[发明专利]太阳能电池芯片、采用该芯片的太阳能电池模组以及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及应用于超薄聚光太阳能电池模组的太阳能电池芯片，属半导体光电子器件与技术领域。

背景技术

聚光太阳能电池被称为第三代光伏电池，其采用高效率、热稳定性好的多结化合物太阳电池，并通过聚光透镜将太阳光聚集到电池芯片上，从而大幅减少电池芯片的使用量，而采用低成本的透镜来替代。然而，由于现有太阳电池由于芯片尺寸较大，相应的单个透镜尺寸也就较大，因此透镜的焦距较长，必须将电池模组制作的很厚，如对应一颗1×1cm²电池芯片，1000倍聚光则要求透镜尺寸为33×33cm²，则其最小焦距将达到50cm左右。较长的透镜焦距要求将电池模组制作推得很厚，一方面增加了模组壳体用材的耗量，一方面使得模组体积大、重量大，不利于制作、运输及安装，这都将增加成本。因此，制作超薄化的电池模组是降低发电成本的必然趋势。

发明内容

本发明提出了一种太阳能电池芯片、应用该芯片的超薄聚光太阳能电池模组及其制作方法，其中电池芯片直接倒装焊接至聚光透镜下表面，实现聚光型太阳能电池模组的超薄化，并省去了电池芯片的封装及其支撑基板，大幅降低发电成本。

根据本发明的第一个方面，太阳能电池芯片，包括：太阳能电池外延结构，具有正、背两个相对的表面，其中正面具有电极区和光接受区；正面电极，位于所述太阳能电池外延结构正面的电极区；背面电极，位于所述太阳能电池外延结构的背面，并延伸至所述太阳能电池外延结构外，通过一金属焊盘引至正面；支撑基板，位于所述背面电极的下方，并通过一第一粘接层与所述太阳能电池外延结构粘接；第二粘接层，位于所述太阳能电池外延结构正面的光接受区，其上表面高于所述正面电极及背面电极的金属焊盘。

具体的，所述太阳能电池芯片通过衬底剥离、键合等技术手段将电池外延结构从生长衬底上转移至支撑基板获得；所述支撑基板为临时基板，将太阳能电池芯片焊接至聚光透镜后将被去除，优选地，支撑基板选用玻璃；所述第一粘接层用于临时粘接支撑基板与电池芯片，可以采用化学腐蚀、热分解、紫外光分解等方式去除，优选地，选择低熔点封接玻璃、BCB、硅树脂等；所述第二粘接层为永久粘接，优选地采用低熔点透明玻璃浆料烧结固化。

优选地，所述背面电极的金属焊盘上表面与正面电极上表面处于同一水平面。

优选地，所述第二粘接层的上表面高于所述正面电极及背面电极的金属焊盘，其高低差10~50微米。

优选地，所述第二粘接层边缘与正面电极及背面电极金属焊盘具有间隙，其间隙为50~100微米。

优选地，所述第二粘接层的厚度为10~20微米。

根据本发明的第二个方面，聚光太阳能电池模组，包括聚光透镜和太阳能电池芯片，其中所述聚光透镜的下表面设有电路，至少包括正、负电极外接焊盘，所述太阳能电池芯片包含：太阳能电池外延结构，具有正、背两个相对的表面，其中正面具有电极区和光接受区，正面电极，位于所述太阳能电池外延结构正面的电极区，与所述聚光透镜下表面的正电极外接焊盘连接；背面电极，位于所述太阳能电池外延结构的背面，并延伸至所述太阳能电池外延结构外，通过一金属焊盘引至正面，与所述聚光透镜下表面的负电极外接焊盘连接；第二粘接层，位于所述太阳能电池外延结构正面的光接受区，其上表面高于所述正面电极及背面电极的金属焊盘，粘接所述聚光透镜和太阳能电池芯片。

优选地，所述第二粘接层填充所述太阳能电池芯片与聚光透镜之间的间隙，并确保所述太阳能电池芯片的正、负电极与聚光透镜上的电路实现电连接。

根据本发明的第三个方面，聚光太阳能电池模组的制作方法，包括步骤：1）提供本发明第一个方面所述任一种太阳能电池芯片；2）提供一聚光透镜，其下表面设有至少包括正、负电极外接焊盘的电路；3）将所述太阳能电池芯片倒装粘接至所述聚光透镜的下表面，其中所述第二粘接层实现粘接所述电池芯片和聚光透镜，所述电池芯片的正、背面电极分别与所述聚光透镜的正、负电极外接焊盘连接；4）去除支撑基板和第一粘接层。

优选地，所述步骤1）中第二粘接层采用低熔点透明玻璃浆料烧结固化，其熔点为320-400℃。

优选地，所述步骤3）中电池芯片通过热压焊接至所述聚光透镜，所述第二粘接层在焊接过程中熔化为液态，在一定压力下填充电池芯片与聚光透镜之间的间隙，并确保正负电极与聚光透镜上预设的电路实现电连接。