发电模块及其导光膜的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种发电模块及其导光膜。该导光膜包括一薄膜基底及至少一微结构。该微结构位于该薄膜基底的一侧面上。入射光束通过该导光膜后，输出光束在输出角度为70度至110度间的总光通量大于所述输出光束在输出角度为0度至180度间的总光通量的40%。因此，大部分所述输出光束可以正向出光。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种发电模块，具体来说，涉及一种具有导光膜的发电模块。 发电模块及其导光膜
【背景技术】
[0002] 现有太阳能发电模块会在太阳光入射角度变大时降低发电量，由于太阳在一天之 中会移动位置，因此现有太阳能发电模块通常装设于空旷处(例如平放于屋顶)，或是搭配 一追日系统。然而，将该太阳能发电模块平放设置需要非常大的空地，在实际实施上有其限 制。此外，该追日系统虽然可以随时维持太阳光在低入射角度射入太阳能发电模块以维持 较高的发电量，然而其造价昂贵，连带提高该太阳能发电模块整体的成本。
[0003] 因此，有必要提供一种发电模块及其导光膜，以解决上述问题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种导光膜，其包括一薄膜基底及至少一微结构。该薄膜 基底具有一第一侧面及一第二侧面，该第二侧面相对于该第一侧面。该微结构位于该薄膜 基底的该第一侧面或该第二侧面上。借此，多道入射光束在通过该导光膜后形成多道输出 光束，该输出光束及该导光膜间的角度定义为一输出角度，当该输出光束向下且平行于该 导光膜时，其输出角度定义为0度，当该输出光束向上且平行于该导光膜时，其输出角度定 义为180度，其中，所述输出光束在输出角度为70度至110度间的总光通量大于所述输出 光束在输出角度为0度至180度间的总光通量的40%。因此，大部分所述输出光束可以正向 出光。
[0005] 优选地，所述微结构包括一第一表面及一第二表面，该第二表面位于该第一表面 的上方，其中该第一表面及一参考面之间具有一第一夹角，该参考面垂直于该薄膜基底，该 第二表面及该参考面之间具有一第二夹角。
[0006] 优选地，所述微结构的剖面大致呈三角形。
[0007] 优选地，所述入射光束及一参考面间的角度定义为一入射角度，该参考面垂直于 该薄膜基底，当该入射光束向下时，该入射角度定义为正值，所述入射光束的入射角度介于 10度至80度之间。
[0008] 优选地，所述第一夹角的值介于25度至60度之间，且该第二夹角的值介于0度至 15度之间。
[0009] 优选地，所述第一表面及所述第二表面间的夹角的值介于25度至75度之间。
[0010] 优选地，所述微结构面对所述入射光束。
[0011] 优选地，所述导光膜为一透光材料，该透光材料的折射率介于1. 35?1. 65之间， 且该透光材料的光穿透率介于〇. 75?0. 95之间。
[0012] 本发明的另一目的在于提供一种发电模块，其包括一导光膜及至少一光电转换元 件。该导光膜与上述导光膜相同。该光电转换元件邻设于该薄膜基底的该第一侧面或该第 二侧面，以接受来自该导光膜的所述输出光束。借此，该导光膜可将大部分的光导至输出角 度为70度至110度间而出光，以正向射至该光电转换元件，而维持相当高的发电效率。
[0013] 优选地，所述光电转换元件具有一受光面，且该受光面大致平行于该薄膜基底。
[0014] 优选地，所述入射光束为太阳光光束。
[0015] 因此，本发明的有益效果为：该发电模块的发电效率对入射光束的入射角度的相 依性相当低。如果所述入射光束为太阳光光束，该发电模块可以做成立面窗组，而不会影响 发电效率，如此可节省放置空间，而且可不必增设现有追日系统，因此，结构简单，制造成本 低。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1显示本发明的导光膜的一实施例的立体示意图；
[0017] 图2显示图1的导光膜的侧视图；
[0018] 图3显示图2的局部放大图；
[0019] 图4显示本发明导光膜的其他型式；
[0020] 图5显示利用一测试仪器测试本发明导光膜的示意图；
[0021] 图6显示利用图5的测试仪器的比较例的示意图；
[0022] 图7显示利用图5的测试仪器测试本发明导光膜的第三形态的示意图；
[0023] 图8显示本发明发电模块的一实施例的侧视图；
[0024] 图9显示图8发电模块与比较例发电模块的发电效率比较图；及
[0025] 图10显示本发明发电模块的另一实施例的侧视图。
[0026] 主要元件符号说明：
[0027] θ 1第一夹角
[0028] Θ 2第二夹角
[0029] Θ 3输出角度
[0030] Θ 4入射角度
[0031] 1 本发明的导光膜的一实施例
[0032] 4 本发明发电模块的一实施例
[0033] 5 本发明发电模块的另一实施例
[0034] 6 测试仪器
[0035] 11薄膜基底
[0036] 12微结构
[0037] 20 参考面
[0038] 30入射光束
[0039] 31输出光束
[0040] 41光电转换元件
[0041] 61 光源
[0042] 62 光源
[0043] 63 光源
[0044] 64 光源
[0045] 65 光源
[0046] 66 光源
[0047] 67 光源
[0048] 68 光源
[0049] 69接收器
[0050] 71 曲线
[0051] 72 曲线
[0052] 111 第一侧面
[0053] 112 第二侧面
[0054] 121微结构的第一表面
[0055] 122微结构的第二表面
[0056] 123弧形倒角
[0057] 411 受光面。
【具体实施方式】
[0058] 图1显示本发明的导光膜的一实施例的立体示意图。图2显示图1的导光膜的侧 视图。图3显示图2的局部放大图。该导光膜1包括一薄膜基底11及至少一微结构12。 在本实施例中，该导光膜1包括多个微结构12。该薄膜基底11具有一第一侧面111及一第 二侧面112,且该第二侧面112相对于该第一侧面111。
[0059] 该微结构12位于该薄膜基底11的该第一侧面111或该第二侧面112上。在本实 施例中，该微结构12位于该薄膜基底11的该第二侧面112上，且该微结构12包括一第一 表面121及一第二表面122。该第二表面122位于该第一表面121的上方。一参考面20定 义为一垂直于该薄膜基底11的该第一侧面111或该第二侧面112的假想面。也就是说，当 该导光膜1垂直正立时，该参考面20为一假想水平面。该第一表面121及该参考面20之 间具有一第一夹角^。该第二表面122及该参考面20之间具有一第二夹角θ 2。
[0060] 在本实施例中，该第一夹角值介于25度至60度之间，且该第二夹角02的 值介于0度至15度之间。该第一表面121及该第二表面122间的夹角（也就是，该第一夹 角 9 i及该第二夹角Θ 2的和）的值介于25度至75度之间。较佳地，该第一夹角Θ i的值 不同于该第二夹角θ2的值，其中该第一夹角值介于30度至55度之间，该第二夹角 Θ 2的值介于5度至10度之间，且该第一表面121及该第二表面122间的夹角（也就是，该 第一夹角及该第二夹角θ2的和）的值介于35度至65度之间。在本实施例中，该微结 构12的剖面大致呈三角形，且该第一表面121与该第二表面122相交。
[0061] 该薄膜基底11的材料与该微结构12的材料相同。该薄膜基底11及该微结构 12是以透光材料制成，例如聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethyl Methacrylate, ΡΜΜΑ)、丙烯 酸基高分子（Arcylic-based Polymer)、聚碳酸醋（Polycarbonate, PC)、聚对苯二甲酸 乙二酯（Polyethylene Terephthalate, PET)、聚苯乙烯（Polystyrene, PS)或其共聚物 (Copolymer),可以理解的是，该薄膜基底11的材料也可不同于该微结构12的材料。其 中，所述透光材料的折射率较佳的是介于1. 35至1. 65之间，而其光穿透率较佳的是介于 0. 75?0. 95之间。
[0062] 在实际应用中，多道入射光束30在通过该导光膜1后形成多道输出光束31。在本 实施例中，所述入射光束30为阳光，且该微结构12面对所述入射光束30。在其他实施例 中，该微结构12背对所述入射光束30,也就是所述入射光束30照射该薄膜基底11的该第 一侧面111。
[0063] 如图2所示，该输出光束31及该导光膜1间的角度定义为一输出角度Θ 3。当该 输出光束（也就是，该输出光束32)向下且平行于该导光膜1时，该输出角度Θ 3定义为〇 度。当该输出光束（也就是，该输出光束33)为水平且平行于该参考面20时，该输出角度 θ3定义为90度。当该输出光束（也就是，该输出光束34)向上且平行于该导光膜1时，该 输出角度θ 3定义为180度。
[0064] 该入射光束30及该参考面20间的角度定义为一入射角度Θ 4。当该入射光束30 向下时，该入射角度θ4定义为正值。当该入射光束（图中未示）为水平且平行于该参考 面20时，该入射角度θ 4定义为〇度，且当该入射光束（图中未示）向上时，该入射角度θ4 定义为负值。
[0065] 如图3所示，所述入射光束30通过折射由该微结构12的第二表面122进入该微 结构12,且被该微结构12的第一表面121反射。接着，被反射的所述入射光束30通过该薄 膜基底11形成所述输出光束31。要特别注意的是，由于该第一夹角及该第二夹角θ 2 的特殊设计，所述入射光束30可被该第一表面121反射。此外，所述输出光束31会集中于 该输出角度θ3的一特定范围，也就是说，该输出角度的特定范围内的所述输出光束31的 总光通量相比于该输出角度的其他范围的其他输出光束31为一峰值。
[0066] 在本实施例中，所述入射光束30的入射角度Θ 4介于1〇度至80度之间，且所述 输出光束31于输出角度为70度至110度间的总光通量大于所述输出光束31于输出角度 为0度至180度间的总光通量的40%，较佳地，大于50%、60%或70%。
[0067] 图4显示本发明导光膜的其他型式。该微结构12可更包括一弧形倒角（curved chamfer) 123。该弧形倒角123位于该第一表面121及该第二表面122之间，且与该第一表 面121及该第二表面122邻接。此外，其它实施例中，该弧形倒角123也可邻接两微结构12 之间。
[0068] 图5显示利用一测试仪器测试本发明导光膜的示意图。该测试仪器6包括8个光 源61，62, 63, 64, 65, 66, 67, 68及37个接收器69。该导光膜1位于该测试仪器6的中心，所 述光源61，62, 63, 64, 65, 66, 67, 68位于该导光膜1的左侧，且所述接收器69位于该导光膜 1的右侧。所述接收器69围绕该导光膜1以形成一半圆形，且所述接收器69的间距均等， 因此所述接收器69可测量所述输出光束31自0度至180度之间中每隔5度的光通量（例 如，流明（Lumen))。
[0069] 该光源61是用以产生入射角度为10度的入射光束，该光源62是用以产生入射 角度为20度的入射光束，该光源63是用以产生入射角度为30度的入射光束，该光源64 是用以产生入射角度为40度的入射光束，该光源65是用以产生入射角度为50度的入射 光束，该光源66是用以产生入射角度为60度的入射光束，该光源67是用以产生入射角 度为70度的入射光束，且该光源68是用以产生入射角度为80度的入射光束。所述光源 61，62, 63, 64, 65, 66, 67, 68 同时开启。
[0070] 以下表1显不该导光膜1的第一形态的测试结果。在该导光膜1的第一形态中， 该第一夹角SiSso度，且该第二夹角0 2为10度。在表1中，输出角度0ts〇度至180 度间的光通量比（84. 23%)代表由所述接收器69所测得的所述输出光束31在输出角度为 〇度至180度间的总光通量相对于由所述光源61，62, 63, 64, 65, 66, 67, 68所提供的总光 通量的比例。输出角度Θ t为60度至120度间的光通量比（77. 19%)代表由所述接收器 69所测得的所述输出光束31在输出角度为60度至120度间的总光通量相对于由所述光 源61，62, 63, 64, 65, 66, 67, 68所提供的总光通量的比例。输出角度0tS7O度至110度 间的光通量比￠3. 97%)代表由所述接收器69所测得的所述输出光束31在输出角度为70 度至110度间的总光通量相对于由所述光源61，62, 63, 64, 65, 66, 67, 68所提供的总光通 量的比例。输出角度80度至100度间的光通量比（42. 72%)代表由所述接收器69 所测得的所述输出光束31在输出角度为80度至100度间的总光通量相对于由所述光源 61，62, 63, 64, 65, 66, 67, 68所提供的总光通量的比例。
[0071] 输出角度0tS 70度至110度间/输出角度0tS〇度至180度间的光通量比 (75. 95%)代表输出角度Θ t为70度至110度间的光通量比（63. 97%)及输出角度Θ t为〇 度至180度间的光通量比（84. 23%)的比例。
[0072] 表1 :该导光膜1的第一形态的测试结果
【权利要求】
1. 一种导光膜，包括： 一薄膜基底，所述薄膜基底具有一第一侧面及一第二侧面，该第二侧面相对于该第一 侧面；及 至少一微结构，所述微结构位于该薄膜基底的该第一侧面或该第二侧面上； 其中，多道入射光束在通过该导光膜后形成多道输出光束，该输出光束及该导光膜间 的角度定义为一输出角度，当该输出光束向下且平行于该导光膜时，其输出角度定义为〇 度，当该输出光束向上且平行于该导光膜时，其输出角度定义为180度，其中，所述输出光 束在输出角度为70度至110度间的总光通量大于所述输出光束在输出角度为0度至180 度间的总光通量的40%。
2. 根据权利要求1所述的导光膜，其中所述微结构包括一第一表面及一第二表面，该 第二表面位于该第一表面的上方，其中该第一表面及一参考面之间具有一第一夹角，该参 考面垂直于该薄膜基底，该第二表面及该参考面之间具有一第二夹角。
3. 根据权利要求1所述的导光膜，其中所述微结构的剖面呈三角形。
4. 根据权利要求1所述的导光膜，其中所述入射光束及一参考面间的角度定义为一入 射角度，该参考面垂直于该薄膜基底，当该入射光束向下时，该入射角度定义为正值，所述 入射光束的入射角度介于10度至80度之间。
5. 根据权利要求2所述的导光膜，其中所述第一夹角的值介于25度至60度之间，且该 第二夹角的值介于〇度至15度之间。
6. 根据权利要求2所述的导光膜，其中所述第一表面及所述第二表面间的夹角的值介 于25度至75度之间。
7. 根据权利要求1所述的导光膜，其中所述微结构面对所述入射光束。
8. 根据权利要求1所述的导光膜，其中所述导光膜为一透光材料，该透光材料的折射 率介于1. 35?1. 65之间，且该透光材料的光穿透率介于0. 75?0. 95之间。
9. 一种发电模块，包括： 一导光膜，包括： 一薄膜基底，所述薄膜基底具有一第一侧面及一第二侧面，该第二侧面相对于该第一 侧面；及 至少一微结构，所述微结构位于该薄膜基底的该第一侧面或该第二侧面上，其中，多道 入射光束在通过该导光膜后形成多道输出光束，该输出光束及该导光膜间的角度定义为一 输出角度，当该输出光束向下且平行于该导光膜时，其输出角度定义为〇度，当该输出光束 向上且平行于该导光膜时，其输出角度定义为180度，其中，所述输出光束在输出角度为70 度至110度间的总光通量大于所述输出光束在输出角度为〇度至180度间的总光通量的 40% :及 至少一光电转换元件，邻接设置于该薄膜基底的该第一侧面或该第二侧面，以接受来 自该导光膜的所述输出光束。
10. 根据权利要求9所述的发电模块，其中所述光电转换元件具有一受光面，且该受光 面平行于该薄膜基底。
11. 根据权利要求9所述的发电模块，其中所述入射光束为太阳光光束。
【文档编号】G02B6/00GK104101935SQ201310120475
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年4月9日 优先权日:2013年4月9日
【发明者】江奕兴, 张德宏, 蔡荣烈, 范卓涵 申请人:奇菱科技股份有限公司