光电转换模块支架

摘要

一种光电转换模块支架，供支撑一双面光电转换面板，包含夹持部与侧壁。夹持部形成容置区域供容纳双面光电转换面板；侧壁支撑于夹持部下方，具有内侧面、外侧面及入光通道。入光通道贯穿内侧面及外侧面，并在外侧面上具有入光开口，在内侧面上具有出光开口。此外，入光通道具有内凹顶面连接入光开口上缘及出光开口上缘，具有内凹底面连接入光开口下缘及出光开口下缘之间；该出光开口上缘较该入光开口上缘接近该夹持部，该出光开口下缘较该入光开口下缘接近该夹持部。

权利要求

1.一种光电转换模块支架，其特征在于，供支撑一双面光电转换面板，包含：一夹持部，形成一容置区域供容纳该双面光电转换面板；以及

一侧壁，支撑于该夹持部下方，并具有一内侧面、一外侧面及一入光通道，该入光通道贯穿该内侧面及该外侧面，该入光通道在该外侧面上具有一入光开口，并在该内侧面上具有一出光开口；

其中，该入光通道具有：

一顶面，连接该入光开口上缘及该出光开口上缘之间，且为一内凹面；其中该出光开口上缘较该入光开口上缘接近该夹持部；以及一底面，连接该入光开口下缘及该出光开口下缘之间，且为一内凹面；其中该出光开口下缘较该入光开口下缘接近该夹持部。

2.如权利要求1所述的光电转换模块支架，其特征在于，其中该出光开口下缘与该夹持部间的距离实质上不大于该入光开口上缘与该夹持部间的距离。

3.如权利要求2所述的光电转换模块支架，其特征在于，其中该出光开口下缘与该夹持部间的距离实质上等于该入光开口上缘与该夹持部间的距离。

4.如权利要求1所述的光电转换模块支架，其特征在于，其中该顶面及该底面的反射率大于60％。

5.如权利要求1所述的光电转换模块支架，其特征在于，其中该顶面的曲率半径与该底面的曲率半径的比例介于23:20至23:40之间。

6.如权利要求5所述的光电转换模块支架，其特征在于，其中该顶面的曲率半径与该底面的曲率半径的比例为23:32。

7.如权利要求1所述的光电转换模块支架，其特征在于，其中该顶面的曲率半径小于该底面的曲率半径。

8.如权利要求1所述的光电转换模块支架，其特征在于，其中该入光开口上缘及下缘间距离与该出光开口上缘及下缘间距离的比例介于100:85至100:110之间。

9.如权利要求8所述的光电转换模块支架，其特征在于，其中该入光开口上缘及下缘间距离与该出光开口上缘及下缘间距离的比例为100:93。

10.如权利要求1所述的光电转换模块支架，其特征在于，其中该入光开口上缘及下缘间距离大于该出光开口上缘及下缘间距离。

11.如权利要求1所述的光电转换模块支架，其特征在于，其中该底面接收来自该外侧面外侧的光线并反射自该顶面，该顶面再将该光线反射至该容置区域。

说明书

光电转换模块支架

技术领域

[0001] 本发明有关于一种光电转换模块支架；具体而言，本发明有关于一种可提升光能使用效率的光电转换模块支架。

背景技术

[0002] 能源的获得除了开采与开发以外，能源的永续、节能与环保、以及能源利用的效率更是现今与能源有关的重要课题。相较于煤炭、石油、天然气等化石燃料与核燃料、矿产等耗竭性能源的开采，可再生能源如水力、风力、潮汐、地热以及太阳能的开发对于能源的永续具有贡献，也提供未来能源使用的保障。

[0003] 以太阳能的开发而言，已知的太阳能板或太阳能电池模块即作为太阳光能与电能间转换的媒介。以图1所示为例，光电转换模块如太阳能电池模块9包含支架90(外框)以及由透明玻璃、EVA(Ethylene Vinyl Acetate)与太阳能电池等构成的太阳能面板80，其中支架90是太阳能电池模块的最外环，支撑、保护与维持整个太阳能电池模块。除了维持太阳能电池模块的功效与外观，支架90亦须具备不受外界天候变化而变形、变质的能力。具体来说，支架90必须具有耐热、耐寒、耐蚀、耐震、耐强风、耐潮湿等特性，以在太阳能电池模块使用期间适应各种天候变化，并持续维护太阳能电池模块的功效与外观。

[0004] 总而言之，太阳能电池模块或光电转换模块的结构与机械强度在维护太阳能电池模块或光电转换模块方面无庸置疑。然而，如图2A～2B所示，当侧光源或背光源的光入射光电转换模块如图1的太阳能电池模块9时，包围太阳能面板80的支架90却也遮挡光线抵达面板，成为光能利用上的限制。举例来说，侧光源的光入射至传统光电转换模块支架90后，即由侧壁92反射，侧光源的出光因此难以抵达太阳能面板80。

[0005] 因此，本发明从另一角度着手，在能源利用的效率上进行思考，并提供结构及功效异于且优于传统支架的模块支架。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种光电转换模块支架，可增加光能使用效率，具有光学增益效果。

[0007] 为达到上述目的，本发明提供一种光电转换模块支架，供支撑一双面光电转换面板，包含：一夹持部，形成一容置区域供容纳该双面光电转换面板；以及一侧壁，支撑于该夹持部下方，并具有一内侧面、一外侧面及一入光通道，该入光通道贯穿该内侧面及该外侧面，该入光通道在该外侧面上具有一入光开口，并在该内侧面上具有一出光开口；其中，该入光通道具有：一顶面，连接该入光开口上缘及该出光开口上缘之间，且为一内凹面；其中该出光开口上缘较该入光开口上缘接近该夹持部；以及一底面，连接该入光开口下缘及该出光开口下缘之间，且为一内凹面；其中该出光开口下缘较该入光开口下缘接近该夹持部。

[0008] 上述的光电转换模块支架，其中该出光开口下缘与该夹持部间的距离实质上不大于该入光开口上缘与该夹持部间的距离。

[0009] 上述的光电转换模块支架，其中该出光开口下缘与该夹持部间的距离实质上等于该入光开口上缘与该夹持部间的距离。

[0010] 上述的光电转换模块支架，其中该顶面及该底面的反射率大于60％。

[0011] 上述的光电转换模块支架，其中该顶面的曲率半径与该底面的曲率半径的比例介于23:20至23:40之间。

[0012] 上述的光电转换模块支架，其中该顶面的曲率半径与该底面的曲率半径的比例为23:32。

[0013] 上述的光电转换模块支架，其中该顶面的曲率半径小于该底面的曲率半径。

[0014] 上述的光电转换模块支架，其中该入光开口上缘及下缘间距离与该出光开口上缘及下缘间距离的比例介于100:85至100:110之间。

[0015] 上述的光电转换模块支架，其中该入光开口上缘及下缘间距离与该出光开口上缘及下缘间距离的比例为100:93。

[0016] 上述的光电转换模块支架，其中该入光开口上缘及下缘间距离大于该出光开口上缘及下缘间距离。

[0017] 上述的光电转换模块支架，其中该底面接收来自该外侧面外侧的光线并反射自该顶面，该顶面再将该光线反射至该容置区域。

[0018] 为达到上述目的，本发明还提供一种光电转换模块支架，供支撑一双面光电转换面板，包含：一夹持部，形成一容置区域供容纳该双面光电转换面板；一侧壁，支撑于该夹持部下方；其中该侧壁与该夹持部相对的一端位于一入光开口的一侧；以及一反射面，设置于该侧壁的内侧，并位于该容置区域及该入光开口间空间的一侧；其中，该反射面为一凹向该侧壁的内凹面，并反射自该入光开口进入的光线至该容置区域。

[0019] 上述的光电转换模块支架，其中该反射面包含：具有最接近该侧壁的一退缩位置；一上弧面，自该退缩位置朝该夹持部延伸；以及一下弧面，自该退缩位置远离该夹持部延伸；该下弧面于该侧壁上投影范围的高度大于该上弧面于该侧壁上投影范围的高度。

[0020] 上述的光电转换模块支架，其中该上弧面于该侧壁上投影范围的高度与该下弧面于该侧壁上投影范围的高度比例介于1.1:1.9至0.9:2.1之间。

[0021] 上述的光电转换模块支架，其中该上弧面于该侧壁上投影范围的高度与该下弧面于该侧壁上投影范围的高度比例为1:2。

[0022] 上述的光电转换模块支架，其中该上弧面的曲率半径与该下弧面的曲率半径的比例介于15:20至15:25之间。

[0023] 上述的光电转换模块支架，其中该上弧面的曲率半径与该下弧面的曲率半径的比例为15:23。

[0024] 上述的光电转换模块支架，其中该上弧面的曲率半径小于该下弧面的曲率半径。

[0025] 上述的光电转换模块支架，其中该下弧面于垂直该侧壁平面上投影范围自该侧壁伸出的长度大于该上弧面于垂直该侧壁平面上投影范围自该侧壁伸出的长度。

[0026] 上述的光电转换模块支架，其中反射面的反射率大于该侧壁的反射率。

[0027] 本发明的光电转换模块支架因此可对模块进行侧光、背光补偿。因此，除了阳光入射方向上的光线以外，本发明的光电转换模块支架更能从四面八方获得光量。任何来自或非来自太阳的环境光皆有机会透过本发明光电转换模块转换为具体可用的能源。

附图说明

[0028] 图1所示为公知光电转换模块及其局部放大图；

[0029] 图2A～2B所示为公知光电转换模块的光路图；

[0030] 图3所示为本发明光电转换模块实施例的示意图，

[0031] 图4A为图3沿BB剖面线的剖视示意图；

[0032] 图4B为图4A所示实施例的侧视图；

[0033] 图4C为图4A所示实施例的光路图；

[0034] 图5为图4B所示实施例的尺寸标示示意图；

[0035] 图6所示为本发明光电转换模块另一实施例的示意图，

[0036] 图7A为图6沿CC剖面线的剖视示意图；

[0037] 图7B所示为图7A所示实施例的侧视图；

[0038] 图7C为图7A所示实施例的光路图；

[0039] 图8为图7B所示实施例的尺寸标示示意图。

[0040] 其中，附图标记：

[0041] 1a、1b 光电转换模块             10a、10b 光电转换模块支架

[0042] 100 夹持部                     105 凹槽

[0043] 150 容置区域                   200a、200b 侧壁

[0044] 210 内侧面                     220 外侧面

[0045] 250 入光开口                   300 入光通道

[0046] 310 入光开口                   310a 上缘

[0047] 310b 下缘                      320 出光开口

[0048] 320a 上缘                      320b 下缘

[0049] 330 顶面                       340 底面

[0050] 400 底部                       500 反射面

[0051] P 退缩位置                     550 上弧面

[0052] 560 下弧面                     70 双面光电转换面板

[0053] 71 第一受光面                  72 第二受光面

[0054] 9 光电转换模块/太阳能电池模块  90 光电转换模块支架

[0055] 92 侧壁                        95 入光开口

[0056] 80 双面光电转换面板/太阳能面板

具体实施方式

[0057] 图3所示为本发明光电转换模块的实施例示意图；图4A为图3沿BB剖面线的剖视示意图；图4B～4C为图4A所示实施例的侧视图。在本实施例中，光电转换模块包含光电转换面板70及光电转换模块支架10a。本发明的光电转换模块支架10a可供承载光电转换面板70。如图3所示，光电转换面板70较佳为双面受光型太阳能面板，并具有第一受光面71及第二受光面72。光电转换模块支架10a的形状与光电转换面板70的形状对应，较佳为矩形。光电转换模块支架10a可为一框体，围绕光电转换面板70的周缘并承载光电转换面板70。光电转换模块支架10a的材质可为铝及铝合金，更进一步说，光电转换模块铝支架/铝合金支架为铝挤型支架。此外，铝/铝合金支架可再进行加工程序，例如：阳极处理，以形成耐磨、耐蚀且质地坚硬的氧化膜，用以保护铝材表面。

[0058] 如图3及图4A所示实施例，光电转换模块1a的光电转换模块支架10a包含夹持部100以及支撑于夹持部100下方的侧壁200a；其中侧壁200a较佳设置对应于光电转换面板70的两对侧边而围绕着光电转换面板70的周缘分布，但亦可仅设置于任一对侧边上。夹持部
100可包含形成于光电转换模块支架10a的内侧的凹槽105，光电转换面板70的一端插设于凹槽105中并受夹持部100夹持。此外，夹持部100内空间及其包围的范围进一步定义为容置区域150，可容纳光电转换面板70。在光电转换面板70为矩形面板的实施例中，光电转换模块支架10a可相应为矩形框状，容置区域150则大致为该矩形框围绕的矩形范围；容置区域
150的周围部分较佳延伸至凹槽105内，使得光电转换面板70设置于容置区域150时并卡合定位于凹槽105。当矩形框状的光电转换模块支架10a支撑光电转换面板70时，矩形框大致与面板平行，且夹持部100夹持光电转换面板70的周缘部分，光电转换面板70容纳于容置区域150。在本发明实施例中，矩形光电转换模块可具有1639mm*983mm*40mm的长*宽*高。

[0059] 进一步而言，光电转换模块支架10a的侧壁200a除了沿框体的侧边分布以外，并大致在垂直于框体所在平面(如图例示的xy平面)的方向上延伸；当光电转换模块支架10a支撑有(双面)光电转换面板70时，侧壁200a垂直于框体所在平面的延伸方向z(下称高度方向)大致与光电转换模块支架10a所夹持的(双面)光电转换面板70垂直。此外，容置区域150具有与侧壁200a大致垂直的深度方向，例如方向x。(双面)光电转换面板70的面延伸方向在xy平面上，且容纳于容置区域150内。在本发明较佳实施例中，侧壁200a是在光电转换面板70的第二受光面72的一侧垂直延伸；换言之，侧壁200a远离第一受光面71延伸。当光电转换面板70的第一受光面71大体面朝太阳光源设置于光电转换模块支架10a，第一受光面71亦可视为正受光面；相对地，第二受光面72此时为背受光面。再者，光电转换模块支架10a具有夹持部100的一侧通常视为正侧(或上侧)；反之为背侧(或下侧)。因此，光电转换模块支架
10a的背侧包含侧壁200a远离夹持部100的一端。当光电转换面板70设置于光电转换模块支架10a，其正受光面与背受光面较佳分别与光电转换模块支架10a的正侧(或上侧)及背侧(或下侧)对应。光电转换模块10a因此视为有正、背两侧(或上、下两侧)的区别。

[0060] 如图3与图4A～4B所示，侧壁200a具有内侧面210、外侧面220及一入光通道300。由于侧壁200a沿框体分布，入光通道300较佳亦沿侧壁200a的长度方向延伸；换言之，入光通道300为形成于侧壁200a的长形孔洞，该长形孔洞并具有沿着侧壁200a、即矩形框的边长方向x或y延伸的长形开口。如图4A所示，入光通道300贯穿侧壁200a，且在外侧面220上具有入光开口310、在内侧面210上具有出光开口320。光可自入光开口310进入入光通道300，再由出光开口320离开入光通道300。

[0061] 如图4B所示，入光开口310较为接近夹持部100的部分在此称为入光开口310的上缘310a；相对地，下缘310b位于入光开口310远离夹持部100的一端。出光开口320亦分别具有上缘320a及下缘320b。较佳而言，入光通道300自外侧面220斜朝向内侧面210而形成于侧壁200a；换句话说，入光通道300的延伸方向与容置区域150的深度方向(在本例中为x方向)不平行。斜向的入光通道300并进一步于侧壁200a上不同的高度位置形成入光开口310及出光开口320；此处的说明以侧壁200a接近夹持部100的部分为相对高处，反之为相对低处。在本发明较佳实施例中，入光通道300自外侧面220朝向内侧面210，同时朝向夹持部100的方向斜向延伸；出光开口320并相对于入光开口310位于侧壁200a上较高处，会将自外侧面220射入的光线导向内侧面210并出射至光电转换面板70的第二受光面72。

[0062] 另一方面，入光通道300的内壁进一步具有内凹曲面的型态。详细来说，入光通道300包含顶面330与底面340；其中所谓“顶”与“底”与前述“上”与“下”相应，且分别为通道内面相对于夹持部100的近、远部分。入光通道300的顶面330连接入光开口310的上缘310a及出光开口320的上缘320a之间，且为内凹面，其中出光开口320的上缘320a较入光开口310的上缘310a接近夹持部100；入光通道300的底面340连接入光开口310的下缘310b及出光开口
320的下缘320b之间，且为内凹面，其中出光开口320的下缘320b较佳也较入光开口310的下缘310b接近夹持部100。

[0063] 相较于如图1与2A所示公知的光电转换模块支架90，本发明的光电转换模块支架10a提高侧光源的使用率。所述侧光源可视为大体朝光电转换模块1a(或9)有支架10a(或
90)围绕的侧边入射的光源，包含环境光及反射光，因此，侧光源的光(下称侧光)有很大的机会入射支架10a(或90)的侧壁200a(或92)。详细来说，由于侧光源入射至传统光电转换模块支架90后，即由侧壁92反射，侧光源的出光因此难以抵达双面光电转换面板80；相对地，如图4C所示，当侧光入射至本发明光电转换模块支架10a，侧光先自入光开口310入射至入光通道300的底面340，经反射至顶面330再自出光开口320入射至第二受光面72。其中顶面
330及底面340的反射率较佳大于60％。因此，本发明光电转换模块支架90可进行侧光补偿，以提升光能利用效率。此外，因顶面330及底面340较佳均为内凹面，因此有集光的效果而可有效率的反射及传导光线，减少因散射而损失的光能。

[0064] 如图5所示，出光开口320下缘320b与夹持部100间的距离D2实质上不大于入光开口310上缘310a与夹持部100间的距离D1；其中距离D2与距离D1相等。入光开口310及出光开口320的开口大小、入光开口310及/或出光开口320的口缘的位置、以及内凹面的曲率等因素皆可进一步设计而使前述侧光投射至受光面的侧光补偿及光能利用率更佳化，并使光线得以均匀分布于受光面。举例来说，可使用光学软件计算出最适的参数范围。在本发明较佳实施例中，如图5所示，入光开口310上缘310a及下缘310b间距离d1与出光开口320上缘320a及下缘320b间距离d2的比例介于100：85至100：110之间。更佳来说，入光开口310上缘310a及下缘310b间距离d1大于出光开口320上缘320a及下缘320b间距离d2，其中在本发明一实施例中，入光开口310上缘310a及下缘310b间距离d1与出光开口320上缘320a及下缘320b间距离d2的比例为100：93。另一方面，顶面330的曲率半径R3与底面340的曲率半径R4的比例介于23：20至23：40之间。更佳来说，顶面330的曲率半径R3较佳小于底面340的曲率半径R4，其中在本发明一实施例中，顶面330的曲率半径R3与底面340的曲率半径R4的比例为23：32。举例来说，曲率半径R3与曲率半径R4分别为23mm与32mm。

[0065] 本发明的光电转换模块支架进一步接受光学模拟分析。用以分析的软件例如为Tracepro软件。测试结果显示本发明光电转换模块支架在上述较佳比例条件下进行侧光补偿，并且相较于传统光电转换模块支架达到17％的光学增益。亦即在相同的支架材质与相同的支架侧面面积等条件下，本发明光电转换模块的受光面相较于传统光电转换模块由背光源多获得了17％的光量。该些光量并且分散于受光面。其中，所测试的传统光电转换支架与本发明光电转换支架均为银色，例如铝支架所自然呈现的色泽。其中该些光量的波长范围例如为250～1250nm，并实质在光电转换具有效益。

[0066] 图6所示为本发明光电转换模块另一实施例的示意图。图7A为图6沿CC剖面线的剖视示意图，而图7B所示为图7A所示实施例的侧视图。如图6与7A～7B所示，光电转换模块支架10b包含夹持部100，以及支撑于夹持部100下方的侧壁200b。另外，在本实施例中，光电转换模块支架10b并于侧壁200a与夹持部100相对的一端具有入光开口250。

[0067] 以矩形框状的光电转换模块支架10b为例，侧壁200b沿框体分布且大致在垂直于矩形框所在平面的方向Z上延伸，其中侧壁200b于远离夹持部100一端围绕成的矩形口可为入光开口250。来自光电转换模块10b背侧(或下侧)的光可由入光开口250进入支持部100及入光开口250间的空间，并抵达容置空间150。

[0068] 在本实施例中，如图7A及图7B所示，光电转换模块支架10b进一步包含底部400，自侧壁200b于远离夹持部100一端朝框内方向延伸形成。此时，底部400远离侧壁200b方向的端缘围绕成入光开口250。在长*宽*高为1639mm*983mm*40mm的矩形光电转换模块中，底部400远离侧壁200b方向的端缘与侧壁200b外侧的距离例如为32mm。

[0069] 光电转换模块支架10b进一步包含反射面500，设置于侧壁200b的内侧面210，并位于容置区域150及入光开口250间空间的一侧；反射面500并可由侧壁200b与底部400支撑而位于容置区域150及入光开口250间。反射面500的材质可与支架10b本体相异，其光反射率亦可与支架10b本体相异，且较佳大于侧壁200b的光反射率。

[0070] 详细来说，反射面500为凹向侧壁200b的内凹面，并反射自入光开口250进入的光线至容置区域150。反射面500具有最接近侧壁200b一退缩位置P，并包含上弧面550及下弧面560。上弧面550自退缩位置P朝夹持部100延伸，并可延伸至夹持部100下侧；下弧面560自退缩位置P远离夹持部100延伸。下弧面560可进一步延伸至底部400，其中下弧面560较佳相较于上弧面550更大程度地朝框内方向延伸。此外，退缩位置P与底部400的距离较佳大于与容置区域150的距离。

[0071] 相较于如图1与2B所示公知的光电转换模块支架90，本发明的光电转换模块支架10b提高背光源的使用率。所述背光源可视为大体朝光电转换模块1b(或9)的背侧(或下侧)入射的光源。来自背光源的光下称背侧光。如图7C所示，当背侧光自入光开口250进入本发明光电转换模块支架10b内，反射面500协助投射其上的背侧光朝向容置区域150反射，并入射受光面。举例来说，上弧面550协助投射其上的背侧光朝向下弧面560入射，藉此下弧面
560再朝容置区域150反射光线。另一方面，反射面500亦协助捕捉远离受光面出射的光。举例来说，反射面500可捕捉自受光面出射及/或自受光面反射的光，使其再朝受光面入射，提高光能利用效率。

[0072] 如图8所示，上弧面550与下弧面560的大小、上弧面550与下弧面560于侧壁200b上投影范围的高度H5与H6、以及上或下弧面曲率等因素皆可进一步设计而使前述背侧光投射至受光面的背侧光补偿及光能利用率更佳化，并使光线得均匀分布入射受光面。例如下弧面560于侧壁200b上投影范围的高度H6较佳大于上弧面550于侧壁200b上投影范围的高度H5。此外，如图8所示，上弧面550于侧壁200b上投影范围的高度H5与下弧面560于侧壁200b上投影范围的高度H6进一步具有介于1.1：1.9至0.9：2.1之间的比例范围；其中在本发明一实施例中，高度H5与高度H6的比例为1：2。例如，高度H5与高度H6分别是100mm与200mm。上弧面550的曲率半径R5与下弧面560的曲率半径R6的比例介于15：20至15：25之间。更佳来说，上弧面550的曲率半径R5小于下弧面560的曲率半径R6，其中在本发明一实施例中，上弧面550的曲率半径R5与下弧面560的曲率半径R6的比例为15：23，且例如为15mm与23mm。

[0073] 再者，如图8所示，下弧面560于垂直侧壁200b平面上投影范围自侧壁200b伸出的长度为L1；上弧面550于垂直侧壁200b平面上投影范围自侧壁200b伸出的长度为L2。在较佳实施例中，L1需大于L2，以提供较佳的光线分配均匀性。

[0074] 本发明的光电转换模块支架进一步接受光学模拟分析。用以分析的软件举例来说为Tracepro软件。测试结果显示本发明光电转换模块支架进行背侧的光补偿，并且相较于传统光电转换模块支架达到4.2％的光学增益，亦即在相同的入光开口(即本发明入光开口250与传统支架入光开口95)与相同的支架底部面积等条件下，本发明光电转换模块的受光面相较于传统光电转换模块由背光源多获得了4.2％的光量。该些光量并且分散于受光面。
其中，所测试的传统光电转换模块支架为黑色及银色。当本发明光电转换模块支架为如银色时，其具有背侧的光补偿的效果。

[0075] 本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包含于本发明的范围内。