TW201034209A - Solar cell device structure - Google Patents

Description

201034209 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種太陽能電池元件結構，特別是指一種藉由矽基 板來提高太陽能電地的散熱效率之太陽能電池元件結構。 【先前技術】 隨著人類生活的進步，對於能源的需求是愈來愈高。但地球所蘊 含之能源將日漸枯竭，各種替代的再生能源便在這種情況下發展出 來，其中尤以太陽能為代表。太陽能發電是利用半導體材料所製作出 的太陽能電池，可將光能轉換成電能。 ® 以聚光型太陽能電池元件結構為例，其有別於傳統面板式太陽能 電池之元件結構，主要為川-V族多接面化合物半導體太陽能電池，具 有耐熱性之優點，在數百倍的聚光比之下可以達到40.7%的光電轉換 效率。然而，當使用聚光型太陽能電池進行光電轉換時，由於材料本 身的光譜吸收能力的限制，並無法百分之百將光能轉換成電能輸出。 因此，進入太陽能電池内多餘的能量不是透過反射或穿透，就是形成 熱能囤積在電池中造成元件溫度的上升。當溫度上升時，雖然載子產 生的機率會提高；但相對的’溫度上升卻造成電池内部的暗電流大量 上升，反而電池轉換效率下降。 ® 請參閱第一圖，其係為習知之太陽能電池元件結構之結構剖視 圖’其包含一陶瓷基板11、一層疊於陶瓷基板11上之電路佈局層12 以及一層疊於電路佈局層12上之太陽能電池13»陶瓷基板彳彳作為太 陽能電池13之承載基板及其操作時所產生高溫的散熱基板，當太陽能 電池13吸收太陽能光源並進行光電轉換後，電路佈局層12將電能傳 輸至一儲存單元上，由於太陽能電池13及電路饰局層12運作時，會 產生相當高的溫度，惟，陶瓷基板11之熱傳導性差而無法將熱能適度 的導出於外界空氣中，致使太陽能電池的光電轉換效率差，因此，為 改善散熱問題，係於陶瓷基板11下設置一散熱鰭片14或一散熱銘板， 201034209 以增加散熱效率’但此不僅增加製程的複雜度，且増加生產成本。 有鑑於此，本發明遂提出一種太陽能電池元件結構，以有效改善 前述之該些_。 ^ 【發明内容】 本發明之主要目的係在提供一種太陽能電池元件結構，其係藉由 梦基板之傳導性佳、低成本且石夕半導艘製程技術純熟等優點，作為太 陽能電池承載基板及其操作時所產生高溫的散熱基板，而提高散熱效 率之功效。 本發明之另一目的係在提供一種應用於聚光型太陽能電池元件結 φ 構之梦基板’而矽基板之熱導率係124 W/m · K，其可改善習用陶瓷基 板之熱導率係30 W/m · K而容易產生熱能堆積，致使太陽能電池的光 電轉換效率差的問題。 本發明之再一目的係在提供一種太陽能電池元件結構之梦基板代 替習用之陶瓷基板，可改善陶瓷基板因散熱效率不佳而需額外設置散 熱片’致使增加製程的複雜度及生產成本的問題。 為達上述目的’本發明所揭露之太陽能電池元件結構，其包含一 矽基板、一絕緣層及一太陽能晶片。絕緣層係設置於矽基板上，且絕 緣層上具有一圖案區’太陽能晶片係利用設置一導電導熱接著層以連 〇 接於圖案區内。 底下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本 發明之目的、技術内容、特點及其所達成之功效。 【實施方式】 以下將參照相關圖式，說明依本發明實施例之太陽能電池元件結 構，為便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說 明。 請一併參閱第二圖及第三囷，第二圖係為本發明之太陽能電池元 件結構之立體外觀圖，第三圖係為本發明之太陽能電池元件結構之結 201034209 構剖視圖。本發明係應用於聚光型太陽能電池元件結構，太陽能電池 元件結構包含矽基板21、絕緣層22及太陽能晶片23。 絕緣層22係設置於梦基板21上，且絕緣層22上具有一圖案區， 而圖案區係為一圖案化金屬層，藉由蒸鍍方式或濺鍍方式或電鍍方式 或化學氣相沈積（CVD)方式形成於絕緣層22上。圖案區包含一第一 導電部221及一第二導電部222,而第一導電部221及第二導電部222 之間具有一絕緣部223,其中，第二導電部222設置有一錫赍（solder) 作為導電導熱接著層24以連接於太陽能晶片23。太陽能晶片23包含 作為正電極之第一電極231及作為負電極之第二電極232，而第一電 參極23彳及第二電極232係藉由至少一金屬導線233以打線接合之方式 與第一導電部221形成電性連接，其中，太陽能晶片23上包覆有一 透明矽膠或一低反射率材料作為保護層25，如第三圖所示，保護層25 係用以保護太陽能晶片23及其第一電極231及第二電極232,進而可 防止太陽能晶片23受外在環境的干擾、污染及溼度影響。當太陽能晶 片23吸收太陽能光源並進行光能量轉換為電能後，由圖案區將電能傳 輸至一儲存單元（未顯示於圖中）上。 由於石夕基板21之傳導性佳、低成本且矽半導體製程技術純熟等優 點，其中，矽材料是現在各種半導體產業中最重要，而且使用最廣泛 ® 的電子材料，它的來源是矽砂（二氧化矽），原料取得很容易，成本也 比較低，由此可知，矽基板之生產成本比習用陶瓷基板低。本發明係 將矽基板11作為太陽能晶片23之承載基板及其操作時所產生高溫的 散熱基板，因此，當太陽能晶片23及囷案區運作時所產生的高溫，矽 基板21可將熱能導出於空氣中，更進一步而言，利用矽基板來代替習 用之陶瓷基板，可降低生產成本。太陽能晶片23係以3-5族材料為主 體，即門得列夫週期表ΠΙΑ及VA族元素或Si元素所構成二元或多元 的單晶或複晶物質’其較佳者為砷化鎵(Gallium arsenide,GaAs)、神 鋁化鎵(Gallium Aluminum Arsenide，GaAIAs)或磷化銦（indium

Phosphide,InP) 〇 201034209 接續，請參閱下列表一，其係為各基板材質之熱導率係數β 表一 材料 熱導率（VV/m.K、 ^ (Si) 124 陶瓷基板（AI203) 30 _ 在聚光條件下，太陽能晶片吸收太陽之照射光源，並同時進行所 需之光電轉換時，太陽能晶片及圖案區之溫度會隨著聚光倍率越高而 上升，由於習知技術係用陶瓷基板作為太陽能晶片之承載基板及其操 作時所產生尚溫的散熱基板，如表一所示，陶竟基板（Α丨203)之熱 導率係30 W/m . Κ ,無法將熱能適度的導出於外界空氣中，致使太陽 ® 能晶片的光電;轉換效率差的問題。 因此’本發明係利用矽基板來代替習用之陶瓷基板，如表一所示， 由陶瓷基板與石夕基板之傳導率可得知，發基板之傳導率係124 W/m · K，矽基板具較高之熱傳導性，可有效地將太陽能晶片所產生之熱能導 出於空氣中而降低溫度，藉以達到提高散熱效率之功效，進而提高太 陽能晶片的光電轉換效率。更進一步而言，矽基板可改善習用陶瓷基 板因散熱效率不佳而需額外設置散熱錯片，致使增加製程的複雜度及 生產成本的問題。 _ 以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的 在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之内容並據以實施，當不能 以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均 等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍内。 【圖式簡單說明】 第一圖為習知之太陽能電池元件結構之結構剖視圊。 第二圊為本發明之太陽能電池元件結構之立體外觀圓。 第三圊為本發明之太陽能電池元件結構之結構剖視圊。 【主要元件符號說明】 11陶瓷基板 6 201034209 12電路佈局層 13太陽能電池 14散熱鰭片 21矽基板 22絕緣層 221第一導電部 222第二導電部 223絕緣部 23太陽能晶片 φ 231第一電極 232第二電極 233金屬導線 24導電導熱接著層 25保護層

Claims (1)

1. 201034209 七、申請專利範圍： 1. 一種太陽能電池元件結構，其包含： 一矽基板； 上具有1案區； 一絕緣層，其係設置於該矽基板上， 以及 一太陽能晶片，其係設置於該囷案區内。 其中該矽基板 2_如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池元件結構， 之熱導率係124 W/m . K。 3_如申請專利範圍第彳項所述之太陽能電池元件結構

   之材質係為二氧化矽。 '丫孩絕緣' 4.如申請專利範圍第]項所述之太陽能電池元件結構其中該 包含一第一導電部及一第二導電部，而該第一導電部及該 、 部之間具有一絕緣部。 Λ 一 5.如申請專利範圍第4項所述之太陽能電池元件結構，其中該太陽能 晶片包含一第一電極及一第二電極’而該第一電極及該第二電極^ 藉由至少一金屬導線與該第一導電部形成電性連接。 、 6·如申請專利範圍第4項所述之太陽能電池元件結構，其中該第二導 電部設置有一導電導熱接著層以連接於該太陽能晶片。 7.如申請專利範圍第6項所述之太陽能電池元件結構，其中該導電導 熱接著層之材料係為一導電錫膏（Solderpast)。 8·如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池元件結構，其中該圓案區 係為一圖案化金屬層，其係藉由蒸鍍方式或濺鍍方式或電鍍方式或 化學氣相沈積（CVD)方式形成於該絕緣層上。 8