TW202243269A - 太陽能電池組件 - Google Patents

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Abstract

一種太陽能電池組件，包含：層狀結構，包含光伏元件；以及電極組件，配置在層狀結構的表面上，該電極組件包含：複數個導線部分；複數個第一導電元件，配置在層狀結構的表面上；以及複數個第二導電元件，插置在複數個導線部分和複數個第一導電元件之間；其中複數個第一導電元件建構成在複數個第二導電元件和層狀結構的表面之間形成歐姆接觸，並且複數個第二導電元件建構成在複數個第一導電元件和複數個導線部分之間形成歐姆接觸。

Description

太陽能電池組件
本揭示關於太陽能電池組件、太陽能模組、製造太陽能電池組件的方法。
從陽光提供電能的太陽能模組包含光伏電池的陣列，各電池包含半導體基板。電池傳統上連接成使得電流經由電池表面上之指狀電極的格網而通往印刷在電池的正面和背面上之一系列較寬的垂直匯流排電極。從匯流排電極，電流沿著一系列銅帶而流至接面盒，每一銅帶則焊接至個別的匯流排電極。
太陽能電池發展的一般目標是達到高轉換效率，而由減少製造成本的需求所平衡。達成此點的工夫尤其已聚焦在模組中的太陽能電池和半導體基板性質之間的電極連接。然而，儘管有這些發展，仍有需要改善太陽能電池的電極之間接觸以增加其電力轉換效率。
根據第一方面，提供的是太陽能電池組件，包含： 層狀結構，包含光伏元件；以及 電極組件，配置在層狀結構的表面(譬如外表面)上，該電極組件包含： 複數個導線部分， 複數個第一導電元件，配置在層狀結構的表面上；以及 複數個第二導電元件，插置在複數個導線部分和複數個第一導電元件之間； 其中複數個第一導電元件建構成在複數個第二導電元件和層狀結構的表面之間形成歐姆接觸，並且複數個第二導電元件建構成在複數個第一導電元件和複數個導線部分之間形成歐姆接觸。
複數個第二導電元件建構成提供複數個第一導電元件和複數個導線之間的電路徑。據此，複數個第二導電元件減少電極組件的接觸電阻率，藉此增加太陽能電池的填充因素。以此方式，則(多個)導電元件建構成減少電阻損失，否則因為複數個導線和配置在層狀結構之表面上的複數個第一導電元件之間有不良接觸介面的緣故而會發生電阻損失。
將了解如在此所用之「導電的」(conductive)和「絕緣的」(insulating)等詞明確打算分別意謂電傳導的和電絕緣的。鑒於本揭示的技術背景(光伏太陽能電池裝置)，這些詞的意義將特別明顯。也將了解「歐姆接觸」(ohmic contact)一詞打算意謂非整流電接面(亦即二導體之間的接面展現實質線性的電流–電壓[I-V]特徵)。
現在將列出可選擇的特徵。這些特徵可單獨地或與任何方面做任何組合地來應用。
複數個第一和第二導電元件可能分別界定複數個指狀電極和複數個長形匯流排，配置在(譬如印刷在)層狀結構的表面上以界定太陽能組件的「太陽能電池」(solar cell)，如熟練人士所會輕易理解。尤其，複數個長形匯流排配置在複數個指狀電極的頂部上(譬如印刷在頂部上)。換言之，於具體態樣，複數個第一和第二導電元件可能形成部分的太陽能電池。於此具體態樣，複數個導線部分可能至少部分形成施加於太陽能電池的電極組件。太陽能電池和電極組件的組合可能稱為太陽能電池組件。
也將了解複數個第一和第二導電元件(連同複數個導線部分)建構成一起工作以從層狀結構汲取電荷載子。據此，這些構件界定電極組件，而當與層狀結構組合時界定本發明的太陽能電池組件。換言之，於具體態樣，複數個第一和第二導電元件(連同複數個導線部分)可能至少部分形成施加於太陽能電池的電極組件。太陽能電池和電極組件的組合可能稱為太陽能電池組件。
層狀結構可能包含正面(譬如最前面)和背面(譬如最後面)。正面可能相反於背面。電極組件可能界定配置在層狀結構之背面上的背面電極組件。太陽能電池組件可能進一步包含配置在層狀結構之相反於背面的正面上的正面電極組件。
複數個導線部分可能配置於膜中。該膜可能建構成電絕緣和∕或光學透明的。膜可能建構成提供層狀結構和導線部分之間的附著，如此則導線部分在層狀結構上正確隔開。以此方式，則該膜能使導線部分正確對齊於層狀結構，尤其是相對於複數個第二導電元件。該膜可能提供導線部分和層狀結構之間的機械連接。於範例性配置，該膜可能不覆蓋層狀結構的所有表面。
背面電極組件的複數個導線部分可能界定複數個第一導線部分。該膜(譬如絕緣和∕或光學透明的膜)可能界定第一(譬如背面)膜(譬如絕緣和∕或光學透明的膜)。
正面電極組件可能包含複數個第二導線部分。複數個第二導線部分可能配置於第二(譬如正面)膜(譬如絕緣和∕或光學透明的膜)中。
複數個第二導線部分可能建構成與正面電極組件的複數個第三導電元件形成歐姆接觸。複數個第三導電元件可能插置在正面電極組件的複數個第二導線部分和層狀結構的正面之間。
僅背面電極組件可能包含插置在複數個導線部分和複數個第一導電元件之間的複數個第二導電元件。換個方式來說，僅背面電極組件可能包括如上界定的複數個第二導電元件。以此方式，則背面電極組件可能建構有二種複數個導電元件，每一者插置在複數個第一導線部分和層狀結構的背面之間。
相對來看，正面電極組件可能僅建構有單一種複數個導電元件(亦即複數個第三導電元件)，而插置在複數個第二導線部分和層狀結構的正面之間。也就是說，於正面電極組件，複數個第二導線可能僅經由複數個第三導電元件而電連接至層狀結構的正面，亦即在複數個第二導線和層狀結構的正面之間除了複數個第三導電元件以外可能沒有中介元件。
另一方面，於背面電極組件，複數個第一導線可能僅經由複數個第一和第二導電元件而電連接至層狀結構的背面，亦即在複數個第一導線和層狀結構的背面之間除了複數個第一和第二導電元件以外可能沒有中介元件。
據此，複數個第二導電元件(亦即背面電極組件)的每個導電元件可能建構成在複數個第一導電元件的導電元件和複數個第一導線部分的個別導線部分之間形成歐姆接觸。相對而言，複數個第二導線部分(亦即正面電極組件)的每個導線部分可能建構成與複數個第三導電元件的導電元件直接形成歐姆接觸。
考慮背面電極組件，複數個第二導電元件不影響層狀結構之當太陽能電池組件在使用時主要的光入射在上面之正面的遮蔽。藉由僅提供複數個第二導電元件在層狀結構的背面上(亦即背對入射光的表面)，則限制了導電元件所可能引起的任何遮蔽。
層狀結構的正面可能界定層狀結構之當太陽能電池組件在使用時光入射在上面的的表面。層狀結構的背面將界定層狀結構之相反於正面的表面，亦即層狀結構的背面在使用期間可能不直接暴露於入射光。太陽能電池組件可能建構成致使反射光指引朝向層狀結構的背面。
複數個第二導電元件的每個導電元件可能包含長形匯流排。導電元件∕長形匯流排可能建構成跨越層狀結構的表面而延伸，如此以與上面所配置之複數個第一導電元件的每一者形成歐姆接觸。複數個第二導電元件∕長形匯流排是由導電材料所形成，使得它們能使電荷載子從配置在層狀結構背面上之複數個第一導電元件中的至少一者流到複數個第一導線部分中的至少一者。以此方式，則複數個第二導電元件∕長形匯流排中的每一者可能界定背面電極組件的電流收集器。
將了解已知的太陽能電池可能設有「冗餘線」(redundancy line，已知為有角度的冗餘線)，從太陽能電池的邊緣做短距離延伸，並且在非平行於指狀電極(譬如與之垂直或呈約45°)的方向上延伸。於具體態樣，每個冗餘線可能跨越太陽能電池之小於20%的表面(譬如長度或寬度)而延伸，舉例而言小於太陽能電池之表面(譬如長度或寬度)的10%、7.5%或5%。
這些「冗餘線」配置在太陽能電池的表面上，如此以幫助對齊跨越指狀電極的導線陣列。據此，這些「冗餘線」配置在相同於指狀電極的平面，使得它們不破壞導線和指狀電極之間的接觸介面。根據本發明的電極組件與具有此種「冗餘線」的太陽能電池有所區分，原因在於導電元件∕長形匯流排插置在複數個第一導電元件和複數個導線部分之間。以此方式，則配置了至少部分之導電元件∕長形匯流排的平面是與導線部分和指狀電極所佔據的個別平面相鄰插置但空間上有所區分。因而，導電元件∕長形匯流排有利地建構成提供電極組件的指狀電極和導線部分之間的歐姆接觸。
複數個第二導電元件∕長形匯流排的每一者可能建構成實質跨越層狀結構的表面而延伸，如此以界定「完整長度」(full length)的長形匯流排。於具體態樣，複數個第二導電元件∕長形匯流排的每一者可能建構成跨越層狀結構之大於50%的表面(譬如長度)而延伸，舉例而言大於層狀結構之60%、70%、80%、90%或95%的表面(譬如長度)。以此方式，則「完整長度」的長形匯流排可能提供導線部分和每個底下的指狀電極之間的歐姆接觸。
複數個第二導電元件∕長形匯流排的每一者可能建構有寬度、軸向長度、深度。每個此種導電元件∕長形匯流排可能建構成使得其軸向長度實質大於其寬度。導電元件∕長形匯流排的寬度和軸向長度可能是在對齊於層狀結構之背面平面的垂直方向來測量，並且深度可能是在垂直於層狀結構之背面平面的方向來測量。每個此種導電元件∕長形匯流排可能建構有深度，使得它從層狀結構的背面突起∕直立。
複數個第二導電元件∕長形匯流排的每一者可能配置成在縱向上跨越層狀結構的背面而做長度延伸。這些導電元件∕長形匯流排可能跨越背面而在橫向上隔開以界定匯流排之間的縱向延伸空間。這些導電元件∕長形匯流排可能彼此平行或實質平行。這些導電元件∕匯流排可能在橫向上均等地或實質均等地隔開。據此，複數個第二導電元件∕匯流排可能形成平行、橫向隔開(譬如均等地隔開)之導電元件∕匯流排的陣列。
複數個第二導電元件∕長形匯流排中的至少一者可能具有實質矩形(譬如方形)截面(垂直於其軸向長度)。這些導電元件∕長形匯流排可能都包含相同的矩形橫截面形狀。每個此種導電元件∕長形匯流排的橫截面可能沿著其軸向長度而是均勻的。
複數個第二導電元件∕長形匯流排中的至少一或每一者可能建構有沿著其長度而變化的寬度。長形匯流排的寬度可能沿著其長度來變化，而其最寬部分對應於它與底下指狀電極重疊之處。據此，長形匯流排可能建構有週期性起伏的寬度，而最寬部分對應於與指狀電極重疊的部分，最窄部分對應於指狀電極之間的空間。以此方式，則長形匯流排可能建構成使得與指狀電極的接觸面積最大化而同時使匯流排的整體尺寸最小化，藉此減少關聯的材料成本。
於範例性配置，導電部分∕長形匯流排的縱向邊緣可能包含複數個直的小面。據此，導電部分∕長形匯流排的導線接收表面可能界定菱形。替代選擇而言，導電部分∕長形匯流排的縱向邊緣可能包含複數個彎的小面。導電部分∕長形匯流排的導線接收表面可能界定扇形。
複數個第二導電元件∕長形匯流排可能是由導電材料所形成。導電材料可能是由金屬∕金屬合金材料所形成，可能包括Ag、Al、Au中的至少一者。背面電極組件的這些導電元件∕長形匯流排可能使用印刷材料來形成。印刷材料能使它方便地沉積至層狀結構的背面上以形成複數個第二導電元件∕長形匯流排。
印刷材料可能使用可印刷的前驅物來形成，例如導電膏，可能包含懸浮於溶劑中之金屬粉末(譬如Ag、Al、Au粉末)和玻料的混合物。可印刷的前驅物∕導電膏可能被燒製或熟化以形成複數個印刷的第二導電元件∕長形匯流排。
複數個第一導線部分的每個導線部分可能建構有寬度、軸向長度、深度。導線部分可能建構成使得其軸向長度實質大於其寬度。導線部分的寬度和軸向長度可能是在對齊於層狀結構之背面平面的垂直方向來測量，並且深度可能是在垂直於層狀結構之背面平面的方向來測量。
複數個第一導線部分的每一者可能配置成在縱向上相對於層狀結構的背面而做長度延伸。導線部分可能相對於背面而在橫向上隔開以界定導線部分之間的縱向延伸空間。導線部分可能彼此平行或實質平行。導線部分可能在橫向上均等地或實質均等地隔開。據此，複數個導線部分可能形成平行、橫向隔開(譬如均等地隔開)之導線部分的陣列。
複數個第一導線部分的二或更多個導線部分可能電或實體接合以形成單一導電管線。
複數個第一和∕或第二導線部分(下文也稱為導線部分)的形狀和尺寸可能做選擇以使正面和∕或背面電極組件的光電子性質(亦即它們的電流收集和層狀結構遮蔽特徵)最佳化。每個導線部分可能具有圓形橫截面形狀(亦即橫向於導線部分的軸向長度)。替代選擇而言，導線部分可能具有不同的橫向截面形狀，舉例而言包括矩形、多邊形和三角形。替代選擇而言，導線部分截面可能為田徑場形狀(obround)或不規則形狀。
複數個第一和∕或第二導線的每個導線部分可能是由導電金屬或金屬合金所形成。每個導線部分可能至少部分披覆有披覆，它所包含的導電材料熔點低於導線之核心的熔點。每個導線可能完全披覆在合金披覆中，或者至少部分披覆在面對層狀結構的一側或多側上。
外披覆可能包含由至少二或更多種成分所形成的金屬合金。外披覆合金可能是鉛基、錫基、鉍基合金中的至少一者。外披覆可能包含2相、3相或更複雜的金屬合金。
導線部分披覆可能是由金屬合金所形成，包含Ag、Bi、Cd、Ga、In、Pb、Sn、Ti…等中的至少一者。導線部分披覆也可能包含導電材料，它是由嵌埋在有機基質裡的金屬或合金顆粒所形成。
複數個第一和∕或第二導線部分的至少一或每個導線部分可能配置在個別之第一和第二絕緣光學透明膜的表面上。替代選擇或附帶而言，至少一導線部分可能至少部分配置在膜裡。以此方式，則至少一導線部分可能嵌埋在膜裡，使得導線部分的表面從膜的表面突出。替代選擇而言，至少一或每個導線部分可能實質包在(譬如完全包在)其個別膜裡，而同時仍建構成與它們所重疊的導電元件∕長形匯流排形成電接觸。
第一和∕或第二膜可能是由聚合材料所形成，而具有高韌性、良好絕緣特徵、光學透明度、熱穩定度、抗收縮性。範例性聚合材料可能包含乙酸酯、環氧樹脂、氟樹脂、聚醯胺樹脂、聚碸、嫘縈、聚烯、塑烯(plastilene)、嫘縈奈克斯特(rayonext)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚氟乙烯膜、修飾的四氟乙烯乙酯…等。於具體態樣，第一和∕或第二膜是由單一層材料所構成；然而，於某些其他具體態樣，第一和∕或第二膜包含二或更多層，其中這些層中的二或更多者可能包括不同的材料和∕或材料特徵。
膜面對導線部分的表面可能披覆有透明黏著劑。在太陽能電池組件的製作期間，膜可能加熱成使得黏著劑軟化而由於施力則能使膜附著於導線部分。以此方式，則導線可能至少部分嵌埋於黏著劑中。當正在操持複數個導線部分而在配置於層狀結構上之前，第一和∕或第二膜可能建構成提供結構支撐給導線部分。
當正面電極組件和∕或背面電極組件與層狀結構組裝時，關聯的絕緣光學透明膜可能變形，如此以順服於夾在該膜和層狀結構之間導線部分的形狀。換言之，膜的正面可能在非導線區域中是實質平坦的，並且在導線區域的導線部分上形成隆脊∕突起。以此方式，則膜之每個(譬如縱向的)導線區域可能具有上凸(譬如橫向)的輪廓(亦即實質半圓形輪廓)。
背面電極組件的第一絕緣光學透明膜可能具有正面(面向層狀結構)和相反於正面的背面(背對層狀結構)。複數個第一導線部分的至少一導線部分可能配置在第一膜的正面上。
正面電極組件的第二絕緣光學透明膜可能具有在使用時光入射在上面的正面(背對層狀結構)和相反於正面的背面(面向層狀結構)。複數個第二導線部分的至少一導線部分可能配置在第二膜的背面上。
層狀結構可能包含長度和寬度。層狀結構的長度可能小於其寬度。跨越層狀結構之背面的縱向和橫向可能分別平行於層狀結構的長度和寬度方向。因此，複數個第二導電元件∕長形匯流排和導線部分可能配置成跨越層狀結構的長度而延伸且沿著其寬度而隔開。
複數個第一導線部分的至少一導線部分可能配置成重疊(譬如部分或完全地)電極組件(譬如背面電極組件)的導電元件∕長形匯流排。
複數個第一導線部分的複數個導線部分可能建構成重疊(譬如部分或完全地)對應的複數個第二導電元件∕長形匯流排。
複數個第一導線部分的每個導線部分可能建構成重疊(譬如部分或完全地)複數個第二導電元件∕長形匯流排之對應的導電元件。舉例而言，複數個第一導線部分的每個導線部分可能建構成至少部分重疊複數個第二導電元件∕長形匯流排之不同的導電元件∕長形匯流排。
複數個第一導線部分之至少一導線部分的軸向長度可能配置成實質平行∕軸向對齊於它所重疊之(複數個第二)導電元件∕長形匯流排的軸向長度。
複數個第一導線部分之複數個導線部分的軸向長度可能建構成實質平行∕軸向對齊於它們所重疊的對應之複數個第二導電元件∕長形匯流排的軸向長度。
複數個第一導線部分之每個導線部分的軸向長度可能建構成實質平行∕軸向對齊於它們所重疊的複數個第二導電元件∕長形匯流排之對應導電元件的軸向長度。
該∕每個重疊的導電元件∕長形匯流排和個別導線部分之間的實質對齊則藉此減少導電元件∕長形匯流排和複數個第一導線部分所造成的遮蔽。
上述複數個第二導電元件∕長形匯流排和複數個第一導線部分之間的實質對齊也增加在這些導線部分和這些導電元件∕長形匯流排之間介面的接觸面積，藉此減少接觸電阻率。因此，太陽能電池組件可能建構成維持類似的短路電流(亦即由於類似的遮蔽緣故)，同時因為減少在接觸介面的電阻率而增加填充因素。
根據背面電極組件的範例性配置，平行、橫向隔開之複數個第一導線部分的陣列可能重疊(亦即直接疊置)在平行、橫向隔開之複數個第二導電元件∕長形匯流排的陣列上。
當至少一導電元件∕長形匯流排重疊且對齊於複數個第一導線部分的至少一導線部分時，導電元件∕長形匯流排的寬度(譬如寬度的至少第一部分)可能至少等於導線部分在層狀結構之表面平面所測量的厚度。舉例而言，導電元件∕長形匯流排可能包含沿著其整個長度的寬度，它至少等於導線部分的厚度。
當導電元件∕長形匯流排建構有等於導線部分之厚度的寬度(譬如寬度的至少第二部分以及∕或者寬度的至少第一部分)時，背面電極組件不引入額外的遮蔽，因為導電元件∕匯流排具有類似於導線部分的寬度。
導電元件∕長形匯流排的寬度(譬如寬度的至少第三部分)可能小於導線部分在層狀結構之表面平面所測量的厚度(譬如寬度)。舉例而言，導電元件∕長形匯流排可能包含沿著其整個長度的寬度，它小於導線部分的厚度。於具體態樣，導電元件∕長形匯流排的寬度(譬如寬度的至少第三部分)可能僅稍小於導線部分的厚度。舉例而言，導電元件∕長形匯流排的寬度(譬如寬度的至少第三部分)可能是導線部分的90%左右。
導線部分之彎的外表面意謂與底下長形匯流排之最大接觸面積的寬度小於導線部分的厚度。因而，長形匯流排可以建構有稍微較窄的寬度但仍維持良好的歐姆接觸，同時使對層狀結構的遮蔽效應最小化。舉例而言，導電元件∕長形匯流排的寬度(譬如至少第三部分的寬度和∕或整個長度)可能小於0.70毫米。舉例而言，導電元件∕長形匯流排的寬度(譬如至少第三部分的寬度和∕或整個長度)可能小於0.25毫米。
於具體態樣，導線部分可能包含實質平坦帶而具有在0.6毫米和0.7毫米之間的寬度。在此情形，長形匯流排可能建構有比帶寬度小0.1毫米的寬度，如此以減少匯流排的陰影效應。
根據範例性具體態樣，導電元件∕長形匯流排的寬度可能大於導線部分的厚度(譬如寬度)。藉由建構每個導電元件∕長形匯流排而有稍大於導線厚度的寬度，則此確保有良好電接觸，即使萬一個別導線和匯流排之間有次要的未對齊亦然。
複數個第二導線部分中的導線部分可能是如同上針對複數個第一導線部分所述。
複數個第一導線部分和複數個第二導線部分可能彼此對齊，而層狀結構插置在其間。
電極組件(譬如背面電極組件)的複數個第一導電元件可能包含配置在層狀結構之背面上的複數個指狀電極(譬如複數個背面指狀電極)。正面電極的複數個第三導電元件可能包含配置在層狀結構之正面上的複數個指狀電極(亦即複數個正面指狀電極)。
複數個正面和∕或背面指狀電極的每個指狀電極可能建構有實質大於其寬度的軸向長度。指狀電極的寬度和軸向長度可能都是在層狀結構之個別表面平面的垂直方向來測量。指狀電極可能是在平行於層狀結構之寬度方向的橫向上延伸。
複數個正面和∕或背面指狀電極之每一者裡的指狀電極可能跨越個別表面而隔開以界定指狀電極之間的橫向延伸空間。指狀電極可能在實質平行於層狀結構之長度方向的縱向上隔開。複數個指狀電極可能彼此實質平行。據此，複數個背面指狀電極可能形成平行、縱向隔開(譬如均等地隔開)之指狀電極的陣列。
複數個背面指狀電極中之至少一指狀電極的軸向長度可能實質未對齊(譬如實質不平行或實質垂直)於重疊在上面之複數個第二導電元件∕長形匯流排中之至少一者的軸向長度。複數個背面指狀電極中之至少一指狀電極的軸向長度可能實質未對齊(譬如實質不平行或實質垂直)於複數個第一導線部分中之至少一導線部分的軸向長度。
據此，若導電元件∕長形匯流排軸向對齊於重疊的導線部分，則關聯之指狀電極的軸向長度可能以相同的未對齊角而軸向未對齊於導線部分和導電元件∕長形匯流排二者。
指狀電極的軸向長度可能相對於重疊之導線部分和∕或導電元件∕長形匯流排的軸向長度而做實質垂直配置。以此方式，則指狀電極可以方便地配置成使從層狀結構之背面的電荷收集最佳化。
層狀結構的正面可能包含數目不同於層狀結構之背面的指狀電極。背面指狀電極的數目可能至少80和∕或高達300。
一般而言，指狀電極可能實質跨越層狀結構的長度而延伸。層狀結構正面上之複數個指狀電極中的至少一者可能僅部分跨越正面的長度而延伸。至少一正面指狀電極可能從層狀結構的邊緣延伸以界定縮短的正面指狀電極。以此方式，則層狀結構的正面可能在邊緣設有更多數目的指狀電極，此處有較少的導線部分來從太陽能電池汲取電荷。縮短的正面指狀電極可能跨越層狀結構的寬度而與「完整長度」的正面指狀電極做交替配置。縮短的正面指狀電極減少在層狀結構之中間區域的遮蔽量。縮短的正面指狀電極可能稱為「冗餘線」(已知為平行的冗餘線)。
相對來看，每個背面指狀電極可能建構成跨越層狀結構的實質長度而延伸，如此以界定「完整長度」的背面指狀電極。於具體態樣，每個背面指狀電極可能建構成跨越層狀結構之多於50%的表面(譬如寬度)而延伸，舉例而言多於層狀結構之60%、70%、80%、90%或95%的表面(譬如寬度)。背面指狀電極的更大長度(和數目)電極在遮蔽不是問題的層狀結構背面增加了電荷汲取。
根據太陽能電池組件的範例性配置，平行、橫向隔開之複數個導電元件∕長形匯流排的陣列可能相對於複數個背面指狀電極的陣列而重疊(亦即直接疊置)且垂直配置。
複數個第一導電元件(譬如背面指狀電極)可能是由導電材料(亦即第一導電材料)所形成。如上所述，複數個第二導電元件∕長形匯流排可能是由可能相同或不同於第一導電元件∕長形匯流排的導電材料(亦即第二導電材料)所形成。複數個第三導電元件(譬如正面指狀電極)可能是由可能相同或不同於(多個)第一和∕或第二導電材料的第三導電材料所形成。
至少一或每個(多個)第一、第二、第三導電材料可能是印刷材料。印刷的第一和∕或第三導電材料能夠在層狀結構的個別表面上形成具有窄寬度和∕或深度(相對於它們的軸向長度)的指狀電極。第一和∕或第三導電材料可能是由可能包括Ag、Al、Au中之至少一者的金屬∕金屬合金材料所形成。
將體會複數個第一和第二導線部分可能建構成把太陽能模組裡的多個太陽能電池組件連接在一起。舉例而言，複數個第二導線部分可能形成部分的箔導線電極配置(譬如以絕緣的光學透明膜來支撐導線部分，如上所述)，該配置包含披覆合金的銅導線格網而直接連接了配置在層狀結構之正面上的指狀電極。此減少電損失且使龜裂或電池損傷所可能對太陽能模組效能造成的衝擊最小化。再者，使用箔導線電極配置導致顯著減低了模組製造成本以及以習用匯流排電極來建構正面所造成之光遮蔽而引起的光學損失。
將了解指狀電極和此種箔導線電極配置的複數個導線之間的連接可能不可靠，這可以導致太陽能電池組件的電阻率增加和高填充因素損失。然而，插置在複數個第一導線和太陽能電池組件背面上的指狀電極之間的複數個導電元件∕長形匯流排減少了背面電極組件的電阻率，並且藉此增加太陽能電池組件的填充因素。
太陽能電池組件的層狀結構可能包含複數層或元件，其中複數層中的至少一者是由半導體材料所形成。光伏元件(或層)可能是由矽晶圓所形成，如此以界定矽太陽能電池的半導體層狀結構。
根據太陽能電池組件的範例性配置，層狀結構包含多層半導體組件，包括光伏元件和定位成相反於光伏元件的至少一發射層。至少一發射層可能配置成相反於光伏元件以形成p-n接面。發射層可能電連接至正面電極組件或背面電極組件。第一發射層可能連接至正面電極組件，並且第二發射層可能連接至背面電極組件。
將體會層狀結構可能建構成界定任一類型的太陽能電池結構。舉例而言，層狀結構可能界定異質接面型太陽能電池。替代選擇而言，層狀結構可能界定串接接面型太陽能電池。
至少一發射層可能配置成朝向層狀結構的正面。正面電極組件可能定位在發射層上。據此，發射層可能配置在正面電極組件和層狀結構的光伏元件之間。
背面場層可能定位成朝向層狀結構的背面，亦即在光伏元件和背面電極組件之間。背面場可能建構成在太陽能電池的運作期間從光伏元件汲取電荷載子。據此，背面電極組件可能定位在層狀結構的場層上。
光伏元件可能是由半導體材料所形成，例如矽。半導體材料或其部分可能做正或負摻雜(亦即p型或n型半導體)，雖非所需。半導體材料可能不摻雜(亦即本質性半導體)。用於層狀結構的矽可能是結晶矽(例如單晶矽和多晶矽)或非晶形矽。
多層半導體組件可能包含含有p型材料的發射層和含有n型材料的背面場層，發射層和背面場層配置在包含n型材料之光伏元件的相對側上。正面電極組件可能電連接至發射層，並且背面電極組件可能電連接至背面場層。此種配置可能界定異質接面科技(heterojunction technology，HJT)型太陽能電池。如此，則發射層和背面場層可能各是由非晶形矽(a-Si：H)所形成，並且光伏元件可能包含結晶矽(c-Si)。
多層半導體組件可能包含至少一本質層，亦即包含本質摻雜的半導體。至少一本質層可能配置在發射層和光伏元件之間以形成正面鈍化層。替代選擇或附帶而言，至少一本質層可能配置在光伏元件和背面場層之間以形成背面鈍化層。至少一本質層可能是由非晶形矽所形成。
當半導體材料為n型時，它可能建構成含有V族元素的雜質，例如磷(P)、砷(As)、銻(Sb)。當半導體材料為p型時，它可能含有III族元素的雜質，例如硼(B)、鎵(Ga)、銦(In)。替代選擇而言，半導體材料可能是由不是矽的材料所形成。
形成於層狀結構中的發射層可能界定光伏元件的相反於第一導電類型(舉例而言為n型)之第二導電類型(舉例而言為p型)的雜質區域，因此連同光伏元件而形成p-n接面。
在p-n接面的p型和n型材料之間所形成的介面分別使多餘的電子和電洞擴散至n型和p型材料。此電荷載子的相對移動導致在p-n接面形成空乏區域(譬如空間電荷區域)。一旦達到熱平衡條件，則跨越空乏區域而形成內建的電位差。
在太陽能電池的運作期間，光入射在基板上所產生的複數個電子電洞對被源自p-n接面之內建電位差所生成的電場分開成電子和電洞。然後，分開的電子移動(譬如穿隧)至n型半導體，並且分開的電洞移動至p型半導體。因此，當光伏元件是n型且發射器是p型時，分開的電洞和電子分別移動至發射器和光伏元件。據此，電子變成光伏元件中的主要載子，並且電洞變成發射器中的主要載子。
根據替代選擇性配置，發射層可能是n型且光伏元件可能是p型以在其間形成p-n接面。在此例子，分開的電洞和分開的電子分別移動至光伏元件和發射層。
層狀結構的(多個)正面可能被刻紋以形成刻紋表面，其對應於不平的表面或具有不平的特徵。在此例子，入射在層狀結構上的光量因為層狀結構的刻紋表面而增加，因此改善太陽能電池的效率。
層狀結構可能進一步包含抗反射層或披覆，配置在層狀結構的正面和∕或背面。該或每個抗反射層可能具有單層結構或多層結構。抗反射層可能是由氮化矽(SiNx)和∕或氧化矽(SiOx)所形成。替代選擇而言，抗反射層可能是由透明導電氧化物(transparent conductive oxide，TCO)所形成，例如氧化銦錫(indium tin oxide，ITO)，它已經被刻紋以提供抗反射表面。抗反射層有利地減少入射在太陽能電池上之光的反射度且增加預先決定之波長能帶的選擇性，藉此增加太陽能電池的效率。
層狀結構可能包含配置在層狀結構之正面和∕或背面上的透明導電氧化物披覆。透明導電氧化物披覆可能電連接至層狀結構之發射層、本質層、光伏元件中的至少一者。透明導電氧化物披覆可能建構成增加對配置在層狀結構的個別表面上之指狀電極的側向載子傳輸。透明導電氧化物披覆在異質接面型裝置中是特別有利，該裝置包含由非晶形矽所形成的層而展現不佳的載子移動性。
根據第二方面提供的是包含根據第一方面之複數個太陽能電池的太陽能模組。複數個太陽能電池可能電耦合在一起。
第一太陽能電池可能電耦合於第二太陽能電池。如此，則第一太陽能電池之電極組件的複數個導線部分可能電耦合於第二太陽能電池之電極組件的複數個導線部分。根據範例性配置，第一太陽能電池之正面電極組件的複數個第二導線部分可能電耦合於第二太陽能電池之背面電極組件的複數個第一導線部分。據此，二種複數個導線部分可能在模組中的二或更多個太陽能電池之間形成電連接。
第一太陽能電池之背面電極組件的複數個第一導線部分可能實體和∕或電連接於第二太陽能電池之正面電極組件的複數個第二導線部分(譬如一體成形)。以此方式，則複數個導線部分可能在第一和第二太陽能電池之間提供直接的電連接，藉此增加其間的電荷流動。以此方式來建構導線部分則在相鄰的太陽能電池之間不須提供分開的連接(例如銅帶)，藉此減少製作太陽能模組所需之製造步驟的數目和複雜度。
於具體態樣，第一太陽能電池之正面電極組件的複數個第三導電元件僅經由複數個第一和第二導線部分和複數個第二導電元件而連接至第二太陽能電池之背面電極組件的複數個第一導電元件。
太陽能模組可能包含框架以容置複數個太陽能電池組件。框架可能包含正面板和背面板，分別配置在複數個太陽能電池組件的正面和背面上。正面板和背面板中的至少一或每一者可能是由玻璃(譬如玻璃片)所形成。太陽能模組可能包含包封劑，它可能建構成提供正面板和背面板與複數個太陽能電池組件之間的附著。以此方式，則包封劑可能配置在太陽能模組的玻璃片和複數個太陽能電池組件中之某一者的絕緣光學透明膜之間。包封劑可能建構成避免溼氣進入太陽能模組中。據此，包封劑可能是由乙烯醋酸乙烯酯(EVA)或任何其他適合抗溼氣的材料所形成。
根據第三方面，提供的是製造根據第一方面之太陽能電池的方法，包含： 提供層狀結構，包含光伏元件；以及 配置電極組件至層狀結構的表面上，其中配置電極組件包含： 建構複數個第一導電元件至層狀結構的表面上以與之形成歐姆接觸； 建構複數個第二導電元件至複數個第一導電元件上以與之形成歐姆接觸；以及 配置複數個導線部分至複數個第二導電元件上以與之形成歐姆接觸。選擇而言，複數個導線部分配置於膜中(譬如絕緣和∕或光學透明的膜)。
層狀結構可能包含背面(譬如最後面)和相反於背面的正面(譬如最前面)。據此，方法可能包含配置電極組件至層狀結構的背面上以界定背面電極組件。方法可能進一步包含配置正面電極組件至層狀結構的正面上。
背面電極組件的複數個導線部分可能界定複數個第一導線部分(譬如配置於第一絕緣和∕或光學透明的膜中)。於此種配置，配置正面電極組件的方法可能包含建構複數個第三導電元件至層狀結構的正面上以與之形成歐姆接觸，並且配置複數個第二導線部分至複數個第三導電元件上以與之形成歐姆接觸。複數個第二導線部分可能配置於第二膜中(譬如絕緣和∕或光學透明的膜)。
僅配置背面電極組件的方法可能包含建構插置在複數個導線部分和複數個第一導電元件之間的複數個第二導電元件。也就是說，於配置正面電極組件的方法，複數個第二導線可能僅經由僅複數個第三導電元件而連接至層狀結構的正面，亦即複數個第二導線和層狀結構的正面之間除了複數個第三導電元件以外可能沒有中介元件。另一方面，於配置背面電極組件的方法，複數個第一導線可能僅經由複數個第一和第二導電元件而連接至層狀結構的背面，亦即複數個第一導線和層狀結構的背面之間除了複數個第一和第二導電元件以外可能沒有中介元件。
建構複數個第三導電元件至層狀結構之正面上的方法可能包含沉積(譬如直接地)複數個長形指狀電極至正面上，亦即複數個正面指狀電極。類似而言，建構複數個第一導電元件至層狀結構之背面上的方法可能包含沉積(譬如直接地)複數個長形指狀電極至背面上，亦即複數個背面指狀電極。
複數個第二導電元件可能建構成界定複數個長形匯流排。方法可能包含沉積(譬如直接地)至少一導電元件在背面上所配置的複數個長形指狀電極中之至少一者的頂部上(亦即重疊)。
沉積複數個背面指狀電極的方法可能包含沉積(譬如直接地)第一導電材料至層狀結構的背面上。沉積複數個第二導電元件∕長形匯流排的方法可能包含沉積(譬如直接和間接地)第二導電材料至層狀結構的背面上以形成複數個長形匯流排。也就是說，在背面上出現背面指狀電極的區域，長形匯流排可能直接沉積在背面指狀電極上，因而間接沉積在背面上；然而，在背面上不出現背面指狀電極的區域，長形匯流排可能直接沉積在背面上。沉積複數個正面指狀電極的方法可能包含沉積(譬如直接地)第三導電材料至層狀結構的正面上。
第一、第二、第三導電材料中的至少一者可能以多樣的方法來沉積，包括蒸鍍、鍍覆、印刷…等。舉例而言，第一、第二、第三導電材料可能分別包含第一、第二、第三印刷材料。
沉積第一導電材料的方法可能包含將第一印刷材料之第一可印刷的前驅物印刷至層狀結構的背面上。方法可能進一步包含根據第一燒製過程來熟化第一可印刷的前驅物以形成導電元件∕長形匯流排。
沉積第二導電材料的方法可能包含將第二印刷材料之第二可印刷的前驅物印刷至層狀結構的背面上。方法可能進一步包含根據第二燒製過程來熟化第二可印刷的前驅物以形成複數個背面指狀電極。
沉積第三導電材料的方法可能包含將第三印刷材料之第三可印刷的前驅物印刷至層狀結構的正面上。方法可能進一步包含根據第三燒製過程來熟化第三可印刷的前驅物以形成複數個正面指狀電極。
熟化(多個)第一、第二、第三可印刷的前驅物中之至少一者的方法可能包含在爐中燒製配置在層狀結構的個別表面上之可印刷的前驅物。(多個)第一、第二、第三可印刷的前驅物中的至少一者可能包含金屬膏，它可能藉由混合金屬粉末、玻料、連同適合的溶劑而獲得。
用於形成複數個背面指狀電極之第一可印刷的前驅物(因此是第一導電材料)可能不同於用來形成導電元件∕匯流排之第二可印刷的前驅物。如此，則方法可能包含印刷第一可印刷的前驅物至層狀結構的背面上，然後根據第一燒製過程來燒製層狀結構以形成複數個背面指狀電極。方法可能進一步包含沉積第二可印刷的前驅物至背面上，使得它至少部分重疊至少一長形背面指狀電極，然後根據第二燒製過程來燒製層狀結構以形成複數個導電元件∕長形匯流排。
第一、第二、第三導電材料可能各自∕全部包含不同的化學組成。第一、第二、第三燒製過程可能各自∕全部包含不同的燒製參數，例如燒製溫度。
方法可能包含沉積複數個第二導電元件∕長形匯流排，使得至少一導電元件的軸向長度可能實質不平行(譬如實質垂直)於它所重疊之至少一指狀電極的軸向長度。方法可能包含沉積複數個第二導電元件∕長形匯流排，使得它們配置成垂直於複數個背面指狀電極。
方法可能包含沉積複數個第二導電元件∕長形匯流排在層狀結構之背面上的指定位置，使得它們可以接收複數個第一導線部分，亦即導線接收位置。(多個)導線接收位置的每一者可能基於複數個第一導線部分裡之導線部分的架構(亦即側向間距)來決定。以此方式，則方法確保複數個第二導電元件配置在層狀結構的背面上，使得它們可以被複數個第一導線部分所重疊(譬如部分或完全地)。
一旦複數個第二導電元件∕長形匯流排沉積至層狀結構之背面上所配置的指狀電極上，則複數個第一導線部分可能重疊(譬如部分或完全地)至對應的複數個第二導電元件∕長形匯流排上。
方法可能包含建構複數個第一導線部分的至少一導線部分以重疊(譬如部分或完全地)背面電極組件的(複數個第二)導電元件∕長形匯流排。
方法可能包含建構複數個第一導線部分的複數個導線部分以重疊(譬如部分或完全地)對應的複數個第二導電元件∕長形匯流排。
方法可能包含建構複數個第一導線部分的每個導線部分以重疊(譬如部分或完全地)複數個第二導電元件∕長形匯流排之對應(譬如不同)的導電元件。
方法可能進一步包含配置複數個第一導線部分中之至少一導線部分的軸向長度以平行∕軸向對齊(或實質平行∕軸向對齊)於它們所重疊的背面電極組件之(複數個第二)導電元件∕長形匯流排的軸向長度。
方法可能包含建構複數個第一導線部分的複數個導線部分，使得它們的軸向長度平行∕軸向對齊(或實質平行∕軸向對齊)於它們所重疊的對應之複數個第二導電元件∕長形匯流排的軸向長度。
方法可能包含建構複數個第一導線部分的每個導線部分，使得它們的軸向長度平行∕軸向對齊(或實質平行∕軸向對齊)於它們所重疊的複數個第二導電元件∕長形匯流排之對應導電元件的軸向長度。
一旦複數個第一和∕或第二導線部分已經重疊至層狀結構之個別的正面和背面上，則方法可能進一步包含加熱導線部分以與底下表面形成歐姆接觸。
方法可能包含加熱複數個第一導線部分以熔化導線部分之至少部分的披覆。熔化導線的披覆部分可能建構成與上面重疊了導線的背面電極組件之複數個導電元件∕長形匯流排中的至少一者形成歐姆接觸。
方法可能包含加熱複數個第二導線部分以熔化導線部分的至少部分披覆。熔化導線的披覆部分可能建構成與它所重疊之複數個正面指狀電極中的至少一者形成歐姆接觸。
複數個第一和∕或第二導線部分之導線部分的個別披覆可能是由熔點低於形成個別導線部分之核心材料的材料所組成。來自複數個第一和∕或第二導線部分之導線部分的披覆可能分開加熱或在相同的加熱過程期間加熱。
正面和背面第一複數個導電元件(譬如正面和背面指狀電極)可能同時沉積(亦即使用單一沉積過程)或者它們分開沉積。一旦沉積了複數個第一導電元件，複數個第二導電元件(譬如長形匯流排)可能在分開的沉積過程中沉積。
用於複數個第一和第二導電元件中之至少一或每一者的熟化溫度可能高達300℃。於層狀結構界定HJT太陽能電池結構的範例性具體態樣，熟化步驟可能建構在小於200℃的溫度。於範例性配置，熟化溫度可能是至少145℃。熟化溫度可能高達165℃。
熟練人士將體會：互相排斥的情形除外，相關於上面任一方面所述的特徵或參數可能適用於任何其他方面。再者，互相排斥的情形除外，在此所述的任何特徵或參數可能適用於任何方面以及∕或者與在此所述的任何其他特徵或參數組合。
現在將參考伴隨圖式來討論本揭示的各方面和具體態樣。熟於此技術者將明白進一步的方面和具體態樣。
於圖式，為了清楚而誇大了層、膜…等的厚度。再者，將了解當例如層、膜、區域或基板的元件稱為「在另一元件上」(on)時，它可以直接在該另一元件上，或者也可能存在中介元件。相對來看，當元件稱為「直接在另一元件上」(directly on)時，沒有存在中介元件。
圖1顯示根據本發明的太陽能電池10，配置在太陽能面板的支撐組件102裡。支撐組件102的正面板104包含透明(譬如玻璃)片，建構成允許光通入當中安裝了太陽能電池10的中央腔室106。在圖1頂部的箭號顯示入射在太陽能電池10上之太陽能輻射的方向。
支撐組件102的背面板108配置成將太陽能電池10包在中央腔室106裡。背面板108包含反射片，建構成將入射在其上表面上的任何光反射回去朝向太陽能電池10。中央腔室106填充了包封材料(圖1所示的陰影區域)而避免外部液態或氣態物體進入。
太陽能電池10是配置在支撐組件102裡之複數個太陽能電池(未顯示)中的一者。複數個太陽能電池10的每一者以一或更多條線而電耦合在一起以界定太陽能模組100。
圖2A和2C示範太陽能電池10的頂部(正面)和底部(背面)圖，而圖2B和2D分別顯示沿著如圖2A、2C所示虛線B–B和A–A之太陽能電池10的橫截面。太陽能電池10包括層狀結構12、配置在層狀結構12之正面16上的正面電極組件14、配置在層狀結構12之背面20上的背面電極組件18。太陽能電池10具有為圖2A和2C之垂直尺度的長度以及為圖2A和2C之水平尺度的寬度。
正面16界定當太陽能電池10在使用時層狀結構12上面光所入射的表面。背面20界定層狀結構12之相反於正面16的表面，如圖2B所示。
如下所將進一步描述，層狀結構12是多層半導體組件，建構成從吸收入射的輻射而產生電荷載子。正面和背面電極組件14、18各建構成安裝於層狀結構12且導離層狀結構12所產生的電荷載子。
此背面電極組件18包含配置於第一絕緣光學透明膜30中的複數個第一導線部分28、配置在層狀結構12之背面20上的複數個第一導電元件34、插置在複數個第一導線部分28和複數個第一導電元件之間的複數個第二導電元件32。
複數個第二導電元件32建構成在複數個第一導線部分28和複數個第一導電元件34之間形成歐姆接觸，第一導電元件34界定配置在層狀結構12之背面20上的複數個背面指狀電極34。
正面電極組件14包含配置於第二絕緣光學透明膜24中的複數個第二導線部分22，如圖2B所示。複數個第二導線部分22建構成重疊複數個第三導電元件26，第三導電元件26界定配置在層狀結構12之正面16上的複數個正面指狀電極26。導線部分22建構成與指狀電極26形成歐姆接觸。
僅背面電極組件18包括插置在個別指狀電極34和導線部分28之間的複數個第二導電元件32。正面電極16建構成使得複數個第二導線部分22與配置在層狀結構12之正面16上的指狀電極26形成直接接觸，如圖2B所示。
相對來看，背面電極組件18的第二導電元件32建構成提供在層狀結構12之背面20上的指狀電極34和複數個第一導線部分28之間的電路徑。據此，導電元件32減少背面電極組件18的接觸電阻率，藉此增加太陽能電池10的填充因素。以此方式，則導電元件32建構成減少若複數個第一導線部分28建構成直接接觸複數個背面指狀電極34所會出現的電阻損失。
導電元件32是由導電材料所形成，使得它們建構成允許電荷載子在複數個第一導線部分28和層狀結構12之背面20上的指狀電極34之間流動。以此方式，則每個導電元件32界定背面電極組件18的電流收集器。
每個導電元件32包含具有寬度、長度、深度的長形匯流排32。每個匯流排32的長度界定實質大於其寬度的軸向長度。匯流排32的寬度和長度都是在對齊於層狀結構12的背面20之平面的方向來測量。
每個匯流排32的尺度實質相同於每個其他的匯流排32。舉例而言，匯流排32具有共同的深度，使得它們每一者從層狀結構12的背面20都突出相同量。每個匯流排32的深度是在垂直於層狀結構12的背面20之平面的方向來測量(圖2B所示的垂直方向)。再者，每個匯流排32具有矩形截面(垂直於其長度)。
參考圖2A、2B、2C，現在將更詳細描述複數個指狀電極26、34和導線部分22、28和匯流排32中之每一者的配置。
複數個正面和背面指狀電極26、34配置成在橫向上(圖2A的水平方向)跨越層狀結構12而延伸且在縱向上(圖2A的垂直方向)均等地隔開。
配置在層狀結構12的正面和背面16、20之每一者上的指狀電極配置成彼此平行。如圖2A和2C所示，複數個正面和背面指狀電極26、34的每一者包含十二個電極。然而，要了解於某些其他具體態樣，正面和背面指狀電極26、34的數目可能有所不同；舉例而言，正面和背面16、20的每一者上可能有八十個指狀電極。將體會指狀電極的數目甚至可能更大(譬如大於250)而不偏離本發明的範圍。長形匯流排32的數目是在4和20之間，並且導線部分28、22的數目相同於長形匯流排32的數目。
配置在層狀結構12之正面16上的每個指狀電極對齊於來自複數個背面指狀電極34之對應的電極。
複數個第一和第二導線部分28、22的導線部分在縱向上(圖2A的垂直方向)相對於層狀結構12的背面20而為平行且於長度上延伸。複數個導線部分28、22之每一者裡的導線部分也在相對於層狀結構12的背面20而在橫向上(圖2A的水平方向)均等地隔開以界定導線部分之間的縱向延伸空間。據此，複數個導線部分28、22的每一者界定平行、橫向隔開之導線部分的陣列。
複數個第二導線部分22中的每個導線部分對齊於來自複數個第一導線部分28之對應的導線部分。複數個第一和第二導線部分28、22各包含配置在層狀結構12之相反側上的十六個導線部分。再次於某些其他具體態樣，導線部分可能出現不同的數目。
現轉去在縱向上(圖2A的垂直方向)而跨越層狀結構12之背面20而做長度上延伸的複數個長形匯流排32。類似於導線部分，匯流排32也配置成彼此平行，並且在橫向上(圖2A的水平方向)均等地隔開。因此，匯流排32之間的間距使得它在其間界定縱向延伸空間的陣列。
根據上述配置，將了解複數個正面和背面指狀電極26、34配置成垂直於複數個第一和第二導線部分22、28，並且也垂直於複數個長形匯流排32，如圖2A和2C所示。
如圖2B和2C所示範，背面電極組件18設有十六個匯流排32。十六個匯流排的每一者與來自複數個第一導線部分28的導線部分重疊。複數個第一導線部分28之每個導線部分的軸向長度則軸向對齊於它們所重疊的複數個長形匯流排32之對應匯流排的軸向長度。如此，則複數個第一導線部分28直接疊置在層狀結構12的背面20上之複數個長形匯流排32的頂部上。有利而言，匯流排32和導線部分28之間的對齊限制了含括匯流排32所引起之額外遮蔽的比例。
匯流排32和導線部分28之間的平行對齊也增加在導線部分和長形匯流排之間介面的接觸面積，藉此減少接觸的電阻率。因此，太陽能電池10建構成維持類似的短路電流(亦即因為類似的遮蔽)，同時因為減少在接觸介面的電阻率而增加填充因素。
每個長形匯流排32的寬度小於0.25毫米，顯著小於習用的太陽能電池上之匯流排的寬度。相較於習用的匯流排配置，匯流排的較窄寬度能夠跨越層狀結構12的背面20而配置更多匯流排32。較大數目的匯流排32藉此在太陽能電池10裡生成更多的電流汲取路徑。
再者，每個匯流排32建構有稍大於覆蓋的導線部分28之厚度的寬度。較大寬度的長形匯流排32則確保在導線部分28和長形匯流排之間的介面有良好電接觸，這減少複數個第一導線部分28和背面指狀電極32之間連接的電阻率。
藉由建構每個長形匯流排32而有稍寬於導線部分之厚度的寬度，則此確保有良好電接觸，即使萬一在背面電極組件18的製作期間在導線部分和匯流排之間有次要的未對齊亦然。
圖2C所示的長形匯流排32建構有直的縱向邊緣。根據本發明的替代選擇性配置，縱向邊緣可能建構成包含複數個直的或彎的小面，如圖4A和5分別所示。特別參考圖4B，每個長形匯流排132的導線接收表面界定週期性或重複的菱形。替代選擇而言，導線接收表面可能包含複數個彎的小面，如此以界定週期性(或重複的)扇形，如圖5所示。
於圖4A、4B、5所示的每個範例性配置，長形匯流排132、232的最寬部分對應於與指狀電極32重疊的部分，並且最窄部分對應於指狀電極32之間的空間。以此方式，則長形匯流排132、232建構成使與指狀電極32的接觸面積最大化，同時使匯流排的整體尺寸最小化，藉此減少關聯的材料成本。
長形匯流排32是由導電材料所形成，是由包含Ag的金屬合金所形成。導電材料是印刷材料，而能使匯流排32方便地沉積至層狀結構12的背面18上。印刷材料使用可印刷的前驅物而形成，例如導電膏，它包含懸浮於溶劑中之銀金屬粉末和玻料的混合物。如下所將更詳細描述，導電膏可能做燒製或熟化以形成長形匯流排。
複數個第一和第二指狀電極26、34各使用類似於用來形成複數個長形匯流排32的印刷導電材料而形成。
導線部分22、28各具有圓形橫向截面形狀(亦即橫向於導線部分的軸向長度)，如圖2A所示。每個導線部分是由軸向核心所形成，它是由導電金屬合金所製成。導線部分的核心則披覆於外導電披覆中。
導線部分的核心是由銅所形成，並且外披覆是由熔點低於核心的材料所形成。外披覆可能包含金屬合金，例如鉛基合金。
根據太陽能電池10的範例性配置，複數個第一和第二導線部分28、22的每一者附接於其個別膜30、24之面對層狀結構12的表面。每個膜30、24的這「面對層狀結構」(layered-structure-facing)的表面披覆有黏著劑，而將導線部分黏著於其個別的膜30、24。
參考圖2D，在正面電極組件14的情形，膜24配置成接觸層狀結構12的正面而在導線部分22和正面指狀電極26之間的區域中。在背面電極組件18的情形，膜30配置成接觸層狀結構12的背面20而在導線部分28、長形匯流排32、背面指狀電極34之間的區域中。
於太陽能電池10的具體態樣，第一和第二膜30、24中的至少一或每一者建構成至少部分(譬如完全)包住或圍繞個別的導線部分28、22和個別的指狀電極34、26，如圖1和2B所示。在背面電極組件18的情形，膜30也可能至少部分(譬如完全)包住長形匯流排32。
第一和第二膜30、24配置成提供層狀結構12和導線部分28、22之間的附著，如此則導線部分正確配置在層狀結構12上(亦即對齊於長形匯流排和指狀電極)。於範例性具體態樣，第一和第二膜30、24可能不完全覆蓋層狀結構12的表面。
圖式所示的第一和第二膜30、24分別包含實質平坦的底表面和頂表面。不過將了解膜可能建構成順服於其個別電極的結構構件。舉例而言，背面電極組件18的膜30可能順服於配置在層狀結構12之背面20上的指狀電極34、匯流排32、導線部分28。根據此範例性配置，膜30可能是由長形通道所組成，而在背面20的導線部分和匯流排之間的區域中凹陷朝向層狀結構，並且可能在它們所出現的電極結構(譬如匯流排和導線部分)上形成隆脊∕突起。
第三膜30是以熱和壓力而施加至層狀結構的底部上，所以膜24將順服於長形匯流排和背面指狀電極。第二膜24也可能以熱和壓力而施加至層狀結構的頂部上，使得它順服於配置在上面的正面指狀電極。
根據替代選擇的範例性配置，膜30、24可能包含通道，配置在它們面對表面的個別層狀結構上。通道可能建構成提供在對應之長形匯流排和指狀電極周圍的緊配。
第一和第二膜30、24一般而言比導線部分28、22薄。舉例而言，導線部分可能具有在200微米到300微米左右的厚度，而膜具有100微米左右的厚度。
第一和第二膜30、24各是由聚合材料所形成，而具有高韌性、良好絕緣特徵、光學透明度、熱穩定度、抗收縮性。範例性聚合材料是由修飾的四氟乙烯乙酯所組成。
圖3是根據圖2A、2B、2C而來自太陽能電池10之層狀結構12的截面圖。於此圖，層狀結構12顯示成與正面和背面電極14、18隔離。要了解圖3示範範例性層狀結構12，並且於某些其他具體態樣，層狀結構可能異於圖3所示者。舉例而言，於某些其他具體態樣，可能沒有一或更多層、一或更多層可能組合在一起、以及∕或者可能添加額外層，前提是層狀結構12可以繼續進行其從入射輻射(譬如光)來發電的功能。
層狀結構12包含多層半導體組件60，包括夾在發射層64和背面場層66之間的光伏元件62。如此，則發射層64和背面場層66配置在光伏元件62的相對側。
發射層64配置成朝向層狀結構12的正面16，並且背面場層66配置成朝向背面20。正面電極組件14電連接至發射層64，並且背面電極組件18電連接至背面場層66。此種配置界定異質接面科技(HJT)型太陽能電池。
光伏元件62是由結晶矽(c-Si)所形成，而以例如磷(P)、砷(As)、銻(Sb)之V族元素的雜質來做負摻雜(亦即n型材料)。發射層64和背面場層66各是由非晶形矽(a-Si：H)所形成。非晶形矽使用電漿強化的化學氣相沉積(PECVD)而沉積在矽晶圓的正面和背面上。
發射層64包含正摻雜的半導體材料(亦即p型材料)，並且背面場層66包含n型材料。p型材料含有III族元素的雜質，例如硼(B)、鎵(Ga)、銦(In)。
根據層狀結構12的範例性配置，發射層64界定層狀結構的具有相反於光伏元件62之導電類型的雜質區域，因此連同光伏元件62而形成p-n接面。
多層半導體組件60進一步包含第一和第二本質層74、76。本質層74、76都是由本質摻雜的非晶形矽所形成。第一本質層74配置在發射層64和光伏元件62之間以形成正面鈍化層。附帶而言，第二本質層配置在光伏元件62和背面場層66之間以形成背面鈍化層。
最後，層狀結構12的正面16覆蓋了由氧化銦錫(ITO)所形成的透明導電披覆68。ITO層的上表面70做刻紋以提供抗反射特徵。抗反射層有利地減少入射在太陽能電池上之光的反射度且增加預先決定之波長能帶的選擇性，藉此增加太陽能電池的效率。
層狀結構12的背面20也覆蓋了由氧化銦錫(ITO)所形成的透明導電披覆72。透明導電披覆68、72建構成增加對配置在層狀結構12的個別表面上之指狀電極的側向載子傳輸。透明導電披覆68、72在異質接面型裝置中是特別有利，該裝置包含由非晶形矽所形成的層而展現不佳的載子移動性。
在太陽能電池10的運作期間，光入射在層狀結構上，如在圖3頂部的箭號所示。透過吸收入射的光子而產生複數個電子電洞對。電子電洞對然後被源自p-n接面的內建電位差而分開成電子和電洞。分開的電子移動至光伏元件62中的n型半導體，並且分開的電洞移動至發射層64中的p型半導體。據此，電子變成光伏元件62中的主要載子，並且電洞變成發射層64中的主要載子。這些主要載子的每一者是由個別電極14、18從層狀結構12所汲取。
現在將參考圖6來描述製造太陽能電池10的範例性方法200，圖6示範對應之方法步驟的流程圖。
方法開始於第一步驟202，其中提供包含光伏元件的層狀結構12。根據範例性配置，層狀結構12建構成包含半導體組件60，如上面參考圖3所述。
方法然後進行到步驟204，其中層狀結構12的正面和背面16、20各建構有導電部分。達成此點是沉積導電材料至層狀結構的正面和背面16、20上以分別形成複數個正面和背面指狀電極26、34。
一旦複數個背面指狀電極34沉積至層狀結構12的背面20上，則方法可以進行步驟206，其中複數個長形匯流排32沉積至層狀結構12上。匯流排32是以預先決定的圖案來沉積導電材料至層狀結構12的背面20上而形成。尤其，方法包含建構匯流排32以排成垂直於複數個背面指狀電極34，使得它們與之形成電連接。
複數個正面和背面指狀電極26、34及複數個長形匯流排32的每一者使用網版印刷過程而沉積至其個別表面上。網版印刷過程包括透過篩網或遮罩來鋪放可印刷的前驅物至層狀結構表面上。遮罩中的開口決定印刷特徵的個別配置和尺度(亦即指狀電極和匯流排)。一旦每個個別之可印刷的前驅物提供至層狀結構表面上，它便在爐中燒製以形成對應的指狀電極和∕或長形匯流排特徵。
沉積複數個背面指狀電極34的方法包含沉積第一導電材料至背面20上。該方法包含沉積第一可印刷的前驅物，然後根據第一燒製過程來熟化。
沉積複數個長形匯流排32的方法包含沉積第二導電材料至層狀結構12的背面20上。該方法包含沉積第二可印刷的前驅物，然後根據第二燒製過程來熟化。
沉積複數個正面指狀電極26的方法包含沉積第三導電材料至正面16上。該方法包含沉積第三可印刷的前驅物，然後根據第三燒製過程來熟化。
因為相對於背面指狀電極34來配置匯流排32，故一旦已經形成複數個背面指狀電極34(亦即在完成第一燒製步驟後)，則第二可印刷的前驅物僅沉積至層狀結構12的背面20上。
第一可印刷的前驅物使用不同於用來沉積第二可印刷的前驅物的印刷遮罩來沉積，而對應於背面指狀電極34。不同的印刷遮罩包含不同尺度的開口，而相對於指狀電極34更改了所得匯流排32的對齊和尺度。
第一、第二、第三可印刷的前驅物的每一者包含金屬膏，它是在存在適合的溶劑下把金屬粉末和玻料混合在一起而獲得。
複數個正面和背面指狀電極26、34實質相同。因此，第一和第三可印刷的前驅物是由實質相同的化學組成物所組成。再者，第一和第三燒製過程各具有相同的燒製參數(譬如燒製溫度和持續時間)。
複數個匯流排32是由不同於正面和背面指狀電極26、34的組成物所形成。因而，第二可印刷的前驅物實質不同於第一和第三可印刷的前驅物。再者，第一燒製過程包含不同於第二和第三燒製過程的燒製參數。
以上述方法的一部分來說，長形匯流排32配置在層狀結構12的背面20上之預先決定的地方，使得它們可以與複數個第一導線部分28重疊。該方法包含預先對齊步驟，其中匯流排32定位在背面20上以確保導線部分28在後續的方法步驟208、210期間將正確重疊至匯流排32上。
一旦長形匯流排32沉積至層狀結構12的背面20上(亦即在已經燒製匯流排32後)，則複數個第一導線部分28便可以重疊在匯流排32的頂部上。首先，每個導線部分28軸向對齊於建構成接收導線部分28的對應匯流排32。然後，一旦複數個第一導線部分28的每一者適合地對齊於關聯的匯流排32，則導線部分28放至匯流排32上於步驟210。
根據上述方法，每個導線部分28的軸向長度配置成平行於它所重疊之匯流排32的軸向長度。再者，每個導線部分28配置成垂直於層狀結構12之正面和背面16、20上的複數個指狀電極26、34，如圖2C、4A、4B、5的每一者所示。
在沉積複數個長形匯流排32之後，複數個第二導線部分22也可能配置到層狀結構12上。於步驟208，導線部分22重疊至層狀結構12的正面18上，使得它們坐落成垂直於層狀結構12之正面16上的複數個正面指狀電極26，如圖2A所示。重疊複數個第一和第二導線部分28、22的方法可能同時或依序和以任何次序來進行。
配置導線部分28、22的方法包括在爐中加熱導線部分28、22的步驟以將導線部分結合至它們所重疊的表面。複數個第一和第二導線部分28、22各建構有外披覆而當加熱時部分熔化。
複數個第二導線部分22之導線部分上的外披覆建構成與配置在層狀結構12之正面16上的底下指狀電極26形成歐姆接觸，而加熱複數個第一導線部分28則使披覆與配置在背面20上的長形匯流排32形成歐姆接觸。
將了解本發明不限於上述的具體態樣，並且可以做出多樣的修飾和改善而不偏離在此所述的概念。除了互相排斥的情形以外，任何特徵都可能分開地採用或與任何其他特徵組合地採用，並且本揭示延伸至且包括在此所述之一或更多個特徵的所有組合和次組合。
10:太陽能電池 12:層狀結構 14:正面電極組件 16:正面 18:背面電極組件 20:背面 22:第二導線部分 24:第二絕緣光學透明膜 26:第三導電元件、正面指狀電極 28:第一導線部分 30:第一絕緣光學透明膜 32:第二導電元件、長形匯流排 34:第一導電元件、背面指狀電極 60:多層半導體組件 62:光伏元件 64:發射層 66:背面場層 68:透明導電披覆 70:上表面 72:透明導電披覆 74:第一本質層 76:第二本質層 100:太陽能模組 102:支撐組件 104:正面板 106:中央腔室 108:背面板 132:長形匯流排 232:長形匯流排 200:製造太陽能電池的方法 202~210:製造太陽能電池的方法步驟
現在將參考圖式而僅以舉例方式來描述具體態樣，其中： [圖1]是包含太陽能電池之太陽能模組的近看截面圖； [圖2A和2C]分別是圖1太陽能電池之頂部(正面)和底部(背面)的平面圖； [圖2B和2D]是穿過圖2A和2C所示的太陽能電池之不同地方的橫截面圖； [圖3]是圖1太陽能電池之半導體層狀結構的立體截面圖； [圖4a]是太陽能電池之底部(背面)的平面圖，包含匯流排的替代選擇性架構； [圖4b]是圖4a所示的太陽能電池之底部(背面)的近看圖； [圖5]是太陽能電池之底部(背面)的平面圖，包含匯流排的替代選擇性架構；以及 [圖6]是示範製造圖1太陽能電池之方法的流程圖。
10:太陽能電池
12:層狀結構
14:正面電極組件
18:背面電極組件
22:第二導線部分
24:第二絕緣光學透明膜
26:第三導電元件
28:第一導線部分
30:第一絕緣光學透明膜
32:第二導電元件
34:第一導電元件

Claims (28)

  1. 一種太陽能電池組件，包含： 層狀結構，包含光伏元件；以及 電極組件，配置在該層狀結構的表面上，該電極組件包含： 複數個導線部分， 複數個第一導電元件，配置在該層狀結構的該表面上；以及 複數個第二導電元件，插置在該複數個導線部分和該複數個第一導電元件之間； 其中該複數個第一導電元件建構成在該複數個第二導電元件和該層狀結構的該表面之間形成歐姆接觸，並且該複數個第二導電元件建構成在該複數個第一導電元件和該複數個導線部分之間形成歐姆接觸。
  2. 根據請求項1的太陽能電池組件，其中該電極組件界定背面電極組件，配置在該層狀結構的背面上；該太陽能電池組件進一步包含正面電極組件，配置在該層狀結構之相反於該背面的正面上。
  3. 根據請求項2的太陽能電池組件，其中該背面電極組件的該複數個導線部分界定複數個第一導線部分，其中該正面電極組件包含複數個第二導線部分，該複數個第二導線部分建構成與該正面電極組件的複數個第三導電元件形成歐姆接觸，該複數個第三導電元件插置在該複數個第二導線部分和該層狀結構的該正面之間。
  4. 根據請求項2或3的太陽能電池組件，其中僅該背面電極組件包含插置在複數個導線部分和複數個第一導電元件之間的複數個第二導電元件。
  5. 根據請求項1至3中任一項的太陽能電池組件，其中該複數個第二導電元件界定複數個長形匯流排。
  6. 根據請求項5的太陽能電池組件，其中該複數個導線部分的至少一導線部分配置成至少部分重疊該複數個長形匯流排的至少一長形匯流排。
  7. 根據請求項6的太陽能電池組件，其中該長形匯流排配置成實質平行於該導線部分。
  8. 根據請求項7的太陽能電池組件，其中該複數個長形匯流排中的至少一者具有在該層狀結構之表面的平面所測量的寬度，該長形匯流排的該寬度至少等於該導線部分在該層狀結構之該表面的該平面所測量的厚度。
  9. 根據請求項8的太陽能電池組件，其中該長形匯流排的該寬度實質相同或小於該導線部分的該厚度。
  10. 根據請求項8的太陽能電池組件，其中該長形匯流排的該寬度小於0.7毫米。
  11. 根據請求項8的太陽能電池組件，其中該長形匯流排之第一部分的該寬度大於該導線部分的該厚度，以及∕或者其中該長形匯流排之第二部分的該寬度實質相同於該導線部分的該厚度，以及∕或者其中該長形匯流排之第三部分的該寬度小於該導線部分的該厚度。
  12. 根據請求項8的太陽能電池組件，其中該長形匯流排的該寬度沿著其長度而變化。
  13. 根據請求項12的太陽能電池組件，其中該長形匯流排的縱向邊緣包含複數個直的或彎的小面。
  14. 根據請求項12的太陽能電池組件，其中該長形匯流排的該寬度沿著其長度而變化以界定菱形或扇形。
  15. 根據請求項5的太陽能電池組件，其中該複數個第一導線部分的每個導線部分建構成重疊該複數個長形匯流排之對應的導電元件。
  16. 根據請求項15的太陽能電池組件，其中該複數個第一導線部分之每個導線部分的軸向長度建構成實質平行於它們所重疊的該複數個長形匯流排之對應導電元件的軸向長度。
  17. 根據請求項5的太陽能電池組件，其中該複數個第一導電元件包含複數個指狀電極，其中該複數個指狀電極中的至少一者在長度方向上實質未對齊於重疊該指狀電極之該複數個長形匯流排中的至少一者。
  18. 根據請求項17的太陽能電池組件，其中該至少一指狀電極相對於該至少一長形匯流排而做實質垂直配置。
  19. 根據請求項1至3中任一項的太陽能電池組件，其中該複數個第一和第二導電元件中的至少一者使用印刷材料而形成。
  20. 一種太陽能模組，包含複數個根據請求項1至19中任一項的太陽能電池組件，其中該複數個太陽能電池組件電耦合在一起。
  21. 根據請求項20的太陽能模組，包含電耦合於第二太陽能電池組件的第一太陽能電池組件，其中該第一太陽能電池組件的該複數個導線部分電耦合於該第二太陽能電池組件的該複數個導線部分。
  22. 一種製造太陽能電池組件的方法，包含： 提供層狀結構，包含光伏元件；以及 配置電極組件至該層狀結構的表面上，其中配置該電極組件包含： 建構複數個第一導電元件至該層狀結構的該表面上以與之形成歐姆接觸； 建構複數個第二導電元件至該複數個第一導電元件上以與之形成歐姆接觸；以及 配置複數個導線部分至該複數個第二導電元件上以與之形成歐姆接觸。
  23. 根據請求項22的方法，其中該層狀結構包含背面和相反於該背面的正面；其中該方法包含配置該電極組件至該背面上以界定背面電極組件；以及其中該方法進一步包含配置正面電極組件至該正面上。
  24. 根據請求項23的方法，其中該背面電極組件的該複數個導線部分界定複數個第一導線部分，其中配置該正面電極組件包含： 建構複數個第三導電元件至該層狀結構的該正面上以與之形成歐姆接觸；以及 配置複數個第二導線部分至該複數個第三導電元件上以與之形成歐姆接觸。
  25. 根據請求項23或24的方法，其中僅配置該背面電極組件的方法包含建構插置在複數個導線部分和複數個第一導電元件之間的複數個第二導電元件。
  26. 根據請求項22至24中任一項的方法，其中建構該複數個第一導電元件包含沉積第一印刷材料至該層狀結構的該表面上以形成複數個指狀電極。
  27. 根據請求項26的方法，其中建構該複數個第二導電元件包含沉積第二印刷材料至該層狀結構的該表面上以形成複數個長形匯流排。
  28. 根據請求項27的方法，其中沉積該第一印刷材料包含沉積第一可印刷的前驅物且接著根據第一燒製過程來燒製該第一可印刷的前驅物，以及其中沉積該第二印刷材料包含沉積第二可印刷的前驅物且接著根據第二燒製過程來燒製該第二可印刷的前驅物，其中該第一可印刷的前驅物僅在該第二燒製過程完成之後才沉積至該層狀結構的該表面上。
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