CN203383125U - 太阳能地砖 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能地砖，包括一外框体，一薄膜太阳能电池模块、一图案层以及一控制模块。该太阳能地砖除具有发电功能，并可由镭射切割所形成的图像或文字，达到标示、广告及美观装饰的功效。

Description

太阳能地砖

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能地砖，通过薄膜太阳能电池的透光性与发电特性，在不影响采光的情况下进行太阳能发电，并由镭射切割所形成的图像或文字，达到标示、广告及美观装饰的功效。 

背景技术

近年来，业者为了达到广告效果，或是给顾客不同的视觉感受，除了会在建筑物的外墙上增设有琳琅满目或光彩夺目的招牌外，并会充分利用由地面向上投射灯光所产生的效果，以招揽客户。以一般埋设在走道地面的地砖灯而言，主要是在一底座内设有一以市电连接的发光电路，并于底座上盖合一透明上盖，藉以提供向上的照明。 

惟，以市电提供必要的电力，在长时间使用后，所耗费的电量相当可观。单纯的将灯光向上投射，似乎显得单调，并无法有效达到广告效益。再者，直接以发光电路连接发光体，并通过发光体直接向上投射灯光，由于该发光体通常会占用较大的体积，将相对需使用较厚的底座，而增加材料成本。再者，习用的上盖大都设计有向下延伸的侧板，在埋设于地表面下之前，相当易于组装，但当埋设于地表面下之后，若有维修的需要时，并不容易将上盖打开，而增加维修的时间，亦限定了后续使用范围。 

另，亦有相关文献利用压电材料，达到智能型绿能指示地砖的功效：只要是人群聚集处就需要使用到电。因此，若能善加利用人走路所施给压电单元的力，将是非常美妙的一种绿能。然而，习知的压电单元本身体积常太大，特别是在垂直于平面的第三轴，必须足够的厚度以提高压电转换效率。另外，就是人的走路除非是闹区，或是夜市或是重要的人行道，否则，稀稀落落的人员走过，使得压电变形量相对有限，且不是连续变化，因此，这个电力就少得可怜一般都不会有开发商加以注意。换言之，想要利用个人走路来进行压电转换是缺乏诱因的。 

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种太阳能地砖，通过薄膜太阳能电池的透光性与发电特性，在不影响采光的情况下进行太阳能发电，并由镭射切割所形成的图像或文字，达到标示、广告及美观装饰的功效。 

为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案： 

一种太阳能地砖，包括一外框体、一薄膜太阳能电池模块、一图案层以及一控制模块。其中，该薄膜太阳能电池模块，设置于外框体内部；该图案层，设置于该外框体内部且位于该薄膜太阳能电池模块的下方，用以使薄膜太阳能电池模块呈现色彩；以及控制模块，设置于外框体内部且位于图案层的下方，主要包括一电路控制系统与一储电蓄电池，该电路控制系统将薄膜太阳能电池模块所产生的电力储存于该储电蓄电池，并提供给其他电子产品的电能使用。 

根据本实用新型的一特征，其中所述薄膜太阳能电池模块包括： 

一第一透明导电基板； 

一光电转换层，包括一镂空区，形成于第一透明导电基板之上； 

一第二透明导电基板；以及 

一封装胶膜，用以结合具有光电转换层的第一透明导电基板及第二透明导电基板。 

根据本实用新型的一特征，其中控制模块还包括一导光板与至少一发光源，该发光源定位于导光板的侧面，通过电路控制系统以导通发光源时，使发光源发射出的光线经导光板及图案层向上投射。 

根据本实用新型的另一特征，其中发光源选自一LED灯。 

一种太阳能地砖，包括： 

一外框体： 

一薄膜太阳能电池模块，设置于外框体内部； 

一图案层，设置于外框体内部，且位于薄膜太阳能电池模块的下方；以及 

一控制模块，形成于图案层的下方，包括一电路控制系统、一储电蓄电池与至少一发光源，其中电路控制系统将薄膜太阳能电池模块所产生的电力储存 于储电蓄电池，该发光源透过电路控制系统以导通发光源时，使发光源发射出的光线经图案层向上投射。 

综上所述，本实用新型太阳能地砖具有以下功效： 

本实用新型太阳能地砖能够使用薄膜太阳能电池进行一般太阳能发电； 

本实用新型太阳能地砖通过镭射切割所形成的图像或文字，达到标示、广告及美观装饰的功效，能提高其附加价值； 

本实用新型太阳能地砖具有取代一般玻璃、埋地灯、地砖等的实用性； 

本实用新型太阳能地砖可根据客户要求设计及生产各样式之产品，亦即只需改变光罩(图案层)的图案；以及 

本实用新型太阳能地砖可自发光，无须额外预埋地线。 

附图说明

图1为本实用新型太阳能地砖的立体外观分解图； 

图2为本实用新型太阳能地砖中的薄膜太阳能电池模块的单一电池的侧视图； 

图3a为本实用新型太阳能地砖的使用状态图(一)； 

图3b为本实用新型太阳能地砖的使用状态图(二)； 

图4为本实用新型太阳能地砖的另一立体外观分解图。 

【主要组件符号说明】 

100太阳能地砖          110外框体             111薄膜太阳能电池模块 

111a镂空区             1111第一透明导电基板  1112光电转换层 

1113第二透明导电基板   1114封装胶膜          112图案层 

113控制模块            114导光板             115镭射头 

具体实施方式

现请参考图1，为本实用新型的太阳能地砖100的立体外观分解图。太阳能地砖100主要包括一外框体110，一薄膜太阳能电池模块111、一图案层112与一控制模块113。亦即本实用新型的太阳能地砖主要形成于外框体110之内。外框体110内设置有薄膜太阳能电池模块111、图案层112与控制模块113。外框 体110主体材料为高分子环氧树脂搭配强化玻璃，具有耐压与防水等效果。 

现请配合参考图2，为本实用新型的太阳能地砖100中的薄膜太阳能电池模块111的侧视图。其中，薄膜太阳能电池模块111设置于外框体内部且，由多个单一电池所组成，其中薄膜太阳能电池模块111中的单一电池包括：一第一透明导电基板1111、一光电转换层1112、一第二透明导电基板1113以及一封装胶膜1114。其中，封装胶膜1114用以结合具有光电转换层1112的第一透明导电基板1111及第二透明导电基板1113。 

第一透明导电基板1111与第二透明导电基板1113由一基材沉积一透明导电层而成。基材选自玻璃、塑料基板、半导性基板、绝缘基板、可挠性基板或不锈钢板之一种材料。透明导电层形成于基材上方，用于取出电能。其中，该第一透明导电基板1111与该第二透明导电基板1113的透明导电层材料选自于氧化铟钖(ITO)、氧化铝锌(AZO)、掺氟氧化锡薄膜(FTO)、氧化锡(SnO2)及氧化锌(ZnO)之一，且其厚度介于200奈米至800奈米之间。需注意的是，不同的透明导电膜的制备方式会影响其所具有的光电特性的质量。较佳地，选用可以耐酸碱耐热、耐湿以及成膜原料便宜且生产成本低的掺氟氧化锡薄膜(FTO)。 

该光电转换层1112依序包括P型半导体层、本质(i)型半导体层与N型半导体层。此外，该光电转换层1112亦包括一镂空区111a，形成于第一透明导电基板之上。 

P型半导体层的定义：在原本质材料中加入杂质（Impurities）用以产生多余的电洞，以电洞构成多数载子的半导体层。例：以硅或锗半导体而言，在其本质半导体中，掺入3价原子的杂质（Impurities）形成多余的电洞，使该电洞作为电流的运作方式。 

本质(i)型半导体层形成于P型半导体层上方，其用于提高可见光谱光子的吸收范围。其中，本质(i)型半导体层对于薄膜太阳能电池的电特性影响最大，原因在于电子与电洞在材料内部传导时，若本质(i)型半导体层的厚度过厚，两者重合机率极高，为避免此现象发生，本质(i)型半导体层不宜过厚。反之，本质(i)型半导体层厚度过薄时，易造成吸旋光性不足。 

N型半导体层形成于本质(i)半导体层上方，其用于产生电子。其中，N型 半导体层指在本质材料中加入的杂质可产生多余的电子，以电子构成多数载子的半导体，即称之为N型半导体层。举例来说，就硅或硅锗半导体而言，若对本质半导体掺入5价原子的杂质时，会形成多余的电子，并以电子流做为主要的运作方式。 

P型半导体层、本质(i)型半导体层以及N型半导体层的制备方式选自电浆增强型化学式气相沉积法、热丝化学气相沉积法、电子回旋共振化学气相沉积法、特高频电浆增强型化学式气相沉积法、低压化学气相沉积法、电浆辅助式化学气相沉积与常压化学气相沉积法之一。需注意的是，P型半导体层、本质(i)型半导体层以及N型半导体层的制备来源将影响其光电特性的质量。 

现请参考图3a、图3b，分別为本实用新型太阳能地砖100的使用状态图(一)(二)。如图3a所示，本实用新型显示的图案层112需先对应到太阳能地砖100之上。接著(如图3b)所示，需注意的是，本实用新型太阳能地砖100之薄膜太阳能电池模块111局部经由一镭射头115以镭射划线之方式配合一图案化的光罩切除上述的光电转换层1112(P-i-N层)与透明导电膜层，令受镭射划线部份形成一镂空区111a。该图案化的光罩即是本实用新型显示的图案层112，设置于外框体内部且其材料选自强化玻璃。 

本实用新型重大特征之一即是：透过图案层112，镂空区111a与其他未实施镭射切割的部分的交互配合会得到一显著的图层效果，藉此效果能同时兼具发电与装饰的功能。 

控制模块113设置于外框体110内部，主要提供用于储存薄膜太阳能电池模块111所产生的电力，并提供给其他电子产品的电能使用。因此控制模块113设置于图案层112的下方，主要包括有一电路控制系统与一储电蓄电池，该电路控制系统将薄膜太阳能电池模块所产生的电力储存于储电蓄电池，并提供给其他电子产品的电能使用。 

其中，本实用新型并未限定储电蓄电池的形式，选自为镍氢、锂钼与锂离子电池之一。较佳为镍氢电池，其电池寿命可达约5年并有至少15年的电容能力。此外，该工作温度广，-25至60℃，并有IP68的防水等级等功效。 

需注意的是，该控制模块113还包括有一导光板114与至少一发光源。其 中，该发光源选自一发光二极管(Light Emitting Diode，LED)灯，并定位于导光板114的侧面，藉以在薄膜太阳能电池模块集能并透过电路控制系统以导通发光源时，使发光源发射出的光线经由图案层向上投射。现请参考图4，为本实用新型太阳能地砖的另一立体外观分解图100。其与图1并未有太大的差异，不同之处在于图1额外加入一导光板114。亦即，太阳能地砖100主要包括一外框体110，一薄膜太阳能电池模块111、一图案层112与一控制模块113。其中，控制模块113形成于图案层112的下方，包括一电路控制系统、一储电蓄电池与至少一发光源，其中电路控制系统将薄膜太阳能电池模块111所产生的电力储存于储电蓄电池，该发光源透过电路控制系统以导通发光源时，使发光源发射出的光线经图案层向上投射。 

当本实用新型太阳能地砖安装于地面、墙壁或其它施工地点后，于白天阳光普照时，薄膜太阳能电池模块111可接收阳光的热能，并于储电蓄电池转换储存电能；而于晚上时，薄膜太阳能电池模块111则可适时提供该电路控制系统所需的电源，以使LED灯导通，从而使LED灯所水平发射出的光线经导光板向上射出，经过上层的图案层112穿透镂空区111a形成局部照明，并达到显彩的效果。其中，电路控制系统具有白天关灯充电，晚上开灯的辨识功能，并可将太阳能电池模块111因阳光照射产生的电源，稳压后对储电蓄电池充电，并具有防逆流保护、过充保护与过度放电保护的功能。 

在另一实施例中，导光板114配合LED灯的模式可更换，可直接将LED灯以单灯排列或数组型式之一安装于控制模块113中，如图1所示，同样也可以达到显彩的效果。 

此外，在一较佳实施例中，该LED灯形成于薄膜太阳能电池模块111及图案层112之间，达到较佳的显彩效果。 

本实用新型太阳能地砖111，在操作时利用太阳光能转化为电能，采用高亮度LED作光源，省电、节能、环保、低碳。且，不需外接电源，白天太阳光对太阳能电池模块充电的同时，会自动关闭LED灯。而LED灯夜间亦会自动打亮，大部分产品在充足太阳光下充电可点亮整个晚上。整灯采用不饱和树脂+强化玻璃作为外框体110材料，光滑透亮且美观，且具有抗压力、防水等功能。另一 方面，本实用新型所提及的LED灯并无限定同一色彩，亦即LED灯的发光颜色有红/黄/蓝/绿/白多种等选择，具有高发光效率，寿命长且无需更换灯泡和电池与免维护等功效。需注意的是，光源亦可选择常亮、七彩渐变以及闪烁等效果的显彩模式。 

本实用新型可将太阳能地砖系列产品广泛应用于户外使用，提供户外亮化照明。如草坪、景观设施、小径、停车场、过道、游泳池周围、街道、公园、广场、等公共照明场所；亦可用于边远山区、野外科考、公路、野外，广告等提供照明。 

综上所述，本实用新型太阳能地砖具有以下功效： 

本实用新型太阳能地砖能够使用薄膜太阳能电池进行一般太阳能发电； 

本实用新型太阳能地砖通过镭射切割所形成的图像或文字，达到标示、广告及美观装饰的功效，能提高其附加价值； 

本实用新型太阳能地砖具有取代一般玻璃、埋地灯、地砖等的实用性； 

本实用新型太阳能地砖可根据客户要求设计及生产各样式的产品，亦即只需改变光罩(图案层)的图案；以及 

本实用新型太阳能地砖可自发光，无须额外预埋地线。 

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。 

Claims (10)

1.一种太阳能地砖，其特征在于包括：

一外框体：

一薄膜太阳能电池模块，设置于该外框体内部；

一图案层，设置于外框体内部，且位于薄膜太阳能电池模块的下方；以及

一控制模块，设置于外框体内部且位于图案层的下方，主要包括一电路控制系统与一储电蓄电池，该电路控制系统将薄膜太阳能电池模块所产生的电力储存于该储电蓄电池，并提供给其他电子产品的电能使用。

2.根据权利要求1所述的太阳能地砖，其特征在于，所述薄膜太阳能电池模块包括：

一第一透明导电基板；

一光电转换层，包括一镂空区，形成于第一透明导电基板之上；

一第二透明导电基板；以及

一封装胶膜，用以结合具有光电转换层的第一透明导电基板及第二透明导电基板。

3.根据权利要求1所述的太阳能地砖，其特征在于，所述控制模块还包括一导光板与至少一发光源，该发光源定位于导光板的侧面，当薄膜太阳能电池模块集能并通过电路控制系统以导通发光源时，使发光源发射出的光线经导光板及图案层向上投射。

4.根据权利要求1所述的太阳能地砖，其特征在于，所述发光源选自一LED灯。

5.根据权利要求1所述的太阳能地砖，其特征在于，所述储电蓄电池选自镍氢、锂钼与锂离子电池之一。

6.一种太阳能地砖，其特征在于包括：

一外框体：

一薄膜太阳能电池模块，设置于外框体内部；

一图案层，设置于外框体内部，且位于薄膜太阳能电池模块的下方；以及

一控制模块，形成于图案层的下方，包括一电路控制系统、一储电蓄电池与至少一发光源，其中电路控制系统将薄膜太阳能电池模块所产生的电力储存于储电蓄电池，该发光源透过电路控制系统以导通发光源时，使发光源发射出的光线经图案层向上投射。

7.根据权利要求6所述的太阳能地砖，其特征在于，所述发光源选自一LED灯。

8.根据权利要求7所述的太阳能地砖，其特征在于，所述LED灯的排列方式选自单灯排列或数组型式。

9.根据权利要求6所述的太阳能地砖，其特征在于，所述储电蓄电池选自镍氢、锂钼与锂离子电池之一。

10.根据权利要求6所述的太阳能地砖，其特征在于，所述发光源形成于薄膜太阳能电池模块及图案层之间。

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