TWM538243U

TWM538243U - 具有反射效果的光電元件封裝結構

Info

Publication number: TWM538243U
Application number: TW105214739U
Authority: TW
Inventors: yu-yang Zhang; xiu-ming Liu; zhi-hong Dong; Jing-Kai Zhuo
Original assignee: Nano Bit Tech Co Ltd
Priority date: 2016-09-26
Filing date: 2016-09-26
Publication date: 2017-03-11
Also published as: CN206541829U

Description

具有反射效果的光電元件封裝結構

本創作涉及一種光電元件，特別是涉及一種具有反射效果的光電元件封裝結構，其可應用於太陽能電池。

太陽能是大自然中取之不盡、用之不竭的再生能源，與使用石化燃料製造能源相比是更為環保的潔淨能源，使用過程也不會產生任何污染。太陽能電池的研究是再生能源中受眾人期待的一個方向，而發展太陽能初期遭遇到的問題是光電轉換效率不高和造價昂貴，不過使用高分子材料所開發的光伏太陽能電池光電元件結構因為製程簡單、造價便宜、材質輕盈、可撓曲等特性而逐漸受到業界與學術界的矚目。

太陽能雖然是目前相對環保、潔淨的應用能源，但太陽能光電利用領域中，因為每日的日照時間有限，加上太陽能電池必須使用到較大的空間進行設置，若要有效發揮太陽能的輔助能源用途，勢必需要針對太陽能電池板的能源轉換效率進行優化，以強化單位太陽能板的光電轉換能源產出，才能發揮實際的效用。

請參閱圖1及圖2，其顯示一種光伏太陽能電池中的光電元件結構，此結構中的每一個光電轉換單元100’主要包括下導電層101’、電子傳遞層102’、主動層103’、電洞傳遞層104’及上導電層105’，而相鄰的光電轉換單元100’可通過上導電層105’彼此電性連接串聯；為了改善光電轉換單元100’的耐候性和使用壽命，一般會再利用一封裝結構106’將光電轉換單元100’加以封裝保護。於實際應用中，太陽能電池大多做的很薄、大面積且可撓曲以利採光，不過即便如此，以目前的光電轉化效率仍偏低，因此，如何增加光的利用率為本新型創作人努力克服的問題。

本創作所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種具有反射效果的光電元件封裝結構，其能通過提高光利用率來提高太陽能電池的光電轉換效率。

為了解決上述的技術問題，本創作所採用的技術方案是：一種具有反射效果的光電元件封裝結構，其包括一光電轉換複合層、一封合膠體、一第一保護層及一第二保護層。所述光電轉換複合層具有相對的一上表面及一下表面；所述封合膠體圍繞所述光電轉換複合層；所述第一保護層通過所述封合膠體以結合於所述光電轉換複合層的所述上表面，所述第一保護層具有相對的一第一內表面及一第一外表面；所述第二保護層通過所述封合膠體以結合於所述光電轉換複合層的所述下表面，所述第二保護層具有相對的一第二內表面及一第二外表面；其中，所述第一內表面、所述第一外表面、所述第二內表面以及所述第二外表面四者中的至少一面上披覆一反射層。

更進一步地，所述反射層是由一金屬氧化物形成的蒸鍍層。

更進一步地，所述金屬氧化物選自於二氧化矽或二氧化鈦。

更進一步地，所述反射層是一光學塗料層。

更進一步地，所述反射層的厚度介於50奈米至5微米。

更進一步地，所述反射層包括相互堆疊的一高折射率光學膜及一低折射率光學膜。

更進一步地，所述封合膠體的厚度介於1微米至800微米。

更進一步地，所述第一保護層的厚度介於10微米至500微米，所述第二保護層的厚度介於10微米至500微米。

更進一步地，所述光電轉換複合層包括一透光性基板及多個間隔設置於所述透光性基板上的光電轉換單元，每一所述光電轉換單元包括：一透明導電層，其設置於所述透光性基板上；一電子傳遞層，其設置於所述透明導電層上；一主動層，其設置於所述電子傳遞層上；一電洞傳遞層，其設置於所述主動層上；以及一上導電層，其設置於所述電洞傳遞層上，且與相鄰的另一所述光電轉換單元電性連接。

更進一步地，所述透光性基板是一透明塑膠基板或一玻璃基板，所述透光性基板的厚度介於10微米至500微米。

更進一步地，所述透明塑膠基板的材料選自於聚乙烯對苯二甲酸酯、聚乙烯、聚醯亞胺、聚醯胺、聚氨酯或壓克力。

更進一步地，所述透明導電層是由一有機導體材料或一無機導體材料形成，所述透明導電層的厚度介於100奈米至10微米。

更進一步地，所述透明導電層的透光率介於70%至95%。

更進一步地，所述有機導體材料選自於聚3,4-乙撑二氧噻吩、奈米碳管或其組合。

更進一步地，所述無機導體材料選自於金屬或金屬氧化物。

更進一步地，所述電子傳遞層的厚度介於50奈米至200奈米，所述主動層的厚度介於100奈米至500奈米，所述電洞傳遞層的厚度介於300奈米至1000奈米。

更進一步地，所述光電轉換複合層還包括一光學硬化層，所述光學硬化層設置於所述透光性基板及多個所述光電轉換單元之間。

更進一步地，所述光學硬化層的材料選自於壓克力、環氧樹脂、二氧化矽或其組合，所述光學硬化層的厚度介於1微米至5微米。

本創作的有益效果在於，本創作實施例所提供的具有反射效果的光電元件封裝結構，其可通過“所述第一保護層的所述第一內表面及所述第一外表面與所述第二保護層的所述第二內表面及所述第二外表面中的至少一面上披覆一反射層”的設計，以提高入射光利用率(即光能利用率)，並由此提高元件的光電轉換效率。

為使能更進一步瞭解本創作的特徵及技術內容，請參閱以下有關本創作的詳細說明與附圖，然而所提供的附圖僅用於提供參考與說明，並非用來對本創作加以限制。

(先前技術)

100’‧‧‧光電轉換單元

101’‧‧‧下導電層

102’‧‧‧電子傳遞層

103’‧‧‧主動層

104’‧‧‧電洞傳遞層

105’‧‧‧上導電層

106’‧‧‧封裝結構

(本創作)

P‧‧‧具有反射效果的光電元件封裝結構

1‧‧‧光電轉換複合層

11‧‧‧透光性基板

12‧‧‧光電轉換單元

121‧‧‧透明導電層

122‧‧‧電子傳遞層

123‧‧‧主動層

124‧‧‧電洞傳遞層

125‧‧‧上導電層

13‧‧‧溝槽

14‧‧‧光學硬化層

2‧‧‧封合膠體

3‧‧‧第一保護層

31‧‧‧第一外表面

32‧‧‧第一內表面

4‧‧‧第二保護層

41‧‧‧第二外表面

42‧‧‧第二內表面

5‧‧‧反射層

51‧‧‧高折射率光學膜

52‧‧‧低折射率光學膜

圖1為習知的光電元件的剖視圖(一)。

圖2為習知的光電元件的剖視圖(二)。

圖3為本創作的具有反射效果的光電元件封裝結構的剖視圖(一)。

圖4為本創作的具有反射效果的光電元件封裝結構的剖視圖(二)。

圖5為本創作的具有反射效果的光電元件封裝結構的剖視圖(三)。

圖6為本創作的具有反射效果的光電元件封裝結構的剖視圖(四)。

圖7為圖6中A部分的局部放大圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本創作所公開有關“具有反射效果的光電元件封裝結構”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本創作的優點與效果。本創作可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本創作的精神下進行各種修飾與變更。另外，本創作的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，予以聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本創作的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本創作的技術範圍。

應理解，雖然本文中可能使用術語第一、第二、第三等來描述各種元件或信號等，但此等元件或信號不應受此等術語限制。此等術語乃用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，如本文中所使用，術語「或」視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一者或多者的所有組合。

請一併參閱圖3至圖6，本創作一較佳實施例提供一種具有反射效果的光電元件封裝結構P，其包括一光電轉換複合層1、一封合膠體2、一第一保護層3、一第二保護層4及至少一反射層5。

光電轉換複合層1用以將光能轉換成電能，封合膠體2圍繞光電轉換複合層1設置，且與第一和第二保護層3、4共同將光電轉換複合層1完整包覆，僅讓導電層的引線(圖中未顯示)外露，以提升元件可靠性，包括耐熱、耐低溫、抗濕、耐候等特性；值得注意的是，為了提高元件的光電轉化效率，可將反射層5設置於第一保護層3及/或第二保護層4上。

具體地說，光電轉換複合層1包括一透光性基板11及多個間隔設置於透光性基板11上的光電轉換單元12，於實際應用中，透光性基板11與外界接觸的面可以讓光進入，光電轉換單元12可達成回應入射光的準確光電轉換。每一光電轉換單元12包括一設置於透光性基板11上的透明導電層121、一設置於透明導電層121上的電子傳遞層122、一設置於電子傳遞層122上的主動層123、一設置於主動層123上的電洞傳遞層124及一設置於電洞傳遞層124上的上導電層125；相鄰的兩個光電轉換單元12通過一溝槽13相互隔離，並通過上導電層125相互電性連接。

本實施例中，透光性基板11可以是一透明塑膠基板或一玻璃基板，其中所述透明塑膠基板的材料可選自於聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚醯亞胺(PI)、聚醯胺(PA)、聚氨酯(PU)或壓克力，但不限於此。然而，透光性基板11的形狀和尺寸並無特別限制，不過依據產品需求，透光性基板11的形狀可以是矩形，且厚度介於10微米至500微米。

透明導電層121可採用有機導體材料或無機導體材料，並通過塗佈或蒸鍍及蝕刻而形成，以作為下導電線路；依據產品需求，透明導電層121的厚度優選為100奈米至10微米，透明導電層121的透光率優選為70%至95%。本實施例中，所述有機導體材料可選自於聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)、奈米碳管、奈米銀或其組合(即兩種或兩種以上的組合)，所述無機導體材料可選自於金屬(如奈米銀)或金屬氧化物(如ITO、ATO等)，但透明導電層121的材料並不以上述材料為限。

電子傳遞層122、主動層123及電洞傳遞層124的材料和沉積方式並無特別限制，例如，習知技藝像是旋轉塗佈法、真空沉積法等均可用於形成電子傳遞層122、主動層123及電洞傳遞層124，其中電子傳遞層122可採用有助於電子的注入和傳輸的材料(如ZnO、TiO₂等)，電洞傳遞層124可採用有助於電洞的注入和傳輸的材料(如PEDOT、MoO₃、V₂O₅等)，主動層123可採用有助於增加電子電洞重新結合的材料；依據產品需求，電子傳遞層122的厚度優選為50奈米至200奈米，主動層123的厚度優選為100奈米至500奈米，電洞傳遞層124的厚度優選為300奈米至1000奈米。

上導電層125可以是由印刷的導電鋁膠或銀膠所形成的導電層，或是以鋁或銀通過蒸鍍而形成的導電層，並依照設定好的圖案印刷於任一光電轉換單元12的電子傳遞層122、主動層123及電洞傳遞層124上，並與相鄰的另一光電轉換單元12的透明導電層121電性連接；具體地說，在相鄰的光電轉換單元12之間，上導電層125是沿任一光電轉換單元12的電洞傳遞層124的表面延伸，並順著溝槽13的側壁和底壁而接觸到另一光電轉換單元12的透明導電層121，以達到電性連接串聯的效果。

再者，為了提高光電轉換複合層1的機械強度，可進一步於透光性基板11與光電轉換單元12之間設置一光學硬化層14，其材料可選自於壓克力、環氧樹脂、二氧化矽或其組合；依據產品需求，光學硬化層14的厚度優選為1微米至5微米。

封合膠體2可採用熱敏性封合樹脂材料或紫外光敏感性封合樹脂材料，並以密閉式連續結構的形式圍繞光電轉換複合層1的外圍邊緣；依據產品需求，封合膠體2的厚度優選為25奈米至1微米。

第一和第二保護層3、4可以是一透明塑膠保護層或一玻璃保護層，其中所述透明塑膠可選自於聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚醯亞胺(PI)、聚醯胺(PA)、聚氨酯(PU)或壓克力，但不限於此。第一保護層3通過封合膠體2以結合於光電轉換複合層1的上表面，第二保護層4通過封合膠體2以結合於光電轉換複合層1的下表面；依據產品需求，第一和第二保護層3、4的厚度介於10微米至500微米。

反射層5的數量可以是只有一層，也可以有一層以上，其設置位置如圖2至圖5所示，具體地說，本創作具有反射效果的光電元件封裝結構P可包括一反射層5披覆於第一保護層3的第一外表面31(如圖3所示)或第一內表面32(如圖4所示)，或是披覆於第二保護層4的第二外表面41(如圖5所示)或第二內表面42(如圖6所示)，但本創作並不限制於此；考慮特定的應用需求，第一保護層3的第一外表面31及第一內表面32與第二保護層4的第二外表面41及第二內表面42中的二面、三面或四面上可分別獨立地具有一反射層5。

本實施例中，反射層5的一個實施例是，其可以是由金屬氧化物形成的蒸鍍層，也可以是光學塗料層，其中金屬氧化物可選自於二氧化矽或二氧化鈦，但反射層5的材料並不以上述材料為限；依據產品需求，反射層5的厚度優選為50奈米至5微米。

請參閱圖7，反射層5的另一個實施例是，其可包括相互堆疊的一高折射率光學膜51(折射率為1.4~1.8)及一低折射率光學膜52(折射率為1.1~1.5)，但本創作並不限制於此；於實際應用中，反射層5可包括兩層或兩層以上具有不同折射率且相互疊合的光學膜。

〔實施例的可能功效〕

本創作實施例所提供的具有反射效果的光電元件封裝結構，其可通過“所述第一保護層的所述第一內表面及所述第一外表面與所述第二保護層的所述第二內表面及所述第二外表面中的至少一面上披覆一反射層”的設計，以提高入射光利用率(即光能利用率)，並由此提高元件的光電轉換效率。

再者，本創作實施例所提供的具有反射效果的光電元件封裝結構不僅可以降低製程困難度與製造成本，而且於製造時可使用卷對卷(R2R)製造技術，因此，可實現工業化量產。

以上所公開的內容僅為本創作的優選可行實施例，並非因此侷限本創作的申請專利範圍，所以凡是運用本創作說明書及附圖內容所做的等效技術變化，均包含於本創作的申請專利範圍內。