CN108401470A - 光伏器件 - Google Patents

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B·普特
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Abstract

本发明涉及一种旨在转换成包括在280与1000nm之间的波长λ1的电入射辐射Φ1的光伏器件，该光伏器件包括(i)组件，该组件包括具有两个主面f1和f2的玻璃板，该面f1是该入射辐射从中穿透到所述组件中的面并且所述板对于所述入射辐射Φ1是透明的；以及功能层，该功能层覆盖该板的主面f2并且包括其中分散发光元素的基质，这些发光元素能够吸收波长λ1的所述入射辐射Φ1并且将所述辐射以比λ1长并且包括在800与1400nm之间的波长λ2再发射；以及(ii)至少一个光伏电池，波长λ2的再发射的辐射到达该至少一个光伏电池处并且该至少一个光伏电池对该波长λ2是敏感的。在该器件中，该玻璃板具有在该波长λ2下低于3m‑1的吸收系数。此种器件适用于建筑领域中的太阳能的收集。

Description

光伏器件
1.技术领域
本发明总体上涉及一种能够借助于太阳能(或光伏)电池将入射辐射尤其太阳能辐射转换成电的器件，并且更特别地涉及通过这些电池更有效地收集并且集中入射辐射以供使用的这种类型的器件。特别地，本发明涉及一种光伏(PV)器件，该光伏器件包括一个或多个光伏电池和以下项的组件：至少一个对于该入射辐射是透明的玻璃板以及其中分散发光元素的基质，这些发光元素能够吸收该入射辐射并且将该辐射以较长的波长再发射，使得新辐射的波长落入该一个或多个光伏电池的灵敏度的区域中，该一个或多个光伏电池的面积远小于每个主面的面积(发电面积<<<收集面积)。
此种器件基本上但不仅适用于建筑领域中的太阳能的收集(“建筑物集成的光伏”或“BIPV”类型的器件)。
2.现有技术的解决方案
用于集中辐射的器件已经大约已知了很长时间，并且例如在专利EP0004242B1、DE2628291和US4127425中已经描述了一些。
此外，在由E.WEBER和J.LAMBE在“Applied Optics[应用光学]”第15卷，第10期，第2299-2300页公布的文章中，描述了放置在外壳中的辐射收集器，该外壳的上表面是由玻璃或塑料制成的窗口并且该外壳的下表面是镜子。
专利EP0004242B描述了一种太阳能辐射的集中器，其中辐射(λ1)通过其中分布物质的基质，这些物质以发光串联运行并且能够吸收波长(λ1)的范围内的能量并且将该能量在较长的波长(λ2)的范围内再发射，后者范围对应于太阳能光伏电池的最佳灵敏度的区域，在该太阳能光伏电池处所述辐射到达并且其有用的能量因此被放大，其中所述基质位于外壳中，该外壳的至少一部分被所述辐射在其通过所述基质之前从中穿透,由在该外壳的外部侧上具有第一折射率(n1)并且在所述基质侧上具有第二折射率(n2)的物质形成，其中，所述第二折射率相对于所述第一折射率尽可能高，所述外壳的其余部分对于到达也位于该外壳的光伏电池处的所述辐射是不透明的。
专利DE2628291描述了一种用于将太阳能转换成电功率的器件，其中入射光在比周围介质的折射率更高的折射率且含有“荧光中心”的透明或“集中器”层中被捕获；然后再发射的光被导向常规太阳能电池。
专利US4127425描述了一种用于收集辐射由发光平面层和放置在侧面之一上的太阳能电池构成的器件，该层由其中分布有一种或多种发光剂的基质形成。其他侧面和下面可以用镜子覆盖。入射在上面上的辐射被吸收并以4π的角度再发射。通过连续的内部反射，然后将所希望的波长的强通量光引向由电池覆盖的端部。发光平面层可以由玻璃或聚合物形成，在玻璃或聚合物中分散有发光剂。这些试剂可以直接发射光，该光的能量在太阳能电池敏感的范围附近；它们还可以借助于串联机制发射这种光。此外，在US4727425的器件中，一个或多个光伏电池被定位在发光层的边缘面上，该发光层的边缘面已经被扩大以便增加所述边缘面的面积并允许使用较大面积的电池并且因此获得了增加的发电面积。
在现有技术的所有器件中，入射辐射的吸收和/或新辐射的再发射至少部分地在可见区域中发生，因此给予器件在建筑应用中不经常是令人希望的透射和/或吸收的颜色。此外，这些已知器件仅具有非常适度的面积(约100cm2)和/或非常低到中等的效率和/或随时间的推移相对不稳定的(尤其因为使用有机发光体)和/或在可见光中不是足够透明的。
为了使所有这些已知的器件在建筑应用中实际上是可设想的，至关重要的是显著增加它们的尺寸，典型地至约1m乘以2m、或甚至2m乘以4m(或甚至更大)。如果考虑已知的器件，那么产生此类尺寸，通过在器件材料中吸收而再发射的辐射的能量的显著损失并且因此器件的输出是极度降低的。
如果玻璃被认为是此类器件中选择的透明材料并且如果嵌装玻璃的面积增加到足以实现足够大的尺寸以用于建筑应用，特别地，显然的是再发射的辐射的这种吸收作用是关键的。
此外，出于上述原因，为了避免可见区域，将吸收和/或再发射的辐射定位在UV或近红外区域中将是有利的。在朝向较长波长转换的情况下，使用近红外区域用于再发射的辐射将是明智的。因此，如果被称为“透明”玻璃的常规钠钙玻璃被认为是此类器件中的透明材料，则后者具有在波长850nm下30m-1的吸收系数。此种吸收系数的结果是，在通过玻璃仅2.3cm行程之后，50％的再发射的辐射已被重吸收，并且在通过玻璃仅5.3cm行程之后，仍然存在小于1％的最初再发射的辐射。具有低铁含量的所谓的“超透明”钠钙玻璃就其本身而言具有在波长850nm下4m-1的吸收系数。此种吸收系数的结果是，在通过玻璃仅23cm行程之后，50％的再发射的辐射已被重吸收，并且在通过玻璃115cm行程之后，仍然存在小于1％的最初再发射的辐射。
解决这个主要问题的方式之一将是增加发电面积(因此光伏电池的数目和/或尺寸)。在常规PV器件中，增加发电面积自动地导致器件的总成本的激烈增加，并且潜在地要求有待占用的基质的主面(由于其边缘面上缺少空间)，那么由此必然地不堪忍受地影响PV器件的大体外观，其至少部分地失去其透明度(如是其中常规BIPV器件包括对应于被放置在太阳能电池的主面上的太阳能电池的不透明区域的情况)。专利US4727425的器件试图通过以下方式避免这种缺点：特别地且局部地增加发光基质的边缘面的厚度并由此允许增加太阳能电池的面积，但是(i)相对于前述解决方案仍然存在对成本的负面影响，并且(ii)用每一种类型的基底/基质(并且当然不是在由玻璃制成的透明基质的情况下)不能容易地实现边缘面的厚度的局部增加。
因此，存在向光伏市场提供用于BIPV应用的嵌装玻璃单元的需要，该嵌装玻璃单元是有效的、在可见光中透明的并且大尺寸的。另一个市场需要是提供功能性嵌装玻璃单元(用于建筑或汽车应用)，其在可见光中是透明的并且是“自发的”，即能够产生其要求操作的所有功率/电。此种功能嵌装玻璃单元的一个实例是结合检测器/传感器或电致变色层的窗口。
3.发明目的
在本发明的实施例中的至少一个中，本发明的目的是提供一种光伏器件，该光伏器件允许改善现有技术的PV器件的缺点。
特别地，在本发明的实施例中的至少一个中，本发明的目的是提供一种光伏器件，该光伏器件允许通过吸收而非常大地减少再发射的辐射的损失。
在本发明的实施例中的至少一个中，本发明的目的还是提供一种使用肉眼看不见的再发射的辐射的光伏器件。
在本发明的实施例中的至少一个中，本发明的另一个目的是提供一种光伏器件，该光伏器件当从其主面看该光伏器件时允许维持所述器件的透明度。
最后，本发明的另一个目的是提供一种生产廉价的集中光伏器件。
4.发明内容
本发明涉及一种旨在转换成包括在280与1000nm之间的波长λ1的电入射辐射Φ1的光伏器件，该光伏器件包括：
(i)组件，该组件包括
-具有两个主面f1和f2的玻璃板V1，该面f1是该入射辐射Φ1从中穿透到该组件中的面并且所述板V1对于所述入射辐射Φ1是透明的；
-功能层F，该功能层覆盖该板V1的主面f2并且包括其中分散发光元素的基质，这些发光元素能够吸收波长λ1的所述入射辐射Φ1并且将所述辐射以比λ1长并且包括在800与1400nm之间的波长λ2再发射；以及
(ii)至少一个光伏电池(C1，C2，C3，…)，波长λ2的再发射的辐射到达该至少一个光伏电池处并且该至少一个光伏电池对该波长λ2是敏感的；
在该器件中，该玻璃板V1具有在该波长λ2下低于3m-1的吸收系数。
因此，本发明是基于一种完全新颖的并且创造性的方法。诸位发明人已经确实证明了，有可能获得非常有效的PV器件，如果所希望的话，该器件允许实现建筑应用所要求的透明度，并且即使当其尺寸非常大(约几米)时，通过在组件中组合与功能层相关联的玻璃板也保存其效率，该功能层包括能够吸收波长λ1的入射辐射并且将该辐射以比λ1长且位于在800与1400nm之间的波长λ2再发射的发光元素；该玻璃板在波长λ2下是高度透射的。
在本发明中，这种特定的玻璃板-功能层组件起到对于由发光元素各向同性地再发射的辐射的非常有效的波导的作用，以便从这种新辐射获得最大益处并且由此收集最大的由光伏电池可用的能量。因此，实现了某些优点：首先，因为器件的输出相对于现有技术的PV器件改进，所以光伏电池可以以相等的功率减少数目/面积，由此允许减少器件的成本和/或在用于有待定位在组件上的电池的组件的边缘面上建立足够的空间，由此然后允许获得可用作建筑嵌装玻璃单元的“透明”器件
贯穿本文，当表示范围时，包括端值。此外，在数值范围内的所有整数值和子范围清楚地包括在内，如同明确地写出一样。同样贯穿本文，含量值以百分比计，除非另外明确指定(例如，以ppm计)。类似地，同样贯穿本文，所有以百分比计的含量值是按重量计，即，相对于该玻璃的总重量表示。
在阅读以下说明、实例和附图后，本发明的其他特征和优点将变得更加清楚可见，其中：
-图1示出了根据本发明的器件的示意图；
-图2是图1中器件的变体实施例；
-图3是图1中器件的变体实施例；
-图4是图2中器件的变体实施例；
-图5是图3中器件的变体实施例；
-图6是图1中器件的变体实施例；
-图7是图1中器件的变体实施例；并且
-图8是图2中器件的变体实施例。
图1(a)中展示的根据本发明的组件包括：
-具有两个主面f1和f2的玻璃板V1，该面f1是该入射辐射从中穿透到该组件中的面并且所述板V1对于所述入射辐射Φ1是透明的；以及
-功能层F，该功能层覆盖该板V1的面f2并且包括其中分散发光元素(LE)的基质，这些发光元素能够吸收波长λ1的所述入射辐射Φ1并且将该辐射以比λ1长并且包括在800与1400nm之间的波长λ2再发射。
图1中展示的根据本发明的组件包括两个外部主面f1和f3以及对应于该组件的边缘面并且具有比所述主面f1和f3的面积显著更小的面积的次要面。
根据本发明的玻璃板V1对于波长λ1的入射辐射Φ1是透明的。对于入射辐射Φ1透明的，根据本发明其意指玻璃板具有在波长λ1下高于10％的透射率。
该玻璃板V1可以是通过浮法工艺、拉延工艺、或辊压工艺或用于从熔融玻璃组成制造玻璃板的任何其他已知的工艺获得的玻璃板。优选地，该玻璃板V1是浮法玻璃板。该玻璃板V1可以具有在0.1与25mm之间变化的厚度。有利地，根据本发明的玻璃板V1可以具有在4与12mm之间的厚度。根据本发明的玻璃板V1是由就基础组成而言可能属于不同类别的玻璃制成的。该玻璃因此可以是钠钙硅、铝硅酸盐或硼硅酸盐类型等的玻璃。优选地，该玻璃板V1的基础组成包含以下各项，其含量以按玻璃的总重量计的百分比表示：
更优选地，该玻璃板V1的基础组成包含以下各项，其含量以按玻璃的总重量计的百分比表示：
最优选地并且出于较低的生产成本的原因，根据本发明的玻璃板V1是钠钙硅玻璃板。有利地，根据这个实施例，该玻璃板V1的基础组成包含以下各项，其含量以按玻璃的总重量计的百分比表示：
除了其基础组成之外，该玻璃板V1可以包含对于受欢迎的效果被定制的性质和数量的其他组分。
根据本发明，与通常的玻璃(如所谓的“透明”或甚至“超透明”玻璃)相比，该玻璃板V1有利地具有在包括在800与1400nm之间的波长λ2下非常低的吸收系数。
为了量化在对于所讨论的应用感兴趣的特定波长下的红外区域中的玻璃的良好透射率，在本说明书中，将使用在感兴趣的波长下，即在发光元素的再发射的波长(特别是在从800延伸到1400nm的近红外波长范围内)下的吸收系数。吸收系数是由在给定的介质中的吸收度与电磁辐射行进的光程长度的比率定义的。它以m-1表示。因此它独立于该材料的厚度但是它是所吸收的辐射的波长以及该材料的化学性质的函数。
在玻璃的情况下，在选定波长λ下的吸收系数(μ)可以从透射率(T)的测量值以及该材料的折射率n计算(thick＝厚度)，n、ρ和T的值取决于选定波长λ：
其中ρ＝(n-1)2/(n+1)2。
特别地，本发明的玻璃板V1具有在该波长λ2下低于3m-1的吸收系数。优选地，该玻璃板V1具有在该波长λ2下低于2m-1、或甚至低于1.5m-1、并且甚至更优选地低于1m-1、或甚至低于0.8m-1的吸收系数。
在本发明中提出的获得在该波长λ2下非常透明的玻璃板的一种方式在于，在该玻璃的组成中组合了低铁和低铬含量这两者，所述含量位于特定范围的含量内。
因此，根据本发明的一个实施例，该玻璃板V1有利地具有以下组成，该组成包含以下各项，其含量以按玻璃的总重量计的百分比表示：
总铁(以Fe2O3的形式表示) 0.002％-0.06％；
Cr2O3 0.0001％-0.06％。
此类组合了低铁和铬含量的玻璃组合物已经证明了就在800-1400nm范围内的透射率而言的特别良好的性能，并且展现出在可见光中的高透明度以及不太显著的色调(接近于所谓的“超透明”玻璃)。这些组合物在国际专利申请WO2014128016A1、WO2014180679A1、WO2015011040A1、WO2015011041A1、WO2015011042A1、WO2015011043A1和WO2015011044A1中描述，将其通过引用结合到本专利申请中。
根据此第一具体实施例，该组成优选地包含相对于该玻璃的总重量范围为按重量计从0.002％至0.06％的铬(以Cr2O3的形式表示)含量。此类铬含量允许进一步改进该玻璃板的透射率在800-1400nm范围内。
根据本发明的另一个实施例，该玻璃板V1具有以下组成，该组成包含以下各项，其含量以按玻璃的总重量计的百分比表示：
总铁(以Fe2O3的形式表示) 0.002％-0.06％；
Cr2O3 0.0015％-1％
Co 0.0001％-1％。
基于铬和钴的此类玻璃组合物已经证明了就在800-1400nm范围内的透射率而言的特别良好的性能，同时产生了就美学/颜色而言的有趣的可能性。这些组合物在欧洲专利申请号13 198 454.4中描述，将其通过引用结合到本专利申请中。
对于铬可替代地，在玻璃组合物中将低铁含量和以特定的量的一种或多种其他组分组合的其他解决方案允许获得在800-1400nm范围内非常透明的玻璃板，具有很少或不具有对其美学和颜色的影响。此类组合物在欧洲专利申请号13 193 345.9中描述，将其通过引用结合到本专利申请中。
该玻璃板V1优选地具有在该波长λ1下高于20％的透射率。优选地，该玻璃板V1具有在该波长λ1下高于30％、或甚至更好地还高于40％的透射率。更优选地，该玻璃板V1具有在该波长λ1下高于50％或甚至高于60％的透射率。最优选地，该玻璃板V1具有在该波长λ1下高于70％或甚至高于80％的透射率。当然将显然的是，该板V1在λ1下的透射率越高，对本发明的器件的总输出的益处就越大。
有利地，该玻璃板V1优选地具有高于10％、或甚至更好地还高于20％的透光率TLA4。优选地，该玻璃板V1具有高于30％、或甚至更好地还高于40％的透光率TLA4。更优选地，该玻璃板V1具有高于50％或甚至高于60％的透光率TLA4。最优选地，该玻璃板V1具有高于70％或甚至高于80％的透光率TLA4。这具有允许根据本发明的器件用作建筑领域中特别美学的嵌装玻璃单元的优点。
在本发明的器件中，如图1(b)中说明的，根据本发明的光伏电池可以被定位(i)在组件(C1)的一个或多个边缘面上，和/或(ii)在主面f1(C2)上，和/或(iii)在主面f3(C3)上。
根据按照本发明的器件的一个实施例，这些光伏电池仅被定位在组件(C1)的一个或多个边缘面上。这对于获得其美学不被看到太阳能电池而恶化并因此可用作建筑嵌装玻璃单元的器件是特别有利的。
根据本发明的光伏电池可以有利地为被称为晶体硅电池或甚至“CIGS”电池的电池，或者对波长λ2敏感的任何其他类型的光伏电池。
根据图2中展示的本发明的一个实施例，该器件还包括覆盖该功能层F且具有在波长λ2下低于3m-1的吸收系数的玻璃板V2。这使得可能使该组件更加结实且耐用，该功能层被完全保护免受玻璃的外部环境，而不影响该PV器件的良好操作或其性能。
在图2中展示的器件实施例中，这些光伏电池可以被定位(i)在组件(C1)的一个或多个边缘面上，和/或(ii)在外部主面f1(C2)上，和/或(iii)在外部主面f3(C3)上。优选地，这些光伏电池仅被定位在图2中的组件(C1)的一个或多个边缘面上。
根据本发明的一个实施例，该实施例在图3中展示并且是图1中的实施例的变体，该器件包括覆盖所述功能层F并位于外面上的镜子层M。
图4和图5中展示的本发明的实施例分别是图2和图3中的实施例的变体。
在图4中，根据本发明的器件包括：
-覆盖该功能层F且具有在波长λ2下低于3m-1的吸收系数的玻璃板V2；以及
-覆盖所述玻璃板V2并位于外面上的镜子层M。
在图5中，其示出了图3的变体，根据本发明的器件还包括：
-玻璃板V2'；以及
-覆盖该功能层F并***在所述功能层与该板V2'之间的镜子层M。
根据图3、图4和图5中的实施例的镜子层M可以例如是所谓的“三层银”(Ag3)层或反射该波长λ2的任何层。因此，朝向该组件的内部的反射增加并且由此改进了该器件的PV输出。
根据图3、图4和图5中的实施例，这些光伏电池可以被定位(i)在组件(C1)的一个或多个边缘面上，和/或(ii)在外部主面f1(C2)上。优选地，这些光伏电池仅被定位在图3、图4或图5中的组件(C1)的一个或多个边缘面上。
根据图6中说明的本发明的另一个实施例，根据本发明的器件形成绝缘多层嵌装玻璃单元并且包括：
-至少一个通过气体填充空腔L(例如填充有空气)与该功能层F间隔开的玻璃板V2'；以及
-覆盖所述玻璃板V2'且位于该空腔L的侧上的绝缘多层嵌装玻璃单元内部的层S，所述层是太阳能控制或低发射率(“低-e”)层。
在图6中展示的器件实施例中，这些光伏电池可以被定位(i)在组件(C1)的一个或多个边缘面上，和/或(ii)在外部主面f1(C2)上，和/或(iii)在面f3(C3)上。优选地，这些光伏电池仅被定位在图6中的组件(C1)的一个或多个边缘面上。
根据图7中展示的本发明的另一个实施例，根据本发明的器件此外包括：
-覆盖该功能层F的低折射率层N；
-覆盖该低折射率层N的太阳能控制或低发射率(“低-e”)层S；以及
-覆盖该层S的玻璃板V2'。
在图7中展示的器件实施例中，这些光伏电池可以被定位(i)在组件(C1)的一个或多个边缘面上，和/或(ii)在外部主面f1(C2)上，和/或(iii)在面f3上，然后这些电池被封装在层N(C3)的材料中。优选地，这些光伏电池仅被定位在图7中的组件(C1)的一个或多个边缘面上。
图8中展示的本发明的实施例是图2中的实施例的变体。根据此变体，该器件形成绝缘多层嵌装玻璃单元并且此外包括：
-覆盖该功能层F且具有在该波长λ2下低于3m-1的吸收系数的玻璃板V2；
-至少一个通过气体填充空腔L(例如填充有空气)与该功能层F间隔开的玻璃板V2'；以及
-覆盖所述玻璃板V2'且位于该空腔L的侧上的绝缘多层嵌装玻璃单元内部的层S；所述层是太阳能控制或低发射率(“低-e”)层。
在包括玻璃板V2的图2、图4和图8中的实施例中，该玻璃板V2优选地具有在该波长λ2下低于2m-1、或甚至低于1.5m-1、并且甚至更优选地低于1m-1、或甚至低于0.8m-1的吸收系数。此外，该玻璃板V2优选地具有高于10％、或甚至更好地还高于20％的透光率TLA4。优选地，该玻璃板V2具有高于30％、或甚至更好地还高于40％的透光率TLA4。更优选地，该玻璃板V2具有高于50％或甚至高于60％的透光率TLA4。最优选地，该玻璃板V2具有高于70％或甚至高于80％的透光率TLA4。这具有允许根据本发明的器件用作建筑领域中特别美学的嵌装玻璃单元的优点。该玻璃板V2可以是通过浮法工艺、拉延工艺、或辊压工艺或用于从熔融玻璃组成制造玻璃板的任何其他已知的工艺获得的玻璃板。优选地，该玻璃板V2是浮法玻璃板。该玻璃板V2可以具有在0.1与25mm之间变化的厚度。有利地，根据本发明的玻璃板V2可以具有在4与12mm之间的厚度。该玻璃板V2是由就基础组成而言可能属于不同类别的玻璃制成的。该玻璃因此可以是钠钙硅、铝硅酸盐或硼硅酸盐类型等的玻璃。优选地，该玻璃板V2的基础组成包含以下各项，其含量以按玻璃的总重量计的百分比表示：
更优选地，该玻璃板V2的基础组成包含以下各项，其含量以按玻璃的总重量计的百分比表示：
最优选地，根据本发明的玻璃板V2是钠钙硅玻璃板。有利地，根据这个实施例，该玻璃板V2的基础组成包含以下各项，其含量以按玻璃的总重量计的百分比表示：
除了其基础组成之外，该玻璃板V2可以包含对于受欢迎的效果被定制的性质和数量的其他组分。
此外，该玻璃板V2可以有利地具有以下组成，该组成包含以玻璃的总重量的百分比表示的量的以下各项：
总铁(以Fe2O3的形式表示) 0.002％-0.06％；
Cr2O3 0.0001％-0.06％。
根据此具体实施例，该玻璃板V2的组成优选地包含相对于该玻璃的总重量范围为按重量计从0.002％至0.06％的铬(以Cr2O3的形式表示)含量。
该玻璃板V2还可以具有以下组成，该组成包含以玻璃的总重量的百分比表示的量的以下各项：
总铁(以Fe2O3的形式表示) 0.002％-0.06％；
Cr2O3 0.0015％-1％
Co 0.0001％-1％。
对于铬可替代地，在欧洲专利申请号13 193 345.9中描述了适合于该玻璃板V2的其他组成。
在图2、图4和图8的实施例中，这些玻璃板V1和V2可以具有基本上相同的组成，或者可替代地，它们可以具有不同的组成。
在图5、图6、图7和图8中的实施例中，该玻璃板V2’可以是通过浮法工艺、拉延工艺、或辊压工艺或用于从熔融玻璃组成制造玻璃板的任何其他已知的工艺获得的玻璃板。优选地，该玻璃板V2’是浮法玻璃板。该玻璃板V2’可以具有在0.1与25mm之间变化的厚度。有利地，根据本发明的玻璃板V'2可以具有在4与12mm之间的厚度。该玻璃板V2'是由就基础组成而言可能属于不同类别的玻璃制成的。该玻璃因此可以是钠钙硅玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃等。
根据本发明的功能层F覆盖该板V1的第二主面f2并且包括其中分散这些发光元素的基质。“分散的”，根据本发明其意指这些发光元素溶解在该在基质中和/或在该基质中的以颗粒形式的悬浮液中。
本发明的基质可以由任何类型的能够允许分散这些发光元素并且允许其粘附到玻璃板并且甚至其层压上的材料制成。例如，这可能是塑料(如PVB、PU、离聚物或EVA的板)的问题。它还可以是透明漆(清漆)的层，例如像环氧树脂或甲基丙烯酸酯的层。
有利地，根据本发明的功能层F具有在该波长λ2下低于5m-1并且优选地低于3m-1的吸收系数。更优选地，根据本发明的功能层F具有在该波长λ2下低于2m-1、或甚至低于1.5m-1、并且甚至更优选地低于1m-1、或甚至低于0.8m-1的吸收系数。
有利地，根据本发明的功能层F具有高于1.3、1.4、1.5或甚至1.6或1.7、或者确实高于2的折射率。这具有限制直接从玻璃逃逸而不被其中的全内反射传播的再发射的辐射的比例的优点
有利地，该功能层F优选地具有高于10％、或甚至更好地还高于20％的透光率TLA4。优选地，该功能层F具有高于30％、或甚至更好地还高于40％的透光率TLA4。更优选地，该功能层F具有高于50％或甚至高于60％的透光率TLA4。最优选地，该功能层F具有高于70％或甚至高于80％的透光率TLA4。这具有允许根据本发明的器件用作建筑领域中特别美学的嵌装玻璃单元的优点。
根据本发明的发光元素能够吸收波长λ1的该入射辐射Φ1并且将该辐射以比λ1长并且包括在800与1400nm之间的波长λ2再发射。
根据本发明的发光元素可以具有有机和/或无机性质，但出于随时间的推移的稳定性的原因，优选地具有无机性质。根据本发明的发光元素可以(i)采取在所述基质中分散的并且在所述基质中的悬浮液中的颗粒的形式和/或(ii)溶解在该基质的材料中。当这些发光元素采取颗粒的形式时，将理想地选择所述颗粒的尺寸，以便防止它们对根据本发明的组件的美学和透明度有太大的影响。理想地选择该基质中的发光元素的浓度，以便实现在对该组件的美学/透明度的影响与该器件的PV性能之间的平衡，同时考虑到这些发光元素和该基质的材料的相容性。举例而言，按重量计约0.01％至按重量计0.5％或甚至1％的浓度经常是相当足够的。
在下表中给出了可用于本发明中的发光元素(LE)的实例，其还提到了相应的波长λ1和λ2。
根据本发明的功能层可以包括不同发光元素的混合物。
根据本发明的一个有利的实施例，该波长λ1包括在280与380nm之间。通过在可见光的外部并且特别是在UV中选择λ1，有可能防止该器件看上去具有颜色，这在建筑应用中经常是不令人希望的。
表1
根据本发明的一个有利的实施例，该波长λ1包括在750与950nm之间。通过在可见光的外部并且特别是在近红外中选择λ1，有可能防止该器件看上去具有颜色，这在建筑应用中经常是不令人希望的。
理想地，在两个波长λ1与λ2之间的差异足够大以防止能量损失作用(由于辐射Φ2的重吸收)，并且特别优选地(λ2-λ1)≥20nm、并且甚至还更好地(λ2-λ1)≥50nm。
有利地，当λ1位于近红外内时，如果所希望的是防止λ1和λ2过于接近并因此防止重吸收，则波长λ2长于900nm。还有利地，该波长λ2短于1200nm，因为常规可商购的太阳能电池(晶体Si和CIGS电池)超过该波长是不敏感的。非常有利地，该波长λ2包括在900与1200nm之间。
将包括在280与380nm之间的波长λ1和包括在900与1200nm之间的波长λ2组合的实施例是有利的。
将在280与380nm之间的波长λ1与包括在900与1200nm之间的波长λ2组合并且(λ2-λ1)≥50nm的实施例是尤其有利的。因此我们将提及(Zn,Cd)S:Cu作为被认为是本发明中的电致发光元素的特别合适的选择。
将在750与950nm之间的波长λ1与包括在900与1200nm之间的波长λ2组合并且(λ2-λ1)≥50nm的实施例是还尤其有利的。
当然，本发明还包括以下情况：其中入射辐射由包括在280与1000nm之间的波长λ1、λ1'、λ1”、…的多个成分Φ1、Φ1'、Φ1”、…构成，这些波长通过发光元素被转化为包括在800与1400nm之间的波长λ2、λ2'、λ2”、…；然后该器件包括至少一个对λ2敏感的光伏电池、至少一个对λ2'敏感的光伏电池、至少一个对λ2”敏感的光伏电池等；应理解的是，所述光伏电池对于来自λ2、λ2'、λ2”、…的单波长可能是特定的或者可能不是特定的(一个电池可能对于在λ2、λ2'、λ2”、…之中的多个波长是敏感的)。
有利地，根据一个实施例，本发明的器件具有高于10％、并且优选地高于20％、或者甚至更好地还高于30％、或甚至高于40％的整体透光率。更优选地，该器件具有高于50％、60％或70％，并且最优选地高于80％的总透光率。这具有允许根据本发明的器件用作建筑领域中特别美学的嵌装玻璃单元的优点。
有利地，该玻璃板V1可以在外部用抗反射处理或层(在面f1上)覆盖，从而允许最大的入射辐射穿透到该光伏器件中。
取决于所希望的特性和/或应用，可以将其他层/其他处理在本发明的器件的一个或多个玻璃板的一个和/或另一个面上沉积/进行。例如，在要求高水平的太阳能保护的建筑应用的情况下，本发明的器件可以与半透明的光伏膜组合。这具有将本发明的器件的输出与光伏膜的输出组合的优点，同时在不使用吸收性玻璃下提供足够水平的太阳能保护。

Claims (10)

1.一种旨在转换成包括在280与1000nm之间的波长λ1的电入射辐射Φ1的光伏器件，该光伏器件包括：
-组件，该组件包括
a.具有两个主面f1和f2的玻璃板V1，该面f1是该入射辐射从中穿透到所述组件中的面并且所述板V1对于所述入射辐射Φ1是透明的；
b.功能层F，该功能层覆盖该板V1的主面f2并且包括其中分散发光元素的基质，这些发光元素能够吸收波长λ1的所述入射辐射Φ1并且将所述辐射以比λ1长并且包括在800与1400nm之间的波长λ2再发射；以及
-至少一个光伏电池(C1，C2，C3，…)，波长λ2的再发射的辐射到达该至少一个光伏电池处并且该至少一个光伏电池对该波长λ2是敏感的；
在该器件中，该玻璃板V1具有在该波长λ2下低于3m-1的吸收系数。
2.根据权利要求1所述的光伏器件，其特征在于，该波长λ1包括在280与380nm之间。
3.根据权利要求1所述的光伏器件，其特征在于，该波长λ1包括在750与950nm之间。
4.根据前述权利要求之一所述的光伏器件，其特征在于，(λ2-λ1)≥20nm。
5.根据前一权利要求所述的光伏器件，其特征在于，(λ2-λ1)≥50nm。
6.根据前述权利要求之一所述的光伏器件，其特征在于，所述光伏电池仅被定位在该组件的一个或多个边缘面上。
7.根据前述权利要求之一所述的光伏器件，其特征在于，该玻璃板V1具有在该波长λ2下低于2m-1的吸收系数。
8.根据前一权利要求所述的光伏器件，其特征在于，该玻璃板V1具有在该波长λ2下低于1.5m-1的吸收系数。
9.根据前一权利要求所述的光伏器件，其特征在于，该玻璃板V1具有在该波长λ2下低于1m-1的吸收系数。
10.根据前述权利要求之一所述的光伏器件，其特征在于，该功能层F具有在该波长λ2下低于5m-1的吸收系数。
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