CN102479855B - 具电流控制的太阳能电池模块及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具电流控制的太阳能电池模块及其制造方法，在制作太阳电池单元时，同时于总线形成区形成串联连接的多个整流二极管。在总线形成区形成串联连接的多个整流二极管能够使太阳能电池模块于遮阴下具有电流整流的功效，可稳定太阳能电池的输出功率。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池(photovoltaic)模块及其制造方法，且尤其涉及一种具电流控制的太阳能电池模块及其制造方法。
背景技术
太阳能是一种具有永不耗尽且无污染的能源，在解决目前石化能源所面临的污染与短缺的问题时，一直是最受瞩目的焦点。其中，又以太阳能电池(solar cell)可直接将太阳能转换为电能，而成为目前相当重要的研究课题。
硅基太阳电池为业界常见的一种太阳能电池。硅基太阳能电池的原理是将高纯度的半导体材料(硅)加入一些不纯物使其呈现不同的性质，例如是掺杂周期表第三族元素，例如硼(B)、镓(Ga)、铟(In)等等以形成p型半导体及掺杂周期表第五族元素，例如磷(P)、砷(As)、锑(Sb)等等以形成n型半导体，并将p-n两型半导体相接合，如此即可形成一p-n接面。当太阳光照射到一个p-n结构的半导体时，光子所提供的能量可能会把半导体中的电子激发出来，产生电子-空穴对，电子与空穴均会受到内建电位的影响，空穴往电场的方向移动，而电子则往相反的方向移动。如果以导线将此太阳能电池与一负载(load)连接起来，形成一个回路(loop)就会有电流流过负载，这就是太阳能电池发电的原理。
由于薄膜太阳能电池具有低成本、容易大面积生产，且模块化工艺简单等优点，因此薄膜太阳能电池(thin film solar cell)的研发乃成为新的发展方向。然而，在薄膜太阳能电池模块中，于前后两端的总线(bus line)之间的太阳能电池单元是串联连接在一起。当薄膜太阳能电池模块部分处于遮阴状况下，则产生的电流会逆流至遮阴区域，而产生电流损耗，进而使模块的输出功率大幅下降。
发明内容
本发明的目的就是在提供一种具电流控制的太阳能电池模块，能够使太阳能电池模块于遮阴下具有电流整流的功效，可稳定太阳能电池的输出功率。
本发明的目的就是在提供一种具电流控制的太阳能电池模块的制造方法可制作出能够使太阳能电池模块于遮阴下具有电流整流的功效，可稳定太阳能电池的输出功率，且工艺简单不会增加额外的制造成本。
本发明提出一种具电流控制的太阳能电池模块，设置于包含总线形成区与太阳能电池单元区的基板上。此太阳能电池模块包括第一电极、第二电极与光电转换层。第一电极具有多个第一块状电极与多个第一条状电极。多个第一块状电极沿着Y方向平行设置于基板的总线形成区上，相邻两第一块状电极之间具有第一X方向开口。多个第一条状电极沿着X方向平行设置于基板的太阳能电池单元区上，相邻两第一条状电极之间具有第一Y方向开口。第二电极具有多个第二块状电极与多个第二条状电极。多个第二块状电极沿着Y方向平行配置在第一块状电极上方，相邻两第二块状电极之间具有第二X方向开口。多个第二条状电极沿着X方向平行配置在第一条状电极上方，相邻两第二条状电极之间具有第二Y方向开口。第二电极与第一电极是以在Y方向上使第一X方向开口与第二X方向开口错开，且在X方向上使第一Y方向开口与第二Y方向开口错开的方式配置。光电转换层配置于第一电极与第二电极之间，其中在太阳能电池单元区的第一电极、第二电极及光电转换层构成多个太阳能电池单元，位于总线形成区的第一电极、第二电极及光电转换层构成多个整流二极管。在X方向上整流二极管与太阳能电池单元串联连接，在Y方向上整流二极管串联连接。
在本发明的一实施例中，上述第一电极为透明导电氧化物层。
在本发明的一实施例中，上述透明导电氧化物层的材质包括氧化锌、二氧化锡、氧化铟锡或氧化铟。
在本发明的一实施例中，上述光电转换层为堆栈层结构。
在本发明的一实施例中，上述光电转换层的材质包括硅或其合金。
在本发明的一实施例中，上述第二电极为透明导电氧化物层及金属层。
在本发明的一实施例中，上述透明导电氧化物层的材质包括氧化锌、二氧化锡、氧化铟锡或氧化铟。
在本发明的一实施例中，上述金属层的材质包括铝、银、铜、钼或其合金。
本发明提出一种具电流控制的太阳能电池模块的制造方法。在包含一总线形成区与一太阳能电池单元区的基板上形成第一电极材料层。移除部分第一电极材料层，以形成将基板的总线形成区上的第一电极材料层分隔成多个块状第一电极的多条第一X方向开口，以及将基板的太阳能电池单元区上的第一电极材料层分隔成多个第一条状电极的多数条第一Y方向开口，使第一电极材料层成为第一电极。形成光电转换材料层，以覆盖第一电极与基板。移除部分光电转换材料层，以形成将光电转换材料层分隔成多个块状光电转换层的多条第二X方向开口，以及将光电转换材料层分隔成多个条状光电转换层的多数条第二Y方向开口，使光电转换材料层成为光电转换层。在于光电转换层上形成第二电极材料层。移除部分第二电极材料层与光电转换层，以形成将第二电极材料层分隔成多个块状第二电极的多条第三X方向开口，以及将第二电极材料层分隔成多个第二条状电极层的多数条第三Y方向开口，使第二电极材料层成为第二电极。其中第一X方向开口、第二X方向开口、第三X方向开口彼此错开，且在第一Y方向开口、第二Y方向开口、第三Y方向开口彼此错开，而使得在太阳能电池单元区的第一电极、第二电极及光电转换层构成多个太阳能电池单元，位于总线形成区第一电极、第二电极及光电转换层构成多个整流二极管，在X方向上整流二极管与太阳能电池单元串联连接，在Y方向上整流二极管串联连接。
在本发明的一实施例中，上述第一Y方向开口、第二Y方向开口、第三Y方向开口以及第一X方向开口、第二X方向开口、第三X方向开口是利用激光切割方式制备。
在本发明的一实施例中，上述第一电极材料层为透明导电氧化物层。
在本发明的一实施例中，上述透明导电氧化物层的材质包括氧化锌、二氧化锡、氧化铟锡或氧化铟。
在本发明的一实施例中，上述光电转换层为一单层结构或一堆栈层结构。
在本发明的一实施例中，上述光电转换层的材质包括硅或其合金。
在本发明的一实施例中，上述第二电极为透明导电氧化物层及金属层。在本发明的一实施例中，上述透明导电氧化物层的材质包括氧化锌、二氧化锡、氧化铟锡或氧化铟。
在本发明的一实施例中，上述金属层的材质包括铝、银、铜、钼或其合金。
本发明的具电流控制的太阳能电池模块，由于在总线形成区形成串联连接的多个整流二极管。这些整流二极管能够使太阳能电池模块于遮阴下具有电流整流的功效，可稳定太阳能电池的输出功率。
本发明的具电流控制的太阳能电池模块的制造方法，可在制作太阳电池单元时，同时于总线形成区形成串联连接的多个整流二极管，所以工艺简单，不会增加额外的制造成本。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1A、图2A及图3A为依照本发明的一实施例所绘示的具电流控制的太阳能电池模块的制造方法的流程上视图。
图1B、图2B及图3B是分别绘示图1A、图2A及图3A中沿剖面线A-A’的剖面示意图。
图1C、图2C及图3C是分别绘示图1A、图2A及图3A中沿剖面线B-B’的剖面示意图。
图4为依照本发明的一实施例所绘示的具电流控制的太阳能电池模块的电路简图。
其中，附图标记：
100：基板
102a、102b：总线形成区
104：太阳能电池单元区
106、106a、106b、114、114a、114b：电极
108a、112a、116a：X方向开口
108b、112b、116b：Y方向开口
200：整流二极管
202：电流
具体实施方式
首先，说明本发明的一实施例的具电流控制的太阳能电池模块的制造方法。
图1A、图2A及图3A为依照本发明的一实施例所绘示之具电流控制之太阳能电池模块的制造方法之流程上视图。图1B、图2B及图3B是分别绘示图1A、图2A及图3A中沿剖面线A-A’的剖面示意图，图1C、图2C及图3C是分别绘示图1A、图2A及图3A中沿剖面线B-B’的剖面示意图。
首先，请参照图1A至图1C，提供基板100。此基板100的材质例如是玻璃或树脂等。此基板100例如可区分为总线形成区102a、102b与太阳能电池单元区104。太阳能电池单元区104位于总线形成区102a、102b之间。
接着，在基板100上形成电极层106。电极层106具有多个块状电极106a与多个条状电极106b。
多个块状电极106a沿着Y方向平行设置于基板100的总线形成区102a、102b上，而且相邻两块状电极106a之间具有X方向开口108a。
多个条状电极沿着X方向平行设置于基板100的太阳能电池单元区104上，相邻两条状电极106b之间具有Y方向开口108b。
电极层106的形成方法例如是先形成电极材料层(未绘示)。此电极材料层为透明导电氧化物(transparent conductive oxide，TCO)薄膜，其材质例如是氧化锌(ZnO)、二氧化锡(SnO2)、氧化铟锡(indium tin oxide，ITO)或氧化铟(In2O3)。电极材料层的形成方法例如是可利用化学气相沉积法(CVD method)、溅镀法(sputtering method)或其它合适的方法来制备。
当然，在电极材料层形成后，为了提升电池的效率，也可对电极材料进行粗纹化(textured)表面处理，以减少光的反射量。粗纹化表面处理会使造成凹凸不平的表面使光线产生散射(scattering)，减少入射光之反射，与增加入射光在光电转换层中的行进距离，其通常会将电极材料的表面制成U字型沟槽、金字塔形(pyramid)结构(未绘示)或逆金字塔形，或综合型粗纹化表面。
然后，移除部分电极材料层，以形成将基板100的总线形成区102a、102b上的电极材料层分隔成多个块状电极106a的多条X方向开口108a以及将基板100的太阳能电池单元区104上的电极材料层分隔成多个条状电极106b的多条Y方向开口108b。承上述，X方向开口108a与Y方向开口108b的形成方法，例如是利用激光切割(laser scribing)工艺来移除部分电极材料层而形成。
之后，请参照图2A与图2C，在基板100上方形成一层光电转换层110。光电转换层110的形成方法例如是先形成光电转换材料层。此光电转换材料层会 覆盖住透明基板100、电极106。光电转换材料层可以是单层结构或堆栈层结构。光电转换材料层的材质例如是硅或其合金。光电转换材料层的形成方法例如是可利用化学气相沉积法或其它合适的方法来制备。另外，要说明的是，上述的硅合金是指，在硅中加入氢原子(H)、氟原子(F)、氯原子(Cl)、锗原子(Ge)、氧原子(O)、碳原子(C)或氮原子(N)等原子。
移除部分光电转换材料层，以形成将光电转换材料层分隔成多个块状光电转换层110a的多条X方向开口112a以及将光电转换材料层分隔成多个条状光电转换层110b的多数条Y方向开口112b，使光电转换材料层成为光电转换层110。在Y方向上使X方向开口108a与X方向开口112a错开，且在X方向上使Y方向开口108b与Y方向开口112b错开。承上述，X方向开口112a与Y方向开口112b的形成方法，例如是利用激光切割(laser scribing)工艺来移除部分光电转换材料层而形成。
接着，请参照图3A至图3C，在光电转换层110上形成电极层114。电极层114具有多个块状电极114a与多个条状电极114b。
多个块状电极114a沿着Y方向平行配置在光电转换层110上方，相邻两块状电极114a之间具有X方向开口116a。
多个条状电极114b沿着X方向平行配置在光电转换层110上方，相邻两条状电极114b之间具有Y方向开口116b。
在Y方向上使X方向开口116a、X方向开口112a与X方向开口108a错开，且在X方向上使Y方向开口116b、Y方向开口112b与Y方向开口108b错开。
电极层114的形成方法例如是先形成电极材料层(未绘示)。此电极材料层例如由透明导电氧化物层与金属层构成。透明导电氧化物层的材质包括氧化锌、二氧化锡、氧化铟锡或氧化铟。金属层材质例如是铝(Al)、银(Ag)、钼(Mo)、铜(Cu)或其它适合的金属或合金。电极材料层418的形成方法例如是可利用化学气相沉积法、溅镀法或其它合适的方法来制备。
然后，移除部分电极材料层以及光电转换层110直至曝露出电极106表面，以形成将电极材料层分隔成多个块状电极114a的多条X方向开口116a以及将电极材料层分隔成多个条状电极114b的多条Y方向开口116。承上述，X方向开口116a与Y方向开口116b的形成方法，例如是利用激光切割(laser scribing)工艺来移除部分电极材料层以及光电转换层110而形成。
请参照图3A至图3C，本发明的具电流控制的太阳能电池模块例如设置于基板100上。具电流控制的太阳能电池模块例如由电极106、电极114与光电转换层110构成。
电极106包括多个块状电极106a与多个条状电极106b。多个块状电极106a沿着Y方向平行设置于基板100的总线形成区102a、102b上，相邻两块状电极106a之间具有X方向开口108a。多个条状电极106b沿着X方向平行设置于基板100的太阳能电池单元区104上，相邻两条状电极106b之间具有Y方向开口108b。
电极114包括多个块状电极114a与多个条状电极114b。多个块状电极114a沿着Y方向平行配置在块状电极106a上方，相邻两块状电极114a之间具有X方向开口116a。多个条状电极114b沿着X方向平行配置在条状电极106b上方，相邻两条状电极114b之间具有Y方向开口116b。电极106与电极114是以在Y方向上使X方向开口108a与X方向开口116a错开，且在X方向上使Y方向开口108b与Y方向开口116b错开的方式配置。
光电转换层110配置于电极106与电极114之间。在太阳能电池单元区104的电极106b、光电转换层110b及电极114b构成多个太阳能电池单元，位于该总线形成区102a、102b的电极106a、光电转换层110a及电极114a构成多个整流二极管。在X方向上整流二极管与该些太阳能电池单元串联连接，在Y方向上整流二极管串联连接。
图4为依照本发明的一实施例所绘示的具电流控制的太阳能电池模块的电路简图。
如图4所示，这些整流二极管200能够使太阳能电池模块于遮阴下具有电流整流的功效，使电流202不会逆流至遮阴区域，可稳定太阳能电池的输出功率。
综上所述，本发明的具电流控制的太阳能电池模块的制造方法，可在制作太阳电池单元时，同时于总线形成区形成串联连接的多个整流二极管，所以工艺简单，不会增加额外的制造成本。而且，本发明的具电流控制的太阳能电池模块，由于在总线形成区形成串联连接的多个整流二极管。这些整流二极管能够使太阳能电池模块于遮阴下具有电流整流的功效，可稳定太阳能电池的输出功率。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (15)
1.一种具电流控制的太阳能电池模块，其特征在于，设置于包含一总线形成区与一太阳能电池单元区的一基板上，包括：
一第一电极，包括：
多个第一块状电极，沿着Y方向平行设置于该基板的一总线形成区上，相邻两该些第一块状电极之间具有一第一X方向开口；
多个第一条状电极，沿着X方向平行设置于该基板的一太阳能电池单元区上，相邻两该些第一条状电极之间具有一第一Y方向开口；
一第二电极，包括：
多个第二块状电极，沿着Y方向平行配置在该些第一块状电极上方，相邻两该些第二块状电极之间具有一第二X方向开口；
多个第二条状电极，沿着X方向平行配置在该些第一条状电极上方，相邻两该些第二条状电极之间具有一第二Y方向开口，其中该第二电极与该第一电极是以在Y方向上使该第一X方向开口与该第二X方向开口错开，且在X方向上使该第一Y方向开口与该第二Y方向开口错开的方式配置；以及
一光电转换层，配置于该第一电极与该第二电极之间，其中在该太阳能电池单元区的该第一电极、该第二电极及该光电转换层构成多个太阳能电池单元，位于该总线形成区的该第一电极、该第二电极及该光电转换层构成多个整流二极管，在X方向上该些整流二极管与该些太阳能电池单元串联连接，在Y方向上该些整流二极管串联连接。
2.根据权利要求1所述的具电流控制的太阳能电池模块，其特征在于，该第一电极为一透明导电氧化物层。
3.根据权利要求2所述的具电流控制的太阳能电池模块，其特征在于，该透明导电氧化物层的材质包括氧化锌、二氧化锡、氧化铟锡或氧化铟。
4.根据权利要求1所述的具电流控制的太阳能电池模块，其特征在于，该光电转换层为一堆栈层结构。
5.根据权利要求1所述的具电流控制的太阳能电池模块，其特征在于，该光电转换层的材质包括硅或其合金。
6.根据权利要求1所述的具电流控制的太阳能电池模块，其特征在于，该第二电极包括一透明导电氧化物层与一金属层。
7.根据权利要求6所述的具电流控制的太阳能电池模块，其特征在于，该透明导电氧化物层的材质包括氧化锌、二氧化锡、氧化铟锡或氧化铟；该金属层的材质包括铝、银、铜、钼或其合金。
8.一种具电流控制的太阳能电池模块的制造方法，其特征在于，包括：
在包含一总线形成区与一太阳能电池单元区的一基板上形成一第一电极材料层；
移除部分该第一电极材料层，以形成将该基板的一总线形成区上的该第一电极材料层分隔成多个块状第一电极的多条第一X方向开口，以及将该基板的一太阳能电池单元区上的该第一电极材料层分隔成多个第一条状电极的多数条第一Y方向开口，使该第一电极材料层成为一第一电极；
形成一光电转换材料层，以覆盖该第一电极与该基板；
移除部分该光电转换材料层，以形成将该光电转换材料层分隔成多个块状光电转换层的多条第二X方向开口，以及将该光电转换材料层分隔成多个条状光电转换层的多数条第二Y方向开口，使该光电转换材料层成为一光电转换层；
在于该光电转换层上形成一第二电极材料层；
移除部分该第二电极材料层与该光电转换层，以形成将该第二电极材料层分隔成多个块状第二电极的多条第三X方向开口，以及将该第二电极材料层分隔成多个第二条状电极层的多数条第三Y方向开口，使该第二电极材料层成为一第二电极；
其中该些第一X方向开口、该些第二X方向开口、该些第三X方向开口彼此错开，且在该些第一Y方向开口、该些第二Y方向开口、该些第三Y方向开口彼此错开，使得在该太阳能电池单元区的该第一电极、该第二电极及该光电转换层构成多个太阳能电池单元，位于该总线形成区的该第一电极、该第二电极及该光电转换层构成多个整流二极管，在X方向上该些整流二极管与该些太阳能电池单元串联连接，在Y方向上该些整流二极管串联连接。
9.根据权利要求8所述的具电流控制的太阳能电池模块的制造方法，其特征在于，该些第一Y方向开口、该些第二Y方向开口、该些第三Y方向开口以及该些第一X方向开口、该些第二X方向开口、该些第三X方向开口是利用激光切割方式制备。
10.根据权利要求8所述的具电流控制的太阳能电池模块的制造方法，其特征在于，该第一电极材料层为一透明导电氧化物层。
11.根据权利要求10所述的具电流控制的太阳能电池模块的制造方法，其特征在于，该透明导电氧化物层的材质包括氧化锌、二氧化锡、氧化铟锡或氧化铟。
12.根据权利要求8所述的具电流控制的太阳能电池模块的制造方法，其特征在于，该光电转换层为一单层结构或一堆栈层结构。
13.根据权利要求8所述的具电流控制的太阳能电池模块的制造方法，其特征在于，该光电转换层的材质包括硅或其合金。
14.根据权利要求8所述的具电流控制的太阳能电池模块的制造方法，其特征在于，该第二电极材料层包括一透明导电氧化物层与一金属层。
15.根据权利要求14所述的具电流控制的太阳能电池模块的制造方法，其特征在于，该透明导电氧化物层的材质包括氧化锌、二氧化锡、氧化铟锡或氧化铟；该金属层的材质包括铝、银、铜、钼或其合金。
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