專利名稱：易于維護(hù)的聚光型太陽能發(fā)電模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能發(fā)電模塊，尤指一種由透鏡、遮光件以及太陽能發(fā)電器所 組成的聚光型太陽能發(fā)電模塊。
背景技術(shù)：
目前技術(shù)所發(fā)展的太陽能發(fā)電裝置中，由于聚光型太陽能發(fā)電裝置能使太陽能聚 光后，再照射到太陽電池單元(solar cell)，因而可以縮小(或減少)在成本構(gòu)成比中占大 部分的太陽電池單元的尺寸，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本，因此，聚光型太陽能發(fā)電裝置已于太陽能 發(fā)電產(chǎn)業(yè)中普遍使用。然而，在上述的聚光型太陽光發(fā)電裝置中，會遇到該裝置于夜間時(shí)，框架內(nèi)發(fā)生水 氣凝結(jié)的現(xiàn)象，因其水分的附著而導(dǎo)致太陽電池單元的劣化。尤其，當(dāng)太陽電池單元是由以 如InGaP/InGaAs/Ge為代表的III-V族化合物族半導(dǎo)體材料所構(gòu)成時(shí)，相比于由結(jié)晶硅半 導(dǎo)體所構(gòu)成的，因材料是活性的，故由水分所導(dǎo)致的劣化更為顯著。例如，根據(jù)臺灣新型專利M248025的內(nèi)容，該專利揭露了一種發(fā)電及集熱功用的 太陽能應(yīng)用裝置，圖1A-1B為該專利的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其中，該發(fā)電模塊10主要包含 有導(dǎo)熱板、發(fā)電元件14、反射聚光罩11以及循環(huán)水盒，而該太陽能應(yīng)用裝置為二個(gè)(含)以 上發(fā)電模塊10組構(gòu)成時(shí)，各發(fā)電模塊10可鄰靠排列一起，并通過一傾斜載架18予以固定， 使發(fā)電模塊10呈傾斜，以增加有效日照時(shí)間，且令其太陽能發(fā)電元件14電性串聯(lián)，并利用 太陽能發(fā)電元件在太陽光照射下將光能轉(zhuǎn)換為直流電能，提供人們所需的直流電，并以反 射聚光罩11將太陽光集聚投射于太陽能發(fā)電元件14上，提升其發(fā)電效能，而該太陽發(fā)電元 件14發(fā)電同時(shí)產(chǎn)生的余熱通過導(dǎo)熱板及其底面導(dǎo)熱鰭片傳導(dǎo)至循環(huán)水盒內(nèi)的水進(jìn)行熱交 換而制造熱水。然而，如上述的太陽能應(yīng)用裝置，由于該發(fā)電元件14是直接和空氣接觸，且必須 經(jīng)過無數(shù)個(gè)日夜和長時(shí)間的使用，因此，該發(fā)電元件14會產(chǎn)生前述的水分凝結(jié)現(xiàn)象的問 題，而導(dǎo)致該發(fā)電元件14劣化，此外，由于該發(fā)電元件14暴露于空氣中，所以，該發(fā)電元件 14經(jīng)過長時(shí)間使用后，會累積相當(dāng)多的粉塵或灰塵的堆積物，或者是其他污染物和雜質(zhì)，進(jìn) 而影響光線的接收和光伏(photovoltaic)轉(zhuǎn)換的效率，況且，即便使用者欲清潔該發(fā)電元 件14，長時(shí)間定期的清洗會產(chǎn)生較高的維持成本，亦可能使該發(fā)電元件14遭到破壞，進(jìn)而 降低該發(fā)電元件14的功能。是以，在前述的太陽能裝置之后，另有發(fā)明人以遮罩密封該發(fā)電元件的方式，藉以 避免前述的“水分凝結(jié)現(xiàn)象所導(dǎo)致發(fā)電元件劣化”或“污染物堆積于發(fā)電元件表面”的問題。例如，參考臺灣專利200805681的內(nèi)容，該專利有關(guān)一種光能發(fā)電機(jī)裝置及其制 造方法，圖2A-2B為該專利的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其中，該光能發(fā)電機(jī)20包括有一充電機(jī) 本體、智慧型電源控制模塊、光能電模塊24及光學(xué)透鏡組21，該充電機(jī)本體為標(biāo)準(zhǔn)自主發(fā) 電機(jī)，該智慧型電源控制模塊連結(jié)于該充電機(jī)本體與光能電模塊24間，用以轉(zhuǎn)換控制電能 的蓄入充電機(jī)本體，該光能電模塊24包括有一砷化鎵光能模塊晶片(未圖示)，用以將所接收光線的光能轉(zhuǎn)換為電能，并進(jìn)入該智慧型電源控制模塊，該光學(xué)透鏡組21設(shè)于該光能發(fā) 電機(jī)上，其略呈一封罩殼體，用以罩蓋該光能電模塊24。因此，該發(fā)明通過該光學(xué)透鏡組21 密封該光能電模塊24以避免上述的問題。然而，雖然上述的發(fā)明通過該光學(xué)透鏡組21作為罩體來密封該光能電模塊24，不 過仍然會有水分或水蒸氣滲入模塊內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)，且由于該模塊內(nèi)為密閉空間，因而在模塊內(nèi) 的水分會因?yàn)槿找够蛘邷囟鹊母淖儯胁煌南嘧兓?，更甚者會產(chǎn)生模塊內(nèi)壓力的改變， 造成模塊的損壞。此外，即便能將光學(xué)透鏡組21完全密封該光能電模塊24，在該光學(xué)透鏡 組21外仍然會產(chǎn)生有污染物堆積或表面清洗不易的問題。是以，基于以上現(xiàn)行技術(shù)的缺點(diǎn)，如何提供一種應(yīng)用聚光透鏡以幫助聚集光線的 聚光型太陽能發(fā)電模塊，同時(shí)，該聚光透鏡與該太陽能電池的配置又能夠避免水分凝結(jié)現(xiàn) 象所導(dǎo)致發(fā)電元件劣化、表面清洗不易或污染物堆積于發(fā)電元件表面等問題，實(shí)為目前產(chǎn) 業(yè)界所急于解決的問題
發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的種種缺大，本發(fā)明的主要目的在于提供一種改進(jìn)的聚光型太 陽能發(fā)電模塊，以使太陽能發(fā)電模塊能產(chǎn)生良好的聚光功能，并且避免現(xiàn)有聚光型太陽能 發(fā)電模塊的水凝結(jié)、壓力不均勻、污染物堆積和難以清洗的問題，而達(dá)到污染物不堆積、易 于清潔進(jìn)而使光線穿透性高、使用壽命增加的效果。為達(dá)上揭目的，本發(fā)明提供一種聚光型太陽能發(fā)電模塊包括透鏡，位于太陽之 下，用于使來自太陽的光線通過并聚集太陽光線于固定位置，且該透鏡鍍有自潔性材料；遮 光件(Light shield plate)，位于該透鏡下并以一預(yù)設(shè)的距離間隔開，且該遮光件形成一 開口以選擇性供該透鏡所聚集的光線通過；太陽能發(fā)電器，位于該遮光件下并以一預(yù)設(shè)的 距離間隔開，用于收集通過該開口的光線，而該太陽能發(fā)電器包含基板、二次透光件以及 太陽能電池，其中，該基板上接置有該太陽能電池以及該二次透光件，該二次透光件上鍍有 自潔性材料且完全密封該太陽能電池；以及散熱元件，接置于該太陽能發(fā)電器上并用于散 逸該太陽能發(fā)電器產(chǎn)生的熱量。依照前述的聚光型太陽能發(fā)電模塊，其中，該透鏡為可聚光的透鏡，如菲涅爾透鏡 (Fresnel Lens)；該透鏡和太陽能發(fā)電器的二次透光件所鍍的自潔性材料可為能藉光線中 的紫外線產(chǎn)生光觸媒作用的金屬氧化物或能使水分及塵土無法附著于其上的納米材料。例 如，當(dāng)該金屬氧化物或納米材料為二氧化鈦時(shí)，于紫外光照射該太陽能發(fā)電器下，該二氧化 鈦會產(chǎn)生獨(dú)特的“親水性”，使得該太陽能發(fā)電器的表面(透光件)不易沾污，或者，該二氧 化鈦會產(chǎn)生光觸媒作用的反應(yīng)機(jī)制，有效氧化及分解細(xì)菌、有機(jī)和無機(jī)物質(zhì)，該機(jī)制的產(chǎn)生 亦能使該太陽能發(fā)電器的表面(透光件)易于清潔。依照前述的聚光型太陽能發(fā)電模塊，可進(jìn)一步包含有框架，該框架用于結(jié)合該透 鏡、遮光件及太陽能發(fā)電器，且在該框架下的結(jié)合下，具有空隙以使該太陽能發(fā)電器和該遮 光件與外界連通，因而利用該空隙減少該太陽能發(fā)電模塊于使用時(shí)的環(huán)境因素，例如，降低 風(fēng)阻與減少振動。依照前述的聚光型太陽能發(fā)電模塊，可進(jìn)一步包含固設(shè)于該基板上的二極管與金 屬殼體，其中，該二極管可視該太陽能發(fā)電器或太陽能電池的組合方式為串聯(lián)或并聯(lián)而為旁路二極管(bypass diode)或阻隔二極管(blocking diode)，并與該太陽能電池電性連接。依照前述的聚光型太陽能發(fā)電模塊，可進(jìn)一步包含有清洗機(jī)構(gòu)，架設(shè)于該透鏡之 外，用于清潔透鏡表面上的臟污。因此，通過上述的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的聚光型太陽能發(fā)電模塊，能以較為簡易結(jié)構(gòu)，避 免現(xiàn)有的問題，而達(dá)到污染物不堆積、易于清潔進(jìn)而使光線穿透性高、使用壽命增加的效^ ο


圖IA至IB為本發(fā)明的聚光型太陽能發(fā)電模塊示意圖；圖2A至2B為本發(fā)明的聚光型太陽能發(fā)電模塊示意圖；圖3A至3B為本發(fā)明的聚光型太陽能發(fā)電模塊示意圖；以及圖4為本發(fā)明的另一聚光型太陽能發(fā)電模塊示意圖。主要元件符號說明10、20、30、40 太陽能發(fā)電模塊11反射聚光罩14、24、34、44 太陽能電池341、441基板18傾斜載架21、31、41透鏡300、301、400、401 光線32、42遮光件320、420開口33、43二次透光件331、431自潔性材料35、45散熱元件36、46金屬殼體37、47 二極管38、39 框架
具體實(shí)施例方式以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說 明書 所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。應(yīng)注意的是，本發(fā)明的聚光型太陽能發(fā)電模塊，將鍍有自潔性材料的發(fā)電模塊置 于開放空間下，而非局限于下列實(shí)施例所顯示者，事先說明。同時(shí)，本發(fā)明的聚光型太陽能發(fā)電模塊包括透鏡、遮光件，太陽能發(fā)電器、太陽能 電池以及散熱元件，從而提供該太陽能發(fā)電模塊易于清潔、減低水凝結(jié)效應(yīng)的功能，下列實(shí) 施例所顯示的構(gòu)造僅為例示性說明，應(yīng)知本發(fā)明仍可進(jìn)行其他變化。請參閱圖3A-3B，為本發(fā)明的聚光型太陽能發(fā)電模塊的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3A所繪示，該聚光型太陽能發(fā)電模塊30包括有表面鍍有自潔性材料331的透鏡31，位于太陽之 下，用于使來自太陽的光線300通過并聚集太陽光線300于固定位置；遮光件32，為一設(shè)置 在該透鏡31下預(yù)設(shè)的距離處的片板，且該遮光件32形成有一開口 320以選擇性供該透鏡 31所聚集的光線301通過；太陽能發(fā)電器，設(shè)置在該遮光件32下方，與該遮光件32結(jié)合 并以一預(yù)設(shè)的距離間隔開，用以收集通過該開320的光線301，是以，具體而言，于一實(shí)施例 中，該遮光件位于該透鏡與太陽能發(fā)電器間，且該開口相對應(yīng)于太陽能發(fā)電器，從而供該透 鏡所聚集的光線能通過該開口行進(jìn)至該太陽能發(fā)電器，而為該太陽能電池所收集，又于本 發(fā)明的聚光型太陽能發(fā)電模塊中，該太陽能發(fā)電器包含基板341、結(jié)合于該基板341上且表 面鍍有自潔性材料331的二次透光件33以及接置于該基板341上的太陽能電池34，且該二 次透光件33與該基板341并形成一封閉空間以將該太陽能電池34密封于該封閉空間中； 以及散熱元件35，接置該太陽能發(fā)電器上，用于散逸該太陽能發(fā)電器所產(chǎn)生的熱量。如前述的該聚光型太陽能發(fā)電模塊30，該透鏡31與二次透光件33所鍍的自潔性 材料331，可為能藉光線中的紫外線產(chǎn)生光觸媒作用的金屬氧化物或能使水分及塵土無法 附著于其上的納米材料。例如，該金屬氧化物選自二氧化鈦、氧化 錫、氧化鎢、氧化鋅或氧化 鋯所組成的群組之一。而當(dāng)該透光件33鍍有二氧化鈦時(shí)，可通過該材料于太陽光下產(chǎn)生的 特殊性質(zhì)，如“親水性”和“光催化作用的反應(yīng)機(jī)制”等性質(zhì)，來達(dá)到透鏡31與該二次透光 件33不易堆積污物或易于清潔的效果，或者例如，該納米材料為參雜有納米粒子的納米涂 料，亦即，含有納米晶相的金屬納米涂層材料以及經(jīng)納米粒子之間的熔融、燒結(jié)復(fù)合得到的 無機(jī)納米涂層材料，其中，該納米粒子選自二氧化鈦、二氧化硅、氧化鋅以及二氧化鎢所組 成的群組之一。而當(dāng)透鏡31與該二次透光件33鍍有納米材料時(shí)，可顯著提高涂料的紫外 線吸收性，從而提高戶外用涂料的耐候性、耐污性以及耐磨性。如前述的該聚光型太陽能發(fā)電模塊30，更包含金屬殼體36以及二極管37，由于通 常太陽能電池模塊的功率很小，故使用者會將各模塊之間以串聯(lián)或并聯(lián)方式組合后才來使 用，而為了要防止逆電壓或環(huán)流的情形發(fā)生造成太陽能電池模塊的損壞，本模塊30設(shè)置有 二極管37電性連接該太陽能電池34，以避免這樣的情形發(fā)生，因而，該二極管37為旁路二 極管或阻隔二極管，將視該太陽能電池或該太陽能發(fā)電器是串聯(lián)或并聯(lián)的組合而決定。如圖3B所繪示，該聚光型太陽能發(fā)電模塊30還可包含框架38、39，用以使該透鏡 31、遮光件32及太陽能發(fā)電器結(jié)合，且該框架38、39都具有空隙，從而使內(nèi)部元件與外界連 通，因而降低該模塊30于室外時(shí)所遭遇的風(fēng)動阻力或振動，亦可方便使用者于清潔時(shí)注入 清潔材料(未圖示)，進(jìn)而輕易的達(dá)到清潔該二次透光件33的效果。請參閱圖4，為本發(fā)明的聚光型太陽能發(fā)電模塊40的另一結(jié)構(gòu)示意圖，該模塊40 包括表面鍍有自潔性材料431的透鏡41、遮光件42、二次透光件43、太陽能電池44、基板 441以及散熱元件45，且具有相同于該模塊30的運(yùn)作機(jī)制，而該模塊40與該模塊30的差 異處，僅在于該模塊40中的遮光件42的設(shè)置位置，其中，該遮光件42為一形成有該開口 420的框體，并將該太陽能發(fā)電器收納其中，以遮蔽側(cè)方來的光線，從而供該透鏡41所聚集 的光線401為該太陽能電池44所收集。此外，如圖3A所示的本發(fā)明的聚光型太陽能發(fā)電模塊30亦可改進(jìn)為平面型太陽 能發(fā)電模塊，例如采用晶硅、非晶硅、薄膜、敏化染料等類型的太陽能電池。如前所述的本發(fā)明的太陽能發(fā)電模塊，不論是采取菲涅爾透鏡或是一般的平面形透鏡，可另于模塊或透鏡外側(cè)設(shè)置一清洗機(jī)構(gòu)，用于清洗透鏡上的臟污，增加光線穿透的效 率，該清洗機(jī)構(gòu)可為各式的清洗裝置，例如，吸著型清潔機(jī)構(gòu)、推擦型清潔機(jī)構(gòu)以及噴射型 清潔機(jī)構(gòu)等。
上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何本 領(lǐng)域技術(shù)人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾與改變。因此， 本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求保護(hù)范圍所列。
權(quán)利要求
一種聚光型太陽能發(fā)電模塊，其特征在于，包括透鏡，用于聚集光線，且該透鏡表面鍍有自潔性材料；遮光件，與該透鏡結(jié)合并以一預(yù)設(shè)的距離間隔開，且形成一開口以選擇性供該透鏡所聚集的光線通過；太陽能發(fā)電器，與該遮光件結(jié)合并以一預(yù)設(shè)的距離間隔開，該太陽能發(fā)電器具有基板、結(jié)合于該基板上且表面鍍有自潔性材料的二次透光件以及接置于該基板上的太陽能電池，且該透光件與該基板并形成一封閉空間以將該太陽能電池密封于該封閉空間中而與外界隔絕；以及散熱元件，結(jié)合至該太陽能發(fā)電器，以散逸該太陽能發(fā)電器產(chǎn)生的熱量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光型太陽能發(fā)電模塊，其特征在于，該透鏡為菲涅爾透鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光型太陽能發(fā)電模塊，其特征在于，該自潔性材料是能憑 借光線中的紫外線產(chǎn)生光觸媒作用的金屬氧化物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚光型太陽能發(fā)電模塊，其特征在于，該金屬氧化物選自二 氧化鈦、氧化錫、氧化鎢、氧化鋅及氧化鋯所組成的群組之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光型太陽能發(fā)電模塊，其特征在于，該自潔性材料能使水 分及塵土無法附著于其上的納米材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚光型太陽能發(fā)電模塊，其特征在于，該納米材料含有選自 二氧化鈦、二氧化硅、氧化鋅及二氧化鎢所組成的群組之一的納米粒子。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光型太陽能發(fā)電模塊，其特征在于，該遮光件是一形成有 該開口的片板，并位于該透鏡與太陽能發(fā)電器間，且該開口相對應(yīng)于太陽能發(fā)電器，從而供 該透鏡所聚集的光線能通過該開口行進(jìn)至該太陽能發(fā)電器，而為該太陽能電池所收集。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光型太陽能發(fā)電模塊，其特征在于，該遮光件是一形成有 該開口的框體，并將該太陽能發(fā)電器收納其中，以遮蔽側(cè)方來的光線，從而供該透鏡所聚集 的光線為該太陽能電池所收集。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光型太陽能發(fā)電模塊，其特征在于，該透鏡外側(cè)還設(shè)有一 清潔機(jī)構(gòu)，用于清潔透鏡的表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的聚光型太陽能發(fā)電模塊，其特征在于，該清潔機(jī)構(gòu)選自吸著 型清潔機(jī)構(gòu)、推擦型清潔機(jī)構(gòu)及噴射型清潔機(jī)構(gòu)所組成的群組的一種或多種。
全文摘要
本發(fā)明公開一種易于維護(hù)的聚光型太陽能發(fā)電模塊，是由透鏡、遮光件、太陽能發(fā)電器、散熱元件等組成。透鏡位于太陽之下，用于使來自太陽的光線通過并聚集太陽光線于固定位置，透鏡表面鍍有自潔性材料；遮光件位于透鏡下，形成一開口以選擇性地供透鏡所聚集的光線通過；太陽能發(fā)電器位于開口下方，用于接收通過開口的光線，太陽能發(fā)電器包含鍍有自潔性材料的二次透光件、太陽能電池，且透光件將太陽能電池完全密封；散熱元件接置于太陽能發(fā)電器用于散逸太陽能發(fā)電器產(chǎn)生的熱量。本發(fā)明通過在該透光件上鍍自潔性材料，避免“水分凝結(jié)現(xiàn)象所導(dǎo)致發(fā)電元件劣化”、“表面清洗不易”或“污染物堆積于發(fā)電元件表面”等問題。
文檔編號C01G23/047GK101867318SQ20091013396
公開日2010年10月20日 申請日期2009年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月16日
發(fā)明者蔡宗翰, 陳以禮 申請人:億芳能源科技股份有限公司