專(zhuān)利名稱(chēng)：紅外光隨溫度自動(dòng)切換的智能型薄膜太陽(yáng)能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池，特別是涉及一種依據(jù)目前溫度來(lái)調(diào)整太陽(yáng)光的紅外光波段透光度的薄膜太陽(yáng)能電池。
背景技術(shù)：
隨著環(huán)保意識(shí)抬頭，節(jié)能減碳的概念逐漸受眾人所重視，再生能源的開(kāi)發(fā)與利用成為世界各國(guó)積極投入發(fā)展的重點(diǎn)。再生能源當(dāng)中，由于太陽(yáng)光隨處可得，且不像其他能源 (如石化能源、核能)一般會(huì)對(duì)地球產(chǎn)生污染，因此太陽(yáng)能與可將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換成電能的太陽(yáng)能電池是目前看好的明星產(chǎn)業(yè)。太陽(yáng)能電池若可具有大面積的照光面積，便可產(chǎn)生相對(duì)大量且可供使用的電能。 因此有許多廠商希冀將「綠能建筑」的概念融入太陽(yáng)能電池中，即在建筑物曝曬太陽(yáng)最多之處鋪設(shè)太陽(yáng)能電池，藉以利用太陽(yáng)能電池所產(chǎn)生的電能來(lái)彌補(bǔ)建筑物內(nèi)所耗費(fèi)的電能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種紅外光隨溫度自動(dòng)切換的智能型薄膜太陽(yáng)能電池， 使其可依據(jù)溫度來(lái)調(diào)整紅外光的透光程度/反射率，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)可使太陽(yáng)光中紅外光的透光度降低。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，依據(jù)本發(fā)明提出的一種紅外光隨溫度自動(dòng)切換的智能型薄膜太陽(yáng)能電池，其包括透光基板、上電極層、光伏層、下電極層以及溫度導(dǎo)向紅外光透光層；上電極層配置于透光基板上；光伏層配置于上電極層上；下電極層配置于光伏層上；溫度導(dǎo)向紅外光透光層配置于光伏層與下電極層之間，其對(duì)于紅外光之透光度隨溫度而變；當(dāng)溫度導(dǎo)向光學(xué)層的溫度提升至特定范圍時(shí)，溫度導(dǎo)向光學(xué)層對(duì)紅外光的透光度會(huì)降低。本發(fā)明還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。前述的紅外光隨溫度自動(dòng)切換的智能型薄膜太陽(yáng)能電池，其中所述的溫度導(dǎo)向光學(xué)層的材料包括二氮化釩或者氧元素與釩元素的化合物。此外，溫度導(dǎo)向光學(xué)層也可摻雜有鈦、銀或銅等元素。前述的紅外光隨溫度自動(dòng)切換的智能型薄膜太陽(yáng)能電池，其中當(dāng)溫度提升至攝氏 30度以上時(shí)，溫度導(dǎo)向光學(xué)層對(duì)紅外光的透光率會(huì)降低。前述的紅外光隨溫度自動(dòng)切換的智能型薄膜太陽(yáng)能電池，其中當(dāng)溫度小于攝氏30 度時(shí)，溫度導(dǎo)向光學(xué)層對(duì)紅外光的透光度會(huì)提升。前述的紅外光隨溫度自動(dòng)切換的智能型薄膜太陽(yáng)能電池，其中所述的溫度導(dǎo)向光學(xué)層對(duì)該紅外光的透光度隨該溫度的提升而降低。前述的紅外光隨溫度自動(dòng)切換的智能型薄膜太陽(yáng)能電池，其中所述的光伏層包括 N型半導(dǎo)體層與P型半導(dǎo)體層，并依序配置于上電極層與下電極層之間。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明的紅外光隨溫度自動(dòng)切換的智能型薄膜太陽(yáng)能電池，當(dāng)太陽(yáng)光自透光基板進(jìn)入薄膜太陽(yáng)能電池時(shí)，溫度導(dǎo)向紅外光透光層會(huì)依據(jù)目前溫度而調(diào)整紅外光波段的太陽(yáng)光通過(guò)薄膜太陽(yáng)能電池的透光度。當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，通過(guò)薄膜太陽(yáng)能電池的紅外光透光度便會(huì)降低，藉此提升阻擋紅外光通過(guò)薄膜太陽(yáng)能電池的比例，因而當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用在建筑物或溫室時(shí)可避免室內(nèi)的溫度過(guò)高。相反地，當(dāng)外部環(huán)境的溫度較低時(shí)，通過(guò)薄膜太陽(yáng)能電池的紅外光比例將會(huì)提升，可讓較多的入射光線得以穿透，當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用在建筑物或溫室時(shí)便可使溫室內(nèi)部的環(huán)境溫度較容易提升。另外，本發(fā)明可應(yīng)用于建筑物的窗戶(hù)、屋頂上，藉以調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度。亦可以應(yīng)用于需要較多綠光或藍(lán)綠混光的農(nóng)業(yè)或花卉產(chǎn)業(yè)，以維持溫室的室內(nèi)溫度，有助于農(nóng)作物與花卉培養(yǎng)。為讓本發(fā)明上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附圖式作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1是本發(fā)明一實(shí)施例說(shuō)明紅外光隨溫度自動(dòng)切換的智能型薄膜太陽(yáng)能電池的剖視示意圖。圖2是本發(fā)明一實(shí)施例說(shuō)明溫度導(dǎo)向紅外光透光層的紅外光透光程度的示意圖。10、30 薄膜太陽(yáng)能電池100、150:透光基板110:上電極層120:光伏層123 =N型半導(dǎo)體層125 =P型半導(dǎo)體層130 溫度導(dǎo)向紅外光透光層 140:下電極層160:薄膜導(dǎo)電層Ll 溫度低于攝氏20度時(shí)的曲線L2:溫度高于攝氏30度時(shí)的曲線IR:紅外光的光線頻率
具體實(shí)施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的紅外光隨溫度自動(dòng)切換的智能型薄膜太陽(yáng)能電池其具體實(shí)施方式
、步驟、結(jié)構(gòu)、特征及其功效詳細(xì)說(shuō)明。圖1為本發(fā)明一實(shí)施例說(shuō)明紅外光隨溫度自動(dòng)切換的智能型薄膜太陽(yáng)能電池10 的剖視示意圖。本發(fā)明較佳實(shí)施例的薄膜太陽(yáng)能電池10包括透光基板100、上電極層110、 光伏層120、溫度導(dǎo)向紅外光透光層130以及下電極層140。在本實(shí)施例中，薄膜太陽(yáng)能電池10還包括透光基板150。上述的透光基板100的材料例如是采用玻璃基板，其中入射光線L可由透光基板 100進(jìn)入薄膜太陽(yáng)能電池10，如圖1所示。上述的上電極層110配置于透光基板100上，本實(shí)施例所指的上電極層110為靠近入射光線L方向的電極層，且上電極層110的材料可以是采用透光導(dǎo)電氧化物。在本實(shí)施例中，透光導(dǎo)電氧化物可以是銦錫氧化物(indium tin oxide, ΙΤ0)、氧化鋁鋅(Al doped ZnO，AZO)、銦鋅氧化物(indium zinc oxide, IZ0)或其他透光導(dǎo)電材料。請(qǐng)繼續(xù)參考圖1，上述的光伏層120配置于上電極層110上。在本實(shí)施例中，薄膜太陽(yáng)能電池10的光伏層120若為單接面(single junction)的形態(tài)時(shí)，光伏層120可包括N型半導(dǎo)體層123與P型半導(dǎo)體層125，其中N型半導(dǎo)體層123與P型半導(dǎo)體層125依序配置于上電極層110與下電極層140之間。詳細(xì)而言，N型半導(dǎo)體層123的材料可采用非晶硅或微晶硅，而N型半導(dǎo)體層123中所摻雜的材料例如是選自元素周期表中VA族元素的群組，可為氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)或鉍(Bi)等元素。另外，P型半導(dǎo)體層125的材料例如為非晶硅或微晶硅，而P型半導(dǎo)體層125中所摻雜的材料例如是選自元素周期表中 IIIA族元素的群組，可為硼(B)、鋁(Al)、鎵(( )、銦(In)或鉈(Tl)等元素。上述僅為舉例說(shuō)明，本發(fā)明不限于此。在其他可能的實(shí)施例中，薄膜太陽(yáng)能電池10 的光伏層120也可采用雙接面(double junction)或三接面(triple junction)的光伏結(jié)構(gòu)。換言之，本實(shí)施例的薄膜太陽(yáng)能電池10也可以是非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池、微晶硅薄膜太陽(yáng)能電池、堆疊式(tandem)薄膜太陽(yáng)能電池或三層式(triple)硅薄膜太陽(yáng)能電池。值得一提的是，在圖1中的光伏層120亦可包括有高溫非晶硅本質(zhì)層(intrinsic layer)，其中高溫非晶硅本質(zhì)層(未繪示)可配置于N型半導(dǎo)體層123與P型半導(dǎo)體層125之間，藉以增強(qiáng)薄膜太陽(yáng)能電池10的光電轉(zhuǎn)換效率。請(qǐng)繼續(xù)參考圖1，上述的下電極層140配置于光伏層120上。在本實(shí)施例中，下電極層140的材料可采用透光導(dǎo)電氧化物(例如銦錫氧化物、氧化鋁鋅、銦鋅氧化物或其他透光導(dǎo)電材料)。另外，上述的溫度導(dǎo)向紅外光透光層130配置于光伏層120與下電極層140 之間，且紅外光通過(guò)此溫度導(dǎo)向光學(xué)層130的透光度可隨目前環(huán)境的溫度T而改變。詳細(xì)而言，本發(fā)明所指的“智能型”薄膜太陽(yáng)能電池10，是因通過(guò)薄膜太陽(yáng)能電池 10的紅外光的透光度可隨著目前環(huán)境溫度T而自動(dòng)變更。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)(換言之，當(dāng)溫度T提升至特定范圍時(shí))，通過(guò)薄膜太陽(yáng)能電池10的紅外光的透光度便會(huì)自動(dòng)降低，藉以可阻擋紅外光通過(guò)薄膜太陽(yáng)能電池10的比例。如此一來(lái)，若溫室的建材采用本實(shí)施例的薄膜太陽(yáng)能電池10時(shí)，便可在外部環(huán)境為高溫時(shí)而避免溫室內(nèi)的溫度過(guò)高。相反地，當(dāng)外部環(huán)境的溫度T較低時(shí)，通過(guò)薄膜太陽(yáng)能電池10的紅外光的比例將會(huì)提升，如此可讓較多的入射光線L的紅外光得以穿透，如此一來(lái)，若溫室的建材采用本實(shí)施例的薄膜太陽(yáng)能電池10時(shí)，便可使溫室內(nèi)部的環(huán)境溫度較容易提升。為了更詳述本發(fā)明實(shí)施例的精神，以下將詳細(xì)說(shuō)明溫度導(dǎo)向光學(xué)層130隨溫度的透光度的變化，如圖2所示，其中圖2為依照本發(fā)明一實(shí)施例說(shuō)明溫度導(dǎo)向光學(xué)層130的紅外光透光度的示意圖，且橫軸為入射光線L的光波長(zhǎng)，縱軸則為入射光線L的透光度，最高為100% (亦即光線幾乎可全數(shù)通過(guò))，最低為0% (以及光線幾乎被完全阻擋)。此外，溫度導(dǎo)向光學(xué)層130的材料在本實(shí)施例中為二氧化釩。在本實(shí)施例中，曲線Ll為溫度導(dǎo)向光學(xué)層130的溫度T小于等于攝氏20度 (T ^ 20oC)時(shí)，溫度導(dǎo)向光學(xué)層130對(duì)于入射光線L的透光度，而曲線L2則為溫度T大于等于攝氏30度(T彡30oC)時(shí)，溫度導(dǎo)向光學(xué)層130對(duì)于入射光線L的透光度。由圖2可知，當(dāng)溫度T提升至攝氏30度或者溫度T大于攝氏30度時(shí)(亦即上述的溫度導(dǎo)向光學(xué)層 130的特定范圍，請(qǐng)見(jiàn)曲線L2)，溫度導(dǎo)向光學(xué)層130便會(huì)降低紅外光的透光度，如圖2繪示的紅外光I R波段的透光度。由圖2可知，溫度導(dǎo)向光學(xué)層130對(duì)于紅外光的透光度若約略為10%，即溫度于攝氏30度以上時(shí)，入射光線L中約略10%的紅外光可通過(guò)此溫度導(dǎo)向光學(xué)層130，其余的紅外光則可被反射回透光基板100、或藉由光伏層120再次吸收而轉(zhuǎn)換為電能。換言之，入射光線L中大部分紅外光便可被阻擋或是被反射。
另外，若溫度T降低至攝氏20度以下時(shí)(請(qǐng)見(jiàn)曲線Li)，溫度導(dǎo)向光學(xué)層130便提升紅外光之通過(guò)程度，使得穿透過(guò)此薄膜太陽(yáng)能電池10之入射光線L中大多數(shù)的紅外光得以穿越，因此采用此薄膜太陽(yáng)能電池10之溫室內(nèi)部的溫度T可藉由紅外光而逐漸提升。請(qǐng)繼續(xù)參考圖2之曲線Ll，溫度導(dǎo)向光學(xué)層130在其本身溫度為20度時(shí)對(duì)于紅外光的透光度約略為100%，亦即溫度于攝氏20度以下時(shí)，入射光線L內(nèi)幾乎所有的紅外光均可通過(guò)此溫度導(dǎo)向光學(xué)層130，若溫室的建材采用本實(shí)施例的薄膜太陽(yáng)能電池10時(shí)，便可溫室內(nèi)部的環(huán)境溫度易于提升。藉此，本發(fā)明實(shí)施例除了本身為薄膜太陽(yáng)能電池10以外，亦可藉由自動(dòng)調(diào)整紅外光的透光度達(dá)成室內(nèi)溫度的控制，并且降低室內(nèi)空調(diào)的依賴(lài)程度，節(jié)省空調(diào)所消耗的電能。上述入射光線L的透光度仰賴(lài)于溫度導(dǎo)向光學(xué)層130的材料，因此上述的透光度均為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，當(dāng)溫度導(dǎo)向光學(xué)層130的材料有些許變更時(shí)，圖2的透光度的曲線亦有不同，因此本發(fā)明不應(yīng)以此為限。在其他實(shí)施例中，溫度導(dǎo)向光學(xué)層130的材料亦可以是氧元素與釩元素的化合物。此外，在本發(fā)明實(shí)施例中，薄膜太陽(yáng)能電池10可進(jìn)一步包括透光基板150，其配置于下電極層140上，透光基板150用以接合與保護(hù)薄膜太陽(yáng)能電池10。綜上所述，當(dāng)太陽(yáng)光自透光基板進(jìn)入薄膜太陽(yáng)能電池時(shí)，溫度導(dǎo)向紅外光透光層會(huì)依據(jù)目前溫度而調(diào)整紅外光波段的太陽(yáng)光通過(guò)薄膜太陽(yáng)能電池的透光度。在本實(shí)施例中，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，通過(guò)薄膜太陽(yáng)能電池的紅外光透光度便會(huì)降低，藉此提升阻擋紅外光通過(guò)薄膜太陽(yáng)能電池的比例，因而當(dāng)本實(shí)施例應(yīng)用在建筑物或溫室時(shí)可避免室內(nèi)的溫度過(guò)高。相反地，當(dāng)外部環(huán)境的溫度較低時(shí)，通過(guò)薄膜太陽(yáng)能電池的紅外光比例將會(huì)提升，可讓較多的入射光線得以穿透，當(dāng)本實(shí)施例應(yīng)用在建筑物或溫室時(shí)便可使溫室內(nèi)部的環(huán)境溫度較容易提升。另外，本發(fā)明實(shí)施例可應(yīng)用于建筑物的窗戶(hù)、屋頂上，藉以調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度。亦可以應(yīng)用于需要較多綠光或藍(lán)綠混光的農(nóng)業(yè)或花卉產(chǎn)業(yè)，以維持溫室的室內(nèi)溫度，有助于農(nóng)作物與花卉培養(yǎng)。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然并非用以限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，依據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)及說(shuō)明內(nèi)容所作的簡(jiǎn)單的等效變化與修飾，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種紅外光隨溫度自動(dòng)切換的智能型薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于包括一透光基板；一上電極層，配置于該透光基板上；一光伏層，配置于該上電極層上；一下電極層，配置于該光伏層上；以及一溫度導(dǎo)向光學(xué)層，配置于該光伏層與該下電極層之間，該溫度導(dǎo)向光學(xué)層對(duì)一紅外光之透光度隨一溫度而變，其中當(dāng)該溫度導(dǎo)向光學(xué)層的該溫度提升至一特定范圍時(shí)，該溫度導(dǎo)向光學(xué)層對(duì)該紅外光的透光度會(huì)降低。
2.如權(quán)利要求1所述的紅外光隨溫度自動(dòng)切換的智能型薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于其中所述的溫度導(dǎo)向光學(xué)層的材料為二氮化釩或者氧元素與釩元素的化合物。
3.如權(quán)利要求1所述的紅外光隨溫度自動(dòng)切換的智能型薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于其中所述的溫度導(dǎo)向光學(xué)層摻雜有鈦、銀或銅。
4.如權(quán)利要求1所述的紅外光隨溫度自動(dòng)切換的智能型薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于其中當(dāng)該溫度提升至攝氏30度以上時(shí)，該溫度導(dǎo)向光學(xué)層對(duì)該紅外光的透光率會(huì)降低。
5.如權(quán)利要求4所述的紅外光隨溫度自動(dòng)切換的智能型薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于其中當(dāng)該溫度小于攝氏30度時(shí)，該溫度導(dǎo)向光學(xué)層對(duì)該紅外光的透光度會(huì)提升。
6.如權(quán)利要求1所述的紅外光隨溫度自動(dòng)切換的智能型薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于其中所述的溫度導(dǎo)向光學(xué)層對(duì)該紅外光的透光度隨該溫度的提升而降低。
7.如權(quán)利要求1所述的紅外光隨溫度自動(dòng)切換的智能型薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于其中所述的光伏層包括一 N型半導(dǎo)體層與一 P型半導(dǎo)體層，依序配置于該上電極層與該下電極層之間。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)一種紅外光隨溫度自動(dòng)切換的智能型薄膜太陽(yáng)能電池，包括透光基板、上電極層、光伏層、下電極層以及溫度導(dǎo)向光學(xué)層；上電極層配置于透光基板上；光伏層配置于上電極層上；下電極層配置于光伏層上；溫度導(dǎo)向光學(xué)層配置于光伏層與下電極層之間，其對(duì)紅外光的透光度隨溫度而改變。當(dāng)溫度導(dǎo)向光學(xué)層的溫度提升至特定范圍時(shí)，溫度導(dǎo)向光學(xué)層對(duì)紅外光的透光度會(huì)降低。
文檔編號(hào)E04D13/18GK102479826SQ20101056012
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月24日
發(fā)明者劉吉人, 張一熙, 梅長(zhǎng)锜 申請(qǐng)人:吉富新能源科技(上海)有限公司