JP2014236217A - Solar cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池に関し、特に、電界発光を低減する太陽電池に関する。 The present invention relates to a solar cell, and more particularly to a solar cell that reduces electroluminescence.
太陽電池の生産プロセスにおいては、製品が最終的に検査を受けてからその品質を確保できる。測定が必要とされる欠陥項目は、材料瑕疵、焼結、製造工程汚染、微視的な亀裂、回路断線等が含まれる。電気テスト方法で、これらの欠陥製品を除去できる。ただし、微視的な亀裂や回路断線という2つの欠陥は、変換効率への影響が大きくないにしても、製品の安定性と寿命について極めて大きな影響があるため、外観測定方法でこれらの欠陥を検出する必要がある。 In the production process of solar cells, the quality can be ensured after the product is finally inspected. Defect items that need to be measured include material defects, sintering, manufacturing process contamination, microscopic cracks, circuit breaks, and the like. Electrical test methods can remove these defective products. However, the two defects, microscopic cracks and circuit breaks, have a very large effect on the stability and life of the product even if they do not have a large effect on the conversion efficiency. It needs to be detected.
外観測定方法では、エレクトロルミネセンス(Electroluminescence、EL)が最も普及している。ELは、太陽電池に順方向電流を印加すると、太陽電池が発光ダイオードのように近赤外光を発し、その光の強度が入力電流の大きさと関係する以外に、欠陥とも関係がある。欠陥がある時、電流が回路を通過しても光を発しないため、欠陥が存在していることが分かる。 As the appearance measurement method, electroluminescence (EL) is most popular. When the forward current is applied to the solar cell, the EL emits near-infrared light like a light-emitting diode, and the intensity of the light is related to the magnitude of the input current and is also related to defects. When there is a defect, it can be seen that the defect exists because no light is emitted even if the current passes through the circuit.
図1Aの従来技術の太陽電池を示す図を参照しながら説明する。ここでは、3本のバスバー電極3本の120(Bus Bar Electrode)、複数のフィンガー電極(Finger Electrode)110を太陽電池用基板100上に配置する。この太陽電池は、製造工程の原因により太陽電池の正面電極構造の局所領域1に断線が生じている。
Description will be made with reference to the diagram of the prior art solar cell of FIG. 1A. Here, three bus bar electrodes 120 (Bus Bar Electrode) and a plurality of finger electrodes (Finger Electrode) 110 are arranged on the
次に、図1Bの従来技術の太陽電池構造の局所領域1の拡大図を参照しながら説明する。順方向電流を太陽電池に印加した後、太陽電池は本来電流が通過したところで近赤外光を発するはずであるが、局所領域1で断線箇所111が生じ、経路が長すぎて、電流が断線箇所111に十分流れることができないため、フィンガー電極115が赤外光を発することができない。赤外線カメラで局所領域1を撮影した時、フィンガー電極115の一部が暗色であった。
Next, a description will be given with reference to an enlarged view of the local region 1 of the conventional solar cell structure of FIG. 1B. After applying the forward current to the solar cell, the solar cell should emit near-infrared light when the current originally passes, but the
このEL測定は、現在太陽電池の重要な品質測定基準で、一般的に該フィンガー電極のEL測定時常に電流の経路が長すぎることにより断線箇所111に到達できないため、フィンガー電極115全体が暗色になり、集電効率の低下と判断され、つまりEL欠陥の問題があるとされ、太陽電池全体が不良品と見なされて廃棄される。しかし、該フィンガー電極115自体は、太陽電池の発電時、実際には集電能力を持っている。
よって、如何にして太陽電池のEL測定時に発見した断線問題を減らし、更にフィンガー電極の集電能力を改善するかが、太陽電池業者の技術開発の1つの重要な技術課題となっている。
This EL measurement is currently an important quality metric for solar cells. Generally, the
Therefore, how to reduce the disconnection problem discovered during the EL measurement of the solar cell and further improve the current collection capability of the finger electrode is one important technical issue for the technical development of solar cell manufacturers.
そこで、本発明は上記従来技術の問題点に鑑みて、太陽電池の断線で生じるEL測定の不良問題を減らすことで、発電効率を低下させない前提の下で良好な太陽電池の品質を維持するという具体的効果を奏する太陽電池を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above-mentioned problems of the prior art, the present invention maintains good solar cell quality under the premise that power generation efficiency is not lowered by reducing the problem of EL measurement failure caused by disconnection of the solar cell. It aims at providing the solar cell which has a specific effect.
本発明は、第1表面と第2表面とを備える太陽電池用基板と、太陽電池用基板の第1表面上で互いに隔離して配置される複数組の電極集合体とを含む太陽電池を提供する。
各電極集合体は、太陽電池用基板の第1表面に設けられるバスバー電極と、バスバー電極の両側に間隔を持って配置される複数のフィンガー電極と、太陽電池用基板の第1表面上に設けられ、少なくとも2個のフィンガー電極の末端に接続する少なくとも1個の接続用ワイヤ電極と、太陽電池用基板の第1表面上に設けられ、該バスバー電極と平行で且つ該フィンガー電極両端の間に設けられ、少なくとも2個の隣り合う該フィンガー電極に接続するための少なくとも1個の垂直なフィンガー電極とを含む。
The present invention provides a solar cell including a solar cell substrate having a first surface and a second surface, and a plurality of sets of electrode assemblies arranged separately from each other on the first surface of the solar cell substrate. To do.
Each electrode assembly is provided on the first surface of the solar cell substrate, a bus bar electrode provided on the first surface of the solar cell substrate, a plurality of finger electrodes arranged on both sides of the bus bar electrode, and a gap. At least one connecting wire electrode connected to the ends of at least two finger electrodes, provided on the first surface of the solar cell substrate, parallel to the bus bar electrode and between both ends of the finger electrodes. And at least one vertical finger electrode for connecting to at least two adjacent finger electrodes.
以下に、実施形態において本発明の詳細な特徴及び利点を詳述する。その内容は当業者に本発明の技術内容を理解させると共に、当業者はこれをもって本発明を実施でき、且つ本明細書で開示される内容、特許請求の範囲及び図面に基き、当業者が容易に本発明に関する目的及び利点を理解できる。 Hereinafter, detailed features and advantages of the present invention will be described in detail in the embodiments. The contents make it possible for those skilled in the art to understand the technical contents of the present invention, and for those skilled in the art to practice the present invention, and based on the contents disclosed in this specification, the claims, and the drawings, those skilled in the art can easily perform the present invention. The objects and advantages of the present invention can be understood.
図2Aは、本発明に係る太陽電池の正面電極構造の一実施例を示す図である。図2Bは、図2Aの本発明に係る太陽電池の構造の局所領域2拡大図である。
図2Aと図2Bを参照しながら説明する。本発明に係る太陽電池は、複数のバスバー電極120(本実施例は3個のバスバー電極120)と複数のフィンガー電極110と複数の接続用ワイヤ電極130と複数の垂直なフィンガー電極140とを含む。バスバー電極120は太陽電池基板100上に間隔を持って配置される。実質上、図2Aの実施例において太陽電池の構造は、3組の電極集合体3、4、5を含み、この3組の電極集合体3、4、5が太陽電池用基板100上に互いに隔離して配置される。
電極集合体3、4、5は、太陽電池用基板100の第1表面に設けられるバスバー電極120と、バスバー電極120の両側に間隔を持って配置される複数のフィンガー電極110と、太陽電池用基板100の第1表面上に設けられ、各接続用ワイヤ電極130が少なくとも2個のフィンガー電極110の末端に接続する複数の接続用ワイヤ電極130と、太陽電池用基板100の第1表面上に設けられ、且つ各垂直なフィンガー電極140が該バスバー電極120と平行し、且つ該フィンガー電極両端の間に設けられ、少なくとも2個の隣り合うフィンガー電極110に接続するための複数の垂直なフィンガー電極140とを各々含む。
図2Aに示すように、フィンガー電極110の両端は、バスバー電極120と接続用ワイヤ電極130に各々接続し、垂直なフィンガー電極140がフィンガー電極110の両端の間に設けられるため、垂直なフィンガー電極140の対向位置はバスバー電極120と接続用ワイヤ電極130の間にある。本実施例において各垂直なフィンガー電極140と各接続用ワイヤ電極130が接続する隣り合うフィンガー電極は、同一である。
FIG. 2A is a diagram showing an embodiment of a front electrode structure of a solar cell according to the present invention. FIG. 2B is an enlarged view of the
This will be described with reference to FIGS. 2A and 2B. The solar cell according to the present invention includes a plurality of bus bar electrodes 120 (three
The
As shown in FIG. 2A, both ends of the
図2A及び図2Bを従来技術の図1A及び図1Bと比較すると、その相違点は本実施例の電極集合体3、4、5の間において間隔を持って互いに隔離して配置され、且つ複数の垂直なフィンガー電極140と複数の接続用ワイヤ電極130を追加し、各垂直なフィンガー電極140が少なくとも2個のフィンガー電極110に接続し、太陽電池構造の局所領域2の拡大図の図2Bから見ると、垂直なフィンガー電極140と接続用ワイヤ電極130を加えた後、EL測定時の電流経路を短くすることができることである。
本実施例において、垂直なフィンガー電極140とバスバー電極120は0度交角となり、つまりバスバー電極120に平行する。その他の実施例において、該垂直なフィンガー電極140と該バスバー電極120の間が45度未満の交角とすることができ、つまり該垂直なフィンガー電極140は隣り合う両フィンガー電極110に斜めに接続できる。
Comparing FIG. 2A and FIG. 2B with FIG. 1A and FIG. 1B of the prior art, the difference is that the
In this embodiment, the
次に、図2Cの断線箇所111を参照する。垂直なフィンガー電極140と接続用ワイヤ電極130を加えた後、その電流経路は短くなり且つ選択可能な経路が多くなる。フィンガー電極110に断線箇所111が現れた時、電流は垂直なフィンガー電極140と接続用ワイヤ電極130を介して断線箇所111に到達して発光させることができるため、EL測定を利用すると、設けた本発明の垂直なフィンガー電極140と接続用ワイヤ電極130を通じて従来技術中の断線箇所111がEL測定中にやはり発光させることが可能なことを発見できる。
よって垂直なフィンガー電極140と接続用ワイヤ電極130を加えた後、断線箇所111がEL測定において暗色になる問題を確実に改善できる。逆に、本実施例においてフィンガー電極110に断線箇所111があり、光照射後該断線箇所111の付近で発生する電流はやはり垂直なフィンガー電極140と接続用ワイヤ電極130を通じて各電極集合体3、4、5のバスバー電極120に流すことができるため、本発明も太陽光発電の効率をアップできる。
Next, reference is made to the
Therefore, after adding the
各単独の電極集合体は、独立してカバーする領域の中で発生した電流をその中のフィンガー電極110を経由してバスバー電極120上に集中できる。電極集合体の間が互いに隔離しているため、各電極集合体でカバーする領域の中で発生した電流は、その他の領域に流れない。このほか、電極集合体3、4、5の中のバスバー電極120は互いに実質的に平行とする。且つ、バスバー電極120の中心は、位置する電極集合体の中心にある。
Each single electrode assembly can concentrate the current generated in the independently covered region on the
隣り合う電極集合体は、互いに幅dを持って区切られ、図2Bに示すような電極集合体3、4である。幅dは、30マイクロメートル〜5,000マイクロメートルとなり、この範囲内において、太陽電池には電池効率の顕著な低下状況が生じない。
Adjacent electrode assemblies are separated from each other with a width d, and are
次に、図3Aは、本発明に係る太陽電池の構造の他の実施例を示す図である。図3Bは、図3Aの本発明に係る太陽電池の構造の局所領域2拡大図である。図3Aと図3Bを参照しながら説明する。
接続用ワイヤ電極130は、隣り合うフィンガー電極110の末端に接続することで、2個のフィンガー電極110を互いに接続させる。図3Aに示すように、フィンガー電極110両端はバスバー電極120と接続用ワイヤ電極130まで各々接続され、垂直なフィンガー電極140がフィンガー電極110両端の間に設けられるため、垂直なフィンガー電極14は、バスバー電極120と接続用ワイヤ電極130の間に配置される。ただし、本実施例において各垂直なフィンガー電極140と各接続用ワイヤ電極130が接続する隣接フィンガー電極が異なる。図3A、図3Bに示すように、各接続用ワイヤ電極130の線幅は、10マイクロメートル(μm)〜200マイクロメートル(μm)となる。隣り合う2本の接続用ワイヤ電極130は互いに幅dを持って区切られ、幅dが30マイクロメートル〜5,000マイクロメートルとなる。
このほかに、図3A、図3Bの実施例についていうと、複数本の接続用ワイヤ電極130の接続後で形成した態様は線状で、その他の実施例についていうと、複数本の接続用ワイヤ電極130の接続後に形成された態様が、波状或いは歯状(図示略)、若しくはその他の形状とすることができる。異なる形状の接続用ワイヤ電極130についていうと、互いに固定距離にある必要がなく、相互間隔が幅dの前記幅dの範囲内に維持するだけでよい。該接続用ワイヤ電極130とバスバー電極120は、交角θとなり、交角θが0度〜80度とする。
Next, FIG. 3A is a figure which shows the other Example of the structure of the solar cell based on this invention. FIG. 3B is an enlarged view of the
The
In addition, regarding the embodiment of FIGS. 3A and 3B, the form formed after the connection of the plurality of
図2A、2B、3A、3Bに示す実施例は、隣り合う2組の電極集合体の隣り合う部分がバスバー電極120と平行となる実施例である。その他の実施例においては、隣り合う2組の電極集合体3、4の隣り合う部分は、バスバー電極120と平行しない方式を採用できる。
2A, 2B, 3A, and 3B are examples in which adjacent portions of two adjacent electrode assemblies are parallel to the
図4Aは、本発明に係る太陽電池の正面電極構造の更なる実施例を示す図である。図4Bは、図4Aの本発明に係る太陽電池構造の局所拡大図である。図4Aと図4Bを参照しながら説明する。本実施例において、2個の電極集合体3、4の隣り合う箇所とバスバー電極120が交角θとなり、交角θは10度とすることができる。
FIG. 4A is a diagram showing a further embodiment of the front electrode structure of the solar cell according to the present invention. FIG. 4B is a locally enlarged view of the solar cell structure according to the present invention of FIG. 4A. This will be described with reference to FIGS. 4A and 4B. In this embodiment, the adjacent portions of the two
図5Aは、本発明に係る太陽電池の正面電極構造の一実施例を示す図である。図5Bは、図5Aの本発明に係る太陽電池構造の局所領域2の拡大図である。図5Aと図5Bを参照しながら説明する。垂直なフィンガー電極140は、電極集合体両側に配置され、各垂直なフィンガー電極140が3個のフィンガー電極に接続することで、3個のフィンガー電極110の一部を互いに接続させる。
FIG. 5A is a diagram showing an embodiment of a front electrode structure of a solar cell according to the present invention. FIG. 5B is an enlarged view of the
図6Aは、本発明に係る太陽電池の正面電極構造の一実施例を示す図である。図6Bは、図6Aの本発明に係る太陽電池構造の局所領域2の拡大図である。図6Aと図6Bを参照しながら説明する。垂直なフィンガー電極140は、電極集合体両側に配置され、各垂直なフィンガー電極140が4個のフィンガー電極110に接続し、4個のフィンガー電極110の一部を互いに接続される。
FIG. 6A is a diagram showing an embodiment of a front electrode structure of a solar cell according to the present invention. FIG. 6B is an enlarged view of the
以上の接続用ワイヤ電極130の実施例を総括すると、接続用ワイヤ電極130の配置方法には、以下のいくつかの種類がある。
To summarize the embodiments of the connecting
I.接続用ワイヤ電極130は、図2Aの実施例のように各電極集合体3、4、5の両側に配置される。言い換えると、接続用ワイヤ電極130は各電極集合体の両側に配置され、これらフィンガー電極110に接続してこれらフィンガー電極を互いに接続させる。つまり接続用ワイヤ電極130は、フィンガー電極110の末端に接続し、且つ複数の該接続用ワイヤ電極130を介して隣り合うこれらフィンガー電極110の両端に接続することで、これらフィンガー電極の全てを互いに接続させる。
I. The
II.接続用ワイヤ電極130は、図3Aの実施例のように各電極集合体3、4、5の両側に配置される。言い換えると、接続用ワイヤ電極130は、各電極集合体の両側に配置され、これら2個のフィンガー電極110に接続し、接続用ワイヤ電極130がフィンガー電極110の開放端までに接続できる。複数の該接続用ワイヤ電極130は、これら隣り合うフィンガー電極110の両端に各々接続するが、全ての隣り合う電極110の両端に接続用ワイヤ電極130の接続があるものではない。
図3Aと図3Bに示すように、一部の隣り合うフィンガー電極110のみは接続用ワイヤ電極130で接続される。こうすると更に電極遮蔽領域を減少し、同時にELの測定問題と太陽電池のフィンガー電極の断線発生による発電効率低下の問題も解決できる。
II. The
As shown in FIGS. 3A and 3B, only some of the
以上の垂直なフィンガー電極140の実施例を総括すると、図2A、図3A、図5Aと図6Aの実施例のように垂直なフィンガー電極140は電極集合体3、4、5の両側に配置されることができる。言い換えると、垂直なフィンガー電極140は、各電極集合体の両側に配置され、且つ各垂直なフィンガー電極140が2個のフィンガー電極110、3個のフィンガー電極110或いは4個のフィンガー電極110に接続できる。
ただし、本発明の垂直なフィンガー電極140は、2個のフィンガー電極110、3個のフィンガー電極110或いは4個のフィンガー電極110に限定されるものではなく、4個のフィンガー電極110以上の接続があった場合、本発明も実施できる。
To summarize the above-described embodiments of the
However, the
このほかに、垂直なフィンガー電極140は、接続用ワイヤ電極130とバスバー電極120の間に配置され、例えば印刷時バスバー電極に近くフィンガー電極110の断線しやすい問題を解決するため、該垂直なフィンガー電極140がバスバー電極120に近く配置され、且つ該バスバー電極120までの距離はバスバー電極120と接続用ワイヤ電極130の1/4の間隔より小さい。
ただしこれに限定されるものではなく、当業者は、その電極を印刷するパターンと電極材料に基いて垂直なフィンガー電極140の配置位置を変更して本発明が解決しようとするELの測定課題と太陽電池のフィンガー電極の断線発生による発電効率低下の課題を達成できる。
In addition, the
However, the present invention is not limited to this, and those skilled in the art will be able to solve the EL measurement problem to be solved by the present invention by changing the arrangement position of the
その他の実施例において、各電極集合体の複数の垂直なフィンガー電極140から接続用ワイヤ電極130までの距離は、同じ或いは異なることができ、つまり垂直なフィンガー電極140はバスバー電極120方向に沿って直線配列又は交互配列となることができる。直線配列方式は図2A乃至図6Bに示す通りとし、交互配列方式は図7に示す通りとする。
In other embodiments, the distance from the plurality of
前記実施例において、バスバー電極120と接続用ワイヤ電極130の間に1個の垂直なフィンガー電極140のみを設け、その他の実施例において垂直なフィンガー電極140とバスバー電極120或いは接続用ワイヤ電極130の間に1個の垂直なフィンガー電極140を更に設けることができる。つまり1個のフィンガー電極110を2個以上の異なる垂直なフィンガー電極140に接続する。
例えば、図8に示すように両フィンガー電極130の間に2個の異なる垂直なフィンガー電極140を設け、且つこれら垂直なフィンガー電極140もバスバー電極120の方向に沿って直線配列又は交互配列とすることで、多種類の電流経路を形成し、更にEL測定中にフィンガー電極110断線によって生じる発光と効率低下の問題を減らすことができる。
本発明の若干の実施例において、本発明に係る太陽電池は、ELの測定問題を解決し、太陽電池のフィンガー電極の断線発生による発電効率低下の問題を減らし、且つ発電効率をアップする具体的な効果を持っている。
In the embodiment, only one
For example, as shown in FIG. 8, two different
In some embodiments of the present invention, the solar cell according to the present invention solves the EL measurement problem, reduces the problem of power generation efficiency reduction due to the occurrence of disconnection of the finger electrode of the solar cell, and increases the power generation efficiency Have a good effect.
その他の実施例において、本発明に係る太陽電池のフィンガー電極の両端の幅は、同じ或いは異なるようにすることができる。両端の幅が異なる状況は、例えば該フィンガー電極のバスバー電極に近い一端の幅は、接続用ワイヤ電極に近い一端の幅より広い、若しくは該フィンガー電極のバスバー電極に近い一端の幅が接続用ワイヤ電極に近い一端の幅より小さく、且つフィンガー電極両端の幅が異なる時、該フィンガー電極は三角形、台形、多段階方形或いは凹形円弧線、凸形円弧線、直線又は斜線のうちのいずれか2本線で構成した態様とすることができる。好ましくは、該フィンガー電極は、多段方形の態様を呈し、且つバスバー電極に近い一端の幅が接続用ワイヤ電極に近い一端の幅より大きい。 In other embodiments, the widths of both ends of the finger electrode of the solar cell according to the present invention may be the same or different. For example, the width of one end near the bus bar electrode of the finger electrode is wider than the width of one end near the connecting wire electrode, or the width of one end close to the bus bar electrode of the finger electrode is different. When the width of the finger electrode is smaller than the width of one end close to the electrode and the widths of both ends of the finger electrode are different, the finger electrode is any one of triangle, trapezoid, multi-step square or concave arc line, convex arc line, straight line or diagonal line It can be set as the aspect comprised with the main line. Preferably, the finger electrode has a multi-step rectangular shape, and the width of one end close to the bus bar electrode is larger than the width of one end close to the connecting wire electrode.
1 局所領域
2 局所領域
3 電極集合体
4 電極集合体
5 電極集合体
100 太陽電池用基板
110 フィンガー電極
111 断線箇所
115 フィンガー電極
120 バスバー電極
130 接続用ワイヤ電極
131 接続用ワイヤ電極
132 接続用ワイヤ電極
140 垂直なフィンガー電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Local area |
Claims (15)
前記太陽電池用基板の前記第1表面に設けられるバスバー電極と、
前記バスバー電極の両側に間隔を持って配置される複数のフィンガー電極と、
前記太陽電池用基板の前記第1表面上に設けられ、少なくとも2個の前記フィンガー電極の末端に接続する少なくとも1個の接続用ワイヤ電極と、
前記太陽電池用基板の前記第1表面上に設けられ、前記バスバー電極と平行し、且つ、前記フィンガー電極の両端の間に設けられ、少なくとも2個の隣り合う前記フィンガー電極に接続するための少なくとも1個の垂直なフィンガー電極と、を含むことを特徴とする、
太陽電池。 A solar cell comprising: a solar cell substrate comprising a first surface and a second surface; and a plurality of sets of electrode assemblies arranged separately from each other on the first surface of the solar cell substrate, Each of the electrode assemblies is
A bus bar electrode provided on the first surface of the solar cell substrate;
A plurality of finger electrodes arranged at intervals on both sides of the bus bar electrode;
At least one connecting wire electrode provided on the first surface of the solar cell substrate and connected to the ends of at least two finger electrodes;
Provided on the first surface of the solar cell substrate, parallel to the bus bar electrode, provided between both ends of the finger electrode, and at least for connecting to at least two adjacent finger electrodes One vertical finger electrode,
Solar cell.
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