CN102376790A

CN102376790A - 光伏装置

Info

Publication number: CN102376790A
Application number: CN2010102540449A
Authority: CN
Inventors: 吴展兴; 杨仕廉
Original assignee: Solapoint Corp
Current assignee: Solapoint Corp
Priority date: 2010-08-12
Filing date: 2010-08-12
Publication date: 2012-03-14

Abstract

本发明提供一种光伏装置，包含一半导体结构；至少一电极，位于半导体结构的一角缘上；一周边导线，位于半导体结构的一边缘上，与电极电连接；以及一第一导线，位于半导体结构上，第一导线与电极及周边导线相连并形成一第一封闭区域，其中，半导体结构吸收光产生电流，该电流经由第一导线或周边导线传导到电极。

Description

光伏装置

技术领域

本发明涉及一种光伏装置，且特别涉及一种具有可提高转换效率的接触配置的光伏装置。

背景技术

随着科技与经济的发展，在能源的使用上，例如石油、天然气、煤、碳等皆逐渐面临短缺的问题。因此，节约能源及新能源的开发，例如风力、水力、太阳能、等皆逐渐为人们所重视，其中可利用太阳能的光伏装置现今已广被使用于各项产品上。

图1为用以说明现有技术中的一光伏装置的示意图，如图1所示，现有的光伏装置10一般包含具有p-n结构的半导体结构11、复数个负导线12以及正导线14。复数个负导线12及正导线14分别位于半导体结构11的上表面及下表面。复数个负导线12会共同地连结到半导体结构11的上表面周边上所布置的电极17，是以宽的金属接触条(metal contact bar)制成，用以与外部元件连接。注意负导线12只覆盖半导体结构11的上表面的一部分，未被覆盖的另一部分将作为吸光窗口13。当光线16照射到光伏装置10时，光子所提供的能量会把半导体结构11的电子激发出来并流向负导线12，以达到发电的目的。光伏装置的光电转换效率与半导体结构上的可吸光面积及被激发的电子后续需行进距离长短有关。举例而言，为达成与外部元件连接制程，图1中的电极17通常需有足够的面积。实际上，电极17通常具有约250μm的宽度与约150μm的厚度。然而，电极17的宽度过大将使半导体结构11上的吸光面积减少，影响光电转换效率。

因此，有必要提供一种可增加吸光面积，进而提高转换效率的接触配置的光伏装置。

发明内容

本发明的一目的在于缩小电极在整体面板上所占有面积，以提供一种可增加吸光面积藉此提高光电转换效率的光伏装置，用以解决现有技术所存在的问题或缺点。

本发明的另一目的在于提供一种可减少电流损耗的接触配置的光伏装置。

为达上述目的，本发明提供一种光伏装置(photovoltaic device)，包含：一半导体结构；至少一电极，位于半导体结构的一角缘(corner edge)上；一周边导线，位于半导体结构的一边缘上，与电极电连接；以及一第一导线，位于半导体结构上，第一导线与周边导线相连，第一导线与电极及周边导线形成一第一封闭区域，其中，半导体结构吸收光并产生电流。电流经由第一导线或周边导线传导到电极，再经由电极与外部元件的接触流通至外部元件。周边导线的线宽小于电极的最小线宽。本发明较佳地应用于小尺寸面板的光伏装置，尤其是聚光度较低的光伏装置。在一较佳范例，面板的尺寸小于等于5mm x 5mm。在另一较佳范例，面板的尺寸小于等于3mm x 3mm。

在一范例，导线较佳由半导体结构所定义的一面板区域的中心位置向电极直线延伸。在一面板区域为矩形范例中，前述第一封闭区域的形状可为一等腰三角形。在另一面板区域为正方形范例中，前述第一封闭区域的形状可为一直角等腰三角形。

在一范例中，前述光伏装置可还包含一第二导线，位于半导体结构上，与周边导线相连后形成一第二封闭区域。面板区域为矩形，前述第二封闭区域的形状可为一等腰三角形。前述第二封闭区域的一面积可小于前述第一封闭区域的一面积。

前述周边导线的一宽度可介于约20μm至约200μm之间，较佳介于约30μm至约100μm其小于现有设于周边的电极的宽度，所以增加吸光面积。前述电极、周边导线与第一导线同时形成在半导体结构上。前述的电极、周边导线与第一导线可同时形成在半导体结构的同一表面上。

前述的半导体结构可由任何藉由吸光以产生电流的半导体材料所组成。其可为单层或复数层n型半导体结构与单层或复数层p型半导体结构所组成。举例而言，半导体结构的一材料为单晶硅(single crystal silicon)、多晶硅(polycrystal silicon)、非晶硅(amorphous silicon)、砷化镓(GaAs)、砷化镓铟(InGaAs)、磷化镓(GaP)、磷化铟(InP)、磷化镓铟(InGaP)、碲化镉(CdTe)、硒化铟铜(CuInSe2)，或其任何组合，或其他合适材料。前述的该电极、该周边导线与该第一导线的材质可为任何合适金属，合金或其他导电材料。

为使本发明的目的与特征更为明显，配合附图详细说明实施例于下。

附图说明

图1为用以说明现有技术中的一光伏装置的示意图。

图2为本发明的一具体实施例说明一光伏装置的俯视示意图。

图3为本发明的另一具体实施例说明一光伏装置的俯视示意图。

主要元件符号说明：

10 光伏装置 11 半导体结构

12 负导线 13 吸光窗口

14 正导线 16 光线

17 电极 200，300 光伏装置

210，310 半导体结构 210a 上表面

220，320 电极 230，330 周边导线

340 第三导线 240 第一导线

241 第一封闭区域 252 第二封闭区域

321 第一封闭区域 352 第二封闭区域

341 第三封闭区域 250，350 第二导线

260 第三导线 360 第一导线

d₁，d₂ 宽度

具体实施方式

本发明的实施方式及其各种特征和优点，将以非限制性的实施例参考附图及下列详尽的阐释说明提供充分解释。要注意的是图式中类似的标号表示类似的元件，且各元件的特征不一定照比例绘出。已详知的元件及处理技术也将省略，使本发明的实施方式不至于被不必要的混淆不清。本发明中所举用的例子只是用来帮助了解本发明的实施例可能使用的方法及更进一步促使所属本领域的技术人员能实行于本发明的实施方式。所以，这些范例不应被解释而成为限制本发明实施方式的范围。

参考图2，图2为本发明的一具体实施例说明一光伏装置(photovoltaicdevice)200的俯视示意图。如图2所示，光伏装置200包含半导体结构210、至少一电极220、周边导线230及第一导线240等位于半导体结构210的上表面210a。半导体结构210的下表面上则设有其他导线(未显示)。在此较佳实施例，半导体结构210定义一3mm X 3mm的正方型面板区域，然本发明不以此为限。

同样参考图2，电极220位于半导体结构210的角缘(corner edge)上，作为光伏装置200与外部元件连接的接点，取代现有技术所使用的宽金属接触条(参考图1所示)。在本实施例中，电极220是以三角形为例进行说明，其相对现有可减少覆盖半导体结构210的面积，藉以增加半导体结构210的可吸光面积。然并不以此为限，电极220的形状也可以圆形、矩形或长方形等加以替代，使满足与外部元件连接的目的即可。在此实施例中，半导体结构210的四个角缘上皆具有三角形的电极220，且三角形边长是介于约100μm至约200μm之间，较佳150μm。然而，所属本领域的技术人员应当了解，电极220的大小及数量可依据半导体结构的实际大小而有所变化。此外，周边导线230位于半导体结构210的边缘上，且周边导线230与电极220电连接。在本实施例中，周边导线230的宽度d₂介于约20μm至约200μm之间，较佳地，介于30μm至约100μm之间，然并不以此为限，周边导线230的宽度d₂亦需依照半导体结构210的大小与实际设计需要而定。应注意本发明的一特征在于电极220从角缘指向半导体结构210的中心点的宽度d₁大于周边导线230的宽度d₂。本发明利用此特征使周边导线230的宽度d₂最小化以减少周边导线230在半导体结构210上所占据的面积。

同样参考图2，第一导线240位于半导体结构210上，且第一导线240的两末端与周边导线230及电极220相连形成一第一封闭区域241。因此，当光线照射到半导体结构210的暴露部分后(即无覆盖电极220、周边导线230及第一导线240等部分的表面)，光能会激发出半导体结构210中电子，使得电子可经由最接近的第一导线240或周边导线230传送到电极220。

再次参考图2，在此实施例中，光伏装置200亦可包含第二导线250位于半导体结构210上，且第二导线250的两末端分别与周边导线230相连并形成一第二封闭区域252。第二封闭区域252的面积小于第一封闭区域241的面积，亦即第二封闭区域252位于第一封闭区域241之内。在此需注意，在此实施例中虽以第一导线240及第二导线250为例进行说明，然而本发明亦可依半导体结构210大小及实际转换效率设计需要，而更多的导线配置。举例来说，还具有一第三导线260在第二封闭区域252内，且每一导线皆与周边导线230相连，使得当光线照射到半导体结构210上时，激发出来的电子可以最短的距离传送到电极220。

参考图3，图3为本发明的另一具体实施例显示一光伏装置300的俯视示意图。在此较佳实施例，半导体结构210定义一3mm X 3mm的正方型面板区域，然本发明不以此为限。光伏装置300可以包含聚光型高效率太阳能发电系统(High Concentration Photovoltaic；简称：HCPV)的聚光晶片。光伏装置300可包含半导体结构310、位于半导体结构310的角缘上的电极320、位于半导体结构310的边缘的周边导线330、以及位于半导体结构310上的第三导线340、第二导线350及第一导线360。如图3所示，周边导线330可与相邻的两电极320电连接。第一导线360的两末端分别与周边导线330及电极320相连以形成一第一封闭区域321。第二导线350及第三导线340的两末端分别与周边导线330及电极320相连以分别形成一第二封闭区域352与一第三封闭区域341。第二封闭区域352位于第三封闭区域341内，即第二封闭区域352的一面积小于第三封闭区域341的一面积。另外，第一导线360可直接连接至不相邻的两电极320，在本实施例中，两条第一导线360形成十字交叉状。需注意地，虽然在本实例中是以三条导线为例进行说明，然而随着半导体结构尺寸的变化，导线的数量及相互间的距离分布当有最适化的设计，本发明在此不再赘述。

第三封闭区域341的形状可为一等腰三角形，较佳地，可为一直角等腰三角形。如图所示，在此实施例中，第三导线340和周边导线330相连处形成45度角。而且，第二封闭区域352的形状也可为一等腰三角形的形状。需注意的，不论是第三导线340或第二导线350皆是连接在同一边缘的周边导线330上，且因为第三导线340与周边导线330所形成的形状是一等腰三角形，使得经由第三导线340所收集的电子可经由较短的距离传导到电极320。换言之，当光线照射到半导体结构310后，在半导体结构310吸收光并转换为电子(或电流)后，电子(或电流)可以由最接近距离的第三导线340、第二导线350或周边导线330等传导到角缘上的电极320，以与外部元件形成一回路供电，或是由最接近的第一导线360直接传导到电极320，减少电子(或电流)在传导途径中的损耗。

因此，上述的较佳实施例的光伏装置藉由位于半导体结构的角缘上的电极、位于边缘上的周边导线、及与周边导线相连而形成封闭区域的第一导线、第二导线等的分布设计，使得本发明的光伏装置较现有具有较大的光吸收面积。另一方面，本发明的光伏装置也藉由与周边导线形成等腰三角形的第一导线(及第二导线、第三导线或其他的导线)配置，使得因为电子可经由最短的距离传导到电极上，电子(或电流)在各导线上所受阻抗的损耗也会降低，进而增加光电的转换效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的权利要求范围。凡其它未脱离本发明所揭示的精神的等效改变或修饰，均应包含于所附权利要求范围内。

Claims

1.一种光伏装置，其特征在于，包含：

一半导体结构；

至少一电极，位于所述半导体结构的一角缘上；

一周边导线，位于所述半导体结构的一边缘上，与所述电极电连接；以及

一第一导线，位于所述半导体结构上，所述第一导线与所述周边导线相连，所述第一导线与所述周边导线及所述电极形成一第一封闭区域；

其中，所述半导体结构吸收光并产生电流，所述电流经由所述第一导线或所述周边导线传导到所述电极。

2.根据权利要求1所述的光伏装置，其特征在于，所述半导体结构定义一矩形面板区域，所述第一封闭区域的形状为一等腰三角形。

3.根据权利要求1所述的光伏装置，其特征在于，所述半导体结构定义一正方形面板区域，所述第一封闭区域的形状为一直角等腰三角形。

4.根据权利要求1所述的光伏装置，其特征在于，还包含一第二导线，位于所述半导体结构上，与所述周边导线相连后形成一第二封闭区域。

5.根据权利要求4所述的光伏装置，其特征在于，所述半导体结构定义一矩形面板区域，所述第二封闭区域的形状为一等腰三角形。

6.根据权利要求4所述的光伏装置，其特征在于，所述第二封闭区域的一面积小于所述第一封闭区域的一面积。

7.根据权利要求4所述的光伏装置，其特征在于，所述第二封闭区域位于所述第一封闭区域之内。

8.根据权利要求1所述的光伏装置，其特征在于，所述周边导线的一宽度介于约20μm至约200μm之间。

9.根据权利要求1所述的光伏装置，其特征在于，所述半导体结构定义一小于或等于5mm X 5mm的面板区域。