具有散热器单元的光电器件和光电系统技术方案

本实用新型专利技术描述了带有散热器单元的光电器件和光电系统。一种光电器件包括具有多个背面接触金属化区域的背面接触光电池。在多个背面接触金属化区域上面布置一个或者多个散热器单元。在一个或者多个散热器单元上布置一个散热片。本实用新型专利技术便于大量制造。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例属于可再生能源领域，特别地，属于带有散热器单元的光电器件领域。
技术介绍
发光二极管(LED)和光伏(PV)器件是光电器件的两个常见类型。在评估诸如包含LED和PV器件的系统之类的光电系统的制作和部署时，要考虑其热量管理和组装。例如，仅在光电晶片背面带有电接触(例如，在晶片的正面带有光接口)的器件系统是适宜在热量管理和组装方面改进的领域。这种系统制作和部署的挑战包括在光电晶片和散热片之间可能需要低热阻路径，以及工作电压的可靠的电隔离。为了便于大量制造，基于连续处理的设计概念和装配技术也是一个考虑。
技术实现思路
本技术提供具有散热器单元的光电器件和光电系统。该光电器件包括包含多个背面接触金属化区域的背面接触光电池；布置在多个背面接触金属化区域上的一个或者多个散热器单元；和布置在一个或者多个散热器单元上的散热片。本技术提供的光电系统包括多个光电器件，每个光电器件包括背面接触光电池，其包括一对外侧部分、一个内侧部分和多个布置在内侧部分上的背面接触金属化区域；布置在多个背面接触金属化区域上的一个或者多个散热器单元；和布置在一个或者多个散热器单元上的散热片；以及一对电池汇流条，每个电池汇流条布置在多个光电器件中的每一个的每个背面接触光电池的一对外侧部分中的不同部分上。附图说明图1图不了传统光伏叠层的横截面图；图2图示了根据本专利技术的实施例的带有传统光伏叠层布置的CPV接收器的横截面图；图3图示了根据本专利技术的实施例的带有散热器单元的光电器件的横截面图；图4图示了根据本专利技术的实施例的带有散热器单元的光电器件俯视图；图5图示了根据本专利技术的实施例的在与电池和旁通二极管焊接在之前的基片的横截面图；图6图示了根据本专利技术的实施例中的带有散热器单元的光电器件的横截面图；图7图示了根据本专利技术的实施例的带有散热器单元的光电器件的俯视图；图8图示了根据本专利技术的实施例的在与电池和旁通二极管焊接前的基片的横截面图；图9图示了表示根据本专利技术的实施例的散热器层中的应力消除特征的例子的俯视图；图10图示了根据本发 明的实施例的带有散热器单元的光电器件的横截面图；图11图示了根据本专利技术的实施例的带有散热器单元的光电器件的横截面图；图12图示了根据本专利技术的实施例的带有散热器单元的光电器件的横截面图；图13图示了根据本专利技术的实施例的应力消除特征的俯视图。具体实施方式这里描述带有散热器单元的光电器件。为了使读者对本专利技术有透彻的理解，在下面的描述中，提出多个具体的细节，比如，散热器单元的具体布置。对本领域的技术人员来显然的是没有这些具体的细节也能实现本专利技术的实施例。在其他个例子中，为了不对本专利技术的实施例带来不必要的费解，诸如叠层技术等众所周知的制造技术，不再作详细描述。进而，可以理解，附图中显示的不同实施例是说明性的，没有必要按比例作图。本文公开的是带有散热器单兀的光电器件。在一个实施例中，光电器件包括一个包含多个背面接触金属化区域的背面接触光电池。一个或者多个散热器单元布置在多个背面接触金属化区域上。散热片布置在一个或者多个散热器单元上。这里还公开了光电系统。在一个实施例中，光电系统包括多个光电器件。每个光电器件包括包含多个背面接触金属化区域的背面接触光电池。每个光电器件还包括布置在多个背面接触金属化区域上的一个或者多个散热器单元。每个光电器件还包括布置在一个或者多个散热器单元上的散热片。光电系统还包括一对电池汇流条，每个电池汇流条布置在多个光电器件中的每一个中的每个背面接触光电池的一对外侧部分中的不同部分上。根据本专利技术的实施例，在光电晶片和外部散热片之间的热阻被降低，同时设置有一个跨越在晶片外壳或者封装的高热流区域上的更加均匀且平坦的表面。沿晶片背面的平面的添加可以提高将散热片与外壳连接时接口和焊接质量。在一个实施例中，改善的热性能允许光电器件在较低温度下工作，这样，增大了光电转换效率并且降低器件元件的退化和失效。此外，在一个实施例中，大量持续的制造工艺被用来制造光电晶片阵列，用于LED照明应用和太阳能集中器的光伏接收器。相形之下，传统的光伏电池阵列装配方法依赖于具有连续堆叠元件的电池串的批处理，这些元件在最终的批处理中层叠在一起。当分立元件，诸如电池和互连，在彼此上面堆叠时，厚度差异在叠层中产生。光电晶片的高热流区域通常从堆叠电池和互连凹陷，结果造成与散热片连接的导热性不好。此外，与根据本专利技术的实施例的卷对卷处理相比，在传统的系统中，批处理操作产量低。例如，在一个实施例中，通过金属箔、电介质层和聚合物粘接涂层的连续辊压处理限定并制造一种柔性基板。裸光电晶片然后被焊接到基板的引线上并且包封在玻璃盖板和金属散热器之间，金属散热器集成基板中进入裸片的最高热流区域处。在一个实施例中，基板充当到潜在无限数量的晶片的电互连并且将晶片热流紧紧地连接到外壳的平坦的，而且最突出的外表面。在一个实施例中，光电系统的元件以卷绕形式制造，从而可以进行大量的连续处理和后续的光电系统装配。在特定的实施例中，基板提供了大量生产中的并入诸如旁通二极管的集成无源器件的平台。根据本专利技术的实施例，光电系统封装的重要挑战包括需要半导体晶片和散热片之间的低热阻通路，以及工作电压的可靠的电隔离。对于大功率LED照明系统和集中光伏接收器尤其如此。在一个实施例中，为了满足大量的制造目标，另一个挑战是建立与持续处理兼容的诸如辊式进给系统的设计理念。相反，可以通过少量晶圆的批处理来生产传统的光伏模块，该少量晶圆的批处理的起始操作是焊接晶圆之间的互连，以提供串联连接的电池串。然后电池串可以被放置在一包封物薄层上，该包封物薄层由相对较厚(举例说来，3毫米)的玻璃覆盖层支撑。附加的封装层和保护背板可以被放置在电池串上并且然后整个堆叠可以被批量层叠，从而形成完全的包封系统。图1图示了传统光伏叠层的横截面图。参考图1，传统的光伏叠层100包括与一对互连104耦接的光伏电池102。光伏电池102和一对互连104布置在玻璃覆板(superstrate) 108上的包封层106中。背板110布置在包封层106上。虽然图1所示的系统适合多个光伏模块，然而在用于创建聚光光伏(CPV)接收器 或者大功率LED照明阵列时，这种配置会有些缺点。比如，在一个实施例中，这种传统配置在热流最大的互连104之间带有凹陷区域的背部薄片110上提供非平坦表面。此外，单个元件的批处理(举例来说，电池排列、互连的焊接、堆叠包封物和背板)会降低制造的产量。图2图示了根据本专利技术的实施例的带有传统光伏叠层配置的CPV接收器的横截面视图。参考图2，带有传统光伏叠层配置的CPV接收器200包括与一对互连204耦接的光伏电池202。光伏电池202和这对互连204布置在玻璃覆板208上的包封层206中。散热片214通过粘合剂层212与背板210连接。再次参考图2，光伏电池202和这对互连204的叠加在光伏电池202上的高热流区域和散热片214之间产生增大的空隙。在一个实施例中，热惩罚来自该区域背部充填热导率相对较低的聚合物粘合剂212。对传统电池层叠系统而言，由该热惩罚主导的光伏电池202和散热片214的电池到散热片的热阻通常占据传统电池叠层系统的整个电池到周围环境的热阻的50%以上。根据本专利技术的实施例，图2描述的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.07.20 US 61/227,024;2009.10.12 US 12/577,6161.一种光电器件，包括 包含多个背面接触金属化区域的背面接触光电池； 布置在多个背面接触金属化区域上的一个或者多个散热器单元；和 布置在一个或者多个散热器单元上的散热片。2.根据权利要求1所述的光电器件，其中，一个或者多个散热器单兀包括一对电池互连，所述一对电池互连中的每个电池互连通过一对焊盘中的一个与所述多个背面接触金属化区域连接。3.根据权利要求2所述的光电器件，其中，背面接触光电池包括一个内侧部分和一对外侧部分，其中一对焊盘中的每一个都通过一对电池汇流条中的一个与背面接触金属化区域连接，每个电池汇流条布置在背面接触光电池的一对外侧部分的不同部分上，并且其中一对电池互连中每一个的一部分都布置在背面接触光电池的内侧部分上并且不与所述背面接触光电池的内侧部分接触。4.根据权利要求3所述的光电器件,其中布置在背面接触光电池的内侧部分上的一对电池互连的每个部分包括布置在电池互连和背面接触光电池的内侧部分之间的电介质层。5.根据权利要求4所述的光电器件，其中，电介质层不与背面接触光电池的内侧部分直接接触。6.根据权利要求4所述的光电器件，其中，一对电池互连中的每一个包括一个延伸到背面接触光电池的外缘外侧的延伸部分，并且其中每个延伸部分包括第二电介质层。7.根据权利要求2所述的光电器件，其中，背面接触光电池布置在覆板上，邻近背面接触光电池表面的覆板与背面接触光电池邻近一个或者多个散热器单兀的表面相对，其中，背面接触光电池通过密封材料与覆板连接，并且其中散热片通过热粘合材料与一个或者多个散热器单元连接。8.根据权利要求1所述的光电器件，其中一个或者多个散热器单元与多个背面接触金属化区域电隔离。9.根据权利要求8所述的光电器件，其中，背面接触光电池包括内侧部分和一对外侧部分，并且其中一个或者多个散热器单元布置在背面接触光电池的内侧部分上。10.根据权利要求9所述的光电器件，进一步包括布置在一个或多个散热器单元上并且通过上部电介质层与一个或者多个散热器单元隔离的上部散热器单元。11.根据权利要求8所述的光电器件，其中，背面接触光电池布置在覆板上，邻近背面接触光电池表面的覆板与背面接触光电池邻近一个或者多个散热器单元的表面相对，其中，背面接触光电池通过密封材料与覆板连接，并且其中散热片通过热粘合材料与一个或者多个散热器单元连接。12.—种光电系统,包括 多个光电器件，每个光电器件包括 背面接触光电池，其包括一对外侧部分、一个内侧部分和多个布置在内侧部分上的背面接触...

【专利技术属性】
技术研发人员：瑞恩·林德曼，马修·道森，伊泰·苏伊士，
申请(专利权)人：太阳能公司，
类型：
国别省市：