双面可吸光发电的薄膜太阳电池

摘要

一种双面可吸光发电的薄膜太阳电池。此薄膜太阳电池包括第一与第二透明基板、第一与第二太阳电池模块以及绝缘层。第一太阳电池模块位于第一透明基板上，其中还具有金属层，作为第一太阳电池模块的其中一电极并且作为光反射层。绝缘层位于第一太阳电池模块的金属层上。第二太阳电池模块位于绝缘层与第二透明基板之间。

权利要求

1.一种双面可吸光发电的薄膜太阳电池，包括：第一与一第二透明基板；

第一太阳电池模块，位于该第一透明基板上，其中还具有第一金属层，作为该第一太阳电池模块的其中一电极之用并且作为光反射层；

绝缘层，位于该第一太阳电池模块的该金属层上；以及第二太阳电池模块，位于该绝缘层与该第二透明基板之间。

2.如权利要求1所述的双面可吸光发电的薄膜太阳电池，其中该第一透明基板为透明塑胶基板或透明玻璃基板。

3.如权利要求1所述的双面可吸光发电的薄膜太阳电池，其中该第二透明基板为一透明玻璃基板。

4.如权利要求1所述的双面可吸光发电的薄膜太阳电池，其中该第一太阳电池模块还包括：第一透明导电层，图案化成多个电极；

多个第一太阳电池单元，分别与该些电极对应配置；以及该第一金属层，图案化成多个电极，分别与该些第一太阳电池单元对应配置。

5.如权利要求1所述的双面可吸光发电的薄膜太阳电池，其中该第二太阳电池模块包括：第二透明导电层，图案化成多个电极，且位于该绝缘层上；

多个第二太阳电池单元，位于该第二透明导电层上，且分别与该第二透明导电层的该些电极对应配置；以及第三透明导电层，图案化成多个电极，位于该些第二太阳电池单元上且分别与该些第二太阳电池单元对应配置。

6.如权利要求5所述的双面可吸光发电的薄膜太阳电池，其中还包括胶合层，用以胶合该第三透明导电层与该第二透明基板。

7.如权利要求6所述的双面可吸光发电的薄膜太阳电池，其中该胶合层为乙基醋酸乙烯层。

8.如权利要求1所述的双面可吸光发电的薄膜太阳电池，其中该第二太阳电池模块包括：第二金属层，图案化成多个电极，且位于该绝缘层上；

多个第二太阳电池单元，位于该第二金属层上，且分别与该第二金属层的该些电极对应配置；以及透明导电层，图案化成多个电极，位于该些第二太阳电池单元上且分别与该些第二太阳电池单元对应配置。

9.如权利要求8所述的双面可吸光发电的薄膜太阳电池，其中还包括胶合层，用以胶合该透明导电层与该第二透明基板。

10.如权利要求9所述的双面可吸光发电的薄膜太阳电池，其中该胶合层为乙基醋酸乙烯层。

11.如权利要求4所述的双面可吸光发电的薄膜太阳电池，其中各该第一太阳电池单元为非晶硅所构成，或由非晶硅与微晶硅所构成的堆迭结构。

12.如权利要求5所述的双面可吸光发电的薄膜太阳电池，其中各该第二太阳电池单元为非晶硅所构成，或由非晶硅与微晶硅所构成的堆迭结构。

13.如权利要求6所述的双面可吸光发电的薄膜太阳电池，其中各该第二太阳电池单元为非晶硅所构成，或由非晶硅与微晶硅所构成的堆迭结构。

14.一种双面可吸光发电的薄膜太阳电池，包括：第一与一第二透明基板；

第一太阳电池模块，位于该第一透明基板上，其中还具有第一金属层，作为该第一太阳电池模块的其中一电极之用并且作为光反射层；

胶合层，位于该第一太阳电池模块的该金属层上；以及第二太阳电池模块，位于该胶合层与该第二透明基板之间。

15.如权利要求14所述的双面可吸光发电的薄膜太阳电池，其中该第一透明基板为透明塑胶基板或透明玻璃基板。

16.如权利要求14所述的双面可吸光发电的薄膜太阳电池，其中该第二透明基板为透明玻璃基板。

17.如权利要求14所述的双面可吸光发电的薄膜太阳电池，其中该第一太阳电池模块还包括：第一透明导电层，图案化成多个电极；

多个第一太阳电池单元，分别与该些电极对应配置；以及该第一金属层，图案化成多个电极，分别与该些第一太阳电池单元对应配置。

18.如权利要求14所述的双面可吸光发电的薄膜太阳电池，其中该第二太阳电池模块包括：第二透明导电层，图案化成多个电极，且位于该胶合层上；

多个第二太阳电池单元，位于该第二透明导电层上，且分别与该第二透明导电层的该些电极对应配置；以及第三透明导电层，图案化成多个电极，位于该些第二太阳电池单元上且分别与该些第二太阳电池单元对应配置。

19.如权利要求14所述的双面可吸光发电的薄膜太阳电池，其中该第二太阳电池模块包括：第二金属层，图案化成多个电极，且位于该胶合层上；

多个第二太阳电池单元，位于该第二金属层上，且分别与该第二金属层的该些电极对应配置；以及透明导电层，图案化成多个电极，位于该些第二太阳电池单元上且分别与该些第二太阳电池单元对应配置。

20.如权利要求17所述的双面可吸光发电的薄膜太阳电池，其中各该第一太阳电池单元为非晶硅所构成，或由非晶硅与微晶硅所构成的堆迭结构。

21.如权利要求18所述的双面可吸光发电的薄膜太阳电池，其中各该第二太阳电池单元为非晶硅所构成，或由非晶硅与微晶硅所构成的堆迭结构。

22.如权利要求19所述的双面可吸光发电的薄膜太阳电池，其中各该第二太阳电池单元为非晶硅所构成，或由非晶硅与微晶硅所构成的堆迭结构。

23.如权利要求14所述的双面可吸光发电的薄膜太阳电池，其中该胶合层为乙基醋酸乙烯层。

说明书

技术领域

本发明是有关于一种太阳电池，且特别是有关于一种可双面吸光发电的太阳电池。

背景技术

随着政府的政策推广以及二氧化碳减量的趋势，未来建筑物整合太阳电池将会有越来越多的趋势。太阳电池可以置放在屋顶，但地窄人稠的都市区域，其空间有限，装设面积不会太大。但是建筑物立面的玻璃帷幕墙面积大，是太阳电池未来可利用的区域。其中，尤其是薄膜太阳电池，能够得到电力又不失美观。但是，如何增加其太阳电池单一模块的电力，将是重要的课题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种双面可吸光发电的薄膜太阳电池，其包括第一与第二透明基板、第一与第二太阳电池模块以及绝缘层。第一太阳电池模块位于第一透明基板上，其中还具有金属层，作为第一太阳电池模块的其中一电极并且作为光反射层。绝缘层位于第一太阳电池模块的金属层上。第二太阳电池模块位于绝缘层与第二透明基板之间。另外，上述绝缘层也可以胶合层取代。
上述第一与第二透明基板可以例如是透明塑胶基板或透明玻璃基板。第一与/或太阳电池单元可以例如是由非晶硅所构成，或由非晶硅与微晶硅所构成的堆迭结构。另外，前述的胶合步骤可以利用乙基醋酸乙烯(ethyl vinylacetate，EVA)来进行。
藉由上述的结构，光线穿过透明塑胶基板或玻璃基板照射到太阳电池单元，以进行光能转换电能的程序。另外，未被吸收的光线更可以藉由金属层的反射，使光线在回到太阳电池单元，再进行光能转换电能的程序。因此，由于金属层会反射入射光(太阳光与室内光等)，所以太阳光与室内光的使用率会提升，进而发电效率也会更提升。
为让本发明之上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1A至1H绘示本发明实施例的制造流程示意图；
图2绘示本发明双面可吸光发电的薄膜太阳电池的应用例；
图3A至3H绘示本发明另一实施例的制造流程示意图。
主要元件符号说明
100、200：透明基板
102、202：透明导电层(电极)
104、204：第一太阳电池单元
106、206：金属层(电极)
108、208：绝缘层
110、216：导电层/透明导电层(电极)
112、214：第二太阳电池单元
114、212：透明导电层(电极)
120、210：第二透明基板
130、220：乙基醋酸乙烯(EVA)

具体实施方式

本发明主要是提出一种双面可吸光发电的薄膜太阳电池，其利用具反射作用的金属层，作为太阳电池的其中一电极，用以反射入射光束，以增加光线的使用效率，并增加发电效率。以下就详细说明本发明的实施例。
如图1所示，首先提供一透明基板100，此透明基板100可为塑胶基板或是玻璃基板。接着在透明基板100上形成一透明导电层102，例如是透明导电氧化层(transparent conductive oxide layer，TCO layer)102，之后将该透明导电层102图案化，使其作为太阳电池单元的电极之用。透明导电层的材料可以例如是ZnO、SnO2或其他任何合适的材料等。在基底100形成透明导电层后，可以经由激光雕刻(laser scriber)等方式，对透明导电层进行图案化，以形成图案化透明导电层102。
接着，如图1B所示，在图案化透明导电层102上形成多个太阳电池单元104。太阳电池单元104例如是成长非晶硅的P型、I型(即，本征型(intrinsic))与N型的三层薄膜。太阳电池单元104也可以是由非晶硅与微晶硅的六层(2组P、I与N型)的堆迭型(tandem)结构或者非晶硅(1组P、I与N型)与非晶硅锗(2组P、I与N型)的三层堆迭结构或者非晶硅与微晶硅锗的六层(2组P、I与N型)的堆迭型(tandem)结构。之后经由激光雕刻(laser scriber)等方式将该太阳电池单元104图案化，使其与邻近太阳电池单元隔绝。
接着，如图1C所示，在太阳电池单元104形成后，于其上继续形成金属层106。之后经由激光雕刻(laser scriber)等方式将该金属层106图案化，使其与邻近金属电极隔绝。此金属层106一方面作为前述各太阳电池单元104的另外一个电极，一方面也作为反射光源之用，后面会再做说明。为了方便说明，在下文某些情况会将此透明导电层102、太阳电池单元104与金属层106称为第一太阳电池模块。
上述金属层106与透明导电层102在图案化后分别作为各太阳电池单元104的电极之用，使各太阳电池单元104进行光能转换电能的功能。另外，金属层106与透明导电层102在图案化后的各电极与各太阳电池单元104为彼此对应。在此的对应方式可以依据设计，例如串联或并联的方式来进行。以图1C为例，一个太阳电池单元104对应形成在透明导电层的两个相邻电极，对应该太阳电池单元104的金属层的电极除了是形成在该太阳电池单元104上外，还与相邻太阳电池单元所对应的电极(透明导电层102)电性相连接，藉以构成串联的排列方式。
接着，在整个金属层106上形成一绝缘层108，其如图1D所示。此绝缘层108可以将金属层106的各电极加以电性隔离，也可以将第一太阳电池模块与后续形成的第二太阳电池模块彼此间进行电性隔离。形成绝缘层的方法可以利用沉积等一般熟知的技术来进行，其并未特别限定。绝缘层例如可以是非导电性的氧化物层，但是只要是可以达到电性绝缘的目的，其材质并未特别限定。
如图1E所示，在绝缘层108上继续形成一导电层110。此导电层接着进行图案化，以形成多个电极。该些电极易作为后述太阳电池单元的电极。另外，如上所述，此导电层110可以透明导电氧化物层。另外，导电层110也可以是金属层，此金属层也具有反射的功能，可以将太阳光再反射回太阳电池单元。
如图1F所示，在图案化后的导电层110(电极)上形成多个第二太阳电池单元112。同样地，此太阳电池单元112例如是成长非晶硅的P型、I型(即，本征型(intrinsic))与N型的三层薄膜。太阳电池单元112也可以是由非晶硅与微晶硅的六层(2组P、I与N型)的堆迭型(tandem)结构或者非晶硅(1组P、I与N型)与非晶硅锗(2组P、I与N型)的三层堆迭结构或者非晶硅与微晶硅锗的六层(2组P、I与N型)的堆迭型(tandem)结构。在本实施例中，第一与第二太阳电池单元104、112并未限制一定要使用哪一种类型，任何类型的太阳电池单元均可以加以应用。
之后，在各太阳电池单元112上形成透明导电层114，并将其图案化成为电极，其如图1G所示。
最后，如图1H所示，将第二透明基板120胶合到透明导电层114，完成本实施例的双面可吸光发电的薄膜太阳电池的封装。第二透明基板可为透明玻璃基板。在上述胶合步骤中，可以例如使用乙基醋酸乙烯(ethyl vinylacetate，EVA)130的胶合层，将该第二透明基板120胶合至透明导电层114上，以完成封装，或使用其他适合的胶合材料。
图2绘示本发明双面可吸光发电的薄膜太阳电池的应用例。如图2所示，双面可吸光发电的薄膜太阳电池例如作为建筑物大楼的玻璃帷幕墙。
在图2的例子中，玻璃基板120可以当作是玻璃帷幕墙的外墙，而塑胶基板或玻璃基板100则可以当作是室内的壁墙。在室外部分，太阳光穿过玻璃基板120照射到太阳电池单元112，以进行光能转换电能的程序。另外，未被吸收的太阳光更可以藉由金属层106的反射，使光线在回到太阳电池单元112，再进行光能转换电能的程序。
同理，在室内部分也具有相同的作用。室内的光线穿过透明塑胶基板或玻璃基板100照射到太阳电池单元104，以进行光能转换电能的程序。另外，未被吸收的室内光线更可以藉由金属层106的反射，使光线在回到太阳电池单元104，再进行光能转换电能的程序。因此，由于金属层会反射太阳光与室内光，所以太阳光与室内光的使用率会提升，进而发电效率也会更提升。
在结构上，使用一金属层便可以达到上述目的，但是也可以将上述的导电层110也利用金属层来形成，以使反射率更好。
如前所述，在太阳电池单元的选用上，并不特别加以限定。但是一般来说，非晶硅所制成的太阳电池在低光强度下具有较好的光电转换效率；因此，对于图2的使用于建筑物的情形时，太阳电池单元104可以使用非晶硅所制成的太阳电池，而太阳电池单元112可以使用非晶硅与微晶硅所制成的太阳电池。
另外，在基板的选用上，考虑到轻量化时，可以一面使用透明塑胶基板，另一面使用玻璃基板。
接着，利用图3A至3H，说明本发明另一种实施方式的制作方法。前一实施例是以连续工艺的方式，将薄膜太阳电池的各层一层一层堆迭形成。接下来的实施例是在透明基板上制作太阳电池模块，之后再以胶合方式，将两组太阳电池模块胶合成双面可吸光发电的薄膜太阳电池。
首先参考图3A，首先提供一透明基板200，此透明基板200可为塑胶基板或是玻璃基板。接着在透明基板200上形成一透明导电层202，之后将该透明导电层202图案化，使其作为太阳电池单元的电极之用。透明导电层的材料可以例如是ZnO、SnO2或其他任何合适的材料等。同上一实施例，透明导电层202可以经由激光雕刻等方式，进行图案化，以形成电极图案。
接着，如图3B所示，在透明导电层202上形成多个太阳电池单元204。太阳电池单元204例如是成长非晶硅的P、I与N型的三层薄膜。太阳电池单元204也可以是由非晶硅与微晶硅的六层(2组P、I与N型)的堆迭型结构。接着，如图3C所示，在太阳电池单元204形成后，于其上继续形成金属层或金属镀膜206。此金属层206一方面作为太阳电池单元204的另外一个电极，一方面也作为反射光源之用。
同理，如图3D至3F所示，在第二透明基板210上依序形成透明导电层212、多个太阳电池单元214以及导电层216。透明导电层212与太阳电池单元214的结构与使用材质也与图3A至3C的说明相同，在此不多说明。另外，图3F的导电层216可以由透明导电氧化物层所构成。导电层216也可以具有反射功能的金属层而形成，以使太阳光在反射回太阳电池单元214，增加发电效率。
最后，如图3G所示，将图3C与3F的两组太阳电池模块，以胶合方式封装在一起，完成如图3H所示的双面可吸光发电的薄膜太阳电池。与前一实施例相同，此胶合步骤可以利用乙基醋酸乙烯(EVA)220完成封装。
综上所述，藉由本发明的双面可吸光发电的薄膜太阳电池，光线可穿过透明塑胶基板或玻璃基板照射到太阳电池单元，以进行光能转换电能的程序。另外，未被吸收的光线更可以藉由金属层的反射，使光线在回到太阳电池单元，再进行光能转换电能的程序。因此，由于金属层会反射太阳光与/或室内光等，所以太阳光与室内光的使用率会提升，进而发电效率也会更提升。
另外，本发明更可以利用非晶硅在可见光仍可吸收大部分光谱并且产生电力的优点，整合非晶硅以及非晶硅(a-Si)/微晶硅(μc-Si)两种薄膜太阳电池为一，成为双面皆可吸光的太阳电池元件。
虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。