用於高倍聚光太陽電池系統的軟鍵合方法
2023-08-08 11:40:11 3
專利名稱：用於高倍聚光太陽電池系統的軟鍵合方法
技術領域：
本發明屬於半導體技術領域，特別涉及一種用於高倍聚光太陽電池系 統的軟鍵合方法。
背景技術：
開發新能源是全世界面臨的共同課題。在新能源中，光伏發電倍受矚 目，但由於過高的成本，目前還沒有充分進入市場。聚光太陽電池是降低 太陽電池利用總成本的一種措施。它通過聚光器使較大面積的陽光會聚在 較小面積的電池上，以增加光強，從而獲得更多的電能輸出。然而，會聚 的太陽光受太陽電池效率的限制只有少部分轉化為電能，沒有被電池吸收 的光能將轉化為熱能。如果轉化的熱能沒有及時散去的話，將使太陽電池 溫度升高至幾百甚至上千攝氏度。過高的溫度會急劇降低太陽電池的開路 電壓、填充因子和轉換效率，使得其性能下降。因此，未被太陽電池吸收 的光能所轉化的熱能要很好的傳導至散熱器上，來降低太陽電池的溫度。
所以，太陽電池晶片與管殼之間的導熱鍵合顯得很重要，否則太陽電 池溫度會升高，使得其性能下降。工業中一般會選擇導熱性能良好的導電 膠來鍵合晶片和管殼，並在其固化溫度下固化形成良好接觸。但該方法在 電池工作溫度下易在晶片底部和管殼表面之間形成熱應力，這種應力會使 太陽電池晶片受損，使得其性能下降。利用本發明提供的軟鍵合方法能夠 消除這種應力，達到更好的導電和導熱效果。該軟鍵合材料在電池晶片工 作溫度下為液態，其液態薄層位於電池晶片底部和管殼之間，消除了普通 導電膠所帶來的熱應力，提高太陽電池的性能。並且該鍵合材料由於其液 態性質能很好地使晶片和管殼的接觸面緊密聯接，更好地提高了導熱性 能。利用該軟鍵合方法並安裝上散熱器後便能很好地降低聚光太陽電池在
3高倍聚光下溫度的升高，很好地提高了聚光光伏系統的穩定性和可靠性。
發明內容
本發明的目的在於，提供一種用於聚光太陽電池系統的軟鍵合方法， 用於高倍聚光太陽電池系統。該鍵合方法採用軟鍵合材料，可有效地提高 鍵合材料的導熱性能和導電性能。利用該軟鍵合方法，太陽電池晶片與管 殼形成導熱和導電性能良好的鍵合接觸，安裝散熱器後能很好地降低聚光 光伏系統在高倍聚光下溫度的升高，很好地提高了聚光光伏系統的穩定性 .和可靠性。
本發明提供一種用於高倍聚光太陽電池系統的軟鍵合方法，其特徵在 於，包括如下步驟
步驟l:在一太陽電池晶片的底部固接一軟鍵合材料層，該軟鍵合材 料層為低熔點金屬，該低熔點金屬在電池的工作溫度區域內為液態，低於 電池的工作溫度時為固態；
步驟2:將軟鍵合材料層的另一面固接在管殼的上面；
步驟3:將管殼的另一面絕緣固定在一散熱器上，完成軟鍵合工藝。
其中該低熔點金屬為Ga、 In、 Sn或Cd或其合金。 其中該低熔點金屬中還加入有Ag、 Cu或Au微粒以提高軟鍵合材料層 的導熱性能和導電性能。
為了進一步說明本發明的結構和特徵，以下結合附圖對本發明作一詳 細的描述，其中
圖1為本發明聚光太陽電池系統軟鍵合原理圖。
圖2為本發明的一實施例，建立的高倍聚光光伏系統圖。
具體實施例方式
請參閱圖l所示，為本發明的一種用於高倍聚光太陽電池系統的軟鍵
合方法，包括如下步驟
步驟1:在一太陽電池晶片1的底部固接一軟鍵合材料層2，該軟鍵合材料層2為低熔點金屬，該低熔點金屬在電池的工作溫度區域內為液態，
低於電池的工作溫度時為固態；當所述的軟鍵合材料層2在聚光太陽電池 工作溫度區域內為液態時，其液態性質能很好地使得太陽電池晶片1與管 殼4之間的接觸面緊密聯接，提高了導熱性能；當所述的軟鍵合材料層2 在聚光太陽電池工作溫度區域內為液態時，其液態性質可消除普通導電膠 固化情形下所帶來的熱應力，使太陽電池晶片l免受熱應力的損失，提高 了聚光太陽電池系統的穩定性。所述的該低熔點金屬為Ga、 In、 Sn或Cd 或其合金；該低熔點金屬中，Ga在自然界中為柔軟無毒的金屬，在大氣環 境下熔點很低，僅為29.77"，常溫下的導熱係數為0.4W/(cnr K)，並且 其在常溫的空氣中很穩定，僅當溫度高於26(TC以上時，乾燥的氧才會使 鎵金屬氧化；In在常溫下很穩定，其熔點為156.76°C，導熱係數為 0.8W/(cm* K); Sn金屬柔軟易彎曲，常溫下的熔點為232°C ，導熱係數為 0.66W/(cm* K); Cd金屬很柔軟並且延展性好，常溫下的熔點為321°C， 導熱係數為O. 9W/(cm* K)。同時，Ga與很多金屬如Sn、 In、 Cd等以生成 熔點低的合金，Sn含量為8%的Ga合金熔點為20°C， In含量為25%的Ga 合金熔點為16°C。並且，Cd、 Sn、 In的合金熔點可達到4(TC到7(TC之間。 一般地，聚光太陽電池的工作溫度需80。C以下。因此，所述的低熔點金屬 能夠在聚光太陽電池工作溫度下為液態，可使其上下表面物體緊密接觸， 並達到很好的導熱性能和導電性能；其中該低熔點金屬中還加入有Ag、 Cu 或Au微粒以提高該軟鍵合材料層2的導電性和導熱性；所述的Ag、 Cu或 Au金屬微粒具有良好的導熱係數和電導率，特別地，Ag金屬在所有金屬 中其導熱性能和導電性能為最好，Cu、 Aii次之，將其細微顆粒均勻地摻入 上述的軟鍵合材料層2中，可提高軟鍵合材料層2的導熱性能和導電性能。 其中金屬微粒最好為納米級尺度，能很好地均勻分布於軟鍵合材料層2中， 起到好的均勻的導熱和導電效果；
步驟2:將軟鍵合材料層2的另一面固接在管殼4的上面，管殼4可 為方形或者圓形，其上表面導電，將太陽電池晶片1的電流通過管殼4的 設計電路傳輸出來；所述管殼4的下表面做絕緣化處理，可以採用氧化處 理或者發黑處理；所述管殼4的主要組成材料可為Al或者Cu。
步驟3:將管殼4的另一面絕緣固定在一散熱器5上，完成軟鍵合工藝，所述的固定方式可以為採用螺絲3固定，也可以採用粘接固定。所述 管殼4與散熱器5之間的絕緣處理可以採用步驟2中所述的對管殼4下表 面進行絕緣化，也可以只對散熱器5的表面進行絕緣化處理。對散熱器5 的絕緣化處理可以採用發黑處理，該方法不僅起到絕緣作用，也可提高散 熱器5表面的熱輻射係數，更好地對系統進行散熱。 實施例
請參閱圖2，為本發明的一實施例，其是採用圖l的系統，建立了高 倍聚光太陽電池系統。如圖2所示，在該圖l所示系統的上方加置一透鏡 7，在太陽光6照射在透鏡7上後，透鏡7將太陽光6聚焦在太陽電池芯 片1的上表面。其中透鏡7可為普通的凸透鏡，也可為菲涅爾透鏡，其形 狀可為方形或者圓形。通過透鏡7聚焦的太陽光6到達太陽電池晶片1的 上表面，可以提高太陽電池晶片1的吸收光密度，同時也會使得太陽電池 晶片1溫度升高，於是利用本發明的軟鍵合方法，可起到溫度降低的作用。 此方法具體為，太陽電池晶片1的下表面通過本發明的軟鍵合材料層2與 管殼4鍵合接觸，管殼4與散熱器5之間通過螺絲3固定形成無間隙結合， 這樣太陽電池晶片1上的熱能就能通過軟鍵合材料層2傳遞到管殼4上， 然後再由管殼4上傳遞到散熱器5上，最後有散熱器5傳遞到周圍空氣中。
實現發明所具有的意義
本發明提供的晶片與管殼之間的軟鍵合方法，用於高倍聚光太陽電池 系統。該鍵合方法採用軟鍵合材料，可有效地提高鍵合材料的導熱性能和 導電性能。該軟鍵合材料低溫下為固態，電池的工作溫度區域內為液態， 可通過其優良的填充性能使接觸面緊密聯接。該軟鍵合材料可由低熔點金 屬Ga、 In、 Sn或Cd或其合金組成。在該低熔點金屬中可加入Ag、 Cu或 Au等微粒來提高該軟鍵合材料的導熱性能和導電性能。該軟鍵合材料在電 池的工作溫度區域的液態性質，可減少普通膠固化後熱應力對電池晶片的 損傷，並能更好地導熱。利用該軟鍵合方法，太陽電池晶片與管殼形成導 電和導熱性能良好的鍵合接觸，安裝上散熱器後能很好地降低聚光光伏系 統在高倍聚光下溫度的升高，很好地提高了聚光光伏系統的穩定性和可靠 性。
權利要求
1、一種用於高倍聚光太陽電池系統的軟鍵合方法，其特徵在於，包括如下步驟步驟1在一太陽電池晶片的底部固接一軟鍵合材料層，該軟鍵合材料層為低熔點金屬，該低熔點金屬在電池的工作溫度區域內為液態，低於電池的工作溫度時為固態；步驟2將軟鍵合材料層的另一面固接在管殼的上面；步驟3將管殼的另一面絕緣固定在一散熱器上，完成軟鍵合工藝。
2、 根據權利要求1所述的用於高倍聚光電池系統的軟鍵合方法，其 特徵在於，其中該低熔點金屬為Ga、 In、 Sn或Cd或其合金。
3、 根據權利要求1或2所述的用於高倍聚光電池系統的軟鍵合方法， 其特徵在於，其中該低熔點金屬中還加入有Ag、 Cii或Au微粒，以提高 軟鍵合材料層的導熱性能和導電性能。
全文摘要
本發明提供一種用於高倍聚光太陽電池系統的軟鍵合方法，其特徵在於，包括如下步驟步驟1在一太陽電池晶片的底部固接一軟鍵合材料層，該軟鍵合材料層為低熔點金屬，該低熔點金屬在電池的工作溫度區域內為液態，低於電池的工作溫度時為固態；步驟2將軟鍵合材料層的另一面固接在管殼的上面；步驟3將管殼的另一面絕緣固定在一散熱器上，完成軟鍵合工藝。
文檔編號H01L31/18GK101630700SQ200810116739
公開日2010年1月20日 申請日期2008年7月16日 優先權日2008年7月16日
發明者敏 崔, 王彥碩, 白一鳴, 陳諾夫 申請人:中國科學院半導體研究所