TWI508316B - A full color image solar cell with transparent coating - Google Patents

Description

具有透明鍍膜之全彩圖像太陽能電池

本發明係有關一種太陽能電池，尤指一種具有透明鍍膜之全彩圖像太陽能電池。

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。

但，一般雷射係以電腦控制光束開關(0n/0ff)的方式而對薄膜太陽能電池進行熔蝕以形成該顯示區域，但因無法準確的控制所欲熔蝕之位置，因而有顯示圖案解析度不佳的問題。另外，開關方式的雷射僅能做到黑白圖案的顯示，並無法達到灰階或彩色圖案顯示的功能，因此，亦無法提高使用者的使用意願。綜上所述，提高圖案顯示的解析度以及如何進行彩色顯現，便為薄膜太陽能電池之改進目標之一。

本發明之主要目的，在於解決習知技術之薄膜太陽能電池之圖案顯示解析度低的問題。

本發明之另一目的，在於解決習知技術之薄膜太陽能電池無法以灰階或彩色顯示圖案的問題。

為達上述目的，本發明提供一種具有透明鍍膜之全彩圖像太陽能電池之製作方法，包含有以下步驟：S1：在一第一基板表面形成一透明光電轉換膜；S2：製備一第二基板以及一設置於該第一基板與該第二基板之間的封裝膠膜；S3：利用一彩色顏料於該第一基板與該第二基板之間進行上色以 形成一全彩圖案層；以及S4：透過該封裝膠膜結合該第一基板以及該第二基板，該第一基板以具有該透明光電轉換膜之一面透過該封裝膠膜與該第二基板結合固定，形成一太陽能電池。

除此之外，本發明亦提供一種具有透明鍍膜之全彩圖像太陽能電池，其包含有一第一基板、一形成於該第一基板表面的透明光電轉換膜、一第二基板、一設置於該第二基板與該透明光電轉換膜之間的封裝膠膜，以及一設置於該第一基板與該第二基板之間的全彩圖案層。該第一基板與該第二基板藉由該封裝膠膜進行結合，並該透明光電轉換膜以及該全彩圖案層設置於該第一基板與該第二基板之間，配合光線之照射，而可為灰階或彩色圖案之顯示。

由上述說明可知，本發明藉由該透明光電轉換膜而可具有較佳的透光率，因而應用於窗戶時具有絕對之優勢，並且配合該全彩圖案層之設置，而可進行灰階或彩色的圖案顯示。除此之外，本發明不需要使用雷射進行圖案的熔蝕，因而具有較為簡單的製程步驟，而可降低生產成本。

10‧‧‧第一基板

20‧‧‧透明光電轉換膜

21‧‧‧第一透明導電層

22‧‧‧半導體層

23‧‧‧第二透明導電層

30‧‧‧第二基板

40‧‧‧封裝膠膜

50、50a‧‧‧彩色圖案層

60‧‧‧光線

S1~S4‧‧‧步驟

圖1，係本發明一較佳實施例之步驟流程示意圖。

圖2，係本發明一較佳實施例之製程結構示意圖。

圖3，係本發明第一實施例之結構分解示意圖。

圖4，係本發明第二實施例之結構分解示意圖。

圖5，係本發明第三實施例之結構分解示意圖。

圖6，係本發明第四實施例之結構分解示意圖。

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1」及「圖2」所示，係本發明一較佳實施例之步驟流程及製程結構示意圖，如圖所示：本發明係為一種具有透明鍍膜之全彩圖像太陽能電池之製作方法，包含有以下步驟：

S1：形成一透明光電轉換膜20，在一第一基板10表面形成該透明光電轉換膜20，而為了形成該透明光電轉換膜20，可更包含以下步驟。

S1A：表面粗糙化處理，於該第一基板10表面進行粗糙化處理，而形成一粗糙表面。

S1B：形成一第一透明導電層21，於該第一基板10之表面形成該第一透明導電層21，其材質可為氧化鋅(ZnO)、氟化錫氧化物(FTO)、鋁鋅氧化物(AZO)、鋅鎵氧化物(Gallium-doped zinc oxide，GZO)或上述材料之組合。

S1C：形成一半導體層22，於該第一透明導電層21遠離該第一基板10之一面形成該半導體層22，該半導體層22是利用PIN半導體結構等具有P型半導體以及N型半導體結合之結構進行收光並轉換為電能。

S1D：形成一第二透明導電層23，於該半導體層22遠離該第一透明導電層21之一面形成該第二透明導電層23，其材質可為氧化鋅 (ZnO)、氟化錫氧化物(FTO)、鋁鋅氧化物(AZO)、鋅鎵氧化物(Gallium-doped zinc oxide，GZO)或上述材料之組合。需另外說明的是，由上述材質所製作之第一透明導電層21以及該第二透明導電層23因含有金屬元素，而為半透明或透明之呈現。本發明所指之透明光電轉換膜20是相較於鍍上金屬而完全無法透光的膜體而言，並非指完全的透明，舉例來說，如該第一透明導電層21與該第二透明導電層23為鋅鎵氧化物材質，則該透明光電轉換膜20整體會呈現橘紅色，而為半透明之呈現，如使用不同材料，則有可能呈現不同的半透明效果。

S2：製備一第二基板30以及一封裝膠膜40，請配合參閱「圖3」所示，該封裝膠膜40設置於該第一基板10與該第二基板30之間，且其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。

S3：形成一全彩圖案層50，於該第一基板10與該第二基板30之間形成該全彩圖案層50，需先說明的是，全彩係指黑白、灰階以及彩色顯示，並非單指彩色而已。本實施例中，該全彩圖案層50係形成於該封裝膠膜40之表面。除此之外，請配合參閱「圖4」所示，其係將該全彩圖案層50形成於該封裝膠膜40之表面。亦可如「圖5」所示，將該全彩圖案層50形成於該第二基板30鄰近該封裝膠膜40之表面。而為了增加彩色顯示的功能，請一併參閱「圖 6」所示，其係利用一彩色顏料於該封裝膠膜40之表面進行上色以形成該全彩圖案層50a，而上色的方式可以印刷、噴墨、雷射、壓印或人工上色完成。亦可將該彩色顏料於該透明光電轉換膜20遠離該第一基板10之表面進行上色，或者該第二基板30鄰近該封裝膠膜40之表面進行上色以形成該全彩圖案層50a。

S4：透過該封裝膠膜40結合該第一基板10以及該第二基板30，該第一基板10以具有該透明光電轉換膜20之一面透過該封裝膠膜40與該第二基板30結合固定，形成一太陽能電池。

本發明更揭露了一種具有透明鍍膜之全彩圖像太陽能電池，包含有一第一基板10、一形成於該第一基板10表面的透明光電轉換膜20、一第二基板30、一設置於該第二基板30與該透明光電轉換膜20之間的封裝膠膜40，以及一設置於該第一基板10與該第二基板30之間的全彩圖案層50。該第二基板30設置於該透明光電轉換膜20遠離該第一基板10之一側，第一基板10以及該第二基板30藉由該封裝膠膜40進行結合，並該透明光電轉換膜20以及該全彩圖案層50設置於該第一基板10與該第二基板30之間，配合光線60之照射，而可為灰階或彩色圖案之顯示，需特別說明的是，上述所謂配合光線60之照射，並非指必須藉由光照射發電後才可顯示圖案，而是將圖案透過光的反射或透射而進入人眼，以顯示圖案。

請配合參閱「圖2」所示，該透明光電轉換膜20具有一與該第一基板10連接的第一透明導電層21、一相對該第一透明導電層21的第二透明導電層23，以及一形成於該第一透明導電層21及該第二透明導電層23之間的半導體層22。其中該第一透明導電層21及該第二透明導電層23之材質可為氧化鋅、氟化錫氧化物、鋁鋅氧化 物或鋅鎵氧化物等。而該第一基板10係以具有該透明光電轉換膜20之一面透過該封裝膠膜40而與該第二基板30連貼接合。其中該封裝膠膜40之材質可為彈性膠或熱塑膠，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。

該全彩圖案層50除了可如「圖3」所示，以印刷、噴墨、雷射或人工上色的方式形成於該封裝膠膜40之表面之外，亦可如「圖4」所示，形成於該透明光電轉換膜20之表面，以及如「圖5」所示，設置於該第二基板30鄰近該封裝膠膜40之表面。而「圖6」中，其係藉由彩色上色的方式而使該全彩圖案層50a呈現多彩變化。該透明光電轉換膜20並不一定為全透明之膜體，而是根據該第一透明導電層21以及該第二透明導電層23之材質不同，而會有不同半透明之顏色呈現。而於進行彩色圖案之呈現時，該全彩圖案層50a之色彩會因為該透明光電轉換膜20之半透明顏色，而有混色之現象產生，也就是說，觀察者所看到的顏色是由該光線60進入該透明光電轉換膜20所形成之顏色混合上該全彩圖案層50a之顏色。舉例來說，若該透明光電轉換膜20呈現橘紅色時，則必須預料到實際觀察到的圖案顏色為該全彩圖案層50a之顏色混合橘紅色，而根據透明光電轉換膜20厚度的不同，橘紅色的深淺也會不同，因而必須根據實際顏色顯示狀況而進行設計。

綜上所述，相較於習知技術，本發明具有下列特點：

一、透過該透明光電轉換膜20以及該全彩圖案層50之設置，不需要進行雷射熔蝕，而可減少製程步驟。

二、利用簡易的印刷或噴墨方式而提高解析度且達到灰階顯示或彩色顯示的目的。

三、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，僅為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‧‧‧透明光電轉換膜

30‧‧‧第二基板

40‧‧‧封裝膠膜

50‧‧‧彩色圖案層

Claims (8)

1. 一種具有透明鍍膜之全彩圖像太陽能電池，包含有：一第一基板；一形成於該第一基板表面的透明光電轉換膜，該透明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；一第二基板，設置於該透明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透明光電轉換膜之間的封裝膠膜，藉此結合具有該透明光電轉換膜之第一基板以及該第二基板；以及一全彩圖案層，設置於該第一基板與該第二基板之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具有透明鍍膜之全彩圖像太陽能電池，其中該第一透明導電層及該第二透明導電層之材質選自於由氧化鋅、氟化錫氧化物、鋁鋅氧化物、鋅鎵氧化物及其組合所組成之群組。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具有透明鍍膜之全彩圖像太陽能電池，其中該全彩圖案層係以印刷、噴墨、雷射或人工上色的方式形成於該封裝膠膜之表面。
4. 如申請專利範圍第1項所述之具有透明鍍膜之全彩圖像太陽能電池，其中該全彩圖案層係以印刷、噴墨、雷射或人工上色的方式形成於該透明光電轉換膜之表面。
5. 如申請專利範圍第1項所述之具有透明鍍膜之全彩圖像太陽能電 池，其中該全彩圖案層係以印刷、噴墨、雷射或人工上色的方式形成於該第二基板鄰近該封裝膠膜之表面。
6. 如申請專利範圍第1項所述之具有透明鍍膜之全彩圖像太陽能電池，其中該封裝膠膜係為彈性膠或熱塑膠。
7. 如申請專利範圍第1項所述之具有透明鍍膜之全彩圖像太陽能電池，其中該封裝膠膜係之材質選自於由乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚胺基甲酸酯膠黏劑、聚丙烯酸酯膠黏劑、矽膠及其組合所組成之群組。
8. 如申請專利範圍第1項所述之具有透明鍍膜之全彩圖像太陽能電池，其中該封裝膠膜之材質係選自於熱塑性聚胺基甲酸酯、聚氯乙烯、酸改性聚烯烴及其組合所組成之群組。