[發明專利]高聚光倍數太陽能電池的散熱器及制造方法

有效

• 申請號: 201110132005.6
• 申請日: 2011-05-20
• 公開（公告）號: CN102208472A
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發明（設計）人: 林志偉;張銀橋;蔡建九;張永;陳凱軒;單智發;張雙翔;占榮;王向武
• 申請（專利權）人: 廈門乾照光電股份有限公司
• 主分類號: H01L31/052
• 分類號: H01L31/052;H01L31/18
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司 35203
• 代理人: 李寧;唐紹烈

技術領域

本發明涉及一種聚光太陽能電池的散熱裝置，具體涉及應用特殊材料和結構作聚光太陽能電池的散熱裝置及制造方法。

背景技術

傳統的燃料能源漸漸稀缺，對環境造成的危害日益突出，太陽能作為地球上一個用之不竭的可再生能源寶庫，大力發展光伏產業已經成為各國政府的共識。專家預測，到2030年太陽發電將占世界發電總量的50%。

在全球對光伏產業投以眾望時，聚光太陽能電池是所有形式的太陽能電池中最有優勢的。目前國際市場上已經出現聚光電池，尤其以歐美國家為代表。但鑒于目前聚光電池的技術應用處于前期試驗推廣階段尚未實現規模化發展，其價格約為普通光電池的5至10倍，其光電轉化率卻高達30%。所以“價廉物美的定日鏡+高轉化率聚光電池+高效率的散熱體系”的發電模式成為目標，能比現有大面積平板式光伏電池有更大的降價空間。

聚光太陽能電池發電效率高，通過菲涅爾透鏡將太陽光聚到電池芯片上，聚光倍數越大發電量越大。隨著聚光倍數的增加，使得聚光太陽能電池溫度急遽上升，如果不迅速把熱量導走，不僅導致發電效率下降，還會燒壞電池芯片。所以高效率的散熱體系是太陽能電池系統的一個關鍵技術。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高聚光倍數太陽能電池的散熱器及制造方法，采用特殊材料和結構的導熱層作為太陽能聚光電池散熱裝置，使得聚光太陽能電池能在更高的聚光倍數下工作。

為了實現上述目的，本發明的解決方案是：

一種高聚光倍數太陽能電池的散熱器，由銅薄層、銀銅鈦合金層、金剛石膜、銀銅鈦合金層和銅底座組成，在聚光太陽能電池底下形成銅薄層，銅薄層下面形成銀銅鈦合金層，此銅薄層和銀銅鈦合金層上形成絕緣通道，銀銅鈦合金層下面形成金剛石膜，金剛石膜下面再形成銀銅鈦合金層，銀銅鈦合金層下面形成銅底座，銅底座中形成冷卻水通道。

所述冷卻水通道的上端為方形結構。

所述銅薄層厚度為50～100μm。

一種高聚光倍數太陽能電池的散熱器制造方法：首先利用電子輔助熱絲化學氣相沉積法（EACVD），在鉬襯底上沉積金剛石膜；利用磁控濺射化學氣相沉積法，在真空反應室里充氫氣保護，磁控濺射蒸鍍鈦與金剛石結合，在金剛石膜上下面表層形成碳化鈦結構；利用磁控濺射蒸鍍銀銅合金，在碳化鈦表層形成銀銅鈦合金層；利用激光焊接技術，將金剛石膜底下的銀銅鈦合金層與銅底座焊接在一起，銅底座的冷卻水通道上端為方形結構；將金剛石膜上面的銀銅鈦合金與銅薄層焊接在一起；再把聚光太陽能電池焊接到銅薄層上；最后利用激光直寫方法，在金剛石膜上面的銀銅鈦合金層和銅薄層去掉一個絕緣通道。

所述金剛石膜的厚度為200～300μm。

所述碳化鈦結構的厚度為0.01～0.02μm。

所述銀銅鈦合金層的厚度為0.05～0.10μm。

所述絕緣通道寬1mm深0.15μm。

本發明在聚光太陽能電池散熱器里采用金剛石作為導熱層，金剛石的熱導率為1100～1800W/(m·K)，且銅的熱導率為400W/(m·K)，整個導熱通道的結構具有高的熱導率，能快速把熱量傳導到冷卻水，由快速的水流帶走熱量，迅速降低聚光太陽能電池的溫度。

另一方面采用金剛石作為絕緣材料，避免封裝聚光太陽能電池需要另加絕緣層，避免絕緣層降低導熱通道的熱導率。

本發明的散熱器能應用在聚光倍數1600倍以上的聚光太陽能電池上，其整體熱導率高達400W/(m·K)以上，散熱效果優于熱導率為280?W/(m·K)的Al₂O₃陶瓷散熱器，具有更高效的散熱作用，使得聚光太陽能電池能在較高的聚光倍數下穩定工作且減少光電轉換效率的下降。

附圖說明

圖1是太陽能電池及其一體化散熱器的主要結構示意圖；

圖2是太陽能電池封裝在一體化散熱的俯視示意圖。

標號說明

散熱器10?????????????????聚光太陽能電池11

銅薄層12?????????????????銀銅鈦合金層13

金剛石膜14???????????????銀銅鈦合金層15

正負電極絕緣通道16???????銅底座17

冷卻水通道18。

具體實施方式

如圖1所示，本發明揭示的一種高聚光倍數太陽能電池的散熱器10，由銅薄層12、銀銅鈦合金層13、金剛石膜14、銀銅鈦合金層15和銅底座16組成。