專利名稱：一種太陽能電池模塊及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開一種太陽能電池模塊及其制作方法，特別是關(guān)于一種結(jié)合一次聚光元 件及二次聚光元件的聚光器的太陽能電池模塊及其制造方法。
背景技術(shù)：
由于石化能源短缺，人們對環(huán)保重要性的認(rèn)知提高，因此人們近年來不斷地積極 研發(fā)替代能源與再生能源的相關(guān)技術(shù)，希望可以減少目前人類對于石化能源的依賴程度以 及使用石化能源時對環(huán)境帶來的影響。在眾多的替代能源與再生能源的技術(shù)中，以太陽能 電池(solar cell)最受矚目。因?yàn)樘柲茈姵乜芍苯訉⑻柲苻D(zhuǎn)換成電能，且發(fā)電過程中 不會產(chǎn)生二氧化碳或氮化物等有害物質(zhì)，不會對環(huán)境造成污染。目前的太陽能電池模塊結(jié)構(gòu)是利用大型透鏡將光聚集到狹小的面積上以提高發(fā) 電效率。另外，太陽能電池必須位于透鏡焦點(diǎn)附近才能發(fā)揮功能。如圖1所示，使用大型透 鏡2將太陽光1聚集在太陽能電池18上，且大型透鏡2與太陽能電池18之間須有一聚光 焦距D，D值約數(shù)十厘米。如此結(jié)構(gòu)所形成的太陽能電池模塊往往體積龐大，且耗費(fèi)昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種包括一結(jié)合一次聚光元件及二次聚光元件的聚光器的太陽能電 池模塊，其中一次聚光元件還包括一反射式聚光元件，且反射式聚光元件是由多個反射式 聚光鏡所組成。本發(fā)明提出一種包括一結(jié)合一次聚光元件及二次聚光元件的聚光器的太陽能電 池模塊，其中二次聚光元件還包括一光導(dǎo)聚光元件，此光導(dǎo)聚光元件可以為一光導(dǎo)板。本發(fā)明提出一種包括一結(jié)合一次聚光元件及二次聚光元件的聚光器的太陽能電 池模塊，其中二次聚光元件還包括一光導(dǎo)聚光元件，此光導(dǎo)聚光元件的正面為平面，背面為 具有特定角度或形狀可將光在特定方向集中的功能。本發(fā)明提出一種包括一結(jié)合一次聚光元件及二次聚光元件的聚光器的太陽能電 池模塊，其中二次聚光元件還包括一光導(dǎo)聚光元件，此光導(dǎo)聚光元件背面為平面，斜面，拋 物面，復(fù)合拋物面，或非球面的反射面。本發(fā)明提出一種包括一結(jié)合一次聚光元件及二次聚光元件的聚光器的太陽能電 池模塊，其中二次聚光元件還包括一光導(dǎo)聚光元件，此光導(dǎo)聚光元件的正面為平面，背面為 具有一錐體或一突起的反射結(jié)構(gòu)，可將光在特定方向集中的功能。本發(fā)明提出一具有基座元件的太陽能電池模塊，其中基座元件包括一背基板及一 散熱基座位于背基板之上，其中背基板可由金屬，半導(dǎo)體，或陶瓷等散熱性良好的材料所組 成。本發(fā)明提出一具有基座元件的太陽能電池模塊，其中基座元件包括一背基板及一 散熱基座位于背基板之上，其中散熱基座可由金屬，半導(dǎo)體，或陶瓷等散熱性良好的材料所 組成。
本發(fā)明提出一太陽能電池模塊，其中太陽能電池為一聚光型太陽能電池。本發(fā)明提出一太陽能電池模塊，其中太陽能電池可為半導(dǎo)體材料所組成。本發(fā)明提出一太陽能電池模塊，其中聚光器可與太陽能電池直接接觸并將光聚集 在太陽能電池處，以進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。


圖1為描述傳統(tǒng)太陽能電池模塊結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2為描述本發(fā)明一實(shí)施例太陽能電池模塊剖面結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3為描述本發(fā)明實(shí)施例中反射式聚光元件剖面結(jié)構(gòu)的示意圖。圖4為描述本發(fā)明實(shí)施例中光導(dǎo)聚光元件剖面結(jié)構(gòu)的示意圖。圖5為描述本發(fā)明實(shí)施例中基座元件剖面結(jié)構(gòu)的示意圖。圖6為描述本發(fā)明另一實(shí)施例太陽能電池模塊剖面結(jié)構(gòu)的示意圖。圖7為描述本發(fā)明再一實(shí)施例太陽能電池模塊剖面結(jié)構(gòu)的示意圖。主要元件符號說明1 太陽光2 大型透鏡10 太陽能電池模塊11 反射式聚光鏡IlA 光注入二次聚光元件的開口12 金屬接合層13，14:反射鍍膜層15 散熱基座16 背基板17:絕緣保護(hù)層18 太陽能電池19 光導(dǎo)聚光元件19A 二次聚光元件正面入射光區(qū)19B 二次聚光元件背面輸出光區(qū)20 抗反射層21 突起反射結(jié)構(gòu)30 一次聚光元件40 二次聚光元件50 基座元件60:聚光器D 聚光焦距
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出一種太陽能電池模塊，一實(shí)施例剖面結(jié)構(gòu)如圖2所示，其由一基座元件50，一太陽能電池18，及一聚光器60所組成；此聚光器包括一一次聚光元件30及一二次聚光元件40。一次聚光元件還包括一反射式聚光元件，且此反射式聚光元件是由多個反 射式聚光鏡11所組成。其中多個反射式聚光鏡11的聚光焦距約數(shù)厘米，較圖1所示大型 透鏡2的聚光焦距小，所以本實(shí)施例所公開的具有一次聚光元件30的太陽能電池模塊體積 較目前一般太陽能電池模塊體積小很多。二次聚光元件40還包括一光導(dǎo)聚光元件19，且 光導(dǎo)聚光元件可以為一光導(dǎo)板。光借由一次聚光元件30聚光后，再將光注入二次聚光元件 40中。二次聚光元件40中的光導(dǎo)聚光元件19借由光導(dǎo)材料折射率比外在介質(zhì)高可形成 全反射的原理，使光線依全反射方式在光導(dǎo)聚光元件內(nèi)得以擴(kuò)散及傳播。且光導(dǎo)聚光元件 的正面及背面均具有反射鍍膜層13、14，可將不同角度注入的光在光導(dǎo)聚光元件中反射，配 合光導(dǎo)聚光元件背面適當(dāng)?shù)慕嵌燃靶螤?，最后被反射集中于中心的太陽能電?8吸收并 進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生的電流借由基座元件50中的散熱基座(heat sink) 15及背基板(back substrate) 16間設(shè)計的電路(圖未示)導(dǎo)出。上述實(shí)施例太陽能電池模塊的制作流程如下本發(fā)明的聚光器60為一次聚光元件30及二次聚光元件40結(jié)合所形成。一次聚 光元件30包括一反射式聚光元件，且此反射式聚光元件是由多個反射式聚光鏡11所組成， 如圖3所示，其中反射式聚光鏡的入光面可為圓形，方形，橢圓形，或多邊形。IlA為一開口， 可使光注入二次聚光元件40。二次聚光元件40包括一光導(dǎo)聚光元件19，位于一次聚光元件30的下方，具有 將光向中心處聚集的功能，如圖4所示。光導(dǎo)聚光元件19為利用光導(dǎo)材料以射出成形、 切割、研磨或雕塑等方法形成一正面為平面，背面具有適當(dāng)角度或形狀的元件；其中光導(dǎo) 聚光元件背面可以是平面，斜面(shaped)，拋物面(parabolic)，復(fù)合拋物面(compound parabolic)，或非球面的反射面。以黃光顯影制程，將光阻定義在二次聚光元件正面入 射光區(qū)19A，及二次聚光元件背面光集中輸出到太陽能電池的區(qū)域19B，然后在二次聚光 元件正、反面分別進(jìn)行反射鍍膜層，如銀，鋁等金屬；或介電材料，如氧化硅，氧化鈦，氧 化鋁等。最后移除光阻，二次聚光元件露出正面入射光區(qū)19A及背面輸出光區(qū)19B，即完 成反射鍍膜層13、14制作。再者，為使反射式聚光鏡11所聚集的光易于注入二次聚光元 件40及光易于由二次聚光元件輸出至太陽能電池18，分別在二次聚光元件正面反射鍍膜 層13之上及反面反射鍍膜層14之下蒸鍍或沉積形成整面的抗反射層(anti-reflective coating) 20。其中二次聚光元件可由塑料，玻璃，或有機(jī)材料所組成。本實(shí)施例的太陽能電池18可為一聚光型太陽能電池，是由半導(dǎo)體材料所形成的 多接面電池結(jié)構(gòu)。將太陽能電池18以金屬接合層12與背基板16及散熱基座15接合，且 背基板及散熱基座間具有電路(圖未示)可將太陽能電池生成的電流由電池底部導(dǎo)出。此 外，太陽能電池18兩側(cè)使用絕緣膠體形成絕緣保護(hù)層(isolation layer) 17與散熱基座15 隔絕，如圖5所示。其中背基板16可由金屬，半導(dǎo)體，或陶瓷等散熱性良好的材料所組成。 散熱基座15可由金屬，半導(dǎo)體，或陶瓷等散熱性良好的材料所組成。接著，將光注入二次聚光元件的開口 IlA與二次聚光元件正面入射光區(qū)19A對準(zhǔn) 并結(jié)合以形成一聚光器60，再將聚光器與已接合太陽能電池18的基座元件50結(jié)合，使聚光 器可與太陽能電池直接接觸并將光聚集在太陽能電池處，以進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。如此即可完成 一種只需使用小面積太陽能電池，即可達(dá)到大面積效果的低成本、高效率且無需龐大聚光 模塊的太陽能電池模塊10。如圖2所示。
除了上述的實(shí)施例結(jié)構(gòu)外，本發(fā)明亦包括其他實(shí)施例公開下列兩種變化型結(jié)構(gòu)。 如圖6所示，將接受聚光的太陽能電池18改置在光導(dǎo)聚光元件19的側(cè)面。光借由一次聚 光元件30將光聚集后注入二次聚光元件40中，不同角度注入的光在二次聚光元件40中反 射，再配合其背面適當(dāng)?shù)慕嵌燃靶螤?，光最后可被反射集中于?cè)面的太陽能電池18吸收并 進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生的電流借由基座元件50中的散熱基座(heat sink) 15及背基板16間 設(shè)計的電路(圖未示)導(dǎo)出。另一變化型結(jié)構(gòu)為光導(dǎo)聚光元件19的正，背面均為平面的設(shè) 計；在光注入二次聚光元件的開口 IlA下的光導(dǎo)聚光元件背面相對位置制作錐體或突起的 反射結(jié)構(gòu)21，可使入射直下的光產(chǎn)生某個角度的反射，朝太陽能電池18聚光方向集中，其 結(jié)構(gòu)如圖7所示。以上提供的實(shí)施例用以描述本發(fā)明不同的技術(shù)特征，但根據(jù)本發(fā)明的概念，其可 包括或運(yùn)用于更廣泛的技術(shù)范圍。必須注意的是，實(shí)施例僅用以公開本發(fā)明制程、裝置、 組成、制造和使用的特定方法，并不用以限定本發(fā)明，任何發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具通常知識 者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍， 當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種太陽能電池模塊，包括一基座元件；一太陽能電池，位于該基座元件之上；及一聚光器，位于該太陽能電池之上，該聚光器包括一一次聚光元件及一二次聚光元件，且該聚光器可與該太陽能電池直接接觸并將光聚集于該太陽能電池，以進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池模塊，其中該基座元件還包括一背基板，且該背基板位于該太陽能電池之下；及一散熱基座位于該背基板之上，且環(huán)繞該太陽能電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池模塊，其中該一次聚光元件還包括一反射式聚光 元件，該反射式聚光元件是由多個反射式聚光鏡所組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池模塊，其中該二次聚光元件還包括一光導(dǎo)聚光元 件，該光導(dǎo)聚光元件可為一光導(dǎo)板。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能電池模塊，其中該光導(dǎo)聚光元件的正面為平面，背面 為具有特定角度或形狀，可將光在特定方向集中。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能電池模塊，其中該散熱基座與該太陽能電池之間還包 括一絕緣保護(hù)層。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能電池模塊，其中該背基板及該散熱基座可由金屬，半 導(dǎo)體，或陶瓷等散熱性良好的材料所組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能電池模塊，其中還包括一電路位于該背基板與該散熱 基座之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池模塊，其中該太陽能電池為一聚光型太陽能電 池，可為半導(dǎo)體材料所組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能電池模塊，其中還包括一反射鍍膜層位于該光導(dǎo)聚 光元件的正面及背面，該反射鍍膜層可由金屬或介電材料所組成。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能電池模塊，其中該光導(dǎo)聚光元件的背面為平面，斜 面，拋物面，復(fù)合拋物面，或非球面的反射面。
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能電池模塊，其中該光導(dǎo)聚光元件其正面為平面，背面 具有一錐體或一突起的反射結(jié)構(gòu)，可將光在特定方向集中。
全文摘要
本發(fā)明公開一種太陽能電池模塊，包括一基座元件，一太陽能電池位于基座元件之上，及一聚光器位于太陽能電池之上；此聚光器可與太陽能電池直接接觸并將光聚集在太陽能電池處，以進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。
文檔編號H01L31/024GK101989629SQ20091016552
公開日2011年3月23日 申請日期2009年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月29日
發(fā)明者楊宇智, 駱武聰 申請人:晶元光電股份有限公司