CN102237374A - 穿透式太阳能电池模块及制造穿透式太阳能电池模块方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种穿透式太阳能电池模块，包括一透光基板，多个条状金属电极，多个条状光电转换层以及多个条状透光电极。各条状金属电极沿一第一方向形成于所述透光基板上，各条状光电转换层沿所述第一方向形成于相对应的所述条状金属电极以及所述透光基板上，各条状透光电极沿着所述第一方向形成于所述透光基板、相对应的所述条状金属电极、以及相对应的所述条状光电转换层上，以使所述多个条状金属电极以及所述多个条状透光电极沿着相异于所述第一方向的一第二方向互相串联，其中各条状光电转换层的一侧形成所述透光基板上且不接触相邻的条状金属电极。本发明的穿透式太阳能电池模块可设计出多样化的透光区块图样，故可投影出各种图纹或字纹。

Description

穿透式太阳能电池模块及制造穿透式太阳能电池模块方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池模块及制造穿透式太阳能电池模块的方法，特别是涉及一种具有透光效果的穿透式太阳能电池模块及制造具有透光效果的穿透式太阳能电池模块的方法。
背景技术
一般来说，传统的太阳能电池可分为穿透式与非穿透式两种。非穿透式的太阳能电池已广泛应用于各式建筑材料，例如屋瓦结构、墙壁贴片，车顶发电板等等。而在某些特殊应用上，例如玻璃帷幕、透明屋顶等，就需要搭配具有透光性的穿透式太阳能电池，以具有优选的美观性。请参阅图1，图1为公知技术一穿透式太阳能电池模块10的示意图。传统的穿透式太阳能电池模块10包括一透光基板12，一透光导电层14，一光电转换层16，以及一不透光电极层18。传统的穿透式太阳能电池模块10直接移除部分的不透光电极层18以及光电转换层16，裸露部分透光基板12与透光导电层14，以达到透射光线的效果。然而移除部分光电转换层16会减少光能的吸收量与电能的产出量，因而大幅降低太阳能电池模块10的光电转换效率。因此，如何设计出一具有优选光电转换效率的穿透式太阳能电池模块即为现今太阳能产业所需努力的重要课题。
发明内容
本发明是提供一种穿透式太阳能电池模块及制造穿透式太阳能电池模块的方法，以解决上述的问题。
基于上述目的，本发明提供一种穿透式太阳能电池模块，包括一透光基板，多个条状金属电极，多个条状光电转换层以及多个条状透光电极。各条状金属电极沿一第一方向形成于所述透光基板上，各条状光电转换层沿所述第一方向形成于相对应的所述条状金属电极以及所述透光基板上，各条状透光电极沿着所述第一方向形成于所述透光基板、相对应的所述条状金属电极、以及相对应的所述条状光电转换层上，以使所述多个条状金属电极以及所述多个条状透光电极沿着相异于所述第一方向的一第二方向互相串联，其中各条状光电转换层的一侧形成所述透光基板上且不接触相邻的条状金属电极。
基于上述目的，本发明另提供一种用来制造穿透式太阳能电池模块的方法，其包括在一透光基板上形成一金属电极层，沿一第一方向移除部分所述金属电极层以形成间隔排列的多个条状金属电极，于所述多个条状金属电极以及所述透光基板上形成一光电转换层，沿所述第一方向移除部分所述光电转换层以形成间隔排列的多个条状光电转换层，借以露出部分的所述透光基板与所述多个条状金属电极，于所述透光基板、所述多个条状金属电极、以及所述多个条状光电转换层上形成一透光电极层；以及沿所述第一方向移除部分所述透光电极层以形成间隔排列的多个条状透光电极，以使所述多个条状金属电极以及所述多个条状透光电极沿着相异于所述第一方向的一第二方向互相串联。
根据上述技术方案，本发明的穿透式太阳能电池模块及制造穿透式太阳能电池模块的方法至少具有下列优点及有益效果：本发明改良公知技术以于制程中刻画出透射区块，本发明的制程简单，不需额外移除光电转换层，故本发明的制程方法具有高效率、高良率、以及低成本等优点；此外本发明的穿透式太阳能电池模块可设计出多样化的透光区块图样，故可投影出各种图纹或字纹，如光斑纹或广告文字等，进而大幅提升本发明的实用性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举多个实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1为公知技术穿透式太阳能电池模块的示意图。
图2为本发明优选实施例穿透式太阳能电池模块的外观示意图。
图3为本发明优选实施例用来制造穿透式太阳能电池模块的流程示意图。
图4至图11分别为本发明优选实施例穿透式太阳能电池模块于各制程阶段沿第二方向的剖视图。
图12本发明一实施例投影设备的示意图。
图13本发明另一实施例投影设备的示意图。
其中，附图标记说明如下：
      穿透式太阳能电池模
10                       12        透光基板
      块
14    透光导电层         16        光电转换层
                                   穿透式太阳能电池
18    不透光电极层       20
                                   模块
201   太阳能电池         22        透光基板
23    金属电极层         24        条状金属电极
25    光电转换层         26        条状光电转换层
27    透光电极层         28        条状透光电极
30    缓冲层             31        缓冲层
                                   穿透式太阳能电池
40    投影设备           42
                                   模块
44    马达               46        指针组
                                   穿透式太阳能电池
50    投影设备           52
                                   模块
54    马达               56        指针组
具体实施方式
请参阅图2，图2为本发明优选实施例一穿透式太阳能电池模块20的示意图。穿透式太阳能电池模块20包括一透光基板22，多个条状金属电极24，其沿着一第一方向D1间隔形成于透光基板22上，以及多个条状光电转换层26，各条状光电转换层26沿着第一方向D1形成于相对应的条状金属电极24以及透光基板22上。如图2所示，各条状光电转换层26的一侧形成于透光基板22上且不接触相邻的条状金属电极24，以使各相邻条状光电转换层26与条状金属电极24之间裸露出部分透光基板22。穿透式太阳能电池模块20还包括多个条状透光电极28，其沿着第一方向分别形成于透光基板22、相对应的条状金属电极24、以及相对应的条状光电转换层26上。穿透式太阳能电池模块20由多个太阳能电池201所组成，其中各太阳能电池201的光电转换层26用来接收光能以转换成电力，且金属电极24以及透光电极28用来作为太阳能电池201的正、负极以输出电力，故多个条状金属电极24与多个条状透光电极28沿着相异于第一方向D1的一第二方向D2依序电连接，也就是多个太阳能电池201沿着第二方向D2互相串联，故使用者可依需求调整穿透式太阳能电池模块20的输出电压。此外穿透式太阳能电池模块20还可包括缓冲层30、31，其设置于条状光电转换层26以及条状透光电极28之间。
一般来说，透光基板22可由钙钠玻璃(soda-lime glass)所组成，条状金属电极24可由钼(Mo)所组成，条状光电转换层26可由铜铟硒化镓(copper indiumgallium selenide，CIGS)化合物所组成，条状透光电极28可由氧化铝锌(AZO)或铟锡氧化物(ITO)所组成，缓冲层30、31可由硫化锌(ZnS)以及本质氧化锌(intrinsic ZnO)所组成。透光基板22、条状金属电极24、条状光电转换层26、条状透光电极28、以及缓冲层30、31的组成材质可不限于上述实施例所述，端视设计需求而定。由于钙钠玻璃、氧化铝锌(或铟锡氧化物)、以及本质氧化锌为透光材质，故光线可由图2箭头所示的位置透射过穿透式太阳能电池模块20，使得穿透式太阳能电池模块20具有良好的透光效果。
请参阅图2与图3至图12，图3为本发明优选实施例用来制造穿透式太阳能电池模块20的流程示意图，图4至图12为本发明优选实施例穿透式太阳能电池模块20于各制程阶段沿第二方向D2的剖视图。所述方法是包括下列步骤：
步骤100：清洗透光基板22；
步骤102：在透光基板22上形成金属电极层23；
步骤104：沿着第一方向D1移除部分金属电极层23，以形成间隔排列的多个条状金属电极24且裸露部分透光基板22；
步骤106：于多个条状金属电极24以及透光基板22上形成光电转换层25；
步骤108：形成由硫化锌所组成的缓冲层30以及由本质氧化锌所组成的缓冲层31于光电转换层25上；
步骤110：沿着第一方向D1移除部分光电转换层25以及缓冲层30、31，以形成间隔排列的多个条状光电转换层26，借此露出部分透光基板22与部分多个条状金属电极24；
步骤112：于透光基板22、多个条状金属电极24、以及多个条状光电转换层26上形成透光电极层27；
步骤114：沿着第一方向D1移除部分透光电极层27、或同时移除部分条状光电转换层26，以形成间隔排列的多个条状透光电极28，以使各太阳能电池201的条状金属电极24与条状透光电极28沿着第二方向D2互相串联；以及
步骤116：结束。
于此针对上述步骤进行详细说明，且步骤100至步骤114对应至图4至图11。首先，如图4所示，可先将透光基板22清洗干净，以确保后续制程杂质不会参杂于沉积材料与透光基板22之间。此时可选择性地于透光基板22上形成由氧化铝(Al2O3)或二氧化硅(SiO2)组成的阻挡层，其具有阻挡电流通过的作用，且还可选择性地将氟化钠(NaF)以蒸镀方式形成于透光基板22上，其用来帮助CIGS薄膜于透光基板22上进行结晶。接下来，如图5与图6所示，使用者可使用一溅镀机将由钼所组成的金属电极层23形成于透光基板22上，再借由雷射切割技术或其它移除技术沿着第一方向D1移除部分金属电极层23，借此裸露部分透光基板22且形成间隔排列的多个条状金属电极24。如图7至图9所示，可使用薄膜沉积技术依序将光电转换层25形成于多个条状金属电极24与裸露的部分透光基板22上，以及将由硫化锌所组成的缓冲层30以及由本质氧化锌所组成的缓冲层31形成于光电转换层25上，再借由一刮刀或其它移除方式沿着第一方向D1移除部分光电转换层25与缓冲层30、31，以形成间隔排列的多个条状光电转换层26，并露出部分透光基板22与部分条状金属电极24。本质氧化锌为一种具有良好光电特性的透明薄膜，借此用来提高穿透式太阳能电池模块20的光电转换效率以及电力输出效率。一般而言，所述薄膜沉积技术是可借由四元共蒸镀法(co-evaporation)、真空溅镀法(sputter)、以及砷化法(selenization)来制作CIGS薄膜以达到优选的光电转换效率。
最后，如图10与图11所示，使用者于缓冲层31上形成透光电极层27，再沿着第一方向D1移除部分透光电极层27、或同时移除部分条状光电转换层26以形成间隔排列的多个条状透光电极28，故穿透式太阳能电池模块20可包括多个太阳能电池201，各太阳能电池201的条状金属电极24与条状透光电极28沿着第二方向D2互相串联，且各太阳能电池201间可通过条状透光电极28与透光基板22组成的间隙(如箭头所示的位置)来透射光线。其中缓冲层30、31的材质与制程顺序可不限于上述实施例所述，意即其为一选择性的制程，端视设计需求而定。
本发明的穿透式太阳能电池模块20改良传统制程以达到透射光线的功能，其不需借由额外移除光电转换层26来达到透射光线的目的，故本发明的穿透式太阳能电池模块20包括较大面积的光电转换层，意即具有优选的光电转换效率。由于本发明穿透式太阳能电池模块20的透射区域位于各太阳能电池201间的间隙，故其透射条纹是平行于各太阳能电池201的配置方向。然而本发明的穿透式太阳能电池模块20还可搭配其它种类制程技术，以使穿透式太阳能电池模块20不限于透射平行太阳能电池201配置方向的透射条纹，例如点纹。再者，使用者还可进一步利用点纹排列出图纹或字纹，而大幅提升本发明的实用性。
请参阅图12，图12为本发明一实施例一投影设备40的示意图。投影设备40包括穿透式太阳能电池模块42、一马达44，其设置于穿透式太阳能电池模块42的底板、以及一指针组46，其设置于马达44上。穿透式太阳能电池模块42的各组件功能以及沿着第二方向D2的配置方式如前述穿透式太阳能电池模块20所述，故于此不再详述。当穿透式太阳能电池模块42进行完上述制程之后，另外可沿着第二方向D2移除部分条状金属电极24、部分光电转换层26、以及部分条状透光电极28，借此露出部分透光基板22。也就是说，穿透式太阳能电池模块42于第一方向D1的配置方式为多个条状金属电极24形成于透光基板22上，且各条状金属电极24沿着第一方向D1不接触相邻条状金属电极24；多个条状光电转换层26形成于相对应条状金属电极24上，且各条状光电转换层26沿着第一方向D1不接触相邻的条状光电转换层26；以及多个条状透光电极28形成于相对应条状光电转换层26上，且各条状透光电极28沿着第一方向D1不接触透光基板22、相对应的条状金属电极24、以及相邻的条状透光电极28。因此，如图12所示，可利用上述制程于任意方向在穿透式太阳能电池模块42刻画出数组式点纹的透射区块，以使穿透式太阳能电池模块42可沿着箭头方向透射光线。此外亦可利用点纹排列出各类样式的符号的透射区块，例如数字符号。当光线穿过投影设备40以通过透射区块将数字符号的影像投射至远方一投影墙上，且规律转动指针组46以使其阴影轮流指向各数字符号的投射影像时，投影设备40即可视为一动态投影指示器，例如一时钟。此外，穿透式太阳能电池模块42或可供给马达44驱动指针组46旋转所需的电力，而使得投影设备40为一太阳能时钟。再者，指针组46亦可设置于投影墙上，而投影设备40仅单纯投影出各数字符号，而形成一时钟图样。综上所述，由于本发明的穿透式太阳能电池模块可设计出多样化的透光区块图样，故可投影出各种图纹或字纹，如光斑纹或广告文字等，故可兼具良好的光电转换效率以及视觉美观性。
请参阅图13，图13为本发明另一实施例一投影设备50的示意图。投影设备50包括穿透式太阳能电池模块52、一马达54，其设置于穿透式太阳能电池模块52的底板、以及一指针组56，其设置于马达54上。穿透式太阳能电池模块52各组件功能如前述穿透式太阳能电池模块20所述，故于此不再详述。为了使穿透式太阳能电池模块52具有点状排列的透射图案，可沿第一方向D1以及第二方向D2移除部分金属电极层23以形成间隔排列的多个块状金属电极24，且于沿第一方向D1移除部分光电转换层25以形成间隔排列的多个条状光电转换层26后，沿第二方向D2移除部分多个条状光电转换层26，借此露出部分透光基板22。换句话说，穿透式太阳能电池模块52于第一方向D1的配置方式为多个条状金属电极24形成于透光基板22上，且各条状金属电极24沿着第一方向D1不接触相邻的条状金属电极24；多个条状光电转换层26形成于相对应的条状金属电极24与透光基板22上，且各条状光电转换层26沿着第一方向D1不接触相邻的条状光电转换层26；以及多个条状透光电极28形成于相对应的条状光电转换层26与透光基板22上，且各条状透光电极28沿第一方向D1不接触相对应的条状金属电极24。因此，如图13所示，可利用上述制程于任意方向在穿透式太阳能电池模块52刻画出数组式点纹的透射区块以使穿透式太阳能电池模块52可沿着箭头方向透射光线。此外亦可利用点纹排列出各类样式的符号的透射区块，例如数字符号。如同前述实施例，当光线穿过投影设备50以通过透射区块将数字符号的影像投射至远方一投影墙上，且规律转动指针组56以使其阴影轮流指向各数字符号的投射影像时，投影设备50即可视为一动态投影指示器，例如一时钟。此外，穿透式太阳能电池模块52或可供给马达54驱动指针组56旋转所需的电力，而使得投影设备50为一太阳能时钟。再者，指针组56亦可设置于投影墙上，而投影设备50仅单纯投影出各数字符号，而形成一时钟图样。
相较于现有技术，本发明的穿透式太阳能电池模块改良传统技术以于制程中刻画出透射区块，本发明的制程简单，不需额外移除光电转换层，故本发明的制程方法具有高效率、高良率、以及低成本等优点；此外本发明的穿透式太阳能电池模块可设计出多样化的透光区块图样，故可投影出各种图纹或字纹，如光斑纹或广告文字等，进而大幅提升本发明的实用性。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (17)

1.一种穿透式太阳能电池模块，其特征在于，其包括：
一透光基板；
多个条状金属电极，其沿着一第一方向间隔形成于所述透光基板上；
多个条状光电转换层，各条状光电转换层沿着所述第一方向形成于相对应的所述条状金属电极以及所述透光基板上，其中各条状光电转换层的一侧形成所述透光基板上且不接触相邻的条状金属电极；以及
多个条状透光电极，各条状透光电极沿着所述第一方向形成于所述透光基板、相对应的所述条状金属电极、以及相对应的所述条状光电转换层上，以使所述多个条状金属电极以及所述多个条状透光电极沿着相异于所述第一方向的一第二方向互相串联。
2.如权利要求1所述的穿透式太阳能电池模块，其特征在于，各条状金属电极沿所述第一方向不接触相邻的条状金属电极，各条状光电转换层沿所述第一方向不接触所述透光基板与相邻的条状光电转换层，且各条状透光电极沿所述第一方向是不接触所述透光基板、相对应的所述条状金属电极、以及相邻的条状透光电极。
3.如权利要求1所述的穿透式太阳能电池模块，其特征在于，各条状金属电极沿所述第一方向不接触相邻的条状金属电极，各条状光电转换层沿所述第一方向不接触相邻所述条状光电转换层，且各条状透光电极沿所述第一方向不接触相对应的所述条状金属电极。
4.如权利要求1所述的穿透式太阳能电池模块，其特征在于，所述穿透式太阳能电池模块还包括：
一缓冲层，其形成于所述条状光电转换层与所述条状透光电极之间，所述缓冲层由硫化锌以及本质氧化锌所组成。
5.如权利要求1所述的穿透式太阳能电池模块，其特征在于，所述透光基板为一钠钙玻璃。
6.如权利要求1所述的穿透式太阳能电池模块，其特征在于，所述条状金属电极由钼所组成。
7.如权利要求1所述的穿透式太阳能电池模块，其特征在于，所述条状光电转换层由铜铟硒化镓化合物所组成。
8.如权利要求1所述的穿透式太阳能电池模块，其特征在于，所述条状透光电极为由氧化铝锌或铟锡氧化物组成的一透光导电层。
9.一种用来制造穿透式太阳能电池模块的方法，其特征在于，其包括：
在一透光基板上形成一金属电极层；
沿一第一方向移除部分所述金属电极层以形成间隔排列的多个条状金属电极；
于所述多个条状金属电极以及所述透光基板上形成一光电转换层；
沿所述第一方向移除部分所述光电转换层以形成间隔排列的多个条状光电转换层，借以露出部分的所述透光基板与所述多个条状金属电极；
于所述透光基板、所述多个条状金属电极、以及所述多个条状光电转换层上形成一透光电极层；以及
沿所述第一方向移除部分所述透光电极层以形成间隔排列的多个条状透光电极，以使所述多个条状金属电极以及所述多个条状透光电极沿着相异于所述第一方向的一第二方向互相串联。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
于所述透光基板上形成所述金属电极层前，清洗所述透光基板。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
形成一缓冲层于所述光电转换层与所述透光电极层之间。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
沿所述第二方向移除部分的所述条状透光电极、部分的所述条状光电转换层、以及部分的所述条状金属电极，借此露出部分所述透光基板。
13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
沿所述第一方向移除部分所述金属电极层以形成间隔排列的多个条状金属电极后，沿所述第二方向移除部分所述多个条状金属电极层以形成矩阵式排列的多个块状金属电极；以及
沿所述第一方向移除部分所述光电转换层以形成间隔排列的多个条状光电转换层后，沿所述第二方向移除部分所述多个条状光电转换层以露出部分所述透光基板。
14.如权利要求9所述的方法，其特征在于，沿所述第一方向移除部分所述金属电极层以形成间隔排列的所述多个条状金属电极包括利用雷射切割技术切割所述金属电极层，以形成沿所述第一方向间隔排列的所述多个条状金属电极。
15.如权利要求9所述的方法，其特征在于，沿所述第一方向移除部分所述光电转换层包括使用一刮刀沿所述第一方向刮除部分所述光电转换层。
16.如权利要求9所述的方法，其特征在于，沿所述第一方向移除部分所述透光电极层包括使用一刮刀沿所述第一方向刮除部分所述透光电极层。
17.如权利要求9所述的方法，其特征在于，沿所述第一方向移除部分所述透光电极层包括沿所述第一方向移除部分所述透光电极层的同时移除部分所述光电转换层。
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