TWI382544B - 太陽能光學模組 - Google Patents

Description

太陽能光學模組

本發明揭露一種太陽能光學模組，特別是一種至少包含一個聚合物分散液晶層之光調結構的太陽能光學模組。

在現今追求環保意識的社會裡，太陽能電池的運用越來越受到重視，尤其將太陽能電池與建材或玻璃做整合應用之太陽能光學模組(building-integrated photovoltaic，簡稱BIPV)，更是符合目前節能潮流所需。太陽能光學模組之光電轉換原理係利用不同薄膜沈積於基板上，這些薄膜大致上依序為前電極層(front electrode layer)，光吸收層(photovoltaic layer)與背電極層(back electrode layer)。

目前一般現有的太陽能光學模組，有透光型太陽能光學模組(see through BIPV)及不透光型太陽能光學模組(opaque BIPV)兩種類型，此兩種實際應用在建材上各有缺點有待改良。透光型太陽能光學模組透視效果強，相對而言即缺乏保護使用者隱私，且僅能減輕對光熱能的部份絕緣反射作用。而不透光型太陽能光學模組則犧牲了玻璃的穿透特性，透視效果較傳統玻璃來的低，故不能做為觀景用途。

鑑此，先前技術並無法同時滿足保護使用者之穩私、保有透視效果、與調節日照等效果，降低太陽能光學模組的實用性，因此太陽能光學模組亟待加以改良。

為了解決上述問題，本發明提供一種太陽能光學模組，包含透明結構和穿透式太陽能電池結構，用以接收外在光源產生相對應之電場；以及光調結構，設置於透明結構與穿透式太陽能電池結構之間。光調結構至少包含聚合物分散液晶層(Polymer Dispersed Liquid Crystal，PDLC)，其包含有複數個可控制排列方式 之微粒(particle)，藉由穿透式太陽能電池結構所提供的電場，控制微粒排列方式，進而遮蔽或容許適當的外在光源之光穿透量，以構成一可調節光穿透量之太陽能光學模組。

本發明再提供一種太陽能光學模組，包含透明結構和穿透式太陽能電池結構，用以接收外在光源產生相對應之電場，以及光調結構，設置於透明結構與穿透式太陽能電池結構之間。太陽能光學模組進一步包含一控制裝置，用以接收穿透式太陽能電池結構所提供之電場，可控制地傳遞至光調結構，而此光調結構至少包含一個聚合物分散液晶層，其中包含有複數個可控制排列方式之微粒，藉由控制裝置所提供之電場，改變微粒之排列方式，可遮蔽或容許適當的外在光源之光穿透量，以構成一可調節光穿透量之太陽能光學模組。

因此，本發明之主要目的在於提供一種太陽能光學模組，其具有優良視覺穿透的特點，可作為建材裝潢觀景使用。

本發明之另一目的在於提供一種太陽能光學模組，其經由電場調控穿透效果，達到保護使用者隱私之要求。

本發明之又一目的在於提供一種太陽能光學模組，其對光的熱能具有絕緣反射作用，達到有效調節建築內室溫之效果。

本發明之再一目的在於提供一種太陽能光學模組，其具有控制裝置，達到使用者便於操作及管理之效果。

由於本發明係揭露一種太陽能光學模組，其中所利用的太陽能光電轉換原理，已為相關技術領域具有通常知識者所能明瞭，故以下文中之說明，不再作完整描述。同時，以下文中所對照之圖式，係表達與本發明特徵有關之示意，並未亦不需要依據實際情形完整繪製，盍先敘明。

請參見第一圖，此圖為本發明提出的第一較佳實施例，為一種太陽能光學模組，包含一透明結構11、一穿透式太陽能電池結構13與一穿透式太陽能電池結構13。

上述之透明結構11的材質可以是具光穿透特性的玻璃材質。

上述之穿透式太陽能電池結構13用以接收一外在光源10產生一相對應之電場。

上述之光調結構12，設置於透明結構11與穿透式太陽能電池結構13之間，且光調結構12至少包含一個聚合物分散液晶層121，此聚合物分散液晶層121包含有複數個可控制排列方式之微粒122，藉由穿透式太陽能電池結構23所提供之電場以控制微粒122之排列方式，可遮蔽或容許適當的外在光源10之光穿透量，進而構成可調節光穿透量之太陽能光學模組1。聚合物分散液晶層121可以包含液晶分子或染料等成份，使太陽能光學模組1可以具有多種色彩效果，作為螢幕、展示設備等商業用途。

上述之穿透式太陽能電池結構1的鍍膜材料並無特殊限制，其可以是非晶矽(a-Si)、非晶矽與微晶矽(a-Si & uc-Si)、鎘碲(CdTe)、銅銦鎵硒或有機敏料等等其中之一。

具體舉例說明之，當外在光源明亮時，此聚合物分散液晶層121之微粒122(particle)會調整排列方式，阻絕部分的光線並讓適量光線穿透至室內，使使用者不至於感到刺眼不適；反之，若外在光源不足時，此聚合物分散液晶層121之微粒122即會調整排列方式，讓大量光線穿透至室內，降低開啟室內照明設備的需要以達到節能之功效。因此太陽能光學模組1不但有具有傳統玻璃的特點，亦可作建材裝潢觀景，同時可調節室溫、室內亮度，節省不必要能源浪費，並兼具類似自動窗簾的效果。

請參照第二圖，此為本發明提出第二較佳實施例，為一種太陽能光學模組2，包含一透明結構21、一穿透式太陽能電池結構23、一光調結構22與一控制裝置28。第一較佳實施例與第二較佳實施例之太陽能光學模組結構上之差異在於，第二較佳實施例便進一步提供控制裝置28。

上述之透明結構21的材質可以是具光穿透特性的玻璃材質。

上述之穿透式太陽能電池結構23用以接收一外在光源20，以產生一相對應之電場。

上述之控制裝置28，用以接收穿透式太陽能電池結構23所提供之電場，可適當控制電場傳遞至光調結構22。

上述之光調結構22，設置於透明結構21與穿透式太陽能電池結構23之間，其至少包含一個聚合物分散液晶層221，其中包含有複數個可控制排列方式之微粒222，藉由控制裝置38所提供之電場以改變微粒222之排列方式，可遮蔽或容許適當的外在光源20之光穿透量。聚合物分散液晶層321可以包含液晶分子或染料等成份，使太陽能光學模組3可以具有多種色彩效果，作為螢幕、展示設備等商業用途。

上述之穿透式太陽能電池結構2的鍍膜材料並無特殊限制，其可以是非晶矽、非晶矽與微晶矽、鎘碲、銅銦鎵硒或有機敏料等等其中之一。

茲就第二較佳實施例再進一步舉例說明，太陽能光學模組2之控制裝置28具有多項功能，除了可控制、傳遞電場至光調結構22外，控制裝置28更可以進一步提供儲電功用，當太陽能光學模組2無法適時提供電場時，則可做為備用電場，進而直接控制光調結構22。使用者可以透過控制裝置28自行設定調整室內光線之明暗，達到使用者易於操作之功效，當然也可以預先設定特定之室內照明需求，藉以隨著外在光源之明亮程度，自動化地調變光調結構22之微粒222排列方向與室內照明設備，達到節能環保之功效，此為習知技術所無法達成之功效。再者，光調結構22可以採用分子液晶膜與玻璃結合，配合使用各種信號的感應裝置，例如人工開關、光控、聲控、溫控、遙控、遠端網路控制等等，通電時使玻璃產生透明狀，斷電時使玻璃產生白膜霧狀，並可當投影機背景使用。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，並非用以限定本發明之權利範圍；同時以上的描述，對於熟知本技術領域之專門人士應可明瞭及實施，因此其他未脫離本發明所揭示之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。

1,2‧‧‧太陽能光學模組

11,21‧‧‧透明結構

12,22‧‧‧光調結構

121,221‧‧‧聚合物分散液晶層

122,222‧‧‧微粒

13,23‧‧‧穿透式太陽能電池結構

10,20‧‧‧外在光源

28‧‧‧控制裝置

第一圖，為一剖面示意圖，係根據本發明提出第一較佳實施例，為一種太陽能光學模組。

第二圖，為一剖面示意圖，係根據本發明提出第二較佳實施例，為另一種太陽能光學模組。

1‧‧‧太陽能光學模組

11‧‧‧透明結構

12‧‧‧光調結構

121‧‧‧聚合物分散液晶層

122‧‧‧微粒

13‧‧‧穿透式太陽能電池結構

10‧‧‧外在光源

Claims (10)

1. 一種太陽能光學模組，包含：一透明結構；一穿透式太陽能電池結構，用以接收一外在光源產生一相對應之電場；以及一光調結構，設置於該透明結構與該穿透式太陽能電池結構之間；其特徵在於：該光調結構至少包含一個聚合物分散液晶層，其中包含有複數個可控制排列方式之微粒，藉由該穿透式太陽能電池結構所提供之電場，控制該等微粒之排列方式，可遮蔽或容許適當的外在光源之光穿透量，藉以構成一可調節光穿透量之太陽能光學模組。
2. 依據申請專利範圍第1項之太陽能光學模組，其中該透明結構係為玻璃。
3. 依據申請專利範圍第1項之太陽能光學模組，其中該聚合物分散液晶層包含液晶分子。
4. 依據申請專利範圍第1項之太陽能光學模組，其中該聚合物分散液晶層包含染料。
5. 依據申請專利範圍第1項之太陽能光學模組，其中該穿透式太陽能電池結構的鍍膜材料係選自於由非晶矽、非晶矽與微晶矽、鎘碲、銅銦鎵硒及有機敏料等所構成之群組。
6. 一種太陽能光學模組，包含：一透明結構；一穿透式太陽能電池結構，用以接收一外在光源產生一相對應之電場；以及一光調結構，設置於該透明結構與該穿透式太陽能電池結構之間；其特徵在於：太陽能光學模組進一步包含一控制裝置，用以接收該穿透式太陽能電池結構所提供之電場，可控制地傳遞至該光調結構；以及 該光調結構至少包含一個聚合物分散液晶層，其中包含有複數個可控制排列方式之微粒，藉由該控制裝置所提供之電場，改變該等微粒之排列方式，可遮蔽或容許適當的外在光源之光穿透量，藉以構成一可調節光穿透量之太陽能光學模組。
7. 依據申請專利範圍第6項之太陽能光學模組，其中該透明結構係為玻璃。
8. 依據申請專利範圍第6項之太陽能光學模組，其中該聚合物分散液晶層包含液晶分子。
9. 依據申請專利範圍第6項之太陽能光學模組，其中該聚合物分散液晶層包含染料。
10. 依據申請專利範圍第6項之太陽能光學模組，其中該穿透式太陽能電池結構的鍍膜材料係選自於由非晶矽、非晶矽與微晶矽、鎘碲、銅銦鎵硒及有機敏料等所構成之群組。