集光发电窗组及其集光发电模块的制作方法

文档序号:7342701阅读:256来源:国知局
专利名称:集光发电窗组及其集光发电模块的制作方法
技术领域
本发明涉及一种集光发电窗组及其集光发电模块,特别是一种具有微结构的集光发电窗组及其集光发电模块。
背景技术
现有发电玻璃是将多个太阳能晶片贴附在一玻璃的入光表面或出光表面,以收集太阳光而进行发电。然而,由于太阳能晶片的透光率低,而连带降低整个发电玻璃的透光率,实际应用于窗户时会造成视觉阻碍,以及室内采光不佳的缺点。因此,有必要提供一创新且富进步性的集光发电窗组及其集光发电模块,以解决上述问题。

发明内容
本发明提供一种集光发电模块,其包括一导光基板及至少一光电转换元件。该导光基板具有一基材本体部、一第一表面、一第二表面及多个凹陷于该基材本体部的微结构,该第一表面相邻或对应该第二表面。该至少一光电转换兀件邻近设置于该导光基板或设置于该导光基板上,其中当光线到达该第一表面时,所述微结构导引部分该光线至该至少一光电转换元件,以将部分该光线的能量转换成电能。同时,该光线的另一部份直接穿透该导光基板。因此,该集光发电模块实际应用于窗户时较不易造成视觉阻碍,且部分该光线可通过该集光发电模块而降低影响室内采光的问题。此外,所述微结构可以利用激光加工而成,且制造方法简单。本发明另提供一种集光发电窗组,其包括一第一透光板、一第二透光板、至少一导光基板及至少一光电转换兀件。该第二透光板相对该第一透光板。该导光基板位于第一透光板及该第二透光板之间,且该导光基板具有一基材本体部、一第一表面、一第二表面及多个凹陷于该基材本体部的微结构,该第一表面相邻或对应该第二表面。该光电转换兀件邻近设置于该导光基板或设置于该导光基板上,其中当一光线到达该第一表面时,所述微结构导引部分该光线至该至少一光电转换元件,以将部分该光线的能量转换成电能。


图1显示本发明的集光发电模块的一实施例的立体示意图;图2显示本发明的集光发电模块的一实施例的正视示意图;图3显示图2中沿着线3-3的剖视示意图;图4显示图3的微结构的另一态样;图5显示图2中沿着线5-5的剖视示意图;图6显示本发明的集光发电模块的另一实施例的立体示意图;图7显示本发明的集光发电模块的另一实施例的立体示意图;图8显示本发明的集光发电模块的另一实施例的立体示意图9显示本发明的集光发电模块的第一种测试示意图;图10显示图9的第一种测试方式在不同垂直距离所测得的照度;图11显示图9的第一种测试方式在不同水平距离所测得的照度;图12显示本发明的集光发电模块的第二种测试示意图;图13显示图12的第二种测试方式在水平方向于不同入射角度所测得的照度;图14显示图12的第二种测试方式在垂直方向于不同入射角度所测得的照度;图15显示本发明的集光发电窗组的一实施例的侧视示意图;图16显示本发明的集光发电窗组的另一实施例的侧视示意图;及图17显示本发明的集光发电窗组的另一实施例的正视示意图。主要元件符号说明I 本发明的集光发电模块的一实施例Ia 本发明的集光发电模块的另一实施例Ib 本发明的集光发电模块的另一实施例Ic 本发明的集光发电模块的另一实施例2 本发明的集光发电窗组的一实施例2a 本发明的集光发电窗组的另一实施例2b 本发明的集光发电窗组的另一实施例10 导光基板11 基材本体部12 微结构12a微结构12b微结构14 光电转换元件16 光线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 顶面114 底面115 第一侧面116 第二侧面。
具体实施例方式参考图1及图2,分别显示本发明的集光发电模块之一实施例的立体及正视示意图。该集光发电模块I包括一导光基板10及至少一光电转换元件14。该导光基板10具有一基材本体部11、一第一表面111、一第二表面112、一顶面113、一底面114、一第一侧面115、一第二侧面116及多个微结构12。优选地,该基材本体部11为可透光材质,例如玻璃或可透光的塑胶膜板。该第一表面111相邻或对应该第二表面112。在本实施例中,该第一表面111对应该第二表面112,且与该顶面113、该底面114、该第一侧面115及该第二侧面116相邻。所述微结构12凹陷于该基材本体部11的第一表面111。在本实施例中,所述微结构12位于该第一表面111,且从该第一表面111向该第二表面112延伸。所述微结构12的俯视面为椭圆形,且利用例如激光加工而成,而所述微结构12的开口形状并不局限椭圆形,也可以其他制造方法而形成各种形状,例如:圆形、方形、多角形。所述微结构12彼此不连接,也就是所述微结构12于第一表面111的开口边缘彼此不连接,且所述微结构12可为不连续分布,例如:开口宽度大的微结构、开口宽度小的微结构间隔排列分布,或是微结构的排列是由开口宽度大至小依序排列分布,其排列的方向也不局限,可由该第一侧面115至该第二侧面116方向,或是由该顶面113至该底面114的方向排列、分布。且所述微结构12彼此间的距离不全为相等,亦即,所述微结构12于第一表面111的开口边缘的间距不相等。且所述微结构12的分布密度也可非全为均一。此夕卜,各所述微结构12具一开口宽度,该些开口宽度非全为均一。举例而言,如图2所示,邻近该顶面113的各所述微结构12具有一开口宽度W1,邻近该底面114的各所述微结构12具有一开口宽度W2,且该开口宽度W1大于该开口宽度W2。同时,邻近该顶面113的所述微结构12间的间距Cl1小于邻近该底面114的所述微结构12间的间距d2。利用所述微结构12的不同密度设计,可调整从光源引导至该光电转换元件14的光线亮度。该光电转换元件14邻近设置于该导光基板10或设置于该导光基板10上。优选地,该光学转换元件14为太阳能晶片。在本实施例中,该光电转换元件14直接贴合于该底面114、该第一侧面115及该第二侧面116。然而,在其他实施例中,该光电转换元件14可设置于其他位置,而该光电转换元件14用以接收光线的一面朝向该底面114、该第一侧面115或该第二侧面116。在实际使用时,当一光线16 (例如阳光)到达该第一表面111时,所述微结构12导引部分该光线16至该光电转换元件14,以将部分该光线16的能量转换成电能。同时,该光线16的另一部份直接穿透该导光基板10。因此,该集光发电模块I实际应用于窗户时较不易造成视觉阻碍,且该光线16可以通过该集光发电模块I而也较不易室内采光。此外,所述微结构12可以利用激光加工而成,且制造方法简单。本发明的所述微结构12也可采用其他制造方法而形成,例如:压印(Imprint)、射出(Injection)、统制(Milling process)、蚀刻(Etching)等方式,但不局限上述的制造方法。参考图3,显示图2中沿着线3-3的剖视示意图。如图所示,所述微结构12为弧状凹入。参考图4,显示图3的微结构的另一态样。如图所示,所述微结构12a为槽状凹入。参考图5,显示图2中沿着线5-5的剖视示意图。如图所示,所述微结构12b为柱状凹入。参考图6,显示本发明的集光发电模块的另一实施例的立体示意图。本实施例的集光发电模块Ia与图1所不的集光发电模块I大致相同,其不同处在于,在本实施例中,将该集光发电模块I转动180度。因此,在该集光发电模块Ia中,该导光基板10的第二表面112面对该光线16,亦即,该光线16到达该第一表面111前先经过该第二表面112。同样地,当该光线16到达该第一表面111时,所述微结构12导引部分该光线16至该光电转换元件14,以将部分该光线16的能量转换成电能。参考图7,显示本发明的集光发电模块的另一实施例的立体示意图。本实施例的集光发电模块Ib与图1所不的集光发电模块I大致相同,其不同处在于,在本实施例中,该基材本体部11具有一尖角,其以侧视观的为五角形,且该第二表面112与该第一表面111相邻。参考图8,显示本发明的集光发电模块的另一实施例的立体示意图。本实施例的集光发电模块Ic与图1所不的集光发电模块I大致相同,其不同处在于,在本实施例中,侧视该基材本体部11为三角形,且该第二表面112与该第一表面111相邻。参考图9,显示本发明的集光发电模块的第一种测试示意图。在此测试中,以图6所示的集光发电模块Ia的该导光基板10进行测试,且利用一颗3.5W的LED20作为光源,为了确保微结构导光效果,利用套筒罩住LED光源使其照射于导光基板的第二表面112,而于该导光基板10的该底面114及该第二侧面116设置感测器进行量测。该导光基板10的尺寸为长30cm,宽30cm,厚度0.6cm。测试环境的背景亮度(Background Illumination)为低于4勒克司(Lux,流明/平方米),亦即该LED20未开启时,感测器所测得的亮度低于4勒克司。该LED20开启后,其照射该导光基板10的第二表面112上中间偏上的位置,且其入射角为40度(该入射角度为入射光线与该第二表面112法线的夹角)。位于该第二侧面116的垂直方向的感测器在不同垂直距离所测得的照度如图10所示。位于该底面114的水平方向的感测器在不同水平距离所测得的照度如图11所示。由图10及图11可看出,该第二侧面116及该底面114的照度皆远大于该背景亮度,显见所述微结构12可有效地将入射光线导引至该第二侧面116及该底面114。图9以该第二侧面116、该底面114当做量测的范例,而非局限所述微结构12只能将入射光线导引至该第二侧面116、该底面114,所述微结构12也可将入射光线导引至该第一侧面115。参考图12,显示本发明的集光发电模块的第二种测试示意图。本测试条件与环境与图9的侧视方式大致相同,所不同的仅在于该LED20开启后照射该导光基板10的第二表面112上正中间的位置,且入射角度为一可改变的参数(该入射角度为入射光线与该第二表面112法线的夹角)。位于该底面114的感测器在不同入射角度所测得的照度如图13所示。位于该第二侧面116的感测器在不同入射角度所测得的照度如图14所示。图12以该第二侧面116、该底面114当做量测的范例,而非局限所述微结构12只能将入射光线导引至该第二侧面116、该底面114,所述微结构12也可将入射光线导引至该第一侧面115。由图13及图14可看出,该第二侧面116及该底面114的照度皆远大于该背景亮度,显见所述微结构12可有效地将入射光线导引至该第二侧面116及该底面114,尤以光线的入射角40到60度间有最显著的亮度提升,由此可得知,本发明结构随着光线的入射角度增加而导光效果也跟着有所提升。当太阳照射于该集光发电模块时,该集光发电模块可符合太阳能量的分布曲线,以解决太阳随着时间改变,因光线的入射角度增加而造成集光效果不好的问题。参考图15,显示本发明的集光发电窗组的一实施例的侧视示意图。该集光发电窗组2包括一第一透光板21、一第二透光板22、至少一导光基板10及至少一光电转换元件
14。该第二透光板22相对该第一透光板21,且该至少一导光基板10位于该第二透光板22及该第一透光板21之间。该至少一导光基板10及该至少一光电转换元件14与上述该导光基板10及该光电转换元件14(图1及图6)相同。该第一透光板21及该第二透光板22可作为该导光基板10支撑之用,且可保护该导光基板10。参考图16,显示本发明的集光发电窗组的另一实施例的侧视示意图。本实施例的集光发电窗组2a与图15所示的集光发电窗组2大致相同,其不同处在于,在本实施例中,该集光发电窗组2a包括二个导光基板10,且所述导光基板10平行迭置。优选地,所述导光基板10上的微结构的图案不相同,或者其图案相同但是微结构凹陷的方向不同。参考图17,显示本发明的集光发电窗组的另一实施例的正视示意图。本实施例的集光发电窗组2b与图15所示的集光发电窗组2大致相同,其不同处在于,在本实施例中,该集光发电窗组2a包括一个窗框23及四个导光基板10。该窗框23为田字形,且所述导光基板10分别位于该窗框23所定义的四个容置空间内而位于同一平面。上述实施例仅为说明本发明的原理及其功效,并非限制本发明,因此本领域技术人员对上述实施例进行修改及变化仍不脱本发明的精神。本发明的权利范围应如权利要求书所列。
权利要求
1.一种集光发电模块,包括: 一导光基板,具有一基材本体部、一第一表面、一第二表面及多个凹陷于该基材本体部的微结构,该第一表面相邻或对应该第二表面;及 至少一光电转换元件,邻近设置于该导光基板或设置于该导光基板上,其中当一光线到达该第一表面时,所述微结构导引部分该光线至该至少一光电转换兀件,以将部分该光线的能量转换成电能。
2.如权利要求1所述的集光发电模块,其中该光线到达该第一表面前先经过该第二表面。
3.如权利要求1所述的集光发电模块,其中所述微结构彼此不连接。
4.如权利要求3所述的集光发电模块,其中所述微结构间的距离不全为相等。
5.如权利要求1所述的集光发电模块,其中所述微结构的开口边缘彼此不连接。
6.如权利要求5所述的集光发电模块,其中所述微结构的开口边缘的间距不全为相坐寸o
7.如权利要求1所述的集光发电模块,其中所述微结构的分布密度非全为均一。
8.如权利要求1所述的集光发电模块,其中所述微结构为弧状凹入、槽状凹入、或柱状凹入。
9.如权利要求8所述的集光发电模块,其中所述微结构的俯视面为椭圆形。
10.如权利要求1所述的集光发电模块,其中各该微结构具一开口宽度,该些开口宽度非全为均一。
11.如权利要求1所述的集光发电模块,其中该至少一光学转换元件为太阳能晶片。
12.—种集光发电窗组,包括: 一第一透光板; 一第二透光板,相对该第一透光板; 至少一导光基板,位于第一透光板及该第二透光板之间,该至少一导光基板具有一基材本体部、一第一表面、一第二表面及多个凹陷于该基材本体部的微结构,该第一表面相邻或对应该第二表面;及 至少一光电转换元件,邻近设置于该导光基板或设置于该导光基板上,其中当一光线到达该第一表面时,所述微结构导引部分该光线至该至少一光电转换兀件,以将部分该光线的能量转换成电能。
13.如权利要求12所述的集光发电窗组,其中该光线到达该第一表面前先经过该第二表面。
14.如权利要求12所述的集光发电窗组,其中所述微结构彼此不连接。
15.如权利要求12所述的集光发电窗组,其中所述微结构间的距离不全为相等。
16.如权利要求12所述的集光发电模块,其中所述微结构的开口边缘彼此不连接。
17.如权利要求16所述的 集光发电模块,其中所述微结构的开口边缘的间距不全为相坐寸o
18.如权利要求12所述的集光发电窗组,其中所述微结构的分布密度非全为均一。
19.如权利要求12所述的集光发电窗组,其中所述微结构为弧状凹入、槽状凹入、或柱状凹入。
20.如权利要求19所述的集光发电窗组,其中所述微结构的俯视面为椭圆形。
21.如权利要求12所述的集光发电窗组,其中各所述凹入的结构具一开口宽度,该些开口宽度非全为均一。
22.如权利要求12所述的集光发电窗组,其中所述光学转换元件为太阳能晶片。
23.如权利要求12所述的集光发电窗组,更包括一个窗框,所述至少一导光基板为复数个,且所述导光基板分别位于该窗框所定义的容置空间内而位于同一平面。
全文摘要
本发明涉及一种集光发电窗组及其集光发电模块,该集光发电模块包括一导光基板及至少一光电转换元件。该导光基板具有多个凹陷于该基材本体部的微结构。该至少一光电转换元件邻近设置于该导光基板或设置于该导光基板上,其中当一光线照射时,所述微结构导引部分该光线至该至少一光电转换元件,以将部分该光线的能量转换成电能。同时,该光线的另一部份直接穿透该导光基板。
文档编号H02N6/00GK103166514SQ20111044764
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月28日 优先权日2011年12月14日
发明者张德宏, 蔡荣烈, 江奕兴 申请人:奇菱科技股份有限公司
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