一種車載太陽能天窗的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種車載太陽能天窗，它包括玻璃保護層、玻璃基層和太陽能電池片，所述太陽能電池片位于所述玻璃保護層和玻璃基層之間，所述玻璃保護層和所述電池片之間設置有聚合物匹配層，所述玻璃保護層的光入射面設置有聚合物減反射膜，所述玻璃基層的光出射面設置有聚合物增透膜。通過聚合物匹配層，代替原有的空氣間隙層，使玻璃保護層、聚合物匹配層和電池片三者的折射率匹配，減小界面的反射。通過聚合物減反射膜，利用微納結構產生漸變的等效折射率，從而降低光進入玻璃保護層時的反射。通過聚合物增透膜，將穿透薄膜太陽能電池的光在較大的角度范圍內出射到車廂內，增加車載太陽能天窗透射光的角度均勻性，增強整體的采光效果。
【專利說明】一種車載太陽能天窗
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于太陽能光伏【技術領域】，尤其涉及一種車載太陽能天窗。
【背景技術】
[0002]太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉化成電能的裝置，其應用領域廣泛，其中一個比較重要的應用領域為車載太陽能天窗。
[0003]現有技術中的車載太陽能天窗一個重要用途是降低汽車在高溫天氣下、室外長時間停車時的車內溫度。車載太陽能天窗在原有汽車天窗的玻璃層中加入太陽能電池板，其輸出端與蓄電池相連接，控制單元與車內空調溫度傳感器相連接。汽車在室外行駛或者停泊時，太陽能電池會向蓄電池進行充電。當汽車停泊時，天窗控制單元根據車內的溫度來控制蓄電池驅動鼓風機，使室內空氣與室外進行對流，極大地降低車廂內部的“孤島”效應，降低汽車在高溫室外行駛或者停泊時的車廂溫度，消除用戶進入車廂時的不舒適感。
[0004]太陽能天窗的另一個作用滿足車內的采光需求，因透光性的要求，薄膜太陽能電池是該應用的首選。目前車載太陽能天窗一般采用多晶硅薄膜太陽能電池或者級聯的薄膜太陽能電池，其厚度控制在幾個微米范圍內，且不能使用反射式的背板電極，總體效率較低。如圖1所示的現有技術的車載太陽能天窗，包括玻璃保護層1、玻璃基層2以及太陽能電池的電池片3和透明電極4。玻璃保護層I覆蓋在電池片3的光入射面，用于電池片3的密封、絕緣或防水等。利用制絨技術在電池片3光入射面刻制金字塔等褶皺結構，形成制絨面，以降低光在電池片3光入射面的反射，將太陽光以大角度散射到電池片3的硅有源層中，能有效提高光在硅有源層中的傳輸距離，提高薄膜太陽能電池的效率。但是由于電池片3與玻璃保護層I之間存在空氣間隙層5，玻璃保護層1、空氣間隙層5與電池片3之間的折射率不匹配，會導致光在從玻璃保護層I進入電池片3的過程中產生較大的反射，這極大地影響薄膜太陽能電池的效果，也影響到太陽能天窗的采光效果。
[0005]另外，現有技術的車載太陽能天窗在玻璃保護層I的光入射面，玻璃與空氣的界面存在反射，影響了進入到薄膜太陽能電池的光的總量。
[0006]針對上述問題，一方面，現有技術中的解決方案是直接在玻璃保護層I光入射面制作減反射微納結構，通過調制微納結構的尺寸可以調制玻璃保護層表面等效折射率并使其與空氣相匹配，從而大幅度減少交界面的反射，實現廣角和寬光譜的響應。但是由于玻璃保護層I光入射面長期與外界接觸，表面的污染會使得這種微納結構逐漸失去其減反射的效果，并且更換這種帶結構的玻璃保護層會使整個太陽能天窗的維護成本大大提高，并不適用于產業太陽能天窗的應用。
[0007]另一方面，現有技術的太陽能天窗的玻璃基層2的光出射面不設置有任何結構，因為其表面較為平整，會使出射光線限制在一個較小的角度，不利于車內整體的采光。
【發明內容】
[0008]本實用新型的目的就是提供一種車載太陽能天窗，在提高車載天窗的采光效果的同時，降低車載天窗的成本，改善太陽光入射車內時的均勻性。
[0009]為了實現上述實用新型目的，本實用新型技術方案如下:
[0010]一種車載太陽能天窗，它包括玻璃保護層、玻璃基層和太陽能電池片，所述太陽能電池片位于所述玻璃保護層和玻璃基層之間，所述玻璃保護層和所述電池片之間設置有聚合物匹配層，所述玻璃保護層的光入射面設置有聚合物減反射膜，所述玻璃基層的光出射面設置有聚合物增透膜。
[0011]進一步地，所述聚合物匹配層的折射率大于玻璃保護層的折射率，且小于電池片的折射率。三層材料形成了過渡的折射率梯度，大大減少了各種材料交界面的反射，提高了光伏轉換效率。
[0012]進一步地，所述電池片的光入射面通過制絨技術設置有制絨面，所述聚合物匹配層靠近電池片一側與所述制絨面相匹配。用聚合物匹配層代替了空氣間隙層，使三層的折射率匹配，增加了光的入射效果。
[0013]進一步地，所述聚合物減反射膜光入射面設置有至少一個呈陣列狀排列的金字塔納米結構。所述聚合物減反射膜的金字塔納米結構的底部邊長為I微米，高度為I微米，周期為I微米，下部支撐基底厚度為500納米。通過調制金字塔納米結構的底邊長、高和支撐基底厚度，可產生漸變的等效折射率，在外界空氣與玻璃之間形成等效折射率的漸變，從而大大減少了外界光進入玻璃保護層時候的反射，增加光透射到玻璃保護層的比例。
[0014]進一步地，所述聚合物增透膜光出射面設置有至少一個呈陣列狀排列的金字塔納米結構。所述聚合物增透膜的金字塔納米結構的底部邊長為500納米，高度為I微米，周期為500納米，下部支撐基底厚度為500納米。對金字塔納米結構的高度、底部邊長和陣列周期進行調制，可以調控出射光的散射范圍，增大出射光的散射角度，使出射光能量在大角度范圍內分布均勻。
[0015]本實用新型提出的車載太陽能天窗，通過在傳統太陽能電池的電池片和玻璃保護層之間設置聚合物匹配層，以代替原有的空氣間隙層，使玻璃保護層、聚合物匹配層和電池片三者的折射率匹配，減小界面的反射。通過在玻璃保護層的光入射面設置聚合物減反射膜，利用聚合物減反射膜的微納結構產生漸變的等效折射率，從而降低光進入玻璃保護層時的反射。通過在玻璃基層的光出射面設置聚合物增透膜，將穿透薄膜太陽能電池的光在較大的角度范圍內出射到車廂內，增加車載太陽能天窗透射光的角度均勻性，增強整體的米光效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為現有技術的車載太陽能天窗的結構示意圖；
[0017]圖2為本實用新型的車載太陽能天窗的結構示意圖。
[0018]圖中附圖標記說明如下:1、玻璃保護層，2、玻璃基層，3、電池片，4、透明電極，5、空氣間隙層，6、聚合物匹配層，7、聚合物減反射膜，8、聚合物增透膜。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和實施例對本實用新型技術方案做進一步詳細說明，以下實施例不構成對本實用新型的限定。
[0020]如圖2所示的本實用新型的車載太陽能天窗，包括玻璃保護層1、電池片3、玻璃基層2、聚合物匹配層6、聚合物減反射膜7和聚合物增透膜8。為了簡單起見，對于車載太陽能天窗的其他關聯部件如蓄電池、空調溫度傳感器和天窗控制單元，由于不是本實用新型的重點，這里不再贅述。
[0021]電池片3的光入射面采用制絨技術形成制絨面，制絨面采用常見的金字塔納米結構。本實施例中，將聚合物匹配層6填充到電池片3與玻璃保護層I之間，該聚合物匹配層6靠近電池片3 —側與制絨面相匹配。
[0022]聚合物匹配層6采用工業中常用的聚合物，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，折射率為1.52。在生產過程中，將聚甲基丙烯酸甲酯溶解到有機溶劑中能形成具有較好流動性的膠體，再涂覆在電池片3的光入射面，膠體可滲透進電池片3的硅有源層的褶皺結構之間的縫隙中；再將玻璃保護層I覆蓋到膠體涂覆后的電池片3的光入射面，膠體會緊密地結合玻璃保護層I與電池片3，膠體固化后形成聚合物匹配層6。從而玻璃保護層1、聚合物匹配層6和電池片3便會緊密地粘結在一起。
[0023]本實施例用聚合物匹配層6代替了現有技術中介于玻璃保護層I和電池片3之間的空氣間隙層5。并且電池片3的折射率最大，聚合物匹配層6的折射率第二，玻璃保護層I的折射率最小，三層形成了較好的折射率梯度，大大地減少了材料交界面的反射率，與現有技術相比，反射率可下降為原來的25.9%。
[0024]為了進一步減少太陽光進入玻璃保護層I時候的反射，在玻璃保護層I的光入射面還設置有聚合物減反射膜7。
[0025]如圖2所示，聚合物減反射膜7位于玻璃保護層I的光入射面，作為硅太陽能電池的最外層。
[0026]聚合物減反射膜7采用的材料也為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，其折射率為1.52。在生產過程中，將聚甲基丙烯酸甲酯溶解到有機溶劑中能形成具有較好流動性的膠體，通過納米壓印技術在這種膠體的一面制作至少一個金字塔納米結構，固化后可以形成帶金字塔納米結構的減反射膜。每個金字塔納米結構的底部邊長為I微米，高度為I微米，周期為I微米；其下部支撐基底厚度為500納米。利用金字塔納米結構產生漸變的等效折射率，在外界空氣與玻璃之間形成等效折射率的漸變，從而大大減少了外界光進入玻璃保護層I時的反射，增加光透射到玻璃保護層I的比例。
[0027]在寬帶光(波長分布從300納米到800納米的稱為寬帶光)垂直入射玻璃保護層I時，比較光從外界進入到玻璃保護層I的反射率，設置有聚合物減反射膜7的玻璃保護層I的反射率是現有技術玻璃保護層I的反射率的8.9%。即使寬帶光(波長分布從300納米到800納米稱為寬帶光)與光學膜片成25度傾角入射，即與玻璃保護層I垂線成75度角，設置有聚合物減反射膜7的玻璃保護層I的反射率也只是現有技術玻璃保護層I的反射率的65.8%，大大提高了光的廣角收集效率。
[0028]為了進一步地使光在較大的角度范圍內出射到車廂內，增加車載太陽能天窗透射光的角度均勻性，在玻璃基層2的光出射面還設置有聚合物增透膜8。
[0029]如圖2所示，聚合物增透膜8位于玻璃基層2的光出射面。聚合物增透膜8采用的材料也為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，其折射率為1.52。
[0030]在生產過程中，將聚甲基丙烯酸甲酯溶解到有機溶劑中能形成具有較好流動性的膠體，通過納米壓印技術在這種膠體的一面制作至少一個金字塔形納米結構，固化后可以形成帶金字塔納米結構的增透膜。每個金字塔納米結構的底部邊長為500納米，高度為I微米，周期為500納米；其下部支撐基底厚度為500納米。寬帶光(波長分布從300納米到800納米)從玻璃基層2中垂直出射到空氣中，添加聚合物增透膜8后，玻璃基層2的透射率和沒有任何處理的玻璃基層2的透射率相當，但是添加聚合物增透膜8的玻璃基層2的透射光角度分布廣，其光能量在以垂直方向成75度夾角范圍內較均勻地分布，光散射效果遠優于沒有任何處理的玻璃基層2。
[0031]聚合物減反射膜7和聚合物增透膜8均可單獨生產，成品可以直接粘貼到玻璃保護層I或玻璃基層2表面產生減反射或增透效果，當聚合物減反射膜7或聚合物增透膜8損壞或者表面被污染導致減反射效果下降時，可以直接更換該聚合物減反射膜7或聚合物增透膜8，而不需要整個換掉玻璃保護層I或玻璃基層2，更不需要整個改動太陽能天窗，能大大降低維護成本。
[0032]值得注意的是，本實用新型中，玻璃保護層I既可以作為太陽能電池中電池片3的封裝，又可以作為車載太陽能天窗的外層玻璃，即玻璃保護層I與車載太陽能天窗的外層玻璃合為同一層。若玻璃保護層I只作為電池片3的封裝，在本實用新型的車載太陽能天窗中，還包括設置于玻璃保護層I外的外層玻璃。
[0033]以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對其進行限制，在不背離本實用新型精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本實用新型作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本實用新型所附的權利要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種車載太陽能天窗，它包括玻璃保護層(I)、玻璃基層(2)和電池片(3)，所述太陽能電池片(3)位于所述玻璃保護層(I)和玻璃基層(2)之間，其特征在于，所述玻璃保護層(I)和所述電池片(3)之間設置有聚合物匹配層￠)，所述玻璃保護層(I)的光入射面設置有聚合物減反射膜(7)，所述玻璃基層(2)的光出射面設置有聚合物增透膜(8)。
2.根據權利要求1所述的車載太陽能天窗，其特征在于，所述聚合物匹配層(6)的折射率大于玻璃保護層(I)的折射率，且小于電池片(3)的折射率。
3.根據權利要求2所述的車載太陽能天窗，其特征在于，所述電池片(3)的光入射面通過制絨技術設置有制絨面，所述聚合物匹配層(6)靠近電池片(3) —側與所述制絨面相匹配。
4.根據權利要求1所述的車載太陽能天窗，其特征在于，所述聚合物減反射膜(7)光入射面設置有至少一個呈陣列狀排列的金字塔納米結構。
5.根據權利要求4所述的車載太陽能天窗，其特征在于，所述聚合物減反射膜(7)的金字塔納米結構的底部邊長為I微米，高度為I微米，周期為I微米，下部支撐基底厚度為500納米。
6.根據權利要求1所述的車載太陽能天窗，其特征在于，所述聚合物增透膜(8)光出射面設置有至少一個呈陣列狀排列的金字塔納米結構。
7.根據權利要求6所述的車載太陽能天窗，其特征在于，所述聚合物增透膜(8)的金字塔納米結構的底部邊長為500納米，高度為I微米，周期為500納米，下部支撐基底厚度為500納米。
【文檔編號】H01L31/042GK203920357SQ201420215036
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年4月29日 優先權日:2014年4月29日
【發明者】何賽靈 申請人:江蘇鼎云信息科技有限公司