CN101924146A - 一种光线可调的透光型薄膜光伏组件及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光线可调的透光型薄膜光伏组件，用以解决现有透光型薄膜光伏组件透过光线强度不能按用户需求随意调节的问题。该光伏组件还包括：反型调光液晶单元，位于背电极以及背板玻璃之间，通过位于反型调光液晶单元两侧的夹胶材料，分别粘结背电极以及背板玻璃。同时本发明实施例还提供了一种制作光线可调的透光型薄膜光伏组件的方法，由于在本发明实施例提供的光伏组件中包括在电场条件下，内部液晶微滴折射率发生变化的反型调光液晶单元，从而使该透光型薄膜光伏组件的透过光线强度可以通过所施加电场大小而改变，实现该光伏组件透过光线强度可调的目的，从而满足用户对光伏组件透光率可调的不同需求。

Description

一种光线可调的透光型薄膜光伏组件及其制作方法

技术领域

本发明涉及光伏建筑一体化技术领域，尤其涉及一种光线可调的透光型薄膜光伏组件及其制作方法。

背景技术

光伏建筑一体化(Building Integrated Photovoltaics，BIPV)技术将光伏组件集成在建筑上，使之不仅具有发电功能，还同时作为建筑材料使用。图1为现有技术中薄膜光伏组件的组成结构图，其中透光型薄膜光伏组件的结构也与该结构相同，该薄膜光伏组件包括前板玻璃11、光电转换薄膜12、背电极13、夹胶材料15以及背板玻璃16。

常规的薄膜光伏组件为了保证较高的光电转换效率，透光率极低。当用在建筑上如充当幕墙或屋顶时，需要一定的采光要求，因此会采用激光划线等方法去除部分已沉积好的光电转换薄膜及背电极，通过牺牲发电量的方法满足光线透过率的要求。目前，市场上开发出的透光型薄膜光伏组件的透光率为10％、20％、30％和40％，可以满足建筑物室内的不同采光需求。

但是对于高透光率，例如透光率为30％～40％的薄膜光伏组件，如果建筑物室外的光线过强，长期照射会使建筑物室内陈设褪色和老化。而且，透光型薄膜光伏组件产品一经生产出来，其透光率就固定了，不能再根据用户需求随时调节进入建筑物室内的光线强度。另外，薄膜光伏组件的透光率过高时，还会使用户的私密空间过分暴露于室外。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种光线可调的透光型薄膜光伏组件及其制作方法，用以解决现有透光型薄膜光伏组件透过光线强度不能按用户需求随意调节的问题。

本发明实施例提供的一种光线可调的透光型薄膜光伏组件，包括前板玻璃、光电转换薄膜、背电极、夹胶材料以及背板玻璃，所述光伏组件还包括反型调光液晶单元；

所述反型调光液晶单元，位于背电极以及背板玻璃之间，通过位于所述反型调光液晶单元两侧的夹胶材料，分别粘结背电极以及背板玻璃。

本发明实施例提供的一种制作光线可调的透光型薄膜光伏组件的方法，包括：

在前板玻璃上制备光电转换薄膜，并在光电转换薄膜上沉积背电极，再去除一定比例光电转换薄膜和背电极保证透光量；

所述背电极的另一侧通过第一层夹胶材料与反型调光液晶单元的一侧粘结，其中所述反型调光液晶单元中包括反型调光液晶膜；

所述反型调光液晶单元的另一侧通过第二层夹胶材料与背板玻璃粘结，并通过层压机及高压釜设备使反型调光液晶单元与背电极及背板玻璃通过夹胶材料牢固粘结。

本发明实施例提供了一种光线可调的透光型薄膜光伏组件及其制作方法，该光伏组件包括：前板玻璃、光电转换薄膜、背电极、夹胶材料、背板玻璃以及反型调光液晶单元。反型调光液晶单元，位于背电极以及背板玻璃之间，通过位于反型调光液晶单元两侧的夹胶材料，分别粘结背电极以及背板玻璃。由于在本发明实施例提供的光伏组件中包括在电场条件下，内部液晶微滴折射率发生变化的反型调光液晶单元，从而使该透光型薄膜光伏组件的透过光线强度可以通过所施加电场大小而改变，实现该光伏组件透过光线强度可调的目的，从而满足用户对光伏组件透光率可调的不同需求。

附图说明

图1为现有技术中薄膜光伏组件的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的光线可调的透光型薄膜光伏组件的组成结构示意图；

图3为本发明实施例提供的制作光线可调的透光型薄膜光伏组件的过程。

具体实施方式

本发明实施例为了满足透过光线强度多样化的不同需求，实现光伏组件透过光线的可调性，提供了一种光线可调的透光型薄膜光伏组件及其制作方法。在本发明实施例提供的光线可调的透光型薄膜光伏组件包括：反型调光液晶单元，由于反型调光液晶单元中的反型调光液晶膜在外加电场不同时，液晶的排列规则不同，导致液晶的折射率不同，因此可以实现光伏组件透光率的可调性，从而满足用户对光伏组件的透过光线强度的不同需求。

由于调光液晶膜，又称为聚合物分散型液晶膜(Polymer Dispersed LiquidCrystal Film)在电场的作用下其液晶的折射率会发生变化。例如对于反型调光液晶膜，在没有电场作用下，反型调光液晶膜中的液晶微滴定向有序排列，则反型调光液晶膜中的液晶的折射率与外侧聚合物的折射率相等，该反型调光液晶膜为透明状态，入射光可以完全通过。在加上电场时，反型调光液晶膜中的液晶微滴为无序排列，反型调光液晶膜中的液晶的折射率较外侧聚合物的折射率低，入射光在聚合物上发生散射，呈现乳白色，即不透明状态。

下面结合说明书附图，对本发明实施例进行详细说明。

图2为本发明实施例提供的光线可调的透光型薄膜光伏组件的结构示意图，在本发明实施例中，该光线可调的透光型薄膜光伏组件包括前板玻璃11、光电转换薄膜12、背电极13、夹胶材料15以及背板玻璃16，并且该光伏组件还包括：反型调光液晶单元14，其中该反型调光液晶单元14中包括反型调光液晶膜141。

所述反型调光液晶单元14，位于背电极13以及背板玻璃16之间，通过位于所述反型调光液晶单元14两侧的夹胶材料15，分别粘结背电极13以及背板玻璃16。

如图2所示，本发明实施例中该反型调光液晶单元14具体包括：

反型调光液晶膜141；

与该反型调光液晶膜141连接，位于所述反型调光液晶膜141两侧的透明导电膜(TCO)142；

分别嵌于每侧的所述TCO142中，与所述反型调光液晶膜141接触的电极143，其中该电极143通过引线引出；

分别与每侧TCO142连接的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PolyethyleneTerephthalate，PET)144，并且所述PET144与所述夹胶材料15粘结。

在本发明实施中该TCO可以包括：掺铝氧化锌(AZO)，或掺氟氧化锡(FTO)，或掺金属Ga的氧化锌(GZO)，或掺铝镓的氧化锌(GAZO)，或氧化铟锡(Indium Tin Oxides，ITO)及类似物。

如图2所示，该光线可调的透光型薄膜光伏组件中包括反型调光液晶单元14，并且该反型调光液晶单元14包括反型调光液晶膜141、TCO142、电极143以及PET144。其中该反型调光液晶单元14中，反型调光液晶膜141位于中间位置，在该反型调光液晶膜141的两侧分别粘贴有TCO142，其中两个电极143分别嵌入两侧的TCO142中，同时，两侧电极143嵌入的位置与反型调光液晶膜141接触。在每侧的TCO142外侧分别粘贴PET144，在每侧的PET144外侧分别通过夹胶材料粘贴背电极13以及背板玻璃15。

由于反型调光液晶单元14中的反型调光液晶膜141的透光率可以随两端电极143所加的电压值的变化发生变化。当两端电极所加电压值为0时，即该反型调光液晶膜141没有电场时，入射光可以完全通过，形成透明状态，当通过位于反型调光液晶膜141两端的电极143加压时，随着电压的增大，当增大到开启电压后，该反型调光液晶膜141内的液晶微滴发生偏转，不再定向有序排列，该反型调光液晶膜的折射率变低，随着反型调光液晶膜141所加电压值的不断增大，该反型调光液晶膜141的透光率不断地减小，直到该反型调光液晶模141的液晶微滴为完全无序排列，透光率呈现不透明状态，此时外界光线无法通过包含反型调光液晶膜141的光伏组件入射到室内。

为了有效地根据外界光线调节光伏组件的光线透光强度，在本发明实施中该光线可调的透光型薄膜光伏组件中包括电压可调控制器17，该电压可调控制器17用于调节输入到反型调光液晶膜141的电压值。

该电压可调控制器17中包括：可变电阻；

可变电阻，用于根据用户输入的电阻值信息，调节到对应的阻值，控制所述反型调光液晶膜两端的输入电压。

该电压可调控制器17还可包括：感光元件和控制元件。

感光元件，用于感应所处环境的光亮度信息，并将感应的所述光亮度信息发送到控制元件；

控制元件，用于接收所述感光元件发送的光亮度信息，根据所述光亮度信息确定所述光亮度信息对应的目标光亮度值，并确定所述目标光亮度值对应的电压值，将所述电压值作为输入到所述反型调光液晶膜的电压值。

在本发明实施例中，该电压可调控制器17可以通过人工控制的方式实现，在该实现方式中，电压可调控制器17中的可变电阻根据获取的用户输入的电阻值信息，进行电阻值的调节，调节到对应的阻值，控制反型调光液晶膜两端的输入电压。因此，用户可以根据自身的需要，通过向电压可调控制器17输入所需的电阻值，实现对反型调光液晶膜的折射率的调整，进而实现对光伏组件透光率的调整，并且该过程为连续可调的过程，因此可以逐渐地改变反型调光液晶膜的折射率，从而改变光伏元件的透光强度。

该电压可调控制器17还可包括感光元件和控制元件，对光伏组件透过光线强度的调整过程为自动调整过程。该过程中；该电压可调控制器17中的感光元件将自身感应的所处环境的光亮度信息，发送到与其连接的控制元件处，控制元件根据接收的感光元件发送的光亮度信息，确定该光亮度信息对应的目标光亮度值，并确定该目标光亮度值对应的电压值，将所述电压值作为输入到所述反型调光液晶膜的目标电压值。

控制元件为了获取每个目标电压值，保存有光亮度信息与目标光亮度值的对应关系，以及目标光亮值与目标电压值的对应关系。因此，当控制元件获取了感光元件发送的光亮度信息时，根据保存的对应关系即可获取对应的目标光亮度值，根据目标光亮度值及保存的目标光亮度值与目标电压值的对应关系即可获取目标电压值。

本发明实施例中反型调光液晶单元14中的反型调光液晶膜141中的液晶分子需要交流信号驱动，因为长时间的直流电压加载在液晶分子两端时，影响液晶分子的电气化学特性，降低反型调光液晶膜的使用寿命，并且其引起的破坏具有不可恢复性。

在本发明实施例中由于光线可调的透光型薄膜光伏组件的结构发生了变化，增加了在电场作用下透过光线强度发生变化的反型调光液晶膜所在的反型调光液晶单元。例如当薄膜光伏组件的透光率为40％时，该反型调光液晶膜没有电场的作用下呈透明状态，使外界的所有光线根据该薄膜光伏组件的透光率入射到建筑物室内。当该反型调光液晶膜在电场的作用下，呈乳白色，即不透明状，因此在外部光强较强时，可以调节该光伏组件中的反型调光液晶膜两端所加的电压，改变该反型调光液晶膜的光线透过强度，例如将该反型调光液晶膜的光线透光强度调整为20％，从而实现阻挡部分入射光。

由于反型调光液晶膜在电场的作用下，其内部的液晶微滴的排列顺序发生变化，从而使反型调光液晶膜出现透明或不透明的状态。因此在本发明实施例中需要向光伏组件中反型调光液晶膜所在的反型调光液晶单元供电，具体为通过位于反型调光液晶单元中的电极向反型调光液晶膜供电。其中，电极通过引线引出，电极引出的线直接连接到控制器开关上。

在本发明实施例中背电极13包括：

金属背电极或TCO背电极。

在本发明实施例中夹胶材料15包括：

聚乙烯醇缩丁醛树脂(PVB)或乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)或离子聚合物中间膜(SGP)材料。

当夹胶材料15采用PVB时可以为无色或彩色透明PVB，其中该无色或彩色透明PVB的厚度为0.38mm～1.52mm。

当夹胶材料15采用EVA或SGP时，该EVA或SGP夹胶材料的厚度可以为0.30mm～1.50mm。

在本发明实施例中该光电转换薄膜12可以包括：

硅基薄膜、硅锗薄膜、化合物薄膜，该化合物薄膜例如可以为CdTe薄膜、CIS薄膜、CIGS薄膜等。

该背板玻璃16包括：普通浮法玻璃、光敏变色玻璃、工程建筑玻璃、钢化玻璃或单片防火玻璃。

由于光伏组件能将接收的太阳能转换为电能，转换后的电能需要通过接线盒导出。在本发明实施例中为了光伏组件的安装方便，并且不影响光伏组件的使用美观，可以将光伏组件的接线盒设置在光伏组件的背板玻璃的侧边。

本发明实施例提供的光线可调的透光型薄膜光伏组件可以用作光伏投影幕墙，可以用于高档办公场所，或高档别墅区(保护用户私密性)。当用作温室屋顶和墙面时，根据植物生长要求可调节采光量。较佳的，本发明实施例提供的光线可调的透光型薄膜光伏组件可以应用于高透过率的光伏组件中，例如透过率可以为30％～40％，当然该光线可调的透光型薄膜光伏组件同样可以应用在其他透过率的光伏组件中。

图3为本发明实施例提供的制作光线可调的透光型薄膜光伏组件的过程，该过程包括：

S301：在前板玻璃上制备光电转换薄膜，并在光电转换薄膜上沉积背电极，根据透光率去除部分光电转换薄膜和背电极。

S302：所述背电极的另一侧通过第一层夹胶材料与反型调光液晶单元的一侧粘结。

在本发明实施例中所述反型调光液晶单元包括：反型调光液晶膜，TCO、电极以及PET。

S303：所述反型调光液晶单元的另一侧通过第二层夹胶材料与背板玻璃粘结，并通过层压机及高压釜设备使反型调光液晶单元与背电极及背板玻璃通过夹胶材料牢固粘结。

其中，反型调光液晶单元中TCO与所述反型调光液晶膜连接，位于所述反型调光液晶膜两侧，电极嵌于所述TCO中，与所述反型调光液晶膜接触，并通过引线引出，PET分别与每侧TCO连接，并且与夹胶材料粘结。

本发明实施例中该光线可调的透光型薄膜光伏组件还包括：电压可调控制器。

其中电压可调控制器，用于控制输入到所述反型调光液晶膜的电压值。

该电压可调控制器包括：

感光元件，用于感应所处环境的光亮度信息，并将感应的所述光亮度信息发送到控制元件。

控制元件，用于接收所述感光元件发送的光亮度信息，根据所述光亮度信息确定所述光亮度信息对应的目标光亮度值，并确定所述目标光亮度值对应的电压值，将所述电压值作为输入到所述反型调光液晶膜的目标电压值。

在具体的功能与透光率可调的光伏组件中相应部件的功能相同，在这里就不一一赘述。

当将反型调光液晶单元粘贴到背电极和背板玻璃的内侧后，可以通过层压机及高压釜设备使反型调光液晶单元与背电极及背板玻璃通过夹胶材料牢固粘结形成一体结构。反型调光液晶膜的加热范围为110℃±10℃，加热的时间不超过2小时。

由于本发明实施例提供的光线可调的透光型薄膜光伏组件中包括包含反型调光液晶膜的反型调光液晶单元，而反型调光液晶膜在不同的电场下，其内部的液晶微滴的折射率不同，从而形成透明或透明的结构，进而使对光伏组件的光线透过强度进行调整，满足不同个性化需求。同时该包含反型调光液晶单元的光线可调的透光型薄膜光伏组件还可以用作光伏投影幕墙，用于高档办公场所。并且当该光线可调的透光型薄膜光伏组件用作温室屋顶和墙面时，可以根据温室内的环境需要调整该光伏组件的光线透过强度，从而实现对采光量的调整。

本发明实施例提供了一种光线可调的透光型薄膜光伏组件及其制作方法，该光伏组件包括：前板玻璃、光电转换薄膜、背电极、夹胶材料、背板玻璃以及反型调光液晶单元。反型调光液晶单元，位于背电极以及背板玻璃之间，通过位于反型调光液晶单元两侧的夹胶材料，分别粘结背电极以及背板玻璃。由于在本发明实施例提供的光伏组件中包括在电场条件下，内部液晶微滴折射率发生变化的反型调光液晶单元，从而使该透光型薄膜光伏组件的透过光线强度可以通过施加电场大小而改变，实现该光伏组件透过光线强度可调的目的，从而满足用户对光伏组件透光率可调的不同需求。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种光线可调的透光型薄膜光伏组件，所述透光型薄膜光伏组件包括前板玻璃、光电转换薄膜、背电极、夹胶材料以及背板玻璃，其特征在于，所述透光型薄膜光伏组件还包括反型调光液晶单元，其中，该反型调光液晶单元中包括反型调光液晶膜；

所述反型调光液晶单元，位于背电极以及背板玻璃之间，通过位于所述反型调光液晶单元两侧的夹胶材料，分别粘结背电极以及背板玻璃。

2.如权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述反型调光液晶单元包括：

反型调光液晶膜；

与所述反型调光液晶膜连接，位于所述反型调光液晶膜两侧的透明导电膜TCO；

分别嵌于每侧的所述TCO中，与所述反型调光液晶膜接触的电极，所述电极通过引线引出；

分别与每侧TCO连接的聚对苯二甲酸乙二醇酯PET，并且所述PET与所述夹胶材料粘结。

3.如权利要求2所述的光伏组件，其特征在于，所述TCO包括：

掺铝氧化锌AZO，或掺氟氧化锡FTO，或掺镓氧化锌GZO，或掺铝镓氧化锌GAZO，或氧化铟锡ITO及类似物。

4.如权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述光电转换薄膜包括：

硅基薄膜、硅锗薄膜、化合物薄膜。

5.如权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述夹胶材料包括：

聚乙烯醇缩丁醛树脂PVB或乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA或离子聚合物中间膜SGP材料。

6.如权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述光伏组件还包括：

电压可调控制器，用于控制输入到所述反型调光液晶膜的电压值。

7.如权利要求6所述的光伏组件，其特征在于，所述电压可调控制器包括：

感光元件，用于感应所处环境的光亮度信息，并将感应的所述光亮度信息发送到控制元件；

控制元件，用于接收所述感光元件发送的光亮度信息，根据所述光亮度信息确定所述光亮度信息对应的目标光亮度值，并确定所述目标光亮度值对应的电压值，将所述电压值作为输入到所述反型调光液晶膜的目标电压值。

8.如权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述背板玻璃包括：

普通浮法玻璃、光敏变色玻璃、工程建筑玻璃、钢化玻璃或单片防火玻璃。

9.如权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述光伏组件的接线盒位于所述光伏组件的背板玻璃的侧边。

10.一种制作光线可调的透光型薄膜光伏组件的方法，其特征在于，所述方法包括：

在前板玻璃上制备光电转换薄膜，并在光电转换薄膜上沉积背电极，根据透光率去除部分光电转换薄膜和背电极；

所述背电极的另一侧通过第一层夹胶材料与反型调光液晶单元的一侧粘结，其中所述反型调光液晶单元中包括反型调光液晶膜；

所述反型调光液晶单元的另一侧通过第二层夹胶材料与背板玻璃粘结，并通过层压机及高压釜设备使反型调光液晶单元与背电极及背板玻璃通过夹胶材料牢固粘结。

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