CN101820014B

CN101820014B - 太阳能电池

Info

Publication number: CN101820014B
Application number: CN2009101186651A
Authority: CN
Inventors: 林崇智
Original assignee: Aussmak Optoelectronics Corp
Current assignee: Aussmak Optoelectronics Corp
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2029-02-27
Also published as: CN101820014A

Abstract

一种太阳能电池，其包括光学基板和太阳能电池组件。光学基板具有电路层和聚光结构。太阳能电池组件设置于光学基板上，并与电路层电性连接。

Description

太阳能电池

技术领域

本发明涉及一种电池，特别涉及一种太阳能电池。

背景技术

由于太阳能本身并无公害问题并且取得容易，永不竭尽，因此，太阳能已成为重要替代性能源之一。用来将太阳的光能转换成电能的太阳能电池，又称光伏电池(photovoltaic cell)，其按照材料可分为硅基半导体电池、染料电池以及有机材料电池等等。

近年来，为提高发电效率，研发出一种聚光型太阳能电池(Concentrating Photovoltaic，CPV)，其部分结构如图1所示。聚光型太阳能电池1包括基板11、太阳能电池组件12以及聚光透镜13。其中，太阳能电池组件12设置于基板11上，聚光透镜13与基板11对向设置。当光线被集中时，光线的强度会大幅增加，增加的幅度由聚光透镜13的聚光倍率所决定。由于太阳能电池组件12吸收强度增强的光线，而能提升光电转换效率和发电效能。

然而，如图1所示，聚光型太阳能电池1由于其聚光透镜13与基板11具有距离而不易微型化，进而降低了产品的应用性和竞争力。因此，如何提供一种易于微型化的太阳能电池，进而提升应用性和竞争力，实为当前重要课题之一。

发明内容

鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种易于小型化的太阳能电池，进而提升应用性和竞争力。

为达上述目的，根据本发明的一种太阳能电池包括光学基板和太阳能电池组件。光学基板具有一电路层及一聚光结构。太阳能电池组件设置于光学基板，并与电路层电性连接。

承上所述，由于本发明的太阳能电池中，太阳能电池组件直接设置于光学基板上，其中，电信号可通过光学基板的电路层传送，而光线可通过光学基板的聚光结构聚集至太阳能电池组件，进而提升光电转换的效能。同时，由于本发明的光学基板同时作为太阳能电池组件的设置基板并达到聚光效果，进而缩小了太阳能电池的体积，因而易于小型化进而提升产品应用性和竞争力。

附图说明

图1为一种现有的聚光型太阳能电池的示意图；

图2为本发明第一实施例的一种太阳能电池的示意图；

图3为本发明第一实施例的另一种太阳能电池的示意图；

图4为本发明第二实施例的一种太阳能电池的示意图；

图5为本发明第三实施例的一种太阳能电池的示意图；

图6为本发明第四实施例的一种太阳能电池的示意图；

图7为本发明第五实施例的一种太阳能电池的示意图；以及

图8为本发明第六实施例的一种太阳能电池的示意图。

主要组件符号说明

1：聚光型太阳能电池

11、24：基板

12、22、23、32：太阳能电池封装体

13：聚光透镜

2a～2e、3：太阳能电池

21、21a、21b、31：光学基板

211、311：电路层

212、212a、312：聚光结构

25：液体

26：空腔

27：封止件

313：本体部

314：聚光部

321：受光侧

具体实施方式

以下将参照附图，说明根据本发明优选实施例的太阳能电池。

第一实施例

请参照图2所示，本发明第一实施例的一种太阳能电池2a包括光学基板21和太阳能电池组件22。

光学基板21具有电路层211和聚光结构212。光学基板21的材料可包括玻璃、或石英、或塑料、或高分子材料、或其它可透光的材料。光学基板21可为反射式基板或折射式基板，以让光线通过或反射，本实施例的光学基板21以反射式基板为例。

电路层211可为单层或多层，并可形成于光学基板21的同一侧或不同侧。在此电路层211以单层为例；若电路层211为多层且形成于光学基板21的不同侧时，则可通过光学基板21的导孔(via)而相互导通。聚光结构212可包括至少一个菲涅尔(Fresnel)纹路、至少一个透镜(lens)或多个棱镜(prisms)，在此以菲涅尔纹路为例。在本实施例中，可在聚光结构212的外表面镀上反射层，或利用聚光结构212上角度的设计(例如大于临界角而形成全反射)，以使光学基板21具有反射光线的功能，且聚光结构212的焦点可位于太阳能电池组件22。另外，在本实施例中，聚光结构212与电路层211分别设置于光学基板21的相对两表面；当然，聚光结构212与电路层211亦可设置于光学组件21的同一表面。

太阳能电池组件22设置于光学基板21上，并与电路层211电性连接。太阳能电池组件22可为晶粒(die)或封装体。当太阳能电池组件22为晶粒时，可通过打线接合和/或覆晶接合于光学基板21；当太阳能电池组件22为封装体时，则可通过表面接合技术(Surface MountTechnology，SMT)设置于光学基板21。在此，太阳能电池组件22以晶粒并覆晶接合于光学基板21为例。此外，太阳能电池组件22可通过激光焊接(laser welding)而覆晶接合于光学基板21，激光由光学基板21相对于太阳能电池组件22的一侧经过光学基板21后照射至电路层211上的连接垫。在这种情况下，由于不是通过打线接合，并且激光照射的光点尺寸较小(例如直径可达到3μm)，晶粒上的电性连接区(用来与连接垫接合，为非受光区)的面积也可以较小，因而可大幅提升各晶粒上的受光区的比例，并且当晶粒的尺寸越小时，可提升的比例越大。

太阳能电池组件22的材料可包括单晶硅、多晶硅、非晶硅、微晶硅、化合物半导体或有机材料，其例如可为单晶硅太阳能电池晶粒、多晶硅太阳能电池晶粒、非晶硅太阳能电池晶粒、III-V太阳能电池晶粒、II-VI太阳能电池晶粒或有机太阳能电池晶粒，在此，以III-V太阳能电池晶粒为例。当光线穿过光学基板21时，会通过光学基板21另一侧上的聚光结构212反射并集中至太阳能电池组件22，进而提升光线强度以及光电转换效能。当光线被集中后，光线的强度和能量会大幅增加，增加的幅度由聚光结构212的聚光倍率所决定。由于太阳能电池组件22吸收强度增强的光线，进而能够提升光电转换效率。

需注意的是，太阳能电池2a也可具有多个太阳能电池组件22一同设置于光学基板21上，例如如图3所示，多个太阳能电池组件22可形成一维排列、二维数组排列或二维错位排列，并分别对应于光学基板21上的多个聚光结构212。在此仅仅以一个太阳能电池组件22对应一个聚光结构212为例。

第二实施例

请参照图4所示，本发明第二实施例的一种太阳能电池2b与太阳能电池2a的主要差别在于：太阳能电池2b还包括另一个太阳能电池组件23，其垂直导通于电路层211，并通过打线接合设置于光学基板21a的电路层211。除此之外，本实施例的聚光结构212a为折射式，即可让光线通过光学基板21a后，再聚焦至太阳能电池组件22和23，在此，聚光结构212a具有多个焦点，太阳能电池22、23可分别位于不同的焦点上。当然，聚光结构212a也可以只有一个焦点位于太阳能电池组件22、23之间。

第三实施例

请参照图5所示，本发明第三实施例的一种太阳能电池2c与太阳能电池2a的主要不同在于：太阳能电池2c还包括基板24，其与光学基板21对向设置，并且太阳能电池组件22面对基板24。基板24可以至少部分透光或不透光，由于本实施例的光学基板21属于反射式，所以基板24需要至少部分透光。在本实施例中，基板24与光学基板21之间具有间隔(space)或形成空腔(chamber)，在此以形成空腔26为例，并且该空腔26通过封止件27而成为密闭空腔。其中，封止件27可例如由胶体或固体所形成，并且可具有绝缘性。

太阳能电池2c可以还包括液体25，其充填于所述间隔或空腔26中。液体25可包括高导热材料，例如油脂类的硅油或甘油，或是溶剂类的三甲苯，并且该液体25的折射系数可接近基板24和光学基板21材料的折射系数(例如玻璃的折射系数约略为1.5)，以避免使光线经过多次折射。当然，液体25可根据实际情况而考虑绝缘性、腐蚀性、凝固点、热膨胀系数等数值来选择。通过充填液体25可大幅地将太阳能电池组件22所产生的热量带走，进而提升散热效能，并延长太阳能电池组件22的寿命。

第四实施例

请参照图6所示，本发明第四实施例的一种太阳能电池2d与太阳能电池2c类似，主要不同在于：太阳能电池2d的光学基板21为折射式基板，其聚光结构212a的外表面并未镀有反射层，太阳所发出的光线由聚光结构212a侧直接入射，并且穿过光学基板21而聚集于太阳能电池组件22。

第五实施例

请参照图7所示，本发明第五实施例的一种太阳能电池2e与太阳能电池2a的主要不同在于：太阳能电池2e还包括液体25填充于光学基板21b内，例如光学基板21b内具有通道，液体25填充于该通道中，液体25同样可达到散热的效果。

第六实施例

请参照图8所示，本发明第六实施例的一种太阳能电池3与上述实施例的太阳能电池的主要不同在于：太阳能电池3所具有的太阳能电池组件32以封装体为例，并且封装体的受光侧321可具有导光结构，例如凹部或凸部，此导光结构可将光线再次集中，以二次提升光电转换效能。除此之外，本实施例的光学基板31包括本体部313和聚光部314。其中，电路层311设置于本体部313，聚光结构312设置于聚光部314。其中，本体部313与聚光部314可一体成型、或紧邻设置、或间隔设置，在此以紧邻设置为例，而第一实施例至第五实施例中的本体部313与聚光部314以一体成型为例。另外，当本体部313与聚光部314为间隔设置(即本体部313与聚光部314之间具有距离)时，可增加聚光部314的聚焦距离。

上述所有实施例的太阳能电池的技术特征可单独存在或组合应用，在本发明中并无限制。

综上所述，由于本发明的太阳能电池直接将太阳能电池组件设置于光学基板上，其中，电信号可通过光学基板的电路层传送，而光线可通过光学基板的聚光结构聚集至太阳能电池组件，进而提升光电转换的效能，同时由于本发明的光学基板同时作为太阳能电池组件的设置基板并达到聚光效果，进而缩小了太阳能电池的体积，因而易于小型化进而提升产品应用性和竞争力。

以上所述仅为举例性，而并非为限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包括于后附的申权利要求中。

Claims

1.一种太阳能电池，包括：

一光学基板，其具有一电路层和一聚光结构，所述电路层为单层或多层，并形成于所述光学基板的同一侧或不同侧，若所述电路层为多层且形成于所述光学基板的不同侧时，则通过所述光学基板的导孔而相互导通，所述聚光结构包括至少一个菲涅尔纹路、至少一个透镜或多个棱镜；以及

一太阳能电池组件，其设置于所述光学基板，并与所述电路层电性连接；

当光线穿过所述光学基板时，光线通过所述聚光结构集中至所述太阳能电池组件，

其中所述光学基板包括一本体部和一聚光部，所述电路层设置于所述本体部，所述聚光结构位于所述聚光部，其中所述本体部与所述聚光部为一体成型、或紧邻设置、或间隔设置。

2.如权利要求1所述的太阳能电池，其中所述光学基板的材料包括玻璃或高分子材料。

3.如权利要求1所述的太阳能电池，其中所述光学基板为反射式基板或折射式基板。

4.如权利要求1所述的太阳能电池，其中所述聚光结构与所述电路层分别设置于所述光学基板的相对两表面。

5.如权利要求1所述的太阳能电池，其中所述太阳能电池组件为晶粒或封装体。

6.如权利要求1所述的太阳能电池，其中所述太阳能电池组件为打线接合或覆晶接合于所述光学基板。

7.如权利要求1所述的太阳能电池，其中所述太阳能电池组件包括单晶硅、或多晶硅、或非晶硅、或微晶硅、或化合物半导体、或有机材料。

8.如权利要求1所述的太阳能电池，其中所述太阳能电池组件通过激光焊接而覆晶接合于所述光学基板。

9.如权利要求1所述的太阳能电池，还包括：

一基板，其与所述光学基板对向设置，并且所述太阳能电池组件面对该基板。

10.如权利要求9所述的太阳能电池，其中所述基板至少部分透光或不透光。

11.如权利要求9所述的太阳能电池，其中所述基板与所述光学基板之间具有间隔或形成空腔。

12.如权利要求11所述的太阳能电池，还包括：

一液体，其充填于所述间隔或所述空腔。