[實用新型]高倍聚光太陽能電池芯片散熱器

有效

• 申請號: 201720729924.4
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN207074983U
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 汪海波;王菲菲;張忠祥;魯世斌;樊敏
• 申請（專利權）人: 合肥師范學院
• 主分類號: H02S40/42
• 分類號: H02S40/42
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本實用新型涉及了一種散熱器，特別是一種高倍聚光太陽能電池芯片散熱器。

背景技術

目前，高倍聚光太陽能效率已經超過40％，但其余60％會轉化成熱，這些熱量會在芯片表面造成幾百度的高溫，而眾所周知，光伏器件的轉化效率會隨著溫度的提高而降低，功率降低的理論值按照戴克的計算約為0.4％/K，因此散熱是半導體器件尤其是高倍聚光光伏器件的重要課題。散熱材料按照熱導率排列依次是銀、銅、鋁、鋼，鋁合金由于其優秀的延展性、鑄造性和價格低的優點，目前高倍聚光光伏采用鋁合金作為散熱器。但鋁合金由于其材料性質，難以與芯片襯底相結合，目前普遍采用導熱膏作為連接材料，導熱膏起到連接與導熱的作用。但是導熱膏導熱系數較低，是整個系統中導熱較差的材料。

實用新型內容

發明目的：為了克服傳統散熱器導熱膠導熱效果差的問題，本實用新型基于現行工藝的缺陷設計了一種銅插塞散熱器，并使用導熱系數較高的錫膏作為散熱器與芯片的連接和導熱材料，起到快速導熱效果，降低芯片的工作溫度，提高高倍聚光太陽能的工作效率。

發明內容：一種高倍聚光太陽能電池芯片散熱器，包括鋁鰭片散熱器、熔融錫層、銅插塞以及錫膏層；鋁鰭片散熱器上表面開設有一定深度的圓柱孔，圓柱形銅插塞安裝于該圓柱孔內，圓柱孔與銅插塞之間的間隙通過灌注的熔融錫層填滿；銅插塞上表面涂有錫膏層；封裝于芯片襯底上的高倍聚光太陽能電池芯片放置于銅插塞上的錫膏層上，為了增強導熱效果，在芯片與芯片襯底之間還涂有一層錫膏層。

安裝步驟：基于現行鋁鰭片式散熱器，用車床在散熱器連接面制作一定直徑、一定深度圓孔，高溫灌注錫熔體，將對應大小的銅圓柱體插入鋁散熱器中，利用磨床磨平表面并拉絲之后，即可使用導熱系數較高的錫膏替換原先的導熱膏作為連接散熱器與芯片的介質材料，提高散熱器與芯片襯底的導熱能力。

有益效果：本實用新型提供的高倍聚光太陽能電池芯片散熱器相較于傳統的散熱器克服了其由于材料限制而無法使用導熱性更好的導熱膏的缺點，并且通過不同導熱材料的結合使用提高了散熱器的散熱效果。

附圖說明

圖1為本實用新型拆分后的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種高倍聚光太陽能電池芯片散熱器，包括散熱器1、熔融錫膏層2、銅插塞3、錫膏層4；散熱器1為鋁鰭片散熱器，其上表面開設有0.5cm深度的圓柱形孔，該圓柱孔直徑為2.1cm；在圓柱孔內高溫灌注錫熔體，將直徑2.0cm、深度0.5cm的圓柱形銅插塞3插入圓柱孔內；錫熔體填滿圓柱形銅插塞與圓柱孔之間的間隙形成熔融錫膏層2；將圓柱形銅插塞3磨平拉絲后，其上表面與散熱器1上表面平齊，此時使用導熱系數較高的錫膏層4代替傳統的導熱膏作為散熱器1與芯片襯底5之間的介質材料；芯片7封裝在芯片襯底5上，芯片7與芯片襯底5之間設有錫膏層6。

為了更進一步說明本實用新型公開的散熱器的散熱效果，對實施方式中的散熱器與普通導熱膏散熱器熱傳導對比分析。在相同的太陽能芯片和襯底材料條件下，分析結果顯示，使用傳統散熱器并使用導熱膏連接散熱器與襯底，其芯片最高點溫度為94.6℃；使用銅插塞散熱器并使用錫膏連接散熱器與襯底，其芯片最高點溫度為58.9℃，溫度相差35.7℃。說明銅插塞散熱器結合錫膏連接散熱器與襯底能夠明顯降低芯片溫度。