MX2011008352A - Modulos, receptores y sub-receptores fotovoltaicos tipo concentrador y metodos para formar los mismos. - Google Patents

Modulos, receptores y sub-receptores fotovoltaicos tipo concentrador y metodos para formar los mismos.

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Bob Conner
Sergiy Dets
Bruce Furman
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Abstract

Los módulos CPV incluyen una placa posterior que tiene un arreglo de celdas solares de 1 mm2 o menores en la misma; una red que interconecta el plano posterior también es provista en la placa posterior; este plano posterior que interconecta la red opera para conectar en forma eléctrica el arreglo de las celdas solares juntas; se proporciona una placa frontal, la cual está separada de la placa posterior; esta placa frontal incluye un arreglo de lentes primarios en la misma que orientan el arreglo de celdas solares; la placa frontal puede ser configurada para proporcionar una concentración de luz mayor que I000X lentes a celda para el arreglo de celdas solares; para lograr esta concentración de luz de 1000X lentes a celda, las lentes primarias pueden ser configuradas como lentes plano-convexas que tienen un pandeo de lente de menos de aproximadamente 4 mm; también se puede proporcionar un arreglo de elementos ópticos secundarios, los cuales se extienden entre el arreglo de lentes primarias y el arreglo de celdas solares.

Description

MÓDULOS, RECEPTORES Y SUB-RECEPTORES FOTOVOLTAICOS TIPO CONCENTRADOR Y MÉTODOS PARA FORMAR LOS MISMOS REFERENCIA PARA LAS SOLICITUDES DE PRIORIDAD La presente solicitud reclama prioridad para las Solicitudes de Patente de E.U.A. Nos. de serie 61/151 ,073, presentada el 9 de febrero de 2009; 61/151 ,083 presentada el 9 de febrero de 2009; y 61/166,513 presentada el 3 de abril de 2009, las descripciones de las cuales están incorporadas en la presente descripción como referencia.
CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a dispositivos de circuito integrado y métodos para formar los mismos, y más particularmente, a dispositivos fotovoltaicos y métodos para formar los mismos.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los sistemas fotovoltaicos concentrados (CPV) concentran la luz del sol sobre superficies fotovoltaicas con el propósito de generar energía eléctrica. Los sistemas CPV son frecuencia están montados sobre rastreadores solares para mantener el punto de luz focal sobre las superficies fotovoltaicas, a medida que se mueve el sol a través del cielo. Un ejemplo anterior de un sistema CPV utilizó lentes Fresnel de acrílico para enfocar la luz sobre las celdas solares de silicón enfriadas por agua y dos ejes de rastreo solar. Otros ejemplos de sistemas CPV utilizaron lentes Fresnel de silicón-vidrio híbridos y difusores de calor pasivos para el enfriamiento de las celdas solares.
Las propiedades de semiconductores permiten que las celdas solares operen de manera más eficiente en los sistemas de luz concentrados, siempre que la temperatura de unión de celdas se mantenga lo suficientemente fría utilizando los difusores de calor adecuados. Los sistemas CPV operan de manera más efectiva en la luz solar directa debido a que la luz difusa producida por condiciones nubladas normalmente no puede concentrarse de manera eficiente.
Los sistemas CPV ofrecen ventajas sobre las celdas solares de panel plano convencionales debido a que los colectores solares CPV normalmente son menos costosos que un área equivalente de celdas solares. Los accesorios del sistema CPV (colector y rastreador solar) está dirigido a tener un precio por debajo de $3 dólares /Watt, mientras que los páneles planos de silicón normalmente se venden a un precio de $3 a $5 dólares /Watt.
Los sistemas CPV de concentración baja, normalmente tienen niveles de concentración solar de 2 a 100 soles. Por razones económicas, las celdas solares de silicón convencionales o modificadas, normalmente son las utilizadas, y a estas concentraciones, el flujo de calor es lo suficientemente bajo para que las células normalmente no necesiten ser enfriadas en forma activa. Las leyes de la óptica dictan que un colector solar con una proporción de concentración baja puede tener un ángulo de aceptación alto. Por consiguiente, los sistemas CPV de concentración baja, normalmente no requieren de un rastreo solar activo. Los sistemas CPV de concentración media, los cuales normalmente tienen niveles de concentración solar de 100 a 300 soles, requieren un rastreo solar y enfriamiento. Los sistemas fotovoltaicos de concentración alta (HCPV) emplean ópticas de concentración que consisten en platos reflectores o lentes Fresnel que concentran la luz solar a intensidades de 300 soles o más. Las celdas solares en estos sistemas HCPV, normalmente requieren difusores de calor de capacidad alta para evitar la destrucción térmica y para manejar las pérdidas de desempeño relacionadas con la temperatura. Las celdas solares de unión múltiple, normalmente son favorecidas sobre las celdas solares de silicón, ya que éstas normalmente son más eficientes. Aunque el costo de las celdas solares de unión múltiple pueden ser de 100x aquel de las celdas de silicón comparables, el costo de la celda normalmente es únicamente una pequeña fracción de un costo del sistema CPV general, lo cual significa que la economía del sistema con frecuencia favorece el uso de celdas de unión múltiple.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Los métodos para formar receptores fotovoltaicos (CPV) tipo concentrador de acuerdo con algunas modalidades de la presente invención incluyen la formación de una celda solar y un soporte de lente de centrado automático sobre un sustrato. El soporte de lente de centrado automático preferentemente se forma para tener una abertura en el mismo que expone una superficie receptora de luz de la celda solar. Una lente esférica también se forma sobre el soporte de lente de centrado automático, opuesto a la superficie de recepción de luz de la celda solar. De acuerdo con algunas de estas modalidades de la presente invención, las lentes esféricas son selladas a la abertura en el soporte de lente de centrado automático. Preferentemente, el sello es un sello hermético. La operación de sellado puede incluir templar las lentes esféricas y el soporte de las lentes de centrado automático a una temperatura dentro del intervalo desde aproximadamente 150°C hasta aproximadamente 350°C. Este templado de las lentes y soporte de las lentes puede ser realizado en un ambiente químicamente inerte. Los ejemplos de ambientes químicamente inertes incluyen ambientes de nitrógeno y/o argón, los cuales pueden estar libres de oxígeno.
De acuerdo con las modalidades adicionales de la presente invención, el paso de formar el soporte de lente de centrado automático es precedido por un paso de formación de un par de interconexiones eléctricas en la superficie de recepción de luz de la celda solar. El paso de formar el soporte de lente de centrado automático puede incluir entonces depositar el soporte de lente de centrado automático sobre el par de interconexiones eléctricas. El soporte de lente de central automático puede tener forma de anillo. De acuerdo con todavía otras modalidades de la presente invención, el paso de formar una lente esférica sobre el soporte de lente de centrado automático puede ser precedido por la formación de una estructura de sello con forma de anillo, la cual rodea el soporte de lente de centrado automático sobre el sustrato. Un diámetro de la estructura de sellado conforma de anillo puede ser mayor que un diámetro del soporte de lente de centrado automático. Esta estructura de sellado con forma de anillo normalmente está arreglada en forma concéntrica en relación con el soporte de lente de centrado automático. Con base en estas modalidades de la presente invención, un receptor fotovoltaico tipo concentrador (CPV) puede incluir una celda solar y un soporte de lente con forma de anillo de centrado automático que tiene una abertura en el mismo, el cual expone una superficie receptora de luz de él sobre el sustrato. Una lente, la cual es provista sobre el soporte de lente de centrado automático, se extiende opuesta a la superficie de recepción de luz.
Un módulo fotovoltaico (CPV) tipo concentrador de acuerdo con las modalidades adicionales de la presente invención puede incluir una placa posterior que tiene un arreglo de celdas solares de 1 mm2 o menores en el mismo. Estas celdas pueden tener espesores de menos de aproximadamente 20 m. Una red de interconexión de plano posterior también es provista sobre la placa posterior. Esta red de interconexión de plano posterior opera para conectar en forma eléctrica el arreglo de celdas solares juntas. También se proporciona una placa frontal, la cual está separada de la placa posterior. Esta placa frontal incluye un arreglo de lentes primarias sobre el mismo que enfrentan al arreglo de celdas solares. En particular, la placa frontal está configurada para proporcionar una concentración de luz mayor que 1000X lentes a celda al arreglo de celdas solares. Para lograr esta concentración de luz de 1000X de lente a celda, las lentes primarias pueden ser configuradas como lentes plano-convexas que tiene un pandeo de lente de menos de aproximadamente 4 mm. En particular, las lentes pueden ser configuradas para tener un pandeo de lente definido por la siguiente relación pandeo = f(n - 1 ) - ((f (n - 1 ))2 - (1/2d)2) 2, en donde f es la longitud focal de las lentes, n es el índice de refracción de las lentes y d es el diámetro de las lentes.
De acuerdo con modalidades todavía adicionales de la presente invención, se puede proporcionar un arreglo de los elementos ópticos secundarios, los cuales se extienden entre el arreglo de lentes primarias y el arreglo de celdas solares. Cada uno de los elementos ópticos secundarios se monta próximo a una superficie de recepción de luz de una celda solar correspondiente. En particular, cada uno délos elementos ópticos secundarios puede ser configurado para tener un centro de masa en alineación substancial con un centro de las superficies de recepción de una celda solar correspondiente. Estos elementos ópticos secundarios pueden ser lentes esféricas que tienen un diámetro de menos de aproximadamente 5 mm. De acuerdo con las modalidades adicionales de la presente invención, un tamaño, forma, composición y ubicación de los elementos ópticos secundarios en relación con el arreglo de celdas solares son suficientes, en combinación, para incrementar un ángulo de aceptación del módulo CPV en relación con un módulo equivalente de otra forma que carece del arreglo de los elementos ópticos secundarios.
Las modalidades adicionales de la presente invención incluyen módulos fotovoltaicos (CPV) tipo concentrador. Estos módulos incluyen una placa frontal que tiene un arreglo de lentes primarias en la misma y una placa posterior que tiene un arreglo de celdas solares en la misma que enfrentan el arreglo de las lentes primarias. También se proporciona un arreglo de elementos ópticos secundarios, el cual se extiende entre el arreglo de lentes primarias y el arreglo de celdas solares. También se proporciona un plano posterior. Este plano posterior, el cual conecta en forma eléctrica el arreglo de celdas solares juntas, se extiende entre la placa posterior y el arreglo de celdas solares. De acuerdo con algunas modalidades de la presente invención, el plano posterior incluye primera y segunda redes de interconexión que son conectadas en forma eléctrica a la primera y segunda terminales del arreglo de celdas solares, respectivamente. También se proporciona una pluralidad de diodos de protección sobre-voltaje. Estos diodos tienen terminales de cátodo conectadas en forma eléctrica a la primera red de interconexión y las terminales de ánodo conectadas en forma eléctrica a la segunda red de interconexión.
La placa frontal tiene una primera superficie receptora de luz sobre la misma. Cada una de una pluralidad de las lentes primarias está configurada para concentrar la luz recibida en la primera superficie de la placa frontal a un elemento óptico correspondiente en el arreglo de los elementos ópticos secundarios. Adicionalmente, cada uno de una pluralidad de elementos ópticos secundarios puede ser configurado adicionalmente para concentrar la luz recibida desde el arreglo de lentes primarias a una superficie de recepción de luz de una celda solar correspondiente en el arreglo de celdas solares. También se puede montar un marco a la placa posterior. Este marco está configurado para soportar la placa frontal opuesta al arreglo de celdas solares. De acuerdo con las modalidades adicionales de la presente invención, la placa frontal y el arreglo de lentes primarias pueden ser configurados como una pieza contigua o compuesto de material ópticamente transparente. Por ejemplo, el arreglo de lentes primarias puede ser laminado o moldeado sobre una superficie interior de la placa frontal. Las lentes primarias pueden ser lentes plano-convexas.
De acuerdo con modalidades todavía adicionales, la red que interconecta el plano posterior incluye por lo menos una capa metálica. Por ejemplo, la red que interconecta el plano posterior puede incluir una capa de cobre que tiene un espesor dentro del intervalo desde aproximadamente 10 µ?t? hasta aproximadamente 50 pm. Adicionalmente, la red de interconexión de plano posterior puede incluir una primera capa metálica parcialmente liberada sobre una superficie primaria de la placa posterior. Esta primera capa metálica parcialmente liberada puede ser configurada para operar como un difusor térmico para el arreglo de celdas solares. Una segunda capa metálica particularmente liberada, también puede ser provista sobre una superficie secundaria de la placa posterior, la cual se extiende opuesta a la superficie primaria de la placa posterior. Esta segunda capa metálica particularmente liberada puede operar como un difusor térmico para la placa posterior. De acuerdo con todavía las modalidades adicionales de la presente invención, cada uno de la pluralidad de elementos ópticos secundarios puede tener una superficie convexa que está orientada hacia una respectiva de la pluralidad de lentes primarias y una superficie convexa que se orienta hacia una celda solar subyacente en el arreglo de celdas solares.
Los métodos para formar los módulos fotovoltaicos (CPV) tipo concentrador de acuerdo con todavía las modalidades adicionales de la presente invención incluyen la formación de una placa frontal que tiene un arreglo de lentes primarias en el mismo y forma una placa posterior que tiene un arreglo de celdas solares en la misma que se orientan hacia el arreglo de lentes primarias. Un arreglo de elementos ópticos secundarios también se forma para extenderse entre el arreglo de lentes primarias y el arreglo de celdas solares. Una red de interconexión de plano posterior, el cual conecta en forma eléctrica el arreglo de celdas solares juntas, se forma para extenderse entre la placa posterior y el arreglo de celdas solares.
De acuerdo con algunas de estas modalidades de la presente invención, el paso para formar una red de interconexión de plano posterior incluye depositar una capa metálica sobre una superficie primaria de la placa posterior y posteriormente modelar la capa metálica en un primer plano posterior, el cual está conectado en forma eléctrica a las primeras terminales de las celdas solares, y un segundo plano posterior, el cual está conectado en forma eléctrica a las segundas terminales de las celdas solares. En algunas de estas modalidades de la presente invención, el paso de depositar la capa metálica sobre la superficie primaria puede ser precedido por la formación de una capa de liberación de aislamiento eléctrico sobre la superficie primaria. El paso de modelar la capa metálica también puede ser seguido por un paso de remoción en forma selectiva de porciones de la capa de liberación eléctricamente aislante que se extiende entre el primer plano posterior y la superficie primaria de la placa posterior.
Un dispositivo fotovoltaico de conformidad con una modalidad adicional de la presente invención, incluye un primer sustrato de un primer material que tiene por lo menos una primer conductor eléctrico a través del mismo que se extiende entre la primera y segunda superficies opuestas del primer sustrato. Un segundo sustrato. El segundo sustrato incluye una celda solar, la cual tiene una superficie de recepción de luz en el mismo. Las segundas terminales, las cuales están conectadas en forma eléctrica a la primera y segunda regiones en la celda solar. Se proporcionar una primera película eléctricamente conductora sobre la superficie de recepción de luz. La primera película eléctricamente conductora se extiende desde la primera terminal de la celda solar al primer conductor eléctrico por medio y sobre la primera superficie del primer sustrato. Esta celda solar puede ser una celda solar de semiconductor compuesta y la primera y segunda regiones en la celda solar pueden ser regiones de semiconductores de un tipo de conductividad opuesta. Una segunda vía conductora en forma eléctrica puede también extenderse entre la primera y segunda superficies opuestas del primer sustrato y una segunda película conductora eléctrica puede ser provista extendiéndose desde la segunda terminal de la celda solar a la segunda vía eléctricamente conductora.
Un dispositivo fotovoltaico de conformidad con las modalidades todavía adicionales de la presente invención incluye un primer sustrato de un primer material que tiene por lo menos una primera estructura eléctricamente conductora en el mismo extendiéndose entre la primera y segunda superficies opuestas del primer sustrato. Un segundo sustrato de un segundo material diferente del primer material es provisto sobre el primer sustrato. El segundo sustrato incluye una celda solar que tiene una superficie de recepción de luz sobre el mismo y, la pnmera y segunda terminales conectadas en forma eléctrica a la primera y segunda regiones en la celda solar. Una primera película eléctricamente conductora es provista sobre la superficie de recepción de luz. La primera película eléctricamente conductora se extiende desde la primera terminal de la celda solar a la primera estructura eléctricamente conductora.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las figuras 1A a 1 C, son vistas en sección transversal que ilustran los sub-receptores y receptores fotovoltaicos concentrados (CPV) de acuerdo con las modalidades de la presente invención.
La figura 2, es una vista en sección transversal de un sub-receptor CPV de acuerdo con una modalidad de la presente invención.
Las figuras 3A a 3C, son vistas en sección transversal de los sub-receptores CPV de acuerdo con las modalidades de la presente invención.
La figura 4, es una vista en sección transversal de un sub-receptor CPV con un elemento de lente secundaria en el mismo, de acuerdo con una modalidad de la presente invención.
La figura 5A, es una vista en sección transversal de un sub-receptor CPV montado a una red de interconexión de plano posterior subyace3nte, de acuerdo con las modalidades de la presente invención.
La figura 5B, es una vista en sección transversal de un receptor CPV con lentes de bola secundarias, de acuerdo con una modalidad de la presente invención.
La figura 6, es una vista en sección transversal de una porción de un módulo CPV, de acuerdo con una modalidad de la presente invención.
La figura 7, es una vista plana de un arreglo bidimensional de los sub-receptores CPV montados sobre una red de interconexión de plano posterior subyacente, de acuerdo con una modalidad de la presente invención.
La figura 8, es una vista en sección transversal generalizada de un módulo CPV que tiene elementos de lentes primarias y secundarias en el mismo, de acuerdo con una modalidad de la presente invención.
Las figuras 9A y 9B, ilustran los métodos para formar una red de interconexión de plano posterior con elementos difusores términos de liberación automática, de acuerdo con una modalidad de la presente invención.
Las figuras 10A a 10C, son vistas en sección transversal que ilustran los receptores CPV de acuerdo con las modalidades de la presente invención.
Las figuras 1 1A a 1 1C, son diagramas de flujo que ilustran los procedimientos de ensamble de plano posterior CPV de acuerdo con las modalidades de la presente invención.
DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS La presente invención ahora será descrita más completamente haciendo referencia a los dibujos que la acompañan, en los cuales se muestran las modalidades preferidas de la presente invención. Sin embargo, la presente invención puede ser representada en muchas formas diferentes y no debe ser interpretada como limitada a las modalidades establecidas en la presente descripción; en su lugar, estas modalidades son provistas que manera que la presente descripción será detallada y completa, y abarcará completamente el alcance de la presente invención para aquellos expertos en la materia. Los números de referencia similares hacen referencia a elementos similares en la totalidad de la presente descripción.
Se deberá comprender que cuando un elemento o estrato es denominado como estando "encendido", "conectado a" o "acoplado a", otro elemento o capa (y las variantes de los mismos), puede estar directamente encendido, conectado o acoplado al otro elemento o capa o elementos que intervienen o capas que pueden estar presentes. En contraste, cuando un elemento es denominado como estando "directamente encendido", "directamente conectado a" o "directamente acoplado a" otro elemento o capa (y las variantes de los mismos), no existen presentes elementos o capas que intervengan. Los números de referencia similares se refieren a elementos similares a través de la presente descripción. Como se utiliza en la presente descripción, el término "y/o" incluye todas y cada una de las combinaciones de uno o más de los artículos enlistados asociados y puede abreviarse como 7".
Se deberá comprender que, aunque los términos primero, segundo, tercero, etc., pueden utilizarse en la presente descripción para describir los diversos elementos, componentes, regiones, capas y/o secciones, estos elementos, componentes, regiones, capas y/o secciones no deben estar limitados por estos términos. Estos términos únicamente son utilizados para distinguir un elemento, componente, región, capa o sección de otra región, capa o sección. Por consiguiente, un primer elemento, componente, región, capa o sección planteada más adelante podría ser denominada como un segundo elemento, componente, región, capa o sección sin alejarse de las enseñanzas de la presente invención.
Los términos espacialmente relativos, tales como "debajo", "abajo", "inferior", "por encima", "superior", y los similares, pueden ser utilizados en la presente descripción para facilitar la descripción para describir un elemento o relación de características con otro elemento(s) o característica(s) como está ilustrado en las figuras. Por ejemplo, si el dispositivo en las figuras es volteado, los elementos descritos como "debajo" o "abajo" de otros elementos o características podrían entonces estar orientados "por encima" de los otros elementos o características. Por consiguiente, el término "abajo" puede abarcar tanto una orientación de por encima y por debajo. El dispositivo puede ser orientado de otra forma (hacerse girar 90 grados o en otras orientaciones) y los descriptores espacialmente relativos utilizados en la presente descripción ser interpretados en consecuencia.
La terminología utilizada en la presente descripción únicamente tiene el propósito de describir las modalidades particulares y no pretende ser una limitante para la presente invención. Como se utiliza en la presente invención, las formas singulares de "un", "una" y "el" pretenden incluir también a las formas plurales, a menos que el contexto indique claramente lo contrario. Se debe comprender adicionalmente que los términos "que comprende", "que incluye", "que tiene" y las variantes de los mismos, cuando son utilizados en esta especificación, especifican la presencia de las características, pagados previamente, operaciones, elementos y/o componentes establecidos, aunque no limita la presencia o adición de una o más características, pasos, operaciones, elementos, componentes y/o grupos diferentes de los mismos. En contraste, el término "que consiste en" cuando se utiliza en esta especificación, especifica que las características, pasos, operaciones, elementos y/o componentes establecidos excluyen las características, pasos, operaciones, elementos y/o componentes adicionales.
Las modalidades de la presente invención son descritas en la presente descripción haciendo referencia a las ilustraciones en sección transversal y perspectiva que son ilustraciones esquemáticas de las modalidades idealizadas (y las estructuras intermedias) de la presente invención. Como tales, las variaciones de las formas de las ilustraciones como resultado de, por ejemplo, las técnicas de fabricación y/o las tolerancias, serán esperadas. Por consiguiente, las modalidades de la presente invención no deben ser interpretadas como limitadas a las formas de regiones particulares ilustradas en la presente descripción, aunque incluyen las desviaciones en las formas que resultan, por ejemplo, de la fabricación. Por ejemplo, un ángulo agudo puede, de alguna manera, se redondeado debido a las técnicas/tolerancias de fabricación.
A menos que sea definido de otra forma, todos los términos (incluyendo los términos técnicos y científicos) utilizados en la presente descripción tienen el mismo significado comprendido de manera común por un experto en la materia a la cual pertenece la presente invención. Se deberá comprender adicionalmente que los términos, tales como aquellos definidos en los diccionarios utilizados comúnmente, deben ser interpretados con el significado que es consistente con su significado en el contexto de la técnica relevante y no serán interpretados en un sentido idealizado o demasiado formal a menos que sean definidos expresamente así en la presente descripción.
Las figuras 1A y 1 B, ilustran un dispositivo fotovoltaico 10 de acuerdo con una modalidad de la presente invención. Este dispositivo fotovoltaico 10 incluye un primer sustrato 12 de un primer material que tiene una primera vía eléctricamente conductora 14a que se extiende en el mismo. Esta primera vía eléctricamente conductora 14a se extiende entre la primera y segunda superficies opuestas 12a, 12b del primer sustrato 12. La primera y segunda superficies opuestas 12a, 12b pueden ser las superficies inferior y superior, respectivamente. Un segundo sustrato 20 de un segundo material diferente del primer material se proporciona sobre el primer sustrato 12. El primer sustrato 12 y el segundo sustrato 20 preferentemente comprenden materiales que tienen coeficientes términos substancialmente coincidentes de expansión (TCE). Los materiales típicos que se pueden utilizar para el primer sustrato 12 incluyen, sin limitación, alúmina, nitruro de aluminio, silicón y óxido de berilio.
El segundo sustrato 20 incluye una celda solar, la cual tiene una superficie de recepción de luz 20a sobre el mismo, y la primera y segunda terminales eléctricamente conductoras 22a, 22b. Estas primera y segunda terminales 22a, 22b, son conectada en forma eléctrica a la primera y segunda regiones 23a, 23b en la celda solar, respectivamente. Una primera película eléctricamente conductora 24a es provista sobre la superficie de recepción de luz 20a. La primera película eléctricamente conductora 24a se extiende sobre la primea superficie 12a del primer sustrato 12 y conecta en forma eléctrica la primera terminal 22a de la celda solar a la primera vía eléctricamente conductora 14a. Este contacto eléctrico con la primera terminal 22a puede ser provisto dentro de una abertura en una capa eléctricamente aislante modelada 25a, la cual puede operar adicionalmente como un recubrimiento anti-reflejante. La celda solar puede ser una celda solar de uniones múltiples que contienen capas de semiconductor compuestas en la misma y la primera y segunda regiones 23a, 23b pueden ser regiones de semiconductor de un tipo de conductividad opuesta (por ejemplo, tipo N, tipo P). una segunda vía eléctricamente conductora 14b puede también extenderse entre la primera y segunda superficies opuestas 12a, 12b del primer sustrato 12 y una segunda película eléctricamente conductora 24b puede ser provista extendiéndose desde la segunda terminal 22b de la celda solar a la segunda vía eléctricamente conductora 14b. Un contacto eléctrico entre la segunda terminal 22b y la segunda película eléctricamente conductora 24b puede proporcionarse dentro de una abertura en una capa eléctricamente aislante modelada 25b. La primera y segunda almohadillas de salida 26a, 26b son también provistas adyacentes a la segunda superficie 12b del primer sustrato 12. Como se ¡lustró, la primera y segunda almohadillas de salida 26a, 26b son conectadas en forma eléctrica a la primera y segunda vías eléctricamente conductoras 14a, 14b, respectivamente. Estas primera y segunda almohadillas de salida 26a, 26b proporcionan un medio para conectar en forma eléctrica las terminales de la celda solar (por ejemplo, las terminales de ánodo y cátodo) dentro del segundo sustrato 20 a una tablero receptora subyacente (por ejemplo, plano posterior).
Estas primera y segunda almohadillas de salida 26a, 26b, permiten que el dispositivo fotovoltaico 10 opere como un sub-receptor fotovoltaico (CPV) concentrado que puede ser conectado en forma eléctrica a un sustrato receptor subyacente. Esta configuración del sub-receptor CPB permite un desempeño de receptor CPV superior, precisión superior, confiabilidad incrementada, capacidad mejorada de ser escalado y costo reducido, entre otros beneficios. Además, el dispositivo fotovoltaico 10 de las figuras 1A y 1 B permite el uso de procedimientos de fabricación producción total alta, precisión alta, que incluye fotolitografía, estampado serigráfico, perforación láser y ensambles de montaje de superficie de alineación automática para fabricar los receptores que son adecuados para utilizarse con celdas solares pequeñas (< 1 mm), incluyendo sistemas CPV que utilizan celdas solares delgadas. Estas celdas pueden tener espesores de menos de 20 µ??, o posiblemente menores que 12 um o incluso menores que 8 um. Estas modalidades también permiten que los sistemas CPV que utilizan de manera ventajosa la transferencia de celdas solares impresas, tales como aquellas que están liberadas físicamente de un sustrato de crecimiento y son recuperadas e impresas utilizando sellos. Los ejemplos de transferencia de celdas solares impresas se describen en la Patente de E.U.A. No. 7,622,367 para Nuzzo et al., titulada "Methods and devices for fabricating and assembling printable semiconductor elements", la descripción de la cual está incorporada en la presente descripción como referencia.
Como se describe de manera más completa más adelante, las modalidades de la presente invención proporcionan sub-receptores para aplicaciones CPV que pueden ser producidos y ensamblados en módulos en una forma rentable y que pueden ser escalados fácilmente a la producción de volumen alto; proporcionan un sub-receptor para CPV que es adecuado para utilizarse con celdas solares pequeñas (< 1 mm) y/o delgadas (< 20 um); proporcionar un sub-receptor para CPV que puede ser ensamblado con una buena precisión de posición; y proporcionar un sub-receptor para CPV que incluye medios para la transferencia de energía eléctrica desde una celda solar sin dañar a la celda solar. Por consiguiente, las modalidades de la presente invención descritas en la presente descripción proporcionan sub-receptores para CPV que no tienen que incorporar cables, cordones, cables o conductores. En su lugar, estas modalidades proporcionar un sub-receptor para CPV que incluyen medios para la transferencia de energía eléctrica a través de la película delgada y películas gruesas, vías conductoras y/o interconexiones verticales colocadas laterales. Estas modalidades de la presente invención proporcionan adicionalmente sub-receptores para CPV que pueden ser probados rápidamente, en una forma paralela antes de su unión, clasificación y ensamble final.
Por consiguiente, como se ilustró en la figura 1C, el dispositivo fotovoltaico 10 de la figura 1A, puede unirse en forma eléctrica y mecánica a un sustrato receptor subyacente 38 que tiene primero y segundo patrones conductivos eléctricamente modelados 36a, 36b (por ejemplo, una interconexión de película delgada) en el mismo. Una capa de estabilización eléctricamente aislante 34 es provista sobre el primero y segundo patrones eléctricamente conductores 36a, 36b, como se ilustró. La capa de estabilización 34 está modelada para definir aberturas en la misma que exponen los patrones eléctricamente conductores 36a, 36b. La primera y segunda almohadillas de estaño eléctricamente conductoras 32a, 32b son provistas sobre los patrones eléctricamente conductoras 36a, 36b, utilizando las técnicas convencionales tales como galvanizado. Estas almohadillas de estaño 32a, 32b pueden ser unidas en forma eléctrica y mecánica a la primera y segunda almohadillas de salida 26a, 26b, respectivamente, para definir de esta manera un sub-receptor montado. Este sub-receptor montado puede ser uno de cualquier arreglo de sub-receptores interconectados, que operan como un dispositivo/módulo fotovoltaico de corriente relativamente alta, como se describe más completamente más adelante.
La figura 2, ilustra un dispositivo fotovoltaico 10a de acuerdo con una modalidad adicional de la presente invención. Este dispositivo fotovoltaico 10a, el cual puede operar como un sub-receptor dentro de un sistema CPV, es similar al dispositivo 10 de las figuras 1A y 1B. Sin embargo, como se muestra en la figura 2, el dispositivo 10a utiliza primera y segunda estructuras eléctricamente conductoras 15a, 15a, sobre las superficies de pared lateral exteriores del primer sustrato 12. Como se ilustró, estas estructural eléctricamente conductoras 15a, 15b, se extienden en una forma envolvente entre la primera y segunda superficies opuestas 12a, 12b del primer sustrato 12. Estas estructuras 15a, 15b reemplazan a las vías eléctricamente conductoras 14a, 14b ilustradas por las figuras 1A y 1 B.
Las figuras 3A a 3C, ¡lustran los dispositivos fotovoltaicos 10b a 10d de acuerdo con las modalidades todavía adicionales de la presente invención. El dispositivo fotovoltaico 10b de la figura 3A es similar al dispositivo 10 de las figuras 1A y 1 B. Sin embargo, las vías eléctricamente conductoras 14a, 14a de la figura 1A son reemplazadas con las vías 14a', 14b' que tienen paredes laterales inclinadas. Las paredes laterales inclinadas de las vías eléctricamente conductoras 14a', 14b' pueden producir interconexiones eléctricas altamente confiables que soportan las corrientes verticales entre la primera y segunda películas eléctricamente conductoras 24a, 24b y la primera y segunda almohadillas de salida 26a, 26b. El dispositivo fotovoltaico 10c de la figura 3B es similar al dispositivo fotovoltaico 10b de la figura 3A, sin embargo, las vías eléctricamente conductoras 14a, 14b son omitidas. En su lugar, se forman fosos a través del sustrato 27a, 27b, los cuales tienen paredes laterales inclinadas, en el primer sustrato 12 y poto son revestidos con la primera y segunda capas eléctricamente conductoras 24a', 24b' que se extienden directamente entre la primera y segunda terminales respectivas 22a, 22b y la primera y segunda almohadillas de salida 26a, 26b. El dispositivo fotovoltaico 10d de la figura 3C es similar al dispositivo fotovoltaico 10a de la figura 2, sin embargo, las estructuras eléctricamente conductoras 15a, 15b de la figura 2 son reemplazadas por primera y segunda capas eléctricamente conductoras 24a", 24b", las cuales se extienden directamente sobre las paredes laterales opuestas del primer sustrato 12. Adicionalmente, la primera y segunda almohadillas de salida 26a', 26b' son provistas directamente sobre la segunda superficie 12b del primer sustrato 12 y en los bordes exteriores de la perima y segunda capas eléctricamente conductoras 24a", 24b", como se ilustró.
Los dispositivos fotovoltaicos de las figuras 1A a 1C, y 3A a 3C, pueden ser utilizados con elementos ópticos que enfocan la luz sobre la superficie de recepción de luz expuesta 20a de una celda solar dentro del segundo sustrato 20. Por ejemplo, la figura 4 ilustra un sub-receptor que recibe luz 40 que tiene un elemento óptico de luz convergente 42 en el mismo que está soportado opuesto a un primer sustrato 12 mediante un dispositivo de soporte de lente 44. Este dispositivo de soporte de lente 44 puede ser un soporte con forma de anillo que proporciona un sello hermético con el elemento óptico 42, como se describe más completamente en lo sucesivo con respecto a las figuras 10A a 10C.
Las figuras 5A y 5B, ilustran los sub-receptores que reciben luz adicionales 50a, 50b que utilizan lentes de bola 52 (por ejemplo, lentes de vidrio) en lugar del elemento óptico de luz convergente 42 de la figura 4. En la configuración del sub-receptor 50a de la figura 5A, un soporte de lente con forma de anillo 54 es provisto entre las películas eléctricamente conductoras 24a, 24b y una lente de bola 52. El soporte de lentes de "centrado automático" 54 es colocado para alinear un centro de las lentes de bola esféricas 52 con un centro de un sustrato de celda solar subyacente 20. Este sustrato de celda solar 20 es provisto dentro de un dispositivo fotovoltaico 10 que está unido en forma eléctrica y mecánica a un sustrato receptor subyacente 38, el cual puede operar como un plano posterior monolítico, como el que se describe más completamente a continuación. En contraste, la configuración del sub-receptor 50b de la figura 5B, utiliza un soporte de lente con forma de anillo 54 que está montado directamente sobre un sustrato receptor subyacente 38' que tiene primer y segundo patrones eléctricamente conductores 36a', 36b' (por ejemplo, metalización de película gruesa) en el mismo.
Como se describirá ahora con respecto a las figuras 6 a 9B, las modalidades de la presente invención pueden ser utilizadas para producir arreglos grandes de celdas micro-solares que logran grandes reducciones en las pérdidas de energía y los costos de cableado y proporcionan salidas de voltaje superiores. Además, la combinación de celdas micro-solares con los diseños de plano posterior monolítico, como se describieron en la presente descripción, permiten el uso de equipo de montaje de superficie para la fabricación económica de los módulos CPV. Las modalidades de la presente invención también permiten el diseño de módulos CPV que tienen una confiabilidad alta y abarca una vida extendida. En particular, las modalidades de la presente invención están bien adecuadas para la fabricación de sistemas CPV que utilizan celdas solares ultra delgadas (por ejemplo, celdas de unión múltiple) que tienen espesores de sustrato de menos de 20 mieras, e incluso menores de 12 mieras. Las modalidades de la presente invención también pueden utilizar transferencia sustratos de celdas solares impresos, tales como aquellos descritos en la patente '367 mencionada anteriormente para Nuzzo et al. En particular, las modalidades de la presente invención pueden utilizarse en los módulos fotovoltaicos (CPV) de tipo concentrador, los cuales se pueden fabricar con un número reducido de pasos de ensamble utilizando el ensamble masivamente paralelo y los procedimientos de interconexión. Estas modalidades pueden cumplir con los objetivos de proporcionar módulos CPV que tienen una confiabilidad, funcionalidad, eficiencia y ventajas de pesos incrementadas en relación con los módulos CPV de la técnica anterior. Además, el uso de sub-receptores CPV sin plomo, tales como aquellos ilustrados por las figuras 1 a 5B, pueden proporcionar ventajas significativas sobre los sub-receptores de la técnica anterior. Estas ventajas incluyen: desempeño de receptor mejorado que resulta de la disipación de calor eficiente desde las superficies sub-receptoras sobre las cuales impacta la luz solar concentrada; transferencia más eficiente de energía eléctrica con pérdidas l2R inferiores; y la coincidencia precisa de las propiedades de salida de la celda solar, lo cual permite las interconexiones eficientes para aplicaciones de arreglo de área grande.
La figura 6, ilustra un módulo fotovoltaico (CPV) de tipo concentrador 65 de acuerdo con una modalidad adicional de la presente invención. Este módulo es ilustrado incluyendo una placa posterior que tiene una red de interconexión de plano posterior sobre el mismo que opera para conectar en forma eléctrica un arreglo de celdas solares juntas. De acuerdo con algunas modalidades de la presente invención, un sustrato receptor subyacente 38' puede utilizarse como un componente de la placa posterior. Como está ilustrado mediante las figuras 5A y 5B, y 6, los sub-receptores que reciben luz 50b son provistos en ubicaciones separadas en el sustrato receptor 38'. Estos sub-receptores que reciben luz 50b pueden ser interconectados en forma eléctrica para proporcionar un arreglo bidimensional de 1 mm2 (o menor) de sustrato de celdas solares 20, los cuales tienen espesores de menos de aproximadamente 20 µ?t?.
La red de interconexión de plano posterior 36a', 36b', es provista sobre el sustrato receptor 38'. Una placa frontal 60, la cual está soportada por un marco exterior 64, es provista en relación separada con la placa posterior. Esta placa frontal 60, la cual tiene una cara exterior 60a sobre un panel exterior 62a, está ilustrada incluyendo un arreglo de lentes primarias 62b sobre el mismo que son interiores al módulo CPV 65 y de cara al arreglo de sustratos de celda solar 20. El panel exterior 62a y el arreglo de lentes primarias 62b pueden ser configurados como una pieza de material contigua o única (por ejemplo, vidrio) o como un compuesto laminado de material ópticamente transparente. De acuerdo con algunas modalidades de la presente invención, la placa frontal 60 puede ser configurada para proporcionar una concentración de luz mayor que 1000X lentes a celda al arreglo de sustratos de celdas solares 20. Para lograr esta concentración de luz de 1000X lentes a celdas, las lentes primarias 62b pueden ser configuradas como lentes plano-convexas que tienen un pandeo de lente de menos de aproximadamente 4 mm. En particular, las lentes pueden ser configuradas para tener un pandeo de lente definida por la siguiente relación, pandeo = f (n - 1 ) - ((f (n - 1))2 - (1/2d)2)1/2, en donde T es la longitud focal de las lentes, "n" es el índice de refracción del material de las lentes y "d" es el diámetro de las lentes. Como un ejemplo, un arreglo de lentes primarias 62b elaboradas de vidrio óptico BK7 estándar (n ~ 1.51) y que tiene una longitud focal de lente de 100 mm puede producir un pandeo de lente de menos de 2 mm cuando las lentes tienen un diámetro menor que aproximadamente 28 mm. En consecuencia, con el objeto de lograr un módulo CPV que tiene una concentración de por lo menos 1000X, los sustratos de celda solar 20 deberían tener un área de recepción de luz de menos de 1 mm2.
La figura 7, es una vista plana de una placa posterior 70 de acuerdo con una modalidad de la presente invención. Esta placa posterior 70 está ilustrada incluyendo un sustrato receptor 38 que tiene un arreglo bidimensional de sub-receptores CPV 50a en el mismo. Estos sub-receptores 50a son conectados en forma eléctrica a la primera y segunda interconexiones eléctricas de área grande de 36a, 36b, las cuales integran una red de interconexión de plano posterior. Estas interconexiones eléctricas pueden formarse como capas de cobre que tienen espesores dentro de un intervalo desde aproximadamente 10 pm hasta aproximadamente 50 pm. También se proporcionan diodos de protección de sobre-voltaje 72. Las terminales de ánodo y cátodo de los diodos 72, son conectados a las interconexiones eléctricas 36a, 36b, como está ilustrado. Estos diodos 72 operan para limitar la amplitud máxima de cualquier voltaje inverso que aparece en un sustrato de celda solar 20 que está generando poca corriente (o ninguna corriente). Para un módulo CPV que proporciona una proporción de concentración de 1000X, el número de sustratos de celdas solares 20 normalmente variarán de 1000 a 4000 por metro cuadrado de abertura de módulo (para celdas solares que tienen un ancho dentro del intervalo de 0.5 a 1 mm). Debido a que el voltaje de salida generado por los sustratos de la celda solar 20 normalmente es independiente del tamaño del sustrato, el voltaje de salida del módulo superior puede lograrse cuando se conectan arreglos de sustratos 20 grandes como una serie mediante el modelado adecuado de las interconexiones eléctricas 36a, 36b. Además, como se describe más completamente en lo sucesivo con respecto a las figuras 9A y 9B, las interconexiones eléctricas de área grande 36a, 36b pueden operar para realizar una función de difusión de calor además de una función de interconexión de resistencia eléctrica baja.
La figura 8, es una vista en sección transversal generalizada de un módulo CPV de acuerdo con una modalidad adicional de la presente invención. Esta vista generalizada ¡lustra cómo las trayectorias paralelas de luz recibidas en una superficie exterior 60a de una placa frontal 60 son dirigidas nuevamente en trayectorias de luz convergente 75a a 75c mediante las lentes primarias 62b localizadas en un interior de la placa frontal 60. Estas trayectorias de luz convergente 75a a 75c, pasan a través de los elementos ópticos secundarios respectivos 52', los cuales pueden ser configurados como lentes de bola esféricas (o lentes reflejantes). Cada uno de estos elementos ópticos secundarios 52', está montado próximo a una superficie de recepción de luz de una celda solar correspondiente dentro de un sub-receptor 50a.Aunque no se espera estar atado a teoría alguna, se espera que el uso de un concentrador de luz de dos etapas provisto por las lentes primaria y secundaria pueden producir una eficiencia de transmisión óptica de más del 80% cuando los elementos de lentes primaria y secundaria son recubiertas con recubrimientos anti-reflexión y un ángulo de aceptación de luz de más de ± 1 grado.
Estos sub-receptores 50a pueden ser conectados en forma eléctrica juntos en un sustrato receptor subyacente 38, como lo muestra la figura 7. De acuerdo con algunas modalidades de la presente invención, cada uno de los elementos ópticos secundarios 52' puede ser configurado para tener un centro de masa en alineación substancial con un centro de la superficie de recepción de un sustrato de celda solar correspondiente 20. Estos elementos ópticos secundarios 52' pueden ser lentes esféricas que tienen un diámetro de menos de aproximadamente 5 mm. En particular, un tamaño, forma, composición y ubicación de los elementos ópticos secundarios 52' en relación con el arreglo subyacente de los sustratos de celdas solares 20 deben ser suficientes, en combinación, para incrementar un ángulo de aceptación del módulo CPV en relación con un módulo equivalente de otra forma que carece del arreglo de elementos ópticos secundarios 52'.
Las figuras 9A y 9B, son vistas en sección transversal de los sustratos de receptor 38' que mejoran de manera ventajosa la capacidad de difusión de calor de por lo menos algunos de los primero y segundo patrones eléctricamente conductores 36a', 36b' (por ejemplo, metalización de película delgada y gruesa). Como se muestra en la figura 9A, las capas de liberación eléctricamente aislantes 39a pueden formarse entre las porciones del primer y segundo patrones eléctricamente conductores 36a', 36b' y el sustrato subyacente 38'. Adicionalmente, las capas de liberación eléctricamente aislantes 39b pueden ser provistas sobre una superficie inferior del sustrato de receptor 38' junto con los patrones eléctricamente conductores 37 (por ejemplo, metalización de película gruesa), los cuales cubren las porciones de las capas de libración 39b.
Con el objeto de mejorar la eficiencia de transferencia de calor al ambiente dentro de un módulo CPV (por radiación y convección), las porciones del primer y segundo patrones eléctricamente conductores 36a', 36b' y los patrones 37 pueden ser liberados parcialmente del sustrato subyacente 38'. Por ejemplo, como se ilustró mediante la figura 9B, las capas de liberación 39a, 39b pueden ser modeladas y posteriormente removidas (por ejemplo, grabado al agua fuerte) para de esta manera, liberar en forma selectiva las porciones de los patrones metálicos 36a', 36b' y 37 del sustrato 38'. Aunque no se desea estar atado por teoría alguna, los patrones metálicos 36a', 36b' y 37 pueden ser depositados para tener esfuerzos internos en los mismos. Estos esfuerzos pueden ser adaptados a la medida para proporcionar un "despegue" controlado de las porciones de los patrones (por ejemplo, "aletas" de difusión térmica) cuando las capas de liberación 39a, 39b son removidas. Estas porciones de los patrones son destacadas mediante los números de referencia 36a", 36b" y 37 en la figura 9B.
Las figuras 10A a 10C, ilustran los método para formar los receptores fotovoltaicos (CPV) tipo concentrador de acuerdo con las modalidades adicionales de la presente invención. En particular, la figura 10A ilustra un dispositivo fotovoltaico 10e que tiene un sustrato de celdas solares 20 colocado sobre un sustrato receptor subyacente 38'. El primer y segundo patrones eléctricamente conductores 36a' y 36b' también son provistos sobre el sustrato receptor 38' y soBre las terminales (por ejemplo, ánodo, cátodo) del sustrato de celda solar, como se describe a continuación. El primer y segundo soportes de lente de centrado automático 54 y 55 son provistos sobre el primer y segundo patrones eléctricamente conductores 36a y 36b'. Estos primer y segundo soportes de lente 54 y 55 pueden ser moldeados como estructuras de soporte/sello con forma de anillo que están arreglados en forma concéntrica en relación uno con el otro y tienen aberturas que exponen una superficie de recepción de luz del sustrato de celda solar 20.
Como se ¡lustró mediante la figura 10B, una lente esférica 52 es formada sobre los soportes de lentes de centrado automático 54, 55, para definir de esta manera un sub-receptor 50b'. En algunas de estas modalidades de la presente invención, las lentes esféricas 52 pueden ser selladas a las aberturas en los soportes de lentes de centrado automático 54, 55. Preferentemente, el sello que es provisto es un sello hermético. La operación de sellado puede incluir templar las lentes esféricas 52 y los soportes de lentes de centrado automático 54, 55 a una temperatura dentro de un intervalo desde aproximadamente 150°C hasta aproximadamente 350°C. Este templado de las lentes 52 y soportes de lentes 54, 55 puede realizarse en un ambiente químicamente inerte. Los ejemplos de ambientes químicamente inertes incluyen ambientes de nitrógeno y/o argón, los cuales pueden estar libres de oxígeno.
La figura 10C, ilustra un sub-receptor 50b que tiene una lente esférica 52 que está montada sobre un soporte de lente de centrado automático 54. Como se ilustró mediante las trayectorias de luz ilustradas por los caracteres de referencia L1 y L2, una precisión alta de alineación entre las lentes 52 y el sustrato de celda solar 20, como se provisto por el soporte de lente de centrado automático 54, puede utilizarse para mejorar la eficiencia de recolección de luz del sub-receptor 50b dirigiendo nuevamente la luz fuera de centro a la superficie de recepción de luz del sustrato de celda solar 20, como está destacado por el carácter de referencia L2.
Las figuras 1 1A a 1 1C, son diagramas de flujo que ilustran los procedimientos de ensamble de plano posterior CPV de acuerdo con las modalidades adicionales de la presente invención. Como se ilustró en la figura 11 A, un procedimiento de ensamble 110a puede incluir depositar las celdas solares sobre un sustrato (por ejemplo, sustrato de oblea de silicio) utilizando una técnica de impreso por transferencia, Bloque 112a. Un ejemplo de una técnica de impreso por transferencia está descrita en la patente '367 de Nuzzo et al. En lo sucesivo, los pasos de deposición y moldeado de metales pueden ser realizado para definir las interconexiones eléctricas que hacen contacto con las terminales de las celdas solares a las regiones respectivas en el sustrato (por ejemplo, vías conductoras a través del sustrato), Bloque 114a. Los pasos también pueden ser realizados para definir un soporte de lentes de centrado automático sobre las celdas solares y los patrones de sellado de los soportes de lentes adyacentes, Bloques 1 6a, 118a. Como se describe en lo sucesivo con respecto a las figuras 5A-6 y 10A a 10C, los soportes de lentes de centrado automático pueden formarse como soportes con forma de anillo y los patrones de sellado pueden formarse depositando y moldeando anillos del material de sellado que están dispuestos en forma concéntrica en relación con los soportes de lentes respetivos.
Como se ilustra mediante el bloque 120a, el sustrato (por ejemplo, oblea de silicio) se divide entonces (por ejemplo, a lo largo de las líneas de copiador) en una pluralidad de dispositivos fotovoltaicos, tales como aquellos ilustrados por la figura 1A. Como se describió en la presente descripción, estos dispositivos fotovoltaicos, pueden operar como sub- receptores de celdas solares. Estos pasos para dividir el sustrato pueden ser seguidos por los pasos para unir los elementos de lente a los soportes de lentes de centrado automático y posteriormente la curación/reticulado de los patrones de sello (por ejemplo, utilizando tratamiento de calor) para sellar en forma hermética los elementos de lentes a los soportes de lentes, Bloques 122a, 124a. En particular, los elementos de lentes (por ejemplo, las lentes esféricas) y los patrones de sellado pueden ser templados en un ambiente químicamente inerte a una temperatura dentro del intervalo desde aproximadamente 150°C hasta aproximadamente 350°C. Este ambiente químicamente inerte puede ser un ambiente libre de oxígeno que comprende nitrógeno y/o argón. Los sub-receptores con elementos de lentes (por ejemplo, lentes de bola) pueden entonces probarse de manera funcional, Bloque 126a. Los sub-receptores que han pasado las pruebas funcionales pueden entonces ser colocados sobre un plano posterior del módulo CPV en un patrón de arreglo bidimensional, Bloque 128a. Como se ilustró mediante las figuras 1C y 5A, una operación de reflujo de estaño de plano posterior puede ser realizada para conectar en forma eléctrica las interconexiones de celda solar (por ejemplo, almohadillas de salida 26a, 26b) para la metalización del plano posterior (por ejemplo, los patrones 36a, 36b), Bloque 130a.
Haciendo referencia ahora a la figura 11 B, un procedimiento de ensamble alternativo 110b puede incluir depositar las celdas solares sobre un sustrato (por ejemplo, sustrato de oblea de silicio) utilizando una técnica de impreso por transferencia, Bloque 112b. Un ejemplo de una técnica de impreso por transferencia está descrito en la patente '367 mencionada anteriormente para Nuzzo et al. Después de esto, los pasos de deposición de metal y moldeado pueden ser realizados para definir las interconexiones que ponen en contacto las terminales de las celdas solares con las regiones respectivas sobre el sustrato (por ejemplo, las vías conductoras a través del sustrato), Bloque 114b. También pueden realizarse los pasos para definir los soportes de lentes de centrado automático sobre las celdas solares y los patrones de los soportes de las lentes adyacentes, Bloques 116b, 118b. Como se describe en lo sucesivo con respecto a las figuras 5A-6 y 10A a 10C, los soportes de lentes de centrado automático pueden formarse como soportes con forma de anillo y los patrones de sellado pueden formarse depositando y moldeando anillos del material de sellado que están dispuestos en forma concéntrica en relación con los soportes de lentes respectivos.
Como está ilustrado mediante el Bloque 126b, las celdas solares y las interconexiones eléctricas pueden ser probadas al nivel de "oblea" para identificar los dispositivos aprobados y fallidos. A continuación, como está ilustrado por el Bloque 120b, el sustrato (por ejemplo, la oblea) es dividido entonces (por ejemplo, a lo largo de las líneas de copiador) en una pluralidad de dispositivos de sub-receptor. Los dispositivos "aprobados" pueden entonces ser colocados sobre un plano posterior de módulo CPV en un patrón de arreglo bidimensional, Bloque 128b. Como está ilustrado mediante el Bloque 122b, los elementos de lentes son unidos a los soportes de lentes de centrado automático. Un paso de tratamiento térmico puede realizarse entonces para: (i) curar/reticular los patrones de sellado para sellar en forma hermética los elementos de lentes a los soportes de lentes; y (ii) permitir el reflujo de estaño del plano posterior, el cual conecta en forma eléctrica las interconexiones de celdas solares (por ejemplo, las almohadillas de salida 26a, 26b) para la metalización del plano posterior (por ejemplo, los patrones 36a, 36b), Bloques 124b, 130b.
Haciendo referencia ahora a las figuras C, un procedimiento de ensamble adicional 110c puede incluir depositar las celdas solares sobre un sustrato (por ejemplo, sustrato de oblea de silicón) utilizando una técnica de impreso por transferencia, Bloque 112c. Posteriormente, los pasos de deposición de metal y moldeado pueden ser realizados para definir las interconexiones eléctricas que ponen en contacto las terminales de las celdas solares con las regiones respectivas sobre el sustrato (por ejemplo, las vías conductoras a través del sustrato), Bloque 114c. Los pasos también pueden ser realizados para definir los soportes de lentes de centrado automático sobre las celdas solares, Bloque 116c. Como se ilustró mediante el Bloque 126c, las celdas solares y las interconexiones eléctricas pueden ser probadas en el nivel de "oblea" para identificar los dispositivos que son aprobados y fallidos. A continuación, como se ilustró mediante el bloque 120c, el sustrato (por ejemplo, de oblea) es dividido entonces (por ejemplo, a lo largo de las líneas de copiador) en una pluralidad de dispositivos sub-receptores. Los dispositivos "aprobados" pueden entonces ser colocados sobre un plano posterior de módulo CPV en un patrón de arreglo bidimensional, Bloque 128c.
Como se ¡lustró mediante los Bloques 118c y 122c, los patrones de sellado son formados los soportes de las lentes adyacentes y posteriormente los elementos de las lentes son unidos a los soportes de las lentes de centrado automático. A continuación, un paso de tratamiento térmico puede ser realizado para: (i) curar/reticular los patrones de sellado para sellar en forma hermética los elementos de lentes a los soportes de lentes; y (ii) permite el reflujo de estaño de plano posterior, el cual conecta en forma eléctrica las interconexiones de celda solar (por ejemplo, las almohadillas de salida 26a, 26b) para la metalización del plano posterior (por ejemplo, los patrones 36a, 36b), Bloques 124c, 130c.
En los dibujos y la especificación, se han descrito las modalidades típicas de la presente invención, y aunque se emplean términos específicos, éstos son utilizados únicamente en un sentido genérico y descriptivo y no con propósitos de limitación, el alcance de la presente invención siendo establecido en las siguientes reivindicaciones.

Claims (109)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES
1.- Un método para formar un receptor fotovoltaico tipo concentrador (CPV), que comprende: formar una celda solar sobre un sustrato; formar un soporte de lente de centrado automático que tiene una abertura en el mismo que expone una superficie de recepción de luz de dicha celda solar, sobre el sustrato; y formar una lente esférica sobre dicho soporte de lente de centrado automático, opuesta a la superficie de recepción de luz de dicha celda solar.
2 - El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque dicha formación de una lente esférica comprende sellar la lente esférica a la abertura en el soporte de lente de centrado automático.
3. - El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque dicho sellado de la lente esférica comprende templar la lente esférica y el soporte de lente de centrado automático a una temperatura dentro del intervalo desde aproximadamente 150°C hasta aproximadamente 350°C.
4. - El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque dicho sellado de la lente esférica comprende templar la lente esférica y la lente de centrado automático en un ambiente químicamente inerte
5.- El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque el ambiente químicamente inerte está libre de oxígeno.
6.- El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque el ambiente químicamente inerte comprende nitrógeno y/o argón.
7. - El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque dicha formación de una lente esférica comprende sellar en forma hermética la lente esférica a la abertura en el soporte de lente de centrado automático.
8. - El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque dicha formación del soporte de lente de centrado automático es precedido por la formación de un par de interconexiones eléctricas sobre la superficie de recepción de luz de la celda solar; y en donde dicha formación del soporte de lente de centrado automático comprende depositar el soporte de lente de centrado automático sobre el par de interconexiones eléctricas.
9. - El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el soporte de lente de centrado automático tiene forma de anillo; y en donde dicha formación de una lente esférica sobre dicho soporte de la lente de centrado automático es precedido por la formación de una estructura de sello con forma de anillo que rodea el soporte de lente de centrado automático, sobre el sustrato.
10. - El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque un diámetro de la estructura de sellado con forma de anillo es mayor que un diámetro del soporte de lente de centrado automático; y en donde la estructura de sellado con forma de anillo está dispuesta en forma concéntrica en relación con el soporte de lente de centrado automático.
11. - Un método para formar un receptor fotovoltaico tipo concentrador (CPV), que comprende: formar una celda solar sobre un sustrato; formar un soporte de lente de centrado automático que tiene una abertura en el mismo que expone una superficie de recepción de luz de dicha celda solar, sobre el sustrato; y formar una lente sobre dicho soporte de lente de centrado automático, opuesta a la superficie de recepción de luz de dicha celda solar.
12.- El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque el soporte de lente de centrado automático tiene forma de anillo; y en donde dicha formación de una lente sobre dicho soporte de lente de centrado automático es precedida por la formación de una estructura de sello de forma de anillo que rodea el soporte de lente de centrado automático, sobre el sustrato.
13.- El método de conformidad con la reivindicación 11 , caracterizado además porque dicha formación de una lente comprende sellar en forma hermética las lentes a la abertura en el soporte de lente de centrado automático.
14. - El método de conformidad con la reivindicación 11 , caracterizado además porque dicha formación de una lente comprende sellar la lente a la abertura en el soporte de lente de centrado automático; y en donde dicho sellado de la lente comprende templar las lentes y el soporte de lente de centrado automático a una temperatura dentro del intervalo desde aproximadamente 150°C hasta aproximadamente 350°C.
15. - El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado además porque dicho sellado de la lente comprende templar la lente y el soporte de lente de centrado automático en un ambiente libre de oxígeno.
16. - Un método para formar un receptor fotovoltaico tipo concentrador (CPV), que comprende: formar una celda solar sobre un sustrato; formar un soporte de lente con forma de anillo que tiene una abertura en el mismo que expone una superficie de recepción de luz de dicha celda solar sobre el sustrato; y formar una lente sobre el soporte de lente con forma de anillo, opuesto a la superficie de recepción de luz de la celda solar.
17. - El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque dicha formación del soporte de lente con forma de anillo es precedido por la formación de un par de interconexiones eléctricas sobre la superficie de recepción de luz de la celda solar; y en donde dicha formación del soporte de lente con forma de anillo comprende depositar el soporte de lente con forma de anillo sobre el par de interconexiones eléctricas.
18.- El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado además porque dicha formación de una lente comprende sellar en forma hermética la lente a la abertura en el soporte de lente con forma de anillo.
19.- Un receptor fotovoltaico tipo concentrador (CPV), que comprende: una celda solar sobre un sustrato; un soporte de lente de centrado automático que tiene una abertura en el mismo que expone una superficie que recibe luz de dicha celda solar, sobre el sustrato; y una lente esférica sobre dicho soporte de lente de centrado automático, opuesta a la superficie de recepción de luz de dicha celda solar.
20. - Un receptor fotovoltaico tipo concentrador (CPV), que comprende: una celda solar sobre un sustrato; un soporte de lente de centrado automático que tiene una abertura en el mismo que expone una superficie de recepción de luz de dicha celda solar, sobre el sustrato; y una lente sobre dicho soporte de lente de centrado automático, opuesto a la superficie de recepción de luz de dicha celda solar.
21. - Un receptor fotovoltaico (CPV) tipo concentrador, que comprende: una celda solar sobre un sustrato; un soporte de lente con forma de anillo que tiene una abertura en el mismo que expone una superficie de recepción de luz de dicha celda solar sobre el sustrato; y una lente sobre el soporte de lente con forma de anillo, opuesta a la superficie de recepción de luz de la celda solar.
22. - Un módulo fotovoltaico (CPV) tipo concentrador, que comprende: una placa posterior que tiene un arreglo de celdas solares de 1 mm2 o menores en la misma; una red de interconexión de plano posterior que conecta en forma eléctrica el arreglo de celdas solares juntas, sobre dicha placa posterior; y una placa frontal separada de dicha placa posterior, dicha placa frontal teniendo un arreglo de lentes primarias sobre la misma que se orientan frente al arreglo de celdas solares y proporcionan una concentración de luz mayor que 1000x lente a celda al arreglo de celdas solares.
23. - El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado además porque las lentes primarias son lentes plano-convexas que tienen un pandeo de lente de menos de aproximadamente 4 mm.
24. - El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado además porque la comba de lentes de las lentes planoconvexas es definida por la siguiente relación: pandeo = f(n— 1)— ((f (n - 1 ))2 - (1/2d)2)1 2,en donde f es la longitud focal de las lentes, n es el índice de refracción de las lentes y d es el diámetro de las lentes.
25. - El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado además porque las celdas solares tienen un espesor de menos de aproximadamente 20 µ??.
26. - El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado además porque comprende adicionalmente un arreglo de elementos ópticos secundarios que se extienden entre el arreglo de lentes primarias y el arreglo de celdas solares.
27. - El módulo CVP de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado además porque cada uno de los elementos ópticos secundarios se monta próximo a una superficie de recepción de luz de una celda solar correspondiente.
28. - El módulo CVP de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado además porque cada uno de los elementos ópticos secundarios tiene un centro de masa en alineación substancial con un centro de las superficies de recepción de una celda solar correspondiente.
29. - El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado además porque los elementos ópticos secundarios son lentes esféricas que tienen un diámetro de menos de aproximadamente 5 mm.
30. - El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado además porque un tamaño, forma, composición y ubicación de los elementos ópticos secundarios en relación con el arreglo de celdas solares son suficientes, en combinación con un incremento en el ángulo de aceptación del módulo CPV en relación con un módulo equivalente de otra manera que carece del arreglo de los elementos ópticos secundarios.
31. - El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado además porque un tamaño, forma, composición y ubicación de los elementos ópticos secundarios en relación con el arreglo de las celdas solares son suficientes, en combinación, para incrementar un ángulo de aceptación del módulo CPV en relación con un módulo equivalente de otra forma que carece del arreglo de elementos ópticos secundarios.
32. - Un módulo fotovoltaico tipo concentrador (CPV), que comprende: una placa frontal que tiene un arreglo de lentes primarias en la misma; una placa posterior que tiene un arreglo de celdas solares en la misma que se orientan hacia el arreglo de lentes primarias; un arreglo de elementos ópticos secundarios que se extienden entre el arreglo de lentes primarias y el arreglo de celdas solares; y un plano posterior que conecta en forma eléctrica el arreglo de celdas solares juntas, extendiéndose entre dicha placa posterior y el arreglo de celdas solares.
33. - El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado además porque dicho plano posterior comprende primera y segunda redes de interconexión conectadas en forma eléctrica a primera y segunda terminales del arreglo de celdas solares, respectivamente.
34. - El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado además porque comprende adicionalmente una pluralidad de diodos de protección de sobre-voltaje que tienen terminales de cátodo conectadas en forma eléctrica a la primera red interconectada y terminales de ánodo conectadas en forma eléctrica a la segunda red de interconexión.
35. - El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado además porque dicha placa frontal tiene una primera superficie de recepción de luz en la misma; y en donde cada una de una pluralidad de lentes primarias está configurada para concentrar la luz recibida en la primera superficie de dicha placa frontal a un elemento óptico correspondiente en dicho arreglo de elementos ópticos secundarios.
36. - El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado además porque cada uno de una pluralidad de elementos ópticos secundarios está configurado adicionalmente para concentrar la luz recibida del arreglo de las lentes primarias a una superficie de recepción de luz de una celda solar correspondiente en el arreglo de celdas solares.
37.- El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado además porque comprende adicionalmente un marco montado a dicha placa posterior, dicho marco configurado para soportar dicha placa frontal opuesta al arreglo de celdas solares.
38. - El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado además porque dicha placa frontal y el arreglo de lentes primarias están configuradas como una pieza contigua de material ópticamente transparente.
39. - El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado además porque dicha placa frontal y el arreglo de lentes primarias están configuradas como un compuesto de materiales ópticamente transparentes.
40. - El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 39, caracterizado además porque el arreglo de lentes primarias está laminado o moldeado sobre una superficie interior de dicha placa frontal.
41.- El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado además porque dicha placa frontal y el arreglo de lentes primarias están configuradas como un compuesto de materiales ópticamente transparentes; y en donde el arreglo de las lentes primarias está laminado o moldeado sobre una superficie interior de dicha placa frontal.
42. - El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado además porque las lentes primarias son lentes plano-convexas.
43. - El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado además porque dicha red de interconexión de plano posterior comprende por lo menos una capa metálica.
44. - El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado además porque dicha red de interconexión de plano posterior comprende una capa de cobre que tiene un espesor dentro de un intervalo desde aproximadamente 10 µ?t? hasta aproximadamente 50 µp?.
45. - El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado además porque dicha red de interconexión de plano posterior comprende una capa metálica parcialmente liberada sobre una superficie primaria de dicha placa posterior.
46.- El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 45, caracterizado además porque la primera capa metálica parcialmente liberada está configurada para operar como un difusor de calor para el arreglo de celdas solares.
47.- El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 46, caracterizado además porque comprende adicionalmente una segunda capa metálica parcialmente liberada sobre una superficie secundaria de dicha placa posterior que se extiende opuesta a la superficie primaria de dicha placa posterior y opera como un difusor térmico para la placa posterior.
48. - El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 36, caracterizado además porque cada una de la pluralidad de elementos ópticos secundarios tiene una superficie convexa que se orienta hacia una respectiva de la pluralidad de las lentes primarias y una superficie convexa que se orienta hacia una celda solar subyacente en el arreglo de celdas solares.
49. - Un método para formar un módulo fotovoltaico tipo concentrador (CPV), que comprende: formar una placa frontal que tiene un arreglo de lentes primarias sobre el mismo; formar una placa posterior que tiene un arreglo de celdas solares en el mismo que se orientan hacia el arreglo de lentes primarias; formar un arreglo de elementos ópticos secundarios que se extienden entre el arreglo de lentes primarias y el arreglo de celdas solares; y formar una red de interconexión de plano posterior que conecta en forma eléctrica el arreglo de celdas solares juntas, extendiéndose entre la placa posterior y el arreglo de celdas solares.
50.- El método de conformidad con la reivindicación 49, caracterizado además porque dicha formación de una red de interconexión de plano posterior comprende depositar una capa metálica sobre una superficie primaria de la placa posterior y moldear entonces la capa metálica en un primer plano posterior conectado eléctricamente a las primeras terminales de las celdas solares y un segundo plano posterior conectado en forma eléctrica a las segundas terminales de las celdas solares.
51.- El método de conformidad con la reivindicación 50, caracterizado además porque depositar la capa metálica sobre la superficie primaria es precedido por la formación de una capa de liberación eléctricamente aislante sobre la superficie primaria; y en donde el moldeo de la capa metálica es seguido por un paso de remover en forma selectiva las porciones de la capa de liberación eléctricamente aislante que se extiende entre el primer plano posterior y la superficie primaria de la placa posterior.
52. - Un dispositivo fotovoltaico, que comprende: un primer sustrato de un primer material que tiene por lo menos una primera vía eléctricamente conductora en el mismo que se extiende entre la primera y segunda superficies opuestas de dicho primer sustrato; un segundo sustrato de un segundo material diferente del primer material sobre dicho primer sustrato, dicho segundo sustrato comprendiendo una celda solar que tiene una superficie de recepción de luz sobre la misma y primera y segunda terminales conectadas en forma eléctrica a la primera y segunda regiones en la celda solar; y una primera película eléctricamente conductora sobre la superficie de recepción de luz, dicha primera película eléctricamente conductora extendiéndose desde la primera terminal de la celda solar a la primera vía eléctricamente conductora.
53. - El dispositivo fotovoltaico de conformidad con la reivindicación 52, caracterizado además porque la primera película eléctricamente conductora se extiende desde la primera terminal de la celda solar sobre la primera superficie de dicho primer sustrato.
54. - El dispositivo fotovoltaico de conformidad con la reivindicación 52, caracterizado además porque la celda solar es una celda solar de semiconductor compuesto.
55. - El dispositivo fotovoltaico de conformidad con la reivindicación 52, caracterizado además porque la primera y segunda regiones en la celda solares son regiones de semiconductor de tipo de conductividad opuesta.
56. - El dispositivo fotovoltaico de conformidad con la reivindicación 52, caracterizado además porque comprende adicionalmente: una segunda vía eléctricamente conductora que se extiende entre la primera y segunda superficies opuestas del primer sustrato; y una segunda película eléctricamente conductora que se extiende desde la segunda terminal de la celda solar a dicha segunda vía eléctricamente conductora.
57. - Un dispositivo fotovoltaico, que comprende: un primer sustrato de un primer material que tiene por lo menos una primera estructura eléctricamente conductora en el mismo que se extiende entre la primera y segunda superficies opuestas de dicho primer sustrato; un segundo sustrato de un segundo material diferente del primer material sobre dicho primer sustrato, dicho segundo sustrato comprende una celda solar que tiene una superficie de recepción de luz sobre la misma y primera y segunda terminales conectadas en forma eléctrica a la primera y segunda regiones en la celda solar; y una primera película eléctricamente conductora sobre la superficie de recepción de luz, dicha primera película eléctricamente conductora se extiende desde la primera terminal de la celda solar a la primera estructura eléctricamente conductora.
58. - Un módulo fotovoltaico concentrador (CPV), que incluye: celdas micro-solares; una placa frontal que sostiene un arreglo de lentes ópticas primarias de longitud focal corta; ópticas de concentrador secundarias que proporcionan luz de sol concentrada sobre dichas celdas micro-solares; y un plano posterior monolítico soportado por una placa posterior que proporciona un medio para disipar el calor y que interconectan en forma eléctrica un arreglo de dichas celdas micro-solares.
59. - Él módulo CPV de conformidad con la reivindicación 58, caracterizado además porque dichas celdas micro-solares son más delgadas que 20 m.
60. - El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 58, caracterizado además porque dicha placa frontal y dichas lentes ópticas primarias son fabricadas como una pieza única.
61. - El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 58, caracterizado además porque dicha placa frontal y dichas lentes ópticas primarias están elaboradas de vidrio.
62. - El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 58, caracterizado además porque dichas lentes ópticas primarias son moldeadas o laminadas sobre la superficie inferior de dicha placa frontal.
63.- El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 58, caracterizado además porque dichas lentes ópticas primarias son lentes plano-convexas (PCX).
64.- El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 58, caracterizado además porque dicha placa posterior tiene un coeficiente de expansión térmica menor que 10x10"6 mK"1.
65.- El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 58, caracterizado además porque dicha placa posterior está elaborada de vidrio.
66.- El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 58, caracterizado además porque dicho plano posterior monolítico está elaborado de cobre.
67. - El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 58, caracterizado además porque dicho plano posterior monolítico es más delgado de 51 µ??.
68. - El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 58, caracterizado además porque dichas lentes ópticas primaria y secundaria proporcionan una combinación de las siguientes características: una proporción de concentración geométrica igual o superior que 1000X; una eficiencia óptica superior al 80%; y un ángulo de aceptación mayor que ± 1 grado.
69. - Un módulo fotovoltaico concentrador(CPV),que incluye: una placa frontal que sostiene un arreglo de lentes ópticas primarias de longitud focal corta; un arreglo de receptores montados en la superficie con un tablero interpuesto con interconexiones de película sobre la parte superior de dicho tablero interpuesto y vías conductoras verticales hacia abajo a través de dicho tablero interpuesto, con dichas vías conductoras verticales hacia abajo conectadas a almohadillas de salida en la parte inferior de dicho tablero interpuesto; celdas micro-solares con terminales de impresas por transferencia sobre dicho tablero interpuesto, con dichas terminales haciendo contacto con dicha interconexión de película sobre dicha parte superior de dicho tablero interpuesto; ópticas concentradoras secundarias que proporcionan luz solar concentrada sobre dichas celdas micro-solares; y un plano posterior monolítico soportado por una placa posterior que proporciona un medio para disipar el calor y que interconecta en forma eléctrica un arreglo de receptores.
70.- El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 69, caracterizado además porque dichas lentes ópticas primaria y secundaria proporcionan una combinación de las siguientes características: una proporción de concentración geométrica igual o superior que 1000X; una eficiencia óptica superior al 80%; y un ángulo de aceptación mayor que ± 1 grado.
71.- El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 69, caracterizado además porque dicho tablero interpuesto está elaborado de compuestos de aluminio.
72. - El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 69, caracterizado además porque dicho plano posterior monolítico está elaborado de cobre.
73. - El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 69, caracterizado además porque dicha placa posterior está elaborada de vidrio.
74. - El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 69, caracterizado además porque dicho plano posterior está modelado en forma selectiva.
75. - El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 69, caracterizado además porque el plano posterior es liberado parcialmente de dicha placa posterior.
76. - El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 69, caracterizado además porque dicha placa posterior tiene una capa metálica que está modelada en forma selectiva y levantada sobre el lado posterior de dicha placa posterior.
77.- El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 69, caracterizado además porque dicha placa posterior tiene un coeficiente de expansión térmica menor que 10x10'6 mK"1.
78. - El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 69, caracterizado además porque dicho plano posterior monolítico es más delgado que 51 pm.
79. - El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 69, caracterizado además porque dicha óptica de concentrador secundario homogeniza la radiación electromagnética incidente.
80. - El módulo CPV de conformidad con la reivindicación 69, caracterizado además porque comprende adicionalmente estructuras de soporte de centrado automático sobre dichas celdas micro-solares, dichas estructuras de soporte de centrado automático configuradas para alinear aquellas respectivas de las ópticas concentradoras secundarias a las celdas micro-solares correspondientes.
81. - Un sub-receptor sin plomo para sistemas fotovoltaicos de concentrador, que incluye: una celda solar de semiconductor compuesto que está unida a la superficie que se orienta hacia arriba de un tablero que tiene una composición diferente, con dicha celda solar teniendo por lo menos dos terminales eléctricas; la película eléctricamente conductora que se interconecta sobre la superficie que se orienta hacia arriba del tablero que establece las conexiones eléctricas con la celda solar, con por lo menos una de las interconexiones de película estableciendo la conexión eléctrica a una terminal sobre la superficie que se orienta hacia arriba de la celda solar; y estructuras eléctricamente conductoras que establecen conexiones eléctricas entre estructuras sobre la superficie que se orienta hacia arriba del tablero con las estructuras en la superficie que se orienta hacia abajo del tablero.
82. - El sub-receptor sin plomo de conformidad con la reivindicación 81 , caracterizado además porque dicho sub-receptor es una porción independiente más pequeña de un receptor que consiste en una o más celdas solares y ópticas secundarias opcionales que aceptan la luz solar concentrada e incorporan medios para transferencia de energía térmica y eléctrica.
83.- El sub-receptor sin plomo de conformidad con la reivindicación 81 , caracterizado además porque dicho tablero tiene una composición diferente seleccionada de un grupo de materiales que incluye, sin limitación, alúmina, nitruro de aluminio, silicón, aluminio, acero y óxido de berilio.
84. - El sub-receptor sin plomo de conformidad con la reivindicación 81 , caracterizado además porque las estructuras eléctricamente conductoras que establecen las conexiones eléctricas entre las estructuras sobre la superficie que se orienta hacia arriba del tablero a las estructuras sobre la superficie que se orienta hacia abajo del tablero son materiales de relleno de vía eléctricamente conductora.
85. - El sub-receptor sin plomo de conformidad con la reivindicación 81 , caracterizado además porque las estructuras eléctricamente conductoras que establecen las conexiones eléctricas entre las estructuras en la superficie orientada hacia arriba del tablero con las estructuras en la superficie que se orienta hacia abajo del tablero son conductores eléctricos colocados a un lado.
86. - El receptor sin plomo de conformidad con la reivindicación 81 , caracterizado además porque dichas estructuras sobre la superficie que se orienta hacia abajo del tablero son almohadillas eléctricamente conductoras.
87. - Un sub-receptor sin plomo con paredes inclinadas laterales para sistemas fotovoltaicos concentradores, que incluyen: una celda solar de semiconductor compuesto que está unido a la superficie que se orienta hacia arriba de un talero que tiene una composición diferente, con dicha celda solar teniendo por lo menos dos terminales eléctricas; película eléctricamente conductora que se interconecta sobre la superficie que se orienta hacia arriba del tablero que establece las conexiones eléctricas a la celda solar, con por lo menos una de las interconexiones de película estableciendo conexión eléctrica con una terminal sobre la superficie que se orienta hacia arriba de la celda solar; y estructuras eléctricamente conductoras que establecen conexiones eléctricas entre las estructuras sobre la superficie que se orienta hacia arriba del tablero a estructuras en la superficie que se orienta hacia abajo del tablero.
88.- El sub-receptor sin plomo de conformidad con la reivindicación 87, caracterizado además porque dichas conexiones eléctricas entre las estructuras sobre la superficie que se orienta hacia arriba del tablero a las estructuras en la superficie que se orienta hacia abajo del tablero, se realizan por medio de vías a través del tablero.
89 - El sub-receptor sin plomo de conformidad con la reivindicación 87, caracterizado además porque dicha conexión eléctrica entre las estructuras en la superficie que se orienta hacia arriba del tablero a las estructuras sobre la superficie que se orienta hacia abajo del tablero se realizan por medio de interconexiones de película.
90.- Un receptor sin plomo para sistemas fotovoltaicos concentradores, que incluye: una o más celdas solares de semiconductor compuesto que son unidas a la superficie que se orienta hacia arriba de un tablero que tiene una composición diferente, con dicha celda solar teniendo por lo menos dos terminales eléctricas; un elemento óptico para concentrar la luz solar sobre dichas celdas solares con una estructura de soporte para concentrar y homogenizar la radiación electromagnética incidente; película eléctricamente conductora que se interconecta sobre la superficie que se orienta hacia arriba del tablero que establece las conexiones eléctricas a cada una de dichas celdas solares, con por lo menos una de las interconexiones de película que establecen la conexión eléctrica con una terminal sobre la superficie que se orienta hacia arriba de cada una de dichas celdas solares; y estructuras eléctricamente conductoras que establecen conexiones eléctricas entre las estructuras sobre la superficie que se orienta hacia arriba del tablero a estructuras sobre la superficie que se orienta hacia abajo del tablero.
91.- El receptor sin plomo de conformidad con la reivindicación 90, caracterizado además porque dicho tablero tiene una composición diferente seleccionada de un grupo de materiales que incluye sin limitación, alúmina, nitruro de aluminio, silicón, aluminio, acero y óxido de berilio.
92.- El receptor sin plomo de conformidad con la reivindicación 90, caracterizado además porque las estructuras eléctricamente conductoras que establecen las conexiones eléctricas entre las estructuras sobre la superficie que se orienta hacia arriba del tablero a las estructuras en la superficie que se orienta hacia abajo del tablero son material de relleno de vía eléctricamente conductora.
93.- El receptor sin plomo de conformidad con la reivindicación 90, caracterizado además porque dicho elemento óptico es una lente.
94.- El receptor sin plomo de conformidad con la reivindicación 90, caracterizado además porque dicho elemento óptico incluye un cubo de luz.
95. - El receptor sin plomo de conformidad con la reivindicación 90, caracterizado además porque las estructuras eléctricamente conductoras que establecen conexiones eléctricas entre las estructuras sobre la superficie que se orienta hacia arriba del tablero a las estructuras en la superficie que se orienta hacia abajo del tablero son conductores eléctricos colocados a un lado.
96. - El receptor sin plomo de conformidad con la reivindicación 90, caracterizado además porque dichas estructuras en la superficie que se orienta hacia abajo del tablero son almohadillas eléctricamente conductoras.
97. - El receptor sin plomo de conformidad con la reivindicación 90, caracterizado además porque dicho tablero incluye un diodo de desvío.
98. - El receptor sin plomo de conformidad con la reivindicación 90, caracterizado además porque dicha película eléctricamente conductora, la cual se interconecta sobre la superficie que se orienta hacia arriba del tablero que establece las conexiones eléctricas a la celda solar se aisla en forma eléctrica de por lo menos una de dichas terminales eléctricas de dicha celda solar de semiconductor compuesta mediante un material de película aislante.
99. - El sub-receptor sin plomo de conformidad con la reivindicación 98, caracterizado además porque dicho material de película aislante es un recubrimiento anti-reflexión.
100. - Un método para formar un sub-receptor sin plomo para sistemas fotovoltaicos concentradores, que incluye: formar un sustrato de tablero que tiene una primera superficie sobre el mismo; imprimir una celda solar de semiconductor compuesto sobre la primera superficie de dicho sustrato de tablero, dicho semiconductor compuesto incluyendo por lo menos una primera terminal sobre una superficie de recepción de luz; formar una interconexión de película que se extiende desde la primera terminal sobre la superficie de recepción de luz de dicha celda solar de semiconductor compuesto a la primera superficie de dicho sustrato de tablero; y formar estructuras eléctricamente conductoras que conectan la porción de dicha interconexión de película dispuesta sobre la primera superficie de dicho sustrato de tablero sobre una segunda superficie de dicho sustrato de tablero.
101. - Un método para ensamblar módulos fotovoltaicos tipo concentrador(CPV), que comprende: formar un arreglo de celdas solares en ubicaciones separadas sobre una primera superficie de un primer sustrato; modelar las interconexiones eléctricamente conductoras sobre las terminales del arreglo de celdas solares y sobre la primera superficie; dividir el primer sustrato en una pluralidad de sub-receptores que tienen celdas solares respectivas sobre el mismo; y unir la pluralidad de sub-receptores a una placa posterior que tiene un plano posterior monolítico sobre el mismo que está conectado en forma eléctrica a las interconexiones eléctricamente conductoras y las terminales del arreglo de celdas solares.
102. - El método de conformidad con la reivindicación 101 , caracterizado además porque comprende adicionalmente probar el arreglo de celdas solares en paralelo sobre el primer sustrato, antes dicha división del primer sustrato en una pluralidad de sub-receptores.
103. - El método de conformidad con la reivindicación 101 , caracterizado además porque comprende adicionalmente probar un arreglo de celdas solares en el primer sustrato, antes de dicha división del primer sustrato en una pluralidad de sub-receptores.
104. - El método de conformidad con la reivindicación 101 , caracterizado además porque dicha unión comprende unir la pluralidad de sub-receptores al plano posterior monolítico utilizando un procedimiento de reflujo de estaño que une a los sub-receptores al plano posterior monolítico.
105.- El método de conformidad con la reivindicación 101 , caracterizado además porque dicho modelado es seguido por: la formación de soportes de lentes de centrado automático sobre el arreglo de celdas solares; y sellar las lentes secundarias con forma esférica a los soportes de lentes de centrado automático de manera que la luz recibida por cada una de las celdas solares pasa a través de una lente secundaria de forma esférica correspondiente.
106. - El método de conformidad con la reivindicación 105, caracterizado además porque dicha formación de los soportes de lentes de centrado automático comprende formar soportes de lentes de centrado automático sobre el arreglo de3 celdas solares y las interconexiones eléctricamente conductoras.
107. - El método de conformidad con la reivindicación 105, caracterizado además porque dicha formación de soportes de lentes de centrado automático comprende formar anillos de sello que son dispuestos en forma concéntrica en relación con los soportes de lentes de centrado automático correspondientes.
108. - El método de conformidad con la reivindicación 105, caracterizado además porque dicho sellado de dichas lentes secundarias con forma esférica a los soportes de lentes de centrado automático se realiza en forma simultánea con la unión de la pluralidad de sub-receptores a una placa posterior.
109. - El método de conformidad con la reivindicación 108, caracterizado además porque dicha unión comprende unir la pluralidad de sub-receptores al plano posterior monolítico utilizando un procedimiento de reflujo de estaño que une los sub-receptores al plano posterior monolítico.
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