專利名稱：高效節能反射聚焦式太陽能發電裝置封裝結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種太陽能發電裝置封裝結構，尤其是一種高效節能反射聚焦式太陽
能發電裝置封裝結構。
背景技術：
照射在地球上的太陽能非常巨大，大約40分鐘照射在地球上的太陽能，便足以供全球人類一年能量的消費。可以說，太陽能是真正取之不盡、用之不竭的能源。而且太陽能發電絕對干凈，不產生公害。所以太陽能發電被譽為是理想的能源。 從太陽能獲得電力，需通過太陽電池進行光電變換來實現。它同以往其他電源發電原理完全不同，具有以下特點①無枯竭危險；②絕對干凈(無公害)；③不受資源分布地域的限制；④可在用電處就近發電；⑤能源質量高；⑥使用者從感情上容易接受；⑦獲取能源花費的時間短。不足之處是①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面積；②獲得的能源同四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關。但總的說來，瑕不掩瑜，作為新能源，太陽能具有極大優點，因此受到世界各國的重視。 太陽能光伏產業鏈包括晶體硅原料生產、硅棒與硅片生產、太陽能電池制造、組件封裝、光伏產品生產和光伏發電系統等環節。其中硅原料是最重要的生產環節，在業界曾有"擁硅者為王"的說法。目前，世界上太陽能光伏電池90%以上以是單晶硅或多晶硅為原材料生產的。目前擺在多晶硅生產中有四個主要的問題需要解決降低能耗、減少污染、提高質量、擴大產量。我國太陽能硅材料行業目前絕大部分依賴進口，因此必須提高技術改變受制于人的局面。 全球光伏產業鏈中，高純度硅料不僅要求硅的純度高達7 9個9，而且其中的硼、磷等雜質限制在幾十個PPt (萬億分之一 )，它是光伏企業生產太陽能電池所需的核心原料。因此，高純度硅料的合成、精制、提純、生產也就成為光伏產業集群中最上游的產業。同時如何更有效的利用更純的硅來提高光能轉化效率是更是急切。目前，盡管中國的硅原料礦藏儲量占世界總儲量的25%，但是國內太陽能電池生產企業(如尚德、天威英利等)所需原材料絕大部分需要從國外進口。這是因為用于太陽能電池生產的硅料主要是通過不同的提煉方式從硅原料中提煉而成的單晶硅和多晶硅。在中國，現有的高純度硅原料生產技術與西方發達國家相比，在產量和能耗等方面尚有不足之處。如此一來，這不僅大大增加企業的生產成本，更成為制約當前我國光伏產業向上游環節發展難以逾越的"瓶頸"，使我們國家用很低的價格賣出高能耗、高污染的粗原料的同時，用極高的價格購回高純硅料。
據了解，雖然我國硅料工業起步較早(20世紀50年代)，但由于生產規模小、工藝技術落后、環境污染嚴重、消耗大、成本高，絕大部分企業因虧損而相繼停產或轉產。到2004年我國只剩下峨眉半導體材料廠和洛陽單晶硅有限公司兩家生產企業，其生產能力僅為100噸/年，且能滿足太陽能電池生產需要的硅料實際產量只有80噸。專家預計，2010年我國用于太陽能電池生產的硅料需求量將達到4365噸，2015年為1. 62萬噸。若不以自主知識產權改變國內多晶硅的生產現狀，我國硅料工業受制于國際市場的狀況將無法改變，
3這將危及我國光伏產業的進一步發展。 要使太陽能發電真正達到實用水平，一是要提高太陽能光電變換效率并降低其成 本，二是要實現太陽能發電同現在的電網聯網。 目前，太陽電池主要有單晶硅、多晶硅、非晶態硅三種。單晶硅太陽電池變換效率 最高，已達20%以上，非晶態硅太陽電池變換效率最低5%，今后最有希望用于一般發電的 將是這種單晶硅電池。但它的單晶硅大面積組件導致它的成本居高不下，這里最大的難題 是如何來降低單晶硅的使用量，同時提高他的光電轉換率，如何將每瓦發電設備價格降到 0. 4 1美元這個水平，便足以同現在的發電方式競爭。 近代應用X射線分析的方法，具體揭示了大量晶體的內部結構。現已證明，一切晶 體不論其外形如何，它的內部質點(原子、離子和分子)都是作規律排列的，這種規律主要 表現為質點的周期重復，從而構成了所謂格子狀構造。因此，按照現代的概念，物質中凡是 質點做規律排列，即具有格子構造者稱為結晶質。結晶質在空間的有限部分即為晶體。由 此，我們可以對晶體下定義為晶體是具有格子構造的固體。 水晶是具有格子構造的固體，所以稱它為晶體。而石英玻璃狀似固體，但其內部質 點不作規律排列，即不具格子構造，所以稱它為非晶質或非晶質體。具體地說，在水晶晶體 中每個硅原子周圍的氧原子的排列是一樣的，這種規律叫做近程規律；不但如此，在水晶晶 體中硅和氧的這種排列方式在空間作有規律的重復而形成格子構造，這種規律稱為遠程規 律。但在石英玻璃的結構中只有近程規律，則沒有遠程規律，也就不能形成格子構造，而稱 為非晶質體。
由于水晶與石英玻璃二者的內部結構不同，因此它們的物理性質也不同。詳見下
表
名稱偏光性折光率硬度密度導熱率
人造水 晶晶體非均質體1. 544-1. 53372. 65g / cm3140-264
石英玻璃非晶質體1. 4606. 52.20g/cm333
光學玻璃 K9非晶質體1. 5165. 22. 0g/cm37-20
高鉛玻璃非晶質體1. 46-1. 74. 6 52. lg/cm310-22 在以上的圖表中可以得到結論，水晶晶體與玻璃是有著本質上的不同的。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種高效節能反射聚焦式太陽 能發電裝置封裝結構，其具有良好的導熱性及透光性、提高了光的利用率、成本低廉、使用
4壽命長、安裝使用方便。 按照本發明提供的技術方案，所述一種高效節能反射聚焦式太陽能發電裝置封裝 結構，包括太陽能發電芯片；所述發電芯片放置在反射基板上，所述發電芯片上壓蓋有聚焦 透鏡，所述聚焦透鏡與反射基板間設有硅膠；反射基板對應于放置發電芯片的另一端設有 凹槽，所述反射基板利用凹槽及所述凹槽兩側的側壁將射入反射基板內的光線全反射到放 置發電芯片的表面；聚焦透鏡與反射基板的兩端設有固定支架，所述固定支架與聚焦透鏡、 反射基板間構成密閉的殼體；所述固定支架內設有固定連接的導電電極，所述導電電極與 發電芯片電性連接；所述固定支架上設有固定連接的導電插腳，所述導電插腳與導電電極 電性連接。 所述反射基板由透明的二氧化硅材料制成。所述聚焦透鏡由透明的二氧化硅材料 制成。所述固定支架上的導電插腳安裝在底板上，所述底板上設有允許導電插腳嵌置的插 孔。所述底板上設有正負導電線，所述導電線將嵌置在底板上的導電插腳相串聯。所述導 電插腳的下端設有下鉤體。所述底板的端部設有連接孔。
本發明的優點 1、本發明采用了高純透明的二氧化硅材料作為反射基板的封裝結構元件，利用反
射基板上的內凹曲面及內凹曲面兩側的側壁，使射入反射基板內的光線，經過多次反射，最
終以全反射的狀態反射到與發電芯片相接觸的反射基板表面，發電芯片對應于與反射基板
相接觸的表面可以吸收太陽能，可以極大的提高發電芯片的光電轉換效率。 2、本發明根據透明玻璃具有高導熱性，可以很好的將太陽光線中的熱能導出封裝
體，極大的提高了太陽能封裝的使用壽命。 3、本發明同時利用透鏡聚光特性極大的減少了單晶硅的使用量，使發電芯片的使 用量極大的降低，因此使發電成本大大的降低。 4、本發明將發電芯片小型化，并使用與這一硅片封裝結構相配合底板可以更靈活 的將太陽能發電裝置，應用于更加廣闊的范圍。 5、本發明在使用同等面積的芯片的前提下，將發電芯片的上下兩面能夠同時接收
太陽能，發電芯片的兩面能夠同時輸出電能，使太陽能芯片能夠輸出更多的電能。 6、結構簡單，安裝方便，更換方便，使用壽命長，免維護。
圖1為本發明中太陽能發電元件的結構示意圖。
圖2為本發明中太陽能發電裝置的結構外形圖。
具體實施例方式
下面結合具體附圖和實施例對本發明作進一步說明。 如圖1 圖2所示本發明包括反射基板1、發電芯片2、聚焦透鏡3、導電電極4、 硅膠5、導電插腳6、凹槽7、下鉤體8、固定支架9、底板10、插孔11、導電電線12及連接孔 13。 如圖1所示所述發電芯片2放置在反射基板1上，所述發電芯片2上壓蓋有聚焦 透鏡3。反射基板1與聚焦透鏡3間設有硅膠5，所述硅膠5能夠保護發電芯片2及發電芯片2與導電電極4相連的線路；所述反射基板1與聚焦透鏡3利用硅膠5的粘性相粘結。 所述反射基板l對應于放置發電芯片2的另一端設有凹槽7，凹槽7形成的內凹曲面；反射 基板1利用凹槽7及所述凹槽7兩側的側壁使反射基板1成為全反射的基板。太陽光線射 向聚焦透鏡3，聚焦透鏡3聚焦太陽光線后射向反射基板1與發電芯片2，聚焦光線一部分 被發電芯片2吸收，另一部分會進入反射基板1內。進入反射基板1內的光線經過多次反 射后，以全反射的狀態射向與反射基板1相接觸的發電芯片2表面。所述發電芯片2與反 射基板1相接觸的表面吸收從反射基板1全反射的太陽光線，從而發電芯片2的兩個表面 均能夠吸收太陽光線且同時發出電能，增加發電芯片2的利用率，提高了光線的轉換效率。
所述反射基板1由高純透明的二氧化硅材料制成，如反射基板1由高純透明的玻 璃或水晶晶體制成；所述聚焦透鏡3由高純透明的二氧化硅材料制成，如聚焦透鏡3由高純 透明的玻璃制成。 所述反射基板1與聚焦透鏡3相接觸的兩端設有固定支架9，用于加強反射基板1 與聚焦透鏡3間的連接強度；固定支架9與反射基板1、聚焦透鏡3構成密閉的殼體。固定 支架9內設有固定連接的導電電極4，所述導電電極4與發電芯片2電性連接；導電電極4 利用硅膠5固定在固定支架9內，同時能夠保護與發電芯片2相連的電路。所述固定支架 9上設有固定連接的導電插腳6，導電插腳6與導電電極4電性連接，用于將太陽能發電元 件發出的電能向外輸出。所述導電插腳6的下端設有下鉤體8。 如圖2所示所述底板10集成上述太陽能發電元件。所述底板10上設有若干插 孔11，導電插腳6能夠嵌置在插孔11內。導電插腳6通過下鉤體8，能夠有效地與底板10 相固定。所述底板10上的導電插腳6利用導電線12相串聯，使底板10上的太陽能發電元 件構成發電陣列，增強了底板10的輸出電能的能力。所述底板10的一端設有連接孔13，用 于底板IO間的串接。 所述反射基板1可以是任意的外形，反射基板1的下表面內凹槽7與半球形的側 壁組成反射面，將射入反射基板1中的光能通過全反射的方式射出，使發電芯片2與反射基 板1相接觸的表面同時能夠吸收太陽能，達到提高發電量的目地。 導電插腳6可以根據反射基板1與底板10的不同外形，制成任意的外形，優選的 是導電插腳6上端與固定支架9固定連接，保證太陽能發電元件與底板10連接的可靠性； 所述導電插腳6與固定支架9內的導電電極4電性連接，用于將太陽能發電的電能向外輸 出；導電插腳6的下鉤體8插入插孔11內，所述下鉤體8的引導斜面自下而上指向發電芯 片2的中心部。所述導電插腳6的本體是由金屬材料制成。 底板10可以是任意的結構或外形，底板10可以采用不具有導電性能的材料，并在 其本體上制備正負導電線12，并有在導電線的正負級的其線路本體上有相對應導電插腳6 的下鉤體8的插孔11。所述插孔ll的側面與反面都有金屬導電線。在導電插腳6的下鉤 體8插入插孔11后，在底板10的反面通過焊接的方式將太陽能發電元件固定在底板10上。 所述底板10上的太陽能發電元件以行進行排列，并在每一行的一端有一孔，用于與另一底 板的電極相連，或與蓄電池相連。并根據不同面積排列不同的列數。在導電插腳6插入底 板10后，在底板10的反面將導電插腳6與底板10根據使用條件的不同，也可以在太陽能 發電元件與底板IO相貼的底板IO本體上有可以使封裝基板不緊貼底板的凸點，并這一方 案可以使用不同面積的底板10相拼接，以達到大面積排布的目的。
上述方案可以將太陽能發電元件在任何地方使用。掛在屋脊上或室外的外墻體上
等多種環境下使用。
實施例 所述聚焦透鏡3為一個12mm的外徑的單凸實心透鏡，聚焦透鏡3本體高度為6mm， 聚焦透鏡3采用高透明的玻璃材料。 反射基板1的本體由水晶晶體制成，反射基板1的本體與底板10相連接方向有一 個內凹槽7，這一內凹槽7與半球形反射基板1的側壁，組成全反射面。
所述導電電極4固定在固定支架9內，固定支架9上設有導電插腳6，所述導電電 極4、固定支架9、導電插腳6及位于導電插腳6下端的下鉤體8可以采用一體成形。
封裝過程，將發電芯片2通過導電線與導電電極4電性連接，再將發電芯片2本體 固定在反射基板1的中心部位。將發電芯片2與反射基板1固定后，聚焦透鏡3通過硅膠5 與反射基板1相粘合。發電芯片2在反射基板1與聚焦透鏡3間，形成一個完整的太陽能 發電元件。 底板10材料選用膠木板材，并根據使用環境和條件選擇不同的外形，在這選用的 是長300mm、寬300mm、高4mm長方體板，在所述底板10上有根據太陽能發電元件中伸出外 露的導電插腳6相對應的正負極插孔ll，所述插孔11上排布有將這一行相串接的導電線 12，并在這一行導電線12的一端有一個連接孔13，用于將這一行太陽能發電元件所發出的 電與另一個底板10相連，組成一個底板10的陣列或與蓄電池相連。底板10與反射基板1 接觸的面有多個細小的凸點，使底板10與反射基板1不相互緊貼。 將封裝完的太陽能發電元件根據導電插腳6插入相對應的底板10上的插孔11 內，用焊接的方式將其封裝結構件本體與底板10相連接固定。 如圖1和圖2所示使用時，太陽光線從聚焦透鏡3射入，發電芯片2對應于與聚 焦透鏡3相接觸的表面吸收聚焦透鏡3射入的光線后，發電芯片2通過導電電極4、導電插 腳6向外輸送電能。聚焦透鏡3的光線一部分被發電芯片2吸收，另一部分射向反射基板 1。射入反射基板l內的光線，在反射基板1上的凹槽7及所述凹槽7兩側的球形側壁作用 下，光線以全反射的狀態反射到反射基板1與發電芯片2相接觸的表面，使發電芯片2與反 射基板1相接觸的表面同時能夠吸收太陽能，發電芯片2的兩個表面均能夠輸出電能，提高 了發電芯片2的利用率及太陽能的光電轉換效率。所述反射基板1采用高純透明的玻璃或 其他透光性好的材料制成，具有良好的導熱性和透光性，降低了發電成本。聚焦透鏡3匯聚 太陽光線，聚焦透鏡3壓蓋在發電芯片2上，能夠對發電芯片2進行保護，能延長太陽能發 電元件的封裝結構的使用壽命。
權利要求
一種高效節能反射聚焦式太陽能發電裝置封裝結構，包括太陽能發電芯片(2)，其特征是所述發電芯片(2)放置在反射基板(1)上，所述發電芯片(2)上壓蓋有聚焦透鏡(3)，所述聚焦透鏡(3)與反射基板(1)間設有硅膠(5)；反射基板(1)對應于放置發電芯片(2)的另一端設有凹槽(7)，所述反射基板(1)利用凹槽(7)及所述凹槽(7)兩側的側壁將射入反射基板(1)內的光線全反射到放置發電芯片(2)的表面；聚焦透鏡(3)與反射基板(1)的兩端設有固定支架(9)，所述固定支架(9)與聚焦透鏡(3)、反射基板(1)間構成密閉的殼體；所述固定支架(9)內設有固定連接的導電電極(4)，所述導電電極(4)與發電芯片(2)電性連接；所述固定支架(9)上設有固定連接的導電插腳(6)，所述導電插腳(6)與導電電極(4)電性連接。
2. 根據權利要求1所述的高效節能反射聚焦式太陽能發電裝置封裝結構，其特征是所述反射基板(1)由透明的二氧化硅材料制成。
3. 根據權利要求1所述的高效節能反射聚焦式太陽能發電裝置封裝結構，其特征是所述聚焦透鏡(3)由透明的二氧化硅材料制成。
4. 根據權利要求1所述的高效節能反射聚焦式太陽能發電裝置封裝結構，其特征是所述固定支架(9)上的導電插腳(6)安裝在底板(10)上，所述底板(10)上設有允許導電插腳(6)嵌置的插孔(11)。
5. 根據權利要求4所述的高效節能反射聚焦式太陽能發電裝置封裝結構，其特征是所述底板(10)上設有正負導電線(12)，所述導電線(12)將嵌置在底板(10)上的導電插腳(6)相串聯。
6. 根據權利要求1所述的高效節能反射聚焦式太陽能發電裝置封裝結構，其特征是所述導電插腳(6)的下端設有下鉤體(8)。
7. 根據權利要求4所述的高效節能反射聚焦式太陽能發電裝置封裝結構，其特征是所述底板(10)的端部設有連接孔(13)。
全文摘要
本發明涉及一種高效節能反射聚焦式太陽能發電裝置封裝結構。其包括太陽能發電芯片；所述發電芯片放置在反射基板上，所述發電芯片上壓蓋有聚焦透鏡，所述聚焦透鏡與反射基板間設有硅膠；反射基板對應于放置發電芯片的另一端設有凹槽，所述反射基板利用凹槽及所述凹槽兩側的側壁將射入反射基板內的光線全反射到與發電芯片相接觸的表面；聚焦透鏡與反射基板的兩端設有固定支架，所述固定支架內設有固定連接的導電電極，所述導電電極與發電芯片電性連接；所述固定支架上設有固定連接的導電插腳，所述導電插腳與導電電極電性連接。本發明具有良好的導熱性及透光性、提高了光的利用率、成本低廉、使用壽命長、安裝使用方便。
文檔編號H01L31/052GK101771094SQ20101001833
公開日2010年7月7日 申請日期2010年1月14日 優先權日2010年1月14日
發明者王海軍 申請人:王海軍