專利名稱：發(fā)光模組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光模組，尤其涉及一種集成有太陽能電池(Solar Cell)的發(fā)光模組。
背景技術(shù)：
隨著節(jié)能的倡導(dǎo)，越來越多綠色能源被開發(fā)利用。太陽能作為最理想的綠色能源越多地 被應(yīng)用在路燈、地?zé)?、機(jī)場照明燈等照明裝置上提供這些照明裝置在夜間照明時(shí)所需要的電 源。太陽能電池的結(jié)構(gòu)請參閱2006 IEEE 4th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion上發(fā)表的文章Amorphous-Silicon / Polymer Solar Cells and Key Design Rules for Hybrid Solar Cells。
目前市面上采用太陽能供電的照明裝置如太陽能路燈等，其結(jié)構(gòu)龐大， 一般分開制造太 陽能電池板、蓄電裝置和照明裝置，再分別架設(shè)在太陽能路燈的燈桿上。所述采用太陽能供 電的照明裝置龐大且架設(shè)成本高。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種薄型化的集成有太陽能電池的發(fā)光模組。
一種發(fā)光模組，其包括 一個(gè)絕緣基板，所述絕緣基板具有一個(gè)第一表面和一個(gè)與所述 第一表面相對的第二表面； 一個(gè)能量存儲裝置；至少一個(gè)太陽能電池單元，其于所述絕緣基 板的第一表面，所述至少一個(gè)太陽能電池單元具有一前電極層、 一個(gè)背電極層和一個(gè)位于所 述前電極和背電極層之間的光伏半導(dǎo)體層，所述前電極層和背電極層與能量存儲裝置電連接 以對其充電；以及至少一個(gè)發(fā)光元件，其設(shè)置在所述絕緣基板的第二表面且與所述能量存儲 裝置電連接以獲得工作電壓。
本發(fā)明提供的發(fā)光模組，將至少一個(gè)發(fā)光元件與太陽能電池單元集成在一起，所述太陽 能電池單元具有薄型結(jié)構(gòu)，其厚度在毫米數(shù)量級以下，甚至達(dá)到微米級，可以適用于很多的 需要照明薄型化產(chǎn)品上，如手機(jī)背光模組等，且該發(fā)光模組薄型化，可以一體封裝而成，其 制造成本也大大降低。


圖l是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的發(fā)光模組的示意圖，該發(fā)光模組具有絕緣基板、太陽能 電池單元及金屬圖案層。
圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的發(fā)光模組的絕緣基板與太陽能電池單元的示意圖，該太
4陽能電池單元具有前電極層。
圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的發(fā)光模組的太陽能電池的前電極層的示意圖。
圖4是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的發(fā)光模組的金屬圖案層的示意圖。
圖5是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的發(fā)光模組的示意圖。
圖6是本發(fā)明第三實(shí)施例提供的發(fā)光模組的示意圖。
圖7是本發(fā)明第三實(shí)施例提供的發(fā)光模組的工作方法示意圖
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
請參閱圖l ，其為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的一種發(fā)光模組IO，其包括:一個(gè)具有相對的 第一表面110a及第二表面110b的絕緣基板110、 一個(gè)能量存儲裝置120、設(shè)于第一表面110a上 的太陽能電池單元130、用于封裝太陽能電池單元130的透明封裝體124、設(shè)于第二表面110b 上金屬圖案層123及設(shè)于金屬圖案層上123的若干個(gè)發(fā)光元件140。本實(shí)施例中，該發(fā)光元件 140為LED芯片。當(dāng)然，該發(fā)光元件140也可以為封裝好的LED燈或白熾燈等任何其他通電后可 發(fā)光的元件。
該絕緣基板110可由硬板材料或者軟板材料制成。該軟板材料可以是聚酰亞胺( Polyimide)、聚對苯二甲酸乙二酯(Polythylene ter印hthalate， PET)、聚碳酸酯( Polycarbonate, PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate， PMMA)、冰片烯( Arton， g卩Norbornene)等。該硬板材料可以是陶瓷、玻璃、石英等。本實(shí)施例中，該絕緣 基板110由玻璃制成。
該能量存儲裝置120可以為鉛蓄電池、鋰/離子電池、鎳/金屬氫化物電池或電容器等任 何其他能量存儲裝置，本實(shí)施例中，該能量存儲裝置120為鋰/離子電池。
請參閱圖2及圖3，該太陽能電池單元130包括依次形成于第一表面110a上的背電極(Back Electrode或者rear surface electrode)層130a、 光伏半導(dǎo)體層(Photovoltaic Semiconductor Layer) 132、 ^^個(gè)透明導(dǎo)電層(Transparent Conductive Layer) 134及^^個(gè)前 電極(Front Surface Eletrode)層130b。
該背電極層130a的材料可以是銀(Ag)，銅(Cu)，鉬(Mo)，鋁(Al)，銅鋁合金( Cu-Al Alloy)，銀銅合金(Ag-Cu Alloy)，或者銅鉬合金(Cu-Mo Alloy)等。背電極層 130a可以采用濺射(Sputtering)或者沉積(D印osition)的方法形成。
該光伏半導(dǎo)體層132由一個(gè)N型半導(dǎo)體層、 一個(gè)P型半導(dǎo)體層以及位于其二者之間的PN結(jié) (PN junction)層構(gòu)成。優(yōu)選地，所述N型半導(dǎo)體層和P型半導(dǎo)體層分別是采用CVD等方法形成的N型a-Si:H(Hydrogenated amorphous silicon,即氫化非晶硅)或者P型a -Si :H。所述PN結(jié)層是由所述N型半導(dǎo)體層和P型半導(dǎo)體層之間界面接觸而形成，該P(yáng)N結(jié)層的實(shí)際厚度要比N型半導(dǎo)體層和P型半導(dǎo)體層的厚度小很多。
可以理解，該光伏半導(dǎo)體層132還可以為PIN結(jié)構(gòu)等的薄型太陽能電池結(jié)構(gòu)，只要能夠?qū)崿F(xiàn)光電轉(zhuǎn)換在其背電極層130a與前電極層130b之間形成電壓即可。
該透明導(dǎo)電層134可通過銦錫氧化層(Indium Tin 0xide， IT0)或氧化鋅等材料制成。本實(shí)施例中，該透明導(dǎo)電層134由IT0制成。
該前電極層130b為金屬柵電極，其材料可以是銀、銅、鉬、鋁、銅鋁合金、銀銅合金、或者銅鉬合金等。
當(dāng)然，該前電極層130b的形狀不限于此，只要能夠確保該太陽能電池單元130的光伏半導(dǎo)體層130b能夠吸收足夠的光即可。
該太陽能電池單元130通過其前電極層130b及背電極層130a分別連接到能量存儲裝置120的正負(fù)極，從而對能量存儲裝置120充電。
該透明封裝體124與絕緣基板110的第一表面110a的周邊粘合以封裝太陽能電池單元130
請參閱圖4，該金屬圖案層123具有數(shù)量與發(fā)光元件140相同的電極片組125。該電極片組125由正電極片125a及負(fù)電極片125b組成。為了便于設(shè)置發(fā)光元件140，該正電極片125a及負(fù)電極片125b分別具有不同的圖案以區(qū)別正負(fù)電極片。
該發(fā)光元件140通過該金屬圖案層123與能量存儲裝置120電連接以獲得工作電壓。當(dāng)然，也可以沒有金屬圖案層123，而是通過導(dǎo)線將發(fā)光元件140與能量存儲裝置120電連接以使該發(fā)光元件140獲得工作電壓。
該發(fā)光模組10的實(shí)際制作方法為
在該絕緣基板110的第一表面110a上依次形成太陽能電池單元130的背電極層130a、光伏半導(dǎo)體層132、透明導(dǎo)電層134和前電極層130b;
將透明封裝體124與絕緣基板110的第一表面110a的周邊粘合以封裝太陽能電池單元130
在絕緣基板110的第二表面110b上制作金屬圖案層123，并設(shè)置若干個(gè)發(fā)光元件140。將能量存儲裝置120的正負(fù)極分別對應(yīng)與金屬圖案層123的正電極片125a及負(fù)電極片125b和太陽能電池單元l 30的前電極層130b及背電極層130a電連接。
本發(fā)明第一實(shí)施例提供的發(fā)光模組IO，將太陽能電池單元130和發(fā)光元件140集成于一體封裝制造，制作簡單，應(yīng)用于產(chǎn)品上可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品薄型化。
為了滿足實(shí)際對電壓的需求，也可以在絕緣基板110的第一表面110a上形成多個(gè)串聯(lián)的太陽能電池單元130。
請參閱圖5，其為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的發(fā)光模組20。該發(fā)光模組20與本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)光模組10大體上相同，其具有一具有第一表面210a及與第一表面210a相對的第二表面21 Ob的絕緣基板210、設(shè)于第一表面21 Oa上的太陽能電池單元230及設(shè)于第二表面21 Ob上的金屬圖案層223及設(shè)于金屬圖案層223上的至少一個(gè)發(fā)光元件240，該太陽能電池單元230具有背電極層230a、光伏半導(dǎo)體層232、 一個(gè)透明導(dǎo)電層234及一個(gè)前電極層230b，不同點(diǎn)在于該發(fā)光模組20具有串聯(lián)的兩個(gè)太陽能電池單元230。該兩個(gè)太陽能電池單元230的背電極層與前電極層互相電接觸使得該兩個(gè)太陽能電池單元230串聯(lián)。
采用現(xiàn)有技術(shù)中光刻的方法在絕緣基板210的第一表面210a上形成串聯(lián)的兩個(gè)太陽能電池單元230。
具體地，在絕緣基板210的第一表面210a先形成一背電極層230a，用激光刻出一第一隔離區(qū)域2102。
繼續(xù)形成光伏半導(dǎo)體層232，采用激光在所述隔離區(qū)域2102的附近刻出一個(gè)第二隔離區(qū)域2103。
繼續(xù)形成透明導(dǎo)電層234和前電極層230b ，采用激光在填充有透明導(dǎo)電物質(zhì)的第二隔離區(qū)域2103內(nèi)刻出一個(gè)第三隔離區(qū)域2104以形成串聯(lián)的兩個(gè)太陽能電池單元230。
可以理解，在絕緣基板210上形成串聯(lián)的兩個(gè)太陽能電池單元230的方法不限于此，該太陽能電池單元230的串聯(lián)方式也不限于此，在絕緣基板210上形成串聯(lián)的兩個(gè)太陽能電池單元230的方法有現(xiàn)有技術(shù)手段可以實(shí)現(xiàn)。
在絕緣基板210的第一表面210a上形成串聯(lián)的兩個(gè)太陽能電池單元230并封裝，再在其第二表面210b上制作金屬圖案層223并設(shè)置發(fā)光元件240。
可以理解，采用上述的在絕緣基板210的第一表面210a上形成串聯(lián)的兩個(gè)太陽能電池單元230的方法也可在絕緣基板上形成兩個(gè)以上串聯(lián)的太陽能電池單元。
當(dāng)然，該發(fā)光模組20也可以包括兩個(gè)以上串聯(lián)的太陽能電池單元230。
請參閱圖6，其為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的發(fā)光模組30。該發(fā)光模組30與本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)光模組10大體上相同，其具有能量存儲裝置320、太陽能電池單元330及若干個(gè)發(fā)光元件340，不同點(diǎn)在于該發(fā)光模組30進(jìn)一步包括一個(gè)具有相對的第三表面350a及第四表面350b的印刷電路板350及一個(gè)設(shè)置于第三表面350a的充放電控制單元360，該能量存儲裝置320設(shè)于第四表面350b。當(dāng)然，該能量存儲裝置320也可設(shè)置在印刷電路板350的第三表面350a。
該印刷電路板350具有一個(gè)容置部351以容置太陽能電池單元330和若干個(gè)發(fā)光元件340，該容置部351為一個(gè)孔，使得太陽能電池單元330和若干個(gè)發(fā)光元件340分別朝向該印刷電路板350的兩側(cè)。
該充放電控制單元360用于精準(zhǔn)控制太陽能電池單元330對能量存儲裝置320充電的過程和能量存儲裝置320對發(fā)光元件340放電的過程。請參閱圖7，該充放電控制單元360包括一個(gè)第一DC/DC轉(zhuǎn)換器(DC/DC Converter) 362、 一個(gè)第二DC/DC轉(zhuǎn)換器364、 一個(gè)PWM控制器(PulseWidth Modulation Controller,即脈寬調(diào)制控制器)366。
該太陽能電池單元330與能量存儲裝置320之間通過第一DC/DC轉(zhuǎn)換器362電連接，該能量存儲裝置320與若干個(gè)發(fā)光元件340之間通過第二DC/DC轉(zhuǎn)換器364電連接。
該P(yáng)WM控制器366分別與能量存儲裝置320、第一DC/DC轉(zhuǎn)換器362、 LED發(fā)光元件340以及第二DC/DC轉(zhuǎn)換器364電連接，其工作方法為
在充電模式下，該P(yáng)WM控制器366由能量存儲裝置320獲得一個(gè)電壓反饋信號VF和一個(gè)電流反饋信號IF，從而提供給第一DC/DC轉(zhuǎn)換器362—個(gè)第一PWM輸出信號I以控制太陽能電池單元330對能量存儲裝置320充電的過程。
在放電模式下，該P(yáng)WM控制器366由發(fā)光元件340獲得一個(gè)亮度反饋信號LF，從而提供給第二DC/DC轉(zhuǎn)換器364—個(gè)第二PWM輸出信號II以控制發(fā)光元件340的亮度。
可以理解的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思做出其它各種相應(yīng)的改變與變形，而所有這些改變與變形都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的封裝范圍。
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權(quán)利要求
1.一種發(fā)光模組，其包括一個(gè)絕緣基板，其具有一個(gè)第一表面和一個(gè)與所述第一表面相對的第二表面；一個(gè)能量存儲裝置；至少一個(gè)太陽能電池單元，其設(shè)置于所述絕緣基板的第一表面，所述至少一個(gè)太陽能電池單元具有一前電極層、一個(gè)背電極層和一個(gè)位于所述前電極和背電極層之間的光伏半導(dǎo)體層，所述前電極層和背電極層與能量存儲裝置電連接以對其充電；以及至少一個(gè)發(fā)光元件，其設(shè)置在所述絕緣基板的第二表面且與所述能量存儲裝置電連接以獲得工作電壓。
2.如權(quán)利要求l所述的發(fā)光模組，其特征在于，所述絕緣基板的第 二表面形成有一個(gè)金屬圖案層，其具有數(shù)量與所述發(fā)光元件相同的電極片組，所述電極片組 具有正電極片及負(fù)電極片，所述發(fā)光元件通過所述正電極片及負(fù)電極片與所述能量存儲裝置 電連接。
3.如權(quán)利要求l所述的發(fā)光模組，其特征在于，所述至少一個(gè)太陽 能電池單元為多個(gè)太陽能電池單元，相鄰兩個(gè)太陽能電池單元的前電極層與背電極層互相電 連接以使得所述多個(gè)太陽能電池單元串聯(lián)。
4.如權(quán)利要求l所述的發(fā)光模組，其特征在于，所述光伏半導(dǎo)體層 具有一N型半導(dǎo)體層、一P型半導(dǎo)體層以及位于其二者之間的PN結(jié)層。
5.如權(quán)利要求l所述的發(fā)光模組，其特征在于，所述發(fā)光模組進(jìn)一 步包括一個(gè)透明封裝體，其與所述絕緣基板匹配粘合以封裝所述至少一個(gè)太陽能電池單元。
6.如權(quán)利要求l所述的發(fā)光模組，其特征在于，所述發(fā)光模組進(jìn)一 步包括一個(gè)印刷電路板和一個(gè)充放電控制單元，所述印刷電路板板具有一個(gè)容置部以容置所 述絕緣基板及其上的太陽能電池單元和發(fā)光元件，所述容置部為一個(gè)孔，所述太陽能電池單 元和至少一個(gè)發(fā)光元件分別朝向所述印刷電路板的兩側(cè)，所述充放電控制單元用于控制所述 太陽能電池單元對所述能量存儲裝置充電的過程和所述能量存儲裝置對發(fā)光元件放電的過程，所述充放電控制單元及所述能量存儲裝置設(shè)置于所述印刷電路板上。
7 如權(quán)利要求l所述的發(fā)光模組，其特征在于，所述絕緣基板為硬質(zhì)基板或者柔性基板。
8 如權(quán)利要求7所述的發(fā)光模組，其特征在于，所述硬質(zhì)基板由陶瓷、玻璃或石英制成。
9 如權(quán)利要求7所述的發(fā)光模組，其特征在于，所述柔性基板由聚酰亞胺、聚對苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或冰片烯制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)光模組，其包括至少一個(gè)發(fā)光元件、至少一個(gè)太陽能電池單元、一個(gè)能量存儲裝置，該至少一個(gè)太陽能電池單元具有一個(gè)前電極層、一個(gè)背電極層和一個(gè)介于前電極層和背電極層之間的光伏半導(dǎo)體層，該發(fā)光模組進(jìn)一步包括一個(gè)絕緣基板，其將至少一個(gè)發(fā)光元件和至少一個(gè)太陽能電池單元隔離，該至少一個(gè)發(fā)光元件和至少一個(gè)太陽能電池單元分別對應(yīng)地設(shè)置在該絕緣基板相對的兩個(gè)表面，該太陽能電池的前電極層和背電極層電連接至能量存儲裝置對其充電，該至少一個(gè)發(fā)光元件電連接至該能量存儲裝置以獲得其工作電壓。
文檔編號F21V23/00GK101561105SQ20081030117
公開日2009年10月21日 申請日期2008年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月17日
發(fā)明者陳杰良 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻海精密工業(yè)股份有限公司