本發(fā)明涉及太陽能電池，特別是涉及一種復(fù)眼式太陽能電池封裝玻璃及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

晶體硅電池工作的環(huán)境較為復(fù)雜，一般都會采用光伏玻璃封裝起來作為保護(hù)使其具有良好機(jī)械性能以適應(yīng)各種惡劣環(huán)境的電池組件，隨著硅材料成本的降低，光伏電站多采用平板電池固定安裝。如此的光伏電站存在一個共同的弊端：多云天氣、早晨或傍晚的光均很弱，斜射光在電池表面的反射非常大造成光能量損失，而硅太陽電池的弱光響應(yīng)很差。目前制備絨面、鍍減反射膜等都是減少光能量損失的有效措施，但對斜射太陽光和弱太陽光的有效利用的效果不大。

本發(fā)明提供一種表面具有復(fù)眼陣列的太陽能電池封裝玻璃，可大大改善這種現(xiàn)狀；美國專利us20090266415a1中，也提到復(fù)眼類似結(jié)構(gòu)，但其尺寸為微米級，主要起到抗反射的作用，專利cn101355327a提到的全方位球形聚光器也是為了解決太陽斜射問題的而設(shè)計的結(jié)構(gòu)，不過其結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜不適合大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種復(fù)眼式太陽能電池封裝玻璃及其制備方法和應(yīng)用，玻璃表面的復(fù)眼陣列根據(jù)幾何光學(xué)原理將照射至電池的弱光聚集起來重新分配，調(diào)整了入射太陽光的方向且增加了輻射到太陽能電池的光強(qiáng)度，從而使太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率提高。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種復(fù)眼式太陽能電池封裝玻璃，所述封裝玻璃的成分按摩爾百分比為：40～80％sio2、10～30％cao、10～30％na2o以及小于0.005％的fe2o3；所述封裝玻璃表面具有由若干凸透鏡組成的復(fù)眼陣列，其中各個凸透鏡結(jié)構(gòu)的弦高比大于2，高的尺寸為0.01～1cm。

優(yōu)選的，所述復(fù)眼陣列中，相鄰?fù)雇哥R之間的間距為0.1～1cm。

優(yōu)選的，所述復(fù)眼陣列是由若干排凸透鏡排列而成的陣列式結(jié)構(gòu)，其中相鄰排凸透鏡對位設(shè)置。

優(yōu)選的，所述復(fù)眼陣列是由若干排凸透鏡排列而成的陣列式結(jié)構(gòu)，其中相鄰排凸透鏡錯位設(shè)置。

一種上述復(fù)眼式太陽能電池封裝玻璃的制備方法包括以下步驟：

1)按照所述摩爾比例稱取二氧化硅、碳酸鈣和碳酸鈉為原料；這里的摩爾比例是指上述成分sio2、cao、na2o中si、ca和na的摩爾百分比。

2)將步驟1)稱量好的原料經(jīng)研磨至顆粒度小于等于20目，混勻后倒入坩堝中，在1300～1600℃溫度下熔制2～10小時；

3)將步驟2)熔制的液態(tài)玻璃倒入預(yù)熱350～450℃的模具上冷卻成型，后經(jīng)退火處理后得到所述復(fù)眼式太陽能電池封裝玻璃。

優(yōu)選的，所述退火是在450～550℃下退火1.5～2.5h。

優(yōu)選的，所述太陽能電池其結(jié)構(gòu)為自上而下封裝玻璃、eva與普通電池片直接層壓而成；

其中所述封裝玻璃可為復(fù)眼式太陽能電池封裝玻璃，也可為單凸透鏡光伏玻璃。

本發(fā)明的有益效果為：

1)復(fù)眼陣列對光有一定的聚焦作用，照射至電池的弱太陽光經(jīng)復(fù)眼陣列后其光強(qiáng)在電池表面強(qiáng)度增加，改善了電池弱光響應(yīng)差的缺點(diǎn)。

2)由于表面的復(fù)眼陣列，使得斜射至電池表面的太陽光經(jīng)折射后再入射至太陽電池，減少了斜射的高反射損失。

3)復(fù)眼陣列可將太陽電池邊緣本照射不到電池的太陽光經(jīng)聚光作用匯聚至太陽電池，增加了太陽光的入射量。

4)于封裝玻璃上設(shè)置凸透鏡的復(fù)眼陣列，可以同時實(shí)現(xiàn)封裝、保護(hù)和光線聚集的功能，無需另外設(shè)置聚光元件，簡化了太陽能電池的結(jié)構(gòu)，同時降低了成本。

5)單凸透鏡光伏玻璃，由于其聚光作用明顯，其對太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率提升作用尤為明顯。

6)本發(fā)明的制備工藝流程少、無污染、制備成本低、與常規(guī)工藝兼容。

附圖說明

圖1是實(shí)施例1的復(fù)眼式太陽能電池封裝玻璃的立體結(jié)構(gòu)示意圖，其中a為三維模型圖，b為實(shí)物圖。

圖2是實(shí)施例1的復(fù)眼式太陽能電池封裝玻璃的俯視圖。

圖3是實(shí)施例1的單個凸透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是不同光照情況下復(fù)眼式太陽能電池封裝玻璃對光路的改變示意圖，其中箭頭線表示光線。

圖5是實(shí)施例1的太陽能電池與其他封裝情況的太陽能電池的性能測試對比圖。

圖6是實(shí)施例2的復(fù)眼式太陽能電池封裝玻璃的俯視圖。

圖7是實(shí)施例2的單凸透鏡結(jié)構(gòu)簡圖。

圖8是實(shí)施例3的單凸透鏡光伏玻璃實(shí)物圖與模型圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

本實(shí)施例的復(fù)眼式太陽能電池封裝玻璃的制備方法如下：

(1)以二氧化硅(sio2)、碳酸鈣(caco3)、碳酸鈉(na2co3)為原料，按摩爾比為6:1:1的比例稱量好置于研缽中研磨至顆粒度為20目后混勻，原料中雜質(zhì)fe2o3的摩爾百分比小于0.005％。

(2)將混勻的原料在1400℃馬弗爐中熔制6h。

(3)預(yù)先制備好鐵制模具預(yù)熱至400℃，將熔制的玻璃液倒入模具中淬火成型，而后置于500℃馬弗爐中退火2h。

參考圖1，制得的太陽能電池封裝玻璃1其表面具有由若干凸透鏡11組成的復(fù)眼陣列。具體的，參考圖2，所述復(fù)眼陣列由若干排等距離間隔排布的凸透鏡矩陣式排列而成，相鄰排凸透鏡對位設(shè)置，即形成沿橫向和縱向排列的正方形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，相鄰?fù)雇哥R11之間的間距為0.1～1cm。。參考圖3，l為弦長，h為高，d為基底厚，r為曲面半徑，各個凸透鏡11的弦高比為3，高的尺寸為0.01～1cm。

應(yīng)用時，太陽能電池其結(jié)構(gòu)為自上而下封裝玻璃、eva與普通電池片直接層壓而成。

參考圖4，如4a所示，照射至電池的弱太陽光經(jīng)復(fù)眼陣列后其光強(qiáng)在電池表面強(qiáng)度增加；如4b所示，使得斜射至電池表面的太陽光經(jīng)折射后再入射至太陽電池，減少了斜射的高反射損失；如4c所示，復(fù)眼陣列可將太陽電池邊緣本照射不到電池的太陽光經(jīng)聚光作用匯聚至太陽電池，增加了太陽光的入射量。

參考圖5，測試不同封裝玻璃的硅太陽能電池在不同時刻的光電流輸出，由圖中可見，應(yīng)用本實(shí)施例的復(fù)眼式太陽能電池封裝玻璃，其光電流輸出明顯高于無玻璃以及平板白玻璃的情況，效果顯著。

實(shí)施例2

本實(shí)施例的復(fù)眼式太陽能電池封裝玻璃的制備方法如下：

(1)以二氧化硅(sio2)、碳酸鈣(caco3)、碳酸鈉(na2co3)為原料，按摩爾比為4:3:3的比例稱量好置于研缽中研磨至顆粒度為10目后混勻，原料中雜質(zhì)fe2o3的摩爾百分比小于0.005％。

(2)將混勻的原料在1500℃馬弗爐中熔制8h。

(3)預(yù)先制備好鐵制模具預(yù)熱至400℃，將熔制的玻璃液倒入模具中淬火成型，而后置于500℃馬弗爐中退火2h。

參考圖6，制得的太陽能電池封裝玻璃2其表面具有由若干凸透鏡21組成的復(fù)眼陣列。具體的，所述復(fù)眼陣列由若干排等距離間隔排布的凸透鏡矩陣式排列而成，相鄰排凸透鏡錯位設(shè)置，即形成以三角形為重復(fù)單位的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。參考圖7，各個凸透鏡21的弦高比為3，高的尺寸為0.01～1cm。相鄰?fù)雇哥R11之間的間距為0.1～1cm。

本實(shí)施例的太陽能電池封裝玻璃2應(yīng)用參考實(shí)施例1。

實(shí)施例3

本實(shí)施例的單凸透鏡太陽能電池封裝玻璃的制備方法如下：

(1)以二氧化硅(sio2)、碳酸鈣(caco3)、碳酸鈉(na2co3)為原料，按摩爾比為4:3:3的比例稱量好置于研缽中研磨至顆粒度為10目后混勻，原料中雜質(zhì)fe2o3的摩爾百分比小于0.005％。

(2)將混勻的原料在1450℃馬弗爐中熔制7h。

(3)預(yù)先制備好鐵制模具預(yù)熱至300℃，將熔制的玻璃液倒入模具中淬火成型，而后置于500℃馬弗爐中退火3h。

參考圖8，制得的太陽能電池封裝玻璃為單凸透鏡結(jié)構(gòu)。單凸透鏡光伏玻璃的弦高比為5，高的尺寸為0.5cm。測試不同封裝玻璃的硅太陽能電池，其光電流輸出明顯高于無玻璃以及平板白玻璃的情況，其顯著效果見附表1。

表1.不同濃度光伏玻璃對晶硅標(biāo)準(zhǔn)電池光電性能的影響

上述實(shí)施例僅用來進(jìn)一步說明本發(fā)明的一種復(fù)眼式太陽能電池封裝玻璃及其制備方法和應(yīng)用，但本發(fā)明并不局限于實(shí)施例，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均落入本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。