光電模塊的製作方法

2023-07-15 03:46:21

專利名稱：光電模塊的製作方法
技術領域：
本發明關於一種光電模塊，特別關於一種具有太陽能電池組件以及發光二極體組 件的光電模塊。
背景技術：
太陽能本身並無公害問題且取得容易，永不竭盡，故太陽能成為重要替代性能源 之一。較常應用太陽能的太陽能電池組件是一種光電轉換組件，其經由太陽光照射後，把光 能轉換成電能。業界也對太陽能電池組件多有研究，然而如何提升產品的競爭力、開發產品的應 用性，並降低成本，實為當前重要課題之一。

發明內容
本發明的目的是提供一種提升產品的競爭力、開發產品的應用性，並降低成本的 光電模塊。本發明可採用以下技術方案來實現的。本發明的一種光電模塊包括一基板、至少一個太陽能電池組件以及至少一個發光
二極體組件。基板具有相對的一第一表面及一第二表面。太陽能電池組件設置在第一表面。 發光二極體組件設置在第二表面。前述的光電模塊，其中所述基板包括多個電路板，所述電路板相互迭合。前述的光電模塊，其中所述基板至少部分透光。前述的光電模塊，其中所述太陽能電池組件呈長條形。前述的光電模塊，其中所述發光二極體組件表面接合、或打線接合、或覆晶接合在 所述基板。前述的光電模塊還包括另一個太陽能電池組件，設置在所述基板，並與所述太陽 能電池組件串聯或並聯。前述的光電模塊還包括一容器，所述基板設置在所述容器內。前述的的光電模塊，其中所述容器是一管體。前述的的光電模塊還包括多個電性連接件，設置在所述管體的兩端或一端，並分 別與所述太陽能電池組件及所述發光二極體組件電性連接。前述的的光電模塊，其中所述管體的一端密封，所述電性連接件設置在所述管體
的另一端。前述的的光電模塊還包括一聚光組件，容置在所述容器內、或設置在所述容器的 內壁、或設置在所述容器的外壁、或所述與容器一體成型。前述的的光電模塊還包括一供電單元，與所述太陽能電池組件及/或所述發光 二極體組件電性連接。前述的的光電模塊，其中所述供電單元包括一蓄電池與一充放電控制電路，所述蓄電池可插拔地與所述太陽能電池組件及/或所述發光二極體組件電性連接。藉由上述技術方案，本發明的光電模塊至少具有下列優點承上所述，本發明通過將太陽能電池組件與發光二極體組件設置在同一基板的不 同表面上，可將太陽能電池組件與發光二極體組件整合成為單一模塊，而大幅縮小光電模 塊的尺寸進而提升競爭力。相較於將太陽能電池模塊與發光二極體模塊組合而成的產品， 可大幅降低產品體積以及生產成本。此外，本實施例的光電模塊通過自基板的一側吸光，基 板的另一側發光，而能夠同時具備發電及發光的功能，大幅提升產品應用性。


圖IA及圖IB是本發明優選實施例的光電模塊的不同態樣的示意圖；圖2A至圖2C是本發明優選實施例的光電模塊具有容器的不同態樣的示意圖；圖3A至圖3C是本發明優選實施例的光電模塊具有多個太陽能電池組件的不同態 樣的示意圖；圖4A至圖4C是本發明優選實施例的光電模塊具有光學組件或光學結構的不同態 樣的示意圖；以及圖5A至圖5C是本發明優選實施例的光電模塊具有不同應用的示意圖。主要元件符號說明l、la、2Ja、2b、3、4 光電模塊ll、21、21b、31、41 基板111、211、311 第一表面112、212、312 第二表面12、22、32、42 太陽能電池組件13、23、33、43 發光二極體組件14、24、24a、34、44 容器15、25、35、45a 電性連接件16、26、36、46 電極17、27、37、47、L 導線18 流體213 光學結構29、^a:聚光組件50 驅動單元60:供電單元61 凹孔A 上表面B 下表面C:導電層F 電路膜H:穿孔I 絕緣層
具體實施例方式以下將參照相關圖式，說明依本發明優選實施例的一種光電模塊，其中相同的組 件將以相同的參照符號加以說明。第一實施例請參照圖IA所示，本發明優選實施例的一種光電模塊1包括一基板11、至少一個 太陽能電池組件12以及至少一個發光二極體組件13。本實施例中，以光電模塊1包括一基 板11、一太陽能電池組件12以及多個發光二極體組件13為例。基板11具有相對的一第一表面111及一第二表面112。本實施例並不限制基板 11的材質，其可例如包括樹脂、或塑料、或玻璃、或金屬、或陶瓷等材質。本實施例也不限制 基板11的形式，其可例如是電路板、或導線架、或由多個電路板相互迭合而成。在此，基板 11以一雙面印刷電路板為例，第一表面111與第二表面112上的電路層電性導通。另外，基 板11的形狀可例如是長條狀、或圓盤狀、或多邊形，在此以長條狀為例。太陽能電池組件12設置在第一表面111。本實施例不限制太陽能電池組件12 的材質，其可例如包括矽、或鍺、或化合物半導體、或有機材料。太陽能電池組件12的材 質結構可以是非晶、或微晶、或復晶、或多晶、或單晶。承上，太陽能電池組件12可例如是 單晶矽、或單晶鍺(Ge)、或多晶矽(multi-crystalline silicon)、或多晶鍺、或復晶矽 (poly-silicon)或非晶矽、或非晶鍺、或微晶矽、或化合物半導體(例如III-V族或II-VI 族)、或有機染敏電池(Dye-sensitized Solar Cell)等。在此，太陽能電池組件12以長條 型的薄膜太陽能電池為例，且太陽能電池組件12的長寬比大於等於10。發光二極體組件13設置在第二表面112。發光二極體組件13可通過表面接合 (SMT)、或打線接合(wire bonding)、或覆晶接合(flipchip)在基板11上。其中，若發光二 極管組件13是封裝體，則可通過表面接合設置在第二表面112 ；若發光二極體組件13是晶 粒，則可通過打線接合或覆晶接合而設置在第二表面112，並與基板11上的電路層電性連 接。在此，多個發光二極體組件13以晶粒形式為例，並通過覆晶接合方式而設置在第二表 面 112。另外一種態樣的光電模塊Ia如圖IB所示，光電模塊Ia的發光二極體組件13設 置在一電路板F上而形成一光條(light bar)，所述光條再設置在基板11上。其中，光條的 電路板F可以是一印刷電路板或一軟性電路板。通過將太陽能電池組件與發光二極體組件設置在同一基板上，可將太陽能電池組 件與發光二極體組件整合成為單一模塊，因而大幅縮小光電模塊的尺寸而提升競爭力。相 較於由兩個個別模塊所組合成的產品，可大幅降低產品體積以及生產成本。此外，本實施例 的光電模塊通過設置在基板一側的太陽能電池組件吸收光能，其產生的電能可讓位在基板 另一側的發光二極體組件發光，而使得光電模塊能夠具備發電及發光的功能，實在大幅增 加了產品的應用性。請參照圖2A所示，本實施例的光電模塊1還可包括一容器14。容器14至少部分 透光，其材質可例如包括玻璃、塑料或石英，且其形狀可依基板11的形狀而有所不同，在此 容器14以玻璃管體為例。基板11、太陽能電池組件12及發光二極體組件13設置在容器 14內。
在本實施例中，光電模塊1還包括多個電性連接件15。電性連接件15可設置在容 器14的兩端或一端，並分別與太陽能電池組件12及發光二極體組件13電性連接。其中， 基板11還可具有多個電極16，在此以具有四個電極16為例，其中兩電極16是太陽能電池 組件12使用，另兩電極16是發光二極體組件13使用。電性連接件15的位置可配合電極 16的位置而設置，在此電極16與電性連接件15以設置在容器14兩端為例。電性連接件 15通過導線17與電極16電性連接。當然，電性連接件15也可通過其它方式與電極16電 性連接，例如直接焊接在電極16而電性連接。另外，如圖2B所示，另一個態樣的光電模塊 Ib的電性連接件15設置在容器14的同一端，而容器14的另一端是封止狀態，例如可通過 燒結容器14的一端(其材質以玻璃為例)而封止。本實施例的電性連接件15可具有多種的型式來實施，在此，電性連接件15是一電 性引腳，由容器14的兩端穿出，也就是電性引腳的一部分被封裝在容器14的兩端內。另外， 電性連接件15也可像一般燈管的燈帽態樣，包括一帽體及一引腳，帽體與容器14的一端連 接，引腳由帽體突設。或者，電性連接件15可以是連接器的態樣，以公母配合而連接在其它 的光電模塊或其它電子產品上的連接器。或者，電性連接件15可以是導線的態樣，可通過 焊接而連接其它的光電模塊或其它子裝置。或者，電性連接件15可以是卡合結構的態樣， 以凹凸配合而連接其它的光電模塊或其它子裝置。當然，上述皆是舉例說明，並未用以限制 本發明。請參照圖2C所示，光電模塊1還可包括一流體18，其容置在容器14內，流體18可 增強散熱效能。其中，流體18可以是液體，若液體的折射率接近容器14的折射率，可減少 光線反射，而提升光電轉換效能。流體也可以是氣體，例如氮氣或惰性氣體。另外，若流體 是液體，可包括例如高導熱材質，例如矽油、甘油、三甲苯(溶劑)。當然，液體可依據實際情 況而考慮絕緣性、腐蝕性、凝固點、熱膨脹係數等數值來選擇。另外，流體18可僅充填在基 板11的一側、或是基板11的兩側，在此，流體18以充填在基板11具有太陽能電池組件12 的一側為例。第二實施例本發明的光電模塊可通過光學組件或光學結構來提升光線利用率或光線特性，以 下以圖3A至圖3C舉例說明。請參照圖3A所示，光電模塊2的一前視示意圖。光電模塊2包括一基板21、至少 一個太陽能電池組件22以及至少一個發光二極體組件23。其中，基板21具有相對的一第 一表面211及一第二表面212，而太陽能電池組件22設置在第一表面211，發光二極體組件 23設置在第二表面212。基板21設置在一容器M內，且光電模塊2的電極沈通過導線27 與電性連接件25電性連接。在本實施例中，光電模塊2還可包括一聚光組件四，其可容置在容器M內、或設 置在容器M的內壁、或設置在容器M的外壁、或所述與容器M —體成型。在此，聚光組件 29以設置在容器M的內壁為例。聚光組件四可以是穿透或反射式，在此穿透式為例。聚 光組件四可包括一菲涅爾(Fresnel)結構、或至少一個透鏡(lens)、或多個稜鏡(prism)、 或一反射面鏡(reflector)，在此以菲涅爾結構為例，可以是直線型(linear type)菲涅爾 結構，而將外部光線聚集在長條型的太陽能電池組件22。圖;3B顯示另一個態樣的光電模塊2a。如圖所示，光電模塊加的聚光組件29a與容器2 —體成型，可通過例如一次或二次射出成型而製成。圖3C顯示另一個態樣的光電模塊2b。如圖3C所示，光電模塊2b的基板2Ib可具 有一光學結構213，其可將進入容器M內的光線反射至太陽能電池組件22，以提高光電轉 換效能。另外，光學結構213可由反射材質構成、或僅在其表面具有一反射層來反射光線。 當然，光學結構213可具有其它光學效能，例如可利用菲涅爾(Fresnel)紋路、透鏡或菱鏡 來聚光。第三實施例上述實施例以一太陽能電池組件12、22設置在基板11、21為例，另外，本發明也可 包括多個太陽能電池組件設置在同一基板的態樣。如圖4A所示，光電模塊3具有三個太陽 能電池組件32設置在基板31上，且所述太陽能電池組件32可串聯或並聯，在此以並聯為 例。所述太陽能電池組件32可以是相同材質或形狀、或不相同材質、或不同形狀。所述太 陽能電池組件32可設置在基板31的第一表面311或分別設置在第一表面311與第二表面 312，在此以設置在第一表面311為例。請參照圖4B所示，圖4A的光電模塊3的基板31、太陽能電池組件32與發光二極 管組件33的側視示意圖。在此，各太陽能電池組件32的上表面A的兩端是N極，而其下表 面B是P極。基板31以電路板為例，且其第一表面311具有一導電層C，導電層C與太陽能 電池組件32的下表面B接觸，而導電層C可以是任何導電材料，例如銅箔或銀等。所述太陽能電池組件32以並聯為例，其中所述太陽能電池組件32的N極以導線 L相互電性連接，且其中一太陽能電池組件32(在此以圖4B中最左邊的太陽能電池組件32 為例)通過一導線L與設置在基板31第二表面312上的電極36電性連接，且所述電極36 再與圖4A中的電性連接件35電性連接。在此，導線L穿過基板31的一穿孔H而與電極36 電性連接。另外，導線L也可繞過基板31的邊緣而與下表面的電極36電性連接。此狀況 下，基板31的部分邊緣可具有一凹槽以讓導線L通過。另外，所述太陽能電池組件32的P 極(位在太陽能電池組件32的下表面B)則與導電層C電性連接，且通過另一個電極36(圖 4B的右邊電極36)電性連接至鄰近的另一個電性連接件35。需注意者，基板31上的導電 層C須與太陽能電池組件32的N極絕緣，以免發生短路。圖4C顯示太陽能電池組件32是串聯的態樣。其中，基板31的第一表面311設置 一絕緣層I。所述太陽能電池組件32通過導線L電性連接相鄰的N極(位在上表面A)與 P極(位在下表面B)。其中一太陽能電池組件32(在此以圖4C中最左邊的太陽能電池組 件32為例)的P極通過導線L與鄰近的電極36電性連接。另一種方式，圖4C中最左邊的 太陽能電池組件32的P極也可通過設置在絕緣層I上的線路而與電極36電性連接。另一 個太陽能電池組件32 (在此以圖4C中最右邊的太陽能電池組件32為例)的N極則通過導 線L與鄰近的電極36電性連接。第四實施例本發明的光電模塊可有多種應用，以下以圖5A及圖5B舉例說明。請參照圖5A所示，是兩光電模塊4連結的示意圖。光電模塊4的其中一電性連接 件4 是連接器的型式，通過公母配合，兩光電模塊4可相互電性連接，以達到例如串聯增 強電力或是同步控制兩光電模塊4的發光二極體組件43的功能。請參照圖5B所示，多個光電模塊1並排間隔設置，在光電模塊1的下方有生物(以植物栽培為例)。本實施例的光電模塊1不僅白天可吸收太陽光線而發電，並且通過光電模 塊1發出的光線可供植物栽培，且夜間可用光電模塊1的發光二極體組件13發光來提供植 物光線，或作為夜間照明。當然發光二極體組件13可依種植的作物不同，而選用不同適合 作物生長波長的發光二極體組件13，進而加速作物的生長速度，以提高單位時間內的產量。 另外在冬天時，由於多個光電模塊1並排間隔設置，雪可從兩光電模塊1之間落下而不致積 雪在光電模塊1上，甚至壓壞光電模塊1，上述優點皆使得本發明極具產業應用性。此外，各光電模塊1的兩端分別可與一驅動單元50連接，在此，驅動單元50僅繪 示兩橫杆是示意，當然驅動單元50還可包括齒輪、或馬達、或皮帶或其它致動組件。通過驅 動單元50的驅動，可使太陽能電池組件12隨著太陽的移動而一同轉動。並且由於容器14 是長型的緣故，本發明僅需單軸追日進而降低追日的複雜度，並減少各光電模塊1追日所 需成本。請參照圖5C所示，光電模塊Ib還可包括一供電單元60，與太陽能電池組件12及 /或發光二極體組件13電性連接。供電單元60包括一蓄電池(圖未顯示)與一充放電控 制電路(圖未顯示)，可例如通過太陽能電池組件12所產生電量來充電而儲存在蓄電池中， 以對發光二極體組件13來供電。當然，此僅是一種實施方式，供電單元60的其它功能還可 包括對發光二極體組件13進行發光的控制，例如維持一定亮度的控制。供電單元60可與 容器14及/或電性連接件15連結。在此，供電單元60具有多個導線61，導線61可與電性 連接件15電性連接，使得供電單元60與容器14內的太陽能電池組件12及/或發光二極 管組件13電性連接。當然，供電單元60可通過其它方式，例如公母配合的連接器、卡合結 構、或鎖合、或黏合等，來與容器14內的太陽能電池組件12及/或發光二極體組件13電性 連接。其中，供電單元60可插拔地與太陽能電池組件12及/或發光二極體組件13電性連 接，故當儲存在供電單元60內的電力不足以提供給發光二極體組件13時，使用者利用其可 插拔的特性而將供電單元60還可換成已充電的供電單元60，以供電給發光二極體組件13。 另外，若是供電單元60的蓄電池與充放電控制電路分開設置，則蓄電池可插拔地與太陽能 電池組件12及/發光二極體組件13電性連接。綜上所述，本發明通過將太陽能電池組件與發光二極體組件設置在同一基板的不 同表面上，可將太陽能電池組件與發光二極體組件整合成為單一模塊，而大幅縮小光電模 塊的尺寸進而提升競爭力。相較於將太陽能電池模塊與發光二極體模塊組合而成的產品， 可大幅降低產品體積以及生產成本。此外，本實施例的光電模塊通過自基板的一側吸光，基 板的另一側發光，而能夠同時具備發電及發光的功能，大幅提升產品應用性。以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明的精神與範疇，而對其 進行的等效修改或變更，均應包括在權利要求所限定的範圍內。
權利要求
1.一種光電模塊，其特徵在於，包括一基板，具有相對的一第一表面及一第二表面；至少一個太陽能電池組件，設置在所述第一表面；以及至少一個發光二極體組件，設置在所述第二表面。
2.根據權利要求1所述的光電模塊，其特徵在於，所述基板包括多個電路板，所述電路 板相互迭合。
3.根據權利要求1所述的光電模塊，其特徵在於，所述基板至少部分透光。
4.根據權利要求1所述的光電模塊，其特徵在於，所述太陽能電池組件呈長條形。
5.根據權利要求1所述的光電模塊，其特徵在於，所述發光二極體組件表面接合、或打 線接合、或覆晶接合在所述基板。
6.根據權利要求1所述的光電模塊，其特徵在於，還包括另一個太陽能電池組件，設置在所述基板，並與所述太陽能電池組件串聯或並聯。
7.根據權利要求1所述的光電模塊，其特徵在於，還包括一容器，所述基板設置在所述容器內。
8.根據權利要求7所述的光電模塊，其特徵在於，所述容器是一管體。
9.根據權利要求8所述的光電模塊，其特徵在於，還包括多個電性連接件，設置在所述管體的兩端或一端，並分別與所述太陽能電池組件及所 述發光二極體組件電性連接。
10.根據權利要求9所述的光電模塊，其特徵在於，所述管體的一端密封，所述電性連 接件設置在所述管體的另一端。
11.根據權利要求7所述的光電模塊，其特徵在於，還包括一聚光組件，容置在所述容器內、或設置在所述容器的內壁、或設置在所述容器的外 壁、或與所述容器一體成型。
12.根據權利要求1所述的光電模塊，其特徵在於，還包括一供電單元，與所述太陽能電池組件及/或所述發光二極體組件電性連接。
13.根據權利要求12所述的光電模塊，其特徵在於，所述供電單元包括一蓄電池與一 充放電控制電路，所述蓄電池可插拔地與所述太陽能電池組件及/或所述發光二極體組件 電性連接。
全文摘要
一種光電模塊包括一基板、至少一個太陽能電池組件以及至少一個發光二極體組件。基板具有相對的一第一表面及一第二表面。太陽能電池組件設置在第一表面。發光二極體組件設置在第二表面。本發明通過將太陽能電池組件與發光二極體組件設置在同一基板的不同表面上，可將太陽能電池組件與發光二極體組件整合成為單一模塊，而大幅縮小光電模塊的尺寸進而提升競爭力。相較在將太陽能電池模塊與發光二極體模塊組合而成的產品，可大幅降低產品體積以及生產成本。此外，本實施例的光電模塊通過自基板的一側吸光，基板的另一側發光，而能夠同時具備發電及發光的功能，大幅提升產品應用性。
文檔編號H02J7/00GK102097426SQ200910254318
公開日2011年6月15日 申請日期2009年12月9日 優先權日2009年12月9日
發明者林崇智 申請人:宇威光電股份有限公司