專利名稱：光伏接收器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于太陽能聚光器中的光伏(“PV”)接收器結(jié)構(gòu)以及一種形成這種接收器結(jié)構(gòu)的方法。
背景技術(shù)：
在2009年4月沘日(最早優(yōu)先權(quán)日期為2008年5月13日)、以Chromasun Pty Ltd為名義申請的國際專利申請N0.PCT/AU2009/0005^公開了一種太陽能聚光器，其包括具有為接收入射太陽光輻射而設(shè)置的多窗型孔的殼體結(jié)構(gòu)。多個沿橫向間隔開并線性延伸的接收器位于殼體結(jié)構(gòu)內(nèi)，且多個線性延伸的反射器元件與這些接收器中的相應(yīng)接收器關(guān)聯(lián)，并設(shè)置為將從這些間隔開的接收器之間射過的入射太陽光輻射朝相應(yīng)接收器反射。 設(shè)有驅(qū)動機(jī)構(gòu)，以將樞轉(zhuǎn)(太陽跟蹤)驅(qū)動傳遞到反射器元件。在參考專利申請中公開的聚光器的一個實施例中，用概括性詞匯將各接收器描述為包括安裝到線性延伸載體的PV芯片(本文稱為“晶片”)所形成的線性陣列，并且，在這種接收器的逐漸發(fā)展中，已經(jīng)確定因從關(guān)聯(lián)反射器反射來的輻射在各接收器處的泄漏，聚光器的總有效工作效率會降低。因此，已確定接收器應(yīng)該構(gòu)造為使在通過反射器反射而被輻射的目標(biāo)區(qū)域內(nèi)PV晶片的輻射吸收面積最大化。

發(fā)明內(nèi)容
廣義限定，本發(fā)明提供一種將與PV接收器關(guān)聯(lián)的電連接屏蔽于入射太陽光輻射的方法，該方法包括將多個PV晶圓晶片以線性陣列安裝到非導(dǎo)電的長形載體的第一前表面，以及在位于各PV晶圓晶片的第一后表面上的電極與位于PV晶圓晶片后面的長形載體上的電總線之間形成導(dǎo)電連接，所述導(dǎo)電連接通過在PV晶圓晶片后面沿長形載體的第一表面排列的導(dǎo)體元件實現(xiàn)。本發(fā)明還可以按照一種PV接收器結(jié)構(gòu)限定，該PV接收器結(jié)構(gòu)包括非導(dǎo)電的長形載體；多個PV晶圓晶片，其作為線性陣列安裝到載體的第一前表面；多個導(dǎo)體元件，其在PV 晶圓晶片后面沿載體的第一表面排列，并與位于各晶圓晶片的第一后表面上的電極一一對應(yīng)連接；電總線，其位于PV晶圓晶片后面的長形載體上，并且在PV晶圓晶片后面在導(dǎo)體元件與總線之間形成導(dǎo)電連接。按照上面的限定和在后文中的描述，在以其各種可能形式的本發(fā)明的應(yīng)用中，PV 晶圓晶片有效地作用以屏蔽至總線的電連接。因此，不需要外設(shè)電連接，且朝接收器反射的輻射的目標(biāo)區(qū)域可整個地(或大體整個地)由排成陣列的PV晶圓晶片構(gòu)成。屏蔽晶片后面的電連接所帶來的相關(guān)優(yōu)點是，不需要為了提供對反射器的屏蔽而設(shè)置外設(shè)連接，而否則可能需要這種外設(shè)連接。上面所限定的本發(fā)明設(shè)想采用呈單面基板形式的長形載體，在這種情況下，導(dǎo)體元件與總線都將位于載體的一個表面上，即第一表面上。在本發(fā)明的任選替代性形式中，載體可包括雙面基板，在這種情況下，總線可位于載體的第二后表面上。這樣，導(dǎo)體元件與總線之間的導(dǎo)電連接將通過載體實現(xiàn)。在涉及雙面載體的本發(fā)明的實施例中，所述PV接收器結(jié)構(gòu)可限定為一種PV接收器結(jié)構(gòu)，其包括非導(dǎo)電的長形載體；多個PV晶圓晶片，其作為線性陣列安裝到載體的第一前表面；多個導(dǎo)體元件，其在PV晶圓晶片后面沿載體的第一表面排列，并與位于各晶圓晶片的第一后表面上的電極一一對應(yīng)連接；總線，其沿載體的第二后表面延伸；以及傳導(dǎo)性連接元件，其延伸穿過載體，并將導(dǎo)體元件中的交替的導(dǎo)體元件與總線中的關(guān)聯(lián)總線連接。接收器結(jié)構(gòu)的長形載體部分可任選地由任何具有適于給定應(yīng)用的熱容的非導(dǎo)電材料形成。載體可例如包括剛性或半剛性印刷電路板，不過，在本發(fā)明的一個實施例中，載體理想地包括柔性基板，通過在例如PC(印刷電路)封裝領(lǐng)域中已知的PCB(印刷電路板) 制造技術(shù)，導(dǎo)體元件與總線在上述柔性基板上形成“印制的”銅區(qū)域。已發(fā)現(xiàn)的適用在本發(fā)明一個實施例中的載體包括兩個表面上都用銅包覆的柔性基板，導(dǎo)體元件與總線通過減蝕刻工藝而各自形成在上述柔性基板上。位于PV晶圓晶片的后表面上的電極所連接的導(dǎo)體元件，可任選地具有任何適于與晶片電極一一對應(yīng)接觸的形式。因此，各導(dǎo)體元件可任選地包括具有例如圓形或方形形狀的小銅焊盤。然而，在作為指狀件或跡線橫跨PV晶圓晶片的后表面橫向延伸的電極的情況中，導(dǎo)體元件可形成(即印制)為銅條帶，并橫跨載體的寬度的至少一部分橫向延伸。在后面這種情況下，各導(dǎo)體元件的寬度(沿載體的縱向)將大致相同于與它連接的指狀件的寬度。電極與導(dǎo)體元件之間的一一對應(yīng)連接可任選地通過利用全部為金屬的焊料實現(xiàn)， 但為了抑制流動，上述連接理想地通過利用環(huán)氧焊膏實現(xiàn)。焊膏通過利用網(wǎng)版印刷工藝可以以或多或少的傳統(tǒng)方式沉積，并通過再次利用該領(lǐng)域已知的處理而被烘烤固化。在本發(fā)明的一個實施例中，所采用的用于將導(dǎo)體元件連接到總線的傳導(dǎo)性連接元件理想地以與傳統(tǒng)過孔相同的方式形成；即通過銅填充式鉆孔的方式而形成。作為線性陣列安裝到載體的PV晶圓晶片可任選地切割自多晶硅晶圓，但為了實現(xiàn)更大的轉(zhuǎn)化效率，晶圓晶片理想地切割自單晶硅晶圓。如上所限定的包括載體和PV晶圓晶片的接收器結(jié)構(gòu)可以并通常將安裝到例如呈銅或其它金屬條形式的導(dǎo)熱的長形支撐構(gòu)件，以形成接收器組件。該安裝通過利用導(dǎo)熱、非導(dǎo)電的粘合劑將載體粘合到支撐構(gòu)件而實現(xiàn)。從下面對PV接收器組件的示例性實施例的描述中將更全面理解本發(fā)明。參考附圖以舉例方式提供該描述。


圖1示出位于聚光器的殼體內(nèi)的單個接收器組件和關(guān)聯(lián)反射器元件的示意端視圖，圖2示出接收器組件和構(gòu)成的PV接收器結(jié)構(gòu)的倒置立體圖，圖3A以放大比例示出從接收器結(jié)構(gòu)移出的PV晶圓晶片的第二前表面視圖，圖;3B也以放大比例示出PV晶圓晶片的第一后表面視圖，圖4A示出接收器結(jié)構(gòu)的載體部件與疊置的PV晶圓晶片的部分的分解立體圖，圖4B以放大比例示出在圖4A中圈出的載體的區(qū)域，
圖5示出沿圖4A中所示箭頭5的方向觀察到的載體的部分的后表面視圖，圖6圖示出在兩個PV晶圓晶片之間的電連接布置并示出(沿豎向并排排列的) 載體的部分的前、后表面視圖，以及圖7示出三個PV晶圓晶片和跨過這些晶片之一連接的旁路二極管的電連接的示意圖。
具體實施例方式在圖1的示意圖中，示出了單個PV接收器組件10位于太陽能聚光器單元12的殼體11內(nèi)，不過聚光器單元可更典型地容納三個這樣的成橫向間隔關(guān)系的接收器組件。接收器組件10位于聚光器單元的開窗型孔13的緊下方，并且在聚光器單元位于應(yīng)定位位置時， 接收器組件沿南北方向線性延伸，且相鄰接收器組件10沿東西方向間隔開。接收器組件10包括長形金屬(典型地為銅)支撐構(gòu)件14和通過呈粘合劑涂層形式的熱界面材料16粘合到支撐構(gòu)件的接收器結(jié)構(gòu)15。界面材料選定為能適應(yīng)接收器結(jié)構(gòu) 15(作為子組件)與支撐構(gòu)件14之間的不同熱膨脹。接收器組件10可典型地具有20mm數(shù)量級的寬度、以及沿南北方向延伸達(dá)到聚光器殼體11的大體整個長度的長度，典型地為1. 5m至4. Om數(shù)量級的長度。一組線性延伸的反射器17與接收器組件10關(guān)聯(lián)并位于接收器組件10下方，反射器17設(shè)置為將向下通過橫向間隔開的相鄰接收器組件之間的入射太陽光輻射朝向接收器組件向上反射。如圖所示，該組反射器包括十二個反射器元件17，它們被支撐成適于沿東西方向進(jìn)行樞轉(zhuǎn)(太陽跟蹤)運動。驅(qū)動機(jī)構(gòu)(未示出)位于殼體11內(nèi)，用于將樞轉(zhuǎn)驅(qū)動傳遞到反射器元件。各反射器元件17具有與接收器組件10大體相同的長度，且各反射器元件具有沿橫向彎曲的會聚輪廓。反射器元件的曲率半徑隨著反射器元件距接收器組件的距離而增大。如圖2至6中所示，接收器結(jié)構(gòu)15包括非導(dǎo)電的長形載體18和多個PV晶圓晶片 19，上述多個PV晶圓晶片19作為線性陣列安裝到載體18的第一前表面20。并且，如圖4A、 4B和6中所示，多個沿橫向延伸的條帶狀導(dǎo)體元件(或傳導(dǎo)跡線)在PV晶圓晶片19的后面沿載體的第一表面20排列。導(dǎo)體元件包括交替的“寬”和“窄”導(dǎo)體元件21和22，且導(dǎo)體元件21和22與位于各晶圓晶片19的第一后表面25上的電極23和24 (如下文所描述的)一一對應(yīng)地連接。如圖5和6中所示，總線沈和27沿載體18的第二后表面28延伸； 如圖6中所示，傳導(dǎo)性連接元件四延伸穿過載體，以將導(dǎo)體元件和總線21J6及22、27互連。圖示實施例中的長形載體18包括柔性PC(印刷電路)基板，在該基板上，導(dǎo)體元件21、22和總線洸、27通過減蝕刻(subtraction etching)工藝形成為“印制的”銅區(qū)域。作為線性陣列安裝到載體18的PV晶圓晶片19可如前所述地切割自多晶硅晶圓， 但理想地切割自單晶硅晶圓。各晶片均具有輻射吸收前表面觀，并在其后表面25上具有電極23和M。電極形成為金屬化指狀件(metallised finger)，且寬電極23耦接到晶片的 P型摻雜區(qū)域內(nèi)。交替的窄電極M耦接到晶片的η型摻雜區(qū)域內(nèi)。盡管在圖;3Β中實際僅示出了電極23和M中的幾個，但各晶片19的后表面所包含的兩種(寬和窄的)電極中的每一種的數(shù)量都將典型地多達(dá)約20個。盡管也沒有在圖 :3B中示出，但電極沿晶片的整個長度排列，且相鄰電極通過小間隙間隔開，所述小間隙與晶片的相鄰摻雜區(qū)域之間的p-n結(jié)對齊。盡管各PV晶圓晶片(為方便起見)在附圖中示出為具有比其寬度大的長度，但各晶片可典型地具有19mm至20mm數(shù)量級的橫向?qū)挾纫约?mm數(shù)量級的長度。因此，在具有 2m總長度的接收器組件的情況下，將有約280個晶片安裝到接收器組件。位于載體基板18上的導(dǎo)體元件21和22所具有的寬度(沿載體的縱向)精確匹配于與它們連接的晶片電極23及M的寬度。導(dǎo)體元件21、22與電極23J4之間的一一對應(yīng)的連接由環(huán)氧焊膏(印oxy solder paste)完成，這些環(huán)氧焊膏利用網(wǎng)版印刷工藝沉積并經(jīng)過烘烤固化。用來將導(dǎo)體元件21、22連接到總線沈、27的連接元件四(圖6)形成為過孔(即， 銅填充式鉆孔)，且上述過孔提供電和熱的傳導(dǎo)路徑。所采用的實際連接布置將根據(jù)給定接收器結(jié)構(gòu)的電輸出要求(即，作為用于最大化電壓輸出的串聯(lián)電路或者作為用于最大化電流的并聯(lián)電路)而定，且圖6和7中示出的連接圖示出串聯(lián)電路布置。因此，如圖6中所示，兩個晶片19⑴和19(ii)的p_耦接電極23焊接到載體18 上的相應(yīng)(寬)導(dǎo)體元件21，兩個晶片19(i)和19(ii)中的η-耦接電極M焊接到載體 18上的相應(yīng)(窄)導(dǎo)體元件22.然后，沿著其上疊置有晶片19 (i)的載體18的長度，寬導(dǎo)體元件21通過連接元件四連接到底下(后面)的總線部分26 (i)，而沿著其上疊置有晶片19 (i)的載體的長度，窄導(dǎo)體元件22通過連接元件四連接到底下(后面)的兩個總線部分27。相反，沿著其上疊置有晶片19(ii)的載體的長度，寬導(dǎo)體元件21通過連接元件四連接到底下(后面)的兩個總線部分27，而沿著其上疊置有晶片19(ii)的載體的長度，窄導(dǎo)體元件22通過連接元件四連接到底下(后面)的總線部分^Uii)。在載體18的整個長度上、并因而在接收器結(jié)構(gòu)的整個長度上，對連續(xù)的陣列晶片對19 (i)和19 (ii)重復(fù)這種模式；并且連接相關(guān)總線部分以建立圖7中所示的串聯(lián)電路。旁路二極管30橫跨晶片19中選定的多個或多組晶片并聯(lián)連接，以防止錯誤狀況， 且二極管(或每個二極管)可裝入在載體18中形成的凹槽(未示出)內(nèi)。針對以上描述并在所附權(quán)利要求的闡述中限定的本發(fā)明，可進(jìn)行變更和修改。
權(quán)利要求
1.一種將與太陽能聚光器內(nèi)的PV接收器關(guān)聯(lián)的電連接屏蔽于朝接收器反射的輻射的方法，包括將多個PV晶圓晶片以線性陣列安裝到非導(dǎo)電的長形載體的第一前表面，以及在位于各PV晶圓晶片的第一后表面上的電極與位于PV晶圓晶片后面的長形載體上的電總線之間形成導(dǎo)電連接，所述導(dǎo)電連接通過在PV晶圓晶片后面沿長形載體的第一表面排列的導(dǎo)體元件實現(xiàn)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述長形載體呈單面基板形式，并且其中所述導(dǎo)體元件與所述總線都位于所述長形載體的第一表面上。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述載體呈雙面基板形式，其中所述總線位于所述長形載體的第二表面上，并且所述導(dǎo)體元件與所述總線之間的導(dǎo)電連接通過所述長形載體實現(xiàn)。
4.一種PV接收器結(jié)構(gòu)，包括非導(dǎo)電的長形載體，多個PV晶圓晶片，所述多個PV晶圓晶片作為線性陣列安裝到所述載體的第一前表面，多個導(dǎo)體元件，所述多個導(dǎo)體元件在PV晶圓晶片后面沿所述載體的第一表面排列，并與位于各晶圓晶片的第一后表面上的電極一一對應(yīng)連接，電總線，所述電總線位于PV晶圓晶片后面的長形載體上，并且在PV晶圓晶片后面在所述導(dǎo)體元件與所述總線之間形成導(dǎo)電連接。
5.如權(quán)利要求4所述的PV接收器結(jié)構(gòu)，其中所述長形載體包括單面基板，并且其中所述導(dǎo)體元件與所述總線都位于所述長形載體的第一表面上。
6.如權(quán)利要求4所述的PV接收器結(jié)構(gòu)，其中所述長形載體包括雙面基板，其中所述總線位于所述長形載體的第二后表面上，并且所述導(dǎo)體元件與所述總線之間的導(dǎo)電連接通過所述長形載體實現(xiàn)。
7.如權(quán)利要求6所述的PV接收器結(jié)構(gòu)，其中，所述長形載體包括導(dǎo)熱、非導(dǎo)電的柔性基板，所述導(dǎo)體元件和所述總線在所述基板上形成為印制的金屬區(qū)域。
8.如權(quán)利要求6或7所述的PV接收器結(jié)構(gòu)，其中位于各PV晶圓晶片的第一表面上的電極作為指狀件橫跨晶片表面橫向延伸，并且其中位于所述長形載體的第一表面上的導(dǎo)體元件形成為橫跨長形載體的橫向?qū)挾鹊闹辽僖徊糠謾M向延伸的金屬條帶。
9.如權(quán)利要求8所述的PV接收器結(jié)構(gòu)，其中位于各PV晶圓晶片的第一表面上的電極通過焊接與相應(yīng)金屬條帶一一對應(yīng)連接。
10.如權(quán)利要求6至8中任一項所述的PV接收器結(jié)構(gòu)，其中，所述導(dǎo)體元件與所述總線之間的導(dǎo)電連接由過孔形成。
11.如權(quán)利要求4至10中任一項所述的PV接收器結(jié)構(gòu)，在安裝到呈長形金屬條形式的導(dǎo)熱的長形支撐構(gòu)件時，形成接收器組件，通過借助于導(dǎo)熱、非導(dǎo)電的粘合劑將所述長形載體粘合到所述長形支撐構(gòu)件而實現(xiàn)所述安裝。
全文摘要
一種PV接收器，當(dāng)位于太陽能聚光器內(nèi)時，其用于將與接收器關(guān)聯(lián)的電連接屏蔽于朝接收器反射的太陽能輻射。該PV接收器包括非導(dǎo)電的長形載體和多個作為線性陣列安裝到載體的第一前表面的PV晶圓晶片。多個導(dǎo)體元件在PV晶圓晶片后面沿載體的第一表面排列，且與位于各晶圓晶片的第一后表面上的電極一一對應(yīng)連接。總線位于PV晶圓晶片后面的長形載體上，且在PV晶圓晶片后面在導(dǎo)體元件與總線之間形成導(dǎo)電連接。在PV接收器的一個實施例中，總線位于載體的第二后表面上，導(dǎo)電連接通過載體實現(xiàn)。還公開了一種將與太陽能聚光器內(nèi)的PV接收器關(guān)聯(lián)的電連接屏蔽于朝接收器反射的輻射的方法。
文檔編號H01L31/05GK102203957SQ200980143162
公開日2011年9月28日 申請日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者約瑟夫·C·克勞斯科普夫, 馬諾依·納赫納尼 申請人:科羅馬遜私人有限公司