集中器型光电（CPV）模块、接收器和子接收器及其形成方法技术

一种CPV模块包括背板，该背板上具有一系列的1mm

Concentrator-type photoelectric (CPV) modules, receivers and sub-receivers and their formation methods

【技术实现步骤摘要】
集中器型光电(CPV)模块、接收器和子接收器及其形成方法本申请是申请日为2010年2月9日、申请号为201610647477.8、专利技术名称为“集中器型光电(CPV)模块、接收器和子接收器及其形成方法”的专利申请的分案申请。优先权申请文件的引用本申请要求2009年2月9日提交的美国临时申请No.61/151,073，2009年2月9日提交的61/151,083和2009年4月3日提交的61/166,513的优先权，在此将这些申请的公开内容通过参考的方式并入。
本专利技术涉及集成电路设备及其形成方法，更特别地，本专利技术涉及光电设备及其形成方法。
技术介绍
集中型光电(CPV)系统将太阳光集中到光电表面上，用于电力的产生。CPV系统通常安装在太阳能追踪器上，以随着太阳移过天空而将光的焦点保持在光电表面上。CPV系统的早期实例使用丙烯酸菲涅耳透镜来将光聚焦在水冷式硅太阳能电池，并使用双轴太阳能追踪。CPV系统的其他实例使用混合式硅树脂-玻璃菲涅耳透镜，并且使用无源散热片用于太阳能电池冷却。半导体属性允许太阳能电池在集中型光系统中更高效地工作，只要利用适当的散热片保持电池结点温度足够冷即可。CPV系统在直射太阳光下最有效地工作，因为多云条件导致的散射光一般不能高效地集中。CPV系统提供了优于传统的平板式太阳能电池的优点，因为CPV太阳能集中器一般比等量面积的太阳能电池较为低价。CPV系统硬件(太阳能集中器和追踪器)的目标定价适当地低于$3/Watt，而硅平板的通常售价为$3-$5/Watt。低集中度CPV系统一般具有2-100个太阳的太阳能集中水平。出于经济的原因，一般使用传统的或改型的硅太阳能电池，并且在这些集中度下，热通量足够低，以致电池一般不需要被主动地冷却。光学定律表明，具有低集中度的太阳能集中器可以具有高接受角。因此，低集中度CPV系统一般不需要主动太阳追踪。一般具有100至300个太阳的太阳能集中水平的中集中度CPV系统需要太阳追踪和冷却。高集中光电(HCPV)系统使用由将太阳光集中到300个太阳或更多的强度的碟形反射器或菲涅耳透镜构成的集中光学器件。这些HCPV系统中的太阳能电池一般需要高容量的散热片以防止热破坏并管理温度相关的性能损失。多结太阳能电池当前比硅太阳能电池受欢迎，因为其一般更为高效。尽管多结太阳能电池的成本会是与之相当的硅电池的100倍，但电池成本一般仅仅是整个CPV系统的成本的一个小的因素，这意味着系统经济情况通常偏向于多结电池的使用。
技术实现思路
根据本专利技术的一些实施例的形成集中器型光电(CPV)接收器的方法包括在基底上形成太阳能电池和自对中透镜支撑件。该自对中透镜支撑件优选形成为在其中具有开口，该开口将太阳能电池的光接收表面露出。在自对中透镜支撑件上还与太阳能电池的光接收表面相对地形成有球面透镜。根据本专利技术的这些实施例中的一些，球面透镜被密封于自对中透镜支撑件中的开口。优选地，密封为气密密封。密封操作可以包括在从大约150℃至大约350℃的范围内的温度下对球面透镜和自对中透镜支撑件进行退火。透镜和透镜支撑件的该退火可以在化学惰性环境中执行。化学惰性环境的示例包括可以没有氧气的氮气和/或氩气环境。根据本专利技术的另外实施例，在形成自对中透镜支撑件的步骤之前是在太阳能电池的光接收表面上形成一对电气互连结构的步骤。形成自对中透镜支撑件的步骤然后可以包括将自对中透镜支撑件沉积到所述一对电气互连结构上。该自对中透镜支撑件可以是环形的。根据本专利技术的进一步实施例，在自对中透镜支撑件上形成球面透镜的步骤之前可以是在基底上形成围绕自对中透镜支撑件的环形密封结构。环形密封结构的直径可以大于自对中透镜支撑件的直径。该环形密封结构一般相对于自对中透镜支撑件同心地布置。基于本专利技术的这些实施例，集中器型光电(CPV)接收器可以包括位于基底上的太阳能电池和其中具有开口的自对中环形透镜支撑件，所述开口使太阳能电池的光接收表面露出。设置在自对中透镜支撑件上的透镜与光接收表面相对地延伸。根据本专利技术的另外实施例的集中器型光电(CPV)模块可以包括背板，该背板上具有一系列的1mm2或更小的太阳能电池。这些电池可以具有小于大约20μm的厚度。在背板上还设有底板互连网络。该底板互连网络操作成将所述一系列的太阳能电池电连接在一起。还设有与背板隔开的前板。该前板包括位于其上的面对所述一系列太阳能电池的一系列主透镜。特别地，前板构造成将大于1000倍的透镜到电池光集中度提供给所述一系列太阳能电池。为了实现该1000倍的透镜到电池光集中度，主透镜能够构造为具有小于大约4mm的透镜凹陷的平凸透镜。特别地，透镜能够构造成具有由下面的关系式限定的透镜凹陷：凹陷＝f(n-1)-((f(n-1))2-(1/2d)2)1/2其中，f是透镜的焦距，n是透镜的折射率，并且d是透镜的直径。根据本专利技术的又一些实施例，可以设置一系列的副光学元件，这些副光学元件在所述一系列主透镜和所述一系列太阳能电池之间延伸。副光学元件中的每一个都安装成靠近相应的太阳能电池的光接收表面。特别地，副光学元件中的每一个均可构造成具有与相应的太阳能电池的光接收表面的中心基本对准的质心。这些副光学元件可以是具有小于大约5mm的直径的球面透镜。根据本专利技术的另外实施例，相对于所述一系列太阳能电池的副光学元件的尺寸、形状、构成以及位置组合起来足以，相对于没有一系列副光学元件的其他等同模块，增加CPV模块的接受角。本专利技术的另外实施例包括集中器型光电(CPV)模块。这些模块包括前板和背板，前板具有位于其上的一系列主透镜，背板具有位于其上的面对所述一系列主透镜的一系列太阳能电池。还设有一系列副光学元件，这些副光学元件在所述一系列主透镜和所述一系列太阳能电池之间延伸。还设有底板。将所述一系列太阳能电池电连接在一起的该底板在背板和所述一系列太阳能电池之间延伸。根据本专利技术的一些实施例，底板包括分别与所述一系列太阳能电池的第一端子和第二端子电连接的第一互连网络和第二互连网络。还设有多个过电压保护二极管。这些二极管具有与第一互连网络电连接的阴极端子和与第二互连网络电连接的阳极端子。前板具有位于其上的第一光接收表面。多个主透镜中的每一个均构造成将在前板的第一表面处接收的光集中到一系列副光学元件中相应的光学元件上。另外，多个副光学元件中的每一个均可进一步构造成将从所述一系列主透镜接收的光集中到所述一系列太阳能电池中相应的太阳能电池的光接收表面上。框架也可以安装到背板上。该框架构造成支撑与所述一系列太阳能电池相对的前板。根据本专利技术的另外实施例，前板和所述一系列主透镜可以构造为光学透明材料的邻接件(contiguouspiece)或复合物。例如，所述一系列主透镜可以层压或模制到前板的内表面上。主透镜可以是平凸透镜。根据本专利技术的又一些实施例，底板互连网络包括至少一个金属层。例如，底板互连网络可以包括铜层，其具有在从大约10μm至大约50μm的范围内的厚度。另外，底板互连网络可以包括位于背板的主表面上的第一局部释放金属层。该第一局部释放金属层可以构造成用作所述一系列太阳能电池的散热片。在与背板的主表面相对地延伸的背板副表面上还可以设置第二局部释放金属层。该第二局部释放金属层可以用作用于背板的散热片。根据本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集中器型光电（CPV）模块，包括：其上具有一系列主透镜的前板；背板，所述背板上具有面对所述一系列主透镜的一系列太阳能电池；在所述一系列主透镜和所述一系列太阳能电池之间延伸的一系列副光学元件；以及将所述一系列太阳能电池电连接在一起的底板，所述底板在所述背板和所述一系列太阳能电池之间延伸。

【技术特征摘要】
2009.02.09 US 61/151073;2009.02.09 US 61/151083;201.一种集中器型光电（CPV）模块，包括：其上具有一系列主透镜的前板；背板，所述背板上具有面对所述一系列主透镜的一系列太阳能电池；在所述一系列主透镜和所述一系列太阳能电池之间延伸的一系列副光学元件；以及将所述一系列太阳能电池电连接在一起的底板，所述底板在所述背板和所述一系列太阳能电池之间延伸。2.根据权利要求1所述的CPV模块，其中，所述底板包括分别与所述一系列太阳能电池的第一端子和第二端子电连接的第一互连网络和第二互连网络。3.根据权利要求1所述的CPV模块，还包括多个过电压保护二极管，所述二极管具有与所述第一互连网络电连接的阴极端子和与所述第二互连网络电连接的阳极端子。4.根据权利要求1所述的CPV模块，其中，所述前板具有位于其上的第一光接收表面，并且其中多个主透镜中的每一个均构造成将在所述前板的第一表面处接收的光集中到所述一系列副光学元件中相应的光学元件上。5.根据权利要求4所述的CPV模块，其中，所述多个副光学元件中的每一个均进一步构造成将从所述一系列主透镜接收的光集中到所述一系列太阳能电池中相应的太阳能电池的光接收表面上。6.根据权利要求1所述的CPV模块，还包括安装于所述背板的框架，所述框架构造成支撑与所述一系列太阳能电池相对的所述前板。7.根据权利要求1所述的CPV模块，其中，所述前板和所述一系列主透镜构造为光学透明材料的邻接件。8.根据权利要求1所述的CPV模块，其中，所述前板和所述一系列主透镜构造为光学透明材料的复合物。9.根据权利要求8所述的CPV模块，其中，所述一系列主透镜被层压或模制到所述前板的内表面上。10.根据权利要求4所述的CPV模块，其中，所述前板和所述一系列主透镜构造为光学透明材料的复合物；并且其中所述一系列主透镜被层压或模制到所述前板的内表面上。11.根据权利要求1所述的CPV模块，其中，所述主透镜是平凸透镜。12.根据权利要求1所述的CPV模块，其中，所述底板互连网络包括至少一个金属层。13.根据权利要求1所述的CPV模块，其中，所述底板互连网络包括具有在从大约10μm至大约50μm的范围内的厚度的铜层。14.根据权利要求1所述的CPV模块，其中，所述底板互连网络包括位于所述背板的主表面上的第一局部释放金属层。15.根据权利要求14所述的CPV模块，其中，所述第一局部释放金属层构造成用作所述一系列太阳能电池的散热片。16.根据权利要求15所述的CPV模块，还包括位于所述背板的与所述背板的主表面相对地延伸的副表面上的第二局部释放金属层，所述第二局部释放金属层用作所述背板的散热片。17.根据权利要求5所述的CPV模块，其中，所述多个副光学元件中的每一个均具有面对所述多个主透镜中相应的一个的凸面和面对所述一系列太阳能电池中的下方太阳能电池的凸面。18.根据权利要求1所述的CPV模块，其中,所述副光学元件是具有小于大约5mm的直径的球面透镜。19.根据权利要求1所述的CPV模块，其中，所述主透镜提供大于1000倍的透镜到电池光集中度给所述一系列太阳能电池。20.根据权利要求1所述的CPV模块，其中，所述太阳能电池具有1mm2或更小的面积。21.一种光电设备，包括：第一材料的第一基底，所述第一基底中具有至少第一导电通孔，所述第一导电通孔在所述第一基底的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：E梅纳德，C鲍威尔，S伯勒斯，J卡尔，B康纳，S德茨，B富尔曼，M梅特尔，M萨利文，
申请(专利权)人：艾克斯瑟乐普林特有限公司，
类型：发明
国别省市：爱尔兰,IE