CN106920852B - 太阳能电池及其模组 - Google Patents

Abstract

一种太阳能电池及其模组，该电池包含一基板、一第一本质非晶硅层、一第一非晶硅层、一第一透明导电层、二第一汇流电极、二第一连接电极、数个第一栅线电极，及数个第二栅线电极。该第一透明导电层具有一本体区与一平均厚度小于该本体区的周边区。二第一汇流电极分别邻近该基板的二个第一侧边并沿第一侧边延伸。每一第一汇流电极与第一连接电极的位置覆盖该周边区，借此可免除以往将汇流电极设置于靠近基板中央处对基板造成额外的遮光效果，故本发明可提升电池受光面积、提升该第一透明导电层边缘处的电流收集效果，并降低串联电阻。

Description

太阳能电池及其模组

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池及其模组，特别是涉及一种异质接面结合本质非晶硅薄膜的太阳能电池及其模组。

背景技术

参阅图1、2，一般异质接面结合本质非晶硅薄膜(Heterojunction withIntrinsic Thin-layer,简称HIT)太阳能电池9，通常包含：一具有相对的一正面911与一背面912的n型硅基板91、二分别位于该正面911与该背面912的本质非晶硅层(intrinsicamorphous silicon layer,简称i-layer a-Si)92、一位于正面911的该本质非晶硅层92上的p型非晶硅层(p-type amorphous silicon layer,简称p-type a-Si)93、一位于背面912的该本质非晶硅层92上的n+型非晶硅层(n-type amorphous silicon layer,简称n+-typea-Si)94、二分别位于该p型非晶硅层93与该n+型非晶硅层94上的透明导电层95、95’，以及分别位于二透明导电层95、95’上的一正面电极96与一背面电极97。

该正面电极96包括二间隔的汇流电极961，以及数个横向连接二汇流电极961的指状电极962。二汇流电极961的位置，通常是靠近该基板91中央处，或者至少是设置于离该基板91左右两侧周缘有一段距离的位置。

该透明导电层95是利用真空镀膜方式形成，镀膜时通常会配合遮罩将该p型非晶硅层93周围部位遮蔽后再镀膜，使该透明导电层95不会覆盖到该p型非晶硅层93的边缘区域931，避免该透明导电层95以整面覆盖方式镀膜时，若该透明导电层95还延伸至基板91侧面，则可能会与该基板91背面912上的导电层接触而产生寄生分流(Parasitic Shunting)现象。但使用遮罩镀膜后，会因为遮罩的遮荫效果，导致透明导电层95于周边区域951的镀膜厚度较薄，甚至是最靠近基板91侧边处即呈现无透明导电层95的露出p型非晶硅层93的情形。

由于透明导电层95一般使用透明导电氧化材料，兼具导电与抗反射效果，但因为该p型非晶硅层93的边缘区域931表面没有任何透明导电镀膜，加上该透明导电层95的周边区域951的薄膜厚度较薄，因此该边缘区域931与该周边区域951容易反光，成为不利于受光、使光线进入的区域，这些区域属于受光效能较差的区域。而且该边缘区域931与该周边区域951的电流收集效果较差，串联电阻高，上述缺失有待改良。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可提升电池边缘处的电流收集效果、提升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：一个基板、一个第一本质非晶硅层、一个第一非晶硅层、一个第一透明导电层、二个第一汇流电极、二个第一连接电极、数个第一栅线电极，及数个第二栅线电极。该基板为第一导电型，并具有相对的一个正面与一个背面、二个间隔相对的第一侧边，以及二个间隔相对且连接于所述第一侧边间的第二侧边。该第一本质非晶硅层位于该正面。该第一非晶硅层为第二导电型，并位于该第一本质非晶硅层上。该第一透明导电层位于该第一非晶硅层上，该第一透明导电层具有一个本体区以及一个连接于该本体区周围且平均厚度小于该本体区的周边区。二个第一汇流电极彼此间隔相对地位于该第一透明导电层上，二个第一汇流电极分别邻近且沿该基板的二个第一侧边延伸，每一个第一汇流电极覆盖该第一透明导电层的周边区。二个第一连接电极彼此间隔相对且连接于二个第一汇流电极间，二个第一连接电极分别邻近且沿该基板的二个第二侧边延伸，每一个第一连接电极覆盖该第一透明导电层的周边区。数个第一栅线电极间隔排列于二个第一连接电极之间，且连接二个第一汇流电极。数个第二栅线电极间隔排列于二个第一汇流电极之间，且连接二个第一连接电极。

本发明所述的太阳能电池，所述第一栅线电极和所述第二栅线电极于该基板中央区域的单位面积所占比例，大于在该基板非中央区域的单位面积所占比例。

本发明所述的太阳能电池，该第一透明导电层的该周边区的周缘与该第一非晶硅层的周缘之间的距离为1μm～2mm，该周边区的周缘与该第一非晶硅层的周缘之间为一个露硅区，每一个第一汇流电极还覆盖该露硅区。

本发明所述的太阳能电池，每一个第一连接电极还覆盖该露硅区。

本发明所述的太阳能电池，所述第二栅线电极的排列密度，是由靠近该基板中央处往两侧靠近所述第一汇流电极处逐渐变小。

本发明所述的太阳能电池，所述第二栅线电极中，越靠近该基板中央的该第二栅线电极的宽度越宽，越靠近所述第一汇流电极的该第二栅线电极的宽度越小。

本发明所述的太阳能电池，该基板中央区域的每一个第二栅线电极的宽度为整条等宽。

本发明所述的太阳能电池，所述第一汇流电极的宽度大于所述第一连接电极的宽度。

本发明所述的太阳能电池，每一个第一汇流电极的整条宽度为宽窄重复交错的设计。

本发明所述的太阳能电池，该基板的该背面的电极配置实质上与该正面的配置相同。

本发明还提供另一种太阳能电池，包含：一个基板、一个第一本质非晶硅层、一个第一非晶硅层、一个第一透明导电层、二个第一汇流电极、二个第一连接电极、数个第一栅线电极，及数个第二栅线电极。该基板为第一导电型，并具有相对的一个正面与一个背面、二个间隔相对的第一侧边，以及二个间隔相对且连接于所述第一侧边间的第二侧边。该第一本质非晶硅层位于该正面。该第一非晶硅层为第二导电型，并位于该第一本质非晶硅层上。该第一透明导电层位于该第一非晶硅层上，该第一透明导电层具有一个本体区以及一个连接于该本体区周围且平均厚度小于该本体区的周边区，该周边区的周缘与该第一非晶硅层的周缘之间的距离为1μm～2mm，该周边区的周缘与该第一非晶硅层的周缘之间为一个露硅区。二个第一汇流电极彼此间隔相对地位于该第一透明导电层上。二个第一汇流电极分别邻近且沿该基板的二个第一侧边延伸，每一个第一汇流电极覆盖该周边区与该露硅区。二个第一连接电极彼此间隔相对且连接于二个第一汇流电极间，二个第一连接电极分别邻近且沿该基板的二个第二侧边延伸，每一个第一连接电极覆盖该周边区与该露硅区。数个第一栅线电极间隔排列于二个第一连接电极之间，且连接二个第一汇流电极。数个第二栅线电极间隔排列于二个第一汇流电极之间，且连接二个第一连接电极。数个第一栅线电极和数个第二栅线电极于该基板中央区域的单位面积所占比例，大于在该基板非中央区域的单位面积所占比例。二个第一汇流电极的宽度大于二个第一连接电极的宽度，每一个第一汇流电极的整条宽度为宽窄重复交错的设计。

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、至少一个如上述且设置于该第一板材与该第二板材间的太阳能电池，以及一个位于该第一板材与该第二板材之间并接触该太阳能电池的封装材。

本发明的有益效果在于：通过将二第一汇流电极设置于该第一透明导电层的该周边区上，可免除以往将汇流电极设置于靠近基板中央处对基板造成额外的遮光效果，故可提升本发明的电池受光面积。而且第一汇流电极与第一连接电极可提升第一透明导电层边缘处的电流收集效果、降低串联电阻。且数个第二栅线电极有助于第一栅线电极的电流传导至二第一汇流电极，亦可提升电流收集与传导效果。

附图说明

图1是一种已知太阳能电池的正面示意图；

图2是沿图1的线A-A所取的剖视示意图；

图3是本发明太阳能电池模组的一第一实施例的局部剖视示意图；

图4是该第一实施例的一太阳能电池的正面示意图；

图5是沿图4的线B-B所取的剖视示意图；

图6是图5的局部放大图；

图7是该太阳能电池的另一种实施态样的俯视示意图，主要显示二个第一汇流电极为波浪状；

图8是该太阳能电池的再另一种实施态样的俯视示意图，主要显示二个第一汇流电极为锯齿状；

图9是本发明太阳能电池的一第二实施例的背面示意图；

图10是该第二实施例的太阳能电池的剖视示意图。

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3、4，本发明太阳能电池模组的一第一实施例，包含上下相对设置的一第一板材1与一第二板材2、数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、至少一位于该第一板材1及该第二板材2间并接触数个太阳能电池3的封装材4，以及数条用于串接数个太阳能电池3的焊带导线(ribbon)5。

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。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。

本实施例的数个太阳能电池3的结构可以相同，以下仅以其中一个为例进行说明。当然，在一模组中的数个太阳能电池3的结构不以相同为绝对必要。

参阅图4～6，该太阳能电池3包含一基板30、彼此位于该基板30的相反侧的一第一本质非晶硅层31与一第二本质非晶硅层32、一第一非晶硅层33、一第二非晶硅层34、一第一透明导电层35、一第二透明导电层36、二第一汇流电极37、二第一连接电极38、数个第一栅线电极61、数个第二栅线电极62、二第二汇流电极71，以及一背面电极72。

该基板30为第一导电型，并具有相对的一正面301与一背面302、二间隔相对的第一侧边303，以及二间隔相对且连接于所述第一侧边303之间的第二侧边304。本实施例的基板30为n型的半导体硅基板，并且为单晶硅基板30。二第一侧边303大致为纵向延伸的直线形态，二第二侧边304连接于二第一侧边303的端部之间。其中当基板30是单晶硅基板时，因单晶硅基板通常是由晶圆棒切割而来，故于基板30四个角呈现原本晶圆棒圆周的弧斜边，也就是第一侧边303与第二侧边304之间是由弧斜边连接。但若是采用类单晶硅基板时，因是采用铸锭方式得到类单晶硅基板，故可裁切出正方形的类单晶硅基板。另外于实施时，该基板30是采用多晶硅基板时，通常该基板30为正方形。此外，于实施上该基板30的形状并无限制，也可以是长方形或其他形状。

该第一本质非晶硅层31与该第二本质非晶硅层32分别位于该基板30的该正面301与该背面302，两者皆为未掺杂的非晶硅薄膜。该第一非晶硅层33为第二导电型，并位于该第一本质非晶硅层31上。该第二非晶硅层34为第一导电型，并位于该第二本质非晶硅层32上。在本实施例中，该第一非晶硅层33为p型，该第二非晶硅层34为n型。故本实施例所述的第一导电型为n型，第二导电型为p型，在实施上也可以相反，此时该基板30为p型的半导体硅基板。

该第一透明导电层35配置于该正面301并位于该第一非晶硅层33上，具有抗反射与导电的功效。该第二透明导电层36配置于该背面302并位于该第二非晶硅层34上。该第一透明导电层35与该第二透明导电层36为透明导电氧化物(TCO)材料。

其中，该第一透明导电层35具有一本体区351与一围绕连接于该本体区351周围的周边区352。该本体区351占该第一透明导电层35的大部分面积，该周边区352是指连接于该本体区351周围且厚度较薄的区域，大致上是沿着该基板30外形延伸呈多边形的环形样貌。为了方便理解，图6以分隔线L示意该周边区352与该本体区351的分界。该周边区352内不同部位的厚度可以相同也可以不同，且该周边区352整体的平均厚度小于该本体区351的平均厚度。其中，该周边区352的周缘353与该第一非晶硅层33的周缘331，大致都沿着该基板30周缘形态来延伸，且该第一非晶硅层33大致上全面覆盖该基板30，故该第一非晶硅层33的周缘331位置约略位于该基板30周缘上，而该第一透明导电层35未将该第一非晶硅层33完全覆盖，故该周边区352的周缘353与该第一非晶硅层33的周缘331之间存有一段距离d，该距离d约为1μm～2mm，借此避免该第一透明导电层35接触到基板30的背面302导电层而产生寄生分流(Parasitic Shunting)。该周边区352的周缘353与该第一非晶硅层33的周缘331之间形成一露硅区332，该露硅区332即为该第一非晶硅层33未受到该第一透明导电层35覆盖的区域，故此处所谓的露硅区332是指露出非晶硅的区域。

二第一汇流电极37彼此间隔相对地位于该第一透明导电层35上，并分别邻近且沿该基板30的二第一侧边303延伸。每一第一汇流电极37的位置对应于该周边区352与该露硅区332的位置,且每一第一汇流电极37覆盖该周边区352与该露硅区332。二第一汇流电极37的宽度可大于或等于二第一连接电极38的宽度。本实施例的每一第一汇流电极37的宽度从头到尾都是等宽，但另一方面，参阅图7、8，于实施上，每一第一汇流电极37的整条宽度也可以为宽窄重复交错的设计，可以如图7为波浪状，或者如图8为凹凸锯齿状的设计。二第一汇流电极37用于与焊带导线5焊接连接，故对于有宽窄交替设计的第一汇流电极37而言，焊带导线5可以与第一汇流电极37的各个较宽部位透过点焊方式固定结合。

参阅图4～6，二第一连接电极38彼此间隔相对且连接于二第一汇流电极37间，二第一连接电极38分别邻近且沿该基板30的二第二侧边304延伸，每一第一连接电极38覆盖该周边区352与该露硅区332。

这些第一栅线电极61间隔排列于二第一连接电极38之间，且横向延伸并连接二第一汇流电极37。这些第二栅线电极62间隔排列于二第一汇流电极37之间，且纵向延伸并连接二第一连接电极38，而且第二栅线电极62与第一栅线电极61彼此纵横交错相连。数个第一栅线电极61与数个第二栅线电极62的宽度一般小于二第一汇流电极37的宽度，以增加整体的受光面积。

其中，数个第二栅线电极62的排列密度，是由靠近该基板30中央处往两侧靠近二第一汇流电极37处逐渐变小，也就是说，愈靠近该基板30中央排列愈密，愈往两侧排列愈疏。这些第二栅线电极62中，越靠近该基板30中央的该第二栅线电极62的宽度越宽，越靠近二第一汇流电极37的该第二栅线电极62的宽度越小。于实施上，每一第二栅线电极62的宽度可以为整条等宽，也可以为非整条等宽的设计。在本实施例中，该基板30中央区域的这些宽度较宽的第二栅线电极62，每一第二栅线电极62的宽度都是整条等宽。

其中，这些第一栅线电极61和第二栅线电极62于该基板30中央区域的单位面积所占比例，大于在该基板30非中央区域的单位面积所占比例，可以将该基板30中央区域的栅线电极相对于非中央区域配置得较多、较密或者宽度较宽，以提升基板30中央区域的栅线电极面积比例，从而提升电流传导效果。

二第二汇流电极71彼此间隔相对地位于该第二透明导电层36上，并分别邻近且沿该基板30的二第一侧边303延伸。二第二汇流电极71的位置大致上分别对应二第一汇流电极37的位置。该背面电极72位于二第二汇流电极71间，大至呈整面配置于该背面302上且位于该第二透明导电层36表面。

本发明通过将二第一汇流电极37设置于该第一透明导电层35的该周边区352上，相对于已知电池采用改变汇流电极的位置，意即本发明将其移至该第一透明导电层35边缘处原本就属于受光效果较差的区域，可免除以往将汇流电极设置于靠近基板30中央处对基板30造成额外的遮光效果，因此，本发明有助于提升电池受光面积。而且透过二第一汇流电极37与第一连接电极38设置于第一透明导电层35的周边区352，可提升第一透明导电层35边缘处的电流收集效果，并可降低串联电阻。

另外，本发明除了具有数个第一栅线电极61外，还设置数个第二栅线电极62与二第一连接电极38，可提升电流收集与传导效果。而且第二栅线电极62有助于第一栅线电极61的电流传导至位于左右两侧的二第一汇流电极37。更进一步地，再搭配基板30中央处的第二栅线电极62的宽度较宽，排列密度较密的设计，亦有助于基板30中央区域的电流传导，以提升电流收集效果。

参阅图4、9、10，本发明太阳能电池的一第二实施例，为双面受光电池，该基板30的该背面302的膜层配置与电极配置，实质上与该正面301的配置相同。因此，该背面302上的电极结构，包含二第二汇流电极71、二第二连接电极73、数个第三栅线电极74与数个第四栅线电极75，这些电极的配置分别与正面301的第一汇流电极37、第一连接电极38、第一栅线电极61与第二栅线电极62的配置实质相同。所述实质相同可以是完全相同，也可以是相似，即使背面302与正面301的结构或电极配置位置略有差异，但只要背面302上的电极配置也是将汇流电极移至透明导电层边缘处，从而可增加电池中央区域的受光面积、提升透明导电层边缘处的电流收集效果的等效设计，即属于背面302与正面301实质相同。

Claims (12)

1.一种太阳能电池，其特征在于其包含：

一个基板，为第一导电型，并具有相对的一个正面与一个背面、二个间隔相对的第一侧边，以及二个间隔相对且连接于所述第一侧边间的第二侧边；

一个第一本质非晶硅层，位于该正面；

一个第一非晶硅层，为第二导电型，并位于该第一本质非晶硅层上；

一个第一透明导电层，位于该第一非晶硅层上，该第一透明导电层具有一个本体区以及一个连接于该本体区周围且平均厚度小于该本体区的周边区；

二个第一汇流电极，彼此间隔相对地位于该第一透明导电层上，所述第一汇流电极分别邻近且沿该基板的第一侧边延伸，每一个第一汇流电极覆盖该第一透明导电层的周边区；

二个第一连接电极，彼此间隔相对且连接于所述第一汇流电极间，所述第一连接电极分别邻近且沿该基板的第二侧边延伸，每一个第一连接电极覆盖该第一透明导电层的周边区；

数个第一栅线电极，间隔排列于所述第一连接电极之间，且连接所述第一汇流电极；

数个第二栅线电极，间隔排列于所述第一汇流电极之间，且连接所述第一连接电极。

2.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述第一栅线电极和所述第二栅线电极于该基板中央区域的单位面积所占比例，大于在该基板非中央区域的单位面积所占比例。

3.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：该第一透明导电层的周边区的周缘与该第一非晶硅层的周缘之间的距离为1μm～2mm，该周边区的周缘与该第一非晶硅层的周缘之间为一个露硅区，每一个第一汇流电极还覆盖该露硅区。

4.如权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于：每一个第一连接电极还覆盖该露硅区。

5.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述第二栅线电极的排列密度，是由靠近该基板中央处往两侧靠近所述第一汇流电极处逐渐变小。

6.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述第二栅线电极中，越靠近该基板中央的该第二栅线电极的宽度越宽，越靠近所述第一汇流电极的该第二栅线电极的宽度越小。

7.如权利要求6所述的太阳能电池，其特征在于：该基板中央区域的每一个第二栅线电极的宽度为整条等宽。

8.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：所述第一汇流电极的宽度大于所述第一连接电极的宽度。

9.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：每一个第一汇流电极的整条宽度为宽窄重复交错的设计。

10.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：该基板的该背面的电极配置实质上与该正面的配置相同。

11.一种太阳能电池，其特征在于其包含：

一个基板，为第一导电型，并具有相对的一个正面与一个背面、二个间隔相对的第一侧边，以及二个间隔相对且连接于所述第一侧边间的第二侧边；

一个第一本质非晶硅层，位于该正面；

一个第一非晶硅层，为第二导电型，并位于该第一本质非晶硅层上；

一个第一透明导电层，位于该第一非晶硅层上，该第一透明导电层具有一个本体区以及一个连接于该本体区周围且平均厚度小于该本体区的周边区，该周边区的周缘与该第一非晶硅层的周缘之间的距离为1μm～2mm，该周边区的周缘与该第一非晶硅层的周缘之间为一个露硅区；

二个第一汇流电极，彼此间隔相对地位于该第一透明导电层上，所述第一汇流电极分别邻近且沿该基板的第一侧边延伸，每一个第一汇流电极覆盖该周边区与该露硅区；

二个第一连接电极，彼此间隔相对且连接于所述第一汇流电极间，所述第一连接电极分别邻近且沿该基板的第二侧边延伸，每一个第一连接电极覆盖该周边区与该露硅区；

数个第一栅线电极，间隔排列于所述第一连接电极之间，且连接所述第一汇流电极；

数个第二栅线电极，间隔排列于所述第一汇流电极之间，且连接所述第一连接电极；

其中，所述第一栅线电极和所述第二栅线电极于该基板中央区域的单位面积所占比例，大于在该基板非中央区域的单位面积所占比例；

所述第一汇流电极的宽度大于所述第一连接电极的宽度，每一个第一汇流电极的整条宽度为宽窄重复交错的设计。

12.一种太阳能电池模组，其特征在于其包含：

相对设置的一个第一板材与一个第二板材；

至少一个如权利要求1至11中任一权利要求所述的太阳能电池，该太阳能电池设置于该第一板材与该第二板材间；及

一个封装材，位于该第一板材与该第二板材之间并接触该太阳能电池。