專利名稱：太陽能電池模組及其電磁波收集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種電磁波收集裝置及具有該電磁波收集裝置的太陽能電池模組。
背景技術(shù)：
太陽能電池的發(fā)電原理是利用太陽能電池吸收特定波長的太陽光，然后將光能直接轉(zhuǎn)變成電能輸出。近年來，太陽能電池快速發(fā)展，其中高聚光太陽能電池(High ConcentrationPhotovoltaic, HCPV)更是受到廣泛的關(guān)注。高聚光太陽能電池包括太陽能芯片與聚光模組。太陽能芯片可將太陽能轉(zhuǎn)化成電能，而聚光模組可將太陽光匯聚在一起然后傳輸?shù)教柲苄酒?。在現(xiàn)有技術(shù)中，聚光模組可分為折射式與反射式。其中，折射式聚光模組是經(jīng)由聚光透鏡或者菲聶爾透鏡(Fresnel Lens)將太陽光做第一次聚焦，第一次聚焦后的太陽光經(jīng)二次光學(xué)透鏡進(jìn)行光點(diǎn)縮小及聚光均勻化的動作后進(jìn)入太陽能芯片。反射式聚光模組是以拋物面或球面反射鏡將太陽光做第一次聚焦，第一次聚焦后的太陽光經(jīng)二次光學(xué)透鏡進(jìn)行光點(diǎn)縮小及聚光均勻化的動作后進(jìn)入太陽能芯片。然而，折射式或反射式聚光模組均需要垂直入射光，因此需搭配追日系統(tǒng)，造成聚光模組使用的不便。另外，在透鏡聚光的過程中，聚光模組需保持一定的體積以方便于聚光時控制焦點(diǎn)及焦距，因此難以縮小聚光模組的體積。因此，如何縮小體積及提高使用的便利性，以擴(kuò)展聚光模組及太陽能電池的應(yīng)用實(shí)為相關(guān)領(lǐng)域的人員所重視的議 題之一。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種電磁波收集裝置，其可縮小體積及提高使用的便利性。本發(fā)明的目的還在于提供一種太陽能電池，其可提高使用的便利性。本發(fā)明提出一種電磁波收集裝置，其包括板狀電磁波傳導(dǎo)體。該板狀電磁波傳導(dǎo)體具有第一表面與第二表面。該電磁波收集裝置還包括鋸齒狀反射結(jié)構(gòu)與第一反射層。該鋸齒狀反射結(jié)構(gòu)位于該第二表面。該鋸齒狀反射結(jié)構(gòu)是由多個反射單元所構(gòu)成，且該反射單元具有第一斜面與第二斜面，而該第一斜面與第二斜面的交界處形成弧面。該第一反射層位于該第一斜面上。在本發(fā)明的一個具體實(shí)施方案中，該電磁波收集裝置還包含第二反射層，位于該第二斜面上。在本發(fā)明的一個具體實(shí)施方案中，該電磁波收集裝置還包含抗反射層，設(shè)置于該第一表面。在本發(fā)明的一個具體實(shí)施方案中，該電磁波傳導(dǎo)體中，靠近該第一表面處的折射率小于靠近該第二表面處的折射率，或該電磁波傳導(dǎo)體的折射率沿著從該第一表面到該第二表面的方向逐漸增大或呈階梯式增大。在本發(fā)明的一個具體實(shí)施方案中，該第一表面是平面或弧面。本發(fā)明提出一種太陽能電池模組，包括上述的電磁波收集裝置以及至少一個能量轉(zhuǎn)換裝置，該能量轉(zhuǎn)換裝置靠近于電磁波收集裝置的至少其中一個端面。在本發(fā)明的一個具體實(shí)施方案中，該能量轉(zhuǎn)換裝置為太陽能電池，其材質(zhì)是單晶硅、多晶硅、三五族半導(dǎo)體或硒化銅銦鎵。本發(fā)明的電磁波收集裝置及太陽能電池包括板狀電磁波傳導(dǎo)體與反射結(jié)構(gòu)，使得不同方向的光線均可垂直入射板狀電磁波傳導(dǎo)體，無須追日系統(tǒng)的輔助，從而可以提升電磁波收集裝置及太陽能電池使用的方便性。而反射結(jié)構(gòu)在板狀電磁波傳導(dǎo)體的配合下，容易將光線朝預(yù)定的方向反射而使光線聚集在一起，并且由于其不受焦點(diǎn)與焦距控制的影響，因此有利于縮小電磁波收集裝置的體積。上述說明僅是本發(fā) 明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例之一的電磁波收集裝置的立體示意圖；圖2A、圖2B與圖2C為圖1所示電磁波收集裝置沿剖開的示意圖；圖3為圖1所示電磁波收集裝置沿II1-1II’剖開的示意圖；圖4為圖1所示電磁波收集裝置沿II1-1II’剖開的另一個示意圖；圖5為本發(fā)明另一個實(shí)施例的電磁波收集裝置的剖面示意圖；圖6為本發(fā)明另一個實(shí)施例的電磁波收集裝置的剖面示意圖；圖7A與7B為本發(fā)明另一個實(shí)施例的電磁波收集裝置的剖面示意圖；圖8A與圖8B圖7A所示電磁波收集裝置沿X_X’剖開的示意圖；圖9A與9B為本發(fā)明又一個實(shí)施例的太陽能電池模組的剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1繪示為本發(fā)明實(shí)施例之一的電磁波收集裝置的立體示意圖。圖2A至圖2C為圖1所示電磁波收集裝置沿11-11’剖開的示意圖。請參閱圖1與圖2A至圖2C，本發(fā)明實(shí)施例之一的電磁波收集裝置10包括柱狀電磁波傳導(dǎo)體12與反射結(jié)構(gòu)14。在本實(shí)施例中，反射結(jié)構(gòu)14位于柱狀電磁波傳導(dǎo)體12的軸心00’位置附近，其是由多個雙錐體反射單元140串接而成，且每個雙錐體反射單元140具有第一反射層142。電磁波收集裝置10可以用于收集不同波長的電磁波，為便于描述，以下僅以光線來做說明。承上述，柱狀電磁波傳導(dǎo)體12具有相對的第一端面122與第二端面124，以及連接第一端面122與第二端面124的表面126。
特別地，在本實(shí)施例中，為增大光線的利用率，電磁波收集裝置10還可包含抗反射層16,其設(shè)置于柱狀電磁波傳導(dǎo)體12的表面126上。抗反射層16可降低入射光線18發(fā)生全反射的機(jī)率，使得更多的光線能夠進(jìn)入電磁波收集裝置10內(nèi)部。在柱狀電磁波傳導(dǎo)體12中，靠近反射結(jié)構(gòu)14處的折射率大于靠近抗反射層16處的折射率。例如，電磁波傳導(dǎo)體12的折射率沿著從抗反射層16到反射結(jié)構(gòu)14的方向逐漸增大或呈階梯式增大。如圖2A所示，當(dāng)光線18進(jìn)入柱狀電磁波傳導(dǎo)體12后，會于第一反射層142反射，經(jīng)反射的光線18a會先朝向遠(yuǎn)離軸心00’的方向前進(jìn)，但由于柱狀電磁波傳導(dǎo)體12中折射率從抗反射層16到反射結(jié)構(gòu)14的方向逐漸增大或呈階梯式增大，因此光線18a在柱狀電磁波傳導(dǎo)體12會逐漸轉(zhuǎn)向，進(jìn)而改朝向軸心00’前進(jìn)。光線18a經(jīng)過數(shù)次上述的反射與折射后，會集中于柱狀電磁波傳導(dǎo)體12的第二端面124，以達(dá)到聚光的效果。反射結(jié)構(gòu)14用于將射入其表面的光線18朝預(yù)定的方向反射。詳細(xì)來說，反射結(jié)構(gòu)14的雙錐體反射單兀140的第一反射層142可用于將入射其上的光線朝柱狀電磁波傳導(dǎo)體12的第二端面124的方向反射，從而將光線聚集在一起，從第二端面124出射。圖2B為本發(fā)明另一個實(shí)施例，在本實(shí)施例中，雙錐體反射單元140還包括第二反射層144。第二反射層144與第一反射層142相鄰。于本實(shí)施例中，第一反射層142的面積大于第二反射層144的面積。再者，第二反射層144可用于將入射其上的光線朝柱狀電磁波傳導(dǎo)體12的第一端面122的方向反射，從而將光線聚集在一起。可以理解，為了有效利用進(jìn)入柱狀電磁波傳導(dǎo)體12的光線，增大從第二端面124的出射光的強(qiáng)度，在第一端面122上還可設(shè)置反射層17，用于將照射在第一端面122的光線反射到第二端面124的方向，從而進(jìn)一步增加從第二端面124出射光線的強(qiáng)度。在本實(shí)施例中雙錐體反射單元140的第一反射層142或第二反射層144是在雙錐體反射單元140表面涂布反射層來形成，反射層可以是銀、鋁或銅等高反射金屬，也可以是由折射率不同的氧化物交互堆棧而成的分布式布拉格反射體(Distributed BraggReflector, DBR)。上述第一反射層142與第二反射層144在圖2B沿著圖1的I1-1I ’剖開示意圖里，可以是斜面，且第一反射層142與第二反射層144的交界處夾一角度外，也可如圖2C所示，第一反射層142與第二反射層144呈現(xiàn)為弧面且第一反射層142與第二反射層144的交界處也呈現(xiàn)圓弧狀。不僅如此，上述的第一反射層142與相鄰的第二反射層144之間可以相互間隔、相鄰接或一體成型。再者，反射結(jié)構(gòu)14除了可以是位于柱狀電磁波傳導(dǎo)體12軸心附近外，也可位于柱狀電磁波傳導(dǎo)體12內(nèi)任意部位；此外,柱狀電磁波傳導(dǎo)體12可為各種柱狀，例如如圖3所示，本實(shí)施例中柱狀電磁波傳導(dǎo)體12的截面為圓形，也可如圖4所示，柱狀電磁波傳導(dǎo)體12的截面為橢圓形，除此之外也可以是三角形、矩形、其他多邊形或扇形；不僅如此，反射單元140除了可以如上述實(shí)施例所述為一個完整的雙錐體結(jié)構(gòu)外，如圖5所示，當(dāng)柱狀電磁波傳導(dǎo)體12的截面為扇形時，反射單元140也可以是部分的雙錐體結(jié)構(gòu)。上述電磁波收集裝置10包括柱狀電磁波 傳導(dǎo)體12與反射結(jié)構(gòu)14，不同方向的光線均可垂直入射柱狀電磁波傳導(dǎo)體12，無須追日系統(tǒng)的輔助，從而可以提升電磁波收集裝置10使用的方便性。反射結(jié)構(gòu)14在柱狀電磁波傳導(dǎo)體12的配合下，容易將光線朝預(yù)定的方向反射而使光線聚集在一起，由于其不受焦點(diǎn)與焦距控制的影響，因此有利于縮小電磁波收集裝置10的體積。圖6繪示為本發(fā)明另一個實(shí)施例的電磁波收集裝置的剖面示意圖。請參閱圖6，電磁波收集裝置30與電磁波收集裝置10相似，其不同點(diǎn)在于:電磁波收集裝置30的反射結(jié)構(gòu)34為實(shí)心結(jié)構(gòu)。其中，上述的反射結(jié)構(gòu)34是由具有光反射性的材料制備前述實(shí)施例的雙錐體反射單元140而直接形成。圖7A至圖7B為本發(fā)明另一個實(shí)施例。請參見圖7A，板狀電磁波收集裝置40包括具有第一表面422與第二表面424的電磁波傳導(dǎo)體42以及反射結(jié)構(gòu)44。電磁波傳導(dǎo)體42的第一表面422上可形成抗反射層46,反射結(jié)構(gòu)44設(shè)置于板狀電磁波傳導(dǎo)體42的第二表面424上，并且此反射結(jié)構(gòu)44是由多個反射單元440串接而成鋸齒狀反射結(jié)構(gòu)，而每個反射單元440至少具有一層第一反射層442。再者，也可如圖7B所示每個反射單元440可包括第一反射層442與第二反射層444，且第一反射層442與第二反射層444之間相連接，其交界處可以形成一個角度或弧面。此外，上述實(shí)施例中，第二反射層444與第一反射層442之間可以相互鄰接或相互間隔。不僅如此，上述的電磁波傳導(dǎo)體中，靠近第一表面422處的折射率小于靠近第二表面424處的折射率，而且折射率沿著從該第一表面422到第二表面424的方向逐漸增大或呈階梯式增大。

可以理解，本實(shí)施例中，反射單元440的第一反射層442或第二反射層444可以是銀、鋁或銅等高反射金屬，也可以是由折射率不同的氧化物交互堆棧而成的分布式布拉格反射體(Distributed Bragg Reflector, DBR)。圖8A與圖8B為上述圖7A中電磁波傳導(dǎo)體42沿著XX’剖面線的截面圖，如圖8A所示，第一表面422與第二表面424可以是相互平行的平面，第一反射層442也平行于第一表面422及第二表面424,使電磁波傳導(dǎo)體42形成一板式電磁波傳導(dǎo)體；此外也可如圖8B所不，第一表面422也可以是弧面而第二表面424是一平面,使電磁波傳導(dǎo)體42形成光入射面為弧面的電磁波傳導(dǎo)體。圖9A繪示為本發(fā)明另一個實(shí)施例的太陽能電池模組的剖面示意圖。太陽能電池模組100包括電磁波收集裝置60與至少一能量轉(zhuǎn)換裝置70。電磁波收集裝置60可為上述實(shí)施例中任意一個電磁波收集裝置，可以是如圖1至圖6所示的柱狀電磁波收集裝置，也可以是圖7A至圖SB所示的板狀電磁波收集裝置。以下實(shí)施例以柱狀電磁波收集裝置為例進(jìn)行說明，但本發(fā)明并不局限于此。在本實(shí)施例中，電磁波收集裝置60包括柱狀電磁波傳導(dǎo)體62以及反射結(jié)構(gòu)64。柱狀電磁波傳導(dǎo)體62具有相對的第一端面622與第二端面624。能量轉(zhuǎn)換裝置70靠近第二端面624，反射層67則設(shè)置在第一端面622上。使用時，柱狀電磁波傳導(dǎo)體62中的雙錐體反射單元640的第一反射層642將光線朝第二端面624的方向反射聚集，從而提高進(jìn)入能量轉(zhuǎn)換裝置70的光強(qiáng)以提高光能量利用率。并且，采用電磁波收集裝置60可以代替現(xiàn)有技術(shù)中的追日系統(tǒng)，因此可提高太陽能電池100使用的便利性，從而擴(kuò)大太陽能電池100的應(yīng)用范圍。此外，第一端面622上設(shè)置反射層67，可使照射在第一端面622的光線被反射到第二端面624的方向，從而進(jìn)一步增加進(jìn)入能量轉(zhuǎn)換裝置70的光線強(qiáng)度，以提高太陽能電池100的光能量利用率。圖9B繪示為本發(fā)明又一個實(shí)施例的太陽能電池模組的剖面示意圖，除了可以如圖9A所示于第二端面624設(shè)置太陽能電池模組100外，也可如圖9B所示于第一端面622上設(shè)置能量轉(zhuǎn)換裝置70’，用以接收經(jīng)由第二反射層644所反射的光線。此外，上述的能量轉(zhuǎn)換裝置是為太陽能電池，其材質(zhì)可以是單晶硅、多晶硅、三五族半導(dǎo)體或硒化銅銦鎵(Copper Indium Gallium Selenide)等物質(zhì)的太陽能電池。綜上所述，本發(fā)明的電磁波收集裝置及太陽能電池包括柱狀電磁波傳導(dǎo)體與反射結(jié)構(gòu)，使得不同方向的光線均可垂直入射柱狀電磁波傳導(dǎo)體，因此可代替現(xiàn)有技術(shù)中的追日系統(tǒng)，從而可以提升電磁波收集裝置及太陽能電池使用的方便性。而反射結(jié)構(gòu)在柱狀電磁波傳導(dǎo)體的配合下，容易將光線朝預(yù)定的方向反射而使光線聚集在一起，并且，由于其不受焦點(diǎn)與焦距控制的影響，因此還有利于縮小電磁波收集裝置的體積。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單 修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電磁波收集裝置，其包含:電磁波傳導(dǎo)體，該電磁波傳導(dǎo)體具有第一表面與第二表面，其特征在于:該電磁波收集裝置還包括反射結(jié)構(gòu)與第一反射層，該反射結(jié)構(gòu)位于該第二表面，其中該反射結(jié)構(gòu)是由多個反射單元所構(gòu)成，且該第一反射層位于該反射結(jié)構(gòu)上。
2.如權(quán)利要求1所述的電磁波收集裝置，其特征在于:該反射單元具有第一斜面與第二斜面，該第一反射層位于該第一斜面上。
3.如權(quán)利要求2所述的電磁波收集裝置，其特征在于:該第一斜面與該第二斜面的交界處形成弧面。
4.如權(quán)利要求2所述的電磁波收集裝置，其特征在于:該電磁波收集裝置還包含第二反射層，位于該第二斜面上。
5.如權(quán)利要求1所述的電磁波收集裝置，其特征在于:該電磁波收集裝置還包含抗反射層，設(shè)置于該第一表面。
6.如權(quán)利要求1所述的電磁波收集裝置，其特征在于:該電磁波傳導(dǎo)體中，靠近該第一表面處的折射率小于靠近該第二表面處的折射率，或該電磁波傳導(dǎo)體的折射率沿著從該第一表面到該第二表面的方向逐漸增大或呈階梯式增大。
7.如權(quán)利要求1所述的電磁波收集裝置，其特征在于:該第一表面是平面或弧面。
8.如權(quán)利要求1所述的電磁波收集裝置，其特征在于:該電磁波傳導(dǎo)體為一板狀電磁波傳導(dǎo)體；該反射結(jié)構(gòu)為一鋸齒狀反射結(jié)構(gòu)。
9.一種太陽能電池模組，其包含電磁波收集裝置與能量轉(zhuǎn)換裝置，該電磁波收集裝置選自權(quán)利要求1至8中任意一項所述的電磁波收集裝置，該能量轉(zhuǎn)換裝置設(shè)置于該電磁波收集裝置的至少一個端面。
10.如權(quán)利要求9所述的太陽能電池模組，其特征在于:該能量轉(zhuǎn)換裝置為太陽能電池，其材質(zhì)是單晶硅、多晶硅、三五族半導(dǎo)體或硒化銅銦鎵。
全文摘要
本發(fā)明公開一種太陽能電池模組及其電磁波收集裝置。該電磁波收集裝置包含板狀電磁波傳導(dǎo)體，該板狀電磁波傳導(dǎo)體具有第一表面與第二表面，該電磁波收集裝置還包括鋸齒狀反射結(jié)構(gòu)與第一反射層，該鋸齒狀反射結(jié)構(gòu)位于該第二表面，其中該鋸齒狀反射結(jié)構(gòu)是由多個反射單元所構(gòu)成，且該反射單元具有第一斜面與第二斜面，而該第一斜面與第二斜面的交界處形成弧面，該第一反射層位于該第一斜面上。上述電磁波收集裝置具有可縮小體積及提高使用便利性的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明還涉及一種太陽能電池模組。
文檔編號H01L31/0232GK103227215SQ20131014036
公開日2013年7月31日 申請日期2010年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月23日
發(fā)明者洪愷藝, 駱武聰, 李世昌 申請人:晶元光電股份有限公司