CN103247700A - 太阳能电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种太阳能电池，该太阳能电池包括具有受光面的基板、分别设置于受光面上的汇流电极和若干个指状电极。指状电极与汇流电极垂直地电性连接，且每一指状电极包括电性相连接的第一电极部及第二电极部，其中第一电极部的宽度与第二电极部的宽度相同，且第二电极部具有至少两个延伸电极部及位于延伸电极部之间的至少一第一缺口。第一缺口从第二电极部的第一端朝远离汇流电极的方向延伸至第二电极部的第二端，其中第一电极部的第二端连接至第二电极部的第一端，第一电极部的第一端连接至汇流电极，第二电极部的第二端朝远离汇流电极的方向延伸。

Description

太阳能电池

技术领域

本发明是有关于一种太阳能电池，特别是有关于一种可减少指状电极传输电子时功率流失的太阳能电池。

背景技术

随着石油价格的一再攀升以及环保意识的逐渐提高，人们积极地寻找和开发替代的能源。其中，太阳能的利用为最主要的技术发展方向。

太阳能电池最基本的结构可分为N型与P型半导体层、抗反射层（anti-reflection layer）及金属电极三个主要部份。其中，N型与P型半导体层是光伏特效应的来源；抗反射层用于减少入射光的反射以增强电流；金属电极则是用来连接组件和外部负载。太阳能电池的各个构件都具有复杂的制程，其制程方法的成效影响着太阳能转换为电能的转换效率，而能否提高光电转换效率以降低太阳能电池的产电成本是影响太阳能产业的发展的关键因素。因此，业界注入庞大的资金以及人力去研究太阳能电池的制程方法，以期获得较高的光电转换效能。

请参阅图1和图2，其中图1为现有的太阳能电池的俯视图，图2为图1中现有的太阳能电池的局部放大示意图。现有的太阳能电池包括具有受光面46的电池本体44以及位于电池本体44上的汇流电极（bus electrode）40及指状电极（finger electrode）42。如图1和图2所示，现有的太阳能电池的指状电极42是以宽度W4朝远离汇流电极40的方向等宽地延伸。并且，电子经由指状电极42传输至汇流电极40，并经由汇流电极40传输至外部负载。影响太阳能电池光电转换效率的因素除了金属电极在太阳能电池上的遮蔽率外，金属电极中指状电极的形状亦扮演着重要的角色。由于在进行电子传输的过程中，随着传输路径的增加，指状电极传输电子的电荷累积量亦随之增加，因此不仅造成接近汇流电极处的指状电极的电阻上升，不利于指状电极传输电子，同时也增加指状电极的功率流失(power loss)量，进而影响太阳能电池的光电转换效率。

发明内容

有鉴于上述现有技术的问题，本发明的主要目的是提供一种太阳能电池，旨在指状电极的面积相同于现有太阳能电池的指状电极的条件下，通过改良指状电极的形状，而达到减小接近汇流电极处的指状电极的电阻以及达到降低指状电极的功率流失量的目的。

为了达到上述目的，本发明提出一种太阳能电池，该太阳能电池可减小接近汇流电极处的指状电极的电阻以及降低指状电极的功率流失量，因此可以提升太阳能电池的光电转换效率。

本发明的太阳能电池，包括具有受光面的基板、分别设置于所述受光面上的汇流电极(bus electrode)及若干个指状电极(finger electrode)。本发明的太阳能电池的电极结构可为网印印刷电极或电镀电极。所述若干个指状电极与所述汇流电极垂直地连接，且每一所述指状电极包括电性相连接的第一电极部及第二电极部，其中所述第一电极部的宽度与所述第二电极部的宽度相同，且所述第二电极部具有至少两个延伸电极部及位于所述延伸电极部之间的至少一第一缺口，所述第一缺口从所述第二电极部的第一端朝远离所述汇流电极的方向延伸至所述第二电极部的第二端，其中所述第一电极部的第二端连接至所述第二电极部的第一端，所述第一电极部的第一端连接至所述汇流电极，所述第二电极部的第二端朝远离所述汇流电极的方向延伸。

优选地，所述第一电极部的长度与所述第二电极部的长度相等。

优选地，所述第一缺口的形状为矩形、三角形或梯形。

优选地，所述第一缺口的长度不大于每一所述指状电极的长度的一半。

优选地，所述指状电极等距地垂直于所述汇流电极，且所述指状电极的间距介于1.5mm至2.0mm之间。

优选地，所述第一电极部的宽度为所述延伸电极部的宽度的2至6倍。

优选地，所述延伸电极部还包括至少一第二缺口，所述第二缺口自所述延伸电极部的一端延伸至所述第二电极部的第二端。

优选地，所述太阳能电池的所述第二电极部与另一太阳能电池的第二电极部电性连接，且所述太阳能电池与所述另一太阳能电池的构造相同。

优选地，所述太阳能电池还包括一导线，所述导线与所述汇流电极电性连接，以构成太阳能电池模块。

承上所述，本发明的太阳能电池具有一或多个下述优点：

（1）、本发明的太阳能电池，通过改良指状电极的形状，可减小接近汇流电极处的指状电极的电阻并降低指状电极的功率流失量。

（2）、本发明的太阳能电池，通过改良指状电极的形状，可提升太阳能电池的光电转换效率。

附图说明

图1为现有的太阳能电池的俯视图；

图2为图1中现有的太阳能电池的局部放大示意图；

图3为本发明太阳能电池第一实施例的俯视图；

图4为图3中本发明太阳能电池的局部放大示意图；

图5为本发明太阳能电池中第一缺口的形状为三角形的示意图；

图6为本发明太阳能电池中第一缺口的形状为梯形的示意图；

图7为本发明太阳能电池中延伸电极部还包括第二缺口的示意图；

图8为本发明太阳能电池第二实施例的俯视图；

图9为本发明太阳能电池中各太阳能电池模块彼此串接的侧视图。

主要元件符号说明：

100：太阳能电池

30：周边电极

50、46：受光面

10、40：汇流电极

20、42：指状电极

44：电池本体

201：第一电极部

202：第二电极部

W1、W2、W3、W4：宽度

204：第一缺口

212：第二缺口

206：延伸电极部

L1、L2、L3、L4、L5：长度

d：间距

60：导线

62：太阳能电池模块

207：第一电极部的第一端

208：第一电极部的第二端

209：第二电极部的第一端

210：第二电极部的第二端

211：延伸电极部的一端

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本发明的技术方案。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图3，图3为本发明太阳能电池100第一实施例的俯视图。如图3所示，本发明的太阳能电池100包括具有受光面50的基板（图未示）、汇流电极10以及若干个指状电极20，且指状电极20与汇流电极10垂直地电性连接。其中，基板的受光面50用以将太阳能转换成电能。此外，为避免太阳能电池100中的指状电极20因断线或其它因素造成指状电极20无法顺利将电子传输至汇流电极10的问题。因此，如图3所示，本发明更可依据实际需求而围绕太阳能电池100的外部设置一周边电极30。由于周边电极30电性连接指状电极20及汇流电极10，故可避免因指状电极20无法顺利传输电子，而影响太阳能电池100的光电转换效率。此外，本发明的太阳能电池100中汇流电极10以及指状电极20可依据实际需求为网印印刷法制得的网印印刷电极或电镀制程制得的电镀电极。

请参阅图4，图4为图3中本发明太阳能电池100的局部放大示意图。如图4所示，指状电极20与汇流电极10垂直地连接，且每一指状电极20包括电性相连接的第一电极部201及第二电极部202。其中，第一电极部201的宽度W1与第二电极部202的宽度W2相同，且第二电极部202具有至少两个延伸电极部206及位于延伸电极部206之间的至少一个第一缺口204，第一缺口204从第二电极部202的第一端209朝远离汇流电极10的方向延伸至第二电极部202的第二端210，其中第一电极部201的第二端208连接至第二电极部202的第一端209，第一电极部201的第一端207连接至汇流电极10，第二电极部202的第二端210朝远离汇流电极10的方向延伸。

请继续参阅图5和图6，图5为本发明太阳能电池100中第一缺口204的形状为三角形的示意图；图6为本发明太阳能电池100中第一缺口204的形状为梯形的示意图。如图4至图6所示，本发明的太阳能电池100中第一缺口204的形状可为矩形、三角形或梯形。

在指状电极20的面积相同于现有指状电极42（参照图2）的条件下，本发明通过改良太阳能电池100的电极结构中指状电极20的形状，可达到减小接近汇流电极10处的指状电极20的电阻以及达到降低指状电极20的功率流失量的目的。

举例而言，在本发明太阳能电池100的电极结构中，第一电极部201的长度L1可与第二电极部202的长度L2相等。或者，第二电极部202的第一缺口204的长度L3不大于每一指状电极20的长度L5的一半。此外，在本发明的电极结构中，彼此相邻的指状电极20以间距d等距地垂直于汇流电极10，且指状电极20的间距d可介于1.5mm至2.0mm之间。除此之外，本发明的太阳能电池100的第一电极部201的宽度W1可为延伸电极部206的宽度W3的2至6倍。

如图7所示，本发明的太阳能电池100中第二电极部202的延伸电极部206中更可包括第二缺口212，以提高太阳能电池100中指状电极20的电子传输能力，其中第二缺口212自延伸电极部206的一端211延伸至第二电极部202的第二端210。

此外，本发明的太阳能电池100的电极结构更可将相邻的指状电极20彼此电性连接。如图8所示，在本发明的太阳能电池100的第二实施例中，第二电极部202与另一太阳能电池100电极结构的第二电极部202电性连接，且这两个太阳能电池100电极结构的构造相同。本发明第二实施例与第一实施例差异之处仅在于，第二实施例太阳能电池100电极结构的第二电极部202与另一太阳能电池100电极结构的第二电极部202电性连接。此外，如图8所示，本发明的太阳能电池100电极结构的第二实施例如同第一实施例，可依据实际需求而围绕太阳能电池100电极结构的外部设置一周边电极30，以避免太阳能电池100电极结构中的指状电极20因断线或其它因素，造成指状电极20无法顺利将电子传输至汇流电极10的问题。

在本发明的太阳能电池100的第三实施例中，太阳能电池100还包括导线60，导线60电性连接太阳能电池100的汇流电极10以构成太阳能电池模块62。此外，每一太阳能电池模块62更可视实际需求而与另一太阳能电池模块62彼此串接，如图9所示，太阳能电池模块62通过导线60连接另一太阳能电池模块62的汇流电极10(为求附图简洁，图9中未绘示)，且太阳能电池模块62与另一太阳能电池模块62的构造相同。通过彼此串接太阳能电池模块62可提高太阳能电池100光电转换的传输效率。

功率流失量比较：

由于太阳能电池100中电极结构(例如汇流电极10及指状电极20)的材料一般选用镍、银、铝、铜及钯等金属的搭配组合，金属材料的电极结构于太阳能电池100上覆盖的表面积会遮蔽太阳的入射光，因此金属电极覆盖于太阳能电池100上的表面积对于太阳能电池100的光电转换效率极为重要。

此外，为了了解相较于现有太阳能电池的电极结构，本发明的太阳能电池100的指状电极20结构改善指状电极20的功率流失量的程度。因此，本发明是在本发明的太阳能电池100的电极结构以及现有太阳能电池的电极结构，两者的指状电极具有相同的面积的条件下进行比较。

太阳能电池100的电极结构中指状电极20的功率流失量可经下列公式(1)计算而得：

$\underset{0}{\overset{L}{\∫}}\frac{{\left(\mathrm{xJS}\right)}^2\mathrm{\ρ}}{\mathrm{Wh}}\mathrm{dx}---\left(1\right)$

其中x表示指状电极20积分的长度，J表示最大功率点的电流量，S表示指状电极20彼此间的间距，ρ表示指状电极20材料的电阻率，W表示指状电极20的宽度，h表示指状电极20的高度，dx表示每一小单位指状电极20的长度。上述公式(1)表示将指状电极20自长度0积分至长度L所得的功率流失量。

请一并参阅图2及图4，如图2所示，现有太阳能电池的电极结构中指状电极42的长度为L4，而宽度为W4；而如图4所示的本发明太阳能电池100的电极结构，指状电极20的长度为L5，宽度为W1，且第一缺口204的长度L3为指状电极20的长度L5的一半。在本发明的电极结构与现有的电极结构，两者的指状电极皆具有相同面积的条件下，举例来说，例如当两者的指状电极的长度相等(即指状电极的长度L=L5=L4)且本发明电极结构中的指状电极20的宽度W1为延伸电极部206的宽度W3的4倍(即W1=4W3)，则本发明电极结构中指状电极20的宽度W1为现有电极结构中指状电极42的宽度W4的4/3倍(即指状电极的宽度W=W4，W1=4/3W4)。在本发明的电极结构与现有的电极结构的最大功率点的电流量J、指状电极彼此间的间距S、指状电极材料的电阻率ρ、指状电极的间距d皆相同的条件下，经上述公式(1)计算后可知，现有太阳能电池的电极结构的指状电极42的功率流失量为(1/3)L3J2S2ρ/(Wh)；而本发明太阳能电池100的电极结构，其指状电极20的功率流失量为(1/3)L3J2S2ρ/(Wh)*(99/128)。因此，本发明的太阳能电池100的电极结构可有效减少指状电极20的功率流失量约22.66%。

使用者可视实际需求调整电极结构的指状电极20的长度或宽度，且由本发明的研究显现，通过本发明改良的太阳能电池100的电极结构，可减少指状电极20的功率流失量，因此，本发明的太阳能电池100可有效提高太阳能电池100的光电转换效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种太阳能电池，其特征在于，包括：

一基板，具有一受光面；

一汇流电极，设置于所述受光面上；以及

若干个指状电极，设置于所述受光面上；

所述指状电极与所述汇流电极垂直地连接，且每一所述指状电极包括电性相连接的一第一电极部及一第二电极部，其中所述第一电极部的宽度与所述第二电极部的宽度相同，且所述第二电极部具有至少两个延伸电极部及位于所述延伸电极部之间的至少一第一缺口，所述第一缺口从所述第二电极部的第一端朝远离所述汇流电极的方向延伸至所述第二电极部的第二端，其中所述第一电极部的第二端连接至所述第二电极部的第一端，所述第一电极部的第一端连接至所述汇流电极，所述第二电极部的第二端朝远离所述汇流电极的方向延伸。

2.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一电极部的长度与所述第二电极部的长度相等。

3.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一缺口的形状为矩形、三角形或梯形。

4.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一缺口的长度不大于每一所述指状电极的长度的一半。

5.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述指状电极等距地垂直于所述汇流电极。

6.如权利要求5所述的太阳能电池，其特征在于，所述指状电极的间距介于1.5mm至2.0mm之间。

7.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一电极部的宽度为所述延伸电极部的宽度的2至6倍。

8.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述延伸电极部还包括至少一第二缺口，所述第二缺口自所述延伸电极部的一端延伸至所述第二电极部的第二端。

9.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池的所述第二电极部与另一太阳能电池的第二电极部电性连接，且所述太阳能电池与所述另一太阳能电池的构造相同。

10.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池还包括一导线，所述导线与所述汇流电极电性连接，以构成一太阳能电池模块。

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