CN203398121U - 太阳能电池接收器 - Google Patents

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熊伟平
林桂江
陈文欣
安晖
刘冠洲
武智平
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Abstract

本实用新型公开了一种太阳能电池接收器，其至少包括：接收基板，由绝缘底板及金属电路组成，其中金属电路包含中央贴片区域及若干相互独立的焊线区域；太阳能电池芯片模组，安装于所述接收基板的中央贴片区，由若干平行排列但相互独立的条形微芯片阵列构成，各个条形微芯片分别具有正、负电极；所述各个焊线区域通过焊线连接上一微芯片的正电极及下一微芯片的负电极，实现微芯片阵列的串联。

Description

太阳能电池接收器
技术领域
本实用新型涉及高倍聚光太阳能电池领域，更具体地涉及一种高倍聚光太阳能电池接收器。
背景技术
高倍聚光太阳能电池是采用聚光器将太阳光汇聚至一个焦点，在该焦点处安置聚光太阳能电池芯片，这样就大大减少了电池芯片的使用量，而采用价格低廉的聚光器来代替，可大幅度降低成本。现有的聚光光伏技术一般采用1000倍聚光，电池芯片短路电流密度达到约15A/cm2，若电池芯片面积约1cm2，则流经芯片的电流达到15A，如此高的电流下，要求电池芯片的串联电阻尽量低，以降低电阻性损耗，从而提高效率。然而，为了降低电池芯片串联电阻，一般通过增加电极的厚度、接触面积等方法来实现，带来的弊端是：一方面，电极厚度增加导致成本升高，且电极内应力随厚度增加而增大，影响可靠性；另一方面，电极接触面积增加，则入射到半导体材料内的有效光照量相应减少，降低了太阳光利用率。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型提出一种高倍聚光太阳能电池接收器。
本实用新型解决上述问题的技术方案为：太阳能电池接收器，包括：接收基板，由绝缘底板及金属电路组成，其中金属电路包含中央贴片区域及若干相互独立的焊线区域；太阳能电池芯片模组，安装于所述接收基板的中央贴片区，由若干平行排列但相互独立的条形微芯片阵列构成，各个条形微芯片分别具有正、负电极；所述各个焊线区域通过焊线连接上一微芯片的正电极及下一微芯片的负电极，实现微芯片阵列的串联。
进一步地，还包括接线端子和旁路二极管。
进一步地，所述太阳能电池芯片模组为倒装结构，其依次包括绝缘衬底、键合金属层和外延层，所述外延层连同键合金属层被分割成若干平行排列但相互独立的条形微芯片，形成微芯片阵列。
优选地，所述条形微芯片长度等于电池芯片宽度，宽度可根据需要任意调整，相邻微芯片间隙为10-50微米。
优选地，所述条形微芯片的正、负电极分别位于芯片的两端。
优选地，所述相邻的条形微芯片的同一端设置极性相反的电极。
优选地，所述条形微芯片阵列交错地露出一端的键合金属层，具体体现为在相邻的两个条形微芯片中，第一微芯片的第一端（以左端）露出键合金属层，则第二微芯片的第二端（右端）露出键合金属层，依次交错排列。
优选地，所述焊线区域分列于所述太阳能电池芯片模组的两端，每个焊线区域对应相邻的两个微芯片，并通过焊线连接与其对应的第一微芯片的正电极及第二微芯片的键合金属层，即实现相邻微芯片的串联。
前述太阳能电池接收器的制备方法，包括步骤：提供一绝缘衬底及一倒装太阳电池外延片，采用键合技术将所述的倒装太阳能电池外延层转移到所述的绝缘衬底之上，采用化学腐蚀或切割方法将所述的倒装太阳能电池外延层连同键合金属层分割成若干平行排列但相互独立的条形区域，化学蚀刻交错地露出条形区域一端的键合金属层，在所述的各条形区域制备正电极，将上述的高倍聚光太阳能电池芯片贴装在接收器基板的贴片区域，焊线实现微芯片阵列的串联，焊接接线端子及旁路二极管。
与现有技术相比，本实用新型至少具有以下优点：一方面，提供高电压低电流的电池芯片结构，即将一个完整的电池芯片模组分割成若干相互独立的微型芯片，如此一来芯片电流将大幅降低，而电压成倍提高，降低了电池电阻性损耗，从而提高效率；另一方面，实现在接收器封装端完成微芯片阵列的串联，而其封装工艺与常规芯片无任何差别，只需重新设计封装基板的电路分布即可，但极大地简化了芯片制备工艺，适用于批量生产。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。
图1示意了本实用新型公开的一种太阳能电池接收器。
图2示意了图1所示太阳能电池接收器之接收基板。
图3示意了图1所示太阳能电池接收器之太阳能电池芯片模组。
图4~图10示意了制备图3所示太阳能电池芯片模组的各个步骤。其中图4示意了分别在倒装结构太阳能电池外延片及其键合转移衬底之上镀上键合金属层，图5示意了将所述的倒装结构太阳能电池外延片键合到所述的键合转移衬底之上，图6示意了将所述的倒装结构太阳能电池外延片的衬底去除，图7示意了将所述的倒装结构太阳能电池外延层连通键合金属衬底分割成若干条形区域，图8为图7的俯视图，图9示意了将图7所示的条形区域一端进行腐蚀，露出键合金属层，图10示意了在图9所示的条形区域表面制备正电极。
图中各标号表示：
001：外延生长衬底           002：倒装结构太阳能电池外延层  
003：键合金属层                          004：绝缘衬底 
005：正电极                                  100：太阳能电池芯片模组
110~150：条形微芯片                  200：接收基板
210：陶瓷绝缘基板           220：金属电路               
221：中央贴面区域                      222a~222f：焊线区域
301：焊线                                      302：接线端子
310：旁路二极管。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
下面实施例公开了一种高倍聚光太阳能电池接收器，其将一个完整的电池芯片模组分割成若干相互独立的微型芯片，并在接收器封装端完成微芯片阵列的串联，从而提高太阳能电池的效率的同样，简化了生产工艺。
实施例
请参看附图1，一种高倍聚光太阳能电池接收器，包括太阳能电池芯片模组100、接收基板200、接线端子302及旁路二极管310。
其中，接收基板200包括：陶瓷绝缘基板210及金属电路220，其中金属电路220包含中央贴片区221域及分列贴片区域两旁的焊线区域。本实施例中，如图2所示，贴片区域两旁分别具有一系列焊线区域222a~222f。
太阳能电池芯片模组100贴面安装于接收基板200的贴片区域221，由一系列平行排列但相互独立的条形微芯片阵列110~150构成，如图3所示。各个焊线区域通过焊线301连接上一微芯片的正电极及下一微芯片的负电极，实现微芯片阵列的串联。具体地，在本实施例为简化说明，选用5个条形微芯片构成阵列，条形微芯片110的正电极和条形微芯片120的键合金属层（作为负电极）在焊线区域222b通过焊线301连接，条形微芯片120的正电极和条形微芯片130的键合金属层（作为负电极）在焊线区域222f通过焊线301连接，条形微芯片130的正电极和条形微芯片140的键合金属层（作为负电极）在焊线区域222c通过焊线301连接，条形微芯片140的正电极和条形微芯片150的键合金属层（作为负电极）在焊线区域2223通过焊线301连接，实现条形微芯片110~150的串联。条形微芯片110的负电极通过焊线301连接至焊线区域222a，条形微芯片150的正电极通过焊线301连接至焊线区域222d，接线端子302分别位于焊线区域222a和焊线区域222d，并在焊线区域222a和焊线区域222d之间形成旁路二极管310。
下面结合附图4~10及制作方法对太阳能电池芯片模组100的具体结构做详细说明。首先，选择一倒装结构太阳能电池外延片，其包含外延生长衬底001及外延层002，选择一绝缘材料的键合转移衬底004，本实施例中优选地选择键合转移衬底004材料为玻璃。接着在所述的外延层002及键合转移衬底004表面蒸镀键合金属层003，如图4所示。将蒸镀好键合金属层003的外延层002与键合转移衬底004键合在一起，如图5所示。去除外延生长衬底001，如图6所示。采用化学腐蚀方法将外延层002连通键合金属层003分割成若干平行排列但相互独立的条形区域，本实施例中条形区域长度为1cm，宽度为0.2cm，间隙为0.1cm，共包含5个所述的条形区域，如图7所示，其俯视图如图8所示。采用化学腐蚀方法将图7所示的条形区域一端的外延层002去除，交错地露出其下方的键合金属层003，具体体现为在相邻的两个条形微芯片中，第一微芯片的右端露出键合金属层，则第二微芯片的左端露出键合金属层，依次交错排列，如图9所示。本实施例中，所述的露出的键合金属层003宽度为0.03cm。
在相邻的两个条形微芯片外延层表面上分别制作正电极，具体来说在第一微芯片外延层的左端制作正电极005，则在第二微芯片的右端制作正电极，如图10所示。

Claims (8)

1.太阳能电池接收器，包括：
接收基板，由绝缘底板及金属电路组成，其中金属电路包含中央贴片区域及若干相互独立的焊线区域；
太阳能电池芯片模组，安装于所述接收基板的中央贴片区域，由若干平行排列但相互独立的条形微芯片阵列构成，各个条形微芯片分别具有正、负电极；
所述各个焊线区域通过焊线连接上一微芯片的正电极及下一微芯片的负电极，实现微芯片阵列的串联。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池接收器，其特征在于：还包括接线端子和旁路二极管。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池接收器，其特征在于：所述太阳能电池芯片模组为倒装结构，其依次包括绝缘衬底、键合金属层和外延层，所述外延层连同键合金属层被分割成若干平行排列但相互独立的条形微芯片，形成微芯片阵列。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池接收器，其特征在于：所述条形微芯片长度等于所述太阳能电池芯片模组宽度，宽度根据需要任意调整，相邻微芯片间隙为10-50微米。
5.根据权利要求3所述的太阳能电池接收器，其特征在于：所述条形微芯片的正、负电极分别位于芯片的两端。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池接收器，其特征在于：所述相邻的条形微芯片的同一端设置极性相反的电极。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池接收器，其特征在于：所述条形微芯片阵列交错地露出一端的键合金属层。
8.根据权利要求5所述的太阳能电池接收器，其特征在于：所述焊线区域分列于所述太阳能电池芯片模组的两端，每个焊线区域对应相邻的两个微芯片，并通过焊线连接与其对应的第一微芯片的正电极及第二微芯片的键合金属层，即实现相邻微芯片的串联。
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