CN107278332B - 彩色太阳能模块及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种彩色太阳能模块及其制造方法，彩色太阳能模块包含有太阳能电池模块200与彩色图案层100。彩色图案层100包含有白色油墨层110与多色油墨层120，白色油墨层110形成于太阳能电池模块200的表面，多色油墨层120形成于白色油墨层110的表面，白色油墨层110包含由多个白色墨点规则排列的所构成的网格状图案，各个白色墨点之间形成有第一透光间隙112可供光线穿透，第一透光间隙112的宽度为0.002微米～0.015微米。多色油墨层120包含由多种颜色的多个有色墨点规则排列的所构成的网格状多色图案，各个有色墨点之间形成有第二透光间隙122可供光线穿透，第二透光间隙122的宽度为0.002微米～0.015微米。本发明制造简易，能够呈现更鲜艳饱和的彩色图案，且彩色图案对发光效率的减损较小。
Description
【技术领域】
本发明有关于利用光辐射直接转变为电能的技术，尤其指与建筑物整合的太阳能技术。
【背景技术】
近年来，为适应太阳能市场更苛刻的需求，在不断提高组件转换效率的同时，外观方面要更加人性化，更加贴合环境的需要。大量太阳能发电站正在建设中，太阳能与建筑、环境一体化也日趋成熟，这就需要有更多种颜色的组件以适应美观要求。尤其是太阳能与建筑、环境一体化对彩色组件的需求更加迫切，对于作为建筑材料的太阳能产品，人们希望能够选择自己喜欢的颜色来装扮自己的建筑，彰显建筑的个性。
现有技术中，中国大陆专利CN01815233.3披露一种太阳能电池单元，包括背面电极、发光层、以及可选的正面电极。太阳能电池单元的部分表面不产生任何能量，该太阳能电池单元的特征在于在太阳能电池单元的至少部分不产生能量的部分上存在彩色材料，而太阳能电池单元的至少部分能量产生部分没有彩色材料，将彩色材料的颜色选择得与太阳能电池单元的光产生部分的颜色不同。
现有技术中，中国大陆专利CN200920318921.7披露一种非晶硅薄膜太阳能电池组件，通过彩色夹胶层固定在玻璃或钢化玻璃上制成的用于建筑的彩色太阳能电池组件，其特征在于由非晶硅太阳能电池组件、彩色夹胶层、玻璃或钢化玻璃构成一个整体的光电幕墙构件，非晶硅薄膜太阳能电池组件通过彩色夹胶层固定在玻璃或钢化玻璃上，非晶硅薄膜太阳能电池组件由多片组合构成并留有间隙，通过铝箔非晶硅薄膜太阳能电池组件连接电极，间隙采用透明材料填充，非晶硅薄膜太阳能电池组件经彩色夹胶层压置在两块玻璃或钢化玻璃之间，由两块两块玻璃或钢化玻璃封装。
现有技术中，中国大陆专利CN201110225590.4批露一种具有图案的彩色太阳能电池片的制备方法，其步骤为：首先制备与所需图案对应的网版；再由制好的网版用丝网印刷的方式将腐蚀性浆料印到彩色太阳能电池片的色彩调制层，在温度为0℃～1000℃条件下，处理时间为10秒～3600秒；腐蚀后的太阳能电池片经过超声清洗、纯水喷淋具有图案的正电极一面，再经烘干，制得具有图案的彩色太阳能电池片。
现有技术中，中国大陆专利CN201220432249.6披露一种由彩色太阳能电池制作的彩色太阳能组件，包括由上而下依次排布的钢化玻璃、EVA、彩色太阳能电池片、EVA、背板，所述的彩色太阳能电池片由单片含有2种以上颜色的彩色太阳能电池片组成。
【发明内容】
本发明的目的，在于提供一种彩色太阳能模块，其制造较为简易，能够呈现更鲜艳饱和的彩色图案，使彩色太阳能模块更为美观，且彩色图案对发光效率的减损较小。这种彩色太阳能模块可应用于广告招牌、建筑材料、艺术装置上等，兼具发电的功能，进而提升太阳能模块的附加应用价值。
本发明首先提出一种彩色太阳能模块1，包含有一个太阳能电池模块200与一个彩色图案层100。彩色图案层100包含有一个白色油墨层110与一个多色油墨层120，白色油墨层110形成于太阳能电池模块200的表面，多色油墨层120形成于白色油墨层110的表面，白色油墨层110包含由多个白色墨点111规则排列的所构成的一个网格状图案，白色墨点111之间形成有第一透光间隙112可供光线穿透，第一透光间隙112的宽度为0.002微米～0.015微米。
多色油墨层120包含由多种颜色的多个有色墨点121规则排列的所构成的一个网格状多色图案，有色墨点121之间形成有第二透光间隙122可供光线穿透，第二透光间隙122的宽度为0.002微米～0.015微米。
进一步的，本发明更提出一种彩色太阳能模块的制造方法，包含下列步骤：
S610：提供一个太阳能电池模块200；
S620：提供一个符合太阳能电池模块200的尺寸的彩色图案；
S630：在太阳能电池模块200的表面以喷墨打印出一层白色油墨层110，白色油墨层110包含由多个白色墨点111规则排列的所构成的一个网格状图案，各个白色墨点111之间形成有第一透光间隙112可供光线穿透；
S640：以UV固化白色油墨层110；
S650：在白色油墨层110的表面以喷墨打印出一个多色油墨层120，多色油墨层120包含由多种颜色的多个有色墨点121规则排列的所构成的一个网格状多色图案，各个有色墨点121之间形成有第二透光间隙122可供光线穿透；以及
S660：以UV固化多色油墨层120，藉此，在太阳能电池模块200的表面形成一个彩色图案层100。
本发明提出的彩色太阳能模块及其制造方法，以UV喷墨打印在太阳能电池模块表面形成彩色图案层，其中并以白色油墨层打底，能使彩色图案的色彩更为鲜艳与饱和。彩色图案层为微细网格状，具有较佳的预设透光间隙，透光效果较佳，对太阳能模块的发光效率减损较小。
本发明提出的彩色太阳能模块及其制造方法，能适用在各种太阳能电池模块，例如：单晶矽、多晶矽、非晶矽、染料敏化等各种太阳能电池模块，应用范围广泛。
【附图说明】
图1是本发明第一较佳实施例，一种彩色太阳能模块的示意图。
图2是多色油墨层中，彩色墨点与第二透光间隙的示意图。
图3是白色油墨层中，第一厚度与第二厚度的示意图。
图4是本发明第二较佳实施例，一种彩色太阳能模块的制造方法的流程图。
附图中的符号说明如下：
彩色太阳能模块 1
太阳能电池模块 200
粗糙层 210
彩色图案层 100
白色油墨层 110
白色墨点 111
第一透光间隙 112
二氧化钛微粒 113
多色油墨层 120
有色墨点 121
第二透光间隙 122
第一厚度 115
第二厚度 116
制造步骤 S610、S615、S620、S630、S640、S650、S660
【具体实施方式】
本发明主要披露一种太阳能电池的应用，其中所使用的太阳能发电的电化学基本原理已为相关技术领域的技术人员所熟知，故以下文中的说明，不作完整描述。同时，以下文中所对照的附图，主要表达与本发明特征有关的结构示意，并未亦不需要依据实际尺寸完整绘制，在先说明。
参照图1，本发明的第一实施例，为一种彩色太阳能模块1，包含有一个太阳能电池模块200与一个彩色图案层100。
彩色图案层100包含有一个白色油墨层110与一个多色油墨层120，白色油墨层110形成于太阳能电池模块200的表面，多色油墨层120形成于白色油墨层110的表面。太阳能电池模块200是已经封装完成的太阳能电池，其表面层可以是玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET塑料)、环氧树脂(EPOXY)、或其他透光材料等，并不设限。
白色油墨层110在本发明中起到的关键作用是作为彩色图案的衬底，因为一般封装完成的太阳能电池模块表面为深蓝色或黑色，在其表面不容易形成鲜艳饱和的彩色图案。如果直接在深蓝色或黑色的太阳能电池模块表面形成彩色图案，不但耗费油墨，彩色图案的视觉效果也差。本发明使用白色油墨层110作为衬底，一方面改变太阳能电池模块表面颜色，另一方面可作太阳光的反射面，藉此使人眼看到的彩色图案更鲜艳、更饱和。
但白色油墨层110也会阻挡太阳光进入太阳能电池模块200中，因此，白色油墨层110实质上是由多个白色墨点111规则排列的所构成的一个网格状图案，白色墨点111之间形成有第一透光间隙112可供光线穿透，如图1所示。
第一透光间隙112在本发明是非常重要的，如果白色油墨层110中没有第一透光间隙112，光线就会被大量阻挡，而无法有效穿透白色油墨层110，到达底下的太阳能电池模块200，这样就会严重影响发光效率。因此，白色油墨层110优选以具有UV硬化功能的数字控制喷墨打印机制作，这样能精准控制第一透光间隙112的宽度。
第一透光间隙112的宽度必须做适当的设定，考虑太阳能电池模块200产生光电反应的光波长以可见光为主，波长380纳米～760纳米，所以第一透光间隙112要足够让可见光穿透即可让太阳能电池模块200发电。通过多次实验与测试，较佳的，第一透光间隙112的宽度为0.002微米～0.015微米，更优选为0.004微米～0.014微米。如果太宽，虽然透光效果好，但是作为图案衬底的效果就差。如果太窄，作为图案衬底的效果好，但是透光效果就差了。
各个第一透光间隙112之间的白色墨点111的线条宽度也是一个重要参数，线条宽度太宽，作为图案衬底的效果好，但是透光效果就差；线条宽度太窄，透光效果好，但是作为图案衬底的效果就差。本发明中，较佳的，白色墨点111的线条宽度大致等同于第一透光间隙112的宽度。
白色油墨层110优选以数字控制的喷墨打印的方式形成，这样能精准控制白色墨点111的线条宽度与第一透光间隙112的宽度。
欲控制白色墨点111的线条宽度可以操作两个参数：一、调整白色油墨量；以及调整UV灯辐射照度。当油墨量不变，辐射照度增加，于太阳能电池模块200表面的白色墨点111会较小，因在喷墨过程产生提早固化现象，白色墨点111落在太阳能电池模块200表面时不会产生飞溅现象，形成的白色墨点111就会较小。例如以720*720dpi的UV喷墨打印机进行打印时，720*720dpi表示一平方英吋面积中有518400个点，白色油墨层110的正常形成厚度为0.01微米，因为油墨在喷墨打印过程中会飞溅损失，所以生成的白色墨点111的大小尺寸约0.005～0.01平方微米，第一透光间隙112的宽度为0.002～0.007微米，如此即可让波长380～760纳米的可见光轻易穿过。但若要更高的太阳能效能，则可将油墨量不变，提高辐射照度即可得到更宽的间距，但白色油墨的厚度就会增加。一般UV喷墨打印机的单位时间喷墨量为固定，当喷墨厚度从0.01微米增加至0.015微米时，第一透光间隙112的宽度会增加50％，达到0.004～0.014微米，可让更多可见光穿透。
本实施例中，彩色图案主要由多色油墨层120所构成。请见图2，多色油墨层120包含由多种颜色的多个有色墨点121规则排列的所构成的一个网格状多色图案，有色墨点121之间形成有第二透光间隙122可供光线穿透，第二透光间隙122的主要作用在允许光线穿透，使太阳能电池模块200发挥应有的功能。较佳的，多色油墨层120所使用的油墨包括青色油墨、红色油墨、黄色油墨、与黑色油墨，藉此喷墨打印形成网格状多色图案。
第二透光间隙122的宽度必须做适当的设定，如果太宽，虽然透光效果好，但是作为彩色图案的效果就差。如果太窄，作为彩色图案的效果好，但是透光效果就差了。考虑到白色油墨层110的第一透光间隙112的宽度，通过多次实验与测试，较佳的，第二透光间隙122的宽度为0.002微米～0.015微米，更优选为0.004微米～0.014微米。各个第二透光间隙122之间的有色墨点121的线条宽度也是一个重要参数，线条宽度太宽，作为彩色图案的效果好，但是透光效果就差；线条宽度太窄，透光效果好，但是作为彩色图案的效果就差。本发明中，较佳的，有色墨点121的线条宽度大致等同于第二透光间隙122的宽度。
多色油墨层120优选以数字控制的喷墨打印的方式形成，这样能精准控制第二透光间隙122的宽度。
考虑透光及作为图案衬底的综合效果，本实施例中，白色油墨层110的厚度为0.01微米～0.015微米。
根据本发明的技术构思，彩色图案层100也可以做成具有立体效果的图案，使图案更生动。其实现的具体方式是调整白色油墨层110的厚度，请见图4，白色油墨层110包含第一厚度115与第二厚度116，第一厚度115为0.01微米～0.015微米，第二厚度116比第一厚度115更厚，此第二厚度所在的位置，就是预设有立体凸出效果的位置。第二厚度116厚度愈厚者，立体效果愈佳。较佳的，本发明建议第二厚度116至少为第一厚度115的2倍。当白色油墨层110固化之后，接著在白色油墨层110的表面再形成多色油墨层120，此时多色油墨层120只要具有单一的厚度即可，通过底下白色油墨层110的较高的第二厚度116，即可以使该位置的多色油墨层120凸起而形成立体效果。
藉由白色油墨层110的不同高度而形成立体效果，比起直接生成不同厚度的多色油墨层120，使用的有色油墨量较少，制造成本较低，同时对于透光效果的影响亦较小。因为，有色墨点121比白色墨点111会遮蔽更多的光线，对发光效率的减损影响较大。
本实施例中，较佳的，白色油墨层110更包含有二氧化钛微粒113，请见图1与图3。二氧化钛是极佳的光催化剂，可以促进光电转换反应。同时，二氧化钛微粒113本身呈现白色，混在白色油墨层110中，不会改变白色油墨颜色；另一方面，二氧化钛微粒113本身还起到对光的反射与散射效果，能够把原本被油墨遮蔽或吸收的光线，向外反射或散射，而通过白色油墨层110，到达底下的太阳能电池模块200，使发光效率减损较少。
请续见图1与图3，为了使白色油墨层110打印在太阳能电池模块200表面的玻璃、EPOXY、PET、透光材料等材质时，更容易附著、具有更佳的牢靠度、达到更佳的透光效果，太阳能电池模块200的表面，较佳的，更具有一个粗糙层210，使白色油墨层110形成于粗糙层210上。
此粗糙层210可利用粗度800目以上的磨砂纸，在太阳能电池模块200表面的玻璃、EPOXY、PET、透光材料等材质表面研磨，形成粗糙层210；或者使用喷砂方式，喷击在太阳能电池模块200表面的玻璃、EPOXY、PET、透光材料等材质的表面，使形成粗糙层210。不论是用磨砂纸或者喷砂，砂粒的粒径以不大于10微米为佳。
请续见图4，本发明进一步提供第二较佳实施例，为一种彩色太阳能模块的制造方法，用于制作第一实施例中的彩色太阳能模块，包含下列步骤S610～S660：
S610：提供一个太阳能电池模块200。
S620：根据太阳能电池模块200的表面积的尺寸，提供一个符合太阳能电池模块200的彩色图案。
S630：在太阳能电池模块200的表面以UV喷墨打印出一层白色油墨层110，白色油墨层110包含由多个白色墨点111规则排列的所构成的一个网格状图案，各个白色墨点111之间形成有第一透光间隙112可供光线穿透。
S640：以UV固化白色油墨层110。
S650：在白色油墨层110的表面以喷墨打印出一个多色油墨层120，多色油墨层120包含由多种颜色的多个有色墨点121规则排列的所构成的一个网格状多色图案，各个有色墨点121之间形成有第二透光间隙122可供光线穿透。
S660：以UV固化多色油墨层120，藉此，在太阳能电池模块200的表面形成一个彩色图案层100。
为了兼顾较佳的彩色图案鲜艳度与发光效率，本实施例中，通过步骤S630与S640以后所形成的第一透光间隙112的宽度为0.002微米～0.015微米，更优选为0.004微米～0.014微米；较佳的，白色墨点111的线条宽度大致等同于第一透光间隙112的宽度。通过步骤S630与S640以后所形成的第二透光间隙122的宽度为0.002微米～0.015微米，更优选为0.004微米～0.014微米；较佳的，有色墨点121的线条宽度大致等同于第二透光间隙122的宽度。
本实施例中，较佳的，如果要形成平面的彩色图案层100，白色油墨层110与多色油墨层120的厚度分别为0.01微米～0.015微米。
本实施例中，如果要形成具有立体凸出效果的彩色图案层100，在步骤S630中，白色油墨层110包含第一厚度115与第二厚度116，第一厚度115为0.01微米～0.015微米，第二厚度116至少为第一厚度层115的2倍。第二厚度所在的位置，就是预设有立体凸出效果的位置。藉此，在步骤S640时，多色油墨层120只要具有单一的厚度即可，通过底下白色油墨层110的较高的第二厚度116，即可以使该位置的多色油墨层120凸起而形成立体效果。
本实施例的步骤S630中，白色油墨层110更包含有二氧化钛微粒113，二氧化钛是极佳的光催化剂，可以促进光电转换反应；同时，二氧化钛微粒113本身呈现白色，混在白色油墨层110中，不会改变白色油墨颜色；另一方面，微粒本身还起到对光的反射与散射效果，能够把原本被油墨遮蔽或吸收的光线，向外反射或散射，而通过白色油墨层110，到达底下的太阳能电池模块200，使发光效率减损较少。
本实施例的步骤S650中，较佳的，多色油墨层120使用青色油墨、红色油墨、黄色油墨、与黑色油墨，藉此喷墨打印形成网格状多色图案。
为了使白色油墨层110更容易附著在太阳能电池模块200上，以具有更佳的牢靠度，本实施例更可以包含步骤S615，请续见图4。
S615：在太阳能电池模块200的表面形成一个粗糙层210。
此时在步骤S630中，白色油墨层110是喷墨打印在太阳能电池模块200的粗糙层210表面上。
在步骤S615中，此粗糙层210可利用粗度800目以上的磨砂纸，在太阳能电池模块200表面的玻璃、EPOXY、PET、透光材料等材质表面研磨，形成粗糙层210；或者使用喷砂方式，喷击在太阳能电池模块200表面的玻璃、EPOXY、PET、透光材料等材质的表面，使形成粗糙层210。不论是用磨砂纸或者喷砂，砂粒的粒径以不大于10微米为佳。
经由以上的说明，本发明的优点归纳如下：
一、将彩色图案层100直接形成在太阳能电池模块200上，制作较为简易，更容易批量生产。
二、彩色图案层100由多色油墨层120及其底部的白色油墨层110所构成，能够排除太阳能电池模块200的深蓝色或黑色表面的不良影响，彩色图案更饱和鲜艳。
三、多色油墨层120及其底部的白色油墨层110分别具有适当的第二透光间隙122与第一透光间隙112，能够提供足够的透光效果，对太阳能电池模块200的发光效率减损影响较小。
四、彩色太阳能模块能具有饱和鲜艳的彩色图案、以及足够的发光效率以应付实际使用。
以上所述仅为本发明较佳的实施方式，并非用以限定本发明的权利范围；同时以上的描述，对于相关技术领域专门人士应可明了及实施，因此其他未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在权利要求的涵盖范围中。
Claims (10)
1.一种彩色太阳能模块(1)，包含有一个太阳能电池模块(200)与一个彩色图案层(100)，其特征在于：
该彩色图案层(100)包含有一个白色油墨层(110)与一个多色油墨层(120)；该白色油墨层(110)形成于该太阳能电池模块(200)的表面，该多色油墨层(120)形成于该白色油墨层(110)的表面，该白色油墨层(110)包含由多个白色墨点(111)规则排列的所构成的一个网格状图案，该白色墨点(111)之间形成有第一透光间隙(112)可供光线穿透，该第一透光间隙(112)的宽度为0.002微米～0.015微米；
该多色油墨层(120)包含由多种颜色的多个有色墨点(121)规则排列的所构成的一个网格状多色图案，该有色墨点(121)之间形成有第二透光间隙(122)可供光线穿透，该第二透光间隙(122)的宽度为0.002微米～0.015微米。
2.根据权利要求1所述的彩色太阳能模块(1)，其特征在于，该白色油墨层(110)的厚度为0.01微米～0.015微米。
3.根据权利要求1所述的彩色太阳能模块(1)，其特征在于，该白色油墨层(110)包含第一厚度(115)与第二厚度(116)，该第一厚度(115)为0.01微米～0.015微米，该第二厚度(116)至少为第一厚度(115)的2倍。
4.根据权利要求1所述的彩色太阳能模块(1)，其特征在于，该白色油墨层(110)包含有二氧化钛微粒(113)，且该第一透光间隙(112)的宽度为0.004微米～0.014微米，该第二透光间隙(122)的宽度为0.004微米～0.014微米。
5.根据权利要求1至4其中任一项所述的彩色太阳能模块(1)，其特征在于，该太阳能电池模块(200)的表面更具有一个粗糙层(210)，该白色油墨层(110)形成于该粗糙层(210)上。
6.一种彩色太阳能模块的制造方法，其特征在于包含下列步骤：
S610：提供一个太阳能电池模块(200)；
S620：提供一个符合该太阳能电池模块(200)的尺寸的彩色图案；
S630：在该太阳能电池模块(200)的表面以UV喷墨打印出一层白色油墨层(110)，该白色油墨层(110)包含由多个白色墨点(111)规则排列的所构成的一个网格状图案，各个白色墨点(111)之间形成有第一透光间隙(112)可供光线穿透；
S640：以UV固化该白色油墨层(110)；
S650：在该白色油墨层(110)的表面以喷墨打印出一个多色油墨层(120)，该多色油墨层(120)包含由多种颜色的多个有色墨点(121)规则排列的所构成的一个网格状多色图案，各个有色墨点(121)之间形成有第二透光间隙(122)可供光线穿透；以及
S660：以UV固化该多色油墨层(120)，藉此，在该太阳能电池模块(200)的表面形成一个彩色图案层(100)。
7.根据权利要求6所述的彩色太阳能模块的制造方法，其特征在于，更包含，
S615：在该太阳能电池模块(200)的表面形成一个粗糙层(210)；以及
S630：在该太阳能电池模块(200)的粗糙层(210)表面以UV喷墨打印出一层白色油墨层(110)。
8.根据权利要求6或7所述的彩色太阳能模块的制造方法，其特征在于，该第一透光间隙(112)的宽度为0.002微米～0.015微米，该第二透光间隙(122)的宽度为0.002微米～0.015微米，该多色油墨层(120)的厚度为0.01微米～0.015微米。
9.根据权利要求8所述的彩色太阳能模块的制造方法，其特征在于，该白色油墨层(110)包含第一厚度(115)与第二厚度(116)，该第一厚度(115)为0.01微米～0.015微米，该第二厚度(116)至少为第一厚度(115)的2倍。
10.根据权利要求8所述的彩色太阳能模块的制造方法，其特征在于，该白色油墨层(110)包含有二氧化钛微粒(113)。
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Granted publication date: 20190319 Termination date: 20220112 |