[发明专利]光伏器件

说明书

本发明涉及一种旨在转换成包括在280与1000nm之间的波长λ1的电入射辐射Φ1的光伏器件，该光伏器件包括(i)组件，该组件包括具有两个主面f1和f2的玻璃板，该面f1是该入射辐射从中穿透到所述组件中的面并且所述板对于所述入射辐射Φ1是透明的；以及功能层，该功能层覆盖该板的主面f2并且包括其中分散发光元素的基质，这些发光元素能够吸收波长λ1的所述入射辐射Φ1并且将所述辐射以比λ1长并且包括在800与1400nm之间的波长λ2再发射；以及(ii)至少一个光伏电池，波长λ2的再发射的辐射到达该至少一个光伏电池处并且该至少一个光伏电池对该波长λ2是敏感的。在该器件中，该玻璃板具有在该波长λ2下低于3m^‑1的吸收系数。此种器件适用于建筑领域中的太阳能的收集。

1.技术领域

本发明总体上涉及一种能够借助于太阳能(或光伏)电池将入射辐射尤其太阳能辐射转换成电的器件，并且更特别地涉及通过这些电池更有效地收集并且集中入射辐射以供使用的这种类型的器件。特别地，本发明涉及一种光伏(PV)器件，该光伏器件包括一个或多个光伏电池和以下项的组件：至少一个对于该入射辐射是透明的玻璃板以及其中分散发光元素的基质，这些发光元素能够吸收该入射辐射并且将该辐射以较长的波长再发射，使得新辐射的波长落入该一个或多个光伏电池的灵敏度的区域中，该一个或多个光伏电池的面积远小于每个主面的面积(发电面积<<<收集面积)。

此种器件基本上但不仅适用于建筑领域中的太阳能的收集(“建筑物集成的光伏”或“BIPV”类型的器件)。

2.现有技术的解决方案

用于集中辐射的器件已经大约已知了很长时间，并且例如在专利EP0004242B1、DE2628291和US4127425中已经描述了一些。

此外，在由E.WEBER和J.LAMBE在“Applied Optics[应用光学]”第15卷，第10期，第2299-2300页公布的文章中，描述了放置在外壳中的辐射收集器，该外壳的上表面是由玻璃或塑料制成的窗口并且该外壳的下表面是镜子。

专利EP0004242B描述了一种太阳能辐射的集中器，其中辐射(λ1)通过其中分布物质的基质，这些物质以发光串联运行并且能够吸收波长(λ1)的范围内的能量并且将该能量在较长的波长(λ2)的范围内再发射，后者范围对应于太阳能光伏电池的最佳灵敏度的区域，在该太阳能光伏电池处所述辐射到达并且其有用的能量因此被放大，其中所述基质位于外壳中，该外壳的至少一部分被所述辐射在其通过所述基质之前从中穿透,由在该外壳的外部侧上具有第一折射率(n1)并且在所述基质侧上具有第二折射率(n2)的物质形成，其中，所述第二折射率相对于所述第一折射率尽可能高，所述外壳的其余部分对于到达也位于该外壳的光伏电池处的所述辐射是不透明的。

专利DE2628291描述了一种用于将太阳能转换成电功率的器件，其中入射光在比周围介质的折射率更高的折射率且含有“荧光中心”的透明或“集中器”层中被捕获；然后再发射的光被导向常规太阳能电池。

专利US4127425描述了一种用于收集辐射由发光平面层和放置在侧面之一上的太阳能电池构成的器件，该层由其中分布有一种或多种发光剂的基质形成。其他侧面和下面可以用镜子覆盖。入射在上面上的辐射被吸收并以4π的角度再发射。通过连续的内部反射，然后将所希望的波长的强通量光引向由电池覆盖的端部。发光平面层可以由玻璃或聚合物形成，在玻璃或聚合物中分散有发光剂。这些试剂可以直接发射光，该光的能量在太阳能电池敏感的范围附近；它们还可以借助于串联机制发射这种光。此外，在US4727425的器件中，一个或多个光伏电池被定位在发光层的边缘面上，该发光层的边缘面已经被扩大以便增加所述边缘面的面积并允许使用较大面积的电池并且因此获得了增加的发电面积。