专利名称：太阳能装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能装置及其制造方法。
背景技术：
随着工业的快速发展，石化燃料逐步耗竭与温室效应气体排放问题日益受到全球 关注，能源的稳定供应已成为全球性的重大课题。相较于传统燃煤、燃气式或者核能发电，太阳能电池(solar cell)是利用光发电 效应直接将太阳能转换为电能，因而不会伴随产生二氧化碳、氮氧化物以及硫氧化物等温 室效应气体及污染型气体，并可减少对石化燃料的依赖而提供安全自主的电力来源。一般的太阳能电池结构是将太阳能芯片、驱动电路等整合在一基板上，然后在基 板上焊接金属材质的基板作为散热装置，以将太阳能芯片、驱动电路等工作时产生的热引 导至外部从而保证太阳能电池结构能够正常工作。但是，采用金属材质的散热装置成本较高、金属的散热效果并不是很理想，从而使 得太阳能电池结构散热效率较低、成本较高。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种散热效率高、成本低的太阳能装置及其制造方法。—种太阳能装置，其包括陶瓷基板；若干个III-V族太阳能芯片，其设置在所述 陶瓷基板上用于将太阳能转化为电能；封装体，其覆盖所述陶瓷基板和所述III-V族太阳 能芯片，所述封装体对应所述III-V族太阳能芯片的位置形成有至少一个菲涅尔透镜，太 阳光通过所述菲涅尔透镜并会聚至所述III-V族太阳能芯片上。一种太阳能装置的制造方法，其包括于III-V族半导体基板上生长若干III-V族 光电转换单元以形成III-V族太阳能芯片半成品，所述基板具有相对的第一表面和第二表 面，所述III-V族光电转换单元设置在所述第一表面，所述第一表面和第二表面之间的距 离定义为所述基板的厚度；采用激光切割方法切除部分所述基板以减少所述基板的厚度； 将切除部分所述基板的III-V族太阳能芯片半成品切割成若干III-V族太阳能芯片，每一 个所述III-V族太阳能芯片包含一个所述III-V族光电转换单元；将所述III-V族太阳能 芯片设置在陶瓷基板上；形成覆盖所述陶瓷基板和所述III-V族太阳能芯片的封装体；在 所述封装体对应所述III-V族太阳能芯片的位置形成菲涅尔透镜。与现有技术相比，本发明实施例的太阳能装置中陶瓷基板的热膨胀系数与III-V 族太阳能芯片热膨胀系数相近，因此当温度提升时，比较不会发生热涨冷缩而导致芯片脱 落的现象；陶瓷基板有良好的导热系数，从而使得太阳能装置具有良好的散热效果；并且， 陶瓷的成本较低，故可降低太阳能装置的成本。
图1为本发明第一实施例太阳能装置的示意图。
图2是本发明第二实施例太阳能装置的示意图。
具体实施例方式下面将结合附图对本发明作进一步详细说明。请参阅图1所示，本发明第一实施例的太阳能装置10包括陶瓷基板11、若干 III-V族太阳能芯片12、封装体13、粘着层14和电路单元15。每一个III-V族太阳能芯片12的面积大于等于1平方毫米(mm2)且小于等于9 平方毫米，其与电路单元15电性连接且以适当的方式设置在陶瓷基板11上接受太阳光并 将太阳光转换为电能输出，例如III-V族太阳能芯片12利用粘着层14固定在陶瓷基板11 上。优选地，III-V族太阳能芯片12阵列设置在陶瓷基板11上。III-V族太阳能芯片12可以为氮化镓(GaN)太阳能芯片、砷化镓(GaAs)太阳能芯 片、锑化镓(GaTi)太阳能芯片或磷化铟(InP)太阳能芯片。在制作III-V族太阳能芯片12时，在III-V族半导体基氮化镓板(例如砷化镓基 板)，利用分子束外延技术生长若干个III-V族光电转换单元(例如氮化镓)以形成III-V 族太阳能芯片半成品，然后，采用激光切割方法将III-V族半导体基板厚度(基板的形成 有III-V族光电转换单元的表面与其相对的表面之间的距离)的50%至90%切除，然后将 III-V族太阳能芯片半成品切割形成数量与III-V族光电转换单元相同的III-V族太阳能 芯片12，并将其设置在陶瓷基板11上。由于III-V族太阳能芯片12本身的基板较薄、体积 较小，从而使得III-V族太阳能芯片12具有较好的散热效果。封装体13的材料为聚二甲基硅氧烷(PDMS，poly dimethyl siloxane)、环氧树脂 或者聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，其覆盖陶瓷基板11和III-V族太阳能芯片12且对应III-V 族太阳能芯片12的位置形成有锯齿状的菲涅尔透镜(Fresnel lens) 131，即一个太阳能芯 片12对应一个菲涅尔透镜131。封装体13可以保护设置在陶瓷基板11上电路单元(未图 示)，同时可避免水滴等液体的干扰使其太阳能装置10发生短路现象。由于菲涅尔透镜131对光线具有汇聚作用，通过菲涅尔透镜131的太阳光以较小 的入射角入射至III-V族太阳能芯片12上，因此，太阳光可有效地入射到III-V族太阳能 芯片12上。由于陶瓷基板11的热膨胀系数与III-V族热膨胀系数相近，因此当温度提升时， 比较不会发生热涨冷缩而导致芯片脱落的现象；而且，陶瓷基板11更有耐酸碱的特性。
陶瓷基板11有良好的导热系数，从而使得太阳能装置10具有良好的散热效果；并 且，陶瓷的成本较低，故可降低太阳能装置10的成本。如图2所示，本发明第二实施例的太阳能装置20的结构基本与太阳能装置10相 同封装体23覆盖陶瓷基板21和III-V族太阳能芯片12、封装体23上形成有菲涅尔透镜 231 ；不同之处在于陶瓷基板21上具有第一容置腔211和第二容置腔212，III-V族太阳能 芯片12利用粘着层14固定在第一容置腔211内，电路单元15设置在第二容置腔212内。 菲涅尔透镜231对应一个以上的III-V族太阳能芯片12，例如两个、四个、六个等。另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明 精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
权利要求
一种太阳能模组，其包括陶瓷基板；若干个III V族太阳能芯片，其设置在所述陶瓷基板上用于将太阳能转化为电能；封装体，其覆盖所述陶瓷基板和所述III V族太阳能芯片，所述封装体对应所述III V族太阳能芯片的位置形成有至少一个菲涅尔透镜，太阳光通过所述菲涅尔透镜并会聚至所述III V族太阳能芯片上。
2.如权利要求1所述的太阳能装置，其特征在于所述陶瓷基板上设有容置腔，所述 III-V族太阳能芯片位于所述容置腔内。
3.如权利要求1所述的太阳能装置，其特征在于每一个所述III-V族太阳能芯片的 面积大于等于1平方毫米且小于等于9平方毫米。
4.如权利要求1至3任一项所述的太阳能装置，其特征在于所述III-V族太阳能芯 片呈阵列方式设置在所述陶瓷基板上。
5.如权利要求4所述的太阳能装置，其特征在于所述III-V族太阳能芯片是氮化镓 太阳能芯片、砷化镓太阳能芯片、锑化镓太阳能芯片或磷化铟太阳能芯片。
6.如权利要求5所述的太阳能装置，其特征在于所述封装体的材料为硅胶、环氧树脂 或聚甲基丙烯酸甲酯。
7.如权利要求5所述的太阳能装置，其特征在于所述III-V族太阳能芯片通过粘着 层设置在陶瓷基板上。
8.一种太阳能装置的制造方法，其包括于III-V族半导体基板上生长若干III-V族光电转换单元以形成III-V族太阳能芯片 半成品，所述基板具有相对的第一表面和第二表面，所述III-V族光电转换单元设置在所 述第一表面，所述第一表面和第二表面之间的距离定义为所述基板的厚度； 采用激光切割方法切除部分所述基板以减少所述基板的厚度； 将切除部分所述基板的III-V族太阳能芯片半成品切割成若干III-V族太阳能芯片， 每一个所述III-V族太阳能芯片包含一个所述III-V族光电转换单元； 将所述III-V族太阳能芯片设置在陶瓷基板上； 形成覆盖所述陶瓷基板和所述III-V族太阳能芯片的封装体； 在所述封装体对应所述III-V族太阳能芯片的位置形成菲涅尔透镜。
9.如权利要求8所述的太阳能装置的制造方法，其特征在于采用分子束外延技术生 长所述III-V族光电转换单元。
10.如权利要求8所述的太阳能装置的制造方法，其特征在于所述基板的厚度的减小 50%至 90%。
全文摘要
一种太阳能装置，其包括陶瓷基板；若干个III-V族太阳能芯片，其设置在所述陶瓷基板上用于将太阳能转化为电能；封装体，其覆盖所述陶瓷基板和所述III-V族太阳能芯片，所述封装体对应所述III-V族太阳能芯片的位置形成有至少一个菲涅尔透镜，太阳光通过所述菲涅尔透镜并会聚至所述III-V族太阳能芯片上。
文档编号H01L31/052GK101964369SQ20091030458
公开日2011年2月2日 申请日期2009年7月21日 优先权日2009年7月21日
发明者余泰成, 黄雍伦 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司;鸿海精密工业股份有限公司