具有散熱器單元的光電器件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型描述了帶有散熱器單元的光電器件。一種光電器件包括具有多個(gè)背面接觸金屬化區(qū)域的背面接觸光電池。在多個(gè)背面接觸金屬化區(qū)域上面布置一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元。在一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元上布置一個(gè)散熱片。
【專利說明】具有散熱器單元的光電器件
[0001]本申請是基于2012年I月20日提交的、申請?zhí)枮?01090001012.1、發(fā)明創(chuàng)造名稱為“具有散熱器單元的光電器件”的中國專利申請(國際申請?zhí)枮镻CT/US2010/040884)的分案申請。
[0002]相關(guān)申請的交叉引用
[0003]本申請要求于2009年7月20日提交的美國臨時(shí)專利申請第61/227，024號的優(yōu)先權(quán)，在這里通過引用方式將其整體并入。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0004]本發(fā)明的實(shí)施例屬于可再生能源領(lǐng)域，特別地，屬于帶有散熱
[0005]器單元的光電器件領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0006]發(fā)光二極管(LED)和光伏(PV)器件是光電器件的兩個(gè)常見類型。在評估諸如包含LED和PV器件的系統(tǒng)之類的光電系統(tǒng)的制作和部署時(shí)，要考慮其熱量管理和組裝。例如，僅在光電晶片背面帶有電接觸(例如，在晶片的正面帶有光接口)的器件系統(tǒng)是適宜在熱量管理和組裝方面改進(jìn)的領(lǐng)域。這種系統(tǒng)制作和部署的挑戰(zhàn)包括在光電晶片和散熱片之間可能需要低熱阻路徑，以及工作電壓的可靠的電隔離。為了便于大量制造，基于連續(xù)處理的設(shè)計(jì)概念和裝配技術(shù)也是一個(gè)考慮。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型提供了一種太陽能模塊，其包括:太陽能電池；布置在所述太陽能電池上方的散熱器層，所述散熱器層包括多個(gè)散熱器單元；以及布置在所述太陽能電池與所述散熱器層之間的電池互連，其中所述電池互連至少部分地從所述散熱器層中提供的通孔中露出。
[0008]優(yōu)選地，所述太陽能電池包括所述太陽能電池的靠近所述散熱器層的表面上的多個(gè)接觸金屬化區(qū)，并且其中，所述散熱器層與所述多個(gè)接觸金屬化區(qū)電隔離。
[0009]優(yōu)選地，所述太陽能電池包括內(nèi)側(cè)部分和一對外側(cè)部分，并且其中所述散熱器層僅布置在所述內(nèi)側(cè)部分上方并覆蓋所述內(nèi)側(cè)部分。
[0010]優(yōu)選地，所述太陽能電池包括內(nèi)側(cè)部分和一對外側(cè)部分，并且其中所述散熱器層布置在所述內(nèi)側(cè)部分和所述一對外側(cè)部分二者上方并覆蓋二者。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述通孔周圍的散熱器層的部分是應(yīng)力消除特征。
[0012]優(yōu)選地，所述太陽能電池是背面接觸太陽能電池。
[0013]另外，本實(shí)用新型還提供了一種太陽能模塊，該太陽能模塊包括:多個(gè)太陽能電池；布置在所述多個(gè)太陽能電池上方的散熱器層，所述散熱器層包括多個(gè)散熱器單元；以及多個(gè)電池互連，其各自耦接一對太陽能電池，其中所述電池互連至少部分地從所述散熱器層中提供的通孔中露出?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0014]圖1圖示了傳統(tǒng)光伏疊層的橫截面圖；
[0015]圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的帶有傳統(tǒng)光伏疊層布置的CPV接收器的橫截面圖；
[0016]圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的帶有散熱器單元的光電器件的橫截面圖；
[0017]圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的帶有散熱器單元的光電器件俯視圖；
[0018]圖5圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在與電池和旁通二極管焊接在之前的基片的橫截面圖；
[0019]圖6圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中的帶有散熱器單元的光電器件的橫截面圖；
[0020]圖7圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的帶有散熱器單元的光電器件的俯視圖；
[0021]圖8圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在與電池和旁通二極管焊接前的基片的橫截面圖；
[0022]圖9圖示了表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的散熱器層中的應(yīng)力消除特征的例子的俯視圖；
[0023]圖10圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的帶有散熱器單元的光電器件的橫截面圖；
[0024]圖11圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的帶有散熱器單元的光電器件的橫截面圖；
[0025]圖12圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的帶有散熱器單元的光電器件的橫截面圖；
[0026]圖13圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的應(yīng)力消除特征的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]這里描述帶有散熱器單元的光電器件。為了使讀者對本發(fā)明有透徹的理解，在下面的描述中，提出多個(gè)具體的細(xì)節(jié)，比如，散熱器單元的具體布置。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來顯然的是沒有這些具體的細(xì)節(jié)也能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例。在其他各例子中，為了不對本發(fā)明的實(shí)施例帶來不必要的費(fèi)解，諸如疊層技術(shù)等眾所周知的制造技術(shù)，不再作詳細(xì)描述。進(jìn)而，可以理解，附圖中顯示的不同實(shí)施例是說明性的，沒有必要按比例作圖。
[0028]本文公開的是帶有散熱器單兀的光電器件。在一個(gè)實(shí)施例中，光電器件包括一個(gè)包含多個(gè)背面接觸金屬化區(qū)域的背面接觸光電池。一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元布置在多個(gè)背面接觸金屬化區(qū)域上。散熱片布置在一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元上。這里還公開了光電系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，光電系統(tǒng)包括多個(gè)光電器件。每個(gè)光電器件包括包含多個(gè)背面接觸金屬化區(qū)域的背面接觸光電池。每個(gè)光電器件還包括布置在多個(gè)背面接觸金屬化區(qū)域上的一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元。每個(gè)光電器件還包括布置在一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元上的散熱片。光電系統(tǒng)還包括一對電池匯流條，每個(gè)電池匯流條布置在多個(gè)光電器件中的每一個(gè)中的每個(gè)背面接觸光電池的一對外側(cè)部分中的不同部分上。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在光電晶片和外部散熱片之間的熱阻被降低，同時(shí)設(shè)置有一個(gè)跨越在晶片外殼或者封裝的高熱流區(qū)域上的更加均勻且平坦的表面。沿晶片背面的平面的添加可以提高將散熱片與外殼連接時(shí)接口和焊接質(zhì)量。在一個(gè)實(shí)施例中，改善的熱性能允許光電器件在較低溫度下工作，這樣，增大了光電轉(zhuǎn)換效率并且降低器件元件的退化和失效。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，大量持續(xù)的制造工藝被用來制造光電晶片陣列，用于LED照明應(yīng)用和太陽能集中器的光伏接收器。相形之下，傳統(tǒng)的光伏電池陣列裝配方法依賴于具有連續(xù)堆疊元件的電池串的批處理，這些元件在最終的批處理中層疊在一起。當(dāng)分立元件，諸如電池和互連，在彼此上面堆疊時(shí)，厚度差異在疊層中產(chǎn)生。光電晶片的高熱流區(qū)域通常從堆疊電池和互連凹陷，結(jié)果造成與散熱片連接的導(dǎo)熱性不好。
[0030]此外，與根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的卷對卷處理相比，在傳統(tǒng)的系統(tǒng)中，批處理操作產(chǎn)量低。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，通過金屬箔、電介質(zhì)層和聚合物粘接涂層的連續(xù)輥壓處理限定并制造一種柔性基板。裸光電晶片然后被焊接到基板的引線上并且包封在玻璃蓋板和金屬散熱器之間，金屬散熱器集成基板中進(jìn)入裸片的最高熱流區(qū)域處。在一個(gè)實(shí)施例中，基板充當(dāng)?shù)綕撛跓o限數(shù)量的晶片的電互連并且將晶片熱流緊緊地連接到外殼的平坦的，而且最突出的外表面。在一個(gè)實(shí)施例中，光電系統(tǒng)的元件以卷繞形式制造，從而可以進(jìn)行大量的連續(xù)處理和后續(xù)的光電系統(tǒng)裝配。在特定的實(shí)施例中，基板提供了大量生產(chǎn)中的并入諸如旁通二極管的集成無源器件的平臺(tái)。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，光電系統(tǒng)封裝的重要挑戰(zhàn)包括需要半導(dǎo)體晶片和散熱片之間的低熱阻通路，以及工作電壓的可靠的電隔離。對于大功率LED照明系統(tǒng)和集中光伏接收器尤其如此。在一個(gè)實(shí)施例中，為了滿足大量的制造目標(biāo)，另一個(gè)挑戰(zhàn)是建立與持續(xù)處理兼容的諸如輥式進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念。相反，可以通過少量晶圓的批處理來生產(chǎn)傳統(tǒng)的光伏模塊，該少量晶圓的批處理的起始操作是焊接晶圓之間的互連，以提供串聯(lián)連接的電池串。然后電池串可以被放置在一包封物薄層上，該包封物薄層由相對較厚(舉例說來，3毫米)的玻璃覆蓋層支撐。附加的封裝層和保護(hù)背板可以被放置在電池串上并且然后整個(gè)堆疊可以被批量層疊，從而形成完全的包封系統(tǒng)。
[0032]圖1圖示了傳統(tǒng)光伏疊層的橫截面圖。參考圖1，傳統(tǒng)的光伏疊層100包括與一對互連104耦接的光伏電池102。光伏電池102和一對互連104布置在玻璃覆板(superstrate) 108上的包封層106中。背板110布置在包封層106上。
[0033]雖然圖1所示的系統(tǒng)適合多個(gè)光伏模塊，然而在用于創(chuàng)建聚光光伏(CPV)接收器或者大功率LED照明陣列時(shí)，這種配置會(huì)有些缺點(diǎn)。比如，在一個(gè)實(shí)施例中，這種傳統(tǒng)配置在熱流最大的互連104之間帶有凹陷區(qū)域的背部薄片110上提供非平坦表面。此外，單個(gè)元件的批處理(舉例來說，電池排列、互連的焊接、堆疊包封物和背板)會(huì)降低制造的產(chǎn)量。
[0034]圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的帶有傳統(tǒng)光伏疊層配置的CPV接收器的橫截面視圖。參考圖2，帶有傳統(tǒng)光伏疊層配置的CPV接收器200包括與一對互連204耦接的光伏電池202。光伏電池202和這對互連204布置在玻璃覆板208上的包封層206中。散熱片214通過粘合劑層212與背板210連接。
[0035]再次參考圖2，光伏電池202和這對互連204的疊加在光伏電池202上的高熱流區(qū)域和散熱片214之間產(chǎn)生增大的空隙。在一個(gè)實(shí)施例中，熱懲罰來自該區(qū)域背部充填熱導(dǎo)率相對較低的聚合物粘合劑212。對傳統(tǒng)電池層疊系統(tǒng)而言，由該熱懲罰主導(dǎo)的光伏電池202和散熱片214的電池到散熱片的熱阻通常占據(jù)傳統(tǒng)電池疊層系統(tǒng)的整個(gè)電池到周圍環(huán)境的熱阻的50%以上。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖2描述的熱懲罰被減弱或者消除。在一個(gè)實(shí)施例中，跨越晶片或電池外殼的高熱流區(qū)域上提供一個(gè)更均勻且平坦的表面，這樣可以提高與散熱片的焊接質(zhì)量。提升的熱性能允許光電器件在較低的溫度下工作，因而，增大光電轉(zhuǎn)換效率并且減少元件性能的下降和失效。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，大量的持續(xù)制造過程用于制造幾乎無限的線性陣列器件，包括諸如二極管的無源器件，用于LED照明應(yīng)用和太陽能集中器的光伏接收器。在一個(gè)實(shí)施例中，通過金屬箔、電介質(zhì)層和聚合物粘合劑涂層的持續(xù)輥式處理方式制造柔性的基板，來限定具有用于光電晶片和無源元件以及集成散熱器的焊盤的基板。在一個(gè)實(shí)施例中，薄的高壓電介質(zhì)涂層和粘合劑層被用來制造成玻璃覆板上的層疊還被以輥式形式處理到基板中。
[0037]在本發(fā)明的一個(gè)方面中，提供了帶有散熱器單元的光電器件，其中一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元包括一對電池互連。圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的帶有散熱器單元的光電器件的橫截面。
[0038]參考圖3，光電器件300包括背面接觸光電池302。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在背面接觸光電池302的上表面304上包括多個(gè)背面接觸金屬化區(qū)域。光電器件300也包括在多個(gè)背面接觸金屬化區(qū)域上布置的一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元306。散熱片308布置在一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元306上。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，如圖3所描述，一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元306是一對電池互連的一部分。在一個(gè)實(shí)施例中，也如圖3所描述,一對電池互連中的每一個(gè)都通過一對焊盤310中的每一個(gè)與多個(gè)背面接觸金屬化區(qū)域連接。
[0039]再次參考圖3，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，背面接觸光電池302包括內(nèi)側(cè)部分302A和一對外側(cè)部分302B，其中一對焊盤310中的每一個(gè)都通過一對電池匯流條312中的一個(gè)與背面接觸金屬化區(qū)域連接。如圖3所描述，在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)電池匯流條312布置在背面接觸光電池302的一對外側(cè)部分302B中的不同部分上，而且該對電池匯流條306中的每一個(gè)的一部分布置在背面接觸光電池302的內(nèi)側(cè)部分302A上，但是與其不接觸。
[0040]再次參考圖3，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在背面接觸光電池302的內(nèi)側(cè)部分302A上布置的一對電池互連306中的每一個(gè)的一部分包括布置在電池互連306和背面接觸光電池302的內(nèi)側(cè)部分302A之間的電介質(zhì)層314。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖3所描述，電介質(zhì)層314不直接與背面接觸光電池302的內(nèi)側(cè)部分302A接觸。
[0041]再次參考圖3，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一對電池互連306中的每一個(gè)包括延伸到背面接觸光電池302的邊緣外部的延伸部分306A。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)延伸部分306A包括一個(gè)如圖3所描述的第二電介質(zhì)層316。在一個(gè)實(shí)施例中，背面接觸光電池302布置在覆板308上，覆板308鄰近與背面接觸光電池302鄰近一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元306的表面304相對的背面接觸光電池302的表面305。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖3所描述，背面接觸光電池302與覆板318通過包封材料320連接，而且散熱片308通過熱粘合劑材料322與一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元306連接。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖3描述的配置的優(yōu)點(diǎn)來自雙重目的的散熱器和電池互連306，其可以降低背面接觸面接觸光電池302和散熱片308之間的界面的熱阻，同時(shí)提供低電阻的電池互連接306。在一個(gè)實(shí)施例中，為了提供高水平的熱擴(kuò)散，電池互連306從背面接觸光電池302的兩個(gè)邊緣擴(kuò)展到背面接觸光電池302的中心，留有小間隙，從而為相對互連306提供電隔離。在一個(gè)實(shí)施例中，將互連306擴(kuò)展到背面接觸光電池302的中心有助于將從背面接觸光電池302的照明部分直接產(chǎn)生的熱量耦合到散熱器單元306，并且為通過照明產(chǎn)生的背面接觸光電池302的電流提供低電阻。在一個(gè)實(shí)施例中,遠(yuǎn)離電池邊緣的互連和散熱器單元306的外部寬度(舉例說明，區(qū)域306A)基于系統(tǒng)幾何約束和散熱器的熱效率決定，散熱器的熱效率主要是互連厚度、熱導(dǎo)率和熱源到散熱器邊緣的距離的函數(shù)。例如，在特定的實(shí)施例中，對于非常薄的互連層，散熱器的熱效率下降得相對較快，因此從電池邊緣擴(kuò)展很遠(yuǎn)能帶來較小的熱優(yōu)點(diǎn)。在特定的實(shí)施例中，為了將背面接觸光電池302生成的熱更好地耦合到散熱器單元306，電介質(zhì)層的厚度也被最小化，這是因?yàn)殡娊橘|(zhì)材料的熱導(dǎo)率通常比散熱器材料的熱導(dǎo)率低得多。
[0043]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，圖3描述的布置也使背面接觸光電池302外殼的外表面平坦，從而為用粘合劑或其它焊接材料焊接散熱片308提供均一的表面。在一個(gè)實(shí)施例中，從制造的角度看，使用單個(gè)金屬層提供熱擴(kuò)散和電互連，舉例來說，圖3的特征306，減少了制造操作并且有助于連續(xù)處理。
[0044]在本發(fā)明的一個(gè)方面中，如圖3所描述的器件被包括在帶有多個(gè)光電晶片和焊接的旁路二極管的基板中。圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的帶有散熱器單元的光電器件的俯視圖。
[0045]參考圖4，系統(tǒng)400包括兩個(gè)(或者更多)光伏電池402和404。散熱器和互連組合特征406布置在光伏電池402和404上。在特定的實(shí)施例中，光伏電池404和404串聯(lián)連接。圖4也描述電池焊盤408、電池匯流條410和旁路二極管412。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，利用焊料接點(diǎn)或其他焊接技術(shù)，在電池焊盤408處進(jìn)行散熱器單元和互連組合特征406和電池匯流條410之間的電連接。在一個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)力消除特征414布置在電池焊盤408附近，允許接觸相對于散熱器單元移動(dòng)，以便建立與光伏電池402和/或者404的電接觸，如上述圖3所描述。在一個(gè)實(shí)施例中，通過提供較短路徑和沒有大于約45度的拐角來定位應(yīng)力消除特征414，以使在光伏電池402和404之間流動(dòng)的電流的電阻最小化。然而，可以理解還可以集成其他的應(yīng)力消除設(shè)計(jì)。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，光電系統(tǒng)的至少一個(gè)電池互連包括一個(gè)或者多個(gè)應(yīng)力消除特征。
[0046]在本發(fā)明的一方面中，基板的制作通過大量及以低成本內(nèi)置特征的連續(xù)輥壓處理來完成，或者通過與具有針對每個(gè)表面的所需電介質(zhì)電鍍的單個(gè)連接器協(xié)同工作來完成。可以想出多種不同操作順序來建立連續(xù)輥或者單個(gè)連接器元件。在一個(gè)實(shí)施例中，用來限定散熱器和互連組合特征的金屬層通過沖壓操作來制造，以沖掉材料生成應(yīng)力消除特征并且為加強(qiáng)與電池的接口而向下設(shè)置接觸焊盤。在一個(gè)實(shí)施例中，窄連接桿用于將連接器條保持在一起并且在基板制作的稍晚階段拔出，或者基板由單個(gè)的連接器片制作。在一個(gè)實(shí)施例中，焊料或者其他用于在焊盤處將散熱器和互連組合特征焊接到電池的焊接試劑在輥壓或者單個(gè)連接片處理中被處理到連接器上。
[0047]圖5說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中與電池和旁路二極管連接之前的基板的橫截面圖。參考圖5，光電器件500或者多個(gè)器件的基板部分包括散熱器和電池互連組合特征502，電池焊盤504，電池電介質(zhì)506和散熱片電介質(zhì)508。
[0048]聯(lián)系圖5，可以理解，可選的載體箔可以用于處理卷狀的基板而且也可以引入散熱片電介質(zhì)表面或下面的電池電介質(zhì)表面。此外，粘接層可以存在于電介質(zhì)層的表面，以助于連接到電池或者電池外殼的密封劑表面。類似的基板可以用于照明應(yīng)用的較大的大功率LED陣列。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，接下來，卷狀或者帶狀的柔性基板被持續(xù)地大量饋入晶片連接器來附接旁路二極管和電池，以生成任意長度的電池串。在一個(gè)實(shí)施例中，在晶片被粘結(jié)至互連器件串之后，可以將基板直接傳送至層疊操作以附接玻璃覆板。[0049]因此,在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中,可以制作光電系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，光電系統(tǒng)包括多個(gè)諸如圖3所述的光電器件。每個(gè)光電器件包括包含一對外側(cè)部分、一個(gè)內(nèi)側(cè)部分和布置在內(nèi)側(cè)部分上的多個(gè)背面接觸金屬化區(qū)域的背面接觸的光電池。一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元布置在多個(gè)背面接觸金屬化區(qū)域上。散熱片布置在一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元上。光電系統(tǒng)也包括一對電池匯流條，多個(gè)不同的光電器件中的每個(gè)器件中的每個(gè)背面接觸光電池的每個(gè)電池匯流條布置在一對外側(cè)部分中相互不同的部分上。
[0050]在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)背面接觸光電池的一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元包括一對電池互連，電池互連對中的每一個(gè)通過一對焊盤連接中的一個(gè)與多個(gè)背面接觸金屬化全區(qū)域連接。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)背面接觸的光電池的焊盤對中的每一個(gè)與背面接觸金屬化區(qū)域通過電池匯流條對中的一個(gè)連接,而且每個(gè)背面接觸光電池的電池互連對中的每一個(gè)的部分布置在背面接觸光電池的內(nèi)側(cè)部分上，但是不與其接觸。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)背面接觸光電池，布置在背面接觸光電池的內(nèi)側(cè)部分上的每個(gè)電池互連對中的每一個(gè)的部分包括布置在電池互連和背面接觸光電池內(nèi)側(cè)部分之間，但是不與背面接觸光電池的內(nèi)側(cè)部分接觸的電介質(zhì)層。在特別的實(shí)施例中，電介質(zhì)層不與背面接觸光電池的內(nèi)側(cè)部分直接接觸。
[0051]在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)背面接觸的光電池，電池互連對中的每個(gè)連接包括延伸出背面接觸光電池外緣的延伸部分，而且延伸部分包括第二電介質(zhì)層。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)背面接觸光電池，背面接觸光電池布置在覆板上，覆板接近背面接觸光電池表面與接近一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元的背面接觸光電池的表面相對，背面接觸光電池通過密封材料與覆板連接，而且散熱片通過熱粘接材料與一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元連接。
[0052]本發(fā)明的一個(gè)方面，在與多個(gè)背面接觸金屬化區(qū)域電隔離的一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元處有帶有散熱器單元的光電器件。圖6說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，帶有散熱器單元的光電器件的橫截面。
[0053]參考圖6,光電器件600包括一個(gè)背面接觸光電池602。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，背面接觸光電池602包括多個(gè)背面接觸金屬區(qū)域，它們在光電池602的上表面604上。光電器件600也包括一個(gè)或者多個(gè)散熱器單兀606,其布置在多個(gè)背面接觸金屬化區(qū)域上。散熱片608布置在一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元606上。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，如圖6所述，一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元通過使用電介質(zhì)層614與多個(gè)背面接觸金屬化區(qū)域電隔離。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖6說書，電池互連對699通過焊盤對610中的一個(gè)與多個(gè)背面接觸金屬化區(qū)域連接。在一個(gè)實(shí)施例中,焊盤對610中的每一個(gè)通過電池匯流條對(未顯示)中的一個(gè)與背面接觸金屬化區(qū)域連接。
[0054]再次參考圖6，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，背面接觸光電池602包括一個(gè)內(nèi)側(cè)部分602A和一對外側(cè)部分602B，和布置在背面接觸光電池602的內(nèi)側(cè)部分602A上的一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元606。如圖6所述，背面接觸光電池602布置在覆板618上，鄰近背面接觸光電池602的表面605的覆板618與接近一個(gè)或者多個(gè)散熱器單兀606的背面接觸光電池602的表面604相對。在一個(gè)實(shí)施例中，背面接觸光電池602通過密封材料620與覆板618連接，散熱片608通過熱粘接材料622與一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元606連接。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，如圖6所述，電介質(zhì)層614布置在一個(gè)或者多個(gè)散熱器單兀606和背面接觸光電池602之間。
[0055]在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，圖6所述的安排的好處來自背面接觸光電池602與散熱器606和散熱片608的緊密的熱連接。在一個(gè)實(shí)施例中，這種安排的通過包括散熱器中的通孔和容納電池互連的電介質(zhì)層成為可能。在一個(gè)實(shí)施例中，散熱器606由具熱導(dǎo)率有比粘接劑和密封材料的熱導(dǎo)率還高的金屬層組成，進(jìn)一步降低背面接觸光電池602和散熱片608之間的熱阻。
[0056]本發(fā)明的一個(gè)方面，圖6的構(gòu)造使得背面接觸光電池602的外殼的外表面平坦，從而為使用粘接劑或其它粘合材料連接散熱片提供均勻的表面。圖7說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中帶有散熱器單元的光電器件的俯視圖。
[0057]參考圖7，系統(tǒng)700包括兩個(gè)(或者更多)光電池702和704。電池互連706布置在光電池702和704上。在特殊的實(shí)施例中，光電池702和704串聯(lián)連接。圖中也描述了旁路二極管712。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，光電系統(tǒng)的至少一個(gè)電池互連包括一個(gè)或者多個(gè)應(yīng)力消除特征。
[0058]在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，基板的制作通過高通量低成本地連續(xù)輥壓處理使其作為特征的一部分來完成。在一個(gè)實(shí)施例中，處理通過將電介質(zhì)涂層用于界定散熱器的連續(xù)金屬帶開始。涂覆電介質(zhì)后，在散熱器上打通孔為電池互連和諸如旁通二極管的旁路元件留出空間。附件的薄粘接層(如EVA)也可以用于電介質(zhì)表面，以便于電池和連接層的連接。在一個(gè)實(shí)施例中，然后，連接層被添加到包含電介質(zhì)和散熱器的卷中來界定帶有隔離電介質(zhì)層的雙金屬系統(tǒng)。電介質(zhì)層準(zhǔn)備用來連接電池和其他元件。連接層可以用預(yù)先電鍍焊接墊或者其他特征處理，允許半導(dǎo)體晶片焊接或者連接。在基板制作過程的可選實(shí)施例中，基板可以通過從電介質(zhì)核心兩側(cè)建立雙金屬層的方法建立或者通過從建立較低連接層的方式來界定。在一個(gè)實(shí)施例中，這種在傳統(tǒng)技術(shù)上的制作過程的可能優(yōu)點(diǎn)是大量連接、散熱器和電介質(zhì)卷處理成單個(gè)元件，而不是將這些元件獨(dú)立地集成成批處理。
[0059]圖8說明在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中基板與電池和旁路二極管連接之前的橫截面視圖。參考圖8，光電器件800或者多個(gè)光電器件的基板部分包括一個(gè)散熱器802，電池焊盤804、電介質(zhì)層806、一對電池互連808和粘接層810。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，如圖8所述，散熱器802與電池互連對808電隔離。在根據(jù)本發(fā)明的可選實(shí)施例中，電介質(zhì)層806和粘接層，可能和密封層實(shí)際上是具有多功能的單個(gè)材料層。
[0060]結(jié)合圖8的描述，卷狀的柔性基板然后被送入晶片連接器持續(xù)大量地與旁路二極管和電池互連來生成任意長度的電池串。在一個(gè)實(shí)施例中，晶片被連接后，連接的器件串可以被直接轉(zhuǎn)送到層疊操作來粘接玻璃覆板。在一個(gè)實(shí)施例中需要注意，應(yīng)力消除特征可以被加到散熱器和電池互連層來減少由于高溫連接和層疊操作產(chǎn)生的應(yīng)力。圖9所示的散熱器層904中的應(yīng)力消除特征902的例子，是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例。在一個(gè)實(shí)施例中，暫時(shí)的結(jié)構(gòu)拉桿也可以被集成到連接和散熱器層中，在后續(xù)階段的處理中會(huì)被沖壓掉。
[0061]這樣，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，可以制作光電器件。在一個(gè)實(shí)施例中，光電系統(tǒng)包括諸如圖6所述的多個(gè)光電器件。每個(gè)光電器件包括背面接觸光電池，電池包括一對外側(cè)部分、一個(gè)內(nèi)側(cè)部分和布置在內(nèi)側(cè)部分上的多個(gè)背面接觸金屬化區(qū)域。一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元布置在多個(gè)背面接觸金屬化區(qū)域上。散熱片布置在一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元上。光電系統(tǒng)也包括一對電池匯流條，每個(gè)電池匯流條布置在多個(gè)光電器件中的每個(gè)背面接觸光電池的外側(cè)部分對中的不同一個(gè)上。
[0062]在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)背面接觸光電池，一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元與多個(gè)背面接觸金屬化區(qū)域電隔離。在一個(gè)實(shí)施例中，對每個(gè)背面接觸光電池而言，背面接觸光電池包括內(nèi)側(cè)部分和一對外側(cè)部分，以及布置在背面接觸光電池的內(nèi)側(cè)部分上的一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元。在一個(gè)實(shí)施例中，對每個(gè)背面接觸光電池而言，背面接觸光電池布置在覆板上，
[0063]鄰近背面接觸光電池的表面的覆板與接近一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元的背面接觸光電池的表面相對，背面接觸光電池通過密封材料與覆板連接，而且散熱片通過熱粘接材料與一個(gè)或者多個(gè)散熱器連接。
[0064]本發(fā)明的另一個(gè)方面，可以考慮不同的散熱片配置。圖10說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中帶有散熱器單元的光電器件的橫截面。
[0065]參考圖10，光電器件1000包括一個(gè)背面接觸光電池1002。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，背面接觸光電池1002包括在光電池1002的上表面1004上的多個(gè)背面接觸金屬化區(qū)域。光電器件1000也包括布置在多個(gè)背面接觸金屬化區(qū)域上的一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元106。折翅散熱片1008也布置在一個(gè)或者多個(gè)散熱器電源106上。在與本發(fā)明一致的實(shí)施例中，如圖10所述，一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元1006是一對電池互連的一部分。在一個(gè)實(shí)施例中，也如圖11所述，電池互連對中的每一個(gè)連接通過焊盤對1010中的一個(gè)與多個(gè)背面接觸金屬化區(qū)域連接。
[0066]圖11說明根據(jù)本發(fā)明的帶有一個(gè)散熱器單兀光電器件的實(shí)施例的橫截面。參考圖11，光電器件1100包括一個(gè)背面接觸光電池1102。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，背面接觸光電池1102包括光電池1102的上表面1104上的多個(gè)背面接觸金屬化區(qū)域。光電器件1100也包括布置在多個(gè)背面接觸金屬化區(qū)域上的一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元1106。折翅散熱片1108布置在一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元1106上。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元1106與多個(gè)背面接觸金屬區(qū)域電隔離，如圖1所描述。在一個(gè)實(shí)施例中，電池互連對1199通過焊盤1110中的一個(gè)與背面接觸金屬化區(qū)域連接，如圖11所述。在一個(gè)實(shí)施例中，焊盤1110中的每一個(gè)通過電池匯流條對中的一個(gè)與背面接觸金屬化區(qū)域連接。在一個(gè)實(shí)施例中，光電器件1100包括一個(gè)電池電介質(zhì)層1112和散熱器通孔1114。在一個(gè)實(shí)施例中，光電器件1100包括散熱片電介質(zhì)層1116。在一個(gè)實(shí)施例中，如果在一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元1106之后增加散熱片電介質(zhì)層1116并且沖壓了散熱器通孔1114，則散熱片電介質(zhì)層1116添加附加的隔離并且潛在地為散熱器通孔1114增加一個(gè)“帽”。
[0067]在本發(fā)明的一個(gè)方面，電池上可以包括多級散熱器單元。例如，如12說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中帶有散熱器單元的光電器件的橫截面。
[0068]參考圖12，光電器件1200包括一個(gè)背面接觸光電池1202。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，背面接觸光電池1202包括在光電池1202的上表面1204上的多個(gè)背面接觸金屬化區(qū)域。光電器件1200也包括布置在多個(gè)背面接觸金屬化區(qū)域上第一層中的一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元1206。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，如圖12所述，一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元1206與多個(gè)背面接觸金屬化區(qū)域電隔離。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖12所述，一對電池互連1299通過焊盤1210中的一個(gè)與背面接觸金屬化區(qū)域連接。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖12所述，焊盤1210中的每一個(gè)通過電池匯流條對(未顯示)中的一個(gè)與背面接觸金屬化區(qū)域連接。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，光電器件1200進(jìn)一步包括布置在一個(gè)或者多個(gè)散熱器單兀1206上的上部散熱器單元1240，并且通過上電介質(zhì)層1242與一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元隔離。在一個(gè)實(shí)施例中，光電系統(tǒng)包括多個(gè)背面接觸光電池，每個(gè)背面接觸光電池進(jìn)一步包括上部散熱器單元1240，其布置在一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元上，并且通過諸如上電介質(zhì)層1242的上電介質(zhì)層與一個(gè)或者多個(gè)散熱器單兀隔離。在一個(gè)實(shí)施例中，光電器件1200也包括電介質(zhì)層1250。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖12所述,光電器件1200也包括布置在上部散熱器單兀1240上的散熱片1208。
[0069]可以理解，在這里應(yīng)力消除特性的討論并不局限于上述特征的描述。另一個(gè)例子，圖13說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，應(yīng)力消除特征俯視圖。參考圖13，光電系統(tǒng)1300包括一個(gè)或者多個(gè)光電池13002，一個(gè)電池焊盤1304，一個(gè)旁通二極管1306，和圖13中放大的應(yīng)力消除特征1300。
[0070]這樣，我們討論了帶有散熱器的光電器件。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，光電器件包括一個(gè)有多個(gè)背面接觸金屬化區(qū)域的背面接觸光電池。光電器件也包括布置在多個(gè)背面接觸金屬化區(qū)域上的一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元包括一對電池互連，每個(gè)電池互連對通過焊盤對中的一個(gè)以多個(gè)背面接觸金屬化區(qū)域連接。在另一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或者多個(gè)散熱器單元與多個(gè)背面接觸金屬化區(qū)域電隔離。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能模塊，包括: 太陽能電池； 布置在所述太陽能電池上方的散熱器層，所述散熱器層包括多個(gè)散熱器單元；以及布置在所述太陽能電池與所述散熱器層之間的電池互連，其中所述電池互連至少部分地從所述散熱器層中提供的通孔中露出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能模塊，其中，所述太陽能電池包括所述太陽能電池的靠近所述散熱器層的表面上的多個(gè)接觸金屬化區(qū)，并且其中，所述散熱器層與所述多個(gè)接觸金屬化區(qū)電隔離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能模塊，其中，所述太陽能電池包括內(nèi)側(cè)部分和一對外側(cè)部分，并且其中所述散熱器層僅布置在所述內(nèi)側(cè)部分上方并覆蓋所述內(nèi)側(cè)部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能模塊，其中，所述太陽能電池包括內(nèi)側(cè)部分和一對外側(cè)部分，并且其中所述散熱器層布置在所述內(nèi)側(cè)部分和所述一對外側(cè)部分二者上方并覆蓋二者。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能模塊，其中，所述通孔周圍的散熱器層的部分是應(yīng)力消除特征。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能模塊，其中，所述太陽能電池是背面接觸太陽能電池。
7.一種太陽能模塊，包括: 多個(gè)太陽能電池； 布置在所述多個(gè)太陽能電池上方的散熱器層，所述散熱器層包括多個(gè)散熱器單元；以及 多個(gè)電池互連，其各自耦接一對太陽能電池，其中所述電池互連至少部分地從所述散熱器層中提供的通孔中露出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能模塊，其中，所述多個(gè)太陽能電池中的每一個(gè)都包括所述太陽能電池的靠近所述散熱器層的表面上的多個(gè)接觸金屬化區(qū)，并且其中，所述散熱器層與所述多個(gè)接觸金屬化區(qū)電隔離。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能模塊，其中，所述多個(gè)太陽能電池中的每一個(gè)都包括內(nèi)側(cè)部分和一對外側(cè)部分，并且其中所述散熱器層僅布置在所述內(nèi)側(cè)部分上方并覆蓋所述內(nèi)側(cè)部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能模塊，其中，所述多個(gè)太陽能電池中的每一個(gè)都包括內(nèi)側(cè)部分和一對外側(cè)部分，并且其中所述散熱器層布置在所述內(nèi)側(cè)部分和所述一對外側(cè)部分二者上方并覆蓋二者。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能模塊，其中，所述通孔周圍的散熱器層的部分是應(yīng)力消除特征。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能模塊，其中，所述多個(gè)太陽能電池中的每一個(gè)都是背面接觸太陽能電池。
【文檔編號】H01L31/052GK203589052SQ201320076230
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2010年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2009年7月20日
【發(fā)明者】瑞恩·林德曼, 馬修·道森, 伊泰·蘇伊士 申請人:太陽能公司