TWM540288U

TWM540288U - 具有高透光、高硬度及彩色的多層膜結構

Info

Publication number: TWM540288U
Application number: TW105218558U
Authority: TW
Inventors: rong-hong Lu; Ting-Wei Huang; jun-hong Ye
Original assignee: rong-hong Lu; Cai shao-ting
Priority date: 2016-12-05
Filing date: 2016-12-05
Publication date: 2017-04-21

Description

具有高透光、高硬度及彩色的多層膜結構

本新型有關於一種多層膜結構，特別是一種具有高透光、高硬度及彩色的多層膜結構。

隨著科技的進步，高透光及高硬度的螢幕(基板)已具有廣大的市場需求，且以應用於智慧型手機、觸控平板電腦、觸控電視、車窗及具有玻璃帷幕的大樓等。高透光硬膜設計除了要選用本身硬度夠高的材料外，還需要適當的抗反射膜層搭配才能製造高透光極高硬度的基板。

然而，能製造高透光極高硬度的基板雖然已逐漸成形，但若是在基板與太陽能電池的結合下，需要讓太陽能電池模組產生顏色的情況下，會造成太陽能電池模組的發電效率嚴重耗損。因此，前述基板的結構仍有改善的空間。

有鑑於此，本新型提供一種具有高透光、高硬度及彩色的多層膜結構，藉以達到保護太陽能電池的保護作用並提供色彩效果，且進一步改善傳統對於彩色太陽能電池所造成的發電效率嚴重損耗的問題。

本新型提供一種具有高透光、高硬度及彩色的多層膜結構，包括抗反射層、彩色硬質層與消波層。抗反射層適用於降低太陽能電池的反射率。彩色硬質層配置於反射層上，彩色硬質層具有高硬度性質之材質且產生色彩。消波層配置於彩色硬質層上，以增加抗反射層的抗反射效果並提高反射光的色彩純度。

本實施例所提供之具有高透光、高硬度及彩色的多層膜結構，藉由抗反射層、彩色硬質層與消波層依序堆疊配置，其中抗反射層可降低太陽能電池的反射率、彩色硬質層具有高硬度性質之材質且產生色彩，而消波層增加抗反射層的抗反射效果並提高反射光的色彩純度。如此一來，可有效地達到保護太陽能電池的保護作用並提供色彩效果，且進一步改善傳統對於彩色太陽能電池所造成的發電效率嚴重損耗的問題

以上之關於本創作內容之說明及以下之實施方式之說明用以示範與解釋本創作之精神與原理，並且提供本創作之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本創作之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本創作之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本創作相關之目的及優點。以下之實施例進一步詳細說明本創作之觀點，但非以任何觀點限制本創作之範疇。

圖1為本創作之實施例所揭露之具有高透光、高硬度及彩色的多層膜結構的示意圖。具有高透光、高硬度及彩色的多層膜結構100包括抗反射層110、彩色硬質層120與消波層130。抗反射層110適用於降低太陽能電池(未繪示)的反射率。也就是說，本實施例的抗反射層110可適於與太陽能電池黏合，以便於降低太陽能電池的反射率。

進一步來說，其中抗反射層110例如為奈米複層結構薄膜或奈米複合結構薄膜，抗反射層110的厚度例如介於40奈米至150奈米之間，且抗反射層110的硬度例如介於8 GPa至18 GPa 之間。並且，抗反射層110的材料例如為氮化鋁、氮氧化鋁、氧化鋁、氧化矽、氮氧化矽、氮化矽、二氧化鈦中之其中之一或其組合。此外，形成抗反射層110的奈米複層結構薄膜的可見光折射率範圍例如介於1.5至2.3之間，而形成抗反射層110奈米複合結構薄膜的可見光折射率範圍介例如於1.3至2.8之間。

彩色硬質層120配置於抗反射層110上，且彩色硬質層110具有高硬度性質之材質且產生色彩。其中，彩色硬質層120是配置於反射層110相對於太陽能電池的一側的另一側上。

在本實施例中，彩色硬質層120例如為具四分之一波長之薄膜的堆疊結構，或是具四分之一波長之奇數倍厚度之薄膜的堆疊結構。進一步來說，前述具四分之一波長之薄膜的堆疊結構例如為多個具四分之一波長低折射率(1/4λ _L)之薄膜與多個具四分之一波長高折射率(1/4λ _H)之薄膜交互堆疊而成的。

舉例來說，具四分之一波長低折射率(1/4λ _L)之薄膜為1個，具四分之一波長高折射率(1/4λ _H)之薄膜為2個，其中具四分之一波長低折射率(1/4λ _L)之薄膜配置於2個具四分之一波長高折射率(1/4λ _H)之薄膜之間；具四分之一波長低折射率(1/4λ _L)之薄膜為2個，具四分之一波長高折射率(1/4λ _H)之薄膜為3個，則堆疊順序為具四分之一波長高折射率(1/4λ _H)之薄膜、具四分之一波長低折射率(1/4λ _L)之薄膜、具四分之一波長高折射率(1/4λ _H)之薄膜、具四分之一波長低折射率(1/4λ _L)之薄膜、具四分之一波長高折射率(1/4λ _H)之薄膜。其餘數量則類推。

另外，使用者可視其需求自行調整堆疊結構中之薄膜的數量總和，使彩色硬質層120可產生不同的色彩，以達到使用者所想要的色彩。

此外，高硬度之材質例如為氮化鋁、氮氧化鋁、氧化鋁、氧化矽、氮氧化矽、氮化矽、二氧化鈦中之其中之二或其組合。彩色硬質層120的厚度例如介於300奈米至1200奈米之間，且彩色硬質層120的硬度例如為10 GPa至30 GPa之間，彩色硬質層120的可見光的折射率範圍例如介於1.3至2.8 之間。

消波層130配置於彩色硬質層120上，以增加抗反射層的抗反射效果並提高反射光的色彩純度。其中，消波層130是配置於彩色硬質層120相對於抗反射層110的一側的另一側上。

在本實施例中，消波層130例如為奈米複層結構或奈米複合結構，消波層130的厚度例如介於20奈米至100奈米，消波層130的硬度例如介於8 GPa至18 GPa。並且，消波層130的材料例如為氮化鋁、氮氧化鋁、氧化鋁、氧化矽、氮氧化矽、氮化矽、二氧化鈦中之其中之一或其組合。另外，形成消波層130的奈米複層結構薄膜的可見光折射率範圍例如介於1.5至2.3之間，而形成消波層130奈米複合結構薄膜的可見光折射率範圍例如介於1.3至2.8之間。

另外，具有高透光、高硬度及彩色的多層膜結構100還包括透明基板140。透明基板140配置於消波層130上，亦即透明基板140配置於消波層130相對於彩色硬質層120的一側的另一側。並且，透明基板140的可見光的折射率範圍例如介於1.4至1.8之間。

上述說明了多層膜結構100的內部組成構件及其配置關係。以下將列舉一些實驗數據來說明本實施例之多層膜結構100所可以達成的效果。

圖2是本發明一實施例所揭露的彩色硬質層與無彩色玻璃的反射率能譜圖。在圖2中，曲線S1表示可產生藍色色彩的彩色硬質層的反射率能譜；曲線S2表示可產生綠色色彩的彩色硬質層的反射率能譜；曲線S3表示可產生紅色的彩色硬質層的反射率能譜；曲線S4表示無彩色玻璃的反射率能譜。如圖2所示，本實施例所提供的彩色硬質層具有較好的反射率效果。

依據學理，色光的反射會造成太陽能電池發電效率的降低，因此抗反射的鍍膜設計就是要提高非色光波長範圍的穿透率。圖3是利用本發明實施例所揭露的具有彩色硬質層的多層膜結構與一般無色玻璃分別進行太陽能電池封裝的太陽能電池的外部量子效率(external quantum efficiency, EQE)的量測結果。在圖3中，曲線S5表示利用無彩色玻璃封裝的太陽能電池的外部量子效率；曲線S6表示利用藍色的彩色硬質層(藍色玻璃)封裝的太陽能電池的外部量子效率；曲線S7表示利用綠色的彩色硬質層(藍色玻璃)封裝的太陽能電池的外部量子效率；曲線S8表示利用紅色的彩色硬質層(藍色玻璃)封裝的太陽能電池的外部量子效率，並且外部量子效率變低的色光波段正如學理所預測。

圖4是利用本發明實施例所揭露的彩色硬質層封裝的彩色太陽能電池的電流電壓特性曲線的量測結果。在圖4中，曲線S9表示電壓電流特性曲線，曲線S10表示功率曲線。圖5是利用無色玻璃封裝的太陽能電池的電流電壓特性曲線量測結果。在圖5中，曲線S11表示電壓電流特性曲線，曲線S12表示功率曲線。由圖4及圖5的結果來看，利用本實施例所提供的彩色硬質層封裝的彩色太陽能電池的電流電壓特性曲線具有較好的效果。

表1是利用本實施例之彩色硬質層封裝的彩色太陽能電池的電性量測結果，表2利用無色玻璃封裝的太陽能電池的電性量測結果。由表1及表2中，可以看出表1的量測結果，顯示出利用本實施例之彩色硬質層封裝的彩色太陽能電池的發電效率η(%)僅僅低於0.3%，並且在創造出鮮豔色彩的同時，也保持原先太陽能電池的發電效率。表1 利用本實施例之彩色硬質層封裝的彩色太陽能電池的電性量測結果 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0001"><TBODY><tr><td> 樣本 </td><td> I<sub>sc</sub> (mA) </td><td> V<sub>oc</sub> (V) </td><td> 發電效率 Ƞ (%) </td><td> 填充因子 FF </td></tr><tr><td> 測量1 </td><td> 41.67 </td><td> 0.50 </td><td> 14.54 </td><td> 0.70 </td></tr><tr><td> 測量2 </td><td> 42.00 </td><td> 0.50 </td><td> 14.38 </td><td> 0.69 </td></tr><tr><td> 測量3 </td><td> 41.64 </td><td> 0.50 </td><td> 14.44 </td><td> 0.69 </td></tr></TBODY></TABLE>表2 利用無色玻璃封裝的太陽能電池的電性量測結果 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 樣本 </td><td> I<sub>sc</sub> (mA) </td><td> V<sub>oc</sub> (V) </td><td> 發電效率 Ƞ (%) </td><td> 填充因子 FF </td></tr><tr><td> 測量1 </td><td> 47.91 </td><td> 0.49 </td><td> 14.84 </td><td> 0.63 </td></tr><tr><td> 測量2 </td><td> 48.52 </td><td> 0.49 </td><td> 14.83 </td><td> 0.62 </td></tr><tr><td> 測量3 </td><td> 47.74 </td><td> 0.49 </td><td> 14.81 </td><td> 0.63 </td></tr></TBODY></TABLE>

此外，圖6是本發明實施例之彩色硬質層與無色玻璃的表面硬度量測結果。在圖6中，是利用奈米壓痕儀進行荷重與壓痕深度測量，其中曲線S13表示本發明實施例之彩色硬質層表面硬度量測結果，曲線S14表示無色玻璃的表面硬度量測結果。由圖6可以看出，由於本實施例之彩色硬質層採用高硬度鍍膜設計，因此彩色硬質層的表面硬度也高於無色玻璃的表面硬度。

本實施例所提供之具有高透光、高硬度及彩色的多層膜結構，藉由抗反射層、彩色硬質層與消波層依序堆疊配置，其中抗反射層可降低太陽能電池的反射率、彩色硬質層具有高硬度性質之材質且產生色彩，而消波層增加抗反射層的抗反射效果並提高反射光的色彩純度。如此一來，可有效地達到保護太陽能電池的保護作用並提供色彩效果，且進一步改善傳統對於彩色太陽能電池所造成的發電效率嚴重損耗的問題。

雖然本創作以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作。在不脫離本創作之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本創作之專利保護範圍。關於本創作所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

100‧‧‧具有高透光、高硬度及彩色的多層膜結構
110‧‧‧抗反射層
120‧‧‧彩色硬質層
130‧‧‧消波層
140‧‧‧透明基板

圖1為本創作之實施例所揭露之具有高透光、高硬度及彩色的多層膜結構的示意圖。圖2是本發明一實施例所揭露的彩色硬質層與無彩色玻璃的反射率能譜圖。圖3是利用本發明實施例所揭露的具有彩色硬質層的多層膜結構與一般無色玻璃分別進行太陽能電池封裝的太陽能電池的外部量子效率(external quantum efficiency, EQE)的量測結果。圖4是利用本發明實施例所揭露的彩色硬質層封裝的彩色太陽能電池的電流電壓特性曲線的量測結果。圖5是利用無色玻璃封裝的太陽能電池的電流電壓特性曲線量測結果。圖6是本發明實施例之彩色硬質層與無色玻璃的表面硬度量測結果。

100‧‧‧具有高透光、高硬度及彩色的多層膜結構

110‧‧‧抗反射層

120‧‧‧彩色硬質層

130‧‧‧消波層

140‧‧‧透明基板

Claims

一種具有高透光、高硬度及彩色的多層膜結構，包括：一抗反射層，適用於降低一太陽能電池的反射率；一彩色硬質層，配置於該反射層上，該彩色硬質層具有一高硬度性質之材質且產生一色彩；以及一消波層，配置於該彩色硬質層上，以增加該抗反射層的一抗反射效果並提高一反射光的色彩純度。
如請求項1所述的具有高透光、高硬度及彩色的多層膜結構，其中該彩色硬質層為具四分之一波長之奇數倍厚度的薄膜的堆疊結構。
如請求項2所述的具有高透光、高硬度及彩色的多層膜結構，其中該高硬度之材質為氮化鋁、氮氧化鋁、氧化鋁、氧化矽、氮氧化矽、氮化矽、二氧化鈦中之其中之二或其組合，該彩色硬質層的厚度介於300奈米至1200奈米之間，且該彩色硬質層的硬度為10 GPa至30 GPa之間，該彩色硬質層的可見光的折射率範圍介於1.3至2.8之間。
如請求項1所述的具有高透光、高硬度及彩色的多層膜結構，其中該抗反射層為一奈米複層結構薄膜或一奈米複合結構薄膜，該抗反射層的厚度介於40奈米至150奈米之間，該抗反射層的硬度介於8 GPa至18 GPa 之間。
如請求項4所述的具有高透光、高硬度及彩色的多層膜結構，其中該抗反射層的材料為氮化鋁、氮氧化鋁、氧化鋁、氧化矽、氮氧化矽、氮化矽、二氧化鈦中之其中之一或其組合。
如請求項4所述的具有高透光、高硬度及彩色的多層膜結構，其中該奈米複層結構薄膜的可見光折射率範圍介於1.5至2.3之間，而該奈米複合結構薄膜的可見光折射率範圍介於1.3至2.8之間。
如請求項1所述的具有高透光、高硬度及彩色的多層膜結構，其中該消波層為一奈米複層結構或一奈米複合結構，該消波層的厚度介於20奈米至100奈米，該消波層的硬度介於8G Pa至18 GPa。
如請求項7所述的具有高透光、高硬度及彩色的多層膜結構，其中該消波層的材料為氮化鋁、氮氧化鋁、氧化鋁、氧化矽、氮氧化矽、氮化矽、二氧化鈦中之其中之一或其組合。
如請求項7所述的具有高透光、高硬度及彩色的多層膜結構，其中該奈米複層結構薄膜的可見光折射率範圍介於1.5至2.3之間，而該奈米複合結構薄膜的可見光折射率範圍介於1.3至2.8之間。
如請求項1所述的具有高透光、高硬度及彩色的多層膜結構，更包括：一透明基板，配置於該消波層上，其中該透明基板的可見光的折射率範圍介於1.4至1.8之間。