CN104218102A - 太阳能电池及其模组 - Google Patents
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Abstract
一种太阳能电池及其模组，该太阳能电池包含：一基板、一配置于该基板的一背面处的钝化层、多个位于该钝化层上的第一线状开孔、多个分别位于该多个第一线状开孔中的第一导电部、多个合金结构及多个电极部。每一个合金结构接触该多个电极部中的至少一个。通过每一个合金结构皆与电极部接触，可形成完善的导电网路，以缩短载子传导的路径长度，进而能降低电流损耗，提升电流收集效率与光电转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池及其模组，特别涉及一种硅晶太阳能电池及其模组。
背景技术
参阅图1、图2(为便于说明，将图2太阳能电池的背面朝上绘制)，传统的硅晶太阳能电池主要包含：一具有相反的一受光的正面811与一背光的背面812的基板81、一位于该正面811的正面电极82、多个位于该背面812的汇流电极83以及一位于该背面812且连接该多个汇流电极83的背面电极84。一般而言，传统电池中铝材质的背面电极84用于焊接的效果不佳，通常会使用银铝混合的材质的汇流电极83来与焊带导线(ribbon)作焊接。
参阅图3、图4(为便于说明，将图4太阳能电池的背面朝上绘制)，为了提升电池效能，目前有一种改良结构的太阳能电池，包含：一具有一受光的正面911与一背光的背面912的基板91、一位于该正面911的正面电极92、多个位于该背面912的局部背表面电场(Local Back Surface Field,简称LBSF)98与多个铝硅合金结构93、一位于该背面912上的钝化层94、多个位于该钝化层94上的线状开孔95、一背面电极96以及多个连接该背面电极96的电极组97。
其中，该背面电极96包括多个可分别经由该多个线状开孔95而接触该多个铝硅合金结构93的第一导电部961以及一覆盖在该钝化层94表面并连接该多个第一导电部961的第二导电部962。该多个电极组97为间隔排列，每一电极组97包括多个彼此间隔的电极部971。
通过该钝化层94修补、降低该基板91的表面缺陷，进而降低载子在该基板91的背面912处的复合速率，以提升电池的转换效率。而该多个局部背表面电场98与铝硅合金结构93分别对应该多个线状开孔95地位于该背面912处，局部背表面电场98的掺杂浓度大于该基板91的掺杂浓度，可帮助提升载子收集效率及光电转换效率。
因此图3、图4的电池相较于图1、图2的传统电池具有更高的转换效率。而图3、4的电池通过各个铝硅合金结构93处的载子可经由该背面电极96与该多个电极部971传导至外部，其中，因为大部分的线状开孔95与该多个电极部971的位置有局部重叠对应，因此对应于这些部位的铝硅合金结构93处的载子要传导到电极部971的路径较短(如图4的箭头A)，传导能力佳。但实际上该电池结构仍有缺失，因为该多个电极部971与该多个线状开孔95的配置关系未经过特殊设计，往往会有一些线状开孔95未与电极部971的位置重叠，例如图3所示的第一个线状开孔95与最一个线状开孔95皆未与电极部971的位置对应，造成对应于该第一个线状开孔95与该最后一个线状开孔95的该两个合金结构93未与电极部971接触，使得载子经铝硅合金结构93传导后，仍必须经过外部的第一导电部961和第二导电部962才能传递到电极部971，如此载子的传导路径将会增加(如图4的箭头B)，影响电池的电性效果；以及，又因背面电极96的材质是铝与一些混合物组合而成，其电阻较该铝硅合金结构93高出许多，故而若电的传导需经过背面电极96上的第一导电部961和第二导电部962时，容易造成电流损耗，导致电流收集效率不佳以及光电转换效率降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能提升载子传导能力，并可增加电流收集效率及光电转换效率的太阳能电池及其模组。
本发明太阳能电池，包含：一个包括一个受光的正面与一个相对于该正面的背面的基板、一个配置于该正面处的射极层、一个配置于该正面处并接触该射极层的正面电极、一个配置于该背面处的钝化层、以及多个位于该钝化层上的第一线状开孔，该多个第一线状开孔沿一个第一方向延伸并且沿一个第二方向间隔排列。其中，该太阳能电池还包含多个第一导电部、多个合金结构、、以及多个电极部，该多个第一导电部分别位于该多个第一线状开孔并沿该第一方向延伸；该多个合金结构形成于该背面并分别对应该多个第一线状开孔而沿该第一方向延伸，每一合金结构位于与其对应的第一导电部与该基板之间，并接触该与其对应的第一导电部；该多个电极部配置于该钝化层上并沿该第二方向间隔排列，每一合金结构与该多个电极部中的至少一个电极部接触。
本发明所述的太阳能电池，每一电极部接触该多个合金结构中的至少一个合金结构。
本发明所述的太阳能电池，每一电极部与该基板之间设有一个第二导电部，该第二导电部位于该多个第一线状开孔中的一个内。
本发明所述的太阳能电池，还包含多个位于该钝化层上的衔接开孔，该多个衔接开孔分别连接在该多个第一线状开孔中的任两相邻的第一线状开孔的同侧至少一端之间，每一衔接开孔上有一个与位于该任两相邻的第一线状开孔的两个第一导电部分别连接的第三导电部。
本发明所述的太阳能电池，还包含一个位于该钝化层的表面上并连接该多个电极部以及该多个第一导电部的连接导电部。
本发明提供的另一种太阳能电池，包含：一个包括一个受光的正面与一个相对于该正面的背面的基板、一个配置于该正面处的射极层、一个配置于该正面处并接触该射极层的正面电极、一个配置于该背面处的钝化层、以及多个位于该钝化层上的第一线状开孔，该多个第一线状开孔沿一个第一方向延伸并且沿一个第二方向间隔排列。其特征在于，该太阳能电池还包含多个第一导电部、多个合金结构、以及一个电极部，该多个第一导电部分别位于该多个第一线状开孔并沿该第一方向延伸；该多个合金结构形成于该背面并分别对应该多个第一线状开孔而沿该第一方向延伸，每一合金结构位于与其对应的第一导电部与该基板之间，并接触该与其对应的第一导电部；该电极部配置于该钝化层上并沿该第二方向延伸，该电极部的两端分别靠近该基板的两个相对的侧边，且该电极部与该多个合金结构中的每一个合金结构接触。
本发明所述的太阳能电池，该电极部与该基板之间设有多个第二导电部，每一第二导电部位于与其对应的第一线状开孔中。
本发明所述的太阳能电池，还包含多个位于该钝化层上的衔接开孔，该多个衔接开孔分别连接在该多个第一线状开孔中的任两相邻的第一线状开孔的同侧至少一端之间，每一衔接开孔上有一个与位于该任两相邻的第一线状开孔的两个第一导电部分别连接的第三导电部。
本发明所述的太阳能电池，还包含一个位于该钝化层的表面上并连接该电极部以及该多个第一导电部的连接导电部。
本发明太阳能电池模组，包含：相对设置的一个第一板材与一个第二板材、及一个位于该第一板材与该第二板材之间的封装材。该太阳能电池模组还包含至少一个如上述的任一种太阳能电池，该太阳能电池排列于该第一板材与该第二板材之间，该封装材接触该太阳能电池。
本发明的有益效果在于：通过使每一个合金结构皆与电极部接触，可形成完善的导电网路，以缩短载子传导的路径长度，进而能降低电流损耗，提升电流收集效率与光电转换效率。
附图说明
图1是一种已知太阳能电池的背面示意图。
图2是沿图1的A-A线所取的剖视图。
图3是另一种已知太阳能电池的背面示意图。
图4是图3的太阳能电池的局部立体剖视图。
图5是本发明太阳能电池模组的一第一较佳实施例的局部剖视示意图。
图6是该第一较佳实施例的一太阳能电池的背面示意图。
图7是沿图6的B-B线所取的剖视图。
图8是沿图6的C-C线所取的剖视图。
图9是该第一较佳实施例的该太阳能电池的背面朝上的局部立体剖视图，图中的箭头示意载子传导方向。
图10是本发明太阳能电池模组的一第二较佳实施例的一太阳能电池的背面示意图。
图11是本发明太阳能电池模组的一第三较佳实施例的一太阳能电池的背面示意图。
图12是本发明太阳能电池模组的一第四较佳实施例的一太阳能电池的背面示意图。
图13是本发明太阳能电池模组的一第五较佳实施例的一太阳能电池的背面示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的元件以相同的编号来表示。
参阅图5、图6，本发明太阳能电池模组的第一较佳实施例包含：相对设置的一第一板材1与一第二板材2、多个阵列式排列于该第一板材1与该第二板材2间的太阳能电池3及至少一位于该第一板材1及该第二板材2间，并接触该多个太阳能电池3的封装材4。其中，该模组可以包含至少一太阳能电池3即可，不以多个太阳能电池3为绝对必要。
该第一板材1与该第二板材2在实施上没有特殊限制，可以使用玻璃或塑胶板材，而且位于电池受光面的一侧的板材必须为可透光。若为双面受光的太阳能电池时，则该第一板材1与该第二板材2皆必须可透光。该封装材4的材质例如可透光的乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)，或其他可用于太阳能电池模组封装的相关材料。
该多个太阳能电池3通过焊带导线(ribbon)8电连接。该多个太阳能电池3的结构都相同，以下仅以其中一个为例进行说明。但在一模组中的多个电池的结构不以相同为绝对必要。
参阅图6、图7、图8、图9，该太阳能电池3包含：一基板31、一正面电极32、一钝化层33、多个铝硅的合金结构34、多个第一线状开孔35、多个第一导电部36、一个连接导电部37及多个电极组380。
该基板31包括一受光的正面311及一相对于该正面311的背面312，该基板31例如但不限于硅基板，且该正面311处配置一射极层313，该射极层313与该基板31的导电性相反，其中一个为p型半导体，另一个为n型半导体。此外，该基板31的正面311还可配置一图未示出的抗反射层，可提升电池的入光量。
该正面电极32配置于该正面311处并接触该射极层313，该正面电极32与该多个第一导电部36、该连接导电部37及该多个电极组380配合输出该电池的电能。
该钝化层33配置于该基板31的背面312处，用于钝化与修补该背面312，从而降低载子表面复合速率(Surface Recombination Velocity,简称SRV)。该钝化层33的材质例如氧化物、氮化物、氧化物与氮化物的组合，或其他可用于钝化、修补该基板31表面的介电材料。
该多个合金结构34位于该基板31的背面312处，且分别对应该多个第一线状开孔35的位置，并且皆沿一第一方向51延伸。且每一合金结构34与该基板31内部间具有一与该基板31的导电性相同的局部背表面电场(LBSF)30，局部背表面电场30的掺杂浓度大于该基板31的掺杂浓度，通过局部背表面电场30的电场作用阻挡电子朝该背面312的方向移动，使电子被收集于该射极层313，以提升载子收集效率及转换效率。又，该合金结构34于实施上是指铝硅合金结构，其中硅含量约占12.6%，而局部背表面电场30中的铝含量约为1%和99%的硅，此仅是举例但不以此为限。
该多个第一线状开孔35相间隔地位于该钝化层33上，该多个第一线状开孔35沿该第一方向51延伸并且沿一垂直该第一方向51的第二方向52间隔排列。在实施时，也可以于任两第一线状开孔35之间设置其他开孔以将第一线状开孔35相连。
该多个第一导电部36分别位于该多个第一线状开孔35并沿该第一方向51延伸，且接触该基板31的该背面312的该多个合金结构34。每一第一导电部36局部填入与其相对应的该第一线状开孔35中，且局部露出于第一线状开孔35外。该连接导电部37位于该钝化层33的表面上并连接该多个第一导电部36以及该多个电极部38。该多个第一导电部36与该连接导电部37的材料例如但不限于铝，于实施上，为相同材质的包含铝的混合物。
该多个电极组380配置于该钝化层33上，且该多个电极组380彼此间沿该第一方向51间隔排列。每一电极组380包括多个沿该第二方向52间隔排列的电极部38，电极部38的材料例如但不限于银，于实施上，为包含银的混合物。每一电极组380中的该多个电极部38中的至少一电极部38，接触该多个合金结构34中的至少一个合金结构34，较佳地为每一电极部38接触至少一个合金结构34。而且每一个合金结构34与该多个电极部38中的至少一个电极部38接触。具体而言，本实施例的每一电极组380中的该多个电极部38与该多个合金结构34为一对一的接触关系，每一合金结构34位于每一电极组380的每一第一导电部38与该基板31之间。
需要说明的是，本发明的电极组380的数量也可以为一个。此外，本实施例的每一电极部38与该基板31的该背面312之间设有一第二导电部39，该第二导电部39位于该多个第一线状开孔35中的一个内，其中电流自合金结构34传至第二导电部39后，再直接传导到该多个电极部38。第二导电部39的材料可以为银或/及铝的混合物，可以利用一次网印作业同时形成第二导电部39与电极部38(此时第二导电部39与电极部38之间无分界)，此时该电极部38与第二导电部39的材质例如为银与铝的混合物(其中银的比例远高于铝，故俗称背银浆)，之后再对位网印该多个第一导电部36与该连接导电部37，此时该第一导电部36与连接导电部37的材质例如为铝的混合物。故而，若前述的第二导电部39使用铝时，可以利用一次网印作业先同时形成第二导电部39、第一导电部36与连接导电部37，之后再网印形成该多个电极部38；当然，此时所网印的第二导电部39可通过网版乳剂层厚度的调控等方式使其厚度较第一导电部36与连接导电部37薄上许多，从而使之后网印的电极部38的高度与第一导电部36及连接导电部37的高度不致产生过大的落差。此外，于实施上，通常采用先网印第二导电部39与电极部38即俗称的背银，后网印第一导电部36与连接导电部37的顺序来制作背面电极即俗称的背铝，其中，背银的周围通常会被背铝所覆盖而有重叠的现象，亦即两者会有所接触。
另外，本发明不以设置第二导电部39为必要，当未设置第二导电部39时，该钝化层33的对应该多个电极部38的部位可以不需要形成孔洞，此时该多个电极部38位于该钝化层33的表面上，此时，电流的传导即可于合金结构34传递至上述的背铝与背银的重叠处，并进一步直接传递到上述的电极部38。
综上所述，由于本发明的该多个合金结构34皆与电极部38具有上下对应的关系，于实施上其为具有两者直接接触的设计，或是如上述未设置第二导电部39时，仍可具有电流传递效果之间接传递的导电效果。换句话说，在本发明的合金结构34与电极部38的特殊配置关系下，可形成完善的导电网路、缩短载子传导的路径长度，使该多个合金结构34的位置皆可与至少一个电极部38的位置对应到。如此一来，该基板31内所产生的载子于传导时，就能经由合金结构34以较短的路径传导至与该合金结构34接触的该电极部38，而不需要经由外部的第一导电部36与连接导电部37才能传导给电极部38，进而能降低电流损耗(请参照本发明的背景技术的说明，因为第一导电部36与连接导电部37为铝混合物的电极，其电阻较(铝硅)合金结构34为高，有碍电流传导)，从而提升电池的电流收集效率与光电转换效率。
又或者该多个合金结构34分别与该多个第二导电部39直接接触时，该多个合金结构34处的载子则可分别通过该多个第二导电部39传导至该多个电极部38，并且当第二导电部39与电极部38皆使用银浆网印形成时，每一组相对应的该第二导电部39与该电极部38可视为一整体，此时该多个合金结构34则相当于直接接触该多个导电部38，可达到更直接、更好的载子传导效果。
参阅图10，本发明太阳能电池模组的第二较佳实施例，与该第一较佳实施例不同的地方在于：本实施例的太阳能电池3的每一电极部38接触两个合金结构34，而且在实施上每一电极部38也可以接触三个、四个或更多个合金结构34。
参阅图11，本发明太阳能电池模组的第三较佳实施例，与该第一较佳实施例不同的地方在于：本实施例的太阳能电池3还包含多个位于该钝化层上并且皆沿该第二方向52延伸的衔接开孔61，该多个衔接开孔61分别连接在该多个第一线状开孔35中的任两相邻的第一线状开孔35的同侧至少一端之间，且该多个衔接开孔61彼此间不连接。每一衔接开孔61上有一个与位于该任两相邻的第一线状开孔35的该两第一导电部36分别连接的第三导电部62，其中对应于第一导电部36与第三导电部62的基板背面处会形成铝硅的合金结构34，亦即通过第三导电部62连接该多个第一导电部36的设计于烧结后，可形成连续的铝硅的合金结构34的导电网路，从而提升电流收集效率。于实施上，该多个衔接开孔61与对应的该多个第三导电部62通常位于靠近该基板31的相对两侧边处。
具体而言，该多个衔接开孔61可分为两组，其中一组的该多个衔接开孔61分别连接在第n个及第n+1个第一线状开孔35的一端之间，且n为1、3、5…等奇数；另一组的该多个衔接开孔61分别连接在第m个及第m+1个第一线状开孔35的一端之间，m为2、4、6…等偶数。
参阅图12，本发明太阳能电池模组的第四较佳实施例，与该第一较佳实施例不同的地方在于：本实施例的太阳能电池3还包含两个位于该钝化层并且皆沿该第二方向52延伸的第二线状开孔71，该两个第二线状开孔71沿该第一方向51间隔排列并连接在该多个第一线状开孔35的相反两端。每一第二线状开孔71上有一个与位于该多个第一线状开孔35的该多个第一导电部36连接的第四导电部72，其中于第四导电部72对应的基板背面处同样具有铝硅的合金结构34，通过如此的设计可形成全面连续的导电网路，从而提升电流收集效率。
参阅图13，本发明太阳能电池模组的第五较佳实施例，与该第一较佳实施例不同的地方在于电极部38的设计。本实施例包含多个电极部38，该多个电极部38皆沿该第二方向52延伸并沿该第一方向51间隔排列。本实施例的每一电极部38为一体式的连续延伸的长条状，而且每一电极部38的两端分别靠近该基板31的沿该第二方向52间隔排列的两个相对的侧边314。每一电极部38接触每一合金结构34。当然，本实施例也可以只设置一个长条的电极部38，只要该电极部38可接触所有的合金结构34就能达到本发明的目的。此外，本实施例在改良电极部38结构的情况下，同样可以搭配该第三较佳实施例(图11)的衔接开孔61与第三导电部62及其所对应的合金结构34的设计，或搭配该第四较佳实施例(图12)的第二线状开孔71与第四导电部72及其所对应的合金结构34的设计。此外，本实施例的该电极部38与该基板31之间设有多个第二导电部（图13未示，请参见图9），每一第二导电部分别位于每一第一线状开孔35中。
综上所述，本发明的精神主要是通过电极部38连接各个合金结构34，以缩短载子传导路径，从而可提升电流收集效率与光电转换效率。实施时该多个电极部38与合金结构34的形状、连接关系等设计都不须限制，只要能形成上述的结构配置关系即为本发明的保护范围。当然，于实施上，采用第一至四较佳实施例的该多个间隔的电极部38的方式也可以有效节省材料的成本。
以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可在此基础上做进一步的改进和变化，因此本发明的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (11)
1.一种太阳能电池，包含：一个包括一个受光的正面与一个相对于该正面的背面的基板、一个配置于该正面处的射极层、一个配置于该正面处并接触该射极层的正面电极、一个配置于该背面处的钝化层、以及多个位于该钝化层上的第一线状开孔，该多个第一线状开孔沿一个第一方向延伸并且沿一个第二方向间隔排列，其特征在于，该太阳能电池还包含多个第一导电部、多个合金结构、以及多个电极部，该多个第一导电部分别位于该多个第一线状开孔并沿该第一方向延伸；该多个合金结构形成于该背面并分别对应该多个第一线状开孔而沿该第一方向延伸，每一合金结构位于与其对应的第一导电部与该基板之间，并接触该与其对应的第一导电部；该多个电极部配置于该钝化层上并沿该第二方向间隔排列，每一合金结构与该多个电极部中的至少一个电极部接触。
2.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，每一电极部接触该多个合金结构中的至少一个合金结构。
3.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，每一电极部与该基板之间设有一个第二导电部，该第二导电部位于该多个第一线状开孔中的一个内。
4.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，该太阳能电池还包含多个位于该钝化层上的衔接开孔，该多个衔接开孔分别连接在该多个第一线状开孔中的任两相邻的第一线状开孔的同侧至少一端之间，每一衔接开孔上有一个与位于该任两相邻的第一线状开孔的两个第一导电部分别连接的第三导电部。
5.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，该太阳能电池还包含一个位于该钝化层的表面上并连接该多个电极部以及该多个第一导电部的连接导电部。
6.一种太阳能电池模组，包含：相对设置的一个第一板材与一个第二板材、及一个位于该第一板材与该第二板材之间的封装材，其特征在于，该太阳能电池模组还包含至少一个如权利要求1至5中任一项权利要求所述的太阳能电池，该太阳能电池排列于该第一板材与该第二板材之间，该封装材接触该太阳能电池。
7.一种太阳能电池，包含：一个包括一个受光的正面与一个相对于该正面的背面的基板、一个配置于该正面处的射极层、一个配置于该正面处并接触该射极层的正面电极、一个配置于该背面处的钝化层、以及多个位于该钝化层上的第一线状开孔，该多个第一线状开孔沿一个第一方向延伸并且沿一个第二方向间隔排列，其特征在于，该太阳能电池还包含多个第一导电部、多个合金结构、以及一个电极部，该多个第一导电部分别位于该多个第一线状开孔并沿该第一方向延伸；该多个合金结构形成于该背面并分别对应该多个第一线状开孔而沿该第一方向延伸，每一合金结构位于与其对应的第一导电部与该基板之间，并接触该与其对应的第一导电部；该电极部配置于该钝化层上并沿该第二方向延伸，该电极部的两端分别靠近该基板的两个相对的侧边，且该电极部与该多个合金结构中的每一个合金结构接触。
8.如权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于，该电极部与该基板之间设有多个第二导电部，每一第二导电部位于与其对应的第一线状开孔中。
9.如权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于，该太阳能电池还包含多个位于该钝化层上的衔接开孔，该多个衔接开孔分别连接在该多个第一线状开孔中的任两相邻的第一线状开孔的同侧至少一端之间，每一衔接开孔上有一个与位于该任两相邻的第一线状开孔的两个第一导电部分别连接的第三导电部。
10.如权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于，该太阳能电池还包含一个位于该钝化层的表面上并连接该电极部以及该多个第一导电部的连接导电部。
11.一种太阳能电池模组，包含：相对设置的一个第一板材与一个第二板材、及一个位于该第一板材与该第二板材之间的封装材，其特征在于，该太阳能电池模组还包含至少一个如权利要求7至10中任一项权利要求所述的太阳能电池，该太阳能电池排列于该第一板材与该第二板材之间，该封装材接触该太阳能电池。
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