TWM670077U - 改良的光伏電池結構 - Google Patents

Abstract

一種改良的光伏電池結構，包含：一透明基材及複數個光伏單元。該複數個光伏單元係設於該透明基材的一側表面上，每一個該光伏單元之間形成有一間隙，該光伏單元包含：一下導電層、一光伏層及一上導電層。該下導電層設於該透明基板的一側表面上。該光伏層設於該下導電層的一側表面上。該上導電層設於該光伏層的一側表面上。以每一個該光伏單元的該上導電層與另一個該光伏單元的該下導電層電性串聯連結。其中，於每一個該光伏單元上設有至少一透光孔，該透光孔使該下導電層呈現外露。以該透光孔提高光伏電池結構的透光率。

Description

改良的光伏電池結構

本創作係有關一種光伏電池，尤指一種具有提高光伏電池結構透光率的改良的光伏電池結構。

光伏電池的研究是再生能源中受眾人期待的一個方向。雖然現今已商業化的多數產品是以矽為其主要材料，不過使用高分子材料所開發之有機光伏電池因其製程簡單、造價便宜、材質輕盈、可撓曲等特性而受到業界與學術界的矚目。

目前在製備有機光伏電池時，其多是透過塗佈(Coating)為製備光伏電池薄膜之技術手段，其優點在於能夠使得該薄膜具有較佳之平整性與均勻性。以大面積製備有機光伏電池的技術，已在產業界運作，得以在較低成本之下生產這些具有可塑性、重量輕、耐衝擊等優點的光伏電池。

光伏電池之光電轉換裝置在結構上有很多種類型，如有機光伏電池或者是鈣鈦礦光伏電池，其中該光伏電池由複數光伏單元串聯、並聯而成，而各該光伏單元包含電子傳遞層、主動層(在有機太陽能(OPV)中吸光層稱為異質接面型層(bulk heterojunction layer，BHJ layer))及電洞傳遞層，進一步再由上下層的電極層及導線線性連接達成光電轉換及電子傳遞的效果。

進一步為了增加光伏電池的應用性，如設置在農業用頂棚或大樓窗台，除了增取照光需求外，又希望可以達到透光性的雙重效果，因此也期望可以使光伏電池具備部分透光率，達成照光發電與採光透光的雙重功效，於是已知的技術多利用各個複數光伏單元間的間隙的透光特性，再增加間隙寬度的方式提高光伏電池整體透光度的方法。

因此，本創作之主要目的，為解決前述提高光伏電池結構透光率的問題，本創作提供一種改良的光伏電池結構，係在光伏單元上設置透光孔，提高光伏電池結構的透光率，如此設計不會變動光伏單元之間的間隙配置，不會影響線路配置，可以直接在原本的光伏電池結構設計上進行透光加工，達成光伏電池結構提高透光率的效果。

為了達到上述之目的，本創作提供一種改良的光伏電池結構，包含：一透明基材及複數個光伏單元。該複數個光伏單元係設於該透明基材的一側表面上，每一個該光伏單元之間形成有一間隙，該光伏單元包含：一下導電層、一光伏層及一上導電層。該下導電層設於該透明基材的一側表面上。該光伏層設於該下導電層的一側表面上。該上導電層設於該光伏層的一側表面上。以每一個該光伏單元的該上導電層與另一個該光伏單元的該下導電層電性串聯連結。其中，於每一個該光伏單元上設有至少一透光孔，該透光孔使該下導電層呈現外露。

在本創作之一實施例中，該透明基材為透明基板或透明基板捲材。

在本創作之一實施例中，該透明基板為透光塑料或透光玻璃基材。

在本創作之一實施例中，該透光塑料為酚醛樹脂、聚醯胺、聚醯亞胺、聚氨酯、聚乙烯、聚乙烯對苯二甲酸酯或壓克力塑料。

在本創作之一實施例中，該透明基材的厚度為10um~500um。

在本創作之一實施例中，該上導電層及該下導電層為金屬或金屬氧化物。

在本創作之一實施例中，該上導電層及該下導電層為導電高分子、金屬氧化物、金屬和金屬氧化物的多層組合。

在本創作之一實施例中，該上導電層及該下導電層設有一電極導線與外部電性連接，以該電極導線形成排線接線區。

在本創作之一實施例中，該電極導線為銦錫氧化物、鋁、銅箔、銅線、導電膠帶或銀膠。

在本創作之一實施例中，該下導電層的厚度為100nm~10um。

在本創作之一實施例中，該光伏層依序包含有一電子傳遞層、一主動層及一電洞傳遞層，或該光伏層依序包含有一電洞傳遞層、一主動層及一電子傳遞層。

在本創作之一實施例中，該光伏電池結構封裝於一封裝層中，該封裝層包含有一上封裝層及一下封裝層。

在本創作之一實施例中，該封裝層為透明塑料或玻璃基材。

茲有關本創作之技術內容及詳細說明，現配合圖式說明如下：

請參閱圖1、2，係本創作之光伏電池結構半成品示意圖及係為圖1的俯視示意圖。如圖所示：本創作之改良的光伏電池結構，在光伏電池結構10製作時，先提供一透明基材1，該透明基材1為透明基板或透明基板捲材，該透明基材1為透光塑料或透光玻璃基材。其中該透光塑料為酚醛樹脂(phenol novolac，PN)、聚醯胺(Polyamide，PA)、聚醯亞胺(Polyimide，PI)、聚氨酯(Polyurethanes，PU）、聚乙烯(Polyethylene，PE）、聚乙烯對苯二甲酸酯（Polyethylene Terephthalate，PET）或壓克力塑料。在本創作之實施例中，該透明基材1厚度為10um~500um。

於該透明基材1的一側表面上經塗佈、濺鍍或蒸鍍製成一下導電層2。在本創作之實施例中該下導電層2為金屬或金屬氧化物，或是導電高分子、金屬氧化物、金屬和金屬氧化物的多層組合。該下導電層2利用一電極導線(圖中未示)與外部電性連接，該電極導線(引線)可經印刷製作為一排線接線區(圖中未示)，該電極導線為銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)、鋁、銅箔、銅線、導電膠帶或銀膠等經印刷配置而成。在本創作之實施例中，該下導電層2的厚度為100nm~10um。

在於該下導電層2的一側表面上塗覆製作有一光伏層3。本創作之實施例中該光伏層3依序包含電子傳遞層31、主動層32及電洞傳遞層33，或光伏層3依序包含電洞傳遞層33、主動層32及電子傳遞層31設於該下導電層2的一側表面上。在本創作之實施例中，該光伏層3厚度為0.1um~500um。

更值得一提的是，本創作之光伏層3可以是有機光伏電池(Organic PhotoVoltaics，OPV）、硒化銅銦鎵(Copper Indium Gallium Diselenide，CIGS)薄膜光伏電池、碲化鎘（Cadmium Telluride Solar Cell，CdTe）薄膜光伏電池、矽（α-Si）薄膜光伏電池、鈣鈦礦(perovskite)薄膜光伏電池或染料敏化(Dye Sensitized Solar Cell，DSSC)光伏電池。

請參閱圖3、4，係在圖1、2的光伏電池結構的光伏層上製作一上導電層示意圖及係在圖3的俯視示意圖；同時，一併參閱圖1、2。如圖所示：在本創作之實施例中的光伏層3製作完成後，接著在該光伏層3的一側表面上製作一上導電層4。

該上導電層4可經塗佈、濺鍍或蒸鍍結合雷射蝕刻製成一上導電層4設於該光伏層3的一側表面上。在本創作之實施例中該上導電層4為金屬或金屬氧化物，或是導電高分子、金屬氧化物、金屬和金屬氧化物的多層組合。

該上導電層4同樣也利用一電極導線(圖中未示)與外部電性連接，該電極導線(引線)可經印刷製作為一排線接線區(圖中未示)，該電極導線為銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)、鋁、銅箔、銅線、導電膠帶或銀膠等經印刷配置而成。在本創作之實施例中，該上導電層4可以具光澤性，提供光反射或折射效果。

請參閱圖5，係在圖3、4的上導電層及光伏層進行蝕刻，以形成多個光伏單元串接示意圖﹔同時，一併參閱圖1~4。如圖所示；在本創作之上導電層4製作完成後，以進行蝕刻加工製作。

以一特定雷射能量在不破壞透明基材1方式下，進行雷射蝕刻，蝕刻該光伏層3及該下導電層2，以形成複數個光伏單元3a，於每一該光伏單元3a之間形成有一間隙31a，讓第一個該光伏單元3a的上導電層4與第二個該光伏單元3a的下導電層2電性連結，以複數個光伏單元3a形成串接形態，在製作後的半成品光伏電池結構，如本圖所示為不(半)透光的光伏電池結構。

且值得一提的是，本創作之光伏層3不限定於本圖示，可以進一步以雷射蝕刻及絕緣層的設置，加以優化該光伏層3結構。

請參閱圖6、7，係在圖5的每一個光伏單元進行透光孔製作示意圖及係在圖6的俯視示意圖。在本創作之複數光伏單元3a產生後，接著再以雷射蝕刻方式，在每一該光伏單元3a及對應的上導電層4與下導電層2進行鏤空蝕刻，於每一個該光伏單元3a上產生至少一個透光孔5。其中該透光孔5更可包含對應的下導電層2，使該下導電層2呈外露狀態。

藉由本創作直接於每一個光伏單元3a進行透光孔5設置，可以直接增加光伏電池結構10的透光性，雖然會減損部分光轉電的面積，但是本創作可以配合使用者需求，如建物或發電產品的兼顧用電及採光需求配合設置。如，農產品溫室頂棚、建物室外窗或採光罩等需求。

請參閱圖8，係本創作之另一實施例示意圖。如圖所示﹕本創作所完成的光伏電池結構10可利用一封裝層20進行封裝，該封裝層20具有一上封裝層201及一下封裝層202，以將該光伏電池結構10封裝於其間，以達阻水及阻氣作用。在本創作之實施例中，該封裝層20為透明塑料或玻璃基材。

惟以上所述僅為本創作之較佳實施例，非意欲侷限本創作的專利保護範圍，故舉凡運用本創作說明書或圖式內容所為的等效變化，均同理皆包含於本創作的權利保護範圍內，合予陳明。

10:光伏電池結構 1:透明基材 2:下導電層 3:光伏層 31:電子傳遞層 32:主動層 33:電洞傳遞層 3a:光伏單元 31a:間隙 4:上導電層 5:透光孔 20:封裝層 201:上封裝層 202:下封裝層

圖1，係本創作之光伏電池結構半成品示意圖；

圖2，係為圖1的俯視示意圖﹔

圖3，係在圖1、2的光伏電池結構的光伏層上製作一上導電層示意圖；

圖4，係在圖3的俯視示意圖；

圖5，係在圖3、4的上導電層及光伏層進行蝕刻，以形成多個光伏單元串接示意圖﹔

圖6，係在圖5的每一個光伏單元進行透光孔製作示意圖﹔

圖7，係在圖6的俯視示意圖；

圖8，係本創作之另一實施例示意圖。

10:光伏電池結構

1:透明基材

2:下導電層

3:光伏層

3a:光伏單元

31a:間隙

4:上導電層

5:透光孔

Claims (13)

1. 一種改良的光伏電池結構，包含： 一透明基材；及 複數個光伏單元，係設於該透明基材的一側表面上，每一個該光伏單元之間形成有一間隙，該光伏單元包含： 一下導電層，係設於該透明基材的一側表面上； 一光伏層，係設於該下導電層的一側表面上； 一上導電層，係設於該光伏層的一側表面上； 其中，以每一個該光伏單元的該上導電層與另一個該光伏單元的該下導電層電性串聯連結； 其中，於每一個該光伏單元上設有至少一透光孔，該透光孔使該下導電層呈現外露。
2. 如請求項1所述之改良的光伏電池結構，其中，該透明基材為透明基板或透明基板捲材。
3. 如請求項2所述之改良的光伏電池結構，其中，該透明基板為透光塑料或透光玻璃基材。
4. 如請求項3所述之改良的光伏電池結構，其中，該透光塑料為酚醛樹脂、聚醯胺、聚醯亞胺、聚氨酯、聚乙烯、聚乙烯對苯二甲酸酯或壓克力塑料。
5. 如請求項1所述之改良的光伏電池結構，其中，該透明基材的厚度為10um~500um。
6. 如請求項1所述之改良的光伏電池結構，其中，該上導電層及該下導電層為金屬或金屬氧化物。
7. 如請求項1所述之改良的光伏電池結構，其中，該上導電層及該下導電層為導電高分子、金屬氧化物、金屬和金屬氧化物的多層組合。
8. 如請求項1所述之改良的光伏電池結構，其中，該上導電層及該下導電層設有一電極導線與外部電性連接，以該電極導線形成排線接線區。
9. 如請求項8所述之改良的光伏電池結構，其中，該電極導線為銦錫氧化物、鋁、銅箔、銅線、導電膠帶或銀膠。
10. 如請求項1所述之改良的光伏電池結構，其中，該下導電層的厚度為100nm~10um。
11. 如請求項1所述之改良的光伏電池結構，其中，該光伏層依序包含有一電子傳遞層、一主動層及一電洞傳遞層，或該光伏層依序包含有一電洞傳遞層、一主動層及一電子傳遞層。
12. 如請求項1所述之改良的光伏電池結構，其中，該光伏電池結構封裝於一封裝層中，該封裝層包含有一上封裝層及一下封裝層。
13. 如請求項12所述之改良的光伏電池結構，其中，該封裝層為透明塑料或玻璃基材。

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