專利名稱：聚光型太陽能電池封裝結構的制作方法及其封裝結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明有關一種聚光型太陽能電池封裝結構的制作方法及其封裝結構，特別是一種以具有階梯狀結構的陶瓷基座包覆太陽能芯片而提高散熱效率的聚光型太陽能電池封裝結構的制作方法及其封裝結構。
背景技術：
聚光型太陽能電池主要是利用透鏡將太陽光聚集在狹小的面積上以提高發(fā)電效率，當使用聚光型太陽能電池進行電能轉換時，由于材料本身的光譜吸收能力的限制，并無法百分之百將光能轉換成電能輸出，因此進入太陽能電池內多余的能量容易形成熱能囤積在電池中造成元件溫度的上升，導致電池內部暗電流大量上升而降低電池轉換效率。在太陽能電池封裝結構中，一般是直接將太陽能芯片貼合于電路板上，并以焊線接合(wire bond)方式電性連接太陽能芯片與電路板，之后直接灌注環(huán)氧樹脂以隔絕太陽能芯片與外界環(huán)境的接觸；然而環(huán)氧樹脂、太陽能芯片及電路板的熱膨脹系數(shù)間具有相當?shù)牟町?，因此長時間使用后環(huán)氧樹脂容易受到水氣的侵蝕而與電路板脫離，導致無法完全覆蓋太陽能芯片，而使太陽能芯片的使用壽命受到影響；另一方面，由于太陽能芯片及電路板的熱膨脹系數(shù)的差異，太陽能芯片的散熱效率降低。

發(fā)明內容
為了解決上述問題，本發(fā)明目的之一是提出一種聚光型太陽能電池封裝結構的制作方法及其封裝結構，使具有理想的散熱效率且可有效保護太陽能芯片。為了達到上述目的，根據(jù)本發(fā)明一方面的一種聚光型太陽能電池封裝結構的制作方法，包含提供一陶瓷基座，其具有一上表面及一下表面；于陶瓷基座的上表面形成一凹槽，凹槽具有一底面；于凹槽的至少二相對內側壁分別形成一階梯狀結構；形成一第一電極線路于陶瓷基座，使第一電極線路貫穿陶瓷基座且第一電極線路的一頂端及一底端分別顯露于凹槽的底面及陶瓷基座的下表面；形成一第二電極線路于陶瓷基座，使第二電極線路貫穿陶瓷基座且第二電極線路的一頂端及一底端分別顯露于階梯狀結構的一表面及陶瓷基座的下表面；設置一太陽能芯片于凹槽的底面且與第一電極線路的頂端電性連接；電性連接太陽能芯片及第二電極線路；以及設置一透明罩體以覆蓋凹槽及太陽能芯片。根據(jù)本發(fā)明另一方面的一種聚光型太陽能電池封裝結構包含一陶瓷基座具有一上表面及一下表面，上表面設置有一凹槽，且凹槽具有一底面；凹槽的至少二相對內側壁分別形成一階梯狀結構，每一階梯狀結構包含至少二層的階梯平臺，分別為一下階梯平臺及一上階梯平臺；一第一電極線路貫穿陶瓷基座且第一電極線路的一頂端及一底端分別顯露于凹槽的底面及陶瓷基座的下表面；一第二電極線路貫穿陶瓷基座且第二電極線路的一頂端及一底端分別顯露于下階梯平臺的一表面及陶瓷基座的下表面；一太陽能芯片設置于凹槽的底面，與第一電極線路的頂端電性連接；一導電連接結構電性連接太陽能芯片及第二電極線路；以及一透明罩體設置于上階梯平臺的一表面，以覆蓋凹槽及太陽能芯片。
本發(fā)明的有益技術效果是由于太陽能芯片是設置于陶瓷基座的凹槽中，受到陶瓷基座包覆而具有與陶瓷基座較大的接觸面積，因此太陽能芯片的散熱效果較佳；另一方面，借助透明罩體的保護，可長時間隔離外界水氣或空氣接觸太陽能芯片，有效保護太陽能芯片，而避免影響太陽能芯片的光電轉換效率及其使用壽命。


圖IA至圖ID所示為本發(fā)明一實施例聚光型太陽能電池封裝結構的制作方法剖面示意圖。圖2所示為本發(fā)明第一實施例聚光型太陽能電池封裝結構的剖面示意圖。圖3所示為圖2的仰視示意圖。圖4所示為本發(fā)明第一實施例聚光型太陽能電池封裝結構的應用示意圖。圖5所示為本發(fā)明一實施例的陶瓷基座仰視示意圖。圖6所示為本發(fā)明第二實施例聚光型太陽能電池封裝結構的剖面示意圖。
具體實施例方式圖IA至圖ID所示為本發(fā)明一實施例聚光型太陽能電池封裝結構的制作方法剖面示意圖；如圖IA所示，先提供一陶瓷基座12，其上表面形成一凹槽14，且凹槽14的二相對內側壁142分別形成一階梯狀結構16，于一實施例中，凹槽14及階梯狀結構16是一體成型。接著，如圖IB所示，形成一第一電極線路22及一第二電極線路M于陶瓷基座12， 使第一電極線路22及第二電極線路M貫穿陶瓷基座12，其中第一電極線路22是垂直貫穿陶瓷基座12的中間區(qū)域，且第一電極線路22的頂端221及底端222分別顯露于凹槽14的底面141及陶瓷基座12的下表面122，而第二電極線路M則垂直貫穿階梯狀結構16且位于第一電極線路22的兩側，第二電極線路M的頂端241與底端243分別顯露于階梯狀結構16的下階梯平臺18的表面181與陶瓷基座12的下表面122 ；于一實施例中，第一電極線路22與第二電極線路M是以電鍍或嵌入方式形成于陶瓷基座12。之后，如圖IC所示，設置一太陽能芯片沈于凹槽14的底面141，且太陽能芯片沈的底面電極(圖中未示)與第一電極線路22顯露的頂端221電性連接，并以焊線接合(wire bond)方式電性連接太陽能芯片沈的表面電極(圖中未示)與第二電極線路M顯露的頂端 241。最后，如圖ID所示，設置一透明罩體30，以覆蓋凹槽14及太陽能芯片26。進一步地，還可于透明罩體30與太陽能芯片沈之間填設聚乙一乙酸乙脂(EVA)膠、灌注氮氣或進行抽真空；另于透明罩體30的上表面、下表面或上下兩表面上可設置有一抗反射層32，藉以降低入射至封裝結構的光被反射出去的機率，進而增加太陽能芯片沈的光轉換效率。圖2所示為本發(fā)明第一實施例聚光型太陽能電池封裝結構的剖面示意圖。于本實施例中，封裝結構10包含一陶瓷基座12，具有一上表面(未標號)及一下表面122，上表面設置一凹槽14，凹槽14具有一底面141及四內側壁142圍設底面141 ；其中二相對內側壁 142分別形成一階梯狀結構16，每一階梯狀結構16包含二層階梯平臺，分別為一下階梯平臺18及一上階梯平臺20 ；請同時參閱圖3，一第一電極線路22設置于陶瓷基座12的中間區(qū)域，且垂直貫穿陶瓷基座12，使第一電極線路22的頂端221與底端222分別顯露于凹槽 14的底面141及陶瓷基座12的下表面122 ；—第二電極線路M設置于兩側下階梯平臺18 的區(qū)域，使第二電極線路M位于第一電極線路22的兩側且垂直貫穿陶瓷基座12，第二電極線路M的頂端241與底端242分別顯露于下階梯平臺18的表面181與陶瓷基座12的下表面122 ；—太陽能芯片沈設置于凹槽14的底面141，且與第一電極線路22的暴露的頂端221電性連接；一導電連接結構觀電性連接太陽能芯片沈及第二電極線路M ；以及一透明罩體30設置于兩側上階梯平臺20的表面201，以覆蓋凹槽14及太陽能芯片26。其中，第一電極線路22及第二電極線路M的電極是相異，于此實施例中，第一電極線路22的電極是正極，第二電極線路M的電極是負極，又第一電極線路22及第二電極線路M的材質常用者為銅，其是以嵌入或電鍍方式貫穿設置于陶瓷基座12。太陽能芯片沈包含一底面電極(圖中未示)及二表面電極(圖中未示)，太陽能芯片沈以芯片貼合(die bond)方式設置于凹槽14底面141，且太陽能芯片沈的底面電極與第一電極線路22顯露的頂端221電性連接；又上述的導電連接結構觀是多根金屬導線，其是以焊線接合(wire bond)方式電性連接太陽能芯片沈的表面電極與第二電極線路M顯露的頂端Ml。接續(xù)上述說明，透明罩體30是一玻璃，其是可讓一聚光透鏡(圖中未示)所聚集的光線得以順利通過，并聚焦于太陽能芯片沈上，使太陽能芯片沈吸收聚光透鏡的入射光后將其轉換為一電能輸出；透明罩體30與太陽能芯片沈之間可填設聚乙-乙酸乙脂(EVA) 膠、灌注氮氣或為抽真空狀態(tài)；另于透明罩體30的上表面、下表面或上下兩表面上可設置有一抗反射層32，藉以降低入射至封裝結構10的光被反射出去的機率，進而增加太陽能芯片26的光轉換效率。此聚光型太陽能電池封裝結構10在應用時，如圖4所示，是將陶瓷基座12固定于一面積較大的金屬基材34上，金屬基材34的材質常用者為鋁或銅，金屬基材34上形成有印刷電路(圖中未示)，其中具有與第一電極線路22及第二電極線路M對應的電路圖案， 藉以當陶瓷基座12固定于金屬基材34上時，顯露于陶瓷基座12下表面122的第一、第二電極線路22J4底端222、242可與電路圖案對位接觸，進而將太陽能芯片沈所轉換的電能導出。于本發(fā)明中，第二電極線路M的圖案除了如圖2所示分別位于第一電極線路22 的兩側之外；如圖5所示，第二電極線路M亦可嵌設于陶瓷基座12四周，以圍設于第一電極線路22周邊，如此第二電極線路M將可因面積的增大，而具有較高的電流承受度。另一方面，在本發(fā)明中，階梯狀結構16的階梯平臺的階數(shù)不限定為二階，圖6所示為本發(fā)明第二實施例聚光型太陽能電池封裝結構的剖面示意圖，如圖所示，陶瓷基座12的凹槽14的二相對內側壁142上所形成的階梯狀結構16是包含三層的階梯平臺，分別為下階梯平臺18、中間階梯平臺36及上階梯平臺20 ；第一電極線路22設置于陶瓷基座12的中間區(qū)域，且垂直貫穿陶瓷基座12，使第一電極線路22的頂端221與底端222分別顯露于凹槽14的底面141及陶瓷基座12的下表面122 ；第二電極線路M設置于兩側下階梯平臺18 的區(qū)域，使第二電極線路M位于第一電極線路22的兩側且垂直貫穿陶瓷基座12，第二電極線路M的頂端241與底端242分別顯露于下階梯平臺18的表面181與陶瓷基座12的下表面122 ；—太陽能芯片沈設置于凹槽14的底面141，且與第一電極線路22的暴露的頂端221電性連接；一導電連接結構觀電性連接太陽能芯片沈及第二電極線路M ；以及一透明罩體30設置于兩側中間階梯平臺36的表面，以覆蓋凹槽14及太陽能芯片26。此第二實施例與第一實施例的差別在于透明罩體30的設置位置，于第二實施例中，透明罩體30是設置于兩側中間階梯平臺36的表面361，因此透明罩體30兩側面可受到上階梯平臺20的垂直面202的包覆，具有更佳的固定度。在本發(fā)明中，由于太陽能芯片設置于陶瓷基座的凹槽中，受到陶瓷基座包覆而具有與陶瓷基座較大的接觸面積，因此太陽能芯片的散熱效果較佳；另一方面，借助透明罩體的保護，可長時間隔離外界水氣或空氣接觸太陽能芯片，有效保護太陽能芯片，而避免影響太陽能芯片的光電轉換效率及其使用壽命。以上所述的實施例僅是為說明本發(fā)明的技術思想及特點，其目的在使熟悉此項技術的人士能夠了解本發(fā)明的內容并據(jù)以實施，當不能以其限定本發(fā)明的專利范圍，即凡是根據(jù)本發(fā)明所揭示的精神所作出的均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發(fā)明的專利范圍內。
權利要求
1.一種聚光型太陽能電池封裝結構的制作方法，其特征在于，包含 提供一陶瓷基座，其具有一上表面及一下表面；于該陶瓷基座的該上表面形成一凹槽，該凹槽具有一底面； 于該凹槽的至少二相對內側壁分別形成一階梯狀結構；形成一第一電極線路于該陶瓷基座，使該第一電極線路貫穿該陶瓷基座，且該第一電極線路的一頂端及一底端分別顯露于該凹槽的該底面及該陶瓷基座的該下表面；形成一第二電極線路于該陶瓷基座，使該第二電極線路貫穿該陶瓷基座，且該第二電極線路的一頂端及一底端分別顯露于該階梯狀結構的一表面及該陶瓷基座的該下表面； 設置一太陽能芯片于該凹槽的該底面，且與該第一電極線路的該頂端電性連接； 電性連接該太陽能芯片及該第二電極線路；以及設置一透明罩體，以覆蓋該凹槽及該太陽能芯片。
2.根據(jù)權利要求1所述的聚光型太陽能電池封裝結構的制作方法，其特征在于，該第一電極線路與該第二電極線路是以電鍍方式形成于該陶瓷基座。
3.根據(jù)權利要求1所述的聚光型太陽能電池封裝結構的制作方法，其特征在于，該第一電極線路與該第二電極線路是以崁入方式形成于該陶瓷基座。
4.根據(jù)權利要求1所述的聚光型太陽能電池封裝結構的制作方法，其特征在于，還包含填設聚乙一乙酸乙脂(EVA)膠于該透明罩體及該太陽能芯片之間。
5.根據(jù)權利要求1所述的聚光型太陽能電池封裝結構的制作方法，其特征在于，還包含灌注一氮氣于該透明罩體及該太陽能芯片之間。
6.根據(jù)權利要求1所述的聚光型太陽能電池封裝結構的制作方法，其特征在于，還包含對該透明罩體及該太陽能芯片之間進行抽真空。
7.根據(jù)權利要求1所述的聚光型太陽能電池封裝結構的制作方法，其特征在于，還包含形成一抗反射層于該透明罩體的一上表面、一下表面或二者。
8.根據(jù)權利要求1所述的聚光型太陽能電池封裝結構的制作方法，其特征在于，是以焊線接合方式電性連接該太陽能芯片及該第二電極線路。
9.根據(jù)權利要求1所述的聚光型太陽能電池封裝結構的制作方法，其特征在于，該第一電極線路與該第二電極線路的電極是相異。
10.一種聚光型太陽能電池封裝結構，其特征在于，包含一陶瓷基座，具有一上表面及一下表面，該上表面設置有一凹槽，且該凹槽具有一底面；該凹槽的至少二相對內側壁分別形成一階梯狀結構，每一該階梯狀結構包含至少二層的階梯平臺，分別為一下階梯平臺及一上階梯平臺；一第一電極線路，貫穿該陶瓷基座，且該第一電極線路的一頂端及一底端分別顯露于該凹槽的該底面及該陶瓷基座的該下表面；一第二電極線路，貫穿該陶瓷基座，且該第二電極線路的一頂端及一底端分別顯露于該下階梯平臺的一表面及該陶瓷基座的該下表面；一太陽能芯片，設置于該凹槽的該底面，與該第一電極線路的該頂端電性連接； 一導電連接結構，電性連接該太陽能芯片及該第二電極線路；以及一透明罩體，設置于該上階梯平臺的一表面，以覆蓋該凹槽及該太陽能芯片。
11.根據(jù)權利要求10所述的聚光型太陽能電池封裝結構，其特征在于，該第一電極線路與該第二電極線路的電極是相異。
12.根據(jù)權利要求11所述的聚光型太陽能電池封裝結構，其特征在于，該第一電極線路的電極是正極，該第二電極線路的電極是負極。
13.根據(jù)權利要求10所述的聚光型太陽能電池封裝結構，其特征在于，該第二電極線路貫穿該陶瓷基座的該下階梯平臺，并位于該第一電極線路的兩側。
14.根據(jù)權利要求10所述的聚光型太陽能電池封裝結構，其特征在于，該第二電極線路貫穿該陶瓷基座，并圍設于該第一電極線路周邊。
15.根據(jù)權利要求13所述的聚光型太陽能電池封裝結構，其特征在于，該太陽能芯片包含一底面電極及至少二表面電極，該底面電極與該第一電極線路電性連接，該二表面電極電性連接至該第二電極線路。
16.根據(jù)權利要求14所述的聚光型太陽能電池封裝結構，其特征在于，該太陽能芯片包含一底面電極及至少二表面電極，該底面電極與該第一電極線路電性連接，該二表面電極電性連接至該第二電極線路。
17.根據(jù)權利要求10所述的聚光型太陽能電池封裝結構，其特征在于，該透明罩體是一玻璃。
18.根據(jù)權利要求10所述的聚光型太陽能電池封裝結構，其特征在于，該透明罩體及該太陽能芯片之間為填設聚乙-乙酸乙脂(EVA)膠、灌注氮氣或為抽真空狀態(tài)。
19.根據(jù)權利要求10所述的聚光型太陽能電池封裝結構，其特征在于，還包含一抗反射層設置于該透明罩體的一上表面、一下表面或二者。
20.根據(jù)權利要求10所述的聚光型太陽能電池封裝結構，其特征在于，該導電連接結構是多根金屬導線電性連接該太陽能芯片及該第二電極線路。
全文摘要
本發(fā)明是一種聚光型太陽能電池封裝結構的制作方法及其封裝結構，該制作方法包含于一陶瓷基座上形成一凹槽，凹槽的二相對內側壁分別形成一階梯狀結構；設置一太陽能芯片于凹槽的底面；形成一第一電極線路貫穿陶瓷基座，且第一電極線路的頂端與太陽能芯片電性連接；形成一第二電極線路貫穿階梯狀結構，且利用金屬導線連接至太陽能芯片；以及一透明罩體設置于上階梯平臺上，以覆蓋凹槽及太陽能芯片。本發(fā)明的聚光型太陽能電池封裝結構具有散熱效率佳且可有效保護太陽能芯片的優(yōu)點。
文檔編號H01L31/18GK102456770SQ20101060179
公開日2012年5月16日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權日2010年10月14日
發(fā)明者張詒安, 賴利弘 申請人:禧通科技股份有限公司