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CN105144397B - 太阳能光伏模块 - Google Patents

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CN105144397B
CN105144397B CN201480021250.1A CN201480021250A CN105144397B CN 105144397 B CN105144397 B CN 105144397B CN 201480021250 A CN201480021250 A CN 201480021250A CN 105144397 B CN105144397 B CN 105144397B
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Abstract

本发明提出了一种新型太阳能光伏模块，包括：硅基光伏元件，沉积在光伏元件上、朝向入射光侧的中间层，沉积在中间层的入射光侧的干涉滤光片，以及布置在干涉滤光片的入射光侧的前端元件。中间层对介于780nm与1200nm之间的红外光具有至少90％的透明度，干涉滤光片为波纹状并且由一个多层组成，该多层包括多个介电层，多个介电层被设计用于：透射介于780nm与1200nm之间的全部入射太阳能红外光的至少75％，以及反射且散射入射可见太阳光使得：在使用由具有10度视场的D65光源进行测量的白色光源的CIE1964Yxy颜色系统的色度图中，位于朝向太阳能光伏模块的入射光侧的任意位置并且面向太阳能光伏模块的前端元件的任意观察者所感知的所反射且散射的可见光的颜色由不低于50的Y10三色刺激值进行限定，Y10三色刺激值由介于0.20与0.45之间的x值和介于0.20与0.45之间的y值进行限定。

Description

太阳能光伏模块
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域。更具体地，本发明涉及一种包括如下部件的太阳能光伏模块：硅基光伏元件、沉积在光伏元件上并且朝向入射光侧的中间层、沉积在中间层的入射光侧的干涉滤光片、以及布置在所述干涉滤光片的入射光侧的前端元件。
背景技术
尽管可获得的太阳能技术具有广泛多样性，但是太阳能系统仍然没有作为建筑实践中的主流技术。目前为止，大多数光伏系统仅优化为提高效率，这意味着吸收最大数量的光子，并且因此导致光伏系统具有深蓝色和理想黑色外观。市场上大多数光伏电池是带有缺乏美学外观的连接带的晶矽电池。
太阳能技术未能广泛应用于建筑物的原因之一是：建筑师对一体化可能性缺乏认知和知识，以及缺乏设计用于建筑一体化的太阳能产品。同时，最近的趋势是将建筑物从能源使用者向能源生产者转换。将太阳能板加到建筑物的屋顶上的传统广泛观点已经演化，并且正在进行大量的努力以将建设技术与光伏科学技术融合，称之为集成光伏建筑。正在不断地寻找建筑、结构和审美的解决方案以将太阳能光伏元件集成到建筑物，使得能源发电能够并入日常结构如家庭、学校、办公室、医院以及各种建筑物。光伏模块可以具有多种功能，例如噪音保护、安全、电磁屏蔽、热隔离等。光伏元件还可以用于将这些功能与美学功能结合起来。使用这种方法，太阳能光伏模块越来越多地成为用作建筑物表面例如外墙和斜屋顶的建设元素。如果较好地应用太阳能光伏电池，则其可以增加建筑物的特点及其价值。
用于产生光伏电池的美学效果的技术越多，则技术越会被接受并且成本越会降低。不仅是新建筑物建设将从这种趋势获利，而且现有建筑物的改进和修改同样也能。因此，以智能的方式应用光伏电池的建筑师可以在很大程度上有助于这种技术的接受。
技术改进之一是对相对于经典深蓝色外观具有更美观的外观的太阳能光伏模块进行布置。在其他方法中，前端彩色玻璃与光伏模块集成在一起，如下面的出版物所解释的：“Efficiency of silicon thin-film photovoltaic modules with a front coloredglass(具有前端彩色玻璃的硅薄膜光伏模块的效率)；S.Pélisset et al.,ProceedingsCISBAT 2011,pp.37-42.”。在其他方法中，已经提出了一种解决方案：通过将多层增透涂层沉积在这样的光伏元件来将特定的颜色呈现给光伏电池，如下述文章所描述的：“Reduction of optical losses in colored solar cells with multilayerantireflection coatings(降低具有多层增透涂层的彩色太阳能电池中的光损耗)；J.H.Selj et al.,Solar Energy Materials&Solar Cells 95,pp.2576-2582,2011”。
EP 2051124公开了一种设计，该设计包括朝向光转化元件的入射光侧的无源干涉滤光片或可寻址光学谐振腔，使得能够为观察者产生特定的颜色。EP 2051124中的设计需要复杂且昂贵的技术，并且仅限于产生除白色和灰色以外的特定的颜色，并且无法产生这些颜色的伴侣外观(mate appearance)。
在所有的现有技术的方法中，需要将额外的光扩散层例如彩色玻璃板或干涉滤光片添加至光伏电池，这使得实现过程复杂而昂贵，并且这还有可能减小光转化效率。本发明的目的在于为这个领域带来新方法。
发明内容
本发明的目的在于提出一种具有特别吸引力的外观的太阳能模块，用于为建筑物中光伏元件的集成呈现出美学外观。
因此，本发明涉及一种太阳能光伏模块，该太阳能光伏模块包括：
硅基光伏元件，
沉积在光伏元件上、朝向入射光侧的中间层，
沉积在中间层的入射光侧的干涉滤光片，以及
布置在干涉滤光片的入射光侧的前端元件。
根据本发明，中间层对介于780nm与1200nm之间的红外光具有至少90％的透明度。
此外，太阳能光伏模块的干涉滤光片为波纹状并且由一个多层组成，该多层包括多个介电层，多个介电层被设计用于：透射介于780nm与1200nm之间的全部入射太阳能红外光的至少75％，以及反射且散射入射可见太阳光使得：在使用由具有10度视场的D65光源进行测量的白色光源的CIE 1964Yxy颜色系统的色度图中，位于朝向太阳能光伏模块的入射光侧任意位置或者优选地位于偏离于所述太阳能光伏模块1的入射光侧表面的法线的至少45°内位置上、并且面向太阳能光伏模块1的前端元件的任意观察者所感知的该反射且散射的可见光的颜色由不低于50且优选地高于70的Y10三色刺激值进行限定，Y10三色刺激值由介于0.20与0.45之间的x值和介于0.20与0.45之间的y值进行限定，并且优选地由介于0.29与0.36之间的x值和介于0.31与0.36之间的y值进行限定。
在优选的实施例中，太阳能光伏模块的中间层在该中间层的入射光侧具有周期或非周期的结构化，该结构化包括具有大于0.1μm、优选地介于0.15μm与500μm之间的典型峰谷尺寸，该结构具有大于1μm、优选地介于1μm与500μm之间的间距(pitch)，该结构具有由它们的相关长度L限定的横向尺寸波纹，L大于50nm，优选地介于150nm与500μm之间。由于干涉滤光片设置在该中间层上，因此干涉滤光片具有所述波纹状。
根据本发明，干涉滤光片应该反射波长介于550nm与780nm之间的全部光的至少90％，并且反射波长介于380nm与550nm之间的全部光的至少75％，同时透射波长介于780nm与1200nm之间的全部光的至少90％。
根据本发明的实施例，太阳能光伏模块包括对红外光具有高转化效率的光伏元件，并且其优选地为一种应该在优选地超过700mV的开路电压情况下使用的、高效交指式背接触(IBC)型光伏元件。
在本发明的另一实施例中，光伏元件是一种具有优选地超过700mV的开路电压的硅异质结(HIT)型光伏元件。
在又一实施例中，光伏电池是一种硅异质结(HIT)型光伏元件，其表面的至少5％覆盖有一层非晶硅(a-Si:H)或具有从包括氧、碳、锗和氮的组中选取的至少一种元素的非晶硅的合金。
根据本发明，微观结构的三维形状布置可以形成微透镜阵列。
在本发明的另一实施例中，中间层是平的、非结构化层，以及干涉滤光片被直接布置在所述中间层并且在所述干涉层的平面上具有波纹状。
在本发明的另一实施例中，在干涉滤光片的入射光侧沉积有附加光学层，并且这些附加光学层具有对波长介于380nm与1200nm之间的光的至少90％的透明度。附加光学层之一可以包括光学扩散层。
在另一布置中，在干涉滤光片的入射光侧组装或固定有光学窗，并且该光学窗可以在其至少一个表面上包括增透涂层。窗口的材料可以通过玻璃或塑料前端元件来实现。
本发明还涉及一种用于制造太阳能光伏模块的方法，所述方法包括以下步骤：
提供硅基光伏元件；
实现包括设计用于形成干涉滤光片的光学层的薄片；
将薄片并入粘合剂；
将粘合剂沉积在透明基板上，或替选地将干涉滤光片嵌入液体粘合剂并且通过喷洒或旋转涂覆的方式涂覆优选地为玻璃的透明材料。
本发明还涉及本发明所描述的太阳能光伏模块的特定用途。
附图说明
图1示出了太阳能光伏模块；
图2示出了具有前板的另一太阳能光伏模块；
图3示出了布置在沉积于光伏元件上的波纹层顶部的干涉滤光片；
图4示出了包括沉积于波纹状干涉滤光片上的保护层的另一太阳能光伏模块；
图5示出了包括位于干涉滤光片顶部的附加散射层的太阳能光伏模块；
图6示出了设置于在光伏元件上实现的微透镜阵列上的干涉滤光片；
图7示出了包括沉积于微透镜阵列上的保护层的太阳能光伏模块；
图8示出了包括位于波纹状干涉滤光片的顶部的附加光散射层的太阳能光伏模块，其中波纹状干涉滤光片沉积于微透镜阵列的顶部；
图9示出了包括嵌入到粘合剂层的干涉滤光片的薄片；
图10示出了CIE 1964(x10，y10)色度图以及表示白色外观条件的色度图的一部分；
图11示出了太阳能光伏模块的干涉滤光片的透射谱；
图12示出了包括微透镜阵列的光学层组件的反射曲线；
图13示出了结合有干涉滤光片的光伏元件的短路电流与效率的曲线图；
图14示出了随着干涉滤光片的截止波长的变化，三种类型光伏元件的短路电流；以及
图15示出了随着干涉滤光片的截止波长的变化，三种类型光伏元件的效率。
具体实施方式
在本说明书中，“入射光侧”一词表示太阳能光伏模块的任意元件的、暴露于入射太阳光的一侧。此外，词语“前端(front)”和“顶部(top)”表示最接近于入射光侧的一侧。此外，在本文件中，术语“波纹的(corrugated)”要理解成表面、片或层的任意形变，因此，所述表面、片或层是不平滑的，并且必须要理解的是，“波纹(corrugation)”一词可以包括各种各样的周期或非周期的结构化、形变、引起的凹凸不平、波动、纹理处、或者层或片的所述表面形变的组合。在本发明中，“波纹”一词具体地涉及具有大于0.1μm、优选地介于0.15μm与500μm之间的典型峰谷尺寸的结构。波纹的间距大于1μm，优选地介于1μm与500μm之间。在随机“波纹”的情况下，表面具有大于20nm优选地包括介于150nm与500μm之间的均方根偏差的范围。更具体地，假定“波纹”的圆形截面的形状，表面的波纹的横向尺寸由其相关长度L进行限定，在自相关峰值下降到其最大值的1/e的情况下，L被计算为半径。在这种情况下，L大于50nm，优选地介于150nm与500μm之间。
图1是太阳能光伏模块1的优选实施例的示意图，该太阳能光伏模块包括堆叠在彼此顶部的如下部件：至少一个光伏元件10、至少一个密封剂层20、具有朝向入射光侧的波纹表面32的至少一个波纹层30、至少一个波纹状干涉滤光片40、至少一个可选附加结构层60、以及可选前板70。
现在我们将对太阳能光伏模块的元件的结构、功能、所使用的材料和光学特性以及太阳能光伏模块的这些元件及太阳能光伏模块的可能的实施例进行描述。
A)干涉滤光片40
干涉滤光片40沉积在波纹层30的顶部，波纹层30直接沉积在光伏元件上或者沉积在光伏元件10的密封剂20上。根据本发明，干涉滤光片40被设计为对入射可见太阳光产生非常强的反射和散射，同时对介于780nm与1200nm之间的近红外光具有高透射因数。
更特别地，干涉滤光片40由一个多层组成，该多层包括多个介电层，所述多个介电层用于：透射介于780nm与1200nm之间的全部入射太阳能红外光的至少75％，以及反射且散射入射可见太阳光使得：位于朝向太阳能光伏模块的入射光侧任意位置并且面向太阳能光伏模块的前板的任意观察者所感知的该反射且散射的可见光的颜色为白色，该白色由不低于50且优选地高于70的Y10三色刺激值进行限定，在图4所示的色度图中，Y10三色刺激值由介于0.20与0.45之间的x值和介于0.20与0.45之间的y值进行限定，并且优选地由介于0.29与0.36之间的x值和介于0.31与0.36之间的y值进行限定。在该图中，完美的白色由坐标为x10＝0.3138和y10＝0.3310的点表示。实际上，该位置表示由可见光的平坦光谱引起的整个颜色刺激。在色度图中，没有出现表示颜色亮度的信息，因此该点不仅可以表示白色还可以表示黑色以及所有灰度级别的颜色。
因此，为了便于准确地对白色外观进行描述，有必要对色度域和光度的数值范围进行限定。在本发明中，通过使用由具有10度视场(1964)的D65光源进行测量的白色光源的CIE 1964Yxy颜色系统的介于-12与12之间且优选地介于-3与3之间的色调(tint)(T)值来限定一组理想白色。如果色调值为正值，则样本出现绿色，而如果色调值为负值，则样本为红色。图10的详细部分表示根据本发明的用于产生可接受的白色外观的色度域。
干涉滤光片40不仅要按照所描述的那样反射入射可见光部分而且所反射的可见光还要在朝向入射光侧的大角度范围内散射。例如，这可以通过波纹状的干涉滤光片40来实现。可以通过不同方法来实现干涉滤光片40的波纹。在第一种制作方法中，波纹层30沉积到光伏元件的密封剂层20上并且波纹层具有朝向入射光侧的波纹面。干涉滤光片40沉积在该波纹层30上，从而干涉滤光片40也具有波纹形状并具有较强的光散射特性。
波纹层30具有不同的可能的设计和实施例。如图3所示，在优选的实施例中，波纹层30具有钟形面32。例如，这可以通过公知的优选地聚合物的压花技术来实现。在类似的实施例中，在波纹层的整个表面上实现了其正弦波纹。在另一实施例中，波纹层的表面由2维区域阵列组成，每个区域包括正弦波纹但与邻近波纹区域的正弦波纹成90°，每个波纹区域具有典型的10mm×10mm的尺寸，优选地为10cm×10cm的尺寸，优选地大于10cm×10cm的尺寸。
如图6所示，在另一优选的实施例中，波纹层30的表面32的形状为一组六角填充微透镜阵列32。在另一实施例中，波纹层30可以在透明片(优选地为透明玻璃或聚合物片)的顶部实现，并使用粘合剂层20将其粘合在光伏元件10上。
本领域技术人员能够识别组成干涉层的层的不同材料、厚度以及数量，并且可以生产具有本发明的光学层组件所需特性的干涉滤光片40。可以获得广泛的文献用于设计多层干涉滤光片，例如，“Design methods for multilayer interference filters(用于多层干涉滤光片的设计方法)”,G.Costagno et al.,Applied Optics,Vol.19,issue 3,pp.386-388,1990。众所周知，干涉滤光片通常由一堆介电层组成，优选地由具有不同厚度的二氧化硅和二氧化钛的交替层组成。为了清晰起见，图1至9示出了仅具有2层的干涉滤光片40。实际上，干涉滤光片40包括许多层，优选地为4层、超过4层、以及通常超过8层。
理想情况下，本发明的干涉滤光片40应该100％反射并散射波长低于780nm的可见光，并且100％透射波长超过780nm的可见光。这样的理想特性由图11中的曲线I至IV表示。曲线I示出了理想的反射光谱，以及曲线II示出了理想的透射光谱。曲线III和IV分别示出了真实情况下典型的透射和反射光谱。实际上，如图11的曲线III所示，干涉滤光片40所透射的超过780nm的光低于100％，并且所反射的光的光谱会稍微向可见光谱的红色部分转移。
根据本发明的另一实施例，如图4和图7所示，可以在干涉滤光片40的入射光侧沉积至少一个附加层50。该附加层50可以用作保护层并且对波长介于380nm与1200nm之间的光具有超过90％的透明度。可以在所述附加层50的至少一侧上沉积增透涂层52。
为了增强由所述波纹干涉滤光片40所反射的光的散射，可以将至少一个附加纹理层60直接沉积在附加层50的入射光侧上。在一种实施例中，由低压化学汽相淀积(LPCVD)沉积的氧化锌来产生所述纹理。层50提供了适合于可见光的有效散射的纳米锥状粗糙度。在另一实施例中，纹理层60直接沉积在干涉滤光片40上。
在另一实施例中，可以将附加层60沉积在独立片上，该独立片优选地通过胶水技术、层压技术布置在干涉层的前面。附加层60的材料可以是任何对于可见光和红外光的透明层，优选地为聚合物。
根据本发明的另一实施例，前板70可以沉积或组装到包括可选附加散射层的干涉滤光片40的入射光侧。优选地，前板70包括位于其至少一侧上的增透层72和74。前板70优选地是塑料的，更优选地是玻璃的。
根据本发明的另一实施例，由一堆具有介于1.4与1.7之间的不同折射率的、对可见光和近红外光透明的聚合物获得干涉滤光片40。这一堆聚合物被单面压花或双面压花以生成出现可见光散射的结构。在本发明的另一实施例中，如图9所示，通过将包括可选附加层50和60的薄片并入粘合剂31并且将粘合剂31沉积在透明材料基板25上来获得具有可选附加层50和60的干涉滤光片40，每个所述薄片的表面的朝向随机以在没有明显的角依赖的情况下实现可见光的充分散射。在另一实施例中，包括包含干涉滤光片的光学层的所述薄片被嵌入到液体粘合剂中以使得能够通过喷洒或旋转涂敷的方式涂敷透明材料，优选地为玻璃。
根据本发明，对于观察者而言，光伏元件前端的光学层20、30、40、50、60的整个组件应该具有白色透明的外观。因此，重要的是，为密封剂20、波纹层30以及可选附加散射层50和60选择有利的材料使得：它们对介于780nm与1200nm之间的近红外光高度透明。当太阳能光伏模块的光学层20、30、40、50和60的组件以与完美的黑色吸收器(black absorber)接触被测量时(这是使用涂敷有增透涂层的晶体硅电池的第一近似中的情况)，该组件应该具有以下具体的特性：可见光的反射和散射应该足以使得其自身呈现白色外观给位于偏离于太阳能光伏电池的法向0°至45°之间的优选方位角度的观察者。
B)太阳能光伏模块的光伏元件10
根据本发明，如所解释的那样，通过布置在光伏元件10前端的光学层对可见光进行反射和散射，并且这些层对近红外光具有非常高的透射能力。因此，本发明的目的在于使用对近红外光，优选地介于780nm与1200nm之间的红外光具有最大转化效率的太阳能光伏元件。由于所有的可见光被干涉滤光片40所反射使得没有任何可见光到达所述太阳能光伏元件10，因此对于可见光的转化效率并不重要。
优选地，根据本发明，一方面由于硅异质结太阳能电池(HIT)对近红外光具有良好的光学透射性，另一方面由于其传送高于700mV的电压，因此其被用作太阳能光伏元件。这些类型的HIT光伏元件，其表面的至少5％覆盖有一层Si:H或具有从包括氧、碳、锗和氮组成的组中选取的至少一种元素的非晶硅的合金。其他有前景的太阳能光伏元件如高效交指式背接触(IBC)型光伏元件和标准晶体硅(c-Si)光伏元件可以用于太阳能光伏模块。
在标准条件下并且在光伏元件前面没有任何光学层的情况下进行操作，这些太阳能光伏元件的效率分别为：为HIT元件时效率为22.7％，为IBC元件时效率为23.5％以及为c-Si元件时效率为18.2％。因此，在正常情况下，IBC光伏元件具有最高效率。然而，在太阳能光伏元件前端使用具有750nm的截止波长的滤光片情况下，HIT光伏元件将提供最大效率(11.2％)，其次为IBC光伏元件(10.9％)以及c-Si光伏元件(8.0％)。显然，由于HIT光伏元件具有特别高的电压并且对近红外的响应接近于理想值，因此它最适合本发明所描述的太阳能光伏模块1。
C)光学层和太阳能光伏模块的示例和特征
C1)光学层组件
下面我们对太阳能光伏模块的光学层组件的三个示例的特征进行描述。在这三个示例中，干涉滤光片40沉积在周期性六角微透镜阵列32上，微透镜阵列32被紫外(UV)压印在玻璃上。透镜彼此之间的距离为150微米。波纹状干涉滤光片40透射80％以上超过780nm的光，而可见光谱的反射和散射特性足以将白色呈现给观察者。
在第一示例A中，如图6所示，干涉滤光片40沉积在六角填充微透镜阵列(hexagonally filled microlens array)32上，该微透镜阵列32通过使用密封剂20被层压在光伏元件10上。
在第二示例B中，如图7所示，保护层50干涉滤光片沉积在六角填充微透镜阵列32上，该微透镜阵列32通过使用密封剂20被层压在光伏元件10上。
在第三示例C中，如图8所示，附加扩散层60沉积在中间层50上，中间层50沉积在干涉滤光片40上，干涉滤光片40沉积在六角填充微透镜阵列32上，该微透镜阵列32被布置在光伏元件10上。
图12示出了包括图6、7和8所详细描述的微透镜阵列32的太阳能光伏模块的三个示例所测量的反射光谱。获得了两种不同观察配置情况下的透射曲线：通过其轴线处于偏离于其法线的角度不超过10°的入射光束来照明样本，并且通过以下两种方式来检测所反射的辐射：使用位于太阳能光伏模块前端的积分球来收集所反射的光能量，该配置标记为“0/d”；或者，将探测器放置于偏离于入射光束45度，该配置标记为“0/45°”。这两种光检测配置都被认为是CIE系统中的标准，用于估计测试中的发光样本对于正常观察者的颜色刺激。使用反射数据和CIE标准光源D65的光谱可以计算出10度视场(CIE 1964)的色度坐标(x10，y10)、Y10三色刺激值以及色调(T)。针对图6、7和8所示的设计的每种不同情况计算上述值，并且在表I中给出了结论。
表I.针对本发明的三种特定实施例，在使用10度视场(CIE 1964)的D65光源的条件下所计算出的色度坐标(x10，y10)、Y10三色刺激值以及色调(T)，在图12中识别了在A1、A2、B1、B2、C1以及C2情况下的透射光谱。
图9的图表中显示了用于表示图6、7和8所示的三个特定实施例所产生的颜色刺激的点。这三个示例会产生理想的效果，因为这三个示例无论是观察条件(0/d)还是(0/45°)，都将为正常观察者呈现出白色。
C2)太阳能光伏模块
现在我们将对整个太阳能光伏模块的优选实施例的特性进行描述。图13示出了目前HIT太阳能光伏元件10包括如图6、7和8所示的微透镜阵列32、并具有所示的三个特定光学层组件之一以及不具有所示的三个特定光学层组件之一的情况下，该太阳能光伏元件的外部量子效率(EQE)。图13中示出了表I中总结的示例A、B和C的相应的量子效率以及参考曲线，该参考曲线是根据在没有前述本发明的任意实施例的任意层的HIT电池所测量得到的EQE曲线。在介于350nm与1100nm之间的波长的情况下进行测量时，太阳能光伏模块的优选实施例中的HIT太阳能光伏元件10提供超过700mV的输出电压和38.16mA/cm2的电流密度。当添加三个光学层组件的其中之一时，由于几乎所有的可见光都被反射和散射，因此光伏元件10主要将光谱的红外部分转化为电力。组装有图6所示的微透镜阵列32和光学层组件的光伏元件10产生16.64mA/cm2的电流密度，并且当光伏元件10与图7所示的微透镜阵列32和包括附加前层50的光学层组件结合在一起时，它将产生16.26mA/cm2的电流密度。这些电流密度值相当于近似10％的整个光电转化效率，这接近于假定使用780nm的截止波长的完美光学组件层的情况下太阳能光伏模块所预期的效率。
使用如图8所示的、配置有包括附加散射层60的光学组件的微透镜阵列32可以达到预期的更好的转化效率。在这种情况下，因为附加散射层60的散射效应，附加散射层60对入射光进行散射，以产生至干涉滤光片40上的、来自不同入射角度的入射光。当入射方向不同于干涉滤光片40的法向入射时，所述滤光片40的响应将向光谱的蓝色部分转移。因此，使用图8所示配置中的干涉滤光片40的情况下，一小部分可见光部分(主要包括介于550nm与750nm之间的光)未被反射而是透射入HIT电池，因此HIT电池的电流增加至19.21mA/cm2。电流的增加使太阳能光伏模块1产生了较高的转化效率，预计可以达到超过11％的转化效率值。
正如已经陈述的那样，可以在太阳能光伏模块1中使用其他有前景的光伏元件10如高效交指式背接触(IBC)型光伏元件和标准晶体硅(c-Si)光伏元件。对目前所描述的太阳能光伏模块有利的是，这些光伏元件应该具有超过700nm的电压。为了对这三种类型光伏元件的性能进行比较，图14示出了随着光学层的组件的截止波长的变化，这三种类型的光伏元件的短路电流(Jsc)：曲线D对应于IBC电池，曲线E对应于Hit电池，以及曲线F对应于c-Si电池。
图15示出了随着光学层的组件的截止波长的变化，三种不同类型太阳能光伏元件10的整体光电效率(曲线G对应于HIT元件，曲线H对应于IBC元件以及曲线J对应于c-Si元件)。

Claims (29)

1.一种太阳能光伏模块(1)，包括：
硅基光伏元件(10)；
中间层(30)，所述中间层(30)沉积在所述硅基光伏元件(10)上、朝向入射光侧；
干涉滤光片(40)，所述干涉滤光片(40)沉积在所述中间层(30)的入射光侧；
前端元件(70)，所述前端元件(70)布置在所述干涉滤光片的入射光侧；
其特征在于，
所述中间层(30)为波纹层并且对介于780nm至1200nm之间的红外光具有至少90％的透明度，以及所述干涉滤光片(40)为波纹状并且由一个多层组成，所述多层包括多个介电层，所述多个介电层被设计用于透射介于780nm与1200nm之间的全部入射太阳能红外光的至少75％，以及反射且散射入射可见太阳光使得：在使用由具有10度视场的D65光源进行测量的白色光源的CIE1964Yxy颜色系统的色度图中，位于朝向所述太阳能光伏模块(1)的入射光侧的任意位置并且面向所述太阳能光伏模块(1)的前端元件的任意观察者所感知的经反射且散射的入射可见太阳光的颜色由不低于50的Y10三色刺激值进行限定，该Y10三色刺激值由介于0.20与0.45之间的x值和介于0.20与0.45之间的y值进行限定；
所述干涉滤光片(40)被直接沉积在所述中间层(30)上并且在所述干涉滤波片(40)的平面上具有波纹状，所述波纹状由所述中间层(30)限定；其中，所述中间层(30)在其入射光侧具有周期或非周期的结构化，所述结构化包括具有大于0.1μm的峰谷尺寸的结构(32)，所述结构(32)具有大于1μm的间距，并且所述结构(32)具有由所述结构的相关长度L限定的横向尺寸，L大于50nm。
2.根据权利要求1所述的太阳能光伏模块(1)，其特征在于，所述Y10三色刺激值高于70。
3.根据权利要求1所述的太阳能光伏模块(1)，其特征在于，所述x值介于0.29与0.36之间，以及所述y值介于0.31与0.36之间。
4.根据权利要求1所述的太阳能光伏模块(1)，其特征在于，所述结构(32)具有介于0.15μm与500μm之间的峰谷尺寸。
5.根据权利要求1所述的太阳能光伏模块(1)，其特征在于，所述结构(32)具有介于1μm与500μm之间的间距。
6.根据权利要求1所述的太阳能光伏模块(1)，其特征在于，所述相关长度L介于150nm与500μm之间。
7.根据权利要求1所述的太阳能光伏模块(1)，其特征在于，所述干涉滤光片(40)反射波长介于550nm与780nm之间的全部光的至少90％，并且反射波长介于380nm与550nm之间的全部光的至少75％，同时透射波长介于780nm与1200nm之间的全部光的至少90％。
8.根据权利要求1所述的太阳能光伏模块(1)，其特征在于，所述硅基光伏元件(10)对近红外光具有最大转化效率。
9.根据权利要求8所述的太阳能光伏模块(1)，其特征在于，所述近红外光是介于780nm与1200nm之间的近红外光。
10.根据权利要求7所述的太阳能光伏模块(1)，其特征在于，所述硅基光伏元件(10)对近红外光具有最大转化效率。
11.根据权利要求10所述的太阳能光伏模块(1)，其特征在于，所述近红外光是介于780nm与1200nm之间的近红外光。
12.根据权利要求8所述的太阳能光伏模块(1)，其特征在于，所述硅基光伏元件(10)为具有高于700mV电压的高光能转化效率的交指式背接触型光伏元件，所述高光能转化效率高于10％。
13.根据权利要求10所述的太阳能光伏模块(1)，其特征在于，所述硅基光伏元件(10)为具有高于700mV电压的高光能转化效率的交指式背接触型光伏元件，所述高光能转化效率高于10％。
14.根据权利要求8所述的太阳能光伏模块(1)，其特征在于，所述硅基光伏元件(10)为具有超过700mV电压的硅异质结型光伏元件。
15.根据权利要求10所述的太阳能光伏模块(1)，其特征在于，所述硅基光伏元件(10)为具有超过700mV电压的硅异质结型光伏元件。
16.根据权利要求14所述的太阳能光伏模块(1)，其特征在于，所述硅基光伏元件(10)为其表面的至少5％覆盖有一层a-Si:H或具有从包括氧、碳、锗和氮的组中选取的至少一种元素的非晶硅的合金的硅异质结型光伏元件。
17.根据权利要求15所述的太阳能光伏模块(1)，其特征在于，所述硅基光伏元件(10)为其表面的至少5％覆盖有一层a-Si:H或具有从包括氧、碳、锗和氮的组中选取的至少一种元素的非晶硅的合金的硅异质结型光伏元件。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的太阳能光伏模块，其特征在于，所述结构(32)形成微透镜阵列。
19.根据权利要求1至17中任一项所述的太阳能光伏模块(1)，其特征在于，所述太阳能光伏模块(1)还包括沉积在所述干涉滤光片的入射光侧的附加光学层，并且所述附加光学层对波长介于380nm与1200nm之间的光具有至少90％的透明度。
20.根据权利要求19所述的太阳能光伏模块(1)，其特征在于，至少一个所述附加光学层包括光学扩散层(60)。
21.根据权利要求1至17中任一项所述的太阳能光伏模块(1)，其特征在于，所述前端元件(70)为光学窗，该光学窗在其至少一面上包括增透涂层。
22.根据权利要求21所述的太阳能光伏模块(1)，其特征在于，所述前端元件(70)为玻璃前端元件。
23.根据权利要求21所述的太阳能光伏模块(1)，其特征在于，所述前端元件(70)为塑料前端元件。
24.根据权利要求1-17中任一项所述的太阳能光伏模块(1)的用途，用于：向所述太阳能光伏模块的硅基光伏元件透射介于780nm与1200nm之间的入射太阳能红外光的至少75％，以及反射且散射入射可见太阳光使得：在使用由具有10度视场的D65光源进行测量的白色光源的CIE 1964Yxy颜色系统的色度图中，位于朝向所述太阳能光伏模块的入射光侧的任意位置并且面向所述太阳能光伏模块的前端元件的任意观察者所感知的经反射且散射的入射可见太阳光的颜色由不低于50的Y10三色刺激值进行限定，该Y10三色刺激值由介于0.20与0.45之间的x值和介于0.20与0.45之间的y值进行限定。
25.根据权利要求24所述的用途，其特征在于，所述Y10三色刺激值高于70。
26.根据权利要求24所述的用途，其特征在于，所述x值介于0.29与0.36之间，以及所述y值介于0.31与0.36之间。
27.根据权利要求19所述的太阳能光伏模块(1)的用途，用于：向所述太阳能光伏模块的硅基光伏元件透射介于780nm与1200nm之间的入射太阳能红外光的至少75％，以及反射且散射入射可见太阳光使得：在使用由具有10度视场的D65光源进行测量的白色光源的CIE1964Yxy颜色系统的色度图中，位于朝向所述太阳能光伏模块的入射光侧的任意位置并且面向所述太阳能光伏模块的前端元件的任意观察者所感知的经反射且散射的入射可见太阳光的颜色由不低于50的Y10三色刺激值进行限定，该Y10三色刺激值由介于0.20与0.45之间的x值和介于0.20与0.45之间的y值进行限定。
28.根据权利要求27所述的用途，其特征在于，所述Y10三色刺激值高于70。
29.根据权利要求27所述的用途，其特征在于，所述x值介于0.29与0.36之间，以及所述y值介于0.31与0.36之间。
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