穿透式太阳能电池模块及制造穿透式太阳能电池模块方法

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池模块及制造穿透式太阳能电池模块的方法， 特别是涉及一种具有透光效果的穿透式太阳能电池模块及制造具有透光效 果的穿透式太阳能电池模块的方法。

背景技术

一般来说，传统的太阳能电池可分为穿透式与非穿透式两种。非穿透式 的太阳能电池已广泛应用于各式建筑材料，例如屋瓦结构、墙壁贴片，车顶 发电板等等。而在某些特殊应用上，例如玻璃帷幕、透明屋顶等，就需要搭 配具有透光性的穿透式太阳能电池，以具有优选的美观性。请参阅图1，图1 为公知技术一穿透式太阳能电池模块10的示意图。传统的穿透式太阳能电池 模块10包括一透光基板12，一透光导电层14，一光电转换层16，以及一不 透光电极层18。传统的穿透式太阳能电池模块10以雷射切割方式移除部分 的不透光电极层18以及光电转换层16，裸露部分透光基板12与透光导电层 14，以达到透射光线的效果。由于雷射切割方式需要极高的工作温度，故透 光导电层14或不透光电极层18易于切割面上产生结晶颗粒，使得穿透式太 阳能电池模块10的漏电流增加，甚至会造成透光导电层14与不透光电极层 18之间短路而破坏发电功能。因此，如何设计出一高效能且具高安全性的穿 透式太阳能电池模块即为现今太阳能产业所需努力的重要课题。

发明内容

本发明是提供一种具有透光效果的穿透式太阳能电池模块及制造具有透 光效果的穿透式太阳能电池模块的方法，以解决上述的问题。

基于上述目的，本发明提供一种穿透式太阳能电池模块，其包括一透光 基板，多个块状金属电极，多个块状光电转换层以及多个条状透光电极。各 块状金属电极形成于所述透光基板上，各块状光电转换层沿着所述第一方向 形成于所述相对应块状金属电极与所述透光基板上，以及沿着一第二方向形 成于相对应块状金属电极以及所述透光基板上，各条状透光电极沿所述第一 方向形成于所述相对应块状光电转换层与所述透光基板上，且沿所述第二方 向形成于所述相对应块状光电转换层与所述块状金属电极上。其中各块状金 属电极与各块状光电转换层不沿着所述第一方向接触相邻的块状金属电极与 块状光电转换层。

基于上述目的，本发明另提供一种用来制造穿透式太阳能电池模块的方 法，其包括在一透光基板上形成一金属电极层；沿着一第一方向以及相异于 所述第一方向的一第二方向移除部分所述金属电极层，以形成矩阵式排列的 多个块状金属电极；于所述多个块状金属电极以及所述透光基板上形成一光 电转换层；沿着所述第一方向移除部分所述光电转换层以露出部分所述多个 块状金属电极，以及沿着所述第二方向移除部分所述光电转换层以露出部分 所述透光基板，借此形成矩阵式排列的多个块状光电转换层；于所述多个块 状金属电极、所述多个块状光电转换层、以及所述透光基板上形成一透光电 极层；以及沿着所述第一方向移除部分所述透光电极层以形成间隔排列的多 个条状透光电极，以使所述多个条状金属电极以及所述多个块状透光电极沿 着所述第二方向互相串联。

根据上述技术方案，本发明的穿透式太阳能电池模块及制造穿透式太阳 能电池模块的方法至少具有下列优点及有益效果：本发明改良传统制程以避 免太阳能电池于光线透射区块发生两极短路的现象，故本发明穿透式太阳能 电池模块的制造方法可提高产品良率以降低制造成本；此外本发明的穿透式 太阳能电池模块可设计出多样化的透光区块图样，故可投影出各种图纹或字 纹，如光斑纹或广告文字等，进而大幅提升本发明的实用性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的 技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其 它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举多个实施例，并配合附图， 详细说明如下。

附图说明

图1为公知技术穿透式太阳能电池模块的示意图。

图2为本发明优选实施例穿透式太阳能电池模块的示意图。

图3为本发明优选实施例用来制造穿透式太阳能电池模块的流程示意图。

图4至图11分别为本发明优选实施例穿透式太阳能电池模块于各制程阶 段沿第二方向的剖视图。

图12本发明优选实施例投影设备的示意图。

其中，附图标记说明如下：

    穿透式太阳能电池模

10                       12        透光基板

    块

14  透光导电层           16        光电转换层

                                   穿透式太阳能电池

18  不透光电极层         20

                                   模块

201 太阳能电池           22        透光基板

23  金属电极层           24        块状金属电极

25  光电转换层           26        块状光电转换层

27  透光电极层           28        条状透光电极

30  缓冲层               31        缓冲层

                                   穿透式太阳能电池

40  投影设备             42

                                   模块

44  马达                 46        指针组

具体实施方式

请参阅图2，图2为本发明优选实施例一穿透式太阳能电池模块20的示 意图。穿透式太阳能电池模块20包括一透光基板22。穿透式太阳能电池模 块20还包括多个块状金属电极24，其以矩阵方式形成于透光基板22上，且 各块状第一电极24沿着一第一方向D1不接触相邻的块状金属电极24。穿透 式太阳能电池模块20还包括多个块状光电转换层26，各块状光电转换层26 以矩阵方式沿着第一方向D1形成于相对应的块状金属电极24与透光基板22 上，以及沿着相异于第一方向D1的一第二方向D2形成于相对应的块状金属 电极24以及透光基板22上，且各块状光电转换层26沿着第一方向D1不接 触相邻的块状光电转换层26。穿透式太阳能电池模块20另包括多个条状透 光电极28，各条状透光电极28沿第一方向D1形成于相对应的块状光电转换 层26与透光基板22上，且沿第二方向D2形成于相对应的块状光电转换层 26以及块状金属电极24上。穿透式太阳能电池模块20由多个太阳能电池201 所组成，其中各太阳能电池201的块状光电转换层26用来接收光能以转换成 电力，且块状金属电极24以及条状透光电极28分别用来作为太阳能电池201 的正、负极以输出电力，故多个块状金属电极24与多个条状透光电极28沿 着第二方向D2依序电连接，意即多个太阳能电池201沿着第二方向D2互相 串联，故使用者可依需求调整穿透式太阳能电池模块20的输出电压。此外穿 透式太阳能电池模块20还可包括缓冲层30、31，其设置于块状光电转换层 26以及条状透光电极28之间。

一般来说，透光基板22可由钙钠玻璃(soda-lime glass)所组成，块状金属 电极24可由钼(Mo)所组成，块状光电转换层26可由铜铟硒化镓(copper indium gallium selenide，CIGS)化合物所组成，条状透光电极28可为由氧化铝锌(AZO) 或铟锡氧化物(ITO)所组成的一导电层，缓冲层30、3l可由硫化锌(ZnS)以及 本质氧化锌(intrinsic ZnO)所组成。透光基板22、块状金属电极24、块状光电 转换层26、条状透光电极28、以及缓冲层30、3l的组成材质可不限于上述 实施例所述，端视设计需求而定。由于钙钠玻璃、氧化铝锌(或铟锡氧化物)、 以及本质氧化锌为透光材质，故光线可由第2图箭头所示的位置沿着第二方 向D2透射过穿透式太阳能电池模块20，使得穿透式太阳能电池模块20具有 良好的透光效果。

请参阅图2与图3至图12，图3为本发明优选实施例用来制造穿透式太 阳能电池模块20的流程示意图，图4至图12分别为本发明优选实施例穿透 式太阳能电池模块20于各制程阶段沿第二方向D2的剖视图。所述方法包括 下列步骤：

步骤100：清洗透光基板22；

步骤102：在透光基板22上形成金属电极层23；

步骤104：沿着第一方向D1以及第二方向D2移除部分金属电极层23，借此 形成矩阵式排列的多个块状金属电极24且裸露部分透光基板22；

步骤106：于多个块状金属电极24以及透光基板22上形成光电转换层25；

步骤108：于光电转换层25上形成由硫化锌所组成的缓冲层30以及由本质 氧化锌所组成的缓冲层31；

步骤110：沿着第一方向D1移除部分光电转换层25与缓冲层30、31以露 出部分多个块状金属电极24，且沿着第二方向D2移除部分光电 转换层25与缓冲层30以露出部分透光基板22，借此形成矩阵式 排列的多个块状光电转换层26；

步骤112：于多个块状金属电极24、多个块状状光电转换层26、与透光基板 22上形成透光电极层27；

步骤114：沿着第一方向D1移除部分透光电极层27、部分缓冲层30、31、 或同时移除部分块状光电转换层26，以形成间隔排列的多个条状 透光电极28，以使各太阳能电池201的块状金属电极24与条状 透光电极28沿着第二方向D2互相串联；以及

步骤116：结束。

于此针对上述步骤分别进行详细说明，且步骤100至步骤114分别对应 至图4至图11。首先，如图4所示，可先将透光基板22清洗干净，以确保 后续制程杂质不会参杂于沉积材料与透光基板22之间。此时可选择性地于透 光基板22上形成由氧化铝(Al₂O₃)或二氧化硅(SiO₂)组成的阻挡层，其具有阻 挡电流通过的作用，且另可选择性地将氟化钠(NaF)以蒸镀方式形成于透光基 板22上，其用来帮助CIGS薄膜于透光基板22上进行结晶。接下来，如图5 与图6所示，可使用一溅镀机或其它技术将钼金属电极层23形成于透光基板 22上，再借由雷射切割技术或其它移除技术沿着第一方向D1以及第二方向 D2移除部分金属电极层23，借此裸露部分透光基板22且形成矩阵式排列的 多个块状金属电极24。如图7至图9所示，可使用薄膜沉积技术或其它方式 依序将光电转换层25形成于多个块状金属电极24与裸露的部分透光基板22 上，以及将由硫化锌所组成的缓冲层30以及由本质氧化锌所组成的缓冲层 31形成于光电转换层25上，再借由一刮刀或其它移除方式沿着第一方向D1 移除部分光电转换层25与缓冲层30以露出部分多个条状金属电极24，且再 沿着第二方向D2移除部分光电转换层25与缓冲层30、31以露出部分透光 基板22，以使光电转换层25被切割成数组式排列的多个块状光电转换层26。 其中各块状光电转换层26沿着第一方向形成于相对应的块状金属电极24上， 且沿着第二方向形成于相邻的两金属电极24上。本质氧化锌为一种具有良好 光电特性的透明薄膜，借此用来提高穿透式太阳能电池模块20的光电转换效 率以及电力输出效率。一般而言，所述薄膜沉积技术可利用四元共蒸镀法 (co-evaporation)、真空溅镀法(sputter)、以及砷化法(selenization)来制作CIGS 薄膜以达到优选的光电转换效率。

再者，如图10与图11所示，使用者于缓冲层31上形成透光电极层27， 再沿着第一方向D1移除部分透光二电极层27、或同时移除部分块状光电转 换层26以形成间隔排列的多个条状透光电极28，故穿透式太阳能电池模块 20可包括多个太阳能电池201，且各太阳能电池201的块状金属电极24与条 状透光电极28沿着第二方向D2互相串联。穿透式太阳能电池模块20于箭 头所示的位置由条状透光电极28与透光基板22所组成，其可用来透射光线， 借此产生相异于太阳能电池201配置方向的透射条纹。由于本发明的制程方 法仅于预设的透射区块形成透光基板22与条状透光电极28，且条状透光电 极28于第一方向D1被块状光电转换层26所隔绝而不会接触到块状金属电 极24，故穿透式太阳能电池模块20不但具有优选的透光率，且可有效避免 太阳能电池201的两极因意外触碰而产生短路现象。其中缓冲层30、31的材 质与制程顺序可不限于上述实施例所述，意即其为一选择性的制程，端视设 计需求而定。

本发明的穿透式太阳能电池模块20改良传统制程以具有优选透光率与 较高安全性的功能。换句话说，本发明仅于预设透射区块形成透光基板22与 条状透光电极28，且于第一方向D1将块状光电转换层26形成于条状透光电 极28以及块状金属电极24之间，故可避免相邻太阳能电池201的两极因意 外触碰而产生短路。此外，由于穿透式太阳能电池模块20的透射条纹可不平 行于各太阳能电池201的配置方向，故穿透式太阳能电池模块20可搭配其它 种类制程技术，以使其透射条纹的方向不受限于太阳能电池201的配置方向 而呈现图案多样性，例如点纹。再者使用者另可进一步利用点纹排列出图纹 或字纹，进而大幅提升本发明的实用性。

请参阅第图12，图12为本发明优选实施例一投影设备40的示意图。投 影设备40包括穿透式太阳能电池模块42、一马达44，其设置于穿透式太阳 能电池模块42的底板、以及一指针组46，其设置于马达44上。穿透式太阳 能电池模块42具有相同标号组件的功能如前述穿透式太阳能电池模块20所 述，故于此不再详述。穿透式太阳能电池模块42与穿透式太阳能电池模块 20的制程相异处在于，穿透式太阳能电池模块42于沿第一方向D1移除部分 光电转换层25以及缓冲层30以形成数组式排列的多个块状光电转换层26时 (步骤110)，露出部分透光基板22以及部分多个块状金属电极24；于形成缓 冲层31时(步骤112)，将缓冲层31形成于多个块状光电转换层26、多个块状 金属电极24、以及部分透光基板22上；以及于形成透光电极层27时(步骤 114)，将透光电极层27形成于透光基板22、多个块状金属电极24、以及多 个块状光电转换层26上。故当步骤118执行完毕后，穿透式太阳能电池模块 42的各条状透光电极28于第二方向D2可形成于相对应的块状光电转换层 26、相对应的块状金属电极24、以及透光基板22上，以使预设的透射区块 仅由条状透光电极28与透光基板22所组成，如箭头处所示，借此具有透光 效果。因此穿透式太阳能电池模块42可利用上述制程于任意方向刻画出数组 式点纹的透射区块，以使穿透式太阳能电池模块42可沿着第一方向D1与第 二方向D2的箭头方向透射光线。

此外穿透式太阳能电池模块42亦可利用点纹排列出各类样式的符号的 透射区块，例如数字符号。当光线穿过投影设备40以借由透射区块将数字符 号的影像投射至远方一投影墙上，且规律转动指针组46以使其阴影轮流指向 各数字符号的投射影像时，投影设备40即可视为一动态投影指示器，例如一 时钟。此外，穿透式太阳能电池模块42或可供给马达44驱动指针组46旋转 所需的电力，而使得投影设备40为一太阳能时钟。再者，指针组46亦可设 置于投影墙上，投影设备40仅单纯投影出各数字符号，而形成一时钟图样。 综上所述，本发明的穿透式太阳能电池模块可设计出多样化的透光区块图样， 故可投影出各种图纹或字纹，如光斑纹或广告文字等，以兼具良好的透光率 以及视觉美观性。

相较于先前技术，本发明的穿透式太阳能电池模块改良传统制 程以避免太阳能电池于光线透射区块发生两极短路的现象，故本发 明穿透式太阳能电池模块的制造方法可提高产品良率以降低制造成 本；此外本发明的穿透式太阳能电池模块可设计出多样化的透光区 块图样，故可投影出各种图纹或字纹，如光斑纹或广告文字等，进 而大幅提升本发明的实用性。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变 化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。