專(zhuān)利名稱(chēng)：一種集成高倍聚光太陽(yáng)電池模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種集成高倍聚光太陽(yáng)電池模塊及其制備方法。
背景技術(shù)：
能源是人類(lèi)面臨的最大危機(jī)。目前地球上的能源主要來(lái)源于石油、天然氣和煤炭， 按照現(xiàn)在的開(kāi)采速度和增長(zhǎng)量，預(yù)計(jì)這些資源將在50-100年時(shí)間內(nèi)耗盡。能否克服這些危機(jī)，將關(guān)系到人類(lèi)在地球的繁衍生息。來(lái)自太陽(yáng)的輻照，是地球的最大能量來(lái)源。充分利用太陽(yáng)輻照的能量，是人類(lèi)在地球持續(xù)繁衍生息的必由之路。世界發(fā)達(dá)國(guó)家均制定了開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能的光伏工業(yè)路線圖，我國(guó)也正在加速對(duì)太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)和利用。2015年，我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電將達(dá)到500萬(wàn)千瓦，發(fā)電量75億千瓦時(shí)。目前，可實(shí)用的太陽(yáng)電池的最高轉(zhuǎn)換效率為28% -30%。這些高效太陽(yáng)電池是采用化合物半導(dǎo)體材料制作的疊層結(jié)構(gòu)電池，雖然光電轉(zhuǎn)換效率比硅基太陽(yáng)電池高，但是制造成本也比硅基太陽(yáng)電池高得多。所以，高效太陽(yáng)電池只能用于空間飛行器，作為民用可能性很小。為了充分利用太陽(yáng)的光能，首先應(yīng)用聚光鏡匯聚太陽(yáng)光，再通過(guò)太陽(yáng)電池將匯聚的太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)換為電能。由于聚光鏡的成本較低，研制聚光型化合物半導(dǎo)體疊層電池發(fā)電系統(tǒng)，既可以提高太陽(yáng)光的利用率和光電轉(zhuǎn)換效率，又可以降低發(fā)電成本，還可以大量節(jié)省太陽(yáng)電池材料。上個(gè)世紀(jì)90年代初，美國(guó)就在航天器上搭載了由折射式聚光鏡陣構(gòu)成的聚光太陽(yáng)電池系統(tǒng)。充分證明了折射式聚光鏡的性能和抗輻照能力。使用聚光技術(shù)是提高太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率、降低光伏發(fā)電成本的必要手段。美國(guó)、日本、俄羅斯、澳大利亞、德國(guó)和意大利等國(guó)家分別建造了地基聚光太陽(yáng)電池示范電站。當(dāng)今，聚光型太陽(yáng)能發(fā)電已經(jīng)成為國(guó)際上最熱門(mén)的研究課題之一，從2008年開(kāi)始，高倍聚光化合物太陽(yáng)電池已經(jīng)實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化。目前，國(guó)際上三結(jié)(GalnP/GaAs/Ge)太陽(yáng)電池最高實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)換效率已超過(guò)34 % (AMI.幻，聚光條件下最高實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)換效率已超過(guò)42% (AMI. 5，500倍聚光)，批量生產(chǎn)的高倍聚光三結(jié)太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)超過(guò)36% (AMI. 5,500倍聚光)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于獲得一種集成高倍聚光太陽(yáng)電池模塊結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)通過(guò)將太陽(yáng)電池芯片串聯(lián)表貼在陶瓷基板上；在最外圈的高倍聚光太陽(yáng)電池芯片中，每個(gè)太陽(yáng)電池芯片都相反極性地并聯(lián)一個(gè)旁路二極管；在串聯(lián)太陽(yáng)電池芯片的兩端各表貼2個(gè)接線端子；用金絲、或金帶、或鋁絲、或鋁帶將太陽(yáng)電池芯片的單邊壓焊盤(pán)與鄰近的陶瓷覆銅基板焊接相連；然后在陶瓷基板上表面涂覆透明硅膠集成而成。本發(fā)明可以通過(guò)高倍聚光太陽(yáng)電池芯片集成結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，提高光伏發(fā)電機(jī)組的效率、降低光伏發(fā)電的成本，以達(dá)到優(yōu)化光伏發(fā)電機(jī)組性能的目的。該方法廣泛適用于制造光伏發(fā)電機(jī)組，具有操作工藝簡(jiǎn)單、性?xún)r(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明提供了一種集成高倍聚光太陽(yáng)電池模塊，其特征在于，所述集成高倍聚光太陽(yáng)電池包括高倍聚光太陽(yáng)電池芯片的電極結(jié)構(gòu)；陶瓷覆銅基板的電路結(jié)構(gòu)；旁路二極管的布局；高倍聚光太陽(yáng)電池模塊的集成。所述高倍聚光太陽(yáng)電池芯片包括單晶硅(Si)太陽(yáng)電池芯片、砷化鎵(GaAs)太陽(yáng)電池芯片、砷化鎵\鎵銦磷(GaAs\ GaInP)雙結(jié)太陽(yáng)電池芯片、鍺\銦鎵砷\鎵銦磷(GeUnGaAsVkJnP)三結(jié)太陽(yáng)電池芯片、或硅(Si)襯底鍺\銦鎵砷\鎵銦磷(GeUnGaAsVkJnP)異質(zhì)襯底太陽(yáng)電池芯片。所述高倍聚光太陽(yáng)電池芯片的電極結(jié)構(gòu)為具有單邊壓焊盤(pán)的梳狀電極。所述陶瓷覆銅基板包括氧化鋁(Al2O3)陶瓷覆銅基板或氮化鋁(Al2N)陶瓷覆銅基板。所述陶瓷覆銅基板的電路結(jié)構(gòu)包括在陶瓷基板的上表面腐蝕或刻蝕出串聯(lián)表貼太陽(yáng)電池芯片和旁路二極管的電路。所述旁路二極管的布局是在最外圈的高倍聚光太陽(yáng)電池芯片中，每個(gè)太陽(yáng)電池芯片都相反極性地并聯(lián)一個(gè)二極管。所述高倍聚光太陽(yáng)電池模塊的集成是指將太陽(yáng)電池芯片串聯(lián)表貼在陶瓷基板上； 在最外圈的高倍聚光太陽(yáng)電池芯片中，每個(gè)太陽(yáng)電池芯片都相反極性地并聯(lián)一個(gè)旁路二極管；在串聯(lián)太陽(yáng)電池芯片的兩端各表貼2個(gè)接線端子；用金絲、金帶、鋁絲或鋁帶將太陽(yáng)電池芯片的單邊壓焊盤(pán)與鄰近的陶瓷覆銅基板焊接相連；然后在陶瓷基板上表面涂覆透明硅膠集成而成。本發(fā)明的其他方面由于本文的公開(kāi)內(nèi)容，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。


圖1太陽(yáng)電池芯片單邊壓焊盤(pán)電極結(jié)構(gòu)示意圖，圖2陶瓷覆銅基板電路圖，圖3表貼好太陽(yáng)電池芯片、旁路二極管和接線端子的集成太陽(yáng)電池模塊，圖4金帶壓焊示意圖，圖5集成高倍聚光太陽(yáng)電池模塊照片。以下結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。下列實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方法，通常按照常規(guī)條件，或按照設(shè)備制造廠商所建議的條件。除非另有定義或說(shuō)明，本文中所使用的所有專(zhuān)業(yè)與科學(xué)用語(yǔ)與本領(lǐng)域技術(shù)熟練人員所熟悉的意義相同。此外任何與所記載內(nèi)容相似或均等的方法及材料皆可應(yīng)用于本發(fā)明方法中。實(shí)施例按照以下步驟制造1. 2kff(1000倍聚光)集成高倍聚光太陽(yáng)電池模塊(1)將用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)生長(zhǎng)的三結(jié)高倍聚光太陽(yáng)電池材料劃分成若干IOmmXllmm的區(qū)域，在每個(gè)IOmmXllmm的區(qū)域的上表面制備單邊壓焊盤(pán)梳狀電極，單邊壓焊盤(pán)位于IOmmXllmm區(qū)域的一個(gè)邊緣，壓焊盤(pán)的長(zhǎng)X寬X 高為IOmmXO. δπιπιΧδμπι;細(xì)柵極與單邊壓焊盤(pán)垂直，細(xì)柵極的長(zhǎng)X寬X高為 10. 5πιπιΧ6μπιΧ5μπι，細(xì)柵極間距80μπι，如圖1所示。(2)在120mmX 120mm的氧化鋁(Al2O3)陶瓷覆銅基板的上表面腐蝕出7X8陣列的太陽(yáng)電池芯片焊盤(pán)，每個(gè)太陽(yáng)電池芯片焊盤(pán)的尺寸為IOmmX 12mm,焊盤(pán)間距分別為0. 5mm 和2mm ；在太陽(yáng)電池芯片焊盤(pán)陣列的周邊腐蝕出沈個(gè)旁路二極管焊盤(pán)，使旁路二極管的極性與并聯(lián)的太陽(yáng)電池芯片相反，如圖2所示。(3)將56個(gè)太陽(yáng)電池芯片、沈個(gè)旁路二極管和4個(gè)接線端子表貼在氧化鋁(Al2O3) 陶瓷覆銅基板上，并燒結(jié)固定，如圖3所示。(4)用金帶將太陽(yáng)電池芯片的單邊壓焊盤(pán)用鄰近的陶瓷基板壓焊連接，如圖4所
7J\ ο(5)在集成好的高倍聚光太陽(yáng)電池模塊表面涂覆透明硅膠，制造完成的集成高倍聚光太陽(yáng)電池模塊如圖5所示。
權(quán)利要求
1.一種集成高倍聚光太陽(yáng)電池模塊，其特征在于，所述集成高倍聚光太陽(yáng)電池包括高倍聚光太陽(yáng)電池芯片的電極結(jié)構(gòu)；陶瓷覆銅基板的電路結(jié)構(gòu)；旁路二極管的布局；高倍聚光太陽(yáng)電池模塊的集成。
2.如權(quán)利要求1所述的集成高倍聚光太陽(yáng)電池模塊，其特征在于，所述高倍聚光太陽(yáng)電池芯片包括單晶硅(Si)太陽(yáng)電池芯片、砷化鎵(GaAs)太陽(yáng)電池芯片、砷化鎵\鎵銦磷(GaAs\ GaInP)雙結(jié)太陽(yáng)電池芯片、鍺\銦鎵砷\鎵銦磷(GeUnGaAsVkJnP)三結(jié)太陽(yáng)電池芯片、或硅(Si)襯底鍺\銦鎵砷\鎵銦磷(GeUnGaAsVkJnP)異質(zhì)襯底太陽(yáng)電池芯片。
3.如權(quán)利要求1所述的集成高倍聚光太陽(yáng)電池模塊，其特征在于，所述高倍聚光太陽(yáng)電池芯片的電極結(jié)構(gòu)為具有單邊壓焊盤(pán)的梳狀電極。
4.如權(quán)利要求1所述的集成高倍聚光太陽(yáng)電池模塊，其特征在于，所述陶瓷覆銅基板包括氧化鋁(Al2O3)陶瓷覆銅基板或氮化鋁(Al2N)陶瓷覆銅基板。
5.如權(quán)利要求1所述的集成高倍聚光太陽(yáng)電池模塊，其特征在于，所述陶瓷覆銅基板的電路結(jié)構(gòu)包括在陶瓷基板的上表面腐蝕或刻蝕出串聯(lián)表貼太陽(yáng)電池芯片和旁路二極管的電路。
6.如權(quán)利要求1所述的集成高倍聚光太陽(yáng)電池模塊，其特征在于，所述旁路二極管的布局是在最外圈的高倍聚光太陽(yáng)電池芯片中，每個(gè)太陽(yáng)電池芯片都相反極性地并聯(lián)一個(gè)二極管。
7.如權(quán)利要求1所述的集成高倍聚光太陽(yáng)電池模塊，其特征在于，所述高倍聚光太陽(yáng)電池模塊的集成是指將太陽(yáng)電池芯片串聯(lián)表貼在陶瓷基板上；在最外圈的高倍聚光太陽(yáng)電池芯片中，每個(gè)太陽(yáng)電池芯片都相反極性地并聯(lián)一個(gè)旁路二極管； 在串聯(lián)太陽(yáng)電池芯片的兩端各表貼2個(gè)接線端子；用金絲、金帶、鋁絲或鋁帶將太陽(yáng)電池芯片的單邊壓焊盤(pán)與鄰近的陶瓷覆銅基板焊接相連；然后在陶瓷基板上表面涂覆透明硅膠集成而成。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種集成高倍聚光太陽(yáng)電池模塊，所述結(jié)構(gòu)包括高倍聚光太陽(yáng)電池芯片的電極結(jié)構(gòu)、陶瓷覆銅基板的電路結(jié)構(gòu)、旁路二極管的布局，以及高倍聚光太陽(yáng)電池模塊的集成。本發(fā)明所述方法可以通過(guò)高倍聚光太陽(yáng)電池芯片集成結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，提高光伏發(fā)電機(jī)組的效率、降低光伏發(fā)電的成本，以達(dá)到優(yōu)化光伏發(fā)電機(jī)組性能的目的。
文檔編號(hào)H01L31/052GK102339887SQ201110284359
公開(kāi)日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者陳吉堃 申請(qǐng)人:陳吉堃