TW202341513A - 太陽能電池組件 - Google Patents

Abstract

一種太陽能電池組件，包括：層狀結構，包含光伏元件和導電表面；及電極組件，包括並排配置的多個縱向延伸、橫向間隔的導電元件，該多個導電元件包括：第一導電元件，具有第一剖面區域，和第二導電元件，具有大於該第一剖面區域的第二剖面區域，該電極組件配置在該層狀結構的該導電表面上，使得該導電元件與該導電表面歐姆接觸。

Description

太陽能電池組件

本公開關於用於太陽能電池的電極組件和包括電極組件的太陽能電池。

用於從太陽光提供電能的太陽能模組通常包括太陽能電池陣列，每一者包括半導體基板。太陽能電池的傳統連接方式是，電流通過每個電池前及背表面上的多個指狀電極至一系列更寬、垂直的匯流排電極，這些電極印刷在電池的前後兩側。電流從匯流排電極沿著一系列銅帶流向接線盒，每個銅帶焊接到相應的匯流排電極。

太陽能電池開發的總體目標是獲得高轉換效率，同時需要降低生產成本。實現這的努力集中在太陽能電池模組中太陽能電池之間的電極連接和半導體基板的特性上。

例如，一種已知的配置包括箔線(電極)組件，其中匯流排被配置在薄膜(或箔)上的多條線代替。匯流排的剖面通常為矩形(較長的尺寸平行於太陽能電池的前表面)。另一方面，箔線電極組件的線的剖面通常是圓形的。對於相同的剖面區域，圓形比矩形對光的阻礙更少。此外，圓形幾何形狀意味著更少的入射光被直接反射遠離太陽能電池。因此，用多條電線替換匯流排可以減少光遮蔽引起的光損失，否則將由匯流排的存在引起光遮蔽。雖然這可以提高轉換效率，但仍希望進一步提高太陽能電池的效率，並在這些太陽能電池的使用壽命內保持提高的效率。

根據第一態樣，提供一種太陽能電池組件，包括： 層狀結構，包含光伏元件和導電表面(例如導電外表面)；及 電極組件，包括並排配置的多個縱向延伸、橫向間隔的導電元件，多個導電元件包括具有第一剖面區域的第一導電元件和具有大於第一剖面區域的第二剖面區域的第二導電元件，電極組件配置在層狀結構的導電表面上，使得導電元件與導電表面進行歐姆接觸。

導電元件從層狀結構收集電流(例如，經由配置在層狀結構上的指狀電極)。一般而言，每個導電元件將從導電表面沿導電元件兩側延伸的區域收集電流。導電元件提取的電流取決於該區域的大小以及該區域是否也由另一個導電元件提供服務。因此，例如在兩個導電元件之間定義的區域中，大約一半的電流將被每個導電元件提取。另一方面，在由導電元件和導電表面的邊緣定義的區域中，所有電流將由單個最外導電元件提取。出於同樣的原因，導電元件的間距也會影響每個導電元件所需的電流提取。導電元件的更大間距例如將意味著每個導電元件服務於更大的區域以增加需要由每個導電元件提取的電流量。

提供至少兩個不同剖面區域的導電元件允許適應電流提取的這些差異。因此，例如，較大的(第二)導電元件可以位於要提取更多電流的位置。較小的(第一)導電元件可以定位在需要導電元件提取較少電流的地方。通過以這種方式配置導電元件(即，使導電元件的尺寸與電流提取要求相匹配)，可以最小化功率損耗，同時還最小化導電元件的遮蔽。也就是說，提供不同剖面區域的導電元件可以促進以最佳化電極組件的光電特性的方式配置導電元件。

為避免疑義，術語“剖面區域”用於描述垂直於該導電元件的(縱向)延伸的平面中導電元件的一部分的區域。

如本文所用的術語“在...上”，例如在短語“在表面上”中，旨在包括直接和間接地配置在元件上，例如層、薄膜或區域。因此，短語“在表面上”涵蓋其中提供一個或多個中間層的配置，或者替代地，其中不提供中間層的配置。相反，當一個元件被稱為“直接在”另一個元件“上”(例如“直接在表面上”)時，不存在中間元件。因此，在第一態樣中，電極組件可以直接或間接地配置在導電表面上。

術語“縱向”(由導電元件的方向定義)和“橫向”是指基本相互垂直的方向。

此處使用的術語“導電”和“絕緣”分別明確表示電性導電和電性絕緣。鑑於本發明的技術背景，這些術語的含義將特別明顯，即光伏太陽能電池裝置。

現在將闡述第一態樣的可選特徵。這些可單獨應用或與任何態樣的任何組合應用。

如上所述，多個導電元件可以被配置為使得第二導電元件比第一導電元件從層狀結構的導電表面提取更多的電流。例如，第二導電元件可以是多個導電元件中最外部的導電元件。多個導電元件可以包括兩個最外部的導電元件和設置在兩個最外部的導電元件之間的多個中間導電元件。在一些實施例中，第二導電元件可以是中間導電元件。

如上所述，多個導電元件中的最外部的導電元件在一些情況下可以提供比中間導電元件更大的區域(即從中提取電流)(即，最外部的導電元件與導電表面的邊緣間隔為大於多個導電元件之間的間距的一半的距離)。這是因為，在最外部導電元件和導電表面的相鄰邊緣之間的區域中提取的所有電流必須通過最外部導電元件(而在兩個相鄰導電元件之間的區域中，只有一半電流通過每個導電元件)。增加最外部導電元件的剖面區域意味著它可以更好地適應更大的電流，這可能有助於最小化功率損耗(否則可能會因導電元件尺寸過小而導致)。

第二導電元件可以具有比第一導電元件更大的有效服務區域。對於中間導電元件，有效服務區域可以通過將第一區域的一半與第二區域的一半相加來判定。第一區域可以定義為中間導電元件和第一相鄰導電元件之間的區域，並且第二區域可以定義為中間導電元件和第二相鄰導電元件之間的區域。對於最外部的導電元件，有效服務區域可以通過將第三區域的一半與第四區域相加來判定。第三區域可定義為最外導電元件與相鄰導電元件之間的區域，第四區域可定義為層狀結構的最外導電元件與相鄰邊緣之間的區域。

為避免疑義，第一、第二、第三和第四區域是電極組件配置在其上的層狀結構的表面區域(即導電表面)。此外，提及至少部分地由線定義的區域(例如，在兩條線之間，或在線和邊緣之間)，指的是延伸到線的中心軸的區域。

為避免疑義，此處使用的術語“相鄰”並不意味著“直接相鄰”或“接觸”。例如，術語“相鄰的導電元件”在本文中用於描述在橫向方向上最接近的導電元件(或兩個最接近的導電元件之一)。類似地，術語“相鄰邊緣”在本文中用於描述最近的縱向延伸邊緣(即，在橫向方向上最近)。

提供更大的最外部導電元件的另一個好處是，這可以允許導電元件與層狀結構的邊緣(例如導電表面的邊緣)間隔更大的距離，同時仍然能夠適應從它服務的更大區域(由於間距增加)增加的電流收集。通過提供與層狀結構的邊緣(例如導電表面)的這種增加的間距，在層狀結構的邊緣(例如導電表面)存在沒有導電元件的更大區域。這個更大的無導電元件區域可以提供更好的黏合，例如，從薄膜(如果存在)和太陽能電池(因為該區域尺寸的增加提供薄膜和太陽能電池之間更大的接觸區域)之間。因此，當存在時，薄膜(以及因此是導電元件)可以更牢固地保持在太陽能電池上。

更一般地，使用更大的導電元件(不管它是否是最外部的導線)可以在導電元件和導電表面之間提供更大的接觸區域，從而在導電元件和導電表面之間提供改進的接觸(和更好的黏附)導電表面。

第一導電元件可以是中間導電元件。或者，第一導電元件可以是最外部的導電元件。這可能是理想的，例如，其中最外部的導電元件被配置在導電表面的邊緣處或靠近導電表面的邊緣以服務於比中間導電元件更小的區域。第一導電元件可以與第二導電元件相鄰。

多個導電元件可以包括第三導電元件，其可以具有第三剖面區域。第三剖面區域可以大於第一剖面區域。第三剖面區域可以與第二剖面區域相同。因此，第二和第三導電元件可以具有相同的剖面區域。第三導電元件可以是多個導電元件中的最外部的導電元件(即，第二和第三導電元件可以定義多個導電元件中的兩個最外部的導電元件)。

因此，多個導電元件中的兩個最外部的導電元件(例如第二和第三導電元件)可以各自具有比至少一個中間導電元件(例如第一導電元件)更大的剖面區域。多個導電元件中的兩個最外部的導電元件可以各自具有比多個中間導電元件更大的剖面區域。在一些實施例中，多個導電元件中的兩個最外部的導電元件可以各自具有比中間導電元件中的每一者更大的剖面區域(即，最外部的導電元件可以大於所有中間導電元件)。

在一些實施例中，所有(或基本上所有)中間導電元件可以具有相同的剖面區域(例如，第一剖面區域)。

多個導電元件可以是均勻間隔的(即，等間隔的)。即，多個導電元件中的每個相鄰的導電元件對(pair)之間可以存在一致的間距。多個導電元件可替代地不均勻地間隔。也就是說，至少一對相鄰導電元件之間的橫向間距可以大於另一對相鄰導電元件之間的橫向間距。在第一對導電元件之間的間距大於(多個導電元件中的)第二對導電元件的情況下，第一對導電元件可以包括第二導電元件並且第二對導電元件可以包括第一導電元件。

多個導電元件可以基本上彼此平行。

可以選擇導電元件的形狀(除剖面區域之外，如上所述)以最佳化電極組件的光電特性，即通過它們的電流收集和遮光特性。

每個導電元件可以具有圓形截面形狀，即橫向於其軸向長度。或者，每個導電元件可具有不同的剖面形狀，例如包括矩形或三角形。或者，每個導電元件可具有橢圓形、長圓形(即賽馬場形)或不規則的剖面形狀。

每個導電元件可以包括導電金屬或金屬合金。每個導電元件可以塗覆有合金塗層，該合金塗層包含具有低熔點的合金，即熔點低於形成導電元件的核心的導電金屬/金屬合金的熔點。每個導電元件可以完全塗覆在合金塗層中，或者至少部分地塗覆在面向太陽能電池(當配置在其上時)的層狀結構的一個或多個側面上。

每個導電元件沿其長度可具有基本恆定的剖面區域。每個導電元件沿其長度可具有基本恆定的剖面形狀。

第一導電元件及/或每個中間導電元件可以具有第一直徑。第一直徑可以在200µm和300µm之間，或者例如在225µm和275µm之間，或大約250µm。第一剖面區域可以在0.03mm ²和0.07mm ²之間，或者例如在0.04mm ²和0.06mm ²之間，或大約0.05mm ²。

第二導電元件及/或第三導電元件可以具有第二直徑。第二直徑可以在250µm和350µm之間，或者例如在275µm和325µm之間，或大約300µm。第二剖面區域可以在0.05mm ²和0.10mm ²之間，或者例如在0.06mm ²和0.08mm ²之間，或大約0.07mm ²。

第二直徑可以比第一直徑大30µm和70µm之間。第二直徑可比第一直徑大約50µm。

第二剖面區域可以比第一剖面區域大0.01mm ²和0.03mm ²之間。第二剖面區域可以比第一剖面區域大大約0.02mm ²。

第二剖面區域可以比第一剖面區域大30%和60%之間。第二剖面區域可以比第一剖面區域大大約45%。

可以在多個導電元件的兩個相鄰導電元件(例如，第一導電元件和相鄰導電元件)之間定義第一距離。當導電元件均勻間隔時，第一距離可以表示每個導電元件之間的(偶數)間距(即，每個導電元件可以與相鄰導電元件間隔第一距離)。

第一距離可以在8mm和10mm之間或者在8.5mm和10mm之間，或者在9mm和9.5mm之間，或者大約9.3mm。

為避免疑義，此處提及的導電元件及/或邊緣之間的距離及/或間距應被視為橫向距離/間距(即在垂直於導電元件的軸向延伸的方向上)。此外，關於一個或多個導電元件的(橫向)距離應該從導電元件的中心軸開始。作為示例，參考兩個相鄰導電元件之間的距離是一個導電元件的中心軸與另一個相鄰導電元件的中心軸之間的距離。作為第二個例子，參考導電元件和邊緣(薄膜或層狀結構的)之間的距離是指導電元件的中心軸和邊緣之間的橫向距離。可以理解，在該第二示例中，導電元件的中心軸可以與邊緣形成其一部分的部件(例如薄膜或層狀結構)的表面間隔(例如在上方)。在這種情況下，強調參考這種距離是指中心軸和邊緣之間距離的橫向分量(即該距離應平行於表面)。

多個導電元件中最外部的導電元件與層狀結構的相鄰邊緣(例如導電表面的邊緣)之間的距離可以等於或大於多個導電元件中兩個相鄰導電元件之間的距離。換句話說，電極組件可以配置在導電表面上，使得在多個導電元件的最外部的導電元件(例如，第二導電元件)和電極組件配置在其上的層狀結構的導電表面的相鄰(縱向)邊緣之間定義第二(橫向)距離。第二距離可以等於或長於第一距離。也就是說，最外部的導電元件可以與層狀結構的相鄰邊緣間隔比多個導電元件的兩個相鄰導電元件之間的距離更大的距離。

第一距離可以被定義在部分地定義第二距離的最外部的導電元件(例如第二導電元件)和與該最外部的導電元件相鄰的導電元件(例如第一導電元件)之間。

正如上面已經討論的，最大化導電元件與太陽能電池組件邊緣的距離可能是有益的，因為它提供用於以導電元件固定到太陽能電池組件的裝置(比如薄膜)進行黏合的更大的無導電元件的區域。較大的最外部導電元件可通過確保有足夠的容量從這種距離導致的較大區域提取電荷(以最小的功率損失)來允許這種距離。

在其他實施例中，第二距離可以小於第一距離(例如可以是第一距離的大約一半)。

第三(橫向)距離可以定義在兩個最外部的導電元件中的另一者(例如第三導電元件)和層狀結構的相鄰邊緣(例如導電表面的相鄰邊緣)之間。第三距離可以與第二距離相同。在這態樣，多個導電元件可以配置在層狀結構上，使得層狀結構的相對(縱向延伸)邊緣與相鄰的最外部導電元件之間的間距大於導電元件本身之間的間距。

第二及/或第三距離可以在10mm和13mm之間，或者在11mm和12mm之間，或者在11mm和11.5mm之間，或者大約11.25mm。

電極組件可以包括絕緣光學透明薄膜。薄膜可以覆蓋導電元件(即導電元件可以設置在薄膜和導電表面之間)。薄膜(也稱為箔)可以提供用於在安裝到導電表面期間將導電元件保持在它們的間隔配置中的手段。該薄膜可以被配置成將電極組件保持在層狀結構的表面上(從而保持導電元件和導電表面之間的歐姆接觸)。當電極組件包括這樣的薄膜時(並且當導電元件為線的形式時)，電極組件可被稱為箔(或薄膜)和線組件。

多個導電元件中最外部的導電元件與薄膜的相鄰邊緣之間的距離可以等於或大於多個導電元件中兩個相鄰導電元件之間的距離。即，多個導電元件可以配置成使得等於或大於第一距離的第四(橫向)距離被定義在多個導電元件的最外部的導電元件(例如，第二導電元件)和薄膜的相鄰(縱向)邊緣之間。

等於或大於第一距離的第五(橫向)距離可以定義在兩個最外部的導電元件中的另一者(例如第三導電元件)和薄膜的相鄰邊緣之間。第五距離可以與第四距離相同。

在這態樣，多個導電元件可以配置成使得薄膜的相對縱向邊緣與相鄰的最外部導電元件之間的間距大於導電元件之間的間距。

第四及/或第五距離可以在10mm和13mm之間，或11mm和12mm之間，或11mm和11.5mm之間，或大約11.25mm。

第一、第二、第三、第四和第五距離中的每一者都可以沿著相同的橫向延伸軸線取得。

如上所述，最大化導電元件與薄膜邊緣的距離可能是有益的，因為它提供更大的無導電元件區域，用於薄膜邊緣與太陽能電池的黏合(並且這可以通過改變導電元件的尺寸實現)。

如上所述，該薄膜可以配置成將導電元件保持在太陽能電池的層狀結構上。導電元件可以附著(例如黏附)到薄膜上。導電元件可以部分地嵌入薄膜中，使得每個導電元件的表面從薄膜的表面突出。或者，導電元件可完全嵌入薄膜中。

每個導電元件可以包括細長形式，例如電線或電線部分(儘管在其他實施例中導電元件可以是例如匯流排)。每個導電元件可以是連續的(即沒有中斷)並且可以延伸跨過薄膜的大部分(例如基本上完全跨過)。每個導電元件可以基本上從薄膜的一個邊緣延伸到薄膜的相對邊緣而沒有間斷。每個導電元件可以延伸超過薄膜的至少一個邊緣。在一些實施例中，本文對導電元件的引用可以僅指那些配置在層狀結構的表面上的導電元件的部分。

薄膜可以是矩形的。薄膜可具有長尺寸和短尺寸。導電元件可以在短尺寸的方向上延伸(即，縱向可以在短尺寸的方向上)。在這樣的實施例中，橫向方向因此可以在長尺寸方向上。或者，導電元件可以在長邊方向上延伸，並且橫向可以在短尺寸方向上。

該薄膜可以包括具有高延展性、良好絕緣特性、光學透明度和熱穩定性、抗收縮性的聚合物材料。示例性的聚合物材料可以包括醋酸酯、環氧樹脂、氟樹脂、聚醯胺樹脂、聚碸、嫘縈、聚烯烴、塑料、人造絲、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氟乙烯薄膜和改性乙烯四氟乙烯等。

薄膜的表面(即面向導電元件)可以塗覆有透明密封層(例如黏合劑層)。密封層可以配置為在室溫下處於非黏附狀態並且可以配置為在加熱時進入黏附狀態(即，加熱到高於室溫的溫度)。因此，在太陽能電池的製造過程中，可以加熱薄膜使得密封層軟化以使得薄膜能夠由於力的施加而黏附到導電元件。這樣，導電元件可以至少部分地嵌入密封層中。附加地或替代地，薄膜(例如被配置為接觸太陽能電池的薄膜的一部分或表面)可以被配置為在室溫下處於非黏附狀態並且可以被配置為在被加熱時進入黏附狀態(即到高於室溫的溫度)。因此，在太陽能電池的製造過程中，薄膜可以被加熱和軟化以使得薄膜能夠由於力的施加而黏附到導電元件。以此方式，導電元件可至少部分嵌入薄膜中。在該實施例中，可以不存在密封層。

導電表面可以包括多個指狀電極(例如導電元件/構件)。每個指狀電極可以是細長的並且可以在基本橫向方向上延伸。(電極組件的)導電元件可以在縱向方向上延伸跨過多個指狀電極。在這態樣，指狀電極可以基本上垂直於導電元件。

指狀電極可以包括印刷導電材料。印刷導電材料可以在層狀結構的表面上形成精細的(即窄寬度和小深度)指狀電極。

指狀電極可以基本上均勻地分佈在導電表面上。因此，例如，最外部的導電元件和導電表面的邊緣之間的區域可以具有與兩個相鄰導電元件之間的區域相同數量的指狀電極。換言之，導電表面可以沒有冗餘線(從平行於導電元件的導電表面的相對縱向邊緣中的一個或兩個延伸)。

一個或多個較大的最外部導電元件的存在可有助於提供這種配置。冗餘線通常設置在太陽能電池的邊緣以減少由於邊緣處的區域各僅由一個導電元件服務而發生的損失。提供具有較低電阻的較大的最外部導電元件可能意味著在某些情況下可以去除冗餘線而不損害太陽能電池組件的效率。這是因為較大的最外部導電元件的較低功率損耗和最外部區域中的較高電流(由冗餘線引起的陰影減少導致)可以抵消去除冗餘線的任何負面影響。

層狀結構可以包括在使用中光入射在其上的前表面(例如最前表面)和與前表面相對的背表面(例如最背表面)。

導電表面可以是層狀結構的前表面(光入射表面)。因此，電極組件可以配置在層狀結構的前表面上(即在導電表面的指狀電極上)，並且導電元件可以延伸穿過層狀結構的前表面(即穿過指狀電極)。這種電極組件可稱為前電極組件。

在其他實施例中，導電表面可以是層狀結構的背表面。因此，電極組件可以配置在層狀結構的背表面上，並且導電元件可以延伸穿過層狀結構的背表面(即，在導電表面的指狀電極上)。這種電極組件可稱為背電極組件。

太陽能電池組件可以包括前電極組件和背電極組件(並且層狀結構可以包括前導電表面和後導電表面)。

層狀結構可以包括多個層，其包括光伏元件。光伏元件可以包括半導體材料。因此，光伏元件可以是半導體基板。半導體基板可以由結晶矽(例如單晶矽晶圓)形成。基板可以配置有第一導電類型(例如n型)並且層狀結構可以包括收集層，該收集層配置有與第一導電類型相反的第二導電類型(例如p型)，並且因此與基板形成p-n接面。根據這樣的配置，收集層可以定義太陽能電池的少數電荷載子收集層(例如電洞收集層)。

在太陽能電池的操作期間，多個電子-電洞對由入射在基板上的光產生。當基板為n型且少數載子收集層為p型(例如電洞收集層)時，分離的電洞和電子分別移動到p型電洞收集層和n型基板。因此，電洞在p型電洞收集層中作為多數電荷載子起作用，而電子在n型基板中作為多數電荷載子起作用。

根據替代配置，基板可以是p型並且少數電荷載子收集層可以是n型(例如電子收集層)，因此與基板形成p-n接面。在這種情況下，分離的電子和電洞分別移動到n型電子收集層和p型基板。

收集層可以定義配置有第一導電類型(例如n型)的多數電荷載子收集層，其與基板的導電類型相同。例如，基板和多數電荷載子收集層都可以是n型，使得多數電荷載子收集層定義電子收集層。因此，多數電荷載子收集層可以被配置為選擇性地從基板屏蔽或提取電荷載子。因此，當太陽能電池在使用中時，由入射在基板上的光產生的電子可被收集在電子收集層中，其中它們作為多數電荷載子起作用。

收集層可以配置在基板的第一表面上。太陽能電池的層狀結構還可以包括第二收集層(例如背場層)，其配置在基板的與第一表面相對的第二表面上。第一表面和第二表面可以分別定義基板的前表面和後(或背)表面。太陽能電池的層狀結構還可以包括配置在基板與相應的第一收集層和第二收集層之間的鈍化層。

根據示例性配置，基板可以由n型單晶矽晶圓形成，與p型單晶矽晶圓相比，其表現出更長的壽命特性。前收集層可以包括至少部分摻雜以成為n型的非晶材料(例如非晶矽)。背收集層可以包括至少部分摻雜以成為p型的非晶材料(例如非晶矽)。在其他實施例中，背收集層可以至少部分摻雜以成為n型並且前收集層可以至少部分摻雜以成為p型。

這種排列可能有助於形成異質接面技術(HJT)型太陽能電池，之所以這樣定義是因為它結合兩種不同的材料以建立電荷分離p-n接面。或者，太陽能電池可包括多接面(例如串聯)太陽能電池，如此定義是因為它包括兩個或更多個電荷分離接面和兩個或更多個產生電荷的光子吸收層。當然，層狀結構可以採用其他形式(例如太陽能電池組件可以不是異質接面太陽能電池)。

電極組件可以配置成使得集電層介於電極組件和基板之間。

當集電層配置在基板的背面(例如最背面)時，電極組件可以配置在層狀結構的背面，以定義太陽能電池的背電極。當集電層配置在基板的正面(例如最正面)上時，電極組件可以配置在層狀結構的正面上，以定義太陽能電池的前電極。太陽能電池可包括配置在前層狀結構的前表面上的前電極組件和配置在後層狀結構的背表面上的背電極組件。

半導體基板可以包括晶體矽(c-Si)。當半導體基板是n型半導體時，半導體材料可以被配置為包含諸如磷(P)、砷(As)和銻(Sb)的V族元素的雜質。當半導體材料是p型半導體材料時，它可以包含諸如硼(B)、鎵(Ga)和銦(In)的III族元素的雜質。或者，半導體材料可以由除矽之外的材料形成。

層狀結構的表面，例如前表面可以有紋理以形成不平坦的表面或具有不平坦特性的表面。在這種情況下，由於層狀結構的紋理表面，入射在層狀結構上的光量增加，因此可以提高太陽能電池組件的效率。

層狀結構還可以包括配置在層狀結構的前表面及/或背表面的抗反射層或塗層。抗反射層或每個抗反射層可具有單層結構或多層結構。抗反射層可以由氮化矽(SiNx)及/或氧化矽(SiOx)形成。或者，抗反射層可以由透明導電氧化物(TCO)形成，例如氧化銦錫(ITO)，其已經被紋理化以提供抗反射表面。抗反射層可有利地降低入射在太陽能電池組件上的光的反射率並增加預定波段的選擇性，從而增加太陽能電池組件的效率。

在第二態樣，提供一種包括多個太陽能電池組件的太陽能模組，每個太陽能電池組件根據第一方面。太陽能電池組件可以彼此電耦接。

多個太陽能電池組件可包括第一和第二太陽能電池組件，第一太陽能電池組件的導線電耦接到第二太陽能電池組件的導電元件。因此，多個導電元件可以在太陽能電池模組中的兩個或更多個太陽能電池組件之間形成電連接。

多個導電元件可以包括成對的電耦接導電元件，每對包括形成第一太陽能電池組件的一部分的第一導電元件和形成第二太陽能電池組件的一部分的第二導電元件。第一和第二導電元件可以通過第三導電元件(例如銅帶)電耦接在一起以允許電流在第一和第二導電元件之間流動。第三導電元件可以基本上平行於或基本上垂直於第一和第二導電元件。

第一、第二和第三導電元件可以一體形成以形成單個一體形成的元件(例如，電線)。以這種方式配置導電元件消除在相鄰太陽能電池之間提供單獨連接(例如銅帶)的需要，從而減少製造太陽能電池組件所需的製造步驟的數量和複雜性。

或者，第一和第二導電元件(和第三導電元件，當存在時)可以單獨形成但電耦接在一起。

第一導電元件可以接觸第一太陽能電池組件的層狀結構的前導電表面，並且第二導電元件可以接觸第二太陽能電池組件的後導電表面。第三導電元件，當存在時，可以因此從第一太陽能電池組件的層狀結構的前表面延伸到第二太陽能電池組件的層狀結構的背表面。

如上所述，每個太陽能電池組件的電極組件包括薄膜。導電元件容納在這些薄膜和相應太陽能組件的各導電表面之間。一太陽能電池組件的薄膜可以與另一個太陽能電池組件的薄膜分開。因此，每個第一導電元件可以容納在第一薄膜和第一太陽能電池組件的層狀結構的前表面之間，並且每個第二導電元件可以容納在第二薄膜和第一太陽能電池組件的層狀結構的背表面之間。每個第三導電元件可以在第一薄膜和第二薄膜之間延伸(即，可以不附接/接收在第一薄膜和第二薄膜中的任一者上)。

可以理解，第二太陽能電池組件可以以類似方式耦接到第三太陽能電池組件(即，導電元件從第二太陽能電池組件的層狀結構的前導電表面延伸到第三太陽能電池組件的層狀結構的後導電表面)。以這種方式，可以形成一列或一串耦接的太陽能電池組件。

在第三態樣，提供一種用於太陽能電池的電極組件，該電極組件包括： 絕緣光學透明薄膜；及 多個縱向延伸、橫向間隔的導電元件，並排配置在薄膜表面上，多個導電元件包括具有第一剖面區域的第一導電元件和具有大於第一剖面區域的第二剖面區域的第二導電元件。

第三態樣的電極組件可以與上面關於第一態樣描述的電極組件相同(並且可以包括第一態樣的一個或多個可選特徵)。因此，薄膜可以如上文關於第一態樣所述，並且同樣地，多個導電元件(包括它們的配置)可如上文關於第一態樣所述。

本領域中具有通常知識者將理解，除相互排斥的情況外，關於上述任一態樣描述的特徵或參數可應用於任何其他態樣。此外，除非相互排斥，本文描述的任何特徵或參數可應用於任何態樣及/或與本文描述的任何其他特徵或參數組合。

現在將參考附圖討論本公開的態樣和實施例。進一步的態樣和實施例對於本領域中具有通常知識者將是顯而易見的。

圖1A和1B圖示太陽能電池組件100，包括配置在層狀結構102的相應前側和背側上的前電極組件101和背電極組件101’，層狀結構102包括光伏元件(未示出)以及前導電表面111和後導電表面。為簡潔起見，下面僅討論前電極組件101，但應該理解，該描述同樣適用於背電極組件101’(並且出於這個原因，相似的參考數字已用於標記背電極組件101’)。

前電極組件101包括電絕緣光學透明薄膜103和並排配置在薄膜103表面上導線104a-104f形式的多個橫向間隔的導電元件。如下文將進一步描述的，電極組件101被配置為配置在太陽能電池組件100的層狀結構102的前導電表面111上，用於提取由層狀結構102的光伏元件產生的電流(回應於入射在太陽能電池組件100上的光)。

多條導線104a-104f中的每條都具有圓形剖面形狀(如從圖1B中可見)。多條導線104a-104f也均勻間隔，彼此平行，並沿縱向方向(圖1中的垂直方向)延伸。雖然只顯示六條導線104a-104f，但應該理解，為清楚起見，圖中省略許多(中間)導線。多條導線104a-104f中的第一條導線104b具有第一剖面區域，而多條導線104a-104f中的第二條導線104a具有大於第一剖面區域的第二剖面區域(即，第二導線104a具有比第一導線104b更大的直徑)。同樣，這在圖1B中尤為明顯。第一導線104b的直徑為250μm，第二線104a的直徑為300μm。

具有較大剖面區域的第二導線104a是多條導線104a-104f中最外部的兩條導線之一(另一條為第三導線104f)。儘管未示出，這些導線104a-104f配置在層狀結構的前導電表面111的多個指狀電極上，這些指狀電極相對於導線104a-104f垂直延伸。指狀電極均勻地分佈在表面上並將電流從層狀結構102傳送到導線104a-104f以通過導線104a-104f從太陽能電池組件100提取電流。通常，由多條導線104a-104f中的特定導線提取的電流量取決於該導線與任何相鄰導線及/或層狀結構102的相鄰邊緣的接近程度。

因此，並且如從圖中應當清楚的那樣，第二導線104a需要比第一導線104b提取更多的電流。這是因為第二導線104a是多條導線104a-104f中最外部的導線，這意味著在第二導線104a和層狀結構的相鄰縱向邊緣105a之間的區域中產生的所有電流僅通過第二導線104a提取。這與第一導線104b不同，第一導線104b位於另外兩條相鄰導線(第二導線104a和第四導線104c)之間，因此從第一導線104b任一側的區域中提取的電流與相鄰導線104a、104c共享。

特別地，第二導線104a具有比第一電線104b更大的有效服務區域。第一導線104b的有效服務區域通過將第一區域117a的一半與第二區域117b的一半相加來判定。第一區域117a被定義在第一導線104b和第二導線104a之間，第二區域117b被定義在第一導線104b和第四導線104c之間。第二導線104a的有效服務區域通過將第一區域117a的一半與第三區域117c相加來判定。第三區域117c被定義在第二導線104a和層狀結構102的相鄰邊緣105a之間。儘管為說明的目的，指示第一117a、第二117b和第三117c區域的虛線從導線/邊緣104a、104b、104c插入參照圖，應當理解，這些區域117a、117b、117c延伸穿過導線/邊緣104a、104b、105a之間的整個區域。

第二導線104a的較大剖面區域有助於最小化如果例如第二導線尺寸相對於它服務的該區域過小(例如，具有與第一導線104b相同的剖面區域)將會發生的功率損失。

如上所述，多條導線104a-104f還包括第三導線104f，其是多條導線104a-104f中第二最外部的導線，因此設置在多條導線104a-104f對於第二導線104a的相對側。第三導線104f具有與第二導線104a相同的直徑(300µm)，因此具有相同的剖面區域。

多條導線104a-104f包括配置在最外部的導線104a、104f之間的多條中間導線104b-104e。第一導線104b是這些中間導線104b-104e中的一個。從圖1B可以明顯看出，中間導線104b-104e中的每一者都具有與第一導線104b相同的直徑(使得每條中間導線104b-104e具有第一剖面區域)。中間導線104b-104e中的每一者提供比兩個最外部的導線104a、104f中的每一者更小的區域(相對於電流提取)。在這態樣，導線104a-104f的直徑(因此剖面區域)對應於它們需要服務的相應區域(因此它們需要提取的電流大小)。這確保功率損失(電線尺寸過小造成)和遮蔽(電線尺寸過大造成)都最小化。

除最小化功率損耗之外，較大的第二104a和第三104f導線允許薄膜103和層狀結構102的表面之間更好的黏附。現在將對此進行更詳細的描述。

從圖中可以明顯看出，表示線104a-104f之間的間距的第一距離A短於定義在第二導線104a和層狀結構102的相鄰邊緣105a之間的第二距離B。同樣，第一距離A還短於由第三導線104f和層狀結構102的相鄰邊緣105b定義的第三距離C。在所示實施例中，薄膜103具有與層狀結構102相同的寬度和長度尺寸。因此，第二距離B與定義在第二導線104a和薄膜103的相鄰邊緣106a之間的第四距離D相同。類似地，第三距離C與定義在第三導線104f與薄膜103的相鄰邊緣106b之間的第五距離E相同。

第二、第三、第四和第五距離可以比第一距離長，因為第二104a和第三104f導線的剖面區域更大(即，因為這些導線104a、104f能夠提取更大的電流)。這些較長距離所提供的好處源於這樣的事實，即第二導線104a和第三導線104f之間的兩個空間及其層狀結構102的相應相鄰邊緣105a、105b定義沒有導線的區域107a、107b。這些無線區域提供薄膜103在其中與層狀結構102的前表面直接接觸的區域(即未被線的存在中斷)。期望使這種直接接觸最大化，因為這樣做可以增加膜103和層狀結構102之間的黏附力(並且因此可以幫助確保導線104a-104f牢固地保持在層狀結構102上)。

圖2是上述太陽能電池組件100的層狀結構102的剖視圖。在這個視圖中，層狀結構102顯示為與前電極組件101和背電極組件101’隔離。層狀結構102包括多層半導體組件，其包括半導體基板108形式的光伏元件，半導體基板108夾在前收集層109和後收集層110之間。因此，前收集層109和後收集層110配置在基板108的相對側。

前收集層109朝向層狀結構102的前表面111配置，而後收集層110朝向背表面112配置。組裝時，前電極組件101電連接到前收集層109且背電極組件101’電連接到後收集層110。這種配置定義異質接面技術(HJT)型太陽能電池。在其他實施例中，層狀結構可以採用其他形式(例如太陽能電池組件可以不是HJT型太陽能電池的形式)。例如，在一些其他實施例中，可以不存在一個或多個層，可以將一個或多個層組合在一起，及/或可以添加額外的層，條件是層狀結構102可以繼續從入射輻射(例如光)執行它的發電功能。

基板108由晶體矽(c-Si)形成，其被負摻雜(即n型材料)，具有V族元素雜質，例如磷(P)、砷(As)和銻(Sb)。前收集層109和後收集層110均由非晶矽(a-Si:H)形成。使用PECVD將非晶矽沉積在矽晶圓的前表面和背表面上。

後收集層110包括正摻雜半導體材料(即p型材料)，而前收集層109包括n型材料。p型材料含有硼(B)、鎵(Ga)、銦(In)等III族元素的雜質。

在層狀結構102的該示例性配置中，後收集層110定義層狀結構102的雜質區，其具有與基板108的導電類型相反的導電類型，因此與基板108一起形成p-n接面。

多層半導體組件還包括第一本徵層113和第二本徵層114。本徵層113、114均由本徵摻雜的非晶矽形成。第一本徵層113配置在前收集層109和基板108之間以形成前側鈍化層。另外，第二本徵層114設置在基板108和後集電層110之間以形成背側鈍化層。

最後，層狀結構102的前表面111覆蓋有由氧化銦錫(ITO)形成的透明導電塗層115。ITO層的上表面被紋理化以提供抗反射特性。抗反射層有利地降低入射在太陽能電池組件100上的光的反射率並增加預定波段的選擇性，從而增加太陽能電池組件100的效率。

層狀結構102的背表面112也覆蓋有由氧化銦錫(ITO)形成的透明導電塗層116。透明導電塗層115、116被配置為增加到配置在層狀結構102的相應表面上的指狀電極的橫向載子傳輸。透明導電塗層115、116在包括由非晶矽形成的層的異質接面型裝置中特別有利，所述非晶矽表現出差的載子遷移率。

在太陽能電池組件100的操作期間，光入射到層狀結構102上，如圖2頂部的箭頭所示。通過入射光子的吸收產生多個電子-電洞對。然後，電子-電洞對通過p-n接面產生的內建電勢差分為電子和電洞。分離的電子移動到基板108中的n型半導體，並且分離的電洞移動到後收集層110中的p型半導體。

因此，電子成為基板108中的主要載子，並且電洞成為後收集層110中的主要載子。這些多數載子中的每一者都被相應的電極組件101、101’從層狀結構102中提取出來。

應當理解，本發明不限於上述實施例，並且在不脫離本文描述的概念的情況下可以進行各種修改和改進。除非相互排斥，否則任何特徵都可以單獨使用或與任何其他特徵組合使用，並且本公開延伸至並包括本文所述的一個或多個特徵的所有組合和子組合。

100:太陽能電池組件 101:前電極組件 102:層狀結構 103:薄膜 108:基板 109:前收集層 110:後收集層 111:前導電表面 112:背表面 113:第一本徵層 114:第二本徵層 115:透明導電塗層 116:透明導電塗層 101’:背電極組件 104a:導線 104b:導線 104c:導線 104d:導線 104e:導線 104f:導線 105a:邊緣 105b:邊緣 106a:邊緣 106b:邊緣 107a:區域 107b:區域 117a:第一區域 117b:第二區域 117c:第三區域 A:第一距離 B:第二距離 C:第三距離 D:第四距離 E:第五距離

現在將參考附圖僅通過示例的方式描述實施例，其中：

[圖1A]是太陽能電池的俯視圖；

[圖1B]是圖1A的太陽能電池的側剖面圖；及

[圖2]是說明圖1A的太陽能電池的層狀結構的示意圖。

100:太陽能電池組件

101:前電極組件

101’:背電極組件

102:層狀結構

103:薄膜

104a:導線

104b:導線

104c:導線

104d:導線

104e:導線

104f:導線

105a:邊緣

105b:邊緣

106a:邊緣

106b:邊緣

111:前導電表面

112:背表面

Claims (23)

1. 一種太陽能電池組件，包括： 層狀結構，包含光伏元件和導電表面；及 電極組件，包括並排配置的多個縱向延伸、橫向間隔的導電元件，該多個導電元件包括：第一導電元件，具有第一剖面區域，和第二導電元件，具有大於該第一剖面區域的第二剖面區域，該電極組件配置在該層狀結構的該導電表面上，使得該導電元件與該導電表面歐姆接觸。
2. 根據請求項1所述的太陽能電池組件，其中，該多個導電元件包括：兩個最外部的導電元件，和多個中間導電元件，設置在該兩個最外部的導電元件之間。
3. 根據請求項2所述的太陽能電池組件，其中，該第二導電元件是該多個導電元件中最外部的導電元件。
4. 根據請求項2或3所述的太陽能電池組件，其中，該第一導電元件是中間導電元件。
5. 根據請求項2至4中任一項所述的太陽能電池組件，包括具有大於該第一剖面區域的第三剖面區域的第三導電元件。
6. 根據請求項5所述的太陽能電池組件，其中，該第三導電元件是該多個導電元件中的最外部的導電元件。
7. 根據請求項2至6中任一項所述的太陽能電池組件，其中，該兩最外部的導電元件的每一者具有的剖面區域大於每個該中間導電元件的剖面區域。
8. 根據請求項2至7中任一項所述的太陽能電池組件，其中，該多個導電元件的最外部的導電元件與該層狀結構的相鄰邊緣之間的距離等於或大於該多個導電元件的兩個相鄰導電元件之間的距離。
9. 根據前述請求項中任一項所述的太陽能電池組件，其中，該多個導電元件均勻地間隔。
10. 根據前述請求項中任一項所述的太陽能電池組件，其中，該第一剖面區域在0.03mm ²和0.07mm ²之間。
11. 根據前述請求項中任一項所述的太陽能電池組件，其中，該第二剖面區域在0.05mm ²和0.1mm ²之間。
12. 根據前述請求項中任一項所述的太陽能電池組件，其中，該第二剖面區域比該第一剖面區域大0.01mm ²和0.03mm ²之間。
13. 根據前述請求項中任一項所述的太陽能電池組件，其中，每個導電元件具有圓形橫向剖面形狀。
14. 根據前述請求項中任一項所述的太陽能電池組件，其中，該電極組件包括：絕緣光學透明薄膜，用於將該多個導電元件保持在該層狀結構的該導電表面上。
15. 根據前述請求項中任一項所述的太陽能電池組件，當根據請求項2時，其中，該第二導電元件具有比該第一導電元件更大的有效服務區域，且其中，有效服務區域被判定為： 透過將第一區域的一半與第二區域的一半相加得到中間導電元件，該第一區域定義為該中間導電元件和該第一相鄰導電元件之間的區域，且該第二區域定義為該中間導電元件和該第二相鄰導電元件之間的區域；及 透過將第三區域的一半與第四區域相加得到最外部導電元件，該第三區域定義為該最外部導電元件與相鄰導電元件之間的區域，且該第四區域定義為該最外部導電元件與該層狀結構的邊緣之間的區域。
16. 一種用於太陽能電池的電極組件，該電極組件包括： 絕緣光學透明薄膜；及 在該薄膜表面上並排配置的多個縱向延伸、橫向間隔的導電元件，該多個導電元件包括：第一導電元件，具有第一剖面區域，和第二導電元件，具有大於該第一剖面區域的第二剖面區域。
17. 根據請求項16所述的電極組件，其中，該多個導電元件包括：兩個最外部的導電元件，和多個中間導電元件，設置在該兩個最外部的導電元件之間。
18. 根據請求項17所述的太陽能電池組件，其中，該第二導電元件是最外部的導電元件。
19. 根據請求項17或18所述的太陽能電池組件，其中，該第一導電元件是中間導電元件。
20. 根據請求項17至19中任一項所述的太陽能電池組件，其中，該多個導電元件的最外部的導電元件與該薄膜的相鄰邊緣之間的距離等於或大於該多個導電元件中兩個相鄰導電元件之間的距離。
21. 根據請求項16至20中任一項所述的太陽能電池組件，其中，該導電元件均勻地間隔。
22. 根據請求項16至21中任一項所述的太陽能電池組件，其中，該第二剖面區域比該第一剖面區域大0.01mm ²和0.03mm ²之間。
23. 根據請求項16至22中任一項所述的太陽能電池組件，其中，每個導電元件具有圓形橫向剖面形狀。

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