CN102237375A - 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

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，多个块状第一电极，多个块状光电转换层以及多个块状第二电极。各块状第一电极形成于所述透光基板上，各块状光电转换层沿着一第一方向形成于相对应块状第一电极上，以及沿着一第二方向形成于相对应块状第一电极以及所述透光基板上，各块状第二电极沿所述第一方向形成于相对应块状光电转换层上，且沿所述第二方向形成于相对应块状光电转换层以及块状第一电极上。其中各块状第一电极、各块状光电转换层、与各块状第二电极沿着所述第一方向不接触相邻块状第一电极、块状光电转换层、与块状第二电极。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优选透光率的穿透式太阳能电池模块及制造具有优选透光率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。公知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。公知的穿透式太阳能电池模块10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。为了提升光电转换效率，透光导电层14的表面通常会设计成金字塔型结构或粗纹化表面结构。然而当光线透射穿透式太阳能电池模块10时，透光导电层14会造成光线散射，使得穿透式太阳能电池模块10的透光率较差。因此，如何设计出一兼顾光电转换效率与透光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

本发明是提供一种具有优选透光率的穿透式太阳能电池模块及制造具有优选透光率的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，多个块状第一电极，多个块状光电转换层以及多个块状第二电极。各块状第一电极形成于所述透光基板上，各块状光电转换层沿着一第一方向形成于相对应块状第一电极上，以及沿着一第二方向形成于相对应块状第一电极以及所述透光基板上，各块状第二电极沿所述第一方向形成于相对应块状光电转换层上，且沿所述第二方向形成于相对应块状光电转换层以及块状第一电极上。其中各块状第一电极、各块状光电转换层、与各块状第二电极沿着所述第一方向不接触相邻块状第一电极、块状光电转换层、与块状第二电极。

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第一电极层；沿着一第一方向移除部分所述第一电极层，以形成间隔排列的多个条状第一电极；于所述多个条状第一电极以及所述透光基板上形成一光电转换层；沿着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，借此露出部分所述多个条状第一电极；于所述多个条状第一电极以及所述多个条状光电转换层上形成一第二电极层；沿着所述第一方向移除部分所述第二电极层以形成间隔排列的多个条状第二电极，以使所述多个条状第一电极以及所述多个条状第二电极沿着相异于所述第一方向的一第二方向互相串联；以及沿着所述第二方向移除部分的所述条状第二电极、部分的所述条状光电转换层、以及部分的所述条状第一电极，借此露出部分所述透光基板。

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：本发明改良传统制程以刻画出具有优选透光率的透射区块，本发明可避免光线因穿透过多个具有不同折射系数的材料层而产生散射现象，故本发明的穿透式太阳能电池模块可投影出色泽均匀且轮廓清晰的透射图案；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12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13本发明优选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

10                    12        透光基板

    模块

14  透光导电层        16        光电转换层

                                穿透式太阳能电

18  不透光电极层      20

                                池模块

201 太阳能电池        22        透光基板

23  第一电极层        24        第一电极

25  光电转换层        26        光电转换层

27  第二电极层        28        第二电极

30  缓冲层            31        缓冲层

40  投影设备          42        穿透式太阳能电

                          池模块

44  马达        46        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。穿透式太阳能电池模块20还包括多个块状第一电极24，其以矩阵方式形成于透光基板22上，且各块状第一电极24沿着一第一方向D1不接触相邻的块状第一电极24。穿透式太阳能电池模块20还包括多个块状光电转换层26，各块状光电转换层26是以矩阵方式沿着第一方向D1形成于相对应的块状第一电极24上，以及沿着相异于第一方向D1的一第二方向D2形成于相对应的块状第一电极24以及透光基板22上，且各块状光电转换层26沿着第一方向D1不接触相邻的块状光电转换层26。穿透式太阳能电池模块20还包括多个块状第二电极28，各块状第二电极28沿第一方向D1形成于相对应的块状光电转换层26上，且沿第二方向D2形成于相对应的块状光电转换层26以及块状第一电极24上，以及沿着第一方向D1不接触相邻的块状第二电极28。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的块状光电转换层26用来接收光能以转换成电力，且块状第一电极24以及块状第二电极28用来作为太阳能电池201的正、负极以输出电力，故多个块状第一电极24与多个块状第二电极28沿着第二方向D2依序电连接，意即多个太阳能电池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，其设置于块状光电转换层26以及块状第二电极28之间。

一般来说，透光基板22可由钙钠玻璃(soda-lime glass)所组成，块状第一电极24可为一钼(Mo)金属导电层，块状光电转换层26可由铜铟硒化镓(copper indium gallium selenide，CIGS)化合物所组成，块状第二电极28可为由氧化铝锌(AZO)或铟锡氧化物(ITO)所组成的一透光导电层，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、块状第一电极24、块状光电转换层26、块状第二电极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)、以及本质氧化锌是为透光材质，故光线可由第2图箭头所示的位置沿着第二方向D2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13，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13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上形成第一电极层23；

步骤104：沿着第一方向D1移除部分第一电极层23，借此形成间隔排列的多个条状第一电极24且裸露部分透光基板22；

步骤106：于多个条状第一电极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，借此露出部分多个条状第一电极24；

步骤112：于多个条状第一电极24与多个条状光电转换层26上形成第二电极层27；

步骤114：沿着第一方向D1移除部分第二电极层27、部分缓冲层30、31、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第二电极28，以使各太阳能电池201的条状第一电极24与条状第二电极28沿着第二方向D2互相串联；

步骤116：沿着第二方向D2移除部分的条状第二电极28、部分的条状光电转换层26、以及部分的条状第一电极24，借此露出部分透光基板22；以及

步骤118：结束。

于此针对上述步骤进行详细说明，且步骤100至步骤116对应至图4至图12。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，可使用一溅镀机或其它技术将由钼所组成的第一电极层23形成于透光基板22上，再使用雷射切割技术或其它移除技术沿着第一方向D1移除部分第一电极层23，借此裸露部分透光基板22且形成间隔排列的多个条状第一电极24。如图7至图9所示，可使用薄膜沉积技术或其它方式依序将光电转换层25形成于多个条状第一电极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，并裸露出部分条状第一电极24。本质氧化锌是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。

如图10与图11所示，使用者于缓冲层31上形成第二电极层27，再沿着第一方向D 1移除部分第二电极层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第二电极28，故穿透式太阳能电池模块20可包括多个太阳能电池201，且各太阳能电池201的条状第一电极24与条状第二电极28沿着第二方向D2互相串联。接下来，如图2以及图12所示，即为沿着第二方向D2移除部分条状第二电极28、部分条状光电转换层26、与部分条状第一电极24，故可形成多个块状第一电极24、多个块状光电转换层26、与多个块状第二电极24以露出部分透光基板22，以使穿透式太阳能电池模块20可借由步骤116所移除的间隙(如第2图箭头所示的位置)来透射光线，且透射条纹的方向是相异于太阳能电池201的配置方向。由于本发明的制程方法仅于预设的透射区块保留透光基板22的厚度，故其具有优选透光率，且不会有因光线散射而造成透射图案不完整的缺陷。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改良传统制程以具有优选透光率的功能。换句话说，本发明于预设透射区块移除透光基板22以外的所有材料，可避免光线因穿透过多层具有不同折射系数的材料层而造成光线的出射角度偏移，意即本发明于透射区块仅保留透光基板22，以确保出射光线会平行于入射光线的方向。此外，由于穿透式太阳能电池模块20的透射条纹可不平行于各太阳能电池201的配置方向，故穿透式太阳能电池模块20可搭配其它种类制程技术，以使其透射条纹的方向不受限于太阳能电池201的配置方向而呈现图案多样性，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，进而大幅提升本发明的实用性。

请参阅图13，图13为本发明优选实施例一投影设备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具有相同标号组件的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。穿透式太阳能电池模块42与穿透式太阳能电池模块20的制程相异处在于，穿透式太阳能电池模块42于沿第一方向D1移除部分光电转换层25以及缓冲层30以形成间隔排列的多个条状光电转换层26时(步骤110)，露出部分透光基板22以及部分多个条状第一电极24；于形成缓冲层31时(步骤112)，将缓冲层31形成于多个条状光电转换层26、多个条状第一电极24、以及部分透光基板22上；以及于形成第二电极层27时(步骤114)，将第二电极层27形成于透光基板22、多个条状第一电极24、以及多个条状光电转换层26上。故当步骤120执行完毕后，穿透式太阳能电池模块42的各块状第二电极28于第二方向D2可形成于相对应的块状光电转换层26、相对应的块状第一电极24、以及透光基板22上。因此穿透式太阳能电池模块42可利用上述制程于任意方向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可沿着第一方向D1与第二方向D2的箭头方向透射光线。

此外穿透式太阳能电池模块42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以借由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，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，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，以兼具良好的透光率以及视觉美观性。

相较于先前技术，本发明的穿透式太阳能电池模块改良传统制程以刻画出具有优选透光率的透射区块，本发明可避免光线因穿透过多个具有不同折射系数的材料层而产生散射现象，故本发明的穿透式太阳能电池模块可投影出色泽均匀且轮廓清晰的透射图案；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 (15)

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；

多个块状第一电极，其以矩阵方式形成于所述透光基板上，且各块状第一电极沿着一第一方向不接触相邻的块状第一电极；

多个块状光电转换层，各块状光电转换层以矩阵方式沿着所述第一方向形成于相对应的所述块状第一电极上，以及沿着相异于所述第一方向的一第二方向形成于相对应的块状第一电极以及所述透光基板上，且各块状光电转换层沿着所述第一方向不接触相邻的块状光电转换层；以及

多个块状第二电极，各块状第二电极是沿所述第一方向形成于相对应的所述块状光电转换层上，且沿所述第二方向形成于相对应的所述块状光电转换层以及所述块状第一电极上，以使所述多个块状第一电极以及所述多个块状第二电极沿着所述第二方向互相串联，且各块状第二电极沿着所述第一方向不接触相邻的块状第二电极。

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，各块状第二电极是于所述第二方向形成于相对应的所述块状光电转换层、所述块状第一电极、以及所述透光基板上。

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，所述穿透式太阳能电池模块还包括：

一缓冲层，其形成于所述块状光电转换层与所述块状第二电极之间，所述缓冲层由硫化锌以及本质氧化锌所组成。

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，所述透光基板为一钠钙玻璃。

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，所述块状第一电极为一钼金属导电层。

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，所述块状光电转换层由铜铟硒化镓化合物所组成。

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，所述块状第二电极为由氧化铝锌或铟锡氧化物组成的一透光导电层。

8.一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第一电极层；

沿着一第一方向移除部分所述第一电极层，以形成间隔排列的多个条状第一电极；

于所述多个条状第一电极以及所述透光基板上形成一光电转换层；

沿着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，借此露出部分所述多个条状第一电极；

于所述多个条状第一电极以及所述多个条状光电转换层上形成一第二电极层；

沿着所述第一方向移除部分所述第二电极层以形成间隔排列的多个条状第二电极，以使所述多个条状第一电极以及所述多个条状第二电极沿着相异于所述第一方向的一第二方向互相串联；以及

沿着所述第二方向移除部分的所述条状第二电极、部分的所述条状光电转换层、以及部分的所述条状第一电极，借此露出部分所述透光基板。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，沿着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，借以露出部分所述多个条状第一电极包括沿着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第一电极，且于所述多个条状第一电极以及所述多个条状光电转换层上形成所述第二电极层包括于所述透光基板、所述多个条状第一电极、以及所述多个条状光电转换层上形成所述第二电极层。

10.如权利要求8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第一电极层前，清洗所述透光基板。

11.如权利要求8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第二电极层之间。

12.如权利要求8所述的方法，其特征在于，沿着所述第一方向移除部分所述第一电极层包括利用雷射切割技术沿着所述第一方向切割所述第一电极层。

13.如权利要求8所述的方法，其特征在于，沿着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着所述第一方向刮除部分所述光电转换层。

14.如权利要求8所述的方法，其特征在于，沿着所述第一方向移除部分所述第二电极层包括使用一刮刀沿着所述第一方向刮除部分所述第二电极层。

15.如权利要求8所述的方法，其特征在于，沿着所述第一方向移除部分所述第二电极层包括沿着所述第一方向移除部分所述第二电极层的同时移除部分所述光电转换层。

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