太阳能装置及其制造方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200910304584.0

申请日:

2009.07.21

公开号:

CN101964369A

公开日:

2011.02.02

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):H01L 31/048申请公布日:20110202|||实质审查的生效IPC(主分类):H01L 31/048申请日:20090721|||公开

IPC分类号:

H01L31/048; H01L31/052; H01L31/18

主分类号:

H01L31/048

申请人:

鸿富锦精密工业(深圳)有限公司; 鸿海精密工业股份有限公司

发明人:

余泰成; 黄雍伦

地址:

518109 广东省深圳市宝安区龙华镇油松第十工业区东环二路2号

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

一种太阳能装置,其包括:陶瓷基板;若干个III-V族太阳能芯片,其设置在所述陶瓷基板上用于将太阳能转化为电能;封装体,其覆盖所述陶瓷基板和所述III-V族太阳能芯片,所述封装体对应所述III-V族太阳能芯片的位置形成有至少一个菲涅尔透镜,太阳光通过所述菲涅尔透镜并会聚至所述III-V族太阳能芯片上。

权利要求书

1: 一种太阳能模组, 其包括 : 陶瓷基板 ; 若干个 III-V 族太阳能芯片, 其设置在所述陶瓷基板上用于将太阳能转化为电能 ; 封装体, 其覆盖所述陶瓷基板和所述 III-V 族太阳能芯片, 所述封装体对应所述 III-V 族太阳能芯片的位置形成有至少一个菲涅尔透镜, 太阳光通过所述菲涅尔透镜并会聚至所 述 III-V 族太阳能芯片上。
2: 如权利要求 1 所述的太阳能装置, 其特征在于 : 所述陶瓷基板上设有容置腔, 所述 III-V 族太阳能芯片位于所述容置腔内。
3: 如权利要求 1 所述的太阳能装置, 其特征在于 : 每一个所述 III-V 族太阳能芯片的 面积大于等于 1 平方毫米且小于等于 9 平方毫米。
4: 如权利要求 1 至 3 任一项所述的太阳能装置, 其特征在于 : 所述 III-V 族太阳能芯 片呈阵列方式设置在所述陶瓷基板上。
5: 如权利要求 4 所述的太阳能装置, 其特征在于 : 所述 III-V 族太阳能芯片是氮化镓 太阳能芯片、 砷化镓太阳能芯片、 锑化镓太阳能芯片或磷化铟太阳能芯片。
6: 如权利要求 5 所述的太阳能装置, 其特征在于 : 所述封装体的材料为硅胶、 环氧树脂 或聚甲基丙烯酸甲酯。
7: 如权利要求 5 所述的太阳能装置, 其特征在于 : 所述 III-V 族太阳能芯片通过粘着 层设置在陶瓷基板上。
8: 一种太阳能装置的制造方法, 其包括 : 于 III-V 族半导体基板上生长若干 III-V 族光电转换单元以形成 III-V 族太阳能芯片 半成品, 所述基板具有相对的第一表面和第二表面, 所述 III-V 族光电转换单元设置在所 述第一表面, 所述第一表面和第二表面之间的距离定义为所述基板的厚度 ; 采用激光切割方法切除部分所述基板以减少所述基板的厚度 ; 将切除部分所述基板的 III-V 族太阳能芯片半成品切割成若干 III-V 族太阳能芯片, 每一个所述 III-V 族太阳能芯片包含一个所述 III-V 族光电转换单元 ; 将所述 III-V 族太阳能芯片设置在陶瓷基板上 ; 形成覆盖所述陶瓷基板和所述 III-V 族太阳能芯片的封装体 ; 在所述封装体对应所述 III-V 族太阳能芯片的位置形成菲涅尔透镜。
9: 如权利要求 8 所述的太阳能装置的制造方法, 其特征在于 : 采用分子束外延技术生 长所述 III-V 族光电转换单元。
10: 如权利要求 8 所述的太阳能装置的制造方法, 其特征在于 : 所述基板的厚度的减小 50%至 90%。

说明书


太阳能装置及其制造方法

    【技术领域】
     本发明涉及一种太阳能装置及其制造方法。背景技术 随着工业的快速发展, 石化燃料逐步耗竭与温室效应气体排放问题日益受到全球 关注, 能源的稳定供应已成为全球性的重大课题。
     相较于传统燃煤、 燃气式或者核能发电, 太阳能电池 (solar cell) 是利用光发电 效应直接将太阳能转换为电能, 因而不会伴随产生二氧化碳、 氮氧化物以及硫氧化物等温 室效应气体及污染型气体, 并可减少对石化燃料的依赖而提供安全自主的电力来源。
     一般的太阳能电池结构是将太阳能芯片、 驱动电路等整合在一基板上, 然后在基 板上焊接金属材质的基板作为散热装置, 以将太阳能芯片、 驱动电路等工作时产生的热引 导至外部从而保证太阳能电池结构能够正常工作。
     但是, 采用金属材质的散热装置成本较高、 金属的散热效果并不是很理想, 从而使 得太阳能电池结构散热效率较低、 成本较高。
     发明内容 有鉴于此, 有必要提供一种散热效率高、 成本低的太阳能装置及其制造方法。
     一种太阳能装置, 其包括 : 陶瓷基板 ; 若干个 III-V 族太阳能芯片, 其设置在所述 陶瓷基板上用于将太阳能转化为电能 ; 封装体, 其覆盖所述陶瓷基板和所述 III-V 族太阳 能芯片, 所述封装体对应所述 III-V 族太阳能芯片的位置形成有至少一个菲涅尔透镜, 太 阳光通过所述菲涅尔透镜并会聚至所述 III-V 族太阳能芯片上。
     一种太阳能装置的制造方法, 其包括 : 于 III-V 族半导体基板上生长若干 III-V 族 光电转换单元以形成 III-V 族太阳能芯片半成品, 所述基板具有相对的第一表面和第二表 面, 所述 III-V 族光电转换单元设置在所述第一表面, 所述第一表面和第二表面之间的距 离定义为所述基板的厚度 ; 采用激光切割方法切除部分所述基板以减少所述基板的厚度 ; 将切除部分所述基板的 III-V 族太阳能芯片半成品切割成若干 III-V 族太阳能芯片, 每一 个所述 III-V 族太阳能芯片包含一个所述 III-V 族光电转换单元 ; 将所述 III-V 族太阳能 芯片设置在陶瓷基板上 ; 形成覆盖所述陶瓷基板和所述 III-V 族太阳能芯片的封装体 ; 在 所述封装体对应所述 III-V 族太阳能芯片的位置形成菲涅尔透镜。
     与现有技术相比, 本发明实施例的太阳能装置中陶瓷基板的热膨胀系数与 III-V 族太阳能芯片热膨胀系数相近, 因此当温度提升时, 比较不会发生热涨冷缩而导致芯片脱 落的现象 ; 陶瓷基板有良好的导热系数, 从而使得太阳能装置具有良好的散热效果 ; 并且, 陶瓷的成本较低, 故可降低太阳能装置的成本。
     附图说明
     图 1 为本发明第一实施例太阳能装置的示意图。图 2 是本发明第二实施例太阳能装置的示意图。具体实施方式
     下面将结合附图对本发明作进一步详细说明。
     请参阅图 1 所示, 本发明第一实施例的太阳能装置 10 包括陶瓷基板 11、 若干 III-V 族太阳能芯片 12、 封装体 13、 粘着层 14 和电路单元 15。
     每一个 III-V 族太阳能芯片 12 的面积大于等于 1 平方毫米 (mm2) 且小于等于 9 平方毫米, 其与电路单元 15 电性连接且以适当的方式设置在陶瓷基板 11 上接受太阳光并 将太阳光转换为电能输出, 例如 III-V 族太阳能芯片 12 利用粘着层 14 固定在陶瓷基板 11 上。
     优选地, III-V 族太阳能芯片 12 阵列设置在陶瓷基板 11 上。
     III-V 族太阳能芯片 12 可以为氮化镓 (GaN) 太阳能芯片、 砷化镓 (GaAs) 太阳能芯 片、 锑化镓 (GaTi) 太阳能芯片或磷化铟 (InP) 太阳能芯片。
     在制作 III-V 族太阳能芯片 12 时, 在 III-V 族半导体基氮化镓板 ( 例如砷化镓基 板 ), 利用分子束外延技术生长若干个 III-V 族光电转换单元 ( 例如氮化镓 ) 以形成 III-V 族太阳能芯片半成品, 然后, 采用激光切割方法将 III-V 族半导体基板厚度 ( 基板的形成 有 III-V 族光电转换单元的表面与其相对的表面之间的距离 ) 的 50%至 90%切除, 然后将 III-V 族太阳能芯片半成品切割形成数量与 III-V 族光电转换单元相同的 III-V 族太阳能 芯片 12, 并将其设置在陶瓷基板 11 上。由于 III-V 族太阳能芯片 12 本身的基板较薄、 体积 较小, 从而使得 III-V 族太阳能芯片 12 具有较好的散热效果。 封装体 13 的材料为聚二甲基硅氧烷 (PDMS, poly dimethyl siloxane)、 环氧树脂 或者聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA), 其覆盖陶瓷基板 11 和 III-V 族太阳能芯片 12 且对应 III-V 族太阳能芯片 12 的位置形成有锯齿状的菲涅尔透镜 (Fresnel lens)131, 即一个太阳能芯 片 12 对应一个菲涅尔透镜 131。封装体 13 可以保护设置在陶瓷基板 11 上电路单元 ( 未图 示 ), 同时可避免水滴等液体的干扰使其太阳能装置 10 发生短路现象。
     由于菲涅尔透镜 131 对光线具有汇聚作用, 通过菲涅尔透镜 131 的太阳光以较小 的入射角入射至 III-V 族太阳能芯片 12 上, 因此, 太阳光可有效地入射到 III-V 族太阳能 芯片 12 上。
     由于陶瓷基板 11 的热膨胀系数与 III-V 族热膨胀系数相近, 因此当温度提升时, 比较不会发生热涨冷缩而导致芯片脱落的现象 ; 而且, 陶瓷基板 11 更有耐酸碱的特性。
     陶瓷基板 11 有良好的导热系数, 从而使得太阳能装置 10 具有良好的散热效果 ; 并 且, 陶瓷的成本较低, 故可降低太阳能装置 10 的成本。
     如图 2 所示, 本发明第二实施例的太阳能装置 20 的结构基本与太阳能装置 10 相 同: 封装体 23 覆盖陶瓷基板 21 和 III-V 族太阳能芯片 12、 封装体 23 上形成有菲涅尔透镜 231 ; 不同之处在于 : 陶瓷基板 21 上具有第一容置腔 211 和第二容置腔 212, III-V 族太阳能 芯片 12 利用粘着层 14 固定在第一容置腔 211 内, 电路单元 15 设置在第二容置腔 212 内。 菲涅尔透镜 231 对应一个以上的 III-V 族太阳能芯片 12, 例如两个、 四个、 六个等。
     另外, 本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化, 当然, 这些依据本发明 精神所做的变化, 都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
    

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1、10申请公布号CN101964369A43申请公布日20110202CN101964369ACN101964369A21申请号200910304584022申请日20090721H01L31/048200601H01L31/052200601H01L31/1820060171申请人鸿富锦精密工业(深圳)有限公司地址518109广东省深圳市宝安区龙华镇油松第十工业区东环二路2号申请人鸿海精密工业股份有限公司72发明人余泰成黄雍伦54发明名称太阳能装置及其制造方法57摘要一种太阳能装置,其包括陶瓷基板;若干个IIIV族太阳能芯片,其设置在所述陶瓷基板上用于将太阳能转化为电能;封装体,其覆盖所述陶瓷。

2、基板和所述IIIV族太阳能芯片,所述封装体对应所述IIIV族太阳能芯片的位置形成有至少一个菲涅尔透镜,太阳光通过所述菲涅尔透镜并会聚至所述IIIV族太阳能芯片上。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书2页附图2页CN101964370A1/1页21一种太阳能模组,其包括陶瓷基板;若干个IIIV族太阳能芯片,其设置在所述陶瓷基板上用于将太阳能转化为电能;封装体,其覆盖所述陶瓷基板和所述IIIV族太阳能芯片,所述封装体对应所述IIIV族太阳能芯片的位置形成有至少一个菲涅尔透镜,太阳光通过所述菲涅尔透镜并会聚至所述IIIV族太阳能芯片上。2如权利要求1所述。

3、的太阳能装置,其特征在于所述陶瓷基板上设有容置腔,所述IIIV族太阳能芯片位于所述容置腔内。3如权利要求1所述的太阳能装置,其特征在于每一个所述IIIV族太阳能芯片的面积大于等于1平方毫米且小于等于9平方毫米。4如权利要求1至3任一项所述的太阳能装置,其特征在于所述IIIV族太阳能芯片呈阵列方式设置在所述陶瓷基板上。5如权利要求4所述的太阳能装置,其特征在于所述IIIV族太阳能芯片是氮化镓太阳能芯片、砷化镓太阳能芯片、锑化镓太阳能芯片或磷化铟太阳能芯片。6如权利要求5所述的太阳能装置,其特征在于所述封装体的材料为硅胶、环氧树脂或聚甲基丙烯酸甲酯。7如权利要求5所述的太阳能装置,其特征在于所述I。

4、IIV族太阳能芯片通过粘着层设置在陶瓷基板上。8一种太阳能装置的制造方法,其包括于IIIV族半导体基板上生长若干IIIV族光电转换单元以形成IIIV族太阳能芯片半成品,所述基板具有相对的第一表面和第二表面,所述IIIV族光电转换单元设置在所述第一表面,所述第一表面和第二表面之间的距离定义为所述基板的厚度;采用激光切割方法切除部分所述基板以减少所述基板的厚度;将切除部分所述基板的IIIV族太阳能芯片半成品切割成若干IIIV族太阳能芯片,每一个所述IIIV族太阳能芯片包含一个所述IIIV族光电转换单元;将所述IIIV族太阳能芯片设置在陶瓷基板上;形成覆盖所述陶瓷基板和所述IIIV族太阳能芯片的封装。

5、体;在所述封装体对应所述IIIV族太阳能芯片的位置形成菲涅尔透镜。9如权利要求8所述的太阳能装置的制造方法,其特征在于采用分子束外延技术生长所述IIIV族光电转换单元。10如权利要求8所述的太阳能装置的制造方法,其特征在于所述基板的厚度的减小50至90。权利要求书CN101964369ACN101964370A1/2页3太阳能装置及其制造方法技术领域0001本发明涉及一种太阳能装置及其制造方法。背景技术0002随着工业的快速发展,石化燃料逐步耗竭与温室效应气体排放问题日益受到全球关注,能源的稳定供应已成为全球性的重大课题。0003相较于传统燃煤、燃气式或者核能发电,太阳能电池SOLARCELL。

6、是利用光发电效应直接将太阳能转换为电能,因而不会伴随产生二氧化碳、氮氧化物以及硫氧化物等温室效应气体及污染型气体,并可减少对石化燃料的依赖而提供安全自主的电力来源。0004一般的太阳能电池结构是将太阳能芯片、驱动电路等整合在一基板上,然后在基板上焊接金属材质的基板作为散热装置,以将太阳能芯片、驱动电路等工作时产生的热引导至外部从而保证太阳能电池结构能够正常工作。0005但是,采用金属材质的散热装置成本较高、金属的散热效果并不是很理想,从而使得太阳能电池结构散热效率较低、成本较高。发明内容0006有鉴于此,有必要提供一种散热效率高、成本低的太阳能装置及其制造方法。0007一种太阳能装置,其包括陶。

7、瓷基板;若干个IIIV族太阳能芯片,其设置在所述陶瓷基板上用于将太阳能转化为电能;封装体,其覆盖所述陶瓷基板和所述IIIV族太阳能芯片,所述封装体对应所述IIIV族太阳能芯片的位置形成有至少一个菲涅尔透镜,太阳光通过所述菲涅尔透镜并会聚至所述IIIV族太阳能芯片上。0008一种太阳能装置的制造方法,其包括于IIIV族半导体基板上生长若干IIIV族光电转换单元以形成IIIV族太阳能芯片半成品,所述基板具有相对的第一表面和第二表面,所述IIIV族光电转换单元设置在所述第一表面,所述第一表面和第二表面之间的距离定义为所述基板的厚度;采用激光切割方法切除部分所述基板以减少所述基板的厚度;将切除部分所述。

8、基板的IIIV族太阳能芯片半成品切割成若干IIIV族太阳能芯片,每一个所述IIIV族太阳能芯片包含一个所述IIIV族光电转换单元;将所述IIIV族太阳能芯片设置在陶瓷基板上;形成覆盖所述陶瓷基板和所述IIIV族太阳能芯片的封装体;在所述封装体对应所述IIIV族太阳能芯片的位置形成菲涅尔透镜。0009与现有技术相比,本发明实施例的太阳能装置中陶瓷基板的热膨胀系数与IIIV族太阳能芯片热膨胀系数相近,因此当温度提升时,比较不会发生热涨冷缩而导致芯片脱落的现象;陶瓷基板有良好的导热系数,从而使得太阳能装置具有良好的散热效果;并且,陶瓷的成本较低,故可降低太阳能装置的成本。附图说明0010图1为本发明。

9、第一实施例太阳能装置的示意图。说明书CN101964369ACN101964370A2/2页40011图2是本发明第二实施例太阳能装置的示意图。具体实施方式0012下面将结合附图对本发明作进一步详细说明。0013请参阅图1所示,本发明第一实施例的太阳能装置10包括陶瓷基板11、若干IIIV族太阳能芯片12、封装体13、粘着层14和电路单元15。0014每一个IIIV族太阳能芯片12的面积大于等于1平方毫米MM2且小于等于9平方毫米,其与电路单元15电性连接且以适当的方式设置在陶瓷基板11上接受太阳光并将太阳光转换为电能输出,例如IIIV族太阳能芯片12利用粘着层14固定在陶瓷基板11上。001。

10、5优选地,IIIV族太阳能芯片12阵列设置在陶瓷基板11上。0016IIIV族太阳能芯片12可以为氮化镓GAN太阳能芯片、砷化镓GAAS太阳能芯片、锑化镓GATI太阳能芯片或磷化铟INP太阳能芯片。0017在制作IIIV族太阳能芯片12时,在IIIV族半导体基氮化镓板例如砷化镓基板,利用分子束外延技术生长若干个IIIV族光电转换单元例如氮化镓以形成IIIV族太阳能芯片半成品,然后,采用激光切割方法将IIIV族半导体基板厚度基板的形成有IIIV族光电转换单元的表面与其相对的表面之间的距离的50至90切除,然后将IIIV族太阳能芯片半成品切割形成数量与IIIV族光电转换单元相同的IIIV族太阳能芯。

11、片12,并将其设置在陶瓷基板11上。由于IIIV族太阳能芯片12本身的基板较薄、体积较小,从而使得IIIV族太阳能芯片12具有较好的散热效果。0018封装体13的材料为聚二甲基硅氧烷PDMS,POLYDIMETHYLSILOXANE、环氧树脂或者聚甲基丙烯酸甲酯PMMA,其覆盖陶瓷基板11和IIIV族太阳能芯片12且对应IIIV族太阳能芯片12的位置形成有锯齿状的菲涅尔透镜FRESNELLENS131,即一个太阳能芯片12对应一个菲涅尔透镜131。封装体13可以保护设置在陶瓷基板11上电路单元未图示,同时可避免水滴等液体的干扰使其太阳能装置10发生短路现象。0019由于菲涅尔透镜131对光线具。

12、有汇聚作用,通过菲涅尔透镜131的太阳光以较小的入射角入射至IIIV族太阳能芯片12上,因此,太阳光可有效地入射到IIIV族太阳能芯片12上。0020由于陶瓷基板11的热膨胀系数与IIIV族热膨胀系数相近,因此当温度提升时,比较不会发生热涨冷缩而导致芯片脱落的现象;而且,陶瓷基板11更有耐酸碱的特性。0021陶瓷基板11有良好的导热系数,从而使得太阳能装置10具有良好的散热效果;并且,陶瓷的成本较低,故可降低太阳能装置10的成本。0022如图2所示,本发明第二实施例的太阳能装置20的结构基本与太阳能装置10相同封装体23覆盖陶瓷基板21和IIIV族太阳能芯片12、封装体23上形成有菲涅尔透镜231;不同之处在于陶瓷基板21上具有第一容置腔211和第二容置腔212,IIIV族太阳能芯片12利用粘着层14固定在第一容置腔211内,电路单元15设置在第二容置腔212内。菲涅尔透镜231对应一个以上的IIIV族太阳能芯片12,例如两个、四个、六个等。0023另外,本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化,当然,这些依据本发明精神所做的变化,都应包含在本发明所要求保护的范围之内。说明书CN101964369ACN101964370A1/2页5图1说明书附图CN101964369ACN101964370A2/2页6图2说明书附图CN101964369A。

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