CN104241418A - 太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种太阳能电池,包含:半导体基板、抗反射层、钝化层、背面电极与背面总线电极。半导体基板具有一第一表面与一第二表面。抗反射层设置于第一表面。该背面电极为连续弯折线形电极或为覆盖于太阳能电池背面的整面电极,其中连续弯折线形电极或整面电极可透过一连续弯折线形窗口与该半导体基板连接,或者该连续弯折线形电极亦可直接穿过该钝化层与半导体基板连接。即,该太阳能电池至少包含一连续弯折线形窗口或一连续弯折线形电极。

Description

太阳能电池
技术领域
本发明关于为一种电池,特别是关于一种太阳能电池。
背景技术
太阳能电池在全球暖化危机的持续发展下,其重要性日益提高。而太阳能电池中,以硅为基板的太阳能电池,仍为目前成本最具竞争力且商用的发电效率最高者,因而,其为目前市场中的主流。
一般的硅基太阳能电池的基本架构,由上往下为抗反射层、半导体基板与背面金属电极等。其中,在抗反射层当中,会烧结形成正面金属电极与总线电极,而在背面金属电极上,则会形成总线电极。通过总线电极,不同的太阳能电池之间即可连接而为太阳能电池模组。
如何能达到更佳的发电效率,一直是太阳能电池技术开发的重点。除了在正面的抗反射层的设计外,背面电极的相关设计也相当重要。例如,于太阳能电池背面设置钝化层,以降低表面复合速率。不过,设置钝化层后,必须要将钝化层开孔以便背面电极易于形成于半导体基板的背面或者透过将背面电极烧结而穿透钝化层而连接至半导体基板的背面,方能形成适当的导电结构。
例如,中国台湾专利第M422758号专利,其揭露了一种太阳能电池及其背面电极结构,其揭露了以不同的开孔方式(雷射或蚀刻),让导电材料(例如,铝胶)易于透过穿透钝化层的开孔与基板导接,并可降低导电材料的使用量,进而降低成本。该案揭露了不同的开孔方式,例如,线条状、虚线状、斜线条纹状、圆点状或孔状等。而设置于同一直线的开孔可以为连续或不连续。
不同方式的开孔设计,仍须搭配实务上易于生产以及与总线之间的导电关联性。例如,如果以点状…等不连续的方式设计开孔,若没有连接到总线的部分,将会形成浮接,而形成无效的背面电极配置。此外,若以线性的配置来说,以雷射制作开孔时,会有开孔不易的问题,而导致雷射开孔速度过慢,生产速度降低,进而降低生产效率,提高生产成本。
有鉴如此,在背面电极的设计上,如何设计出恰当的背面电极结构是极为重要的,通过结合背面钝化层的设计结构,进而达到易于生产、降低生产成本,且同时达到提高太阳能电池效率,实为目前太阳能电池技术发展所要解决的问题。
发明内容
鉴于以上公知技术的问题,本发明提供一种太阳能电池,其特征在于,包含:一半导体基板,具有一第一表面与一第二表面;一钝化层,设置于该第二表面,该钝化层具有至少一连续弯折线形窗口;至少一背面电极,该背面电极经由该连续弯折线形窗口连接该半导体基板;以及至少一个背面总线电极,该背面总线电极以电性连接该背面电极;其中该背面电极配置于该钝化层与该背面总线电极之间,或该背面总线电极配置于该钝化层与该背面电极之间。
上述的太阳能电池,其中该连续弯折线形窗口包含两个端点,且该两个端点位于该半导体基板的该第二表面的同一侧、对角、侧边的中央或互相连接。
上述的太阳能电池,其中该至少一连续弯折线形窗口包含至少两连续弯折线形窗口,且不同的该连续弯折线形窗口的两个端点位于该半导体基板的该第二表面的同一侧、对角或互相连接。
上述的太阳能电池,其中该连续弯折线形窗口交错配置或以一预定间隔平行配置。
上述的太阳能电池,其中该连续弯折线形窗口由多条线形窗口彼此连接而成,且该线形窗口与该背面总线电极之间具有一介于0~90度的夹角。
上述的太阳能电池,其中该连续弯折线形窗口的该些线形窗口彼此连接处为弧形或弯角。
上述的太阳能电池,其中每个该连续弯折线形窗口的线形窗口数目介于2至300之间。
上述的太阳能电池,其中该连续弯折线形窗口对应至少一个该背面总线电极。
上述的太阳能电池,其中该背面电极为至少一连续弯折线形电极,该连续弯折线形电极对应配置于一该连续弯折线形窗口上。
上述的太阳能电池,其中该背面电极为一配置于该钝化层上的整面电极。
上述的太阳能电池,其中该背面电极更包含至少两连续弯折线形电极,各该连续弯折线形电极分别对应配置于一该连续弯折线形窗口上。
上述的太阳能电池,其中该连续弯折线形电极曝露于外的面积至少大于该连续弯折线形电极窗口5%的面积。
上述的太阳能电池,其中该连续弯折线形电极曝露于外之面积至少大于该连续弯折线形电极窗口5%的面积。
上述的太阳能电池,其中该连续弯折线形窗口具有一第一宽度,该第一宽度介于10um至300um之间。
上述的太阳能电池,其中该连续弯折线形电极曝露于外的部分具有一第二宽度,该第二宽度大于该第一宽度。
上述的太阳能电池,其中该连续弯折线形电极曝露于外的部分具有一第二宽度,该第二宽度大于该第一宽度。
上述的太阳能电池,其中该钝化层具有一第一深度,该第一深度介于5nm至300nm之间。
上述的太阳能电池,其中该连续弯折线形电极凸出于该钝化层的部分的高度介于5um至40um之间。
鉴于以上公知技术的问题,本发明还提供一种太阳能电池,包含:一半导体基板,具有一第一表面与一第二表面;一抗反射层,设置于该第一表面;一钝化层,设置于该第二表面;至少一连续弯折线形电极,配置于该钝化层并穿透该钝化层而连接该半导体基板的该第二表面;及至少一背面总线电极,连接至少一该连续弯折线形电极。
上述的太阳能电池,其中该连续弯折线形电极包含两个端点,且该两个端点位于该半导体基板的该第二表面的同一侧、对角、侧边的中央或相互连接。
上述的太阳能电池,其中该至少一连续弯折线形电极包含至少两连续弯折线形电极,且不同的该连续弯折线形电极的两个端点位于该半导体基板的该第二表面的同一侧、对角或互相连接。
上述的太阳能电池,其中该连续弯折线形电极交错配置或以一预定间隔平行配置。
上述的太阳能电池,其中该连续弯折线形电极由多条线形电极彼此连接而成,且该线形电极与该背面总线电极之间具有一介于0~90度的夹角。
上述的太阳能电池,其中该连续弯折线形电极的该些直线彼此连接处为弧形或弯角。
上述的太阳能电池,其中每个该弯折线形电极的直线数目介于2至300之间。
上述的太阳能电池,其中一个该连续弯折线形电极对应至少一个该背面总线电极。
上述的太阳能电池,其中该连续弯折线形电极曝露于外的部分具有一宽度,该宽度介于10um至300um之间。
上述的太阳能电池,其中该钝化层具有一第一深度,该第一深度介于5nm至300nm之间。
上述的太阳能电池,其中该连续弯折线形电极凸出于该钝化层的部分的高度介于5um至40um之间。
本发明的太阳能电池,具有易于生产、降低生产成本,且同时达到提高太阳能电池效率的具体功效。
以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点,其内容足以使本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施,且根据本说明书所揭露的内容、申请专利范围及附图,本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。
附图说明
图1A-图1E为本发明的太阳能电池的一实施例底面示意图,分别为配置连续弯折线形窗口、连续弯折线形电极与总线的示意图;
图2A-图2C为图1A、图1B的本发明实施例中,沿A-A剖面于区块1的剖面图示意图;
图3A-图3E为本发明的太阳能电池的另一实施例底面示意图,分别为配置连续弯折线形窗口、连续弯折线形电极与总线的示意图;
图4A-图4C为图3A、图3B的本发明实施例中,沿B-B剖面于区块2的剖面图示意图;
图5A-图5D为本发明的太阳能电池的又一实施例底面示意图,分别为配置连续弯折线形窗口、连续弯折线形电极与总线的示意图;
图6A-图6D为本发明的太阳能电池的再一实施例底面示意图,分别为配置连续弯折线形窗口、连续弯折线形电极与总线的示意图;
图7A-图7D为本发明的太阳能电池的另一实施例底面示意图,分别为配置连续弯折线形窗口、连续弯折线形电极与总线的示意图;
图8A-图8D为本发明的太阳能电池的再一实施例底面示意图,分别为配置连续弯折线形窗口、连续弯折线形电极与总线的示意图;
图9A-图9D为本发明的太阳能电池的另一实施例底面示意图,分别为配置连续弯折线形窗口、连续弯折线形电极与总线的示意图;
图10A-图10D为本发明的太阳能电池的另一实施例底面示意图,分别为配置连续弯折线形窗口、连续弯折线形电极与总线的示意图;
图11A-图11D为本发明的太阳能电池的另一实施例底面示意图,分别为配置连续弯折线形窗口、连续弯折线形电极与总线的示意图;
图12A-图12B为图1B的本发明实施例中,沿A-A剖面于区块1的剖面图示意图,其为采用共烧结法直接配置连续弯折线形电极的实施例,不预先配置连续弯折线形窗口;
图13A-图13B图为连续弯折线形窗口实施例中,直线的部分采用”虚线”配置的两实施例;及
图14A-图14C为连续弯折线形窗口实施例中,每个连续弯折线形窗口的两个端点位于侧边的中央,并彼此连接的实施例。
其中,附图标记:
1、2    区块          10    N型掺杂层
20      半导体基板    30    抗反射层
40      正面电极      50    钝化层
130、131、132、133    连续弯折线形窗口
140、141、142、143    连续弯折线形电极
138、148、158、168、178、188、198A、198B、208A、208B、218、228、238A、238B、248A、248B    连接处
139A、139B    端点      149A、149B    端点
150、150A、150B、151、152、153    连续弯折线形窗口
160、160A、160B、161、162、163    连续弯折线形电极
159A、159B、159C、159C    端点
169A、169B、169C、169D    端点
170    连续弯折线形窗口           180    连续弯折线形电极
179A、179B    端点             189A、189B    端点
190A、190B    连续弯折线形窗口
200A、200B    连续弯折线形电极
199A、199B、199C、199D    端点
209A、209B、209A、209B    端点
210    连续弯折线形窗口           220    连续弯折线形电极
219A、219B    端点           229A、229B    端点
230A、230B    连续弯折线形窗口
240A、240B    连续弯折线形电极
239A、239B、239C、239D    端点
249A、249B、249C、249D    端点
301、302、303    背面总线电极
具体实施方式
请参考图2A,为本发明的太阳能电池正面电极结构一实施例的示意图;请同步参考图2B,为图2A的本发明的太阳能电池正面电极结构的局部区域2的放大示意图。本发明的太阳能电池正面电极结构,包含有:多个总线电极120(本实施例为3个总线电极120)、与多个指状电极110。其中,总线电极120间隔配置于基板100上。实质上,图2A的实施例中,太阳能电池正面电极结构包括了三组总线电极网3、4、5,这三组总线电极网3、4、5彼此隔离配置于基板100上。而每个总线电极网包括:一个总线电极120;多个指状电极110,间隔配置于该总线电极120的两侧。
为了达到易于生产、降低生产成本,且同时达到提高太阳能电池效率的目的,本发明提供一种太阳能电池的设计,运用连续弯折线形电极的背面电极设计,可以雷射切割法进行快速切割,进而提高生产速度与合格率,进而降低生产成本并同步提高太阳能电池效率。相同的连续弯折线形电极的背面电极设计,亦可同步采用烧结法将导电材料烧结至半导体基板上,同样可达到降低成本与提高太阳能电池效率的目的。
请参考图1A-图1C,其为本发明的太阳能电池的一实施例底面示意图,分别为配置连续弯折线形窗口、连续弯折线形电极与总线的示意图。请同步参考第2A、2B图,其为图1A、图1B的本发明实施例中,沿A-A剖面于区块1的剖面图示意图。
在图1A、图2A中,连续弯折线形窗口130配置于半导体基板20(本实施例中为P型)的第二表面的钝化层50当中,亦即,半导体基板20的背面。半导体基板20的第一表面配置有N型掺杂层10,其上再配置抗反射层30,而正面电极40一般通过烧结法穿透抗反射层30而与N型掺杂层10电连接。钝化层50上的连续弯折线形窗口130可采用雷射切割或者蚀刻法进行开窗。
当采用雷射切割法进行开窗时,由于连续弯折线形窗口130采取的连续弯折的设计,且连续弯折线形窗口130的各条直线之间彼此平行且其连接处138可以是弧形,或者弯角。因此,可让雷射切割设备易于操作,且不用反复开启,而造成对雷射切割设备的损害,更可提高切割的速度,缩短雷射切割的时间,且对于半导体基板20可能因雷射切割过程所产生的损伤也可大幅降低。
此外,在图1A中,连续弯折线形窗口130包含两个端点139A与139B,且端点139A与139B位于半导体基板20的第二表面的对角。在此实施例中,由于直线数目为奇数,因此,会形成连续弯折线形窗口130的两个端点139A与139B配置于对角的实施例。如此,设计于对角的端点139A与139B可让雷射切割设备易于进行定位。
请参考图1B、图2B,当形成连续弯折线形窗口130后,进行导电材料(例如,铝胶)的配置,即可配置为连续弯折线形电极140,其同样具有两个端点149A与149B。连续弯折线形电极140的配置方法为本领域技术人员可轻易达成,因此,不再赘述。重点在于,本实施例透过将导电材料以涂布或印刷方式配置于连续弯折线形窗口130上方,且其面积可约略等于或大于连续弯折线形窗口130的面积,让形成连续弯折线形电极140所需的导电材料量尽可能地少,进而达到节省材料成本的目的。同样地,连续弯折线形电极140的各条直线之间彼此连接处148可以是弧形,或者弯角。
请参考图1C,背面总线电极301、302、303与连续弯折线形电极140连接,本实施例中先行配置连续弯折线形电极140于钝化层50上后,再将背面总线电极301、302与303配置于连续弯折线形电极140上。于其他实施例,可先行配置背面总线电极301、302与303于钝化层50上后,再将连续弯折线形电极140配置于背面总线电极301、302与303上,尔后所提的连续弯折线形电极与背面总线电极的连接方式皆如上所述,将不再赘述。如此,正面电极40与N型掺杂层10、半导体基板20、连续弯折线形电极140、背面总线电极301、302与303之间即形成一导通路径。
此外,连续弯折线形窗口130具有第一宽度W1,其介于10um至300um之间。而连续弯折线形电极140曝露于钝化层50外的部分具有第二宽度W2,第二宽度W2可小于、等于或大于第一宽度W1,但以大于或等于第一宽度W1为较佳。该钝化层50具有第一深度H1,其介于5nm至300nm之间,且该连续弯折线形电极140凸出于钝化层50的部分的高度H2介于5um至40um之间。在本实施例中,第一宽度W1为40um,第二宽度W2为400um,第一深度H1为200nm,凸出高度H2为20um。
接着,请参考图1D,其为将图1C的背面总线电极301、302与303转90度后的实施例。此实施例同样可达到本发明的结构性功效。
请参考图1E,其为以整面的背面电极141取代连续弯折线形电极140而覆盖住连续弯折线形窗口130的实施例。同时请参考图2C,运用此实施例,可达到以连续弯折线形窗口130易于制作,同时,背面电极141易于制作的优点。同样地,背面总线电极301、302与303同样可转90度配置,如图1D的实施例。
接着,请参考图3A-图3E,其为本发明的太阳能电池的另一实施例底面示意图,分别为配置连续弯折线形窗口、连续弯折线形电极与总线的示意图。请同步参考、图4A、图4B,其为图3A、图3B的本发明实施例中,沿B-B剖面于区块2的剖面图示意图。
在第3A、4A图中,连续弯折线形窗口150配置于半导体基板20(本实施例为P型)的第二表面的钝化层50当中,亦即,半导体基板20的背面。半导体基板20的第一表面配置有N型掺杂层10,其上再配置抗反射层30,而正面电极40一般通过烧结法穿透抗反射层30而与N型掺杂层10电连接。钝化层50上的连续弯折线形窗口150可采用雷射切割或者蚀刻法进行开窗。在此实施例中,连续弯折线形窗口150由多条线形窗口构成,其与背面总线电极301、302与303以介于0~90度之间的夹角彼此连接而成。
当采用雷射切割法进行开窗时,由于连续弯折线形窗口150采取的连续弯折的设计,且连续弯折线形窗口150的各条线形窗口之间彼此连接处158可以是弧形或者弯角,因此,可让雷射发射设备易于操作,且不用反复开启,而造成对雷射切割设备的损害,更可提高切割的速度,缩短雷射切割的时间。更甚者,由于不用进行雷射切割设备的开开关关,因此,对于半导体基板20可能因雷射切割过程所产生的损伤也可大幅降低。
此外,在图3A中,连续弯折线形窗口150包含两个端点159A、159B,且端点159A、159B位于半导体基板20的第二表面的对角。在此实施例中,由于线形窗口数目为奇数,因此,会形成连续弯折线形窗口150的两个端点159A、159B配置于对角的实施例。如此,设计于对角的端点159A、159B可让雷射切割设备易于进行定位。
请参考图3B、图4B,当连续弯折线形窗口150配置好后,进行导电材料(例如,铝胶)的配置,即可配置为连续弯折线形电极160,其同样具有两个端点169A、169B。连续弯折线形电极160的配置方法为本领域技术人员可轻易达成,因此,不再赘述。重点在于,本发明透过将导电材料仅配置于连续弯折线形窗口150上方,且其面积可小于、等于或大于连续弯折线形窗口150的面积,在本实施例中,让形成连续弯折线形电极160所需的导电材料量尽可能地少,进而达到节省材料成本的目的。同样地,连续弯折线形电极160的各条线形电极之间彼此连接处168可以是弧形,或者弯角。
此外,请比较第2B、4B图,图2B的实施例为多条于背面总线电极310、302与303的线形电极彼此连接而成(两者正交),而图4B的实施例为多条非与背面总线电极310、302与303正交的直线彼此连接而成,两者的夹角介于0~90度之间。因此,与背面总线电极310、302与303正交的多条线形电极的间距可以安排为等距,如前一实施例的图2B所示,连续弯折线形电极140之间的间距相同;就其他的实施例而言,亦可安排为不等距,而与背面总线电极310、302与303不正交的多条线形电极的间距则会于不同的部位间距不同,如本实施例的图4B所示,连续弯折线形电极160之间的间距不相同。在本实施例中,连续弯折线形窗口150的宽度为40um,连续弯折线形电极160的宽度为45um,钝化层50的厚度为150nm,连续弯折线形电极160突出于钝化层50表面的高度为15um,故本案由背面视之,前述该连续弯折线形电极140曝露于钝化层50外的面积至少大于该连续弯折线形电极窗口面积的5%。
请参考图3C,背面总线电极301、302、303连接连续弯折线形电极160。如此,正面电极40与N型掺杂层10、半导体基板20、弯折线形电极160、背面总线电极301、302与303之间即形成一导通路径。
接着,请参考图3D,其为将图3C的背面总线电极301、302与303转90度后的实施例。此实施例同样可达到本发明的结构性功效。
请参考图3E,其为以整面的背面电极161取代连续弯折线形电极160而覆盖住连续弯折线形窗口150的实施例。同时请参考图4C,运用此实施例,可达到以连续弯折线形窗口150易于制作,同时,背面电极161易于制作的优点。
图1A~图2B的实施例与图3A~图4B图的实施例,均为采用一个连续弯折线形窗口与电极(连续弯折电极或整面的背面电极)的设计。就另一实施例而言,亦可采用多个连续弯折线形窗口与电极的设计。请参考以下数个实施例的说明。
请参考图5A-图5D,其为本发明的太阳能电池的一实施例底面示意图,分别为配置连续弯折线形窗口、连续弯折线形电极与总线的示意图。
在图5A中,本发明的太阳能电池具有三个连续弯折线形窗口131、132与133,均配置于半导体基板20(N型或P型)的第二表面的钝化层50当中,亦即,半导体基板20的背面。在此实施例中,连续弯折线形窗口131、132与133由多条垂直于背面总线电极301、302与303的线形窗口(奇数)彼此连接而成,即该些线形窗口与该些背面总线电极之间具有一90度的夹角,参考图5C,并且,连续弯折线形窗口131、132与133均包含两个位于对角的端点139A、139B。
请参考图5B,连续弯折线形电极141、142与143同样为3个,连续弯折线形电极141、142与143与背面总线电极301、302与303为一对一配置,并且,连续弯折线形电极141、142与143均包含两个位于对角的端点149A、149B。同样地,连续弯折线形电极141、142与143的各条线形电极之间彼此连接处可以是弧形,或者弯角。
接着,请参考图5D,其为将图5C的背面总线电极301、302与303转90度后的实施例。此实施例同样可达到本发明的结构性功效。在本实施例中,连续弯折线形窗口131-133的宽度皆为80um,连续弯折线形电极141-143的宽度皆为85um,钝化层50的厚度为100nm,连续弯折线形电极141-143突出于钝化层50表面的高度为20um。因此前述该连续弯折线形电极140曝露于钝化层50外的面积至少大于该连续弯折线形电极窗口面积的5%。在其他实施例中,连续弯折线形窗口131、132与133的宽度可分别为不同宽度,对应的连续弯折线形电极141、142与143的宽度亦分别为不同宽度。
同样地,运用如图3A的结构,也可设计出非正交型的多个连续弯折线形电极的结构。
请参考图6A-图6D,其为本发明的太阳能电池的一实施例底面示意图,分别为配置连续弯折线形窗口、连续弯折线形电极与总线的示意图。
在图6A中,本发明的太阳能电池具有三个连续弯折线形窗口151、152与153,连续弯折线形窗口151、152与153彼此一预定间隔平行配置于半导体基板20(N型或P型)的第二表面的钝化层50当中,亦即,半导体基板20的背面,该预定间隔指一个使两连续弯折线形窗口不相互连接的距离。在此实施例中,连续弯折线形窗口151、152与153由多条与背面总线电极301、302与303形成介于0~90度之间的夹角的线形窗口(奇数)彼此连接而成,参考图6C,并且,连续弯折线形窗口151、152与153均包含两个位于对角的端点159A与159B。
请参考图6B,本发明的太阳能电池具有三个连续弯折线形电极161、162与163,该连续弯折线形电极161、162与163与背面总线电极301、302与303以一对一方式对应配置,并且,连续弯折线形电极161、162与163均包含两个位于对角的端点169A、169B。同样地,连续弯折线形电极161、162与163的各条线形电极之间彼此连接处可以是弧形,或者弯角。
接着,请参考图6D,其为将图6C的背面总线电极301、302与303转90度后的实施例。此实施例同样可达到本发明的结构性功效。
与背面总线电极正交或非正交的线形电极所连接的连续弯折线形电极的结构设计,除了可全部采用正交或全部采用非正交,亦可采用混合的方式,也就是,包含了与背面总线电极正交或非正交的线形电极所连接而成的连续弯折线形电极。请参考以下的实施例。
请参考图7A-图7D,其为本发明的太阳能电池的一实施例底面示意图,分别为配置连续弯折线形窗口、连续弯折线形电极与总线的示意图。
在图7A中,连续弯折线形窗口170配置于半导体基板20(分别为N型或P型)的第二表面的钝化层50当中,亦即,半导体基板20的背面。在此实施例中,连续弯折线形窗口170由多条与背面总线电极301、302与303的正交的线形窗口175以及与多条背面总线电极301、302与303非正交的线形窗口176彼此连接而成,且该线形窗口175与176两者总数为奇数。参考图7C,并且,连续弯折线形窗口170均包含两个位于对角的端点179A、179B,且连续弯折线形窗口180的各条正交与非正交线形窗口之间彼此连接处178可以是弧形,或者弯角。
请参考图7B,连续弯折线形电极180与背面总线电极301、302与303连接,并且,连续弯折线形电极180包含两个位于对角的端点189A、189B。同样地,连续弯折线形电极180的各条正交与非正交线形电极之间彼此连接处188亦为弧形。
接着,请参考图7D,其为将图7C的背面总线电极301、302与303转90度后的实施例。此实施例同样可达到本发明的结构性功效。
除了以上的实施例外,亦可采用对称或不对称且交错的一对弯折线形窗口/电极的设计。
请参考图8A-图8D,其为本发明的太阳能电池的再一实施例底面示意图,分别为配置连续弯折线形窗口、连续弯折线形电极与总线的示意图。
在图8A中,一对连续弯折线形窗口150A与150B配置于半导体基板20(为N型或P型)的第二表面的钝化层50当中,亦即,半导体基板20的背面。在此实施例中,连续弯折线形窗口150A与150B分别由多条与背面总线电极301、302与303的非正交的线形窗口(奇数)彼此连接而成,参考图8C,并且,连续弯折线形窗口150A与150B均包含两个位于对角的端点159A与159B、159C与159D,且连续弯折线形窗口160A与160B的各条非正交线形窗口之间彼此连接处可以是弧形,或者弯角。
请参考图B,并且,连续弯折线形电极160A与160B各包含两个位于对角的端点169A与169B、169C与169D。同样地,连续弯折线形电极160A与160B的各条非正交线形电极之间彼此连接处可以是弧形,或者弯角。
接着,请参考图8C与图8D,该连续弯折线形电极160A与160B电性连接至背面总线电极301、302与303;图D为将图8C的背面总线电极301、302与303转90度后的实施例。此实施例同样可达到本发明的结构性功效。
在此实施例中,位于四个角落的端点可让连续弯折线形窗口与电极制作过程容易对位,而提高准确度与合格率。
在对称且交错的一对连续弯折线形窗口与电极的设计上,最少的线形窗口与线形电极数可为2条,亦即,2条以上的线形窗口与线形电极所构成的架构,均为可能的实施方式。
请参考图9A-图9D,其为本发明的太阳能电池的又一实施例底面示意图,分别为配置连续弯折线形窗口、连续弯折线形电极与总线的示意图。
在图9A中,一对连续弯折线形窗口190A与190B配置于半导体基板20(N型或P型)的第二表面的钝化层50当中,亦即,半导体基板20的背面。在此实施例中,连续弯折线形窗口190A与190B分别由2条与背面总线电极301、302与303的非正交的线形窗口彼此连接而成,参考图9C,并且,连续弯折线形窗口190A与190B均包含两个位于同侧的端点199A与199D、199B与199C,且连续弯折线形窗口200A与200B的各条非正交线形窗口之间彼此连接处可以是弧形,或者弯角。
请参考图9B,连续弯折线形电极200A与200B与背面总线电极301、302与303连接,并且,连续弯折线形电极200A与200B各包含两个位于同侧的端点209A与209D、209B与209C。同样地,连续弯折线形电极200A与200B的各条非正交线形电极之间彼此连接处可以是弧形,或者弯角。
接着,请参考图9D,其为将图9C的背面总线电极301、302与303转90度后的实施例。此实施例同样可达到本发明的结构性功效。
在此实施例中,位于四个角落的端点可让连续弯折线形窗口/电极制作过程容易对位,而提高准确度与合格率。
图9A-图9D的实施例,说明了端点位于同侧的设计。此设计为线形窗口与线形电极数为偶数的实施例。就其他的实施例而言,亦可采用多条的线形窗口与线形电极连接而使其数目为偶数的设计,进而使端点位于同侧。
请参考图10A-图10D,其为本发明的太阳能电池的又一实施例底面示意图,分别为配置连续弯折线形窗口、连续弯折线形电极与总线的示意图。
在图10A中,一对连续弯折线形窗口210配置于半导体基板20(N型或P型)的第二表面的钝化层50当中,亦即,半导体基板20的背面。在此实施例中,连续弯折线形窗口210分别由多条与背面总线电极301、302与303的非正交的线形窗口(偶数)彼此连接而成,参考图10C,并且,连续弯折线形窗口210包含两个位于同侧的端点219A、219B,且连续弯折线形窗口210的各条非正交线形窗口之间彼此连接处218可以是弧形,或者弯角。
请参考图10B,连续弯折线形电极220与背面总线电极301、302与303连接,并且,连续弯折线形电极220包含两个位于同侧的端点229A、229B。同样地,连续弯折线形电极220的各条非正交线形电极之间彼此连接处228可以是弧形,或者弯角。
接着,请参考图10D,其为将图10C的背面总线电极301、302与303转90度后的实施例。此实施例同样可达到本发明的结构性功效。
在此实施例中,位于同侧端点可让连续弯折线形窗口/电极制作过程容易对位,而提高准确度与合格率。
依据前述的设计理念,本发明亦可提供线数为偶数,且彼此对称、非对称的彼此连接结构,或者彼此交错的一或多对连续弯折线形窗口与电极的结构。
请参考图11A-图11D,其为本发明的太阳能电池的又一实施例底面示意图,分别为配置连续弯折线形窗口、连续弯折线形电极与总线的示意图。
在图11A中,一对连续弯折线形窗口230A与230B配置于半导体基板20(N型或P型)的第二表面的钝化层50当中,亦即,半导体基板20的背面。在此实施例中,连续弯折线形窗口230A与230B分别由多条与背面总线电极301、302与303的非正交的线形窗口(偶数)彼此连接而成,参考图11C,并且,连续弯折线形窗口230A与230B包含两个位于同侧的端点239A与239B、239C与239D,且各连续弯折线形窗口230A与230B的各条非正交线形窗口之间彼此连接处238A与238B可以是弧形,或者弯角。
请参考图11B,连续弯折线形电极240A与240B与背面总线电极301、302与303连接,并且,各连续弯折线形电极240A与240B包含两个位于同侧的端点249A与249B、249C与249D。同样地,连续弯折线形电极240A与240B的各条非正交线形电极之间彼此连接处248A与248B可以是弧形,或者弯角。
接着,请参考第11D图,其为将图11C的背面总线电极301、302与303转90度后的实施例。此实施例同样可达到本发明的结构性功效。
此实施例由一对连续弯折线形窗口与电极构成的结构,并且,每个连续弯折线形窗口与电极由两条对称的线形结构连接而成。每条线形窗口与电极与背面总线电极呈45度夹角。就其他的实施例而言,亦可采用彼此不对称的线形窗口与电极所连接,其可与背面总线电极呈0~90的夹角。
在此实施例中,位于同侧端点可让连续弯折线形窗口/电极制作过程容易对位,而提高准确度与合格率。
总结以上的实施例,连续弯折线形窗口与电极的结构由多条与背面总线电极呈正交或非正交或其组合的直线彼此连接而成,亦即直线与背面总线电极的夹角可介于0~90度之间。并且,连续弯折线形窗口与电极具有两个端点,端点可位于同侧或对角。而连续弯折线形窗口与电极的直线彼此连接处可以是弧形,或者弯角。
此外,连续弯折线形电极曝露于外的面积至少大于连续弯折线形电极窗口5%的面积。其中该连续弯折线形窗口具有第一宽度W1,其介于10um至300um之间。而连续弯折线形电极曝露于外的部分具有第二宽度W2,第二宽度W2大于第一宽度W1。钝化层具有第一深度,其介于5nm至300nm之间。连续弯折线形电极凸出于钝化层的部分的高度介于5um至40um之间。此外,连续弯折线形窗口与电极的线数介于2至300之间。
再者,除了前述的以雷射切割或蚀刻法来制作连续弯折线形窗口后,再制作连续弯折线形电极的实施例外,亦可采用烧结法来制作连续弯折线形电极。
请参考图12A-图12B,其为图1B的本发明实施例中,沿A-A剖面于区块1的剖面图示意图,其为采用共烧结法直接配置连续弯折线形电极的实施例,不预先配置连续弯折线形窗口。在第12A图中,连续弯折线形窗口130为虚拟的窗口,其位置即为预备制作连续弯折线形电极之处。在第12B图中,运用烧结法将导电材料烧结至连续弯折线形窗口130的虚拟窗口处,即可形成图1B的结构。
运用烧结法,连续弯折线形电极140配置于钝化层50并穿透钝化层50而连接半导体基板20的该第二表面。其具有一宽度W,该宽度W介于10um至300um之间。而钝化层50具有第一深度H1,介于5nm至300nm之间。连续弯折线形电极140凸出于钝化层50的部分的高度介于5um至40um之间,于本实施例中,宽度W为50um,该第一深度H1为100nm。
在前述实施例中,连续弯折线形窗口或连续弯折线形电极,采用连续(continuous)、弯折且线形彼此连接的发明概念来设计窗口(于钝化层上)或电极。此一线形的概念,可以实线或虚线实施之,前述的实施例为实线的实施例。请参考图13A-图13B图为连续弯折线形窗口实施例中,线形窗口与线形电极的部分采用”虚线”配置的两实施例,其分别对应了图1A、图3A的实施例。在图13A的实施例中,连续弯折线形窗口250的每条“直线”是以“虚线”的方式制作,其同样有两个端点259A、259B,且有弯折处258。在图13B的实施例中,连续弯折线形窗口270的每条“直线”是以“虚线”的方式制作,其同样有两个端点279A、279B,且有弯折处278。
因此,本发明的“线形”,实质上是包括“虚线”与“实线”的概念。此外,此处的线形概念,就其他的实施例而言,亦可以采用非直线的线形,例如,弧状线、波浪状线、齿状线等来构成连续弯折线形窗口或连续弯折线形电极。由于此为本领域技术人员可以具以实施,于此不多加赘述。
在以上的窗口为”虚线”的实施例中,覆盖于其上的连续弯折线形电极,仍然要采用彼此连接的方式为佳,或者,采用整面的背面电极。
此外,以上的实施例,揭露了每个连续弯折线形窗口/电极的两个端点位于同侧或者对角。就其他的实施例而言,其亦可设计将每个连续弯折线形窗口/电极的两个端点配置于基板侧边的的中央处。请参考第14A~14B图的实施例,其为连续弯折线形窗口实施例中,每个连续弯折线形窗口的两个端点位于侧边的中央。在图14A的实施例中,连续弯折线形窗口290的两个端点299A、299B为于基板侧边的中央,且有弯折处298。在图14B的实施例中,连续弯折线形窗口310的两个端点319A、319B为于基板侧边的中央,且有弯折处318。
可以发现,第14A、14B图的实施例,连续弯折线形窗口290、310实质上为两个对称的窗口形状。当此一对称的窗口形状共同制作于单一基板上时,就可形成两个窗口的端点相互连接的状况。请参考图14C的实施例,其为连续弯折线形窗口290、310的端点彼此连接的实施例,其中,端点299A、319A彼此连接,而端点299B、319B彼此连接。就此最终端点彼此连接的实施例而言,亦可称的为没有端点的实施例。
因此,实质上,每个连续弯折线形窗口或电极可包含两个端点,且两个端点位于半导体基板的该第二表面的同一侧、对角、侧边的中央或互相连接。就其他的实施例而言,该两个端点亦可位于非前述的其他位置,例如,位于侧边的1/3、1/4、1/5...。
同样地,覆盖于其上的背面电极,可以采用覆盖于其上的连续弯折线形电极或者整面的背面电极。
以上所列举的实施例与附图为背面电极配置于钝化层与背面总线电极之间的实施例,就其他的实施例而言,背面总线电极亦可配置于钝化层与背面电极之间。此类将背面总线电极配置于钝化层与背面电极之间的实施例,可运用于图1A~图14C的各个实施例,由于其与将背面电极配置于钝化层与背面总线电极之间的实施例差异仅在于结构上的差异,此为本领域技术人员可于掌握本发明前述的实施例后据以实施,因此,不多加赘述。
虽然本发明的较佳实施例揭露如上所述,然其并非用以限定本发明,任何本领域技术人员,再不脱离本发明的精神和范围内,当可做些许的更动与润饰,因此本发明的专利保护范围须视权利要求书为准。

Claims (29)

1.一种太阳能电池,其特征在于,包含:
一半导体基板,具有一第一表面与一第二表面;
一钝化层,设置于该第二表面,该钝化层具有至少一连续弯折线形窗口;
至少一背面电极,该背面电极经由该连续弯折线形窗口连接该半导体基板;以及
至少一个背面总线电极,该背面总线电极以电性连接该背面电极;
其中该背面电极配置于该钝化层与该背面总线电极之间,或该背面总线电极配置于该钝化层与该背面电极之间。
2.如权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,该连续弯折线形窗口包含两个端点,且该两个端点位于该半导体基板的该第二表面的同一侧、对角、侧边的中央或互相连接。
3.如权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,该至少一连续弯折线形窗口包含至少两连续弯折线形窗口,且不同的该连续弯折线形窗口的两个端点位于该半导体基板的该第二表面的同一侧、对角或互相连接。
4.如权利要求3所述的太阳能电池,其特征在于,该连续弯折线形窗口交错配置或以一预定间隔平行配置。
5.如权利要求1、2、3或4所述的太阳能电池,其特征在于,该连续弯折线形窗口由多条线形窗口彼此连接而成,且该线形窗口与该背面总线电极之间具有一介于0~90度的夹角。
6.如权利要求5所述的太阳能电池,其特征在于,该连续弯折线形窗口的该些线形窗口彼此连接处为弧形或弯角。
7.如权利要求5所述的太阳能电池,其特征在于,每个该连续弯折线形窗口的线形窗口数目介于2至300之间。
8.如权利要求1、2、3或4所述的太阳能电池,其特征在于,该连续弯折线形窗口对应至少一个该背面总线电极。
9.如权利要求1、2、3或4所述的太阳能电池,其特征在于,该背面电极为至少一连续弯折线形电极,该连续弯折线形电极对应配置于一该连续弯折线形窗口上。
10.如权利要求1、2、3或4所述的太阳能电池,其特征在于,该背面电极为一配置于该钝化层上的整面电极。
11.如权利要求3或4所述的太阳能电池,其特征在于,该背面电极更包含至少两连续弯折线形电极,各该连续弯折线形电极分别对应配置于一该连续弯折线形窗口上。
12.如权利要求9所述的太阳能电池,其特征在于,该连续弯折线形电极曝露于外的面积至少大于该连续弯折线形电极窗口5%的面积。
13.如权利要求11所述的太阳能电池,其特征在于,该连续弯折线形电极曝露于外之面积至少大于该连续弯折线形电极窗口5%的面积。
14.如权利要求5所述的太阳能电池,其特征在于,该连续弯折线形窗口具有一第一宽度,该第一宽度介于10um至300um之间。
15.如权利要求12所述的太阳能电池,其特征在于,该连续弯折线形电极曝露于外的部分具有一第二宽度,该第二宽度大于该第一宽度。
16.如权利要求13所述的太阳能电池,其特征在于,该连续弯折线形电极曝露于外的部分具有一第二宽度,该第二宽度大于该第一宽度。
17.如权利要求1所述的太阳能电池,其特征在于,该钝化层具有一第一深度,该第一深度介于5nm至300nm之间。
18.如权利要求9所述的太阳能电池,其特征在于,该连续弯折线形电极凸出于该钝化层的部分的高度介于5um至40um之间。
19.一种太阳能电池,包含:
一半导体基板,具有一第一表面与一第二表面;
一抗反射层,设置于该第一表面;
一钝化层,设置于该第二表面;
至少一连续弯折线形电极,配置于该钝化层并穿透该钝化层而连接该半导体基板的该第二表面;及
至少一背面总线电极,连接至少一该连续弯折线形电极。
20.如权利要求19所述的太阳能电池,其特征在于,该连续弯折线形电极包含两个端点,且该两个端点位于该半导体基板的该第二表面的同一侧、对角、侧边的中央或相互连接。
21.如权利要求19所述的太阳能电池,其特征在于,该至少一连续弯折线形电极包含至少两连续弯折线形电极,且不同的该连续弯折线形电极的两个端点位于该半导体基板的该第二表面的同一侧、对角或互相连接。
22.如权利要求21所述的太阳能电池,其特征在于,该连续弯折线形电极交错配置或以一预定间隔平行配置。
23.如权利要求19、20、21或22项所述的太阳能电池,其特征在于,该连续弯折线形电极由多条线形电极彼此连接而成,且该线形电极与该背面总线电极之间具有一介于0~90度的夹角。
24.如权利要求23所述的太阳能电池,其特征在于,该连续弯折线形电极的该些直线彼此连接处为弧形或弯角。
25.如权利要求23所述的太阳能电池,其特征在于,每个该弯折线形电极的直线数目介于2至300之间。
26.如权利要求19、20、21或22项所述的太阳能电池,其特征在于,一个该连续弯折线形电极对应至少一个该背面总线电极。
27.如权利要求19、20、21或22项所述的太阳能电池,其特征在于,该连续弯折线形电极曝露于外的部分具有一宽度,该宽度介于10um至300um之间。
28.如权利要求19、20、21或22项所述的太阳能电池,其特征在于,该钝化层具有一第一深度,该第一深度介于5nm至300nm之间。
29.如权利要求19、20、21或22项所述的太阳能电池,其特征在于,该连续弯折线形电极凸出于该钝化层的部分的高度介于5um至40um之间。
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