CN208422935U - 基于陶瓷化金属基板的聚光太阳能接收器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于陶瓷化金属基板的聚光太阳能接收器，包括：最下层的散热板、设于所述散热板上的绝缘层、设于所述绝缘层上面的导热层、以及设于所述导热层的电池芯片。本实用新型通过在铝板上原位生长氧化铝陶瓷薄膜，其可用于1200倍的聚光条件，光电转换效率高，耐候性能好，具有优良的物理化学性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及聚光太阳能技术领域，尤其涉及一种基于陶瓷化金属基板的聚光太阳能接收器。
背景技术
目前，几乎绝大多数的高倍聚光太阳能接收器都采用了氧化铝陶瓷做为基板进行封装。虽然氧化铝陶瓷有良好的绝缘效果，但是，其导热率较低，导热率最高的氧化铝陶瓷的导热率依然小于24W，热阻较大。聚光太阳能接收器集成封装大功率芯片，发热集中，产生的热量不能及时传导给热沉散热器，芯片结温会快速上升，使芯片发电效率大大降低，且聚光太阳能芯片不适宜长期工作在大于100℃高温下，易老化沾度降低，而且易导致电流损失过大(即漏电)，甚至导致芯片损坏。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于陶瓷化金属基板的聚光太阳能接收器，其可用于1200倍的聚光条件，光电转换效率高，耐候性能好。
本实用新型的技术方案如下：一种基于陶瓷化金属基板的聚光太阳能接收器，包括：自下而上依次层叠的散热板、介质层、绝缘层、导热层、焊接层以及电池芯片。
所述散热板为铝板，所述散热板的厚度为1mm-3mm。
所述绝缘层的材质为氧化铝陶瓷，所述绝缘层的厚度为0.1mm-1.5mm。
所述导热层的材质为电解铜箔，所述导热层的厚度为200μm-500μm，所述导热层表面刻蚀有电路。
所述介质层包括铜层、镍层、钯层、金层，所述铜层、所述镍层、所述钯层以及所述金层的排列顺序任意，所述铜层的厚度为250μm-350μm，所述镍层的厚度为2μm-8μm，所述钯层的厚度为0.01μm-0.03μm，所述金层的厚度为0.1μm-0.3μm。
所述焊接层的材质为锡膏，所述焊接层的厚度为0.1mm-0.3mm。
所述电池芯片的尺寸为5mm×5mm、4mm×4mm、或3mm×3mm中的一种。
所述电池芯片为微砷化镓电池芯片。
采用上述方案，本实用新型具有以下有益效果：
1、由于是在铝板上原位生长氧化铝陶瓷薄膜，其可用于1200倍的聚光条件，光电转换效率高，耐候性能好，具有优良的物理化学性能。
2、铝面陶瓷化技术成熟，铝面成膜速度快，易于在结构形状复杂的铝面成膜，结合力强，导热系数高，抗高温失效性能强，而且成本适当，易于量产化。
3、电池芯片封装简单，操作方便。
4、铝面陶瓷化后热导率达到100W/K.m，远超过氧化铝陶瓷的热导率，并且介质层的材质线膨胀系数与铝基体差异较小，抗剥离强度高，使陶瓷层不易从铝板表面剥离。
附图说明
图1为本实用新型基于陶瓷化金属基板的聚光太阳能接收器的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。
请参阅图1，本实用新型提供一种基于陶瓷化金属基板的聚光太阳能接收器，包括：最下层的散热板1、设于所述散热板1上的绝缘层2、设于所述散热板1与所述绝缘层2之间的介质层3、设于所述绝缘层2上面的导热层4、设于所述导热层4上的电池芯片5、以及设于所述导热层4与所述电池芯片5之间的焊接层6。所述导热层4表面通过刻蚀形成连接所述电池芯片5所需的电路7，所述电池芯片5为微砷化镓电池芯片，所述电池芯片的尺寸为5mm×5mm、4mm×4mm、或3mm×3mm中的一种，具体地本实施例中选取4mm×4mm的电池芯片。同时聚光太阳能模组中还包含有一聚光镜，聚光镜的长度为150mm，宽度为135mm，根据聚光倍率计算公式C＝聚光镜接收入射光面积/电池芯片面积＝(150mm×135mm)/(4mm×4mm)＝1266倍，所以本实用新型的接收器能够用于1200倍的聚光条件，光电转换效率高，耐候性能好。
请参阅图1，所述散热板1为铝板，所述散热板1的厚度为1mm-3mm，铝的导热系数大，能很好的将热量传导走，而且铝板重量轻，适合用于聚光太阳能接收器，同时铝的价格低，节省成本。所述绝缘层2为氧化铝陶瓷，所述绝缘层2的厚度为0.1mm-1.5mm，通过电化学方法在所述散热板 1表面原位生成氧化铝陶瓷相，铝面陶瓷化后热导率达到100W/K.m，远超过氧化铝陶瓷的热导率。在所述散热板1上原位生成所述绝缘层2，为了提高所述绝缘层2的剥离强度，所述散热板1与所述绝缘层2之间就需要增加一层所述介质层3，这里的介质层3的线膨胀系数需接近铝的线膨胀系数，才能起到增大所述绝缘层2的剥离强度的作用，所述介质层3包括铜层、镍层、钯层、金层，所述铜层、所述镍层、所述钯层以及所述金层的排列顺序任意，所述铜层的厚度为250μm-350μm，所述镍层的厚度为2μm-8 μm，所述钯层的厚度为0.01μm-0.03μm，所述金层的厚度为0.1μm-0.3 μm，增加了所述介质层3后，所述绝缘层2在所述散热板1表面的抗剥离强度大于5N/mm，使所述绝缘层2与所述散热板1之间的结合更牢固。所述导热层4的材质为电解铜箔，所述导热层4的厚度为200μm-500μm，铜的导热系数高，热传导速率快，能快速将所述电池芯片5的热量传导至所述散热板1，防止所述电池芯片5因温度过高而影响光电转换效率，甚至损坏。为了提高所述电池芯5片与所述导热层4的结合力，所述导热层4 与所述电池芯片5之间需增涂一焊接层6，所述焊接层6的材质为锡膏，所述焊接层6的厚度为0.1mm-0.3mm，涂一层锡膏后，再过回流焊，将所述电池芯片5焊接在所述导热层4上。
综上所述，本实用新型具有以下有益效果：
1、由于是在铝板上原位生长氧化铝陶瓷薄膜，其可用于1200倍的聚光条件，光电转换效率高，耐候性能好，具有优良的物理化学性能。
2、铝面陶瓷化技术成熟，铝面成膜速度快，易于在结构形状复杂的铝面成膜，结合力强，导热系数高，抗高温失效性能强，而且成本适当，易于量产化。
3、电池芯片封装简单，操作方便。
4、铝面陶瓷化后热导率达到100W/K.m，远超过氧化铝陶瓷的热导率，并且介质层的材质线膨胀系数与铝基体差异较小，抗剥离强度高，使陶瓷层不易从铝板表面剥离。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于陶瓷化金属基板的聚光太阳能接收器，其特征在于，包括：自下而上依次层叠的散热板、介质层、绝缘层、导热层、焊接层以及电池芯片。
2.根据权利要求1所述的基于陶瓷化金属基板的聚光太阳能接收器，其特征在于，所述散热板为铝板，所述散热板的厚度为1mm-3mm。
3.根据权利要求1所述的基于陶瓷化金属基板的聚光太阳能接收器，其特征在于，所述绝缘层的材质为氧化铝陶瓷，所述绝缘层的厚度为0.1mm-1.5mm。
4.根据权利要求1所述的基于陶瓷化金属基板的聚光太阳能接收器，其特征在于，所述导热层的材质为电解铜箔，所述导热层的厚度为200μm-500μm，所述导热层表面刻蚀有电路。
5.根据权利要求1所述的基于陶瓷化金属基板的聚光太阳能接收器，其特征在于，所述介质层包括铜层、镍层、钯层、金层，所述铜层、所述镍层、所述钯层以及所述金层的排列顺序任意，所述铜层的厚度为250μm-350μm，所述镍层的厚度为2μm-8μm，所述钯层的厚度为0.01μm-0.03μm，所述金层的厚度为0.1μm-0.3μm。
6.根据权利要求1所述的基于陶瓷化金属基板的聚光太阳能接收器，其特征在于，所述焊接层的材质为锡膏，所述焊接层的厚度为0.1mm-0.3mm。
7.根据权利要求1所述的基于陶瓷化金属基板的聚光太阳能接收器，其特征在于，所述电池芯片的尺寸为5mm×5mm、4mm×4mm、或3mm×3mm中的一种。
8.根据权利要求1所述的基于陶瓷化金属基板的聚光太阳能接收器，其特征在于，所述电池芯片为微砷化镓电池芯片。
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