CN105514196A - 集成mos场效应管逆变器的太阳能电池板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集成MOS场效应管逆变器的太阳能电池板的制造方法，包括：步骤一、提供一绝缘衬套，其内设置有矩形凹腔，在所述凹腔的底部配置第一导电型的衬底；步骤二、在所述衬底的上端配置第一导电型的外延层；步骤三、在所述外延层的上部配置四个第二导电型的体区，四个所述体区设置有两组漏极和源极，每组漏极和源极之间设置有栅极；步骤四、形成四个独立的MOS场效应管；步骤五、将电池板底部与所述衬套底部连接；步骤六、将电池板与漏极和源极连接。本发明解决了太阳能电池板交直流电能转换不便的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池板，具体的涉及一种集成MOS场效应管逆变器的太阳能电池板的制造方法。
背景技术
太阳电池是一种对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现以晶体硅为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P-N结。
当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了跃迁，成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的的实质是：光子能量转换成电能的过程。
其中，太阳能电池板接收太阳光照后需要将产生的电能输出利用，而电池板直接产生的是直流电，通常电器使用的是交流电，需要将电池板产生的电能汇总后通过逆变器变换成交流电才能加以利用，导致搭建整个发电系统的成本较高，且安装技术要求高，需要专业安装，限制了太阳能发电技术的推广利用。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
为了克服现有上述现有太阳能电池板中的缺点，本发明的目的在于提供一种集成MOS场效应管逆变器的太阳能电池板的制造方法，在电池板中集成有逆变器，太阳能直接转换成日用电器所需的交流电，解决了太阳能电池板交直流电能转换不便的技术问题。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种集成MOS场效应管逆变器的太阳能电池板的制造方法，包括以下步骤：
绝缘衬套，其内设置有矩形凹腔；
第一导电型的衬底，其配置在所述凹腔的底部；
第一导电型的外延层，其配置在所述衬底的上端，所述外延层的上端与所述凹腔的上端齐平；
四个第二导电型的体区，其配置在所述外延层的上部，四个所述体区设置有两组漏极和源极，每组漏极和源极之间设置有栅极，所述衬底和外延层上的宽度方向开设有第一绝缘沟道，所述衬底和外延层上的长度方向开设有第二绝缘沟道，形成四个独立的MOS场效应管，所述第一、第二绝缘沟道的深度与所述凹腔的深度一致；以及
电池板，其底部与所述衬套底部连接；
其中，所述电池板的上电极分别与第一和第三个场效应管的漏极连接，第一个场效应管的源极与第二个场效应管的漏极连接，第三个场效应管的源极与第四个场效应管的漏极连接，第二和第四个场效应管的源极分别与所述电池板的下电极连接。
优选的，四个所述体区间隔配置在所述外延层的长度方向，且所述体区的长度与所述外延层的宽度一致。
优选的，所述衬套上端表面间隔配置有四个二极管。
优选的，所述外延层和衬套上表面设置有第一绝缘层，所述第一绝缘层的上开设有四个凹槽，每个凹槽处于每个所述体区的正上端，且所述第一绝缘层填充所述第一和第二绝缘沟道。
优选的，所述凹槽中设置有源极或漏极，所述栅极设置在所述源极和漏极之间的所述第一绝缘层上。
优选的，每一个所述MOS场效应管的源极和漏极之间连接一个所述二极管。
优选的，所述第一导电型为N型，所述第二导电型为P型；或者，所述第一导电型为P型，所述第二导电型为N型。
优选的，所述电池板包括：N区、P区、上电极和下电极，N区的上表面覆盖设置有防反射膜，同时所述N区的上端设置有所述上电极，所述P区的上表面与所述N区的底部贴合设置，所述P区的下表面设置有所述下电极，所述下电极固定在所述衬套底部。
优选的，所述电池板长度方向的一侧设置有第二绝缘层，其覆盖所述电池板的一侧壁。
优选的，所述上电极和所述第一、第三MOS场效应管的漏极通过第一导电层连接，所述下电极和所述第二、第四MOS场效应管的源极通过第二导电层连接，所述第一导电层覆盖在所述第二绝缘层和衬套的外侧壁上。
本发明至少包括以下有益效果：
1、本发明中，公开了一种集成MOS场效应管逆变器的太阳能电池板的制造方法，电池板直接输出交流电，便于电器直接使用，使用效率更高；
2、本发明的太阳能电池板安装简单，便于推广利用，且降低了太阳能发电系统的安装成本。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1a为所述衬套的俯视图；
图1b为所述衬套的部分结构的剖面图；
图2为配置衬底后衬套的部分结构的剖面图；
图3a为配置外延层和体区后衬套的俯视图；
图3b为配置外延层和体区后衬套的部分结构的剖面图；
图4a为配置二极管后衬套的俯视图；
图4b为配置二极管后衬套的部分结构的剖面图；
图5a为配置第一绝缘沟道和第二绝缘沟道后衬套的俯视图；
图5b为配置第一绝缘沟道和第二绝缘沟道后衬套的部分结构的剖面图；
图6a为配置第一绝缘层后衬套的俯视图；
图6b为配置第一绝缘层后衬套的部分结构的剖面图；
图7a为配置凹槽后衬套的俯视图；
图7b为配置凹槽后衬套的部分结构的剖面图；
图8a为配置栅极、源极和漏极后衬套的俯视图；
图8b为配置栅极、源极和漏极后衬套的部分结构的剖面图；
图9a为配置导线后衬套的俯视图；
图9b为配置导线后衬套的部分结构的剖面图；
图10为电池板部分结构的剖面图；
图11为电池板与衬套底部连接后的部分结构的剖面图；
图12为完整太阳能电池板部分结构的剖面图；
图13为电池板的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1-13所示，本发明提供一种集成MOS场效应管逆变器的太阳能电池板的制造方法，包括以下步骤：
步骤一、提供一绝缘衬套100，其内设置有矩形凹腔，在所述凹腔的底部配置第一导电型的衬底200，衬底200与凹腔底部贴合，且高度小于凹腔的深度；
步骤二、在所述衬底200的上端配置第一导电型的外延层300，所述外延层300的上端与所述凹腔的上端齐平，也就是衬底与外延层将凹腔完全填充；
步骤三、在所述外延层300的上部配置两个第二导电型的体区400，每一个所述体区上配置有第一栅极620，在所述衬底底部对应配置有第二栅极630，每一个所述体区两侧的所述外延层上分别配置漏极610和源极640；
步骤三、在所述外延层的上部配置四个第二导电型的体区，四个所述体区设置有两组漏极和源极，每组漏极和源极之间设置有栅极；本实施例中，四个第二导电型的体区间隔配置在所述外延层的上部，从外延层长度方向的一端开始，四个体区依次设置为体区410、体区420、体区430和体区440，四个所述体区设置有两组漏极和源极，每组漏极和源极之间设置有栅极；
步骤四、在所述衬底和外延层上的宽度方向开设有第一绝缘沟道110，在所述衬底和外延层上的长度方向开设有第二绝缘沟道120，从而形成四个独立的MOS场效应管，本实施例中，其中在体区410、体区420中设置有漏极610和源极630，漏极610和源极630之间设置有栅极620，其他三个场效应管结构相同，所述第一、第二绝缘沟道的深度与所述凹腔的深度一致；
步骤五、将电池板底部与所述衬套底部连接，组合拼接成一个完整的具有逆变功能的太阳能电池板；
步骤六、将所述电池板的上电极810分别与第一和第三个场效应管的漏极连接，将第一个场效应管的源极与第二个场效应管的漏极连接，将第三个场效应管的源极与第四个场效应管的漏极连接，将第二和第四个场效应管的源极分别与所述电池板的下电极820连接，四个MOS场效应管形成一组逆变电路，并且接入电池板的输出电路，控制场效应管的栅极即可控制逆变电路的输出特性，将电池板产生的直流电逆变成交流电，以便电器使用，提高电能的使用效率；同时，本发明的太阳能电池板将电池板与逆变电路合二为一，使得安装太阳能发电系统更加简单，便于推广利用，且降低了太阳能发电系统的安装成本。2、如权利要求1所述的集成MOS场效应管逆变器的太阳能电池板的制造方法，其特征在于，四个所述体区间隔配置在所述外延层的长度方向，且所述体区的长度与所述外延层的宽度一致。
一种实施例中，所述第一导电型为N型，所述第二导电型为P型。
另一种实施例中，所述第一导电型为P型，所述第二导电型为N型。
另一种实施例中，两个所述体区间隔配置在所述外延层的长度方向，且所述体区的长度与所述外延层的宽度一致，体区可以通过离子注入或离子扩散的方向进行配置。
另一种实施例中，所述衬套100上端表面间隔配置有四个二极管510，之后在所述外延层和衬套上表面设置有第一绝缘层710，所述第一绝缘层的上开设有四个凹槽130，每个凹槽处于其中一个所述体区的正上端，且所述第一绝缘层填充所述第一和第二绝缘沟道，使得四个场效应管相互没有影响。同时，在所述凹槽中设置有源极或漏极，将所述栅极设置在所述源极和漏极之间的所述第一绝缘层上。之后在每一个所述场效应管的源极和漏极之间通过导线650连接一个所述二极管。
上述技术方案中，所述电池板包括：N区830、P区840、上电极810和下电极820，N区的上表面覆盖设置有防反射膜850，同时所述N区的上端设置有所述上电极，上电极与N区接触，防反射膜覆盖除上电极以外的N区上表面其他区域，所述P区的上表面与所述N区的底部贴合设置，形成pn结。所述P区的下表面设置有所述下电极，所述下电极固定在所述衬套底部，从而形成完整的太阳能电池板，且该电池板具有了逆变器的功能。
另一种实施例中，所述电池板长度方向的一侧设置有第二绝缘层720，其覆盖所述电池板的一侧壁，所述上电极和所述第一、第三MOS场效应管的漏极通过第一导电层910连接，所述下电极和所述第二、第四MOS场效应管的源极通过第二导电层920连接，所述第一导电层覆盖在所述第二绝缘层和衬套的外侧壁上，以避免第一导电层与电池板直接接触。
由上所述，本发明的集成MOS场效应管逆变器的太阳能电池板，电池板直接输出交流电，便于电器直接使用，电能的使用效率更高；同时本发明的太阳能电池板安装简单，便于推广利用，且降低了太阳能发电系统的安装成本。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (10)
1.一种集成MOS场效应管逆变器的太阳能电池板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、提供一绝缘衬套，其内设置有矩形凹腔，在所述凹腔的底部配置第一导电型的衬底；
步骤二、在所述衬底的上端配置第一导电型的外延层，所述外延层的上端与所述凹腔的上端齐平；
步骤三、在所述外延层的上部配置四个第二导电型的体区，四个所述体区设置有两组漏极和源极，每组漏极和源极之间设置有栅极；
步骤四、在所述衬底和外延层上的宽度方向开设有第一绝缘沟道，同时在所述衬底和外延层上的长度方向开设有第二绝缘沟道，形成四个独立的MOS场效应管，所述第一、第二绝缘沟道的深度与所述凹腔的深度一致；
步骤五、将电池板底部与所述衬套底部连接；
步骤六、将所述电池板的上电极分别与第一和第三个场效应管的漏极连接，第一个场效应管的源极与第二个场效应管的漏极连接，第三个场效应管的源极与第四个场效应管的漏极连接，第二和第四个场效应管的源极分别与所述电池板的下电极连接。
2.如权利要求1所述的集成MOS场效应管逆变器的太阳能电池板的制造方法，其特征在于，四个所述体区间隔配置在所述外延层的长度方向，且所述体区的长度与所述外延层的宽度一致。
3.如权利要求2所述的集成MOS场效应管逆变器的太阳能电池板的制造方法，其特征在于，所述步骤四中还包括在所述衬套上端表面间隔配置有四个二极管。
4.如权利要求3所述的集成MOS场效应管逆变器的太阳能电池板的制造方法，其特征在于，在所述外延层和衬套上表面设置有第一绝缘层，在所述第一绝缘层的上开设有四个凹槽，每个凹槽处于其中一个所述体区的正上端，且所述第一绝缘层填充所述第一和第二绝缘沟道。
5.如权利要求4所述的集成MOS场效应管逆变器的太阳能电池板的制造方法，其特征在于，在所述凹槽中设置有源极或漏极，将所述栅极设置在所述源极和漏极之间的所述第一绝缘层上。
6.如权利要求5所述的集成MOS场效应管逆变器的太阳能电池板的制造方法，其特征在于，每一个所述MOS场效应管的源极和漏极之间连接一个所述二极管。
7.如权利要求6所述的集成MOS场效应管逆变器的太阳能电池板的制造方法，其特征在于，所述第一导电型为N型，所述第二导电型为P型；或者，所述第一导电型为P型，所述第二导电型为N型。
8.如权利要求7所述的集成MOS场效应管逆变器的太阳能电池板的制造方法，其特在征于，所述电池板包括：N区、P区、上电极和下电极，在N区的上表面覆盖设置有防反射膜，同时在所述N区的上端设置有所述上电极，将所述P区的上表面与所述N区的底部贴合设置，在所述P区的下表面设置有所述下电极，将所述下电极固定在所述衬套底部。
9.如权利要求8所述的集成MOS场效应管逆变器的太阳能电池板的制造方法，其特在征于，在所述电池板长度方向的一侧设置有第二绝缘层，其覆盖所述电池板的一侧壁。
10.如权利要求9所述的集成MOS场效应管逆变器的太阳能电池板的制造方法，其特在征于，将所述上电极和所述第一、第三MOS场效应管的漏极通过第一导电层连接，将所述下电极和所述第二、第四MOS场效应管的源极通过第二导电层连接，所述第一导电层覆盖在所述第二绝缘层和衬套的外侧壁上。
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