Brevet FR2898218A1 — publié le 20070907

STRUCTURE DE BOÎTIER POUR UNE PUCE SOLAIRE La présente invention porte sur une structure de boîtier de concentration de lumière pour une puce solaire, en particulier, sur une structure de boîtier pour une puce solaire, qui peut être assemblée en un ensemble de forme arbitraire. Une cellule solaire utilise l'effet photovoltaïque pour convertir l'énergie solaire en énergie électrique. On peut se référer à la Figure 1 pour la structure d'une cellule solaire classique. La cellule solaire classique 105 a une couche semi-conductrice de type N 110, une couche semi-conductrice de type P 112, une couche anti-réfléchissante et deux électrodes 114 et 116. Lorsque des photons entrent dans la cellulaire solaire 105, il y des électrons-trous générés et diffusant à travers la jonction entre la couche semi-conductrice de type N 110 et la couche semi-conductrice de type P 112. Ainsi, un courant est généré à partir de l'électrode supérieure 114 et de l'électrode inférieure 116. En général, l'énergie solaire absorbée par la cellule solaire 105 peut être élevée en augmentant la zone de réception de lumière ou en utilisant un dispositif de concentration de lumière, tel qu'une structure de lentille. Cependant, un élément de concentration de lumière de grande surface est difficile à fabriquer, et un assemblage de taille arbitraire de cellules solaires est également difficile à accomplir. Par ailleurs, le rendement de celui-ci est également difficile à favoriser, et le coût de celui-ci est ainsi augmenté. Par conséquent, développer une structure de boîtier de concentration de lumière à fabrication aisée et à assemblage aisé pour une puce solaire est également l'un des objectifs importants dans les domaines concernés. L'un des objectifs de la présente invention est de proposer une structure de boîtier de concentration de lumière pour une puce solaire, qui peut être fabriquée avec un procédé de fabrication de DEL pour simplifier le procédé de conditionnement d'une cellule solaire de concentration de lumière. Un autre objectif de la présente invention est de proposer une structure de boîtier pour une puce solaire. La grille de connexion de DEL et la structure d'encapsulation en époxy sont utilisées pour conditionner une puce solaire afin de simplifier le procédé de conditionnement d'une puce solaire et de mettre en oeuvre l'ajustabilité en taille d'un assemblage de cellules solaires. Pour atteindre les objectifs mentionnés ci-dessus, conformément à un mode de réalisation de la présente invention, il est proposé une structure de boîtier de concentration de lumière à haute efficacité pour une puce solaire, qui comprend : une puce solaire, un substrat supportant la puce solaire ; plusieurs structures de connexion de câblage électriquement couplées à la puce solaire ; et un couvercle encapsulant la puce solaire, le substrat et une partie des structures de connexion de câblage. De plus, le couvercle peut concentrer la lumière solaire et a une fonction anti-réfléchissante pour augmenter l'absorption de la lumière solaire. La présente invention a donc pour objet une 25 structure de boîtier de concentration de lumière pour une puce solaire, caractérisé par le fait qu'elle comprend : une puce solaire; un substrat supportant ladite puce solaire; une pluralité de structures de connexion de câblage 30 couplées électriquement à ladite puce solaire ; et un couvercle encapsulant ladite puce solaire, ledit substrat et lesdites structures de connexion de câblage, concentrant la lumière solaire et comprenant une structure anti-réfléchissante pour favoriser 35 l'absorption de la lumière solaire. Ledit couvercle peut être formé par un procédé de moulage par injection de matière plastique ou par un procédé de remplissage de moule ou par introduction d'un époxy dans un moule. La structure de boîtier de concentration de lumière pour une puce solaire selon l'invention peut comprendre une structure de boîtier avec des broches. La structure de boîtier de concentration de lumière pour une puce solaire selon l'invention peut comprendre une structure de boîtier à deux rangées de broches ou une structure de boîtier de montage en surface ou une structure de boîtier TO (Transistor Outline Contour de Transistor). Lesdites structures de connexion de câblage peuvent comprendre en outre une pluralité de broches de puissance pénétrant à travers et s'étendant vers l'extérieur à partir dudit couvercle. Ledit couvercle peut être un capuchon transparent ou un tuyau creux. Ladite puce solaire peut être une puce solaire en silicium mono-cristallin ou en silicium polycristallin ou en silicium amorphe. Ladite puce solaire peut être une puce solaire composite. Ladite puce solaire peut absorber la lumière solaire. L'électrode positive et l'électrode négative de ladite puce solaire peuvent être simultanément disposées du même côté de ladite puce solaire ou être chacune disposées des différents côtés de ladite puce solaire. Les broches de ladite structure de boîtier peuvent être assemblées en un ensemble. Ledit couvercle peut être approprié pour un type pour ensemble, assemblé en un ensemble. 10 15 20 Pour mieux illustrer l'objet de la présente invention, on va en décrire ci-après plusieurs modes de réalisation avec référence aux dessins annexés. Sur ces dessins . la Figure 1 est un diagramme représentant schématiquement la structure d'une cellule solaire classique ; la Figure 2A et la Figure 2B sont des diagrammes représentant schématiquement la structure de boîtier pour une puce solaire selon un premier mode de réalisation de la présente invention ; la Figure 3A et la Figure 3B sont des diagrammes représentant schématiquement la structure de boîtier pour une puce solaire selon un second mode de réalisation de la présente invention ; la Figure 4A et la Figure 4B sont des diagrammes représentant schématiquement la structure de boîtier pour une puce solaire selon un troisième mode de réalisation de la présente invention. 25 Si l'on se réfère à la Figure 2A, on peut voir qu'un diagramme représente schématiquement la structure de boîtier pour une puce solaire selon un premier mode de réalisation de la présente invention. La structure 10 de 30 boîtier de puce solaire à deux rangées de broches comprend : une puce solaire 12, un substrat 14, plusieurs structures de connexion de câblage 16 et un couvercle 18. Dans ce mode de réalisation, le substrat 14 est utilisé pour soutenir ou supporter la puce solaire 12 et est fait 35 d'un métal conducteur de l'électricité, tel que le cuivre ou le fer. La puce solaire 12 peut être une puce solaire en silicium mono-cristallin, une puce solaire en silicium polycristallin, une puce solaire en silicium amorphe ou une puce solaire en arséniure de gallium. La puce solaire 12 est fixée sur la surface du substrat 14 par un procédé approprié, par exemple par l'intermédiaire d'une couche adhésive (non représentée sur les dessins). Cependant, dans la présente invention, le procédé de fixation n'est pas limité à l'utilisation d'une couche adhésive. La puce solaire 12 comprend : au moins une couche semi-conductrice de type N, au moins une couche semi-conductrice de type P, une couche absorbante et deux électrodes. Ces deux électrodes sont respectivement couplées électriquement à différentes structures de connexion de câblage 16. Dans ce mode de réalisation, l'électrode positive et l'électrode négative sont disposées de façon séparée sur différents côtés de la puce solaire 12, mais, dans un autre mode de réalisation de la présente invention, l'électrode positive et l'électrode négative peuvent être disposées du même côté de la puce solaire 12, comme représenté sur la Figure 2B. Il est entendu que la structure de la puce solaire 12 n'est pas limitée à celle mentionnée ci-dessus, mais peut en outre comprendre d'autres structures, telles qu'un substrat de verre et une couche barrière. Des broches internes 13 et 19 sont respectivement utilisées pour connecter électriquement les électrodes aux broches externes 15 et 11. Les broches externes 11 et 15 sont configurées pour s'attacher et se coupler électriquement à une structure externe (non représentée sur les dessins) et peuvent également être utilisées en tant que broches de puissance. Les broches externes 11 et 15 peuvent être disposées à des positions appropriées de la structure 10 de boîtier de puce solaire, telles que le côté latéral ou la partie inférieure de la puce solaire 12. Cependant, la présente invention ne limite pas la position des broches externes à celles mentionnées ci-dessus. Le couvercle 18, tel qu'un corps en époxy, couvre et protège la puce solaire 12 et les broches internes 13 et 19, et peut concentrer la lumière solaire. Dans un autre mode de réalisation, le couvercle 18 peut également fonctionner en tant que couche anti-réfléchissante et laisser davantage de lumière solaire entrer dans la structure 10 de boîtier de puce solaire à deux rangées de broches. En raison de la caractéristique de son matériau, le couvercle 18 peut être fabriqué suivant diverses formes géométriques pour concentrer la lumière solaire à partir de diverses directions. Ainsi, la structure 10 de boîtier de puce solaire à deux rangées de broches peut recevoir la lumière solaire provenant de n'importe quelle direction même si elle se trouve toujours en une position fixe. Par conséquent, la présente invention peut résoudre le problème dû au fait que le panneau solaire constitué de puces solaires assemblées doit modifier son orientation pour suivre la trajectoire du soleil pour augmenter la lumière solaire incidente. Par ailleurs, la structure 10 de boîtier de puce solaire à deux rangées de broches peut être fabriquée avec un procédé de conditionnement de DEL courant sans faire intervenir des moules ou des machines supplémentaires. En outre, les structures 10 de boîtier de puce solaire à deux rangées de broches peuvent être assemblées dans le même procédé que celui utilisé par les DEL. Ainsi, les structures 10 de boîtier de puce solaire à deux rangées de broches peuvent être assemblées en un système d'énergie solaire d'une taille et d'une géométrie souhaitées. Si l'on se réfère à la Figure 3A et à la Figure 3B, on peut voir que des diagrammes représentent schématiquement la structure de boîtier pour une puce solaire conforme à un second mode de réalisation de la présente invention. De façon analogue à la structure 10 de boîtier de puce solaire à deux rangées de broches, la structure 20 de boîtier de puce solaire de montage en surface SMD (Surface Mount Device) comprend : une puce solaire 12, un substrat 14, plusieurs structures de connexion de câblage 16 et un couvercle. Différentes structures de connexion de câblage 16 sont respectivement connectées à l'électrode positive et à l'électrode négative, qui sont simultanément disposées du même côté de la puce solaire 12 ou disposées séparément sur différents côtés de la puce solaire 12. Contrairement à la structure 10 de boîtier de puce solaire à deux rangées de broches, la structure 20 de boîtier de puce solaire SMD a des broches externes 11 et 15 s'étendant à partir des côtés latéraux de la puce solaire 12. Par conséquent, la structure 20 de boîtier de puce solaire SMD a une géométrie aplatie. Ainsi, les points de contact des broches externes 11 et 15 peuvent être fixés à un élément externe par un procédé SMT. Par ailleurs, le couvercle de la structure 20 de boîtier de puce solaire SMD peut être fait d'une matière transparente anti-réfléchissante pour augmenter la lumière solaire incidente. Si l'on se réfère à la Figure 4A et à la Figure 4B, on peut voir que des diagrammes représentent schématiquement la structure de boîtier pour une puce solaire selon un troisième mode de réalisation de la présente invention. La structure 30 de boîtier de puce solaire TO (Transistor Outline - Contour de Transistor) comprend : une puce solaire 12, un socle TO 14, un corps TO 18. Dans ce mode de réalisation, la puce solaire 12 est fixée au socle TO 14 et couplée électriquement à la broche interne 13 et au contact 17 sur le socle TO 14. Le broche interne 13 et le contact 17 peuvent pénétrer le socle TO 14 et s'étendre vers l'extérieur pour fonctionner en tant que broches externes 15 et 11. Le corps TO 18 peut protéger la puce solaire 12 et concentrer la lumière solaire provenant de toutes les directions, et le corps TO 18 peut être fait d'une matière anti-réfléchissante de telle sorte que davantage de lumière solaire peut pénétrer dans le corps TO 18. La forme du corps TO 18 n'est pas limitée à être la forme de colonne représentée sur la Figure 4A et sur la Figure 4B, mais peut en outre comprendre toutes les formes ayant un effet de concentration de lumière. Par ailleurs, ce qui est installé sur le socle TO 14 n'est pas limité à une ou plusieurs puces solaires 12, mais peut également comprendre des puces et éléments ayant d'autres fonctions. Ces modes de réalisation décrits ci-dessus sont destinés à améliorer la compréhension des idées et caractéristiques techniques de la présente invention, afin de permettre à l'homme du métier de comprendre, réaliser et utiliser la présente invention. Cependant, ils ne sont pas destinés à limiter le domaine de définition de la présente invention, et n'importe quelle modification et variante équivalente selon l'esprit de la présente invention doit être également comprise dans le domaine de définition des revendications de la présente invention. REVENDICATIONS 1 - Structure de boîtier de concentration de lumière pour une puce solaire, caractérisé par le fait qu'elle comprend : une puce solaire (12) ; un substrat (14) supportant ladite puce solaire (12) ; une pluralité de structures de connexion de câblage (16) couplées électriquement à ladite puce solaire (12) ; et un couvercle (18) encapsulant ladite puce solaire (12), ledit substrat (14) et lesdites structures de connexion de câblage (16), concentrant la lumière solaire et comprenant une structure anti-réfléchissante pour favoriser l'absorption de la lumière solaire. 2 - Structure de boîtier de concentration de lumière pour une puce solaire (12) selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit couvercle (18) est formé par un procédé de moulage par injection de matière plastique. 3 - Structure de boîtier de concentration de lumière pour une puce solaire selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit couvercle (18) est formé par un procédé de remplissage de moule. 4 - Structure de boîtier de concentration de lumière pour une puce solaire selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit couvercle (18) est formé par introduction d'un époxy dans un moule. 5 - Structure de boîtier de concentration de lumière pour une puce solaire selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comprend une structure de boîtier avec des broches. 6 - Structure (10) de boîtier de concentration de 35 lumière pour une puce solaire selon la revendication 1,caractérisée par le fait qu'elle comprend une structure de boîtier à deux rangées de broches. 7 - Structure (20) de boîtier de concentration de lumière pour une puce solaire selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comprend une structure de boîtier de montage en surface. 8 - Structure (30) de boîtier de concentration de lumière pour une puce solaire selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comprend une structure de boîtier T0. 9 - Structure de boîtier de concentration de lumière pour une puce solaire selon la revendication 1, caractérisée par le fait que lesdites structures de connexion de câblage (16) comprennent en outre une pluralité de broches de puissance pénétrant à travers et s'étendant vers l'extérieur à partir dudit couvercle (18). 10 - Structure de boîtier de concentration de lumière pour une puce solaire selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit couvercle (18) est un capuchon transparent. 11 - Structure de boîtier de concentration de lumière pour une puce solaire selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit couvercle (18) est un tuyau creux. 12 - Structure de boîtier de concentration de lumière pour une puce solaire selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite puce solaire (12) est une puce solaire en silicium mono-cristallin. 13 - Structure de boîtier de concentration de lumière pour une puce solaire selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite puce solaire (12) est une puce solaire en silicium polycristallin. 14 - Structure de boîtier de concentration de lumière pour une puce solaire selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite puce solaire (12) est une puce solaire en silicium amorphe. 15 - Structure de boîtier de concentration de lumière pour une puce solaire selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite puce solaire (12) est une puce solaire composite. 16 - Structure de boîtier de concentration de lumière pour une puce solaire selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite puce solaire (12) absorbe la lumière solaire. 17 - Structure de boîtier de concentration de lumière pour une puce solaire selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'électrode positive et l'électrode négative de ladite puce solaire (12) sont simultanément disposées du même côté de ladite puce solaire (12). 18 - Structure de boîtier de concentration de lumière pour une puce solaire selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'électrode positive et l'électrode négative de ladite puce solaire sont chacune disposées au niveau de différents côtés de ladite puce solaire (12). 19 Structure de boîtier de concentration de lumière pour une puce solaire selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les broches de ladite structure de boîtier sont assemblées en un ensemble. 20 - Structure de boîtier de concentration de lumière pour une puce solaire selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit couvercle (18) est approprié pour un type pour ensemble, assemblé en un ensemble.30