CN108074996A - 太阳能电池和包括该太阳能电池的太阳能电池板 - Google Patents

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Abstract

公开了一种太阳能电池和包括该太阳能电池的太阳能电池板。该太阳能电池包括在其边缘处形成有倒角的半导体基板以及通过导电型区域电连接到半导体基板的电极。该电极包括在第一方向上延伸的多条指状线以及设置在第二方向上并连接所述多条指状线的多个汇流条。所述多个汇流条包括分别设置在半导体基板的相对端并且在第一方向上按照比倒角的宽度大的第一宽度分离的第一汇流条对以及设置在所述第一汇流条对之间的第二汇流条。设置在半导体基板的一端与所述第一汇流条对中的一个之间的第一区域中的多条指状线具有与设置在所述第一汇流条对之间的第二区域中的多条指状线不同的形状。

Description

太阳能电池和包括该太阳能电池的太阳能电池板
技术领域
本发明的实施方式涉及太阳能电池以及包括该太阳能电池的太阳能电池板，更具体地讲，涉及一种具有改进的电极结构的太阳能电池以及包括该太阳能电池的太阳能电池板。
背景技术
近来，随着预期诸如石油和煤炭的现有能源将耗尽，对用于取代现有能源的替代能源的兴趣不断增加。在替代能源当中，用于从太阳能生成电能的太阳能电池受到特别关注。
多个太阳能电池通过条带串联或并联连接。多个太阳能电池通过用于保护多个太阳能电池的封装工艺以太阳能电池板的形式制造。太阳能板需要长期可靠性，因为它们必须在各种环境中长时间发电。在这种情况下，传统上，多个太阳能电池通过条带连接。
然而，当利用具有约1.5mm的大宽度的涂覆有焊料的条带连接太阳能电池时，由于太阳能电池会由于条带的大宽度而导致光学损耗，所以设置在太阳能电池中的条带的数量应该减少。另一方面，当为了减小载流子的移动距离而增加条带的数量时，电阻降低，但是由于遮蔽损耗，输出可能大大降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可改进太阳能电池板的输出和可靠性的太阳能电池以及包括该太阳能电池的太阳能电池板。
在一方面，提供了一种太阳能电池，其包括在其边缘处形成有倒角的半导体基板以及通过导电型区域电连接到半导体基板的电极。该电极包括在第一方向上延伸的多条指状线以及设置在第二方向上并连接所述多条指状线的多个汇流条。所述多个汇流条包括分别设置在半导体基板的相对端并且在第一方向上分离开比倒角的宽度大的第一宽度的第一汇流条对以及设置在所述第一汇流条对之间的第二汇流条。设置在半导体基板的一端与所述第一汇流条对中的一个之间的第一区域中的多条指状线具有不同于设置在所述第一汇流条对之间的第二区域中的多条指状线的形状。
所述多条指状线可包括设置在第二区域中的指状部分以及设置在第一区域中并且具有比指状部分的宽度大的宽度的延伸部分。延伸部分的宽度可以是指状部分的宽度的1.5至3.0倍。
延伸部分的宽度可朝着半导体基板的一端逐渐减小。延伸部分的最大宽度可以是指状部分的宽度的1.5至3.0倍，并且延伸部分的最小宽度可等于或小于指状部分的宽度。
所述多条指状线可在第二区域中包括宽度等于或小于延伸部分的宽度并且大于指状部分的宽度的连接部分。
第二区域可被第二汇流条分成多个第三区域，并且连接部分可被设置在所述多个第三区域中的至少一个中。
所述多条指状线可包括设置在第一区域中的第一指状线以及设置在第二区域中的第二指状线，并且第一指状线的数量可大于第二指状线的数量。
各条第一指状线可在第二方向上与邻近的第一指状线形成第一间距，并且各条第二指状线可在第二方向上与邻近的第二指状线形成第二间距，第二间距大于第一间距。
第一指状线的宽度可等于第二指状线的宽度。
第一宽度可以是半导体基板在第一方向上的宽度的1/11至1/9.5。
第二汇流条可被设置为在第一方向上与邻近的第二汇流条分开比第一宽度小的第二宽度。
所述多个汇流条的数量可为10至20。
在另一方面，提供了一种太阳能电池板，其包括前基板、面向前基板的后基板、设置在前基板和后基板之间并且通过10至20条的多条布线连接到邻近的太阳能电池的多个太阳能电池以及围绕所述多个太阳能电池的密封材料。所述多个太阳能电池各自包括在其边缘处形成有倒角的半导体基板以及通过导电型区域电连接到半导体基板的电极。电极包括在第一方向上延伸的多条指状线以及设置在与第一方向交叉的第二方向上并连接所述多条指状线的多个汇流条。所述多个汇流条包括分别设置在半导体基板的相对端并且在第一方向上分离开比倒角的宽度大的第一宽度的第一汇流条对以及设置在所述第一汇流条对之间的第二汇流条。设置在半导体基板的一端与所述第一汇流条对中的一个之间的第一区域中的多条指状线可具有不同于设置在所述第一汇流条对之间的第二区域中的多条指状线的形状。
在根据本发明的实施方式的太阳能电池以及包括该太阳能电池的太阳能电池板中，可通过使用薄汇流条和/或导线状布线使最小化光学损耗。可通过增加汇流条和/或布线的数量来减小载流子的移动距离。因此，可改进太阳能电池的效率和太阳能电池板的输出。
根据本发明的实施方式，根据位置不同地配置电极的形状，从而补偿输出损耗相对高的地方的输出损耗。
附图说明
附图示出容易地例示本发明的示意图。因此，附图可能与实际不同。
图1是示出根据本发明的实施方式的太阳能电池板的立体图。
图2是沿图1中的线II-II截取的横截面图。
图3示出包括在根据本发明的实施方式的太阳能电池板中的太阳能电池以及连接到太阳能电池的布线的示例。
图4是示意性地示出包括在图1的太阳能电池板中的通过布线连接的第一太阳能电池和第二太阳能电池的立体图。
图5是图4所示的太阳能电池的正面平面图。
图6示出确定太阳能电池中每区域的输出损耗的实验的结果。
图7至图12示出根据本发明的实施方式的太阳能电池的电极。
图13和图14示出确定本发明的实施方式的效果的实验的结果。
图15示出在背接触型太阳能电池中包括倒角的外侧区域中形成延伸部分的实施方式。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的实施方式，其示例示出于附图中。
然而，本发明可按照许多不同的形式来具体实现，不应被解释为限于本文所阐述的实施方式。只要可能，贯穿附图将使用相同的标号来指代相同或相似的部件。将要注意的是，如果确定已知技术的详细描述会使本发明的实施方式模糊，已知技术的详细描述将被省略。另外，附图中所示的各种实施方式是例示性的，可能未按比例绘制以方便例示。形状或结构也可简单示出。
以下，将参照附图详细描述根据本发明的实施方式的太阳能电池和太阳能电池板。
图1是示出根据本发明的实施方式的太阳能电池板的立体图。图2是沿图1中的线II-II截取的横截面图。
参照图1和图2，根据本发明的实施方式的太阳能电池板100包括多个太阳能电池150以及用于将多个太阳能电池150电连接的多条布线142。太阳能电池板100包括：密封材料130，其围绕并密封多个太阳能电池150以及将多个太阳能电池150连接的多条布线142；前基板110，其被设置在密封材料130上太阳能电池150的前表面上；以及后基板120，其被设置在密封材料130下太阳能电池150的后表面上。这将更详细地说明。
首先，太阳能电池150包括将太阳光转换成电能的光电转换单元以及电连接至光电转换单元并且收集并传输电流的电极。多个太阳能电池150通过多条布线142串联或并联电连接。多条布线142被设置在两个邻近的太阳能电池150之间以将太阳能电池150电连接。
汇流条带145通过布线142连接。汇流条带145连接太阳能电池形成一行的串的布线142的两端。各种已知汇流条带可用作汇流条带145。
密封材料130包括设置在通过汇流条带145连接的多个串的前表面上的第一密封材料131以及设置在所述多个串的后表面上的第二密封材料132。第一密封材料131和第二密封材料132可由具有透明性和粘附性的绝缘材料制成以防止水分和氧气流入。例如，第一密封材料131和第二密封材料132可由乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂(EVA)、聚乙烯醇缩丁醛、硅树脂、酯树脂、烯烃树脂等制成。太阳能电池板100通过经由层压工艺将后基板120、第二密封材料132、太阳能电池150、第一密封材料131和前基板110整合来形成。
前基板110被设置在第一密封材料131上以形成太阳能电池板100的前表面。后基板120被设置在第二密封材料132下面以形成太阳能电池板100的后表面。前基板110和后基板120可由能够保护太阳能电池150免受外部冲击、水分、紫外线等影响的绝缘材料形成。
前基板110可由光可透射的透明材料制成。后基板120可由片形成，该片由透明材料、不透明材料、反射材料等制成。
例如，前基板110是玻璃基板，并且后基板120是膜或片形式的树脂。后基板120可具有TPT(Tedlar/PET/Tedlar)类型或者包括形成在基膜(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))的至少一侧的聚偏二氟乙烯(PVDF)树脂层。
以下，参照图3，将描述根据本发明的实施方式的太阳能电池板中所使用的太阳能电池以及连接到太阳能电池的布线的示例。
图3是示出图1的太阳能电池板中所包括的太阳能电池以及连接到太阳能电池的布线的示例的局部横截面图。
参照图3，太阳能电池150包括半导体基板10、分别形成在半导体基板10上面和下面的导电型区域20和30以及分别连接到导电型区域20和30的电极42和44。
根据杂质类型，导电型区域20和30被分成第一导电型区域20(例如，p+区域)和第二导电型区域30(例如，n+区域)。电极42和44包括连接到第一导电型区域20的第一电极42和连接到第二导电型区域30的第二电极44。
半导体基板10可包括浓度低于导电型区域20和30的第一或第二导电类型杂质。例如，半导体基板10可具有第二导电类型。半导体基板10可由单晶半导体(例如，单晶或多晶半导体、单晶或多晶硅，特别是单晶硅)制成。
在一个示例形式中，半导体基板10由具有高结晶度和较少缺陷并且具有优异电特性的单晶硅制成。由于制造工艺，半导体基板10包括具有成角度的边缘的倒角(图4和图13)。
半导体基板10的前表面和后表面可具有能够使反射最小化的凹凸的纹理结构。
第一导电型区域20形成在半导体基板10的一个表面(例如，前表面)上，第二导电型区域30形成在半导体基板10的另一表面(例如，后表面)上。在这种情况下，第一导电型区域20和第二导电型区域30中的杂质的掺杂浓度高于半导体基板。
第一导电型区域20和第二导电型区域30的导电类型不同于半导体基板10的一个区域形成发射极区域。发射极区域与半导体基板10形成p-n结以通过光电转换生成载流子。
第一导电型区域20和第二导电型区域30的导电类型与半导体基板10相同的另一区域形成表面场区域。表面场区域形成表面场，其防止载流子通过在半导体基板10的表面上的复合而损失。
诸如第一钝化层22、第二钝化层32和抗反射层24的绝缘层可形成在半导体基板10的表面上。更具体地，第一钝化层22可形成在半导体基板10的前表面上(更精确地，形成在半导体基板10上的第一导电型区域20上)(例如，与之接触)。抗反射层24可形成在第一钝化层22上(例如，与之接触)。第二钝化层32可形成在半导体基板10的后表面下面(更精确地，形成在半导体基板10下面的第二导电型区域30下面)(例如，与之接触)。
第一钝化层22或第二钝化层32被形成为与半导体基板10接触以钝化存在于半导体基板10的前表面或本体中的缺陷。
抗反射层24减少入射在半导体基板10的前表面上的光的反射，从而增加到达p-n结的光的量。
第一钝化层22、抗反射层24和第二钝化层32可由各种材料形成。例如，第一钝化层22、抗反射层24或钝化层32可由氮化硅层、包含氢的氮化硅层、氧化硅层、氮氧化硅层、氧化铝层、碳化硅层、选自MgF2、ZnS、TiO2和CeO2的任一单层、或者两个或更多个层组合的多层结构形成。
第一电极42电连接到第一导电型区域20(例如，与之接触)，第二电极44电连接到第二导电型区域30(例如，与之接触)。第一电极42和第二电极44由各种导电材料(例如，金属)制成。第一电极42和第二电极44根据其位置具有不同的形状以便降低输出损耗。这将稍后详细描述。
如上所述，在此实施方式中，太阳能电池150的第一电极42和第二电极44具有特定图案，以使得太阳能电池150可具有光可入射在半导体基板10的前表面和后表面上的双面结构。
上述太阳能电池150通过接合(例如，焊接)在第一电极42或第二电极44上的布线142电连接到邻近的太阳能电池150。这将参照图4以及图1至图3更详细地描述。
图4是示意性地示出通过布线142连接并包括在图1的太阳能电池板100中的第一太阳能电池151和第二太阳能电池152的立体图。在图4中，仅以半导体基板10和电极42和44示意性地示出第一太阳能电池151和第二太阳能电池152。
如图4所示，多个太阳能电池150当中的两个邻近的太阳能电池150(例如，第一太阳能电池151和第二太阳能电池152)通过多条布线142连接。布线142将设置在第一太阳能电池151的前表面上的第一电极42与设置在紧邻第一太阳能电池151的第二太阳能电池152的后表面下面的第二电极44连接。
以下，将仅描述第一太阳能电池和第二太阳能电池。然而，太阳能电池通过布线142的连接也被应用于其它太阳能电池。
在此实施方式中，布线142可根据其位置被分成三部分。第一部分是连接到第一太阳能电池151的前表面上的第一电极42的部分。第二部分是连接到第二太阳能电池152的后表面下面的第二电极44的部分。第三部分是在第一太阳能电池151与第二太阳能电池152之间将第一部分和第二部分连接的部分。
布线142被设置为在第一太阳能电池151的一部分区域中穿过第一太阳能电池151之后在第二太阳能电池152的一部分区域中横跨第二太阳能电池152。
布线142被布置为在第一电极42和第二电极44处的汇流条上接触并接合汇流条42b的同时沿着图5中的汇流条42b延伸。结果，布线142与第一电极42和第二电极44彼此连续地接触，以使得结合强度和接触电阻可降低。
基于各个太阳能电池150的一个表面，设置多条布线142以改进邻近的太阳能电池150的电连接特性。特别是，布线142由宽度比传统上所使用的具有相对宽的宽度(例如，1mm至2mm)的条带小的导线形成，以使得基于各个太阳能电池150的一个表面，此实施方式使用数量比传统条带的数量(例如，2至5)更多的布线142。
例如，布线142包括由金属制成的芯层(图3中的142a，以下相同)以及焊料层(图3中的142b，以下相同)，该焊料层以薄厚度涂覆在芯层142a的表面上并且通过包括焊接材料而能够与电极42和44焊接。
例如，芯层142a可包含Ni、Cu、Ag或Al作为主要材料(例如，包含50重量％或以上的材料，或者更具体地，包含90重量％或以上的材料)。焊料层142b可包含诸如Pb、Sn、SnIn、SnBi、SnPb、SnPbAg、SnCuAg或SnCu等的材料作为主要材料。然而，本发明不限于此，芯层142a和焊料层142b可包含各种材料。
在此实施方式中，由于使用宽度小于传统条带的导线，由条带导致的遮蔽损耗可降低。另外，由于此实施方式的布线142使用数量比传统条带的数量更多的布线，所以布线142中收集的载流子的移动距离可减小，以有效地收集具有短寿命的载流子。
另外，根据本发明的实施方式的布线142可包括圆形部分。即，布线142的横截面可具有带圆形、椭圆形或弯曲线条的表面。因此，布线142可引起反射或散反射。然而，本发明不限于此，布线142可具有诸如四边形形状等的多边形形状并且可具有各种其它形状。
在此实施方式中，布线142具有小于1mm(例如，250μm至500μm)的宽度(或直径)。布线142的宽度意指当布线142在被结合到第一电极42或第二电极44之前单独存在时的宽度。作为示例形式，布线142通过焊接来直接结合到第一电极42或第二电极44(使焊料层(图3的142b)熔融并将布线直接结合到第一电极42或第二电极44)。
当布线142的宽度小于250μm时，布线142的强度可能不足，并且电极42和44的接触面积太小，以使得接触电阻太大并且无法获得期望的足够结合强度。当布线142的宽度为1mm或以上时，布线142的成本增加并且布线142妨碍入射在太阳能电池150的前表面上的光的入射，以使得遮蔽损耗增加太多。考虑到这一点，布线的宽度为例如250μm至500μm。
在此实施方式中，用于连接第一太阳能电池151和第二太阳能电池152的布线142的数量为10或以上(例如，10至20)。.
然而，本发明不限于此。本发明可通过诸如宽度、间距(电极之间的距离)以及第一电极42和第二电极44(稍后描述)的数量的变量来修改。例如，当第一电极42和第二电极44的宽度小时，布线142的数量应该大。当宽度大时，布线142的数量应该小。
以下，参照图5以及图1至图4，将详细描述上述布线142所附接至的太阳能电池150的电极42和44的示例。以下，将参照图5详细描述第一电极42，但是第一电极42和第二电极44中的任一个可适用于以下描述。第一电极42和第二电极44中的另一个可与以下电极相同。第一电极42和第二电极44中的另一个具有与以下电极相同或相似的形状，但是可具有不同的尺寸、间隔、间距等。第一电极42和第二电极44中的另一个可具有完全不同于以下电极的形状。
图5是图4所示的太阳能电池的正面平面图，并且示出第一电极42作为主视图。
参照图1至图5，在此实施方式中，第一电极42包括：多条指状线42a，其在第一方向(图中的水平方向)上延伸并且彼此平行设置；以及汇流条42b，其形成在与指状线42a交叉(例如，正交)的第二方向(图中的垂直方向)上，电连接到指状线42a，并且连接到或附接到布线142。
多条指状线42a按照均匀的宽度和间距彼此分开。指状线42a被布置为根据位置具有不同的宽度和数量(将稍后详细描述)。
多个汇流条42b可被设置为与用于与邻近的太阳能电池150连接的布线142所在的部分对应。多个汇流条42b被设置为按照一对一对应关系与布线142对应。因此，在此实施方式中，基于太阳能电池150的一个表面，按照与布线142相同的数量设置汇流条42b。
在此实施方式中，汇流条42b包括线部分421以及宽度大于线部分421并按照间隔选择性地设置在线部分421中的多个焊盘部分423。
线部分421将多条指状线42a和焊盘部分423连接以在一些指状线42a断开时提供载流子可绕过的路径。在第一方向上测量的线部分421的宽度可小于焊盘部分423和布线142的宽度，并且可等于或大于在第二方向上测量的指状线42a的宽度。
线部分421的宽度细。因此，布线142结合到线部分421，或者布线142可被设置在线部分421上而不结合到线部分421。
焊盘部分423具有相对宽的宽度并且是布线142基本上附接的区域。在第一方向上测量的焊盘部分423的宽度可大于在第一方向上测量的线部分421的宽度以及在第二方向上测量的指状线42a宽度。与布线142相比，在第一方向上测量的焊盘部分423的宽度可等于或大于布线142的宽度。
在第二方向上测量的焊盘部分423的长度大于指状线42a的宽度。焊盘部分423可改进布线142与汇流条42b之间的粘附力并降低接触电阻。
本发明可通过使用具有这种小宽度的汇流条42b和/或导线形布线142而使光学损耗最小化，并且通过增加汇流条42b和/或布线142的数量而减小了载流子的移动距离。因此，太阳能电池150的效率和太阳能电池板100的输出可改进。
此外，大量的单晶硅晶圆用作半导体基板以用于制造高效太阳能电池。单晶硅晶圆具有高结晶度、较少缺陷和优异的电特性。然而，由于单晶硅晶圆的晶体在一个方向上生长，所以单晶硅晶圆的缺点在于，它容易沿着晶体生长方向由于冲击而断裂。特别地，由于单晶硅晶圆的晶体生长方向是对角线方向，所以容易由于施加到倒角13的冲击而断裂，因此在制造太阳能电池板时必须小心。
作为参考，太阳能电池中所使用的单晶硅晶圆通过将按照圆柱形状生长的晶棒阻挡成大致四方形状，然后对其进行切片来形成。然而，为了防止在阻挡过程中的损坏，代替完全四方形状，四边形的各个角被处理以具有带倾斜(与圆柱形晶棒的弧对应)的准正方形形状。
为了在没有输出损耗的情况下有效地收集在太阳能电池中生成的载流子，布置在太阳能电池的一个表面上的多条布线必须均匀地布置。因此，要与布线142结合/接触的汇流条42应该被布置为均匀地间隔开。
此外，输出损耗具有通过将待收集的电流的平方乘以电阻值而获得的值。由于输出损耗与电流的平方成比例，所以当电流的量偏向一侧时，所得输出损耗增加到该量的平方。因此，优选均匀地布置布线之间的所有间隔。通过将太阳能电池的宽度除以布线的数量加(+)1来形成间隔。
然而，在本发明的实施方式中，例如，由于在一个太阳能电池的前表面或后表面上使用10至20条布线142，所以布线142可被设置为穿过倒角13。
例如，所谓的M4晶圆的尺寸(宽度×长度)为16.17cm×16.17cm，倒角的宽度和长度为1.49cm。因此，假设在太阳能电池的任一表面上设置十二条布线142，则设置在与布线142对应的位置处的汇流条42b之间的间隔例如为1.24cm。
比较之下，由于倒角的宽度和长度为1.49cm，所以十二个汇流条42b中的两个最外侧的汇流条(最靠近倒角13设置的汇流条以下称为第一汇流条并且标号为42b1，设置在第一汇流条之间的汇流条以下称为第二汇流条并且标号为42b2)中的每一个应该被设置在倒角13内。然而，在这种情况下，在将布线142连接到太阳能电池150的过程中或者在层压的过程中，存在对倒角13施加冲击从而使太阳能电池损坏的可能性。实际上，本发明的发明人甚至在实验的结果中也遇到了太阳能电池损坏的问题。
考虑到这一点，在此实施方式中，第一汇流条42b1与半导体基板10的端部10a和10b之间的第二宽度W2大于倒角13在第一方向上的宽度C1。第一汇流条42b1被设置为相对于半导体基板10的端部10a和10b向半导体基板10的内侧偏移了“W2-C1”。结果，布置在第一汇流条42b1上的布线142被设置为比倒角13靠内偏移了间隔W2-C1，以使得布线142不被设置在倒角13上。
考虑到在示例形式中布线142的宽度为250μm至500μm，偏移间隔W2-C1必须至少为250μm，以使得布线142可被设置为相对于倒角13偏移。
例如，考虑到诸如工作产量或生产产量的制造环境，偏移间隔W2-C1应该大于0.5mm且小于1mm。当偏移间隔W2-C1小于0.5mm时，设置在第一汇流条42b1中的布线143可穿过倒角13。当偏移间隔W2-C1大于1mm时，第二汇流条42b2的第一宽度W1变得太窄，第二宽度W2变得太宽。
第一汇流条42b1收集载流子的第一区域S1大于各个第二汇流条42b2收集载流子的第二区域S2至第十一区域S11。因此，存在第一区域S1中的输出损耗变得相对大的问题。
另外，在将布线142结合到第一汇流条42b1和第二汇流条42b2的过程中，随着在布线的纵向方向上发生热收缩和膨胀，半导体基板10弯曲或严重开裂。然而，随着第一汇流条42b1进入半导体基板的内侧，第一宽度W1逐渐减小，而第二宽度W2逐渐增大。结果，通过第一汇流条42b1和第二汇流条42b2传递到半导体基板10的热应力根据位置而不均匀地传递，还发生半导体基板10容易变形的问题。
在本发明的实施方式中，设置在半导体基板10的两个边缘处的第一汇流条42b1被设置为与半导体基板10的端部分开第二宽度W2。另一方面，设置在第一汇流条42b1之间的第二汇流条42b2被设置为与邻近的第二汇流条42b2分开比第二宽度W2小的第一宽度W1。
第一宽度W1是通过按照第二汇流条42b2的数量等分设置在半导体基板10的两个边缘处的第一汇流条42b1之间的宽度而获得的值。即，第一宽度W1可如下获得。
W1＝(半导体基板的总长度(L)-2×W2)/(第二汇流条的数量+1)
结果，第一宽度W1小于第二宽度W2。在示例形式中，第二汇流条42b2按照第一宽度W1均匀地设置在第一汇流条42b1之间。因此，用于通过第二汇流条42b2收集载流子的第二区域S2至第十一区域S11的间隔全部相同。因此，可在第二区域S2至第十一区域S11中的每一个中生成相同的输出。
此外，图5示出用于检测太阳能电池中每区域的输出损耗的实验结果。该实验在具有十二个汇流条42、0.48Ohm/cm的线电阻和78条指状线的太阳能电池上进行。输出损耗是绝对效率。在图5中，仅示出一半的太阳能电池，因为太阳能电池具有左右对称的结构。
作为实验的结果(基于绝对值)，区域S4至S6中发生的输出损耗为0.002，区域S3中为0.003，区域S2中为0.004，区域S1中为0.015(比区域S4至S6中高大约7倍)。
从实验结果可以确认，在按照第二宽度W2布置的第一布线中在最外侧部分处急剧地发生输出损耗。
在图5至图7中，在第一汇流条42b1所属的区域S1的与第一汇流条42b1紧邻的部分HA中电流的量急剧地增加。
以下，将详细描述用于补偿这种输出损耗的电极的配置。根据本发明的实施方式，本发明通过不同地配置设置在第一区域S1和第二区域S12中的电极的形状(例如，电极的数量或宽度)与设置在剩余区域S2至S11中的电极的形状来补偿输出损耗。
在图7的实施方式中，指状线42a包括具有第一宽度D1的指状部分42a1以及具有比第一宽度D1更粗的第二宽度D2的延伸部分42a2。
根据汇流条42b的位置，半导体基板10被分成第一区域至第十二区域。第一区域S1和第十二区域S12是指在第一方向上从半导体基板10的端部10a和10b到第一汇流条42b1的各个区域，并且具有大于倒角13的宽度C1的第二宽度W2。
在一个示例形式中，第二区域S2至第十一区域S11是在第一区域S1和第十二区域S12之间通过多个第二汇流条42b2分隔的区域，其全部具有第一宽度W1。因此，在区域S2至S11中的每一个中通过指状部分42a1收集的电流的量相同。因此，各个区域中发生的输出损耗可被调节为相同。
指状线42a由第二区域S2至第十一区域S11中具有第一宽度D1的线性指状部分42a1以及第一区域S1和第十二区域S12中具有比第一宽度D1大的第二宽度D2的线性延伸部分42a2形成。
第一宽度D1为约20μm至80μm，第二宽度D2比第一宽度D1大约1.5至3倍。然而，第一宽度D1和第二宽度D2未必限于此。考虑诸如电极的制造方法、指状线42a之间的间隔和形成材料的各种参数来确定第一宽度D1和第二宽度D2。
当第二宽度D2是第一宽度D1的1.5倍以下时，难以补偿在第一区域S1和第十二区域S12中发生的输出损耗。当第二宽度D2是第一宽度D1的三倍以上时，由于第一区域S1和第十二区域S12中的延伸部分42a2所覆盖的区域大，难以补偿由于遮蔽损耗的生成而导致的输出损耗。
作为第二区域S2至第十一区域S11中的指状部分42a1之间的距离的间距基本上等于第一区域S1和第十二区域S12中的延伸部分42a2的间距。在本说明书中，间距是两个邻近指状线之间的距离。例如，间距是两个邻近指状线中的每一个的中心之间的距离。因此，在第一和第十二区域以及第二区域S2至第十一区域S11中收集的电流的量可相同。
在此实施方式中，设置在输出损耗大的第一区域S1和第十二区域S12中的指状线42a的宽度形成得宽，从而降低输出损耗。另外，由于指状部分42a1和延伸部分42a2在第一汇流条42b1中彼此连接，所以设置在第一汇流条42b1中的第一布线与电极相交的区域变大并且接触电阻减小。因此，可更有效地降低第一区域S1和第十二区域S12中发生的输出损耗。
图8是图7的改型。除了延伸部分按照宽度逐渐减小的针形状形成以外，图8与图7中所描述的指状线相同。
从图5可以看出，输出损耗随着越靠近第一汇流条42b1而急剧地增加。
延伸部分42a2具有宽度从半导体基板10的端部10a、10b朝着第一汇流条42b1逐渐增加的形状。由于大多数输出损耗发生在第一区域S1或第十二区域S12中靠近第一汇流条42b1的位置(图5中的HA)处，所以延伸部分42a2的宽度朝着半导体基板10的端部10a或10b逐渐减小。因此，可降低第一区域S1和第十二区域S12中增加的由于延伸部分42a2而引起的遮蔽损耗。
延伸部分42a2在连接到第一汇流条42b1的位置处具有最大宽度，并且在端部处具有最小宽度。最大宽度大于指状部分42a1的宽度(例如，是指状部分42a1的宽度的1.5至3.0倍)。最小宽度等于或小于指状部分42a1的宽度。
图8仅示出了延伸部分42a2朝着第一汇流条42b1逐渐增大的一个实施方式。然而，本发明未必限于此。可存在这样的改型：延伸部分42a2朝着第一汇流条42b1分阶段增大，或者延伸部分42a2仅在与第一汇流条42b1相邻的位置(图5中的HA)处具有第二宽度D2，剩余部分具有与指状部分42a1相同的第一宽度D1。
图9示出了本发明的另一实施方式的指状线。在图9中，指状线42a包括设置在第一区域S1和第十二区域S12中的第一指状线420a1和设置在第二区域S2至第十一区域S11中的第二指状线420a2。第一指状线420a1的数量不同于第二指状线420a2的数量。例如，第一指状线420a1的数量是第二指状线420a2的数量的1.5至3倍。
第二指状线420a2在第二区域S2至第十一区域S11中以第二间距P2平行于彼此相邻的第二指状线420a2延伸。第二指状线420a2是具有第三宽度D3的线性形状。这里，第二间距P2可与图7的实施方式中所描述的指状部分之间的间隔相同。第三宽度D3可等于指状部分的宽度D1。然而，本发明不限于此。
第一指状线420a1在第一区域S1和第十二区域S12中以第一间距P1平行于彼此相邻的第一指状线420a1延伸。第一指状线420a1是具有第四宽度D4的线性形状。这里，第一间距P1小于第二间距P2。第四宽度D4可与第三宽度D3相同或不同。
在示例形式中，一些第一指状线420a1可通过使第二指状线420a2向第一区域S1和第十二区域S12延伸来形成。然而，本发明不限于此。由于第一指状线420a1通过第一汇流条42b1连接到第二指状线420a2，所以第二指状线420a2和第一指状线420a1未必必须形成为一个，并且可相对于第一汇流条42b1不对称地形成。
在图9的实施方式中，由于第二指状线420a2的第二间距P2大于第一指状线420a1的第一间距P1，所以设置在第一区域S1和第十二区域S12中的第一指状线420a1的数量大于设置在第二区域S2至第十一区域S11中的第二指状线420a2的数量。因此，第一区域S1和第十二区域S12比第二区域S2至第十一区域S11宽，然而，由于设置在第一区域S1和第十二区域S12中的电极的数量大于设置在第二区域S1至第十一区域S11中的电极的数量，所以可在第一区域S1和第十二区域S12中有效地收集载流子，并且可降低输出损耗。
第一指状线420a1和第二指状线420a2连接到第一汇流条42b1以使得第一指状线420a1和第二指状线420a2彼此电连接。
图10是图9的改型。图10示出了第一指状线420a1的宽度被配置为大于第二指状线420a2的宽度。在图10中，第一指状线420a1的宽度D3’大于第二指状线420a2的宽度D4’，并且例如为宽度D4’的1.5至3.0倍。然而，本发明不限于此。另外，在图10中，所有第一指状线420a1的宽度大于第二指状线420a2的宽度。然而，也可仅第一指状线420a1的一部分的宽度大于第二指状线420a2的宽度。
另外，在图9和图10的实施方式中，也可与图8所示相似，第一指状线420a1是宽度逐渐减小的针形状。图11示出了图9的实施方式中的第一指状线420a1形成为针形状。
在图11中，第一指状线420a1具有第一指状线420a1的宽度从第一汇流条42b1朝着半导体基板10的端部10a和10b逐渐减小的针形状。优选第一指状线420a1在连接到第一汇流条42b1的部分处具有最大宽度并且在端部处具有最小宽度。
这里，例如，第一指状线420a1的最大宽度至少等于或大于第二指状线420a2的宽度。例如，第一指状线420a1的最小宽度小于第二指状线420a2的宽度。然而，本发明不限于此。
在上述实施方式中，第一区域S1和第十二区域S12与第二区域S2至第十一区域S11中的指状线42a的宽度或数量彼此不同。然而，本发明不限于此。例如，设置在第二区域S2至第十一区域S11中的至少一个中的指状线可不同于设置在剩余区域中的指状线。
参照图5，例如，输出损耗从区域S1朝着区域S4逐渐减小，而区域S4至S6(与半导体基板的中心区域对应)中的输出损耗全部与0.002相同。通过这些实验结果，尽管区域S2至S4被设置为彼此分开W1，但是可以看出输出损耗存在差异。
考虑到这一点，指状线42a可被配置为使得第二区域S2至第十一区域S11中的至少一个区域不同于图7至图11中的实施方式的第一或第十二区域S1和S12中所设置的指状线的宽度或数量。图12示出了宽度不同的代表性示例。
图12的实施方式示出图7中所描述的实施方式中的第二区域S2和第十一区域S11中的电极的宽度DS具有介于延伸部分的宽度D2与指状部分的宽度D1之间的值。
在图12中，指状线42a包括延伸部分420a1、指状部分420a2和连接部分420a3。
指状部分420a2在第三区域S3至第十区域S10中形成为具有第一宽度D1的直线形状并且与邻近指状部分420a2平行延伸。延伸部分420a1在第一区域S1和第十二区域S12中形成为具有大于第一宽度D1的第二宽度D2的直线形状。连接部分420a3在第二区域S2和第十一区域S11中形成为具有介于第一宽度D1和第二宽度D2之间的中等宽度DS的直线形状。
指状部分420a2和连接部分420a3通过第二汇流条42b2彼此连接。连接部分420a3和延伸部分420a1通过第一汇流条42b1彼此连接。
在图12的实施方式中，连接部分420a3分别形成在第二区域S2和第十一区域S11中。然而，本发明不限于此。连接部分420a3可形成在第二至第十一区域中的至少一个中。
另外，图7至图11的实施方式中所描述的电极的宽度或数量不同的配置可按照相同或相似的方式应用于图12的实施方式。例如，在第二区域S2和第十一区域S11中，指状线可具有针形状或者电极的数量增加的配置。
以下，将描述上述实施方式的效果。
在此实验中，当指状线的宽度为30μm时，确定在第二区域S2至第十一区域S11中输出损耗被最小化的指状线的数量(图13)。因此，确定指状的哪个实施方式可有效地降低第一区域S1中的输出损耗(图14)。此实验涉及根据图7和图8的实施方式。
图13示出在第二至第十一区域中根据指状线的数量确定输出损耗的实验的结果。此实验中所使用的指状线的宽度为30μm，形状为直线形状。
图14示出在第一区域S1中根据指状线的数量确定输出损耗的实验的结果。该实验在与图13的实验相同的条件下执行。
实验例1示出了指状线如图7所示的实施方式中一样具有直线形状的延伸部分的实验的结果。在实验例1中，第一区域S1中的指状线的宽度为60μm。
实验例2示出了指状线如图8所示的实施方式中一样具有锥形形状的延伸部分的实验的结果。在实验例2中，第一区域中的指状线的最大宽度为60μm，并且第一区域中的指状线的最小宽度为30μm。
比较例用于检查实验例1和2的效果。比较例示出了在第一区域中的指状线的宽度或数量不存在变化的情况下输出损耗的实验结果。即，指状线在整个区域中具有30μm的宽度。
参照图13，当指状线的宽度为30μm时，指状线的数量为约107，这意味着输出损耗最小。
参照图14，当指状线的数量为约107时，在比较例中输出损耗为约7.4W，在实验例1中输出损耗降低到约6.1W，在实验例2中输出损耗降低到约5.6W。
因此，根据本发明的实施方式(例如，图7)，与比较例相比输出损耗可降低约1.3W。根据本发明的另一实施方式(例如，图8)，与比较例相比输出损耗可降低约1.8W。
另外，在将实验例1与实验例2进行比较时，实验例2比实验例1更有效地降低输出损耗。
此外，上述实施方式涉及第一电极42和第二电极44分别被设置在半导体基板的前表面和后表面上的太阳能电池以及使用该太阳能电池的太阳能电池板。然而，本发明不限于此。
上述实施方式的图7和图8的实施方式可相似地应用于第一电极和第二电极二者被设置在半导体基板的后表面上的背接触型太阳能电池。
以下，将作为示例简要地描述图7的实施方式被实现于背接触型太阳能电池中的实施方式。
图15示出了在背接触型太阳能电池中包括倒角350a的外侧区域中形成延伸部分的实施方式。在图15中，仅选择性地放大了第一电极341和第二电极342。
在图15中，第一电极341和第二电极342交替地布置在半导体基板350的后表面上并且在一个方向上并排布置。这里，第一电极341与第一导电型区域接触，并且第二电极342与第二导电型区域接触。
半导体基板350被分成在距半导体基板350的端部的部分区域中包括倒角350a的第一区域A1以及在第一区域A1之间的第二区域A2。
第一电极341包括指状部分341a和延伸部分341b。第二电极342包括指状部分342a和延伸部分342b。指状部分341a和342a被设置在第二区域A2中并具有一定宽度，并且与邻近指状部分平行延伸。延伸部分341b和342b具有比第一区域A1中的指状部分341a和342a的宽度更大的宽度。在第一区域A1和第二区域A2之间的边界处延伸部分341b和342b连接到指状部分341a和342a。
尽管已参照其多个例示性实施例描述了实施方式，但是应当理解，本领域技术人员可设计出将落在本公开的原理的范围内的许多其它改型和实施方式。更具体地，在本公开、附图和所附权利要求书的范围内，在主题组合布置的组成部分和/或布置方式方面可进行各种变化和修改。除了组成部分和/或布置方式方面的变化和修改之外，对于本领域技术人员而言替代使用也将是显而易见的。
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年11月17日提交的韩国专利申请第10-2016-0153207号的权益，其整个公开整体通过引用并入本文。

Claims (20)

1.一种太阳能电池，该太阳能电池包括：
半导体基板，在该半导体基板的边缘处形成有倒角；以及
电极，该电极通过导电型区域电连接到所述半导体基板，
其中，所述电极包括：
在第一方向上延伸的多条指状线；以及
设置在与所述第一方向交叉的第二方向上并连接所述多条指状线的多个汇流条，
其中，所述多个汇流条包括：
第一汇流条对，所述第一汇流条对分别设置在所述半导体基板的相对端并且在所述第一方向上分离开比所述倒角的宽度大的第一宽度，以及
设置在所述第一汇流条对之间的第二汇流条，并且
其中，设置在所述半导体基板的一端与所述第一汇流条对中的一个之间的第一区域中的多条指状线具有与设置在所述第一汇流条对之间的第二区域中的多条指状线不同的形状。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述多条指状线包括：
设置在所述第二区域中的指状部分，以及
延伸部分，所述延伸部分设置在所述第一区域中并且具有比所述指状部分的宽度大的宽度。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其中，所述延伸部分的宽度是所述指状部分的宽度的1.5至3.0倍。
4.根据权利要求2所述的太阳能电池，其中，所述延伸部分的宽度朝着所述半导体基板的一端逐渐减小。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池，其中，所述延伸部分的最大宽度是所述指状部分的宽度的1.5至3.0倍，并且所述延伸部分的最小宽度等于或小于所述指状部分的宽度。
6.根据权利要求2所述的太阳能电池，其中，所述多条指状线在所述第二区域中包括连接部分，所述连接部分的宽度等于或小于所述延伸部分的宽度并且大于所述指状部分的宽度。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池，其中，所述第二区域被所述第二汇流条分成多个第三区域，并且
其中，所述连接部分被设置在所述多个第三区域中的至少一个第三区域中。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述多条指状线包括设置在所述第一区域中的第一指状线以及设置在所述第二区域中的第二指状线，并且
其中，所述第一指状线的数量大于所述第二指状线的数量。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池，其中，各条第一指状线在所述第二方向上与邻近的第一指状线形成第一间距，并且
其中，各条第二指状线在所述第二方向上与邻近的第二指状线形成第二间距，所述第二间距大于所述第一间距。
10.根据权利要求8所述的太阳能电池，其中，各条第一指状线的宽度等于各条第二指状线的宽度。
11.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述第一宽度是所述半导体基板在所述第一方向上的宽度的1/11至1/9.5。
12.根据权利要求11所述的太阳能电池，该太阳能电池还包括邻近的第二汇流条，其中，所述第二汇流条被设置为在所述第一方向上与所述邻近的第二汇流条分开比所述第一宽度小的第二宽度。
13.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述多个汇流条的数量为10至20。
14.一种太阳能电池板，该太阳能电池板包括：
前基板；
面向所述前基板的后基板；
多个太阳能电池，所述多个太阳能电池设置在所述前基板和所述后基板之间并且通过10至20条的多条布线连接到邻近的太阳能电池；以及
围绕所述多个太阳能电池的密封材料，
其中，所述多个太阳能电池各自包括：
半导体基板，在所述半导体基板的边缘处形成有倒角；以及
电极，所述电极通过导电型区域电连接到所述半导体基板，
其中，所述电极包括：
在第一方向上延伸的多条指状线，以及
设置在与所述第一方向交叉的第二方向上并连接所述多条指状线的多个汇流条，
其中，所述多个汇流条包括：
第一汇流条对，所述第一汇流条对分别设置在所述半导体基板的相对端并且在所述第一方向上分离开比所述倒角的宽度大的第一宽度；以及
设置在所述第一汇流条对之间的第二汇流条，并且
其中，设置在所述半导体基板的一端与所述第一汇流条对中的一个之间的第一区域中的多条指状线具有与设置在所述第一汇流条对之间的第二区域中的多条指状线不同的形状。
15.根据权利要求14所述的太阳能电池板，其中，所述多条布线被设置为分别与所述多个汇流条对应。
16.根据权利要求14所述的太阳能电池板，其中，所述多条布线的宽度为250μm至500μm。
17.根据权利要求14所述的太阳能电池板，其中，所述多条布线的横截面包括圆形部分。
18.根据权利要求14所述的太阳能电池板，其中，所述多条指状线包括：
设置在所述第二区域中的指状部分；以及
延伸部分，所述延伸部分设置在所述第一区域中并且具有比所述指状部分的宽度大的宽度。
19.根据权利要求18所述的太阳能电池板，其中，所述延伸部分的宽度朝着所述半导体基板的一端逐渐减小。
20.根据权利要求14所述的太阳能电池板，其中，所述多条指状线包括设置在所述第一区域中的第一指状线以及设置在所述第二区域中的第二指状线，并且
其中，所述第一指状线的数量大于所述第二指状线的数量。
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