TW201717416A

TW201717416A - 彩色太陽能模組及其製造方法

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Publication number: TW201717416A
Application number: TW106100814A
Authority: TW
Inventors: 徐建智; 郭大宇; 車慧中
Original assignee: 艾爾碧全球綠色科技有限公司
Priority date: 2017-01-11
Filing date: 2017-01-11
Publication date: 2017-05-16
Also published as: TWI587533B

Abstract

一種彩色太陽能模組及其製造方法，彩色太陽能模組包含有太陽能電池模組與彩色圖案層。彩色圖案層包含有白色油墨層與多色油墨層，白色油墨層形成於太陽能電池模組的表面，多色油墨層形成於白色油墨層的表面，白色油墨層包含由多個白色墨點規則排列的所構成的網格狀圖案，各個白色墨點之間形成有第一透光間隙可供光線穿透，第一透光間隙的寬度為0.002微米~0.015微米。多色油墨層包含由多種顏色的多個有色墨點規則排列的所構成的網格狀多色圖案，各個有色墨點之間形成有第二透光間隙可供光線穿透，第二透光間隙的寬度為0.002微米~0.015微米。本發明製造簡易，能夠呈現更鮮豔飽和的彩色圖案，且彩色圖案對發光效率的減損較小。

Description

彩色太陽能模組及其製造方法

本發明有關於利用光輻射直接轉變為電能的技術，尤其指與建築物整合的太陽能技術。

近年來，為適應太陽能市場更苛刻的需求，在不斷提高組件轉換效率的同時，外觀方面要更加人性化，更加貼合環境的需要。大量太陽能發電站正在建設中，太陽能與建築、環境一體化也日趨成熟，這就需要有更多種顏色的組件以適應美觀要求。尤其是太陽能與建築、環境一體化對彩色組件的需求更加迫切，對於作為建築材料的太陽能產品，人們希望能夠選擇自己喜歡的顏色來裝扮自己的建築，彰顯建築的個性。

先前技術中，中國大陸專利CN01815233.3披露一種太陽能電池單元，包括背面電極、發光層、以及可選的正面電極。太陽能電池單元的部分表面不產生任何能量，該太陽能電池單元的特徵在於在太陽能電池單元的至少部分不產生能量的部分上存在彩色材料，而太陽能電池單元的至少部分能量產生部分沒有彩色材料，將彩色材料的顏色選擇得與太陽能電池單元的光產生部分的顏色不同。

先前技術中，中國大陸專利CN200920318921.7披露一種非晶矽薄膜太陽能電池組件，通過彩色夾膠層固定在玻璃或鋼化玻璃上製成的用於建築的彩色太陽能電池組件，其特徵在於由非晶矽太陽能電池組件、彩色夾膠層、玻璃或鋼化玻璃構成一個整體的光電幕牆構件，非晶矽薄膜太陽能電池組件通過彩色夾膠層固定在玻璃或鋼化玻璃上，非晶矽薄膜太陽能電池組件由多片組合構成並留有間隙，通過鋁箔非晶矽薄膜太陽能電池組件連接電極，間隙採用透明材料填充，非晶矽薄膜太陽能電池組件經彩色夾膠層壓置在兩塊玻璃或鋼化玻璃之間，由兩塊兩塊玻璃或鋼化玻璃封裝。

先前技術中，中國大陸專利CN201110225590.4批露一種具有圖案的彩色太陽能電池片的製備方法，其步驟為：首先製備與所需圖案對應的網版；再由制好的網版用絲網印刷的方式將腐蝕性漿料印到彩色太陽能電池片的色彩調製層，在溫度為0℃~1000℃條件下，處理時間為10秒~3600秒；腐蝕後的太陽能電池片經過超聲清洗、純水噴淋具有圖案的正電極一面，再經烘乾，制得具有圖案的彩色太陽能電池片。

先前技術中，中國大陸專利CN201220432249.6披露一種由彩色太陽能電池製作的彩色太陽能組件，包括由上而下依次排布的鋼化玻璃、EVA、彩色太陽能電池片、EVA、背板，所述的彩色太陽能電池片由單片含有2種以上顏色的彩色太陽能電池片組成。

本發明的目的，在於提供一種彩色太陽能模組，其製造較為簡易，能夠呈現更鮮豔飽和的彩色圖案，使彩色太陽能模組更為美觀，且彩色圖案對發光效率的減損較小。這種彩色太陽能模組可應用於廣告招牌、建築材料、藝術裝置上等，兼具發電的功能，進而提升太陽能模組的附加應用價值。

本發明首先提出一種彩色太陽能模組1，包含有一個太陽能電池模組200與一個彩色圖案層100。彩色圖案層100包含有一個白色油墨層 110與一個多色油墨層120，白色油墨層110形成於太陽能電池模組200的表面，多色油墨層120形成於白色油墨層110的表面，白色油墨層110包含由多個白色墨點111規則排列的所構成的一個網格狀圖案，白色墨點111之間形成有第一透光間隙112可供光線穿透，第一透光間隙112的寬度為0.002微米~0.015微米。

多色油墨層120包含由多種顏色的多個有色墨點121規則排列的所構成的一個網格狀多色圖案，有色墨點121之間形成有第二透光間隙122可供光線穿透，第二透光間隙122的寬度為0.002微米~0.015微米。

進一步的，本發明更提出一種彩色太陽能模組的製造方法，包含下列步驟：S610：提供一個太陽能電池模組200；S620：提供一個符合太陽能電池模組200的尺寸的彩色圖案；S630：在太陽能電池模組200的表面以噴墨列印出一層白色油墨層110，白色油墨層110包含由多個白色墨點111規則排列的所構成的一個網格狀圖案，各個白色墨點111之間形成有第一透光間隙112可供光線穿透；S640：以UV固化白色油墨層110；S650：在白色油墨層110的表面以噴墨列印出一個多色油墨層120，多色油墨層120包含由多種顏色的多個有色墨點121規則排列的所構成的一個網格狀多色圖案，各個有色墨點121之間形成有第二透光間隙122可供光線穿透；以及S660：以UV固化多色油墨層120，藉此，在太陽能電池模組200的表面形成一個彩色圖案層100。

本發明提出的彩色太陽能模組及其製造方法，以UV噴墨列印在太陽能電池模組表面形成彩色圖案層，其中並以白色油墨層打底，能使彩色圖案的色彩更為鮮豔與飽和。彩色圖案層為微細網格狀，具有較佳的預設透光間隙，透光效果較佳，對太陽能模組的發光效率減損較小。

本發明提出的彩色太陽能模組及其製造方法，能適用在各種太陽能電池模組，例如：單晶矽、多晶矽、非晶矽、染料敏化等各種太陽能電池模組，應用範圍廣泛。

1‧‧‧彩色太陽能模組

200‧‧‧太陽能電池模組

210‧‧‧粗糙層

100‧‧‧彩色圖案層

110‧‧‧白色油墨層

111‧‧‧白色墨點

112‧‧‧第一透光間隙

113‧‧‧二氧化鈦微粒

120‧‧‧多色油墨層

121‧‧‧有色墨點

122‧‧‧第二透光間隙

115‧‧‧第一厚度

116‧‧‧第二厚度

S610、S615、S620、S630、S640、S650、S660‧‧‧製造步驟

圖1是本發明第一較佳實施例，一種彩色太陽能模組的示意圖。

圖2是多色油墨層中，彩色墨點與第二透光間隙的示意圖。

圖3是白色油墨層中，第一厚度與第二厚度的示意圖。

圖4是本發明第二較佳實施例，一種彩色太陽能模組的製造方法的流程圖。

本發明主要披露一種太陽能電池的應用，其中所使用的太陽能發電的電化學基本原理已為相關技術領域的技術人員所熟知，故以下文中的說明，不作完整描述。同時，以下文中所對照的附圖，主要表達與本發明特徵有關的結構示意，並未亦不需要依據實際尺寸完整繪製，在先說明。

參照圖1，本發明的第一實施例，為一種彩色太陽能模組1，包含有一個太陽能電池模組200與一個彩色圖案層100。

彩色圖案層100包含有一個白色油墨層110與一個多色油墨層120，白色油墨層110形成於太陽能電池模組200的表面，多色油墨層120 形成於白色油墨層110的表面。太陽能電池模組200是已經封裝完成的太陽能電池，其表面層可以是玻璃、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET塑膠)、環氧樹脂(EPOXY)、或其他透光材料等，並不設限。

白色油墨層110在本發明中起到的關鍵作用是作為彩色圖案的襯底，因為一般封裝完成的太陽能電池模組表面為深藍色或黑色，在其表面不容易形成鮮豔飽和的彩色圖案。如果直接在深藍色或黑色的太陽能電池模組表面形成彩色圖案，不但耗費油墨，彩色圖案的視覺效果也差。本發明使用白色油墨層110作為襯底，一方面改變太陽能電池模組表面顏色，另一方面可作太陽光的反射面，藉此使人眼看到的彩色圖案更鮮豔、更飽和。

但白色油墨層110也會阻擋太陽光進入太陽能電池模組200中，因此，白色油墨層110實質上是由多個白色墨點111規則排列的所構成的一個網格狀圖案，白色墨點111之間形成有第一透光間隙112可供光線穿透，如圖1所示。

第一透光間隙112在本發明是非常重要的，如果白色油墨層110中沒有第一透光間隙112，光線就會被大量阻擋，而無法有效穿透白色油墨層110，到達底下的太陽能電池模組200，這樣就會嚴重影響發光效率。因此，白色油墨層110優選以具有UV硬化功能的數字控制噴墨印表機製作，這樣能精准控制第一透光間隙112的寬度。

第一透光間隙112的寬度必須做適當的設定，考慮太陽能電池模組200產生光電反應的光波長以可見光為主，波長380納米~760納米，所以第一透光間隙112要足夠讓可見光穿透即可讓太陽能電池模組200發電。通過多次實驗與測試，較佳的，第一透光間隙112的寬度為0.002微米~0.015微米，更優選為0.004微米~0.014微米。如果太寬，雖然透光效果好，但是作為圖案襯底的效果就差。如果太窄，作為圖案襯底的效果好，但是透光效果就差了。

各個第一透光間隙112之間的白色墨點111的線條寬度也是一個重要參數，線條寬度太寬，作為圖案襯底的效果好，但是透光效果就差；線條寬度太窄，透光效果好，但是作為圖案襯底的效果就差。本發明中，較佳的，白色墨點111的線條寬度大致等同於第一透光間隙112的寬度。

白色油墨層110優選以數字控制的噴墨列印的方式形成，這樣能精准控制白色墨點111的線條寬度與第一透光間隙112的寬度。

欲控制白色墨點111的線條寬度可以操作兩個參數：一、調整白色油墨量；以及調整UV燈輻射照度。當油墨量不變，輻射照度增加，於太陽能電池模組200表面的白色墨點111會較小，因在噴墨過程產生提早固化現象，白色墨點111落在太陽能電池模組200表面時不會產生飛濺現象，形成的白色墨點111就會較小。例如以720*720dpi的UV噴墨印表機進行列印時，720*720dpi表示一平方英吋面積中有518400個點，白色油墨層110的正常形成厚度為0.01微米，因為油墨在噴墨列印過程中會飛濺損失，所以生成的白色墨點111的大小尺寸約0.005~0.01平方微米，第一透光間隙112的寬度為0.002~0.007微米，如此即可讓波長380~760納米的可見光輕易穿過。但若要更高的太陽能效能，則可將油墨量不變，提高輻射照度即可得到更寬的間距，但白色油墨的厚度就會增加。一般UV噴墨印表機的單位時間噴墨量為固定，當噴墨厚度從0.01微米增加至0.015微米時，第一透光間隙112的寬度會增加50%，達到0.004~0.014微米，可讓更多可見光穿透。

本實施例中，彩色圖案主要由多色油墨層120所構成。請見圖2，多色油墨層120包含由多種顏色的多個有色墨點121規則排列的所構成的一個網格狀多色圖案，有色墨點121之間形成有第二透光間隙122可供光線穿透，第二透光間隙122的主要作用在允許光線穿透，使太陽能電池模組200發揮應有的功能。較佳的，多色油墨層120所使用的油墨包括青色油墨、紅色油墨、黃色油墨、與黑色油墨，藉此噴墨列印形成網格狀多色圖案。

第二透光間隙122的寬度必須做適當的設定，如果太寬，雖然透光效果好，但是作為彩色圖案的效果就差。如果太窄，作為彩色圖案的效果好，但是透光效果就差了。考慮到白色油墨層110的第一透光間隙112的寬度，通過多次實驗與測試，較佳的，第二透光間隙122的寬度為0.002微米~0.015微米，更優選為0.004微米~0.014微米。各個第二透光間隙122之間的有色墨點121的線條寬度也是一個重要參數，線條寬度太寬，作為彩色圖案的效果好，但是透光效果就差；線條寬度太窄，透光效果好，但是作為彩色圖案的效果就差。本發明中，較佳的，有色墨點121的線條寬度大致等同於第二透光間隙122的寬度。

多色油墨層120優選以數字控制的噴墨列印的方式形成，這樣能精准控制第二透光間隙122的寬度。

考慮透光及作為圖案襯底的綜合效果，本實施例中，白色油墨層110的厚度為0.01微米~0.015微米。

根據本發明的技術構思，彩色圖案層100也可以做成具有立體效果的圖案，使圖案更生動。其實現的具體方式是調整白色油墨層110的厚度，請見圖4，白色油墨層110包含第一厚度115與第二厚度116，第一厚度115為0.01微米~0.015微米，第二厚度116比第一厚度115更厚，此第二厚度所在的位置，就是預設有立體凸出效果的位置。第二厚度116厚度愈厚者，立體效果愈佳。較佳的，本發明建議第二厚度116至少為第一厚度115的2倍。當白色油墨層110固化之後，接著在白色油墨層110的表面再形成多色油墨層120，此時多色油墨層120只要具有單一的厚度即可，通過底下白色油墨層110的較高的第二厚度116，即可以使該位置的多色油墨層120凸起而形成立體效果。

藉由白色油墨層110的不同高度而形成立體效果，比起直接生成不同厚度的多色油墨層120，使用的有色油墨量較少，製造成本較低，同時對於透光效果的影響亦較小。因為，有色墨點121比白色墨點111會遮蔽更多的光線，對發光效率的減損影響較大。

本實施例中，較佳的，白色油墨層110更包含有二氧化鈦微粒113，請見圖1與圖3。二氧化鈦是極佳的光催化劑，可以促進光電轉換反應。同時，二氧化鈦微粒113本身呈現白色，混在白色油墨層110中，不會改變白色油墨顏色；另一方面，二氧化鈦微粒113本身還起到對光的反射與散射效果，能夠把原本被油墨遮蔽或吸收的光線，向外反射或散射，而通過白色油墨層110，到達底下的太陽能電池模組200，使發光效率減損較少。

請續見圖1與圖3，為了使白色油墨層110列印在太陽能電池模組200表面的玻璃、EPOXY、PET、透光材料等材質時，更容易附著、具有更佳的牢靠度、達到更佳的透光效果，太陽能電池模組200的表面，較佳的，更具有一個粗糙層210，使白色油墨層110形成於粗糙層210上。

此粗糙層210可利用粗度800目以上的磨砂紙，在太陽能電池模組200表面的玻璃、EPOXY、PET、透光材料等材質表面研磨，形成粗糙層210；或者使用噴砂方式，噴擊在太陽能電池模組200表面的玻璃、EPOXY、PET、透光材料等材質的表面，使形成粗糙層210。不論是用磨砂紙或者噴砂，砂粒的粒徑以不大於10微米為佳。

請續見圖4，本發明進一步提供第二較佳實施例，為一種彩色太陽能模組的製造方法，用於製作第一實施例中的彩色太陽能模組，包含下列步驟S610~S660：

S610：提供一個太陽能電池模組200。

S620：根據太陽能電池模組200的表面積的尺寸，提供一個符合太陽能電池模組200的彩色圖案。

S630：在太陽能電池模組200的表面以U.V噴墨列印出一層白色油墨層110，白色油墨層110包含由多個白色墨點111規則排列的所構成的一個網格狀圖案，各個白色墨點111之間形成有第一透光間隙112可供光線穿透。

S640：以UV固化白色油墨層110。

S650：在白色油墨層110的表面以噴墨列印出一個多色油墨層120，多色油墨層120包含由多種顏色的多個有色墨點121規則排列的所構成的一個網格狀多色圖案，各個有色墨點121之間形成有第二透光間隙122可供光線穿透。

S660：以UV固化多色油墨層120，藉此，在太陽能電池模組200的表面形成一個彩色圖案層100。

為了兼顧較佳的彩色圖案鮮豔度與發光效率，本實施例中，通過步驟S630與S640以後所形成的第一透光間隙112的寬度為0.002微米~0.015微米，更優選為0.004微米~0.014微米；較佳的，白色墨點111的線條寬度大致等同於第一透光間隙112的寬度。通過步驟S630與S640以後所形成的第二透光間隙122的寬度為0.002微米~0.015微米，更優選為0.004微米~0.014微米；較佳的，有色墨點121的線條寬度大致等同於第二透光間隙122的寬度。

本實施例中，較佳的，如果要形成平面的彩色圖案層100，白色油墨層110與多色油墨層120的厚度分別為0.01微米~0.015微米。

本實施例中，如果要形成具有立體凸出效果的彩色圖案層 100，在步驟S630中，白色油墨層110包含第一厚度115與第二厚度116，第一厚度115為0.01微米~0.015微米，第二厚度116至少為第一厚度層115的2倍。第二厚度所在的位置，就是預設有立體凸出效果的位置。藉此，在步驟S640時，多色油墨層120只要具有單一的厚度即可，通過底下白色油墨層110的較高的第二厚度116，即可以使該位置的多色油墨層120凸起而形成立體效果。

本實施例的步驟S630中，白色油墨層110更包含有二氧化鈦微粒113，二氧化鈦是極佳的光催化劑，可以促進光電轉換反應；同時，二氧化鈦微粒113本身呈現白色，混在白色油墨層110中，不會改變白色油墨顏色；另一方面，微粒本身還起到對光的反射與散射效果，能夠把原本被油墨遮蔽或吸收的光線，向外反射或散射，而通過白色油墨層110，到達底下的太陽能電池模組200，使發光效率減損較少。

本實施例的步驟S650中，較佳的，多色油墨層120使用青色油墨、紅色油墨、黃色油墨、與黑色油墨，藉此噴墨列印形成網格狀多色圖案。

為了使白色油墨層110更容易附著在太陽能電池模組200上，以具有更佳的牢靠度，本實施例更可以包含步驟S615，請續見圖4。

S615：在太陽能電池模組200的表面形成一個粗糙層210。

此時在步驟S630中，白色油墨層110是噴墨列印在太陽能電池模組200的粗糙層210表面上。

在步驟S615中，此粗糙層210可利用粗度800目以上的磨砂紙，在太陽能電池模組200表面的玻璃、EPOXY、PET、透光材料等材質表面研磨，形成粗糙層210；或者使用噴砂方式，噴擊在太陽能電池模組200表面的玻璃、EPOXY、PET、透光材料等材質的表面，使形成粗糙層210。不論是用磨砂紙或者噴砂，砂粒的粒徑以不大於10微米為佳。

經由以上的說明，本發明的優點歸納如下：

一、將彩色圖案層100直接形成在太陽能電池模組200上，製作較為簡易，更容易批量生產。

二、彩色圖案層100由多色油墨層120及其底部的白色油墨層110所構成，能夠排除太陽能電池模組200的深藍色或黑色表面的不良影響，彩色圖案更飽和鮮豔。

三、多色油墨層120及其底部的白色油墨層110分別具有適當的第二透光間隙122與第一透光間隙112，能夠提供足夠的透光效果，對太陽能電池模組200的發光效率減損影響較小。

四、彩色太陽能模組能具有飽和鮮豔的彩色圖案、以及足夠的發光效率以應付實際使用。

以上所述僅為本發明較佳的實施方式，並非用以限定本發明的權利範圍；同時以上的描述，對於相關技術領域專門人士應可理解及實施，因此其他未脫離本發明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在申請專利範圍中。