先进的CPV太阳能电池组件处理制造技术

本发明专利技术涉及太阳能电池组件结构(222)，所述太阳能电池组件结构用于支撑聚光光伏电池结构(3420)，并且包括半导体结构和二极管，其中，半导体结构包括：第一半导体区(2800)，所述第一半导体区的至少一部分用于放置聚光光伏电池结构；以及第二半导体区(2200)，所述第二半导体区用于在第二半导体区内或第二半导体区上实现二极管，并且其中，第一半导体区的用于放置聚光光伏电池结构的部分与第二半导体区不垂直交叠。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】先进的CPV太阳能电池组件处理本专利技术总体涉及光伏发电机领域。具体地，涉及半导体结构和太阳能电池组件。近年来，由于与从化石燃料发电相关联的成本增加，使得可再生能源技术获得关注。具体地，在多个可再生能源技术中，聚光光伏(CPV)技术是很多研究的主题。CPV相比非聚光光伏技术的优点源于以下事实:CPV可以通过将阳光经由透镜聚焦在较小的有源半导体区域上，来产生与大很多的非聚光光伏电池相同量的电力。由于该方法，因为所使用的材料的量减少，所以可以降低与光伏电池的制造相关联的成本。然而，通过以这种方式聚集阳光，CPV系统倾向于在操作期间增加系统的温度。这对光伏转换的效率产生不利影响。因此，通常必须将CPV电池定位在能够从电池去除过多的热的结构(诸如无源或有源散热器)的顶部上。另外，通常串联地放置多个CPV电池。在这种情况下，当仅一些串联连接的电池被阳光照射时，通常还将旁路二极管连接至每个电池以避免反向电压，这可能导致对电池的损坏。将CPV电池放置在散热器上和将旁路二极管连接到每个CPV电池的这两个要求可以由图4A中表示的结构解决。具体地，图4A示出太阳能电池组件6000的截面图，同时图4B示出相同太阳能电池组件的俯视图。更具体地，太阳能电池组件6000包括由导热和导电材料制成的散热器6100，在散热器6100的顶部上安装有光伏电池6420。光伏电池6420包括被示意性地表示为叠层6421-6424的多个半导体层，例如，多个p掺杂层和η掺杂层。具体地，光伏电池6420可以是ΠΙ-V聚光光伏电池。太阳能电池组件6000还包括二极管6220。二极管6220和光伏电池6420 二者分别被定位在从顶部到底部为基板6230、6430、金属触点6240、6440、以及导电和导热胶、焊膏或粘合层6250、6450上。另外，二极管6220和光伏电池6420 二者包括分别在其上表面上的前触点6210、6410。二极管6220和光伏电池6420 二者的电后触点通过基板6230、6430、金属触点6240、6440、胶层6250、6450形成到导电散热器6100。在每个二极管-光伏电池对中，二极管6220和光伏电池6420以逆平行方式连接。一个连接经由第一触点6210和6410之间的引线接合连接6300实现。其余连接通过散热器6100实现。散热器6100是导电的，以能够将后触点传递(r印ort)至电接触焊盘6110。作为一个示例，标准Ge/GaAs/InGaP多结太阳能电池利用导电Ge基板，在该导电Ge基板上通过外延生长其它结。另外，二极管6220和光伏电池6420通过引线接合连接6310和6320连接至相邻二极管-光伏电池对。具体地，第一对的点A连接至第二对的点B等，以实现多个二极管-光伏电池对的串联连接。该布置要求所有层6230-6250和6430-6450都是导电的。另外，所有那些层还必须是导热的，这是因为热必须主要从光伏电池6420经由不同元件消散到散热器6100中。另夕卜，以这种方式实现的太阳能电池组件是昂贵的，这是因为光伏电池6420和二极管6220被提供为单独元件，并且要求很多单独制造步骤，例如，用于每个电池和每个二极管的拾取和放置处理。专利文献US 2010/0243038公开了(参见图1) 一种太阳能电池组件10，其中，基板12被用作多结太阳能电池20的载体。基板12的顶部包括二极管18，并且太阳能电池20经由导电接合材料34(诸如硅树脂、环氧树脂、焊料或铜焊)附接至基板12(参见第段)Ο然而，这不能解决上述问题，因为接合材料34存在，层6230-6250和6430-6450 二者为电阻和热阻。另外，二极管18沿着基板12的整个顶表面的定位致使触点42、40和46的放置难以制造。具体地，不能通过标准半导体技术实现触点40从基板12暴露。另外，到基板12的背面上的触点42的连接很困难。而且，如果基板12被安装在散热器上，则触点42电连接至散热器，这在一些情况下可能是不期望的。本专利技术的实施方式可以涉及一种太阳能电池组件结构，所述太阳能电池组件结构用于支撑聚光光伏电池结构，所述太阳能电池组件结构包括半导体结构和二极管，其中，半导体结构包括:第一半导体区，所述第一半导体区的至少一部分用于放置聚光光伏电池结构；以及第二半导体区，所述第二半导体区用于在第二区域内或第二区域上实现二极管，第一半导体区和第二半导体区不垂直交叠。在一些实施方式中，太阳能电池组件结构还可以包括电接触焊盘，其中，第一半导体区与第二半导体区电接触，用于实现二极管、聚光光伏电池的放置和接触焊盘之间的低阻抗接触。在一些实施方式中，第一半导体区和第二半导体区可以由半导体材料(特别是S1、Ge、SiGe)制成。在一些实施方式中，半导体结构还可以包括电连接第一区域和第二区域的导电基板，特别是导电基板由金属材料(特别是Mo或W)制成。在一些实施方式中，第一半导体区可以进行η型或p型高掺杂，特别是具有大于lE18cm3的掺杂浓度。在一些实施方式中，二极管可以包括第一掺杂区和第二掺杂区，并且其中，第一掺杂区和第二掺杂区具有不同的极性。在一些实施方式中，二极管的极性可以是η型上p型，正极与前触点接触，并且负极与第一半导体区接触。在一些实施方式中，半导体结构的第一半导体区可以具有与二极管的第二掺杂区相同类型的掺杂。在一些实施方式中，第一和/或第二掺杂区可以经由扩散掺杂和/或外延生长来实现。另外，本专利技术的实施方式可以涉及一种太阳能电池组件，所述太阳能电池组件包括根据任何先前实施方式的太阳能电池组件结构和在其上装配的聚光光伏电池结构，其中，聚光光伏电池结构被装配在第一半导体区的用于放置聚光光伏电池结构的部分上。在一些实施方式中，聚光光伏电池和二极管可以特别是使用分子接合或者直接接合、热压接合或者金属接合来分别接合在第一半导体区和第二半导体区上。在一些实施方式中，二极管可以以逆平行方式连接至聚光光伏电池结构。在一些实施方式中，聚光光伏电池结构可以是由II1-V化合物半导体(特别是InGaAs、InGaAsP、GaAs、InGaP)制成的多结电池。在一些实施方式中，聚光光伏电池结构可以具有小于10 μ m的厚度。在一些实施方式中，聚光光伏电池结构可以包括由p掺杂材料制成的底层，并且第一半导体区被p掺杂，并且分子接合被实现在p掺杂底层与第一半导体区之间，并且是p-p接合类型的。在一些实施方式中，聚光光伏电池结构可以包括由η掺杂材料制成的顶层和由ρ掺杂材料制成的底层，并且还包括在所述底层上实现的P-η隧道二极管，第一半导体区被η掺杂，并且其中，分子接合被实现在隧道二极管的无η掺杂面与第一半导体区之间，并且是η-η接合类型的。在一些实施方式中，太阳能电池组件结构和聚光光伏电池结构之间的面积比可以在从1.2比1至10比1的范围内，优选从2比1至4比1。在一些实施方式中，太阳能电池组件还可以经由粘合剂被安装在散热器上。本专利技术的实施方式还可以涉及在晶圆上实现的根据任何先前实施方式的多个太阳能电池组件结构，晶圆具有2”、4”、6”、8”、11”或400cm的优选直径，优选由硅或钼上硅制成。在下文中，将使用有利的实施方式并参照附图，通过举例的方式更详细地描述本专利技术。然而，所描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池组件结构(111、222、333)，所述太阳能电池组件结构(111、222、333)用于支撑聚光光伏电池结构(3420、6420)，所述太阳能电池组件结构(111、222、333)包括半导体结构(1800、2800、5800)和二极管(6220、2220)，其中，所述半导体结构包括：第一半导体区(1800、2800、2800A、2800B、2800C、5830)，所述第一半导体区的至少一部分用于放置所述聚光光伏电池结构，以及第二半导体区(2200、2220A、2220B、2220C、5820)，所述第二半导体区用于在第二区域内或第二区域上实现所述二极管，所述第一半导体区和所述第二半导体区不垂直交叠。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞西尔·奥尔内特，R·克劳斯，F·迪姆罗特，M·格雷夫，埃里克·圭奥特，E·马扎莱拉，C·德拉泽克，
申请(专利权)人：索泰克公司，德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：法国;FR