具备裸视3D图案的彩色太阳能模块及制造方法与流程

【技术领域】

本发明有关于利用光辐射直接转变为电能的技术，尤其指与建筑物整合的太阳能技术。

背景技术：

近年来，为适应太阳能市场更苛刻的需求，在不断提高组件转换效率的同时，外观方面要更加人性化，更加贴合环境的需要。大量太阳能发电站正在建设中，太阳能与建筑、环境一体化也日趋成熟，这就需要有更多种颜色的组件以适应美观要求。尤其是太阳能与建筑、环境一体化对彩色组件的需求更加迫切，对于作为建筑材料的太阳能产品，人们希望能够选择自己喜欢的颜色来装扮自己的建筑，彰显建筑的个性。

关于具有彩色图案的太阳能电池现有技术中，中国大陆专利cn01815233.3披露一种太阳能电池单元，包括背面电极、发光层、以及可选的正面电极。太阳能电池单元的部分表面不产生任何能量，太阳能电池单元的特征在于在太阳能电池单元的至少部分不产生能量的部分上存在彩色材料，而太阳能电池单元的至少部分能量产生部分没有彩色材料，将彩色材料的颜色选择得与太阳能电池单元的光产生部分的颜色不同。

现有技术中，中国大陆专利cn200920318921.7披露一种非晶硅薄膜太阳能电池组件，通过彩色夹胶层固定在玻璃或钢化玻璃上制成的用于建筑的彩色太阳能电池组件，其特征在于由非晶硅太阳能电池组件、彩色夹胶层、玻璃或钢化玻璃构成一个整体的光电幕墙构件，非晶硅薄膜太阳能电池组件通过彩色夹胶层固定在玻璃或钢化玻璃上，非晶硅薄膜太阳能电池组件由多片组合构成并留有间隙，通过铝箔非晶硅薄膜太阳能电池组件连接电极，间隙采用透明材料填充，非晶硅薄膜太阳能电池组件经彩色夹胶层压置在两块玻璃或钢化玻璃之间，由两块玻璃或钢化玻璃封装。

现有技术中，中国大陆专利cn201110225590.4批露一种具有图案的彩色太阳能电池片的制备方法，其步骤为：首先制备与所需图案对应的网版；再由制好的网版用丝网印刷的方式将腐蚀性浆料印到彩色太阳能电池片的色彩调制层，在温度为0℃～1000℃条件下，处理时间为10秒～3600秒；腐蚀后的太阳能电池片经过超声清洗、纯水喷淋具有图案的正电极一面，再经烘干，制得具有图案的彩色太阳能电池片。

现有技术中，中国大陆专利cn201220432249.6披露一种由彩色太阳能电池制作的彩色太阳能组件，包括由上而下依次排布的钢化玻璃、eva、彩色太阳能电池片、eva、背板，所述的彩色太阳能电池片由单片含有2种以上颜色的彩色太阳能电池片组成。

技术实现要素：

本发明的目的，在于提供一种具备裸视3d图案的彩色太阳能模块，能够呈现鲜艳饱和的裸视3d彩色图案，使彩色太阳能模块更为美观，且其中的3d彩色图案对发光效率的减损较小。这种彩色太阳能模块可应用于广告招牌、建筑材料、艺术装置上等，兼具发电的功能，能有效扩大太阳能模块的应用场景，提升太阳能模块的附加应用价值。

基于本发明提出的技术方案，能够将任何种类的太阳能电池模块，例如：单晶矽、多晶矽、非晶矽、染料敏化等各种太阳能电池模块，转换成兼具裸视3d彩图与发电功能，应用范围广泛。

本发明首先提出一种具备裸视3d图案的彩色太阳能模块的制造方法，包含：

s11：提供一个太阳能电池200；

s12：以喷墨打印形成一个白色油墨层110于该太阳能电池200表面，该白色油墨层110包含有网格状规则排列的白色墨点密度与白色透光间隙112；

s13：以喷墨打印形成第一透明光栅层120于该白色油墨层110上，该第一透明光栅层120由规则排列的第一透明栅体121所构成，具有第一光栅密度；

s14：以喷墨打印形成第一图案层130于该第一透明光栅层120上，该第一图案层130包含有由多种颜色的多个第一有色墨点131规则排列的所构成的一个第一图案，具有网格状的第一墨点密度与第一透光间隙132；

s15：以喷墨打印形成第二图案层140于该第一图案层130上，该第二图案层140包含有由多种颜色的多个第二有色墨点141规则排列的所构成的一个第二图案144，具有网格规则排列的第二墨点密度与第二透光间隙142，该第二墨点密度高于该第一墨点密度与该第一光栅密度；

s16：以透明高分子材料形成一个厚度至少为2mm的透明封装层150于该第二图案层140上；以及

s17：以喷墨打印形成第二透明光栅层160于该透明封装层150上，该第二透明光栅层160由规则排列的第二透明栅体161所构成，具有第二光栅密度，该第二透明光栅层160相对于该第二图案144的位置具有镂空区162。

本发明接著提出一种具备裸视3d图案的彩色太阳能模块，其特征在于由上述s11～s17的制造方法所制作而成。

基于相同的技术构思，本发明又提出一种具备裸视3d图案的彩色太阳能模块的制造方法，包含：

s21：提供一个强化玻璃150a，厚度至少为2mm；

s22：以喷墨打印形成一个第二图案层140于该强化玻璃150a表面，该第二图案层140包含有由多种颜色的多个第二有色墨点141规则排列的所构成的一个第二图案144，具有网格规则排列的第二墨点密度与第二透光间隙142；

s23：以喷墨打印形成一个第一图案层130于该第二图案层140表面，该第一图案层130包含有由多种颜色的多个第一有色墨点131规则排列的所构成的一个第一图案，具有网格状的第一墨点密度与第一透光间隙132；

s24：以喷墨打印形成一个第一透明光栅层120于该第一图案层130表面，该第一透明光栅层120由规则排列的第一透明栅体121所构成，具有第一光栅密度；

s25：以喷墨打印形成一个白色油墨层110于该第一透明光栅层120表面，该白色油墨层110包含有网格状规则排列的白色墨点密度与白色透光间隙112，步骤s21至s25藉此形成一个图案膜层117；

s26：提供一个太阳能电池200；

s27：将该图案膜层117翻转，以该白色油墨层110为底，进行层压封装将该图案膜层117封装于该太阳能电池200的表面；

s28：以喷墨打印形成一个第二透明光栅层160于该强化玻璃150a的另一表面，该第二透明光栅层160相对于该第二图案144的位置具有镂空区162；其中，该第二墨点密度高于该第一墨点密度与该第一光栅密度。

本发明接著再提出一种具备裸视3d图案的彩色太阳能模块，其特征在于由上述s21～s28的制造方法制作而成。

本发明提出的具备裸视3d图案的彩色太阳能模块及制造方法，在太阳能电池200的表面以uv喷墨打印形成透光的3d彩图，借此构成具备裸视3d图案的彩色太阳能模块。其中透光的3d彩图以微细网格状的白色油墨层打底，能使第一图案层130与第二图案层140构成的彩色图案的色彩更为鲜艳与饱和；再结合第一透明光栅与第二透明光栅的交互配置，更凸显立体效果，且具有较佳的预设透光间隙，透光效果较佳，对太阳能模块的发光效率减损较小。

【附图说明】

图1a是本发明第一实施例，一种具备裸视3d图案的彩色太阳能模块的示意图。

图1b是本发明第三实施例，另一种具备裸视3d图案的彩色太阳能模块的示意图。

图2a是本发明第二实施例，根据图1a的具备裸视3d图案的彩色太阳能模块的制造方法步骤示意图。

图2b是本发明第四实施例，根据图1b的具备裸视3d图案的彩色太阳能模块的制造方法步骤示意图。

图3是本发明中，白色油墨层的结构示意图。

图4是本发明中，第一透明光栅层的结构示意图。

图5是本发明中，第一图案层与第二图案层的结构示意图。

图6是本发明中，第二图案相对于与第一图案层的示意图。

图7是本发明中，透明层与第二透明光栅层的结构示意图。

附图中的符号说明如下：

制造方法的步骤s11、s12、s13、s14、s15、s16、s17

制造方法的步骤s21、s22、s23、s24、s25、s26、s27、s28

太阳能电池200

透光彩图层100

白色油墨层110

白色墨点111

白色透光间隙112

第一透明光栅层120

第一透明栅体121

第一图案层130

第一有色墨点131

第一透光间隙132

第二图案层140

第二有色墨点141

第二透光间隙142

第二图案144

透明层150

强化玻璃150a

第二透明光栅层160

第二透明栅体161

镂空区162

图案膜层117

【具体实施方式】

本发明主要披露一种太阳能电池的应用，其中所使用的太阳能发电的电化学基本原理已为相关技术领域的技术人员所熟知，故以下文中的说明，不作完整描述。同时，以下文中所对照的附图，主要表达与本发明特征有关的结构示意，并未亦不需要依据实际尺寸完整绘制，在先说明。

请参照图1a，本发明的第一实施例，为一种具备裸视3d图案的彩色太阳能模块，包括一个太阳能电池200、以及一个形成于太阳能电池200表面的一个透光彩图层100。太阳能电池模块200是已经封装完成的太阳能电池，其表面层可以是玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯pet塑料、环氧树脂epoxy、或其他透光材料等，并不设限。

透光彩图层100包含有自下而上依序堆叠的一个白色油墨层110、一个第一透明光栅层120、一个第一图案层130、一个第二图案层140、一个透明层150、以及一个第二透明光栅层160。

为了制造第一实施例所述的具备裸视3d图案的彩色太阳能模块，本发明更提出第二实施例，为一种具备裸视3d图案的彩色太阳能模块的制造方法，如图2a所示，包含下列步骤：

s11：提供一个太阳能电池200；

s12：以喷墨打印形成一个白色油墨层110于该太阳能电池200表面，该白色油墨层110包含有网格状规则排列的白色墨点密度与白色透光间隙112；

s13：以喷墨打印形成第一透明光栅层120于该白色油墨层110上，该第一透明光栅层120由规则排列的第一透明栅体121所构成，具有第一光栅密度；

s14：以喷墨打印形成第一图案层130于该第一透明光栅层120上，该第一图案层130包含有由多种颜色的多个第一有色墨点131规则排列的所构成的一个第一图案，具有网格状的第一墨点密度与第一透光间隙132；

s15：以喷墨打印形成第二图案层140于该第一图案层130上，该第二图案层140包含有由多种颜色的多个第二有色墨点141规则排列的所构成的一个第二图案144，具有网格规则排列的第二墨点密度与第二透光间隙142，该第二墨点密度高于该第一墨点密度与该第一光栅密度；

s16：以透明高分子材料形成一个厚度至少为2mm的透明封装层150于该第二图案层140上；以及

s17：以喷墨打印形成第二透明光栅层160于该透明封装层150上，该第二透明光栅层160由规则排列的第二透明栅体161所构成，具有第二光栅密度，该第二透明光栅层160相对于该第二图案144的位置具有镂空区162。

请见图3，白色油墨层110由网格状规则排列的白色墨点111构成，藉以形成白色墨点111密度，白色墨点111之间形成有白色透光间隙112。

请见图5，第一图案层130由多种颜色的多个第一有色墨点131规则排列所构成，藉以形成一个第一图案。第一图案中的第一有色墨点131具有网格状的第一墨点密度，第一有色墨点131之间形成有第一透光间隙132。

第二图案层140有由多种颜色的多个第二有色墨点141规则排列所构成，藉以形成一个第二图案144。第二图案144中的第二有色墨点141以网格状规则排列，藉以形成第二墨点密度，第二有色墨点141之间具有第二透光间隙142。

请见图6，第一图案层130主要用作为第二图案144的衬底之用，第一墨点密度较低，色调与饱和度也较淡，第一透光间隙132较宽。第二图案144一般来说不会布满整个第一图案层130，其作用在凸显3d立体效果，第二墨点密度较高，色调与饱和度也较浓，第二透光间隙142较第一透光间隙132为窄。藉此，以远处观之，第二图案144可以浮现在第一图案上方。

第一透明光栅层120、透明层150与第二透明光栅层160在本发明中是要起到人眼视觉差屏障的作用，藉此更凸显第二图案凸出的浮在第一图案层130所形成的裸视3d效果。

请见图4，第一透明光栅层120由规则排列的第一透明栅体121所构成，藉以形成第一光栅密度。请见图7，第二透明光栅层160由规则排列的第二透明栅体161所构成，藉以形成第二光栅密度。较佳的，考虑光学效果，第一透明栅体121与第二透明栅体161可以是圆柱体或圆锥体，其中以圆柱体的制作较为简易。

第一光栅层120的第一透明栅体121的直径优选为0.5mm～2mm，各第一透明栅体121间的距离优选为1mm～2mm，第一透明栅体121间的高度优选为0.1mm～1mm，第一透明栅体121为圆柱体或圆锥体。第二光栅层160的第二透明栅体161的直径优选为0.5mm～2mm，各第二透明栅体161间的距离优选为1mm～2mm，第二透明栅体161间的高度优选为0.1mm～1mm。

为便于制造，第一光栅层120与第二光栅层160中的透明栅体尺寸、透明栅体间距，可以都使用相同的参数，但更以凸显裸视3d效果而在上述范围内调整为佳。尤其重要的是，第一光栅层120内的第一透明栅体121是规则的均匀分布在整个层内，但第二光栅层160相对于第二图案144的位置设置有镂空区162，在镂空区162内没有设置第二透明栅体161，在镂空区162外才有均匀分布的第二透明栅体161。藉此，第二图案144的裸视3d效果才会愈发凸显。

另，为了保护第一图案层130与第二图案层140，以及增强光学效果，在透光彩图层100中，透明层150要具有最厚的厚度，至少2mm。

请见图3，白色油墨层110在本发明中起到的关键作用是作为彩色图案的衬底，因为一般封装完成的太阳能电池模块表面为深蓝色或黑色，在其表面不容易形成鲜艳饱和的彩色图案。如果直接在深蓝色或黑色的太阳能电池模块表面形成彩色图案，不但耗费油墨，彩色图案的视觉效果也差。本发明使用白色油墨层110作为衬底，一方面改变太阳能电池模块表面颜色，另一方面可作太阳光的反射面，藉此使人眼看到的彩色图案更鲜艳。

但白色油墨层110也会阻挡太阳光进入太阳能电池模块200中，因此，白色油墨层110实质上是由多个白色墨点111规则排列的所构成的一个网格状图案，白色墨点111之间形成有第白色透光间隙112可供光线穿透，如图3所示。

白色透光间隙112在本发明是非常重要的，如果白色油墨层110中没有白色透光间隙112，光线就会被大量阻挡，而无法有效穿透白色油墨层110，到达底下的太阳能电池模块200，这样就会严重影响发光效率。白色透光间隙112的宽度必须做适当的设定，考虑太阳能电池模块200产生光电反应的光波长以可见光为主，波长380纳米～760纳米，所以白色透光间隙112要足够让可见光穿透即可让太阳能电池模块200发电。通过多次实验与测试，较佳的，白色透光间隙112的宽度为0.002毫米～0.015毫米，更优选为0.004毫米～0.014毫米。如果太宽，虽然透光效果好，但是作为图案衬底的效果就差。如果太窄，作为图案衬底的效果好，但是透光效果就差了。

各个白色透光间隙112之间的白色墨点111的线条宽度也是一个重要参数，线条宽度太宽，作为图案衬底的效果好，但是透光效果就差；线条宽度太窄，透光效果好，但是作为图案衬底的效果就差。本发明中，较佳的，白色墨点111的线条宽度大致等同于白色透光间隙112的宽度。

考虑透光、3d及作为图案衬底的综合效果，较佳的，白色墨点密度要高于第一透明光栅层120中的第一光栅密度，白色油墨层110的厚度优选为0.01mm～0.015mm。

请见图5，第二图案层140中的第二透光间隙142的主要作用在允许光线穿透，使太阳能电池模块200发挥应有的功能。较佳的，第二图案层140所使用的油墨包括青色油墨、红色油墨、黄色油墨、与黑色油墨，藉此喷墨打印形成网格状多色图案。

第二透光间隙142的宽度也必须做适当的设定，如果太宽，虽然透光效果好，但是作为彩色图案的效果就差。如果太窄，作为彩色图案的效果好，但是透光效果就差了。考虑到白色油墨层110的白色透光间隙112的宽度，通过多次实验与测试，较佳的，第二透光间隙142的宽度为0.002毫米～0.015毫米，更优选为0.004毫米～0.014毫米。各个第二透光间隙142之间的第二有色墨点141的线条宽度也是一个重要参数，线条宽度太宽，作为彩色图案的效果好，但是透光效果就差；线条宽度太窄，透光效果好，但是作为彩色图案的效果就差。本发明中，较佳的，第二有色墨点141的线条宽度大致等同于第二透光间隙142的宽度。

由于第一图案层130与第二图案层140是形成在第一透明光栅层120上，第二透光间隙142较第一透光间隙132为窄，第二墨点密度较第一墨点密度与第一光栅密度为高，所以第一有色墨点131并不会布满在第一透明光栅层120的第一透明栅体121间隙中，反而是第二图案144中的第二有色墨点141会比较密集的均匀分布在第一透明栅体121间隙中。

本发明中，白色油墨层110、第一透明光栅层120、第一图案层130、第二图案层140、第二透明光栅层160，都是以不同颜色(包括透明无色)的墨水以数字控制的喷墨打印形成为佳，这样能精准控制墨点尺寸、墨点密度、间隙宽度、层的高度等。另，透明层150可以使用透明墨水喷墨打印而成，也可以直接使用聚对苯二甲酸乙二醇酯pet塑料、环氧树脂epoxy、玻璃等压在第二图案层140上，在此并不设限。

欲控制墨点大小与线条宽度可以操作两个参数：一、调整白色油墨量；以及调整uv灯辐射照度。当油墨量不变，辐射照度增加，形成的墨点会较小，因在喷墨过程产生提早固化现象，墨点落在物体表面时不会产生飞溅现象，形成的墨点就会较小。例如以720＊720dpi的uv喷墨打印机进行打印时，720＊720dpi表示一平方英吋面积中有518400个点，油墨层的正常形成厚度为0.01毫米，因为油墨在喷墨打印过程中会飞溅损失，所以生成的墨点的大小尺寸约0.005～0.01平方毫米，透光间隙的宽度为0.002～0.007毫米，如此即可让波长380～760纳米的可见光轻易穿过。但若要得到更高的太阳能效能，则可将油墨量不变，提高辐射照度即可得到更宽的间距，但油墨的厚度就会增加。一般uv喷墨打印机的单位时间喷墨量为固定，当喷墨厚度从0.01毫米增加至0.015毫米时，透光间隙的宽度会增加50％，达到0.004～0.014毫米，可让更多可见光穿透。

本实施例中，较佳的，白色油墨层110更包含有二氧化钛微粒113，请见图3。二氧化钛是极佳的光催化剂，可以促进光电转换反应。同时，二氧化钛微粒113本身呈现白色，混在白色油墨层110中，不会改变白色油墨颜色；另一方面，二氧化钛微粒113本身还起到对光的反射与散射效果，能够把原本被油墨遮蔽或吸收的光线，向外反射或散射，而通过白色油墨层110，到达底下的太阳能电池模块200，使发光效率减损较少。

请参照图1b，基于相同的技术构思，本发明更提出第三实施例，为另一种具备裸视3d图案的彩色太阳能模块，包括一个太阳能电池200、以及一个形成于太阳能电池200表面的一个透光彩图层100。透光彩图层100包含有自下而上依序堆叠的一个白色油墨层110、一个第一图案层130、一个第二图案层140、一个第一透明光栅层120、一个强化玻璃150a、以及一个第二透明光栅层160。白色油墨层110包含有网格状规则排列的白色墨点密度与白色透光间隙112；第一透明光栅层120由规则排列的第一透明栅体121所构成，具有第一光栅密度；第一图案层130包含有由多种颜色的多个第一有色墨点131规则排列的所构成的一个第一图案，具有网格状的第一墨点密度与第一透光间隙132；第二图案层140包含有由多种颜色的多个第二有色墨点141规则排列的所构成的一个第二图案144，具有网格规则排列的第二墨点密度与第二透光间隙142；第二透明光栅层160由规则排列的第二透明栅体161所构成，具有第二光栅密度；第二墨点密度高于第一墨点密度与第一光栅密度，第二透明光栅层160相对于第二图案144的位置具有镂空区162，透光彩图层100中的强化玻璃150a具有最厚的厚度。

第三实施例可以达到与第一实施例相近的裸视3d效果，而其中第三实施例与第一实施例的区别在于第一透明光栅层120的相对位置。在第三实施例中，第一透明光栅层120在第二图案层140与强化玻璃150a之间；在第一实施例中，第一透明光栅层120在白色油墨层110与第一图案层130之间。

为了制造第三实施例所述的具备裸视3d图案的彩色太阳能模块，本发明更提出第四实施例，为一种具备裸视3d图案的彩色太阳能模块的制造方法，如图2b所示，包含下列步骤：

s21：提供一个强化玻璃150a，厚度至少为2mm；

s22：以喷墨打印形成一个第二图案层140于该强化玻璃150a表面，该第二图案层140包含有由多种颜色的多个第二有色墨点141规则排列的所构成的一个第二图案144，具有网格规则排列的第二墨点密度与第二透光间隙142；

s23：以喷墨打印形成一个第一图案层130于该第二图案层140表面，该第一图案层130包含有由多种颜色的多个第一有色墨点131规则排列的所构成的一个第一图案，具有网格状的第一墨点密度与第一透光间隙132；

s24：以喷墨打印形成一个第一透明光栅层120于该第一图案层130表面，该第一透明光栅层120由规则排列的第一透明栅体121所构成，具有第一光栅密度；

s25：以喷墨打印形成一个白色油墨层110于该第一透明光栅层120表面，该白色油墨层110包含有网格状规则排列的白色墨点密度与白色透光间隙112，步骤s21至s25藉此形成一个图案膜层117；

s26：提供一个太阳能电池200；

s27：将该图案膜层117翻转，以该白色油墨层110为底，进行层压封装将该图案膜层117封装于该太阳能电池200的表面；

s28：以喷墨打印形成一个第二透明光栅层160于该强化玻璃150a的另一表面，该第二透明光栅层160相对于该第二图案144的位置具有镂空区162；其中，该第二墨点密度高于该第一墨点密度与该第一光栅密度。

本实施例中，白色油墨层110、第一图案层130、第二图案层140、第一透明光栅层120、透明层150、以及第二透明光栅层160的特征与第二实施例相同，于此不再赘述。

经由以上的说明，本发明的优点归纳如下：

一、以喷墨打印技术在太阳能电池模块200上直接打印具有裸视3d效果的透光彩图层100，以形成具备裸视3d图案的彩色太阳能模块，制作较为简易，更容易批量生产。

二、透光彩图层100底部的白色油墨层110能够排除太阳能电池模块200的深蓝色或黑色表面的不良影响，使彩色图案更饱和鲜艳。

三、白色油墨层110、第一图案层130与第二图案层140其中的白色透光间隙112、第一透光间隙132、第二透光间隙142，能够提供足够的透光效果，对太阳能电池模块200的发光效率减损影响较小。

四、第一透明光栅与第二透明光栅的交互配置，更凸显裸视3d的立体效果，使太阳能模块能具有饱和鲜艳的裸视3d彩色图案、以及足够的发光效率以应付实际使用。

以上所述仅为本发明较佳的实施方式，并非用以限定本发明的权利范围；同时以上的描述，对于相关技术领域专门人士应可理解及实施，因此其他未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在权利要求的涵盖范围中。