CN108735846A - 具发色图案的薄膜太阳能电池装置 - Google Patents
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Abstract
一具发色图案的薄膜太阳能电池，包含一太阳能薄膜单元、一前保护层、至少一发色图案，及一背保护层。太阳能薄膜单元包括一受光面及一背光面。前保护层设置于受光面上，并包括邻近受光面的内表面、一外表面，及形成于外表面上的微结构单元。发色图案形成于前保护层的内表面，并包括多个具有至少一种颜色的微色点。背保护层设置于太阳能薄膜单元的背光面上。当一入射光经微结构单元照射至每一个微色点时，会通过绕射现象所产生的帕松光斑照射至对应所述微色点的太阳能薄膜单元的受光面上，于该受光面形成光线散布的效果，不仅能呈现多色系效果，还能减少遮阴现象与热斑效应。
Description
技术领域
本发明涉及一种薄膜太阳能电池，特别是涉及一种具发色图案的薄膜太阳能电池。
背景技术
建筑整合太阳能(building integrated photovoltaics，BIPV)主要是将太阳能电池相关材料整合于建筑物(如玻璃帷幕)中，以透过太阳光发电来作为建筑物的能量来源。然而，当太阳能电池整合于玻璃帷幕时，常因太阳能电池漆黑的外观而局限建筑物的外观设计。
因此，为了让建筑物在整合太阳能电池后，还能兼具美观，目前常见的设计方式，是将有颜色的玻璃直接做为太阳能电池的保护玻璃，或于太阳能电池的保护玻璃的内表面形成多层膜来达成光反射效果，使太阳能电池具有色彩的外观，然而，前述两种方式仅能让太阳能电池达成单色效果。
为了让太阳能电池的色彩与图案更为多元，也有业者将无机颜料网印在太阳能电池的保护玻璃的内表面上，以让太阳能电池可显现出不同色彩的图案。以网印颜料的方式虽可更易进行图像化并产生多样色彩，但却容易大面积遮蔽入射至太阳能电池的太阳光，产生严重的遮阴现象，使遮阴处容易因漏电流造成转换效率下降，更可能造成热斑效应而损害太阳能电池。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具发色图案的薄膜太阳能电池。
本发明具发色图案的薄膜太阳能电池，包含一个太阳能薄膜单元、一层前保护层、至少一个发色图案，及一层背保护层。
该太阳能薄膜单元包括一受光面及一相反该受光面的背光面。
该前保护层设置于该受光面上，并包括一邻近该受光面的内表面、一相反该内表面的外表面，及一形成于该外表面上的微结构单元。
该至少一个发色图案形成于该前保护层的该内表面，该发色图案包括多个具有至少一种颜色的微色点。
该背保护层设置于该太阳能薄膜单元的该背光面上。
当一入射光经该微结构单元照射至该每一个微色点时，会通过绕射现象所产生的帕松光斑(poisson spot)照射至对应所述微色点下方的该太阳能薄膜单元的该受光面上。
本发明具发色图案的薄膜太阳能电池，包含多个彼此间隔排列的发色图案。
本发明具发色图案的薄膜太阳能电池，该每一个微色点为圆形且其直径介于0.02mm至0.25mm。
本发明具发色图案的薄膜太阳能电池，该每一个微色点为椭圆形且其长轴的长度介于0.02mm至0.25mm。
本发明具发色图案的薄膜太阳能电池，该微结构单元具有多个自该外表面向上凸起的单体。
本发明具发色图案的薄膜太阳能电池，该每一个单体为半圆形且其直径介于0.2mm至10mm，该每一个单体的中心至相邻的该每一个单体的中心的距离不大于其直径的5倍。
本发明具发色图案的薄膜太阳能电池，该每一个单体为半椭圆形且其长轴的长度介于0.2mm至10mm，该每一个单体的中心至相邻的该每一个单体的中心的距离不大于其长轴的5倍。
本发明具发色图案的薄膜太阳能电池，该每一个单体为多边形，且多边形的外接圆的直径介于0.2mm至10mm，该每一个单体的中心至相邻的该每一个单体的中心的距离不大于其外接圆的直径的5倍。
本发明的有益效果在于：通过多个微色点构成发色图案，以让入射光照射所述微色点时，能通过绕射现象让太阳光有效地照射至该太阳能薄膜单元的该受光面，且透过该微结构单元让入射光在不同角度入射形成不同折射角度的折射光，使不同角度的折射光照射至各微色点，产生不同分布的帕松光斑，而于该受光面形成光线散布的效果，不仅能呈现多色系效果，还能减少遮阴现象与热斑效应。
附图说明
图1是一局部剖面图示意图，说明本发明具发色图案的薄膜太阳能电池一实施例；
图2是一局部剖面图示意图，说明该实施例的微结构单元的一态样；
图3是一不完整的部分放大俯视图，说明该实施例的微结构单元的另一态样；
图4是一不完整的部分放大仰视图，说明该实施例的每一个微色点呈圆形；
图5是一不完整的部分放大仰视图，说明该实施例的每一个微色点呈椭圆形；
图6是一不完整的部分放大仰视图，说明该实施例的所述微色点的一排列态样；
图7是一不完整的部分放大仰视图，说明该实施例的所述微色点的另一排列态样；及
图8是一不完整的部分放大仰视图，说明该实施例的所述微色点的又一排列态样。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
参阅图1，本发明具发色图案的薄膜太阳能电池的一实施例，包含一前保护层2、一背保护层3、多个形成于该前保护层2上的发色图案4，及一位于该前保护层2与该背保护层3之间的太阳能薄膜单元5。
具体地说，该太阳能薄膜单元5包括一受光面51及一相反该受光面51的背光面52。该前保护层2与该背保护层3分别以封合胶材(encapsulation adhesives)6黏合于该受光面51上与该背光面52上，较佳地，该前保护层2是可以由可透光的玻璃或透光的钢化玻璃所构成，而该背保护层3则可由玻璃、钢化玻璃或铝背板所构成，用于稳固的固定并保护该太阳能薄膜单元5。于本实施例中，该前保护层2是以玻璃，该背保护层3是以钢化玻璃为例作说明；该封合胶材6是选自例如乙烯/乙酸乙烯酯共聚物(ethylene-vinyl acetate，EVA)的热固性封合胶材，但不以此为限；该太阳能薄膜单元5是一般将化合物半导体以薄膜制程方式所形成的薄膜太阳能电池结构，例如CIS、CIGS等薄膜太阳能电池，此薄膜太阳能电池的结构为本领域技术人员所周知，且非本发明的重点，于此不加以赘述。
该前保护层2包括一邻近该受光面51的内表面21、一相反该内表面21的外表面22，及一形成于该外表面22并具有多个自该外表面22向上凸起的单体231的微结构单元23。所述单体231的形成方式可以是直接对该前保护层2的该外表面22进行压印而产生，也可以使用其他材料额外的形成于该外表面22上，只要能让该外表面22产生凹凸结构以减小一入射光λ的反射，并可让入射经该微结构单元23的入射光λ因二次反射形成虚拟景深便可。
该每一个发色图案4包括多个形成于该前保护层2的该内表面21且呈几何形状并具有至少一种颜色的微色点41，所述微色点41的形成方式则可透过网版印刷或喷墨列印等方式，将不同颜色的不透明油墨直接形成于该前保护层2的内表面21。
此处要特别说明的是，本发明具发色图案的薄膜太阳能电池主要是适用于整合在一般建筑物的墙面或玻璃帷幕上。因此，当灰尘或其它微粒落在该微结构单元23的所述单体231之间时，会因为本发明具发色图案的薄膜太阳能电池呈近90度的安装，所以不会有灰尘或其它微粒卡在该微结构单元23上而影响薄膜太阳能电池的光电转换效率。
此外，由于本发明具发色图案的薄膜太阳能电池具有微结构单元23且将各发色图案4设计成由多个微色点41所构成，因此，当整合于建筑物上后，太阳光(也就是，该入射光λ)经该微结构单元23时，会让太阳光产生二次反射而形成虚拟景深的效果，并在照射各发色图案4时，使太阳光反射各发色图案4的颜色，从而让薄膜太阳能电池整体具有立体的色彩效果，而且该微结构单元23还能让太阳光在不同角度入射形成不同折射角度的折射光，使不同角度的折射光在经该每一个微色点41还会通过绕射现象所产生不同分布的帕松光斑，照射至对应位于所述微色点41下方的该太阳能薄膜单元5的该受光面51上并形成光线散布的效果，以让太阳光能更有效的照射至该薄膜太阳能单元5，而可减少因为所述发色图案4对该太阳能薄膜单元5产生的遮阴现象与热斑效应。
此处值得一提的是，现有太阳能电池整合于建筑物时，还会有反射眩光(reflected glare)的问题造成光害(light pollution)，而本发明该前保护层2的该微结构单元23除了能让太阳光产生二次反射形成虚拟景深的效果外，还能进一步降低薄膜太阳能电池受太阳光照射产生的反射眩光，使本发明具发色图案的薄膜太阳能电池具有低眩光的特性。
详细地说，于本实施例中，所述单体231呈半圆形的向上凸出该外表面22，较佳地，所述单体231呈规律而彼此对称的排列，且该每一个单体231的直径介于0.2mm至10mm之间，更佳地，该每一个单体231的中心至相邻的该每一个单体231的中心的距离L，不大于该单体231的直径的5倍。举例而言，当该单体231的直径为0.2mm时，任相邻的两个单体231之间的距离L不大于1mm。
配合参阅图2与图3，此处要特别说明的是，所述单体231的形状与排列并不以前述为限，也可以是其他几何形状且均匀的任意排列或彼此不对称的排列，例如彼此以并列、错列，或斜列的方式排列。更具体的举例来说，图2显示所述单体231为半椭圆形的态样且彼此错列的排列，当该每一个单体231如图2呈半椭圆形的态样时，其半椭圆形的长轴的长度介于0.2mm至10mm，且该每一个单体231的中心至相邻的该每一个单体231的中心的距离L，不大于此长轴长度的5倍；图3则显示所述单体231为多边形的态样且彼此错列的排列(此处以六边形为例做说明，但不以此为限)，当该每一个单体231如图3呈多边形的态样时，其多边形的最大外接圆的直径介于0.2mm至10mm，且该每一个单体231的中心至相邻的该每一个单体231的中心的距离L，不大于此直径的5倍。
参阅图4与图5，于本实施例中，该每一个发色图案4中的所述微色点41为如图4所呈现的圆形态样且彼此并列的排列，该每一个微色点41的直径介于0.02mm至0.25mm。所述微色点41除了圆形态样外，也可以如图5显示呈椭圆形态样，当其为椭圆形态样时，该每一个椭圆形的微色点41的长轴的长度介于0.02mm至0.25mm。
配合参阅图6至图8，要特别说明的是，所述微色点41的排列方式并不以前述为限，也可以是例如彼此以斜列、错列或均匀散布的方式排列。举例来说，图6至图8显示所述微色点41以不同方式排列的态样，图6显示所述微色点41以斜列方式排列；图7显示所述微色点41以错列方式排列；图8则显示所述微色点41均匀的散布。
于本发明中，所述发色图案4与所述微色点41的排列组合及其间距可依所需颜色明度(value)等视实际需求做改变，也就是说，当要让薄膜太阳能电池呈现较高的色彩明度时，所述发色图案4与所述微色点41之间的距离越短，形成于该前保护层2的该内表面21的所述微色点41的密度也就越高。
一般而言，现有要让应用于建筑的太阳能电池具有更鲜艳的颜色时，其涂布颜料就越多，进而遮蔽了更多的太阳光，但本发明将各发色图案4设计成由多个微色点41所构成，有效利用帕松光斑的绕射原理，就算所述微色点41遮蔽率达50％时，其太阳能薄膜单元5的发电效率仍能维持一定，且发电效率下降的程度仅与遮蔽率成正比，而不会发生严重效率衰退或热斑问题。
综上所述，本发明具发色图案的薄膜太阳能电池适用于整合于建筑物的墙面或玻璃帷幕，当太阳光(入射光λ)入射经微结构单元23能使入射光λ经二次反射形成虚拟景深效果，并降低反射眩光，且入射光λ照射所述微色点41时，能通过帕松光斑的绕射现象让太阳光有效地照射至该太阳能薄膜单元5的该受光面51，不仅能呈现立体的色彩效果，还能减少因为所述发色图案4对该太阳能薄膜单元5产生的遮阴现象与热斑效应，所以确实能达成本发明的目的。
Claims (8)
1.一种具发色图案的薄膜太阳能电池，包含一个太阳能薄膜单元、一层前保护层、至少一个发色图案，及一层背保护层；其特征在于：该太阳能薄膜单元包括一受光面及一相反该受光面的背光面，该前保护层设置于该受光面上，并包括一邻近该受光面的内表面、一相反该内表面的外表面，及一形成于该外表面上的微结构单元，该至少一个发色图案形成于该前保护层的该内表面，该发色图案包括多个具有至少一种颜色的微色点，该背保护层设置于该太阳能薄膜单元的该背光面上，当一入射光经该微结构单元照射至该每一个微色点时，会通过绕射现象所产生的帕松光斑照射至对应所述微色点的该太阳能薄膜单元的该受光面上。
2.根据权利要求1所述的具发色图案的薄膜太阳能电池，其特征在于：包含多个彼此间隔排列的发色图案。
3.根据权利要求1所述的具发色图案的薄膜太阳能电池，其特征在于：该每一个微色点为圆形且其直径介于0.02mm至0.25mm。
4.根据权利要求1所述的具发色图案的薄膜太阳能电池，其特征在于：该每一个微色点为椭圆形且其长轴的长度介于0.02mm至0.25mm。
5.根据权利要求1所述的具发色图案的薄膜太阳能电池，其特征在于：该微结构单元具有多个自该外表面向上凸起的单体。
6.根据权利要求5所述的具发色图案的薄膜太阳能电池，其特征在于：该每一个单体为半圆形且其直径介于0.2mm至10mm，该每一个单体的中心至相邻的该每一个单体的中心的距离不大于其直径的5倍。
7.根据权利要求5所述的具发色图案的薄膜太阳能电池，其特征在于：该每一个单体为半椭圆形且其长轴的长度介于0.2mm至10mm，该每一个单体的中心至相邻的该每一个单体的中心的距离不大于其长轴的5倍。
8.根据权利要求5所述的具发色图案的薄膜太阳能电池，其特征在于：该每一个单体为多边形，且多边形的外接圆的直径介于0.2mm至10mm，该每一个单体的中心至相邻的该每一个单体的中心的距离不大于其外接圆的直径的5倍。
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