JP2010034369A

JP2010034369A - Solar cell unit and package for solar cell unit

Info

Publication number: JP2010034369A
Application number: JP2008195982A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Koyama; 繁小山; Tomoichi Osada; 倫一長田; Mitsuo Yanagisawa; 美津夫柳沢; Daisuke Sakumoto; 大輔作本
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2008-07-30
Filing date: 2008-07-30
Publication date: 2010-02-12

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solar cell unit having improved environmental resistance. <P>SOLUTION: The solar cell unit includes a plurality of substrates 100 and first and second output lead members 2, 3. The solar cell unit also includes a solar cell element and a condensing lens 400. Each of the plurality of substrates 100 has an upper surface including a conductor pattern. The first output lead member 2 is fixed to each of the plurality of substrates 100, and is connected to the conductor pattern electrically. The second output lead member 3 is fixed to each of the plurality of substrates 100, and is connected to the conductor pattern electrically. The solar cell element is provided on the respective conductor patterns of the plurality of substrates 100. The condensing lens 400 is provided at an upper portion of the solar cell element, and are correspondingly given to each of the plurality of substrates 100. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、太陽電池素子を有する太陽電池ユニットに関するものである。 The present invention relates to a solar cell unit having a solar cell element.

太陽エネルギーを電力に変換する太陽電池ユニットの開発が進められている。特に、発電効率の向上を目的として、集光型太陽電池ユニットの開発が進められている。集光型太陽電池ユニットは、太陽光を太陽電池素子に集める集光レンズを有している。
特開２００５−２８５９４８号公報 Development of solar cell units that convert solar energy into electric power is underway. In particular, for the purpose of improving power generation efficiency, a concentrating solar cell unit is being developed. The concentrating solar cell unit has a condensing lens that collects sunlight into the solar cell element.
JP 2005-285948 A

太陽電池ユニットの開発において、耐環境性の向上が求められている。特に、集光型太陽電池ユニットに関しては、例えば耐熱性などの耐環境性の向上が必要である。 In the development of solar cell units, improvement in environmental resistance is required. In particular, with respect to the concentrating solar cell unit, it is necessary to improve environmental resistance such as heat resistance.

本発明の一つの態様によれば、太陽電池ユニットは、複数の基体、第１出力リード部材および第２出力リード部材を含んでいる。太陽電池ユニットは、太陽電池素子および集光レンズをさらに含んでいる。複数の基体の各々は、導体パターンを含む上面を有している。第１出力リード部材は、複数の基体の各々に固定されており、導体パターンに電気的に接続されている。第２出力リード部材は、複数の基体の各々に固定されており、導体パターンに電気的に接続されている。太陽電池素子は、複数の基体の各々の導体パターン上に設けられている。集光レンズは、太陽電池素子の上方に設けられており、複数の基体の各々に対応して与えられている。 According to one aspect of the present invention, the solar cell unit includes a plurality of substrates, a first output lead member, and a second output lead member. The solar cell unit further includes a solar cell element and a condenser lens. Each of the plurality of bases has an upper surface including a conductor pattern. The first output lead member is fixed to each of the plurality of bases and is electrically connected to the conductor pattern. The second output lead member is fixed to each of the plurality of bases and is electrically connected to the conductor pattern. The solar cell element is provided on each conductor pattern of the plurality of substrates. The condensing lens is provided above the solar cell element, and is provided corresponding to each of the plurality of substrates.

本発明の一つの態様によれば、太陽電池ユニット用パッケージは、複数の基体、第１出力リード端子および第２出力リード端子を含んでいる。太陽電池ユニット用パッケージは、集光レンズをさらに含んでいる。複数の基体の各々は、導体パターンを含む上面を有している。第１出力リード部材は、複数の基体の各々に固定されており、導体パターンに電気的に接続されている。第２出力リード部材は、複数の基体の各々に固定されており、導体パターンに電気的に接続されている。集光レンズは、複数の基体の各々の導体パターンの上方に設けられている。 According to one aspect of the present invention, the solar cell unit package includes a plurality of substrates, a first output lead terminal, and a second output lead terminal. The solar cell unit package further includes a condenser lens. Each of the plurality of bases has an upper surface including a conductor pattern. The first output lead member is fixed to each of the plurality of bases and is electrically connected to the conductor pattern. The second output lead member is fixed to each of the plurality of bases and is electrically connected to the conductor pattern. The condensing lens is provided above the conductor pattern of each of the plurality of substrates.

本発明の一つの態様によれば、太陽電池ユニットおよびパッケージは、複数の基体、第１出力リード部材および第２出力リード部材を含んでいる。第１出力リード部材および第２出力リード部材が、複数の基体の各々に固定されている。従って、耐環境性が向上されている。 According to one aspect of the present invention, the solar cell unit and the package include a plurality of base bodies, a first output lead member, and a second output lead member. The first output lead member and the second output lead member are fixed to each of the plurality of bases. Accordingly, the environmental resistance is improved.

図１に示されているように、本発明の一つの実施形態における太陽電池ユニット１は、複数の太陽電池装置１０、第１出力リード部材２および第２出力リード部材３を含んでいる。第１出力リード部材２および第２出力リード部材３は、複数の太陽電池装置１０の各々に電気的に接続されている。 As shown in FIG. 1, the solar cell unit 1 in one embodiment of the present invention includes a plurality of solar cell devices 10, a first output lead member 2, and a second output lead member 3. The first output lead member 2 and the second output lead member 3 are electrically connected to each of the plurality of solar cell devices 10.

図２および３に示されているように、第１出力リード部材２は、複数の出力端子部２ａを有している。複数の出力端子部２ａは、複数の太陽電池装置１０に電気的に接続されている。第２出力リード部材３は、複数の出力端子部３ａを有している。複数の出力端子部３ａは、複数の太陽電池装置１０に電気的に接続されている。 As shown in FIGS. 2 and 3, the first output lead member 2 has a plurality of output terminal portions 2a. The plurality of output terminal portions 2 a are electrically connected to the plurality of solar cell devices 10. The second output lead member 3 has a plurality of output terminal portions 3a. The plurality of output terminal portions 3 a are electrically connected to the plurality of solar cell devices 10.

複数の太陽電池装置１０の各々は、基体１００、太陽電池素子３００および集光レンズ４００をさらに含んでいる。図２において、太陽電池装置１０は、仮想のｘｙｚ空間におけるｘｙ平面に実装されている。図２において、上方とは、仮想のｚ軸の正方向のことをいう。図３に示された構造は、太陽電池装置１０の内部構造を示すために、図２に示された太陽電池装置１０における集光レンズ４００が取り外されたものである。太陽電池ユニット用パッケージは、複数の基体１００、第１出力リード部材２および第２出力リード部材３を含んでいる。太陽電池ユニット用パッケージは、複数の集光レンズ４００をさらに含んでいる。 Each of the plurality of solar cell devices 10 further includes a base 100, a solar cell element 300, and a condenser lens 400. In FIG. 2, the solar cell device 10 is mounted on an xy plane in a virtual xyz space. In FIG. 2, upward refers to the positive direction of the virtual z axis. The structure shown in FIG. 3 is obtained by removing the condensing lens 400 in the solar cell device 10 shown in FIG. 2 in order to show the internal structure of the solar cell device 10. The solar cell unit package includes a plurality of substrates 100, a first output lead member 2, and a second output lead member 3. The solar cell unit package further includes a plurality of condenser lenses 400.

基体１００の材料例は、セラミックスである。基体１００は、上面１０２および下面１０４を有している。上面１０２は、凹部１０６および複数の段差部１０７を含んでいる。図４に示されているように、凹部１０６は、導体パターン１０８を有している。導体パターン１０８は、第１サブパターン１１０および第２サブパターン１１２を含んでいる。第１サブパターン１１０および第２サブパターン１１１は、出力端子部２ａおよび３ａに電気的に接続されている。第１サブパターン１１０および第２サブパターン１１１の材料例は、銅（Ｃｕ）である。 An example of the material of the substrate 100 is ceramics. The substrate 100 has an upper surface 102 and a lower surface 104. The upper surface 102 includes a concave portion 106 and a plurality of step portions 107. As shown in FIG. 4, the recess 106 has a conductor pattern 108. The conductor pattern 108 includes a first sub pattern 110 and a second sub pattern 112. The first sub pattern 110 and the second sub pattern 111 are electrically connected to the output terminal portions 2a and 3a. A material example of the first sub pattern 110 and the second sub pattern 111 is copper (Cu).

基体１００のさらに詳細な構造が、図５に示されている。基体１００は、第１層１００ａおよび第２層１００ｂを含んでいる。第１サブパターン１１０および第２サブパターン１１２は、第１層１００ａの上面に形成されている。第２層１００ｂは、第１層１００ａの上に積み重ねられている。第２層１００ｂは、孔１１４を有している。図５において、上方向とは、仮想のｚ軸の正方向のことをいう。 A more detailed structure of the substrate 100 is shown in FIG. The substrate 100 includes a first layer 100a and a second layer 100b. The first sub pattern 110 and the second sub pattern 112 are formed on the upper surface of the first layer 100a. The second layer 100b is stacked on the first layer 100a. The second layer 100 b has a hole 114. In FIG. 5, the upward direction means the positive direction of the virtual z axis.

再び図３を参照して、出力端子部２ａおよび３ａは、基体１００の複数の段差部１０７に設けられている。出力端子部２ａおよび３ａの材料の一つの例は、鉄‐ニッケル‐コバルト合金（Ｆｅ‐Ｎｉ‐Ｃｏ）である。出力端子部２ａおよび３ａの材料の他の例は、銅（Ｃｕ）である。図６に示されているように、出力端子部２ａは、接合材５０２によって、第１サブパターン１１０に電気的に接続されている。出力端子部３ａは、接合材５０４によって、第２サブパターン１１２に電気的に接続されている。接合材５０２および５０４の材料の一つの例は、低融点半田である。接合材５０２および接合材５０４の材料の他の例は、導電性エポキシ樹脂である。 Referring again to FIG. 3, output terminal portions 2 a and 3 a are provided at a plurality of step portions 107 of base body 100. One example of the material of the output terminal portions 2a and 3a is an iron-nickel-cobalt alloy (Fe-Ni-Co). Another example of the material of the output terminal portions 2a and 3a is copper (Cu). As shown in FIG. 6, the output terminal portion 2 a is electrically connected to the first sub pattern 110 by a bonding material 502. The output terminal portion 3 a is electrically connected to the second sub pattern 112 by a bonding material 504. One example of the material of the bonding materials 502 and 504 is a low melting point solder. Another example of the material of the bonding material 502 and the bonding material 504 is a conductive epoxy resin.

太陽電池素子３００は、導体パターン１０８上に設けられている。図３、４および６において、太陽電池素子３００および導体パターン１０８の電気的な接続構造の一部が省略されている。図７に示されているように、接続構造の一つの例は、一つの導電性ワイヤ６０２による接続である。太陽電池素子３００の第１電極３０８は、導電性ワイヤ６０２によって、第２サブパターン１１２に電気的に接続されている。太陽電池素子３００の第２電極３１０は、導電性接合材６０４によって、第１サブパターン１１０に電気的に接続されている。 The solar cell element 300 is provided on the conductor pattern 108. 3, 4 and 6, a part of the electrical connection structure of the solar cell element 300 and the conductor pattern 108 is omitted. As shown in FIG. 7, one example of the connection structure is connection by one conductive wire 602. The first electrode 308 of the solar cell element 300 is electrically connected to the second subpattern 112 by a conductive wire 602. The second electrode 310 of the solar cell element 300 is electrically connected to the first sub pattern 110 by the conductive bonding material 604.

太陽電池素子３００の例は、III−Ｖ族化合物半導体を含んでいる。図８に示されているように、太陽電池素子３００の例は、基板３０２の上に積み重ねられた第１導電型層３０４および第２導電型層３０６を含んでいる。第１導電型層３０４の例は、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）を含んでいるｎ型層である。第２導電型層３０６の例は、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）を含んでいるｐ型層である。第１電極３０８は、第２導電型層３０６の上に設けられている。第１電極３０８が、プラス電極である。第２電極３１０は、基板３０２に下に設けられている。第２電極３１０が、マイナス電極である。図８において、上方向とは、仮想のｚ軸の正方向のことをいう。図７において、下方向とは、仮想のｚ軸の負方向のことをいう。 The example of the solar cell element 300 includes a III-V group compound semiconductor. As shown in FIG. 8, the example of the solar cell element 300 includes a first conductivity type layer 304 and a second conductivity type layer 306 stacked on a substrate 302. An example of the first conductivity type layer 304 is an n-type layer containing gallium arsenide (GaAs). An example of the second conductivity type layer 306 is a p-type layer containing gallium arsenide (GaAs). The first electrode 308 is provided on the second conductivity type layer 306. The first electrode 308 is a plus electrode. The second electrode 310 is provided below the substrate 302. The second electrode 310 is a negative electrode. In FIG. 8, the upward direction means the positive direction of the virtual z axis. In FIG. 7, the downward direction means the negative direction of the virtual z-axis.

図９に示されているように、接続構造の他の例は、フリップチップ接続である。太陽電池素子３００の第１電極３０８は、導電性接合材６０６によって、第２サブパターン１１２に電気的に接続されている。太陽電池素子３００の第２電極３１０は、導電性接合材６０８によって、第１サブパターン１１０に電気的に接続されている。 As shown in FIG. 9, another example of the connection structure is a flip chip connection. The first electrode 308 of the solar cell element 300 is electrically connected to the second subpattern 112 by the conductive bonding material 606. The second electrode 310 of the solar cell element 300 is electrically connected to the first sub pattern 110 by the conductive bonding material 608.

図１０に示されているように、太陽電池素子３００の他の例は、基板３０２上に積み重ねられた透光性導電層３１２を含んでいる。図１０において、積層方向は、仮想のｚ軸の負方向である。太陽電池素子３００は、透光性導電層３１２上に積み重ねられた第１導電型層３０４および第２導電型層３０６を含んでいる。第１導電型層３０４の例は、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）を含んでいるｎ型層である。第２導電型層３０６の例は、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）を含んでいるｐ型層である。第１電極３０８は、第２導電型層３０６の下に設けられている。第１電極３０８が、プラス電極である。第２電極３１０は、基板３０２の下に設けられている。第２電極３１０が、マイナス電極である。図１０において、上方向とは、仮想のｚ軸の正方向のことをいう。図１０において、下方向とは、仮想のｚ軸の負方向のことをいう。 As shown in FIG. 10, another example of the solar cell element 300 includes a light-transmitting conductive layer 312 stacked on a substrate 302. In FIG. 10, the stacking direction is the negative direction of the virtual z axis. The solar cell element 300 includes a first conductivity type layer 304 and a second conductivity type layer 306 stacked on the translucent conductive layer 312. An example of the first conductivity type layer 304 is an n-type layer containing gallium arsenide (GaAs). An example of the second conductivity type layer 306 is a p-type layer containing gallium arsenide (GaAs). The first electrode 308 is provided under the second conductivity type layer 306. The first electrode 308 is a plus electrode. The second electrode 310 is provided under the substrate 302. The second electrode 310 is a negative electrode. In FIG. 10, the upward direction means the positive direction of the virtual z axis. In FIG. 10, the downward direction means the negative direction of the virtual z axis.

再び図６を参照して、集光レンズ４００は、導体パターン１０８および太陽電池素子３００の上方に設けられている。集光レンズ４００は、太陽光を太陽電池素子３００に集める。集光レンズ４００の例は、フレネルレンズである。図６において、太陽光の進行方向が、破線によって示されている。 Referring to FIG. 6 again, the condenser lens 400 is provided above the conductor pattern 108 and the solar cell element 300. The condenser lens 400 collects sunlight into the solar cell element 300. An example of the condenser lens 400 is a Fresnel lens. In FIG. 6, the traveling direction of sunlight is indicated by a broken line.

図１１に示されているように、太陽電池ユニット１の回路は、マイナス端子７０２およびプラス端子７０４を有している。複数の太陽電池素子３００は、マイナス端子７０２およびプラス端子７０４に対して並列接続されている。 As shown in FIG. 11, the circuit of the solar cell unit 1 has a minus terminal 702 and a plus terminal 704. The plurality of solar cell elements 300 are connected in parallel to the minus terminal 702 and the plus terminal 704.

本発明の一つの実施形態における太陽電池ユニット１を示している。The solar cell unit 1 in one embodiment of this invention is shown. 図１に示された太陽電池装置１０を示している。The solar cell apparatus 10 shown by FIG. 1 is shown. 図２に示された太陽電池装置１０の内部構造を示している。The internal structure of the solar cell apparatus 10 shown by FIG. 2 is shown. 図３に示された基体１００を示している。4 shows the substrate 100 shown in FIG. 基体１００を示している。A substrate 100 is shown. 太陽電池装置１０の断面を示している。The cross section of the solar cell device 10 is shown. 太陽電池素子３００の実装構造の一つの例を示している。An example of the mounting structure of the solar cell element 300 is shown. 太陽電池素子３００の一つの例を示している。An example of the solar cell element 300 is shown. 太陽電池素子３００の実装構造の他の例を示している。The other example of the mounting structure of the solar cell element 300 is shown. 太陽電池素子３００の他の例を示している。The other example of the solar cell element 300 is shown. 太陽電池ユニット１の回路構成を示している。The circuit structure of the solar cell unit 1 is shown.

Explanation of symbols

１太陽電池ユニット
２第１出力リード部材
３第２出力リード部材
１０太陽電池装置
１００基体
２００出力端子
３００太陽電池素子
４００集光レンズ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solar cell unit 2 1st output lead member 3 2nd output lead member 10 Solar cell apparatus 100 Base body 200 Output terminal 300 Solar cell element 400 Condensing lens

Claims

A plurality of substrates each having an upper surface including a conductor pattern;
A first output lead member fixed to each of the plurality of bases and electrically connected to the conductor pattern;
A second output lead member fixed to each of the plurality of bases and electrically connected to the conductor pattern;
A solar cell element provided on the conductor pattern of each of the plurality of substrates;
A condenser lens provided above the solar cell element and provided corresponding to each of the plurality of substrates;
Solar cell unit with

The solar cell unit according to claim 1, wherein an upper surface of each of the plurality of bases includes a recess having the conductor pattern.

The solar cell unit according to claim 1, wherein the solar cell element includes a group III-V compound semiconductor.

The solar cell unit according to claim 1, wherein the condenser lens is a Fresnel lens.

The solar cell unit according to claim 1, further comprising a heat sink provided on the plurality of bases.

A plurality of substrates each having an upper surface including a conductor pattern;
A first output lead member fixed to each of the plurality of bases and electrically connected to the conductor pattern;
A second output lead member fixed to each of the plurality of bases and electrically connected to the conductor pattern;
A condensing lens provided above the conductor pattern of each of the plurality of substrates;
A package for solar cell unit.