光伏电池装置、光伏电池及其光伏模块的制作方法

本实用新型涉及一种太阳能电池，尤其涉及一种光伏电池装置、光伏电池及其光伏模块。

背景技术：

太阳能是大自然中取之不尽、用之不竭的再生能源，与使用石化燃料制造能源相比是更为环保的洁净能源，使用过程也不会产生任何污染。太阳能电池的研究是再生能源中受众人期待的一个方向，而发展太阳能初期遭遇到的问题是光电转换效率不高和造价昂贵，不过使用高分子材料所开发的有机太阳能电池因为造价便宜且具备材质轻盈及可挠曲等特性而逐渐受到业界与学术界的瞩目。然而，现有光伏电池的结构因制造过程太繁琐，以致于不利进行大量生产。

于是，本发明人有感上述缺陷可改善，乃特潜心研究并配合科学原理的运用，终于提出一种设计合理且有效改善上述缺陷的本实用新型。

技术实现要素：

本实用新型实施例在于提供一种光伏电池装置、光伏电池及其光伏模块，有效地改善现有光伏电池的缺陷。

本实用新型实施例公开一种光伏电池，包括：一基板；多个导电片，彼此间隔地设置于所述基板上并构成一第一矩阵状排列；以及多个光伏单元，彼此间隔地设置于多个所述导电片上并构成一第二矩阵状排列，并且所述第二矩阵状排列不同于所述第一矩阵状排列；其中，相邻的任两列所述光伏单元之间为分离设置，而于每一列所述光伏单元中的任两个相邻所述光伏单元接触于一个所述导电片而达成电性连接。

优选地，每个所述光伏单元包含有：一光电转换复合层，包含一分隔槽及位于所述分隔槽相反两侧的一第一区块与一第二区块，所述第一区块与所述第二区块彼此分离且分别设置于两个相邻所述导电片上；一导电柱，埋置于所述第二区块并连接于相对应的所述导电片；一绝缘膜，设置于所述第一区块与所述第二区块上并横跨所述分隔槽；以及一连接片，设置于所述第一区块与所述第二区块上并连接于所述导电柱，而所述绝缘膜埋置于所述连接片内。

优选地，于每一列所述光伏单元的任两个相邻所述光伏单元之中，其中一个所述光伏单元的所述第二区块是与其中另一个所述光伏单元的所述第一区块彼此相邻且设置于一个所述导电片上。

优选地，于每个所述光伏单元之中，所述第二区块通过埋置于其内的所述导电柱而分隔成两个子区块，并且两个所述子区块的间距大致为10微米至120微米。

优选地，于每个所述光伏单元之中，所述第一区块与所述第二区块的间距大致为10微米至120微米；每个所述光伏单元的所述第一区块与所述第二区块各包含有堆叠设置的一电子传递层、一主动层、及一电洞传递层。

优选地，任两个相邻所述光伏单元的间距大致为10微米至120微米。

优选地，所述基板包含有一板体及设置于所述板体上的一硬化层，并且多个所述导电片设置于所述硬化层上。

本实用新型实施例也公开一种光伏电池装置，包括：一光伏电池，包含有：一基板；多个导电片，彼此间隔地设置于所述基板上并构成一第一矩阵状排列；及多个光伏单元，彼此间隔地设置于多个所述导电片上并构成一第二矩阵状排列，并且所述第二矩阵状排列不同于所述第一矩阵状排列；其中，相邻的任两列所述光伏单元之间为分离设置，而于每一列所述光伏单元中的任两个相邻所述光伏单元接触于一个所述导电片而达成电性连接；两个保护层，分别设置于所述光伏电池的相反两侧；以及一封装胶体，接合于两个所述保护层并围绕在所述光伏电池外缘，以使所述光伏电池位于所述封装胶体及两个所述保护层所包围形成的一密闭空间内。

本实用新型实施例又公开一种光伏电池的光伏模块，包括：一导电片；以及两个光伏单元，彼此间隔地设置于所述导电片，以通过所述导电片而达成电性连接；每个所述光伏单元包含有：一光电转换复合层，包含一分隔槽及位于所述分隔槽相反两侧的一第一区块与一第二区块，所述第一区块与所述第二区块彼此分离且分别设置于两个相邻所述导电片上；一导电柱，埋置于所述第二区块；一绝缘膜，设置于所述第一区块与所述第二区块上并横跨所述分隔槽；及一连接片，设置于所述第一区块与所述第二区块上并连接于所述导电柱，而所述绝缘膜埋置于所述连接片内；其中，两个所述光伏单元的其中一个所述光伏单元的所述第二区块是与其中另一个所述光伏单元的所述第一区块彼此相邻且设置于所述导电片上，并且所述导电片连接设置于其上的所述第二区块内的所述导电柱。

优选地，于每个所述光伏单元之中，所述第二区块经由埋置于其内的所述导电柱而分隔成两个子区块。

优选地，两个所述光伏单元的间距大致为10微米至120微米，并且每个所述光伏单元的所述第一区块与所述第二区块的间距大致为10微米至120微米，而两个所述子区块的间距大致为10微米至120微米。

优选地，每个所述光伏单元的所述第一区块与所述第二区块各包含有由邻近所述导电片朝远离所述导电片方向堆叠设置的一电子传递层、一主动层、及一电洞传递层。

综上所述，本实用新型实施例所公开的光伏电池装置、光伏电池及其光伏模块，其通过不同于以往的结构设计(如：光伏模块的构造)，而能够利于进行大量生产。再者，所述光伏电池的结构设计更是能够降低制造难度与制造成本，以利于通过卷对卷(R2R)技术进行制造，因而更是有助于光伏电池的量产。

为更进一步了解本实用新型的特征及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型的保护范围作任何的限制。

附图说明

图1为本实用新型光伏电池的制造方法的步骤S110的俯视示意图。

图2为图1沿剖线Ⅱ-Ⅱ的剖视示意图。

图3为本实用新型光伏电池的制造方法的步骤S120的俯视示意图。

图4为图3沿剖线IV-IV的剖视示意图。

图5为本实用新型光伏电池的制造方法的步骤S130的俯视示意图。

图6为图5沿剖线VI-VI的剖视示意图。

图7为本实用新型光伏电池的制造方法的步骤S140的俯视示意图。

图8为图7沿剖线VⅢ-VⅢ的剖视示意图。

图9为本实用新型光伏电池的制造方法的步骤S150的俯视示意图。

图10为图9沿剖线X-X的剖视示意图。

图11为图10的局部放大示意图。

图12为图10另一实施态样的示意图。

图13为本实用新型光伏电池装置的示意图。

具体实施方式

[实施例一]

请参阅图1至图12，为本实用新型的实施例一，需先说明的是，本实施例对应附图所提及的相关数量与外型，仅用来具体地说明本实用新型的实施方式，以便于了解本实用新型的内容，而非用来局限本实用新型的保护范围。

本实施例公开一种光伏电池100，而为便于理解上述光伏电池的具体构造，下述先大致介绍所述光伏电池100的制造方法，其包含有步骤S110～S150，但本实用新型的光伏电池100的生产制造不以上述制造方法为限。

步骤S110：如图1和图2所示，在一基板1上依序堆叠设置有一导电层20及一光伏材料层30。其中，所述光伏材料层30于本实施例中为多层构造，其例如包含有依序堆叠的一电子传递层E’、一主动层A’、及一电洞传递层H’。

再者，所述基板1、导电层20、及光伏材料层30之间的实际制造顺序或制造方式可依据设计者需求而加以调整，在此不加以限制。举例来说，所述光伏材料层30的制造可以是在导电层上依序涂布形成电子传递层E’、主动层A’、及电洞传递层H’；或者，光伏材料层30的制造也可以是在导电层上依序涂布形成电洞传递层H’、主动层A’、及电子传递层E’。另，所述基板1(及导电层20)被应用在本步骤S110之前，也可以是呈(圆筒状)卷材的方式存在。

步骤S120：如图3和图4所示，蚀刻上述光伏材料层30与导电层20，以形成纵横交错(如：栅栏状)的多个第一纵向蚀刻槽G1与多个第一横向蚀刻槽G1’。其中，本步骤S120的蚀刻过程较佳是不破坏所述基板1，但于实际运作时，只要基板1不被蚀刻穿透即可。所述第一纵向蚀刻槽G1与第一横向蚀刻槽G1’皆贯穿上述光伏材料层30与导电层20，以裸露局部的基板1。也就是说，上述第一纵向蚀刻槽G1与第一横向蚀刻槽G1’的底面相当于基板1的局部板面。

进一步地说，本步骤S120的蚀刻过程较佳是采用不破坏基板1的特定雷射能量实施，并且所述第一纵向蚀刻槽G1与第一横向蚀刻槽G1’各具有大致为10微米至120微米的槽宽。再者，所述导电层20被所述多个第一纵向蚀刻槽G1与第一横向蚀刻槽G1’划分成以一第一矩阵状排列的多个导电片2。

步骤S130：如图5和图6所示，蚀刻上述光伏材料层30，以在每个第一纵向蚀刻槽G1旁依序形成有间隔排列的一第二蚀刻槽G2与一第三蚀刻槽G3，并且每个第一纵向蚀刻槽G1是平行于相邻的第二蚀刻槽G2与第三蚀刻槽G3。

其中，本步骤S130的蚀刻过程较佳是不破坏导电层20，但于实际运作时，只要导电层20不被蚀刻穿透即可。所述第二蚀刻槽G2与第三蚀刻槽G3皆贯穿上述光伏材料层30，以裸露局部的导电层20(或导电片2)。也就是说，第二蚀刻槽G2与第三蚀刻槽G3的底面相当于导电层20(或导电片2)的局部表面。

进一步地说，本步骤S130的蚀刻过程较佳是采用不破坏导电层20的特定雷射能量实施，并且所述第二蚀刻槽G2与第三蚀刻槽G3各具有大致为10微米至120微米的槽宽。再者，所述光伏材料层30被上述多个第一横向蚀刻槽G1’与多个第三蚀刻槽G3划分成以一第二矩阵状排列的多个前置光伏单元3’，并且上述第一矩阵状排列不同于第二矩阵状排列。

更详细地说，在每个前置光伏单元3’中，贯穿光伏单元3的第一纵向蚀刻槽G1部位定义为一分隔槽313，并且前置光伏单元3’包含位于上述分隔槽313相反两侧(如图6中的分隔槽313左侧与右侧)的一第一区块311与一第二区块312；而贯穿上述第二区块312的第二蚀刻槽G2部位定义为一填充槽3121，上述每个填充槽3121对应于一个所述导电片2，并且所述第二区块312包含位于上述填充槽3121相反两侧的两个子区块3122。

步骤S140：如图7和图8所示，在每个前置光伏单元3’的第一区块311与第二区块312上形成横跨分隔槽313的一绝缘膜33，并且上述绝缘膜33未覆盖在填充槽3121。其中，所述多个绝缘膜33能够通过印刷方式成形，并且绝缘膜33的材质可以是紫外线胶、环氧树脂、或蓝胶，但本实用新型不受限于此。

步骤S150：如图9和图10所示，在每个前置光伏单元3’的填充槽3121内形成有一导电柱32、并在第一区块311与第二区块312上形成有连接导电柱32且覆盖上述绝缘膜33的一连接片34。借此，每个前置光伏单元3’及形成于其上的绝缘膜33、导电柱32、与连接片34共同构成一光伏单元3。再者，于每一列光伏单元3中的任两个相邻光伏单元3接触于一个导电片2而达成电性连接。须说明的是，本实施例中的导电柱32与连接片34可以是一体成形的构造或是分别成行而相互连接的构造，本实用新型在此不加以限制。

以上为光伏电池100的制造方法说明，下述接着介绍本实施例的光伏电池100具体构造。请参阅图9至图11所示，所述光伏电池100包含一基板1、多个导电片2、及多个光伏单元3。其中，上述多个导电片2彼此间隔地设置于基板1上并构成一第一矩阵状排列。上述多个光伏单元3彼此间隔地设置于多个导电片2上并构成一第二矩阵状排列，并且所述第二矩阵状排列不同于第一矩阵状排列。再者，相邻的任两列光伏单元3之间为分离设置，并且任两个相邻光伏单元3的间距大致为10微米至120微米。而于每一列光伏单元3中的任两个相邻光伏单元3接触于一个导电片2而达成电性连接。

更详细地说，所述基板1可以是一透光塑料板或是一透光玻璃板，并且所述透光塑料板的材质为聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺(PA)、聚氨酯(PU)、及压克力的至少其中之一。上述每个导电片2呈透明状并且由一有机导体材料或一无机导体材料所形成。其中，所述有机导体材料选自于聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)、奈米碳管或其组合，所述无机导体材料则是金属或金属氧化物。

请同时参阅图10和图11所示，每个光伏单元3包含有一光电转换复合层31、埋置于上述光电转换复合层31的一导电柱32、设置于上述光电转换复合层31顶面的一绝缘膜33、及覆盖上述绝缘膜33且连接于导电柱32的一连接片34。其中，由于本实施例中的每个光伏单元3的构造大致相同，所以为便于理解，以下先针对其中一个光伏单元3的构造作一说明，而后再介绍多个光伏单元3之间的连接关系。

所述光电转换复合层31包含一分隔槽313及位于所述分隔槽相反两侧(如图10中的分隔槽313左侧与右侧)的一第一区块311与一第二区块312。其中，所述分隔槽313裸露出部分基板1的板面，相当于分隔槽313的槽底为上述基板1的部分板面。所述光电转换复合层31的第一区块311与第二区块312彼此分离且分别设置于位在分隔槽313相反两侧的两个相邻导电片2上，而上述第一区块311与第二区块312的间距于本实施例中大致为10微米至120微米，但本实用新型不受限于此。

进一步地说，所述光伏单元3的第一区块311与第二区块312各包含有由邻近基板1朝远离基板1方向(如图11中的由下往上)堆叠设置的一电子传递层E、一主动层A、及一电洞传递层H。其中，所述电子传递层E可采用有助于电子的注入和传输的材料(如：ZnO、TiO2)，电洞传递层H可采用有助于电洞的注入和传输的材料(如：PEDOT、MoO3、V2O5)，主动层A可采用有助于增加电子电洞重新结合的材料，且可为单层异质接面(BHJ)结构，但本实施例并不限定上述电子传递层E、主动层A、及电洞传递层H的材料。此外，在未绘示的实施例中，所述光伏单元3的第一区块311与第二区块312也可以各包含有由邻近基板1朝远离基板1方向堆叠设置的一电洞传递层H、一主动层A、及一电子传递层E。

所述导电柱32埋置于上述第二区块312内并连接于相对应的导电片2，所述第二区块312通过埋置于其内的导电柱32而分隔成两个子区块3122，并且上述两个子区块3122的间距大致为10微米至120微米。

所述绝缘膜33设置于所述第一区块311与第二区块312上并横跨上述分隔槽313，并且绝缘膜33未接触与导电柱32。进一步地说，绝缘膜33是设置于第一区块311及邻近上述第一区块311的第二区块312之子区块3122上，并且远离基板1的分隔槽313之槽口大致被绝缘膜33所遮蔽。

所述连接片34设置于所述第一区块311与第二区块312上并连接于上述导电柱32，而所述绝缘膜33埋置于连接片34内。进一步地说，所述连接片34于本实施例中也是设置于第一区块311及邻近上述第一区块311的第二区块312之子区块3122上。

以上即为本实施例的单个光伏单元3构造说明，而就整个光伏电池100的构造来看，于每一列光伏单元3的任两个相邻光伏单元3之中，其中一个所述光伏单元3的第二区块312是与其中另一个光伏单元3的第一区块311彼此相邻且设置于一个所述导电片2上。

需额外说明的是，本实施例的任一个导电片2及彼此间隔地设置于上述导电片2的两个相邻的光伏单元3(上述两个相邻的光伏单元3且能通过相连接的导电片2达成电性连接)可以共同定义为一光伏模块M。再者，所述光伏模块M可以单独地被应用在其他光伏电池(图中未示出)中，而不局限于本实施例图10所呈现的光伏电池100。

此外，本实施例虽是以图10所示的光伏电池100构造作一说明，但所述光伏电池100也可依据设计者的需求而作合理的方变化。举例来说，如图12所示，所述基板1包含有一板体11及设置于所述板体11上的一硬化层12，并且上述多个导电片2设置于所述硬化层12上。

其中，所述板体11为一透光塑料板或是一透光玻璃板，并且所述透光塑料板的材质为聚乙烯对苯二甲酸酯、聚乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚氨酯、及压克力的至少其中之一。所述硬化层12的材质为压克力、环氧树脂、及二氧化硅的至少其中之一，并且所述硬化层12的厚度为1微米至5微米。

[实施例二]

请参阅图13所示，本实施例公开一种光伏电池装置1000，包含如实施例一所述的光伏电池100、两个保护层200、及一封装胶体300。其中，上述光伏电池100已于实施例一中说明，所以本实施例不再对光伏电池100的构造加以赘述。

再者，上述两个保护层200分别设置于所述光伏电池100的相反两侧(如图13的光伏电池100顶侧与底侧)，所述封装胶体300接合于上述两个保护层200并围绕在光伏电池100外缘，以使所述光伏电池100位于所述封装胶体300及两个保护层200所包围形成的一密闭空间内。

更详细地说，所述封装胶体300可采用热敏性封合树脂材料或紫外光敏感性封合树脂材料，并以密闭式连续结构的形式围绕光伏电池100的外围边缘。所述两个保护层200各可以是一透明塑料保护层或一玻璃保护层，其中所述透明塑料可选自于聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺(PA)、聚氨酯(PU)或压克力，但不限于此。

借此，所述封装胶体300可与上述两个保护层200共同将光伏电池100完整包覆，而仅让光伏电池100中的至少部分引线(图中未显示)外露，以提升光伏电池装置1000的可靠性，例如：耐热、耐低温、抗湿、耐候等特性。

[本实用新型实施例的技术功效]

综上所述，本实用新型实施例所公开的光伏电池装置、光伏电池及其光伏模块，其通过不同于以往的结构设计(如：光伏模块的构造)，而能够利于进行大量生产。再者，所述光伏电池的结构设计更是能够降低制造难度与制造成本，以利于通过卷对卷(R2R)技术进行制造，因而更是有助于光伏电池的量产。

以上所述仅为本实用新型的优选可行实施例，并非用来局限本实用新型的保护范围，凡依本实用新型申请保护范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的保护范围。