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具有半透明太阳能光电板的建筑结构.pdf

  • 上传人:00****42
  • 文档编号:606558
  • 上传时间:2018-02-26
  • 格式:PDF
  • 页数:19
  • 大小:979.44KB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN201110043017.1

    申请日:

    2011.02.21

    公开号:

    CN102561611A

    公开日:

    2012.07.11

    当前法律状态:

    撤回

    有效性:

    无权

    法律详情:

    发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):E04D 13/18申请公布日:20120711|||实质审查的生效IPC(主分类):E04D 13/18申请日:20110221|||公开

    IPC分类号:

    E04D13/18; E04H1/00; E03B3/02; H01L31/048; H01L31/052; H01L31/024; A01G9/02; A01G9/24; A01G1/00; H02N6/00

    主分类号:

    E04D13/18

    申请人:

    富阳光电股份有限公司

    发明人:

    刘可萱; 李绍纬; 简智贤; 郭明村

    地址:

    中国台湾桃园县

    优先权:

    2011.01.03 TW 100100021

    专利代理机构:

    北京律诚同业知识产权代理有限公司 11006

    代理人:

    梁挥;张燕华

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    内容摘要

    本发明关于一种具有半透明太阳能光电板的建筑结构,该建筑结构是由多个侧面结构体及至少一个顶面结构体所构成,且包含:半透明太阳能光电板,其产生电力且设置于该建筑结构的顶面结构体及/或侧面结构体上,该半透明太阳能光电板包含:基板;第一电极层,其形成在该基板之上;多个半导体材料层,其形成在该第一电极层之上;第二电极层,其形成在该半导体材料层之上;至少两条导线,其形成在该第二电极层之上;保护层。

    权利要求书

    1.一种具有半透明太阳能光电板的建筑结构,该建筑结构是由多个侧面
    结构体及至少一个顶面结构体所构成,其特征在于,包含:
    半透明太阳能光电板,其产生电力且设置于该建筑结构的顶面结构体及/
    或侧面结构体上,该半透明太阳能光电板包含:
    基板;
    第一电极层,其形成在该基板之上;
    多个半导体材料层,其形成在该第一电极层之上;
    第二电极层,其形成在该半导体材料层之上;
    至少两条导线,其形成在该第二电极层之上;
    保护层。
    2.根据权利要求1所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特征
    在于,该基板包含玻璃或塑料材料、或是前述材料的组合。
    3.根据权利要求1所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特征
    在于,该第一电极层为透明材料,该透明材料包含氧化锌、铟锡氧化物、二氧
    化锡、聚(3,4-二氧乙基塞吩)、聚苯胺、聚吡咯、金属薄膜或前述材料的组合。
    4.根据权利要求1所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特征
    在于,该第二电极层为透明材料,该透明材料包含氧化锌、铟锡氧化物、二氧
    化锡、聚(3,4-二氧乙基塞吩)、聚苯胺、聚吡咯、金属薄膜或前述材料的组合。
    5.根据权利要求1所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特征
    在于,该保护层包含玻璃、塑料材料、多层组合材料或树脂。
    6.根据权利要求1所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特征
    在于,该半导体材料层包含非晶硅薄膜、纳米晶硅薄膜、微晶硅薄膜、多晶硅
    薄膜、铜铟二硒薄膜、铜铟镓硒薄膜、铜铟镓硒硫薄膜、碲化镉薄膜、氮化铝
    镓薄膜、砷化铝镓薄膜、氮化镓薄膜、磷化铟薄膜、磷化铟镓薄膜、铜锌锡硫
    (CZTS)薄膜、或是前述材料的组合。
    7.根据权利要求1所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特征
    在于,该太阳能光电板还进一步地包含黏着层,其用于黏合基板和保护层。
    8.根据权利要求1所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特征
    在于,该太阳能光电板还进一步地包含封装层,其位于保护层的下方并与保护
    层分隔一段距离。
    9.根据权利要求8所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特征
    在于,该封装层为玻璃、塑料或涂布有金属、金属氧化物、塑料、有机色料的
    前述材料。
    10.根据权利要求8所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特征
    在于,该保护层和该封装层为分隔且形成一空间,该空间内为真空或填充了空
    气或惰性气体。
    11.根据权利要求1所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特征
    在于,该太阳能光电板的光穿透波长范围为350至2300纳米。
    12.根据权利要求11所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特
    征在于,当该太阳能光电板的光穿透波长范围为350纳米以下时,该太阳能光
    电板的平均透光率是小于1%。
    13.根据权利要求11所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特
    征在于,当该太阳能光电板的光穿透波长范围为400至800纳米时,该太阳能
    光电板的平均透光率是大于10%。
    14.根据权利要求13所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特
    征在于,当该太阳能光电板的光穿透波长范围为610至720纳米时,该太阳能
    光电板的平均透光率是大于20%。
    15.根据权利要求11所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特
    征在于,当该太阳能光电板的光穿透波长范围为1000至1200纳米时,该太阳
    能光电板的平均透光率是大于15%。
    16.根据权利要求1所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特征
    在于,该太阳能光电板的太阳热吸收率范围为60-80%。
    17.根据权利要求1所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特征
    在于,该太阳能光电板的太阳热相对热增益范围为300-450W/m2
    18.根据权利要求1所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特征
    在于,该太阳能光电板的遮蔽系数范围为0.4-0.6。
    19.根据权利要求1所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特征
    在于,该建筑结构内部的温度是10-55℃。
    20.根据权利要求1所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特征
    在于,该太阳能光电板所产生的电力是直接供应至该建筑结构内部使用电力的
    装置。
    21.根据权利要求1所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特征
    在于,该太阳能光电板所产生的电力是并联至外部电力网络。
    22.根据权利要求1所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特征
    在于,该建筑结构还进一步地包含至少一个蓄电池,以储存该太阳能光电板所
    产生的电力。
    23.根据权利要求22所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特
    征在于,该蓄电池提供电力至该建筑结构内部的使用电力的装置。
    24.根据权利要求1所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特征
    在于,该建筑结构还进一步地包含第二被覆材料,其设置于该建筑结构的顶面
    结构体及/或侧面结构体上。
    25.根据权利要求1所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特征
    在于,该太阳能光电板的排列为相邻放置。
    26.根据权利要求24所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特
    征在于,该太阳能光电板和该第二被覆材料的排列为间隔放置。
    27.根据权利要求24所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特
    征在于,该太阳能光电板和该第二被覆材料的排列为随机放置。
    28.根据权利要求1所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特征
    在于,该建筑结构还进一步地包含至少一个人造光源。
    29.根据权利要求28所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特
    征在于,该人造光源包含LED、OLED、荧光灯、卤素灯、钨丝灯、白炽灯泡、
    硫灯、复金属灯或是前述灯源的组合。
    30.根据权利要求28所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特
    征在于,该人造光源为红光光源,其波长范围是610至720纳米。
    31.根据权利要求28所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特
    征在于,该人造光源为蓝光光源,其波长范围是450至520纳米。
    32.根据权利要求28所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特
    征在于,该人造光源为红光光源和蓝光光源,且该红光光源的照射量和该蓝光
    光源的照射量的比值为9∶1。
    33.根据权利要求1所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特征
    在于,该建筑结构还进一步地包含至少一个植床,该植床为一层或一层以上且
    乘载生长媒介。
    34.根据权利要求33所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特
    征在于,该生长媒介包含土壤、动物粪便、水草、木削、植物残体、水或前述
    材料的组合。
    35.根据权利要求1所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特征
    在于,该建筑结构还进一步地包含至少一个热交换装置,该热交换装置通过管
    路或风道输送热交换媒介来控制生长媒介的温度在15-35℃。
    36.根据权利要求35所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特
    征在于,该热交换媒介包含空气、水、气雾、冷媒或前述材料的组合。
    37.根据权利要求35所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特
    征在于,该建筑结构还进一步地包含至少一个水墙,以使热交换装置冷却导入
    建筑结构的热交换媒介。
    38.根据权利要求35所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特
    征在于,该建筑结构还进一步地包含至少一个深井,以便热交换装置输送热交
    换媒介至地底进行热交换。
    39.根据权利要求1所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特征
    在于,该建筑结构还进一步地包含至少一个储水装置,其能收集雨水补充储水
    量,并在净化后提供给种植及养殖浇灌、补充生长媒介或水墙使用。
    40.根据权利要求1所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特征
    在于,该建筑结构还进一步地包含至少一个进风口和至少一个出风口,该出风
    口的截面宽度为5-50厘米。
    41.根据权利要求1所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特征
    在于,该建筑结构还进一步地包含至少一个风扇。
    42.根据权利要求41所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特
    征在于,该风扇的风速至少为2米/秒。
    43.根据权利要求1所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特征
    在于,该建筑结构的通风率至少为90立方米/秒。
    44.根据权利要求40所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特
    征在于,该进风口的进风量为该出风口的出风量的至少1.1倍,以使内部压力
    为大于外部压力。
    45.根据权利要求44所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特
    征在于,该建筑结构是通过内部压力的控制及内部空气的流场设计来冷却太阳
    能光电板的温度。
    46.根据权利要求40所述的具有半透明太阳能光电板的建筑结构,其特
    征在于,该建筑结构还进一步地包含至少一个空气过滤网,该空气过滤网是设
    置于进风口。
    47.根据权利要求22-46任意一项所述的具有半透明太阳能光电板的建筑
    结构,其特征在于,该建筑结构还进一步地包含至少一个杀菌装置,该杀菌装
    置为紫外光灯,其对空气过滤网、水墙、生长媒介、热交换媒介、建筑结构内
    的其它空间进行杀菌。

    说明书

    具有半透明太阳能光电板的建筑结构

    技术领域

    本发明涉及具有半透明太阳能光电板的建筑结构。

    背景技术

    在现有技术中,农渔牧业建筑结构的被覆材料一般可分为软质塑料薄膜、
    亚克力或玻璃。聚乙烯、聚酯树脂等薄膜在价格、保温性与易于施工等方面具
    有优势而受市场欢迎,然而软质塑料薄膜向来有短期间透光率降低的问题存
    在,在耐久性上表现不佳,故多以简易型的建筑结构为市场。而大型长寿期的
    建筑结构对于被覆材料的耐用性要求较为严苛,故通常是使用聚酯树脂、硬质
    聚氯乙烯树脂、聚碳酸酯树脂、玻璃板来作为被覆材料。唯这类被覆材料较贵、
    较重且对装置结构要求较高,因此阻碍了这类被覆材料的普及化。此外,玻璃
    被覆材料有易碎的缺点,硬质塑料则对冲击的抵抗能力较弱。

    在电力需求方面,由于建筑结构多半搭配有环控与监测管理系统,以用于
    温带和寒带区域冬季的保暖或亚热带和热带区域夏季的降温,这样的环控与监
    测管理系统通常是高耗能的。大型建筑结构常需要搭配额外的发电机来确保电
    力的供应,用以防止因电力供应中断而造成损失,故这类额外配置会多出额外
    的系统保养、维修以及燃料的费用。

    在压力方面,一般建筑结构通常为非正压环境,意即这样的建筑设计容易
    使病菌入侵,不利于动植物的生长。

    在面积利用效益方面,单纯太阳能光电系统需要适当的安装布置面积,且
    在光电系统下方的面积并没有进一步地再利用。而一般建筑结构仅供种植或养
    殖,其顶部面积无其它利用。本发明可结合上述应用,充分发挥土地使用的双
    重效益。

    在太阳能光电板与建筑结构的气体流场配合方面,一般具有太阳能光电板
    的建筑结构的流场并没有特别设计,使得太阳能光电板一直维持高温,因而影
    响发电量。

    发明内容

    本发明的目的在于提供一种具有半透明太阳能光电板的建筑结构,使用太
    阳能光电板来取代一般被覆材料,以提升装置性能并提高面积利用。该太阳能
    光电板除了可以发电,也是装置材料的一部分,拥有节省装置材料成本及发电
    效益。

    本发明揭示一种具有半透明太阳能光电板的建筑结构,该建筑结构是由多
    个侧面结构体及至少一个顶面结构体所构成,且包含:半透明太阳能光电板,
    其产生电力且设置于该建筑结构的顶面结构体及/或侧面结构体上,该半透明
    太阳能光电板包含:基板;第一电极层,其形成在该基板之上;多个半导体材
    料层,其形成在该第一电极层之上;第二电极层,其形成在该半导体材料层之
    上;至少两条导线,其形成在该第二电极层之上;保护层。

    根据本发明的一个具体实施例,该基板包含玻璃或塑料材料、或是前述材
    料的组合。

    根据本发明的一个具体实施例,该第一电极层为透明材料,该透明材料包
    含氧化锌、铟锡氧化物、二氧化锡、聚(3,4-二氧乙基塞吩)、聚苯胺、聚吡咯、
    金属薄膜或前述材料的组合。

    根据本发明的一个具体实施例,该第二电极层为透明材料,该透明材料包
    含氧化锌、铟锡氧化物、二氧化锡、聚(3,4-二氧乙基塞吩)、聚苯胺、聚吡咯、
    金属薄膜或前述材料的组合。

    根据本发明的一个具体实施例,该保护层包含玻璃、塑料材料、多层组合
    材料或树脂。

    根据本发明的一个具体实施例,该半导体材料层包含非晶硅薄膜、纳米晶
    硅薄膜、微晶硅薄膜、多晶硅薄膜、铜铟二硒薄膜、铜铟镓硒薄膜、铜铟镓硒
    硫薄膜、碲化镉薄膜、氮化铝镓薄膜、砷化铝镓薄膜、氮化镓薄膜、磷化铟薄
    膜、磷化铟镓薄膜、铜锌锡硫(CZTS)薄膜、或是前述材料的组合。

    根据本发明的一个具体实施例,该太阳能光电板还进一步地包含黏着层,
    其用于黏合基板和保护层。

    根据本发明的一个具体实施例,该太阳能光电板还进一步地包含封装层,
    其位于保护层的下方但与保护层分隔一段距离。

    根据本发明的一个具体实施例,该封装层为玻璃、塑料或涂布有金属、金
    属氧化物、塑料、有机色料的前述材料。

    根据本发明的一个具体实施例,该保护层和该封装层为分隔且形成一空
    间,该空间内为真空或填充了空气或惰性气体。

    根据本发明的一个具体实施例,该太阳能光电板的光穿透波长范围为350
    至2300纳米。

    根据本发明的一个具体实施例,当该太阳能光电板的光穿透波长范围为
    350纳米以下时,该太阳能光电板的平均透光率是小于1%。

    根据本发明的一个具体实施例,当该太阳能光电板的光穿透波长范围为
    400至800纳米时,该太阳能光电板的平均透光率是大于10%。

    根据本发明的一个具体实施例,当该太阳能光电板的光穿透波长范围为
    610至720纳米时,该太阳能光电板的平均透光率是大于20%。

    根据本发明的一个具体实施例,当该太阳能光电板的光穿透波长范围为
    1000至1200纳米时,该太阳能光电板的平均透光率是大于15%。

    根据本发明的一个具体实施例,该太阳能光电板的太阳热吸收率范围为
    60-80%。

    根据本发明的一个具体实施例,该太阳能光电板的太阳热相对热增益范围
    为300-450W/m2

    根据本发明的一个具体实施例,该太阳能光电板的遮蔽系数范围为
    0.4-0.6。

    根据本发明的一个具体实施例,该建筑结构内部的温度是10-55℃。

    根据本发明的一个具体实施例,该太阳能光电板所产生的电力是直接供应
    至该建筑结构内部使用电力的装置。

    根据本发明的一个具体实施例,该太阳能光电板所产生的电力是并联至外
    部电力网络。

    根据本发明的一个具体实施例,该建筑结构还进一步地包含至少一个蓄电
    池,以储存该太阳能光电板所产生的电力。

    根据本发明的一个具体实施例,该蓄电池提供电力至该建筑结构内部的使
    用电力的装置。

    根据本发明的一个具体实施例,该建筑结构还进一步地包含第二被覆材
    料,其设置于该建筑结构的顶面结构体及/或侧面结构体上。

    根据本发明的一个具体实施例,该太阳能光电板的排列为相邻放置。

    根据本发明的一个具体实施例,该太阳能光电板和该第二被覆材料的排列
    为间隔放置。

    根据本发明的一个具体实施例,该太阳能光电板和该第二被覆材料的排列
    为随机放置。

    根据本发明的一个具体实施例,该建筑结构还进一步地包含至少一个人造
    光源。

    根据本发明的一个具体实施例,该人造光源包含LED、OLED、荧光灯、
    卤素灯、钨丝灯、白炽灯泡、硫灯、复金属灯(请补充该复金属灯的英文)或
    是前述灯源的组合。

    根据本发明的一个具体实施例,该人造光源为红光光源,其波长范围是
    610至720纳米。

    根据本发明的一个具体实施例,该人造光源为蓝光光源,其波长范围是
    450至520纳米。

    根据本发明的一个具体实施例,该人造光源为红光光源和蓝光光源,且该
    红光光源的照射量和该蓝光光源的照射量的比值为9∶1。

    根据本发明的一个具体实施例,该建筑结构还进一步地包含至少一个植
    床,该植床为一层或一层以上且乘载生长媒介。

    根据本发明的一个具体实施例,该生长媒介包含土壤、动物粪便、水草、
    木削、植物残体、水或前述材料的组合。

    根据本发明的一个具体实施例,该建筑结构还进一步地包含至少一个热交
    换装置,该热交换装置通过管路或风道输送热交换媒介来控制生长媒介的温度
    在15-35℃。

    根据本发明的一个具体实施例,该热交换媒介包含空气、水、气雾、冷媒
    或前述材料的组合。

    根据本发明的一个具体实施例,该建筑结构还进一步地包含至少一个水
    墙,以使热交换装置冷却导入建筑结构的热交换媒介。

    根据本发明的一个具体实施例,该建筑结构还进一步地包含至少一个深
    井,以便热交换装置输送热交换媒介至地底进行热交换。

    根据本发明的一个具体实施例,该建筑结构还进一步地包含至少一个储水
    装置,其能收集雨水补充储水量,并在净化后提供给种植及养殖浇灌、补充生
    长媒介或水墙使用。

    根据本发明的一个具体实施例,该建筑结构还进一步地包含至少一个进风
    口和至少一个出风口,该出风口的截面宽度为5-50厘米。

    根据本发明的一个具体实施例,该建筑结构还进一步地包含至少一个风
    扇。

    根据本发明的一个具体实施例,该风扇的风速至少为2米/秒。

    根据本发明的一个具体实施例,该建筑结构的通风率至少为90立方米/
    秒。

    根据本发明的一个具体实施例,该进风口的进风量为该出风口的出风量的
    至少1.1倍,以使内部压力为大于外部压力。

    根据本发明的一个具体实施例,该建筑结构是通过内部压力的控制及内部
    空气的流场设计来冷却太阳能光电板的温度。

    根据本发明的一个具体实施例,该建筑结构还进一步地包含至少一个空气
    过滤网,该空气过滤网是设置于进风口。

    根据本发明的一个具体实施例,该建筑结构还进一步地包含至少一个杀菌
    装置,该杀菌装置为紫外光灯,其对空气过滤网、水墙、生长媒介、热交换媒
    介、建筑结构内的其它空间进行杀菌。

    以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述,但不作为对本发明的
    限定。

    附图说明

    图1至图3是具有半透明太阳能光电板的建筑结构的配置示意图;

    图4是太阳能光电板的结构图;

    图5是半透明太阳能光电板的穿透光谱图;

    图6是半透明太阳能光电板在自然阳光下穿透的光谱与自然阳光频谱比
    较图。

    其中,附图标记

    10 建筑结构

    11 太阳能光电板

    12 第二被覆材料

    13 蓄电池

    14 充放电控制器

    15 人造光源

    16 植床

    17 生长媒介

    20 水墙

    21 深井

    22 储水装置

    24 出风口

    25 风扇

    25’ 风扇

    26 空气过滤网

    27 杀菌装置

    50 太阳能光电板

    51 基板

    52 光电组件薄膜

    53 导线

    54 黏着层

    55 保护层

    具体实施方式

    请参考附图并配合下列说明,以期能彻底了解本发明的实施方式。

    图1至图3是具有半透明太阳能光电板11的建筑结构10的配置示意图。
    该建筑结构10是由多个侧面结构体及至少一个顶面结构体所构成。该建筑结
    构10包含太阳能光电板11或第二被覆材料12,其设置于该建筑结构10的顶
    面或侧面。在一个具体实施例中,该太阳能光电板11的排列可为相邻放置。
    在另一个具体实施例中,该太阳能光电板11和该第二被覆材料12的排列可为
    间隔放置或随机放置。

    该太阳能光电板11是可吸收光能以产生电力的太阳能光电板。在一个具
    体实施例中,该太阳能光电板11所产生的电力可直接供应至该建筑结构10
    使用电力的装置。在另一个具体实施例中,建筑结构10可以具有至少一个蓄
    电池13,以储存该太阳能光电板11所产生的电力。该蓄电池13可以提供电
    力给该建筑结构10其它使用电力的装置(举例来说,人造光源、风扇、冷却
    装置、加热装置、自动灌溉装置、消毒杀菌装置、监控纪录装置)。

    在一个具体实施例中,该太阳能光电板11可连接至充放电控制器14对蓄
    电池13组充放电管理,以便将产生的电力储存于电池或从电池释放出来。当
    所并联的市电中断时,蓄电池13组储存的电力可应付混合型(hybrid)太阳能光
    电系统或离网独立型(off-gird)系统而供应电力至该建筑结构。此外,该太阳能
    光电板11也可直接通过逆电压器(inverter)(未显示)将电力转换为交流电并
    联输出至电网。

    在一个具体实施例中,建筑结构10可以具有一个或多个的人造光源15。
    该太阳能光电板11吸收绝大部分的蓝光并转换成电能,导致蓝光无法穿透,
    故可使用该太阳能光电板11所产生的电力来使人造光源15发出蓝光,以提供
    植物生长所需的450-520纳米(nm)蓝光波长。同时,该人造光源15也可提供
    植物生长所需的610-720纳米红光波长。该人造光源15也可以是红光光源和
    蓝光光源,且该红光光源的照射量和该蓝光光源的照射量的最佳比值为9∶1。
    又,该人造光源15可包含LED、OLED、荧光灯、卤素灯、钨丝灯、白炽灯
    泡、硫灯、复金属灯或是前述灯源的组合。30W的LED人造光源15可种植
    大约5-10坪的植物,故植物种植所需人造光源能耗低。另外,为减少建筑结
    构对人造光源的依赖,也可以将太阳能光电板11和第二被覆材料12间隔配置,
    以从自然采光中获得太阳光中的蓝光及其它波长光线。

    在一个具体实施例中,建筑结构10可以具有至少一个植床16。植床16
    为一层或一层以上且乘载生长媒介17。生长媒介17包含土壤、动物粪便、水
    草、木削、植物残体、水或前述材料的组合。

    在一个具体实施例中,建筑结构10可以具有至少一个热交换装置,该热
    交换装置可为独立的冷却装置、独立的加热装置或复合的冷却装置和加热装
    置。热交换装置是通过管路或通道(未显示)输送热交换媒介,以将生长媒介
    17的温度控制在15-35℃。热交换媒介包含空气、水、气雾、冷媒或前述材料
    的组合。

    在另一个具体实施例中,建筑结构10的植床16可以具有至少一热交换媒
    介管路(未显示)或可以在生长媒介17中埋置热交换媒介管路,以控制植床
    16或生长媒介17的温度。

    在另一个具体实施例中,该热交换装置(在此指冷却装置)是通过风扇
    25抽入外部空气,当空气经过水墙20冷却后而进入建筑结构底部,再流经植
    床对植床的生长媒介17进行降温。

    在另一个具体实施例中,该热交换装置(在此指加热装置冷却装置)可以
    提高建筑内部温度并控制生长媒介17的温度。

    在一个具体实施例中,建筑结构10可以具有至少一个水墙20,以使热交
    换装置冷却导入建筑结构10的热交换媒介。

    在一个具体实施例中,建筑结构10可以具有至少一个深井21。该深井21
    可通过吸取地下水来供应水予该建筑结构10使用,或者可用于让热交换装置
    输送热交换媒介至地底下的恒温层(其不受地表温度影响)进行热交换。

    在一个具体实施例中,建筑结构10下方可以具有至少一个储水装置22,
    其可以收集雨水补充储水量。经收集的雨水可以在净化后提供给种植及养殖浇
    灌、补充生长媒介17或水墙20使用。

    在一个具体实施例中,建筑结构10可以具有至少一个进风口(未显示)
    以及至少一个出风口24。出风口24的截面宽度约为5-50厘米。该出风口24
    可开在顶面结构体处,也可开在侧面结构体处。出风口24可加装纱网,以避
    免异物(如;昆虫或灰尘等)进入建筑结构10内部。

    在一个具体实施例中,建筑结构10可以具有至少一个风扇25,其用于将
    建筑结构10外部的空气抽入建筑结构10的内部。风扇25的风速至少为2米/
    秒。通过调整风扇25的转速或启动数量(调整进风量)或调整出风口24的截
    面宽度(调整出风量),使得建筑结构10的通风率至少为90立方米/秒,并
    使该进风口的进风量为该出风口的出风量的至少1.1倍,如此建筑结构10的
    内部压力为大于或等于外部压力。当建筑结构10的内部压力为大于外部压力
    时,建筑结构10的内部空气可与太阳能光电板11进行更良好热交换效果后再
    排出建筑结构10外,而达到冷却、洁净环境、阻绝病菌入侵的效果。在另一
    个具体实施例中,建筑结构10可以在额外的出风口(未显示)处加装至少一
    个额外风扇25’。必要时,可启动额外风扇25’,以通过动力方式将建筑结构
    10内的气体抽出。若建筑结构10的内部温度过低时,则不启动风扇25以及
    额外风扇25’,仅通过白天阳光射入建筑结构10的热能以及建筑结构10的良
    好密封性来让建筑结构10的内部温度升温及保温,使得不必启动加热装置就
    可以在冬天达到建筑结构10内外10℃以上温差。因此,即使建筑结构10外
    的温度很低,也可使建筑结构10内生物获得适当的生长温度。

    同时,建筑结构10是通过内部空气的流场设计来冷却太阳能光电板11
    的温度,以避免太阳能光电板11因温度提高而减少输出功率。在一个具体实
    施例中,空气流场是先沿建筑结构10内侧的侧面结构体经过顶面结构体下方,
    再通过出风口24间隙排出。与一般建筑结构相比,通过搭配本发明的空气流
    场,可使太阳能光电板11的输出功率提升10%。

    在一个具体实施例中,建筑结构10可以具有至少一个空气过滤网26。空
    气过滤网26是设置于进风口。

    在一个具体实施例中,建筑结构10可以具有至少一个杀菌装置27。杀菌
    装置27为紫外光灯,其可对生长媒介17、热交换媒介、水墙20、空气过滤网
    26、建筑结构10内的其它空间进行杀菌。参考图2,风扇25前方按照顺序放
    置了空气过滤网26、水墙20以及杀菌装置27,以确保风扇25所吸进的气体
    是干净且经冷却的。另外,风扇25后方也可加装额外的杀菌装置。

    图4是太阳能光电板的结构图。本发明的太阳能光电板50为半透明,其
    结构如图4所示。在基板51(例如:玻璃、塑料材料、或是前述材料的组合)
    上沉积数个层,以形成光电组件薄膜52。该光电组件薄膜52包含第一电极层、
    多层可吸收光能并转化为电能的半导体材料薄膜以及第二电极层。该半导体材
    料层包含非晶硅薄膜、纳米晶硅薄膜、微晶硅薄膜、多晶硅薄膜、铜铟二硒薄
    膜、铜铟镓硒薄膜、铜铟镓硒硫薄膜、碲化镉薄膜、氮化铝镓薄膜、砷化铝镓
    薄膜、氮化镓薄膜、磷化铟薄膜、磷化铟镓薄膜、铜锌锡硫(CZTS)薄膜、
    或是前述材料的组合。该半导体材料层的膜层材质及厚度是与该太阳能光电板
    50的透光率相关。该第一电极层和第二电极层至少之一为透明材料,其中该
    透明材料包含氧化锌、铟锡氧化物、二氧化锡、聚(3,4-二氧乙基塞吩)、聚苯
    胺、聚吡咯、金属薄膜或前述材料的组合。太阳能光电板50上分别电池与电
    池间的串联和并联连接可以通过镀膜工艺步骤并配合激光蚀刻的工艺而达到。
    之后,通过配置导线53而导引出正负电极。最后,覆盖黏着层54于前述工艺
    所形成的结构上,并与保护层55(例如:玻璃、塑料材料、多层组合材料或
    树脂)进行抽真空加热并加压贴合。或者,可将具有黏着功能的保护层55直
    接与前述工艺所形成的结构封装,而不需黏着层54。另外,该太阳能光电板
    50可还进一步地包含封装层(未显示)。封装层位于保护层55的下方,与保
    护层55分隔一段距离并形成一空间。该空间内为真空或填充了空气或惰性气
    体。封装层为玻璃、塑料或涂布有金属、金属氧化物、塑料、有机色料的前述
    材料。

    对于建筑结构来说,太阳能光电板的透光率可针对不同植物生长需求而调
    整各膜层的材质及厚度,其中调整太阳能光电板电极层的表面粗糙度,除了能
    改变光入射光学特性外,也可改变太阳能光电板的发电效率。本发明的太阳能
    光电板的光穿透波长范围为350至2300纳米。在一个具体实施例中,当该太
    阳能光电板的光穿透波长范围为350纳米以下时,该太阳能光电板的平均透光
    率是小于1%。在一个具体实施例中,当该太阳能光电板的光穿透波长范围为
    400至800纳米时,该太阳能光电板的平均透光率是大于10%。在更进一步的
    具体实施例中,当该太阳能光电板的光穿透波长范围为610至720纳米时,该
    太阳能光电板的平均透光率是大于20%。在另一个具体实施例中,当该太阳能
    光电板的光穿透波长范围为1000至1200纳米时,该太阳能光电板的平均透光
    率是大于15%。

    图5是半透明太阳能光电板的穿透光谱图。如图5所示,本发明的半透明
    太阳能光电板对不同波长入射光有不同的穿透度,波长350至2300纳米的光
    线可部分穿透该太阳能光电板。当波长在350纳米以下时,太阳能光电板的透
    光率T为接近0%;当波长在700至1200纳米时,太阳能光电板的透光率T
    为最高(其平均透光率约为37.5%);而当波长在2300纳米以上时,太阳能
    光电板的透光率T又再次接近0%。

    图6是半透明太阳能光电板在自然阳光下穿透的光谱与自然阳光频谱比
    较图。如图6所示,本发明的半透明太阳能电板对普遍植物叶绿素(Chlorophyll)
    行光合作用所需的红光波长610-720纳米的穿透度为最高。由于部分高温型植
    物的最佳生长需要高温(举例来说,10-55℃)且在低温时生长迟缓,所以在
    红外光的辐射热进入装置而产生的温室效应对于在温带或寒带区域建筑结构
    里种植植物是具有优势的,而本发明的太阳能光电板可以热源形式穿透波长
    1000纳米以上的红外光,使得装置内的温度可以维持在10-55℃,更佳是维持
    在25-35℃,而不需额外能源供应。对于安装了无法或仅允许少量穿透1000
    纳米以上红外光的太阳能光电板的建筑结构来说,该装置需要额外地安装温度
    维持系统才能维持装置内的温度。因此,本发明的太阳能光电板适合用于养殖
    植物(例如,蔬菜或藻类)。在特定的具体实施例中,本发明的太阳能光电板
    也适合用于养殖菌物(例如,香菇)及动物。

    另外,该半透明太阳能光电板的太阳热吸收率范围为60-80%、相对热增
    益范围为300-450W/m2、遮蔽系数范围为0.4-0.6。因此,太阳能光电板能阻
    隔部分的入射太阳光,使得一般温室不用特别提供额外的遮蔽且允许让适当的
    辐射热穿透,可避免因过多的热能进入而加重温室中环控系统降温的负担。相
    较于完全透明的披覆材料,该太阳能光电板的部分遮蔽效果也可使进入温室的
    热源无法完全逸散出温室,这样的热增益效果适用于温室保温需求。

    本发明的具有太阳能光电板的建筑结构是使用太阳能光电板来取代一般
    被覆材料,以提升装置性能并提高面积利用。该太阳能光电板除了可以发电,
    也是装置材料的一部分,拥有节省装置材料成本及发电效益。本发明的太阳能
    光电板为半透明,其具有高均匀的透光性且可应用于建筑结构及需要采光的装
    置。本发明的装置具有不需燃料的优势而成为解决自我供应或备用电力需求的
    理想选择。

    本发明的建筑结构允许植物生长所需的红光及供应装置内热源的红外光
    穿透。通过调整太阳能光电板薄膜光学特性(例如:穿透度及可穿透的波长)
    来调整装置对红光、辐射热穿透及保温的特性,而适应多样气候条件及不同种
    类植物,甚至可减缓紫外光或强光对植物伤害,又可降低装置环控系统的工作
    负担,以提升能源利用的效率。

    当然,本发明还可有其它多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情
    况下,熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但
    这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

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    具有 半透明 太阳能 电板 建筑结构
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