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Title:
LIGHT CONCENTRATING LENS FOR SOLAR CELL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/016381
Kind Code:
A1
Abstract:
A light concentrating lens for a solar cell and a manufacturing method thereof are provided. The light concentrating lens comprises a plano-convex lens (2-01). The surfaces of the plano-convex lens are a plane surface and a reflecting arc surface (2-02) facing the plane surface, respectively. A reflecting film (2-03) is provided at the centre of the plane surface. A groove is provided at the centre of the reflecting arc surface to locate the solar cell (2-04). After passing through the plane surface, the light is reflected by the reflecting arc surface to the reflecting film at the centre of the plane surface, and then is reflected by the reflecting film at the centre of the plane surface to the solar cell.

Inventors:
CHEN, Wen-Pin (13F, No.270 Xinmin St., Danshui Township, Taipei County, Taiwan, 25153, CN)
Application Number:
CN2010/075725
Publication Date:
February 09, 2012
Filing Date:
August 05, 2010
Export Citation:
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Assignee:
CHEN, Wen-Pin (13F, No.270 Xinmin St., Danshui Township, Taipei County, Taiwan, 25153, CN)
International Classes:
G02B3/00; G02B19/00; H01L31/052
Foreign References:
US20090159126A12009-06-25
US20090071467A12009-03-19
CN1726410A2006-01-25
EP0358929A21990-03-21
CN101510741A2009-08-19
Attorney, Agent or Firm:
BEIJING SANYOU INTELLECTUAL PROPERTY AGENCY LTD. (16th Fl, Block A Corporate Square, No.35 Jinrong Street, Beijing 3, 100033, CN)
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Claims:
权利要求书

1.一种太阳能电池集光透镜, 其特征在于, 所述的透镜包含:

一平凸透镜, 所述的透镜表面为一入光面与一反射弧面, 所述的反射弧 面面向所述的入光面, 且所述的入光面中央具有一反射膜; 其中, 所述的反 射弧面中央具有一凹槽, 用以设置一太阳能电池;

其中, 光源穿透所述的入光面后, 在所述的反射弧面反射至所述的入光 面中央的反射膜, 所述的入光面中央的反射膜反射光线至所述的太阳能电 池。

2.如权利要求 1所述的透镜, 其特征在于, 所述的透镜材料选自下列之 一者玻璃、 石英玻璃、 塑胶。

3.如权利要求 1所述的透镜, 其特征在于, 所述的透镜更包含一抗反射 膜, 于所述的入光面的反射膜周围的表面。

4.如权利要求 1所述的透镜, 其特征在于, 所述的反射弧面为球面或非 球面。

5.如权利要求 1所述的透镜, 其特征在于, 所述的透镜为可携式。

6.—种太阳能电池集光透镜的制造方法, 其特征在于, 所述的方法包 含:

提供一平凸透镜模具;

进行一玻璃模造成型法或一塑胶射出成型法, 形成一平凸透镜于所述的 平凸透镜模具内, 所述的透镜具有一入光面与一弧面, 所述的弧面为球面或 非球面, 且所述的弧面中央具有一凹槽, 用以设置太阳能电池;

取出所述的平凸透镜;

形成一反射膜在所述的弧面表面; 以及

形成一反射膜在所述的入光面中心位置, 以得到所述的太阳能电池集光 透镜。

7.如权利要求 6所述的方法, 其特征在于, 所述的形成一反射膜于所述 的弧面表面的方法选自下列之一者: 电浆离子法、 蒸发法、 涂布法。

8.如权利要求 6所述的方法, 其特征在于, 所述的形成一反射膜于所述 的入光面中心位置的方法选自下列之一者: 电浆离子法、 蒸发法、 涂布法。

9.如权利要求 6所述的方法, 其特征在于, 所述的形成一反射膜于所述 的入光面中心位置的方法, 将一反射膜贴纸贴附于所述的入光面中央。

10.如权利要求 6所述的方法, 在所述的平凸透镜形成之后, 更包含形 成一抗反射膜在所述的入光面表面。

Description:
太阳能电池集光透镜及其制造方法 技术领域

本发明系关于一种太阳能电池集光透镜及其制 造方法, 特别是关于一种 利用平凸透镜的太阳能电池集光透镜及其制造 方法。 背景技术

如图 1A所示, 传统太阳能电池集光设备, 包含: 菲聂尔透镜 (Fresnel Lense) 1-01、 玻璃框架 1-02及具有散热器的玻璃基板等元件。 藉由菲聂尔 透镜 1-01聚集光源, 使太阳能电池 1-03产生电能。 菲聂尔透镜 1-01是一种 微细结构的光学元件, 从正面看其像一个飞镖盘, 由一环一环的同心圆组 成。 制备上述的太阳能集光设备技术较为繁杂, 例如, 菲聂尔透镜 1-01的 同心圆结构制备不易; 利用研磨方式制作玻璃框架 1-02, 所需研磨时间 长, 不利于大量生产; 菲聂尔透镜 1-01与玻璃框架 1-02需进行贴合, 使两 者紧密相连, 手续繁杂。 此外, 此类集光透镜体积大, 无法携带。

另外, 反射式太阳能设备利用各种类反射镜面会聚太 阳, 常见的反射镜 面为抛物面反射镜、 柱形反射镜、 圆锥形反射镜等。 反射镜是在玻璃凹面镜 1-04表面镀上反射层 1-05 (图 1B) , 或是于金属表面抛光或镀上反射层。 其中, 玻璃反射镜可具有玻璃片 1-06作为保护, 而玻璃凹面镜 1-04与玻璃 片 1-06之间为空心结构。

如何提供轻、 薄、 短、 小的集光设备, 又能简化制备太阳能电池集光设 备的流程, 同时达到良好的集光效果。 是本发明所欲解决的问题。 发明内容

有鉴于此, 本发明的主要目的系提供一种太阳能电池集光 实心透镜, 平 凸透镜 2-01表面为一平面与一弧面, 平面称入光面, 而弧面具有反射膜, 称反射弧面, 且反射弧面中央具有一凹槽, 用以设置一太阳能电池 2-04。 光源穿过入光面后, 于反射弧面 2-02反射至入光面中央的反射膜 2-03。 接 着, 反射膜 2-03反射光线至太阳能电池 2-04, 以收集光线。

本发明目的之一系提供一种可携式太阳能集光 透镜, 该透镜包含: 一平 凸透镜, 透镜表面为一入光面与一反射弧面, 反射弧面面向入光面, 且入光 面中央具有一反射膜; 其中反射弧面中央具有一凹槽, 用以设置一太阳能电 池; 其中, 光源穿透入光面后, 在反射弧面反射至入光面中央的反射膜, 入 光面中央的反射膜反射光线至太阳能电池。 具有良好的集光效果。 较宜者, 透镜直径小于 5 cm。 更佳者, 太阳能集光透镜直径约为 2.5 cm至 0.5 cm。

本发明的另一目的系提供一种简易的太阳能电 池集光透镜的制备方法, 该方法包含: 提供一平凸透镜模具; 进行一玻璃模造成型法或一塑胶射出成 型法, 形成一平凸透镜于平凸透镜模具内, 透镜具有一入光面与一弧面, 弧 面为球面或非球面, 且弧面中央具有一凹槽, 用以设置太阳能电池; 取出平 凸透镜; 形成一反射膜在弧面表面; 形成一反射膜在入光面中心位置, 以 得到太阳能电池集光透镜。 制备上述的太阳能电池集光透镜, 简化了传统制 造集光透镜的程序。 利用玻璃模造成型法或塑胶射出成型法于模具 中形成平 凸透镜 2-01。 其中, 平凸透镜 2-01的凸面具有一凹槽。 接着, 于弧面表面 形成反射膜 2-02, 并于入光面中心位置形成另一反射膜 2-03, 即完成太阳 能电池集光透镜。 不需传统透镜与玻璃支架结合的程序。

关于本发明所述的太阳能电池集光透镜及其制 造方法, 可以藉由以下发 明详述及附图, 得到进一歩的了解。 附图说明

图 1A、 图 IB为先前技术太阳能电池集光设备的示意图; 以及 图 2为本发明太阳能电池集光透镜第一实施例的 意图。

主要元件符号说明:

1-01 LED封装透镜 1-02 玻璃支架

1-03 太阳能电池

1-04 玻璃凹面镜

1-05 反射膜

1-06 玻璃片

2-01 集光透镜

2-02 反射弧面

2-03 反射膜

2-04 太阳能电池

2-05 抗反射膜 具体实施方式

为了能更清楚描述本发明所提出的太阳能电池 集光透镜及其制造方法, 以下将配合图式详细说明之。 本发明所提出的太阳能电池集光透镜, 可应用 于各种领域的太阳能电池充电器, 例如: 笔记型电脑、 手机、 照相机、 录影 机、 PDA, 电子书、 导航系统、 MP3、 MP4与 MP5等等。

第一实施例

图 2为本发明太阳能电池集光透镜第一实施例的 意图。 如图 2所示, 平凸透镜 2-01表面为一平面与一弧面, 平面称为入光面, 弧面表面具有反 射薄膜称为反射弧面 2-02, 反射弧面 2-02面向入光面。 其中, 入光面中心 位置具有反射膜 2-03, 且反射弧面中央具有一凹槽, 凹槽位置对准入光面 中心反射膜 2-03法线, 太阳能电池 2-04置于凹槽中。

光线穿透透镜 2-01的入光面, 于反射弧面 2-02反射至入光面中央的反 射膜 2-03, 接着经由反射膜 2-03反射至太阳能电池 2-04, 达到收集光线的 效果。 上述的透镜 2-01材料可为玻璃、 石英玻璃、 塑胶。 透镜 2-01的反射 弧面 2-02形状可为球面或非球面。 较宜者, 反射膜 2-03与反射弧面 2-02可 为金属膜或无机材料膜或金属膜加无机材料膜 , 金属膜材料可选自下列之一 者: 金、 银、 铝及其合金。 上述的无机材料膜可为二氧化钛层与二氧化硅 层 交替组合而成的多层膜。

为了提高透镜的光源穿透率, 入光面表面可涂布或沉积抗反射膜 2- 05。 较宜者, 抗反射膜 2-05位于反射膜 2-03周围的表面。 抗反射膜 2-05材 料可为二氧化钛 (Ti0 2 )与二氧化硅 (Si0 2 )多层薄膜、 氟化镁 (M g F 2 ) 、 二氧化 锆 (Zr0 2 )与二氧化硅 (Si0 2 )多层薄膜等。

太阳能电池种类繁多, 若依材料的种类区分, 可分为化合物半导体和硅 晶系两大类。 目前化合物半导体 III-V族 (GaAs, InP, InGaP)的光电转换效率 高, 约 26%~28%, 若是以多接面串迭 (InGaP/GaAs/InGaAs, multijunction tandem cell)的方式来制作, 其最高转换效率可达 33.3%。 较宜者, 太阳能电 池 2-04为半导体 III-V族 (GaAs, InP, InGaP)电池。

本实施例的一较佳范例, 太阳能电池集光透镜 2-01可随身携带。 较宜 者, 直径可小于等于 5公分。 更佳者, 透镜直径约为 2.5公分至 0.5公分。

第二实施例

本发明揭露上述的太阳能电池集光透镜 2-01的制造方法, 首先, 提供 平凸透镜模具。 接着, 利用玻璃模造成型法或塑胶射出成型法, 形成玻璃或 塑胶的平凸透镜 2-01于上述的平凸透镜模具内。 取出上述的平凸透镜 2- 01, 得到平凸透镜 2-01。 平凸透镜 2-01的平面称为入光面, 凸面称为弧 面, 且上述的弧面中央具有一个凹槽, 太阳能电池 2-04可置于凹槽内接收 光线。 上述的弧面外形可为单一焦点的球面结构或非 球面结构。

接着, 利用电浆离子法、 蒸发法或涂布法, 于上述的弧面表面与入光面 中心位置形成反射膜 2-02, 2-03。 其中, 入光面中心位置的反射膜 2-03, 亦 可利用贴附贴纸的方式粘贴于入光面表面。

相较于传统研磨技术, 本发明使用的玻璃模造成型法或塑胶射出成型 法, 技术简单、 易于大量生产。 模造成型法利用玻璃随温度升高, 粘滞度降 低的特性, 将已初成形的玻璃预形体置于模具内。 藉由升温至玻璃软化点附 近, 并于模仁表面施压使玻璃变形, 冷却后去除压力、 分模, 取出成品。 产 品具有高精度、 可靠性高的优点。

上述的射出成型 (Injection Molding)是指将塑胶送至射出成型机, 于料筒 加热融化后, 禾 ϋ用螺杆 (Screw)前进力量将塑料熔融态融胶 (Melt)射入模具 内, 使产品成型 (Shaping), 冷却固化后取出成品。

于本实施例的一较佳范例, 于平凸透镜形成之后, 可利用电浆离子法、 蒸发法或涂布法, 于入光面表面形成抗反射膜 2-05 (ARC) , 降低光反 射, 增加入射光。 较宜者, 入光面的抗反射膜 2-05形成之后, 粘贴、 沉积 或涂布反射膜 2-03于入光面中心位置。

上述的薄膜形成的方法包含: 电浆离子法、 蒸发法、 涂布法或粘贴贴纸 常见的光学薄膜制作方法为蒸发法, 其方法为: 将材料由固态转化为气 态或离子态, 而气态或离子态的材料藉由蒸发方式, 抵达玻璃 (或塑胶) 表 面。 当气态或离子态材料抵达表面后, 逐渐沉积形成薄膜。 为了使薄膜能拥 有高纯度, 蒸发法应于高真空环境下完成。

较佳者, 电浆离子法利用离子电浆辅助电子枪方式沉积 , 其反应条件如

离子源

其中, 中和器作用是放电中和离子源的电荷, 因此有匹配的比例。 假如 离子源的电流为 900 mA, 中和器匹配的比例为 150%, 中和器所放的电流 值为 1350 Ma。

综上, 本发明提供一种太阳能电池集光透镜, 藉由平凸透镜 2-01的反 射弧面 2-02与中央的反射膜 2-03反射光线, 达到良好的聚光效果。 本发明 并提供上述的集光透镜的制造方法, 利用玻璃模造成型法或塑胶射出成型 法, 快速制备集光透镜, 简化了制造集光透镜的程序。

本发明虽以较佳实例阐明如上, 然其并非用以限定本发明精神与发明实 体仅止于上述实施例。 凡熟悉此项技术者, 当可轻易了解并利用其它元件或 方式来产生相同的功效。 是以, 在不脱离本发明的精神与范畴内所作的修 改, 均应包含在本发明权利要求范围内。