專利名稱：錐形立體狀陣列式太陽能電池發電系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種錐形立體狀陣列式太陽能電池發電系統。
背景技術：
隨著人類生活的進步，對于能源的需求迅速增加，然而地球所蘊藏的能源有限且日漸枯竭，為此，人類不斷尋求及發展替代的能源，太陽能即為其中一種替代能源。太陽能發電是利用半導體材料制作出一種太陽能電池，其可將光能轉換成電能，以提供電力。一般太陽能電池發電系統是于一平板上設有數個太陽能電池，其中該太陽能電池是于一玻璃或硅等基板頂面依序形成一第一導電層、一光電轉換層、一第二導電層、一抗反射層及導電線，使入射光線經該玻璃基板底面往上照射，經折射后，光線通過該玻璃基板與第一導電層后，到達該光電轉換層，使光電轉換層產生電子流與電洞流，并經該第一、第二導電層傳送至外部。然而，該第一導電層與光電轉換層間的接口是呈平面，入射光線折射進入該光電轉換層前，部分光能會被該第一導電層與光電轉換層間的平面反射及散射而遠離該光電轉換層，光能未完全被該光電轉換層吸收，造成該太陽能電池的效率降低。因此，遂有業者于太陽能電池表面組設有一抗反射材質，然而卻造成太陽電池板制造成本增加及制造時間增長，且因抗反射層厚度無法兼顧所有入射的太陽光波長，其反射無法全面，而被留置的光能也因光電材料特性，只能轉換部分光譜為電能，故其效率仍有限。再者，進入太陽能電池內多余沒有被轉化為電能的光譜部分的能量不是通過反射或穿透，就是形成熱能，當熱能囤積在電池中會造成組件溫度上升，而造成電池轉換效率降低。一般太陽能電池的散熱途徑分為兩種，一種是太陽能電池直接經封裝表面向外輻射散熱至外界空氣中，另一種是由封裝結構將熱傳遞至一電路板上，再借由電路板將熱傳遞至外界空氣中，然而，當太陽能電池的吸收的光能增加時，溫度亦隨的升高，太陽能電池的熱能無法快速從封裝表面或電路板傳遞至外界空氣中，而使太陽能電池的光電轉換效率隨的下降。又，黑體輻射具可以完全吸收入射光線、聲波、電磁波的概念，已廣泛應用于噪音測試的無回響室、通訊及電磁干擾測試的無回波室，但未有用于太陽能發電者。此外，太陽能電池板的基板為硬質板材，且有一定體積，無法覆蓋組設于非平面的表面，因此其擺設方式及位置即受限制，并且，為使太陽能電池板隨時對準太陽以增加其入射太陽光強度及發電效能，有些發電系統即會裝設太陽追蹤的控制裝置，不過，此種方法除了提高設置及維修成本外，更會耗費一些電能。
發明內容
本發明所要解決的主要技術問題在于，克服現有技術存在的上述缺陷，而提供一種錐形立體狀陣列式太陽能電池發電系統，提高光電系統的發電效率，可增加散熱面積，使散熱性佳，有效提升光電轉換效率，可便利將太陽能電池發電系統據以應用于各種不規則的表面，則達便利實用性，可大量降低制造成本及時間。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是
一種錐形立體狀陣列式太陽能電池發電系統，其特征在于，包括數個錐體，是呈陣列式組設于一基層上，該錐體具有至少三面以上的面板形成立體錐狀，其底部為正三角形、正方形、菱形、矩形或六角形；且該數個錐體的各錐體是以小錐角形成并組成數組，錐體數組在太陽光入射時，由于錐角小，故可使入射光線逐次在不同錐面間自上而下不斷反射， 在錐面上的太陽能電板間穿梭，不再逸出錐體數組外，有如黑體輻射的完全吸收作用。數個太陽能電池裝設于錐體表面，其中各錐體間互相位于相對應位置的兩面板分別設有不同材質的太陽能電池，而各錐體相似位置的兩面板上的太陽能電池，則為相同材質，各太陽能電池是可將入射光線的不同頻譜光能轉變為電能，以提供發電。前述的錐形立體狀陣列式太陽能電池發電系統，其中基層具有可撓曲性。前述的錐形立體狀陣列式太陽能電池發電系統，其中錐體的底面是黏貼于該基層的頂面。前述的錐形立體狀陣列式太陽能電池發電系統，其中太陽能電池包含一表面玻璃保護層、一第一導電層、一光電轉換層、一第二導電層及一底部導電層。前述的錐形立體狀陣列式太陽能電池發電系統，其中是于一面板頂面形成有數個單位的太陽能電池，該太陽能電池包含有一第一導電層、一光電轉換層及一第二導電層，將該面板分割形成數個小單位的面板，并將數個面板加以組成該錐體。前述的錐形立體狀陣列式太陽能電池發電系統，其中錐體上的數個太陽能電池的導電層所輸出的電流，是可采并聯或串聯方式以輸出額定電壓、電流。前述的錐形立體狀陣列式太陽能電池發電系統，其中是可于該錐體的各面面板上利用鍍膜方式整體直接成形同材料的太陽能電池。前述的錐形立體狀陣列式太陽能電池發電系統，其中錐體底部的形狀為三角形、 四角形或六角形，而四角形包含正方形、菱形與長方形。前述的錐形立體狀陣列式太陽能電池發電系統，其中數個太陽能電池是以硅材料或非硅材料制成，不同材料制成的太陽能電池是可吸收光線中不同波長范圍的光譜將其轉化為電能，且各不同材質的太陽能電池是交錯設置于該數個錐體組成的數組。前述的錐形立體狀陣列式太陽能電池發電系統，其中硅材料主要分為單晶硅、多晶硅和非晶硅三大類，而非硅材料包含碲化鎘、砷化鎵銦、砷化鎵以及光敏染料等化合物半導體材料。本發明錐形立體狀陣列式太陽能電池發電系統，其是于一平面或曲面基層上方陣列式排列組設有數個錐體，各錐體間互相位于相似位置的兩面板分別設有相同材質的太陽能電池，而設于各錐體另外各面面板的太陽能電池均采用不同材質，即不同錐面位置采用不同材質的太陽能電池，而相似錐面位置的太陽能電池為相同的材質，或個別錐體的各錐面均為相同的光電池，但數組中各不同光電池的錐體，依三角形、菱形、六角形等相間隔排成數組發電系統，當入射光線進入各數組的照射該錐體的面板時，即因錐角小而使入射的光線自上而下于各錐體間反射、漫射而后被吸收，如同進入黑洞般不再逸出，且其任一角度的錐面皆可吸收反射的光線，因不同材質的太陽能電池可吸收光能轉換為電能的波長吸收特性不同，故在某一錐面上不能吸收的光在無抗反射層的阻擾下，被反射至另一錐體的表面不同材質的太陽能電池上，故得以用數種不同的材質吸收所有光譜的太陽能量，進而可增加光能吸收面積，即可有效收集所有入射的光能，并經該太陽能電池將全部入射光能，除遠紅外線部分外，幾乎全部轉換成電能以供發電，因而大為提高光電系統的發電效率。本發明太陽能電池發電系統上各錐體間的空間，有利空氣流通并增加自然對流熱傳散熱，并可增加散熱面積，使散熱性佳，可有效提升光電轉換效率。本發明太陽能電池發電系統的基層具有可由各小錐體底面組成大曲面的近似撓曲性，可便利將該太陽能電池發電系統據以應用于各種不規則的表面，則達便利實用性。本發明太陽能電池發電系統其成形容易，可直接鍍膜于錐體上，除可達制造成本低廉的成本效益外，在錐體錐角不大的情況下，更可無須在太陽能電池板上加裝或鍍上抗反射層，亦無須裝置對準太陽的太陽追蹤控制裝置，可大量降低制造成本及時間。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖1是本發明的立體示意圖。圖2是本發明的剖面示意圖。圖3是本發明第二實施例的主視圖。圖4是本發明第三實施例的剖面示意圖。圖5是本發明錐體數組的俯視圖，錐體底部為三角形。圖6是本發明錐體數組的俯視圖，錐體底部為正方形。圖7是本發明錐體數組的俯視圖，錐體底部為菱形。
具體實施例方式請參閱1圖至5圖，圖中所示為本發明所選用的實施例結構。請參閱圖1 圖2，以下是本發明錐形立體狀陣列式太陽能電池發電系統1的實施例說明，其包含數個錐體3，是呈陣列式組設于一基層2上，其是由至少三面以上的面板31組成立體錐狀，且該數個錐體3的各錐體是以小錐角形成并組成數組，其中，各錐體底部的形狀可為三角形、四角形或六角形，而四角形包括正方形、菱形與長方形等，如圖5 圖6所示，本實施例于實施時，該錐體的底部可為三角形51、正方形52、菱形53等各式錐體態樣，視欲吸收的光譜頻段，即所用的太陽能電池種類而定，于本實施例中，該錐體底部的形狀為正三角形，并且該錐體3的底面是利用膠料21以黏覆于該基層2的頂面；其中，該基層2具有可撓曲性或為硬質不可撓曲性，但因各錐體為相互獨立的個體，故亦能固著于曲面上，形成曲面上的數組。數個太陽能電池4，是于該錐體3的面板31表面設有數個太陽能電池4，其中該太陽能電池4包含有一第一導電層、一光電轉換層及一第二導電層(圖中未示)，但不具抗反射層。如圖2所示，由于該數個錐體3的陣列式排列，使入射光線6經該錐體3的各面板31 吸收某一頻段的太陽能轉化為電能，其余不能吸收部分則反射并形成一第一反射光線61， 該第一反射光線61即會入射至另一錐體3的其中一面板31，并經其上的太陽能電池吸收另一頻段的太陽光轉化為電能，所余的光能再反射至另一面板并形成一第二反射光線62，并于另一錐面上的太陽能電池將剩余頻譜的光能轉化為電能，借由上述結構即可持續反射吸收并有效收集所有入射光線的能量，使入射光線通過該導電層并到達光電轉換層，而將全頻段即各種頻段的光能轉變為電能以供導出發電。另外，于本實施例中，該數個太陽能電池4是可以硅材料或非硅材料制成，硅材料主要可分為單晶硅、多晶硅及非晶硅三大類，常見的太陽能電池是大多以硅材料制成，而非硅材料即如碲化鎘、砷化鎵銦、砷化鎵以及光敏染料等化合物半導體的材料，不同的材料其吸收光譜轉化為電能的特性不同，例如非結晶硅材料主要用來轉化紫外線及較短波長的可見光；結晶硅用于吸收紅外線及較長波長的可見光，而碲化鎘、砷化鎵銦等化合物半導體材料，則用于可見光的光電轉換上，并且，各錐面上的不同太陽能電池材料是依其光譜吸收特性作適當安排，使相似位置者有相同材料的太陽能電池。其中，以不同材料制成的太陽能電池4是可吸收光線中不同波長范圍的光譜，而本實施例實施時，各不同材質的太陽能電池是交錯設置于該數個錐體3組成的數組，當入射光線經該錐體3的各面板31反射后，無法被該錐體3吸收的反射光線即會入射至另一錐體3的其中一面板31，此時，反射光線即會被另一錐體3的面板31所吸收，因此，不同材質并交錯設置的數個太陽能電池4是可吸收較廣波長范圍的光譜，亦令本發明除能使入射的太陽光能不再逸出外，亦具有較好的光線收集效率及光電轉換效率。此外，除錐體的各錐面貼上不同材質的太陽能電池外，亦可以一體成形方式使整個錐體3成為一個太陽能電池，即以薄膜制成的錐狀太陽能電池，但各錐體為吸收不同光譜的材料交錯安排形成數組，其成形快速，且可降低成本。綜上所述，本發明的太陽能電池發電系統1是于該基層2上陣列式排列組設有數個錐體3，該錐體3表面設有數個太陽能電池4，或整個錐體3為一太陽能電池發電系統，使入射光線進入該錐體3的面板31，并經該太陽能電池4將光能轉換成電能，且反射的光線可入射至另一面板31或錐面，于此，因各錐體任一角度的錐體面板31是由不同材質的太陽能電池4所構成，故可吸收不同光譜頻段的光線，除可增加光線吸收面積，亦有效收集全光譜的光線，由于該錐體3的面板31或錐面的數量多且為立體，有利空氣流通并可增加散熱面積，其散熱性能佳，有效提升光電轉換效率，且由于該基層2具有可撓曲性，配合該數個錐體3的設置，便利將該太陽能電池發電系統1據以應用于各種不規則的表面，并可有效降低表面溫度以提升光電轉換效率，其成形快速且成本低廉，此外，利用錐形結構可以增強太陽能電池板的機械強度，以抵抗冰雹、暴雨及風砂等，同時于下雨或沖洗時也使其表面容易清潔，不積污垢。當然，本發明仍存在許多例子，其間僅細節上的變化。請參閱圖3，其是本發明的第二實施例，其中各錐體3間可采鉸接結構32加以陣列式組接形成一太陽能電池發電系統 1，該鉸接結構32包含有一鉸接件321及一軸桿323，該鉸接件321具有一套孔322，其是于二錐體3之間分別設有一可對應套接的該鉸接件321及該軸桿323，使該軸桿323可穿伸樞接于該套孔322內并可與該鉸接件321相對樞轉動，使該太陽能電池發電系統1底部具有可撓曲性，以便利組設于各種不規則的表面上，則達便利實用性。請參閱圖4，其是本發明的第三實施例，是于該基層2上陣列式排列組設有數個錐體3，該錐體3是由數個面板33所組成，或為單一具多面的太陽能電池發電系統錐體，其是使該面板33取代太陽能電池的基板，并利用鍍膜方式于該錐體的各面面板33表面整體直接成形同材料的太陽能電池41，其成形更為快速且更具成本效益。本發明的第四實施例(圖中未示)，是于該錐體3上的數個太陽能電池4的導電層所輸出的電流，可采用并聯或串聯方式以輸出額定電壓、電流。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。綜上所述，本發明在結構設計、使用實用性及成本效益上，完全符合產業發展所需，且所揭示的結構亦是具有前所未有的創新構造，具有新穎性、創造性、實用性，符合有關發明專利要件的規定，故依法提起申請。
權利要求
1.一種錐形立體狀陣列式太陽能電池發電系統，其特征在于，包括數個錐體，呈陣列式組設于一基層上，該錐體具有至少三面以上的面板形成立體錐狀， 且該數個錐體的各錐體是以小錐角形成并組成數組；數個太陽能電池，裝設于錐體表面，其中于各錐體間互相位于相對應位置的兩面板分別設有不同材質的太陽能電池，而各錐體相似位置的兩面板分別設有相同材質的太陽能電池，各太陽能電池可將入射光線的全頻譜光能全頻段轉變為電能，其中使入射的太陽光僅能在各錐面反射及被吸收，以完全吸收入射的太陽光能，以提供發電。
2.根據權利要求1所述的錐形立體狀陣列式太陽能電池發電系統，其特征在于，所述基層具有可撓曲性。
3.根據權利要求1所述的錐形立體狀陣列式太陽能電池發電系統，其特征在于，所述錐體的底面黏貼于所述基層的頂面。
4 根據權利要求1所述的錐形立體狀陣列式太陽能電池發電系統，其特征在于，所述太陽能電池包含一表面玻璃保護層、一第一導電層、一光電轉換層、一第二導電層及一底部導電層。
5.根據權利要求1所述的錐形立體狀陣列式太陽能電池發電系統，其特征在于，于一面板頂面形成有數個單位的太陽能電池，該太陽能電池包含有一第一導電層、一光電轉換層及一第二導電層，將該面板分割形成數個小單位的面板，并將數個面板加以組成所述錐體。
6.根據權利要求1所述的錐形立體狀陣列式太陽能電池發電系統，其特征在于，所述錐體上的數個太陽能電池的導電層所輸出的電流，采用并聯或串聯方式以輸出額定電壓、 電流。
7.根據權利要求1所述的錐形立體狀陣列式太陽能電池發電系統，其特征在于，可于所述錐體的各面面板上利用鍍膜方式整體直接成形同材料的太陽能電池。
8.根據權利要求1所述的錐形立體狀陣列式太陽能電池發電系統，其特征在于，所述錐體底部的形狀為三角形、四角形或六角形，而四角形包含正方形、菱形與長方形。
9.根據權利要求1所述的錐形立體狀陣列式太陽能電池發電系統，其特征在于，所述數個太陽能電池以硅材料或非硅材料制成，不同材料制成的太陽能電池能夠吸收光線中不同波長范圍的光譜將其轉化為電能，且各不同材質的太陽能電池是交錯設置于該數個所述錐體組成的數組。
10.根據權利要求1所述的錐形立體狀陣列式太陽能電池發電系統，其特征在于，所述硅材料主要分為單晶硅、多晶硅和非晶硅三大類，而非硅材料包含碲化鎘、砷化鎵銦、砷化鎵以及光敏染料等化合物半導體材料。
全文摘要
一種錐形立體狀陣列式太陽能電池發電系統，包括數個錐體，呈陣列式組設于一基層上，該錐體具有至少三面以上的面板形成立體錐狀，且該數個錐體的各錐體是以小錐角形成并組成數組；數個太陽能電池，裝設于錐體表面，其中于各錐體間互相位于相對應位置的兩面板分別設有不同材質的太陽能電池，而各錐體相似位置的兩面板分別設有相同材質的太陽能電池，各太陽能電池可將入射光線的全頻譜光能全頻段轉變為電能，其中使入射的太陽光僅能在各錐面反射及被吸收，以完全吸收入射的太陽光能，以提供發電。本發明提高光電系統的發電效率，增加散熱面積，使散熱性佳，有效提升光電轉換效率，應用于各種不規則的表面，大量降低制造成本及時間。
文檔編號H02N6/00GK102347709SQ20101024071
公開日2012年2月8日 申請日期2010年7月30日 優先權日2010年7月30日
發明者徐佳銘, 李顯億 申請人:建國科技大學