CN102113125A - 采光型太阳电池模组 - Google Patents

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Abstract

提供一种采光型太阳电池模组，该模组(module)(20)包括：透光性第一基板(21)、第二基板(22)和多个圆环状群集(cluster)(30)。群集(30)具有：多个球状太阳电池单元(cell)(32)多个导电覆膜(31)，使多个太阳电池单元(32)的第二电极(37)电性并联；多个导电构件(48)，使多个太阳电池单元(32)的第二电极(38)电性并联；多个旁路二极管(bypass diode)(40)，经由导电覆膜(31)与导电构件(48)使其并联；以及多个导电连接构件(50)，将导电覆膜(31)与邻接于特定方向的群集(30)的导电构件(48)电性连接。藉由将群集(30)构成为圆环状或雪的结晶状或直线状图案，且配置多个群集(30)，可提升采光率与发电能力的比例选择性的容许幅度，提高作为窗材的新设计。

Description

采光型太阳电池模组
技术领域
本发明涉及一种采光型太阳电池模组，尤其涉及形成含有多个球状太阳电池单元的多个群集，并将所述多个群集配置成多个行多个列的矩阵状等各种图案，且一体地组装于一对透光性基板的采光型太阳电池模组。
背景技术
在现有技术中，在可采光的窗材上组装有太阳电池单元的各种太阳电池模组或太阳电池面板业已实用化。一般而言，存在有从晶圆状硅结晶制造的平板状硅太阳电池单元与两片玻璃板重迭而制作的硅型太阳电池模组(或面板)。该模组是将太阳电池单元隔着适当间隔排列成平面状，用带状导体连结各单元，并将上述构成配置于两片玻璃板之间，然后使用EVA(乙烯-乙酸乙烯酯：ethylene-vinyl acetate)树脂填入间隙而粘合。
另外，存在有组合非晶与微结晶的薄膜型太阳电池模组。为了将该模组形成于窗材上时，会先在玻璃基板上成膜为透明电极膜TCO(SnO2)，为了制作单元电极部分而使用雷射光予以分离分割。继之，依序积层硅薄膜、非晶硅(a-Si)、硅薄膜微结晶，然后用雷射光将该发电层以一定的间距予以分离分割。接着，于背面整体将形成为电极的金属薄膜粘附于整面，再次用雷射光将金属层予以绝缘分离，而将小的薄膜太阳电池单元一次串联多数个。
在上述太阳电池模组中，受光面受限于太阳电池单元的单面，为模组周围的光的利用范围较窄且发电能力较低。又在硅型太阳电池模组中，大尺寸的平板型太阳电池单元会导致采光率变差。再者，在薄膜型太阳电池模组中，会存在难以在玻璃基板上制造薄膜的问题。
于是，本案发明人鉴于上述问题而提出有如专利文献1的球状太阳电池单元。该球状太阳电池单元是由：直径为1mm-2mm的p型或n型的球状半导体；形成于该球状半导体的表面附近的球面状pn接合；以及在该球状半导体表面的两端以隔着球的中心而对向的方式设置的一对小的正、负电极所构成。该球状太阳电池单元与上述硅型太阳电池单元或薄膜型太阳电池单元相比较，为小型的构成，可容易且廉价地制造。
由于该球状太阳电池单元的表面为球面，故除了直射光外，在反射光、散射光较多的环境中可充分地发挥其效果。例如，在收纳于透明的封装体(package)内时，其内部的反射光及散射光也有助于发电，于是将兼作为窗户的太阳电池模组垂直地设置于大楼等的建筑物的情况，也可吸收地面或周围的建筑物等的反射光而发电。太阳的直射光的入射角虽会随着时间而改变，但因受光面为球面状，故与平面型受光面相比较，不会受限于入射方向，可期盼较为稳定的发电。
又如专利文献2或专利文献3所示，本案发明人提出一种：将上述球状太阳电池单元配置成多个行多个列配置的矩阵状，并藉由可挠曲的细导线或印刷配线进行并联及串联，然后用透明树脂塑模于一对透明壳板间的透光(see through)型太阳电池模组。
【专利文献1】国际公开WO98/15983号公报
【专利文献2】国际公开WO03/36731号公报
【专利文献3】国际公开WO2007/80631号公报
发明内容
然而，由于上述专利文献1-3的多个球状太阳电池单元配置成约略直线状且密接状态，故在达成新式样设计的提升上会产生问题。例如存在组装有上述球状太阳电池模组的窗材时，由于太阳电池单元配置成密接状态，故适当地设计作为窗材的采光率与作为太阳电池模组的发电能力的设计自由度变小，且视野会被太阳电池单元遮蔽而无法提高新式样设计等问题。
本发明提供一种可提升作为窗材的设计的采光型太阳电池模组，并提供一种可增加作为窗材的采光率的采光型太阳电池模组等。
本发明的采光型太阳电池模组是藉由多个球状太阳电池单元来发电的采光型太阳电池模组，包括：透光性第一基板；多个球状太阳电池单元，使导电方向与第一基板正交的方向一致，且以分别形成与配置成多个行多个列的矩阵状的多个群集相同的配置图案的方式而群组化；多个导电覆膜，与多个群集对应而形成于所述第一基板的内面，且使各群集的多个太阳电池单元的第一电极电性并联；多个导电构件，使所述各多个群集的多个太阳电池单元的第二电极电性并联；多个导电连接构件，将所述各多个群集的导电覆膜与邻接于特定方向的群集的导电构件电性连接；透光性第二基板，相对于所述第一基板隔着多个太阳电池单元平行地配置；以及透光性合成树脂塑模材料，充填于上述第一基板和第二基板之间，并塑模成埋设有多个太阳电池单元、多个导电构件和多个导电连接构件的状态。
根据本发明的采光型太阳电池模组，由于多个群集分别具有多个球状太阳电池单元，故各群集可自由地形成单元的配置图案。因此，可提升作为窗材的新式样设计。由于该群集配置多个，故可将一定的配置图案赋予至太阳电池模组，可提升新式样设计。又由于球状的太阳电池单元非常小，故即便使用于窗材上也可确保采光性。
本发明除了所述构成外，也可采用如下的各种构成。
(1)在上述第一基板的一端部设有上述采光型太阳电池模组的正极端子，在第一基板的另一端部设有上述采光型太阳电池模组的负极端子。
(2)上述太阳电池单元具有：p型或n型的球状半导体；形成于该球形半导体的表层部的球面状pn接合；和以隔着球状半导体的中心而对向的方式形成，并接合于上述pn接合的两端的一对电极。
(3)具备与所述多个群集对应的多个旁路二极管，为经由所述多个导电覆膜及导电构件并联的多个旁路二极管。
(4)上述太阳电池单元具有使逆电流旁通的旁通功能。
(5)上述导电连接构件具有：连接至导电覆膜的导电覆膜延长部和连接至该导电覆膜延长部的端部的导电连接片，且上述各群集的多个太阳电池单元、上述导电连接片和上述旁路二极管配置成圆环状，且多个群集配置成多个行多个列的矩阵状。
(6)上述各列或各行的群集的多个太阳电池单元藉由上述导电连接构件串联，并设有将上述多个行或多个列的各群集的多个导电覆膜予以电性连接的交联导电覆膜。
(7)上述各群集的多个太阳电池单元具有：配置于内侧六角形的顶点的六个太阳电池单元和配置于上述内侧六角形外侧的外侧六角形的顶点的五个太阳电池单元。
(8)上述导电连接构件具有连接至导电覆膜的导电覆膜延长部和连接至该导电覆膜延长部的端部的导电连接片，且上述导电连接片配置于所述外侧六角形的顶点，上述旁路二极管配置在上述内侧六角形的中心部。
(9)上述多个群集以使上述内侧六角形的中心部位于正三角形网眼的网眼点的方式，配置成多个行或多个列。
(10)设有交联导电覆膜，该交联导电覆膜将在与上述多个行或多个列的行或列方向正交的方向上排列成锯齿状的多个群集的上述多个导电覆膜予以电性连接。
(11)上述各群集的多个太阳电池单元配置成一直线状。
(12)上述第一基板、第二基板是由透明的玻璃板所构成。
(13)采光未被上述导电覆膜遮断的采光区域占整体面积的比例为50％以上。
(14)藉由将多片上述采光型太阳电池模组组装于金属制外周框，而配置成多个列或多个行。
(15)在上述多个导电覆膜的基底形成有着色及图案化的图样的陶瓷膜。
附图说明
图1是组装有本发明实施例1的采光型太阳电池模组的太阳电池面板的背面图；
图2是采光型太阳电池模组的部分缺口俯视图；
图3是太阳电池面板的侧面图；
图4是图1的IV-IV线剖面图；
图5是图1的V-V线剖面图；
图6是不含导电构件的多个群集(cluster)配置成多个列多个行，且配线后的第一基板的顶视图；
图7是在图6的各群集连接有导电构件的状态的第一基板的俯视图；
图8是图2的VIII-VIII线剖面图；
图9是图2的IX-IX线剖面图；
图10是球状太阳电池单元的剖面图；
图11是太阳电池模组的等效电路图；
图12是入射至太阳电池模组的光的行径与太阳电池模组的主要部分放大剖面图；
图13是不含实施例2的太阳电池模组的导电构件的多个群集配置成雪的结晶状，且配线后的第一基板的俯视图；
图14是在图13的各群集连接有导电构件的状态的第一基板的俯视图；
图15是图14的XV-XV线剖面图；
图16是图14的XVI-XVI线剖面图；
图17是图14的主要部分放大俯视图；
图18是图17的XVIII-XVIII线剖面图；
图19是实施例3的太阳电池模组的多个群集配置成珠帘状，且配线后的第一基板的俯视图；
图20是图19的XX-XX线剖面图；
图21是图19的XXI-XXI线剖面图；
图22是图20的太阳电池单元的主要部分放大剖面图；
图23是图19的太阳电池单元的主要部分放大俯视图；
图24是图20的导电连接片与旁路二极管的主要部分放大剖面图；
图25是图19的导电连接片与旁路二极管的主要部分放大俯视图；
图26是实施例4的太阳电池单元的剖面图；
图27是太阳电池单元的主要部分放大剖面图；以及
图28是太阳电池单元的等效电路图。
具体实施方式
以下，依据实施例，说明用以实施本发明的最佳实施例。
实施例1
首先，就本发明所使用的太阳电池面板1进行说明。
如图1-图5所示，太阳电池面板1构成作为窗材，其由外周框3、和三片采光型太阳电池模组20所构成。三片采光型太阳电池模组20(以下称为模组)将其长度方向设为横向，且在同一平面上配置成3列1行的矩阵状而组装于外周框3。
在外周框3与模组20的间隙、及上下相邻接的模组20的间隙，充填密封材15(例如硅树脂)，用来防止雨或有害气体侵入至内部。此外，不需将模组20的片数限定为三片，也可藉由变更外周框3的尺寸，将多片模组20组装于外周框而配置成多个行或多个列。
如图3-图5所示，外周框3为铝制，其由上下一对水平框5a、5b和左右一对垂直框6a、6b所构成。在上方的水平框5a，具备有：导电性内部端子8a，沿着水平框5a的长度方向延设；左右一对输出端子9a，连接至该内部端子8a的两端部；绝缘构件11a，将所述输出端子9a自外周框3绝缘；板片弹簧(leaf spring)12，将内部端子8a往下方推压；以及支撑(backup)构件13a，从上方支撑(backup)模组20且将内部端子8a自水平框5a绝缘。
在下方的水平框5b，具备有：导电性内部端子8b，沿着水平框5b的长度方向延设；左右一对输出端子9b，连接至该内部端子8b的两端部；绝缘构件11b，将输出端子9b自外周框3绝缘；以及支撑构件13b，从下方支撑模组20且将内部端子8b自水平框5b绝缘。此外，构成外周框3的材料并未限定于铝，可使用各种金属制的材料。
上方及下方的输出端子9a、9b为金属制细长的薄板状，其一端部分别与内部端子8a、8b的左右两端部一体地连接，另一端部则从外周框3朝面板1的背侧突出。藉由板片弹簧12使上方输出端子9a的内部端子8a朝上层模组20的负极端子24推压，并同时使上层模组20的正极端子23朝中层模组20的负极端子24推压，且使中层模组20的正极端子23朝下层模组20的负极端子24推压，而确实地电性连接。下层模组20的下方输出端子9b的内部端子8b，藉由模组20的自身重量推压至正极端子23，而确实地电性连接。相邻接之模组20间的电性连接，也藉由利用上层模组20的自身重量使上层的正极端子23推压接触于中层模组20的负极端子24，使中层的正极端子23推压接触于下层模组20的负极端子24而连接。
继之，就三片采光型太阳电池模组20进行说明，由于所述三片模组20全部具有相同的构造，故仅就一片模组20进行说明。
如图6-图10所示，该模组20藉由多个球状的太阳电池单元32来发电，其具备有：透光性第一基板21；多个圆环状群集30，在该第一基板21上配置成多个行多个列的矩阵状；透光性第二基板22，相对于第一基板21隔着多个太阳电池单元32而配置成平行状；以及透光性合成树脂塑模材料27，充填于基板21、22之间而塑模成埋设有多个群集30的状态。
继之，就第一基板21与第二基板22进行说明。
第一基板21由周缘经去角的透明玻璃所构成，并加工成例如厚度2.8mm、长度210mm、宽度297mm。在第一基板21的下端部，设有外部连接用的剖面的倒L字状正极端子23(正极护杆，bumper)，在第一基板21的上端部，设有外部连接用的剖面的L字状负极端子24(负极护杆，bumper)(参考图8)。第二基板22与第一基板21同样，由周缘经去角的透明玻璃所构成，例如加工成厚度2.8mm、长度210mm、宽度297mm。充填于基板21、22的间隙的合成树脂塑膜材料27可使用例如EVA(烯-乙酸乙烯酯：ethylene-vinyl acetate)树脂。
如上所述，由于透光性合成树脂塑膜材料27充填于基板21、22之间，塑模且一体化成埋设有多个太阳电池单元32和多个导电构件31和多个旁路二极管40和多个导电连接构件50的状态，故可保护太阳电池单元32，并同时可强化对于振动或机械式冲击，因此可防止模组20整体的破损，提高安全性。又，与一般使用的层合玻璃(laminated glass)、络网玻璃(wire glass)同样，即便于万一发生破损的情况下也可防止碎片四处飞散。
此处，简单地说明该模组20的制造方法。
在第一基板21上分别设置多个群集30，将薄片状塑膜材料27载置于多个群集30上，然后于其上迭合第二基板22而收容于周知的积层装置。该积层装置具有藉由具伸缩性的膜而分隔成上下的真空室。下方具有透过板(plate)加热试料的加热器。将叠合有第二基板22的试料载置于加热板上，一边将藉由膜而分隔的上下空间的气体进行排气，一边以150℃左右的温度将塑膜材料27加热并予以热熔融。
然后，若仅将空气导入至成真空状态的膜的上方的真空室，藉由分隔膜可使基板21、22的两面受到所导入的空气压而推压。接着，在该状态下进行冷却以使塑膜材料27(EVA树脂)固化。藉由该热熔融与硬化，会使固体且乳白色的塑膜材料27透明化，并使基板21、22之间的多个群集30接合，而完成两侧由玻璃夹持的一体化的模组20。
继之，就群集30的构造进行说明。
然而，由于多个群集30为相同的构造，故就一个群集30进行说明。如图2、图6-图10所示，群集30形成为圆环状，其由：形成在第一基板21上的导电覆膜31；10个太阳电池单元32；旁路二极管40；导电连接构件50的导电连接片53；以及将所述太阳电池单元32和旁路二极管40和导电连接片53予以电性连接的导电构件48所构成。
接着，就导电覆膜31进行说明。
导电覆膜31在第一基板21的内面形成为圆环状，其使10个太阳电池单元32的正电极37、旁路二极管40的负电极45和导电连接片53配置成等间隔，并经由导电糊料31b连接。旁路二极管40和导电连接片53以彼此对向的方式配置于10个太阳电池单元32之间，且供连接导电连接片53的分离导电覆膜部31a藉由两条缝隙而电性分隔。该分离导电覆膜部31a与导电连接构件50的导电覆膜延长部51一体地形成。此外，采光未受到导电覆膜31遮断的采光区域占整体面积的比例为50％以上。
就该导电覆膜31而言，首先在第一基板21上将混合有喜好颜色的颜料的陶瓷糊料进行丝网印刷并予以烧结，而形成陶瓷膜29以作为导电覆膜31的基底。接着，在陶瓷膜29上利用丝网印刷法印刷含有玻璃粉末(glass frit)的银糊料，并在550℃-620℃的温度下烧结而形成导电覆膜31。该导电覆膜31的宽度为2.4mm左右，较太阳电池单元32的直径来得大。其厚度为0.25mm左右，但也可依据使用状况而使厚度形成于0.01mm-0.5mm的范围内。此外，导电覆膜31、同时后述的导电连接构件50的导电覆膜延长部51、51a、51b与交联导电覆膜55也可以同样的方式形成。
继之，就球状太阳电池单元32的构造进行说明。
如图10所示，使太阳电池单元32的导电方向与第一基板21正交的方向一致，该太阳电池单元32具有：p型球状半导体33；平坦面34，将该球状半导体33的表面的一部分进行研磨加工；球面状pn接合36，藉由于该球状半导体33的表层部形成n型扩散层35而形成；一对正、负电极37、38(第一电极、第二电极)，以隔着球状半导体33的中心而对向的方式形成，并接合于pn接合36的两端；和反射防止膜39，成膜在不含正、负电极37、38的部分。该正电极37经由导电糊料31b连接于导电覆膜31上，负电极38经由导电糊料48a连接于导电构件48。
就该太阳电池单元32的制造方法简单地进行说明。
该太阳电池单元32藉由例如使硅液滴自由落下并在中途使其凝固的方法，作成直径约1.6mm的球状p型硅单晶33，然后，将表面的一部分施行研磨加工而设置平坦面34。除了该平坦面34和其周围的一部分外，将n型杂质从表面扩散至0.1μm左右的深度而形成n型扩散层35，藉此形成球面状pn接合36。此外，也可藉由于球状的n型硅单晶形成p型扩散层，而形成pn接合。
接着，在包含平坦面34的球面整体，成膜氧化硅膜(SiO2)(视所需也可为氮化硅膜(SiN))而形成反射防止膜39后，继之，在平坦面34和位于球面顶部的反射防止膜39，将含银的糊料料印刷成点状。将其在气体氛围内加热至800℃左右，使银糊料贯通于反射防止膜39而分别设置与p型平坦面34、n型扩散层35的表面形成低电阻接触的正电极37和负电极38，以完成太阳电池单元32。
根据该太阳电池单元32，如图10所示般由于具有球面的pn接合36，故除了平坦面34与电极37、38外，与太阳光的直射角度无关，而可经常得到固定的受光剖面积并可得到稳定的输出。更且，由于电极37、38隔着球的中心而设置于p型、n型表面的中央，故将电极37、38至pn接合36上的任意a、b、c点连结的距离的和相等，于a、b、c点吸光而产生的载子(carrier)的移动距离相等，流动电流分布大致均等，曲线因子(Curve Fill Factor)变大。又由于受光范围为三维，且也可同时接收直射光以外的反射光和扩散光，故周围的光的利用度高，可得到高输出。
继之，就旁路二极管40进行说明。
如图8所示，旁路二极管40以使其导电方向相对于第一基板21为正交的方式固定于第一基板21上，并经由导电覆膜31和导电构件使其与10个太阳电池单元32逆并联(anti-parallel)。该旁路二极管40与太阳电池单元32具有同样的直径与高度的圆柱状结构，其于n型半导体41上扩散p型杂质并形成p型扩散层42，藉此形成pn接合43，且使负电极45低电阻接触于n型半导体41的表面、正电极46低电阻接触于p型扩散层42的表面而设置。
藉由该旁路二极管40，在逆并联的相同群集30内的10个太阳电池单元32被阴影等遮住光线而导致其功能停止时，即使在该功能停止的群集30内的太阳电池单元32因其他正常产生功能(发电)的群集30内的太阳电池单元32的原因而向反方向施加电压时，藉由该旁路二极管40使电流旁通，即可保护逆并联的太阳电池单元32免于受到破坏或损伤，并可将因群集30的部分遮光所导致的模组20整体的输出减少止于最低限度。
继之，就导电构件48进行说明。
如图7-图9所示，导电构件48由镀银的铜合金形成为例如直径0.3mm的圆环状金属线，其经由导电糊料48a连接有10个太阳电池单元32的负电极38和旁路二极管40的正电极46和导电连接片53。藉由该导电构件48与导电覆膜31，可使10个太阳电池单元32与导电连接片53电性并联，并使旁路二极管40电性逆并联于太阳电池单元32，而构成一个圆环状群集30。
继之，就将多个群集30彼此电性连接的导电构造进行说明。
如图6、图7所示，多个群集30配置成多个行多个列，各列的多个群集30中的多个导电覆膜31及多个导电构件48藉由导电连接构件50串联，各行的多个群集30中的多个导电覆膜31藉由交联导电覆膜55并联。亦即，在多个群集30中，各列的群集30的多个群太阳电池单元32经由导电连接构件50串联，各行的群集30的多个群太阳电池单元32经由交联导电覆膜55并联。
导电连接构件50具有：连接至导电覆膜31的直线状导电覆膜延长部51；和连接至该导电覆膜延长部51且构成群集30的一部分的导电连接片53。该导电覆膜延长部51与导电覆膜31同样由银糊料所形成。导电连接片53为圆柱状金属片，具有与旁路二极管40同样的直径与高度。此外，导电覆膜延长部51未必一定为直线状，也可依据新式样设计而为锯齿状或曲线状。
设有将各行的多个导电覆膜31予以电性连接的交联导电覆膜55。该交联导电覆膜55与导电覆膜31同样地由银糊料所形成。此外，交联导电覆膜55未必一定为直线状，也可为锯齿状或曲线状。各列中最下方的群集30的导电覆膜31经由导电覆膜延长部51a连接至正极端子23，最上方的群集30的导电覆膜31经由导电覆膜延长部51b连接至负极端子24。
如上所述，由于多个群集30形成串联/并联，故即使于一部分的群集30的功能停止的情况等，也可使电流以绕过其等功能停止的群集30的方式流通于其他群集，故其他正常的群集30的发电功能不会停止或降低，可将对该模组20整体的输出减少所造成的影响止于最低限度。
继之，就该模组20的等效电路图进行说明。
图11表示在该模组20中，具有配置成多个行多个列的矩阵状的多个群集30时的等效电路。
此处，就例如组装有配置成3行4列的多个群集30的模组的输出进行说明。当1个太阳电池单元32的开路电压(open-circuit voltage)为例如0.6V时，由于在正极端子23与负极端子24之间串联有4个群集，故可产生2.4V的电压。且，若将藉由各行之各群集30的1个太阳电池单元32所产生的电流设为I，由于3个群集30是并联，故会从正极端子23流出30I的电流。
亦即，在组装有三片模组20的太阳电池面板1中，会产生7.2V的电压，从正极端子9b流出30I的电流。此外，欲提高模组20的输出电压时，可藉由增加群集30的串联数来实现，欲提高来自模组20的输出电流时，可藉由增加群集30的并联数来实现。在面板1中也是同样地，欲提高输出电压时，可藉由增加模组20的串联数来实现，欲提高来自模组20的输出电流时，可藉由增加模组20的并联数来实现。
继之，就入射至该模组20的光的行径进行说明。
图12是为了表示入射至该模组20的光的行径，而将一部分予以扩大图示。入射光a从第二基板22朝向第一基板21直接通过的光；入射光b从第二基板22直接入射至太阳电池单元32的光；入射光b’入射光b于第二基板22反射的反射光。
入射光c从第二基板22入射，并在太阳电池单元32周边的导电覆膜31反射而入射至太阳电池单元32的光；入射光d在太阳电池单元32周边以外进行多重反射而入射至太阳电池单元32的光；入射光e从第一基板21朝向第二基板22直接通过的光；入射光f从第一基板21入射并在第二基板22反射而入射至太阳电池单元32的光；入射光f’入射光f在第一基板21反射的反射光。亦即，除了对室内采光用而直接通过基板21、22的光外，垂直入射至基板21、22的光理所当然容易被导入朝向太阳电池单元32的方向，此外，从其他各方向入射的光也容易被导入朝向太阳电池单元32的方向，所以可提高入射光的利用效率。
如上所述，所述多个太阳电池单元32除了可吸收直接入射的入射光外，也可吸收藉由基板21、22间的反射及散射所带来的多方向入射的光。尤其，由于利用银的导电覆膜31的电性传导率与光反射率较高，故可一边减少因配线所致的电性电阻损失，一边增加藉由内部反射而到达太阳电池单元32的光通量，具有可提升光电动势(photoelectromotive force)的效果。由于该群集30中的太阳电池单元32自圆的中心等间隔地配置成放射状，故可使相对于模组20的受光面的垂直轴的旋转方向及入射角之输出的方向依存性变小。
继之，就该采光型太阳电池模组20的效果进行说明。
根据该模组20，可使多个太阳电池单元32所吸收的光发电，可使透过多个太阳电池单元32间的光对室内采光。作为模组20的发电量与采光量的比例依存于组装于第一基板21的太阳电池单元32整体的投影面积。亦即，于强烈的日光变柔和的情况，根据太阳电池单元32的配置密度，可增加太阳电池单元32整体的投影面积，并可增加发电量。
根据该模组20，由于可自由地设定配置多个群集30的图案(pattern)，故可用多个群集30构成新式样设计高的各种图样。而且，作为上述导电覆膜31的基底而言，在第一基板21的表面将加入有喜好颜色的颜料的陶瓷糊料进行丝网印刷后烧结，藉由形成陶瓷膜29也可形成从基板21的下面(室内侧)看起来色彩鲜艳的美丽图样。又，藉由陶瓷膜29可使太阳电池单元32或导电覆膜31不易被看见。因此，除了光发电功能外，也可实现作为建材的设计高的模组。再者，藉由形成陶瓷膜29，随着提升与导电覆膜31的密接性，可提升玻璃基板21的强度。
根据该模组20，配置成多个行多个列的矩阵状圆环状群集30呈现几何学的图样，并且可利用作为使太阳光发电与采光协调的窗材，且圆环状群集30的内径与外径、及所述群集30的间隔可作成为考量到新式样设计性、光透过率、发电输出的设计。
根据该模组20，由导电覆膜31、导电连接构件50和交联导电覆膜55所组成的配线，从第一基板21的垂直方向看来，具有可使太阳电池单元32隐蔽的程度的宽度，可以使该配线的图案或构图更显著的方式，提升从模组20的背侧观看的设计，并且可使自表面入射的光反射以增加太阳电池单元32的受光量而提高输出。
根据该模组20，若将多个太阳电池单元32与多个导电覆膜31的尺寸，与现有技术中的平板型太阳电池单元或薄膜太阳电池单元作比较，由于可分散配置成较小且较细，故其本身不会对大视野造成妨碍，可利用作为可看到均一的采光性与没有不谐调感的内外景观的透光型太阳电池模组。
根据该模组20，在透光性基板21、22之间埋设有多个太阳电池单元32，藉由将该模组20作为窗材使用，与使用独立的太阳电池面板来发电的情形相比较，可减少玻璃等构件的费用或关于设置的各种费用。再者，由于在第一基板21上形成多个球状太阳电池单元32或多个导电覆膜31的构件，并在其上积载第二基板22，故不需在第二基板22形成零件，可使组装变容易。
实施例2
本实施例2表示变更上述实施例1的多个群集30中的多个球状太阳电池单元的配置图案的采光型太阳电池模组20A的例子，并仅就与上述实施例1不同的组成进行说明。
如图13-图18所示，群集30A形成为如同雪的结晶般，其由：形成在第一基板21上的导电覆膜31A；11个太阳电池单元32A；旁路二极管40A；导电连接构件50A的导电连接片53A；及将所述太阳电池单元32A、旁路二极管40A和导电连接片53A予以电性连接的导电构件48A所构成。此外，所谓形成该群集30A的雪的结晶状，即具有内侧六角形、和呈同心状配置于内侧六角形的外侧的外侧六角形，并以六条放射状直线分别连结群集的中心、内侧六角形的六个顶点和外侧六角形的六个顶点的图案状。
导电覆膜31A在第一基板21上，由形成于中心点与内侧六角形的各顶点与外侧六角形的各顶点的12个点状导电覆膜61、以及将各点状导电覆膜61从群集30A的中心朝外侧连结的线状导电覆膜62所构成。该点状导电覆膜61的直径形成为较太阳电池单元32的直径大。在线状导电覆膜62中，省略了供导电连接片53A配置的点状导电覆膜61、与供于该中心方向上邻接的太阳电池单元32A连接的点状导电覆膜61之间的线状导电覆膜62。该分离的点状导电覆膜61与导电覆膜延长部51A的一端部形成为一体。
群集30A的多个太阳电池单元32A具有：配置于内侧六角形顶点的点状导电覆膜61的6个太阳电池单元32A和配置于内侧六角形外侧的外侧六角形的顶点的点状导电覆膜的5个太阳电池单元32A。旁路二极管40A配置于内侧六角形中心部的点状导电覆膜61。亦即，11个太阳电池单元32A并联，旁路二极管40A逆并联于所述太阳电池单元32A。导电构件48A以对应于导电覆膜31A的方式形成为雪的结晶状，经由该导电构件48A使太阳电池单元32A的负电极38、旁路二极管40A的正电极46和导电连接片53A电性连接。
继之，就将多个群集30A彼此电性连接的导电构造进行说明。
如图13、图14所示，多个群集30A以使内侧六角形的中心部位于正三角形网眼的网眼点的方式配置成多个行多个列，且藉由导电连接构件50A使各群集30A的多个导电覆膜31A及导电构件48A串联，又藉由交联导电覆膜55A使在与列方向正交的方向上排列成锯齿状的多个群集30A中的多个导电覆膜31A电性并联。导电连接构件50A具有：连接至导电覆膜31A的导电覆膜延长部51A、和连接至该导电覆膜延长部51A的一端部的导电连接片53A，且导电连接片53A配置于外侧六角形的顶点。导电连接片53A形成为金属制球状。
继之，就该模组20A的效果进行说明。
根据该模组20A，由于11个太阳电池单元32A从群集30A的中心隔着60°的间隔配置成放射状，故对于入射至模组20A的入射光的输出的方向依存性较上述实施例1少。
由于将列方向的群集30A配置成锯齿状，故可减少因直线状阴影而致使同样并联的所有太阳电池单元32A变成功能停止状态的情形，所以设置太阳电池单元32A来取代旁路二极管40A，可提高模组20A的输出。从该模组20A的表面或背面，可看到藉由导电覆膜31A和导电构件48A形成为如同雪的结晶状般具有设计性的图案，可作为将含太阳光的外来光有效率地吸收并发电的太阳电池面板1来利用。此外，由于其他的效果与上述实施例1相同，故省略说明。
实施例3
本实施例3表示变更上述实施例1的多个群集30中的多个球状太阳电池单元的配置的采光型太阳电池模组20B的例子，并仅就与上述实施例1不同的组成进行说明。
如图19-图25所示，该群集30B在横向形成为一直线状，其由：形成在第一基板21的内面的导电覆膜31B；多个球状太阳电池单元32B；旁路二极管40B；导电连接构件50B的导电连接片53B；及将所述太阳电池单元32B、旁路二极管40B和导电连接片53B予以电性连接的导电构件48B所构成。
导电覆膜31B为一直线状，具有：多个圆形导电覆膜64，对应于多个太阳电池单元32B；两个四角形导电覆膜65，设置于所述圆形导电覆膜64的两侧；以及线状导电覆膜66，除了不连接导电连接片53B所连接的四角形导电覆膜65和与该四角形导电覆膜65邻接的圆形导电覆膜64外，而连接四角形导电覆膜65和圆形导电覆膜64以及圆形导电覆膜64和圆形导电覆膜64。该导电覆膜31B在纵向隔着特定的间隔于第一基板21上平行地形成为多条。此外，第二基板22B的内面侧的周边部22a藉由喷砂加工而形成为粗面的毛玻璃状，而成为从模组20B的表面难以看到正极端子23及负极端子24、旁路二极管40B或导电连接片53B的状态。
各群集30B的多个太阳电池单元32B呈一直线状配置于圆形导电覆膜64上，而连接有太阳电池单元32B的正电极37；在四角形导电覆膜65中，一方面与圆形导电覆膜64电性分隔而配置有导电连接片53B，另一方面以与太阳电池单元32B逆并联的方式连接有旁路二极管40B。导电构件48B形成为一直线状，经由该导电构件48B可使太阳电池单元32B和旁路二极管40B和导电连接片53B电性连接。
继之，就将多个群集30B彼此电性连接的导电构造进行说明。
该多个群集30B经由导电连接构件50B由上方朝下方串联。最上层的群集30B的右侧的四角形导电覆膜65经由导电覆膜延长部51bB连接至负极端子24，最下层的群集30B的右侧的四角形导电覆膜65经由导电覆膜延长部51aB连接至正极端子23。
其次，就该模组20B的效果进行说明。
该模组20B以可使光透过的方式将粘着有太阳电池单元32B的一直线状导电覆膜31B隔着间隔形成，且根据不含该导电覆膜部分31B的透过部分的面积，可决定作为窗材的采光率。从表面或背面，藉由导电覆膜32B和导电构件48B可看到具有新式样设计性的图案，且可利用作为将含太阳光的外来光有效率地吸收并发电的太阳电池面板1。此外，由于其他的效果与上述实施例1相同，故省略说明。
实施例4
本实施例4作为取代上述实施例1-3的球状太阳电池单元32、32A、32B而言，也可采用本实施例的太阳电池单元32C。又，此时，可将上述旁路二极管与太阳电池单元32作替换。如图26-图28所示，该太阳电池单元32C具有：球状p型硅单晶71；形成于该硅单晶71的一端部的平坦面72；形成于不含该平坦面72的硅单晶71的表面部的n+扩散层73；隔着硅单晶71的中心而对向的正电极75、负电极76；形成于正电极75的硅单晶71侧的内面部的p+扩散层77；以及覆盖太阳电池单元32C的表面中的正电极75及负电极76以外的部分的反射防止膜78。
在硅单晶71的表面部形成有具有可发挥产生光电动势的pn接合功能的pn+接合74，该pn+接合74的形成部分除了平坦面72外，从硅单晶71的表面起算至固定深度的位置实质地形成为球面状。在pn+接合74的两端连接有点(spot)状的一对电极75、76。在正电极75的外周附近部中较正电极75靠硅单晶侧71部分，具有因穿隧效应所产生的反向二极体特性的p+n+接合79形成为环状。亦即，该太阳电池单元32C的等效电路如图28所示。
根据该模组，即使在并联的多个行中的1行群集的一部分或全部的太阳电池单元32C被阴影遮住，而施加逆电压于太阳电池单元32C时，也可使旁通电流流通于该行的太阳电池单元32C的p+n+接合79(参考图28)。因此，于藉由网眼状串并联电路将多个群集电性连接而成的模组中，无论产生哪种图案的影子，均可在无耗损的情况下产出发电电力，也不会对各太阳电池单元产生不良影响。另外，由于不需要旁路二极管，故也可增加太阳电池单元数，而可提高模组的输出。
继之，就部分变更上述实施例的各种变更型态进行说明。
(1)由于该模组的输出电力与采光率(或遮光率)的比例，依存于主要使用多个太阳电池单元的输出电力及其使用数，以及由设置于透光性第一基板上的多个导电覆膜所产生的遮光总面积，故可提高作为窗材的设计性并可提升附加价值，所以多个太阳电池单元的配置或使用数可对应于第一基板上的导电覆膜的图样或构图而进行各种设计。
(2)该模组除了该采光型太阳电池面板外，也可使用于包含可期盼利用的窗材的建材，例如：玻璃窗、中庭(atrium)、采光用天窗(top light)、帷幕墙(curtain wall)、建筑外观(facade)、天棚(canopy)、百叶窗(louver)、夹层(double skin)的外面、阳台的栏杆、高速公路或铁路的隔音板等。
产业上利用的可能性
在采光型太阳电池模组中，藉由多重配置含有多个球状太阳电池单元的群集，将各群集构成为圆环状、雪的结晶状或一直线状，并依配置多个群集，可使采光率与发电能力的比例选择性的容许幅度提升，并可提高作为窗材的新式样设计。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种采光型太阳电池模组，是藉由多个球状太阳电池单元而发电的采光型太阳电池模组，该多个球状太阳电池单元分别具有：p型或n型的球状半导体；形成于该球状半导体的表层部的球面状pn接合；和以隔着球状半导体的中心而对向的方式形成，并接合于所述pn接合的两端的一对第一电极、第二电极，其特征在于，包括：
透光性第一基板；
多个球状太阳电池单元，使导电方向与该第一基板正交的方向一致，且以分别形成与配置成多个行多个列的矩阵状的多个群集相同的配置图案的方式而群组化；
多个导电覆膜，与多个群集对应而形成于该第一基板的内面，且使各多个群集中的多个太阳电池单元的第一电极电性并联；
多个导电构件，使所述各多个群集中的多个太阳电池单元的第二电极电性并联；
多个旁路二极管，为对应于所述多个群集的多个旁路二极管，且经由各群集的所述导电覆膜及导电构件与多个太阳电池单元并联；
多个导电连接构件，将所述各多个群集中的导电覆膜与邻接于特定方向的群集的导电构件电性连接；
透光性第二基板，相对于该第一基板隔着多个太阳电池单元平行地配置，且与所述多个导电构件隔着间隔而配置；以及
透光性合成树脂塑模材料，充填于该第一基板、第二基板之间，并密封成埋设有多个太阳电池单元、多个导电构件和多个导电连接构件的状态。
2.根据权利要求1所述的采光型太阳电池模组，其特征在于，在所述第一基板的一端部设有所述采光型太阳电池模组的正极端子，在第一基板的另一端部设有所述采光型太阳电池模组的负极端子。
3.根据权利要求1所述的采光型太阳电池模组，其特征在于，所述太阳电池单元具有使逆电流旁通的旁通功能。
4.根据权利要求1所述的采光型太阳电池模组，其特征在于，所述导电连接构件具有：连接至导电覆膜的导电覆膜延长部和连接至该导电覆膜延长部端部的导电连接片，所述各群集的多个太阳电池单元、所述导电连接片和所述旁路二极管配置成圆环状，且多个群集配置成多个行多个列的矩阵状。
5.根据权利要求4所述的采光型太阳电池模组，其特征在于，所述各行或各列的群集的多个太阳电池单元经由所述导电连接构件串联，并设有将所述多个列或多个行的各群集的多个导电覆膜予以电性连接的交联导电覆膜。
6.根据权利要求1所述的采光型太阳电池模组，其特征在于，所述各群集的多个太阳电池单元具有：配置在内侧六角形顶点的六个太阳电池单元和配置于所述内侧六角形外侧的外侧六角形的顶点的五个太阳电池单元。
7.根据权利要求6所述的采光型太阳电池模组，其特征在于，所述导电连接构件具有连接至导电覆膜的导电覆膜延长部和连接至该导电覆膜延长部的端部的导电连接片，且所述导电连接片配置于所述外侧六角形的顶点，所述旁路二极管配设于所述内侧六角形的中心部。
8.根据权利要求6所述的采光型太阳电池模组，其特征在于，所述多个群集以使所述内侧六角形的中心部位于正三角形网眼的网眼点的方式，配置成多个行或多个列。
9.根据权利要求8所述的采光型太阳电池模组，其特征在于，设有交联导电覆膜，该交联导电覆膜将在与所述多个行或多个列的行或列方向正交的方向上排列成锯齿状的多个群集中的所述多个导电覆膜予以电性连接。
10.根据权利要求1或2所述的采光型太阳电池模组，其特征在于，所述各群集的多个太阳电池单元配设成一直线状。
11.根据权利要求1所述的采光型太阳电池模组，其特征在于，所述第一基板、第二基板是由透明的玻璃板所构成。
12.根据权利要求1所述的采光型太阳电池模组，其特征在于，采光未被所述导电覆膜遮断的采光区域占整体面积的比例为50％以上。
13.根据权利要求1所述的采光型太阳电池模组，其特征在于，藉由将多片所述采光型太阳电池模组组装于金属制外周框，而配置成多个行或多个列。
14.根据权利要求1所述的采光型太阳电池模组，其特征在于，在所述多个导电覆膜的基底形成有着色及图案化的图样的陶瓷膜。

Claims (16)

1.一种采光型太阳电池模组，藉由多个球状太阳电池单元来发电的采光型太阳电池模组，其特征在于，包括：
透光性第一基板；
多个球状太阳电池单元，使导电方向与所述第一基板正交的方向一致，且以分别形成与配置成多个行多个列的矩阵状的多个群集相同的配置图案的方式而群组化；
多个导电覆膜，与多个群集对应而形成于所述第一基板的内面，且使各群集的多个太阳电池单元的第一电极电性并联；
多个导电构件，使所述各多个群集的多个太阳电池单元的第二电极电性并联；
多个导电连接构件，将所述各多个群集的导电覆膜与邻接于特定方向的群集的导电构件电性连接；
透光性第二基板，相对于所述第一基板隔着多个太阳电池单元平行地配置；以及
透光性合成树脂塑模材料，充填于所述第一基板、第二基板之间，并塑模成埋设有多个太阳电池单元、多个导电构件和多个导电连接构件的状态。
2.根据权利要求1所述的采光型太阳电池模组，其特征在于，在所述第一基板的一端部设有所述采光型太阳电池模组的正极端子，在第一基板的另一端部设有所述采光型太阳电池模组的负极端子。
3.根据权利要求1或2所述的采光型太阳电池模组，其特征在于，所述太阳电池单元具有：p型或n型的球状半导体；形成于该球状半导体的表层部的球面状pn接合；和以隔着球状半导体的中心而对向的方式形成，并接合于所述pn接合的两端的一对电极。
4.根据权利要求3所述的采光型太阳电池模组，其特征在于，具备与所述多个群集对应的多个旁路二极管，为经由所述多个导电覆膜及导电构件并联的多个旁路二极管。
5.根据权利要求3所述的采光型太阳电池模组，其特征在于，所述太阳电池单元具有使逆电流旁通的旁通功能。
6.根据权利要求4所述的采光型太阳电池模组，其特征在于，所述导电连接构件具有：连接至导电覆膜的导电覆膜延长部和连接至该导电覆膜延长部端部的导电连接片，所述各群集的多个太阳电池单元、所述导电连接片和所述旁路二极管配置成圆环状，且多个群集配置成多个行多个列的矩阵状。
7.根据权利要求6所述的采光型太阳电池模组，其特征在于，所述各行或各列的群集的多个太阳电池单元经由所述导电连接构件串联，并设有将所述多个列或多个行的各群集的多个导电覆膜予以电性连接的交联导电覆膜。
8.根据权利要求3所述的采光型太阳电池模组，其特征在于，所述各群集的多个太阳电池单元具有：配置在内侧六角形顶点的六个太阳电池单元和配置于所述内侧六角形外侧的外侧六角形的顶点的五个太阳电池单元。
9.根据权利要求8所述的采光型太阳电池模组，其特征在于，所述导电连接构件具有连接至导电覆膜的导电覆膜延长部和连接至该导电覆膜延长部的端部的导电连接片，且所述导电连接片配置于所述外侧六角形的顶点，所述旁路二极管配设于所述内侧六角形的中心部。
10.根据权利要求8所述的采光型太阳电池模组，其特征在于，所述多个群集以使所述内侧六角形的中心部位于正三角形网眼的网眼点的方式，配置成多个行或多个列。
11.根据权利要求10所述的采光型太阳电池模组，其特征在于，设有交联导电覆膜，该交联导电覆膜将在与所述多个行或多个列的行或列方向正交的方向上排列成锯齿状的多个群集中的所述多个导电覆膜予以电性连接。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的采光型太阳电池模组，其特征在于，所述各群集的多个太阳电池单元配设成一直线状。
13.根据权利要求1所述的采光型太阳电池模组，其特征在于，所述第一基板、第二基板是由透明的玻璃板所构成。
14.根据权利要求1所述的采光型太阳电池模组，其特征在于，采光未被所述导电覆膜遮断的采光区域占整体面积的比例为50％以上。
15.根据权利要求1所述的采光型太阳电池模组，其特征在于，藉由将多片所述采光型太阳电池模组组装于金属制外周框，而配置成多个行或多个列。
16.根据权利要求1所述的采光型太阳电池模组，其特征在于，在所述多个导电覆膜的基底形成有着色及图案化的图样的陶瓷膜。
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