TW201413985A - 具有寬窄電極區塊之太陽能電池及使用其之太陽能電池模組 - Google Patents

Abstract

一種太陽能電池包含一電池本體、一條或多條匯流排電極以及多條指形電極。電池本體將光能轉換成電能而產生多個電荷。匯流排電極形成於電池本體之一正面上，並包含多個寬電極區塊及多個窄電極區塊。此等寬電極區塊彼此相互隔開，此等窄電極區塊分別位於此等寬電極區塊之間以將此等寬電極區塊電連接在一起，寬電極區塊的寬度大於窄電極區塊的寬度。指形電極形成於電池本體之正面上，並電連接至一條或多條匯流排電極。指形電極與匯流排電極收集多個電荷以供輸出。

Description

具有寬窄電極區塊之太陽能電池及使用其之太陽能 電池模組

本發明是有關於一種太陽能電池及使用其之太陽能電池模組，且特別是有關於一種具有寬窄電極區塊之太陽能電池及使用其之太陽能電池模組。

太陽能電池是一種能量轉換的光電元件，它是經由太陽光照射後，把光的能量轉換成電能，此種光電元件稱為太陽能電池(Solar Cell)。從物理學的角度來看，有人稱之為光伏(Photovoltaic，簡稱PV)電池。

傳統的太陽能電池的製造方式，是先提供一矽基板，然後在矽基板上進行化學氣相沈積(譬如是PECVD)以形成抗反射層，然後進行網印以及燒結(co-firing)，以將電極形成於抗反射層上並使電極穿透抗反射層而電連接至矽基板。

進行網印時，所使用的導電膠可分為銀膠與鋁膠，銀膠主要用來當做電池的電極，在正反兩面皆有使用，而鋁膠是在背面銀電極印在矽基板後，再印上燒結後作為背面電場以增加電池效率。銀膠的成本高於鋁膠。

傳統的太陽能電池的正面電極與背面電極通常是具有均勻寬度的長方形形狀，具有均勻寬度的正面及背面電極使得網印時所使用的電極的導電膠的用量大，正面電極造成對太陽光的遮蔽率變高，背面電極造成背面電場的面積變小。所以，傳統的作法不但會提高成本，而且會降低太陽能電池的效率。此外，雖然已經有人提出 在背面電極及正面電極使用不連續區塊的作法(稱為斷續電極)，但是這種作法會導致電極與焊接線焊接時的拉力變差，且正面的某些指形電極無法接觸到正面電極，造成少數載子在指形電極上面的傳輸距離變長，影響有效電流的導出。

本發明之一個目的是提供一種具有寬窄電極區塊之太陽能電池及使用其之太陽能電池模組，其能節省網印電極的導電膠，也可以改善太陽能電池採斷續電極之模組在焊接時的特性。

為達上述目的，本發明提供一種太陽能電池，其包含一電池本體、一條或多條匯流排電極以及多條指形電極。電池本體將光能轉換成電能而產生多個電荷。匯流排電極形成於電池本體之一正面上，並包含多個寬電極區塊及多個窄電極區塊。此等寬電極區塊彼此相互隔開，此等窄電極區塊分別位於此等寬電極區塊之間以將此等寬電極區塊電連接在一起，寬電極區塊的寬度大於窄電極區塊的寬度。指形電極形成於電池本體之正面上，並電連接至一條或多條匯流排電極。指形電極與匯流排電極收集多個電荷以供輸出。

藉由本發明之上述實施樣態，可以降低太陽能電池的正面的導電膠(銀膠)的使用量，而不會大幅影響太陽能電池模組的焊接固定力。此外，也可以降低太陽能電池的背面的銀膠的使用量，同時增加背面電場，除了提升太陽能電池的效率以外，也可以有效降低成本。

為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

圖1顯示依據本發明之實施例之太陽能電池之俯視圖。圖2顯示圖1的匯流排電極的放大示意圖。圖3顯示依據本發明之實施例之太陽能電池之底視圖。圖4A與4B分別顯示沿著圖1之線4A-4A及4B-4B的剖面圖。

如圖1至4B所示，本實施例之太陽能電池1包含一電池本體10、一條或多條匯流排電極20以及多條指形電極30。太陽能電池可以是單晶、多晶或薄膜式太陽能電池。

電池本體10能將光能轉換成電能而產生多個電荷。於本實施例中，電池本體10包含一基板11。基板11包含一第一型半導體層11A與一第二型半導體層11B。舉例而言，可以利用P型矽基板(當作第二型半導體層)，利用摻雜的方式在上面形成N型半導體層(當作N型半導體層)；或者，也可以使用各式各樣的沈積技術，一層又一層地使P型或N型材料成長上去。

此外，太陽能電池1更包含一抗反射層12，位於基板11之第一型半導體層11A上，一條或多條匯流排電極20及多條指形電極30貫穿抗反射層12並電連接至第一型半導體層11A。抗反射層12提供抗反射的效果，入射至抗反射層12的光不會被反射出去，以提高光線的使用率。

於本例子中，係以三條匯流排電極20為例子作說明， 然而，本發明並未受限於此，匯流排電極20可以是一條、兩條、四條或其他數目。匯流排電極20形成於電池本體10之一正面10A上。匯流排電極20包含多個寬電極區塊22及多個窄電極區塊24，此等寬電極區塊22彼此相互隔開，此等窄電極區塊24分別位於此等寬電極區塊22之間以將此等寬電極區塊22電連接在一起，寬電極區塊22的寬度W22大於窄電極區塊24的寬度W24。

指形電極30形成於電池本體10之正面10A上，並電連接至一條或多條匯流排電極20。指形電極30與匯流排電極20之間之夾角等於90度，當然也可以被設計成不等於90度以提供視覺或其他效果。多條指形電極30與一條或多條匯流排電極20收集多個電荷以供輸出。

此外，太陽能電池1可以更包含一條或多條背面電極40以及一背面金屬層50。於本例子中，係以三條背面電極為例作說明，然而，本發明並未受限於此。背面電極的數目可以是一條、兩條或四條等。背面電極40形成於電池本體10之一背面10B上並電連接至第二型半導體層11B。背面10B係位於正面10A的相反面。

背面金屬層50形成於電池本體10之背面上，背面電極40貫穿背面金屬層50並電連接至第二型半導體層11B。

此外，太陽能電池1可以更包含一周邊電極60，形成於電池本體10之正面10A上，並圍繞且電連接至匯流排電極20與多個指形電極30，有利於電荷的收集及傳輸。於本例子中，周邊電極60大致平行於電池本體10 之周邊，因此，有些部分之周邊電極60平行於匯流排電極20，而有些部分之周邊電極60垂直於匯流排電極20，如圖1所示。

於本實施例中，寬電極區塊22的寬度W22介於2.0mm與3.0mm之間，特別是寬度介於2.1mm與2.5mm之間；窄電極區塊24的寬度介於0.1與0.5mm之間，特別是介於0.2與0.4mm之間。於一個例子中，窄電極區塊24的寬度實質上等於0.3mm，大於手指電極的寬度(0.07至0.08mm)，寬電極區塊22的寬度實質上等於2.2mm，寬電極區塊22與窄電極區塊24的寬度都是等於2.2mm。然而，本發明並未受限於此，電極區塊22及24的長度可以依據需求調整，所有的電極區塊22/24的寬度或長度可以是相同或不同，各電極區塊的形狀除了是圖中所示的矩形(包含長方形及正方形)以外，也可以是菱形、圓形、橢圓型或點狀等等，或是由不同圖案所組成。

值得注意的是，圖1的線4A-4A有切到窄電極區塊24但沒有切到寬電極區塊22，而圖1的線4B-4B沒有切到窄電極區塊24，但有切到寬電極區塊22。所以圖4A與4B會有些微的差異，如圖所示。

當將多個太陽能電池1串聯起來時，電池本體10的正面10A的匯流排電極20的連接到相鄰一片太陽能電池的背面電極40，依此類推，即可組成一個太陽能電池模組。

圖5顯示依據本發明之實施例之太陽能電池模組之側視示意圖。圖6顯示依據本發明之實施例之太陽能電 池模組之局部俯視示意圖。如圖5與6所示，本發明亦提供一種太陽能電池模組100，包含多個太陽能電池1以及多條導電帶(Ribbon)70。導電帶70的數目取決於所欲焊接的匯流排電極20的數目或背面電極的數目。導電帶70將此等太陽能電池1的其中一片的匯流排電極20電連接至此等太陽能電池1的其中另一片的背面電極40，導電帶70被焊接至匯流排電極20及背面電極40上。於本實施例中，導電帶70的寬度(約2.0mm)介於寬電極區塊22的寬度(約2.2mm)與窄電極區塊24的寬度(約0.3mm)之間，但本發明不以此為限。導電帶70的寬度可以任意被選擇，只要能達成焊接及保有適當的焊接強度即可。於本實施例中，即使因為製程的因素造成導電帶70與窄電極區塊24的焊接效果不能媲美導電帶70與寬電極區塊22的焊接效果而使得導電帶70與匯流排電極20的固定力量會有階梯狀的分佈，但是導電帶70已經可以穩固地被焊接在寬電極區塊22，且窄電極區塊24仍能提供一定的焊接固定力，故總體而言仍能有效提供太陽能電池模組所需要的焊接效果。值得注意的是，利用窄電極區塊24來橋接相鄰的寬電極區塊22，也可以減少某些電荷載子在指形電極30上傳輸的距離，能迅速且有效地將電荷導出以形成輸出電流，也能使得焊接固定力的分佈不會有太大的落差，而能在模組的可靠度與成本方面得到最佳化的效果。

圖7顯示依據本發明之另一實施例之太陽能電池之底視圖。如圖7所示，背面電極亦可採用類似匯流排電 極的圖案。因此，背面電極40包含多個寬區塊42及多個窄區塊44，此等寬區塊42彼此相互隔開，此等窄區塊44分別位於此等寬區塊42之間以將此等寬區塊42電連接在一起，寬區塊42的寬度大於窄區塊44的寬度。於本實施例中，背面電極的寬度大於匯流排電極的寬度，但本發明並未特別受限於此。於本實施例中，可以降低背面的銀膠的使用量，並增加背面金屬層的面積，以提升背面電場，增加太陽能電池的效率。

圖8與9顯示依據本發明之其他實施例之太陽能電池之俯視圖。如圖8所示，本例子的太陽能電池具有兩個匯流排電極20。如圖9所示，本例子的太陽能電池具有四個匯流排電極20。這表示本發明的實施例的電極可以應用到任何的場合，符合各場合的設計需求。

藉由本發明之上述太陽能電池，可以降低太陽能電池的正面的導電膠(銀膠)的使用量，而不會大幅影響太陽能電池模組的焊接固定力。此外，也可以降低太陽能電池的背面的銀膠的使用量，同時增加背面電場，除了提升太陽能電池的效率以外，也可以有效降低成本。

在較佳實施例之詳細說明中所提出之具體實施例僅用以方便說明本發明之技術內容，而非將本發明狹義地限制於上述實施例，在不超出本發明之精神及以下申請專利範圍之情況，所做之種種變化實施，皆屬於本發明之範圍。

1‧‧‧太陽能電池

4A-4A、4B-4B‧‧‧線

10‧‧‧電池本體

10A‧‧‧正面

10B‧‧‧背面

11‧‧‧基板

11A‧‧‧第一型半導體層

11B‧‧‧第二型半導體層

12‧‧‧抗反射層

20‧‧‧匯流排電極

22‧‧‧寬電極區塊

24‧‧‧窄電極區塊

30‧‧‧指形電極

40‧‧‧背面電極

42‧‧‧寬區塊

44‧‧‧窄區塊

50‧‧‧背面金屬層

60‧‧‧周邊電極

70‧‧‧導電帶

100‧‧‧太陽能電池模組

圖1顯示依據本發明之實施例之太陽能電池之俯視圖。

圖2顯示圖1的匯流排電極的放大示意圖。

圖3顯示依據本發明之實施例之太陽能電池之底視圖。

圖4A與4B分別顯示沿著圖1之線4A-4A及4B-4B的剖面圖。

圖5顯示依據本發明之實施例之太陽能電池模組之側視示意圖。

圖6顯示依據本發明之實施例之太陽能電池模組之局部俯視示意圖。

圖7顯示依據本發明之另一實施例之太陽能電池之底視圖。

圖8與9顯示依據本發明之其他實施例之太陽能電池之俯視圖。

1‧‧‧太陽能電池

4A-4A、4B-4B‧‧‧線

10‧‧‧電池本體

10A‧‧‧正面

12‧‧‧抗反射層

20‧‧‧匯流排電極

22‧‧‧寬電極區塊

24‧‧‧窄電極區塊

30‧‧‧指形電極

60‧‧‧周邊電極

Claims (12)

1. 一種太陽能電池，包含：一電池本體，將光能轉換成電能而產生多個電荷；一條或多條匯流排電極，形成於該電池本體之一正面上，該匯流排電極包含多個寬電極區塊及多個窄電極區塊，該等寬電極區塊彼此相互隔開，該等窄電極區塊分別位於該等寬電極區塊之間以將該等寬電極區塊電連接在一起，該寬電極區塊的寬度大於該窄電極區塊的寬度；以及多條指形電極，形成於該電池本體之該正面上，並電連接至該一條或多條匯流排電極，該多條指形電極與該一條或多條匯流排電極收集該多個電荷以供輸出。
2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中該電池本體包含一基板，該基板包含一第一型半導體層與一第二型半導體層，且該太陽能電池更包含：一抗反射層，位於該基板之該第一型半導體層上，該一條或多條匯流排電極及該多條指形電極貫穿該抗反射層並電連接至該第一型半導體層。
3. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，更包含：一條或多條背面電極，形成於該電池本體之一背面上並電連接至該第二型半導體層；以及一背面金屬層，形成於該電池本體之該背面上，該一條或多條背面電極貫穿該背面金屬層並電連接至該第二型半導體層。
4. 如申請專利範圍第3項所述之太陽能電池，其中該背面電極包含多個寬區塊及多個窄區塊，該等寬區塊彼此相互隔開，該等窄區塊分別位於該等寬區塊之間以將該等寬區塊電連接在一起，該寬區塊的寬度大於該窄區塊的寬度。
5. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中該寬電極區塊的寬度介於2.0mm與3.0mm之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中該寬電極區塊的寬度介於2.1mm與2.5mm之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中該窄電極區塊的寬度介於0.1與0.5mm之間。
8. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中該窄電極區塊的寬度介於0.2與0.4mm之間。
9. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中該窄電極區塊的寬度等於0.3mm，該寬電極區塊的寬度等於2.2mm。
10. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，更包含：一周邊電極，形成於該電池本體之該正面上，並圍繞且電連接至該一條或多條匯流排電極與該多條指形電極。
11. 一種太陽能電池模組，包含：多個如申請專利範圍第3項所述之太陽能電池；以及一條或多條導電帶，該導電帶將該等太陽能電池的 其中一片的該匯流排電極電連接至該等太陽能電池的其中另一片的該背面電極，該導電帶被焊接至該匯流排電極及該背面電極上。
12. 如申請專利範圍第11項所述之太陽能電池模組，其中該導電帶的寬度介於該寬電極區塊的寬度與該窄電極區塊的寬度之間。