本發(fā)明涉及一種光伏模塊，其包括布置成與彼此間隔開并且嵌入在包封材料（特別地，包封膜，以及可能地，背側膜和可透光蓋板）中的至少一個側面上的多個電連接的太陽能電池。

背景技術：

光伏模塊一般包括多個太陽能電池，其與彼此電連接并且以平面方式布置在光伏模塊的內(nèi)部中。在各個太陽能電池之間，并且特別地在光伏模塊的邊緣上，存在未被太陽能電池覆蓋并且因而不可用于使用太陽能的區(qū)域。各個電池之間的間隙一般相對狹窄，但是模塊的性能由通常近似2cm寬的邊緣限制，該邊緣是非電活性的并且當前還不可使用，使得總計僅大約90%的模塊表面覆蓋有太陽能電池并且可用于將日光轉換成能量，其總的來說是不容忽視的未被使用表面區(qū)域。為了最小化這種可轉換的太陽能的損失，最近已經(jīng)建議了使用結構化膜的許多不同的解決方案，利用該結構化膜，意圖支持其中不存在太陽能電池的那些區(qū)域中的日光反射到其中存在太陽能電池的區(qū)域，以便最大化能量產(chǎn)額。

例如，us5,994,641描述一種光伏模塊，其中使用背側膜，該背側膜設有光反射部件，特別地設有對稱、v形狀鋸齒輪廓，并且其傾斜表面上的入射光意圖被反射到設有太陽能電池的區(qū)域。這樣的解決方案的缺陷在于，v形狀鋸齒輪廓被體現(xiàn)（embody）為對稱的，并且光既被反射到光伏模塊的中心，又被反射到其外部，使得再次地，僅未直接撞擊太陽能電池的光中的小部分可以被反射到它們上并且可用于產(chǎn)生能量。

另一個這樣的解決方案描述在wo2010/096700中，其中微型有壓紋的、反射性、光學膜布置在未被太陽能電池覆蓋的光伏模塊的那些區(qū)域中。在該解決方案中，同樣地，使用箔或膜，其中對基本上規(guī)則的棱柱形狀結構進行壓紋，并且利用其嘗試借助于反射而獲取入射在未覆蓋有太陽能電池的光伏模塊的區(qū)域上的光，使得其可以被轉換成電能，因為存在將所述入射光反射到存在于光伏模塊中的太陽能電池上的嘗試。在該文獻中，同樣地，所使用的結構本質上具有對稱棱柱的形狀，并且因而不確保光僅在期望的方向上反射到太陽能電池。然而，在所有的當前已知系統(tǒng)中，使結構化膜設有反射涂層、尤其是金屬涂層是必要的。

從jp2006049487a得知的是具有多個電連接的太陽能電池的光伏模塊，該太陽能電池布置成與彼此間隔開，并且至少部分地嵌入在包封膜中。在這些光伏模塊中，包封被體現(xiàn)為使得其不延伸到蓋板或背側覆蓋物的邊緣，以便能夠在層壓過程之后維持光伏模塊的功能性。該文獻的目標是體現(xiàn)棱柱結構的包封，使得棱柱不完全被包封材料封閉，以便能夠維持系統(tǒng)功能性。

此外，一種太陽能模塊從ep2571062b1得知，其中太陽能電池單元布置在背側板上，使得太陽能電池的底表面面向背側板，并且光接收側被體現(xiàn)為與底表面相對。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是制作可用的光伏模塊，利用其可能的是，不僅將撞擊各個太陽能電池的光用于轉換成能量，而且特別地反射撞擊光伏模塊的自由邊緣區(qū)域的光，使得所述光撞擊模塊內(nèi)部中的太陽能電池并且可以用于轉換成電能，并且因而光伏模塊的能量產(chǎn)額相比于常規(guī)的光伏模塊而顯著增加。

為了實現(xiàn)該目的，發(fā)明的光伏模塊本質上特征在于，體現(xiàn)棱柱狀結構的光引導膜集成在光伏模塊的沒有太陽能電池的區(qū)域中，在于光引導膜的棱柱狀結構布置成使得棱柱狀結構和互補的空氣和氣體包裹體（inclusion）交替布置，在于入射在光引導棱柱狀結構上的光被朝向太陽能電池引導，在于包封膜布置在太陽能電池的兩側上，并且體現(xiàn)光引導、棱柱狀結構的膜布置在包封膜的內(nèi)部中，并且在于體現(xiàn)光引導棱柱狀結構的箔可能被透明聚合物膜覆蓋。由于體現(xiàn)光引導棱柱狀結構的膜在沒有太陽能電池的區(qū)域中被集成到光伏模塊中，因此可以反射入射光的元件是可用的。此外，由于作為棱柱狀結構的體現(xiàn)，通過非常具體地成形的反射表面的體現(xiàn)使目標反射是可能的。此外，由于光引導膜的棱柱狀結構布置成使得入射在光引導棱柱狀結構上的光被朝向太陽能電池引導，因此確保入射在光伏模塊的邊緣區(qū)域上的光也不保持未被使用，而是替代地被朝向光伏模塊的中心反射，在那里其入射在太陽能電池上，在所述太陽能電池中光能被轉換成電能，使得光伏模塊的能量產(chǎn)額總體增加至幾乎可能能量產(chǎn)額的100%。具有與膜的棱柱狀結構互補的幾何形狀的帶有空氣和氣體包裹體的交替區(qū)域特別地體現(xiàn)在其中布置光引導膜的棱柱狀結構的那些區(qū)域中。由于這些同樣棱柱狀結構，可能的是在不必向光引導膜的棱柱狀結構上添加諸如金屬層之類的反射涂層的情況下引導光。發(fā)明的光伏模塊的一個本質優(yōu)點在于，必須施加到棱柱狀結構以便確保入射光被反射的反射涂層是不必要的，使得模塊可以以明顯更簡單且更成本有效的方式被配置。

正如本發(fā)明一樣，由于光伏模塊體現(xiàn)為使得包封膜布置在太陽能電池的兩側上，因此進一步增強模塊的安全性，因為特別地，要求用于電線的連接或導體被包封膜覆蓋和絕緣。而且，這樣的包封膜確?？梢苑乐箤夥K的機械損害。此外，體現(xiàn)光引導、棱柱狀結構的膜提供在包封膜的內(nèi)部中，以便防止對任何元件的機械損害，并且特別地在可能的程度上保護電連接或導體不僅免受無意的觸碰并且還免受損害。

此外，由于如果必要的話，體現(xiàn)光引導、棱柱狀結構的膜被透明聚合物膜覆蓋，因此確保光引導膜中的精細結構不被機械影響所損害，并且進一步確保，尤其是在光伏模塊按層或像三明治一樣構造時，空氣填充的中空空間，尤其是棱柱形狀的中空空間被填充并且因而被致使不可用。

如在本發(fā)明的改善中發(fā)現(xiàn)的，由于光伏模塊體現(xiàn)為使得棱柱狀結構被體現(xiàn)為具有基本上直角的類似于三棱柱的斜結構，因此提供鋸齒輪廓類型，其中鄰近于基本上直角的那些側面不對反射作貢獻，因為這些表面之一充當基底表面，并且另一個由于光的通?；旧洗怪钡娜肷涠鴮H反射非常少的入射光。光的一次反射發(fā)生在斜棱柱狀結構的第三表面處，所述第三表面相對于光伏模塊的基底表面或背側板傾斜，并且在所述表面中，由于可用于這樣的目的的材料的物理化學性質，確保入射到光伏模塊的該表面（所述表面相對于水平和垂直傾斜）的基本上所有光被反射到模塊的中心，并且因而被反射到太陽能電池。使用這樣的結構，可能的是將基本上所有光轉換成電能，并且從現(xiàn)有技術得知的損失可以從入射光的近似10%大幅降低至入射光的1.5%的最大值。

如在本發(fā)明的改善中發(fā)現(xiàn)的，由于光伏模塊體現(xiàn)為使得與基本上直角相對的棱柱狀結構的表面被體現(xiàn)為具有平坦表面、凸彎曲部分（curvature）、凹彎曲部分或凸/凹彎曲部分的表面。因為以下事實：由于斜棱柱的這樣的結構體現(xiàn)，尤其是與直角相對的表面被體現(xiàn)為具有平坦表面的表面、具有凸彎曲部分的表面、具有凹彎曲部分的表面或具有凸/凹彎曲部分的表面，并且由于這些斜棱柱的具體布置使得具有這樣的傾斜平坦表面、凸彎曲部分、凹彎曲部分或凸/凹彎曲部分的表面布置成朝向光伏模塊的中心取向，因此可能的是將未被太陽能電池覆蓋的區(qū)域處的入射光可靠地反射到光伏模塊的中心并且因而提高總體光產(chǎn)額。

入射光的特別高效的反射以及特別地入射光的特別低的損失和因而高能量產(chǎn)額利用發(fā)明的光伏模塊來獲得，因為在25°和65°之間選擇棱柱狀結構的齒形角（flankangle），并且在80°和90°之間選擇棱柱狀結構的預防性（preventative）齒形角。由于棱柱狀結構的這樣的齒形角和棱柱狀結構的預防性齒形角的選擇，來自垂直入射的光的光和能量產(chǎn)額被最大化，因為其被非對稱地僅朝向光伏模塊的中心引導或反射。

由于將光伏模塊細化成使得棱柱狀結構被體現(xiàn)為具有100nm和100mm之間（尤其是10μm至300μm）的膜，因此提供了確保光伏模塊的普遍使用的結構。

具有結構化的膜（所述膜具有類似于斜棱柱的結構）的這樣的布置的另一優(yōu)點是，由于發(fā)生在膜中的全內(nèi)反射，因此在期望的方向上將光引導至中心，使得附加的反射涂層不是必要的。使用這樣的實施例，發(fā)明的光伏模塊不僅更加成本有效，而且特別地更加安全，因為電流可以不再從電池經(jīng)由反射涂層（特別地，金屬涂層）被傳導至光伏模塊的邊緣，并且因而消除可能牽涉電擊等的任何安全風險。

如在本發(fā)明的改善中發(fā)現(xiàn)的，由于背側膜具有集成在其面向太陽能電池的側面上的光引導、棱柱狀結構，因此實現(xiàn)光伏模塊的進一步簡化，特別地，可能的是在單個層中體現(xiàn)那些光引導、棱柱狀結構，其確保撞擊它們的光被朝向太陽能電池引導，使得可以顯著改進光產(chǎn)額。

如在本發(fā)明的改善中發(fā)現(xiàn)的，為了設計盡可能簡單的設備，細化光伏模塊，使得體現(xiàn)光引導、棱柱狀結構的膜和密封或覆蓋這些結構的聚合物膜由相同材料來體現(xiàn)，所述材料選自聚對苯二甲酸乙二酯（pet）、聚氨酯（pu）、聚乙烯（pe）、聚氨酯丙烯酸酯（polyurethaneacrylate）（pua）、聚酰胺、聚四氟乙烯（ptfe）、聚苯乙烯（ps）、聚碳酸酯（pc）、聚萘二甲酸乙二醇酯（pen）、聚甲基丙烯酸甲酯（pmma），或硅樹脂。利用這樣的實施例，可能的最類似的材料可以被選擇成僅在其折射率或利用其實現(xiàn)反射性的幾何結構的方面不同，被使用，使得與彼此不同的材料可以被盡可能少地使用，但是同時確保將存在具有類似于斜棱柱的結構的光引導膜的表面上的完全反射。為了在可能的程度上防止光產(chǎn)額中的任何損失，根據(jù)本發(fā)明的改善，光伏模塊被體現(xiàn)為使得將由選自乙烯-醋酸乙烯酯（eva）、聚乙烯醇縮丁醛（pvb）、硅樹脂、熱塑性聚合物（tpe）或聚乙烯（pe）的材料制成的在300nm和2500nm范圍內(nèi)，特別地350nm至1200nm的透明聚合物膜用作包封膜。

透射被改進，因為由低鐵玻璃制成的板用作光伏模塊的蓋板。確保透射中的另外的改進，因為該低鐵玻璃被體現(xiàn)為完全光滑沒有任何紋理，并且優(yōu)選地具有1nm和60nm之間的厚度，在該厚度范圍內(nèi)，玻璃提供充足的強度而不負面地影響整個結構的光學和光引導性質。不用說，可以使用自然地任何顏色的玻璃，或者可以使用特定表面紋理，然而，其中在該情況下，必須接受稍微降低的透射。

如在本發(fā)明的改善中發(fā)現(xiàn)的，由于電絕緣膜，尤其是在350nm至1200nm的波長范圍內(nèi)具有r＞90%的反射率的系數(shù)的絕緣膜被用作背側膜，因此確保完全沒有光穿透光伏模塊并且特別地所有入射光從背側膜反射回到光伏模塊中，以便進一步提高能量產(chǎn)額。

如在本發(fā)明的改善中發(fā)現(xiàn)的，因為包封膜被體現(xiàn)為反射屏障層，尤其是電絕緣膜，因此確保太陽能電池，就像光引導、棱柱狀結構那樣，與其他層絕緣，特別地，電絕緣，這顯著增強操作安全性。

對于在材料方面的光伏模塊的特別簡單的結構，所述光伏模塊本質上特征在于，體現(xiàn)包封膜、背側膜和光引導棱柱狀結構的膜被體現(xiàn)為反射、電絕緣膜，其在反射350nm和1200nm之間的波長范圍內(nèi)的光的超過90%。這樣的結構確保，一方面，在350nm至1200nm的關鍵范圍內(nèi)的盡可能多的光被反射，并且另一方面，確保僅有所反射的光是對于光伏模塊的正常運轉必要的光。在任何情況下，可靠地防止光的吸收。

另外，由于不僅一個蓋板被體現(xiàn)為玻璃，而且背側膜被體現(xiàn)為玻璃板，因此技術結構進一步簡化，并且特別地，光伏模塊對機械損害的抵抗力進一步增加。

附圖說明

應使用在繪圖中描繪的示例性實施例而在下文中更加詳細地描述本發(fā)明。

圖1描繪根據(jù)本發(fā)明的光伏模塊的結構；

圖2描繪用于布置體現(xiàn)光伏模塊的元件的一個選項；

圖3描繪用于布置體現(xiàn)光伏模塊的元件的一個選項；

圖4描繪用于布置體現(xiàn)光伏模塊的元件的另一選項；

圖5是根據(jù)本發(fā)明的光引導、棱柱狀結構的示意性描繪；

圖6描繪根據(jù)本發(fā)明的可以使用在光伏模塊中的光引導、棱柱狀結構的三個附加的可能形式；以及

圖7描繪來自圖1的光伏模塊的外部左邊緣區(qū)域，其中，除了層結構之外，還圖示入射光束的路徑。

具體實施方式

圖1詳細地圖示根據(jù)本發(fā)明的光伏模塊1。在該光伏模塊1中示意性地描繪與彼此間隔開布置的兩個太陽能電池2。在根據(jù)圖1的光伏模塊1的實施例中，可以看到，光伏模塊1的邊緣區(qū)域3不包含任何太陽能電池2，并且該邊緣區(qū)域3不能對將日光轉換成能量作貢獻。為了盡可能多地將撞擊該邊緣區(qū)3的日光轉換成能量，在圖1的描繪中，在光伏模塊1的兩個邊緣區(qū)域3中提供具有斜棱柱的形狀的多個光引導結構4。當光垂直地撞擊光引導元件的這些基本上棱柱狀結構4時，其朝向光伏模塊1的內(nèi)部被全內(nèi)反射，在臨近棱柱之一上折射，然后最終在充當蓋板的玻璃板7與周圍空間的界面上全反射，使得該光可用于進一步轉換成能量，并且不可用于像根據(jù)現(xiàn)有技術的光伏模塊那樣轉換成能量。為了保護根據(jù)圖1的光伏模塊1的太陽能電池2免受任何破壞，如可以從圖1看到的，它們嵌入在包封膜5中。為了完成光伏模塊1，所述光伏模塊1由背側板6進一步支撐并且覆蓋有玻璃板7。最后，在所述多個斜棱柱8之間添加空氣8以便使在不提供反射涂層的情況下引導光是可能的。

背側板或背側膜6是電絕緣膜，其具有針對日光的相對高的反射率的系數(shù)，以便反射已經(jīng)穿透到背側板6的日光并且使其可用于進一步轉換成光伏模塊1的內(nèi)部中的能量。

根據(jù)圖2的描繪，其中基本上保留來自圖1的參考數(shù)字，圖示針對可以如何構造或產(chǎn)生根據(jù)本發(fā)明的光伏模塊1的一個選項。

首先向玻璃板7的整個表面施加包封膜5，并且在下一步驟中向所述包封膜5施加光伏模塊1和具有棱柱狀結構4的膜。如可以在圖2中清楚地看到的，具有棱柱狀結構4的膜施加在未覆蓋有太陽能電池2的光伏模塊的那些區(qū)域中并且朝向板7取向，以及步驟，根據(jù)所述步驟，棱柱狀結構4被保護膜12覆蓋。在另外的步驟中，向該層12施加另外的包封膜5和背側膜6。明顯的是，為了實現(xiàn)如圖1中所描繪的光伏模塊，僅僅必要的是在太陽能電池2之間的區(qū)域中添加具有棱柱狀結構4的膜，所述區(qū)域沒有太陽能電池。特別地，棱柱膜4用包封膜5封閉而不破壞光學效果，因為在所要求的層壓過程中，包封材料（即膜5）不能在板6與由棱柱膜4釋放的結構8之間穿透，因為棱柱結構8受膜12保護。為此原因，甚至在模塊的內(nèi)部中體現(xiàn)光引導結構是可能的。

背側板6可以被體現(xiàn)為板狀元件或膜狀元件，不僅在根據(jù)圖1的描繪而且在根據(jù)圖2的描繪中，其中背側膜還可以與具有棱柱狀結構4的膜整體地體現(xiàn)，或者可以緊接地在其面向太陽能電池2的側面上具有棱柱狀結構。

圖3圖示根據(jù)本發(fā)明的用于構造或產(chǎn)生光伏模塊的另一選項。

在該描繪中，同樣地，在第一步驟中，向玻璃板7施加包封膜5，并且在另一步驟中向包封膜5施加太陽能電池2，并且然后由包封膜5覆蓋所述太陽能電池2。在下一步驟中，在未被太陽能電池2覆蓋的那些區(qū)域中施加具有棱柱狀結構4的膜，其中當使用該生產(chǎn)方法時，可以省略保護膜12，其在圖2中的結構中對于保護棱柱狀結構而言絕對必要。然后再次使用背側膜或背側板覆蓋光伏模塊1。

在根據(jù)圖4的描繪中，結構本質上與圖3中的結構相同，其中例外是在施加第二包封膜5之后，施加背側膜6，在所述背側膜6上已經(jīng)體現(xiàn)棱柱狀結構4，使得可以節(jié)省一個工作步驟。

在根據(jù)本發(fā)明的所有實施例中，棱柱狀結構4在高度方面在100nm和100mm之間，其中在最常見的應用領域中，它們在高度方面為10μm至300μm。

圖5中的描繪圖示光引導、棱柱狀結構4的一個實施例，并且可以從它們看到，這些結構4本質上具有斜棱柱的形狀，帶有基本上直角，其對應于預防性齒形角并且通常在80°和90°之間。因此，以相同方式，將齒形角選擇成在25°和65°之間，并且面向光的齒側面（flank）9本質上取向成使得垂直入射在其上的光被朝向中心反射。

圖6圖示可透光、棱柱狀結構4的不同形狀，其中6a描繪具有凹形彎曲的齒側面的結構，利用其光朝向光伏模塊1的中心反射。圖6b圖示可透光、棱柱狀結構4的不同實施例，在該結構中，面向光的棱柱的齒側面9具有一個凸彎曲部分和一個凹彎曲部分，其中凹彎曲部分提供在柱體基底的區(qū)域中。最后，圖6c圖示可透光、棱柱狀結構4的實施例，其具有凹形/凸形彎曲的齒側面9并且也朝向光伏模塊1的中心反射光。

圖7，其中保留來自圖1的參考數(shù)字，還描繪垂直撞擊光伏模塊1的光束10的路徑。垂直入射的光束在結構化膜4與體現(xiàn)為像棱柱一樣的空氣包裹體8的界面處反射，并被引導一個或多個鄰近棱柱，其中使用折射來朝向玻璃板7引導光束，尤其是在光束撞擊鄰近棱柱11之一的傾斜表面時，在玻璃板7處光再次通過全反射朝向光伏模塊1的內(nèi)部反射并且撞擊太陽能電池2，并且因而可用于被轉換成能量。