CN102280512A - 一种具有高转换效率的太阳能电池组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种具有高转换效率的太阳能电池组件，属于太阳能材料和器件技术领域。一种具有高转换效率的太阳能电池组件，包括从上到下依次设置并封装为一体的超白低铁钢化玻璃、第一EVA层、串联在一起的太阳能电池片、第二EVA层、第三EVA层和背板，第二EVA层与第三EVA层之间装设有反射层，所述反射层的表面设有规则排列的V形沟槽。这种V形沟槽使组件具有更高的反射率。所述V形沟槽的内夹角为120度～138度。这样可以保证V形沟槽两个面反射的光线到达玻璃表面时其入射角大于临界角发生全反射以被电池片吸收，而不会折射到空气中损失掉。

Description

一种具有高转换效率的太阳能电池组件
技术领域
本发明涉及太阳能电池组件，尤其涉及一种具有较高转换效率的太阳能电池组件。属于太阳能材料和器件技术领域。
背景技术
太阳能作为一种清洁的可再生新能源受到了越来越多的关注，其应用也越来越广泛，目前太阳能一个最重要的应用就是光伏发电。太阳能光伏发电的最基本单元是太阳能电池，在具体的应用中，通常是将多个太阳能电池片构成太阳能电池组件，然后再将各个太阳能电池组件连接起来构成整体的电流输出。
目前广泛使用的太阳能电池组件基本上都是由超白低铁钢化玻璃、两层EVA层(乙烯-醋酸乙烯共聚物)、设置在两层EVA层中的太阳能电池和背板组成，这些元件在真空下加热层压成为一个整体，然后安装铝合金边框和接线盒，成为太阳能电池组件。当太阳能组件工作时，透过超白低铁钢化玻璃的太阳光被太阳能电池吸收产生光电流，当组件和负载连接时，就会形成功率输出。为了尽可能的提高太阳能电池组件的输出，即提高组件的转换效率，在目前的工艺中采取了很多方法以达到此效果。如组件使用的电池片就是具有织构的表面，并镀有减反膜以减少电池对太阳光的反射；另外组件的最上层使用了镀有减反膜的钢化玻璃以增加光的透过率；此外组件使用的背板采用了白色光亮的表面，当太阳光照射到电池片间隙的背板上时，其白色的表面在一定程度上也可以增加对光的反射，然后再通过表层玻璃的反射使这部分光被太阳能电池吸收。以上几种方式对提高太阳能电池组件的转换效率都具有一定的作用，但对于第三种方法，白色的背板表面虽能提高对光的反射，但反射的大部分光线重新被太阳能电池利用的很少，因为很多反射回的光线都是重新透过表层玻璃折射到了空气中。以一个规格为1580mm*808mm的太阳能电池组件为例，若其使用的太阳能电池片尺寸为125mm*125mm，电池片数量为72片，则透过玻璃照射到背板上的光大概占整个组件受光面积的12％，如果这部分光能被太阳能电池很好的利用起来，将能显著提高太阳能电池组件的转换效率，增加组件的输出功率。
太阳辐射光谱的波长范围在150纳米到4000纳米之间，包含紫外光、可见光和红外光，其中7％的太阳辐射能量分布在紫外光谱区，50％在可见光谱区，43％在红外光谱区。太阳能电池对不同波长光的响应是不一样的，图1给出了某种硅太阳能电池的光谱响应曲线，从图上可以看到，对于不同波长的太阳光，硅太阳电池有不同的灵敏度。能够产生光生伏特效应的太阳辐射波长范围一般在400纳米到1200纳米范围内，而其它波长的太阳光则不能使硅太阳电池产生光生电流。由此可见，太阳辐射能量中会有很大部分能量不能被太阳电池吸收而损失掉。
从上面的分析可以看到，照射到太阳能电池组件上的太阳光除了被太阳电池吸收外，还有部分是被背板发射回去，仅有小部分被太阳能电池再吸收。结合太阳能电池的光谱响应特性，如何让这部分光最大限度能为太阳电池二次利用，就成为了一个技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有高转换效率的太阳能电池组件，能够充分吸收照射到电池片间隙的太阳光，从而使组件具有更高的转换效率及输出功率。
本发明所述的具有高转换效率的太阳能电池组件，包括从上到下依次设置并封装为一体的超白低铁钢化玻璃、第一EVA层、串联在一起的太阳能电池片，第二EVA层，第三EVA层和背板，第二EVA层与第三EVA层之间装设有反射层，所述反射层的表面设有规则排列的V形沟槽。这种V形沟槽使组件具有更高的反射率。
所述V形沟槽的内夹角为120度～138度。这样可以保证V形沟槽两个面反射的光线到达玻璃表面时其入射角大于临界角发生全反射以被电池片吸收，而不会折射到空气中损失掉。
所述反射层基体材料为是一种热塑性材料，可以是聚乙烯对苯二甲酸酯或聚乙烯。所述反射层的厚度为100～250微米。
所述反射层的表面涂覆有荧光粉涂层，这样可以提高反射率。
所述荧光粉涂层的材料为Y2O3:Eu3+或NaYF4:Yb3+，Er3+或者是两者的混合物。其中Y2O3:Eu3+3+材料在紫外光的激发下可以发射红光，NaYF4:Yb3+，Er3+可以吸收红外光发射绿光，当太阳光照射到荧光涂层时，涂层中的荧光材料能吸收太阳光中的紫外光和红外光，同时发出可见光，即此反射层上的荧光材料将太阳光中不能被太阳能电池所吸收的紫外光和红外光转换为太阳电池对其具有较高灵敏度的可见光，V型沟槽能更有效地将这些转换后的可见光反射到电池片上的钢化玻璃表面，由于这部分光线的入射角大于临界角，发生全反射，最后被太阳能电池重新吸收利用，从而间接增加了光生电流，即增加组件的输出功率及转换效率。
所述背板由聚氟乙烯复合膜材料做成，具有耐老化、耐腐蚀、阻止水汽渗透的能力及良好的绝缘性能。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1：硅太阳能电池的光谱响应图。
图2：太阳能电池组件的剖面图。
图3：太阳能电池组件的局部剖面放大图，从中可以看出反射层4的构造。
图2中，1为超白低铁钢化玻璃，21为第一EVA层，22为第二EVA层，23为第三EVA层，3为太阳能电池片，4为反射层，5为背板；
图3中，6为V型沟槽，7为荧光粉涂层。
具体实施方式：
如图2所示，本发明一种具有高转换效率的太阳能电池组件包括从上到下依次排列的超白低铁钢化玻璃1、第一EVA层21、用焊带串联在一起的太阳能电池片3，第二EVA层22，第三EVA层23和背板5，第二EVA层22与第三EVA层23之间装设有反射层4。其中钢化玻璃具有高透光率并起到保护太阳能电池片的作用，EVA材料具有密封和粘结的作用，而背板5为TPT(聚氟乙烯复合膜)材质，具有耐老化、耐腐蚀、阻止水汽渗透的能力及良好的绝缘性能。将各层材料按照顺序敷设好，将其放入真空层压机进行高温层压，使其中的三层EVA层固化，成为一个整体的层压件，对层压件作修边处理，最后用铝合金边框进行装框，即得到了具有较高转换效率的太阳能电池组件。
在本实施例中，所述的反射层4基体材料为聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)，厚度为200微米，如图3所示，反射层4的表面具有很多规则排列的V形沟槽6，所述V形沟槽6的内夹角为120度～138度，作为优选，其内夹角为130度，另外在反射层的表面涂覆有荧光粉涂层7，涂层的材料可以是Y2O3:Eu3+或NaYF4:Yb3+，Er3+或者是两者的混合物。其中Y2O3:Eu3+荧光粉可以吸收254nm的紫外光并发出613nm的红光，NaYF4:Yb3+，Er3+荧光粉则吸收970nm的红外光发出540nm的绿光，照射到电池片间隙的太阳光被反射层上的荧光材料转换为可见光，由于反射层表面具有高反射率，然后这部分可见光被反射到组件最上层的玻璃表面上，由于V形沟槽的夹角为130度，则入射到玻璃表面光线的入射角为50度。钢化玻璃的折射率在1.5左右，当光从玻璃(光密介质)进入到空气(光疏介质)中时，临界角为42度。在此种情况下，光线的入射角大于临界角，因此发生全反射，这部分光重新被反射到电池片，并被电池片吸收，此效应间接地增强入射到太阳能电池片上的光强，从而增大光生电流，最终增加组件的转换效率和输出功率。
本发明不局限于上述实施方式中的V形沟槽，如反射层表面也可以呈波浪形或其他类似的形状，只要利用了本发明构思，即在电池片下方设置反射层，将照射到电池片间隙的太阳光反射并加以利用，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有高转换效率的太阳能电池组件，包括从上到下依次设置并封装为一体的超白低铁钢化玻璃(1)、第一EVA层(21)、串联在一起的太阳能电池片(3)、第二EVA层(22)、第三EVA层(23)和背板(5)，其特征在于：第二EVA层(22)与第三EVA层(23)之间装设有反射层(4)。
2.如权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于：所述反射层(4)的表面设有规则排列的V形沟槽(6)。
3.如权利要求2所述的太阳能电池组件，其特征在于：所述V形沟槽(6)的内夹角为120度～138度。
4.如权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于：所述反射层(4)基体材料为聚乙烯对苯二甲酸酯或聚乙烯。
5.如权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于：所述反射层(4)的厚度为100～250微米。
6.如权利要求1至5任一权利要求所述的太阳能电池组件，其特征在于：所述反射层(4)的表面涂覆有荧光粉涂层(7)。
7.如权利要求6所述的太阳能电池组件，其特征在于：所述荧光粉涂层(7)的材料为Y2O3:Eu3+或NaYF4:Yb3+，Er3+。
8.如权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于：所述背板由聚氟乙烯复合膜材料做成。
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