TWI464894B - Thin film solar panels for the prevention and treatment of thermal damage - Google Patents

Description

用於防治熱損傷之薄膜太陽能板結構

本發明係涉及一種用於防治熱損傷之薄膜太陽能板結構，尤其具有高密度的開槽，來防治因為電流熱集中所造成的熱損傷。

太陽能板，利用太陽光照轉換成電能，是目前面對地球資源逐漸匱乏時急需發展的綠色能源，目前綠建築上，各國政府也廣泛地補助以推動太陽能板的普遍性。傳統太陽能能板上，通常具有基板、前電極層、光電轉換層，以及背電極層，而由於目前強調節能，或是自主發電的綠建築，太陽能板都盡量裝設於屋頂、屋瓦、天井等區域，以吸收太陽能的光能來轉換成電能。但是，出現了以下的問題。首先發生的問題在於，太陽能板，多有不透明的矽晶、背電極層等材料，這都會照成光線的遮蔽，或是產生吸熱效應，反而導致室內必須開燈、冷氣，而無法達到綠建築節能的效果。進一步地，在製程測試，或是光電轉換層在進行光電轉換將電能轉換輸出時，容易因膜層缺陷而蓄積高熱，而背電極層又將光能持續反射到光電轉換層中，這容易產生高熱損傷，而導致部分的區域斷路或無效。因此，需要一種能夠解決上述問題的薄膜太陽能板結構。

本發明的主要目的在於提供一種用於防治熱損傷之薄膜太陽能板結構，該用於防治熱損傷之薄膜太陽能板結構由一入光方向上依序包含透明基板、前電極層、光吸收層及背 電極層。前電極層形成在該透明基板上，在該前電極上形成有至少一第一開口圖案，及複數個第四開口圖案，該至少一第一開口圖案朝一第一方向上連續延伸，而形成至少一第一分隔線。光吸收層形成在該前電極層上且覆蓋該至少一第一分隔線，包含至少一第二開口圖案，以及複數個第五開口圖案，該至少一第二開口圖案平行於該至少一第一開口圖案，朝該第一方向連續延伸。背電極層形成在該光吸收層上，包含至少一第三開口圖案，以及複數個第六開口圖案，該至少一第三開口圖案朝該第一方向延伸，且該至少一第三開口圖案與該至少一第二開口圖案寬度相等且位置重疊，而共同在該第一方向上共同形成一至少一第一開槽。

該等第四開口圖案、該等第五開口圖案以及第六開口圖案位置重疊共同形成複數個第二開槽，該等第二開槽包含一直線、一週期性波浪狀曲線、一週期性的三角波線的至少其中之一，該直線的一延伸方向，以及該週期性波浪狀曲線及該週期性的三角波線的波形前進方向為與該第一方向正交的一第二方向，該等第二開槽的寬度為100~500μm，該等第二開槽在該用於防治熱損傷之薄膜太陽能板結構上的密度為50~250條/m2，佔該防治熱損傷之薄膜太陽能板結構面積的0.5~12.5%，藉由該至少一第一開槽、該等第二開槽將該光吸收層分成複數個區塊。

藉由提高第二開槽的密度，從而將太陽能板分割層成多個區塊，而避免因膜層缺陷而產生的熱集中，從而減少熱損傷區域面積，能提高薄膜太陽能板的製作良率及使用壽命。

1‧‧‧用於防治熱損傷之薄膜太陽能板結構

10‧‧‧第一分隔線

11‧‧‧透明基板

12‧‧‧第二分隔線

13‧‧‧前電極層

15‧‧‧光吸收層

17‧‧‧背電極層

20‧‧‧第一開槽

21‧‧‧第一開口圖案

23‧‧‧第二開口圖案

25‧‧‧第三開口圖案

27‧‧‧第四開口圖案

30‧‧‧第二開槽

31‧‧‧第五開口圖案

33‧‧‧第六開口圖案

35‧‧‧第七開口圖案

A‧‧‧第一方向

B‧‧‧第二方向

第一圖為本發明用於防治熱損傷之薄膜太陽能板結構的上視示意圖。

第二圖為用於防治熱損傷之薄膜太陽能板結構的上視示意 圖在第一圖中A方向的側視圖。

第三A圖、第三B圖及三C圖，分別為本發明第二開槽的第一實施例、第二實施例、第三實施例的剖面示意圖。

以下配合圖式及元件符號對本發明之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

同時參閱第一圖及第二圖，本發明用於防治熱損傷之薄膜太陽能板結構的上視示意圖及本發明用於防治熱損傷之薄膜太陽能板結構的上視示意圖在第一圖中A方向的側視圖，如第一圖及第二圖所示，本發明的用於防治熱損傷之薄膜太陽能板結構1由光線進光方向依序為堆疊一透明基板11、一前電極層13、一光吸收層15，以及一背電極層17，該前電極層13形成在該透明基板11上，且包含有一第一開口圖案21，該第一開口圖案21朝第一方向A延伸，而形成一第一分隔線10。光吸收層15形成在該前電極層13上，覆蓋該第一分隔線10，且包含一第二開口圖案23以及一第三開口圖案25，該第二開口圖案23及第三開口圖案，平行於該第一開口圖案21，該第二開口圖案23在第一方向A上連續延伸而形成一第二分隔線12。該背電極層17形成在該光吸收層15上，覆蓋該第二分隔線12並包含一第四開口圖案27，該第四開口圖案27與該第三開口圖案25寬度相同且位置重疊，且在第一方向A上連續延伸，而共同在第一方向A上形成一第一開槽20。

參閱第三A圖至第三C圖，分別為本發明第二開槽的第一實施例、第二實施例、第三實施例的剖面示意圖。如第一圖、第三A圖至第三C圖所示，在該前電極層13、該光吸收層15及一背電極層17上還分別包含複數個第五開口圖案31、複數個第六開口圖案33及複數個第七開口圖案35，該等第五開口圖案31、該等第六開口圖案33及該等第七 開口圖案35位置重疊，而且連續延伸，而共同形成複數個第二開槽30。

如第三A圖所示，該等第五開口圖案31、該等第六開口圖案33及該等第七開口圖案35的寬度相同；如第三B圖所示，該等第六開口圖案33及該等第七開口圖案35的寬度相同，而該等第五開口圖案31的寬度小於該等第六開口圖案33及該等第七開口圖案35的寬度；或者，如第三C圖所示，該等第六開口圖案33及該等第七開口圖案35的寬度相同，該等第五開口圖案31的寬度大於該等第六開口圖案33及該等第七開口圖案35的寬度，但由於但第五開口圖案31的側壁形成有光吸收層15，使得實際形成的下部開口圖案50的寬度與第六開口圖案33及第七開口圖案35相等。

第二開槽30可以為直線、週期性的波浪狀曲線、週期性的三角波線等，直線的延伸方向，或是週期性的前進方向為與第一方向A正交的第二方向B，該等第二開槽30，藉由第一開槽20及第二開槽30，將太陽能板分為複數個區塊。第二開槽30若為週期性的波浪狀曲線或週期性的三角波線時，週期性波浪狀曲線或週期性的三角波線的振幅為10μm至10mm，週期為5μm至5mm，且波形相位可為相同、偏移或相反。該等第二開漕30之間不交錯，前進方向或延伸方向呈平行，該等第二開槽30的寬度為100~500μm，該等第二開槽30在該用於防治熱損傷之薄膜太陽能板結構上的密度為50~250條/m²，佔該防治熱損傷之薄膜太陽能板結構面積的0.5~12.5%。

透明基板11為無鹼玻璃、石英玻璃、壓克力等透明材料所製成。該前電極層13由，例如銦錫氧化物及鋁鋅氧化物的透明導電材料所製成，光吸收層15為單晶矽、多晶矽、無非晶矽、微晶矽、銅銦鎵硒薄膜、銅銦鎵硒硫薄膜的至少 其中之一。背電極層17為該透明導電材料及/或一金屬材料，例如鉬、銀、鎳，用以反射光線至光吸收層15中，以增加光電轉換效率。第二開槽30可以利用綠光雷射及紅外光雷射切割而形成。

[實驗示例]

本發明以以下實際的實驗示例，來說明第二開槽的密度與熱損傷的關係，其結果如表1所示。

由上述實現數據可以明顯地看出，提升第二開槽的密度，雖然會增加熱損傷區域量，但能有效減少最大熱損傷區域面積及前10大熱損傷區域面積比例，從而整體製程的良率能夠有效地提高，而避免熱損傷造成不良品的問題，並在後續的使用上，能有效提高薄膜太陽能板的使用壽命。

本發明的特點主要在於，藉由提高第二開槽的密度，從而將太陽能板分割層成多個區塊，而避免熱集中，從而減少熱損傷區域面積，提高薄膜太陽能板的製作良率及使用壽命。

以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之 發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。

1‧‧‧用於防治熱損傷之薄膜太陽能板結構

10‧‧‧第一分隔線

12‧‧‧第二分隔線

20‧‧‧第一開槽

30‧‧‧第二開槽

A‧‧‧第一方向

B‧‧‧第二方向

Claims (8)

1. 一種用於防治熱損傷之薄膜太陽能板結構，由一入光方向上依序包含：一透明基板；一前電極層，形成在該透明基板上，在該前電極上形成有至少一第一開口圖案，及複數個第五開口圖案，該至少一第一開口圖案朝一第一方向上連續延伸，而形成至少一第一分隔線；一光吸收層，形成在該前電極層上且覆蓋該至少一第一分隔線，包含至少一第二開口圖案及至少一第三開口圖案，以及複數個第六開口圖案，該至少一第二開口圖案及該至少一第三開口圖案平行於該至少一第一開口圖案，該至少一第二開口圖案朝該第一方向連續延伸，而形成一第二分隔線；以及一背電極層，形成在該光吸收層上，包含至少一第四開口圖案，以及複數個第七開口圖案，該至少一第四開口圖案朝該第一方向延伸，且該至少一第四開口圖案與該至少一第三開口圖案寬度相等且位置重疊，而共同在該第一方向上共同形成一至少一第一開槽；其中該等第六開口圖案以及第七開口圖案的寬度相同，該等第五開口圖案、該等第六開口圖案以及第七開口圖案位置重疊，而共同形成複數個第二開槽，該等第二開槽包含一直線、一週期性波浪狀曲線、一週期性的三角波線的至少其中之一，該直線的一延伸方向，以及該週期性波浪狀曲線及該週期性的三角波線的波形前進方向為與該第一方向正交的一第二方向，該等第二開槽的寬度為100~500μm，該等第二開槽在該用於防治熱損傷之薄膜太陽能板結構上的密度為50~250條/m²，佔該防治熱損傷之薄膜太陽能板結構面積的0.5~12.5%。
2. 如申請專利範圍第1項所述之用於防治熱損傷之薄膜太陽能板結構，其 中該等第五開口的寬度小於該等等第六開口圖案以及該等第七開口圖案的寬度。
3. 如申請專利範圍第1項所述之用於防治熱損傷之薄膜太陽能板結構，其中該等第五開口的寬度大於該等第六開口圖案以及該等第七開口圖案的寬度，但該第五開口圖案的側壁形成有該光吸收層，使得實際形成的一下部開口圖案的寬度與該第六開口圖案及該第七開口圖案相等。
4. 如申請專利範圍第1項所述之用於防治熱損傷之薄膜太陽能板結構，其中該等第五開口圖案、該等第六開口圖案以及該等第七開口圖案的寬度相同。
5. 如申請專利範圍第1項所述之用於防治熱損傷之薄膜太陽能板結構，其中該週期性波浪狀曲線及該週期性的三角波線的振幅為10μm至10mm，週期為5μm至5mm。
6. 如申請專利範圍第5項所述之用於防治熱損傷之薄膜太陽能板結構，其中該週期性波浪狀曲線及該週期性的三角波線的之間相互平行，且波形相位為相同、偏移或相反。
7. 如申請專利範圍第1項所述之高透光率薄膜太陽能板，其中該透明基板由一無鹼玻璃、一石英玻璃、一壓克力的其中之一所形成；該前電極層為一透明導電材料；該光吸收層為單晶矽、多晶矽、無非晶矽、微晶矽、銅銦鎵硒薄膜、銅銦鎵硒硫薄膜的至少其中之一；以及該背電極層為該透明導電材料及/或一金屬材料。
8. 如申請專利範圍第7項所述之高透光率薄膜太陽能板，其中該透明導電材料為一銦錫氧化物及一鋁鋅氧化物的至少其中之一；該金屬材料為鉬、銀、鎳的至少其中之一。