光伏组件

技术领域

本发明涉及太阳能光伏发电领域，特别涉及光伏组件。

背景技术

太阳能背板是太阳能光伏电池结构的重要组成部分，对太阳能光伏电池片起着绝缘及保护作用。国际上主流的太阳能背板是以含氟材料的复合型背板材料。国内组件厂家使用的背板绝大多数依靠进口，市场价格较高，技术为外国企业所垄断。而低成本的太阳能背板方案是利用抗紫外剂，经过涂布改性的PET聚酯薄膜来替代含氟的材料，但经抗紫外线涂布改性的PET材料不仅抗紫外线能力有限，耐候性差，而且其制造过程为非环保友好型的化学涂布工艺。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种光伏组件，旨在提供一种抗紫外线性能好且成本较低的光伏组件。

为实现上述目的，本发明提出一种光伏组件，包括：

光伏电池片，具有用于朝向太阳光的正面以及与所述正面相对的背面；以及，

第一组合膜结构，设于所述光伏电池片的背面，所述第一组合膜结构包括多层透明膜层，在所述多层透明膜层上形成有至少两个第一反射界面；

对象光线自所述两个第一反射界面反射后形成背离所述光伏电池片的第一反射光线和第二反射光线，所述第一反射光线和所述第二反射光线可相长干涉，其中，所述对象光线为紫外光线和/或红外光线。

可选地，所述光伏组件还包括第二组合膜结构，所述第二组合膜结构设于所述光伏电池片的正面，所述第二组合膜结构上形成有至少两个第二反射界面；

对象光线自所述两个第二反射界面反射后形成背离所述光伏电池片的第三反射光线和第四反射光线，所述第三反射光线和所述第四反射光线可相长干涉，其中，所述对象光线为紫外光线和/或红外光线。

可选地，所述多层透明膜层包括相互叠设的第一透明膜层和第二透明膜层，所述第一透明膜层处于所述第二透明膜层远离所述光伏电池片的一侧，所述第一透明膜层和所述第二透明膜层形成反射膜组，所述反射膜组设置多个，且相互叠设；

其中，所述第一透明膜层的折射率大于所述第二透明膜层的折射率以在至少部分所述第一透明膜层的两个端面形成所述第一反射界面；或，

所述第二透明膜层的折射率大于所述第一透明膜层的折射率以在至少部分所述第二透明膜层的两个端面形成所述第一反射界面。

可选地，多个所述反射膜组包括第一反射膜组和第二反射膜组，所述第一反射膜组和所述第二反射膜组中对应的所述第一透明膜层的折射率和/或厚度以及对应的所述第二透明膜层的折射率和/或厚度各不相同，以使得所述第二反射膜组反射的所述第二对象光线和所述第一反射膜组反射的第一对象光线的波长不同。

可选地，多个所述第一反射膜组的所述透明膜层的总厚度为D

可选地，所述第一反射膜组中的第一透明膜层的厚度为d

所述第一反射膜组中的第二透明膜层的厚度为d

可选地，所述第二反射膜组中的第一透明膜层的厚度为d

所述第二反射膜组中的第二透明膜层的厚度为d

可选地，所述第一透明膜层和所述第二透明膜层中，其中之一的材质为聚甲基丙烯酸甲酯，其中之另一的材质为聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯中的至少一种。

可选地，所述光伏电池片和所述第一组合膜结构之间设有粘接层。

可选地，多层所述透明膜层的总层数为Q，且Q满足250≤Q≤1100。

本发明提供的第一组合膜结构包括多层透明膜层，相邻两层透明膜层的折射率不同以在相邻两层透明膜层的相接处形成分界面，多层透明膜层形成多个分界面。多个分界面以及第一组合膜结构的两个表面中至少存在两个第一反射界面，紫外光线经两个第一反射界面形成的第一反射光线和第二反射光线相长干涉，而选择性提高对紫外光线的反射。通过增加第一反射界面的数量，可不断地提高对紫外线的反射，使得第一组合膜结构具有良好的抗紫外线性能。第一组合膜结构基于物理光学干涉原理设计，光谱选择性好，能够选择性高反射紫外光线，而对可见光的透射性影响较小。并且，第一组合膜结构中多层透明膜层的材料可以不是含氟材料，以降低成本。总言之，本申请提供的第一组合膜结构抗紫外线性能好且成本低。因此，使用第一组合膜结构的光伏组件抗紫外性性能好、成本低且柔性好，应用范围广，可应用至汽车、船舶、彩钢瓦屋顶、建筑幕墙等。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明提供的光伏组件的一实施例的结构示意图；

图2为图1中组合膜结构的一实施例的结构示意图；

图3为图1中组合膜结构的又一实施例的结构示意图；

图4为本发明提供的光伏组件的又一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、外、内……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

现有的光伏组件100中，太阳能背板是以含氟材料的复合型背板材料为主，但这种复合型背板材料主要依靠进口，市场价格较高，技术为外国企业所垄断。而低成本的太阳能背板使用经涂布改性的PET聚酯薄膜来替代含氟材料，但经抗紫外线剂涂布改性的PET材料抗紫外线能力有限，耐候性差，而且其制造过程为非环保友好型的化学涂布工艺。

为解决上述问题，本发明提供了一种光伏组件100，该光伏组件100的背板采用组合膜结构，该组合膜结构具有成本低、抗紫外线能力好、柔性好的特点，可大大降低光伏组件100的成本，以扩大光伏组件100的应用范围。

图1为本发明提供的光伏组件100的一实施例的结构示意图，参见图1，光伏组件100包括光伏电池片2和第一组合膜结构3，光伏电池片2具有用于朝向太阳光的正面以及与正面相对的背面；第一组合膜结构3设于光伏电池片2的背面，第一组合膜结构3包括多层透明膜层，在多层透明膜层上形成有至少两个第一反射界面；对象光线自两个第一反射界面反射后形成背离光伏电池片2的第一反射光线和第二反射光线，第一反射光线和所述第二反射光线可相长干涉，其中，对象光线为紫外光线和/或红外光线。

本发明提供的第一组合膜结构3包括多层透明膜层，相邻两层透明膜层的折射率不同以在相邻两层透明膜层的相接处形成分界面，多层透明膜层形成多个分界面。多个分界面以及第一组合膜结构3的两个表面中至少存在两个第一反射界面，紫外光线经两个第一反射界面形成的第一反射光线和第二反射光线相长干涉，而选择性提高对紫外光线的反射。通过增加第一反射界面的数量，可不断地提高对紫外线的反射，使得第一组合膜结构3具有良好的抗紫外线性能。第一组合膜结构基于物理光学干涉原理设计，光谱选择性好，能够选择性高反射紫外光线，而对可见光的透射性影响较小。并且，第一组合膜结构3中多层透明膜层的材料可以不是含氟材料，以降低成本。总言之，本申请提供的第一组合膜结构3抗紫外线性能好、成本低。因此，使用第组合膜结构的光伏组件100抗紫外性性能好、成本低且柔性好，应用范围广，可应用至汽车、船舶、彩钢瓦屋顶、建筑幕墙等。

进一步地，光伏电池片2和第一组合膜结构3之间设有粘接层4，粘接层4的材质为光伏电池领域常用的粘接剂，包括EVA、POE、PVB等。

光伏组件100还包括盖板1，盖板设于光伏电池片2的正面，光伏电池片2和盖板1之间设有粘接层4，粘接层4的材质为光伏电池领域常用的粘接剂，包括EVA、POE、PVB等。

为形成第一反射界面，多层透明膜层包括相互叠设的第一透明膜层311、第二透明膜层312和调节膜层，第一透明膜层311处于第二透明膜层312远离光伏电池片2的一侧，调节膜层处于第一透明膜层311远离光伏电池的一侧，第一透明膜层311的折射率大于第二透明膜层312的折射率，调节膜层的折射率小于第一透明膜层311的折射率，第一透明膜层311的两个端面形成两个第一反射界面。

根据物理光学干涉原理，对象光线经第一透明膜层311的两个端面形成的第一反射光线和第二反射光线相长干涉的条件为：

第一透明膜层311的折射率为n

调节膜层的折射率小于第一透明膜层311的折射率，且第一透明膜层311的折射率大于第二透明膜层312的折射率。

当满足上述条件时，对象光线从调节膜层射向第一透明膜层311后，经第一透明膜层311的两个端面形成的第一反射光线和第二反射光线的光程差相同，因此经第一透明膜层311的两个端面形成的第一反射光线和第二反射光线相长干涉。

第一组合膜结构3包括至少一组上述组合，即顺次层叠的三层透明膜层的折射率呈“低高低”分布，就可以选择性高反射对象光线。当上述组合的数量不断增加，第一组合膜结构3对对象光线的反射不断增强。

需要说明的是，当第一透明膜层311的折射率为n

还需说明的是，对于只有两层透明膜层的第一组合膜结构3，由于光线在空气中的折射率最小，所以当第一透明膜层311的折射率大于所述第二透明膜层312时，第一透明膜层311的两个端面构成两个第一反射界面，对象光线经第一透明膜层311的两个端面反射的第一反射光线和第二反射光线相长干涉。

为获得较好的抗紫外线性能以及提高可加工性。优选地，利用两种、三种或多种具有不同折射率的聚合物材料，形成具有两层透明膜层、三层透明膜层或多层透明膜层的反射膜组，多个反射膜组相互叠设以形成组合膜结构。通过调控反射膜组的数量来控制对对象光线的反射率。

本发明实施例中，参见图2，多层透明膜层包括相互叠设的第一透明膜层311和第二透明膜层312，第一透明膜层311处于第二透明膜层312远离光伏电池片2的一侧，第一透明膜层311和第二透明膜层312的折射率不同，第一透明膜层311和第二透明膜层312形成反射膜组，反射膜组设置多个，且相互叠设。

在满足第一透明膜层311的折射率为n

本发明的又一实施例中，参见图3，多层透明膜层包括相互叠设的第一透明膜层311、第二透明膜层312和第三透明膜层313，并且第一透明膜层311、第二透明膜层312和第三透明膜层313的折射率各不相同，第一透明膜层311、第二透明膜层312和第三透明膜层313形成反射膜组，反射膜组设置多个，且相互叠设。当反射膜组中包含三层透明膜层时，无论这三层透明膜层的折射率如何分布，例如“高中低高中低……”或“高低中高低中……”都至少存在“低高中”和“中高低”的组合，以在高折射率的透明膜层的两个端面形成第一反射界面。当然，三层透明膜层中，每一透明膜层的折射率n

由此类推，当多个透明膜层形成反射膜组，反射膜组设置有多个且相互叠设形成第一组合膜结构3，只要满足多层透明膜层中相邻两透明膜层的折射率不同，每一透明膜层的折射率n

光伏组件100中的粘接层4的材质(例如EVA)是高分子材料，在户外使用时长期经受光照和温湿度变化，在紫外、温度、湿度等因素的作用下发生化学反应，会引起光伏电池片2的光学损失，对光伏组件100性能的衰减也有一定的影响；并且粘接层4发生黄变，影响粘接效果和透光性。红外波长区域的光线是产生热量的主要因素，光伏组件100吸收红外线温度升高同样会导致粘接层4的发生化学反应，造成光伏组件100性能的衰减，以及降低光伏电池片2的光谱响应效率。

为解决上述问题，本发明实施例中，多个反射膜组包括第一反射膜组31和第二反射膜组32，第一反射膜组31和第二反射膜组32中对应的第一透明膜层311的折射率和/或厚度以及对应的第二透明膜层312的折射率和/或厚度各不相同，以使得第二反射膜组32反射的第二对象光线和第一反射膜组31反射的第一对象光线的波长不同。

具体地，第一反射膜组31中，第一透明膜层311的折射率为n

将多个反射膜组分为第一反射膜组31和第二反射膜组32，可分别选择性高反射第一对象光线和第二对象光线。当第一对象光线和第二对象光线其中之一为紫外光线，另一为红外光线时，本申请的第一组合膜结构3能同时选择性反射紫外光线和红外光线，减少紫外光线和红外光线对光伏组件100的损耗，降低光伏组件100的温度，从而提升光伏组件100的发电效率，并延长光伏组件100的使用寿命。当第一对象光线和第二对象光线为波长不同的紫外线时，本申请的第一组合膜结构3能同时选择性高反射两种波长的紫外线，提高光伏组件100的抗紫外线性能。

需要说明的是，多个反射膜组可以但是不限于包括第一反射膜组31和第二反射膜组32。在本发明的另一实施例中，多个反射膜组包括第一反射膜组31、第二反射膜组32和第三反射膜组，第一反射膜组31、第二反射膜组32和第三反射膜组中对应的第一透明膜层311的折射率和/或厚度以及对应的第二透明膜层312的折射率和/或厚度各不相同，以使得第三反射膜组反射的第三对象光线、第二反射膜组32反射的第二对象光线和第一反射膜组31反射的第一对象光线的波长各不同。在本发明的其他实施例中，多个反射膜组包括第一反射膜组31、第二反射膜组32、第三反射膜组、……第N反射膜组，以使第一组合膜结构3选择性反射多个对象光线，获得较好的抗紫外线性能和抗红外线性能。

还需说明的是，第一反射膜组31的第一透明膜层311的折射率n

此外，对于第一反射膜组31和第二反射膜组32的数量，本发明不做限制。第一反射膜组31和第二反射膜组32的数量可以相同，也可以不同。在采用聚合物多层共挤工艺制备第一组合膜结构3时，第一反射膜组31的数量和第二反射膜组32的数量一般相同；或者，第一反射膜组31的数量是第二反射膜组32的数量的整数倍；或者，第二反射膜组32的数量是第一反射膜组31的数量的整数倍。

需要说明的是，对多个第一反射膜组31和对个第二反射膜组32的排布方式，本发明不做限制。可以是，第一反射膜组31和第二反射膜组32交替叠设；也可以是，部分相互叠设的第一反射膜组31和部分相互叠设的第二反射膜组32交替叠加设置。优选地，本发明实施例中，多个相互叠设的第一反射膜组31处于多个相互叠设的第二反射膜组32的一侧，以便于多层共挤加工。

还需说明的是，在第一组合膜结构3对太阳光谱的反射率图谱中，在对象光线的波长λ

对于透明膜层的材质，本发明不做限制，只要其折射率满足上述要求即可。但是，考虑到加工、成本问题，优选地，透明膜层的材质包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯中的至少一种。这几种聚合物材料的成本低，并且任意两种聚合物材料直接部分互溶，适用于采用聚合物多层共挤的工艺制备，挤压成型后多层透明膜层之间不分层，结构稳定。采用聚合物多层共挤工艺生产效率高，生产成本低，能都降低光伏组件100的成本，而且对环境的污染少。

在本实施例中，根据物理光学干涉原理，第一透明膜层311和第二透明膜层312的折射率差值越大，第一组合膜结构3对对象光线的反射率越高。聚合物中，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)具有较小的折射率，约为1.49，聚碳酸酯(PC)的折射率约为1.584～1.586，聚苯乙烯(PS)的折射率约为1.59～1.602，聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的折射率约为1.757～1.759、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)约为1.661～1.665，因此，第一透明膜层311和第二透明膜层312中，其中之一的材质为聚甲基丙烯酸甲酯，其中之另一的材质为聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯中的至少一种。

考虑到主要影响光伏组件100的紫外线的波长在300nm～400nm范围内，红外线的波长在1000nm～2500nm范围内，也即，对象光线的波长λ满足：300nm≤λ≤400nm；和/或，对象光线的波长λ满足：1000nm≤λ≤2500nm。

对应地，当第一反射膜组31用于选择性高反射紫外线时，第一反射膜组31中的第一透明膜层311的厚度为d

当第一反射膜组31用于选择性高反射红外线时，第一反射膜组31中的第一透明膜层311的厚度为d

当第二反射模组32用于选择性高反射红外光线时，第二反射膜组32中的第一透明膜层311的厚度为d

当第二反射膜组32用于选择性高反射紫外线时，第二反射膜组32中的第一透明膜层311的厚度为d3，且d3满足40nm≤d3≤70nm，第二反射膜组32中的第二透明膜层312的厚度为d4，且d4满足40nm≤d4≤70nm。

对于第一组合膜结构3中多层透明膜层的总层数Q，本发明不做限制。优选地，多层透明膜层的总层数Q满足：250≤Q≤1100。总层数Q太少，反射率达不到要求；但是总层数Q太多，对象光线在组合膜结构中由于吸收和散射损失的增加而使反射率下降。

对于第一组合膜结构3中多层透明膜层的总厚度D

本实施例中，可通过调整第一透明膜层311和第二透明膜层312的材质，厚度，第一反射膜组31和第二反射膜组32的组数，以选择性反射第一对象光线和第二对象光线，以及控制第一组合膜结构3中多层透明膜层的总层数和总厚度。

以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

以使用PMMA和PC材料设计抗紫外线性能优异的第一组合膜结构为例，为在波长365nm处获得较宽发射带宽，设计第一反射膜组31用于选择性高反射波长λ

实际操作时，设置挤出机的设定温度区间280℃、275℃、270℃、265℃、260℃，倍增器和挤出模头的温度分别设为260℃和220℃，流延冷却辊的设定温度为120℃。先利用四倍等分倍增器层叠获得128组等厚度的反射膜组，然后再用二倍非等分倍增器获得128组第一反射膜组31和128组第二反射膜组32，其中，128组第一反射膜组31的总厚度与128组第二反射膜组32的总厚度之比为50.8：49.2。

获得的第一反射膜组31中，PMMA层的厚度为61.2nm，PC层的厚度为57.6nm；第二反射膜组32中，PMMA层的厚度为59.4nm，PC层的厚度为55.8nm。由此可得，多个第一反射膜组31的透明膜层的总厚度D

实施例二

以使用PMMA和PC材料设计抗紫外线性能优异的第一组合膜结构为例，设计第一反射膜组31用于选择性高反射波长λ

实际操作时，设置挤出机的设定温度区间280℃、275℃、270℃、265℃、260℃，倍增器和挤出模头的温度分别设为260℃和220℃，流延冷却辊的设定温度为120℃。先利用四倍等分倍增器层叠获得128组等厚度的反射膜组，然后再用二倍非等分倍增器获得128组第一反射膜组31和128组第二反射膜组32。

获得的第一反射膜组31中，PMMA层的厚度为61.2nm，PC层的厚度为57.6nm；第二反射膜组32中，PMMA层的厚度为184.6nm，PC层的厚度为173.5nm。由此可得，多个第一反射膜组31的透明膜层的总厚度D

此外，现有的光伏组件100中，盖板1的材料常用玻璃、氟材料(如ETFE、PVD)和经抗紫外剂涂布改性的PET聚酯薄膜。但是，玻璃的重量较大，限制了光伏组件100的使用范围；氟材料价格昂贵，无法普及应用；经涂布改性的PET聚酯薄膜抗紫外线能力有限，而且其制造过程为非环保友好型的化学涂布工艺。

鉴于此，本发明的另一实施例中，参见图4，光伏组件100还包括第二组合膜结构5，第二组合膜结构5设于光伏电池片2的正面，第二组合膜结构5上形成有至少两个第二反射界面；对象光线自两个第二反射界面反射后形成背离光伏电池片2的第三反射光线和第四反射光线，第三反射光线和第四反射光线可相长干涉，其中，对象光线为紫外光线和/或红外光线。

本发明提供的第二组合膜结构5包括多层透明膜层，相邻两层透明膜层的折射率不同以在相邻两层透明膜层的相接处形成分界面，多层透明膜层形成多个分界面。多个分界面以及第二组合膜结构5的两个表面中至少存在两个第二反射界面，紫外光线经两个第二反射界面形成的第三反射光线和第四反射光线相长干涉，而选择性提高对紫外光线的反射。通过增加第二反射界面的数量，可不断地提高对紫外线的反射，使得第二组合膜结构5具有良好的抗紫外线性能。第二组合膜结构5基于物理光学干涉原理设计，光谱选择性好，能够选择性高反射紫外光线，而对可见光的透射性影响较小。并且，第二组合膜结构5的总厚度较小，重量轻。此外，第二组合膜结构5中多层透明膜层的材料可以不是含氟材料，以降低成本。总言之，本申请提供的第二组合膜结构5抗紫外线性能好、成本低。因此，使用第组合膜结构的光伏组件100抗紫外性性能好、成本低且柔性好，应用范围广，可应用至汽车、船舶、彩钢瓦屋顶、建筑幕墙等。

本发明实施例的第二组合膜结构5包括第一组合膜结构3的上述所述实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

进一步地，光伏电池片2和第二组合膜结构5之间设有粘接层4，粘接层4的材质为光伏电池领域常用的粘接剂，包括EVA、POE、PVB等。

此外，本发明的光伏电池片2包括但不限于晶硅电池片、铜铟镓硒电池片，碲化镉电池片，非晶硅电池片。当使用第二组合膜结构5替代现有盖板1材料时，能满足双面发电的光伏组件100的使用要求，提高光伏组件100的发电效率，减轻光伏组件100的重量，降低成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。