CN102478781B - 具有透明薄膜太阳能电池的计时装置 - Google Patents

Abstract

本发明是有关一种具有透明薄膜太阳能电池的计时装置，其包含：一薄膜太阳能电池，用以产生电压源；一计时机组，受前述薄膜太阳能电池产生的电压源驱动后作为计时基础；一时间显示装置，是连结到前述计时机组，并经由半导体集成电路驱动以显示时间；一壳体，具有一上方开口，用以容置前述薄膜太阳能电池、计时机组、时间显示装置；前述薄膜太阳能电池设置于前述壳体上方开口上，用以作为容置于壳体内的计时机组及时间显示装置的保护及电源。

Description

具有透明薄膜太阳能电池的计时装置

技术领域

本发明是关于一种以太阳能电池作为电源的计时装置，尤指一种在计时装置的镜面处设置透明薄膜太阳能电池以接收光源转换成电能供计时装置使用的具有透明薄膜太阳能电池的计时装置。

背景技术

传统上，以太阳能电池作为电源的计时装置，例如手表、时钟，包含：一计时机组、一指示时间的刻度盘或显示屏幕，一玻璃面板、至少一太阳能电池模组以及一壳体。现有习知的太阳能计时装置可参阅美国第5761158号发明专利，其是由一刻度盘(4)及指针(7)指示时间（参照图1），在刻度盘(4)下方，计时机组(2)上方设置有一太阳能电池模组(3)，在刻度盘上方设置有一透明玻璃板(5)以作为保护（参照图2）。另一习知太阳能计时装置可参阅美国第4234947号发明揭示的太阳能电池手表，其是由一LCD显示荧幕以数字方式指示时间，数个太阳能电池模组(8)设置于LCD显示荧幕的两侧（参照图3、图4）。

以LCD显示荧幕指示时间的计时装置，如需太阳能电池做为电源，受限于LCD显示荧幕的面积，必须在计时器本体表面积上另外设计容置太阳能电池的额外空间，使得设计受到限制，且无法容置大面积的太阳能电池模组。而以刻度盘及指针指示时间的计时装置，太阳能电池是设置于刻度盘之下，而刻度盘是位于计时器本体的下方，受到计时器壳体的阴影阻挡。

因此，有必要提供一种新颖的太阳能电池计时器，其能设置具有大面积进光范围的太阳能电池，以提高太阳能电池模组的供电效能，进而取代有环境污染之虞的氧化银(silver-oxide battery)或银锌电池(silver–zinc battery)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用计时装置的镜面与一透明薄膜太阳能电池结合以接收光源并转换成电能供计时装置使用的具有透明薄膜太阳能电池的计时装置。

本发明的另一目的在于提供一种能设置具有大面积进光范围的太阳能电池，以提高太阳能电池模组的供电效能的具有透明薄膜太阳能电池的计时装置。

本发明的再一目的是提供一种适用于以指针指示时间的计时机组的薄膜太阳能电池模组。

本发明的又一目的是提供一种适用于以液晶显示装置（LCD）指示时间的计时机组的薄膜太阳能电池模组。

为了实现上述目的，依据本发明提出的一种具有透明薄膜太阳能电池的计时装置，其包含：一薄膜太阳能电池，用以产生电压源；一计时机组，受前述薄膜太阳能产生的电压源驱动后作为计时基础；一时间显示装置，连结到前述计时机组，并经由半导体集成电路驱动以显示时间；一壳体，用以容置前述薄膜太阳能电池、计时机组、时间显示装置。

本发明还可采用以下技术措施进一步实现。

较佳地，该透明的薄膜太阳能电池模组，包括：一基板、一第一电极层、一主吸收层、一第二电极层，且该透明薄膜太阳能电池模组可作为计时装置的上盖板，不同于传统太阳能电池计时装置是在计时装置的时间显示装置两旁另划分空间容纳薄膜太阳能电池，或是将太阳能电池设置于时间显示装置之下，本发明将薄膜太阳能电池模组设置为时间显示装置的上方，可有效利用空间并且增加光线照射面积，以提供更高的供电效率。

前述的具有透明薄膜太阳能电池的计时装置，其中所述的薄膜太阳能电池包括：一透明基板，其一面为照光面；一第一电极层，其形成于前述透明基板下方，用以使通过前述透明基板的光线进入电池内部；一主吸收层，位于前述第一电极层的下方，用以在受光照射后产生电子空穴对，以提供光电流并增加光吸收率；一第二电极层，位于前述主吸收层之下，用以与前述第一电极层取出电能与提升光电转换的效率；以及一保护层，位于前述第二电极层之下，用以保护。

前述的具有透明薄膜太阳能电池的计时装置，其中所述的计时机组包括：一石英震荡器，用以在受到电压源输入后，产生正弦波或方波重复电子信号频率，构成震荡电路；半导体集成电路（IC），用于对前述震荡电路除频并控制步进马达的线圈和磁铁；一步进马达，用以接收来自前述半导体集成电路（IC）的每秒一次的信号频率驱动后，驱动一齿轮系统；一齿轮系统，用以接收前述步进马达的驱动后，带动前述时间显示装置以指示时间。

前述的具有透明薄膜太阳能电池的计时装置，其中所述的时间显示装置包括：数个指针，由前述计时装置的齿轮机组带动；以及一刻度盘，其具有刻度，供受带动的指针指示时间。

前述的具有透明薄膜太阳能电池的计时装置，其中所述的时间显示装置为液晶显示装置(LCD)，用以通过数字指示时间。

前述的具有透明薄膜太阳能电池的计时装置，其还包含下列固定装置的任何其中之一：一表带、一外框、一支架或一悬挂装置。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案,本发明的具有透明薄膜太阳能电池的计时装置，至少具有下列优点：

一、本发明的具有透明薄膜太阳能电池的计时装置，提供一种高透明度的薄膜太阳能电池单元作为计时装置的上盖版，增加薄膜太阳能电池的进光面积，以改善习知将太阳能电池埋设在壳体下方凹槽内的时间显示装置下方，而导致受光面积受到限制的缺点，或是改善现有习知必须在有限的计时装置表面面积上同时容置太阳能电池单元和时间显示装置，而使太阳能电池单元的面积受到限制的缺点。

二、本发明的具有透明薄膜太阳能电池的计时装置，薄膜太阳能电池覆盖于液晶显示装置(LCD)上方，可以使计时装置的本体表面空间可以进行最大利用，不需限制液晶显示装置的面积，亦可达到薄膜太阳能电池最大的受光面积。

附图说明

图1是现有已知太阳能电池计时器第一示例的俯视图。

图2是现有已知太阳能电池计时器第一示例的剖视图。

图3是现有已知太阳能电池计时器第二示例的俯视图。

图4是现有已知太阳能电池计时器第二示例的剖视图。

图5是本发明一具体实施例的透明薄膜太阳能电池计时器的剖视图。

图6是本发明一具体实施例的透明薄膜太阳能电池结构的剖视图。

图7是本发明一具体实施例的透明薄膜太阳能电池计时器的俯视图。

图8是本发明另一具体实施例的透明薄膜太阳能电池计时器的剖视图。

图9是本发明另一具体实施例的透明薄膜太阳能电池计时器的俯视图。

10：薄膜太阳能电池模组               20：计时机组

30：时间显示装置                     32：时针

34：分针                             36：秒针

38：刻度盘                           40：壳体

50：固定装置                         80：液晶显示装置

101：基板                            102：第一电极层

103：主吸收层                        104：第二电极层

105：保护层

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的具有透明薄膜太阳能电池的计时装置其具体实施方式、步骤、结构、特征及其功效详细说明。

请参阅图5，是根据本发明一具体实施例的具有透明薄膜太阳能电池的计时器的剖视图。本发明的具有透明薄膜太阳能电池的计时器，包含有：一壳体40，其上方具有一开口40a，下方具有凹槽；一薄膜太阳能电池10，覆盖于壳体开口40a之上，用以在光照射后产生电压源，经由线路（图未显示）将所生电压源输入计时机组20，计时机组20带动时间显示装置30以指示时间。

本发明的优势在于提供一种高透明度的薄膜太阳能电池单元作为计时装置的上盖版，增加薄膜太阳能电池的进光面积，以改善习知将太阳能电池埋设在壳体下方凹槽内的时间显示装置下方，而导致受光面积受到限制的缺点，或是改善现有习知必须在有限的计时装置表面面积上同时容置太阳能电池单元和时间显示装置，而使太阳能电池单元的面积受到限制的缺点。

该计时机组20，含有：石英震荡器、IC、步进马达、以及一齿轮系统（图未显示）。计时机组20在受到电压源输入后，产生正弦波或方波等重复电子信号频率，构成震荡电路，再利用IC板除频并控制线圈和磁铁，一步进马达（图未显示）接收来自IC板的每秒一次的信号频率驱动后，驱动一齿轮系统，带动时间显示装置30的时针32、分针34及秒针36，以在刻度盘38上指示时间。

参阅图6，显示本发明一第一实施例的薄膜太阳能电池10的结构剖视图，其包括：一透明基板101，该透明基板10的一面为一照光面，由基板101开始，往下依序迭层的是第一电极层102、主吸收层103、第二电极层104及保护层105。在材质的使用方面，第一电极层102的材质为诸如选自氧化铟锡(ITO)、氧化锡(SnO2)及氧化锌(ZnO)的透明导电氧化物，主吸收层103的材质为p-i-n类型排列的氢化非晶硅，第二电极层104的材质为铝或银材质，而保护层的材质为玻璃或其他透光性材料，例如塑胶。主吸收层103是用以产生电子空穴对，以提供电流并增加光吸收率，第一电极层102及第二电极层104是用以取出电能与提升光电转换的效率。

上述薄膜太阳能电池10制作方法还包括:提供一透明基板，利用物理气相沉积(PVD)工艺形成该第一电极层，且利用第一道激光划线在该第一电极层上定义出前部电极图案；利用等离子辅助化学气相沉积(PECVD)工艺形成该主吸收层，且利用第二道激光划线在该主吸收层上定义出图案；利用溅镀(sputter)工艺形成该第二电极层，且利用第三道激光划线在该第二电极层上定义出背部电极图案。优选为，上述制作方法还包括:在该第二电极层上形成一保护层105。

当该透明基板101的照光面受到太阳光照射，则光线藉由穿透该透明基板101进入至该第一电极层102，并穿透进入至主吸收层103的p-i-n半导体层，使太阳光照射于p-n接面上，俾使部份电子因拥有足够的能量，离开原子而变成自由电子，失去电子的原子因而产生空穴，并通过p型半导体及n型半导体分别吸引空穴与电子，把正电和负电分开，在p-n接面两端因而产生电位差，再藉由第一电极层102及第二电极层104连接一电路（图未示），使电子得以通过，并与在pn接面另一端的空穴再次结合，便产生电流，再藉由该第一电极层102及第二电极层104取出电能，以转换成可利用的功率。

参照图7，是根据本发明第一实施例的透明薄膜太阳能电池计时器的俯视图，薄膜太阳能电池10作为计时器的面板，还包含一表带50作为计时器的固定装置。固定装置亦可是需要更换为下列任何其中之一：一外框、一支架或一悬挂装置。

本发明的另一具体实施例，参照图8及图9，是另一具体实施例的透明薄膜太阳能电池计时器的剖视视图及俯视图，其是以液晶显示装置(LCD)80作为时间显示装置，薄膜太阳能电池10是覆盖于液晶显示装置(LCD)上方，用以在光照射后产生电压源，并作为透明薄膜太阳能电池计时器的上方保护层。

本发明的优势在于，薄膜太阳能电池覆盖于液晶显示装置(LCD)上方，可以使计时装置的本体表面空间可以进行最大利用，不需限制液晶显示装置的面积，亦可达到薄膜太阳能电池最大的受光面积。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然并非用以限定本发明实施的范围，依据本发明的权利要求书及说明内容所作的简单的等效变化与修饰，仍属于本发明技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种具有透明薄膜太阳能电池的计时装置，其特征在于其包含：

一薄膜太阳能电池，用以接收一光源，并产生一电压源；

一计时机组，用以在接收前述薄膜太阳能电池所产生的电压源后，产生重复电子信号频率以进行计时；

一时间显示装置，是与该计时机组连结，且用以接受前述计时机组重复电子信号频率驱动后显示时间；以及

一壳体，其具有一上方开口，用以容置并保护前述薄膜太阳能电池、计时机组以及时间显示装置；

其中该薄膜太阳能电池，设置于该壳体上方开口，以在光照射后产生该电压源以输入该计时机组，并作为计时装置本体的保护板,

所述的薄膜太阳能电池包括：

一透明基板，其一面为照光面；

一第一电极层，其形成于前述透明基板下方，用以使通过前述透明基板的光线进入电池内部；

一主吸收层，位于前述第一电极层的下方，用以在受光照射后产生电子空穴对，以提供光电流并增加光吸收率；

一第二电极层，位于前述主吸收层之下，用以与前述第一电极层取出电能与提升光电转换的效率；以及

一保护层，位于前述第二电极层之下，用以保护。

2.如权利要求1所述的计时装置，其特征在于其中所述的计时机组包括：

一石英震荡器，用以在受到电压源输入后，产生正弦波或方波重复电子信号频率，构成震荡电路；

半导体集成电路（IC），用于对前述震荡电路除频并控制步进马达的线圈和磁铁；

一步进马达，用以接收来自前述半导体集成电路（IC）的每秒一次的信号频率驱动后，驱动一齿轮系统；

一齿轮系统，用以接收前述步进马达的驱动后，带动前述时间显示装置以指示时间。

3.如权利要求2所述的计时装置，其特征在于其中所述的时间显示装置包括：

数个指针，由前述计时装置的齿轮机组带动；以及

一刻度盘，其具有刻度，供受带动的指针指示时间。

4.如权利要求1所述的计时装置，其特征在于其中所述的时间显示装置为液晶显示装置(LCD)，用以通过数字指示时间。

5.如权利要求1所述的计时装置，其特征在于其还包含下列固定装置的其中之一：一表带、一外框、一支架或一悬挂装置。

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