用于太陽能模塊的光重定向膜制造技術

本實用新型專利技術公開了一種用于太陽能模塊的光重定向膜。光重定向膜限定了縱向軸線，并包括基底層、有序排列的多個微觀結構、以及反射層。微觀結構從基底層伸出，并且每個微觀結構沿著基底層延伸以限定對應的主軸線。至少一個微觀結構的主軸線相對于縱向軸線傾斜。反射層與基底層相對地位于微觀結構之上。當例如用于覆蓋光伏模塊鍍錫焊帶的部分或不含光伏電池的區(qū)域時，本公開的膜唯一反射入射光。

Light redirecting film for solar module

The utility model discloses an optical redirection film used for a solar module. The light redirecting film defines a longitudinal axis and includes a base layer, a plurality of microstructures arranged in an orderly arrangement, and a reflecting layer. The microstructure extends from the base layer and each microstructure extends along the base layer to define the corresponding main axis. At least one of the microstructures of the spindle line is tilted relative to the longitudinal axis. The reflecting layer is relative to the base layer above the microstructure. When, for example, for covering photovoltaic modules, tin plated solder strips, or areas without photovoltaic cells, the disclosed film only has an incident light emission.

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
用于太陽能模塊的光重定向膜
本公開涉及反射微結構化膜，以及它們在太陽能模塊中的用途。
技術介紹
可再生能源是來源于可補充的自然資源(諸如陽光、風、雨、潮汐和地熱)的能源。隨著技術的進步和全球人口的增長，對可再生能源的需求大幅提高。如今，盡管化石燃料提供了絕大部分的能量消耗，但這些燃料是不可再生的。對這些化石燃料的全球性依賴不僅帶來關于其耗盡的擔憂，還帶來與由燃燒這些燃料所致的排放相關聯(lián)的環(huán)境問題。由于這些問題，世界各國一直都在倡導對大規(guī)模和小規(guī)模可再生能源資源的開發(fā)。當今前景較好的能源資源之一為陽光。在全球范圍內，目前有數百萬的家庭從光伏系統(tǒng)獲得電力。對太陽能電力不斷增長的需求已經伴隨著對能夠滿足這些應用要求的裝置和材料的不斷增長的需求。利用陽光產生動力可以通過使用用于光電轉換的光伏(光伏)電池(也稱作太陽能電池)(例如硅光伏電池)來實現(xiàn)。光伏電池尺寸相對較小，并且通常被組合到具有對應更大功率輸出的物理集成光伏模塊(或太陽能模塊)中。光伏模塊一般由兩“串”或更多“串”光伏電池形成，其中每串由成排布置并使用鍍錫扁平銅線(也稱為電連接器、鍍錫焊帶(tabbingribbons)或匯流線)串聯(lián)地電連接的多個光伏電池組成。這些電連接器通常通過焊接過程附著至光伏電池。光伏模塊通常還包括由封裝劑圍繞的光伏電池，諸如美國專利申請公布2008/0078445(Patel等人)大致所述，該專利的教導以引用方式并入本文。在一些構造中，光伏模塊包括位于光伏電池兩側上的封裝劑。兩個玻璃(或其他合適的聚合物材料)面板分別粘結到封裝劑的相對的前側和后側。兩個面板對太陽能輻射是透明的，并且通常稱為前側層和后側層(或背板)。前側層和背板可由相同或不同的材料制成。封裝劑是包封光伏電池的對光透明的聚合物材料，并且還粘合至前側層和背板以便將光伏電池物理密封起來。這種層合構造提供對光伏電池的機械支撐，并且還保護它們免于因諸如風、雪和冰的環(huán)境因素而造成的損壞。光伏模塊通常配合到金屬框架中，其中密封劑覆蓋由金屬框架接合的模塊的邊緣。金屬框架保護模塊的邊緣、提供附加的機械強度并且促使該模塊與其它模塊組合以便形成更大的陣列或太陽能電池板，該陣列或太陽能電池板可安裝至合適的支架，所述合適的支架以所需的角度將模塊固定在一起以最大化太陽能輻射的接收。制造光伏電池和將光伏電池組合以制造層合模塊的技術由以下美國專利例示：4,751,191(Gonsiorawski等人)；5,074,920(Gonsiorawski等人)；5,118,362(St.Angelo等人)；5,178,685(Borenstein等人)；5,320,684(Amick等人)以及5,478,402(Hanoka)。在許多光伏模塊設計中，鍍錫焊帶代表非活性陰影區(qū)域(即，其中不吸收入射光進行光伏或光電轉換的區(qū)域)。因此，由于存在這些非活性陰影區(qū)域，總的活性表面積(即，其中入射光被用于光伏或光電轉換的總面積)小于初始光伏電池面積的100％。因此，由于非活性陰影區(qū)域增加，鍍錫焊帶的數量或寬度的增加使得光伏模塊可生成的電流量減少。為解決上述問題，PCT公開WO2013/148149(Chen等人)公開了一種施加到鍍錫焊帶上的光定向介質，該光定向介質以載有光反射層的微結構化膜條的形式存在，所述專利的教導內容以引用方式并入本文。光定向介質引導本應入射到非活性陰影區(qū)域的光入射到活性區(qū)域。更具體地，光定向介質將入射光重定向至從前側層全內反射(TIR)的角度；隨后TIR光將反射到活性光伏電池區(qū)域以產生電。通過這種方式，可增加光伏模塊的總功率輸出，在其中微觀結構相對于太陽位置的布置在一天內相對恒定的情況下尤其如此。然而，在其中相對于太陽位置的光伏模塊安裝形成非對稱條件的情況下(例如，非跟蹤光伏模塊安裝，縱向取向與橫向取向等)，微結構化膜引起的光反射可能不希望地導致某些反射光逃逸出光伏模塊。根據上文所述，需要將光重定向膜用于例如光伏模塊中，以處于對應的前側層的臨界角內的角度反射更多的入射光。
技術實現(xiàn)思路
本公開的一些方面涉及光重定向膜制品。該制品包括具有寬度和長度的光重定向膜，所述長度限定出縱向軸線。光重定向膜包括基底層、有序布置的多個微觀結構以及反射層。所述多個微觀結構從基底層突出。另外，每個微觀結構沿基底層(優(yōu)選連續(xù)地、但連續(xù)并非絕對要求地)延伸以限定對應的主軸線。所述微觀結構中的至少一個的主軸線相對于縱向軸線是傾斜的。在本公開中，當微觀結構沿著基底層延伸以限定相應的主軸線時，該主軸線由微觀結構的細長的形狀限定(沿著頂端(例如，60或60’，參見例如圖1A及圖2))至少一個微觀結構的主軸線相對于縱向軸線傾斜(即，主軸線不平行于膜的縱向軸線)。最后，反射層設置在微觀結構上與基底層相對。在這一構造中，傾斜布置的反射微觀結構將以不同于軸向布置的獨特方式相對于縱向軸線反射光。在一些實施方案中，大部分或全部微觀結構被布置為使得對應的主軸線均相對于縱向軸線傾斜。在其他實施方案中，所述微觀結構中的至少一個的縱向軸線和主軸線，任選地大部分或全部微觀結構的縱向軸線和主軸線形成在1°-90°的范圍內、在20°-70°的范圍內或者在70°-90°的范圍內的偏角。在又一些其他實施方案中，光重定向膜制品還包括設置在基底層上與微觀結構相對的粘合劑層，以及在其它實施例中，光重定向膜制品還包括鄰近該粘合劑層且作為最外層的襯墊。本公開的其他方面涉及光伏模塊，該光伏模塊包括通過鍍錫焊帶電連接的多個光伏電池。另外，光重定向膜制品設置在至少一個鍍錫焊帶的至少一部分上。在其他實施方案中，光重定向膜制品可替代鍍錫焊帶。在其他實施方案中，光重定向膜制品可以填充介于光伏模塊中的光伏電池之間的或環(huán)繞所述光伏電池的空間，或非光伏電池的能夠將入射光轉換成電的部分的任何其他區(qū)域。光重定向膜制品可具有上述構造中的任何一種。在其他實施方案中，光伏模塊可具有放置在如上描述的位置中的一個、全部或任意組合的位置上(在一些鍍錫焊帶的一部分上、替代一個或多個鍍錫焊帶，和/或在不能將入射光轉換成電的區(qū)域上)的光重定向膜制品。前側層(例如，玻璃)位于光伏電池和光重定向膜制品上。光重定向膜制品能夠使光伏模塊獨立取向，在獨立于橫向取向或縱向取向之外的固定(即，非跟蹤)安裝下表現(xiàn)出均勻的年效率性能。在其他實施方案中，光重定向膜制品能夠使光伏模塊在縱向取向上在固定(即，非跟蹤)安裝下具有優(yōu)異的性能。在其他實施方案中，光重定向膜制品能夠使光伏模塊在橫向取向或縱向取向上在單軸線跟蹤安裝下具有優(yōu)異的性能。附圖說明圖1A為根據本公開原理的光重定向膜制品的簡化頂部平面圖；圖1B為沿線1B-1B截取的圖1A的制品的一部分的放大剖視圖；圖1C為沿線1C-1C截取的圖1A的制品的一部分的放大剖視圖；圖2為用于本公開的制品的另一個光重定向膜的一部分的大幅簡化的頂部平面圖；圖3為用于本公開的制品的另一個光重定向膜的一部分的簡化側視圖；圖4為根據本公開原理的另一個光重定向膜制品的一部分的放大剖視圖；圖5為根據本公開原理且提供為卷形的另一個光重定向膜制品的透視圖；圖6A為根據本公開原理的光伏模塊的一部分的簡化剖視圖；圖6B為根據本公開原理的光伏模塊的一部分的簡化剖視圖；圖7A為制造中間階段的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種光重定向膜制品，其包括光重定向膜，其中，所述光重定向膜限定縱向軸線并包括：基底層；有序排列的、從所述基底層伸出的多個微觀結構；其中，每個微觀結構沿著基底層延伸并且微觀結構的伸長形狀限定對應的主軸線；其中，大部分微觀結構的主軸線相對于縱向軸線傾斜；并且進一步地，其中縱向軸線和至少一個微觀結構的主軸線限定偏角，其中，所述偏角為45°加或減5度或?45°加或減5度，以及與所述基底層相對地位于微觀結構之上的反射層。

【技術特征摘要】
2015.10.12 US 62/240,0011.一種光重定向膜制品，其包括光重定向膜，其中，所述光重定向膜限定縱向軸線并包括：基底層；有序排列的、從所述基底層伸出的多個微觀結構；其中，每個微觀結構沿著基底層延伸并且微觀結構的伸長形狀限定對應的主軸線；其中，大部分微觀結構的主軸線相對于縱向軸線傾斜；并且進一步地，其中縱向軸線和至少一個微觀結構的主軸線限定偏角，其中，所述偏角為45°加或減5度或-45°加或減5度，以及與所述基底層相對地位于微觀結構之上的反射層。2.根據權利要求1所述的光重定向膜制品，其中，所述光重定向膜是具有相對的端部邊緣和相對的側向邊緣的條帶，所述條帶的長度被限定在所述相對的端部邊緣之間，所述條帶的寬度被限定在所述相對的側向邊緣之間，而且進一步地，其中所述長度是寬度的至少10倍，并且更進一步地，其中所述縱向軸線是沿著長度的方向。3.根據權利要求1所述的光重定向膜制品，其中，每個微觀結構具有基本上為三棱柱的形狀。4.根據權利要求1所述的光重定向膜制品，其中，每個微觀結構具有基本上為三棱柱的形狀，并且其中所述主軸線沿著基本上為三棱柱的形狀的峰限定。5.根據權利要求1所述的光重定向膜制品，其中，每個微觀結構具有基本上為三棱柱的形狀，其中所述主軸線沿著基本上為三棱柱的形狀的峰限定，并且其中所述基本上為三棱柱的形狀包括從對應的峰延伸到基底層的相對面，并且進一步地，其中至少一個微觀結構的峰和相對側面中的至少一者沿著基底層非線性地延伸。6.根據權利要求1所述的光重定向膜制品，其中，每個微觀結構具有基本上為三棱柱的形狀，其中所述主軸線沿著基本上為三棱柱的形狀的峰限定，并且其中至少一些微觀結構的峰被弄圓。7.根據權利要求3所述的光重定向膜制品，其中，所述基本上為三棱柱的形狀的峰限定大約為120°的頂角。8.根據權利要求1所述的光重定向膜制品，其中，所述微觀結構從所述基底層伸出5微米至500微米。9.根據權利要求1所述的光重定向膜制品，其中，所述基底層包括聚合材料。10.根據權利要求1所述的光重定向...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：M·B·奧尼爾，馬家穎，
申請(專利權)人：三M創(chuàng)新有限公司，
類型：新型
國別省市：美國,US