專利名稱：疊層的聚集太陽(yáng)光的光電器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到太陽(yáng)能功率產(chǎn)生器，且更特別地涉及到有成本效益的結(jié)構(gòu)以 及制造太陽(yáng)能聚集器光電器件的方法。
背景技術(shù)：
用于產(chǎn)生電功率的光電太陽(yáng)能聚集器件一般包括平板聚光器和聚集太陽(yáng)
光的聚光器。平板聚光器一般包括PV電池陣列以及形成在半導(dǎo)體(例如，單
晶硅或多晶硅)基板上的相關(guān)電子器件，且從平板聚光器輸出的電能是陣列面 積的正函數(shù)，由此需要大的、昂貴的半導(dǎo)體基板。聚集太陽(yáng)光的聚光器使用例 如拋物面反射器或聚集光束的透鏡，通過(guò)聚集光束(即太陽(yáng)射線)降低了對(duì)大
半導(dǎo)體基板的需求，從而產(chǎn)生引導(dǎo)到小的PV電池上的更大強(qiáng)度的太陽(yáng)能光束。
由此，聚集太陽(yáng)能的聚光器優(yōu)于平板聚光器的有利之處在于其利用實(shí)質(zhì)上更小 量的半導(dǎo)體。聚集太陽(yáng)光的聚光器優(yōu)于平板聚光器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于其在產(chǎn)生 電能方面更加有效。
常規(guī)聚集太陽(yáng)光的聚光器的問(wèn)題在于，與平板太陽(yáng)能聚光器不同，其昂貴 之處在于操作和維護(hù)。與疊層為單個(gè)堅(jiān)硬箔片的平板聚光器不同，用在常規(guī)聚 集聚光器中以聚焦光束的反射器和/或透鏡是單獨(dú)制造，且必須費(fèi)力地組裝以
在被聚焦光束和PV電池之間提供適當(dāng)?shù)膶?duì)準(zhǔn)。隨著時(shí)間的過(guò)去，反射器和/
或透鏡會(huì)由于熱循環(huán)或振動(dòng)而變得不對(duì)準(zhǔn)，由此需要昂貴的維護(hù)代價(jià)以調(diào)整反 射器/透鏡，這對(duì)于平板聚光器是不需要的。而且，當(dāng)常規(guī)聚集聚光器的反射 器和/或透鏡由于暴露到環(huán)境中而變臟時(shí)，特別是當(dāng)用難以清洗的不均勻形狀 制造反射器和/或透鏡時(shí)，以清洗和調(diào)整反射器/透鏡方式進(jìn)行的維護(hù)變得重 要。相反，由于平板太陽(yáng)能聚光器表面基本平坦，因此其容易清洗。由此，盡 管平板聚光器的制造由于其需要相對(duì)較大量的半導(dǎo)體而較為昂貴，但是維護(hù)聚 集太陽(yáng)光的聚光器的代價(jià)實(shí)質(zhì)上更加昂貴。
需要一種具有聚集太陽(yáng)光的聚光器的制造成本優(yōu)勢(shì)和平板太陽(yáng)光聚光器的維護(hù)成本優(yōu)勢(shì)的聚集光電器件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)太陽(yáng)光聚集光電(CPV)器件，其中將聚集元件(光學(xué)器件， PV電池和布線)疊層以形成復(fù)合的、基本平坦的結(jié)構(gòu)。該聚集光學(xué)器件通過(guò)
限定焦點(diǎn)的固態(tài)(例如玻璃)光學(xué)元件來(lái)實(shí)施，光學(xué)元件接收的太陽(yáng)光被聚集 在該焦點(diǎn)處。為了本發(fā)明的目的，術(shù)語(yǔ)焦點(diǎn)的使用都涉及到通過(guò)成像和非成像 元件的聚集。使用真空疊層技術(shù)，借助于粘合劑層將印刷電路結(jié)構(gòu)貼附到光學(xué) 元件表面上。印刷電路結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)非導(dǎo)電層和設(shè)置在非導(dǎo)電層上的導(dǎo)
體。PV電池包括電連接到印刷電路結(jié)構(gòu)導(dǎo)體的終端，且被設(shè)置在光學(xué)元件的
焦點(diǎn)上。在施加與真空疊層工序相關(guān)的所有加熱和加壓之前也貼附任選的前和 /或后保護(hù)層，這使得各個(gè)層熔合到一起。真空疊層工序防止形成聚集濕氣并
引起故障的中空空間，由此提供了可靠的低成本太陽(yáng)能聚集組件。獲得的CPV
器件結(jié)構(gòu)利用實(shí)質(zhì)上較平板太陽(yáng)能聚光器少的半導(dǎo)體，由此提供了優(yōu)于平板器 件的明顯的制造成本優(yōu)勢(shì)。此外，由于聚集元件永久地固定在復(fù)合結(jié)構(gòu)內(nèi)部，
且由于復(fù)合結(jié)構(gòu)具有基本平坦的前和后表面，因此CPV器件結(jié)構(gòu)提供了與平
板太陽(yáng)能聚光器相類似的維護(hù)成本優(yōu)勢(shì)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，固態(tài)光學(xué)元件包括卡塞格倫型光學(xué)系統(tǒng)，其中所接 收的光在光學(xué)元件內(nèi)的主和次鏡面之間反射。固態(tài)玻璃或塑料光學(xué)結(jié)構(gòu)包括相 對(duì)大的凸出(突起)下表面，限定在下表面中的中心腔，和具有相對(duì)小的位于 中心的凹進(jìn)(彎曲)表面(例如凹面)的上部孔表面?？ㄈ駛愋椭骱痛午R面 分別被設(shè)置在凸出上表面上和中心凹面中，以使反射表面朝向光學(xué)結(jié)構(gòu)內(nèi)部。 在一個(gè)實(shí)施例中，凸出和凹進(jìn)表面是相關(guān)的二次曲線(例如雙曲線或拋物線) 表面，其被設(shè)置成穿過(guò)孔表面?zhèn)鬏數(shù)街麋R面上的任一點(diǎn)上的該部分光被反射到
次鏡面上的相應(yīng)點(diǎn)上，其按次序(inturn)重新反射該光，并將該光聚焦到中 心腔中以及PV電池上。透明粘合劑或彈性材料被設(shè)置在中心腔中以避免包圍 PV電池的中空區(qū)域。由于光學(xué)結(jié)構(gòu)是固態(tài)的(即由于凸出和凹進(jìn)表面相對(duì)彼 此保持固定)，因此主和次鏡面保持永久對(duì)準(zhǔn)且不具有留存(trap)濕氣的空 間(void)或中空部分，由此保持最佳光學(xué)操作同時(shí)最小化維護(hù)成本。而且， 由于僅有固態(tài)光學(xué)材料(例如低鐵玻璃)被設(shè)置在主和次鏡面之間，因此使在氣態(tài)/固態(tài)界面處的光損失最小化。而且，與平板聚光器相似，平坦孔表面易 于清洗。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個(gè)方面，印刷電路結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在光學(xué)元件的中心腔上 方的中心部分，和在凸出表面上方從中心部分延伸的外圍部分。在疊層到光學(xué) 元件上之前，PV電池被安裝到印刷電路結(jié)構(gòu)的中心部分上。在一個(gè)實(shí)施例中， 印刷電路結(jié)構(gòu)的非導(dǎo)電層包括柔性聚酰亞胺膜，且印刷電路結(jié)構(gòu)的導(dǎo)體是設(shè)置
在柔性聚酰亞胺膜上的銅或Fe-Ni合金。在一個(gè)實(shí)施例中，pn結(jié)光電池的一 側(cè)，即器件的發(fā)射極側(cè)，與用作電導(dǎo)體和散熱體的沖壓(stamped)金屬片接 觸。金屬?zèng)_壓件任選地也包括被設(shè)計(jì)成裝配到主鏡面中的凹槽中的熱芯部分。 電池的另一側(cè)，也就是基極，與彎曲片接觸。在一個(gè)實(shí)施例中，印刷電路結(jié)構(gòu) 的外圍部分被切割或者以其他方式被分成從中心支撐區(qū)域延伸的多個(gè)徑向臂， 這利于在組裝期間緊密接觸固態(tài)光學(xué)元件的彎曲下表面。在一個(gè)實(shí)施例中，一 個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體被加厚以用作利于自孔表面散熱的散熱體。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，透明護(hù)板設(shè)置在孔表面和次鏡面上方，且與設(shè)置在 光學(xué)元件和護(hù)板之間的第二粘合劑層被疊層到光學(xué)元件上。在任選的實(shí)施例 中，透明護(hù)板包括鋼化玻璃、抗反射涂層或用于去掉一個(gè)或多個(gè)預(yù)定波長(zhǎng)的輻 射的過(guò)濾器。
根據(jù)本發(fā)明的方面，在聚集器背部上的塑料疊層的厚度不是均勻的。特別 是，希望從CPV器件背面出來(lái)的導(dǎo)熱路徑具有盡可能短的距離。理想地，覆 蓋器件最熱部分(主鏡面的頂點(diǎn))的疊層厚度僅是為了確保布線的充分的電絕 緣所需要的厚度。還希望在聚集器陣列的間隙中進(jìn)行填充以賦予陣列附加的機(jī) 械強(qiáng)度。疊層中的該厚度變化是疊層工序期間材料流動(dòng)的自然結(jié)果。實(shí)現(xiàn)該結(jié) 果的優(yōu)選方式是具有較低熔點(diǎn)材料諸如EVA粘合劑(例如通過(guò)Dupont制造) 的內(nèi)層，和相對(duì)高熔點(diǎn)塑料材料諸如Tedla,或TPT (Tedlar，聚脂，Tedlar) 的外層，Tedlar②是Dupont公司的商標(biāo)。在疊層機(jī)中施加真空和氣囊加壓 (bladderpressure)期間，EVA的熔化和流動(dòng)將確保在聚集器陣列的頂點(diǎn)處最 薄。因此疊層操作同時(shí)滿足幾項(xiàng)目的；其將光學(xué)的、電的和起保護(hù)作用的層保 持在一起，其強(qiáng)化了CPV器件模塊，且其平坦化了CPV器件模塊以使較不易 拉伸的外部Tedlar保護(hù)層能與背表面相一致。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，柔性印刷電路結(jié)構(gòu)包括疊層粘合劑層諸如EVA。在疊層期間，EVA用作粘稠的熱熔膠水，因此其流動(dòng)的程度可以過(guò)于
受限以至于不能達(dá)到彎曲基板周圍的所有路徑和結(jié)合彎曲基板和主鏡面之間 的界面。由于鏡面是導(dǎo)電材料諸如銀，因此本發(fā)明的另一方面是在彎曲基板和 鏡面之間提供絕緣層以防止電短路。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，印刷電路結(jié)構(gòu)被排列成如同PV電池的預(yù)組裝串， 其被組裝成為疊層堆棧內(nèi)的單個(gè)層。該預(yù)組裝的串例如可以在柔性印刷電路基 板即"彎曲基板"上。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，部分彎曲基板在疊層工序期 間與主鏡面的輪廓相一致。這滿足從聚集器前面導(dǎo)出熱量的熱傳導(dǎo)的需要。為 了幫助該形狀一致化，彎曲基板可以預(yù)定形或者是分裂的(slit)。通過(guò)真空疊 層機(jī)中的空氣囊施加的壓力可用于幫助該形狀一致化。
本發(fā)明的再一方面是印刷彎曲基板上從電池到電池的布線長(zhǎng)度大于在完 成的聚集器陣列中的電池之間的直線距離。該增加的布線長(zhǎng)度允許印刷電路結(jié) 構(gòu)與主鏡面輪廓的一部分相符合，且提供機(jī)械"溢出(slop)"以使PV電池容 易地與每個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，多個(gè)聚集器陣列被一起疊層到共同組件中?？?以預(yù)期到，能夠形成在典型玻璃或塑料模制裝置(目前在一平方英尺數(shù)量級(jí)上) 中的最大光學(xué)聚集器陣列的尺寸較能夠容納在疊層機(jī)中(目前是幾平方米)的 最大模塊面積小很多。本發(fā)明的再一方面是一種用于在疊層結(jié)構(gòu)中保持多個(gè)光 學(xué)瓦片(opticaltiles)的框架結(jié)構(gòu)。該框架結(jié)構(gòu)采取與擋風(fēng)玻璃框架相似的形 式。該瓦片可通過(guò)粘合劑被粘結(jié)到該框架中。


通過(guò)參考以下描述、附屬的權(quán)利要求以及附圖將更好地理解本發(fā)明的這些
和其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，附圖中
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的簡(jiǎn)化的CPV器件的分解透視圖2是示出圖1的CPV器件在操作期間的截面?zhèn)纫晥D3是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的CPV器件的分解透視圖4是詳細(xì)示出圖3的CPV器件的分解截面?zhèn)纫晥D5是示出圖4中CPV器件的組裝后的截面?zhèn)纫晥D6是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的光學(xué)瓦片的底部透視圖；圖7是示出圖6光學(xué)瓦片的一部分的頂部透視圖8是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例示出部分PCV陣列的分解透視圖9是在圖8的CPV陣列中利用的柔性印刷電路陣列的一部分的頂視圖;
圖10是示出圖8的CPV陣列的附加部分的分解透視圖11是圖IOCPV陣列在疊層之后的的透視圖12是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例示出部分CPV組件的分解透視圖； 圖13是圖IOCPV組件在疊層之后示出的透視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及到有成本效益的結(jié)構(gòu)和用于使用固態(tài)電介質(zhì)太陽(yáng)能聚集器制
造太陽(yáng)能聚集器光電(CPV)器件的方法，諸如名稱為"具有固態(tài)光學(xué)元件的 聚集太陽(yáng)能收集器(CONCENTRATING SOLAR COLLECTOR WITH SOLID OPTICAL ELEMENT)"的共同擁有且共同懸而未決的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào) 11/110,611中所公開(kāi)的，在此作為參考將其整體并入本文。特別是，本發(fā)明涉 及到疊層的CPV器件，其中以這樣的方式封裝了光學(xué)器件、布線、PV電池， 該方式?jīng)]有能聚集濕氣和引起故障的中空空間，且避免常規(guī)卡塞格倫型 (Cassegrain-type) PV陣列的維護(hù)成本。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例的卡塞格倫型聚集器光電(CPV)器件 100的內(nèi)部鏡面的分解透視圖。CPV器件100通常包括光學(xué)元件110 、光電(PV ) 電池120、包括印刷電路結(jié)構(gòu)150的后罩板(backsheet) 140和玻璃頂部護(hù)板 180。
光學(xué)元件110是固態(tài)的、盤(pán)狀的透光結(jié)構(gòu)，其包括上部層lll，從上部層 111的下側(cè)突起的相對(duì)大的凸出表面112，設(shè)置在上部層111的上側(cè)的基本平 坦的孔表面115以及被限定在孔表面115中(即延伸到上部層111中)的相對(duì) 小的凹進(jìn)(彎曲)表面(凹面)117。為了將材料、重量、厚度和光學(xué)吸收最 小化，上部層lll小到趨于零。在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)公知的玻璃模制方法使 用低鐵玻璃(例如PilkingtonPLC， UK制造的白光玻璃(optiwhite glass))結(jié) 構(gòu)模制光學(xué)元件110?？商鎿Q地，還可以加工并拋光透明塑料(clearplastic) 以形成單片式光學(xué)元件110，或者通過(guò)粘結(jié)或者其他固定方式使分離片形成光 學(xué)元件110。在優(yōu)選實(shí)施例中，光學(xué)元件110是5至12mm厚且20至40mm寬。該厚度有助于確保自背部凸出表面112至孔表面115的熱傳導(dǎo)路徑不會(huì)像
光學(xué)元件110較厚或者中空時(shí)那樣阻抗性過(guò)高。
PV電池120位于被限定在凸出表面112中部的中心第一側(cè)(腔)區(qū)域113 中。PV電池120的第一 (例如發(fā)射極)終端124A和第二 (例如基極)終端 124B (圖2中示出)借助于焊球連接至印刷電路結(jié)構(gòu)150。間隙填充透明材料 128諸如硅樹(shù)脂(例如聚二苯基硅氧烷(polydiphenylsiloxane)或者聚甲基苯 基硅氧烷(polymethylphenysiloxane))也被設(shè)置在PV電池120上方的腔113 內(nèi)部，并用于使腔113外部表面和PV電池120之間折射系數(shù)的分裂性突變最 小化。合適的光電(聚集器太陽(yáng)能)電池由例如美國(guó)Spectrolab公司(Spectrolab， Inc. of Sylmar， California, USA)制造。另一種合適的光電電池在名稱為"SOLAR CONCENTRATING PHOTOVOLTAIC DEVICE WITH RESILIENT CELL PACKAGE ASSEMBLY"的共同擁有且共同懸而未決的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào) xx/xxx，xxx [代理巻號(hào)No.20060466-US-NP(XCP-070)]中公開(kāi)了，其與本申請(qǐng) 共同提出且在此作為參考將其整體內(nèi)容并入本文。
主鏡面132和次鏡面134分別設(shè)置在凸出表面112和凹進(jìn)表面117上。主 鏡面132和次鏡面134被定形且被設(shè)置成如圖2中所示，使得通過(guò)孔表面115 的特定區(qū)域進(jìn)入光學(xué)元件110的在預(yù)定方向(例如垂直于孔表面115)上傳輸 的光束LB通過(guò)主鏡面132的相應(yīng)區(qū)域反射到次鏡面134的相關(guān)區(qū)域，且自次 鏡面134的相關(guān)區(qū)域至PV電池120 (例如直接從次鏡面134至PV電池120， 或者借助于設(shè)置在次鏡面和PV電池120之間的反射或折射表面)。如在此使 用的，方向術(shù)語(yǔ)諸如"上面"、"下面"、"上方"和"下方"旨在提供用于描述 目的的相對(duì)位置，且并非旨在指定絕對(duì)的基準(zhǔn)框架。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)直 接在凸出表面112和凹進(jìn)表面117上濺射或者以其他方式沉積反射鏡面材料 (例如銀(Ag)或鋁(Al))來(lái)制造主鏡面132和次鏡面134，從而最小化制 造成本并提供較佳光學(xué)特性。通過(guò)在凸出表面112和凹進(jìn)表面117上使用公知 的鏡面制造技術(shù)濺射或以另外方式形成鏡面膜，主鏡面132基本上具有了凸出 表面112的形狀，和次鏡面134基本上具有了凹進(jìn)表面117的形狀。這樣，模 制或者以另外方式制造光學(xué)元件110以使凸出表面112和凹進(jìn)表面117被設(shè)置 和定形以制造所需的鏡面形狀。注意到，通過(guò)形成具有所需鏡面形狀和位置的 凸出表面112和凹進(jìn)表面117，主鏡面132和次鏡面134有效地自形成和自對(duì)準(zhǔn)，由此消除了與常規(guī)聚集太陽(yáng)能收集器相關(guān)的昂貴的組裝和對(duì)準(zhǔn)成本。而且，
由于主鏡面132和次鏡面134保持固定到光學(xué)元件UO上，因此它們的相對(duì)位 置是永久設(shè)置的，由此消除了常規(guī)的多部分設(shè)置中需要的調(diào)整和重新對(duì)齊。在 一個(gè)實(shí)施例中，主鏡面132和次鏡面134使用相同(同樣)的一種或多種材料 (例如電鍍Ag)同時(shí)形成，由此最小化制造成本。而且，通過(guò)利用光學(xué)元件 110的表面制造鏡面， 一旦光通過(guò)孔表面115進(jìn)入到光學(xué)元件110中，則在達(dá) 到PV電池120之前，光就僅通過(guò)主鏡面132 /凸出表面112和次鏡面134 / 凹進(jìn)表面117反射。這樣，光僅經(jīng)歷了一次空氣/玻璃界面(即孔表面115)， 從而最小化常規(guī)多部分聚集太陽(yáng)能聚光器所另外經(jīng)歷的損失。使用在孔表面 115上的抗反射涂層能進(jìn)一步降低單個(gè)空氣/玻璃界面損失。盡管也可以分開(kāi) 地形成主鏡面132和次鏡面134且之后分別將鏡面粘附到凸出表面112和凹進(jìn) 表面117上，但該制造方法可極大地增加制造成本且會(huì)降低通過(guò)直接在凸出表 面112和凹進(jìn)表面117上形成鏡面膜提供的較佳光學(xué)特性。注意，在主鏡面 132中限定了中心孔131以利于光通過(guò)腔113至PV電池120的路徑。
后罩板140固定地安裝到光學(xué)元件110的凸出表面112和中心腔113上方， 且在本實(shí)施例中，其包括借助于第一粘合劑層155貼附到主鏡面134的背側(cè)表 面上的印刷電路結(jié)構(gòu)150。
如圖2中所示，印刷電路結(jié)構(gòu)150的中心部分151設(shè)置在腔113的上方， 且彎曲的外周部分152借助于粘合劑層155被固定到初始鏡面132的背面(非 反射的)表面上。在一個(gè)實(shí)施例中，粘合劑層包括乙烯乙烯基醋酸鹽共聚物 (EVA)。印刷電路結(jié)構(gòu)150包括一個(gè)或多個(gè)非導(dǎo)電層153、設(shè)置在非導(dǎo)電層 153上的第一導(dǎo)體154A和第二導(dǎo)體154B。在一個(gè)實(shí)施例中，非導(dǎo)電層153 是柔性塑料箔片(例如由DuPont電子公司制造的聚酰亞胺膜諸如Kapton ), 且導(dǎo)體154A和154B是銅和Fe-Ni合金中的一種。PV電池120被安裝在中心 部分151的內(nèi)部表面上以使終端124A和124B借助于相關(guān)焊球分別連接到導(dǎo) 體154A和154B的暴露的接觸部分。根據(jù)另一實(shí)施例，通過(guò)在光學(xué)元件110 和印刷電路結(jié)構(gòu)150之間夾入粘合劑層155使用真空疊層工序?qū)⒂∷㈦娐方Y(jié) 構(gòu)150疊層到光學(xué)元件110上。
頂部護(hù)板180是薄的透明(例如玻璃或塑料)基板，其借助于第二粘合劑 層185被固定到孔表面115和次鏡面135的背面(非反射性的)表面。頂部護(hù)板180用于通過(guò)在孔表面115和次鏡面134上提供薄的、光學(xué)透明(例如玻璃) 層來(lái)保護(hù)次鏡面B4不受惡劣的室外環(huán)境影響。在用于固定后罩板140的真空 疊層步驟期間，通過(guò)在光學(xué)元件110和玻璃護(hù)板之間夾入光學(xué)透明材料諸如 EVA層將玻璃罩180固定到光學(xué)元件110上。注意，在真空疊層工序之后， 頂護(hù)板180和印刷電路結(jié)構(gòu)150都成為CPV器件100的永久部件。'護(hù)板180 用于達(dá)到幾項(xiàng)有用的目的。例如，護(hù)板180用于保護(hù)次鏡面134的后表面。護(hù) 板180也提供容易清洗的完全平整表面，由此最小化了維護(hù)成本。在組裝期間， 護(hù)板180用作非常平坦的基準(zhǔn)平面，將多個(gè)聚集器陣列都共平面對(duì)準(zhǔn)地疊層至 該基準(zhǔn)平面上。蓋板180可具有抗反射涂層，該抗反射涂層在很大規(guī)格的涂布 機(jī)中經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行加工。被涂覆的玻璃也可以包括用于去除不需要的紅外輻射的 裝置，該紅外輻射不能通過(guò)PV電池轉(zhuǎn)換成電。最后，護(hù)板180可由鋼化玻璃
(temperedglass)制成以提供碰撞抵抗性。
圖2是示出在工作期間的CPV器件100的側(cè)視圖。與常規(guī)聚集太陽(yáng)能聚 光器相似，聚光器定位系統(tǒng)(未示出；例如，用在MegaModuleTM系統(tǒng)中的追 蹤系統(tǒng)，其由Amonix， Incorporated of Torrance ， California, USA公司帝iJ造) 用于定位CPV器件100以使光束LB (例如太陽(yáng)光線)在所需方向上(例如垂 直于孔表面115)被導(dǎo)向到孔表面115中。PV電池120實(shí)質(zhì)上被設(shè)置在聚集
(焦點(diǎn))區(qū)域F處，其中F指示光束LB通過(guò)主鏡面132、次鏡面134和任何 中間光學(xué)結(jié)構(gòu)(例如電介質(zhì)通量聚集器)聚集的區(qū)域。為了利于聚集區(qū)域F 在中心區(qū)域113中的定位，將凸出表面112、主鏡面132、凹進(jìn)表面117、和 次鏡面134都以光軸X為中心且基本上關(guān)于光軸對(duì)稱，該X軸基本上垂直于 孔表面115 (即，凸出表面112和凹進(jìn)表面117的彎曲部分由圍繞光軸X旋轉(zhuǎn) 的圓弧限定)。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的CPV器件200的頂一側(cè)分解透視圖。 與CPV器件100相似，CPV器件200是疊層結(jié)構(gòu)，包括光學(xué)元件210、光電 電池220、形成在光學(xué)元件210的凸出表面212上的主鏡面232、形成在光學(xué) 元件的凹進(jìn)表面217上的次鏡面234、包括疊置在光學(xué)元件210的凸出表面 212上方的印刷電路結(jié)構(gòu)250和保護(hù)殼層(protective shell layer) 270的后罩板 240、熱芯(heat slug) 260和疊置在光學(xué)元件210的孔表面215上的透明護(hù)板 280。如圖3中所示，光學(xué)元件210包括位于孔表面215的外圍邊緣周圍的六個(gè) 毗鄰的面(facet) 219。該六個(gè)側(cè)面的設(shè)置方式利于以高空間效應(yīng)的方式形成 大的CPV器件200陣列，如以下另外詳細(xì)討論的且在共同擁有和共同懸而未 決的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)11/110,611 (上面已被引用)中所討論的。在其他實(shí) 施例中，可使用具有其他外圍形狀(例如聚集器100的圓形外圍形狀，如上所 述)的聚集器來(lái)制造低空間效應(yīng)的CPV器件陣列。中心區(qū)域(腔)213被限 定在(例如模制在)凸出表面212中用于容納PV電池220。腔213的壁是錐 形的，以適應(yīng)模制工序并能使得插入其中的部件通過(guò)沿著錐形滑出來(lái)適應(yīng)由于 熱膨脹導(dǎo)致的容積變化。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，PV電池220安裝在熱芯260的金屬基板261上， 然后將金屬基板安裝到光學(xué)元件210的腔213中。如果光學(xué)元件210優(yōu)選地 由玻璃制成，熱芯260優(yōu)選地由金屬制成，則可以預(yù)想到這兩個(gè)物體具有不同 的熱膨脹系數(shù)。從而，需要PV電池220和熱芯260形成一個(gè)組件，其能將本 身在腔213中自定中心(self-center)。因此，熱芯260包括具有與金屬基板261 整體形成或者以其他方式與金屬基板261固定連接的固定端的多個(gè)彈性指 263，和在其固定和自由端之間延伸的彎曲主體。彈性指263被定形以利于熱 芯在腔213中的自對(duì)準(zhǔn)，由此將PV電池220與通過(guò)光學(xué)元件210上的主鏡面 232和次鏡面234形成的光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)F自對(duì)準(zhǔn)。
保護(hù)殼層270和透明護(hù)板280提供了有助于密封和保護(hù)聚集器元件(即光 學(xué)元件210、 PV電池120和由印刷電路結(jié)構(gòu)250提供的布線)的疊層。保護(hù) 塑料殼層270 (例如Dupont公司制造的Tedla,，厚度為150微米)使用外部 (例如EVA)粘合劑層275固定到印刷電路結(jié)構(gòu)250的暴露表面上。由于 Kapton是惰性材料，因此適合地粘附到EVA上需要進(jìn)行表面處理(surface preparation^例如，組裝之前對(duì)Kapton表面進(jìn)行等離子體處理或者使用施加 到Kapton上的硅垸偶聯(lián)劑(silane coupling agent)來(lái)進(jìn)行表面處理。在一個(gè)實(shí) 施例中，彎曲基板可具有在該表面處理之后、將堆疊部件組裝到一起用于疊層 之前直接施加的EVA層。透明護(hù)板280的形成和粘附如上述參考圖1和2所 討論的。
圖4和5是示出CPV器件200各部件的另外細(xì)節(jié)的簡(jiǎn)化、局部分解圖和 組裝的截面?zhèn)纫晥D。在一個(gè)實(shí)施例中，用于制造CPV器件200的制造工序開(kāi)始于在光學(xué)元件
210上形成主鏡面232和次鏡面234。首先，高度反射(鏡面)材料層235A 和235B (例如銀)分別沉積在凸出表面212和凹進(jìn)表面217上。銀可通過(guò)各 種技術(shù)施加，包括液體鍍銀，其通常用于在玻璃上制造鏡面用于建筑上的應(yīng)用。 銀也可通過(guò)公知的濺射技術(shù)諸如DC磁控管濺射來(lái)涂敷。接下來(lái)，防遷移層 236A和236B (例如銅)分別沉積在高度反射材料層235A和235B上方。在 液體浸沒(méi)(liquidimmersion)或噴射技術(shù)中，該工序通常使用無(wú)電鍍Cu工序。 在濺射工序中，金屬諸如鈦或鉻鎳鐵合金(incond)用于蓋住和保護(hù)銀避免失 去光澤。接下來(lái)，任選的阻擋涂料層237A和237B分別形成在防遷移層235A 和235B上方。阻擋涂料通常通過(guò)噴射涂覆工序施加，并在之后將其烘焙以干 燥和硬化涂料層。
接下來(lái)，粘合劑層255和285 (例如通過(guò)Dupont公司制造的EVA粘合劑) 分別沉積在阻擋層237A和237B上，且透明粘合劑(例如硅樹(shù)脂，未示出) 沉積在腔213內(nèi)。當(dāng)施加內(nèi)部粘合劑255時(shí)應(yīng)當(dāng)小心以確保其不會(huì)進(jìn)入到腔 213中。在替換實(shí)施例中，粘合劑層255和285分別被粘附到印刷電路結(jié)構(gòu) 250和頂部護(hù)板280上，而不是光學(xué)元件210上。
在一個(gè)實(shí)施例中，于圖5中示出了， PV電池220安裝到熱芯260的背部 (下部)表面上，熱芯限定了位于PV電池220的有效區(qū)上方的圓形開(kāi)口 265， 且印刷電路結(jié)構(gòu)250以前述方式安裝在腔213的開(kāi)口端上方，由此將PV電池 220和熱芯260封裝于其中。PV電池220的發(fā)射極(最上層的)接觸部分(例 如224A)借助于焊塊(solder bump)電連接到金屬基板261，該焊塊提供了 PV電池220的發(fā)射極終端和設(shè)置在印刷電路結(jié)構(gòu)250的中心部分251中的第 一外部導(dǎo)體254B1之間的導(dǎo)電路徑。PV電池220的基極(底部)接觸結(jié)構(gòu)224B 也借助于焊塊電連接到第二導(dǎo)體254A1 。 PV電池220和熱芯260的該結(jié)構(gòu)和 設(shè)置在以上已引用的共同擁有和共同懸而未決的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào) xx/xxx，xxx [代理巻號(hào)No.20060466-US-NP(XCP-070)]中另外詳細(xì)地描述了。
在一個(gè)實(shí)施例中，層250B由所形成的片狀金屬(例如銅或Ni-Fe合金) 的單獨(dú)片構(gòu)成。可選地，熱芯260結(jié)合到所形成的金屬部分250B中。電池220 的接觸部分224A例如通過(guò)焊塊電連接到熱芯260。在電池另一側(cè)上的接觸部 分224B與彎曲片254A接觸。如圖5中所示，根據(jù)本發(fā)明的方面，在聚集器后側(cè)上構(gòu)成后罩板240的各
種疊層的厚度不是均勻的。特別是，希望自CPV器件200后面外部的導(dǎo)熱路 徑具有盡可能短的距離。理想地，覆蓋CPV器件200最熱部分(即，腔213， 其位于主鏡面234的頂點(diǎn))的后罩板240部分的厚度T3僅具有以確保布線(即 導(dǎo)體254A和254B)的充分電絕緣所需要的厚度。還希望增加護(hù)板240的厚 度T4以使疊層材料填充光學(xué)元件210的較薄的外圍區(qū)域(間隙)、包圍凸出 表面212，以提供附加的機(jī)械強(qiáng)度。護(hù)板240在外圍區(qū)域和凸出表面212的頂 點(diǎn)之間的該厚度變化是疊層工序期間材料流動(dòng)的自然結(jié)果。實(shí)現(xiàn)該厚度變化的 優(yōu)選方式是具有較低熔點(diǎn)材料的內(nèi)部層，諸如EVA層255，和相對(duì)高熔點(diǎn)塑 料材料諸如Tedlar的外部保護(hù)層270。在疊層機(jī)中施加真空和氣囊加壓期間， EVA層255的熔化和流動(dòng)將確保在聚集器陣列頂點(diǎn)處是最薄的(即如圖4中 所示，EVA層255呈現(xiàn)與凸出表面212頂點(diǎn)相鄰的厚度T1，和在圍繞凸出表 面212所限定的間隙中的較大厚度T2)。因此疊層操作同時(shí)達(dá)到幾項(xiàng)目的；其 將光學(xué)的、電的和保護(hù)作用的層保持在一起，其強(qiáng)化了CPV器件模塊，且其 平坦化了 CPV器件模塊以使較不易拉伸的外部Tedlar保護(hù)層270能與背表面 相一致。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，形成印刷電路結(jié)構(gòu)250以使上部導(dǎo)體254B的厚 度接近70微米，且具有比下部導(dǎo)體254B的每單位面積質(zhì)量較大的每單位面 積質(zhì)量(且，因此具有較大的橫向?qū)嵝?，以利于從PV電池220向孔表面 215傳輸熱量用于向空間輻射。使用上部導(dǎo)體254B用于熱傳輸目的已經(jīng)在名 稱為"PASSIVELY COOLED SOLAR CONCENTRATING PHOTOVOLTAIC DEVICE"的共同擁有和共同懸而未決的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)xx/xxx,xxx [代 理巻號(hào)No.20060255-US-NP(XCP-069)]中公開(kāi)了，其與本申請(qǐng)共同提出且在 此作為參考將其整體并入本文。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，柔性印刷電路結(jié)構(gòu)250包括疊置粘合劑層諸如 EVA(未示出)。在疊層期間，EVA用作粘稠的熱熔膠水，因此其流動(dòng)的程度 可以過(guò)于受限以至于不能到達(dá)印刷電路結(jié)構(gòu)250周圍所有的路徑和結(jié)合印刷 電路結(jié)構(gòu)250與主鏡面234之間的界面。由于主鏡面234包括導(dǎo)電材料諸如 銀，因此本發(fā)明的更進(jìn)一步的方面是在印刷電路結(jié)構(gòu)250和主鏡面234之間提 供絕緣層(未示出)以防止電短路。圖6是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例示出固態(tài)的透光光學(xué)瓦片(tile) 310的底 部透視圖，和圖7是示出光學(xué)瓦片310 —部分的頂部透視圖。光學(xué)瓦片310 是固態(tài)透光板，其包括排列成蜂窩圖案的光學(xué)元件210的集成陣列(即210 — 1至210 — 7，由圖7中的虛線畫(huà)出)，這里每個(gè)光學(xué)元件210都基本上與以上 參考圖3所述的光學(xué)元件210相同。這樣，光學(xué)瓦片310包括，具有限定了中 心腔213且通過(guò)外圍凹槽(間隙)312分離的多個(gè)凸出表面(突起)212的下 部表面305，以及含有相對(duì)小的、等距離間隔的凹面(凸出表面)217的基本 平坦的孔(上)表面315，每個(gè)凸出表面212和相關(guān)的凹面217關(guān)于穿過(guò)兩個(gè) 結(jié)構(gòu)中心的相關(guān)光軸X-1至X-7對(duì)稱。例如，光學(xué)元件部分210—1包括凸出 表面212—1和凹面217—1 ，它們關(guān)于光軸X—1對(duì)稱且圍繞光軸并被光軸貫 穿。如圖7中所示的，孔表面315通過(guò)結(jié)合相鄰光學(xué)元件210的孔表面部分共 同形成。光學(xué)瓦片310具有的優(yōu)點(diǎn)在于其利于以具有空間效益的方式將很多小 聚集器一起設(shè)置成陣列以保持玻璃體積不變得過(guò)大，且在沒(méi)有主動(dòng)冷卻的情況 下保持每個(gè)PV電池的功率量易處理。
圖8是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例示出部分CPV陣列300的分解透視圖。CPV 陣列300包括光學(xué)瓦片310 (上述)和以上述方式借助于粘合劑層355疊層到 光學(xué)瓦片310上的印刷電路陣列350。在粘合劑層355中形成孔(未示出)以 提供通過(guò)印刷電路陣列350上的熱芯和電池組件到達(dá)光學(xué)瓦片310中的凹陷 處的間隙通路。注意，印刷電路陣列350包括多個(gè)印刷電路結(jié)構(gòu)250，每一個(gè) 都與參考圖3上述的印刷電路結(jié)構(gòu)250基本相同。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，印刷電路陣列350被設(shè)置成如同以上述方式安裝 在印刷電路結(jié)構(gòu)250上的PV電池(未示出)的預(yù)組裝串，其被組裝成為疊層 的堆棧中的一個(gè)單個(gè)層，如圖8中所示。為了形成預(yù)組裝的串，印刷電路陣列 350包括可延伸的結(jié)構(gòu)352，其優(yōu)選是金屬和/或Kapton彎曲基板的波形跡線 (meander trace),其連接在多對(duì)相鄰的印刷電路結(jié)構(gòu)250之間，并能使印刷 電路結(jié)構(gòu)250與光學(xué)瓦片310的輪廓相一致，并橫跨從一個(gè)電池到下一個(gè)的距 離，而沒(méi)有大量的機(jī)械應(yīng)力。圖9是示出一部分印刷電路陣列350另外細(xì)節(jié)的 透視圖。其中示出了兩個(gè)可延伸的連接，最低限度的波形結(jié)構(gòu)352—1在印刷 電路結(jié)構(gòu)250—1和250—2之間延伸，且更加可延伸的波形結(jié)構(gòu)252—2在印 刷電路結(jié)構(gòu)250—2和250—3之間延伸。波形(meander)長(zhǎng)度由光學(xué)瓦片的 特定輪廓確定。本發(fā)明的更進(jìn)一步的方面是選擇可延伸結(jié)構(gòu)352的長(zhǎng)度，以使安裝在光學(xué)瓦片310上時(shí)可操作地向背面?zhèn)?05上最深的凹槽(間隙)312延 伸而不產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力。當(dāng)印刷電路陣列350例如通過(guò)沖壓過(guò)程被制造成兩維部 件時(shí)，這些可延伸結(jié)構(gòu)具有有用的特性。也就是，在疊層工序期間可延伸結(jié)構(gòu) 352利于兩維印刷電路陣列350輪廓對(duì)準(zhǔn)到光學(xué)陣列310的輪廓表面上。這暗 示了在疊層之前，包括安裝在印刷電路結(jié)構(gòu)250上的PV電池220和熱芯260
(這兩個(gè)在以上已經(jīng)討論了)的子組件可設(shè)置在光學(xué)瓦片310的頂部上且與其 對(duì)準(zhǔn)。如上所述且如圖10中所示，在疊層工序期間印刷電路結(jié)構(gòu)250的徑向 部分與主鏡面表面的輪廓一致。這符合從聚集器前面導(dǎo)出熱量的需要。為了幫 助該形狀一致化，彎曲基板以圖9中所示的方式被預(yù)定形或裂開(kāi)。如圖10中 所示，在印刷電路陣列350被安裝到光學(xué)陣列310上之后，Tedlar保護(hù)層370 借助于第二EVA層375安裝其上，且之后通過(guò)真空疊層機(jī)(未示出)中的空 氣囊施加壓力以幫助形狀一致。該疊層的CPV陣列300于圖11中示出。
圖12和13示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中多個(gè)光學(xué)瓦片(tile) 310 一l至310—4以及相關(guān)的后罩板層被疊層到一起以形成共同的CPV組件400。 可以預(yù)期到，能夠形成在典型玻璃或塑料模制裝置(目前在1平方英尺數(shù)量級(jí) 上)中的最大光學(xué)聚集器陣列的尺寸較能夠容納在疊合機(jī)中(目前是幾平方米) 的最大模塊面積小很多。本發(fā)明的再一方面是， 一種用于保持多個(gè)光學(xué)瓦片
(optical tiles) 310—1至310—4以形成疊置組件400的框架結(jié)構(gòu)410。該框 架結(jié)構(gòu)410采取與擋風(fēng)玻璃(windshield)框架相似的形式。該瓦片310—1 至310—4可通過(guò)粘合劑被粘結(jié)到該框架410中。之后使用與上述那些相似的 方法借助于第一粘合劑層455將單片的、柔性的印刷電路陣列450安裝到排列 的瓦片上方，和之后使用第二粘合劑層475將單片保護(hù)層470安裝到全部四個(gè) 瓦片上方。之后對(duì)該堆棧進(jìn)行疊層，制造CPV組件400，這在圖13中示出。 盡管已經(jīng)結(jié)合某些特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將清 楚，本發(fā)明的發(fā)明性特征也可用于其他實(shí)施例，所有這些都落入本發(fā)明的范圍 內(nèi)。例如，可實(shí)施主和次鏡面，且之后使用合適的粘合劑將其安裝到光學(xué)元件， 但是該手段實(shí)質(zhì)上會(huì)增加制造成本。在再一替換實(shí)施例中，用于形成次鏡面的 彎曲表面可以是凸出的，而不是凹進(jìn)的，由此成為標(biāo)準(zhǔn)Gregorian型系統(tǒng)的形 狀。在再一替換實(shí)施例中，用于形成主和次鏡面的彎曲表面可以是橢圓形的、 橢圓體的、球形或其他彎曲形狀。
權(quán)利要求
1. 一種聚集光電(CPV)器件，包括固態(tài)透光光學(xué)元件，其具有相對(duì)的第一和第二表面并限定通過(guò)光學(xué)元件接收的光被聚集的焦點(diǎn)；設(shè)置焦點(diǎn)上的光電(PV)電池；和固定安裝到光學(xué)元件的第一表面上的后罩板，該后罩板包括印刷電路結(jié)構(gòu)以及設(shè)置在印刷電路結(jié)構(gòu)和第一表面之間的第一粘合劑層，其中印刷電路結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)非導(dǎo)電層以及設(shè)置在非導(dǎo)電層上的第一和第二導(dǎo)體，和其中PV電池包括分別電連接到印刷電路結(jié)構(gòu)的第一和第二導(dǎo)體的第一和第二終端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的CPV器件，其中光學(xué)元件包括限定中心腔的相對(duì)大的凸出表面，和相對(duì)的孔表面以及 被限定在孔表面的中心部分內(nèi)的相對(duì)小的彎曲表面，其中光學(xué)元件還包括設(shè)置在凸出表面和第一粘合劑層之間的主鏡面，以及 設(shè)置在彎曲表面上的次鏡面，和其中主和次鏡面被設(shè)置成使得通過(guò)孔表面進(jìn)入到光學(xué)元件的光在中心腔內(nèi)部被聚集到所述PV電池上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的PCV器件，其中印刷電路結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在光學(xué)元件 的中心腔上方的中心部分，和在凸出表面上方從中心部分延伸的一個(gè)或多個(gè)外 圍部分。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的PCV器件，其中與中心腔相鄰的第一粘合劑層的第 一厚度小于與凸出表面的外圍邊緣相鄰的第二厚度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3的CPV器件，其中與中心腔相鄰的后罩板的第一厚度 小于與凸出表面的外圍邊緣相鄰的第二厚度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3的CPV器件，還包括設(shè)置在印刷電路結(jié)構(gòu)的中心部分 和光學(xué)元件相鄰表面之間的中心腔中的光學(xué)透明材料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的CPV器件，還包括設(shè)置在中心腔中且電連接在PV器 件的第一和第二終端中至少一個(gè)和印刷電路結(jié)構(gòu)的第一和第二導(dǎo)體中至少一 個(gè)之間的熱芯。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3的CPV器件，其中印刷電路板的一個(gè)或多個(gè)外圍部分 包括從中心部分延伸的多個(gè)徑向臂，其中每對(duì)相鄰的徑向臂都被相關(guān)狹縫分 開(kāi)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的CPV器件，其中印刷電路結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)非導(dǎo)電層包括柔性聚酰亞胺膜，和 其中印刷電路結(jié)構(gòu)的第一和第二導(dǎo)體包括設(shè)置在柔性聚酰亞胺膜上的銅和Fe-Ni合金中的一種。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的CPV器件，其中第二導(dǎo)體設(shè)置在第一導(dǎo)體和光學(xué)元件之間，和 其中第二導(dǎo)體的每單位面積的質(zhì)量大于第一導(dǎo)體的每單位面積的質(zhì)量。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l的CPV器件，其中第一粘合劑層包括乙烯乙烯基醋酸 鹽共聚物。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1的PCV器件，其中疊層的后罩板還包括設(shè)置在印刷電 路結(jié)構(gòu)背部表面上的保護(hù)殼層，和設(shè)置在印刷電路結(jié)構(gòu)背部表面和保護(hù)殼層之 間的第二粘合劑層。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12的PCV器件，其中保護(hù)殼層包括相對(duì)高熔點(diǎn)的塑料 材料，和其中第二粘合劑層包括乙烯乙烯基醋酸鹽共聚物。
14. 根據(jù)權(quán)利要求2的CPV器件，還包括設(shè)置在孔表面和次鏡面上方的透 明護(hù)板，以及設(shè)置在透明護(hù)板和孔表面之間的第三粘合劑層。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的CPV器件，其中透明護(hù)板包括鋼化玻璃且其中第 三粘合劑層包括乙烯乙烯基醋酸鹽共聚物。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的CPV器件，其中透明護(hù)板包括抗反射涂層和用于 去掉具有一種或多種預(yù)定波長(zhǎng)輻射的裝置中的一種。
17. —種疊層聚集太陽(yáng)光聚光器陣列，包括固態(tài)的透光的光學(xué)瓦片，其具有相對(duì)的第一和第二表面且包括多個(gè)光學(xué)元 件，每一個(gè)光學(xué)元件都限定了通過(guò)光學(xué)元件所接收的光被聚集的焦點(diǎn)；多個(gè)光電(PV)電池，每一個(gè)PV電池都設(shè)置在相關(guān)光學(xué)元件的焦點(diǎn)處；和后罩板，其固定地安裝到光學(xué)瓦片的第一表面上方，該后罩板包括印刷電 路陣列和設(shè)置在印刷電路板陣列和第一表面之間的第一粘合劑層，其中印刷電路陣列包括一個(gè)或多個(gè)非導(dǎo)電層以及設(shè)置在非導(dǎo)電層上的第 一和第二導(dǎo)體，和其中每個(gè)PV電池都包括分別電連接到印刷電路結(jié)構(gòu)的第一和第二導(dǎo)體的第一和第二終端。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17的疊層的聚集太陽(yáng)光的聚光器陣列，其中印刷電路 陣列包括多個(gè)印刷電路結(jié)構(gòu)，每一個(gè)印刷電路結(jié)構(gòu)包括具有安裝于其上的相關(guān)PV 電池的中心部分；和連接在相鄰對(duì)的所述印刷電路結(jié)構(gòu)之間的多個(gè)可拉伸結(jié)構(gòu)。
19. 一種用于制造聚集光電(CPV)器件的方法，包括形成具有相對(duì)的第一和第二表面且限定了由光學(xué)元件接收的光被聚集的 焦點(diǎn)的固態(tài)透光光學(xué)元件；形成印刷電路結(jié)構(gòu)，其包括一個(gè)或多個(gè)非導(dǎo)電層以及設(shè)置在非導(dǎo)電層上的 第一和第二導(dǎo)體；安裝光電(PV)電池到印刷電路結(jié)構(gòu)上以使PV電池的終端電連接到印 刷電路結(jié)構(gòu)的第一和第二導(dǎo)體中的至少一個(gè)；和疊層印刷電路結(jié)構(gòu)至光學(xué)元件上以使(PV)電池設(shè)置在焦點(diǎn)處。
全文摘要
一種太陽(yáng)能聚集器光電(CPV)器件，其中疊層了聚集器元件(光學(xué)器件、PV電池和布線)以形成復(fù)合的基本平坦的結(jié)構(gòu)。該聚集光學(xué)器件通過(guò)限定焦點(diǎn)的固態(tài)(例如玻璃)光學(xué)元件實(shí)施，在該焦點(diǎn)處聚集了由光學(xué)元件接收的太陽(yáng)光。使用真空疊層技術(shù)，借助于粘合劑層將印刷電路結(jié)構(gòu)貼附到光學(xué)元件的表面上。印刷電路結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)非導(dǎo)電層和設(shè)置在非導(dǎo)電層上的導(dǎo)體。PV電池連接到印刷電路結(jié)構(gòu)，且被設(shè)置在光學(xué)元件的焦點(diǎn)處。在疊層工序之前也貼附任選的前和/或后保護(hù)層。一種CPV陣列包括使用串狀柔性印刷電路結(jié)構(gòu)形成在光學(xué)瓦片上的多個(gè)器件。
文檔編號(hào)H01L31/00GK101432887SQ200780015811
公開(kāi)日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2007年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月5日
發(fā)明者戴維·K·?？? 斯蒂芬·J·霍恩 申請(qǐng)人:索爾?？怂构煞萦邢薰?(施樂(lè)公司)帕洛阿爾托研究中心股份有限公司