一种复眼式太阳能电池封装玻璃及其制备方法和应用与流程

本发明涉及太阳能电池，特别是涉及一种复眼式太阳能电池封装玻璃及其制备方法和应用。

背景技术：

晶体硅电池工作的环境较为复杂，一般都会采用光伏玻璃封装起来作为保护使其具有良好机械性能以适应各种恶劣环境的电池组件，随着硅材料成本的降低，光伏电站多采用平板电池固定安装。如此的光伏电站存在一个共同的弊端：多云天气、早晨或傍晚的光均很弱，斜射光在电池表面的反射非常大造成光能量损失，而硅太阳电池的弱光响应很差。目前制备绒面、镀减反射膜等都是减少光能量损失的有效措施，但对斜射太阳光和弱太阳光的有效利用的效果不大。

本发明提供一种表面具有复眼阵列的太阳能电池封装玻璃，可大大改善这种现状；美国专利us20090266415a1中，也提到复眼类似结构，但其尺寸为微米级，主要起到抗反射的作用，专利cn101355327a提到的全方位球形聚光器也是为了解决太阳斜射问题的而设计的结构，不过其结构过于复杂不适合大规模产业化。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种复眼式太阳能电池封装玻璃及其制备方法和应用，玻璃表面的复眼阵列根据几何光学原理将照射至电池的弱光聚集起来重新分配，调整了入射太阳光的方向且增加了辐射到太阳能电池的光强度，从而使太阳能电池的光电转换效率提高。

本发明的技术方案为：

一种复眼式太阳能电池封装玻璃，所述封装玻璃的成分按摩尔百分比为：40～80％sio2、10～30％cao、10～30％na2o以及小于0.005％的fe2o3；所述封装玻璃表面具有由若干凸透镜组成的复眼阵列，其中各个凸透镜结构的弦高比大于2，高的尺寸为0.01～1cm。

优选的，所述复眼阵列中，相邻凸透镜之间的间距为0.1～1cm。

优选的，所述复眼阵列是由若干排凸透镜排列而成的阵列式结构，其中相邻排凸透镜对位设置。

优选的，所述复眼阵列是由若干排凸透镜排列而成的阵列式结构，其中相邻排凸透镜错位设置。

一种上述复眼式太阳能电池封装玻璃的制备方法包括以下步骤：

1)按照所述摩尔比例称取二氧化硅、碳酸钙和碳酸钠为原料；这里的摩尔比例是指上述成分sio2、cao、na2o中si、ca和na的摩尔百分比。

2)将步骤1)称量好的原料经研磨至颗粒度小于等于20目，混匀后倒入坩埚中，在1300～1600℃温度下熔制2～10小时；

3)将步骤2)熔制的液态玻璃倒入预热350～450℃的模具上冷却成型，后经退火处理后得到所述复眼式太阳能电池封装玻璃。

优选的，所述退火是在450～550℃下退火1.5～2.5h。

优选的，所述太阳能电池其结构为自上而下封装玻璃、eva与普通电池片直接层压而成；

其中所述封装玻璃可为复眼式太阳能电池封装玻璃，也可为单凸透镜光伏玻璃。

本发明的有益效果为：

1)复眼阵列对光有一定的聚焦作用，照射至电池的弱太阳光经复眼阵列后其光强在电池表面强度增加，改善了电池弱光响应差的缺点。

2)由于表面的复眼阵列，使得斜射至电池表面的太阳光经折射后再入射至太阳电池，减少了斜射的高反射损失。

3)复眼阵列可将太阳电池边缘本照射不到电池的太阳光经聚光作用汇聚至太阳电池，增加了太阳光的入射量。

4)于封装玻璃上设置凸透镜的复眼阵列，可以同时实现封装、保护和光线聚集的功能，无需另外设置聚光元件，简化了太阳能电池的结构，同时降低了成本。

5)单凸透镜光伏玻璃，由于其聚光作用明显，其对太阳电池的光电转换效率提升作用尤为明显。

6)本发明的制备工艺流程少、无污染、制备成本低、与常规工艺兼容。

附图说明

图1是实施例1的复眼式太阳能电池封装玻璃的立体结构示意图，其中a为三维模型图，b为实物图。

图2是实施例1的复眼式太阳能电池封装玻璃的俯视图。

图3是实施例1的单个凸透镜的结构示意图。

图4是不同光照情况下复眼式太阳能电池封装玻璃对光路的改变示意图，其中箭头线表示光线。

图5是实施例1的太阳能电池与其他封装情况的太阳能电池的性能测试对比图。

图6是实施例2的复眼式太阳能电池封装玻璃的俯视图。

图7是实施例2的单凸透镜结构简图。

图8是实施例3的单凸透镜光伏玻璃实物图与模型图。

具体实施方式

实施例1

本实施例的复眼式太阳能电池封装玻璃的制备方法如下：

(1)以二氧化硅(sio2)、碳酸钙(caco3)、碳酸钠(na2co3)为原料，按摩尔比为6:1:1的比例称量好置于研钵中研磨至颗粒度为20目后混匀，原料中杂质fe2o3的摩尔百分比小于0.005％。

(2)将混匀的原料在1400℃马弗炉中熔制6h。

(3)预先制备好铁制模具预热至400℃，将熔制的玻璃液倒入模具中淬火成型，而后置于500℃马弗炉中退火2h。

参考图1，制得的太阳能电池封装玻璃1其表面具有由若干凸透镜11组成的复眼阵列。具体的，参考图2，所述复眼阵列由若干排等距离间隔排布的凸透镜矩阵式排列而成，相邻排凸透镜对位设置，即形成沿横向和纵向排列的正方形网状结构，相邻凸透镜11之间的间距为0.1～1cm。。参考图3，l为弦长，h为高，d为基底厚，r为曲面半径，各个凸透镜11的弦高比为3，高的尺寸为0.01～1cm。

应用时，太阳能电池其结构为自上而下封装玻璃、eva与普通电池片直接层压而成。

参考图4，如4a所示，照射至电池的弱太阳光经复眼阵列后其光强在电池表面强度增加；如4b所示，使得斜射至电池表面的太阳光经折射后再入射至太阳电池，减少了斜射的高反射损失；如4c所示，复眼阵列可将太阳电池边缘本照射不到电池的太阳光经聚光作用汇聚至太阳电池，增加了太阳光的入射量。

参考图5，测试不同封装玻璃的硅太阳能电池在不同时刻的光电流输出，由图中可见，应用本实施例的复眼式太阳能电池封装玻璃，其光电流输出明显高于无玻璃以及平板白玻璃的情况，效果显著。

实施例2

本实施例的复眼式太阳能电池封装玻璃的制备方法如下：

(1)以二氧化硅(sio2)、碳酸钙(caco3)、碳酸钠(na2co3)为原料，按摩尔比为4:3:3的比例称量好置于研钵中研磨至颗粒度为10目后混匀，原料中杂质fe2o3的摩尔百分比小于0.005％。

(2)将混匀的原料在1500℃马弗炉中熔制8h。

(3)预先制备好铁制模具预热至400℃，将熔制的玻璃液倒入模具中淬火成型，而后置于500℃马弗炉中退火2h。

参考图6，制得的太阳能电池封装玻璃2其表面具有由若干凸透镜21组成的复眼阵列。具体的，所述复眼阵列由若干排等距离间隔排布的凸透镜矩阵式排列而成，相邻排凸透镜错位设置，即形成以三角形为重复单位的网状结构。参考图7，各个凸透镜21的弦高比为3，高的尺寸为0.01～1cm。相邻凸透镜11之间的间距为0.1～1cm。

本实施例的太阳能电池封装玻璃2应用参考实施例1。

实施例3

本实施例的单凸透镜太阳能电池封装玻璃的制备方法如下：

(1)以二氧化硅(sio2)、碳酸钙(caco3)、碳酸钠(na2co3)为原料，按摩尔比为4:3:3的比例称量好置于研钵中研磨至颗粒度为10目后混匀，原料中杂质fe2o3的摩尔百分比小于0.005％。

(2)将混匀的原料在1450℃马弗炉中熔制7h。

(3)预先制备好铁制模具预热至300℃，将熔制的玻璃液倒入模具中淬火成型，而后置于500℃马弗炉中退火3h。

参考图8，制得的太阳能电池封装玻璃为单凸透镜结构。单凸透镜光伏玻璃的弦高比为5，高的尺寸为0.5cm。测试不同封装玻璃的硅太阳能电池，其光电流输出明显高于无玻璃以及平板白玻璃的情况，其显著效果见附表1。

表1.不同浓度光伏玻璃对晶硅标准电池光电性能的影响

上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种复眼式太阳能电池封装玻璃及其制备方法和应用，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。