TW201349533A - 含改良均光器之聚光型太陽能接收器結構 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種含改良均光器之聚光型太陽能接收器結構，其係將聚光型太陽能模組中所使用的均光器結構進行改善，使之底部不再是光滑的平面，而是為圓弧面、錐面或是呈倒錐體，並且可搭配將之製作為粗糙面。如此不但可以可改善均光器與太陽能電池黏合時的溢膠問題，也可提升均光器與膠體之間的黏著力，同時降低氣泡在膠體與均光器之間留滯的可能性，以提升聚光型太陽能模組的良率及延長其使用壽命。

Description

含改良均光器之聚光型太陽能接收器結構

    本發明係一種改良均光器結構，尤指一種含改良均光器之聚光型太陽能接收器結構。

    太陽能電池（solar cell）藉著其發電過程中不會伴隨產生二氧化碳、氮氧化物以及硫氧化物等溫室效應氣體及污染性氣體，而是利用光電效應直接將太陽能轉換為電能之非消耗非再生資源的技術優勢，在資源逐漸耗竭、能源價格水漲船高的二十一世紀受到相當程度的重視。例如在現代生活中，只要是以太陽能發電為訴求的政策議題、上市公司或者是科技產品，都會強烈地吸引眾人的目光以及獲得龐大的資金挹注，人們對於全面利用此種取之不盡、用之不竭的豐沛資源的憧憬和渴望可見一斑。
    然而，如何穩定的讓太陽能成為真正可長期供人類運用的能源，仍然有相當艱困的一段路要走，因為現今所使用的太陽能發電的技術仍然存在諸多需要改進以提升其穩定性、壽命，或是降低成本的地方。
    太陽能發電的最基本運作方式係將陽光照射於太陽能電池的表面，而現已有一種為了提升發電效率，而利用透鏡聚集更大量光能的聚光型太陽能電池模組，其係在太陽能電池上設置菲聶爾透鏡（Fresnel lens），此種透鏡便宜且質輕，並具有焦距短的優點，因此大孔徑的菲聶爾透鏡便被用運用於太陽能電池的聚光。當太陽光能被菲聶爾透鏡聚焦後，會先集中進入一形狀近似倒金字塔型之透明導光柱，也就是均光器。均光器的下方為光滑的平面，其主要作用在於將菲聶爾透鏡聚焦之光點能量均勻化。若光點的能量沒有先透過均光器將之均勻化而直接照射於太陽能電池，其能量過於集中，致使光電轉換效率並不理想。再者，由於太陽光的入射角度並非一成不變，而是隨著時間有即時性的變動，因此聚光型太陽能電池模組需要搭配追日系統，此追日系統會以調整角度的方式，即時性地調整出最佳的日照角度。而均光器在此的作用就是改善追日系統的角度容忍度，以及組裝的尺寸容忍度，是一極具重要性和功能性的元件。
    然而，由於在目前所使用的均光器當中，其下方為光滑平面，因此使用者在組裝時，其平滑底面在與太陽能電池黏合時會存在溢膠的問題，也就是膠體會被推擠至均光器側邊靠下方的表面處方能黏合，而這些因推擠而攀附於均光器側邊下方表面的膠體將會導致光能的散失。請參考第一圖，如圖所示，具有平面式底面的均光器3在黏合後，會將膠體2嚴重推擠至兩旁，以致於部分膠體2附著到均光器3的側面，因此當光線於均光器內部反射時，原本不會散逸出的光能，將會在有膠體2附著的地方散出，使得能抵達聚光型太陽能電池1的光能減少，降低了效率。
    除此之外，由於均光器3的底面是平面，因此在其接觸到黏合之膠體2時，若之間存在有空氣，則將會形成不易排出的氣泡。如前所述，通過均光器的太陽光能是已經過菲聶爾透鏡聚光後的光點能量，因此必然會有極高的工作溫度，這些封閉於膠體2以及均光器3底面之間的氣泡，除了會造成光學效率降低以及漏光等問題之外，還有可能因受熱膨脹而令模組受到不可逆的損傷。
    因此，基於均光器在黏合時可能產生的諸多問題之下，本發明提出一種含改良均光器之聚光型太陽能接收器結構，以克服此重要課題。

    本發明之主要目的，係提供一種含改良均光器之聚光型太陽能接收器結構，其採用的均光器底面不是平面，而是為圓弧面、錐面或是呈倒錐體，其可改善黏合時的溢膠問題，也可提升均光器與聚光型太陽能電池之間的黏著力，進而增加聚光型太陽能電池模組的良率以及穩定性。
    本發明之次要目的，係提供一種含改良均光器之聚光型太陽能接收器結構，其改變均光器底面的粗糙度，使均光器與聚光型太陽能電池之間的膠體接觸面積增加，讓黏著力更進一步提升。
    本發明之再一目的，係提供一種含改良均光器之聚光型太陽能接收器結構，其透過各種近似凸狀的均光器底面，讓此均光器在黏合時可降低氣泡在膠體與均光器之間留滯的可能性，不但可提升光學效率，也可提升良率並延長聚光型太陽能電池模組的壽命。
    為了達到上述之目的，本發明揭示了一種含改良均光器之聚光型太陽能接收器結構，其係包含：一聚光型太陽能電池；一膠體，設置於該聚光型太陽能電池之上；以及一均光器，設置於該膠體之上，其與該膠體接合之一底面為一圓弧面、一錐面或具有一倒錐結構。

    為使　貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：
    由於過往的均光器肇因於先天結構上的問題，在黏合時無法避免的會有數種缺點存在，故本發明為了克服該些技術缺陷，提出本發明以改善及解決相關課題。
    首先，請參考第二圖，此圖是從本發明之含改良均光器之聚光型太陽能接收器結構的基本立體架構和相關元件的分解圖；如圖所示，其係包含了：一聚光型太陽能電池1；複數個金屬導線11；一膠體2；一均光器3；一底面31；一第一導電層4；一第二導電層5；以及一絕緣基板9。
    其中，該均光器3設置於具有黏性的該膠體2之上，其具有該底部31；該膠體2設置於該聚光型太陽能電池1之上，使該均光器3透過該膠體2的黏著力黏合於該聚光型太陽能電池1之上；而為了使該聚光型太陽能電池1的電能可順利傳導出，其下方與該第一導電層4相連接，兩側則設置有該些金屬導線11而與該第二導電層5相連接，形成一通路。除此之外，該第一導電層4與該第二導電層5通常是進一步設置於該絕緣基板9之上。
    本發明所使用的均光器3並不限定材料，一般而言，均光器為了在達成均勻光能的過程中減少衰減，會採用具有高穿透率的材料，例如玻璃、石英或是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等，或是其他透明物質。
    於本發明中，關鍵技術特徵在於均光器3的底部31不是光滑的平面，而是具有特殊的形狀與結構。請參考第三A圖，此圖式係由均光器3的剖面側視角度觀察，其底部31並不是平面，而是為一圓弧面6。此圓弧面6的曲率半徑並無特別限定，僅需要使均光器3的底面31形成類似凸狀之結構即可。在此實施例中，由於均光器3的底面為圓弧面6，因此其在聚光型太陽能模組之組裝步驟時，能以較和緩的方式置於膠體2之上，因為該圓弧面6與均光器3側邊的接合處角度變大，降低周邊可能會產生的溢膠現象。
    另外，由於均光器3的底面31藉由圓弧面6而形成類似凸狀之結構，當其與膠體2接觸時，兩者之間的空氣較不會被擠壓並滯留於兩者之間，而是可循著圓弧面6的表面而向四周排出。如此便可降低有氣泡殘留於膠體2的可能，以避免在聚光型太陽能模組必然要面對的高溫工作環境下發生殘留氣泡膨脹而造成零件損壞的問題。
    除了底面31可製作成圓弧面6之外，請參考第三B圖，其亦可為一錐面7。此錐面7可為一角錐或是一圓錐，也是形成類似凸狀之結構，其中，該角錐或是該圓錐的側邊並不限定僅為單一平滑面，而係亦可具有複數個斜面，如第三C圖之多重錐狀結構。在錐面7的架構之下，前述降低溢膠現象以及排除氣泡的功能亦可於此實施例中完整具體實現。
    底面31還可更進一步製作成具有一倒錐結構8，且此倒錐結構8可為倒方錐或是倒圓錐。請參考第三D圖，無論是倒方錐或是倒圓錐，該倒錐結構8在剖視側面角度觀察之下皆為倒梯形，兩側的斜邊亦可輔助氣泡在黏合過程中沿著倒錐結構8的表面而排除。
    於本發明中，所針對的結構改良部分係為均光器3的底面31，而不改變其他部份。由於均光器3本體的側面和頂面可能具有不同的形狀以搭配太陽能電池模組陣列之特殊連結結構，因此種類繁雜。在對各種不同形式的均光器側面和頂面做改良缺乏實際效益之下，本發明透過改變底面31，不但可廣泛套用於現存各式之均光器，也可促使其整體聚光型太陽能電池模組陣列不做任何變更設計即無痛升級本發明所揭示的產品。
    透過改變底面31的整體結構而改善溢膠問題、提升黏合力以及排除氣泡之外，本發明也可同時改變底面31的粗糙度來進一步提升黏合的效果，以及聚光型太陽能模組的穩定性。
    請參考第四圖，此時圓弧面6並非一個平滑表面，而是為不均勻之粗糙面，此粗糙面可增加圓弧面6與膠體2的接觸面積，強化了與其黏合的效果。
    同樣地，可參考第五圖以及第六圖；當該錐面7或是該倒錐結構8的表面皆為粗糙面時，均光器3與膠體2之間都可以有效的緊密黏接。
    藉由使用本發明之含改良均光器之聚光型太陽能接收器結構，其中的均光器可以在組裝時有較佳的黏合結果，讓頭重腳輕的均光器可以穩定的在追日系統作用時不易坍倒，因而可以延長使用年限；並且在黏合過程中會順利排除可能產生的氣泡，一樣可以提高良率，避免此些瑕疵影響聚光的效果或是導致損壞。在多種優異的功效之下，實為一極具經濟價值的含改良均光器之聚光型太陽能接收器結構。
    惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
    本發明係實為一具有新穎性、進步性及可供產業利用者，應符合我國專利法所規定之專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈　鈞局早日賜准專利，至感為禱。

1．．．聚光型太陽能電池

11．．．金屬導線

2．．．膠體

3．．．均光器

31．．．底面

4．．．第一導電層

5．．．第二導電層

6．．．圓弧面

7．．．錐面

8．．．倒錐

9．．．絕緣基板

第一圖：其係為先前技術之溢膠示意圖；
第二圖：其係為本發明之一較佳實施例之聚光型太陽能電池接收器基本結構分解圖；
第三A圖：其係為本發明之一較佳實施例之均光器示意圖；
第三B圖：其係為本發明之另一較佳實施例之均光器示意圖；
第三C圖：其係為本發明之再一較佳實施例之均光器示意圖；
第三D圖：其係為本發明之再一較佳實施例之均光器示意圖；
第四圖：其係為本發明之一較佳實施例之粗糙面示意圖；
第五圖：其係為本發明之另一較佳實施例之粗糙面示意圖；以及
第六圖：其係為本發明之再一較佳實施例之粗糙面示意圖。

1．．．聚光型太陽能電池

11．．．金屬導線

2．．．膠體

3．．．均光器

31．．．底面

4．．．第一導電層

5．．．第二導電層

9．．．絕緣基板

Claims (8)

1. 一種含改良均光器之聚光型太陽能接收器結構，其係包含：
   一聚光型太陽能電池；
   一膠體，設置於該聚光型太陽能電池之上；以及
   一均光器，設置於該膠體之上，透過該膠體而黏合於該聚光型太陽能電池之上，且其與該膠體接合之一底面為一圓弧面。
2. 如申請專利範圍第1項所述之含改良均光器之聚光型太陽能接收器結構，其中該圓弧面之表面為粗糙面。
3. 一種含改良均光器之聚光型太陽能接收器結構，其係包含：
   一聚光型太陽能電池；
   一膠體，設置於該聚光型太陽能電池之上；以及
   一均光器，設置於該膠體之上，透過該膠體而黏合於該聚光型太陽能電池之上，且其與該膠體接合之一底面為一錐面。
4. 如申請專利範圍3項所述之含改良均光器之聚光型太陽能接收器結構，其中該錐面係選自於圓錐以及角錐所組成之群組其中之一者。
5. 如申請專利範圍第3項所述之含改良均光器之聚光型太陽能接收器結構，其中該錐面之表面為粗糙面。
6. 一種含改良均光器之聚光型太陽能接收器結構，其係包含：
   一聚光型太陽能電池；
   一膠體，設置於該聚光型太陽能電池之上；以及
   一均光器，設置於該膠體之上，透過該膠體而黏合於該聚光型太陽能電池之上，且其與該膠體接合之一底面具有一倒錐結構。
7. 如申請專利範圍6項所述之含改良均光器之聚光型太陽能接收器結構，其中該倒錐結構係選自於倒方錐以及倒圓錐所組成之群組其中之一者。
8. 如申請專利範圍第6項所述之含改良均光器之聚光型太陽能接收器結構，其中該倒錐結構之表面為粗糙面。