太阳能模块的制作方法

本公开涉及太阳能模块，特别是具有降低的其光伏单元可见性的太阳能模块，以及用于制造太阳能模块的方法。

背景技术：

1、太阳能模块一般从现有技术已知并且典型地包括被布置在前侧片材和背侧片材之间的光伏单元层。前侧片材通常由均匀的光学半透明材料构成，以便允许阳光到达光伏单元。这通常造成高效率的太阳能模块，然而从建筑物或设计观点来看，通过半透明前侧片材完全可见的光伏单元的c经常被认为是破坏性的。太阳能模块的这种视觉外观经常限制它们到在其中它们是从外部不可见的建筑物表面的放置，建筑物表面诸如为平坦屋顶。因此，太阳能模块应当被构造以改进它们的视觉外观，同时保持可能的高效率。

2、从现有技术已知一些尝试，在下文中简要地讨论。

3、tesla和solarcity名下的于2018年5月公开的us2018130921aa涉及一种建筑物集成光伏(bipv)系统，其包括可以是美学上满意的并且对于观察者无缝地呈现的太阳能面板阵列。微型百叶结构被合并到光伏(pv)堆叠中，使得进入pv堆叠的被嵌入的太阳能单元反射开的光不被以如下角度被引导出去：在该角度处典型的观察者通常将观看到pv堆叠或在其上安装有太阳能阵列的屋顶。

4、tesla名下的于2018年9月公开的us2018269824aa涉及一种具有被遮掩光伏层的太阳能瓦片。太阳能瓦片包括背侧片材层。太阳能瓦片包括相邻于背侧片材层的底部包封物层。太阳能瓦片包括具有多孔百叶的百叶层。顶部包封物层被提供为相邻于一个或多个光伏单元。顶部包封物层具有被构造于其中的多个百叶以阻挡一个或多个光伏单元的侧景。太阳能瓦片进一步包括相邻于顶部包封物层的顶部层。

技术实现思路

1、对于有角的屋顶并且特别是立面而言，视觉上吸引人的太阳能模块有利于增加建筑物业主以及还有建筑师对它们的接受度。因此，公开了一种太阳能模块，其伪装其光伏单元同时允许高效率和简单的制造。

2、本公开的第一方面涉及一种包括被布置在本质上平面的光伏层中的至少一个光伏单元的太阳能模块。光伏层被布置在太阳能模块的正面和背面之间。伪装被布置在至少一个光伏单元的前方以用于针对关于正面的预先限定的观看角度范围而取决于角度地降低至少一个光伏单元的可见性。这允许在建筑物处安装太阳能模块，使得对于在建筑物外侧地面水平上的观察者而言光伏单元较少地可见或不可见，同时可以由于阳光的入射角度而仍然高效地吸收阳光。

3、一般而言，在至少一个光伏单元前方的伪装包括第一图案的伪装元件和第二图案的伪装元件。第一图案的伪装元件被布置在光伏层前方的第一层中并且被通过本质上半透明材料的第一基底层与其间隔开。第二图案的伪装元件被布置在第一层前方的第二层中并且被通过本质上半透明材料的第二基底层与其间隔开。为了实现取决于角度地降低至少一个光伏单元的可见性，第一图案的伪装元件被布置成在与第一层和第二层的一般延伸平行的第一方向上相对第二图案的伪装元件偏离一定的偏移。

4、在两个间隔开的层中布置多于两个图案的伪装元件是可能的，然而典型地存在少于五个、如三个和四个图案的伪装元件，一个被布置在另一个的顶部上并且相应地具有关于邻近的伪装元件图案的在第一方向上的偏移。

5、当伪装元件具有比第一基底层和/或第二基底层低的光学透过率时，良好的结果是可能的。伪装元件可以具有在0和0.9之间、优选地在0.1和0.5之间的透射系数。可以通过吸收和/或散射实现伪装元件的较低透过率。取决于应用，对于相应的第一图案或第二图案的伪装元件而言光学透过率可以是均匀的，然而，伪装元件的光学透过率可以在第一图案和/或第二图案内或者在单独的伪装元件内变化。伪装元件可以在相应的第一层或第二层内被分离(例如，平行条带或彼此不连接的点)，然而连续图案(例如，蜂巢图案)也是可能的，其中伪装元件可以被视为连续图案的(周期性地)重复出现的元件。

6、优选地，伪装元件本质上是二维的。二维可以被理解为具有平行于光伏层的一般延伸，其是伪装元件在垂直于光伏层的方向上的延伸的多倍。相比于具有三维遮掩部件的现有技术的那些，这允许更简单地制造太阳能模块，因为除了其它方面之外还可以施加常规的层压处理。

7、在优选的变型中，第一图案的伪装元件和/或第二图案的伪装元件被形成为点图案、条带图案、多边形元素图案、蜂巢图案或其组合。然而，取决于设计，其它图案是可能的，诸如随机补丁图案。优选地，条带图案的条带相应地在与第一层或第二层的一般延伸平行的第二方向上延伸，并且特别是其中它们的一般延伸垂直于第一方向。伪装元件可以本质上跨太阳能模块(在第二方向上)延展。

8、与伪装元件在第一方向上的宽度组合的偏移典型地限定了使至少一个光伏单元的可见性的降低最大化的观看角度的范围。在这些观看角度下，偏移伪装元件的平行投影覆盖了至少一个光伏单元的最大值，使得其可见性被最小化。特别是与第一层和第二层之间在垂直于第一方向和第二方向的第三方向上的距离组合地限定观看角度。优选地选择伪装元件在第一方向上的宽度和在第一图案和第二图案之间的偏移以针对相对于第一方向在90和45度之间、特别是在85和50度之间的观看角度来使可见性的降低最大化。

9、相关于相应的图案的伪装元件的宽度w的偏移o和第一层与第二层之间的距离d可以被表示express为针对观看角度α(对其而言可见性被降低)的不等式：

10、

11、在针对例如45度的观看角度(对其而言可见性被降低)的下限的情况下，偏移、距离和宽度之间的关系为w-o≈d宽度和偏移的差可以被理解为如在第三方向上看到的第一层和第二层的伪装元件的重叠。

12、为了实现良好的性能，伪装包括承载伪装元件的本质上半透明材料的至少一个膜和/或至少一个玻璃片材。优选地，伪装包括伪装元件已被施加到两个相对的面上的至少一个膜和/或至少一个玻璃片材。替代地或此外，伪装可以包括在每个中伪装元件已被施加到至少一个面上的本质上半透明材料的至少两个膜或至少两个玻璃片材，在横截面视图中至少两个膜的一个被布置在另一个的顶部上。两个膜或玻璃片材可以具有被施加在其上的相同图案的伪装元件并且通过在制造太阳能模块期间对准两个膜和/或玻璃片材来实现它们之间的偏移。

13、形成太阳能模块的顶面的膜或玻璃片材可以被单独地设计。特别是，可以使用结构化的玻璃类型，因为这些可以将伪装元件容纳在其表面上，相似于光滑的玻璃。通过根据玻璃和其结构来定位伪装元件，实现如下效果：光击中太阳能单元而实质上不被伪装元件遮掩，但是对于观察者的眼睛而言，其仍然呈现为例如彩色的立面元件。

14、取决于应用，通过印刷、磨边、层压、喷砂和/或粘合将伪装元件施加到至少一个膜或玻璃片材的面。优选地，伪装元件至少部分地由彩色颜料、织物、金属或其组合构成。这允许根据本公开的太阳能模块的各种各样的视觉外观并且因此各种各样的应用。

15、替代地或者此外，伪装元件至少部分地由部分反射的涂层构成，部分反射的涂层被配置为取决于到来的光的波长和/或入射角度来反射到来的光。这允许取决于观看角度来实现太阳能模块的色彩印象。由于干涉效应，部分反射的涂层可以例如反射可预先限定的波长或波长范围的光并且透射其它波长。这允许增加在光伏单元处可用的光的总量，同时针对某些观看角度维持至少一个光伏单元的可见性的降低。取决于应用领域，涂层包括一个或多个层，特别是不同折射率的交替的层，优选地形成布拉格滤光器。

16、在优选的变型中，第一图案的伪装元件和第二图案的伪装元件至少在一些区域中具有本质上相等的空间周期，特别是在第一方向和/或第二方向上。空间周期可以被理解为单独的伪装元件之间的距离。换言之，第一图案的伪装元件和第二图案的伪装元件至少在一些区域中形成规律的图案。

17、在一些变型中，涂层被布置在本质上半透明材料的膜或玻璃片材的第一面上，所述膜或玻璃片材充当第一层和第一基底层的组合或者充当第二层和第二基底层的组合。优选地，涂层是部分反射的涂层，被配置为取决于到来的光的波长和/或入射角度来反射到来的光。以这种方式涂层可以创建太阳能模块的色彩印象，特别是针对某些观看角度。用于可能的涂层的示例是充当光滤光器的所谓的薄膜涂层。取决于设计，涂层被布置在正面和伪装之间。

18、本公开的第二方面涉及一种用于制造如上面描述的太阳能模块的方法。方法典型地包括如下步骤：提供在竖直方向上堆叠的层堆叠并且层压该堆叠以形成太阳能模块。

19、堆叠通常包括：光伏层，其包括至少一个光伏单元；以及本质上半透明材料的第一基底层，其被布置在光伏层的顶部上；以及具有第一图案的伪装元件的第一层，其被布置在第一基底层的顶部上。本质上半透明材料的第二基底层被布置在第一层的顶部上，并且具有第二图案的伪装元件的第二层被布置在第二基底层的顶部上并且被布置成在与第一层和第二层的一般延伸平行的第一方向上相对第一图案的伪装元件偏离一定的偏移。

20、替代地，取决于状况，堆叠的各层可以被以相反的顺序布置。

21、在优选的变型中，方法包括如下步骤：将至少一个图案的伪装元件印刷到本质上半透明材料的膜或玻璃片材的第一面上，所述膜或玻璃片材充当第一层和第一基底层的组合或者充当第二层和第二基底层的组合。替代地或者此外，方法包括如下步骤：将第一图案的伪装元件印刷到膜或玻璃片材的第一面上，并且将第二图案的伪装元件印刷到膜或玻璃片材的第二面上，所述膜或玻璃片材充当第一层、第二层和它们之间的第二基底层的组合。

22、替代地或者此外，方法可以使用气相沉积处理以施加第一图案的伪装元件和第二图案的伪装元件中的至少之一。气相沉积处理优选地为以下之一：化学气相沉积(cvd)或物理气相沉积(pvd)。优选地，掩模被暂时地施加到膜或玻璃片材的第一面，使得在本质上均匀地部署伪装元件的材料期间形成第一图案的伪装元件和/或第二图案的伪装元件。使用气相沉积处理允许增加以其来施加(一个或多个)图案的精确度并且因此增加(一个或多个)图案的质量。作为结果，例如，可以减小空间周期。取决于应用领域，施加两个或更多个层的材料以形成涂层，特别是具有不同折射率的交替的层。形成涂层的各层优选地是薄层，具有在1nm和500nm(纳米)之间、特别是在100nm和200nm之间的厚度。

23、在优选的变型中，方法包括如下步骤：通过气相沉积处理将至少一个图案的伪装元件施加到本质上半透明材料的膜或玻璃片材的第一面上，所述膜或玻璃片材充当第一层和第一基底层的组合或者充当第二层和第二基底层的组合。替代地或者此外，方法包括如下步骤：通过气相沉积处理将第一图案的伪装元件施加到膜或玻璃片材的第一面上，并且将第二图案的伪装元件施加到膜或玻璃片材的第二面上，所述膜或玻璃片材充当第一层、第二层和在它们之间的第二基底层的组合。

24、在一些变型中，方法包括如下步骤：将涂层、特别是薄膜涂层施加到本质上半透明材料的膜或玻璃片材的第一面上，所述膜或玻璃片材充当第一层和第一基底层的组合或者充当第二层和第二基底层的组合。优选地，使用cvd或pvd处理施加涂层。

25、本公开的第三方面涉及一套部件，其包括：至少一个如上面描述的太阳能模块；以及安装元件，其用于将所述太阳能模块安装到建筑物的表面，特别是建筑物的墙壁。

26、要理解的是，前面的一般描述和以下的详细描述这两者表示实施例，并且旨在提供用于理解本公开的本质和特点的概述或框架。随附附图被包括以提供进一步的理解，并且被合并到本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了各种实施例，并且与描述一起用于解释所公开的构思的原理和操作。