CN101989629B - 一种太阳能电池模块及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种太阳能电池模块，包括一基座元件，一太阳能电池位于基座元件之上，及一聚光器位于太阳能电池之上；此聚光器可与太阳能电池直接接触并将光聚集在太阳能电池处，以进行光电转换。

Description

一种太阳能电池模块及其制作方法

技术领域

本发明公开一种太阳能电池模块及其制作方法，特别是关于一种结合一次聚光元件及二次聚光元件的聚光器的太阳能电池模块及其制造方法。

背景技术

由于石化能源短缺，人们对环保重要性的认知提高，因此人们近年来不断地积极研发替代能源与再生能源的相关技术，希望可以减少目前人类对于石化能源的依赖程度以及使用石化能源时对环境带来的影响。在众多的替代能源与再生能源的技术中，以太阳能电池(solar cell)最受瞩目。因为太阳能电池可直接将太阳能转换成电能，且发电过程中不会产生二氧化碳或氮化物等有害物质，不会对环境造成污染。

目前的太阳能电池模块结构是利用大型透镜将光聚集到狭小的面积上以提高发电效率。另外，太阳能电池必须位于透镜焦点附近才能发挥功能。如图1所示，使用大型透镜2将太阳光1聚集在太阳能电池18上，且大型透镜2与太阳能电池18之间须有一聚光焦距D，D值约数十厘米。如此结构所形成的太阳能电池模块往往体积庞大，且耗费昂贵。

发明内容

本发明提出一种包括一结合一次聚光元件及二次聚光元件的聚光器的太阳能电池模块，其中一次聚光元件还包括一反射式聚光元件，且反射式聚光元件是由多个反射式聚光镜所组成。

本发明提出一种包括一结合一次聚光元件及二次聚光元件的聚光器的太阳能电池模块，其中二次聚光元件还包括一光导聚光元件，此光导聚光元件可以为一光导板。

本发明提出一种包括一结合一次聚光元件及二次聚光元件的聚光器的太阳能电池模块，其中二次聚光元件还包括一光导聚光元件，此光导聚光元件的正面为平面，背面为具有特定角度或形状可将光在特定方向集中的功能。

本发明提出一种包括一结合一次聚光元件及二次聚光元件的聚光器的太阳能电池模块，其中二次聚光元件还包括一光导聚光元件，此光导聚光元件背面为平面，斜面，抛物面，复合抛物面，或非球面的反射面。

本发明提出一种包括一结合一次聚光元件及二次聚光元件的聚光器的太阳能电池模块，其中二次聚光元件还包括一光导聚光元件，此光导聚光元件的正面为平面，背面为具有一锥体或一突起的反射结构，可将光在特定方向集中的功能。

本发明提出一具有基座元件的太阳能电池模块，其中基座元件包括一背基板及一散热基座位于背基板之上，其中背基板可由金属，半导体，或陶瓷等散热性良好的材料所组成。

本发明提出一具有基座元件的太阳能电池模块，其中基座元件包括一背基板及一散热基座位于背基板之上，其中散热基座可由金属，半导体，或陶瓷等散热性良好的材料所组成。

本发明提出一太阳能电池模块，其中太阳能电池为一聚光型太阳能电池。

本发明提出一太阳能电池模块，其中太阳能电池可为半导体材料所组成。

本发明提出一太阳能电池模块，其中聚光器可与太阳能电池直接接触并将光聚集在太阳能电池处，以进行光电转换。

附图说明

图1为描述传统太阳能电池模块结构的示意图。

图2为描述本发明一实施例太阳能电池模块剖面结构的示意图。

图3为描述本发明实施例中反射式聚光元件剖面结构的示意图。

图4为描述本发明实施例中光导聚光元件剖面结构的示意图。

图5为描述本发明实施例中基座元件剖面结构的示意图。

图6为描述本发明另一实施例太阳能电池模块剖面结构的示意图。

图7为描述本发明再一实施例太阳能电池模块剖面结构的示意图。

主要元件符号说明

1：太阳光

2：大型透镜

10：太阳能电池模块

11：反射式聚光镜

11A：光注入二次聚光元件的开口

12：金属接合层

13，14：反射镀膜层

15：散热基座

16：背基板

17：绝缘保护层

18：太阳能电池

19：光导聚光元件

19A：二次聚光元件正面入射光区

19B：二次聚光元件背面输出光区

20：抗反射层

21：突起反射结构

30：一次聚光元件

40：二次聚光元件

50：基座元件

60：聚光器

D：聚光焦距

具体实施方式

本发明提出一种太阳能电池模块，一实施例剖面结构如图2所示，其由一基座元件50，一太阳能电池18，及一聚光器60所组成；此聚光器包括一一次聚光元件30及一二次聚光元件40。一次聚光元件还包括一反射式聚光元件，且此反射式聚光元件是由多个反射式聚光镜11所组成。其中多个反射式聚光镜11的聚光焦距约数厘米，较图1所示大型透镜2的聚光焦距小，所以本实施例所公开的具有一次聚光元件30的太阳能电池模块体积较目前一般太阳能电池模块体积小很多。二次聚光元件40还包括一光导聚光元件19，且光导聚光元件可以为一光导板。光借由一次聚光元件30聚光后，再将光注入二次聚光元件40中。二次聚光元件40中的光导聚光元件19借由光导材料折射率比外在介质高可形成全反射的原理，使光线依全反射方式在光导聚光元件内得以扩散及传播。且光导聚光元件的正面及背面均具有反射镀膜层13、14，可将不同角度注入的光在光导聚光元件中反射，配合光导聚光元件背面适当的角度及形状，最后被反射集中于中心的太阳能电池18吸收并进行光电转换，产生的电流借由基座元件50中的散热基座(heat sink)15及背基板(back substrate)16间设计的电路(图未示)导出。

上述实施例太阳能电池模块的制作流程如下：

本发明的聚光器60为一次聚光元件30及二次聚光元件40结合所形成。一次聚光元件30包括一反射式聚光元件，且此反射式聚光元件是由多个反射式聚光镜11所组成，如图3所示，其中反射式聚光镜的入光面可为圆形，方形，椭圆形，或多边形。11A为一开口，可使光注入二次聚光元件40。

二次聚光元件40包括一光导聚光元件19，位于一次聚光元件30的下方，具有将光向中心处聚集的功能，如图4所示。光导聚光元件19为利用光导材料以射出成形、切割、研磨或雕塑等方法形成一正面为平面，背面具有适当角度或形状的元件；其中光导聚光元件背面可以是平面，斜面(shaped)，抛物面(parabolic)，复合抛物面(compound parabolic)，或非球面的反射面。以黄光显影制程，将光阻定义在二次聚光元件正面入射光区19A，及二次聚光元件背面光集中输出到太阳能电池的区域19B，然后在二次聚光元件正、反面分别进行反射镀膜层，如：银，铝等金属；或介电材料，如：氧化硅，氧化钛，氧化铝等。最后移除光阻，二次聚光元件露出正面入射光区19A及背面输出光区19B，即完成反射镀膜层13、14制作。再者，为使反射式聚光镜11所聚集的光易于注入二次聚光元件40及光易于由二次聚光元件输出至太阳能电池18，分别在二次聚光元件正面反射镀膜层13之上及反面反射镀膜层14之下蒸镀或沉积形成整面的抗反射层(anti-reflective coating)20。其中二次聚光元件可由塑料，玻璃，或有机材料所组成。

本实施例的太阳能电池18可为一聚光型太阳能电池，是由半导体材料所形成的多接面电池结构。将太阳能电池18以金属接合层12与背基板16及散热基座15接合，且背基板及散热基座间具有电路(图未示)可将太阳能电池生成的电流由电池底部导出。此外，太阳能电池18两侧使用绝缘胶体形成绝缘保护层(isolation layer)17与散热基座15隔绝，如图5所示。其中背基板16可由金属，半导体，或陶瓷等散热性良好的材料所组成。散热基座15可由金属，半导体，或陶瓷等散热性良好的材料所组成。

接着，将光注入二次聚光元件的开口11A与二次聚光元件正面入射光区19A对准并结合以形成一聚光器60，再将聚光器与已接合太阳能电池18的基座元件50结合，使聚光器可与太阳能电池直接接触并将光聚集在太阳能电池处，以进行光电转换。如此即可完成一种只需使用小面积太阳能电池，即可达到大面积效果的低成本、高效率且无需庞大聚光模块的太阳能电池模块10。如图2所示。

除了上述的实施例结构外，本发明亦包括其他实施例公开下列两种变化型结构。如图6所示，将接受聚光的太阳能电池18改置在光导聚光元件19的侧面。光借由一次聚光元件30将光聚集后注入二次聚光元件40中，不同角度注入的光在二次聚光元件40中反射，再配合其背面适当的角度及形状，光最后可被反射集中于侧面的太阳能电池18吸收并进行光电转换，产生的电流借由基座元件50中的散热基座(heat sink)15及背基板16间设计的电路(图未示)导出。另一变化型结构为光导聚光元件19的正，背面均为平面的设计；在光注入二次聚光元件的开口11A下的光导聚光元件背面相对位置制作锥体或突起的反射结构21，可使入射直下的光产生某个角度的反射，朝太阳能电池18聚光方向集中，其结构如图7所示。

以上提供的实施例用以描述本发明不同的技术特征，但根据本发明的概念，其可包括或运用于更广泛的技术范围。必须注意的是，实施例仅用以公开本发明制程、装置、组成、制造和使用的特定方法，并不用以限定本发明，任何发明所属技术领域中具通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰。因此，本发明的保护范围，当视权利要求书所界定者为准。

Claims (9)

1.一种太阳能电池模块，包括：

一基座元件；

一太阳能电池，位于该基座元件之上；及

一聚光器，位于该太阳能电池之上，该聚光器包括一一次聚光元件及一二次聚光元件，且该聚光器与该太阳能电池直接接触并将光聚集于该太阳能电池，以进行光电转换，

其中该二次聚光元件还包括一光导聚光元件，其中该光导聚光元件的正面、背面都为平面，在光注入该光导聚光元件的正面上的开口下的该光导聚光元件的背面的相对位置形成锥体或突起的反射结构，以使入射直下的光反射朝向太阳能电池聚光方向集中。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，其中该基座元件还包括：

一背基板，且该背基板位于该太阳能电池之下；及

一散热基座，位于该背基板之上，且环绕该太阳能电池。

3.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，其中该一次聚光元件还包括一反射式聚光元件，该反射式聚光元件是由多个反射式聚光镜所组成。

4.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，其中该光导聚光元件为一光导板。

5.根据权利要求2所述的太阳能电池模块，其中该散热基座与该太阳能电池之间还包括一绝缘保护层。

6.根据权利要求2所述的太阳能电池模块，其中该背基板及该散热基座由金属，半导体，或陶瓷所组成。

7.根据权利要求2所述的太阳能电池模块，其中还包括一电路位于该背基板与该散热基座之间。

8.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，其中该太阳能电池为一聚光型太阳能电池，为半导体材料所组成。

9.根据权利要求4所述的太阳能电池模块，其中还包括一位于该光导聚光元件的正面及背面的反射镀膜层，该反射镀膜层由金属或介电材料所组成。

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