专利名称：太阳能电池模组及太阳能窗户的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能电池模组及应用该太阳能电池模组的太阳能窗户。
背景技术：
太阳能电池是利用太阳能电池板将太阳辐射的光子通过半导体物质转变为电能。 太阳能电池板的光电转换过程是指太阳辐射到太阳能电池板上的一部分光子与半导体的原子及价电子产生电子-空穴对。在所述电子-空穴的作用下，半导体材料在P-N结附近形成光生伏打电动势，只要在半导体材料的P型区和N型区焊上金属导线便可利用所述光生伏打电动势对外供电。将所述具有光生伏打电动势的半导体材料串联、并联起来就形成了能输出一定电压和电流的太阳能电池板。现有的太阳能电池板通常是独立安装于房屋屋顶上，或是安装于墙壁上。由于其清理不易，使太阳能电池板的表面灰尘或微尘有机物等污垢。当污垢粘附于太阳能电池板表面时，其将会对光线进行遮蔽，从而影响太阳能电池的转换效率。另外，现有的太阳能电池只能在白天有太阳的时候进行光电转换，而在夜晚的时候则会停止光电转换的过程。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种具有较好节能效果的太阳能电池。一种太阳能电池模组，其包括基板、透明窗口层及设置在基板和透明窗口层之间的太阳能电池单元。所述基板与太阳能电池单元之间设置有第一封装材料层。所述透明窗口层与太阳能电池单元之间设置有第二封装材料层。所述太阳能电池单元包括光电转换层及设置在光电转换层两相反表面的前电极层和背电极层。所述基板由透明材料制成，所述前电极层和所述背电极层皆设置成栅格电极的形状。一种太阳能窗户，其包括前面所述的太阳能电池模组，用于吸收光线产生电能；电能存储装置，其与太阳能电池板电性连接，用于存储太阳能电池板所产生的能量；边框，用于容置太阳能电池板；窗体，设置在墙壁上；转动机构，设置在窗体与边框之间，使边框可转动地设置在窗体中。与现有技术相比，本发明通过设置透明的基板及将太阳能电池模组的前电极层和背电极层皆设置成栅格电极的形状，无论来至正面或者背面的光线都可以被本发明的太阳能电池模组所吸收。另外，通过将上述的太阳能电池模组与窗户结合在一起，使到本发明的太阳能窗户无论白天黑夜都能吸收光线而产生电能，从而加强该太阳能窗户的节能效果。
图1是本发明第一实施例的太阳能电池模组的结构示意图。
图2是图1中太阳能电池模组的背面电极形状。
图3是本发明第二实施例太阳能电池模组的结构示意图
图4是采用图3中太阳能电池模组的太阳能窗户结构。
图5是图4中的转动轴与边框的连接示意图。
图6是本发明第三实施例的太阳能窗户结构。
主要元件符号说明
太阳能电池模组10、20、30
基板11,21
第一封装材料层12,22
太阳能电池单元13、231、232、233
光电转换层131
前电极层132
背电极层133
第二封装材料层14,24
透明窗口层15,25
紫外光源16,26
光触媒材料层17,27
太阳能窗户200,300
窗体210,310
边框220,320
电能存储装置230,330
转动机构240,340
转动轴241,341
凹槽242,342
具体实施例方式下面以具体的实施例对本发明作进一步地说明。请参见图1，本发明第一实施例提供的太阳能电池模组10包括依次层叠的基板 11，第一封装材料层12，太阳能电池单元13，第二封装材料层14及透明窗口层15。所述多个太阳能电池单元13设置在第一封装材料层12和第二封装材料层14之间。每个太阳能电池单元13包括光电转换层131及设置在光电转换层131两表面的前电极层132和背电极层133。前电极层132与第二封装材料层14相邻接，背电极层133与第一封装材料层12相邻接。所述前电极层132和背电极层133都设置成栅格电极的形状，如图2所示。使到无论是来至正面或者背面的光线都可以被光电转换层131所吸收而产生电能。该多个太阳能电池单元13设置有间隙，其制作材料包括单晶硅、多晶硅太阳能电池或者非晶硅。另外，该多个太阳能电池单元13也可以由III- V族半导体材料制成如砷化铝 (AlAs)、砷化铟(InAs)、磷化铟QnP)、磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)等，也可以由II -VI族的半导体材料制成如铜铟镓硒(CIGS)、铜铟硒(CIS)、碲化镉(CdTe)或者硫化镉(CcK)。同时，该多个太阳能电池单元也可以由有机材料制成或者是染料敏化太阳能电池。基板11和透明窗口层15都由强化玻璃制成，基板11与太阳能电池单元13之间设置有第一封装材料层12，透明窗口层15与太阳能电池单元13之间设置有第二封装材料层14。所述第一封装材料层12和第二封装材料层14的制作材料选自聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、树脂、光学玻璃、石英石、硅、环氧树脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)其中之一或其混合物。所述封装材料层用于将基板、透明窗口层和太阳能电池单元结合在一起。在本实施例中，第一封装材料层12和第二封装材料层14都由EVA材料制成。所述太阳能电池模组10还可以进一步包括紫外光源16及光触媒材料层17。紫外光源16设置在太阳能电池模组10的侧面。在本实施例中，紫外光源16为发光波长小于 387nm的LED。该LED可以由氢化物气相外延生长(HVPE)、有机金属气相外延生长(OMVPE) 或者分子束外延生长(MBE)等方法制成，其制作材料包括氮化铝镓铟(AlInGaN)等氮化物材料，其发光层主要是以含h的氮化物为主的多重量子阱结构。该LED的基板包括碳化硅 (SiC)、氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、氮化镓(GaN)、氮化铝镓(AWaN)等材料，最好是以紫外光能穿透的材料为佳。在本实施例中，在第一封装材料层12与第二封装材料层14中都设置有相应的紫外LED光源，且所述紫外LED光源为封装材料层所包覆。两个光触媒材料层17分别设置在基板11和透明窗口层15的表面。该光触媒材料层17为TiA薄膜。所述TiA薄膜具有自清洁功能，即TiA薄膜在经过能量高于3. 2eV 的紫外光照射后，所产生的电子和空穴将会与空气中的A和H2O起反应，从而产生过氧离子 02_和氢氧自由基0H_，这些活性极强的离子可以使许多有机物质分解，从而使到粘附在太阳能电池模组10表面的污渍分解。同时，TiO2薄膜在经过能量高于3. 2eV的紫外光照射后， 其表现为极强的亲水性。即在TW2薄膜表面的液态水将会完全贴附于TW2薄膜的表面。 该液态水可以带走TiO2薄膜表面的污渍，从而使整个太阳能电池模组10的表面保持清洁。 因此，通过控制紫外光源16发出紫外光，由于TW2薄膜的作用，粘附在太阳能电池模组10 表面的污渍将会被分解且通过液态水带走，从而保持了太阳能电池模组10表面的清洁。进而有效提高了太阳光的穿透率，增加了能量的转换效率。根据需要，光触媒材料层17也可以不采用TiA薄膜而采用TiA颗粒，其粒径大小为微米或者纳米级别。当采用TiO2颗粒时，可以在制作基板11和透明窗口层15的时候就掺入TiA颗粒，使TiA颗粒均勻分布于基板11及透明窗口层15中。当采用紫外光照射时， 该TiA颗粒同样能起到使太阳能电池模组10表面的污渍分解并且使用液态水清除污渍的作用。在传统太阳能电池模组中，一般只将朝向太阳方向的前电极层设置成栅格电极的形状，用以避免前电极层对太阳光光线的遮挡。而本实施例的太阳能电池模组10的优点在于前电极层132和背电极层133都设置成栅格电极的形状，使到无论是来至正面或者背面的光线都可以被光电转换层131所吸收而产生电能。这种结构的太阳能电池模组可应用于建筑领域，如用在窗户之中，随时将光源存储而转化为电能。图3为本发明第二实施例的太阳能电池模组20的结构示意图，其包括依次层叠的基板21，第一封装材料层22，三个太阳能电池单元231、232、233，第二封装材料层M及透明窗口层25。同时，在第一封装材料层22和第二封装材料层M中设置有发出紫外光的LED 光源26及设置在太阳能电池模组20的表面的光触媒材料层27。
本实施例的太阳能电池模组20具有三个太阳能电池单元231、232、233，该多个太阳能电池单元231、232、233间隔排列，彼此之间存在间隙。同时，该三个太阳能电池单元 231、232、233的前电极层与背电极层也设置成栅格电极的形状，使到无论是来至正面或者背面的光线都可以被太阳能电池单元中的光电转换层所吸收而产生电能。另外，太阳能电池单元的数量不限定为3个，其也可以是2个或者4个以上，其根据需要而定。图4为采用第二实施例的太阳能电池模组20的太阳能窗户200。除太阳能电池模组20外，该太阳能窗户200还包括窗体210，边框220，电能存储装置230。窗体210设置在房屋的墙壁之中，其用于容置边框220及设置在边框220内部的太阳能电池模组20。所述窗体210可由铝合金材料制成。电能存储装置230与太阳能电池模组20电性连接。太阳能电池模组吸收太阳光后所产生的电能将会被存储到电能存储装置230中。在白天时，采用这种结构的太阳能窗户200可以吸收太阳光，其产生的电能传输到电能存储装置230中存储起来。由于太阳能电池模组20中太阳能电池单元之间存在间隙，且基板和透明窗口层都为透明材料制成，因此，一部分的太阳光线可以穿过太阳能电池模组20而到达房屋内部，从而为房屋内部提供照明。在夜晚时，房屋内部的照明装置如灯泡、日光灯等开启。此时，该太阳能窗户200室内的照明装置所发出的光线，同样将其转化为电能存储到电能存储装置230中。因而，该太阳能窗户200无论白天或者黑夜都能吸收光线而产生电能，从而增强了该太阳能窗户200的节能效果。根据需要，该太阳能窗户200还可以进一步包括一转动机构M0。请参见图4和图 5，该转动机构240包括设置在边框220侧面的转动轴241及设置在窗体210内侧的与转动轴241位置相对应的凹槽M2。该转动轴241与边框220固定连接，其两端分别设置在窗体210内侧的两个相应的凹槽对2中。该转动轴241可自由地在凹槽对2中旋转，从而实现太阳能窗户200的开启和关闭。在实际应用中，该转动轴241可为空心结构，电能存储装置230和太阳能电池模组20之间的连接线路可设置在转动轴Ml的内部。根据需要，本实施例的太阳能窗户200还可以进一步包括一个驱动马达(图未示)，该驱动马达用于控制转动机构240的旋转方向和旋转角度。从而实现对转动机构240 进行自动调整的效果。根据需要，本发明的转动机构并不限于设置在窗户的侧边位置，其也可以设置在窗户的中心轴位置，如图6所示。本发明第三实施例的太阳能窗户300包括两个设置在边框320内部的太阳能电池模组30、一窗体310、一个电能存储装置330及一个转动机构340。 其中，太阳能电池模组30和电能存储装置330的结构和作用与第一实施例的太阳能窗户相同。本实施例的转动机构340包括一转动轴341及设置在窗体310两侧中间位置的两个凹槽342，转动轴341的两端分别设置在两个凹槽342中且转动轴341可自由地在凹槽 342中旋转。两个设置有太阳能电池模组30的边框320分别与转动轴341固定连接。由于转动机构340设置在太阳能窗户300的几何中心轴位置，转动机构340的受力将更为均勻。 同样，本实施例的太阳能窗户300还可以进一步包括一个驱动马达(图未示)，该驱动马达用于控制转动机构340的旋转方向和旋转角度。从而实现对转动机构340进行自动调整的效果。
应该指出，上述实施方式仅为本发明的较佳实施方式，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
权利要求
1.一种太阳能电池模组，其包括基板、透明窗口层及设置在基板和透明窗口层之间的太阳能电池单元，所述基板与太阳能电池单元之间设置有第一封装材料层，所述透明窗口层与太阳能电池单元之间设置有第二封装材料层，所述太阳能电池单元包括光电转换层及设置在光电转换层两相反表面的前电极层和背电极层，其特征在于，所述基板由透明材料制成，所述前电极层和所述背电极层皆设置成栅格电极的形状。
2.如权利要求1所述的太阳能电池模组，其特征在于，该太阳能电池模组进一步包括紫外光源及光触媒材料，所述光触媒材料设置在太阳能电池模组的表面。
3.如权利要求2所述的太阳能电池模组，其特征在于，所述光触媒材料为T^2薄膜。
4.如权利要求2所述的太阳能电池模组，其特征在于，所述光触媒材料为T^2颗粒，该 TiO2颗粒均勻分散于基板及透明窗口层中。
5.如权利要求1所述的太阳能电池模组，其特征在于，所述太阳能电池单元数量为多个，该多个太阳能电池单元间隔排列，彼此之间存在间隙。
6.如权利要求1所述的太阳能电池模组，其特征在于，所述第一封装材料层和第二封装材料层所用材料选自聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、树脂、光学玻璃、石英石、硅、环氧树脂和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物其中之一或其混合物。
7.如权利要求1所述的太阳能电池模组，其特征在于，所述光电转换层的制作材料选自单晶硅、多晶硅、非晶硅、砷化铝、砷化铟、磷化铟、磷化镓、砷化镓、氮化镓、铜铟镓硒、铜铟硒、碲化镉和硫化镉其中之一。
8.一种太阳能窗户，其包括太阳能电池模组，用于吸收光线产生电能；电能存储装置，其与太阳能电池板电性连接，用于存储太阳能电池板所产生的能量；边框，用于容置太阳能电池板；窗体，设置在墙壁上；转动机构，设置在窗体与边框之间，使边框可转动地设置在窗体中；其特征在于，所述太阳能电池模组为权利要求1至7任意一项所述的太阳能电池模组。
9.如权利要求8所述的太阳能窗户，其特征在于，所述转动机构包括与边框固定连接的旋转轴及设置在窗体内侧的与旋转轴位置相对应的凹槽，所述旋转轴插设于凹槽之中。
10.如权利要求9所述的太阳能窗户，其特征在于，所述旋转轴设置在边框的几何中心轴位置。
全文摘要
一种太阳能电池模组，其包括基板、透明窗口层及设置在基板和透明窗口层之间的太阳能电池单元。所述基板与太阳能电池单元之间设置有第一封装材料层，所述透明窗口层与太阳能电池单元之间设置有第二封装材料层。所述太阳能电池单元包括光电转换层及设置在光电转换层两相反表面的前电极层和背电极层。基板由透明材料制成，前电极层和背电极层皆设置成栅格电极的形状。通过设置透明基板及将前电极层和背电极层皆设置成栅格电极的形状，使来至正面或者背面的光线都可以被光电转换层所吸收而产生电能。本发明还包括一种应用上述太阳能电池模组的太阳能窗户。
文档编号E06B5/00GK102280504SQ20101020133
公开日2011年12月14日 申请日期2010年6月14日 优先权日2010年6月14日
发明者赖志铭 申请人:富士迈半导体精密工业(上海)有限公司, 沛鑫能源科技股份有限公司