專利名稱：太陽能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池，特別涉及一種太陽能電池。
背景技術(shù)：
由于太陽能本身并無公害問題并且取得容易，永不竭盡，因此，太陽能已成為 重要替代性能源之一。用來將太陽的光能轉(zhuǎn)換成電能的太陽能電池，又稱光伏電池 (photovoltaic cell)，其按照材料可分為硅基半導(dǎo)體電池、染料電池以及有機(jī)材料電池等寸。近年來，為提高發(fā)電效率，研發(fā)出一種聚光型太陽能電池(Concentrating Photovoltaic，CPV)，其部分結(jié)構(gòu)如圖1所示。聚光型太陽能電池1包括基板11、太陽能電 池組件12以及聚光透鏡13。其中，太陽能電池組件12設(shè)置于基板11上，聚光透鏡13與基 板11對(duì)向設(shè)置。當(dāng)光線被集中時(shí)，光線的強(qiáng)度會(huì)大幅增加，增加的幅度由聚光透鏡13的聚 光倍率所決定。由于太陽能電池組件12吸收強(qiáng)度增強(qiáng)的光線，而能提升光電轉(zhuǎn)換效率和發(fā) 電效能。然而，如圖1所示，聚光型太陽能電池1由于其聚光透鏡13與基板11具有距離而 不易微型化，進(jìn)而降低了產(chǎn)品的應(yīng)用性和競(jìng)爭(zhēng)力。因此，如何提供一種易于微型化的太陽能 電池，進(jìn)而提升應(yīng)用性和競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)為當(dāng)前重要課題之一。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述課題，本發(fā)明的目的為提供一種易于小型化的太陽能電池，進(jìn)而提升應(yīng) 用性和競(jìng)爭(zhēng)力。為達(dá)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一種太陽能電池包括光學(xué)基板和太陽能電池組件。 光學(xué)基板具有一電路層及一聚光結(jié)構(gòu)。太陽能電池組件設(shè)置于光學(xué)基板，并與電路層電性 連接。承上所述，由于本發(fā)明的太陽能電池中，太陽能電池組件直接設(shè)置于光學(xué)基板上，其中，電信號(hào)可通過光學(xué)基板的電路層傳送，而光線可通過光學(xué)基板的聚光結(jié)構(gòu)聚集至太 陽能電池組件，進(jìn)而提升光電轉(zhuǎn)換的效能。同時(shí)，由于本發(fā)明的光學(xué)基板同時(shí)作為太陽能電 池組件的設(shè)置基板并達(dá)到聚光效果，進(jìn)而縮小了太陽能電池的體積，因而易于小型化進(jìn)而 提升產(chǎn)品應(yīng)用性和競(jìng)爭(zhēng)力。


圖1為一種現(xiàn)有的聚光型太陽能電池的示意圖；圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例的一種太陽能電池的示意圖；圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例的另一種太陽能電池的示意圖；圖4為本發(fā)明第二實(shí)施例的一種太陽能電池的示意圖；圖5為本發(fā)明第三實(shí)施例的一種太陽能電池的示意圖6為本發(fā)明第四實(shí)施例的一種太陽能電池的示意圖；圖7為本發(fā)明第五實(shí)施例的一種太陽能電池的示意圖；以及圖8為本發(fā)明第六實(shí)施例的一種太陽能電池的示意圖。主要組件符號(hào)說明1:聚光型太陽能電池11、24:基板12、22、23、32 太陽能電池封裝體13 聚光透鏡2a 2e、3 太陽能電池21、21a、21b、31 光學(xué)基板211、311:電路層212,212a,312 聚光結(jié)構(gòu)25 液體26 空腔27 封止件313 本體部314 聚光部321 受光側(cè)
具體實(shí)施例方式
以下將參照附圖，說明根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的太陽能電池。第一實(shí)施例請(qǐng)參照?qǐng)D2所示，本發(fā)明第一實(shí)施例的一種太陽能電池2a包括光學(xué)基板21和太 陽能電池組件22。光學(xué)基板21具有電路層211和聚光結(jié)構(gòu)212。光學(xué)基板21的材料可包括玻璃、或 石英、或塑料、或高分子材料、或其它可透光的材料。光學(xué)基板21可為反射式基板或折射式 基板，以讓光線通過或反射，本實(shí)施例的光學(xué)基板21以反射式基板為例。電路層211可為單層或多層，并可形成于光學(xué)基板21的同一側(cè)或不同側(cè)。在此電 路層211以單層為例；若電路層211為多層且形成于光學(xué)基板21的不同側(cè)時(shí)，則可通過光 學(xué)基板21的導(dǎo)孔(via)而相互導(dǎo)通。聚光結(jié)構(gòu)212可包括至少一個(gè)菲涅爾(Fresnel)紋 路、至少一個(gè)透鏡(lens)或多個(gè)棱鏡(prisms)，在此以菲涅爾紋路為例。在本實(shí)施例中，可 在聚光結(jié)構(gòu)212的外表面鍍上反射層，或利用聚光結(jié)構(gòu)212上角度的設(shè)計(jì)(例如大于臨界 角而形成全反射)，以使光學(xué)基板21具有反射光線的功能，且聚光結(jié)構(gòu)212的焦點(diǎn)可位于太 陽能電池組件22。另外，在本實(shí)施例中，聚光結(jié)構(gòu)212與電路層211分別設(shè)置于光學(xué)基板 21的相對(duì)兩表面；當(dāng)然，聚光結(jié)構(gòu)212與電路層211亦可設(shè)置于光學(xué)組件21的同一表面。太陽能電池組件22設(shè)置于光學(xué)基板21上，并與電路層211電性連接。太陽能電 池組件22可為晶粒(die)或封裝體。當(dāng)太陽能電池組件22為晶粒時(shí)，可通過打線接合和 /或覆晶接合于光學(xué)基板21 ；當(dāng)太陽能電池組件22為封裝體時(shí)，則可通過表面接合技術(shù) (Surface MountTechnology, SMT)設(shè)置于光學(xué)基板21。在此，太陽能電池組件22以晶粒并覆晶接合于光學(xué)基板21為例。此外，太陽能電池組件22可通過激光焊接(laser welding) 而覆晶接合于光學(xué)基板21，激光由光學(xué)基板21相對(duì)于太陽能電池組件22的一側(cè)經(jīng)過光學(xué) 基板21后照射至電路層211上的連接墊。在這種情況下，由于不是通過打線接合，并且激 光照射的光點(diǎn)尺寸較小(例如直徑可達(dá)到3 μ m)，晶粒上的電性連接區(qū)(用來與連接墊接 合，為非受光區(qū))的面積也可以較小，因而可大幅提升各晶粒上的受光區(qū)的比例，并且當(dāng)晶 粒的尺寸越小時(shí)，可提升的比例越大。太陽能電池組件22的材料可包括單晶硅、多晶硅、非晶硅、微晶硅、化合物半導(dǎo)體 或有機(jī)材料，其例如可為單晶硅太陽能電池晶粒、多晶硅太陽能電池晶粒、非晶硅太陽能電 池晶粒、III-V太陽能電池晶粒、II-VI太陽能電池晶粒或有機(jī)太陽能電池晶粒，在此，以 III-V太陽能電池晶粒為例。當(dāng)光線穿過光學(xué)基板21時(shí)，會(huì)通過光學(xué)基板21另一側(cè)上的聚 光結(jié)構(gòu)212反射并集中至太陽能電池組件22，進(jìn)而提升光線強(qiáng)度以及光電轉(zhuǎn)換效能。當(dāng)光 線被集中后，光線的強(qiáng)度和能量會(huì)大幅增加，增加的幅度由聚光結(jié)構(gòu)212的聚光倍率所決 定。由于太陽能電池組件22吸收強(qiáng)度增強(qiáng)的光線，進(jìn)而能夠提升光電轉(zhuǎn)換效率。需注意的是，太陽能電池2a也可具有多個(gè)太陽能電池組件22 —同設(shè)置于光學(xué)基 板21上，例如如圖3所示，多個(gè)太陽能電池組件22可形成一維排列、二維數(shù)組排列或二維 錯(cuò)位排列，并分別對(duì)應(yīng)于光學(xué)基板21上的多個(gè)聚光結(jié)構(gòu)212。在此僅僅以一個(gè)太陽能電池 組件22對(duì)應(yīng)一個(gè)聚光結(jié)構(gòu)212為例。第二實(shí)施例請(qǐng)參照?qǐng)D4所示，本發(fā)明第二實(shí)施例的一種太陽能電池2b與太陽能電池2a的主 要差別在于太陽能電池2b還包括另一個(gè)太陽能電池組件23，其垂直導(dǎo)通于電路層211，并 通過打線接合設(shè)置于光學(xué)基板21a的電路層211。除此之外，本實(shí)施例的聚光結(jié)構(gòu)212a為 折射式，即可讓光線通過光學(xué)基板21a后，再聚焦至太陽能電池組件22和23，在此，聚光結(jié) 構(gòu)212a具有多個(gè)焦點(diǎn)，太陽能電池22、23可分別位于不同的焦點(diǎn)上。當(dāng)然，聚光結(jié)構(gòu)212a 也可以只有一個(gè)焦點(diǎn)位于太陽能電池組件22、23之間。第三實(shí)施例請(qǐng)參照?qǐng)D5所示，本發(fā)明第三實(shí)施例的一種太陽能電池2c與太陽能電池2a的主 要不同在于太陽能電池2c還包括基板24，其與光學(xué)基板21對(duì)向設(shè)置，并且太陽能電池組 件22面對(duì)基板24。基板24可以至少部分透光或不透光，由于本實(shí)施例的光學(xué)基板21屬于 反射式，所以基板24需要至少部分透光。在本實(shí)施例中，基板24與光學(xué)基板21之間具有 間隔(space)或形成空腔(chamber)，在此以形成空腔26為例，并且該空腔26通過封止件 27而成為密閉空腔。其中，封止件27可例如由膠體或固體所形成，并且可具有絕緣性。太陽能電池2c可以還包括液體25，其充填于所述間隔或空腔26中。液體25可包 括高導(dǎo)熱材料，例如油脂類的硅油或甘油，或是溶劑類的三甲苯，并且該液體25的折射系 數(shù)可接近基板24和光學(xué)基板21材料的折射系數(shù)(例如玻璃的折射系數(shù)約略為1. 5)，以避 免使光線經(jīng)過多次折射。當(dāng)然，液體25可根據(jù)實(shí)際情況而考慮絕緣性、腐蝕性、凝固點(diǎn)、熱 膨脹系數(shù)等數(shù)值來選擇。通過充填液體25可大幅地將太陽能電池組件22所產(chǎn)生的熱量帶 走，進(jìn)而提升散熱效能，并延長(zhǎng)太陽能電池組件22的壽命。第四實(shí)施例請(qǐng)參照?qǐng)D6所示，本發(fā)明第四實(shí)施例的一種太陽能電池2d與太陽能電池2c類似，主要不同在于太陽能電池2d的光學(xué)基板21為折射式基板，其聚光結(jié)構(gòu)212a的外表面并 未鍍有反射層，太陽所發(fā)出的光線由聚光結(jié)構(gòu)212a側(cè)直接入射，并且穿過光學(xué)基板21而聚 集于太陽能電池組件22。第五實(shí)施例請(qǐng)參照?qǐng)D7所示，本發(fā)明第五實(shí)施例的一種太陽能電池2e與太陽能 電池2a的主 要不同在于太陽能電池2e還包括液體25填充于光學(xué)基板21b內(nèi)，例如光學(xué)基板21b內(nèi)具 有通道，液體25填充于該通道中，液體25同樣可達(dá)到散熱的效果。第六實(shí)施例請(qǐng)參照?qǐng)D8所示，本發(fā)明第六實(shí)施例的一種太陽能電池3與上述實(shí)施例的太陽能 電池的主要不同在于太陽能電池3所具有的太陽能電池組件32以封裝體為例，并且封裝 體的受光側(cè)321可具有導(dǎo)光結(jié)構(gòu)，例如凹部或凸部，此導(dǎo)光結(jié)構(gòu)可將光線再次集中，以二次 提升光電轉(zhuǎn)換效能。除此之外，本實(shí)施例的光學(xué)基板31包括本體部313和聚光部314。其 中，電路層311設(shè)置于本體部313，聚光結(jié)構(gòu)312設(shè)置于聚光部314。其中，本體部313與聚 光部314可一體成型、或緊鄰設(shè)置、或間隔設(shè)置，在此以緊鄰設(shè)置為例，而第一實(shí)施例至第 五實(shí)施例中的本體部313與聚光部314以一體成型為例。另外，當(dāng)本體部313與聚光部314 為間隔設(shè)置(即本體部313與聚光部314之間具有距離)時(shí)，可增加聚光部314的聚焦距 罔。上述所有實(shí)施例的太陽能電池的技術(shù)特征可單獨(dú)存在或組合應(yīng)用，在本發(fā)明中并 無限制。綜上所述，由于本發(fā)明的太陽能電池直接將太陽能電池組件設(shè)置于光學(xué)基板上， 其中，電信號(hào)可通過光學(xué)基板的電路層傳送，而光線可通過光學(xué)基板的聚光結(jié)構(gòu)聚集至太 陽能電池組件，進(jìn)而提升光電轉(zhuǎn)換的效能，同時(shí)由于本發(fā)明的光學(xué)基板同時(shí)作為太陽能電 池組件的設(shè)置基板并達(dá)到聚光效果，進(jìn)而縮小了太陽能電池的體積，因而易于小型化進(jìn)而 提升產(chǎn)品應(yīng)用性和競(jìng)爭(zhēng)力。以上所述僅為舉例性，而并非為限制性。任何未脫離本發(fā)明的精神與范疇，而對(duì)其 進(jìn)行的等效修改或變更，均應(yīng)包括于后附的申權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
一種太陽能電池，包括一光學(xué)基板，其具有一電路層和一聚光結(jié)構(gòu)；以及一太陽能電池組件，其設(shè)置于所述光學(xué)基板，并與所述電路層電性連接。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中所述光學(xué)基板的材料包括玻璃、或石英、或塑 料或高分子材料。
3.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中所述光學(xué)基板為反射式基板或折射式基板。
4.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中所述聚光結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)菲涅爾紋路、至 少一個(gè)透鏡或多個(gè)棱鏡。
5.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中所述聚光結(jié)構(gòu)與所述電路層分別設(shè)置于所述 光學(xué)基板的相對(duì)兩表面。
6.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中所述光學(xué)基板包括一本體部和一聚光部，所 述電路層設(shè)置于所述本體部，所述聚光結(jié)構(gòu)位于所述聚光部，其中所述本體部與所述聚光 部為一體成型、或緊鄰設(shè)置、或間隔設(shè)置。
7.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中所述太陽能電池組件為晶粒或封裝體。
8.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中所述太陽能電池組件為打線接合或覆晶接合 于所述光學(xué)基板。
9.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中所述太陽能電池組件包括單晶硅、或多晶硅、 或非晶硅、或微晶硅、或化合物半導(dǎo)體、或有機(jī)材料。
10.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中所述太陽能電池組件通過激光焊接而覆晶 接合于所述光學(xué)基板。
11.如權(quán)利要求1所述的太陽能電池，還包括一基板，其與所述光學(xué)基板對(duì)向設(shè)置，并且所述太陽能電池組件面對(duì)該基板。
12.如權(quán)利要求11所述的太陽能電池，其中所述基板至少部分透光或不透光。
13.如權(quán)利要求11所述的太陽能電池，其中所述基板與所述光學(xué)基板之間具有間隔或 形成空腔。
14.如權(quán)利要求13所述的太陽能電池，還包括一液體，其充填于所述間隔或所述空腔。
全文摘要
一種太陽能電池，其包括光學(xué)基板和太陽能電池組件。光學(xué)基板具有電路層和聚光結(jié)構(gòu)。太陽能電池組件設(shè)置于光學(xué)基板上，并與電路層電性連接。
文檔編號(hào)H01L31/052GK101820014SQ20091011866
公開日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者林崇智 申請(qǐng)人:宇威光電股份有限公司