高利用率光伏器件的制作方法

高利用率光伏器件的制作方法
【专利摘要】一种制品，其包括第一和第二PV电池层，其中所述第一和第二PV电池层至少部分地彼此移位且在整个太阳能有效面积上限定连续光学覆盖区。所述制品提供提高的有效太阳能面积利用率。
【专利说明】高利用率光伏器件

【技术领域】
[0001]本发明涉及改进的光伏器件，并更特别地但是仅仅地涉及具有提高的有效太阳能面积利用率的光伏器件。

【背景技术】
[0002]当前已知的光伏(PV)器件包括有效太阳能面积，其是所述PV器件中接收光子并将其转变成可用电能的部分。在许多器件中，所述有效太阳能面积存在保留用于电连接组件元件(例如汇流条和/或在PV器件的电池之内和之间传送电流的传导性元件)的未利用部分和/或被所述电连接组件元件遮蔽的区域。某些PV材料由于电池形状和尺寸可用性限制和/或出于其他原因而在电池周围或之间需要间隔以防止分路电流、提供传热。因此，目前已知的某些类型的PV器件不能利用显著部分的有效太阳能面积来捕获光子。在某些应用中，例如整合到建筑产品(其中可应用表面积是预定的)中的PV器件，单位面积的太阳能捕获是优先考虑的并且可影响到PV器件的安装是否经济上是可行的。
[0003]与这种技术相关的文献当中包括以下文献:US 6, 121,541 ；US6, 368,892, US2005/0056312(Al) ；US 5, 261, 969 ；US 4,795, 501 ；US 5, 008, 579 ；US 2011/0220175(Al)；US 2011/0220177 (Al) ；US 2011/0100436 ;美国申请 N0.12/989743 和 13/499，483。


【发明内容】

[0004]本公开在一个方面包括具有限定太阳能有效面积的透明前板的制品。所述前板与后板结构上偶联，并且所述前板和后板包含安置在它们之间的PV器件。所述PV器件包括具有第一 PV活性材料的第一 PV电池层和具有第二 PV活性材料的第二 PV电池层。所述第一和第二 PV电池层至少部分地移位并一起限定在整个PV有效面积上的连续光学覆盖区。
[0005]本公开另外的或可替代的方面的特征还在于任何一个或多个以下特征:所述第一PV活性材料和所述第二 PV活性材料各是不同的材料；所述第一 PV电池层和所述第二PV电池层是在所述太阳能有效面积的框架内电隔离的层；所述连续光学覆盖是其中所述第一和第二 PV活性材料的至少一种被直接暴露超过所述太阳能有效面积的暴露正面区的至少85%的区域；所述第一 PV电池层和所述第二 PV电池层各具有不同的旁路二极管；所述制品还包括外电路耦合，其中所述外电路耦合与所述第一和第二 PV电池层以串联、并联或串-并联构造电偶联；所述制品还包括与第一PV电池层电偶联的第一外电路耦合，和与第二 PV电池层电偶联的第二外部耦合；所述第一 PV电池层包括具有主轴以第一方向布置的纵横比的多个的第一电池和所述第二 PV电池层包括具有主轴以第二方向布置的纵横比的多个第二电池，所述第二方向偏离于所述第一方向，其可以垂直于第一方向；所述第二PV电池层包括根据减去所述第一 PV电池层的容纳空间的太阳能有效面积成型的框架；所述第一 PV活性材料包括晶体二氧化硅(C-Si)和所述第二 PV活性材料包括硒化铜铟镓(CIGS);所述第二 PV电池层形成为所述太阳能有效面积并且布置在所述第一 PV电池层垂直下方；和/或所述第一和第二 PV电池层中的垂直上方层被布置成光学遮蔽所述第一和第二 PV电池层中的垂直下方层的电连接组件。
[0006]本公开另外的或替代的方面是包括形成PV器件的方法，其中所述形成包括提供具有第一 PV活性材料的第一 PV电池层和具有第二 PV活性材料的第二 PV电池层，和将所述第二 PV电池层布置为相对于所述第一 PV电池层至少部分地移位布置。所述方法还包括解读外电路说明，在根据所述外电路说明选择的电学构造中电偶联所述第一 PV电池层和第二 PV电池层，提供透明前板和后板，在所述前板和后板之间布置所述PV器件，以使得所述前板限定太阳能有效面积以及所述第一 PV电池层和第二PV电池层限定在整个太阳能有效面积上的连续光学覆盖区，和结构上偶联所述前板与后板。
[0007]本公开另外的或替代的方面的特征还在于一个或多个以下特征:所述PV电池层与外电路耦合串联电偶联，所述PV电池层与外电路耦合并联电偶联，和/或所述第一 PV电池层与第一外电路耦合电偶联和所述第二PV电池层与第二外电路耦合电偶联。

【专利附图】

【附图说明】
[0008]图1是以前已知的PV器件的示意图。
[0009]图2是包含PV器件的制品的示意图。
[0010]图3是图2中描绘的制品的剖视图。
[0011]图4是第一和第二 PV电池层的示意图。
[0012]图5是图4中描绘的第一和第二 PV电池层的剖视图。
[0013]图6是第一和第二 PV电池层的示意图，各自包含不同的旁路二极管。
[0014]图7是包含各自偶联至单独的外电路耦合的第一和第二 PV电池层的制品的示意图。
[0015]图8是包含各自偶联至外电路耦合的第一和第二 PV电池层的制品的示意图。
[0016]图9是以分解图描绘的第一和第二 PV电池层的实施方式的示意图。
[0017]图10是以组合图描绘的图9实施方式的示意图。

【具体实施方式】
[0018]参考图1，示意性地描绘了以前已知的PV器件100。该例子中的PV器件100是建筑物一体化的电池，例如放置在屋顶板或其他建筑材料单元上。PV器件100包括衬底102、多个光伏(PV)电池106、以及与第一汇流条104a和第二汇流条104b的电连接108。PV器件100还包括与外电路的耦合112a、112b。PV器件100包括透明盖110，例如玻璃盖，其允许光到达PV电池106并对PV电池106提供保护。在图1中可看出，汇流条104a、104b和PV电池106之间的间隔争夺透明盖110的框架内的空间，而对于给定尺寸和位置的PV器件100和透明盖110减少了入射到PV电池的光量。
[0019]图2是包含PV器件的制品200的示意图。制品200可以是与建筑材料单元例如屋顶板、墙板、设计成配合到多个建筑单元的位置中的结构或设计用于建筑物一体化的其他产品一体化的PV器件。制品200包括包围透明前板210的衬底202。透明前板210限定太阳能有效面积。透明前板210包含本领域已知的任何材料，包括至少玻璃和塑性材料。在本文中使用时，透明应该以广义理解。透明前板210对于PV电池层206、214的PV电池的适当光频率是透明的，所述适当的光频率可以包括全部或部分的可见光谱，并且替代地或另外地包括高于或低于可见光频率的光谱部分。还预期可以提供两个或更多个板元件以一起配合形成透明前板210。透明前板210参与提供对所述PV器件的冲击防护和环境防护。在某些另外的或可选的实施方式中，透明前板210可以提供一种或多种其它功能，例如包含提高的光捕获特征例如抗反射涂层、透镜结构、和/或提供用于原本反射光的全内反射(TIR)的构造。
[0020]制品200还包括第一 PV电池层206。在图2的例子中，为了避免图示混乱，包含光伏活性(PV活性)材料的多个PV电池中的第一 PV电池被称为206。在透明前板210之下的太阳能有效面积内交替的第一 PV层206的各个成员同样是第一 PV电池层206的电池之一。为了避免图示混乱，多个PV电池214中的第二 PV电池称为214。在透明前板210之下的太阳能有效面积内交替的第二 PV电池层214的各个成员同样是第二 PV电池层214的电池之一。所描绘的排列是说明性的而非限制性的。所描绘的电池以图2的左-右方向划分，但是可以另外地或替代地以上-下方向划分，和/或可以具有改变的形状和/或位置。在某些实施方式中，可以提供超过两个PV电池层(未显示)。虽然第一 PV电池层206和第二 PV电池层214示例为具有边到边对齐的电池，但在某些实施方式中可以存在层206、214的一些重叠。
[0021]第一 PV电池层206相对于第二 PV电池层214至少部分移位。至少部分移位在本说明书中表示，相对于所述太阳能有效面积的暴露正面区，第一 PV电池层206和第二 PV电池层214的覆盖的超集(super-set)包括至少未被第一 PV电池层206覆盖的一些区域和未被第二 PV电池层214覆盖的一些区域。PV电池层206、214可以覆盖互斥区域，或可以具有一些重叠区域。在提供超过两个PV电池层的情况下，所述PV电池层中的任何两个层是至少部分移位的。
[0022]制品200还包含与第一 PV电池层206电偶联的第一汇流条204a和第二汇流条204b。制品200描绘了以并联构型与第一 PV电池层206电偶联的汇流条204a、204b，其只作为示例说明。在某些实施方式中，由于第一 PV电池层206的总表面积小于单层器件中PV电池(例如在以前已知的PV器件100中的PV电池106)的总表面积，第一汇流条204a和第二汇流条204b小于平常的汇流条104a、104b，并且因此第一汇流条204a和第二汇流条204b可以调节尺寸以适应较低的电流水平。在某些实施方式中，汇流条204a、204b可以布置在衬底202之下或者另外在透明前板210的外部。参考图3，描绘了第三汇流条306a和第四汇流条306b。第三汇流条306a和第四汇流条306b与第二 PV电池层214电偶联。与汇流条306a、306b的电连接对于知道本公开内容的本领域技术人员来说是机械步骤，并且在图3的绘图中没有显示以提高清晰度。汇流条306a、306b可以与第二 PV电池层214以串联、并联、或并联和串联组合的构型电连接。
[0023]在图3的例子中，第一 PV电池层206在垂直方向上高于第二 PV电池层214。在本公开中使用时，在垂直方向上较高表明某一部件相对于另一个部件更靠近透明前板210。安装好的制品200可以具有任何取向，例如在平缓的屋顶之间(其中制品200水平或几乎水平地安装)和墙壁安装(其中制品200竖直安装)。因此，在本文中使用时，在垂直方向上较高与制品200在安装时和/或在使用期间的定向无关。第一 PV电池层206和第二 PV电池层214中垂直方向较高的层布置成光学遮蔽第一 PV电池层206和第二 PV电池层214中垂直方向较低的层的电连接组件。电连接组件包括与PV电池层有关的任何电连接器件，包括汇流条、导电元件和/或与任何外电路或外电路接入装置的连接，并另外地或替代地包括其任何部分。在图3的例子中，垂直方向上较低的第二 PV电池层214的汇流条306a和306b被垂直方向上较高的第一 PV电池层206遮蔽。
[0024]第一和第二 PV电池层206、214描绘为垂直偏移一个层的宽度。另外地或替代地，所述第一和第二PV电池层206、214可以在同一平面中、部分偏移但具有部分共同的竖向延伸部分，和/或偏移比单层宽度更大的量。第一和第二 PV电池层206、214除了其中有意的电连接(例如当第一和第二 PV电池层206、214与外电路串联电偶联时)之外保持电隔离。第一和第二PV电池层206、214之间的电隔离可以通过绝缘性封装材料、介电材料的布置和/或通过本领域了解的任何其他隔离技术来维持。
[0025]制品200提供了暴露汇流条204a、204b的更小光学足迹(footprint),并且使得总汇流条面积的一部分被光学遮蔽，例如对于汇流条306a、306b。另外,单一层所存在的电池之间空隙面积在制品200中减少。因此，实现了在透明前板210内限定的太阳能有效面积的较高利用率。在某些实施方式中，达到了超过太阳能有效面积的85%的利用率。在某些其他实施方式中，达到了低于85%的利用率。在某些实施方式中，可达到包括至少86%和至少99%之间(包含所述值在内)的全部值的较高利用率。据估计利用本文中描述的一个或多个特征，所述太阳能有效面积的利用率可接近100%利用率。在本公开中使用时，太阳能有效面积的利用率包括来自于在所述太阳能有效面积的暴露正面区内直接暴露的第一 PV电池层206或第二 PV电池层214的任一种PV材料。直接暴露表明，除透明材料以外，以法线角进入太阳能有效面积内的透明前板210的光子首先遇到第一 PV电池层206或第二 PV电池层214任一者的PV材料。因此，在在透明前板210内太阳能有效面积的暴露正面区的95%包括第一 PV电池层206或第二 PV电池层214作为首先遇到的不透明材料的情况下，所述太阳能有效面积的利用率是95%。
[0026]制品200描绘为叠层型建筑物一体化PV器件。显示了后板304(其可以是本领域了解的任何材料)，并且是示例制品200中的支撑层。在某些实施方式中，后板304提供穿刺防护，例如针对屋顶表面上突出的钉子。显示了封装层302，在该实例中围绕PV电池层206、214，并且连结透明前板210和衬底202以及作为下支撑层示出的后板304。示例的而非限制性的封装材料包括聚烯烃、乙烯-乙酸乙酯和/或聚合物绝缘材料。示例制品200还包含在背板304和所述PV器件之间的阻隔层308。阻隔层308是任选的，并且可以提供对湿汽、环境侵入、电绝缘等的防护。本文中的PV器件包括至少第一和第二 PV电池层206、214。透明前板210和后板304是结构上偶联的，例如通过粘合剂将叠层保持在一起、通过封装剂和/或通过在透明前板210的框架外部进行的连接方法。后板304，在某些实施方式中，可以与衬底202或衬底202的一部分整合。后板304，在某些实施方式中，包括两层或更多层的材料以提供制品200的期望性质。
[0027]第一 PV电池层206和第二 PV电池层214可以由相同或不同的PV材料制成。示例的而非限制性的PV材料包括铜硫属元素化物型电池(例如硒化铜铟镓、硒化铜铟、硫化铜铟镓、硫化铜铟、硒化硫化铜铟镓，等)、无定形硅电池、晶体硅电池、薄膜II1-V族电池、薄膜I1-VI族电池、有机光伏器件、纳米粒子光伏器件、染料敏化太阳能电池、和/或所述材料的组合。在某些实施方式中，PV电池层206、214之一提供为沉积在透明前板210内侧的PV材料。示例实施方式包括第一 PV电池层206是c-Si和第二 PV电池层214是CIGS。在某些实施方式中，第二 PV电池层214是沉积在玻璃、微玻璃(mic1glass)、不锈钢、透明衬底、不透明衬底、有机衬底和/或无机衬底上的CIGS。
[0028]参考图4，描绘了装置400的一种替代实施方式，其包括具有第一 PV电池层406和第二 PV电池层414的PV器件。图4中的描绘被简化以提高清晰度。示出了太阳能有效面积410，并且第一 PV电池层406和第二 PV电池层414限定了在整个太阳能有效面积上的连续光学覆盖区。在图4中可看到，存在作为第一 PV电池层406和第二 PV电池层414 二者之间的空隙的间隙416。因为电池层406、414的电池之间的覆盖是由不同层的电池的覆盖连接的，所以装置400的光学覆盖仍然是连续的。并非限制性的，在某些实施方式中，由部件例如电连接线、绝缘材料和/或用于防止分路电流或短路的电介质、和/或划痕、印记或者引起偶然和/或临时空隙的透明前板210上的其他特征所造成的偶然空隙对于连续覆盖的目的而言不是光学覆盖中的间断。在太阳能有效面积410的整个宽度或长度上延伸并且具有显著广度的空隙对于连续覆盖的目的而言是光学覆盖中的间断，例如但不限于与PV电池层406、414之一的厚度一样宽的间隙，和/或由部件例如电连接线、绝缘材料和/或电介质引起但是具有比实现所述部件的目的所要求的更大范围的空隙。在某些实施方式中，在太阳能有效面积的整个宽度或长度上延伸的任何覆盖空隙对于连续覆盖的目的而言是覆盖中的空隙。
[0029]在图4中可看到，第一 PV电池层406和第二 PV电池层414提供了在整个太阳能有效面积上的连续光学覆盖。在整个太阳能有效面积上延伸的连续光学覆盖包括但不限于，所述覆盖的连续部分延伸所述太阳能有效面积的基本上整个长度和基本上整个宽度的覆盖，所述连续部分延伸超过所述太阳能有效面积的长度和宽度二者的一半的覆盖，所述连续部分超过所述太阳能有效面积的50%的覆盖，所述连续部分超过所述太阳能有效面积的60 %的覆盖，所述连续部分超过所述太阳能有效面积的70 %的覆盖，所述连续部分超过所述太阳能有效面积的80%的覆盖，所述连续部分超过所述太阳能有效面积的85%的覆盖，所述连续部分超过所述太阳能有效面积的90%的覆盖，和/或所述连续部分超过所述太阳能有效面积的95%的覆盖。本领域技术人员基于本文中的公开内容将认识到，在整个太阳能有效面积上连续光学覆盖的所有所描述的实施方式是利用本文中描述的所述第一和第二 PV电池层结构可实现的，并且每种实施方式根据给定装置的应用特定参数而有益于装置的【具体实施方式】和/或与装置的【具体实施方式】相关，所述应用特定参数是变化的，但是对于本领域技术人员考虑到具体的应用一般可以容易地得到。并非限制，示例性应用特定参数包括装置的散热环境、所述应用的竞争产品的太阳能有效面积利用率和效率、所述装置各种部件的材料成本和制造技术、对于PV电池层的PV材料的材料选择及其成本和效率，以及所述装置发电的相对效益包括节约的成本、从产生的能量获得的直接财政效益和/或下游效率损失。
[0030]描绘了与第一 PV电池层406偶联的第一汇流条404和与第二 PV电池层414偶联的第二汇流条408。汇流条404、408的位置在太阳能有效面积410的较窄端是非限制性例子。包含第一和第二 PV电池层406、414的电路(例如串联的、并联或串联-并联)的细节没有描绘。在图4的例子中，汇流条404、408描绘为叠放的，以减少太阳能有效面积410内的光学足迹。
[0031]PV电池层406、414布置为各具有多个具有纵横比的电池，其中第一 PV电池层406中电池的主轴以第一方向布置，而其中第二PV电池层414中电池的主轴以偏离第一方向的第二方向布置。在图4的实施方式中，所述第一和第二方向彼此垂直。所述第一和第二方向之间的方向选择可以是任何值，并且可以根据装置400的几何结构、外电路耦合的位置、或任何其他标准确定。
[0032]参考图5，装置500以侧截面描绘。装置500与装置400的实施方式一致，但是装置400、500可以是独立的实施方式。装置500包括第一 PV电池层406，其布置在第二 PV电池层414垂直上方。第二 PV电池层414 (例如参考图4)根据太阳能有效面积成型并且布置在第一 PV电池层406垂直下方。
[0033]第一和第二 PV电池层406、414是电隔离的，通过封装剂502分隔，所述封装剂至少在某些实施方式中是电绝缘的。另外地或替代地，所述第一和第二 PV电池层406、414用专门布置的绝缘材料和/或介电材料电隔离。在某些实施方式中，第一和第二 PV电池层406、414在所述太阳能有效面积的框架内电隔离，但是可以以其它方式电连接，例如在外电路中、在布置在所述太阳能有效面积的框架外面的汇流条上或者以其它方式。装置500还包括限定太阳能有效面积的透明前板506，和后板504。
[0034]参考图6，示意图600描绘了第一 PV电池层206和第二 PV电池层214。第一和第二 PV电池层206、214包括五个(5)串联PV元件，其各自用于示例说明，但是在所述第一和第二 PV电池层206、214的各层内的PV元件和一些PV元件的排列可以是并联或混合串联-并联的。第一和第二 PV电池层206、214可以包括本文中描述的第一和第二 PV电池层的其他特征，例如以至少部分移位开始并在整个太阳能有效面积上限定连续光学覆盖区。为了图600清晰的目的，这样的特征被省略。第一 PV电池层206包括旁路二极管606，第二PV电池层214包括不同于所述第一 PV电池层的第二旁路二极管608。相对于常规的建筑物一体化PV器件，使用独立的旁路二极管606、608为利用第一和第二 PV电池层206、214的装置提供了不同的遮蔽响应(shading response)。另外地或替代地,每个PV电池层206、214可以包括多个旁路二极管。利用独立的旁路二极管是非限制性的例子。在某些实施方式中，旁路二极管可以被构造成绕过PV电池层206、214的各层的一个或多个太阳能电池。图600描绘了蓄电装置610和/或负载，仅供说明性目的。
[0035]参考图7，图示700包括具有与外电路耦合702电偶联的第一 PV电池层206的装置706。装置706还包括与第二外电路耦合704电偶联的第二 PV电池层214。外电路耦合702、704可以是本领域已知的任何外电路耦合，包括但不限于屋顶板的电连接。独立的外电路耦合702、704在包括装置706的系统中提供了设计变化的自由度，例如提供了具有特定电特性的第一 PV电池层206和具有不同电特性的第二 PV电池层214。在外电路耦合702、704处提供的输出可根据第一和第二 PV电池层206、214每个的表面积覆盖和通过第一和第二PV电池层206、214每个的电构型(例如串联、并联、混合串联-并联)来改变。
[0036]参考图8，图示800包括装置806，其具有与第一外电路耦合702电偶联的第一 PV电池层206和第二 PV电池层214。图示800的例子显示了串联连接的第一和第二 PV电池层206、214，然而所述连接可以是并联或混合串联-并联的。
[0037]参考图9，图示900以分解视图描绘了第一 PV电池层206和第二 PV电池层214的实施方式。显示了在透明前板210内的太阳能有效面积的轮廓供参考，但是透明前板210为了清晰起见被省略了。第二 PV电池层214包括根据减去第一 PV电池层206的容纳空间的太阳能有效面积成型的框架。容纳空间可包括形成为暴露第一 PV电池层206的太阳能电池的除去的材料，如图示900中所示。另外地或替代地，所述容纳空间可包括另外除去的材料以为第一 PV电池层206的物理元件例如汇流条提供空间。在某些实施方式中，所述容纳空间包括提供第一 PV电池层206的太阳能电池的规定暴露量(例如在所述第二 PV电池层是垂直较高的层的情况下)的除去的材料。另外地或替代地，所述容纳空间可以包括提供第二 PV电池层214的规定暴露量(例如在第二 PV电池层是垂直较低层的情况下)的除去的材料。术语“除去的材料”在本公开的意义上是形成有容纳空间的框架构造的几何描述，并且包括形成有用例如第二 PV电池层214的模制框架最初生成的缺失部分的物品。
[0038]在某些实施方式中，第二 PV电池层214包括其上沉积了 PV材料的衬底框架，例如其上沉积了 CIGS材料的玻璃或不锈钢衬底。第二 PV电池层214框架可以包括材料中的蚀亥IJ、沉积空隙，或其上用于电隔离所述“框架”的部分并从而产生多个太阳能电池的其他部件。另外地或替代地，第二 PV电池层214可以是单个电连续器件。
[0039]参考图10，描绘了图示900，第二 PV电池层214与第一 PV电池层206 —起布置，从而在整个太阳能有效面积上形成连续的光学覆盖区。第一和第二 PV电池层206、214可以布置在同一平面中，使得第一 PV电池层206布置得垂直较高或使得第二 PV电池层214
布置得垂直较高。
[0040]随后的示意性流程描述提供了进行提供PV装置的程序的说明性实施方式。所说明的操作应理解为仅仅是示例性的，并且操作可以合并或分开，添加或除去，以及全部或部分地重新排序，除非本文中明确地有相反的说明。某些所说明的操作可以通过计算机执行在计算机可读介质上的计算机程序产品来实施，其中所述计算机程序产品包括引起所述计算机执行一个或多个所述操作、或向其他装置发布执行一个或多个所述操作的命令的指令。
[0041]本文中描述的某些操作包括解读一个或多个参数的操作。解读，在本文中使用时，包括通过本领域已知的任何方法接收值，包括至少接收作为操作者输入的值，接收来自数据链或网络通讯的值，接收指示所述值的电子信号(例如电压，频率，电流，或PWM信号)，接收指示所述值的软件参数，从计算机可读介质上的存储位置读取值，通过本领域已知的任何手段接收作为运行时间参数的值，和/或通过接收可通过其计算出所解读参数的值，和/或通过参考被解读为是所述参数值的缺省值。
[0042]示例程序包括形成光伏器件的操作。所述形成包括提供包含第一 PV活性材料的第一 PV电池层和包含第二 PV活性材料的第二 PV电池层。所述程序还包括将所述第二 PV电池层布置得相对于所述第一PV电池层至少部分移位的操作。所述程序还包括解读外电路说明的操作。所述外电路说明是一种或多种外电路的电压和/或电流要求的任何说明。所述外电路说明可以是定量值(例如6.0V DC输出)、描述值(例如串联构型)和/或类别说明(例如“00038型构型”)，其中所述类别说明包括预定值和/或可按运行时间确定的值,例如通过质询。
[0043]所述程序还包括响应于所述外电路说明在选择的电学构型中电偶联所述第一 PV电池层和第二 PV电池层的操作。在某些实施方式中，每个完整PV电池层和/或每个PV电池层内单个太阳能电池的特性是已知的、建模的或确定的，并且与外电路说明和/或响应于所述外电路说明确定的参数相比较。响应于所述外电路说明提供所述第一PV电池层和/或所述第二PV电池层的电学构型。示例的而非限制性的响应包括提供第一和第二PV电池层，其具有:与所述外电路说明相配的电学构型，提供与所述外电路说明最接近的可用匹配的电学构型(其中所述最接近的可用匹配可以包括标准，例如不超过电压值等等)和/或默认电学构型(例如在不能做出相关匹配的情况下)。
[0044]所述程序还包括提供透明前板和后板的操作，和在所述前板和后板之间布置所述PV器件的操作，使得所述前板限定太阳能有效面积并且所述第一和第二 PV电池层在整个太阳能有效面积上限定连续光学覆盖区。所述程序还包括将所述前板与所述后板结构偶联的操作。
[0045]在某些实施方式中，所述第一 PV电池层和第二 PV电池层电偶联的操作包括将所述PV电池层串联地与外电路耦合电偶联。在某些实施方式中，所述第一 PV电池层和第二PV电池层电偶联的操作包括将所述PV电池层并联地与外电路耦合电偶联。在某些实施方式中，所述第一 PV电池层和第二 PV电池层电偶联的操作包括将所述第一 PV电池层与第一外电路耦合电偶联和将所述第二 PV电池层与第二外电路耦合电偶联。
[0046]上面应用中列举的任何数值包括以一个单位的增量从较低值到较高值的所有值，条件是在任何较低值和任何较高值之间相隔至少2个单位。例如，如果说明了组分的量或工艺变量(例如温度、压力、时间等)的值是例如I到90、还包括20到80、也包括30到70的话，意图的是例如15到85、22到68、43到51、30到32等等的值都在本说明书中被明确列举。一个单位被认为是所公开的最精确单位，例如0.0001,0.001,0.01或0.1，视情况而定。这些只是具体想到的例子，而所列举的最低值和最高值之间数值的所有可能的组合将被认为以类似方式在本公开中被明确说明。
[0047]除非另有说明，所有范围包括两个端点以及端点之间的所有数字。所有论文和参考文献、包括专利申请和公布的公开内容，为了所有目的通过引用并入。使用术语“包含”或“包括”来描述本文中的元件、成分、部件或步骤的组合也设想到基本由所述元件、成分、部件或步骤组成的实施方式。使用不带数量指示的物品或特征和/或单数物品或特征的公开设想为存在超过一个所述物品或特征，除非有明确的相反说明。
[0048]本发明的示例实施方式已经公开。然而，本领域的普通技术人员将认识到，对所公开的实施方式的某些修改在本公开教导的范围内。因此，应该研究以下权利要求来确定本发明的真实范围和内容。
【权利要求】
1.一种制品，其包含: 限定太阳能有效面积的透明前板，所述前板与后板结构上偶联，所述前板和所述后板具有布置在其间的光伏(PV)器件，所述PV器件包含: 包含第一光伏活性材料的第一 PV电池层； 包含第二光伏活性材料的第二 PV电池层；并且 其中所述第一PV电池层和所述第二 PV电池层至少部分地移位并在整个所述太阳能有效面积上限定连续光学覆盖区。
2.权利要求1所述的制品，其中所述第一光伏活性材料和所述第二光伏活性材料包含不同的PV材料。
3.权利要求1和2任一项所述的制品，其中所述第一PV电池层和所述第二 PV电池层包含在所述太阳能有效面积的框架内的电隔离层。
4.前述权利要求任一项所述的制品，其中所述连续光学覆盖构造为使得所述第一光伏活性材料和第二光伏活性材料的至少一种被直接暴露超过所述太阳能有效面积的暴露正面区的至少85%。
5.前述权利要求任一项所述的制品，其中所述第一PV电池层和所述第二 PV电池层各自包含不同的旁路二极管。
6.前述权利要求任一项所述的制品，其还包含外电路耦合，所述外电路耦合与所述第一PV电池层和第二PV电池层以选自串联、并联和串联-并联的电学构造进行电偶联。
7.权利要求1至5任一项所述的制品，其还包含与所述第一PV电池层偶联的第一外电路耦合和与所述第二PV电池层偶联的第二外电路耦合。
8.前述权利要求任一项所述的制品，所述第一PV电池层包含具有主轴以第一方向布置的纵横比的多个第一电池，和所述第二 PV电池层包含具有主轴以第二方向布置的纵横比的多个第二电池，其中所述第一方向偏离于所述第二方向。
9.权利要求8所述的制品，其中所述第一方向垂直于所述第二方向。
10.权利要求1至7任一项所述的制品，其中所述第二PV电池层包括框架，所述框架包含第二光伏活性材料，其根据减去所述第一 PV电池层的容纳空间的太阳能有效面积成型。
11.权利要求10所述的制品，其中所述第一光伏活性材料包含晶体二氧化硅，并且其中所述第二光伏活性材料包含硒化铜铟镓。
12.权利要求1至7任一项所述的制品，其中所述第二PV电池层包含形状为所述太阳能有效面积的第二光伏活性材料，并且其中所述第二 PV电池层布置在所述第一 PV电池层垂直下方。
13.前述权利要求任一项所述的制品，其中所述第一PV电池层和第二PV电池层中垂直上方的层布置得光学遮蔽所述第一PV电池层和第二PV电池层中垂直下方的层的电连接组件。
14.前述权利要求任一项所述的制品，其中所述制品包含建筑物一体化建筑材料单元。
15.—种方法,其包括: 形成光伏器件，其中所述形成包括提供包含第一光伏活性材料的第一光伏(PV)电池层和包含第二光伏活性材料的第二 PV电池层，和将所述第二 PV电池层相对于所述第一 PV电池层至少部分地移位布置； 解读外电路说明； 在按照所述外电路说明选择的电学构造中电偶联所述第一 PV电池层和第二 PV电池层； 提供透明前板和后板； 在所述前板和后板之间布置所述光伏器件，使得所述前板限定太阳能有效面积以及所述第一 PV电池层和第二 PV电池层在整个所述太阳能有效面积上限定连续光学覆盖区；和结构偶联所述前板与后板。
【文档编号】H01L31/043GK104412390SQ201380028991
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2013年5月29日 优先权日:2012年5月31日
【发明者】刘华, 冯捷, L·C·洛佩斯, R·K·费斯特, K·L·考夫曼 申请人:陶氏环球技术有限责任公司