TWI730663B - 太陽能電池裝置及複合光學膜組 - Google Patents

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Abstract

一種太陽能電池裝置，包含一基板、一位於該基板上的太陽能電池模組、一位於該太陽能電池模組上且能透光的複合光學膜組及一頂板。該複合光學膜組包括一纖維布層及一包覆該纖維布層的光擴散層。該頂板與該基板共同夾置該太陽能電池模組與該複合光學膜組，並允許光線經過該頂板後進入該太陽能電池模組。該複合光學膜組中的該纖維布層除了能強化該太陽能電池裝置的機械強度以抗強風之外，由於還能透光使得本發明能放置於農地上，以利用發電餘光照射農作物。本發明還提供一複合光學膜組。

Description

太陽能電池裝置及複合光學膜組
本發明是有關於一種發電裝置，特別是指一種太陽能電池裝置及複合光學膜組。
近年來，為了能有兼顧安全與環保的電能產生方式，許多國家都持續發展綠能產業(例如：風力發電、水力發電，及太陽能發電)。
在太陽能發電技術領域中，是將多個太陽能板分別放在廣闊的土地上，或分別安裝在一建築物的受光區域，使得太陽能板在接收太陽光時轉換為電能。
然而，為了能接受大量日照，適合裝設所述太陽能板的位置都在戶外，則不可避免地會使所述太陽能板吹到強風(例如：颱風來臨時)。因此，如何提升所述太陽能板的機械強度，是所屬技術領域的人士積極研究的課題之一。另外，裝設太陽能板也需占用許多土地，有與農業用地競爭的疑慮，同樣有待改善。
本發明之其中一目的，即在提供一種至少能夠克服先前技術的缺點的太陽能電池裝置。
於是，本發明太陽能電池裝置，包含一能透光的基板、一太陽能電池模組、一複合光學膜組，及一頂板。
該太陽能電池模組設置於該基板上，並包括一太陽能電池單元。該複合光學膜組可透光且與該太陽能電池單元彼此疊置。該複合光學膜組包括一纖維布層，及一包覆該纖維布層的光擴散層。該頂板與該基板間隔設置，且可供光穿透，並與該基板共同將該太陽能電池模組與該複合光學膜組夾置於其間，使光能經過該頂板後進入該太陽能電池單元。
本發明之另一目的，即在提供一種至少能夠克服先前技術的缺點的複合光學膜組。
該複合光學膜組適用於一太陽能電池裝置。該太陽能電池裝置包括一基板、一與該基板間隔的頂板，及一位於該基板與該頂板之間的太陽能電池模組。該複合光學膜組適用於位於該基板與該頂板之間，並與該太陽能電池模組彼此疊置。該複合光學膜組包括一纖維布層，及一包覆該纖維布層的光擴散層。
本發明之功效在於：該複合光學膜組除了能強化該太陽能電池裝置的機械強度而不被強風損傷之外，還能允許該太陽能電池裝置架設在農地上使用，利用發電餘光供農作物行光合作用而能順利成長，實現農電共生之環保概念。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1與圖2，本發明太陽能電池裝置之一第一實施例，包含一基板1、一間隔地設置於該基板1上方的太陽能電池模組2、一可透光且與該太陽能電池模組2彼此疊置的複合光學膜組3，及一與該基板1間隔設置且位於最上方並可供光線穿透的頂板4。
在本實施例中，該基板1為一可透光的玻璃背板 (back-sheet)。在本發明的其他實施態樣中，該基板1也能為透光的塑膠板或塑膠膜。
該複合光學膜組3包括一位於該基板1上方的纖維布層31，及一包覆該纖維布層31的光擴散層32。
該纖維布層31是以玻璃纖維製成。在本發明的其他實施態樣中，該纖維布層31也能以其他能製成纖維的纖維材質製成。所述的纖維材質選自於尼龍、功夫龍、達克龍、聚酯纖維及聚醯胺纖維組成的物質群中選擇的其中至少一種物質
該複合光學膜組3的該光擴散層32包括一連接於該基板1表面並將該纖維布層31包覆於其中且可透光的膠體321，及多個散佈於該膠體321中的散射粒子322。
該膠體321為一熱塑性樹脂，在本實施例中，該膠體321主要由乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 (ethylene-vinyl acetate copolymer，簡稱EVA)構成。在本發明的其他實施態樣中，該膠體321也可由其他可透光的黏著材料構成，只要能供所述散射粒子322散佈於其中，且固化後能包覆該纖維布層31，使得該纖維布層31固置於該基板1上方即可。
所述散射粒子322由金屬氧化物構成，用於將入射至所述散射粒子322的光向各方向散射。每一散射粒子322的徑寬為10 nm至2000 nm。
該太陽能電池模組2包括一與該複合光學膜組3間隔設置且位於該纖維布層31上方的太陽能電池單元21，及一連接於該光擴散層32與該頂板4之間並包覆該太陽能電池單元21的透光膠層22，使該複合光學膜組3與該太陽能電池模組2依序疊置於該基板1上，且該複合光學膜組3位於該基板1與該太陽能電池模組2之間。
該太陽能電池單元21包括多個彼此間隔設置且位於該複合光學膜組3上並成陣列排列的太陽能電池211。
該透光膠層22為一熱塑性樹脂，連接於該光擴散層32與該頂板4之間，並包覆該太陽能電池單元21的所述太陽能電池211，而將所述太陽能電池211以平鋪的方式固置於該複合光學膜組3與該頂板4之間。
每一太陽能電池211具有一朝向該頂板4的受光面212，並為一矽半導體太陽能電池211。該矽半導體太陽能電池211可由單晶矽、多晶矽，或非晶矽構成。其中，以單晶矽製作而成的所述太陽能電池211的轉換效率大於以多晶矽或非晶矽製作而成的所述太陽能電池211的轉換效率。
在本實施例中，該透光膠層22與該光擴散層32的膠體321的材質相同，主要由EVA構成。該透光膠層22也可由其他可透光的黏著材料構成，只要固化後能包覆所述太陽能電池211並將所述太陽能電池211固置於該複合光學膜組3上即可。
該頂板4為一可透光的強化玻璃板，與該基板1共同將該太陽能電池模組2與該複合光學膜組3夾置於其間，使光線能經過該頂板4後自所述太陽能電池211的受光面212進入所述太陽能電池211以進行光電轉換，及依序經過該頂板4、該透光膠層22、該光擴散層32及該基板1而自該基板1之反向於該頂板4的一出光面11穿透而出。
該太陽能電池裝置的製作方法主要說明如下：
首先，將一EVA薄片平鋪於該頂板4上，並將該等太陽能電池211以陣列排列的方式間隔地平鋪於該EVA薄片上；接著，將添加有所述散射粒子322的二片EVA薄片平鋪於該等太陽能電池211上，並將該纖維布層31夾置於添加有所述散射粒子322的該等EVA薄片之間；之後，將該背板疊置於最上層之添加有所述散射粒子322的EVA薄片上，而成一太陽能電池裝置半成品；最後，再於一烤爐的一腔體加熱層壓該太陽能電池裝置半成品，以固化所述EVA薄片而形成該透光膠層22與該光擴散層，而製得該太陽能電池裝置。需說明的是，若需減少該透光膠層22與該光擴散層32中的氣泡，可利用一真空幫浦，在加熱該太陽能電池裝置半成品的過程中，將空氣自該烤爐的該腔體抽出至外界。
之後，若有需求，再於該太陽能電池裝置周圍組裝一鋁製固定框，而能將該太陽能電池裝置安裝於一建築物以接受太陽光。在該太陽能電池裝置安裝於該建築物而用於將所接受的太陽能轉換為電能時，能利用該複合光學膜組3的纖維布層31，提升該太陽能電池裝置整體的機械強度而不易在長期間的風吹日曬後破損。
除此之外，在該太陽能電池裝置設置於一空地(例如：一農地)時，由於相鄰之所述太陽能電池211之間的間隙能供光穿透，且該複合光學膜組3的光擴散層32中的散射粒子322能調整光的行進方向，使通過所述光擴散層32的光能均勻地從該基板1的出光面11射出。因此，農作物還能種植於該太陽能電池裝置的下方並行光合作用。
參閱圖3，是本發明太陽能電池裝置的一第二實施例，該第二實施例與該第一實施例相似，其不同處在於：該第二實施例的該太陽能電池模組2與該複合光學膜組3的設置位置互換。以下僅針對不同處進行說明。
該太陽能電池模組2與該複合光學膜組3依序疊置於該基板1上，使該太陽能電池模組2位於該基板1與該複合光學膜組3之間。該透光膠層22形成於該基板1上並包覆該太陽能電池單元21的所述太陽能電池211，該光擴散層32的膠體321供所述散射粒子322散佈於其中，並形成於該透光膠層22上且包覆該纖維布層31，使每一太陽能電池211與該纖維布層31彼此間隔疊置。
參閱圖4與圖5，需說明的是，上述該第一實施例與該第二實施例的散射粒子322可由多個螢光粒子323取代，使該複合光學膜組3的該光擴散層32包括該膠體321，及散佈於該膠體321的所述螢光粒子323。
以下利用本發明太陽能電池裝置的第二實施例的一具體例與一比較例進行測試。
該具體例包括尺寸為967mm(長)* 652mm(寬)* 1mm(厚)的該基板1、形成在該基板1上的該太陽能電池模組2、形成在該太陽能電池模組2頂面的該複合光學膜組3，及一覆蓋於該複合光學膜組3頂面且厚度為3.2mm的強化玻璃板作為該頂板4。
其中，該太陽能電池模組2包括以EVA構成且厚度為0.1~1mm的透光膠層22，及被該透光膠層22包覆的所述太陽能電池211。所述太陽能電池211購自達逸光電商。相鄰太陽能電池211的間距為50~120mm。該複合光學膜組3包括購自台玻且由玻璃纖維製成的纖維布層31，及包覆該纖維布層31的光擴散層32。該光擴散層32包括以上述EVA構成且厚度為0.3~12mm的該膠體321，及散佈於該膠體321的所述散射粒子322。所述散射粒子322於該光擴散層32中的濃度400ppm。
該比較例與該具體例的差異在於：該比較例不含該複合光學膜組3。
測試進行方式
首先，分別在二個盆栽放入相同重量的土壤與相同數量的空心菜種子；接著，分別在距離二個盆栽上方500mm高度的位置放置該比較例與該具體例後，在陽光下種植空心菜13天；之後，分別自所述盆栽收成空心菜，再將所述空心菜在一工業烘箱中以100℃烘烤2小時以去除水分；最後，分別量測從不同盆栽所收成的空心菜在烘烤後的重量。
表一
  烘烤時間(hr) 烤烘温度(℃) 空心菜重量(g)
盆栽上方 設置具體例 (含複合光學膜組3) 2 100 34
盆栽上方 設置比較例 (不含複合光學膜組3) 2 100 21
由表一可以得知，在該具體例下方所生長的空心菜的重量約為在該比較例下方所生長的空心菜的重量的1.5倍，此結果表示，利用該複合光學膜組3，即便在農地上設置本發明太陽能裝置，也能供光均勻通過，對作物的成長影響相對較小，進而在利用該太陽能電池裝置將太陽能轉換為電能的同時，也能維持作物生長，提升土地的利用廣度。
綜上所述，本發明太陽能電池裝置，利用該複合光學膜組3的纖維布層31，強化該太陽能電池裝置整體的機械強度，使該太陽能電池裝置不易在受強風吹襲後破裂受損。除此之外，利用該複合光學膜組3可透光的特性，及配合可透光的該基板1與該頂板4，該太陽能電池裝置還能放置於一農地上，使位於該太陽能電池裝置下方的農作物能利用穿透該太陽能電池裝置的太陽光行光合作用，而能順利成長。因此，設置有該太陽能電池裝置的農地能同時生長農作物，及將太陽能轉換為電能，有效提升土地的利用廣度與產值，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1:基板 11:出光面 2:太陽能電池模組 21:太陽能電池單元 211:太陽能電池 212:受光面 22:透光膠層 3:複合光學膜組 31:纖維布層 32:光擴散層 321:膠體 322:散射粒子 323:螢光粒子 4:頂板
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一俯視圖，說明本發明太陽能電池裝置的一第一實施例； 圖2是一不完整的剖視示意圖，說明該第一實施例； 圖3是一不完整的剖視示意圖，說明本發明太陽能電池裝置的一第二實施例； 圖4與圖5局部剖視示意圖，分別說明該第一實施例與該第二實施例的多個散射粒子可由多個螢光粒子取代。
1:基板
11:出光面
2:太陽能電池模組
21:太陽能電池單元
211:太陽能電池
212:受光面
22:透光膠層
3:複合光學膜組
31:纖維布層
32:光擴散層
321:膠體
322:散射粒子
4:頂板

Claims (8)

  1. 一種太陽能電池裝置，包含：一基板，能透光；一太陽能電池模組，設置於該基板上，並包括一太陽能電池單元；一複合光學膜組，可透光且與該太陽能電池模組彼此疊置，並包括一纖維布層，及一包覆該纖維布層的光擴散層；及一頂板，與該基板間隔設置，且可供光穿透，並與該基板共同將該太陽能電池模組與該複合光學膜組夾置於其間，使光能經過該頂板後進入該太陽能電池單元；其中，該複合光學膜組的該光擴散層包括一包覆該纖維布層且可透光的膠體，及多個散佈於該膠體中的散射粒子或螢光粒子。
  2. 如請求項1所述的太陽能電池裝置，其中，該太陽能電池模組還包括一包覆該太陽能電池單元的透光膠層。
  3. 如請求項2所述的太陽能電池裝置，其中，該太陽能電池模組與該複合光學膜組依序疊置於該基板上，使該太陽能電池模組位於該基板與該複合光學膜組之間。
  4. 如請求項2所述的太陽能電池裝置，其中，該複合光學膜組與該太陽能電池模組依序疊置於該基板上，使該複合光學膜組位於該基板與該太陽能電池模組之間。
  5. 如請求項1所述的太陽能電池裝置，其中，所述散射粒 子由金屬氧化物構成，每一散射粒子的徑寬為20nm至1800nm。
  6. 如請求項1所述的太陽能電池裝置，其中，該太陽能電池模組的該太陽能電池單元包括多個彼此間隔設置且呈陣列排列的太陽能電池。
  7. 如請求項1所述的太陽能電池裝置，其中，其中，所述的纖維布層是以能製成纖維的纖維材質製成，所述的纖維材質選自於玻璃、尼龍、功夫龍、達克龍、聚酯纖維及聚醯胺纖維組成的物質群中選擇的其中至少一種物質。
  8. 一種複合光學膜組，適用於一太陽能電池裝置，該太陽能電池裝置包括一能透光的基板、一與該基板間隔的頂板，及一位於該基板與該頂板之間的太陽能電池模組，該複合光學膜組適用於位於該基板與該頂板之間，並與該太陽能電池模組彼此疊置，該複合光學膜組包括一纖維布層，及一包覆該纖維布層的光擴散層，其中，該複合光學膜組的該光擴散層包括一包覆該纖維布層且可透光的膠體，及多個散佈於該膠體中的散射粒子或螢光粒子。
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