高精度模塊裝配處理的制作方法
【專利說明】高精度模塊裝配處理
[0001]本發(fā)明總體涉及光伏發(fā)電機領(lǐng)域。特別是,其涉及用于聚光光伏模塊的基板的裝配方法。
[0002]近年來,由于與由化石燃料發(fā)電相關(guān)的成本增加,使得可再生能源技術(shù)受到關(guān)注。特別是,在多個可再生能源技術(shù)中,聚光光伏(CPV)技術(shù)已經(jīng)成為很多研究的主題。CPV超過非聚光光伏技術(shù)的優(yōu)點由以下事實產(chǎn)生:通過經(jīng)由透鏡將陽光聚焦在較小有源半導(dǎo)體區(qū)域上,CPV能夠產(chǎn)生與大得多的非聚光光伏電池相同量的電力。特別是,涅菲爾透鏡被用于CPV技術(shù)。受益于該方法,因為使用的材料減少,所以能夠降低與制造光伏電池相關(guān)的成本。
[0003]然而,通過以這種方式聚集陽光,CPV系統(tǒng)傾向于在操作期間增加它們的溫度。這對光伏轉(zhuǎn)換的效率產(chǎn)生不利影響。因此,通常必須將CPV電池定位在能夠從電池去除過多熱的結(jié)構(gòu)(諸如,無源或有源散熱片)的頂部上。
[0004]因此,CPV電池通常被裝配在散熱片的頂部上,之后散熱片被裝配在太陽能模塊的基板的頂部上。然后,通過將陽光聚集在CPV電池上的透鏡進一步完成該模塊。這樣的布置在裝配制造廠處要求多個步驟,這可能引起透鏡與CPV電池之間的錯位,導(dǎo)致模塊效率很差。
[0005]特別是,如圖4示意性示出的,光伏模塊4000包括基板4100,多個散熱片4201和4202被安裝在基板4100的頂部上。每個散熱片都具有安裝在其上的CPV電池4301、4302。該模塊還包括在此由支柱4400示意性表示的模塊結(jié)構(gòu),支柱4400支撐包括透鏡4510和4520的透鏡層4500。因此,當(dāng)暴露至陽光時,光分別被透鏡4510和4520聚集在CPV電池4301和4302上。CPV電池將陽光轉(zhuǎn)換為電力,但是由于它們不具有理想的100%效率,所以在被照射的同時變熱。過多熱分別通過散熱片4201和4202被去除。
[0006]圖4A示意性地示出光伏模塊4000的俯視圖。特別是,在圖4A中示出了 4個CPV電池。然而,為了表示清楚起見,上面兩個CPV電池被示出具有在適當(dāng)位置的透鏡4511和4521,同時用于下面兩個CPV電池的透鏡4510和4520僅由虛線表示。以非限制性方式,透鏡4510和4520被示意性地表示為矩形形狀,但是可以具有任何其它合適形狀,并且可以是例如通常用于CPV的正方形涅菲爾透鏡。
[0007]圖4和圖4A示出CPV電池相對于對應(yīng)透鏡的理想放置,以用于實現(xiàn)光伏模塊4000的最大效率。然而,這樣的理想放置實際上受到在圖5中示出的裝配處理的妨礙。
[0008]如在圖5中所看到的,裝配處理通常開始于(i)在步驟S50中,將CPV電池4301、4302放置在各個散熱片4201、4202的頂部上。這經(jīng)歷第一錯位誤差,該第一錯位誤差可以例如在+/-10 μπι的范圍內(nèi)。這樣實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)然后經(jīng)由步驟S51被放置在基板4100上。這經(jīng)歷第二錯位誤差,該第二錯位誤差可以例如在+/-10 μπι的范圍內(nèi)。在后續(xù)步驟S52期間,模塊結(jié)構(gòu)4400和透鏡層4500的添加使得透鏡4510和4520被放置在CPV電池4301和4302上方。這經(jīng)歷第三錯位誤差。因此,該處理可能經(jīng)歷在每個裝配步驟處發(fā)生的多個錯位誤差。例如,圖6和圖6Α示出在CPV電池6303和散熱片6203相對于它們的相應(yīng)理想位置4302Α和4202Α錯位的情況下的光伏模塊6000。在這種情況下,在步驟S50-S52中的任一個步驟處引入的錯位導(dǎo)致透鏡4520和CPV電池6303之間的最終錯位,從而降低了模塊6000的效率。
[0009]上述問題通過本發(fā)明的教導(dǎo)來解決。
[0010]特別是,本發(fā)明可以涉及一種用于聚光光伏模塊的基板的裝配方法,該方法包括以下步驟:將散熱片裝配在基板上;以及在散熱片已被裝配在基板上之后,將光伏電池組件裝配在散熱片上。
[0011]這提供了以下有益優(yōu)點:散熱片可以被裝配具有錯位誤差,該錯位誤差不增加到將光伏電池組件裝配在散熱片上的錯位誤差。特別是,由于在散熱片處于合適位置之后實現(xiàn)將光伏電池組件裝配在散熱片上的步驟,散熱片的位置不是增加錯位的原因,而是僅光伏電池組件的錯位會導(dǎo)致最終錯位。
[0012]在進一步有利實施方式中,基板裝配方法還可以包括以下步驟:一旦散熱片被裝配在基板上,就用位置標記來標記散熱片,所述位置標記指示光伏電池組件的安裝位置;并且其中,將光伏電池組件裝配在散熱片上的步驟通過使用用于裝配的對準的位置標記來實現(xiàn)。
[0013]這提供了以下有益效果:在將光伏電池組件裝配在聚光光伏模塊中期間,光伏電池組件的位置可以相對于所述標記被精確控制,從而提高模塊的效率。特別是,由于在散熱片被放置在合適位置之后可以做標記,所以散熱片在基板上的錯位誤差可以通過標記的精確定位來校正。
[0014]在進一步有利實施方式中,光伏電池組件可以包括光伏電池。
[0015]這提供了以下有益效果:由于散熱片上的標記可以例如通過激光作出以產(chǎn)生透鏡的聚焦區(qū)域(其與應(yīng)該安裝光伏電池的區(qū)域?qū)?yīng)),所以簡化了聚光光伏模塊的安裝。
[0016]在進一步有利實施方式中,光伏電池組件還可以包括其上裝配有光伏電池的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
[0017]這提供了以下有益效果:可以在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)附加電結(jié)構(gòu)(諸如,旁路二極管)。另外,如果半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)大于光伏電池,則這將進一步便于光伏電池組件的處理。另夕卜,作為包括半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的光伏電池組件,可以包含還用于相鄰電池的互連的所有必要電連接,散熱片上的組件僅要求良好的熱接觸而不要求如習(xí)慣性使用的組合的良好熱和電接觸。
[0018]在進一步有利實施方式中,該方法還可以包括以下步驟:利用半導(dǎo)體制造處理,將光伏電池裝配在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上。
[0019]這提供了以下有益效果:可以實現(xiàn)光伏電池在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上的精確對準。
[0020]在進一步有利實施方式中,標記散熱片的步驟可以包括基于聚光光伏模塊的透鏡的位置,用位置標記來標記散熱片。
[0021]以此方式,基于透鏡的位置,可以實現(xiàn)精確標記,由此增加了模塊的所有光伏電池組件作為一個整體的對準,并且由于透鏡板的定位使得錯位減少。
[0022]在進一步有利實施方式中,所述位置標記可以通過激光獲得。
[0023]在進一步有利實施方式中,可以相對于透鏡層和基板之間的公共基準點來確定透鏡的位置。
[0024]這提供了以下有益優(yōu)點:透鏡板(也被稱作透鏡層)的每個透鏡的焦點的位置坐標(其可以在最終裝配之前被獨立測量并且記錄)可以被用于在基板上的散熱片上的位置^Κτ?? ο
[0025]在進一步有利實施方式中,光伏電池組件在散熱片上的裝配可以通過膠粘和/或激光焊接來實現(xiàn)。
[0026]這提供了以下有益效果:可以實現(xiàn)光伏電池組件在散熱片上的穩(wěn)定定位,這還允許在兩個元件之間的非常良好的熱傳遞。
[0027]另外,本發(fā)明可以涉及一種用于包括至少一個散熱片的聚光光伏模塊的基板,其中,在散熱片上標記有指示光伏電池組件的安裝位置的位置標記。
[0028]此外,本發(fā)明可以涉及一種聚光光伏模塊,所述聚光光伏模塊包括根據(jù)以上實施方式的基板、至少一個光伏電池組件、以及透鏡。
[0029]此后將使用有利實施方式并且參考附圖,通過示例更詳細地描述本發(fā)明。然而,所描述的實施方式僅是可能配置,其中,單獨特征可以如上所述彼此獨立實現(xiàn)或可以被省略。附圖中示出的相同元件被提供有相同參考標記??梢允÷耘c在不同附圖中示出的相同元件相關(guān)的描述的部分。在附圖中:
[0030]-圖1和圖1A示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的光伏模塊和基板;
[0031]-圖2示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的光伏模塊和基板裝配方法;
[0032]-圖2Α至圖2C示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的用于在散熱片上獲得標記的示例性技術(shù);
[0033]-圖2D示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的基板裝配方法;
[0034]-圖3和圖3Α示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的光伏模塊;
[0035]-圖4和圖4Α示意性地示出光伏模塊;
[0036]-圖5示意性地示出光伏模塊和基板裝配方法;
[0037]-圖6和圖6Α示意性地示出光伏模塊;
[0038]現(xiàn)在將參考特定實施方式來描述本發(fā)明。對