[发明专利]光伏模块和光伏装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏模块。本发明也涉及一种光伏装置，其由至少一个这样的光伏模块、但通常由大量连接在一起的光伏模块组成。

背景技术

这种类型的光伏电池、也称为太阳能电池和包括在此类型壳体中的光伏模块用于通过将光子转换为电子来产生电流。在实践中获得当前在大约5-25％范围内的效率。

效率相对较低的原因在于，常规构造类型的太阳能电池常常仅仅对于来自太阳光光谱的窄范围敏感。这种窄范围也称为光学带隙。因此仅仅可以将所属的来自穿透地球大气层的太阳光的总光谱的波长用于产生电子，而丢失其余的所有波长。因此存在例如在蓝色光的波长范围内、即在大约465nm处具有最大敏感度的太阳能电池。其它的太阳能电池又例如在绿色光的波长范围内、即在大约540nm处具有最大敏感度。但全部这些波长范围仅仅是大约380-780nm的可见光的总光谱中的一小部分。

实践中太阳能电池效率相对较低的另一个原因在于，太阳能电池的效率随温度升高而降低。因此例如硅太阳能电池的效率在温度上升10度时大约下降4.4％。在实践中这导致了例如所谓的太阳能屋顶在尽管射束集中但也温暖的夏天在并不有利的工作点上以差的效率运行。

为了解决这些问题，已知的是，构造太阳能电池，使得其对于太阳光的多于一个波长颜色敏感。因此例如在串联电池中相叠地布置多层太阳能电池，这些太阳能电池分别在光的其它波长范围内具有最大敏感度。此外可以将半导体用作所谓吸收光的导电材料、也称为ETM electron transport material，该半导体和晶体的硅电池相比更耐热，并且因此在加热时具有较小的功率下降。这种类型的半导体材料例如是砷化镓。

当然所有这种太阳能电池具有的缺点是，其制造和基于硅的电池相比明显成本更高。

发明内容

本发明的目的在于，给出一种光伏模块和由这种模块组合而成的光伏装置，该光伏装置具有和常规的太阳能电池或太阳能电池装置相比明显更高的效率。

该目的通过一种在权利要求1中给出的光伏模块以及通过一种在权利要求16中给出的光伏装置来实现。

根据本发明的光伏模块包括至少一个光伏电池，该光伏电池带有受限感光范围。此外存在一种透明的容纳装置，该容纳装置至少覆盖所述至少一个光伏电池的辐射活性的上侧，并且包括具有波长移动特性的透光热载体，其中使对入射的太阳光产生影响的波长移动特性匹配光伏电池的受限感光范围，使得可由光伏电池利用由透光热载体转化的光。最后存在一种用于在对于所述至少一个光伏电池效率最佳的温度范围内尽可能使透光热载体保持恒定的部件。

根据本发明的光伏模块的优点在于，一方面，由于各个使用的光伏电池的受限感光范围而不能由这些光伏电池直接使用的入射的太阳光的波长范围由光转换活性的热载体转换成可利用的、即位于光伏电池的感光范围中的波长。借助于本发明因此几乎可以将入射的太阳光的总光波长光谱用于产生电能。但附加地，光转换活性的热载体特别有利之处在于，就此也可以将光伏电池保持在效率最佳的低温处，例如在5-6摄氏度。因此可以在夏天通过冷却热载体、或在冬天通过相应地加热将光伏电池的温度保持在最佳的范围。

基于光转换活性的热载体的组合效果可以利用根据本发明的光伏模块取决于模块的各个结构上的构造获得明显超过50％的效率。尤其由使用的隔热件的类型和效果决定光伏模块的构造，以便至少将光伏电池的光转换活性的基底保持在效率最佳的低温范围内，并且进而可以在加热光伏电池时避免内阻通常而言剧烈的升高。

根据本发明的光伏模块允许使用仅仅具有受限感光范围、但能成本低廉并且大量地制造的光伏电池。因此，即便光伏电池仅仅应在可见的太阳光光谱并非很宽的波长范围内是活动的，理论上所有光伏电池也能用于根据本发明的光伏模块。因此例如可以使用以硅为基础的光伏电池，该光伏电池在可见光谱的蓝色或绿色范围内是活动的。由此，仅仅来自总光谱的属于感光范围的波长部分的太阳光光子可以用于转换成电子并且进而转换成电能。因此特别适合的是，例如正常的多晶体的、单晶体的、非结晶的或薄层的硅电池。自然也可以使用其它光伏电池。另一方面不必使用昂贵的、在多层工艺中制造的或GaAs光伏电池。