TW201301537A - 具立體圖像顯現的薄膜太陽能電池 - Google Patents

Abstract

一種具立體圖像顯現的薄膜太陽能電池，係包含有一第一基板、一與該第一基板連接的光電轉換膜、一第二基板、一設置於該第二基板與該光電轉換膜之間的封裝膠膜、一全彩立體圖案層以及一設置於該第二基板表面的立體光柵層。該全彩立體圖案層設置於該第一基板與該第二基板之間以顯示圖案。於一光線穿透本發明之太陽能電池時，可利用該全彩立體圖案層以及該立體光柵層之設置，而達到全彩立體顯示的效果，因而使得薄膜太陽能電池具有較高的附加價值。

Description

具立體圖像顯現的薄膜太陽能電池

本發明係有關一種薄膜太陽能電池，尤指一種具立體圖像顯現的薄膜太陽能電池。

為了解決近年來日益短缺的能源問題，並且減少能源製造對地球產生的污染問題，綠色能源被積極的開發使用中，而太陽能電池由於其設置地點較無限制，且能量取得來源容易，因而被積極的發展中。其中薄膜太陽能電池因為其低成本以及具大量製造的特性，而於市場中快速成長，薄膜太陽能電池由於可以使用在價格低廉的玻璃、塑膠、陶瓷、石墨，金屬片等不同材料當基板來製造，形成可產生電壓的薄膜厚度僅需數微米，且由於薄膜是可使用軟性基材，應用彈性大。因此，習知所使用的薄膜太陽能電池，使用玻璃作為基板，並常見使用於雨棚、遮光罩、屋頂以及大樓窗戶等，藉此產生發電的效果，進而節省大量的電費，並有效達到節能省碳的效果。

如美國專利公告US7259321號專利「METHOD OF MANUFACTURING THIN FILM PHOTOVOLTAIC MODULES」，其揭露了一種薄膜太陽能電池的製作方法，但其模組中係使用不透光之金屬層，透視度不佳。由於不透明的太陽能電池模組將遮擋使用者的視野，因而無法應用於要求透光度高的窗戶上。而為了增加薄膜太陽能電池應用於窗戶之附加價值以及室內採光性，其係利用雷射對該太陽能電池進行熔蝕而形成一具圖案化的顯示區域，進而利用該顯示區域而使整體窗戶更具有美感以及藝術價值，除此之外，更利用顯示區域具有比其他區域更高的光穿透性，而提高室內的採光度。

一般的圖案顯示方式係以電腦控制雷射光束之開關(on/off)的方式而對薄膜太陽能電池進行熔蝕以形成該顯示區域，不僅解析度較差，且開關方式的雷射僅能做到黑白圖案的顯示，並無法達到灰階、彩色圖案顯示的功能，更不可能做到立體顯示的效果。若無法提高薄膜太陽能電池的附加價值，便無法提供使用意願，實有改進的必要。

本發明之主要目的，在於解決習知技術無法達到薄膜太陽能電池的立體或彩色圖案顯示效果，而造成附加價值低的問題。

為達上述目的，本發明提供一種具立體圖像顯現的薄膜太陽能電池，其包含有一第一基板、一吸收一光線以進行光電轉換的光電轉換膜、一第二基板、一封裝膠膜、一全彩立體圖案層以及一立體光柵層。該光電轉換膜形成於該第一基板之表面，而該第二基板設置於該光電轉換膜遠離該第一基板之一側，並該封裝膠膜設置於該第二基板與該光電轉換膜之間，藉此結合具有該光電轉換膜之第一基板以及該第二基板，該全彩立體圖案層則形成於該第一基板與該第二基板之間，而該立體光柵層設置於該第二基板遠離該第一基板之一側。部分該光線係穿透該光電轉換膜並透過該全彩立體顯示圖案層以及該立體光柵層之設置，而顯現一立體全彩圖案。

由上述說明可知，本發明利用該全彩立體圖案層以及該立體光柵層的設置，而具有立體圖案的顯示效果，使得薄膜太陽能電池具有更高的附加價值，增加使用者的使用意願。

有關本發明之詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：

請參閱「圖1A」至「圖1F」所示，其係本發明一較佳實施例之製作流程示意圖，如圖所示：本發明係為一種具立體圖像顯現的薄膜太陽能電池，包含有一第一基板10、一吸收一光線80以進行光電轉換的光電轉換膜20、一第二基板50、一封裝膠膜60、一全彩立體圖案層70以及一立體光柵層91。該光電轉換膜20形成於該第一基板10之表面，而該第二基板50設置於該光電轉換膜20遠離該第一基板10之一側，並該封裝膠膜60設置於該第二基板50與該光電轉換膜20之間，藉此結合具有該光電轉換膜20之第一基板10以及該第二基板50。該全彩立體圖案層70則形成於該第一基板10與該第二基板50之間，而該立體光柵層91設置於該第二基板50遠離該第一基板10之一側。觀看者可於該第二基板50一側之位置，藉由該立體光柵層91以及該全彩立體圖案層70而觀察到一立體全彩圖案。

而請特別參閱「圖1A」所示，該光電轉換膜20包含有一與該第一基板10連接的透明導電層21、一金屬層23以及一形成於該透明導電層21及該金屬層23之間的半導體層22，於進行光電轉換膜20之製程時，可先於該第一基板10之表面進行粗糙化處理，以減少因光線80反射造成的光損耗問題。需先說明的是，於接下來的圖式說明中，簡略繪製該透明導電層21、該金屬層23以及該半導體層22，僅以該光電轉換膜20表示之，並且粗糙化表面亦改為平滑線，以便讓整體圖式更為清楚的顯現。於「圖1B」中，一雷射光束40配合一圖案化之光罩30對該光電轉換膜20進行熔蝕而形成一鏤空區24，該鏤空區24係為透明，而使該光電轉換膜20因光線80之穿透而可顯現圖案。並且，該光罩30係可為灰階圖案，因而於進行雷射熔蝕時，根據該光罩30之灰階圖案進行熔蝕，而使該光電轉換膜20上之鏤空區24可為灰階圖案之顯示，除此之外，利用該光罩30之設置，提供雷射光束40於該光電轉換膜20上進行位置較為準確的熔蝕，而可提高圖案之解析度。接著，於「圖1C」中，形成該封裝膠膜60，該封裝膠膜60之材質為彈性膠或熱塑膠，彈性膠係如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚胺基甲酸酯膠黏劑（polyurethane cast resins）、聚丙烯酸酯膠黏劑（polyacrylate cast resins）、矽膠（silicones）等；而熱塑膠則如熱塑性聚胺基甲酸酯（Thermoplastic polyurethane, TPU）、聚氯乙烯（Lonoplast）、酸改性聚烯烴（modified polyolefines）等。

而如「圖1D」中所示，於本實施例中，該全彩立體圖案層70是以印刷、噴墨、雷射或人工上色的方式形成於封裝膠膜60之表面，且對應於該鏤空區24之位置，而觀看者則於光線80穿透該鏤空區24後而可照射到該全彩立體圖案層70，觀看到圖案的顯現。需特別說明的是，圖案的顯現並非因為光線80的照射發電而產生的。其係因為物理性的光學特性，透過光線80的穿透，將未被光電轉換膜20吸收的光入射至觀看者的眼睛中而成像。這裡指的「全彩」，不僅包含彩色，亦包含黑白及灰階的圖案，特此說明。而於「圖1E」中，將該第二基板50設置於該全彩立體圖案層70上而相對該第一基板10，並作為防止外力破壞的保護，該第一基板10與該第二基板50的材質可為玻璃、透明塑膠及可撓透明材質等。

接著請配合參閱「圖1F」，該立體光柵層91具有一與該第二基板50連接的平滑面911以及一遠離該第二基板50的折射面912，該折射面912具有複數凸部913因而可進行光線80的折射，複數該凸部913係呈圓弧狀。該立體光柵層91之材質係可為聚乙烯對苯二甲酸酯（polyethylene Terephthalate, PET)、聚丙烯（polypropylene, PP）、聚氯乙烯（polyvinyl chloride, PVC）及熱塑性聚胺基甲酸酯（Thermoplastic Polyurethane, TPU）等。需說明的是，該全彩立體圖案層70之圖案必須設計為立體顯示用之圖案，而該立體光柵層91之位置必須配合該全彩立體圖案層70之圖案進行位置的校準，而可為立體圖案的顯示。

請配合參閱「圖2」所示，其係本發明第一實施例之立體分解示意圖，如前述說明，該全彩立體圖案層70係形成於該封裝膠膜60之表面。除此之外，亦可如「圖3」所示，將該全彩立體圖案層70係形成於該光電轉換膜20之表面。或者如「圖4」所示，將該全彩立體圖案層70形成於該第二基板50鄰近該封裝膠膜60之表面。

請配合參閱「圖5」所示，其係本發明另一較佳實施例之光電轉換膜結構示意圖，除了利用雷射熔蝕使該光電轉換膜20上形成該鏤空區24以供該光線80穿透之外，亦可使用具有透明性質的光電轉換膜20a，該光電轉換膜20a包含有一與該第一基板10連接的第一透明導電層25、一相對該第一透明導電層25的第二透明導電層26，以及一形成於該第一透明導電層25及該第二透明導電層26之間的半導體層22a，藉由該第一透明導電層25與該第二透明導電層26之設置而可供部分該光線80穿透，本發明所指之「透明」是相較於鍍上金屬而完全無法透光的而言，並非指完全的透明，舉例來說，如該第一透明導電層25與該第二透明導電層26為鋅鎵氧化物材質，則該光電轉換膜20a整體會呈現淡橘紅色，而為半透明之呈現，如材料厚度不同或者使用不同的材料，則有可能呈現不同的半透明效果。

另外，請配合參閱「圖6」所示，本發明更可設置一附加立體光柵層92於該第一基板10遠離該第二基板50之一側表面，藉此可達到雙向的立體顯示效果。

另外一種實施方式則是將該立體光柵層91設置於該第一基板10遠離該第二基板50之一側，請參閱「圖7」，藉此，觀看者可於該第一基板10之一側位置，藉由該立體光柵層91以及該全彩立體圖案層70而觀察到一立體全彩圖案。

其中，請配合參閱「圖1A」至「圖1E」所示，該光電轉換膜20的製程方法與前述實施例相同，該光電轉換膜20包含有與該第一基板10連接的透明導電層21、金屬層23以及形成於該透明導電層21及該金屬層23之間的半導體層22。而配合圖案化之光罩30對該光電轉換膜20進行熔蝕而形成鏤空區24。接著形成該封裝膠膜60以及該全彩立體圖案層70於該光電轉換膜20上，該封裝膠膜60之材質為彈性膠或熱塑膠，彈性膠係如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚胺基甲酸酯膠黏劑（polyurethane cast resins）、聚丙烯酸酯膠黏劑（polyacrylate cast resins）、矽膠（silicones）等；而熱塑膠則如熱塑性聚胺基甲酸酯（Thermoplastic polyurethane, TPU）、聚氯乙烯（Lonoplast）、酸改性聚烯烴（modified polyolefines）等。該全彩立體圖案層70是以印刷、噴墨、雷射或人工上色的方式形成於封裝膠膜60之表面，且對應於該鏤空區24之位置。製程的不同點僅在於將該立體光柵層91設置於該第一基板10遠離該第二基板50的表面。

而全彩立體圖案層70之設置方式則如「圖8」所示，其係形成於該封裝膠膜60之表面。除此之外，亦可如「圖9」所示，將該全彩立體圖案層70係形成於該光電轉換膜20之表面。或者如「圖10」所示，將該全彩立體圖案層70形成於該第二基板50鄰近該封裝膠膜60之表面。

該立體光柵層91設置於該第一基板10遠離該第二基板50的表面的實施樣式中，請配合參閱「圖5」所示，也可使用具有透明性質的光電轉換膜20a，該光電轉換膜20a包含有一與該第一基板10連接的第一透明導電層25、一相對該第一透明導電層25的第二透明導電層26，以及一形成於該第一透明導電層25及該第二透明導電層26之間的半導體層22a，藉由該第一透明導電層25與該第二透明導電層26之設置而可供部分該光線80穿透。舉例來說，如該第一透明導電層25與該第二透明導電層26為鋅鎵氧化物材質，則該光電轉換膜20a整體會呈現淡橘紅色，而為半透明之呈現，如材料厚度不同或者使用不同的材料，則有可能呈現不同的半透明效果。

最後，請配合參閱「圖11」所示，本發明也可設置一附加立體光柵層92於該第二基板50遠離該第一基板10之一側表面，藉此可達到雙向的立體顯示效果。

綜上所述，由於本發明利用該全彩立體圖案層70以及該立體光柵層91的設置，而具有立體圖案的顯示效果，使得薄膜太陽能電池具有更高的附加價值，增加薄膜太陽能電池應用於窗戶的附加價值以及藝術美感，藉此增加使用者的使用意願。並且利用光罩30配合雷射光束40熔蝕而可達到灰階圖案顯示的目的，並提高解析度。除此之外，利用簡易的印刷或噴墨方式而可達到彩色圖案顯示的目的，其製程簡易，方便製造，且具有成本低之優勢，因而可適用於大量製造。因此本發明極具進步性及符合申請發明專利之要件，爰依法提出申請，祈 鈞局早日賜准專利，實感德便。

以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅爲本發明之一較佳實施例而已，當不能限定本發明實施之範圍。即凡依本發明申請範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍內。

10．．．第一基板

20、20a．．．光電轉換膜

21．．．透明導電層

22、22a．．．半導體層

23．．．金屬層

24．．．鏤空區

25．．．第一透明導電層

26．．．第二透明導電層

30．．．光罩

40．．．雷射光束

50．．．第二基板

60．．．封裝膠膜

70．．．全彩立體圖案層

80．．．光線

91．．．立體光柵層

911．．．平滑面

912．．．折射面

913．．．凸部

92．．．附加立體光柵層

圖1A，係本發明一較佳實施例之製作流程示意圖一。

圖1B，係本發明一較佳實施例之製作流程示意圖二。

圖1C，係本發明一較佳實施例之製作流程示意圖三。

圖1D，係本發明一較佳實施例之製作流程示意圖四。

圖1E，係本發明一較佳實施例之製作流程示意圖五。

圖1F，係本發明一較佳實施例之製作流程示意圖六。

圖2，係本發明第一實施例之立體分解示意圖。

圖3，係本發明第二實施例之立體分解示意圖。

圖4，係本發明第三實施例之立體分解示意圖。

圖5，係本發明另一較佳實施例之光電轉換膜結構示意圖。

圖6，係本發明第四實施例之製程結構示意圖。

圖7，係本發明第五實施例之製程結構示意圖。

圖8，係本發明第六實施例之立體分解示意圖。

圖9，係本發明第七實施例之立體分解示意圖。

圖10，係本發明第八實施例之立體分解示意圖。

圖11，係本發明第八實施例之製程結構示意圖。

10．．．第一基板

20．．．光電轉換膜

24．．．鏤空區

50．．．第二基板

60．．．封裝膠膜

70．．．全彩立體圖案層

91．．．立體光柵層

911．．．平滑面

913．．．凸部

Claims (20)

1. 一種具立體圖像顯現的薄膜太陽能電池，包含有：
   一第一基板；
   一吸收一光線以進行光電轉換並讓部分該光線穿透的光電轉換膜，該光電轉換膜形成於該第一基板之表面；
   一第二基板，設置於該光電轉換膜遠離該第一基板之一側；
   一設置於該第二基板與該光電轉換膜之間的封裝膠膜，藉此結合具有該光電轉換膜之第一基板以及該第二基板；
   一全彩立體圖案層，形成於該第一基板與該第二基板之間；及
   一立體光柵層，設置於該第二基板遠離該第一基板之一側。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具立體圖像顯現的薄膜太陽能電池，其中該光電轉換膜具有一利用一雷射配合一圖案化之光罩對該光電轉換膜進行熔蝕而形成的鏤空區，藉由該鏤空區而供部分該光線穿透，而該光電轉換膜包含有一與該第一基板連接的透明導電層、一金屬層以及一形成於該透明導電層及該金屬層之間的半導體層。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具立體圖像顯現的薄膜太陽能電池，其中該光電轉換膜具有一與該第一基板連接的第一透明導電層、一相對該第一透明導電層的第二透明導電層，以及一形成於該第一透明導電層及該第二透明導電層之間的半導體層，藉由該第一透明導電層與該第二透明導電層之設置而供部分該光線穿透。
4. 如申請專利範圍第1項所述之具立體圖像顯現的薄膜太陽能電池，其中具有一設置於該第一基板遠離該第二基板之一側的附加立體光柵層。
5. 如申請專利範圍第1項所述之具立體圖像顯現的薄膜太陽能電池，其中該立體光柵層具有一與該第二基板連接的平滑面以及一遠離該第二基板的折射面，該折射面具有複數凸部。
6. 如申請專利範圍第1項所述之具立體圖像顯現的薄膜太陽能電池，其中該立體光柵層之材質係選自於由聚乙烯對苯二甲酸酯、聚丙烯、聚氯乙烯、熱塑性聚胺基甲酸酯及其組合所組成之群組。
7. 如申請專利範圍第1項所述之具立體圖像顯現的薄膜太陽能電池，其中該全彩立體圖案層係形成於該封裝膠膜之表面。
8. 如申請專利範圍第1項所述之具立體圖像顯現的薄膜太陽能電池，其中該全彩立體圖案層係形成於該光電轉換膜之表面。
9. 如申請專利範圍第1項所述之具立體圖像顯現的薄膜太陽能電池，其中該全彩立體圖案層係形成於該第二基板鄰近該封裝膠膜之表面。
10. 如申請專利範圍第1項所述之具立體圖像顯現的薄膜太陽能電池，其中該全彩立體圖案層是以印刷、噴墨、雷射或人工上色的方式形成於該第一基板與該第二基板之間。
11. 一種具立體圖像顯現的薄膜太陽能電池，包含有：
    一第一基板；
    一吸收一光線以進行光電轉換並讓部分該光線穿透的光電轉換膜，該光電轉換膜形成於該第一基板之表面；
    一第二基板，設置於該光電轉換膜遠離該第一基板之一側；
    一設置於該第二基板與該光電轉換膜之間的封裝膠膜，藉此結合具有該光電轉換膜之第一基板以及該第二基板；
    一全彩立體圖案層，形成於該第一基板與該第二基板之間；及
    一立體光柵層，設置於該第一基板遠離該第二基板之一側。
12. 如申請專利範圍第11項所述之具立體圖像顯現的薄膜太陽能電池，其中該光電轉換膜具有一利用一雷射配合一圖案化之光罩對該光電轉換膜進行熔蝕而形成的鏤空區，藉由該鏤空區而供部分該光線穿透，而該光電轉換膜包含有一與該第一基板連接的透明導電層、一金屬層以及一形成於該透明導電層及該金屬層之間的半導體層。
13. 如申請專利範圍第11項所述之具立體圖像顯現的薄膜太陽能電池，其中該光電轉換膜具有一與該第一基板連接的第一透明導電層、一相對該第一透明導電層的第二透明導電層，以及一形成於該第一透明導電層及該第二透明導電層之間的半導體層，藉由該第一透明導電層與該第二透明導電層之設置而供部分該光線穿透。
14. 如申請專利範圍第11項所述之具立體圖像顯現的薄膜太陽能電池，其中具有一設置於該第二基板遠離該第一基板之一側的附加立體光柵層。
15. 如申請專利範圍第11項所述之具立體圖像顯現的薄膜太陽能電池，其中該立體光柵層具有一與該第一基板連接的平滑面以及一遠離該第一基板的折射面，該折射面具有複數凸部。
16. 如申請專利範圍第11項所述之具立體圖像顯現的薄膜太陽能電池，其中該立體光柵層之材質係選自於由聚乙烯對苯二甲酸酯、聚丙烯、聚氯乙烯、熱塑性聚胺基甲酸酯及其組合所組成之群組。
17. 如申請專利範圍第11項所述之具立體圖像顯現的薄膜太陽能電池，其中該全彩立體圖案層係形成於該封裝膠膜之表面。
18. 如申請專利範圍第11項所述之具立體圖像顯現的薄膜太陽能電池，其中該全彩立體圖案層係形成於該光電轉換膜之表面。
19. 如申請專利範圍第11項所述之具立體圖像顯現的薄膜太陽能電池，其中該全彩立體圖案層係形成於該第二基板鄰近該封裝膠膜之表面。
20. 如申請專利範圍第11項所述之具立體圖像顯現的薄膜太陽能電池，其中該全彩立體圖案層是以印刷、噴墨、雷射或人工上色的方式形成於該第一基板與該第二基板之間。