集光發(fā)電模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種集光發(fā)電模塊，其包括一透明基板及至少一光電轉(zhuǎn)換元件。該透明基板具有多個微結(jié)構(gòu)，所述微結(jié)構(gòu)位于該透明基板內(nèi)部。該至少一光電轉(zhuǎn)換元件鄰近設(shè)置于該透明基板或設(shè)置于該透明基板上，其中當(dāng)一光線束入射于該透明基板時，所述微結(jié)構(gòu)導(dǎo)引部分該光線束至該至少一光電轉(zhuǎn)換元件。同時，該光線束的另一部分穿透該透明基板。
【專利說明】集光發(fā)電模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種集光發(fā)電模塊，特別是一種基板內(nèi)部具有微結(jié)構(gòu)的集光發(fā)電模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有發(fā)電玻璃將多個太陽能芯片貼附在一玻璃的入光表面或出光表面，以收集太陽光而進(jìn)行發(fā)電。然而，由于太陽能芯片實際應(yīng)用于窗戶時會造成視覺阻礙，以及室內(nèi)采光不佳的缺點。
[0003]因此，有必要提供一創(chuàng)新且富創(chuàng)造性的集光發(fā)電模塊，以解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種集光發(fā)電模塊，其包括一透明基板及至少一光電轉(zhuǎn)換元件。該透明基板具有多個微結(jié)構(gòu)，所述微結(jié)構(gòu)位于該透明基板內(nèi)部。該至少一光電轉(zhuǎn)換元件鄰近設(shè)置于該透明基板或設(shè)置于該透明基板上，其中當(dāng)一光線束入射于該透明基板時，所述微結(jié)構(gòu)導(dǎo)引部分該光線束至該至少一光電轉(zhuǎn)換元件。同時，該光線束的另一部分穿透該透明基板。因該透明基板內(nèi)部具有多個微結(jié)構(gòu)，故可增加光線到達(dá)光電轉(zhuǎn)換元件的機(jī)率，而提升集光發(fā)電的效能。又光電轉(zhuǎn)換元件鄰近設(shè)置于該透明基板，使得光線可通過該透明基板而降低影響室內(nèi)采光的問題，故，該集光發(fā)電模塊實際應(yīng)用于窗戶時較不易造成視覺阻礙。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]圖1顯示本發(fā)明的集光發(fā)電模塊的一實施例的立體示意圖；
[0006]圖2顯示圖1的集光發(fā)電模塊的剖視局部放大示意圖；
[0007]圖3顯示圖1的集光發(fā)電模塊的局部光路徑示意圖；
[0008]圖4顯示本發(fā)明的集光發(fā)電模塊的另一實施例的立體示意圖
[0009]圖5顯示本發(fā)明的集光發(fā)電模塊的另一實施例的立體示意圖
[0010]圖6顯示本發(fā)明的集光發(fā)電模塊的另一實施例的立體示意圖
[0011]圖7顯示圖6的集光發(fā)電模塊的剖視局部放大示意圖；
[0012]圖8顯不圖6的集光發(fā)電|旲塊的局部光路徑不意圖；
[0013]圖9顯示本發(fā)明的集光發(fā)電模塊的另一實施例的立體示意圖；
[0014]圖10顯示本發(fā)明的集光發(fā)電模塊的另一實施例的立體示意圖；
[0015]圖11顯示利用一測試儀器模擬本發(fā)明集光發(fā)電模塊的應(yīng)用的示意圖；
[0016]圖12顯示不同狀態(tài)的透明基板利用圖11的測試儀器的模擬結(jié)果；及
[0017]圖13顯示本發(fā)明的集光發(fā)電模塊的另一實施例的立體示意圖。
[0018]【主要元件符號說明】
[0019]I 本發(fā)明的集光發(fā)電模塊的一實施例
[0020]Ia本發(fā)明的集光發(fā)電模塊的另一實施例[0021]Ib本發(fā)明的集光發(fā)電模塊的另一實施例
[0022]Ic本發(fā)明的集光發(fā)電模塊的另一實施例
[0023]Id本發(fā)明的集光發(fā)電模塊的另一實施例
[0024]Ie本發(fā)明的集光發(fā)電模塊的另一實施例
[0025]If本發(fā)明的集光發(fā)電模塊的另一實施例
[0026]2 透明基板
[0027]3 微結(jié)構(gòu)
[0028]3a微結(jié)構(gòu)
[0029]3b微結(jié)構(gòu)
[0030]4 光電轉(zhuǎn)換元件
[0031]5 光源
[0032]6 測試儀器
[0033]7 內(nèi)部元件
[0034]21透明基板的第一表面
[0035]22透明基板的第二表面
[0036]23透明基板的第三表面
[0037]24透明基板的第四表面
[0038]25透明基板的第一側(cè)面
[0039]26透明基板的第二側(cè)面
[0040]31微結(jié)構(gòu)的第一側(cè)面
[0041]32微結(jié)構(gòu)的第二側(cè)面
[0042]33微結(jié)構(gòu)的第三側(cè)面
[0043]34微結(jié)構(gòu)的第一角
[0044]35微結(jié)構(gòu)的第三角
[0045]36假想平面
[0046]51光線束
[0047]51a光線束
[0048]51b光線束
[0049]51c光線束
[0050]5Id光線束
[0051]51e光線束
[0052]51f光線束
[0053]61 光源
[0054]621 接收器。
【具體實施方式】
[0055]參考圖1，顯示本發(fā)明的集光發(fā)電模塊的一實施例的立體示意圖。該集光發(fā)電模塊I包括一透明基板2及至少一光電轉(zhuǎn)換元件4。該透明基板2，例如玻璃或可透光的塑膠膜板，具有一第一表面21、一第二表面22、一第三表面23、一第四表面24、一第一側(cè)面25、一第二側(cè)面26及多個微結(jié)構(gòu)3。該第一表面21相對該第二表面22，且與該第三表面23、該第四表面24、該第一側(cè)面25及該第二側(cè)面26相鄰。該第三表面23相鄰該第一表面21及該第二表面22，該第四表面24相對該第三表面23。在本實施例中，該第一表面21為入光面，其面對一光源5,以接受來自該光源5的光線束51。較佳地,該光源5為太陽。
[0056]所述微結(jié)構(gòu)3位于該透明基板2內(nèi)部，且位于該第一表面21及該第二表面22之間。在本實施例中，所述微結(jié)構(gòu)3彼此互不連通或接觸，換言之，彼此之間實質(zhì)平行而具有一間距。所述微結(jié)構(gòu)3貫穿該透明基板2而分別開口于該第一側(cè)面25及該第二側(cè)面26。
[0057]在本實施例中，每一所述微結(jié)構(gòu)3的剖面為三角形；然而，在其他實施例中，每一所述微結(jié)構(gòu)3的剖面也可以是圓形、半圓形、橢圓形、扇形、矩形、三角形、多邊形或其他形狀。此外,所述微結(jié)構(gòu)3內(nèi)并未額外填充任何材質(zhì)，亦即所述微結(jié)構(gòu)3內(nèi)為空氣，其折射率與該透明基板2的折射率的差大于0.3。
[0058]該光電轉(zhuǎn)換元件4鄰近設(shè)置于該透明基板2或設(shè)置于該透明基板2上。較佳地，該光學(xué)轉(zhuǎn)換元件4為太陽能芯片。在本實施例中，該光電轉(zhuǎn)換元件4直接貼合于該透明基板2的該第四表面24上，且該光電轉(zhuǎn)換元件4的面積可等于或略小于該第四表面24的面積。然而，在其他實施例中，該光電轉(zhuǎn)換元件4也可設(shè)置于該透明基板2的該第三表面23、該第一側(cè)面25或該第二側(cè)面26上。
[0059]在實際使用時，所述微結(jié)構(gòu)3的尺寸可小至um，于其他實施例亦可為nm，cm等，但不以此為限。當(dāng)該光線束51(例如陽光)經(jīng)由該第一表面21入射該透明基板2時，所述微結(jié)構(gòu)3導(dǎo)引部分該光線束51至該光電轉(zhuǎn)換元件4，以將部分該光線束51的能量轉(zhuǎn)換成電能。同時，該光線束51的另一部分穿透該透明基板2。因此，該集光發(fā)電模塊I實際應(yīng)用于窗戶時較不易造成視覺阻礙，且部分該光線束51可以通過該集光發(fā)電模塊I而也較不易影響室內(nèi)采光。
[0060]參考圖2，顯示圖1的集光發(fā)電模塊的剖視局部放大示意圖。如圖所示，該微結(jié)構(gòu)3具有一第一側(cè)面31、一第二側(cè)面32、一第三側(cè)面33、一第一角34及一第三角35。該第一側(cè)面31及該第二側(cè)面32形成該第一角34，且該第一側(cè)面31及該第三側(cè)面33形成該第三角35。該第一角34朝向該第三表面23 (圖1),且該第一側(cè)面31實質(zhì)平行該第一表面21。該第二側(cè)面32位于該第一側(cè)面31與該第二表面22之間。較佳地，該第一角34的角度Θ !為5至30度，且該第三角35的角度Θ 2為50至90度。
[0061]參考圖3，顯示圖1的集光發(fā)電模塊的局部光路徑示意圖。本圖僅列舉三條光線束51a，51b，51c為例，然而可以理解的是，實際的光線束并不以此三條為限。此外，要注意的是，光線束通過一界面時會產(chǎn)生全反射或是折射與反射，而本圖中所示的光路徑為光線束最主要部分的路徑。亦即，若該光線束中大部分折射少部分反射，則僅顯示折射路徑；若該光線束中大部分反射少部分折射，則僅顯示反射路徑。如圖所示，該光線束51a經(jīng)由該第一表面21進(jìn)入該透明基板2，再經(jīng)由該第一側(cè)面31進(jìn)入該微結(jié)構(gòu)3，再由該第二側(cè)面32離開該微結(jié)構(gòu)3，最后，由該第二表面22射出。該光線束51b經(jīng)由該第一表面21進(jìn)入該透明基板2，再經(jīng)由該第一側(cè)面31進(jìn)入該微結(jié)構(gòu)3，再由該第三側(cè)面33離開該微結(jié)構(gòu)3，之后被該第二表面22全反射,再被該第一表面21全反射,而到達(dá)該光電轉(zhuǎn)換兀件4。該光線束51c經(jīng)由該第一表面21進(jìn)入該透明基板2，再經(jīng)由該第一側(cè)面31進(jìn)入該微結(jié)構(gòu)3，再由該第三側(cè)面33離開該微結(jié)構(gòu)3，之后被下方微結(jié)構(gòu)的第二側(cè)面全反射，最后，由該第二表面22射出。
[0062]參考圖4，顯示本發(fā)明的集光發(fā)電模塊的另一實施例的立體示意圖。本實施例的集光發(fā)電模塊Ia與圖1所不的集光發(fā)電模塊I大致相同，其不同處在于，在本實施例中，該集光發(fā)電模塊Ia的所述微結(jié)構(gòu)3不貫穿該透明基板2，而鄰近于該透明基板2的該第一側(cè)面25或該第二側(cè)面26。
[0063]參考圖5，顯示本發(fā)明的集光發(fā)電模塊的另一實施例的立體示意圖。本實施例的集光發(fā)電模塊Ib與圖1及圖2所示的集光發(fā)電模塊I大致相同，其不同處在于，在本實施例中，該集光發(fā)電模塊Ib還包括一內(nèi)部元件7，位于該微結(jié)構(gòu)3所定義出的空間中，其中該內(nèi)部元件7的折射率與該透明基板2的折射率的差大于0.3。該內(nèi)部元件7的材質(zhì)可以是液體、膠體、玻璃、金屬或塑膠。
[0064]參考圖6，顯示本發(fā)明的集光發(fā)電模塊的另一實施例的立體示意圖。本實施例的集光發(fā)電模塊Ic與圖1所不的集光發(fā)電模塊I大致相同，其不同處在于，在本實施例中，該集光發(fā)電模塊Ic的所述微結(jié)構(gòu)3a為倒三角形的形式。
[0065]參考圖7，顯示圖6的集光發(fā)電模塊的剖視局部放大示意圖。如圖所示，該微結(jié)構(gòu)3a具有一第一側(cè)面31、一第二側(cè)面32、一第三側(cè)面33及一第一角34。該第一側(cè)面31及該第二側(cè)面32形成該第一角34。該第一角34朝向該第四表面24 (圖6),且該第三側(cè)面33實質(zhì)平行該第三表面23 (圖6)。較佳地，該微結(jié)構(gòu)3a還包括一假想平面36，其平行于該第一表面21,且將該第一角34分成一第一夾角Θ 3及一第二夾角Θ 4，該第一側(cè)面31及該假想平面36形成該第一夾角θ3，該第二側(cè)面32及該假想平面36形成該第二夾角θ4，該第一夾角93為O至20度，且該第二夾角04為O至20度，其中該第一夾角θ3與該第二夾角θ4相等或不相等，而該第一夾角θ3與該第二夾角θ4不會同時為O度。
[0066]參考圖8，顯示圖6的集光發(fā)電模塊的局部光路徑示意圖。本圖僅列舉三條光線束51d，51e，51f為例，然而可以理解的是，實際的光線束并不以此三條為限。此外，要注意的是，光線束通過一界面時會產(chǎn)生全反射或是折射與反射，而本圖中所示的光路徑為光線束最主要部分的路徑。亦即，若該光線束中大部分折射少部分反射，則僅顯示折射路徑；若該光線束中大部分反射少部分折射，則僅顯示反射路徑。如圖所示，該光線束51d經(jīng)由該第一表面21進(jìn)入該透明基板2，之后被該第三側(cè)面33全反射，最后，由該第二表面22射出。該光線束51e經(jīng)由該第一表面21進(jìn)入該透明基板2,之后被該第一側(cè)面31全反射,被該第一表面21全反射，被該第二表面22全反射，被下方微結(jié)構(gòu)的第二側(cè)面全反射，被該第二表面22全反射，最后，再被該第一表面21全反射，而到達(dá)該光電轉(zhuǎn)換元件4。該光線束51f經(jīng)由該第一表面21進(jìn)入該透明基板2,之后被該第一側(cè)面31全反射,被該第一表面21全反射，被該第二表面22全反射，被下方微結(jié)構(gòu)的第二側(cè)面全反射，被該第二表面22全反射，之后經(jīng)由下方微結(jié)構(gòu)的第三側(cè)面進(jìn)入下方微結(jié)構(gòu)，再由第一側(cè)面離開該下方微結(jié)構(gòu)，最后由該第一表面21射出。
[0067]參考圖9，顯示本發(fā)明的集光發(fā)電模塊的另一實施例的立體示意圖。本實施例的集光發(fā)電模塊Id與圖6所不的集光發(fā)電模塊Ic大致相同,其不同處在于,在本實施例中，該集光發(fā)電模塊Id的所述微結(jié)構(gòu)3a不貫穿該透明基板2，而鄰近于該透明基板2的該第一側(cè)面25或該第二側(cè)面26。
[0068]參考圖10，顯示本發(fā)明的集光發(fā)電模塊的另一實施例的立體示意圖。本實施例的集光發(fā)電模塊Ie與圖6及圖7所示的集光發(fā)電模塊Ic大致相同，其不同處在于，在本實施例中，該集光發(fā)電模塊Ie還包括一內(nèi)部兀件7,位于該微結(jié)構(gòu)3a所定義出的空間中,其中該內(nèi)部元件7的折射率與該透明基板2的折射率的差大于0.3。該內(nèi)部元件7的材質(zhì)可以是液體、膠體、玻璃、金屬或塑膠。
[0069]參考圖11，顯示利用一測試儀器模擬本發(fā)明集光發(fā)電模塊的應(yīng)用的示意圖。該測試儀器6包括至少一光源61及一接收器621。一透明基板2位于該測試儀器6的中心，該光源61位于該透明基板2的右側(cè)，且該接收器621位于該透明基板2的下方。
[0070]該光源61用以產(chǎn)生入射角度為Θ度的入射光束，其中Θ為10至80。所述模擬參數(shù)如下所述。該透明基板2的折射率為1.51，且其尺寸為240毫米(mm) *180毫米(mm)，厚度為6mm。該光源61投射于透明基板2的面積為216毫米(mm) *162毫米(mm)。該接收器621的尺寸為240毫米(mm) *6毫米(mm)。該光源61及該透明基板2之間的距離為1000毫米(mm)。該接收器621及該透明基板2之間的距離為0.1毫米(mm)。
[0071]在本模擬中，量測三種不同狀態(tài)的透明基板2，如下所述。第一狀態(tài)為圖1及圖2的集光發(fā)電模塊I的透明基板2，其中該第一角34的角度Θ i為10度，且該第三角35的角度92為70度。第二狀態(tài)為圖6及圖7的集光發(fā)電模塊Ic的透明基板2，其中該第一夾角03為5度，且該第二夾角04為5度。第三狀態(tài)為圖6及圖7的集光發(fā)電模塊Ic的透明基板2，其中該第一夾角03為10度，且該第二夾角94為0度。[0072]參考圖12，顯示不同狀態(tài)的透明基板利用圖11的測試儀器的模擬結(jié)果，其中曲線71代表上述第一狀態(tài)的透明基板，曲線72代表上述第二狀態(tài)的透明基板，曲線73代表上述第三狀態(tài)的透明基板。圖中橫座標(biāo)為該光源61所發(fā)出的入射光束的入射角度Θ，縱座標(biāo)的效率(%)定義為接收器621所量到的光通量/該光源61所發(fā)出的入射光束的光通量，亦即，該接收器621的光通量占該入射光束全部光通量的比例。
[0073]以下表1顯示上述模擬結(jié)果。表1中由左至右側(cè)依序為第一狀態(tài)、第二狀態(tài)及第三狀態(tài)。
[0074]表1:不同狀態(tài)的透明基板的模擬結(jié)果
[0075]
【權(quán)利要求】
1.一種集光發(fā)電模塊，包括: 一透明基板，具有多個微結(jié)構(gòu)，所述微結(jié)構(gòu)位于該透明基板內(nèi)部；及 至少一光電轉(zhuǎn)換元件，鄰近設(shè)置于該透明基板或設(shè)置于該透明基板上，其中當(dāng)一光線束入射于該透明基板時，所述微結(jié)構(gòu)導(dǎo)引部分該光線束至該至少一光電轉(zhuǎn)換元件。
2.如權(quán)利要求1所述的集光發(fā)電模塊，其中該透明基板還具有一第一表面及一第二表面，該第一表面相對該第二表面，且所述微結(jié)構(gòu)位于該第一表面及該第二表面之間。
3.如權(quán)利要求2所述的集光發(fā)電模塊，其中該光線束經(jīng)由該第一表面射入該透明基板。
4.如權(quán)利要求1所述的集光發(fā)電模塊，其中所述微結(jié)構(gòu)間具有一間距。
5.如權(quán)利要求4所述的集光發(fā)電模塊，其中所述微結(jié)構(gòu)彼此實質(zhì)平行。
6.如權(quán)利要求1所述的集光發(fā)電模塊，其中至少一所述微結(jié)構(gòu)貫穿于該透明基板的一側(cè)面。
7.如權(quán)利要求1所述的集光發(fā)電模塊，其中至少一所述微結(jié)構(gòu)鄰近于該透明基板的一側(cè)面。
8.如權(quán)利要求1所述的集光發(fā)電模塊，還包括一內(nèi)部元件，位于至少一所述微結(jié)構(gòu)所定義出的空間中，其中該內(nèi)部元件的折射率與該透明基板的折射率的差大于0.3。
9.如權(quán)利要求8所述的集光發(fā)電模塊，其中該透明基板的材質(zhì)為玻璃或塑膠，且該內(nèi)部元件為空氣、液體、膠體、玻璃、金屬或塑膠。`
10.如權(quán)利要求1所述的集光發(fā)電模塊，其中每一所述微結(jié)構(gòu)的剖面為圓形、半圓形、橢圓形、扇形、矩形、三角形或多邊形。
11.如權(quán)利要求2所述的集光發(fā)電模塊，其中該透明基板還具有一第三表面及一第四表面，該第三表面相鄰該第一表面及該第二表面，該第四表面相對該第三表面，且所述微結(jié)構(gòu)位于該第一表面及該第二表面之間，每一所述微結(jié)構(gòu)的剖面實質(zhì)為三角形。
12.如權(quán)利要求11所述的集光發(fā)電模塊，其中每一所述微結(jié)構(gòu)具有一第一側(cè)面、一第二側(cè)面及一第一角，該第一側(cè)面及該第二側(cè)面形成該第一角，該第一角朝向該第三表面，且該第一側(cè)面實質(zhì)平行該第一表面。
13.如權(quán)利要求12所述的集光發(fā)電模塊，其中該第二側(cè)面位于該第一側(cè)面與該第二表面之間。
14.如權(quán)利要求12所述的集光發(fā)電模塊,其中每一所述微結(jié)構(gòu)還具有一第三側(cè)面及一第三角，該第一側(cè)面及該第三側(cè)面形成該第三角，該第三角為50至90度，且該第一角為5至30度。
15.如權(quán)利要求11所述的集光發(fā)電模塊，其中每一所述微結(jié)構(gòu)還具有一第一側(cè)面、一第二側(cè)面、一第三側(cè)面及一第一角，該第一側(cè)面及該第二側(cè)面形成該第一角，該第一角朝向該第四表面，且該第三側(cè)面實質(zhì)平行該第三表面。
16.如權(quán)利要求15所述的集光發(fā)電模塊，還包括一假想平面，其平行于該第一表面，且將該第一角分成一第一夾角及一第二夾角，該第一側(cè)面及該假想平面形成該第一夾角，該第二側(cè)面及該假想平面形成該第二夾角，該第一夾角為O至20度，且該第二夾角為O至20度。
17.如權(quán)利要求11所述的集光發(fā)電模塊，其中該至少一光電轉(zhuǎn)換元件鄰近設(shè)置于該透明基板的該第三表面或該第四表面。
18.如權(quán)利要求1所述的集光 發(fā)電模塊，其中該至少一光學(xué)轉(zhuǎn)換元件為太陽能芯片。
【文檔編號】H02S40/22GK103516302SQ201210204146
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月15日
【發(fā)明者】蔡榮烈, 江奕興, 張德宏, 李孟宗 申請人:奇菱科技股份有限公司