CN111742418A - 太阳能电池以及具备该太阳能电池的电子设备 - Google Patents

太阳能电池以及具备该太阳能电池的电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种即使特定区域输出导出也容易的太阳能电池。太阳能电池(1)是具备以下部件的背面电极型的太阳能电池:半导体基板(11);配置于半导体基板(11)的两主面中一侧主面侧的第1导电型半导体层及第2导电型半导体层;以及与第1导电型半导体层对应的第1电极层(27)及与第2导电型半导体层的第2电极层(37),在一侧主面具有不包含第1导电型半导体层和第2导电型半导体层的特定区域(60),第1电极层(27)和第2电极层(37)分别具有:带状的多个分支电极层(27f、37f);以及使多个分支电极层(27f、37f)的一端连接起来的主干电极层(27b、37b),第1电极层(27)的主干电极层(27b)具有:包围特定区域(60)外缘的包围状主干电极层(27be);以及从包围状主干电极层(27be)起延伸的带状主干电极层(27bb)。

Description

太阳能电池以及具备该太阳能电池的电子设备
技术领域
本发明涉及背面电极型(back contact type)(背面接合型:也被称为backjunction type)的太阳能电池和具备该太阳能电池的电子设备。
背景技术
作为使用半导体基板的太阳能电池,存在在受光面侧和背面侧双面形成有电极的双面电极型的太阳能电池和仅在背面侧形成有电极的背面电极型的太阳能电池。在双面电极型的太阳能电池中,在受光面侧形成电极,因此太阳光被该电极遮挡。另一方面,在背面电极型的太阳能电池中,在受光面侧未形成电极,因此,与双面电极型的太阳能电池相比较,太阳光的受光率较高。在专利文献1中公开有背面电极型的太阳能电池。
图1是从背面侧观察这样的以往的背面电极型的太阳能电池的图。图1所示的太阳能电池1X,在半导体基板11的背面侧具有第1导电型半导体层25X和第2导电型半导体层35X。第1导电型半导体层25X是所谓的梳形的形状,具有相当于梳齿的多个指状部和相当于梳齿的支承部的汇流条部。汇流条部沿着半导体基板11的一个边部向X方向延伸,指状部从汇流条部起向与X方向交叉的Y方向延伸。相同地,第2导电型半导体层35X是所谓的梳形的形状,具有相当于梳齿的多个指状部和相当于梳齿的支承部的汇流条部。汇流条部沿着与半导体基板11的一个边部对置的另一个边部向X方向延伸,指状部从汇流条部起向Y方向延伸。第1导电型半导体层25X的指状部与第2导电型半导体层35X的指状部在X方向上交替地排列。由此,第1导电型半导体层25X的形成区域与第2导电型半导体层35X的形成区域相互啮合。通过这样的构造,能够高效地通过各个半导体层回收因来自受光面侧的入射光而在半导体基板11内引起的光生载流子。
在第1导电型半导体层25X和第2导电型半导体层35X上设置有用于将回收到的光生载流子导出至外部的第1电极层27X和第2电极层37X。第1电极层27X是所谓的梳形的形状,具有相当于梳齿的多个指状部27f和相当于梳齿的支承部的汇流条部27b。汇流条部27b沿着半导体基板11的一个边部向X方向延伸,指状部27f从汇流条部27b向与X方向交叉的Y方向延伸。相同地,第2电极层37X是所谓的梳形的形状,具有相当于梳齿的多个指状部37f和相当于梳齿的支承部的汇流条部37b。汇流条部37b沿着与半导体基板11的一个边部对置的另一个边部向X方向延伸,指状部37f从汇流条部37b起向Y方向延伸。指状部27f与指状部37f在X方向交替地排列(例如参照专利文献1)。
专利文献1:日本特开2009-200267号公报
然而,在可穿戴设备或者手表等电子设备中,可预想要求外观设计性较高的产品,设计各种形状的产品。因此,可认为,在搭载于这样的电子设备的太阳能电池中,也要求符合电子设备的形状的各种形状的产品。例如,可认为,在可穿戴设备或者手表等电子设备中,具有设置于太阳能电池的下部的显示部的观察孔、或者供手表的指针的轴等用的贯通孔那样的特定区域的太阳能电池的需求也变高。
然而,在图1所示的以往的背面电极型的太阳能电池1X中,存在若形成例如贯通孔那样的特定区域,则第1电极层27X的指状部27f断开这种情况。因此,不易导出通过第1电极层27X回收到的载流子,即不易导出太阳能电池1X的输出。
发明内容
本发明的目的在于提供即使具有特定区域输出导出也容易的太阳能电池和具备该太阳能电池的电子设备。
本发明所涉及的太阳能电池是具备以下部件的背面电极型的太阳能电池:半导体基板;配置于半导体基板的两主面中的一侧主面侧的第1导电型半导体层及第2导电型半导体层;以及与第1导电型半导体层对应的第1电极层及与第2导电型半导体层对应的第2电极层,在一侧主面具有不包含第1电极层和第2电极层的特定区域,第1电极层和第2电极层分别具有:带状的多个分支电极层;以及将多个分支电极层的一端起来的主干电极层,第1电极层的主干电极层具有:包围特定区域的外缘的包围状(enclosing)主干电极层;以及从包围状主干电极层延伸的带状主干电极层。
本发明所涉及的电子设备具备上述的太阳能电池。
根据本发明,能够提供即使具有特定区域输出导出也容易的太阳能电池和具备该太阳能电池的电子设备。
附图说明
图1是从背面侧观察以往的太阳能电池的图。
图2是从背面侧观察本实施方式所涉及的太阳能电池的图。
图3是图2的太阳能电池中的III-III线剖视图。
图4是从背面侧观察本实施方式的第1变形例所涉及的太阳能电池的图。
图5是从背面侧观察本实施方式的第2变形例所涉及的太阳能电池的图。
图6是从背面侧观察本实施方式的第3变形例所涉及的太阳能电池的图。
图7是从背面侧观察本实施方式的第4变形例所涉及的太阳能电池的图。
具体实施方式
以下,参照附图,对本发明的实施方式的一个例子进行说明。此外,在各附图中对相同或者相当的部分标记相同的附图标记。另外,为方便起见,也存在省略截面线和部件附图标记等的情况,在这样的情况下,参照其他的附图。
图2是从背面侧观察本实施方式所涉及的太阳能电池的图,图3是图2的太阳能电池中的III-III线剖视图。
如图2和图3所示,太阳能电池1是背面电极型(背面接合型)的太阳能电池。太阳能电池1具备具有2个主面的半导体基板11,在半导体基板11的主面具有第1导电型区域7和第2导电型区域8。
太阳能电池1具备依次层叠于作为半导体基板11的两主面中一个主面的受光这侧的主面亦即受光面侧的钝化层13和防反射层15。另外,太阳能电池1具备依次层叠于半导体基板11的主面中的与受光面相反一侧的主面亦即背面侧的第1导电型区域7的钝化层23、第1导电型半导体层25、以及第1电极层27。另外,太阳能电池1具备依次层叠于半导体基板11的背面侧的第2导电型区域8的钝化层33、第2导电型半导体层35、以及第2电极层37。
<半导体基板>
作为半导体基板11,使用导电型单晶硅基板,例如n型单晶硅基板或者p型单晶硅基板。由此,实现较高的光电转换效率。
优选半导体基板11是n型单晶硅基板。由此,结晶硅基板内的载流子寿命变长。另外,在p型单晶硅基板中,存在因光照射而发生作为p型掺杂剂的B(硼)产生影响并成为再结合中心的LID(Light Induced Degradation,光致衰减)这种情况,而在n型单晶硅基板中LID被进一步抑制。
也可以半导体基板11在两主面中的一侧主面侧亦即背面侧具有被称为纹理构造的金字塔型的微小的凹凸构造。由此,未被半导体基板11吸收而通过的光的回收效率提高。
另外,也可以半导体基板11在受光面侧具有被称为纹理构造的金字塔型的微小的凹凸构造。由此,在受光面上入射光的反射减少,而半导体基板11中的光封闭效果提高。
优选半导体基板11的厚度是50μm以上200μm以下,更优选是60μm以上180μm以下,更进一步优选是70μm以上180μm以下。这样,通过半导体基板11的厚度较薄,从而使太阳能电池1的释放电压提高,另外材料成本也减少。
此外,也可以作为半导体基板11使用导电型多晶硅基板,例如n型多晶硅基板或者p型多晶硅基板。该情况下,更低价地制造背面电极型太阳能电池。
<防反射层>
防反射层15隔着钝化层13形成于半导体基板11的受光面侧。钝化层13由本征硅系层。钝化层13终止半导体基板11的表面缺陷,并抑制载流子的再结合。
作为防反射层15适宜使用折射率为1.5以上2.3以下左右的透光性膜。作为防反射层15的材料,优选SiO、SiN、或者SiON等。防反射层15的形成方法不特别地限定,但优选使用能够进行精密的膜厚控制的CVD(Chemical Vapor Deposition,化学气相沉积)法。根据基于CVD法的成膜,通过材料气体或者成膜条件的控制来控制膜质。
在本实施方式中,由于在受光面侧未形成电极(背面电极型),因此太阳光的受光率较高,而光电转换效率提高。
<第1导电型半导体层和第2导电型半导体层>
第1导电型半导体层25隔着钝化层23形成于半导体基板11的背面侧的第1导电型区域7,第2导电型半导体层35隔着钝化层33形成于半导体基板11的背面侧的第2导电型区域8。第1导电型半导体层25成为与后述的第1电极层27的形状(参照图2)对应的形状,第2导电型半导体层35成为与后述的第2电极层37的形状(参照图2)对应的形状。
第1导电型半导体层25由第1导电型硅系层形成,例如由p型硅系层形成。第2导电型半导体层35由与第1导电型不同的第2导电型的硅系层形成,例如由n型硅系层形成。此外,也可以是,第1导电型半导体层25是n型硅系层,第2导电型半导体层35是p型硅系层。
p型硅系层和n型硅系层由非晶硅层、或者包含非晶硅与结晶硅的微晶硅层形成。作为p型硅系层的掺杂剂杂质,适宜使用B(硼),作为n型硅系层的掺杂剂杂质,适宜使用P(磷)。
第1导电型半导体层25和第2导电型半导体层35的形成方法不特别地限定,但优选使用CVD法。作为材料气体,例如适宜使用SiH4气体,作为掺杂剂添加气体,例如,适宜使用以氢进行了稀释的B2H6或者PH3。另外,为了使光的透射性提高,例如,也可以微量添加氧或者碳这样的杂质。该情况下,例如,在CVD成膜时导入CO2或者CH4这样的气体。
作为第1导电型半导体层25和第2导电型半导体层35的形成方法的另一个例子,举出热扩散掺杂法、激光掺杂法等。
在背面电极型的太阳能电池中,在受光面侧受光,而在背面侧回收所生成的载流子,因此第1导电型半导体层25与第2导电型半导体层35形成于同一面内。作为将第1导电型半导体层25与第2导电型半导体层35在同一面内形成为规定形状(刻画图案)的方法不特别地限定,也可以采用利用了掩膜的CVD法,或者也可以采用利用了抗蚀剂、蚀刻液、或是蚀刻膏等的蚀刻法。
优选第1导电型半导体层25与第2导电型半导体层35未接合。因此,也可以在这些层之间设置绝缘层(不图示)。例如,在p型硅系薄膜与n型硅系薄膜间的边界部分设置绝缘层的情况下,若通过CVD法使氧化硅等绝缘层成膜,则能够简化成膜工序,而可以谋求工序成本的减少和成品率的提高。
<钝化层>
钝化层23、33由本征硅系层形成。钝化层23、33终止半导体基板11的表面缺陷,并抑制载流子的再结合。由此,载流子的寿命提高,因此太阳能电池的输出提高。
<第1电极层和第2电极层>
第1电极层27形成于第1导电型半导体层25上,第2电极层37形成于第2导电型半导体层35上。第1电极层27与第2电极层37分离(此外,未直接地电连接)。
也可以第1电极层27和第2电极层37由透明导电层形成,该透明导电层由透明导电性材料构成。使用透明导电性金属氧化物,例如使用氧化铟、氧化锡、氧化锌、氧化钛以及它们的复合氧化物等作为透明导电性材料。在它们中,也优选以氧化铟为主要成分的铟系复合氧化物。从较高的导电率和透明性的观点来看,特别优选铟氧化物。并且,为了确保可靠性或者更高的导电率,优选在铟氧化物中添加掺杂剂。作为掺杂剂,例如可举出Sn、W、Zn、Ti、Ce、Zr、Mo、Al、Ga、Ge、As、Si、或者S等。
作为这样的透明电极层的形成方法,使用溅射法等物理气相堆积法、或者利用了有机金属化合物与氧或者水间的反应的化学气相堆积法(例如CVD法)等。
此外,第1电极层27和第2电极层37不限定于透明电极层,也可以具有层叠于透明电极层上的金属电极层。即,也可以是透明电极层与金属电极层层叠而成的层叠型的第1电极层和第2电极层。另外,也可以第1电极层和第2电极层中,一个是层叠型的电极层,另一个是单层型的透明电极层。金属电极层由金属材料形成。作为金属材料,例如使用Cu、Ag、Al以及它们的合金。
作为金属电极层的形成方法,使用例如使用Ag膏丝网印刷等印刷法、或者例如使用Cu的电镀等镀覆法等。另外,第1电极层27和第2电极层37也可以仅由金属电极层形成。
优选第1电极层27的宽度比第1导电型半导体层25的宽度小,第2电极层37的宽度比第2导电型半导体层35的宽度小。
为了高效地导出在第1导电型半导体层25和第2导电型半导体层3回收到的光生载流子,优选第1电极层27和第2电极层37的宽度相对于第1导电型半导体层25和第2导电型半导体层35尽可能地大。因此,优选第1电极层27的宽度比第1导电型半导体层25的宽度的0.5倍大,更优选比第1导电型半导体层25的宽度的0.7倍大。相同地,优选第2电极层37的宽度比第2导电型半导体层35的宽度的0.5倍大,更优选比第2导电型半导体层35的宽度的0.7倍大。
此外,在第1导电型半导体层25与第2导电型半导体层35间的边界部分设置有绝缘层、其他的层,而第1电极层27与第2电极层37分离的情况下,也可以第1电极层27和第2电极层37的宽度分别比第1导电型半导体层25的宽度和第2导电型半导体层35的宽度大。
另一方面,为了在第1导电型半导体层25和第2导电型半导体层35高效地回收半导体基板11中的光生载流子,优选第1电极层27(后述的第1分支电极层27f和第1主干电极层27b)和第2电极层37(后述的第2分支电极层37f和第2主干电极层37b)的宽度一定程度地小。
第1分支电极层27f和第2分支电极层37f以及与各个分支电极层对应的第1导电型半导体层25和第2导电型半导体层35的宽度若一定程度地小,则不特别地限定,但分别优选在50~3000μm的范围。此外,所谓导电型层和电极层的宽度,只要未特别地说明,就表示与延伸方向正交的方向。
另一方面,从电气输送的观点来看,为了抑制电阻损失,主干电极层需要一定程度的截面积,而需要以主干电极层的宽度和高度来确保截面积。由此,优选与第1主干电极层27b和第2主干电极层37b和各自的主干电极层对应的第1导电型半导体层25和第2导电型半导体层35的宽度分别在50~5000μm的范围。
若提高第1电极层27和第2电极层37的高度,则相对于在面方向流动的电流的截面积增大,因此串联电阻。然而,若提高电极层的高度,则存在半导体层与电极层间的界面的应力变大,而产生电极剥离这种情况。并且,在背面电极型太阳能电池中,由于电极仅设置于单面,因此存在若电极层的高度变大,则基板表里的应力变得不均衡,而容易产生太阳能电池的翘曲等变形,而太阳能电池破损这种情况。另外,若因电极界面的应力而太阳能电池变形,则在模块化时,存在产生错位或者短路等不良情况这种情况。由此,优选第1电极层27和第2电极层37的高度是100μm以下,更优选是60μm以下,更进一步优选是30μm以下。
此外,电极的高度是从基板的主面至电极的顶点这种距离。在存在因用于半导体层形成的蚀刻等而使基板的厚度局部地变小的区域这种情况下,确定平行于基板的主面的基准面,而将从该基准面至电极的顶点的距离定义为电极的高度即可。
<第1特定区域和第2特定区域>
在太阳能电池1中,在半导体基板11的主面上形成有1个或者多个第1特定区域60和1个或者多个第2特定区域61。在图2所示的本实施方式的太阳能电池1中,形成有3个第1特定区域60和1个第2特定区域61。第1特定区域60和第2特定区域61是不包含第1电极层27和第2电极层37的区域。此外,也可以是,在第1特定区域60和第2特定区域61包含有钝化层23和第1导电型半导体层25、以及钝化层33和第2导电型半导体层35。例如,在可穿戴设备或者手表等电子设备中,第1特定区域60是设置于太阳能电池的下部的用于显示部的观察孔等的贯通孔,第2特定区域61是用于手表的表针的轴等的贯通孔。
或者,也可以第1特定区域60和第2特定区域61设置于半导体基板11上,是具有电阻比第1电极层27和第2电极层37高的材料的区域。
第1特定区域60和第2特定区域61例如在半导体基板11的主面的俯视下是圆形形状。此外,第1特定区域60和第2特定区域61的形状不限定于此,也可以是带形形状或者多边形形状(例如三角形形状或者四边形形状)。
也可以第1特定区域60和第2特定区域61在半导体基板11内形成多个,也可以形成单个。在形成多个第1特定区域60的情况下,多个第1特定区域60的面积也可以相同,也可以不同。另外,在形成多个第2特定区域61的情况下,多个第2特定区域61的面积也可以相同,也可以不同。另外,第1特定区域60和第2特定区域61的面积也可以相同,也可以不同。
第1特定区域60的外缘被后述的第1电极层27(或者,第2电极层37)中的第1包围状主干电极层27be(或者,第2包围状主干电极层37be)包围。另一方面,第2特定区域61的外缘被后述的第1电极层27(或者,第2电极层37)中的第1分支电极层27f(或者,第2分支电极层37f)包围。
<第1电极层和第2电极层的详细内容>
优选第1电极层27和第2电极层37分布并形成在半导体基板11的主面中除第1特定区域60和第2特定区域61以外的全部的区域。由此,有效发电面积扩大,光电转换效率提高。
第1电极层27包含多个第1分支电极层27f和3个第1主干电极层27b。另外,第2电极层37包含多个第2分支电极层37f和3个第2主干电极层37b。
<<第1分支电极层和第2分支电极层>>
第1分支电极层27f和第2分支电极层37f是所谓的指状电极,具有带那样的形状(带状)。第1分支电极层27f和第2分支电极层37f的形状也可以是直线状,也可以是曲线状。
第1分支电极层27f和第2分支电极层37f的电极图案不特别地限定,但优选例如是在除第1特定区域60、第2特定区域61、第1主干电极层27b以及第2主干电极层37b的形成区域以外的区域中,为与半导体基板11同心圆状的图案。换言之,对第1分支电极层27f和第2分支电极层37f而言,优选形成为中心与半导体基板11的中心重叠,而与半导体基板11的相似形状重叠。由此,第1分支电极层27f和第2分支电极层37f跨半导体基板11内的区域整体地无缝隙地分布,并且在半导体基板11的周缘处变得不易断开。
并且,通过分支电极层成为这样的形状,从而即使是因分支电极层的形成而在半导体基板11产生了翘曲的情况下,该翘曲也在基板整体相对均匀地产生,而变得不易产生局部较大的翘曲。由此,抑制太阳能电池的破损等的产生。
就第1分支电极层27f和第2分支电极层37f而言,若考虑局部的范围,则优选通过在垂直于延伸方向的方向(例如,垂直于各点上的切线的方向)上交替地配置而局部地平行排列。
在邻接的第1主干电极层27b与第2主干电极层37b之间,第1分支电极层27f的一端连接于第1主干电极层27b,第1分支电极层27f的另一端与第2主干电极层37b分离。另外,第2分支电极层37f的一端连接于第2主干电极层37b,第2分支电极层37f的另一端与第1主干电极层27b分离。
第1分支电极层27f中,离半导体基板11的中心最近的第1分支电极层27f包围第2特定区域61的外缘。该第1分支电极层27f的形状也可以是环状(闭环状),也可以是开环状。
<<第1主干电极层>>
第1主干电极层27b是所谓的汇流条电极,是带那样的形状(带状),或者是使带状或是卷起或是连结起来而形成的复杂的形状。第1主干电极层27b的形状也可以是直线状,也可以是曲线状。第1主干电极层27b包含第1包围状主干电极层27be和第1带状主干电极层27bb。
<<<第1包围状主干电极层>>>
第1包围状主干电极层27be形成为包围第1特定区域60的外缘。第1包围状主干电极层27be的形状也可以是环状(闭环状),也可以是开环状。第1包围状主干电极层27be的形状也可以是曲线状,也可以是直线状,第1包围状主干电极层27be的形状也可以是圆形形状,也可以是多边形形状。
<<<第1带状主干电极层>>>
第1带状主干电极层27bb是沿着从半导体基板11的中心起朝向外缘的放射方向,换言之,沿着自第1分支电极层27f的同心圆中心起的放射方向,而从第1包围状主干电极层27be起开始延伸的带状。由此,第1带状主干电极层27bb从第1包围状主干电极层27be起开始延伸而与同心圆状的第1分支电极层27f交叉。第1带状主干电极层27bb的形状也可以是直线状,也可以是曲线状。
多个第1分支电极层27f连接于第1包围状主干电极层27be和第1带状主干电极层27bb。由此,能够防止由贯通孔或者高电阻区域等第1特定区域60导致的分支电极层的断开,而防止第1分支电极层27f不与第1主干电极层27b连接而电气孤立这种情况。由此,在多个第1分支电极层27f回收到的载流子被经由第1主干电极层27b(第1包围状主干电极层27be、第1带状主干电极层27bb)回收,即太阳能电池1的输出提高。
<<第2主干电极层>>
第2主干电极层37b是所谓的汇流条电极,是在半导体基板11上以放射状地延伸的带状。第2主干电极层37b也可以是直线状,也可以是曲线状。
第2主干电极层37b配置于相邻的第1主干电极层27b之间,多个第2分支电极层37f连接于第2主干电极层37b。由此,能够防止第2分支电极层37f不与第2主干电极层37b连接而电气孤立这种情况。由此,在多个第2分支电极层37f回收到的载流子被经由第2主干电极层37b回收,即太阳能电池1的输出提高。
根据以上内容,第1主干电极层27b和第2主干电极层37b可靠地回收在太阳能电池1的整域中的多个第1分支电极层27f和第2分支电极层37f回收到的载流子,而使太阳能电池1的输出提高。
在本实施方式的背面电极型太阳能电池中,优选用于特别是主要在可穿戴用途(手表或者智能手表、传感器)等低照度环界下使用的电子设备。该情况下,通常被照射的光较弱,而电阻损失不像太阳能电池面板那样大。因此,通过在第1主干电极层27b和第2主干电极层37b的局部分别形成阳极和阴极的导出电极(未图示),从而使回收到的载流子容易地导出。作为导出电极的形成方法,使用例如使用Ag膏的丝网印刷等印刷法、或者例如使用Cu的电镀等镀覆法等。或者,也可以导出电极由焊料等形成。
(第1变形例)
图4是从背面侧观察本实施方式的第1变形例所涉及的太阳能电池的图。图4所示的太阳能电池1就在图2所示的太阳能电池1中第2电极层37的第2主干电极层37b具有第2包围状主干电极层37be和第2带状主干电极层37bb这点上与本实施方式不同。
第1电极层27的第1主干电极层27b的第1包围状主干电极层27be形成为包围4个第1特定区域60中的2个(一部分)的外缘。另一方面,第2包围状主干电极层37be形成为包围4个第1特定区域60中的剩余的2个(一部分以外的另一部分)的外缘。
换言之,第1包围状主干电极层27be形成为包围第1特定区域60和第2特定区域61中2个第1特定区域60的外缘。另一方面,第2包围状主干电极层37be形成为包围剩余的第1特定区域60和第2特定区域61中2个第1特定区域60的外缘(此外,也可以存在如第2特定区域61那样未被第1、第2包围状主干电极层27be、37be包围的特定区域)。
第2包围状主干电极层37be的形状也可以是环状(闭环状),也可以是开环状。第2包围状主干电极层37be的形状也可以是曲线状,也可以是直线状,第2包围状主干电极层37be的形状也可以是圆形形状,也可以是多边形形状。
第2带状主干电极层37bb是沿着从半导体基板11的中心起朝向外缘的放射方向,换言之,沿着自第2分支电极层37f的同心圆中心起的放射方向,而从第2包围状主干电极层37be起延伸的带状。由此,第2带状主干电极层37bb从第2包围状主干电极层37be起延伸并与同心圆状的第2分支电极层37f交叉。第2带状主干电极层37bb的形状也可以是直线状,也可以是曲线状。
2个第1主干电极层27b(第1包围状主干电极层27be、第1带状主干电极层27bb)彼此以半导体基板11的中心附近为界对置配置,2个第2主干电极层37b(第2包围状主干电极层37be、第2带状主干电极层37bb)彼此也以半导体基板11的中心附近为界对置配置。并且,通过各主干电极层27b、37b的对置配置方向在半导体基板11的中心附近交叉,从而第1主干电极层27b与第2主干电极层37b配置为相邻。即,第1主干电极层27b与第2主干电极层37b以画圆的方式交替排列,而相邻地配置。
根据此,不需要如图2所示那样在相邻的第1包围状主干电极层27be之间设置仅为带状的第2主干电极层37b,而在材料成本的方面等存在优点。另外,为像这样交替地配置不同种类的包围状主干电极层,优选第1特定区域60的个数为偶数个。此外,在第1特定区域60的个数为奇数个的情况下,由于至少在一处使同种的包围状主干电极层相邻地配置,因此需要在其之间配置其他种类的主干电极,但在该情况下也能够将主干电极的个数限制在最小限度,因此抑制材料成本。
(第2变形例)
图5是从背面侧观察本实施方式的第2变形例所涉及的太阳能电池的图。图5所示的太阳能电池1就在图2所示的太阳能电池1中由第1包围状主干电极层27be与第2包围状主干电极层37be两方包围1个第1特定区域60的外缘这点上与本实施方式不同。
第1电极层27的第1包围状主干电极层27be包围第1特定区域60外缘的一半(一部分),第2电极层37的第2包围状主干电极层37be包围第1特定区域60外缘的剩余的一半(一部分以外的另一部分)。第1电极层27的第1带状主干电极层27bb与第2电极层37的第2带状主干电极层37bb邻接并延伸。
根据此,不需要如图2那样在相邻的第1包围状主干电极层27be之间设置仅为带状的第2主干电极层37b,而在材料成本的方面等存在优点。并且,即使在如图5那样第1特定区域60存在奇数个的情况下,也通过将相邻的包围状主干电极的相对的周缘设为不同种类,从而不需要在相邻的包围状主干电极之间设置主干电极,因此在材料成本的方面等存在优点。
在如图2那样第1特定区域60四周的包围状主干电极层为一种包围状主干电极层的情况下,来自跨包围状主干电极层整周上连接的分支电极层的电流在主干电极层流动,但在如图5所示的第2变形例那样的情况下,第1包围状主干电极层27be与第2包围状主干电极层37be分摊第1特定区域60的整周。因此,在半导体基板11内具有相同的特定区域(例如偶数个)的情况下,第2变形例中的在第1主干电极层27b与第2主干电极层37b流动的电流的合计值与第1变形例中的在连接于包围状主干电极层的主干电极层流动的电流相同。由此,从电阻损失的观点来看,第1变形例中的主干电极层中使用的金属材料与第2变形例中的第1主干电极层27b和第2主干电极层37b的合计的金属材料使用同等程度的量的材料即可,在第2变形例中,即使通过使用不同种类的主干电极而使根数翻倍,也能够通过使其线宽度或者高度减半从而将材料成本抑制在相同程度。
(第3变形例)
图6是从背面侧观察本实施方式的第3变形例所涉及的太阳能电池的图。图6所示的太阳能电池1就在图2所示的太阳能电池1中第1包围状主干电极层27be例如一条直线状地排列为一列这点上与本实施方式不同。位于中央的第2特定区域61在不是被多个分支电极连接起来的包围状主干电极层,而是被第1分支电极层27f包围这点上,与第1特定区域60不同。该位于中央的第2特定区域61形成于未断开分支电极的位置,因此不需要具有包围状主干电极层,但这样的第2特定区域61只能形成于相对于分支电极的图案受限的位置。为了提高太阳能电池的外观设计的任意性,要求不仅是这样的受限的位置上的特定区域,还在任意的位置具有特定区域,因此使用包围状主干电极层变得重要。
(第4变形例)
图7是从背面侧观察本实施方式的第4变形例所涉及的太阳能电池的图。图7所示的太阳能电池1就在半导体基板11的周缘具有第1主干电极层27b这点上与本实施方式不同。在图7中,与其他的图不同,示出第1分支电极层27f和第2分支电极层37f与基板的形状的相似形状完全不同的例子。这样的情况下,与如图2那样第1分支电极层27f和第2分支电极层37f形成为中心与半导体基板11的中心重叠,并且与半导体基板11的相似形状重叠这种情况不同,由于防止由半导体基板11的周缘导致的分支电极层的断开,因此优选在半导体基板11的周缘具有第1主干电极层27b。即使在这样的情况下,只要带状主干电极层从包围状主干电极层起延伸而与分支电极层交叉即可。
(电子设备)
优选本实施方式的太阳能电池1在实用化时被模块化。太阳能电池的模块化通过适当的方法进行。例如,通过在阳极与阴极双方的主干电极层27b、37b上、或者在分别设置于它们的导出电极(不图示)上,连接布线或者接触销等,能够进行电气导出。另外,背面电极型太阳能电池通过被密封剂和玻璃板密封而被模块化。这样模块化后的太阳能电池能够搭载于可穿戴用途(手表或者智能手表、传感器)的电子设备。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但本发明不限定于上述的本实施方式而能够进行各种变形。例如,在上述的实施方式中,例示了异质结型的太阳能电池,但本发明的特征并不限于异质结型的太阳能电池,也能够用于同质结型的太阳能电池等各种太阳能电池。
另外,在上述的实施方式中,例示了一种背面电极型的太阳能电池1,该背面电极型的太阳能电池1具备依序层叠于半导体基板11的背面侧的第1导电型区域7上的钝化层23、第1导电型半导体层25以及第1电极层27;以及依序层叠于半导体基板11的背面侧的除第1导电型区域7以外的第2导电型区域8上的钝化层33、第2导电型半导体层35以及第2电极层37。然而,本发明不限于这样的太阳能电池1,也可以是第1导电型半导体层的至少局部与第2导电型半导体层的至少局部重叠的背面电极型的太阳能电池。该情况下,只要与第1导电型半导体层对应的第1电极层由上述的第1枝极层和第1主干电极层(第1包围状主干电极层以及/或者第1带状主干电极层)形成,与第2导电型半导体层对应的第2电极层由上述的第2枝极层和第2主干电极层(第2包围状主干电极层以及/或者第2带状主干电极层)形成即可。
附图标记说明:
1、1X...太阳能电池;7...第1导电型区域;8...第2导电型区域;11...半导体基板;13、23、33...钝化层;15...防反射层;25、25X...第1导电型半导体层;27、27X...第1电极层;27b...第1主干电极层(汇流条电极、汇流条部);27bb...第1带状主干电极层;27be...第1包围状主干电极层;27f...第1分支电极层(指状电极、指状部);35、35X...第2导电型半导体层;37、37X...第2电极层;37b...第2主干电极层(汇流条电极、汇流条部);37bb...第2带状主干电极层;37be...第2包围状主干电极层;37f...第2分支电极层(指状电极、指状部);60...贯通孔(第1特定区域);61...贯通孔(第2特定区域)。

Claims (15)

1.一种太阳能电池,是具备以下部件的背面电极型的太阳能电池:半导体基板;配置于上述半导体基板的两主面中一侧主面侧的第1导电型半导体层及第2导电型半导体层;以及与上述第1导电型半导体层对应的第1电极层及与上述第2导电型半导体层对应的第2电极层,其中,
在上述一侧主面具有不包含上述第1电极层和上述第2电极层的特定区域,
上述第1电极层和上述第2电极层分别具有:带状的多个分支电极层;以及使上述多个分支电极层的一端连接起来的主干电极层,
上述第1电极层的主干电极层具有:包围上述特定区域外缘的包围状主干电极层;以及从上述包围状主干电极层起延伸的带状主干电极层。
2.根据权利要求1所述的,其中,
上述太阳能电池具有多个上述特定区域,
上述第1电极层具有多个上述主干电极层,
多个上述主干电极层的包围状主干电极层包围多个上述特定区域的外缘。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池,其中,
上述太阳能电池具有多个上述特定区域,
上述第1电极层和上述第2电极层分别具有1个以上上述主干电极层,
上述第2电极层的主干电极层具有:包围状主干电极层;以及从上述包围状主干电极层起延伸的带状主干电极层,
上述第1电极层的1个以上上述主干电极层的包围状主干电极层包围多个上述特定区域中至少一个上述特定区域的外缘,
上述第2电极层的1个以上上述主干电极层的包围状主干电极层包围多个上述特定区域中的剩余的上述特定区域中的至少一个外缘。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池,其中,
上述第1电极层的包围状主干电极层与上述第2电极层的包围状主干电极层相邻。
5.根据权利要求2~4中任一项所述的太阳能电池,其中,
在相邻的上述第1电极层的主干电极层之间配置上述第2电极层的上述主干电极层。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池,其中,
上述第1电极层的包围状主干电极层包围上述特定区域的外缘的一部分,
上述第2电极层的包围状主干电极层包围上述特定区域的外缘的上述一部分以外的另一部分,
上述第1电极层的带状主干电极层与上述第2电极层的带状主干电极层邻接。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的太阳能电池,其中,
上述包围状主干电极层的形状是环状或者开环状。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池,其中,
上述包围状主干电极层的形状是曲线状或者直线状。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的太阳能电池,其中,
上述带状主干电极层的形状是曲线状或者直线状。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的太阳能电池,其中,
上述分支电极层的形状是曲线状或者直线状。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的太阳能电池,其中,
上述特定区域是贯通孔,或者具有电阻比上述第1电极层和上述第2电极层高的材料。
12.根据权利要求2或3所述的太阳能电池,其中,
多个上述特定区域的面积相同或者不同。
13.根据权利要求2或3所述的太阳能电池,其中,
多个上述特定区域排列为一列。
14.根据权利要求1~13中任一项所述的太阳能电池,其中,
上述分支电极层在除了上述主干电极层和上述特定区域以外的区域形成为中心与上述半导体基板的中心重叠,而与上述半导体基板的相似形状重叠。
15.一种电子设备,其中,
具备权利要求1~14中任一项所述的太阳能电池。
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