TWM380577U - Solar cell module optical internal total reflection wavelength conversion for - Google Patents

Description

M380577 五、新型說明： 【新型所屬之技術領域】 本幻作有關於種太陽能電池模組，尤指一種使太陽光中原本對太陽 能電池光電轉換效率偏低或無法應用的光源波長充分轉換為有用的光源波 長，並大幅增加太陽能電池接收太陽光之機率，以達到具有極佳轉換效率 之太陽能電池模組者。 ^ 【先前技術】 • 按’由於能源逐漸短缺’屬於綠色麟之光能科技是當前能源研發、 籲應用f要的項目’以太陽制料例，太麟電池對光源波長的響應效率 因不同光電材料而有所不同，如第la圖所示，其為各種不同光電材料對於 太陽之光源波長響應效率特性分佈圖，其橫軸為太陽之光源波長，而其縱 轴則為不同光電材料對於不同光源波長之光電響應效率，由該特性分佈圖 得知「愈靠近峰值P1〜P6 (peak value)區域，其響應效率愈高」；但如果 能使太陽能電池對將原本太陽光中沒有響應或響應效率偏低之的光源波長 轉換成響應最大的絲波長，麟A紐昇其光電轉換之效率，再請 一併參照第lb圖所示之太陽光的光照度（spectral irradiance) φ. (W/Dl/nm)_波長座標圖，其太陽光光譜90依其波長由小至大約可分成三個 光源區段，包括紫外線區段92、可見光區段91及紅外線區段93，其中， 該可見光區段91及與紅外線區段93相鄰之區域為太陽能電池響應效率最 佳的光源波長區段，故，如何使太陽光在進入太陽能電池模組内部時將 該太陽光光譜90中對太陽能電池產生最佳響應，用以提昇太陽能電池對太 陽光源的利用率與照射機率而達到最佳的光能轉換效率，誠是業界應積極 研發與突破之重點方向。 緣此，本創作人有鑑於習知太陽能電池模組其光能轉換效率不佳之缺 點及其模組結構設計上未臻理想之事實，本案創作人即著手研發其解決方 案，希望能開發出一種更具效率性及經濟性之光學内部全反射波長轉換太 3 M380577 陽能電池模組，以服務社會大眾及促進此業之發展，遂經多時之構思而有 本創作之產生。 【新型内容】 本創作之目的在提供一種光學内部全反射波長轉換太陽能電池模組， 其能使太陽光中原本對太陽能電池光電轉換效率偏低或無法應用的光源波 長，轉換為對太陽能電池有用或光電轉換效率高的光源波長，並大幅增加 太陽能電池接收太陽光之機率，用以提昇其光源利用效率。 本創作為達到上述目的所採用之技術手段包括：一太陽能電池；一波 長轉換層，其具有波長轉換作用，該波長轉換層側接該太陽能電池；一覆 板’該覆板封裝該太陽能電池及該波長轉換層。 本創作之技術手段進一步包括有：一太陽能電池；一覆板，該覆板封 裝該太陽能電池；一波長轉換層，該波長轉換層具有波長轉換作用，該波 長轉換層設於該覆板外側。 茲為使貴審查委員對本創作之技術、特徵及所達成之功效更有進一步 之瞭解與認識’謹佐以較佳之實施例圖及配合詳細之說明’說明如後： 【實施方式】 請參閱第2圖’為本創作光學内部全反射波長轉換太陽能電池模組第 一實施例’該太陽能電池模組1包括有一太陽能電池1〇，該太陽能電池1〇 可為單面式'雙面式太陽能電池或由複數片太陽能電池（該複數片太陽能 電池係排列在同一平面上）之組合，該太陽能電池1〇側邊約平行地設置有 一波長轉換層12，該波長轉換層12係以高分子材料或玻璃為基底材料，並 包含有波長調變材料（如有機波長調變材料、量子點螢光演色調變材料及 奈米顆粒螢光增光粉組成之複合材料）或由上述波長調變材料所建構之光 柵或穿透式透鏡，而使該波長轉換層具有波長轉換、光學折射、繞射或聚 焦之光學功能。在本實施例中，該太陽能電池10於其側邊併接該波長轉換 層12，即該波長轉換層12呈側邊連接或側邊圍接該太陽能電池1〇，然後 M380577 再整體封裝有一覆板20，該覆板20包括有一上覆板22及下覆板24 ,該上 覆板22、下覆板24為透明材料，如玻璃、壓克力（PMMA)、樹脂(ep〇Xy)、 矽膠(silicone)、高分子材料(EVA等）或為上述材料之複合層之組合；另， 該上覆板22及下覆板24間設有電極14，如電極網，該電極14並連接該太 陽能電池10 ;又’該上覆板22及下覆板24可進一步設有複數封裝透氣孔 221、241 ’該封裝透氣孔221、241於封裝階段具有透氣及以封裝平整之功 能外，亦可兼具電極14接線之通道。 ' 請參閱第3圖’當太陽光由太陽能電池模組1上方兩側（如上午或下午） - 進入太陽能電池模組1時，光線A將通過該上覆板22投射於該波長轉換層 ® 12,並接續使該光線A(大部份或局部)於該上覆板22及波長轉換層12間進 行光線路徑A1之内部全反射前進，並最終投射於該太陽能電池1〇 ;由於該 波長轉換層12具有使太陽光轉換波長之功能，因此投射於該波長轉換層12 之光線A的無法應用光源波長，將逐漸被轉換成可為太陽能電池1〇吸收利 用之光源波長；換言之，通過該波長轉換層12於該太陽能電池模組1内部 的光源全反射轉換運作，可使太陽光源波長調變為太陽能電池1〇響應效率 最高的頻譜，而大大提昇太陽能電池模組1的光能轉換效率❶同理，當太 陽光由太陽能電池模組1下方兩側或上方之光線A穿透該波長轉換層12再 #- 進入時’光線A或B將通過該下覆板24投射於該波長轉換層12，並接續使 . 該光線B(大部份或局部)於該下覆板24及波長轉換層12間進行光線路徑 B1之全反射前進，並最終投射於該太陽能電池1〇。 請參閱第4圊，為本創作光學内部全反射波長轉換太陽能電池模組第 二實施例，該太陽能電池模組1於該上覆板22上方（外側）再設置該波長轉 換層12A’藉該波長轉換層12A對所進入之太陽光進行第一階段太陽光源波 長之調變。又如第5圖所示，該波長轉換層12B亦可設置於該下覆板24下 方（外側），同樣可藉該波長轉換層12B對所進入之太陽光進行第一階段太 陽光源波長之調變與内部全反射。 請參閱第6圖，係本創作光學内部全反射波長轉換太陽能電池模組第 5 M380577 三實施例，該太陽能電池模組1單獨封裝後，於該覆板20下方（外側）設置 該波長轉換層12B，且於該覆板2〇上方（外側)設置有一抗反射層 (anti-reflection coating)30，該抗反射層30可為一薄膜狀，如此，當 太陽光100照射該太陽能電池模組1時，太陽光1〇〇將由該抗反射層3〇進 入太陽能電池模組1内部，通過該抗反射層3〇之設置可減少或避免太陽光 100照射太陽能電池模組1時之表面反射作用，可使太陽光1〇〇全部或大部 分進入該太陽能電池模組1内，以提昇太陽能電池1〇接收太陽光之機率。 又如第7圖所示該太陽能電池模組於其下方之波長轉換層12B的下方進一 步設有一反射層40，該反射層40可為一薄膜狀，如此，當太陽光1〇〇照射 該太陽能電池模組1時，所進入該太陽能電池模組丨内部之光線可通過該 反射層40之設置而持績被該波長轉換層12B進行波長調變，可減少或避免 太陽光100照射太陽能電池模組後之外洩現象，可使太陽光1〇〇全部或大 部分充分與該波長轉換層12B進行波長調變之響應，以增加其光能轉換效 率。 本創作光學内部全反射波長轉換太陽能電池模組藉由前述構成，能使 太陽光在太陽能電池模組1内時，大為提昇其照射太陽能電池的機率，且 同時具有充分的轉換響應以將無法應用的光源波長轉換為有用的光源波 長’用以提昇其光源利用效率。 綜上所述，本創作確已符合新型專利之要件，爰依法提出專利申請。 准以上所述者，僅為本創作較佳實施例而已，並非用來限定本創作實施之 範園，故舉凡依本創作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，均應包括於本創作之申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 第la圖係習知太陽光的光源-波長座標示意圖。 第lb圖係習知太陽光的光源波長響應效率_波長座標示意圖。 第2圖係本創作第一實施例結構示意圖。 6 M380577 第3圖係本創作第一實施例波長調變運作示意圖。 第4圖係本創作第二實施例示意圖一。 第5圖係本創作第二實施例示意圖二。 第6圖係本創作第三實施例示意圖一。 第7圖係本創作第三實施例示意圖二。 【主要元件符號說明】 太陽能電池模組 1 太陽能電池 10 波長轉換層 12、12A、12B 電極 14 上覆板 22 下覆板 24 封裝透氣孔 221 ' 241 覆板 20 抗反射層 30 反射層 40 太陽光 100

Claims (1)

1. M380577 六、申請專利範圍： 1. 一種光學内部全反射波長轉換太陽能電池模組，其包括： 一太陽能電池； 一波長轉換層，其具有波長轉換作用，該波長轉換層側接該太陽能電池； 一覆板’該覆板封裝該太陽能電池及該波長轉換層。 2. 如申請專利範圍第1項所述之光學内部全反射波長轉換太陽能電池模 組’其中該太陽能電池為單面式或雙面式太陽能電池或複數片太陽能電 池之組合。 3. 如申請專利範圍第1項所述之光學内部全反射波長轉換太陽能電池模 組，其申該波長轉換層以高分子或玻璃為基底材料，塗伟或混合並包含 有機波長調變材料、量子點螢光演色調變材料及奈米顆粒螢光增光粉組 成之複合材料或由上述波長調變材料所建構之光柵或穿透式透鏡，使該 波長轉換層具有波長轉換、光學折射、繞射或聚焦之光學功能。 4. 如申請專利範圍第1項所述之光學内部全反射波長轉換太陽能電池模 組’其中該波長轉換層内部或與覆板介面間設有電極，該電極連接該太 陽能電池。 5. 如申請專利範圍第1項所述之光學内部全反射波長轉換太陽能電池模 組’其中該覆板包括有一上覆板及下覆板。 6·如申請專利範圍第1項所述之光學内部全反射波長轉換太陽能電池模 組，其中該覆板為玻璃、壓克力、樹脂、矽膠或高分子材料或其複合材 料等透明材料。 7. 如申請專利範園第5項所述之光學内部全反射波長轉換太陽能電池模 組，其中該上覆板及該下覆板進一步分別設有複數封裝透氣孔。 8. —種光學内部全反射波長轉換太陽能電池模組，其包括： 一太陽能電池； 一覆板，該覆板封裝該太陽能電池； —波長轉換層，該波長轉換層具有波長轉換作用，該波長轉換層設於該 覆板外側。 9·如申請專雌@第8項所述之光學内部全反射波長轉換太陽能電池模 組’其中該覆板包括有上覆板及下覆板。 10·如申請專利範圍第9項所述之光學内部全反射波長轉換太陽能電池模 組’其中該波長轉換層設於該上覆板之上方或外側。 U·如申請專利範圍第9項所述之光學内部全反射波長轉換太陽能電池模 組，其中該波長轉換層設於該下覆板之下方或外側。 12. 如申請專利範圍第u項所述之光學内部全反射波長轉換太陽能電池模 組’其中該覆板上方設有一抗反射層。 13. 如申請專利範圍第Η項所述之光學内部全反射波長轉換太陽能電池模 組，其中該波長轉換層的下方或外側設有一反射層。