TW201301548A - 電池晶片元件及其封裝方法 - Google Patents

Abstract

本發明係揭露一種電池晶片元件及其封裝方法。電池晶片元件適用於一聚光型太陽能電池之中，包含一電路基板、一太陽電池晶片以及一電極基板，且電極基板之下表面兩側分別設有一導電件。將設置於電路基板上之一正電極板與設置於太陽電池晶片下表面之一背電極件電性連接。並以電極基板之各導電件電性連接設置於電路基板上之一負電極板以及設置於太陽電池晶片上表面兩側之前電極件。

Description

電池晶片元件及其封裝方法

本發明是有關於一種電池晶片元件及其封裝方法，特別是有關於一種聚光型太陽能電池晶片元件及其封裝方法。

目前，聚光型太陽能電池晶片元件於電極封裝製程中，大多採用打金線的製程方法。請參閱第1圖，其係為習知之電池元件之示意圖。如圖所示，習知之電池元件於封裝製程中，可先將一太陽電池晶片2之一背電極件21焊接於一電路基板1之一正電極板10上。並以打金線4的方式，分別電性連接太陽電池晶片2之一前電極件20與電路基板1之一負電極板11。為了避免太陽電池晶片2的表面出現刮痕或沾染異物，可以一高透光矽膠5覆蓋於太陽電池晶片2的表面。然而，高透光矽膠5係為一種低濃稠高流動性的液體，因此，在塗佈高透光矽膠5時，此低濃稠高流動性的膠質液體會呈現擴散狀的流動態樣，使得於填注此高透光矽膠5前，需於太陽電池晶片2的四周預先塗佈一種高濃稠低流動性的矽膠6或是使用具有相同效果的橡膠圈材料做為太陽電池晶片2四周的圍籬。接著，於此圍籬內填注高透光矽膠5後，再蓋上玻璃基板7，以避免高透光矽膠5因雜質掉落而發生燃燒之情形。

然而，採用金線製程之電池元件中，由於金線受到彎折，而以弧形狀設置於電池元件之中。因此金線將具有一弧線高度，亦即屬於一種立體結構，使得電池元件中的空間不規則性增加，造成後續的填膠過程容易產生氣泡，進而影響太陽光進入太陽電池晶片的入射量。

另外，於填膠過程時，填注的高透光矽膠需超過金線的弧高，以完全覆蓋金線。使得後續為了保護高透光矽膠而在矽膠上方覆蓋玻璃基板時，玻璃基板與太陽電池晶片中間將會具有一段間距。造成太陽能電池中，裝置於玻璃基板上方的二次聚光光學元件會因為與太陽電池晶片表面的距離太遠，而使得二次聚光效率不彰，影響聚光型太陽能電池的轉換率。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之其中一目的就是在提供一種電池晶片元件，其係藉一電極基板取代習知之金線而電性連接太陽電池晶片與電路基板，以解決聚光型太陽電池元件因填膠過程中產生氣泡，而影響太陽電池晶片的太陽光入射量。同時，可縮短二次聚光光學元件與太陽電池晶片表面的間距，避免二次聚光失效而影響電池轉換率。

本發明之電池晶片元件包含一電路基板、一正電極板、一負電極板、一太陽電池晶片以及一電極基板，且電極基板之下表面兩側分別設置有一導電件。正電極板與負電極板分別設置於電路基板之一晶片區上，且負電極板更對應設置於正電極板之兩側。太陽電池晶片之上表面兩側分別設置有一前電極件，而太陽電池晶片之下表面則設有一背電極件。並將背電極件電性連接正電極板，以及以各導電件分別電性連接各前電極件以及負電極板。

其中，背電極件更藉由一第一導電黏著材料電性連接正電極板。且各導電件更藉由一第二導電黏著材料電性連接各前電極件以及負電極板。

第一導電黏著材料之熔點高於第二導電黏著材料之熔點。

其中，電極基板與太陽電池晶片之間，更設置有一透光膠質材質。

此外，本發明更提出一種電池晶片元件之封裝方法，適用於一聚光型太陽能電池之一電池晶片元件之封裝製程中，且電池晶片元件具有一電路基板、一太陽電池晶片以及一電極基板，其包含下列步驟：設置一正電極板於電路基板之一晶片區上；相對設置一負電極板於該正電極板之兩側；分別設置一前電極件於太陽電池晶片之上表面兩側；設置一背電極件於太陽電池晶片之下表面；電性連接背電極件以及正電極板；分別設置一導電件於電極基板之下表面兩側；以及以各導電件分別電性連接各前電極件以及負電極板。

更包括下列步驟：以一第一導電黏著材料電性連接背電極件以及正電極板；以及以一第二導電黏著材料使各導電件分別電性連接各前電極件以及負電極板。

其中，第一導電黏著材料之熔點高於第二導電黏著材料之熔點。

更包括下列步驟：以一透光膠質材質設置於電極基板與太陽電池晶片之間。

承上所述，依本發明之電池晶片元件及其封裝方法，其可具有一或多個下述優點：
(1) 此電池晶片元件可藉由設置導電件於電極基板上，使太陽電池晶片之正負電極與電路基板之正負電極可透過電極基板相互連接，而形成電路迴路，藉此可簡化電池晶片元件的封裝製程及減少封裝成本。
(2) 此電池晶片元件可藉由電極基板上的導電件分別連接太陽電池晶片之正負電極與基板之正負電極，而形成電路迴路，藉此可降低於填膠過程中所產生的氣泡問題。
(3) 此電池晶片元件可直接透過電極基板上的導電件分別連接太陽電池晶片之正負電極與基板之正負電極，而形成電路迴路，藉此可縮短電極基板與太陽電池晶片表面的間距，進而縮短二次聚光光學元件與太陽電池晶片表面的距離。

以下將參照相關圖式，說明依本發明之電池晶片元件及其封裝方法之實施例，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。

請參閱第2圖，其係為本發明之電池晶片元件之剖面示意圖。如圖所示，適用於聚光型太陽能電池晶片元件，其包含一電路基板1、一正電極板10、一負電極板11、一太陽電池晶片2以及一電極基板8。電路基板1可為陶瓷線路基板，且於電路基板1上設置有一正電極板10以及一負電極板11，使陶瓷線路基板具有正負兩電極。正電極板10以及負電極板11之間具有一間距，且負電極板11可對應設置於正電極板10之兩側。太陽電池晶片2之上表面兩側可分別設置有一前電極件20，而其下表面則可設有一背電極件21，使太陽電池晶片2具有正負兩電極。

太陽電池晶片2之背電極件21可以一第一導電黏著材料3電性連接於電路基板1之正電極板10，以使太陽電池晶片2之正電極與電路基板1之正電極相互連接。接著，可使用超音波焊接槍或其他焊接儀器將錫絲熔解，以形成一導電件80。並將此導電件80分別焊接固定於一尺寸適當之玻璃基板之下表面兩側上，以形成一電極基板8。接下來，可分別於電路基板1之負電極板11的位置以及太陽電池晶片2之前電極件20的位置上分別設置一第二導電黏著材料9，並將各導電件80對齊前電極件20之負電極線路及負電極板11之負電極線路，再將電極基板8覆蓋於太陽電池晶片2上。並且，可使用加熱器或迴焊爐等焊接儀器將第二導電黏著材料9熔解，使各導電件80分別貼合焊接於各前電極件20之負電極線路以及負電極板11之負電極線路。以將太陽電池晶片2之負電極與電路基板1之負電極相互連接，藉此形成太陽電池晶片與電路基板1之電路連接。值得一提的是，在本發明所屬領域中具有通常知識者應當明瞭，於前面敘述方式之第一導電黏著材料3僅為應用於本發明之電池晶片元件之一太陽電池晶片2與一電路基板1之黏著，以及第二導電黏著材料9僅為應用於本發明之電池晶片元件之一電極基板8、太陽電池晶片2與電路基板1之黏著的舉例而非限制，在此先行敘明。

另外，第一導電黏著材料3可為一高溫錫膏，例如熔點為攝氏217度的錫膏，而第二導電黏著材料9可為一低溫錫膏，例如熔點為攝氏138度的錫膏。藉此，可避免使用加熱器或迴焊爐熔解第二導電黏著材料9時，亦使第一導電黏著材料3熔解，而造成太陽電池晶片2與基板1的黏著鬆脫，發生假焊或虛焊等情況。

於本實施例中，為了降低太陽光入射到太陽電池晶片2的反射率，於不影響電極基板8與太陽電池晶片2之前電極件20的焊接前提下，亦可於電極基板8與太陽電池晶片2表面間加入微量之高透光膠質材料81，例如高透光矽膠，做為太陽電池晶片2表面的光傳輸介質。且採用低濃稠高流動性的高透光矽膠做為太陽電池晶片2表面的光傳輸介質，僅為便於更暸解本發明之施行手段之一較佳實施例之舉列而非限制。

請參閱第3圖，其係為本發明之電池晶片元件之電極基板配置示意圖。如圖所示，電池晶片元件可包含一電路基板1、一正電極板10、一負電極板11、一太陽電池晶片2以及一電極基板8。電路基板1可為陶瓷線路基板，並於電路基板1上設置有一正電極板10以及一負電極板11，使陶瓷線路基板具有正負兩電極。正電極板10與負電極板11之間具有一間距，使正電極板10與負電極板11不相連。且正電極板10以及負電極板11之表面積及其形狀或位置可依實際太陽能電池之使用設計而有所不同。

於本實施例中，可將電路基板1可劃分出一晶片區12，且於晶片區12中，負電極板11可呈現一「ㄇ」字型的態樣，並設置於正電極板10之周邊。亦即，當太陽電池晶片2擺設於正電極板10之上以電性連接電路基板1時，負電極板11將以「ㄇ」字型圍繞於太陽電池晶片2周邊。又太陽電池晶片2之上表面兩側可分別設有一前電極件20。由此可知，各前電極件20之一側邊即為負電極板11。順帶一提的是，在本發明所屬領域中具有通常知識者應當明瞭，於前面敘述方式之陶瓷線路基板僅為應用於本發明之電池晶片元件之一基層底板而非限制，具通常知識者應當明暸本發明之電池晶片元件之一電路基板1尚可為銅基板、鋁基板、玻璃基板或其他可達等效功能之基板。並且，設置於電路基板1上之正電極板10與負電極板11之各別形狀、位置及大小僅為應為本發明之電池晶片元件之一實施態樣的舉例而非限制，在此先行敘明。

接著，本發明之電極基板8可選用一尺寸適當之玻璃基板做為基底層板，並可於玻璃基板之下表面兩側分別設置一導電件80。導電件80可以錫絲製成，即可使用超音波焊接槍或其他加熱儀器將錫絲熔解後而製成。並且，各導電件80所設置的位置需同時對齊前電極件20之負電極線路及負電極板11之負電極線路。於晶片區12中，將電極基板8覆蓋於太陽電池晶片2之上，使各導件件80可同時電性連接太陽電池晶片2之前電極件20以及電路基板1之負電極板11。藉此，太陽電池晶片2之負電極可電性連接電路基板1之負電極，而形成電池晶片元件之電路連接。值得注意的是，本實施例中導電件80可採用錫絲製成僅為本發明之導電件80之一較佳實施態樣之舉列而非限制於，因此，具通常知識者應當明暸本發明之導電件80尚可採用金屬銅、鋁、銀，或其他具導電效果之元件製成。

請參閱第4圖，其係為本發明之電池晶片元件之封裝方法之流程圖。如圖所示，本發明之電池晶片元件之封裝方法適用於一聚光型太陽能電池之電池晶片元件之封裝製程中，且電池晶片元件具有一電路基板、一太陽電池晶片以及一電極基板，其包含下列步驟：

於步驟S40中，以一第一導電黏著材料電性連接電路基板之一正電極板以及太陽電池晶片之一背電極件，使電路基板之正電極連接太陽電池晶片之正電極。

於步驟S41中，分別設置一導電件於電極基板之下表面兩側上。

於步驟S42中，使電極基板覆蓋於太陽電池晶片上，並將各導電件的位置同時對齊太陽電池晶片之一前電極件及電路基板之一負電極板。

於步驟S43中，以一第二導電黏著材料，使各導電件電性連接負電極板之負電極線路以及前電極件之負電極線路，以使太陽電池晶片之負電極連接電路基板之負電極，形成電池元件之電路連接。

本發明之電池晶片元件封裝方法的詳細說明以及實施方式已於前面敘述本發明之電池晶片元件時描述過，在此為了簡略說明便不再綴述。

綜上所述，因為電極基板是直接平貼於太陽電池晶片表面之上，以直接保護太陽電池晶片表面，因此可減少電池元件的高度，使其矽膠模高約為100μm～150μm，與習知之約為1mm～1.5mm之矽膠模高相距甚大。藉此，可使裝設於電極基板上的二次聚光光學元件可以更貼近於太陽電池晶片表面而有較佳之聚光效果。此外，可減少透光矽膠的使用，以降低填膠時所造成的氣泡影響太陽光的入射量。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1．．．電路基板

10．．．正電極板

11．．．負電極板

12．．．晶片區

2．．．太陽電池晶片

20．．．前電極件

21．．．背電極件

3．．．第一導電黏著材料

4．．．金線

5．．．高透光矽膠

6．．．高濃稠低流動性的矽膠

7．．．玻璃基板

8．．．電極基板

80．．．導電件

81．．．高透光膠質材料

9．．．第二導電黏著材料

以及

S40~S43．．．流程步驟

第1圖　 係為習知之電池元件之示意圖；
第2圖　 係為本發明之電池晶片元件之剖面示意圖；
第3圖　 係為本發明之電池晶片元件之電極基板配置示意圖；以及
第4圖　 係為本發明之電池晶片元件之封裝方法之流程圖。

1．．．電路基板

10．．．正電極板

11．．．負電極板

2．．．太陽電池晶片

20．．．前電極件

21．．．背電極件

3．．．第一導電黏著材料

8．．．電極基板

80．．．導電件

81．．．高透光膠質材料

以及

9．．．第二導電黏著材料

Claims (14)

1. 一種電池晶片元件，係適用於一聚光型太陽能電池之中，其包含：
   
   一電路基板，係包含一晶片區；
   一正電極板，係設置於該晶片區上；
   一負電極板，係設置於該晶片區上，且對應設置於該正電
   　極板之兩側；
   一太陽電池晶片，該太陽電池晶片之上表面兩側係分別設
   　置有一前電極件，該太陽電池晶片之下表面設有一背電
   　極件，且該背電極件電性連接該正電極板；以及
   一電極基板，該電極基板之下表面兩側係分別設置有一導
   　電件，且各該導電件分別電性連接各該前電極件以及該
   　負電極板。
   
2. 如申請專利範圍第1項所述之電池晶片元件，其中該背電極件更包括藉由一第一導電黏著材料電性連接該正電極板。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電池晶片元件，其中各該導電件更包括藉由一第二導電黏著材料電性連接各該前電極件以及該負電極板。
4. 如申請專利範圍第3項所述之電池晶片元件，其中該第一導電黏著材料之熔點係高於該第二導電黏著材料之熔點。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電池晶片元件，其中該電極基板與該太陽電池晶片之間，更設置有一透光膠質材質。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電池晶片元件，其中該電路基板更包括一陶瓷線路基板。
7. 如申請專利範圍第1項所述之電池晶片元件，其中該電極基板更包括一透明電極基板。
8. 如申請專利範圍第7項所述之電池晶片元件，其中該透明電極基板更包括一玻璃電極基板。
9. 如申請專利範圍第1項所述之電池晶片元件，其中各該導電件更包括一金屬材質。
10. 一種電池晶片元件封裝方法，適用於一聚光型太陽能電池之一電池晶片元件之封裝製程中，該電池晶片元件具有一電路基板、一太陽電池晶片以及一電極基板，其係包含下列步驟：
    
    設置一正電極板於該電路基板之一晶片區上；
    相對設置一負電極板於該正電極板之兩側；
    分別設置一前電極件於該太陽電池晶片之上表面兩側；
    設置一背電極件於該太陽電池晶片之下表面；
    電性連接該背電極件以及該正電極板；
    分別設置一導電件於該電極基板之下表面兩側；以及
    以各該導電件分別電性連接各該前電極件以及該負電極板
    　。
11. 如申請專利範圍第10項所述之電池晶片元件封裝方法，更包括下列步驟：
    以一第一導電黏著材料電性連接該背電極件以及該正電極
    　板。
12. 如申請專利範圍第11項所述之電池晶片元件封裝方法，更包括下列步驟：
    以一第二導電黏著材料使各該導電件分別電性連接各該前
    　電極件以及該負電極板。
13. 如申請專利範圍第12項所述之電池晶片元件封裝方法，其中該第一導電黏著材料之熔點係高於該第二導電黏著材料之熔點。
14. 如申請專利範圍第10項所述之電池晶片元件封裝方法，更包括下列步驟：
    以一透光膠質材質設置於該電極基板與該太陽電池晶片之
    　間。