JP2015537389A

JP2015537389A - 太陽電池スライスの上下式電極構造

Info

Publication number: JP2015537389A
Application number: JP2015546817A
Authority: JP
Inventors: 健盛; ジャック・ヴァーリンデン・ピエール
Original assignee: Changzhou Trina Solar Energy Co Ltd
Current assignee: Changzhou Trina Solar Energy Co Ltd
Priority date: 2012-12-10
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2015-12-24
Also published as: CN102983179A; WO2014090010A1; CN102983179B

Abstract

太陽電池スライスの背面に分布される背面電極（４）と、太陽電池スライスの正面に分布される正面ゲート電極とを備え、前記正面ゲート電極は、互いに平行する主ゲート線（１）と、主ゲート線（１）に垂直する複数本の副ゲート線（３）とを備える太陽電池スライスの上下式電極構造であって、主ゲート線は３列があり、かつ各列は、横方向間隔（２）により離間された上、下２本の主ゲート線から構成され、横方向間隔（２）の幅は０．５ｍｍ〜４ｍｍである太陽電池スライスの上下式電極構造を提供する。当該太陽電池スライスの上下式電極構造は、複数の独立発電ユニットを有し、各部の独立ユニットは並列して併用されてもよいし、独立発電ユニットとして用いられてもよい。

Description

本発明は、光電子技術分野に関し、特に太陽電池スライスの電極構造に関する。

全世界のエネルギーが緊張するのに従い、太陽エネルギーは汚染もないし市場空間も大きいというメリットがあるため、広く注目されている。太陽光発電は、安全性もよいし、ノイズもないし、故障率も低いなどのメリットがある。太陽電池は太陽光発電技術において、太陽エネルギーを直接に電気エネルギーに変換するための主要部分である。

通常の結晶シリコン太陽電池は、背面電極と、半導体材料からなるＰ型層、Ｎ型層と、ＰＮ接合と、反射低減フィルムと、正面ゲート電極などの部分で構成されている。太陽光が太陽電池の表面に照射する際に、反射低減フィルムやベルベット構造により、電池表面の光の反射損失を低減させることができる。太陽電池における半導体構造は、太陽エネルギーを吸収したあと、電子・正孔の対を励起し生成する。当該電子・正孔の対は半導体内部のＰＮ接合による電界により離間され、電子はＮ領域に流入し、正孔はＰ領域に流入して、光生成電界を形成する。結晶シリコン太陽電池の正、負極と外部回路とを接続すると、外部回路には光生成電流が流れる。

現在、結晶シリコン太陽電池はＰ型ウエハーを用いることが多い。リン拡散された後にＰＮ接合を形成し、Ｐ型ウエハー上に背面電極および背面電界を作成し、拡散し形成されたＮ面上に正面ゲート電極を作成して、デバイス全体はＰＮ接合の光起電力効果を利用して動作する。１２５ｍｍ×１２５ｍｍの単結晶シリコンまたは多結晶シリコン電池の正面ゲート電極は、一般的に、２本の主ゲート線を採用するが、１５６ｍｍ×１５６ｍｍの単結晶シリコンまたは多結晶シリコン電池の正面ゲート電極は、主ゲート線の数を３本に増加してもよい。そして、さらに、均一的且つ平行的に分布された一定数の副ゲート線を、主ゲート線の両辺に垂直的に設ける。光の照射で結晶シリコン太陽電池により生じる電流は、副ゲート線および主ゲート線を介して互いに導通され、主ゲート線は電池の負電極を構成して、電流は主ゲート線上に集まって、出力されている。しかし、このような電池の電流収集方式では、まだ下記の不具合がある。即ち、一括した発電しかできなく、一種類の給電方式しかない。よって、給電要求が不足する場合には、無駄をもたらすことがある。

本発明は、複数の独立発電ユニットを有する太陽電池スライスの上下式電極構造を提供することを目的とする。各部の独立ユニットは並列して併用されてもよいし、独立発電ユニットとして用いられてもよい。

本発明の目的を実現するための技術手段は、太陽電池スライスの背面に分布される背面電極と、太陽電池スライスの正面に分布される正面ゲート電極とを備え、前記正面ゲート電極は、互いに平行する主ゲート線と、主ゲート線に垂直する複数本の副ゲート線とを備え、主ゲート線は３列あり、かつ各列は、横方向間隔により離間された上、下２本の主ゲート線から構成され、横方向間隔の幅は０．５ｍｍ〜４ｍｍである。

前記背面電極は互いに平行である３列があり、かつ各列は、背面横方向間隔により離間された上、下２本の背面電極から構成され、背面横方向間隔の幅ｈは８ｍｍ〜３０ｍｍである。

また、中間の１列の主ゲート線の隣には更に１列の主ゲート線が配置され、当該１列の主ゲート線も、横方向間隔により離間された上、下２本の主ゲート線から構成され、かつ当該１列の主ゲート線と中間の１列の主ゲート線との間には縦方向間隔があり、当該縦方向間隔７の幅は０．２ｍｍ〜２ｍｍである。

さらに、中間の１列の背面電極の隣には更に１列の背面電極が配置され、当該１列の背面電極は、背面横方向間隔により離間された上、下２本の背面電極から構成され、かつ当該１列の背面電極と中間の１列の背面電極との間には背面縦方向間隔があり、当該背面縦方向間隔の幅は０．２ｍｍ〜２ｍｍである。

上記技術手段を採用すると、電池スライス正面の上下二部の電極は互いに接続されなくて、独立に電流収集を行うことができる。上下二部の間隔距離は０．５ｍｍ〜４ｍｍとされたが、モジュールプロセスで上下二部を同時に並列に使用してもよい。給電要求が不足である時の無駄を回避することができる。

更なる技術手段を採用すると、電池スライス正面の上下、左右四部の電極は互いに接続されなくて、独立に電流収集を行うことができる。個別の手段を、隣の手段と上下併用または左右併用してもよいし、モジュールプロセスで四部を同時に並列に使用してもよい。電池スライスをもっと活用することができる。

以下、実施例とその添付図面を用いて、本発明の特徴、性能を更に説明する。
本発明の第１実施例の正面図である。図１の裏面図である。本発明の第２実施例の正面図である。図３の裏面図である。

本発明の内容の理解を容易にするために、以下、具体的な実施例に基づいて、添付図面を結合して、本発明を更に詳細に説明する。

第１実施例．
図１に示すように、太陽電池スライスの上下式電極構造は、太陽電池スライスの背面に分布される背面電極４と、太陽電池スライスの正面に分布される正面ゲート電極とを備え、正面ゲート電極は、互いに平行する主ゲート線１と、複数本の主ゲート線１に垂直する副ゲート線３とを備え、主ゲート線は３列あり、かつ各列は、横方向間隔２により離間された上、下２本の主ゲート線から構成され、横方向間隔２の幅は０．５ｍｍ〜４ｍｍである。主ゲート線１の幅は０．５ｍｍ〜２ｍｍである。上記構成を採用すると、電池スライス正面の上下二部の電極は互いに接続されなくて、独立に電流収集を行うことができる。上下二部の間隔距離は０．５ｍｍ〜４ｍｍとされたが、モジュールプロセスで上下二部を同時に並列に使用してもよい。給電要求が不足である時の無駄を回避することができる。

図２に示すように、前記背面電極４は互いに平行である３列があり、かつ各列は、横方向間隔により離間された上、下２本の背面電極４から構成され、横方向間隔の幅ｈは８ｍｍ〜３０ｍｍである。

第２実施例．
図３に示すように、太陽電池スライスの上下式電極構造は、太陽電池スライスの背面に分布される背面電極４と、太陽電池スライスの正面に分布される正面ゲート電極とを備え、正面ゲート電極は、互いに平行する主ゲート線１と、複数本の主ゲート線１に垂直する副ゲート線３とを備え、主ゲート線は３列あり、かつ各列は、横方向間隔２により離間された上、下２本の主ゲート線から構成され、横方向間隔２の幅は０．５ｍｍ〜４ｍｍである。また、中間の１列の主ゲート線の隣には更に１列の主ゲート線が配置され、当該１列の主ゲート線も、横方向間隔２により離間された上、下２本の主ゲート線から構成され、かつ当該１列の主ゲート線と中間の１列の主ゲート線との間には縦方向間隔７があり、当該縦方向間隔７の幅は０．２ｍｍ〜２ｍｍである。

図４に示すように、前記背面電極４は互いに平行である３列があり、かつ各列は、横方向間隔により離間された上、下２本の背面電極４から構成され、横方向間隔の幅ｈは８ｍｍ〜３０ｍｍである。また、中間の１列の背面電極４の隣には更に１列の背面電極が配置され、当該１列の背面電極は、背面横方向間隔により離間された上、下２本の背面電極から構成され、かつ当該１列の背面電極と中間の１列の背面電極との間には背面縦方向間隔８があり、当該背面縦方向間隔８の幅は０．２ｍｍ〜２ｍｍである。上記構成を採用すると、電池スライス正面の上下、左右四部の電極は互いに接続されなくて、独立に電流収集を行うことができる。個別のユニットを、隣のユニットと上下併用または左右併用してもよいし、モジュールプロセスで四部を同時に並列に使用してもよい。電池スライスをもっと活用することができる。

太陽電池スライス６の電極は、スクリーン印刷、蒸着、スパッタリング、電気めっき、スプレーなどのいずれかの電極製作方法により製作されている。本実施例においては、スクリーン印刷の方式で背面電界７、背面電極４および正面ゲート電極を製作している。先ず、規格が１５６ｍｍ×１５６ｍｍである、検査合格のＰ型単結晶ウエハーを選んで、化学洗浄や表面テクスチャリングを通して単結晶ウエハー上に金字塔形の構造を形成することにより、光の吸収を増加させ、電池の短絡電流と変換効率を向上させる。次いで、高温拡散またはイオン注入などのプロセスによって、Ｐ型単結晶ウエハー上にＮ型の結晶シリコン層を作成し、ＰＮ接合の構成を形成する。そして、エッジの拡散層をプラズマエッチングによって除去し、拡散されたＰＳＧ（ＰｈｏｓｐｈｏＳｉｌｉｃａｔｅＧｌａｓｓ）層を化学腐食によって除去し、窒化硅素の増透膜を堆積させる。前記窒化硅素の増透膜はウエハー表面の光放射率を減少するとともに、水素イオン結合によってウエハー表面と内部のパッシベーション効果を向上させ、キャリア再結合を低減することができる。最後に、スクリーン印刷によって背面電極４と正面ゲート電極を製作する。

本実施例において、先ず、スクリーン印刷によって背面電極４を印刷する。背面電極４は銀アルミペーストにより焼結されている。次いで、前記太陽電池スライス６の背面に太陽電池の背面電界５を印刷する。

上記具体的な実施例は、本発明の目的、技術手段および有益効果をより詳細に説明した。よって、上記記載は本発明の具体的な実施例に過ぎなく、本発明を限定するものではない。本発明の精神や範囲から逸脱することなく、色々な修正や、変更、改善などは全て本発明の保護範囲内に含むと理解すべきである。

１主ゲート線
２横方向間隔
３副ゲート線
４背面電極
５背面電界
６電池スライス
７縦方向間隔
８背面縦方向間隔

Claims

太陽電池スライスの背面に分布される背面電極（４）と、太陽電池スライスの正面に分布される正面ゲート電極とを備え、前記正面ゲート電極は、互いに平行する主ゲート線（１）と、主ゲート線（１）に垂直する複数本の副ゲート線（３）とを備える太陽電池スライスの上下式電極構造であって、
主ゲート線は３列あり、かつ各列は、横方向間隔（２）により離間された上、下２本の主ゲート線から構成され、横方向間隔（２）の幅は０．５ｍｍ〜４ｍｍであることを特徴とする太陽電池スライスの上下式電極構造。
前記背面電極（４）は互いに平行である３列があり、かつ各列は、背面横方向間隔により離間された上、下２本の背面電極（４）から構成され、背面横方向間隔の幅（ｈ）は８ｍｍ〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池スライスの上下式電極構造。
中間の１列の主ゲート線（１）の隣には更に１列の主ゲート線が配置され、当該１列の主ゲート線も、横方向間隔（２）により離間された上、下２本の主ゲート線から構成され、かつ当該１列の主ゲート線と中間の１列の主ゲート線との間には縦方向間隔（７）があり、当該縦方向間隔（７）の幅は０．２ｍｍ〜２ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池スライスの上下式電極構造。
中間の１列の背面電極（４）の隣には更に１列の背面電極が配置され、当該１列の背面電極は、背面横方向間隔により離間された上、下２本の背面電極から構成され、かつ当該１列の背面電極と中間の１列の背面電極との間には背面縦方向間隔（８）があり、当該背面縦方向間隔（８）の幅は０．２ｍｍ〜２ｍｍであることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池スライスの上下式電極構造。