CN103151431A

CN103151431A - 太阳能模组及其制造方法

Info

Publication number: CN103151431A
Application number: CN2011104092418A
Authority: CN
Inventors: 何振弘
Original assignee: Du Pont Apollo Ltd
Current assignee: Du Pont Apollo Ltd
Priority date: 2011-12-06
Filing date: 2011-12-06
Publication date: 2013-06-12

Abstract

本发明提供一种太阳能模组，其包括：具有至少一光伏转换区及用以散射光的至少一发光区的透明基板，其中所述光伏转换区与所述发光区彼此相邻；邻接设置于所述发光区的侧边的发光组件；及形成于所述光伏转换区的太阳能电池。

Description

太阳能模组及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种太阳能模组，尤其是一种集成有发光组件的太阳能模组及其制造方法。

背景技术

太阳能模组或太阳能照明器具有许多应用，例如路灯、警告标志和用于道路应用的指示标志。此外，其还用作户外装饰灯、庭院灯、花园灯或广告灯。传统上，太阳能照明器包括发光组件(如LED)、太阳能电池、可再充电电池和控制器。太阳能电池在白天期间接收阳光，且将太阳能转换为电能以储存在可再充电电池中。在夜间期间，控制器控制可再充电电池释放所储存的电能以驱动发光组件发射光。此外，使用控制器或传感器来检测入射阳光的强度以向控制器或传感器提供用于决定何时驱动发光组件发射光的信息。

第7,226,182号美国专利(US 7,226,182)揭示一种太阳能模组或太阳能照明器，其包含一壳体，所述壳体包含同时作为光接收区域(太阳能电池透过其接收光)和光发射区域(透过其发射光)的一光传输区，设置于该壳体内与该光传输区内部表面邻接的一发光组件，所述发光组件让光透过所述光传输区传导，其中所述发光组件包含邻接所述发光组件及邻接透过导光板侧面发光的光源设置的导光板，及设置于该壳体内部邻接于所述发光组件的太阳能组件，所述太阳能组件接收通过所述光传输区及发光组件的光，以产生电力，其中导光板相对于光传输区远处的表面上形成有凸出物以将发光组件产生的光经光传输区反射出。然而，US 7,226,182的太阳能照明器的光会经过发光组件，产生光损耗；其发光组件与太阳能组件需设置在壳体中，组装困难；其散射的光经过太阳能组件时会被吸收；该太阳能照明器仅能不透光；且所述太阳能照明器需要额外的导光板。

第2011/0048503号美国公开专利申请案揭示一种太阳能模组或太阳能照明器，其包含光伏活性层，介于透明前盖与背盖之间，其中所述前盖包含第一表面区面对所述光伏活性层，相对于第一表面区的第二表面区，所述背盖包含第三表面区面对所述光伏活性层及相对其的第四表面区，其中第一至第四表面区的至少一者被提供第一区与第二区，该些区具有不同的光调节性质，且皆为光透明。所述太阳能照明器中的太阳能装置包含至少一光源，用以将光侧向偶合至前盖与背盖的至少一者。然，所述太阳能照明器中，光通过发光装置时会产生损耗，经导向或散射的光会被所述太阳能装置吸收；及太阳能电池串联时，会产生阴影效果。

因此，极需要提供一种太阳能模组，能改良上述的缺点。

发明内容

本发明提供一种太阳能模组，其通过太阳能电池与发光区的配置，来避免光通过太阳能电池或发光组件所产生的损耗及因太阳能电池与发光区重迭所产生的阴影问题。

本发明进一步提供一种太阳能模组，其不需额外的光引导板。

因此，本发明的一个方面在于提供一种太阳能模组，其包含：具有至少一光伏转换区及用以散射光的至少一发光区的透明基板，其中所述光伏转换区与所述发光区彼此相邻；邻接设置于所述发光区的侧边的发光组件；及形成于所述光伏转换区的太阳能电池。

本发明的另一个方面在于提供一种制造上述的太阳能模组的方法，其包含：提供透明基板；形成罩幕于所述透明基板上欲形成发光区的位置，以露出光伏转换区；形成太阳能电池于所述光伏转换区；移除所述罩幕；及形成所述发光区。

所述太阳能模组可包括发光组件安装或附接到透明基板的发光区的侧边，所产生的光朝向透明基板的发光区。

本发明可具有许多应用，例如顶灯或位于屋顶上的照明块。另外，其还可用作户外装饰灯、庭院灯、花园灯、广告灯、路灯、警告标志、用于道路应用的指示标志、用于停车场或公共汽车站的顶灯、位于停车场入口处的顶灯或位于玻璃屋顶(例如花园或温室屋顶)上的灯。

附图说明

图1展示根据本发明的实施例的侧视图。

图2展示根据本发明的实施例的立体侧视图及其局部放大图。

图3展示根据本发明的另一实施例的俯视图。

图4(a)至4(f)展示根据本发明的不同散射结构的实施例。

图5(a)至5(e)展示根据本发明的太阳能模组的制造流程的实施例。

图6至8展示本发明太阳能模组的应用。

在若干图式中相同参考标号始终指对应部件。未按比例绘制尺寸。

具体实施方式

图1展示根据本发明的太阳能模组的实施例，其包含：具有光伏转换区3及发光区5的透明基板11，形成于所述光伏转换区3的太阳能电池19，及形成于所述发光区5的散射结构9，其中所述光伏转换区与所述发光区5彼此相邻。一发光组件(未图示)可邻接设置于所述透明基板11的发光区5的侧边，藉此，光可朝向发光区5，经由透明基板11发出。

透明基板11由光可透射穿过的合适玻璃或塑料材料(例如丙烯酸树脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))组成。

透明基板可在其上表面、下表面或两者形成所述发光区。透明基板表面预定作为发光区部份应经处理以使其具有光散射或反射功能，指引光的方向。此项技术中已知的任何技术均可应用于使所述表面具有光散射或反射功能。举例来说，可在透明基板表面预定成为发光区的表面形成突起或凹陷(例如形成图4(a)至4(f)所例示之结构)。此项技术中已知的任何技术均可应用于形成具有突起或凹陷的散射结构。举例而言，可利用雕绘(scribing)、喷砂形成凹陷结构，及利用喷墨印刷或网版喷墨形成突起结构。此外，该散射结构可包含散射粒子以增加其散射性质。图4(a)至4(f)中所例示者仅为用以阐释散射结构，而非用以限制其范围，其描述的不同实施例的特征可在不脱离权利要求书的范围的情况下一起组合为一个实施例。所述散射结构可再形成反射层(未图示)以改进光反射或散射。举例而言，所述散射结构可涂覆镜片或金属膜以改进光散射或反射。

另外，亦可在透明基板表面预定成为发光区的上表面、下表面或两者上形成反射层(未图示)以提供光散射或反射。举例来说，可在透明基板的上表面或下表面或两者上涂覆光散射或反射片，如镜片或金属膜以形成反射层。光散射/反射片可由此项技术中理解的材料(例如银或铝等金属或光学多层膜)制成。

太阳能电池19形成于所述透明基板的光伏转换区3的下表面上，其基本上如此项技术中所理解，可包含前电极13、后电极17及介于两者之间的光伏转换层15。如此项技术中所理解，太阳能电池19收集阳光，产生电，且将电储存在可再充电电池(未图示)中。目前，常用的太阳能电池为体硅(bulk silicon)太阳能电池，例如使用体硅衬底的单晶太阳能电池或多晶太阳能电池以及使用非晶硅(a-Si)、纳米晶体硅(nc-Si)或微晶硅(mc-Si)的薄膜太阳能电池。另外，还有可能使用染料敏化太阳能电池、有机/聚合物太阳能电池或者优选于硅或结合硅使用II-IV族化合物的薄膜太阳能电池。

上述透明基板的发光区可设计成任意形状，例如为长条形或波浪状等。

图2展示根据本发明的太阳能模组1的另一实施例，其除图1所展示的具有光伏转换区3及发光区5的透明基板，形成于所述光伏转换区3的太阳能电池，及形成于所述发光区5的散射结构9外，进一步包含发光组件7，邻接设置于所述透明基板的发光区5的侧边，藉此，光可朝向发光区，经由透明基板11(z方向)发出。

发光组件7可以可释放方式安装或附接到透明基板的发光区的侧边。所述发光组件可为发光二极管(LED)，且可依据太阳能模组的大小、形状或用途而使用多个LED阵列。LED阵列可发射具有特定波长的光。也就是说，可存在蓝色、绿色或红色LED。如果需要从太阳能模组发射具有此类特定波长的光，那么可在透明基板的发光区上涂覆选择性地反射具有特定波长的光的分色镜。发光组件可含有至少一个保护电路和PCB板。此外，发光组件之光源亦可使用荧光灯管(Fluorescent Lamp)或有机发光二极管(OLED)。

图3展示根据本发明的太阳能模组的另一实施例，其除图2所展示的太阳能模组及其发光组件外，进一步包含准直光管21邻接设置于所述发光组件7前，藉此，发光组件7产生的光可更朝向透明基板的发光区方向(x方向)。

由于本发明的太阳能模组的透明基板的光伏转换区与发光区系分开，彼此不重迭，且太阳能电池仅位于透明基板的光伏转换区的同一侧，发光组件通过透明基板的发光区发射的光，不会通过太阳能电池，因此现有技术中因通过太阳能电池或发光组件所造成的光损失便可减少。此外，因光伏转换区与发光区系分开，便不会产生阴影效果。再者，因透明基板同时作为光散射用，本发明的太阳能模组便不需额外的光导引板。

图5(a)至5(d)展示根据本发明的太阳能模组的制造流程的实施例。首先，提供作为透明基板的玻璃基板，所述玻璃基板可由低铁含量的玻璃组成。接着，形成罩幕于所述玻璃基板上欲形成发光区的位置5(图5(a))，露出光伏转换区3；利用此项技术中所理解的技术(例如物理气相沈积或化学气相沈积法)形成太阳能电池于所述玻璃基板的光伏转换区的一表面(图5(b))；移除所述罩幕(图5(c))；及形成散射结构于所述发光区，即所述透明基板的上表面、下表面或两者上(图5(d))。

另外，如图5(e)所示，发光组件7可以可释放方式安装或附接到透明基板的发光区的侧边。例如，将盖形螺母(未图示)放置在太阳能模组的框架(未图示)中以将发光组件7螺栓安装到太阳能模组的框架。在一些实施例中，安装构件可包括放置于框架中的螺栓或螺杆、安装到框架的粘合垫或位于框架上的胶水。

另外，在一些实施例中，存在与太阳能电池和发光组件电连接的可再充电电池(未图示)以储存来自太阳能电池的电且向发光组件供能。在一些实施例中，提供光敏开关电路(未图示)以允许可再充电电池选择性地在环境光低于预定水平时向发光组件供能，在环境光高于预定水平时停止向发光组件供能，且使得能够由太阳能电池为可再充电电池充电。所述电路因此确保当周围环境黑暗或光低于预定水平时，发光组件将接通，由可再充电电池供电，且当周围环境明亮或光高于预定水平时，发光组件将断开且为可再充电电池再充电。

可针对所述可再充电电池使用二次电池(secondary battery)或电双层电容器(未图示)。电双层电容器优选于二次电池，因为其具有较长寿命且较可靠。

现将解释如上文所述的结构的太阳能模组的应用。

图6及7展示本发明太阳能模组1的应用。本发明太阳能模组1的发光区的散射结构，可依需求的不同，设计不同的图样，使其产生不同的发光效果。举例而言，如图所示，本发明太阳能模组的光散射结构经设计，可在发光组件开时，使太阳能模组产生箭头的发光图样，而在发光组件关时，不呈现。故本发明的太阳能模组可作为路边标识器，在白天时间期间，太阳能电池收集阳光，产生电，且将电储存在可再充电电池(未图示)中。如果太阳能模组周围的区域变得黑暗，那么光敏开关电路(未图示)将接通信号发送到发光组件。因而，储存于可再充电电池中的电力被传输到发光组件，且发光组件接着操作以发射光，产生箭头的发光图样。从发光组件发射的光穿过透明基板的发光区的侧表面，经其散射结构散射，形成所欲的发光图样。

图8展示本发明太阳能模组1的另一应用。本发明的太阳能模组1可作为公共汽车候车室的遮篷。当发光组件关时，未有光穿过透明基板的发光区，故本发明的太阳能模组的发光区呈透明，照明可直接由阳光提供，呈现明亮舒适的氛围；而阳光不足时，发光组件会开启，则光会穿过透明基板的发光区，可提供公共汽车候车室的照明。

所属领域的技术人员将明了，可在不脱离本发明的范围或精神的情况下对本发明的结构做出各种修改和改变。鉴于前述内容，既定本发明涵盖本发明的修改和改变，只要其属于所附权利要求书及其等效物的范围内。

Claims

1.一种太阳能模组，其包含：

具有至少一光伏转换区及用以散射光的至少一发光区的透明基板，其中所述光伏转换区与所述发光区彼此相邻；

邻接设置于所述发光区的侧边的发光组件；及

形成于所述光伏转换区的太阳能电池。

2.根据权利要求1所述的太阳能模组，其中所述发光区具有突起结构或凹陷结构或两者以提供光散射或反射。

3.根据权利要求1所述的太阳能模组，其中所述发光区涂覆镜片或金属膜以提供光散射或反射。

4.根据权利要求1所述的太阳能模组，其中所述发光区是形成于所述透明基板的上表面、下表面或两者。

5.根据权利要求5所述的太阳能模组，进一步包含准直光管邻接设置于所述发光组件前，藉此，发光组件产生的光可更朝向透明基板的发光区方向。

6.根据权利要求1所述的太阳能模组，其中所述发光组件为发光二极管(LED)、荧光灯管或有机发光二极管(OLED)。

7.一种制造根据权利要求1所述的太阳能模组的方法，其包含：

提供透明基板；

形成罩幕于所述透明基板上欲形成发光区的位置，露出光伏转换区；

形成太阳能电池于所述光伏转换区；

移除所述罩幕；及

形成所述发光区。

8.根据权利要求7所述的方法，其中形成所述发光区的步骤包含形成散射结构于所述透明基板的上表面、下表面或两者以提供光散射或反射。

9.根据权利要求7所述的方法，其中形成所述发光区的步骤包含涂覆镜片或金属膜于所述透明基板的上表面、下表面或两者以提供光散射或反射。

10.根据权利要求7所述的方法，进一步包含将一发光组件安装或附接到透明基板的发光区的侧边的步骤。