专利名称：聚光型太阳能电池封装结构的制作方法及其封装结构的制作方法
技术领域：
本发明有关一种聚光型太阳能电池封装结构的制作方法及其封装结构，特别是一种以具有阶梯状结构的陶瓷基座包覆太阳能芯片而提高散热效率的聚光型太阳能电池封装结构的制作方法及其封装结构。
背景技术：
聚光型太阳能电池主要是利用透镜将太阳光聚集在狭小的面积上以提高发电效率，当使用聚光型太阳能电池进行电能转换时，由于材料本身的光谱吸收能力的限制，并无法百分之百将光能转换成电能输出，因此进入太阳能电池内多余的能量容易形成热能囤积在电池中造成元件温度的上升，导致电池内部暗电流大量上升而降低电池转换效率。在太阳能电池封装结构中，一般是直接将太阳能芯片贴合于电路板上，并以焊线接合(wire bond)方式电性连接太阳能芯片与电路板，之后直接灌注环氧树脂以隔绝太阳能芯片与外界环境的接触；然而环氧树脂、太阳能芯片及电路板的热膨胀系数间具有相当的差异，因此长时间使用后环氧树脂容易受到水气的侵蚀而与电路板脱离，导致无法完全覆盖太阳能芯片，而使太阳能芯片的使用寿命受到影响；另一方面，由于太阳能芯片及电路板的热膨胀系数的差异，太阳能芯片的散热效率降低。
发明内容
为了解决上述问题，本发明目的之一是提出一种聚光型太阳能电池封装结构的制作方法及其封装结构，使具有理想的散热效率且可有效保护太阳能芯片。为了达到上述目的，根据本发明一方面的一种聚光型太阳能电池封装结构的制作方法，包含提供一陶瓷基座，其具有一上表面及一下表面；于陶瓷基座的上表面形成一凹槽，凹槽具有一底面；于凹槽的至少二相对内侧壁分别形成一阶梯状结构；形成一第一电极线路于陶瓷基座，使第一电极线路贯穿陶瓷基座且第一电极线路的一顶端及一底端分别显露于凹槽的底面及陶瓷基座的下表面；形成一第二电极线路于陶瓷基座，使第二电极线路贯穿陶瓷基座且第二电极线路的一顶端及一底端分别显露于阶梯状结构的一表面及陶瓷基座的下表面；设置一太阳能芯片于凹槽的底面且与第一电极线路的顶端电性连接；电性连接太阳能芯片及第二电极线路；以及设置一透明罩体以覆盖凹槽及太阳能芯片。根据本发明另一方面的一种聚光型太阳能电池封装结构包含一陶瓷基座具有一上表面及一下表面，上表面设置有一凹槽，且凹槽具有一底面；凹槽的至少二相对内侧壁分别形成一阶梯状结构，每一阶梯状结构包含至少二层的阶梯平台，分别为一下阶梯平台及一上阶梯平台；一第一电极线路贯穿陶瓷基座且第一电极线路的一顶端及一底端分别显露于凹槽的底面及陶瓷基座的下表面；一第二电极线路贯穿陶瓷基座且第二电极线路的一顶端及一底端分别显露于下阶梯平台的一表面及陶瓷基座的下表面；一太阳能芯片设置于凹槽的底面，与第一电极线路的顶端电性连接；一导电连接结构电性连接太阳能芯片及第二电极线路；以及一透明罩体设置于上阶梯平台的一表面，以覆盖凹槽及太阳能芯片。
本发明的有益技术效果是由于太阳能芯片是设置于陶瓷基座的凹槽中，受到陶瓷基座包覆而具有与陶瓷基座较大的接触面积，因此太阳能芯片的散热效果较佳；另一方面，借助透明罩体的保护，可长时间隔离外界水气或空气接触太阳能芯片，有效保护太阳能芯片，而避免影响太阳能芯片的光电转换效率及其使用寿命。
图IA至图ID所示为本发明一实施例聚光型太阳能电池封装结构的制作方法剖面示意图。图2所示为本发明第一实施例聚光型太阳能电池封装结构的剖面示意图。图3所示为图2的仰视示意图。图4所示为本发明第一实施例聚光型太阳能电池封装结构的应用示意图。图5所示为本发明一实施例的陶瓷基座仰视示意图。图6所示为本发明第二实施例聚光型太阳能电池封装结构的剖面示意图。
具体实施例方式图IA至图ID所示为本发明一实施例聚光型太阳能电池封装结构的制作方法剖面示意图；如图IA所示，先提供一陶瓷基座12，其上表面形成一凹槽14，且凹槽14的二相对内侧壁142分别形成一阶梯状结构16，于一实施例中，凹槽14及阶梯状结构16是一体成型。接着，如图IB所示，形成一第一电极线路22及一第二电极线路M于陶瓷基座12， 使第一电极线路22及第二电极线路M贯穿陶瓷基座12，其中第一电极线路22是垂直贯穿陶瓷基座12的中间区域，且第一电极线路22的顶端221及底端222分别显露于凹槽14的底面141及陶瓷基座12的下表面122，而第二电极线路M则垂直贯穿阶梯状结构16且位于第一电极线路22的两侧，第二电极线路M的顶端241与底端243分别显露于阶梯状结构16的下阶梯平台18的表面181与陶瓷基座12的下表面122 ；于一实施例中，第一电极线路22与第二电极线路M是以电镀或嵌入方式形成于陶瓷基座12。之后，如图IC所示，设置一太阳能芯片沈于凹槽14的底面141，且太阳能芯片沈的底面电极(图中未示)与第一电极线路22显露的顶端221电性连接，并以焊线接合(wire bond)方式电性连接太阳能芯片沈的表面电极(图中未示)与第二电极线路M显露的顶端 241。最后，如图ID所示，设置一透明罩体30，以覆盖凹槽14及太阳能芯片26。进一步地，还可于透明罩体30与太阳能芯片沈之间填设聚乙一乙酸乙脂(EVA)胶、灌注氮气或进行抽真空；另于透明罩体30的上表面、下表面或上下两表面上可设置有一抗反射层32，藉以降低入射至封装结构的光被反射出去的机率，进而增加太阳能芯片沈的光转换效率。图2所示为本发明第一实施例聚光型太阳能电池封装结构的剖面示意图。于本实施例中，封装结构10包含一陶瓷基座12，具有一上表面(未标号)及一下表面122，上表面设置一凹槽14，凹槽14具有一底面141及四内侧壁142围设底面141 ；其中二相对内侧壁 142分别形成一阶梯状结构16，每一阶梯状结构16包含二层阶梯平台，分别为一下阶梯平台18及一上阶梯平台20 ；请同时参阅图3，一第一电极线路22设置于陶瓷基座12的中间区域，且垂直贯穿陶瓷基座12，使第一电极线路22的顶端221与底端222分别显露于凹槽 14的底面141及陶瓷基座12的下表面122 ；—第二电极线路M设置于两侧下阶梯平台18 的区域，使第二电极线路M位于第一电极线路22的两侧且垂直贯穿陶瓷基座12，第二电极线路M的顶端241与底端242分别显露于下阶梯平台18的表面181与陶瓷基座12的下表面122 ；—太阳能芯片沈设置于凹槽14的底面141，且与第一电极线路22的暴露的顶端221电性连接；一导电连接结构观电性连接太阳能芯片沈及第二电极线路M ；以及一透明罩体30设置于两侧上阶梯平台20的表面201，以覆盖凹槽14及太阳能芯片26。其中，第一电极线路22及第二电极线路M的电极是相异，于此实施例中，第一电极线路22的电极是正极，第二电极线路M的电极是负极，又第一电极线路22及第二电极线路M的材质常用者为铜，其是以嵌入或电镀方式贯穿设置于陶瓷基座12。太阳能芯片沈包含一底面电极(图中未示)及二表面电极(图中未示)，太阳能芯片沈以芯片贴合(die bond)方式设置于凹槽14底面141，且太阳能芯片沈的底面电极与第一电极线路22显露的顶端221电性连接；又上述的导电连接结构观是多根金属导线，其是以焊线接合(wire bond)方式电性连接太阳能芯片沈的表面电极与第二电极线路M显露的顶端Ml。接续上述说明，透明罩体30是一玻璃，其是可让一聚光透镜(图中未示)所聚集的光线得以顺利通过，并聚焦于太阳能芯片沈上，使太阳能芯片沈吸收聚光透镜的入射光后将其转换为一电能输出；透明罩体30与太阳能芯片沈之间可填设聚乙-乙酸乙脂(EVA) 胶、灌注氮气或为抽真空状态；另于透明罩体30的上表面、下表面或上下两表面上可设置有一抗反射层32，藉以降低入射至封装结构10的光被反射出去的机率，进而增加太阳能芯片26的光转换效率。此聚光型太阳能电池封装结构10在应用时，如图4所示，是将陶瓷基座12固定于一面积较大的金属基材34上，金属基材34的材质常用者为铝或铜，金属基材34上形成有印刷电路(图中未示)，其中具有与第一电极线路22及第二电极线路M对应的电路图案， 藉以当陶瓷基座12固定于金属基材34上时，显露于陶瓷基座12下表面122的第一、第二电极线路22J4底端222、242可与电路图案对位接触，进而将太阳能芯片沈所转换的电能导出。于本发明中，第二电极线路M的图案除了如图2所示分别位于第一电极线路22 的两侧之外；如图5所示，第二电极线路M亦可嵌设于陶瓷基座12四周，以围设于第一电极线路22周边，如此第二电极线路M将可因面积的增大，而具有较高的电流承受度。另一方面，在本发明中，阶梯状结构16的阶梯平台的阶数不限定为二阶，图6所示为本发明第二实施例聚光型太阳能电池封装结构的剖面示意图，如图所示，陶瓷基座12的凹槽14的二相对内侧壁142上所形成的阶梯状结构16是包含三层的阶梯平台，分别为下阶梯平台18、中间阶梯平台36及上阶梯平台20 ；第一电极线路22设置于陶瓷基座12的中间区域，且垂直贯穿陶瓷基座12，使第一电极线路22的顶端221与底端222分别显露于凹槽14的底面141及陶瓷基座12的下表面122 ；第二电极线路M设置于两侧下阶梯平台18 的区域，使第二电极线路M位于第一电极线路22的两侧且垂直贯穿陶瓷基座12，第二电极线路M的顶端241与底端242分别显露于下阶梯平台18的表面181与陶瓷基座12的下表面122 ；—太阳能芯片沈设置于凹槽14的底面141，且与第一电极线路22的暴露的顶端221电性连接；一导电连接结构观电性连接太阳能芯片沈及第二电极线路M ；以及一透明罩体30设置于两侧中间阶梯平台36的表面，以覆盖凹槽14及太阳能芯片26。此第二实施例与第一实施例的差别在于透明罩体30的设置位置，于第二实施例中，透明罩体30是设置于两侧中间阶梯平台36的表面361，因此透明罩体30两侧面可受到上阶梯平台20的垂直面202的包覆，具有更佳的固定度。在本发明中，由于太阳能芯片设置于陶瓷基座的凹槽中，受到陶瓷基座包覆而具有与陶瓷基座较大的接触面积，因此太阳能芯片的散热效果较佳；另一方面，借助透明罩体的保护，可长时间隔离外界水气或空气接触太阳能芯片，有效保护太阳能芯片，而避免影响太阳能芯片的光电转换效率及其使用寿命。以上所述的实施例仅是为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以其限定本发明的专利范围，即凡是根据本发明所揭示的精神所作出的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。
权利要求
1.一种聚光型太阳能电池封装结构的制作方法，其特征在于，包含 提供一陶瓷基座，其具有一上表面及一下表面；于该陶瓷基座的该上表面形成一凹槽，该凹槽具有一底面； 于该凹槽的至少二相对内侧壁分别形成一阶梯状结构；形成一第一电极线路于该陶瓷基座，使该第一电极线路贯穿该陶瓷基座，且该第一电极线路的一顶端及一底端分别显露于该凹槽的该底面及该陶瓷基座的该下表面；形成一第二电极线路于该陶瓷基座，使该第二电极线路贯穿该陶瓷基座，且该第二电极线路的一顶端及一底端分别显露于该阶梯状结构的一表面及该陶瓷基座的该下表面； 设置一太阳能芯片于该凹槽的该底面，且与该第一电极线路的该顶端电性连接； 电性连接该太阳能芯片及该第二电极线路；以及设置一透明罩体，以覆盖该凹槽及该太阳能芯片。
2.根据权利要求1所述的聚光型太阳能电池封装结构的制作方法，其特征在于，该第一电极线路与该第二电极线路是以电镀方式形成于该陶瓷基座。
3.根据权利要求1所述的聚光型太阳能电池封装结构的制作方法，其特征在于，该第一电极线路与该第二电极线路是以崁入方式形成于该陶瓷基座。
4.根据权利要求1所述的聚光型太阳能电池封装结构的制作方法，其特征在于，还包含填设聚乙一乙酸乙脂(EVA)胶于该透明罩体及该太阳能芯片之间。
5.根据权利要求1所述的聚光型太阳能电池封装结构的制作方法，其特征在于，还包含灌注一氮气于该透明罩体及该太阳能芯片之间。
6.根据权利要求1所述的聚光型太阳能电池封装结构的制作方法，其特征在于，还包含对该透明罩体及该太阳能芯片之间进行抽真空。
7.根据权利要求1所述的聚光型太阳能电池封装结构的制作方法，其特征在于，还包含形成一抗反射层于该透明罩体的一上表面、一下表面或二者。
8.根据权利要求1所述的聚光型太阳能电池封装结构的制作方法，其特征在于，是以焊线接合方式电性连接该太阳能芯片及该第二电极线路。
9.根据权利要求1所述的聚光型太阳能电池封装结构的制作方法，其特征在于，该第一电极线路与该第二电极线路的电极是相异。
10.一种聚光型太阳能电池封装结构，其特征在于，包含一陶瓷基座，具有一上表面及一下表面，该上表面设置有一凹槽，且该凹槽具有一底面；该凹槽的至少二相对内侧壁分别形成一阶梯状结构，每一该阶梯状结构包含至少二层的阶梯平台，分别为一下阶梯平台及一上阶梯平台；一第一电极线路，贯穿该陶瓷基座，且该第一电极线路的一顶端及一底端分别显露于该凹槽的该底面及该陶瓷基座的该下表面；一第二电极线路，贯穿该陶瓷基座，且该第二电极线路的一顶端及一底端分别显露于该下阶梯平台的一表面及该陶瓷基座的该下表面；一太阳能芯片，设置于该凹槽的该底面，与该第一电极线路的该顶端电性连接； 一导电连接结构，电性连接该太阳能芯片及该第二电极线路；以及一透明罩体，设置于该上阶梯平台的一表面，以覆盖该凹槽及该太阳能芯片。
11.根据权利要求10所述的聚光型太阳能电池封装结构，其特征在于，该第一电极线路与该第二电极线路的电极是相异。
12.根据权利要求11所述的聚光型太阳能电池封装结构，其特征在于，该第一电极线路的电极是正极，该第二电极线路的电极是负极。
13.根据权利要求10所述的聚光型太阳能电池封装结构，其特征在于，该第二电极线路贯穿该陶瓷基座的该下阶梯平台，并位于该第一电极线路的两侧。
14.根据权利要求10所述的聚光型太阳能电池封装结构，其特征在于，该第二电极线路贯穿该陶瓷基座，并围设于该第一电极线路周边。
15.根据权利要求13所述的聚光型太阳能电池封装结构，其特征在于，该太阳能芯片包含一底面电极及至少二表面电极，该底面电极与该第一电极线路电性连接，该二表面电极电性连接至该第二电极线路。
16.根据权利要求14所述的聚光型太阳能电池封装结构，其特征在于，该太阳能芯片包含一底面电极及至少二表面电极，该底面电极与该第一电极线路电性连接，该二表面电极电性连接至该第二电极线路。
17.根据权利要求10所述的聚光型太阳能电池封装结构，其特征在于，该透明罩体是一玻璃。
18.根据权利要求10所述的聚光型太阳能电池封装结构，其特征在于，该透明罩体及该太阳能芯片之间为填设聚乙-乙酸乙脂(EVA)胶、灌注氮气或为抽真空状态。
19.根据权利要求10所述的聚光型太阳能电池封装结构，其特征在于，还包含一抗反射层设置于该透明罩体的一上表面、一下表面或二者。
20.根据权利要求10所述的聚光型太阳能电池封装结构，其特征在于，该导电连接结构是多根金属导线电性连接该太阳能芯片及该第二电极线路。
全文摘要
本发明是一种聚光型太阳能电池封装结构的制作方法及其封装结构，该制作方法包含于一陶瓷基座上形成一凹槽，凹槽的二相对内侧壁分别形成一阶梯状结构；设置一太阳能芯片于凹槽的底面；形成一第一电极线路贯穿陶瓷基座，且第一电极线路的顶端与太阳能芯片电性连接；形成一第二电极线路贯穿阶梯状结构，且利用金属导线连接至太阳能芯片；以及一透明罩体设置于上阶梯平台上，以覆盖凹槽及太阳能芯片。本发明的聚光型太阳能电池封装结构具有散热效率佳且可有效保护太阳能芯片的优点。
文档编号H01L31/18GK102456770SQ20101060179
公开日2012年5月16日 申请日期2010年12月15日 优先权日2010年10月14日
发明者张诒安, 赖利弘 申请人:禧通科技股份有限公司