CN101853892B - 具受光面电极的非线性设计的太阳能电池 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有受光面电极的非线性设计的太阳能电池，其具有一基板。基板的受光面上设置有重掺杂区和轻掺杂区，轻掺杂区环绕且包围重掺杂区。其中，重掺杂区包含数个图案单元，图案单元互相连接且排列于第一方向上，使得重掺杂区的边缘呈现连续且非直线状。太阳能电池的电极设置于该受光面上。电极是沿着第一方向且对齐重掺杂区而设置，并电性连接重掺杂区。

Description

具受光面电极的非线性设计的太阳能电池

技术领域

本发明是有关于一种太阳能电池，且特别是有关于一种太阳能电池受光面的结构。

背景技术

由于环保意识的抬头加上其它石化能源逐渐枯竭，开发安全的新能源就成为目前最迫切的工作。能用于开发的新能源需同时具备两个要件：新能源蕴藏丰富，不易枯竭；以及新能源为安全、干净，不会威胁人类和破坏环境。而例如太阳能、风力、水力等的再生性能源正好符合前述要件。此外，台湾缺乏能源资源，百分之九十以上的能源必须仰赖国外进口，但台湾地处亚热带，阳光充足、日照量大，非常适合研究及发展太阳能，而且利用太阳能发电更兼具节能与环保的优点。

最直接将太阳能转换成能源的方式就是使用太阳能电池(solar cells)，又称为光伏打组件(photovoltaic devices)。现今广泛使用中的太阳能电池其设计是具有一种p/n接面成形于受光面(接收光线的表面)附近，并于电池吸收光能时产生电子流。普通常见的电池设计在其前后二侧分别形成电极。然后，这些太阳能电池再以串联方式互相作电气连接以增加电压。

传统的太阳电池采用p型的基板，然后再利用高温热扩散的处理，使p型的基板上形成一层薄薄的n型半导体。在进行扩散程序前，会将表面制成粗糙化的组织(Texturing)结构，并加入抗反射层，以减少光的反射量。接着，进行网印程序，将制作完成的晶片，涂布上银(Ag)胶及铝(Al)胶，以一网印机将一种预设图形印刷在晶圆的两面。然后，进行共同烧结程序，将印刷有银胶及铝胶的晶片，共同通过高温烧结炉，使得银胶及铝胶可分别与晶片的对应面产生共晶结构，而与晶片因此具有一定的欧姆接触(ohmic contact)。如此，便可在晶片的表面接出导电电极，以完成一个简单的太阳电池面板。

请参考图1，其绘示已知技术的太阳能电池10的剖面示意图。一般而言，为了降低接触电阻，在形成电极18的区域需要具有较高的掺杂浓度。因此，会在基板10上形成浓度不同的轻掺杂区14和重掺杂区16，而电极18则形成于重掺杂区16上。

请参考图2A，其绘示如图1所绘示的已知技术的太阳能电池10的俯瞰图。在重掺杂区16上形成电极18需要有较高的对位技术。如果采用传统的网板印刷的方式，因为对位的准确度较低，容易产生重掺杂区16与电极18没有对齐的情况，如图2A所示。如此一来，接触电阻无法获得有效的下降，导致效能下降。

请参考图2B，其绘示另一种已知技术的太阳能电池10的俯瞰图。重掺杂区16的宽度或面积加大。故，既使在对位准确度较低的情况下，电极18也可形成重掺杂区16上，而不会突出于轻掺杂区14上。

然而，此举却产生另一个问题。具体而言，在轻掺杂区14和基板12之间形成电子(或载子)必须穿越重掺杂区16才能到达电极18。重掺杂区16对电子(或载子)的捕捉能力较强，因此当电子(或载子)要穿越的重掺杂区16的长度越长，电子(或载子)的损耗就越大，对效能的影响就越大。

有鉴于此，需要一种新的太阳能电池，其可兼顾较小的接触电阻和较小的重掺杂区的要求，以提高太阳能电池的效能。

发明内容

本发明一目的在于提出一种太阳能电池，可减少因对位不准所引起的效能下降的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种太阳能电池，其具有一基板。基板的受光面上设置有重掺杂区和轻掺杂区，轻掺杂区环绕且包围重掺杂区。其中，重掺杂区包含数个图案单元，图案单元互相连接且排列于第一方向上，使得重掺杂区的边缘呈现连续且非直线状。太阳能电池的电极设置于该受光面上。电极沿着第一方向且对齐重掺杂区而设置，并电性连接重掺杂区。

如前所述，重掺杂区具有如花边一般的边缘。因此，既使电极与重掺杂区对位没有很准确，裸露于电极之外的重掺杂区面积也有限，对效能的影响便可获得有效的控制。

本发明另一方面提供一种太阳能电池，其具有基板和电极。基板的受光面上设有数个重掺杂区和轻掺杂区。其中，重掺杂区沿着第一方向间隔排列，且轻掺杂区环绕且包围重掺杂区。电极电性连接重掺杂区，电极沿着第一方向且对齐重掺杂区而设置于受光面上。

在本发明另一实施例中，设置于基板的受光面上的重掺杂区包含一直线和数个图案单元。图案单元互相连接且排列于第一方向上，直线穿过每个图案单元的中心且连接图案单元。其中，直线的宽度小于图案单元的最大宽度。如此一来，重掺杂区的边缘会呈现连续且非直线状。轻掺杂区设置于受光面，并且环绕包围重掺杂区。

在本发明另一实施例中，基板的受光面上设置有数个第一重掺杂区和至少一第二重掺杂区。第一重掺杂区为几何图形，沿着第一方向间隔排列。第二重掺杂区为一直线且连接第一重掺杂区。第二重掺杂区的宽度小于第一重掺杂区的最大宽度，。轻掺杂区设置于受光面，并且环绕包围第一和第二重掺杂区。

在本发明的实施例中，相较于电极直线般的边缘，重掺杂区沿着第一方向上形成类似花边的图案。因此，当电极与重掺杂区对位后，可能裸露于电极之外的重掺杂区面积有限，对效能的影响也有限。

附图说明

为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：

图1是绘示已知的太阳能电池的剖面示意图；

图2A是绘示已知的太阳能电池的俯瞰示意图；

图2B是绘示已知的太阳能电池的俯瞰示意图；

图3是绘示依照本发明一实施例的太阳能电池的剖面示意图；

图4A是绘示依照本发明另一实施例的太阳能电池的俯瞰示意图；

图4B是绘示如图4A所绘示的太阳能电池的俯瞰示意图；

图5到图12分别绘示依照本发明另一实施例的太阳能电池的俯瞰示意图。

【主要组件符号说明】

10：太阳能电池      12：基板

14：轻掺杂区        16：重掺杂区

18：电极            100：太阳能电池

110：基板        112：受光面

120：重掺杂区    122：图案单元

124：直线        126：间隔

130：轻掺杂区    140：电极

150：抗反射层    400：第一方向

410：第二方向    D：间距

L：长度          W1：宽度

W2：最大宽度

具体实施方式

请参考图3，其绘示根据本发明一实施例的太阳能电池100的剖面示意图。太阳能电池100具有基板110。基板110的材质可包含硅。在基板110的受光面112上可形成P/N接面，以吸收光能并产生电子(或载子)。在本发明的实施例中，基板110掺杂有掺质，其可为P型掺质或N型掺质。

基板110的受光面112上设有轻掺杂区130。轻掺杂区130中所掺杂的掺质与基板110中所掺杂的掺质不同。在一实施例中，基板110掺杂有P型掺质，轻掺杂区130掺杂N型掺质。在另一实施例中，基板110掺杂N型掺质，轻掺杂区130掺杂P型掺质。如此一来，在受光面112处便可形成P/N接面。

太阳能电池100在基板110上还设有重掺杂区120。重掺杂区120设置在受光面112上，位于轻掺杂区130中。换言之，轻掺杂区130环绕且包围重掺杂区120。重掺杂区120中掺质的浓度大于轻掺杂区130的掺质浓度。

重掺杂区120中所掺杂的掺质的种类与轻掺杂区130中的掺质的种类相同。换句话说，当轻掺杂区130的掺质为N型掺质，重掺杂区120的掺质也是N型掺质。反之，当轻掺杂区130的掺质为P型掺质，重掺杂区120的掺质也是P型掺质。其中，轻掺杂区130的掺质与重掺杂区120的掺质可为相同的掺质，也可为不同的掺质。

太阳能电池100的电极140设置于基板110上，且电性连接重掺杂区120。电极140设置于受光面112上且对齐重掺杂区120。

具体而言，可利用网板印刷在基板110的受光面112上涂布上金属胶，如银胶、铝胶或银铝胶等。其中，金属胶是对齐着重掺杂区120涂布，使得金属胶可涂布在重掺杂区120上。接着，可进行共同烧结程序，使得金属胶如银胶与基板110产生共晶结构，进而形成电极140。

由此可知，电极140会直接接触部分重掺杂区120。在本发明的实施例中，电极140会直接接触部分重掺杂区120和部分轻掺杂区130。

在本发明的实施例中，基板110的受光面112上具有一层抗反射层150。抗反射层150位于轻掺杂区130上。

请同时参考图4A和图4B，其均绘示太阳能电池100的俯瞰示意图。其中，图4A绘示有电极140的情况，图4B绘示没有电极140的情况。

重掺杂区120包含数个图案单元122。图案单元122沿着第一方向400排列成一列，且互相连接。如此一来，重掺杂区120沿着第一方向400的边缘将会形成连续且非直线状的边缘。

如前所述，电极140对齐重掺杂区120而设置于受光面112上。在本发明的实施例中，电极140沿着第一方向400设置。换句话说，电极140的延伸方向约略平行于图案单元122的排列方向。更具体来说，电极140的长边约略平行于图案单元122的排列方向。

重掺杂区120的每个图案单元122具有最大宽度W2。其中，图案单元122的最大宽度W2是指图案单元122沿着第二方向410上的线宽。第二方向410垂直于第一方向400。

图案单元122的最大宽度W2与电极140的宽度W1可相同或不同。在本发明的实施例中，图案单元122的最大宽度W2是大于电极140的宽度W1。在本发明另一实施例中，图案单元122的最大宽度W2小于电极140的宽度W1。

各个图案单元122的图案可为相同的图案，也可为不同的图案。在本发明的实施例中，各个图案单元122的图案为相同的图案。

请同时参考图4B、图5和图6，其绘示不同的实施例的太阳能电池100的俯瞰图。图案单元122可为几何图案，如圆形、椭圆形、菱形或十字形等。举例来说，图案单元122可为圆形，如图4B所示。图案单元122可为菱形，如图5所示。图案单元122可为十字形，如图6所示。

请同时参考图7和图8，其绘示本发明不同实施例的太阳能电池100的俯瞰图。重掺杂区120包含直线124和图案单元122。图案单元122可为几何图案，如圆形、椭圆形、菱形或十字形等。直线124连接各个图案单元122，且直线124的宽度小于每一图案单元122的最大宽度。其中，直线124可穿过各个图案单元122的中心。如此一来，重掺杂区120的边缘会呈现连续且非直线状，如同花边。

请同时参考图9和图10，其绘示本发明不同实施例的太阳能电池100的俯瞰图。在本发明的实施例中，太阳能电池100具有多个重掺杂区120。重掺杂区120沿着第一方向400间隔排列。换句话说，每个重掺杂区120各包含一个图案单元122。

如前所述，各个图案单元122的图案可为相同的图案，也可为不同的图案。在本发明的实施例中，每一个重掺杂区120包含一个图案单元122，且各个重掺杂区120的图案均相同。

图案单元122可为几何图案，如圆形、椭圆形、菱形矩形或十字形等。举例来说，图案单元122可为圆形，如图9所示。图案单元122可为矩形，如图10所示。

任两个重掺杂区120之间具有一间隔126，间隔126的大小可为任意值。举例而言，间隔126的间距D可大于1微米(micrometer，μm)且小于600微米。在本发明的实施例中，间隔126的间距D可为重掺杂区120的长度L的正整数倍，如1倍、2倍或其它。重掺杂区120的长度L是指重掺杂区120沿着第一方向400上的最大线宽。

请同时参考图11和图12，其绘示本发明不同实施例的太阳能电池100的俯瞰图。在本发明的实施例中，太阳能电池100上的重掺杂区120包含有图案单元122和直线124。图案单元122沿着第一方向400间隔排列。直线124连接各个图案单元122，且直线124的宽度小于每一图案单元122的最大宽度。其中，直线124可穿过各个图案单元122的中心。

由上述本发明各个实施例方式可知，相较于电极140直线般的边缘，重掺杂区120沿着第一方向400上形成类似花边的图案。因此，当电极140与重掺杂区120对位重叠后，既使两者对位没有很准确，可能裸露于电极140之外的重掺杂区120面积有限。

由于当太阳能电池100产生的电子(或载子)穿过重掺杂区120时会有损耗，会造成效能的降低。因此，若可将裸露于电极140之外的重掺杂区120面积加以限制，对效能的影响便可获得有效的控制。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的范围为准。

Claims (11)

1.一种具受光面电极非线性设计的太阳能电池，其特征在于，至少包含：

一基板，包含一受光面；

一重掺杂区，设置于该受光面，且包含多个图案单元互相连接且排列于一第一方向上，使得该重掺杂区的一边缘为连续且非直线状；

一轻掺杂区，设置于该受光面，环绕且包围该重掺杂区；以及

一电极，沿着该第一方向且对齐该重掺杂区设置于该受光面上，并电性连接该重掺杂区。

2.根据权利要求1所述的具受光面电极非线性设计的太阳能电池，其特征在于，该电极直接接触部分该重掺杂区。

3.根据权利要求2所述的具受光面电极非线性设计的太阳能电池，其特征在于，该电极直接接触部分该轻掺杂区。

4.根据权利要求1所述的具受光面电极非线性设计的太阳能电池，其特征在于，该些图案单元为几何图形。

5.根据权利要求4所述的具受光面电极非线性设计的太阳能电池，其特征在于，该些图案单元具有相同的图案。

6.根据权利要求1所述的具受光面电极非线性设计的太阳能电池，其特征在于，该重掺杂区的掺质浓度大于该轻掺杂区的掺质浓度。

7.一种太阳能电池，其特征在于，至少包含：

一基板，包含一受光面；

多个重掺杂区，设置于该受光面，且沿着一第一方向间隔排列；

一轻掺杂区，设置于该受光面，环绕且包围该些重掺杂区；以及

一电极，沿着该第一方向且对齐该些重掺杂区而设置于该受光面上，该电极电性连接该些重掺杂区。

8.根据权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于，该些重掺杂区具有相同的图案。

9.根据权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于，每一该重掺杂区沿着该第一方向具有一最大长度，且该些重掺杂区之间具有一间隔，该间隔为该最大长度的正整数倍。

10.根据权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于，该些重掺杂区之间具有一间隔，该间隔大于1微米且小于600微米。

11.一种太阳能电池，其特征在于，至少包含：

一基板，包含一受光面；

一重掺杂区，设置于该受光面，且包含一直线和多个图案单元，该些图案单元互相连接且排列于一第一方向上，该直线的宽度小于该些图案单元的最大宽度且该直线沿着该第一方向延伸，以穿过各该些图案单元的中心的方式连接各该图案单元，使得该重掺杂区的边缘呈连续且非直线状；

一轻掺杂区，设置于该受光面，环绕且包围该重掺杂区；以及

一电极，沿着该第一方向，且对齐该重掺杂区设置于该受光面上，并电性连接该重掺杂区。

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