專利名稱：具有薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚的制作方法
技術領域：
本發明是有關于一種溫室，且特別是有關于一種具有薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚。
背景技術：
目前，市面上的溫室其內部的光源與溫濕度控制通常是由一外接電源以提供溫室 內所需的電力，其中此電力來源例如是由發電電廠或小型發電機所提供的電能。一般來說， 此舉不僅耗費金錢與能源，而不具節能減碳的概念外，當其是應用于偏遠地區上時，在電力 線的布置上所需的距離、空間與人力亦多所不便。此外，目前市面上的溫室僅能隔絕雨、霜、雪與病蟲害，對于日照所提供的各種波 長的光并無特殊的篩選與利用。再者，目前市面上的溫室并無利用發光二極管特定之光源 照射植物，以利植物的生長。
發明內容
本發明提供一種具有薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚，具有低成本與節能省碳 的優點。本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。為達到上述目 的，依據本發明的具有薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚，其包括溫室、薄膜太陽能電池、 發光二極管以及環境控制單元。溫室具有頂部與側壁。薄膜太陽能電池位于頂部與側壁至 少其一。來自外部的光會通過溫室，而薄膜太陽能電池會接收來自外部的光并轉換成電能。 薄膜太陽能電池適于使部分紅光波段與紅外光的光通過。發光二極管位于頂部與側壁至少 其一。發光二極管電性連接薄膜太陽能電池，以接受薄膜太陽能電池提供的電能。環境控 制單元電性連接薄膜太陽能電池，以接受薄膜太陽能電池提供的電能。環境控制單元適于 控制溫室內部的環境條件。在本發明之一實施例中，薄膜太陽能電池以非晶硅、微晶硅或其組合的薄膜太陽 能電池，而薄膜太陽能電池具有第一能隙，以吸收藍光波段的光。在本發明之一實施例中，薄膜太陽能電池為摻雜有鍺合金材料或碳元素的薄膜太 陽能電池，以使薄膜太陽能電池具有第二能隙，以吸收綠光波段的光。在本發明之一實施例中，薄膜太陽能電池為摻雜有鍺合金材料或碳元素的薄膜太 陽能電池，以使薄膜太陽能電池具有第三能隙，以吸收紅光與遠紅外光波段的光。在本發明之一實施例中，在溫室內栽植有植物，而植物適于接收來自外部并通過 薄膜太陽能電池的光與發光二極管激發的光。在本發明之一實施例中，發光二極管為紅光發光二極管、藍光發光二極管、白光發 光二極管或其組合。在本發明之一實施例中，環境控制單元包括溫度控制系統與濕度控制系統，用以 分別控制所述溫室內的溫度與濕度。
在本發明之一實施例中，具有薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚還包括時間控制單元，用以控制開啟或關閉發光二極管的時間。在本發明之一實施例中，薄膜太陽能電池適于讓部分藍光波段的光通過。在本發明之一實施例中，具有薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚還包括蓄電單 元，電性連接薄膜太陽能電池，以儲存薄膜太陽能電池所轉換的電能。在本發明之一實施例中，蓄電單元電性連接發光二極管與環境控制單元，以分別 提供發光二極管與環境控制單元所需要的電能。在本發明之一實施例中，具有薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚還包括逆變器， 電性連接薄膜太陽能電池或蓄電單元，以提供電能至一電網。在本發明之一實施例中，側壁與相對的所述側壁分別具有第一高度與第二高度， 而第一高度與第二高度不同。在本發明之一實施例中，溫室還包括窗口，位于所述頂部與所述側壁至少其一。本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。借由上述技術方案，本發明 具有薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚至少具有下列優點及有益效果在本發明之一實施例中，由于溫室具有薄膜太陽能電池，且此薄膜太陽能電池可 讓部分紅光波段的光通過，如此，除了可提供電能給溫室內的組件使用外，并可避免裝設薄 膜太陽能電池時對植物遮蔽而影響光合作用的進行。再者，由于溫室內配置有發光二極管， 因此在夜晚亦可提供良好的光線以供植物進行光合作用，并促進其生長。此外，由于溫室內的電力是以薄膜太陽能電池進行供電來源，而發光二極管具有 耗電量低與亮度高的優點，因此，本發明的具有薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚還具有 節能省碳的優點。上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段， 而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發明的上述和其他目的、特征和優點能夠 更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。
圖1為本發明一實施例具有薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚的示意圖。圖2為圖1所繪示的溫室的系統方塊圖。圖3為本發明另一實施例具有薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚的示意圖。100,200 具有薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚101 光110、100a 溫室112:頂部114、114a、114b 側壁116:底部120:薄膜太陽能電池130 發光二極管140 環境控制單元142:溫度控制單元144:濕度控制單元150:時間控制單元160:蓄電單元170:逆電器180:窗口θ :角度
具體實施例方式為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所采取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的具有薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚其具體實 施方式、結構、特征及其功效進行詳細說明。圖1為本發明一實施例具有薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚的示意圖，而圖2 為圖1所繪示的溫室的系統方塊圖。請同時參考圖1與圖2，本發明一實施例的具有薄膜太 陽能電池的溫室或農業大棚100包括溫室110、薄膜太陽能電池120、發光二極管130以及 環境控制單元140。上述的溫室110具有頂部112與側壁114，其中來自外部的光101會通過溫室110， 如圖1所示。在本實施例中，頂部112與側壁114通常為可透光，意即來自外部的光101可 穿透頂部112與側壁114而照射至溫室110的內部。在其它可能的實施例中，頂部112與 側壁114會根據使用者的設計而有所調整，例如頂部112為可透光，而至少其中一側壁114 為不可透光。或者是，頂部112采用不透光的設計，而側壁114使用可用透光的材質，而使 外部的光101可照射至溫室110內。本實施例是以頂部112與側壁114皆可透光為舉例說 明，但不限于此。在本實施例中，溫室110內可栽種植物(未繪示)，而植物例如是栽種于溫室110 內的一底部116。由于溫室110的頂部112與側壁114是采用可透光的設計，因此，植物可 接收來自外部的光101而進行光合作用。上述的薄膜太陽能電池120位于頂部112與側壁114至少其一，而薄膜太陽能電 池120會接收來自外部的光101并轉換成電能，如圖1所示。在本實施例中，薄膜太陽能電 池120是設置于溫室110內部的頂部112與側壁114上，意即部分來自外部的光101可先 穿透溫室110的頂部112或側壁114后，再傳遞至薄膜太陽能電池120。此外，薄膜太陽能電池120適于讓部分紅光波段與紅外光的光101通過，意即來自 外部的光101依序穿透頂部112或側壁114再傳遞至薄膜太陽能電池120后，因其可讓部 分紅光波段與紅外光的光101通過，而使溫室110內紅光波段與紅外光的光101較多，進而 可提供熱能于溫室110內部。且，植物的光合作用與光周期效在紅光波段范圍內具有較顯 著影響，其中植物對光譜最大的敏感波長為400 700nm，此區段光譜通常稱為光合作用有 效能量區域。因此，當薄膜太陽能電池120配置于頂部112或側壁114時，除了可將光101 轉成電能以供電外，因其具有讓部分紅光波段的光101通過的特性，而可避免因遮蔽到溫 室110內植物的光101，而影響光合作用的進行。在一實施例中，藍光適于讓植物在進行光合作用時，可促進二氧化碳的吸收，因此 薄膜太陽能電池120也可以是采用讓部分藍光波段的光101可通過的設計，如此對于在促 進植物光合作用的生長上，也具有相當的幫助。換言之，由于溫室110采用了薄膜太陽能電池120的設計，且此薄膜太陽能電池 120適于讓紅光波段、紅外光或藍光波段的光101通過，如此，不僅可供電給溫室110內的組 件(例如以下將提到的發光二極管130與環境控制單元140)使用與提供溫室100內部的 熱能外，還可提供溫室內植物在進行光合作用時所需的主要光波長(如紅光或藍光)，且可 避免因薄膜太陽能電池120設置于頂部112或側壁114時，其陰影遮蔽部分植物影響部分 光合作用的進行。
在另一未繪示的實施例中，薄膜太陽能電池120也可以是設置于溫室110外部的頂部112或側壁114上，意即薄膜太陽能電池120是暴露于溫室110的外部。如此，部分來 自外部的光101會先傳遞至薄膜太陽能電池120，穿透薄膜太陽能電池120的光101，再穿 透頂部112或側壁114而傳遞入溫室110內，其中穿透薄膜太陽能電池120的光101的波 長大部分為紅光波段。在本實施例中，上述薄膜太陽能電池120可以是采用以非晶硅、微晶硅或其組合 的材料作為薄膜太陽能電池，其中薄膜太陽能電池具有第一能隙Eg1，以吸收藍光波段的 光。換言之，薄膜太陽能電池120便可吸收大部分波長小于等于藍光波段的光101，并轉換 成電能，以供溫室內的組件使用。此外，適當地摻雜其它元素于薄膜太陽能電池的非晶硅、微晶硅或其組合的材料 層時，也可使薄膜太陽能電池120吸收其它波段的光101轉換成電能。舉例而言，非晶硅 材料摻雜鍺合金材料或碳元素時，則可使上述的薄膜太陽能電池120具有第二能隙Eg2，而 使其可大部分吸收綠光波段的光101并轉換成電能以供電，其中第二能隙Eg2小于第一能 隙Egl。更進一步，若提高鍺合金材料或碳元素于非晶硅、微晶硅或其組合的材料層的比例 時，則可使薄膜太陽能電池120具有第三能隙Eg3，而可吸收大部分紅光與遠紅外光波段的 光101并轉換成電能以供電，其中第三能隙Eg3小于第二能隙Eg2。上述為舉例說明，非限 于此，使用者可視其需求適當地選擇薄膜太陽能電池的種類。需要說明的是，上述的薄膜太陽能電池120可以是一個或多個，意即圖1所繪示的 薄膜太陽能電池120的數量僅為舉例說明，根據使用者的需求，薄膜太陽能電池120的數量 也可以是使用一個。此外，薄膜太陽能電池120的內部膜層也可以是采用多層堆棧結構，如 p-i-n 堆棧于 p-i-rio請繼續參考圖1與圖2，上述的發光二極管130位于頂部112與側壁114至少其 一，且發光二極管130電性連接薄膜太陽能電池120，以接受薄膜太陽能電池120提供的電 能。在本實施例中，發光二極管130可以是紅光發光二極管、藍光發光二極管、白光發光二 極管或其組合。詳細來說，發光二極管130可接收薄膜太陽能電池所提供的電力以進行發 光，而其發光的波長主要是選擇可促進植物進行光合作用所需的波長，且由于紅光與藍光 對光合作用的影響較顯著，因此，可分別使用紅光發光二極管或藍光發光二極管，或是同時 使用紅光發光二極管與藍光發光二極管的組合，上述可視使用者的需求而略作調整。在一 實施例中，發光二極管130也可采用白光發光二極管，以提供波長范圍較廣的光，以促進植 物生長。承上述可知，由于溫室110內具有發光二極管120，如此，在夜晚時，亦可提供光 線，以供植物持續進行光合作用與生長。且，由于發光二極管具有耗電量低與亮度高的優 點，因此，在節省成本與節能減碳的貢獻上亦幫助不少。此外，上述的發光二極管120除了 可提供植物進行光合作用所需的光線外，若適當地選擇可發紫外光或紅外線的發光二極管 120，亦可分別具有殺死溫室110內的細菌與提供溫室內所需的熱量的優點。請再繼續參考圖1與圖2，上述的環境控制單元140電性連接薄膜太陽能電池 120，以接受薄膜太陽能電池120提供的電能，其中環境控制單元140適于控制溫室110內 部的環境條件。在本實施例中，環境控制單元140包括溫度控制系統142與濕度控制系統 144，其中溫度控制系統142與濕度控制系統144用以分別控制溫室110內的溫度與濕度。
另外，本實施例的具有薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚100還包括時間控制單 元150，如圖2所繪示。在本實施例中，時間控制單元150主要是用來控制開啟或關閉發光 二極管130的時間。詳細而言，在白天時，由于光線充足，因此時間控制單元150便可關閉 發光二極管130。而在光線不充足的情況下，如晚上或陰天，此時，時間控制單元便適于開啟 發光二極管130，以提供光線給植物使用。在未繪示的實施例中，時間控制單元150也可以是用來控制開啟或關閉薄膜太陽 能電池120的運作時間。詳細來說，在白天時，時間控制單元150便適于開啟薄膜太陽能電 池120的運作時間，以使薄膜太陽能電池120進行光電轉換而可供電。在夜晚時，時間控制 單元150便適于關閉薄膜太陽能電池120的運作時間。此外，本實施例的具有薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚100還包括蓄電單元 160，其中蓄電單元160電性連接薄膜太陽能電池120，以儲存薄膜太陽能電池120所轉換的 電能，如圖2所示。在本實施例中，蓄電單元160電性連接發光二極管130與環境控制單元 140，以分別提供發光二極管130與環境控制單元140所需要的電能。詳細而言，蓄電單元 160主要是用以儲存薄膜太陽能電池120于白天所進行的光電轉換時所產生的電能，且于 夜晚或外部光線不充足時，便可提供電能于溫室110內的其它組件(如發光二極管130、 環境控制單元140、時間控制單元150)。在本實施例中，上述的蓄電單元例如是蓄電電池。值得一提的是，由于溫室110具有薄膜太陽能電池120，且配置有蓄電單元160，因 此，無須外部電力的提供即可使溫室110在白天或夜晚皆可運作，并具有節能省碳的功效。在本實施例中，具有薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚100還包括逆電器170，如 圖2所示。詳細而言，逆電器170電性連接薄膜太陽能電池120或蓄電單元160，以將薄膜 太陽能電池120或蓄電單元160內部多余的電能傳遞至一電網，以供外部電路使用。另外，上述的溫室110也可以是采用如圖3所設計的溫室110a，而形成另一種具有 薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚200。在圖3中，側壁114a與相對的側壁114b分別具有 第一高度Hl與第二高度H2，而第一高度Hl與第二高度H2不同，如此一來，頂部112會與側 壁114a夾有一角度Θ。一般來說，第一高度Hl可以是lm，而第二高度H2可以是3. 5m。在本實施例中，由于頂部112會與側壁114a夾有一角度θ，如此一來，當光線由頂 部112照入溫室IlOa內部時，可使光線于溫室內反復反射，而不易讓光線逃逸出去，進而具 有保溫的功效。當然，適當地設計頂部112與側壁114、114a、114b的材質，也可具有保溫的 效果。此外，在頂部112與側壁114、114a、114b至少其一上也可設置有覆蓋物，此覆蓋物例 如是草席，如此，在夜晚或在冬天時，則可減少溫室IlOa內的熱量的流失，而同樣具有保溫 的效果。此外，在一實施例中，溫室IlOa還包括窗口 180，位于頂部112與側壁114、114a、 114b至少其一，其中窗口 180可以用來讓溫室IlOa內的空氣流通。如此一來，在夏天使用 時，則可避免溫室IlOa內的溫度過高，而具有通風的功效。值得一提的是，上述具有薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚100、200除了可栽植 植物外，也可以使用于飼養動物的用途。綜上所述，本發明的具有薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚至少具有下列優點。 首先，由于溫室具有薄膜太陽能電池，且此薄膜太陽能電池可讓部分紅光波段的光通過，如 此，除了可提供電能給溫室內的組件使用外，并可避免裝設薄膜太陽能電池時對植物遮蔽而影響光合作用的進行。再者，由于溫室內配置有發光二極管，如此，在夜晚亦可提供良好 的光線以供植物進行光合作用，并促進其生長。此外，由于溫室內的電力主要皆是以薄膜太 陽能電池進行供電來源，且發光二極管具有耗電量低與亮度高的優點，因此，本發明的具有 薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚還具有節能省碳的優點。 以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，雖 然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人 員，在不脫離本發明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾 為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對 以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
權利要求
一種具有薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚，其特征在于其包括溫室，具有頂部與側壁；薄膜太陽能電池，位于所述頂部與所述側壁至少其一，其中來自外部的光會通過所述溫室，而所述薄膜太陽能電池會接收來自外部的光并轉換成電能，且所述薄膜太陽能電池適于使部分紅光波段與紅外光的光通過；發光二極管，位于所述頂部與所述側壁至少其一，且所述發光二極管電性連接所述薄膜太陽能電池，以接受所述薄膜太陽能電池提供的電能；以及環境控制單元，電性連接所述薄膜太陽能電池，以接受所述薄膜太陽能電池提供的電能，其中所述環境控制單元適于控制所述溫室內部的環境條件。
2.根據權利要求1所述的具有薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚，其特征在于其中所 述的薄膜太陽能電池為以非晶硅、微晶硅或其組合的薄膜太陽能電池，而所述薄膜太陽能 電池具有第一能隙，以吸收藍光波段的光。
3.根據權利要求2所述的具有薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚，其特征在于其中所 述的薄膜太陽能電池為摻雜有鍺合金材料或碳元素的薄膜太陽能電池，以使所述非晶硅薄 膜太陽能電池具有第二能隙，以吸收綠光波段的光。
4.根據權利要求2所述的具有薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚，其特征在于其中所 述的薄膜太陽能電池為摻雜有鍺合金材料或碳元素的薄膜太陽能電池，以使所述非晶硅薄 膜太陽能電池具有第三能隙，以吸收紅光與遠紅外光波段的光。
5.根據權利要求1所述的具有薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚，其特征在于其中所 述的溫室內栽植有植物，而所述植物適于接收來自外部且通過所述薄膜太陽能電池的光與 所述發光二極管激發的光。
6.根據權利要求1所述的具有薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚，其特征在于其中所 述的發光二極管為紅光發光二極管、藍光發光二極管、白光發光二極管或其組合。
7.根據權利要求1所述的具有薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚，其特征在于其中所 述的環境控制單元包括溫度控制系統與濕度控制系統，用以分別控制所述溫室內的溫度與 濕度。
8.根據權利要求1所述的具有薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚，其特征在于其還包 括時間控制單元，用以控制開啟或關閉所述發光二極管的時間。
9.根據權利要求1所述的具有薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚，其特征在于其中所 述的薄膜太陽能電池適于讓部分藍光波段的光通過。
10.根據權利要求1所述的具有薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚，其特征在于其還 包括蓄電單元，電性連接所述薄膜太陽能電池，以儲存所述薄膜太陽能電池所轉換的電能， 其中所述蓄電單元電性連接所述發光二極管與所述環境控制單元，以分別提供所述發光二 極管與所述環境控制單元所需要的電能。
11.根據權利要求10所述的具有薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚，其特征在于其還 包括逆變器，電性連接薄膜太陽能電池或蓄電單元，以提供電能至一電網。
12.根據權利要求1所述的具有薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚，其特征在于其中 所述的側壁與相對的所述側壁分別具有第一高度與第二高度，而所述第一高度與所述第二 高度不同。
13.根據權利要求1所述的具有薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚，其特征在于其中 所述的溫室還包括窗口，位于所述頂部與所述側壁至少其一。
全文摘要
本發明是有關一種具有薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚。具有薄膜太陽能電池的溫室或農業大棚包括溫室、薄膜太陽能電池、發光二極管以及環境控制單元。溫室具有頂部與側壁。薄膜太陽能電池位于頂部與側壁至少其一。來自外部的光會通過溫室，而薄膜太陽能電池會接收來自外部的光并轉換成電能。薄膜太陽能電池適于使部分紅光波段的光通過。發光二極管位于頂部與側壁至少其一。發光二極管電性連接薄膜太陽能電池，以接受薄膜太陽能電池提供的電能。環境控制單元電性連接薄膜太陽能電池，以接受薄膜太陽能電池提供的電能。環境控制單元適于控制溫室內部的環境條件。
文檔編號A01G9/26GK101816270SQ20091012602
公開日2010年9月1日 申請日期2009年2月27日 優先權日2009年2月27日
發明者張一熙, 李家嫻 申請人:張一熙;李家嫻