CN201936890U - 红外光随温度自动切换的智能型薄膜太阳能电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型是有关一种红外光随温度自动切换的智能型薄膜太阳能电池，包括透光基板、上电极层、光伏层、下电极层以及温度导向光学层；上电极层配置于透光基板上；光伏层配置于上电极层上；下电极层配置于光伏层上；温度导向光学层配置于光伏层与下电极层之间，其对红外光的透光度随温度而改变。当温度导向光学层的温度提升至特定范围时，温度导向光学层对红外光的透光度会降低。

Description

红外光随温度自动切换的智能型薄膜太阳能电池

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池，特别是涉及一种依据目前温度来调整太阳光的红外光波段透光度的薄膜太阳能电池。

背景技术

随着环保意识抬头，节能减碳的概念逐渐受众人所重视，再生能源的开发与利用成为世界各国积极投入发展的重点。再生能源当中，由于太阳光随处可得，且不像其他能源(如：石化能源、核能)一般会对地球产生污染，因此太阳能与可将太阳光转换成电能的太阳能电池是目前看好的明星产业。

太阳能电池若可具有大面积的照光面积，便可产生相对大量且可供使用的电能。因此有许多厂商希冀将「绿能建筑」的概念融入太阳能电池中，即在建筑物曝晒太阳最多之处铺设太阳能电池，藉以利用太阳能电池所产生的电能来弥补建筑物内所耗费的电能。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种红外光随温度自动切换的智能型薄膜太阳能电池，使其可依据温度来调整红外光的透光程度/反射率，当温度过高时可使太阳光中红外光的透光度降低。

为了实现上述目的，依据本实用新型提出的一种红外光随温度自动切换的智能型薄膜太阳能电池，其包括透光基板、上电极层、光伏层、下电极层以及温度导向红外光透光层；上电极层配置于透光基板上；光伏层配置于上电极层上；下电极层配置于光伏层上；温度导向红外光透光层配置于光伏层与下电极层之间，其对于红外光之透光度随温度而变；当温度导向光学层的温度提升至特定范围时，温度导向光学层对红外光的透光度会降低。

本实用新型还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的红外光随温度自动切换的智能型薄膜太阳能电池，其中所述的温度导向光学层的材料包括二氮化钒或者氧元素与钒元素的化合物。此外，温度导向光学层也可掺杂有钛、银或铜等元素。

前述的红外光随温度自动切换的智能型薄膜太阳能电池，其中当温度提升至摄氏30度以上时，温度导向光学层对红外光的透光率会降低。

前述的红外光随温度自动切换的智能型薄膜太阳能电池，其中当温度小于摄氏30度时，温度导向光学层对红外光的透光度会提升。

前述的红外光随温度自动切换的智能型薄膜太阳能电池，其中所述的温度导向光学层对该红外光的透光度随该温度的提升而降低。

前述的红外光随温度自动切换的智能型薄膜太阳能电池，其中所述的光伏层包括N型半导体层与P型半导体层，并依序配置于上电极层与下电极层之间。

本实用新型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，本实用新型的红外光随温度自动切换的智能型薄膜太阳能电池，当太阳光自透光基板进入薄膜太阳能电池时，温度导向红外光透光层会依据目前温度而调整红外光波段的太阳光通过薄膜太阳能电池的透光度。当温度过高时，通过薄膜太阳能电池的红外光透光度便会降低，藉此提升阻挡红外光通过薄膜太阳能电池的比例，因而当本实用新型应用在建筑物或温室时可避免室内的温度过高。相反地，当外部环境的温度较低时，通过薄膜太阳能电池的红外光比例将会提升，可让较多的入射光线得以穿透，当本实用新型应用在建筑物或温室时便可使温室内部的环境温度较容易提升。

另外，本实用新型可应用于建筑物的窗户、屋顶上，藉以调节室内的温度。亦可以应用于需要较多绿光或蓝绿混光的农业或花卉产业，以维持温室的室内温度，有助于农作物与花卉培养。

为让本实用新型上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1是本实用新型一实施例说明红外光随温度自动切换的智能型薄膜太阳能电池的剖视示意图。

图2是本实用新型一实施例说明温度导向红外光透光层的红外光透光程度的示意图。

10、30：薄膜太阳能电池       100、150：透光基板

110：上电极层                120：光伏层

123：N型半导体层             125：P型半导体层

130：温度导向红外光透光层    140：下电极层

160：薄膜导电层              L1：温度低于摄氏20度时的曲线

L2：温度高于摄氏30度时的曲线 IR：红外光的光线频率

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型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，对依据本实用新型提出的红外光随温度自动切换的智能型薄膜太阳能电池其具体实施方式、步骤、结构、特征及其功效详细说明。

图1为本实用新型一实施例说明红外光随温度自动切换的智能型薄膜太阳能电池10的剖视示意图。本实用新型较佳实施例的薄膜太阳能电池10包括：透光基板100、上电极层110、光伏层120、温度导向红外光透光层130以及下电极层140。在本实施例中，薄膜太阳能电池10还包括透光基板150。

上述的透光基板100的材料例如是采用玻璃基板，其中入射光线L可由透光基板100进入薄膜太阳能电池10，如图1所示。上述的上电极层110配置于透光基板100上，本实施例所指的上电极层110为靠近入射光线L方向的电极层，且上电极层110的材料可以是采用透光导电氧化物。在本实施例中，透光导电氧化物可以是铟锡氧化物(indium tin oxide，ITO)、氧化铝锌(Al doped ZnO，AZO)、铟锌氧化物(indium zinc oxide，IZO)或其他透光导电材料。

请继续参考图1，上述的光伏层120配置于上电极层110上。在本实施例中，薄膜太阳能电池10的光伏层120若为单接面(single junction)的形态时，光伏层120可包括N型半导体层123与P型半导体层125，其中N型半导体层123与P型半导体层125依序配置于上电极层110与下电极层140之间。详细而言，N型半导体层123的材料可采用非晶硅或微晶硅，而N型半导体层123中所掺杂的材料例如是选自元素周期表中VA族元素的群组，可为氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)或铋(Bi)等元素。另外，P型半导体层125的材料例如为非晶硅或微晶硅，而P型半导体层125中所掺杂的材料例如是选自元素周期表中IIIA族元素的群组，可为硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)或铊(Tl)等元素。

上述仅为举例说明，本实用新型不限于此。在其他可能的实施例中，薄膜太阳能电池10的光伏层120也可采用双接面(double junction)或三接面(triple junction)的光伏结构。换言之，本实施例的薄膜太阳能电池10也可以是非晶硅薄膜太阳能电池、微晶硅薄膜太阳能电池、堆叠式(tandem)薄膜太阳能电池或三层式(triple)硅薄膜太阳能电池。值得一提的是，在图1中的光伏层120亦可包括有高温非晶硅本质层(intrinsiclayer)，其中高温非晶硅本质层(未绘示)可配置于N型半导体层123与P型半导体层125之间，藉以增强薄膜太阳能电池10的光电转换效率。

请继续参考图1，上述的下电极层140配置于光伏层120上。在本实施例中，下电极层140的材料可采用透光导电氧化物(例如铟锡氧化物、氧化铝锌、铟锌氧化物或其他透光导电材料)。另外，上述的温度导向红外光透光层130配置于光伏层120与下电极层140之间，且红外光通过此温度导向光学层130的透光度可随目前环境的温度T而改变。

详细而言，本实用新型所指的“智能型”薄膜太阳能电池10，是因通过薄膜太阳能电池10的红外光的透光度可随着目前环境温度T而自动变更。举例来说，当温度过高时(换言之，当温度T提升至特定范围时)，通过薄膜太阳能电池10的红外光的透光度便会自动降低，藉以可阻挡红外光通过薄膜太阳能电池10的比例。如此一来，若温室的建材采用本实施例的薄膜太阳能电池10时，便可在外部环境为高温时而避免温室内的温度过高。相反地，当外部环境的温度T较低时，通过薄膜太阳能电池10的红外光的比例将会提升，如此可让较多的入射光线L的红外光得以穿透，如此一来，若温室的建材采用本实施例的薄膜太阳能电池10时，便可使温室内部的环境温度较容易提升。

为了更详述本实用新型实施例的精神，以下将详细说明温度导向光学层130随温度的透光度的变化，如图2所示，其中图2为依照本实用新型一实施例说明温度导向光学层130的红外光透光度的示意图，且横轴为入射光线L的光波长，纵轴则为入射光线L的透光度，最高为100％(亦即光线几乎可全数通过)，最低为0％(以及光线几乎被完全阻挡)。此外，温度导向光学层130的材料在本实施例中为二氧化钒。

在本实施例中，曲线L1为温度导向光学层130的温度T小于等于摄氏20度(T≤20oC)时，温度导向光学层130对于入射光线L的透光度，而曲线L2则为温度T大于等于摄氏30度(T≥30oC)时，温度导向光学层130对于入射光线L的透光度。由图2可知，当温度T提升至摄氏30度或者温度T大于摄氏30度时(亦即上述的温度导向光学层130的特定范围，请见曲线L2)，温度导向光学层130便会降低红外光的透光度，如图2绘示的红外光IR波段的透光度。由图2可知，温度导向光学层130对于红外光的透光度若约略为10％，即温度于摄氏30度以上时，入射光线L中约略10％的红外光可通过此温度导向光学层130，其余的红外光则可被反射回透光基板100、或藉由光伏层120再次吸收而转换为电能。换言之，入射光线L中大部分红外光便可被阻挡或是被反射。

另外，若温度T降低至摄氏20度以下时(请见曲线L1)，温度导向光学层130便提升红外光之通过程度，使得穿透过此薄膜太阳能电池10之入射光线L中大多数的红外光得以穿越，因此采用此薄膜太阳能电池10之温室内部的温度T可藉由红外光而逐渐提升。请继续参考图2之曲线L1，温度导向光学层130在其本身温度为20度时对于红外光的透光度约略为100％，亦即温度于摄20度以下时，入射光线L内几乎所有的红外光均可通过此温度导向光学层130，若温室的建材采用本实施例的薄膜太阳能电池10时，便可温室内部的环境温度易于提升。藉此，本实用新型实施例除了本身为薄膜太阳能电池10以外，亦可藉由自动调整红外光的透光度达成室内温度的控制，并且降低室内空调的依赖程度，节省空调所消耗的电能。

上述入射光线L的透光度仰赖于温度导向光学层130的材料，因此上述的透光度均为实验数据，当温度导向光学层130的材料有些许变更时，图2的透光度的曲线亦有不同，因此本实用新型不应以此为限。在其他实施例中，温度导向光学层130的材料亦可以是氧元素与钒元素的化合物。此外，在本实用新型实施例中，薄膜太阳能电池10可进一步包括透光基板150，其配置于下电极层140上，透光基板150用以接合与保护薄膜太阳能电池10。

综上所述，当太阳光自透光基板进入薄膜太阳能电池时，温度导向红外光透光层会依据目前温度而调整红外光波段的太阳光通过薄膜太阳能电池的透光度。在本实施例中，当温度过高时，通过薄膜太阳能电池的红外光透光度便会降低，藉此提升阻挡红外光通过薄膜太阳能电池的比例，因而当本实施例应用在建筑物或温室时可避免室内的温度过高。相反地，当外部环境的温度较低时，通过薄膜太阳能电池的红外光比例将会提升，可让较多的入射光线得以穿透，当本实施例应用在建筑物或温室时便可使温室内部的环境温度较容易提升。

另外，本实用新型实施例可应用于建筑物的窗户、屋顶上，藉以调节室内的温度。亦可以应用于需要较多绿光或蓝绿混光的农业或花卉产业，以维持温室的室内温度，有助于农作物与花卉培养。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然并非用以限定本实用新型实施的范围，依据本实用新型的权利要求书及说明内容所作的简单的等效变化与修饰，仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种红外光随温度自动切换的智能型薄膜太阳能电池，其特征在于包括：

一透光基板；

一上电极层，配置于该透光基板上；

一光伏层，配置于该上电极层上；

一下电极层，配置于该光伏层上；以及

一温度导向光学层，配置于该光伏层与该下电极层之间，该温度导向光学层对一红外光之透光度随一温度而变，其中当该温度导向光学层的该温度提升至一特定范围时，该温度导向光学层对该红外光的透光度会降低。

2.如权利要求1所述的红外光随温度自动切换的智能型薄膜太阳能电池，其特征在于其中所述的温度导向光学层的材料为二氮化钒或者氧元素与钒元素的化合物。

3.如权利要求1所述的红外光随温度自动切换的智能型薄膜太阳能电池，其特征在于其中当该温度提升至摄氏30度以上时，该温度导向光学层对该红外光的透光率会降低。

4.如权利要求3所述的红外光随温度自动切换的智能型薄膜太阳能电池，其特征在于其中当该温度小于摄氏30度时，该温度导向光学层对该红外光的透光度会提升。

5.如权利要求1所述的红外光随温度自动切换的智能型薄膜太阳能电池，其特征在于其中所述的温度导向光学层对该红外光的透光度随该温度的提升而降低。

6.如权利要求1所述的红外光随温度自动切换的智能型薄膜太阳能电池，其特征在于其中所述的光伏层包括一N型半导体层与一P型半导体层，依序配置于该上电极层与该下电极层之间。 

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