(57)【要約】【課題】集光型太陽電池パッケージ構造の製造方法を提供する。【解決手段】集光型太陽電池パッケージ構造の製造方法は、セラミックベースプレート上に、凹槽を形成するステップと、凹槽の二つの相対する内側壁に、それぞれ、階段状構造を形成するステップと、太陽電池チップを凹槽の底面に形成するステップと、セラミックベースプレートを貫通する第一電極回路を形成し、第一電極回路の頂端と太陽電池チップを電気的に接続するステップと、階段状構造を貫通する第二電極回路を形成し、金属導線により、第二電極回路と太陽電池チップを接続するステップと、透明カバーを上階段上に設置して、凹槽と太陽電池チップを被覆するステップと、を含む。又、集光型太陽電池パッケージ構造も提供され、この集光型太陽電池パッケージ構造は、散熱効果に優れ、太陽電池チップを効果的に保護することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集光型太陽電池パッケージ構造の製造方法であって、
上表面と下表面を有するセラミックベースプレートを提供するステップと、
前記セラミックベースプレートの上表面に、底面を有する凹槽を形成するステップと、
前記凹槽の少なくとも二つの相対する内側壁に、それぞれ、階段状構造を形成するステップと、
第一電極回路を前記セラミックベースプレートに貫通させて形成して、前記第一電極回路の頂端と底端を、それぞれ、前記凹槽の前記底面と前記セラミックベースプレートの前記下表面で露出させるステップと、
第二電極回路を前記セラミックベースプレートに貫通させて形成して、前記第二電極回路の頂端と底端を、それぞれ、前記階段状構造の表面と前記セラミックベースプレートの前記下表面で露出させるステップと、
太陽電池チップを前記凹槽の底面に形成し、且つ、前記第一電極回路の前記頂端と電気的に接続するステップと、
前記太陽電池チップと前記第二電極回路を電気的に接続するステップと、
透明カバーを設置して、前記凹槽と前記太陽電池チップを被覆するステップと、
を含むことを特徴とする集光型太陽電池パッケージ構造の製造方法。
【請求項２】
前記第一電極回路と前記第二電極回路は、電気めっきの方式で、前記セラミックベースプレートに形成されることを特徴とする請求項１に記載の集光型太陽電池パッケージ構造の製造方法。
【請求項３】
前記第一電極回路と前記第二電極回路は、嵌入方式で、前記セラミックベースプレートに形成されることを特徴とする請求項１に記載の集光型太陽電池パッケージ構造の製造方法。
【請求項４】
更に、前記透明カバーと前記太陽電池チップの間に、エチレン酢酸ビニール(EVA)を充填するか、又は窒素ガスを注入するか、又は前記透明カバーと前記太陽電池チップの間を真空状態にすることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の集光型太陽電池パッケージ構造の製造方法。
【請求項５】
更に、前記透明カバーの上表面、下表面、又は、上下両表面上に、反射防止層を設置することを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の集光型太陽電池パッケージ構造の製造方法。
【請求項６】
ワイヤボンディング方式により、前記太陽電池チップと前記第二電極回路を電気的に接続することを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の集光型太陽電池パッケージ構造の製造方法。
【請求項７】
前記第一電極回路と前記第二電極回路の電極は異なることを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の集光型太陽電池パッケージ構造の製造方法。
【請求項８】
集光型太陽電池パッケージ構造であって、
上表面と下表面を有し、前記上表面は凹槽を設置し、且つ、前記凹槽は底面を有するセラミックベースプレートと、
前記凹槽の少なくとも二つの相対する内側壁にそれぞれ形成され、下階段と上階段を含む少なくとも二層の階段を有する階段状構造と、
前記セラミックベースプレートを貫通し、且つ、頂端と底端が、それぞれ、前記凹槽の前記底面と前記セラミックベースプレートの前記下表面で露出する第一電極回路と、
前記セラミックベースプレートを貫通し、且つ、頂端と底端が、それぞれ、前記下階段の表面と前記セラミックベースプレートの前記下表面で露出する第二電極回路と、
前記凹槽の底面に設置され、前記第一電極回路の前記頂端と電気的に接続する太陽電池チップと、
前記太陽電池チップと前記第二電極回路に電気的に接続する導電接続構造と、
前記上階段の表面に設置され、前記凹槽と前記太陽電池チップを被覆する透明カバーと、
を含むことを特徴とする集光型太陽電池パッケージ構造。
【請求項９】
前記第一電極回路の電極と前記第二電極回路の電極は異なることを特徴とする請求項８に記載の集光型太陽電池パッケージ構造。
【請求項１０】
前記第一電極回路は正極で、前記第二電極回路の電極は負極であることを特徴とする請求項９に記載の集光型太陽電池パッケージ構造。
【請求項１１】
前記第二電極回路は、前記セラミックベースプレートの前記下階段を貫通し、前記第一電極回路の両側に位置することを特徴とする請求項８から１０の何れか一項に記載の集光型太陽電池パッケージ構造。
【請求項１２】
前記第二電極回路は、前記セラミックベースプレートの前記下階段を貫通し、前記第一電極回路周辺に囲設されることを特徴とする請求項8から１１の何れか一項に記載の集光型太陽電池パッケージ構造。
【請求項１３】
前記太陽電池チップは、底面電極と少なくとも二つの表面電極を含み、前記底面電極と前記第一電極回路は、電気的に接続し、前記二つの表面電極は、前記第二電極回路に電気的に接続されることを特徴とする請求項8から１２の何れか一項に記載の集光型太陽電池パッケージ構造。
【請求項１４】
前記透明カバーはガラスであることを特徴とする請求項8から１３の何れか一項に記載の集光型太陽電池パッケージ構造。
【請求項１５】
前記透明カバーと前記太陽電池チップ間は、エチレン酢酸ビニール(EVA)を充填するか、又は窒素ガスを注入するか、又は真空にすることを特徴とする請求項8から１４の何れか一項に記載の集光型太陽電池パッケージ構造。
【請求項１６】
更に、前記透明カバーの上表面、下表面、又は、上下両表面上に、反射防止層を設置することを特徴とする請求項8から１５の何れか一項に記載の集光型太陽電池パッケージ構造。
【請求項１７】
前記導電接続構造は、複数の導電接続構造が、前記太陽電池チップと前記第二電極回路に電気的に接続することを特徴とする請求項8から１６の何れか一項に記載の集光型太陽電池パッケージ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集光型太陽電池パッケージ構造の製造方法とそのパッケージ構造に関するものであって、特に、階段状構造を有するセラミックベースプレートにより、太陽電池チップを包み、散熱効果を高める集光型太陽電池パッケージ構造とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
集光型太陽電池は、主に、レンズを利用して、太陽光を狭い面積に集光させて、発電効果を高める。集光型太陽電池が、電気エネルギーの変換に用いられる時、材料自身の光スペクトル吸収能力の制限により、１００パーセントの光エネルギーを電気エネルギーに変換して出力することができず、よって、太陽電池内に残る余分なエネルギーは、電池中に熱を蓄積し、素子の温度が上昇し、電池内部の暗電流が大量に上昇し、電池変換効率を低下させる。
【０００３】
太陽電池パッケージ構造中、太陽電池チップは、通常、直接に回路板上に取り付けられ、ワイヤボンディング(wire bonding)方式で、回路板と電気的に接続し、その後、直接、エポキシ樹脂を注入して、太陽電池チップと外界環境を隔絶する。しかし、エポキシ樹脂、太陽電池チップ、及び、回路板の熱膨脹係数は大きな差があり、よって、長時間使用すると、エポキシ樹脂が水分により浸食されて、回路板から分離しやすくなり、太陽電池チップが露出してしまい、太陽電池チップの使用寿命に影響する。また、太陽電池チップと回路板の熱膨脹係数の差異により、太陽電池チップの散熱効果が低下する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の問題を解決するため、本発明は、散熱効果に優れ、効果的に、太陽電池チップを保護することができる集光型太陽電池パッケージ構造とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目標を達成するため、本発明の実施例による集光型太陽電池パッケージ構造の製造方法は、上表面と下表面を有するセラミックベースプレートを提供するステップと、セラミックベースプレートの上表面に、底面を有する凹槽を形成するステップと、凹槽の少なくとも二つの相対する内側壁に、それぞれ、階段状構造を形成するステップと、第一電極回路をセラミックベースプレートに形成して、第一電極回路をセラミックベースプレートに貫通させ、且つ、第一電極回路の頂端と底端を、それぞれ、凹槽の底面とセラミックベースプレートの下表面で露出させるステップと、第二電極回路をセラミックベースプレートに形成して、第二電極回路をセラミックベースプレートに貫通させ、且つ、第二電極回路の頂端と底端を、それぞれ、階段状構造の表面とセラミックベースプレートの下表面で露出させるステップと、太陽電池チップを凹槽の底面に設置し、且つ、太陽電池チップと第一電極回路の頂端を電気的に接続するステップと、太陽電池チップと第二電極回路を電気的に接続するステップと、透明カバーを設置して、凹槽と太陽電池チップを被覆するステップと、を含む。
【０００６】
本発明のもう一つの具体例による集光型太陽電池パッケージ構造は、上表面と下表面を有し、上表面は凹槽を設置し、且つ、凹槽は底面を有するセラミックベースプレートと、凹槽の少なくとも二つの相対する内側壁にそれぞれ形成され、少なくとも二層の階段、即ち、下階段と上階段を含む階段状構造と、セラミックベースプレートを貫通し、且つ、頂端と底端が、それぞれ、凹槽の底面とセラミックベースプレートの下表面で露出する第一電極回路と、セラミックベースプレートを貫通し、且つ、頂端と底端が、それぞれ、下階段の表面とセラミックベースプレートの下表面で露出する第二電極回路と、凹槽の底面に設置され、第一電極回路の頂端と電気的に接続する太陽電池チップと、太陽電池チップと第二電極回路に電気的に接続する導電接続構造、及び、上階段の表面に設置され、凹槽と太陽電池チップを被覆する透明カバーと、を含む。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の集光型太陽電池パッケージ構造は、太陽電池チップがセラミックベースプレートの凹槽中に設置され、セラミックベースプレートの被覆を受け、セラミックベースプレートとの接触面積が大きいので、太陽電池チップの散熱效果がよい。又、透明カバーの保護により、太陽電池チップは、長時間、外界水分や空気にさらされず、太陽電池チップを効果的に保護し、太陽電池チップの光電変換効率と使用寿命に影響するのを防止する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】本発明の実施例による集光型太陽電池パッケージ構造の製造方法の断面図である。
【図１Ｂ】本発明の実施例による集光型太陽電池パッケージ構造の製造方法の断面図である。
【図１Ｃ】本発明の実施例による集光型太陽電池パッケージ構造の製造方法の断面図である。
【図１Ｄ】本発明の実施例による集光型太陽電池パッケージ構造の製造方法の断面図である。
【図２】本発明の第一実施例による集光型太陽電池パッケージ構造の断面図である。
【図３】図２の上視図である。
【図４】本発明の第一実施例による集光型太陽電池パッケージ構造の応用を示す図である。
【図５】本発明の一つの実施例のセラミックベースプレートの上視図である。
【図６】本発明の第二実施例による集光型太陽電池パッケージ構造の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１A〜図１Dは、本発明の実施例による集光型太陽電池パッケージ構造の製造方法の断面図である。図１Aで示されるように、セラミックベースプレート１２を提供し、その上表面に凹槽１４を形成し、且つ、凹槽１４の二つの相対する内側壁１４２に、それぞれ、階段状構造１６を形成する。一つの実施例中、凹槽１４と階段状構造１６は、一体成型である。
【００１０】
続いて、図１Bで示されるように、第一電極回路２２と第二電極回路２４とを、セラミックベースプレート１２上に形成し、第一電極回路２２と第二電極回路２４とを、セラミックベースプレート１２に貫通させる。第一電極回路２２は、セラミックベースプレート１２の中間領域に垂直に貫通し、且つ、第一電極回路２２の頂端２２１と底端２２２は、それぞれ、凹槽１４の底面１４１とセラミックベースプレート１２の下表面１２２で露出し、第二電極回路２４は、階段状構造１６に垂直に貫通し、且つ、第一電極回路２２の両側に位置し、第二電極回路２４の頂端２４１と底端２４３は、それぞれ、階段状構造１６の下階段１８の表面１８１とセラミックベースプレート１２の下表面１２２で露出する。一つの実施例中、第一電極回路２２と第二電極回路２４は、電気めっき、又は、嵌入方式で、セラミックベースプレート１２に設置される。
【００１１】
その後、図１Cで示されるように、太陽電池チップ２６を凹槽１４の底面１４１に設置し、且つ、太陽電池チップ２６の底面電極(図示しない)と第一電極回路２２の露出する頂端２２１を電気的に接続し、ワイヤボンディング(wire bonding)方式により、太陽電池チップ２６の表面電極(図示しない)と第二電極回路２４の露出する頂端２４１を電気的に接続する。
【００１２】
最後に、図１Dで示されるように、透明カバー３０を設置して、凹槽１４と太陽電池チップ２６を被覆する。更に、透明カバー３０と太陽電池チップ２６の間は、エチレン酢酸ビニール(EVA)を充填するか、窒素ガスを注入するか、又は真空にする。別に、透明カバー３０の上表面、下表面、又は、上下両表面上に、反射防止層３２を設置して、パッケージ構造に入射する光が反射される比率を減少させ、太陽電池チップ２６の光変換効率を増加させる。
【００１３】
図２は、本発明の第一実施例による集光型太陽電池パッケージ構造の断面図である。本実施例中、パッケージ構造１０は、上表面(符号なし)と下表面１２２を有するセラミックベースプレート１２を含み、上表面には凹槽１４を有し、凹槽１４は、底面１４１と底面１４１を囲む四つの内側壁１４２とを有する。二つの相対する内側壁１４２は、それぞれ、階段状構造１６を形成し、各階段状構造１６は、それぞれ、下階段１８と上階段２０を有する。同時に、図３を参照すると、第一電極回路２２が、セラミックベースプレート１２の中間領域に設置され、且つ、セラミックベースプレート１２を垂直に貫通し、第一電極回路２２の頂端２２１と底端２２２が、それぞれ、凹槽１４の底面１４１とセラミックベースプレート１２の下表面１２２で露出する。第二電極回路２４は、両側の下階段１８の領域に設置され、第二電極回路２４は、第一電極回路２２の両側に位置し、且つ、セラミックベースプレート１２を垂直に貫通し、第二電極回路２４の頂端２４１と底端２４２は、それぞれ、下階段１８の表面１８１とセラミックベースプレート１２の下表面１２２で露出する。太陽電池チップ２６は、凹槽１４の底面１４１に設置され、且つ、第一電極回路２２の露出した頂端２２１と電気的に接続する。導電接続構造２８は、太陽電池チップ２６と第二電極回路２４に電気的に接続する。透明カバー３０は、両側の上階段２０の表面２０１に設置され、凹槽１４と太陽電池チップ２６を被覆する。
【００１４】
第一電極回路２２と第二電極回路２４の電極は異なり、この実施例中、第一電極回路２２の電極は正極で、第二電極回路２４の電極は負極である。第一電極回路２２と第二電極回路２４の材質は、通常、銅で、嵌入、又は、電気めっき方式により、セラミックベースプレート１２を貫通して、設置される。太陽電池チップ２６は、底面電極(図示しない)と二つの表面電極(図示しない)を含み、太陽電池チップ２６は、ダイボンディング(die bonding)方式により、凹槽１４の底面１４１に設置され、且つ、太陽電池チップ２６の底面電極と第一電極回路２２の露出する頂端２２１は、電気的に接続する。又、上述の導電接続構造２８は、複数の金属導線を有し、ワイヤボンディング(wire bonding)方式で、太陽電池チップ２６の表面電極と第二電極回路２４の露出する頂端２４１に電気的に接続される。
【００１５】
説明を継続すると、透明カバー３０はガラスで、集光レンズ(図示しない)により集光される光線を通過させ、太陽電池チップ２６上に集光させて、太陽電池チップ２６が、集光レンズの入射光を吸収後、電気エネルギーに変換し、電気エネルギーを出力する。透明カバー３０と太陽電池チップ２６の間は、エチレン酢酸ビニル(EVA)を充填、窒素ガス注入、又は、真空状態にする。又、透明カバー３０の上表面、下表面、又は、上下両表面上に、反射防止層３２を設置して、パッケージ構造１０に入射する光が反射される比率を減少させ、太陽電池チップ２６の光変換効率を増加させる。
【００１６】
この集光型太陽電池パッケージ構造１０の応用時、図４で示されるように、セラミックベースプレート１２を、面積が大きい金属基材３４上に設置し、金属基材３４の材質は、通常、アルミニウム又は銅であり、金属基材３４上に、プリント回路(図示しない)を形成し、第一電極回路２２と第二電極回路２４に対応する回路パターンを有し、セラミックベースプレート１２が金属基材３４上に固定される時、セラミックベースプレート１２下表面１２２で露出する第一、第二電極回路２２、２４の底端２２２、２４２は、回路パターンと照準して接触し、太陽電池チップ２６により変換される電気エネルギーを導出する。
【００１７】
本発明中、第二電極回路２４のパターンは、図２で示されるように、それぞれ、第一電極回路２２の両側の外に位置する以外に、図５で示されるように、第二電極回路２４は、セラミックベースプレート１２四周に嵌設されて、第一電極回路２２周辺を囲んで、設置されてもよく、これにより、第二電極回路２４は、面積の増大により、高い電流に耐えることができる。
【００１８】
又、本発明中、階段状構造１６の階段数は、二段に制限されない。図６は、本発明の第二実施例による集光型太陽電池パッケージ構造の断面図で、図６のように、セラミックベースプレート１２の凹槽１４の二つの相対する内側壁１４２上に形成される階段状構造１６は、三層の階段、それぞれ、下階段１８、中間階段３６、及び、上階段２０を有する。第一電極回路２２は、セラミックベースプレート１２の中間領域に設置され、且つ、セラミックベースプレート１２を垂直に貫通し、第一電極回路２２の頂端２２１と底端２２２が、それぞれ、凹槽１４の底面１４１とセラミックベースプレート１２の下表面１２２で露出する。第二電極回路２４は、両側の下階段１８の領域に設置され、第二電極回路２４は、第一電極回路２２の両側に位置し、且つ、セラミックベースプレート１２を垂直に貫通し、第二電極回路２４の頂端２４１と底端２４２は、それぞれ、下階段１８の表面１８１とセラミックベースプレート１２の下表面１２２で露出する。太陽電池チップ２６は、凹槽１４の底面１４１に設置され、且つ、第一電極回路２２の露出する頂端２２１と電気的に接続する。導電接続構造２８は、太陽電池チップ２６と第二電極回路２４に電気的に接続する。透明カバー３０は、両側の中間階段３６の表面に設置されて、凹槽１４と太陽電池チップ２６を被覆する。この第二実施例と第一実施例の差別は、透明カバー３０の設置位置であり、第二実施例中、透明カバー３０は、両側の中間階段３６の表面３６１に設置されるので、透明カバー３０両側面は、上階段２０の垂直面２０２の被覆保護を受け、好ましい固定度を有する。
【００１９】
本発明中、太陽電池チップは、セラミックベースプレートの凹槽中に形成され、セラミックベースプレートの被覆保護を受け、セラミックベースプレートとの接触面積が大きいので、太陽電池チップの散熱效果がよい。又、透明カバーの保護により、太陽電池チップは、長時間、外界水分や空気にさらされず、太陽電池チップを効果的に保護し、太陽電池チップの光電変換効率と使用寿命に影響するのを防止する。
【００２０】
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【符号の説明】
【００２１】
１０  パッケージ構造
１２  セラミックベースプレート
１２２  下表面
１４  凹槽
１４１  底面
１４２  内側壁
１６  階段状構造
１８  下階段
１８１  表面
２０  上階段
２０１  表面
２０２  垂直面
２２  第一電極回路
２２１  頂端
２２２  底端
２４  第二電極回路
２４１  頂端
２４２  底端
２６  太陽電池チップ
２８  導電接続構造
３０  透明カバー
３２  反射防止層
３４  金属基材
３６  中間階段
３６１  表面
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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