CN108091714A - 太阳能电池板 - Google Patents
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Abstract
公开了一种包括多个太阳能电池的太阳能电池板，这多个太阳能电池包括第一太阳能电池和第二太阳能电池。第一太阳能电池和第二太阳能电池中的每一个包括：半导体基板；第一导电区域，其被设置在半导体基板的第一表面上；第二导电区域，其被设置在半导体基板的与半导体基板的第一表面相对的第二表面上；第一透明电极层，其被设置在第一导电区域上；第二透明电极层，其被设置在第二导电区域上；以及多个互连件，其在第一透明电极层上以恒定间距彼此间隔开，以便沿给定方向延伸。第一太阳能电池和第二太阳能电池中的每一个都不具有在半导体基板上与多个互连件交叉的金属电极。
Description
技术领域
本发明的实施方式涉及太阳能电池板，更具体地，涉及一种包括彼此电连接的多个太阳能电池的太阳能电池板。
背景技术
近来，由于诸如石油和煤炭之类的现有能源资源的枯竭，对替换现有能源资源的替代能源的兴趣日益增加。最重要的是，将太阳光转化为电能的太阳能电池成为受欢迎的下一代电池。
太阳能电池可通过基于某种设计形成各种层和电极来制造。太阳能电池的效率可通过各种层和电极的设计来确定。为了使太阳能电池商业化，需要使太阳能电池的效率最大化并且使其制造成本最小化。
发明内容
因此，鉴于上述问题而提出了本发明的实施方式，并且本发明的实施方式的目的在于提供一种能够增加其输出的太阳能电池板。
根据本发明的一方面，可通过提供一种太阳能电池板来实现以上目的和其它目的，该太阳能电池板包括多个太阳能电池，该多个太阳能电池包括第一太阳能电池和第二太阳能电池，其中，所述第一太阳能电池和所述第二太阳能电池中的每一个包括：半导体基板；第一导电区域，该第一导电区域被设置在所述半导体基板的第一表面上；第二导电区域，该第二导电区域被设置在所述半导体基板的与所述半导体基板的所述第一表面相对的第二表面上；第一透明电极层，该第一透明电极层被设置在所述第一导电区域上；第二透明电极层，该第二透明电极层被设置在所述第二导电区域上；以及多个互连件，该多个互连件在所述第一透明电极层上以恒定间距彼此间隔开，以便沿给定方向延伸，并且所述第一太阳能电池和所述第二太阳能电池中的每一个都不具有在所述半导体基板上与所述多个互连件交叉的金属电极。
附图说明
根据结合附图进行的以下详细描述，将更清楚地理解本发明的上述目的和其它目的、特征和其它优点，在附图中：
图1是例示根据本发明的一个实施方式的太阳能电池板的立体图；
图2是沿着图1的II-II线截取的截面图；
图3是示意性地例示包括在图1所示的太阳能电池板中并且通过互连件互连的第一太阳能电池和第二太阳能电池的立体图；
图4是沿着图3的IV-IV线截取的截面图；
图5是例示图1所示的太阳能电池板中包括的太阳能电池及形成于其上的互连件的局部截面图；
图6是例示图1的太阳能电池板中包括的太阳能电池的平面图；
图7是例示图1的太阳能电池板中包括的太阳能电池及与其连接的互连件的平面图；
图8是例示常规太阳能电池板中包括的太阳能电池的平面图；
图9是例示根据本发明的另一实施方式的太阳能电池板中包括的太阳能电池的一部分的局部放大截面图；
图10是例示根据本发明的另一实施方式的太阳能电池板中包括的太阳能电池的一部分的局部放大截面图；
图11是例示根据本发明的另一实施方式的太阳能电池板中包括的太阳能电池的一部分的局部放大截面图；以及
图12是例示根据本发明的又一实施方式的太阳能电池板中包括的太阳能电池的截面图。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的实施方式，在附图中例示了本发明的实施方式的示例。然而，本发明不限于这些实施方式，当然，可按照各种形式进行改变。
在附图中，为了清楚且简要地说明本发明，省略了与说明书没有关联的元件的图示，并且在整个说明书中，由相同的附图标记表示相同或极其类似的元件。此外，在附图中，为了更清楚地说明，夸大或缩小了厚度、宽度等，并且本发明的厚度、宽度等不限于附图的图示。
此外，在整个说明书中，当元件被称为“包括”另一元件时，只要没有特别的冲突描述，该元件就不应该被理解为排除其它元件，并且该元件可包括至少一个其它元件。此外，将理解的是，当诸如层、膜、区域或基板这样的元件被称为“在”另一元件“上”时，它可直接在所述另一元件上，或者也可存在中间元件。另一方面，当诸如层、膜、区域或基板这样的元件被称为“直接在”另一元件“上”时，这意味着它们之间不存在中间元件。
在下文中，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板。
图1是例示根据本发明的一个实施方式的太阳能电池板的立体图，并且图2是沿着图1的II-II线截取的截面图。
参照图1和图2，根据本实施方式的由附图标记100表示的太阳能电池板包括多个太阳能电池150和被构造为将太阳能电池150电互连的多个互连件142。此外，太阳能电池板100包括：密封构件130，其被构造为围绕太阳能电池150和用于太阳能电池150的互连的互连件142并对它们进行密封；前基板110，其在密封构件130上方设置在太阳能电池150的前表面上；以及后基板120，其在密封构件130上方设置在太阳能电池150的后表面上。这将在下面更详细地描述。
在本实施方式中，太阳能电池150可通过互连件142串联和/或并联地电互连。随后将更详细地描述互连件142和太阳能电池150。
此外，总线条带(bus ribbon)145将使太阳能电池150互连成列(换句话说，太阳能电池串)的互连件142的端部交替互连。总线条带145可位于太阳能电池串的端部以便与太阳能电池串交叉。总线条带145可将彼此相邻的太阳能电池串互连，或者可将太阳能电池串连接到防止电流回流的接线盒(未示出)。总线条带145的材料、形状、连接结构等可按照各种方式改变，并且本发明不限于此。
密封构件130可包括设置在由互连件142互连的太阳能电池150的前表面上的第一密封构件131和设置在太阳能电池150的后表面上的第二密封构件132。第一密封构件131和第二密封构件132防止湿气和氧气的引入，并且实现太阳能电池板100的各个元件之间的化学结合。第一密封构件131和第二密封构件132可由具有透光性和粘合性的绝缘材料形成。后基板120、第二密封构件132、太阳能电池150、第一密封构件131和前基板110可彼此被一体化，从而使用第一密封构件131和第二密封构件132经由例如层压处理来构造太阳能电池板100。
前基板110设置在第一密封构件131上并构成太阳能电池板100的前表面。后基板120设置在第二密封构件132上并构成太阳能电池板100的后表面。前基板110和后基板120中的每一个可由能够保护太阳能电池150免受外部冲击、湿气、紫外线等的影响的绝缘材料形成。此外，前基板110可由能够透射光的透光材料形成，而后基板120可被构造为由透光材料、不透光的材料或者反射光的材料形成的片材。在一个示例中，前基板110和后基板120可具有各种形状(例如，基板、膜或片材)中的任一种形状，或者可使用各种材料中的任一种材料。
下面将参照图3至图7更详细地描述根据本发明的实施方式的太阳能电池板中包括的太阳能电池和互连件。
图3是示意性地例示包括在图1所示的太阳能电池板100中并经由互连件142互连的第一太阳能电池151和第二太阳能电池152的立体图，并且图4是沿着图3的IV-IV线截取的截面图。图5是例示图1所示的太阳能电池板100中包括的太阳能电池150及形成于其上的互连件142的局部截面图。为了清楚且简要的图示，在图3和图4中，仅示意性地基于半导体基板160、第一透明电极层420和第二透明电极层440以及第一电极线423和第二电极线443例示了第一太阳能电池151和第二太阳能电池152。
参照图3至图5，太阳能电池150当中的两个相邻的太阳能电池150(例如，第一太阳能电池151和第二太阳能电池152)可通过互连件142互连。此时，互连件142将设置在第一太阳能电池151的前表面上的第一电极线423与设置在位于第一太阳能电池151的一侧(图4中的左下侧)的第二太阳能电池152的后表面上的第二电极线443互连。此外，另一互连件1420a将设置在第一太阳能电池151的后表面上的第二电极线443与设置在可位于第一太阳能电池151的另一侧(图4中的右侧)的另一太阳能电池的前表面上的第一电极线423互连。此外，另一互连件1420b将设置在第二太阳能电池152的前表面上的第一电极线423与设置在可位于第二太阳能电池152的一侧(图4中的左侧)的另一太阳能电池的后表面上的第二电极线443互连。以这种方式，可将多个太阳能电池150互连为通过互连件142、1420a和1420b形成单个列。与互连件142有关的以下描述可应用于其每一个将两个相邻的太阳能电池150互连的互连件142、1420a和1420b的全部。
互连件142可在第一太阳能电池151的第一电极线423所在的区域中与第一太阳能电池151交叉，然后可在第二太阳能电池152的第二电极线443所在的区域中与第二太阳能电池152交叉。互连件142可将第一太阳能电池151和第二太阳能电池152有效地互连，其宽度W1比第一太阳能电池151和第二太阳能电池152(例如，与电极线对应的小区域(参见图6中的附图标记423))的宽度小。
当观察每个太阳能电池150的一个表面时，可设置多个互连件142以提高相邻的太阳能电池150之间的电连接。具体地，在本实施方式中，互连件142被构造为其宽度W1比常规条带的相对大的宽度(例如，在1mm至2mm的范围内)小并且延伸较长长度的布线。如此，在每个太阳能电池150的一个表面上使用其数目比常规条带的数目(例如，二个至五个条带)更多的互连件142。
在一个示例中，每个互连件142可包括由金属形成的芯层142a和以小厚度涂覆在芯层142a的表面上并且包括焊接材料以便能够与电极线423和443焊接的焊料层142b。在一个示例中，芯层142a可包括作为主要材料(即，材料含量为50wt％或更多，更具体地，90wt％或更多)的Ni、Cu、Ag或Al。焊料层142b可由包括锡(Sn)、铅(Pb)、银(Ag)、铋(Bi)和铟(In)中的至少一种在内的合金形成。在一个示例中，焊料层142b可由例如Pb、Sn、SnIn、SnBi、SnBiPb、SnPb、SnPbAg、SnCuAg或SnCu形成。然而，本发明不限于此，芯层142a和焊料层142b可包括各种其它材料。此外，互连件142可仅包括由金属形成的芯层142a，而不包括焊料层142b。
此外，当互连件142包括由包含铟的锡化合物形成的焊料层142b时，互连件142可直接形成在第一透明电极层420上而不需要第一电极线423。稍后将提供详细的描述。
当使用其宽度小于常规条带的宽度的布线作为互连件142时，材料成本可显著降低。此外，因为互连件142具有小于条带的宽度，所以可提供足够数目的互连件142以使载流子的移动距离最小化，这样可增强太阳能电池板100的输出。此外，构成根据本实施方式的互连件142的布线可包括圆角部。也就是说，构成互连件142的布线可具有圆形、椭圆形或曲线形横截面或者圆角形横截面。由此，互连件142可能引起反射或漫反射。以这种方式，从构成互连件142的布线的圆角形表面反射的光可被设置在太阳能电池150的前表面上的前基板110或后表面上的后基板120反射或全反射，从而被再次引入到太阳能电池150中。由此，可有效地增强太阳能电池板100的输出。此外，具有这种形状的互连件142可容易地制造。但是，本发明不限于此。因此，构成互连件142的布线可具有诸如矩形之类的多边形形状，或者可具有各种其它形状中的任一种形状。
此外，在本实施方式中，互连件142的宽度(或直径)可在100μm至300μm的范围内，并且例如，可在150μm至200μm的范围内。
在本说明书中，互连件142的宽度W1可意指在穿过互连件142的中心且与太阳能电池150的厚度方向垂直的平面中测量的互连件142或芯层142a的宽度或直径。作为参考，在将互连件142附接到电极线423和443之后，由于位于芯层142a的中心处的焊料层142b的部分非常薄，因此焊料层142b对互连件142的宽度W1没有太大影响。
通过具有上述宽度W1并且采用布线形式的互连件142，可将太阳能电池150中产生的电流高效地传送到外部电路(例如，总线条带或者接线盒的旁路二极管)或者另一太阳能电池150。当互连件142的宽度W1小于100μm时，互连件142的强度可能不足，并且互连件142与电极线423和443之间的连接面积可能非常小，这会导致差的电连接和低的附接力。当互连件142的宽度W1超过300μm时，互连件142的成本会增加，并且互连件142可能阻挡光被引入到太阳能电池150的前表面中，从而增加遮蔽损失。
此外，互连件142可接收与电极线423和443间隔开的力，这会导致互连件142与电极线423和443之间的低附接力，并且可能在电极线423和443或半导体基板160中产生例如裂纹。考虑到这种附接力等，互连件142的宽度W1可在150μm至200μm的范围内。在此范围内，互连件142可实现对于电极线423和443的增加的附接力，并且可增强太阳能电池150的输出。
在本实施方式中，互连件142可通过焊料层142b单独附接并固定在太阳能电池150的电极线423和443上，而不是被插入到例如单独的层或膜中或者随后被单独的层或膜覆盖。由此，在将互连件142附接到电极线423和443之后，设置在电极线423和443上的焊料层142b具有特定形状。这将在后面详细描述。
在本实施方式中，沿给定方向延伸的多个互连件142可按恒定间隔来布置，并且基于太阳能电池150的一个表面，互连件142的数目可在12至30(例如，25至30)的范围内。当互连件142的数目低于12时，可能难以期望大量的增强型输出。此外，即使互连件142的数目超过给定数目，太阳能电池板100的输出也可能不再增加，并且互连件142的数目的增加会增加太阳能电池150的负担。考虑到这一点，互连件142的数目可以是30或更少。此时，互连件142的数目可以是25或更多以便进一步提高太阳能电池板100的输出，互连件142的数目可以是30或更少以便减轻由互连件142造成的负担。
在本实施方式中，由于第一层420可仅包括第一电极线423，并且可不附加包括与第一电极线423交叉的指状线，因此与相关技术相比，互连件142的数目可增加。稍后将提供更详细的描述。
参照图5，根据本实施方式的太阳能电池150可包括：半导体基板160，其包括基本区域10；第一钝化层52，其形成在半导体基板160的前表面上；第二钝化层54，其形成在半导体基板160的后表面上；第一导电区域20，其形成在半导体基板160的前表面侧处的第一钝化层52上；第二导电区域30，其形成在半导体基板160的后表面侧处的第二钝化层54上；第一透明电极层420和第一电极线423，其与第一导电区域20电连接；以及第二透明电极层440和第二电极线443，其与第二导电区域30电连接。这将在下面更详细地描述。
半导体基板160可由通过以低掺杂浓度掺杂有作为基本掺杂剂的第一导电类型掺杂剂或第二导电类型掺杂剂的第一导电类型或第二导电类型的晶体半导体形成。在一个示例中，半导体基板160可由单晶半导体或多晶半导体(例如，单晶硅或多晶硅)形成。具体地，半导体基板160可由单晶半导体(例如，单晶半导体晶圆，更具体地，单晶硅晶圆)形成。这样的太阳能电池150可具有优异的电特性，这是因为它是基于具有高结晶度并因此具有低缺陷的半导体基板160的。此时，在本实施方式中，半导体基板160可仅包括基本区域10而不包括通过例如附加掺杂形成的掺杂区域。由此，可防止由于掺杂区域导致的半导体基板160的钝化特性的劣化。
半导体基板160的前表面和/或后表面可经受纹理化以具有突出物。在一个示例中，突出物可由特定的结晶面构成。例如，每个突出物可具有由四个外面(111)限定的基本金字塔形状。当经由纹理化在半导体基板160的表面上形成突出物时，可防止被引入到半导体基板160中的光的反射，这样会有效地减少遮蔽损失。然而，本发明不限于此，可在半导体基板160的表面上不形成突出物。
第一钝化层52形成在半导体基板160的前表面上(例如，与其接触)，而第二钝化层54形成在半导体基板160的后表面上(例如，与其接触)。由此，可改进钝化特性。此时，第一钝化层52和第二钝化层54可分别形成在半导体基板160的整个前表面和整个后表面上。由此，可容易地形成第一钝化层52和第二钝化层54，以在没有单独构图的情况下获得优异的钝化特性。由于载流子通过穿过第一钝化层52或第二钝化层54被传送到第一导电区域20或第二导电区域30，因此第一钝化层52和第二钝化层54中的每一个的厚度可小于第一导电区域20和第二导电区域30中的每一个的厚度。
在一个示例中，第一钝化层52和第二钝化层54中的每一个可被形成为本征非晶半导体(例如，本征非晶硅(i-a-si))层。如此，由于第一钝化层52和第二钝化层54包括与半导体基板160相同的半导体材料并且具有与半导体基板160的特性类似的特性，因此可更有效地提高钝化特性。由此，可极大地提高半导体基板160的表面特性。然而，本发明不限于此，因此，第一钝化层52和/或第二钝化层54可包括本征非晶硅碳化物(i-a-SiCx)层或本征非晶硅氧化物(i-a-SiOx)层。由此，尽管可通过宽能带隙改进效果，但是与钝化层包括本征非晶硅(i-a-Si)层的情况相比，钝化特性会稍微降低。
第一导电区域20可设置在第一钝化层52上(例如，与其接触)。第一导电区域20可包括第一导电掺杂剂，或者可具有第一导电类型，并且可具有比半导体基板160更高的掺杂浓度。此外，第二导电区域30可设置在第二钝化层54上(例如，与其接触)。第二导电区域30可包括与第一导电类型相反的第二导电类型的第二导电掺杂剂，或者可具有第二导电类型。当第一钝化层52与第一导电区域20接触并且第二钝化层54与第二导电区域30接触时，可减少载流子传送路径，并且可简化所得到的结构。
由于第一导电区域20和第二导电区域30与半导体基板160分离地形成在半导体基板160上，因此第一导电区域20和第二导电区域30可具有与半导体基板160不同的材料和/或晶体结构，以便容易地形成在半导体基板160上。
例如，可通过用第一导电掺杂剂或第二导电掺杂剂来掺杂例如非晶半导体层来形成第一导电区域20和第二导电区域30中的每一个，该非晶半导体层可经由诸如例如沉积之类的各种方法中的任一种来容易地制造。如此，可通过简化的工艺容易地形成第一导电区域20和第二导电区域30。
此时，半导体基板160可以具有第一导电类型。如此，第一导电区域20可构造具有与半导体基板160相同的导电类型并具有高掺杂浓度的前表面场区域，而第二导电区域30可构造具有与半导体基板160的导电类型相反的导电类型的发射极区域。用作第一导电掺杂剂或第二导电掺杂剂的p型掺杂剂可以是诸如硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)或铟(In)这样的III族元素，而n型掺杂剂可以是诸如磷(P)、砷(As)、铋(Bi)或锑(Sb)这样的V族元素。此外，可使用各种其它掺杂剂中的任一种来作为第一导电掺杂剂或第二导电掺杂剂。
在一个示例中，半导体基板160和第一导电区域20可以是n型，而第二导电区域30可以是p型。由此，n型半导体基板160可提供优异的载流子寿命。在一个示例中，半导体基板160和第一导电区域20可包括作为n型掺杂剂的磷(P)，而第二导电区域30可包括作为p型掺杂剂的硼(B)。然而，本发明不限于此，第一导电类型可以是p型，并且第二导电类型可以是n型。
在本实施方式中，第一导电区域20和第二导电区域30中的每一个可包括非晶硅(a-Si)层、非晶硅氧化物(a-SiOx)层、非晶硅碳化物(a-SiCx)层、铟镓锌氧化物(IGZO)层、钛氧化物(TiOx)层和钼氧化物(MoOx)层中的至少一种。此时，可用第一导电掺杂剂或第二导电掺杂剂来掺杂非晶硅(a-Si)层、非晶硅氧化物(a-SiOx)层和非晶硅碳化物(a-SiCx)层。
铟镓锌氧化物(IGZO)层、钛氧化物(TiOx)层和钼氧化物(MoOx)层可通过在不需要掺杂剂的情况下选择性地收集电子和空穴来执行与n型导电区域或p型导电区域相同的作用。在一个示例中，第一导电区域20和第二导电区域30可包括非晶硅层。由此，第一导电区域20和第二导电区域30可包括与半导体基板160相同的半导体层(即，硅)，并且因此可具有与半导体基板160的特性类似的特性。由此，可更有效地实现载流子的移动，并且可实现稳定的结构。
第一透明电极层420和第一电极线423设置在第一导电区域20上(例如，与其接触)，而第二透明电极层440和第一电极线443设置在第二导电区域30上(例如，与其接触)。
第一电极线423可接合到互连件142或焊料层142b。
这里，第一透明电极层420可形成在整个第一导电区域20上(例如，与其接触)。术语“整个”不仅包括覆盖整个第一导电区域20而不预留空的空间或空的区域的情况，而且也包括不可避免地排除第一导电区域20的一部分的情况。当第一透明电极层420形成在整个第一导电区域20上时，载流子可通过穿过第一透明电极层420而容易地到达第一电极线423，这会导致水平方向上的电阻降低。因为被构造为非晶半导体层的第一导电区域20可具有相对低的结晶度，并且因此可降低载流子的迁移率，所以设置第一透明电极层420可减小当载流子在水平方向上移动时的电阻。
因为第一透明电极层420形成在整个第一导电区域20上，所以第一透明电极层420可由能够透射光的材料(即，透光材料)形成。在一个示例中，第一透明电极层420可包括铟锡氧化物(ITO)、硼锌氧化物(BZO)、铟钨氧化物(IWO)和铟铯氧化物(ICO)中的至少一种。然而，本发明不限于此，第一透明电极层420可包括各种其它材料中的任意材料。
此时，除了作为主要材料的上述材料之外，本实施方式的第一透明电极层420可包括氢。当第一透明电极层420包含氢时，可提高电子或空穴的迁移率，并且可提高透射率。
此外，包括导电纳米线(例如，银纳米线)、导电纳米粒子、或碳纳米管的导电纳米材料可分散在第一透明电极层420和第二透明电极层440上。导电纳米材料可均匀地分散在第一透明电极层420和第二透明电极层440中的每一个的前表面上。由此，可提高第一透明电极层420和第二透明电极层440的导电性。
在本实施方式中，第一电极线423可形成在第一透明电极层420上以沿给定方向延伸。但是，本发明不限于此。
设置在第一透明电极层420上并连接到互连件142的第一电极线423可包括金属和交联树脂。当第一电极线423包括金属时，例如，可提高载流子收集效率和电阻的下降。
由于第一电极线423可由于其中包含的金属而阻挡光的引入，所以第一电极线423可被构造为沿给定方向延伸，以便使遮蔽损失最小化。由此，可将光引入到未形成第一电极线423的区域中。随后将参照图6更详细地描述第一电极线423的平面形状。
例如，除了第二透明电极层440和第二电极线443设置在第二导电区域34上的因素之外，第二透明电极层440和第二电极线443的作用、材料和形状可与第一透明电极层420和第一电极线423的作用、材料和形状相同，因此与第一透明电极层420和第一电极线423相关的说明可等同地应用于第二透明电极层440和第二电极线443。
此时，在本实施方式中，接合到互连件142或焊料层142b的电极线423和443可由可防止任何材料渗透到焊料层142b的材料形成并且可通过低温烧制(例如，在300℃或更低的处理温度下烧制)来烧制而成。在一个示例中，电极线423和443可以不包括包含给定金属化合物(例如，包含氧的氧化物、包含碳的碳化物和包含硫的硫化物)的玻璃料，而是可仅包括导电金属颗粒、交联树脂和各种其它树脂(例如，固化剂或添加剂)中的任一种。
在本实施方式中，由于电极线423和443需要被形成为与第一透明电极层420和第二透明电极层440接触，因此不需要贯穿例如绝缘膜的烧穿孔。因此，可通过涂敷(例如，印刷)已经去除玻璃料的低温烧制浆料，然后对浆料进行热处理来形成电极线423和443。当低温烧制浆料或电极线423和443不包含玻璃料时，电极线423和443中的金属可通过凝聚而不是烧结来简单地固化，从而获得导电性。
下面将参照图5和图6以及图7更详细地描述电极线423和443的形状以及接合到电极线的互连件142和/或焊料层142b的形状。
图6是例示图1的太阳能电池板100中包括的太阳能电池150的平面图。图7是例示图1的太阳能电池板100中包括的太阳能电池150和与其连接的互连件142的平面图。在图6和图7中，图示集中在半导体基板160和电极线423和443上。尽管以下描述将集中在第一电极线423上，但是该描述也可直接应用于第二电极线443。
参照图6和图7，在本实施方式中，第一电极线423可垂直延伸并且可连接到或附接到互连件142。由于第一电极线423可被设置为与互连件142以一比一的比例对应，因此与互连件142的例如数目和间距相关的描述可直接应用于第一电极线423的数目和间距。在本实施方式中，由于互连件142基于太阳能电池150的一个表面被设置为复数个(例如，20个或更多)，因此第一电极线423可被设置为复数个(例如，20个或更多)以与互连件142对应。
具体地，基于太阳能电池150的一个表面，第一电极线423的数目可在12到30(例如，25到30)的范围内。当第一电极线423的数目低于12时，可能难以期望大量的增强型输出。此外，即使第一电极线423的数目超过给定数目，太阳能电池板100的输出也可能不再增加，并且第一电极线423的数目的增加会增加太阳能电池150的负担。考虑到这一点，第一电极线423的数目可以是30或更少。此时，第一电极线423的数目可以是25或更多以便进一步增强太阳能电池板100的输出，并且第一电极线423的数目可以是30或更少以便减轻由第一电极线423引起的负担。
在本实施方式中，由于第一电极线423可不包括与第一电极线423交叉的附加电极，例如，指状电极。也就是说，根据本实施方式的太阳能电池可仅使用沿给定方向延伸的第一电极线423电连接到半导体基板160。也就是说，在根据本实施方式的太阳能电池中，各第一电极线423可仅经由半导体基板160上的第一透明电极层420电连接到相邻的第一电极线423。
因此，第一电极线423的间距PA可小于常规太阳能电池中的电极线的间距。第一电极线423的间距PA可在3mm至11mm的范围内。当第一电极线423的间距PA小于3mm时，这可能增加太阳能电池150的负担。当第一电极线423的间距PA超过11mm时，可能难以预期太阳能电池板100的输出的进一步增加。然而，第一电极线423的间距PA不限于此，并且可根据太阳能电池150的设计以各种方式改变。
此外，在本实施方式中，第一电极线423的间距PA可在太阳能电池150的直径IA的2％至7％的范围内。这里，太阳能电池150的直径IA是沿与第一电极线423延伸的方向垂直的方向测量的太阳能电池150的长度。
当第一电极线423的间距PA低于太阳能电池150的直径IA的2％时，发生遮蔽损失的面积可由于第一电极线423而增加，这可降低太阳能电池150的效率。当第一电极线423的间距PA超过太阳能电池150的直径IA的7％时，可能难以预期太阳能电池板100的输出的进一步增加。
在本实施方式中，第一电极线423不包括与第一电极线423交叉的附加电极，例如，指状电极。因此，因为不需要附加的工艺和材料来形成指状电极，所以第一电极线423的成本可降低。此外，太阳能电池150的输出可通过第一电极线423的适当布置来增强约4％至6％。
此外，在第一电极线423和互连件142彼此连接或彼此附接的部分中，第一电极线423可包括多个焊盘部424，每个焊盘部具有比焊料层142b大的宽度W2。焊盘部424可具有相对大的宽度W2，以确保互连件142的稳定附接并降低接触电阻。焊盘部424可包括多个焊盘部424a和424b，多个焊盘部424a和424b彼此间隔开给定距离以与相应的互连件142对应。在一个示例中，焊盘部424a和424b可包括与第一电极线423的相对端部相邻设置的第一焊盘424a和除第一焊盘424a之外的第二焊盘424b。由于第一焊盘424a位于可被施加较大的力以将互连件142从太阳能电池150分离的部分中，因此第一焊盘424a可具有比第二焊盘424b更大的长度和/或更大的宽度。
这里，焊料层142b可具有小的厚度，该厚度为芯层142a的宽度的20％或更低。此时，当焊料层142b的厚度低于2μm时，可能不能高效地进行贴装处理(tabbing process)。此外，当焊料层142b的厚度超过20μm时，材料成本会增加，并且会减小芯层142a的宽度，从而导致互连件142的强度劣化。作为参考，第一金属电极层和第二金属电极层的厚度可大于焊料层142b的厚度。在一个示例中，第一金属电极层和第二金属电极层的厚度可在20μm至40μm的范围内。由此，可减小第一金属电极层和第二金属电极层的电阻，并且互连件142可稳定地附接到第一金属电极层和第二金属电极层。
每个互连件142的焊料层142b与另一互连件142或另一焊料层142b分开设置。当互连件142通过贴装处理附接到太阳能电池150时，每个焊料层142b可整体地流向电极线423和443(更具体地，焊盘部424)，使得焊料层142b的宽度可在与每个焊盘部424相邻的部分或者位于每个焊盘部424与芯层142a之间的部分中随着距焊盘部424的距离减小而逐渐增加。在一个示例中，焊料层142b的与每个焊盘部424相邻的部分可具有等于或大于芯层142a的直径W1的宽度W3。更具体地，焊料层142b被构造为在芯层142a上与芯层142a的形状一致地从太阳能电池150向外突出，而焊料层142b的位于芯层142a下面或者与焊盘部424相邻的部分相对于太阳能电池150的外侧呈凹形地形成。由此，曲率变化的拐点CP位于焊料层142b的侧表面上。从焊料层142b的这种形状可看到，互连件142通过焊料层142b单独地附接并固定，而没有被插入到例如单独的层或膜中或者被其覆盖。利用通过焊料层142b将互连件142固定而不使用单独的层或膜的这种简化结构和工艺，可使太阳能电池150和互连件142彼此连接。
此外，在贴装处理之后，互连件142的位于两个太阳能电池150之间的部分可继续保持与贴装处理之前的形状相同的形状或者类似的形状。
由于焊料层142b的宽度W3等于或小于焊盘部424的宽度W2，因此焊料层142b仅形成在焊盘部424的与半导体基板160相对的表面(图5的放大圆圈的上表面)上，并且不形成在焊盘部424的侧表面上。与此不同，当焊料层142b也位于焊盘部424的侧表面上时，焊料层142b可对透明电极层420和440造成损坏，或者可能渗透到第一透明电极层420和第二透明电极层440以及电极线423和443中，从而使第一透明电极420和第二透明电极440与电极线423和443之间的接合强度劣化。
在一个示例中，互连件142的宽度W1与焊料层142b在和焊盘部424相邻的部分中的宽度W3之比可以在1:1至1:3.33的范围内。此外，焊料层142b在与焊盘部424相邻的部分中的宽度W3与焊盘部424的宽度W2之比可以在1:1到1:4.5的范围内(例如，从1:1至1：4.5)。当比率W3:W2低于1:1时，互连件142与焊盘部424之间的接合强度可能不好。当比率W3:W2超过1:4.5时，焊盘部424的面积过大，因此增加了遮蔽损失和制造成本。当比率W3:W2为1:1.1或更大时，与焊盘部424相邻的焊料层142b的宽度W3可小于焊盘部424的宽度W2，这样可防止焊料层142b流到焊盘部424的侧表面上，从而使焊料层142b稳定地设置在焊盘部424上。
然而，本发明不限于此。互连件142的宽度W1、焊盘部424的宽度W2和焊料层142b的宽度W3可具有各种值。此外，代替与焊盘部424分开形成线部分425，可仅形成从焊盘部424和线部分425中选择的一个。
此外，第一电极线423可包括将相邻的焊盘部424互连的线部分425，并且具有比焊盘部424更小的宽度。通过提供线部分425，可使第一电极线423连续地形成。具有小宽度的线部分425可使光被阻挡从而无法被引入太阳能电池150的面积最小化。
本实施方式将第一电极线423例示为包括线部分425以与互连件142对应。
另选地，线部分425的宽度可等于或小于互连件142的宽度W1。当互连件142具有圆形、椭圆形或圆角形形状时，由于互连件142的下表面与线部分425接触的宽度或面积不大，因此线部分425的宽度可等于或小于互连件142的宽度W1。当线部分425具有相对小的宽度时，可减小第一电极线423的面积，这可降低第一电极线423的材料成本。
另选地，线部分425的宽度可以在30μm至300μm的范围内。当线部分425的宽度小于30μm时，线部分425的宽度过小，这导致例如电特性的劣化。当线部分425的宽度超过300μm时，尽管第一电极线423与线部分425之间的接触不会显著增加，但是第一电极线423可具有增大的面积，这会导致例如增加的遮蔽损失和制造成本。但是，本发明不限于此。因此，线部分425的宽度可被改变为在其中可以有效地传送光电转换所产生的电流并且可以遮蔽损失最小化的范围内的各种值。
此外，焊盘部424的宽度W2可大于线部分425的宽度，并且可等于或大于互连件142的宽度W1。由于焊盘部424用于增加对于互连件142的接触面积以便增加对于互连件142的附接力，所以焊盘部424的宽度大于线部分425的宽度并且等于或大于互连件142的宽度W1。
另选地，在一个示例中，焊盘部424的宽度可以在0.2mm至2.5mm(例如，0.2mm至2.0mm)的范围内。当焊盘部424的宽度低于0.2mm时，焊盘部424与互连件142之间的接触面积可能不足，并且因此焊盘部424与互连件142之间的附接力可能不足。当焊盘部424的宽度超过2.5mm时，焊盘部424引起遮蔽损失的面积会增加，这会增加遮蔽损失。在一个示例中，焊盘部424的宽度可以在0.8mm至1.5mm的范围内。
焊盘部424的长度可以在1mm至5mm的范围内。当焊盘部424的长度小于1mm时，焊盘部424与互连件142之间的接触面积可能不足，并且因此焊盘部424与互连件142之间的附接力可能不足。当焊盘部424的长度超过5mm时，焊盘部424引起遮蔽损失的面积会增加，这会增加遮蔽损失。然而，本发明不限于此，并且焊盘部424的宽度和长度可改变为各种值。此外，代替设置具有不同宽度的焊盘部424和线部分425二者，第一电极线423可仅包括具有恒定宽度的线部分425或焊盘部424。
参照图5的放大圆圈和图6以及图7的以上描述集中在第一电极线423上。第二电极线443可基本上与第一电极线423对应。此时，例如，第一电极线423和第二电极线443可具有相同的宽度或间距，或者可具有不同的宽度或间距。
在一个示例中，考虑到遮蔽损失，第一电极线423的宽度可小于第二电极线443的宽度，和/或第一电极线423的间距可大于第二电极线443的间距。即使在这种情况下，第一电极线423和第二电极线443也可具有相同的宽度或间距。另选地，电极线423和443可具有不同的平面形状。例如，第二电极线443可形成在半导体基板160的整个后表面上。各种其它变型也是可能的。
以这种方式，本实施方式涉及一种太阳能电池150的电极线423和443沿给定方向延伸以使得光可被引入到半导体基板160的前表面和后表面中的双面结构。由此，可增加要在太阳能电池150中使用的光的量，这可提高太阳能电池150的效率。然而，本发明不限于此，第二电极线443可形成在半导体基板160的整个后表面上。
根据本实施方式，由于电极以第一电极线423的形式形成，因此可减少例如形成与第一电极线423交叉的附加电极(例如，指状电极)所需要的处理时间和材料。
在下文中，将参照附图详细描述根据本发明的另一实施方式的太阳能电池和包括该太阳能电池的太阳能电池板。将省略与上述描述相同或非常类似的部件的详细描述，并且将仅详细描述不同部件。此外，上述实施方式或其修改和以下实施方式或其修改的组合也包括在本发明的范围内。
图8例示了常规太阳能电池。
参照图8，在常规太阳能电池中，电极44包括电极线44a和与电极线44a交叉的指状电极44b，互连件43设置在电极线44a上。在这种情况下，由于指状电极44b与电极线44a交叉，导致互连件43中的焊料可由于电极线44a与指状电极44b的交叉处的表面张力而扩散，这会引起遮蔽区域“a”。
与此不同，再次参照图6和图7，在本发明中，电极线423不包括指状电极，因此不存在指状电极和电极线的交叉。也就是说，如图6和图7所示，太阳能电池150没有与半导体基板160上的互连件142交叉的金属电极。因此，根据本发明的太阳能电池可使遮蔽区域最小化，从而实现提高的效率。此外，可以不需要材料(例如，银(Ag))来形成指状电极，这使得根据本发明的太阳能电池能够使用更便宜的工艺来制造。
在下文中，将参照附图详细描述根据本发明的另一实施方式的太阳能电池和包括该太阳能电池的太阳能电池板。将省略与上述描述相同或非常类似的部件的详细描述，并且将仅详细描述不同部件。此外，上述实施方式或其修改和以下实施方式或其修改的组合也包括在本发明的范围内。
图9是例示根据本发明的另一实施方式的太阳能电池板中包括的太阳能电池的一部分的局部放大截面图。为了清楚且简要的图示，图9仅例示了与图5的放大的圆圈对应的部分。
参照图9，互连件142的焊料层142b可直接连接到第一透明电极层420。在这种情况下，焊料层142b可由具有相对低的熔点的包含铟的锡化合物形成。
在本实施方式中，由于互连件142可在没有电极线的情况下直接形成在半导体基板160上，因此可简化制造工艺。
图10是例示根据本发明的另一实施方式的太阳能电池板中包括的太阳能电池的一部分的局部放大截面图。为了清楚且简要的图示，图10仅例示了与图5的放大的圆圈对应的部分。
参照图10，互连件142可经由导电粘合剂142c形成在焊盘部424上。导电粘合剂142c可包括导电填料和粘合树脂，如导电性粘合剂(ECA)。在这种情况下，互连件142可不包括焊料层，而是可仅包括由金属形成的芯层，但是不限于此。
在本实施方式中，由于互连件142可经由导电粘合剂142c形成在半导体基板160上，因此可简化制造工艺，并且可防止由焊料引起的任何负面影响。
图11是例示根据本发明的另一实施方式的太阳能电池板中包括的太阳能电池的一部分的局部放大截面图。为了清楚且简要的图示，图11仅例示了与图5的放大的圆圈对应的部分。
参照图11，第一电极线423可以是导电带。具体地，第一电极线423可包括导电层423a和导电粘合层423c。导电层423a可包括诸如铝或铜之类的金属。例如，导电层423a可包括镀锡的铜。然而，在本实施方式中，导电层423a可由延性金属形成，以便连接到相邻的太阳能电池。导电层423a可经由导电粘合层423c电连接到第一透明电极层420。导电粘合层423c可包括导电填料和粘合树脂，如导电性粘合剂(ECA)。
此外，在本实施方式中，作为导电带的第一电极线423的宽度可等于或大于设置在第一电极线423上的互连件142的宽度。然而，本发明不限于此，根据本实施方式的第一电极线423可根据需要具有各种宽度中的任一宽度。
在本实施方式中，由于第一电极线423可以是导电带，因此可直接形成在半导体基板160上而不需要金属构图处理，可简化制造工艺并且可减少制造时间。图12是例示根据本发明的又一实施方式的太阳能电池板中包括的太阳能电池的截面图。
参照图12，根据本实施方式的太阳能电池还可包括分别形成在半导体基板160的前表面和后表面上的透明片材146。透明片材146可设置在半导体基板160的前表面和后表面上，以便覆盖互连件142以及第一电极层420和第二电极层440的全部。
透明片材146可由包括例如树脂的聚合物材料形成，可保护太阳能电池免受外部环境影响，并且可提高互连件142的粘合力。
上述特征、构造、效果等包括在本发明的至少一个实施方式中，并且不应仅限于一个实施方式。此外，当彼此组合或由本领域技术人员修改时，在每个实施方式中例示的特征、构造、效果等可关于其它实施方式来实现。因此，与这些组合和修改相关的内容应被解释为包括在本发明的如在所附的权利要求中公开的范围和精神内。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年11月17日提交的韩国专利申请No.10-2016-0153485的优先权权益，该韩国专利申请的公开内容通过引用并入到本文中。
Claims (10)
1.一种太阳能电池板，该太阳能电池板包括：
多个太阳能电池，所述多个太阳能电池包括第一太阳能电池和第二太阳能电池，
其中，所述第一太阳能电池和所述第二太阳能电池中的每一个包括：
半导体基板；
第一导电区域，所述第一导电区域被设置在所述半导体基板的第一表面上；
第二导电区域，所述第二导电区域被设置在所述半导体基板的与所述半导体基板的所述第一表面相对的第二表面上；
第一透明电极层，所述第一透明电极层被设置在所述第一导电区域上；
第二透明电极层，所述第二透明电极层被设置在所述第二导电区域上；以及
多个互连件，所述多个互连件在所述第一透明电极层上以恒定间距彼此间隔开，以便沿给定方向延伸，并且
其中，所述第一太阳能电池和所述第二太阳能电池中的每一个都不具有在所述半导体基板上与所述多个互连件交叉的金属电极。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池板，其中，所述多个互连件中的每一个包括由金属形成的芯层和被构造为涂覆所述芯层的表面的焊料层，并且
其中，所述多个互连件经由所述焊料层连接到所述第一透明电极层。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池板，该太阳能电池板还包括：多条电极线，所述多条电极线分别被设置在所述第一透明电极层与所述多个互连件之间。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池板，其中，所述多条电极线中的每条电极线包括彼此间隔开的多个焊盘部和被构造为将所述多个焊盘部互连的线部分，并且
其中，每个焊盘部具有比所述多个互连件更大的宽度，并且所述线部分具有比所述多个互连件更小的宽度。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池板，其中，所述多个互连件中的每个互连件包括由金属形成的芯层和被构造为涂覆所述芯层的表面的焊料层，并且
其中，所述多个互连件经由所述焊料层分别连接到所述多条电极线。
6.根据权利要求3所述的太阳能电池板，其中，所述多条电极线中的每条电极线仅经由所述半导体基板上的所述第一透明电极层电连接到相邻的电极线。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池板，其中，所述多个互连件中的每个互连件仅经由所述半导体基板上的所述第一透明电极层电连接到相邻的互连件。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池板，其中，所述第一透明电极层和所述第二透明电极层中的至少一个透明电极层包括分散在该透明电极层的上表面中的纳米级导电材料。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池板，其中，所述第一导电区域包括前表面场区域，所述前表面场区域具有与所述半导体基板相同的导电类型并且具有比所述半导体基板更高的掺杂浓度，并且
其中，所述第二导电区域包括发射极区域，所述发射极区域具有与所述半导体基板的导电类型相反的导电类型。
10.根据权利要求1所述的太阳能电池板，其中，所述第一太阳能电池和所述第二太阳能电池中的每一个还包括被设置在所述半导体基板与所述第一导电区域之间的第一钝化层和被设置在所述半导体基板与所述第二导电区域之间的第二钝化层。
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Application publication date: 20180529 Assignee: Hanhua thinksin Co.,Ltd. Assignor: LG ELECTRONICS Inc. Contract record no.: X2022990000645 Denomination of invention: solar panel Granted publication date: 20201208 License type: Common License Record date: 20220914 |
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