專利名稱：集光發(fā)電窗組及其集光發(fā)電模塊的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種集光發(fā)電窗組及其集光發(fā)電模塊，特別是一種具有微結構的集光發(fā)電窗組及其集光發(fā)電模塊。
背景技術：
現有發(fā)電玻璃是將多個太陽能晶片貼附在一玻璃的入光表面或出光表面，以收集太陽光而進行發(fā)電。然而，由于太陽能晶片的透光率低，而連帶降低整個發(fā)電玻璃的透光率，實際應用于窗戶時會造成視覺阻礙，以及室內采光不佳的缺點。因此，有必要提供一創(chuàng)新且富進步性的集光發(fā)電窗組及其集光發(fā)電模塊，以解決上述問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種集光發(fā)電模塊，其包括一導光基板及至少一光電轉換元件。該導光基板具有一基材本體部、一第一表面、一第二表面及多個凹陷于該基材本體部的微結構，該第一表面相鄰或對應該第二表面。該至少一光電轉換兀件鄰近設置于該導光基板或設置于該導光基板上，其中當光線到達該第一表面時，所述微結構導引部分該光線至該至少一光電轉換元件，以將部分該光線的能量轉換成電能。同時，該光線的另一部份直接穿透該導光基板。因此，該集光發(fā)電模塊實際應用于窗戶時較不易造成視覺阻礙，且部分該光線可通過該集光發(fā)電模塊而降低影響室內采光的問題。此外，所述微結構可以利用激光加工而成，且制造方法簡單。本發(fā)明另提供一種集光發(fā)電窗組，其包括一第一透光板、一第二透光板、至少一導光基板及至少一光電轉換兀件。該第二透光板相對該第一透光板。該導光基板位于第一透光板及該第二透光板之間，且該導光基板具有一基材本體部、一第一表面、一第二表面及多個凹陷于該基材本體部的微結構，該第一表面相鄰或對應該第二表面。該光電轉換兀件鄰近設置于該導光基板或設置于該導光基板上，其中當一光線到達該第一表面時，所述微結構導引部分該光線至該至少一光電轉換元件，以將部分該光線的能量轉換成電能。


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；圖2顯示本發(fā)明的集光發(fā)電模塊的一實施例的正視示意圖；圖3顯示圖2中沿著線3-3的剖視示意圖；圖4顯示圖3的微結構的另一態(tài)樣；圖5顯示圖2中沿著線5-5的剖視示意圖；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；圖7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；圖8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9顯示本發(fā)明的集光發(fā)電模塊的第一種測試示意圖；圖10顯示圖9的第一種測試方式在不同垂直距離所測得的照度；圖11顯示圖9的第一種測試方式在不同水平距離所測得的照度；圖12顯示本發(fā)明的集光發(fā)電模塊的第二種測試示意圖；圖13顯示圖12的第二種測試方式在水平方向于不同入射角度所測得的照度；圖14顯示圖12的第二種測試方式在垂直方向于不同入射角度所測得的照度；圖15顯示本發(fā)明的集光發(fā)電窗組的一實施例的側視示意圖；圖16顯示本發(fā)明的集光發(fā)電窗組的另一實施例的側視示意圖；及圖17顯示本發(fā)明的集光發(fā)電窗組的另一實施例的正視示意圖。主要元件符號說明I 本發(fā)明的集光發(fā)電模塊的一實施例Ia 本發(fā)明的集光發(fā)電模塊的另一實施例Ib 本發(fā)明的集光發(fā)電模塊的另一實施例Ic 本發(fā)明的集光發(fā)電模塊的另一實施例2 本發(fā)明的集光發(fā)電窗組的一實施例2a 本發(fā)明的集光發(fā)電窗組的另一實施例2b 本發(fā)明的集光發(fā)電窗組的另一實施例10 導光基板11 基材本體部12 微結構12a微結構12b微結構14 光電轉換元件16 光線20 LED21 第一透光板22 第二透光板23 窗框111 第一表面112 第 二表面113 頂面114 底面115 第一側面116 第二側面。
具體實施例方式參考圖1及圖2，分別顯示本發(fā)明的集光發(fā)電模塊之一實施例的立體及正視示意圖。該集光發(fā)電模塊I包括一導光基板10及至少一光電轉換元件14。該導光基板10具有一基材本體部11、一第一表面111、一第二表面112、一頂面113、一底面114、一第一側面115、一第二側面116及多個微結構12。優(yōu)選地,該基材本體部11為可透光材質，例如玻璃或可透光的塑膠膜板。該第一表面111相鄰或對應該第二表面112。在本實施例中，該第一表面111對應該第二表面112，且與該頂面113、該底面114、該第一側面115及該第二側面116相鄰。所述微結構12凹陷于該基材本體部11的第一表面111。在本實施例中，所述微結構12位于該第一表面111,且從該第一表面111向該第二表面112延伸。所述微結構12的俯視面為橢圓形,且利用例如激光加工而成,而所述微結構12的開口形狀并不局限橢圓形，也可以其他制造方法而形成各種形狀，例如:圓形、方形、多角形。所述微結構12彼此不連接，也就是所述微結構12于第一表面111的開口邊緣彼此不連接，且所述微結構12可為不連續(xù)分布，例如:開口寬度大的微結構、開口寬度小的微結構間隔排列分布，或是微結構的排列是由開口寬度大至小依序排列分布，其排列的方向也不局限，可由該第一側面115至該第二側面116方向，或是由該頂面113至該底面114的方向排列、分布。且所述微結構12彼此間的距離不全為相等，亦即，所述微結構12于第一表面111的開口邊緣的間距不相等。且所述微結構12的分布密度也可非全為均一。此夕卜，各所述微結構12具一開口寬度，該些開口寬度非全為均一。舉例而言，如圖2所示，鄰近該頂面113的各所述微結構12具有一開口寬度W1，鄰近該底面114的各所述微結構12具有一開口寬度W2，且該開口寬度W1大于該開口寬度W2。同時，鄰近該頂面113的所述微結構12間的間距Cl1小于鄰近該底面114的所述微結構12間的間距d2。利用所述微結構12的不同密度設計，可調整從光源引導至該光電轉換元件14的光線亮度。該光電轉換元件14鄰近設置于該導光基板10或設置于該導光基板10上。優(yōu)選地，該光學轉換元件14為太陽能晶片。在本實施例中，該光電轉換元件14直接貼合于該底面114、該第一側面115及該第二側面116。然而，在其他實施例中，該光電轉換元件14可設置于其他位置，而該光電轉換元件14用以接收光線的一面朝向該底面114、該第一側面115或該第二側面116。在實際使用時，當一光線16 (例如陽光)到達該第一表面111時，所述微結構12導引部分該光線16至該光電轉換元件14，以將部分該光線16的能量轉換成電能。同時，該光線16的另一部份直接穿透該導光基板10。因此，該集光發(fā)電模塊I實際應用于窗戶時較不易造成視覺阻礙，且該光線16可以通過該集光發(fā)電模塊I而也較不易室內采光。此外，所述微結構12可以利用激光加工而成，且制造方法簡單。本發(fā)明的所述微結構12也可采用其他制造方法而形成，例如:壓印(Imprint)、射出(Injection)、統制(Milling process)、蝕刻(Etching)等方式,但不局限上述的制造方法。參考圖3，顯示圖2中沿著線3-3的剖視示意圖。如圖所示，所述微結構12為弧狀凹入。參考圖4，顯示圖3的微結構的另一態(tài)樣。如圖所示，所述微結構12a為槽狀凹入。參考圖5,顯示圖2中沿著線5-5的剖視示意圖。如圖所示,所述微結構12b為柱狀凹入。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，將該集光發(fā)電模塊I轉動180度。因此，在該集光發(fā)電模塊Ia中，該導光基板10的第二表面112面對該光線16，亦即，該光線16到達該第一表面111前先經過該第二表面112。同樣地，當該光線16到達該第一表面111時，所述微結構12導引部分該光線16至該光電轉換元件14，以將部分該光線16的能量轉換成電能。參考圖7，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，該基材本體部11具有一尖角，其以側視觀的為五角形，且該第二表面112與該第一表面111相鄰。參考圖8，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，側視該基材本體部11為三角形，且該第二表面112與該第一表面111相鄰。參考圖9，顯示本發(fā)明的集光發(fā)電模塊的第一種測試示意圖。在此測試中，以圖6所示的集光發(fā)電模塊Ia的該導光基板10進行測試，且利用一顆3.5W的LED20作為光源，為了確保微結構導光效果，利用套筒罩住LED光源使其照射于導光基板的第二表面112，而于該導光基板10的該底面114及該第二側面116設置感測器進行量測。該導光基板10的尺寸為長30cm,寬30cm,厚度0.6cm。測試環(huán)境的背景亮度(Background Illumination)為低于4勒克司(Lux，流明/平方米)，亦即該LED20未開啟時，感測器所測得的亮度低于4勒克司。該LED20開啟后,其照射該導光基板10的第二表面112上中間偏上的位置,且其入射角為40度(該入射角度為入射光線與該第二表面112法線的夾角)。位于該第二側面116的垂直方向的感測器在不同垂直距離所測得的照度如圖10所示。位于該底面114的水平方向的感測器在不同水平距離所測得的照度如圖11所示。由圖10及圖11可看出，該第二側面116及該底面114的照度皆遠大于該背景亮度，顯見所述微結構12可有效地將入射光線導引至該第二側面116及該底面114。圖9以該第二側面116、該底面114當做量測的范例，而非局限所述微結構12只能將入射光線導引至該第二側面116、該底面114，所述微結構12也可將入射光線導引至該第一側面115。參考圖12，顯示本發(fā)明的集光發(fā)電模塊的第二種測試示意圖。本測試條件與環(huán)境與圖9的側視方式大致相同，所不同的僅在于該LED20開啟后照射該導光基板10的第二表面112上正中間的位置，且入射角度為一可改變的參數(該入射角度為入射光線與該第二表面112法線的夾角)。位于該底面114的感測器在不同入射角度所測得的照度如圖13所示。位于該第二側面116的感測器在不同入射角度所測得的照度如圖14所示。圖12以該第二側面116、該底面114當做量測的范例，而非局限所述微結構12只能將入射光線導引至該第二側面116、該底面114，所述微結構12也可將入射光線導引至該第一側面115。由圖13及圖14可看出，該第二側面116及該底面114的照度皆遠大于該背景亮度，顯見所述微結構12可有效地將入射光線導引至該第二側面116及該底面114，尤以光線的入射角40到60度間有最顯著的亮度提升，由此可得知，本發(fā)明結構隨著光線的入射角度增加而導光效果也跟著有所提升。當太陽照射于該集光發(fā)電模塊時，該集光發(fā)電模塊可符合太陽能量的分布曲線，以解決太陽隨著時間改變，因光線的入射角度增加而造成集光效果不好的問題。參考圖15，顯示本發(fā)明的集光發(fā)電窗組的一實施例的側視示意圖。該集光發(fā)電窗組2包括一第一透光板21、一第二透光板22、至少一導光基板10及至少一光電轉換元件
14。該第二透光板22相對該第一透光板21,且該至少一導光基板10位于該第二透光板22及該第一透光板21之間。該至少一導光基板10及該至少一光電轉換元件14與上述該導光基板10及該光電轉換元件14(圖1及圖6)相同。該第一透光板21及該第二透光板22可作為該導光基板10支撐之用，且可保護該導光基板10。參考圖16，顯示本發(fā)明的集光發(fā)電窗組的另一實施例的側視示意圖。本實施例的集光發(fā)電窗組2a與圖15所示的集光發(fā)電窗組2大致相同，其不同處在于，在本實施例中，該集光發(fā)電窗組2a包括二個導光基板10，且所述導光基板10平行迭置。優(yōu)選地，所述導光基板10上的微結構的圖案不相同，或者其圖案相同但是微結構凹陷的方向不同。參考圖17，顯示本發(fā)明的集光發(fā)電窗組的另一實施例的正視示意圖。本實施例的集光發(fā)電窗組2b與圖15所示的集光發(fā)電窗組2大致相同，其不同處在于，在本實施例中，該集光發(fā)電窗組2a包括一個窗框23及四個導光基板10。該窗框23為田字形,且所述導光基板10分別位于該窗框23所定義的四個容置空間內而位于同一平面。上述實施例僅為說明本發(fā)明的原理及其功效，并非限制本發(fā)明，因此本領域技術人員對上述實施例進行修改及變化仍不脫本發(fā)明的精神。本發(fā)明的權利范圍應如權利要求書所列。
權利要求
1.一種集光發(fā)電模塊，包括: 一導光基板，具有一基材本體部、一第一表面、一第二表面及多個凹陷于該基材本體部的微結構，該第一表面相鄰或對應該第二表面；及 至少一光電轉換元件，鄰近設置于該導光基板或設置于該導光基板上，其中當一光線到達該第一表面時，所述微結構導引部分該光線至該至少一光電轉換兀件，以將部分該光線的能量轉換成電能。
2.如權利要求1所述的集光發(fā)電模塊，其中該光線到達該第一表面前先經過該第二表面。
3.如權利要求1所述的集光發(fā)電模塊，其中所述微結構彼此不連接。
4.如權利要求3所述的集光發(fā)電模塊，其中所述微結構間的距離不全為相等。
5.如權利要求1所述的集光發(fā)電模塊，其中所述微結構的開口邊緣彼此不連接。
6.如權利要求5所述的集光發(fā)電模塊，其中所述微結構的開口邊緣的間距不全為相坐寸o
7.如權利要求1所述的集光發(fā)電模塊，其中所述微結構的分布密度非全為均一。
8.如權利要求1所述的集光發(fā)電模塊，其中所述微結構為弧狀凹入、槽狀凹入、或柱狀凹入。
9.如權利要求8所述的集光發(fā)電模塊，其中所述微結構的俯視面為橢圓形。
10.如權利要求1所述的集光發(fā)電模塊，其中各該微結構具一開口寬度，該些開口寬度非全為均一。
11.如權利要求1所述的集光發(fā)電模塊，其中該至少一光學轉換元件為太陽能晶片。
12.—種集光發(fā)電窗組,包括: 一第一透光板； 一第二透光板，相對該第一透光板； 至少一導光基板，位于第一透光板及該第二透光板之間，該至少一導光基板具有一基材本體部、一第一表面、一第二表面及多個凹陷于該基材本體部的微結構，該第一表面相鄰或對應該第二表面；及 至少一光電轉換元件，鄰近設置于該導光基板或設置于該導光基板上，其中當一光線到達該第一表面時，所述微結構導引部分該光線至該至少一光電轉換兀件，以將部分該光線的能量轉換成電能。
13.如權利要求12所述的集光發(fā)電窗組，其中該光線到達該第一表面前先經過該第二表面。
14.如權利要求12所述的集光發(fā)電窗組，其中所述微結構彼此不連接。
15.如權利要求12所述的集光發(fā)電窗組，其中所述微結構間的距離不全為相等。
16.如權利要求12所述的集光發(fā)電模塊，其中所述微結構的開口邊緣彼此不連接。
17.如權利要求16所述的 集光發(fā)電模塊，其中所述微結構的開口邊緣的間距不全為相坐寸o
18.如權利要求12所述的集光發(fā)電窗組,其中所述微結構的分布密度非全為均一。
19.如權利要求12所述的集光發(fā)電窗組，其中所述微結構為弧狀凹入、槽狀凹入、或柱狀凹入。
20.如權利要求19所述的集光發(fā)電窗組，其中所述微結構的俯視面為橢圓形。
21.如權利要求12所述的集光發(fā)電窗組，其中各所述凹入的結構具一開口寬度，該些開口寬度非全為均一。
22.如權利要求12所述的集光發(fā)電窗組，其中所述光學轉換元件為太陽能晶片。
23.如權利要求12所述的集光發(fā)電窗組，更包括一個窗框，所述至少一導光基板為復數個，且所述導光基板分別位于該窗框所定義的容置空間內而位于同一平面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種集光發(fā)電窗組及其集光發(fā)電模塊，該集光發(fā)電模塊包括一導光基板及至少一光電轉換元件。該導光基板具有多個凹陷于該基材本體部的微結構。該至少一光電轉換元件鄰近設置于該導光基板或設置于該導光基板上，其中當一光線照射時，所述微結構導引部分該光線至該至少一光電轉換元件，以將部分該光線的能量轉換成電能。同時，該光線的另一部份直接穿透該導光基板。
文檔編號H02N6/00GK103166514SQ20111044764
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月28日 優(yōu)先權日2011年12月14日
發(fā)明者張德宏, 蔡榮烈, 江奕興 申請人:奇菱科技股份有限公司