太阳能组件及太阳能幕墙

摘要

本发明实施例涉及太阳能发电技术领域，提供了一种太阳能组件及太阳能幕墙，本发明实施例提供的太阳能组件，包括：平行且间隔设置的背板和前板，背板朝向前板的一面上设置有电池芯片单元；太阳能组件还包括与电池芯片单元对应设置且位于电池芯片单元与前板之间的导光体，导光体用于使入射光汇聚照射到电池芯片单元上。在设置有电池芯片单元的背板的相对侧设置有前板，并且在前板和背板之间设置了导光体，提高了电池芯片单元的受光量，进而提高了太阳能组件的光电转化效率。

权利要求

1.一种太阳能组件，其特征在于，包括：平行且间隔设置的背板和前板，所述背板朝向所述前板的一面上设置有电池芯片单元；

所述太阳能组件还包括与所述电池芯片单元对应设置且位于所述电池芯片单元与所述前板之间的导光体，所述导光体用于使入射光汇聚照射到所述电池芯片单元上。

2.根据权利要求1所述的太阳能组件，其特征在于，所述导光体包括相对设置的入光面和出光面，所述入光面朝向所述前板，所述出光面朝向所述背板上的所述电池芯片单元，且所述电池芯片单元位于所述出光面在所述背板上的投影内；

所述导光体还包括反光面，所述反光面分别与所述入光面和出光面相交，用于将从所述入光面射入且照射在所述反光面上的光朝所述出光面反射。

3.根据权利要求2所述的太阳能组件，其特征在于，所述反光面上设置有反光镀膜。

4.根据权利要求3所述的太阳能组件，其特征在于，所述反光镀膜为镀银膜、镀铝膜或镀银铬膜。

5.根据权利要求2所述的太阳能组件，其特征在于，所述导光体为条状，且横截面的形状为直角梯形，所述入光面的宽度大于所述出光面的宽度，所述反光面分别与所述入光面和所述出光面的底部垂直相交。

6.根据权利要求5所述的太阳能组件，其特征在于，所述电池芯片单元的宽度等于所述出光面的宽度。

7.根据权利要求5所述的太阳能组件，其特征在于，所述电池芯片单元和所述导光体的数量为多个；多个所述电池芯片单元相互平行且间隔设置，并且分别与相邻设置的多个所述导光体一一对应。

8.根据权利要求7所述的太阳能组件，其特征在于，所述太阳能组件包括第一汇流条、第二汇流条和接线盒，所述电池芯片单元的两端分别与所述第一汇流条和第二汇流条连接，所述第一汇流条和第二汇流条均与所述接线盒连接。

9.根据权利要求1所述的太阳能组件，其特征在于，所述背板与所述前板之间通过隔框间隔，所述隔框与所述前板和所述背板通过胶层连接；

所述背板与所述前板之间还设置有结构胶，所述结构胶位于所述隔框的外侧。

10.一种太阳能幕墙，其特征在于，包括权利要求1－9任意一项所述的太阳能组件。

说明书

太阳能组件及太阳能幕墙

技术领域

[0001] 本发明涉及太阳能发电技术领域，尤其是涉及一种太阳能组件及太阳能幕墙。

背景技术

[0002] 太阳能作为清洁、安全、可持续并且可靠的能源，太阳能光伏系统正在迅速扩大其在能源和产业技术开发方面的应用。太阳能组件，如太阳能玻璃组件，能够替换一些建筑构件，例如建筑物墙面、屋顶和窗户等。安装太阳能幕墙的新型建筑我们称为光伏一体化(BIPV) 建筑。这样的整幢建筑具有将太阳能转换为电能的功能，成为一座可独立运行或并网的小型发电站，使人们可以方便地使用独立于电网的洁净电能。

[0003] 为了使阳光可以通过太阳能幕墙进入到室内，现有的太阳能幕墙大多在太阳能组件的整张发电芯片上刻蚀出透光部分，从而形成部分发电、部分透光的透光组件，由于发电芯片有效发电面积降低，接收的光能量低，从而导致了现有的太阳能幕墙的发电效率低。

发明内容

[0004] 本发明实施例的目的在于提供一种太阳能组件及太阳能幕墙，以缓解现有太阳能组件接收的光能量低，发电效率低的技术问题。

[0005] 第一方面，本发明实施例提供的一种太阳能组件，包括：平行且间隔设置的背板和前板，所述背板朝向所述前板的一面上设置有电池芯片单元；

[0006] 所述太阳能组件还包括与所述电池芯片单元对应设置且位于所述电池芯片单元与所述前板之间的导光体，所述导光体用于使入射光汇聚照射到所述电池芯片单元上。

[0007] 可选的，所述导光体包括相对设置的入光面和出光面，所述入光面朝向所述前板，所述出光面朝向所述背板上的所述电池芯片单元，且所述电池芯片单元位于所述出光面在所述背板上的投影内；

[0008] 所述导光体还包括反光面，所述反光面分别与所述入光面和出光面相交，用于将从所述入光面射入且照射在所述反光面上的光朝所述出光面反射。

[0009] 可选的，所述反光面上设置有反光镀膜。

[0010] 可选的，所述反光镀膜为镀银膜、镀铝膜或镀银铬膜。

[0011] 可选的，所述导光体为条状，且横截面的形状为直角梯形，所述入光面的宽度大于所述出光面的宽度，所述反光面分别与所述入光面和所述出光面的底部垂直相交。

[0012] 可选的，所述电池芯片单元的宽度等于所述出光面的宽度。

[0013] 可选的，所述电池芯片单元和所述导光体的数量为多个；多个所述电池芯片单元相互平行且间隔设置，并且分别与相邻设置的多个所述导光体一一对应。

[0014] 可选的，所述太阳能组件包括第一汇流条、第二汇流条和接线盒，所述电池芯片单元的两端分别与所述第一汇流条和第二汇流条连接，所述第一汇流条和第二汇流条均与所述接线盒连接。

[0015] 可选的，所述背板与所述前板之间通过隔框间隔，所述隔框与所述前板和所述背板通过胶层连接；

[0016] 所述背板与所述前板之间还设置有结构胶，所述结构胶位于所述隔框的外侧。

[0017] 第二方面，本发明实施例提供的一种太阳能幕墙，包括上述的太阳能组件。

[0018] 本发明实施例带来了以下有益效果：

[0019] 在本发明实施例提供的太阳能组件中，在设置有电池芯片单元的背板的相对侧设置有前板，并且在前板和背板之间设置了导光体。太阳光从前板的外侧面射入，然后进入到导光体中，导光体能够改变入射光的传播方向，使原本按照入射光的传播方向无法照射在电池芯片单元上的入射光，在经过导光体后，出射光能够汇聚照射在电池芯片单元上，提高了电池芯片单元的受光量，进而提高了太阳能组件的光电转化效率。

[0020] 与相关技术相比，本发明实施例提供的太阳能组件的前板与背板间隔设置，并且在二者之间设置了用于改变入射光传播路径，让更多入射光照射到电池芯片单元上的导光体，使得光伏发电芯片上接受到的光量增加，通过电池芯片单元转化得到的电能就随之增加，发电效率更高。

[0021] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其它优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

[0022] 为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

[0023] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

[0024] 图1为本发明实施例提供的太阳能组件的示意图；

[0025] 图2为本发明实施例提供的太阳能组件的一种光路示意图；

[0026] 图3为本发明实施例提供的太阳能组件的另一种光路示意图；

[0027] 图4为本发明实施例提供的太阳能组件的导光体的截面图；

[0028] 图5为本发明实施例提供的太阳能组件的正视图；

[0029] 图6为本发明实施例提供的太阳能组件的左视图。

[0030] 图标：100－前板；200－导光体；210－入光面；220－出光面；230－反光面；240－透光面；300－背板；310－电池芯片单元；400－隔框；500－结构胶；610－第一汇流条；620－第二汇流条；700－接线盒。

具体实施方式

[0031] 下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

[0032] 在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0033] 另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0034] 如图1－图2所示，本发明实施例提供的太阳能组件，包括：平行且间隔设置的背板300和前板100，背板300朝向前板100的一面上设置有电池芯片单元310；

[0035] 太阳能组件还包括用于使入射光汇聚照射到电池芯片单元310 上的导光体200，导光体200位于背板300与前板100之间。

[0036] 如图1所示，前板100的外侧面朝向太阳，用于接受太阳光，背板300与前板100平行，且在背板300与前板100之间具有间隙，导光体200就位于该间隙中。导光体200为透光的光学器件，经过导光体200的入射光其传播方向将发生改变，出射光将朝向电池芯片单元 310。太阳光从前板100的外侧面射入，然后进入到导光体200中，导光体200能够改变入射光的传播方向，使原本按照入射光的传播方向无法照射在电池芯片单元310上的入射光，在经过导光体200后，出射光能够照射在电池芯片单元310上，提高了电池芯片单元310 的受光量，进而提高了太阳能组件的光电转化效率。

[0037] 导光体200包括相对设置的入光面210和出光面220，入光面210 朝向前板100，出光面220朝向背板300上的电池芯片单元310，且电池芯片单元310位于出光面220在背板300上的投影内；导光体 200还包括反光面230，反光面230分别与入光面210和出光面220 相交，用于将从入光面210射入且照射在反光面230上的光朝出光面 220反射。

[0038] 以该太阳能组件使用状态为例对其原理进行说明，太阳能组件沿竖向设置，即前板100和背板300都是沿竖向设置的，太阳光以一定的高度角照射在前板100上，入射光以对应的太阳高度角的入射角度进入到前板100中，经过一次折射后，出射光进入到导光体200内。从前板100射出的光从入光面210进入到导光体200中，部分入射光发生折射后直接从出光面220射出，照射在电池芯片单元310上；而部分入射光先照射在反光面230上，然后经过反光面230的反射作用，再次射向出光面220，然后，从出光面220射出照射在电池芯片单元 310上。出光面220的面积大于等于电池芯片单元310的面积，以使电池芯片单元310受光面上的各个部位均能接收到从导光体200射出的光。

[0039] 反光面230上设置有反光镀膜，反光镀膜用于防止进入导光体 200内的光从反光面230射出。

[0040] 反光镀膜可以为镀银膜、镀铝膜或镀银铬膜。

[0041] 以反光镀膜为镀银膜为例，具体的，对导光体200的反光面230 进行镀银，形成镀银镜面，从而增加光线的反射，防止进入到导光体 200的入射光从反光面230透射而出，减少了透射光量，增加了反射光量，从而使得反射进入到出光面220的光量增加。

[0042] 如图3－图4所示，导光体200为条状，且横截面的形状为直角梯形，入光面210的宽度大于出光面220的宽度，入光面210的宽度大于出光面220的宽度，反光面230分别与入光面210和出光面220 的底部垂直相交。

[0043] 具体的，导光体200为条状，且导光体200的横截面为直角梯形，从宽度较大的入光面210进入到的入射光，会向出光面220所在方向发生一定角度的折射，部分从入光面210射出的折射光直接照射在出光面220上，而剩余的部分折射光将会照射在反光面230上，经过一次发射后落在出光面220上，从而使得以一定入射角范围入射的太阳光，能照射在电池芯片单元310上。导光体200的设计使太阳能组件能够适应不同的太阳高度角。

[0044] 在一个可选实施例中，入光面210的宽度为出光面220宽度的2 倍，导光体200能够将约为2倍于电池芯片单元310表面积的光汇聚到其上。直角梯形的底角的度数为40－50度，使导光体200能够捕捉太阳高度角为30－80度的太阳光。因为太阳高度角在30－80度之间时，太阳光的光照质量较好。本发明实施例提供的太阳能组件可以实现太阳高度角为30－80度之间的光线汇集到电池芯片单元310上。如图3 所示，其中，示例了太阳高度角为
80度和太阳高度角为30的入射光的光路，其中a为太阳高度角为80度入射光的光路，b为太阳高度角为30度的入射光的光路。前板100、后板和导光体200的位置关系和它们的结构尺寸可以按照光线的汇聚路径，进行折射、全反射角度的计算得到，确定导光体200的位置角度，制作出透明体导光体 200。

[0045] 在一个可选实施例中，电池芯片单元310的宽度等于出光面220 的宽度，使从出光面220射出光照射到电池芯片单元310上，光损失少，光利用率高。

[0046] 电池芯片单元310和导光体200的数量为多个；多个电池芯片单元310相互平行且间隔设置，并且分别与相邻设置的多个导光体200 一一对应。

[0047] 具体的，电池芯片单元310和导光体200均呈条状，自太阳能组件的一边到相对的另一边，多个电池芯片单元310平行且间隔的设置在背板300的内侧面上，而多个导光体200平行且连续排列在前板 100和背板300之间上。导光体200的出光面220正对与其临近的电池芯片单元310。采用该设计，背板300上可以排布数量较多的电池芯片单元310，充分利用了汇聚的太阳光，从而提高了太阳能组件的发电效率；此外，电池芯片单元310的间隔布置既节省成本，又能够通过相邻电池芯片单元310之间的间隙实现太阳能组件的透光效果。

[0048] 如图3所示，导光体200还包括透光面240，透光面240位于入光面210和出光面220之间，透光面240向背板300的投影对应于相邻的电池芯片单元310之间的间隙。

[0049] 如图2所示，导光体200能够汇聚预设入射角度范围内的入射光，但是在预设入射角度范围外的光，部分将会从透光面240透射而出，从透光面240透射出去的光能够通过多个电池芯片单元310之间的间隙进入到位于背板300外侧方的人的眼中，也就是说，位于背板300 外侧方的人能够通过电池芯片单元310之间的间隙，看到前板100 外侧的景物，达到透影的效果。

[0050] 同时，透光面240为正常的透光界面，可以允许光线的全反射，也就是说，导光体200内还会有部分的光照射在透光面240上而发生全反射，无法从透光面240射出，反射光继续在导光体200内运动，部分光会被反射到出光面220上，从而再次增加电池芯片单元310 的受光量。

[0051] 本发明实施例提供的太阳能组件利用光的折射和全反射原理，通过在前板100和背板300之间设置透明的导光体200来将太阳光汇聚到设定的电池芯片单元310的位置。按照光线的汇聚路径，进行折射、全反射角度的精确计算，确定导光体200的位置角度，能够制作出透明的导光体200。

[0052] 电池芯片单元310为条状光伏芯片，条状光伏芯片通过胶片粘接在背板300上。

[0053] 在本发明的其它可选实施例中，还可以采用整板光伏芯片刻蚀技术，在整张玻璃光伏发电芯片上刻蚀出透光部分，从而形成部分发电、部分透光的透光组件。

[0054] 如图1所示，在背板300与前板100之间，周边设置有隔框400，隔框400、前板100和背板300通过防水胶条结构连接在一起，形成导光体200所在的中空区域，隔框400内设置有干燥剂。

[0055] 例如，背板300和前板100均为矩形结构，隔框400为矩形框，前板100与背板300分别连接在隔框400的相对两侧，前板100和背板300分别与隔框400的连接方式为密封连接，从而形成导光体200 所在的中空区域，并且在隔框400内设置有干燥剂，防止水汽蒸发对光伏芯片产生损害。具体地，在前板100和背板300分别与隔框400 的连接处通过防水胶粘连形成防水胶层结构，隔框400内壁、前板 100和背板300围成密封的中空区域，可以向中空区域内冲入惰性气体，形成密封干燥的空间，为光伏芯片形成适合的工作环境，延长光伏芯片的使用寿命。

[0056] 可以将中空区域进行真空处理，真空的中空层使用可以提高太阳能组件的保温性能，拓展高效率太阳能组件的使用场景。

[0057] 隔框400的材质可以为金属铝，金属铝质量轻，制备而成的太阳能组件在保证结构强度的前提下，较低了整体质量。

[0058] 在隔框400外壁、前板100和背板300之间还需要填充结构胶 500，一方面能增加太阳能组件的稳定性；另一方面，也增加中空区域的密封性，有效降低内外的气体交流。

[0059] 导光体200为透光材料制成，如玻璃、PMMA、PC、高分材料等透光材料。

[0060] 前板100可以为单纯的一块玻璃板状，也可以为其它复合结构，例如，以前板100为玻璃材质构成，那么，前板100还可以为夹胶玻璃、中空夹胶玻璃、高保温性能的多中空玻璃等其它复杂结构。

[0061] 如图5－图6所示，太阳能组件包括第一汇流条610、第二汇流条 620和接线盒700，电池芯片单元310的两端分别与第一汇流条610 和第二汇流条620连接，第一汇流条610和第二汇流条620均与接线盒700连接。多条电池芯片单元310产生的电能分别通过第一汇流条 610、第二汇流条620传输到接线盒700处，接线盒700上设置有与外部装置连接的连接器，可以将电能传输出去。

[0062] 上述的太阳能组件可以应用到太阳能幕墙或太阳能屋顶中，当应用于太阳能幕墙时，太阳能组件能够接收到不同高度角的太阳光，发电效率更佳突出。

[0063] 本发明实施例提供的一种太阳能幕墙，包括上述的太阳能组件。由于太阳能组件具有上述有益效果，因此太阳能幕墙也具有上述有益效果。

[0064] 最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。