CN104282776A - 太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池，包含一具有布设区的太阳能电池本体、多个总线以及多个指状电极。本发明是通过宽度极细的指状电极、特定的指状电极间隙以及太阳能电池本体的布设长度的整体配置设计来控制指状电极的数量，并进而提升太阳能电池的光电转换效率。
Description
技术领域
本发明关于一种太阳能电池，尤指一种利用宽度极小的指状电极来增加光电转换效率的太阳能电池。
背景技术
一般来说，在现有的太阳能电池中，通常都是在太阳能电池本体上布设有许多指状电极，以利用指状电极(Finger)来收集太阳能电池本体因受到光线照射而产生的电流，然后再利用总线(Bus bar)来汇集多个指状电极所收集到的电流，进而将这些电流导引出。
承上所述，传统的太阳能电池都是将电极设置在太阳能电池本体的受光面与背光面，然而设置在受光面上的指状电极与总线往往会遮挡住太阳能电池本体，因此通常都需要特别针对指状电极的宽度与数量去进行实验，而经过实验后会发现，指状电极的宽度与数量之间具有一线性的比例关系，当指状电极的宽度递减时，指状电极所需的数量也随之增加，且太阳能电池的光电转换效率也随之递增。
就现有的太阳能电池而言，指状电极的宽度主要分布在50～150μm，而指状电极的数量约为50～100条，依据本领域现有的技术，当指状电极宽度为150μm时，指状电极数量以50条为佳，而当指状电极宽度为50μm时，指状电极数量则以100条为佳。
现有技术如欧洲专利EP2309547B1为例，现有技术虽公开了指状电极宽度与指状电极距离或其比值，但皆未公开在宽度极小的指状电极中如何选择与配置适当的指状电极数量来增加太阳能电池的光电转换效率，以所述现有技术所公开的指状电极配置方式来看，如将所述技术应用于宽度极小的指状电极上反而会因数量配置不当(例如指状电极数量过多或过少)，而导致光电转换率下降。
在指状电极的制程中，一般是经由网印的方式将指状电极涂布而形成于太阳能电池本体上，例如将银浆涂布在网布上，使银浆充填于网布的格隙中，进而将银浆转印到太阳能电池本体上，也因此会使指状电极的宽度受到网布的格隙大小所影响，使得实际制作的指状电极宽度主要为50～150μm，但对应的较佳指状电极数目则无法由现有技术推导得知。
如上述所言，指状电极的宽度会受限于其形成方式，然而在依据现有的优化趋势而言，当形成宽度小于50μm的指状电极时，如指状电极过细时，在进行网版印刷时浆料将不易平均地印刷至太阳能电池表面，且容易塞网而导致断线；当指状电极宽度变细时，指状电极宽的数目须增加才能有效收集电流，但指状电极数目过多时会有遮蔽区太多与效率损失等问题。因此，现有的太阳能电池中，指状电池的宽度仍以50～150μm为主，而对应的指状电极数目一般在50-80以内。如上所述，由于在现有丝网印刷技术中，尚未针对极细化的指状电极宽度与数量的配置进行优化研究，且依据现有的网印技术并无法有效的利用极细化的指状电极来提升太阳能电池的光电转换效率。由此，本发明的主要目的是提供一种太阳能电池，其通过特定宽度的指状电极、指状电极间的间隙以及太阳能电池本体的布设长度的整体配置设计来控制指状电极的数量，并进而提升太阳能电池的光电转换效率。
发明内容
由以上叙述可知，由于现有技术受到网印技术的局限而使太阳能电池不易形成极细化的指状电极，也因此而无法针对极细化指状电极的宽度与数量之间进行优化研究。
本发明为解决现有技术的问题所采用的技术方案是提供一种太阳能电池，包含一太阳能电池本体、多个总线以及多个指状电极。太阳能电池本体具有至少一布设区，布设区具有一第一方向以及一与所述第一方向垂直的第二方向，且布设区沿一第一方向具有一布设长度L。总线平行于所述第一方向地沿所述第二方向均匀地布设于所述布设区上。由所述总线的至少一侧延伸出，且所述指状电极平行于所述第二方向地沿所述第一方向均匀地布设于所述布设区上。其中，所述指状电极的数量为N个，所述指状电极各具有一介于10μm至50μm之间的宽度W，且所述沿所述第一方向均匀排列的指状电极间各具有一介于332μm至1899μm之间的间距G，而所述布设长度L、所述指状电极的数量N、所述宽度W以及所述间距G间的关系为N×(W+G)-G=L。
根据上述技术方案，本发明的另一种实施方式是当所述总线为二个，且所述宽度W为10至20μm时，所述间距G介于332um至795μm之间。较佳者，所述指状电极的数量N介于190至450个。
根据上述技术方案，本发明的另一种实施方式是当所述总线为二个，且所述宽度W为20至30μm时，所述间距G介于652μm至1077μm之间。较佳者，所述指状电极的数量N介于140至230条。
根据上述技术方案，本发明的另一种实施方式是当所述总线为二个，且所述宽度W为30至40μm时，所述间距G881μm至1373μm之间，所述指状电极的数量N介于110至170条。
根据上述技术方案，本发明的另一种实施方式是当所述总线为二个，且所述宽度W为40至50μm时，所述间距G介于1067μm至1588μm之间，所述指状电极的数量N介于95至140条。
根据上述技术方案，本发明的另一种实施方式是当所述总线为三个，且所述宽度W为10至20μm时，所述间距G介于458μm至1014μm之间。较佳者，所述指状电极的数量N介于150至330条。
根据上述技术方案，本发明的另一种实施方式是当所述总线为三个，且所述宽度W为20至30μm时，所述间距G介于794μm至1383μm之间。较佳者，所述指状电极的数量N介于110至190条。
根据上述技术方案，本发明的另一种实施方式是当所述总线为三个，且所述宽度W为30至40μm时，所述间距G介于1003μm至1690μm之间，所述指状电极的数量N介于90至150条。
根据上述技术方案，本发明的另一种实施方式是当所述总线为三个，且所述宽度W为40至50μm时，所述间距G介于1253μm至1783μm之间，所述指状电极的数量N介于85至120条。
根据上述技术方案，本发明的另一种实施方式是当所述总线为四个，且所述宽度W为10至20μm时，所述间距G介于522μm至1174μm之间。较佳者，所述指状电极的数量N介于130至290条。
根据上述技术方案，本发明的另一种实施方式是当所述总线为四个，且所述宽度W为20至30μm时，所述间距G介于891μm至1526μm之间。较佳者，所述指状电极的数量N介于100至170条。
根据上述技术方案，本发明的另一种实施方式是当所述总线为四个，且所述宽度W为30至40μm时，所述间距G介于1077μm至1690μm之间，所述指状电极的数量N介于90至140条。
根据上述技术方案，本发明的另一种实施方式是当所述总线为四个，且所述宽度W为40至50μm时，所述间距G介于1372μm至1899μm之间，所述指状电极的数量N介于80至110条。
根据上述技术方案，本发明的另一种实施方式是当所述总线为五个，且所述宽度W为10至20μm时，所述间距G介于562μm至1274μm之间。较佳者，所述指状电极的数量N介于120至270条。
根据上述技术方案，本发明的另一种实施方式是当所述总线为五个，且所述宽度W为20至30μm时，所述间距G介于948μm至1526μm之间。较佳者，所述指状电极的数量N介于100至160条。
根据上述技术方案，本发明的另一种实施方式是当所述总线为五个，且所述宽度W为30至40μm时，所述间距G介于1163μm至1690μm之间，所述指状电极的数量N介于90至130条。
根据上述技术方案，本发明的另一种实施方式是当所述总线为五个，且所述宽度W为40至50μm时，所述间距G介于1372μm至1899μm之间，所述指状电极的数量N介于80至110条。
根据上述技术方案，本发明的另一种实施方式是所述太阳能电池本体的所述布设区为多个，且所述太阳能电池本体沿所述第一方向所具有的长度小于等于所述布设区的所述布设长度的和。
根据上述技术方案，本发明的另一种实施方式是太阳能电池本体具有多个边缘，所述布设区与所述边缘之间还具有一缓冲距离。
根据上述技术方案，本发明的另一种实施方式是太阳能电池本体还具有多个边缘，布设区与边缘还具有一缓冲距离。较佳者，所述缓冲距离为0.1-2mm。
如上所述，本发明在限定了指状电极的宽度的同时，还限定了指状电极之间的间距，使得不同宽度的指状电极所对应的间距不同，进而使指状电极的数量可以依据不同的太阳能电池本体做调整，以使所形成的太阳能电池其光电转换效率能有效增加。
本发明所采用的具体实施例，将通过以下的实施例及附图作进一步的说明。
附图说明
图1显示本发明的太阳能电池的平面示意图；
图2为图1区域A的部分放大示意图；以及
图3在本发明较佳实施例中，指状电极的宽度与数量之间的关系示意图。
其中，附图标记说明如下：
【符号说明】
100 太阳能电池
1 太阳能电池本体
11 布设区
12 边缘
2 总线
3 指状电极
L 布设长度
L1 第一方向
L2 第二方向
G 间距
W 宽度
C1、C2、C3、C4 曲线
具体实施方式
请参阅图1与图2，图1显示本发明的太阳能电池的平面示意图；图2为图1区域A的部分放大示意图。如图所示，一种太阳能电池100，包含一太阳能电池本体1、二总线2以及多个指状电极3(图中的数量仅为示意)。
太阳能电池本体1的光入射面具有一布设区11与八个边缘12，布设区11沿第一方向L1具有一布设长度L，且布设区11与边缘12之间具有一缓冲距离(图未标示)。总线2朝第一方向L1延伸，并且沿着一个与第一方向L1垂直的第二方向L2均匀地布设于太阳能电池本体1。指状电极3沿第一方向L1均匀地布设于太阳能电池本体1，并各自电性连接于总线2。
其中，指状电极3的数量为N个，指状电极3各具有一介于10μm至50μm的宽度W，而多个指状电极3之间各具有一介于332μm至1899μm的间距G，且指状电极的数量N、宽度W、布设长度L以及间距G间的关系为N×(W+G)-G=L；在本实施例中，太阳能电池本体为156mm×156mm的类正方形，而其布设长度L为154000μm，缓冲距离为1mm，宽度W为10μm，间距G为336μm，在此条件下的数量N为410条，意即当宽度为10μm的指状电极3布设在布设长度L为154000μm的太阳能电池本体1时，指状电极3的间距G例如以366μm为佳，而指状电极3的数量N则相对的约为410条。
请参阅图1至图3，图3是一个本发明较佳实施例的指状电极宽度与数量之间的关系示意图。如图所示，一曲线C1是以上述的太阳能电池100为例，用来表示在总线2的数量为2个时，指状电极3的宽度W与间距G之间的关系，而曲线C1的宽度W与数量N之间的数据如下表所示：
其中，由上表与图3可明显得知，当指状电极3的宽度W在50μm至90μm时，其最适化的数量N是由75条(于90μm时)以趋近于线性的趋势逐渐递增至105条(于50μm时)，而依据此趋势，当宽度W为10～30μm时，数量N理应为118～133条左右，然而依据本发明，指状电极3的宽度W为50μm以下时，指状电极数量N就开始远离50～90μm上述的指状电极数量趋势线，由上表与图3可以了解到当宽度W为10～20μm时，指状电极数量N以190～450条为佳，其间距G则相对的介于332～795μm；当宽度W为20～30μm时，数量N以140～230条为佳，其间距G则相对的介于652～1077μm。
在本实施例中，当具有二个总线的太阳能电池的指状电极宽度W为10μm、20μm、30μm与40μm时，数量N分别为410条、210条、155条与125条，与现有所推测的118～133条相差甚远。
承上所述，由于现有技术在极细的指状电极不易形成的情况下，仅能依据现有的资料(50～90μm的最适化数量)进行推算，此时会发现当宽度低于40μm，且数量也随趋势线增加时，光电转换效率的提升有限，因此便未特别针对极细的指状电极进行开发。然而，如上述实施例所述，本案针对50μm以下的宽度进行研究后发现，当宽度低于40μm时，指状电极的数量应大幅增加才能有效的提高光电转换效率，如前所述，优化的指状电极数量会超出现有技术所预期的量，因此，当指状电极的宽度低于40μm时，依据本发明使指状电极数量处于优化时所制造出的太阳能电池，其光电转换效率提升所带来的效益会高于形成宽度低于40μm的指状电极时所增加的成本。
请继续参阅图3，图3以曲线C2、C3、C4来表示当本发明的太阳能电池的总线数量分别为三个、四个与五个时的实施例的指状电极的宽度与数量之间的关系。其中，曲线C2、C3、C4的数据如下表所示：
由上表与图3的曲线C2可得知，在总线为三个的情况下，当宽度为10μm、20μm、30μm与40μm时，数量分别为300条、170条、130条与107条。而依本发明可得知当宽度为10至20μm时，数量以150～330条为佳，而间距则介于458μm至1014μm；当宽度为20至30μm时，数量以110～190条为佳，间距则介于794μm至1383μm；当宽度为30至40μm时，所述间距则介于1003μm至1690μm之间，数量以90～150条为佳。
由上表与图3的曲线C3可得知，在总线为四个的情况下，当宽度为10μm、20μm、30μm与40μm时，数量分别为260条、150条、120条与100条。而依本发明可得知当宽度为10至20μm时，数量以130～290条为佳，而间距则介于522μm至1174μm；当宽度为20至30μm时，数量以100～170条为佳，间距则介于891μm至1526μm；当宽度为30至40μm时，所述间距则介于1077μm至1690μm之间，数量则为90～140条为佳。
由上表与图3的曲线C4可得知，在总线为五个的情况下，当宽度为10μm、20μm、30μm与40μm时，数量分别为240条、140条、115条与100条。而依本发明可得知当宽度为10至20μm时，数量以120～270条为佳，而间距则介于562μm至1274μm；当宽度为20至30μm时，数量以100～160条为佳，间距则介于948μm至1526μm；当宽度为30至40μm时，所述间距则介于1163μm至1690μm之间，数量以90～130条为佳。
综合以上所述，由于本发明所提供的太阳能电池，是利用宽度极小的指状电极来配合最适化的布设数量与布设间距，使得所形成的太阳能电池可以有效的增加光电转换效率。
此外，本发明还针对不同总线数量来调整指状电极的数量，以有效的使指状电极的布设优化。
通过以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与构思，而并非以上述较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制，本发明可应用于现有的单面太阳能电池，也可以应用于双面太阳能电池。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (20)
1.一种太阳能电池，包含：
一太阳能电池本体，具有至少一布设区，所述布设区具有第一方向以及与所述第一方向垂直的第二方向，且所述布设区沿所述第一方向具有一布设长度L；
多个总线，平行于所述第一方向且沿所述第二方向均匀地布设于所述布设区上；以及
多个指状电极，由所述总线的至少一侧延伸出，且所述指状电极平行于所述第二方向地沿所述第一方向均匀地布设于所述布设区上；
其中，所述指状电极的数量为N个，所述指状电极各具有一介于10μm至50μm之间的宽度W，且所述沿所述第一方向均匀排列的指状电极间各具有一介于332μm至1899μm之间的间距G，所述布设长度L、所述指状电极的数量N、所述宽度W以及所述间距G间的关系为N×(W+G)-G=L。
2.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，当所述总线为二个，且所述宽度W为10至20μm时，所述间距G介于332um至795μm之间。
3.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，当所述总线为二个，且所述宽度W为20至30μm时，所述间距G介于652μm至1077μm之间。
4.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，当所述总线为二个，且所述宽度W为30至40μm时，所述间距G介于881μm至1373μm之间。
5.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，当所述总线为二个，且所述宽度W为40至50μm时，所述间距G介于1067μm至1588μm之间。
6.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，当所述总线为三个，且所述宽度W为10至20μm时，所述间距G介于458μm至1014μm之间。
7.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，当所述总线为三个，且所述宽度W为20至30μm时，所述间距G介于794μm至1383μm之间。
8.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，当所述总线为三个，且所述宽度W为30至40μm时，所述间距G介于1003μm至1690μm之间。
9.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，当所述总线为三个，且所述宽度W为40至50μm时，所述间距G介于1253μm至1783μm之间。
10.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，当所述总线为四个，且所述宽度W为10至20μm时，所述间距G介于522μm至1174μm之间。
11.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，当所述总线为四个，且所述宽度W为20至30μm时，所述间距G介于891μm至1526μm之间。
12.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，当所述总线为四个，且所述宽度W为30至40μm时，所述间距G介于1077μm至1690μm之间。
13.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，当所述总线为四个，且所述宽度W为40至50μm时，所述间距G介于1372μm至1899μm之间。
14.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，当所述总线为五个，且所述宽度W为10至20μm时，所述间距G介于562μm至1274μm之间。
15.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，当所述总线为五个，且所述宽度W为20至30μm时，所述间距G介于948μm至1526μm之间。
16.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，当所述总线为五个，且所述宽度W为30至40μm时，所述间距G介于1163μm至1690μm之间。
17.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，当所述总线为五个，且所述宽度W为40至50μm时，所述间距G介于1372μm至1899μm之间。
18.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池本体的所述布设区为多个，且所述太阳能电池本体沿所述第一方向所具有的长度小于等于所述布设区的所述布设长度的和。
19.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池本体具有多个边缘，所述布设区与所述边缘之间还具有一缓冲距离。
20.如权利要求19所述的太阳能电池，其特征在于，所述缓冲距离为0.1-2mm。
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