TWI478364B - 太陽能電池及其模組 - Google Patents

Description

太陽能電池及其模組

本發明是有關於一種電池及其模組，特別是指一種太陽能電池及其模組。

已知的矽晶太陽能電池主要包含：一用於將光能轉換成電能的電池本體，以及用於傳導電流的一正面電極與一背面電極。其中，該正面電極包括至少一呈長條形的匯流電極(bus bar electrode)，及數個橫向連接該匯流電極的指狀電極(finger bar electrode)。該匯流電極與該等指狀電極在製造上，可透過網版印刷方式將導電漿料塗佈於該電池本體的受光面上，並經過燒結製程而固化成型。

但隨著導電漿料的價格不斷升高，尤其是導電性較佳的銀漿的價格昂貴，加上傳統電池的匯流電極呈連續的長條狀，其導電漿料耗用量較大，造成電池的生產成本較高，因此，如何改良該匯流電極的結構以節省成本為一重要課題。另一方面，因為電池製造完成後，必須另外以焊帶導線(ribbon)焊接於電池的匯流電極上，以將數個電池串接排列而構成電池模組。所以在改良匯流電極結構的同時，還需要考慮該匯流電極與所述焊帶導線之間的焊接結合力是否足夠，若結合力不佳時，就容易在封裝模組時或後續使用時產生焊帶導線脫落的問題，進而影響產品可靠度。

因此，本發明之目的，即在提供一種可節省生產成本 並能維持產品可靠度的太陽能電池及其模組。

本發明之太陽能電池，包含：一具有一受光面的基板，以及位於該受光面上的數個指狀電極、一第一匯流電極與一第二匯流電極。

該等指狀電極皆沿一第一方向延伸，並且沿一垂直該第一方向的第二方向間隔排列。該第一匯流電極包括數個沿該第二方向間隔排列的第一電極部。該第二匯流電極沿該第一方向而與該第一匯流電極間隔排列，該第二匯流電極包括數個沿該第二方向間隔排列的第二電極部，且該等第二電極部與該等第一電極部在該第一方向上的位置交錯排列。每一指狀電極連接該等第一電極部中的其中一個及該等第二電極部中的其中一個。

本發明之太陽能電池模組，包含：相對設置的一第一板材與一第二板材、數個如上述且排列於該第一板材與該第二板材之間的太陽能電池，及一位於該第一板材與該第二板材之間，並包覆在該等太陽能電池的周圍的封裝材。

本發明之功效：藉由該等創新結構的第一匯流電極與第二匯流電極，取代已知的長條狀且整體呈實心結構的匯流電極，可減少導電漿料用量以降低生產成本，同時還能提供足夠的焊接面積與焊接結合力，能兼顧焊接穩固性之需求，以維持產品的可靠度。而且該等第一電極部與第二電極部交錯配置，可用於連結該等指狀電極，進而形成連續的電流傳導路徑。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之五個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。在本發明被詳細描述前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1、2、3，本發明太陽能電池模組之第一較佳實施例包含：上下相對設置的一第一板材1與一第二板材2、數個陣列式排列於該第一板材1與該第二板材2間的太陽能電池3，及至少一位於該第一板材1及該第二板材2間，並包覆在該等太陽能電池3周圍的封裝材4。

該第一板材1與該第二板材2在實施上沒有特殊限制，可以使用玻璃或塑膠板材，而且位於電池受光面的一側的板材必須為可透光。該封裝材4的材質例如可透光的乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)，當然也可以使用其它適合封裝的材質。

該等太陽能電池3透過圖未示出的焊帶導線(ribbon)而電連接。該等太陽能電池3的結構都相同，以下僅以其中一個為例進行說明。

該太陽能電池3包含：一基板31、數個指狀電極32、一第一匯流電極33、一第二匯流電極34，以及二個外側指狀電極32，。

該基板31具有相反的一受光面311與一背面(圖未示)，實際上在該受光面311處的內側還設有圖未示出的一射極層，另外還可在該射極層上設置一抗反射層。其中，該基板31例如矽基板，且該基板31與該射極層的其中一個為n 型半導體，另一個為p型半導體，進而形成p-n接面。該抗反射層的材料例如氮化矽，可用於降低光反射以提高入光量。由於該基板31、該射極層與該抗反射層非本發明的改良重點，所以不再說明。

該兩個外側指狀電極32’位於該基板31的受光面311上，並且皆沿一第一方向51延伸，且該兩個外側指狀電極32’彼此之間沿一垂直該第一方向51的第二方向52間隔排列。

該等指狀電極32也位於該基板31的受光面311上，並且位於該兩個外側指狀電極32’之間。該等指狀電極32皆沿該第一方向51延伸，且該等指狀電極32彼此之間沿該第二方向52間隔排列。

該第一匯流電極33位於該受光面311上並包括數個沿該第二方向52間隔排列的第一電極部35。每一第一電極部35包括沿該第二方向52而相反設置的一第一段351與一第二段352，及一位於該第一段351與該第二段352之間的第一銜接段353。該第一段351沿該第一方向51的長度d1以及該第二段352沿該第一方向51的長度d2都大於該第一銜接段353沿該第一方向51的長度d3。本實施例之d1=d2，但實施時不限於此。

具體而言，本實施例的其中一第一電極部35連接在其中一外側指狀電極32’與第一個指狀電極32之間。其他的第一電極部35分別連接在第n個與第n+1個指狀電極32之間，n=2、4、6、8…等偶數。除了位於該外側指狀電極 32’與該第一個指狀電極32之間的該第一電極部35之外，其他每一第一電極部35的第一段351連接第n個指狀電極32，每一第一電極部35的第二段352連接第n+1個指狀電極32。該等第一電極部35類似於沙漏狀，每一第一電極部35沿該第一方向51的長度是自該第一段351與該第二段352朝該第一銜接段353逐漸地縮小。

該第二匯流電極34位於該受光面311上，並沿該第一方向51而與該第一匯流電極33間隔排列。該第二匯流電極34包括數個沿該第二方向52間隔排列的第二電極部36，且該等第二電極部36與該等第一電極部35在該第一方向51上的位置交錯排列，也就是說，該等第二電極部36與該等第一電極部35位於沿該第一方向51延伸的不同直線上，藉此使該等指狀電極32可透過該等第一電極部35與第二電極部36形成電連接。

本實施例的第二電極部36的結構相同於第一電極部35，每一第二電極部36包括沿該第二方向52而相反設置的一第三段361與一第四段362，及一位於該第三段361與該第四段362之間的第二銜接段363。該第三段361沿該第一方向51的長度d4以及該第四段362沿該第一方向51的長度d5都大於該第二銜接段363沿該第一方向51的長度d6。本實施例之d4=d5，但實施時不限於此。

本實施例之位於任兩相鄰的第一電極部35之間的該第二電極部36的第三段361與其中一第一電極部35的第二段352連接同一個指狀電極32，該第四段362與另一第一 電極部35的第一段351連接同一個指狀電極32。

具體而言，本實施例的其中一第二電極部36連接在其中一外側指狀電極32’與最後一個指狀電極32之間。其他的第二電極部36分別連接在第m個與第m+1個指狀電極32之間，m=1、3、5、7…等奇數。除了位於該外側指狀電極32’與該最後一個指狀電極32之間的該第二電極部36之外，其他每一第二電極部36的第三段361連接第m個指狀電極32，每一第二電極部36的第四段362連接第m+1個指狀電極32。該等第二電極部36類似於沙漏狀，每一第二電極部36沿該第一方向51的長度是自該第三段361與該第四段362朝該第二銜接段363逐漸地縮小。

由以上說明亦可得知，本發明的每一指狀電極32連接該等第一電極部35中的其中一個及該等第二電極部36中的其中一個。

該太陽能電池3實際上還包含一位於該基板31的背面上的背電極(圖未示)，用於與該第一匯流電極33、第二匯流電極34、外側指狀電極32’及指狀電極32配合輸出電能，但由於該背電極非本發明的改良重點，所以不再說明。

本發明改良該第一匯流電極33與第二匯流電極34的結構，兩者分別包括該等間隔的第一電極部35與第二電極部36，取代已知的長條狀且整體呈實心結構的匯流電極，可減少匯流電極的導電漿料用量以降低生產成本。

此外，本實施例的每一第一電極部35與第二電極部36的類沙漏狀設計，透過該第一銜接段353與該第二銜接段 363沿該第一方向51的長度縮小，亦有助於節省漿料，而且在此同時還能維持該第一段351、第二段352、第三段361與第四段362沿該第一方向51的長度，一方面使第一電極部35與第二電極部36能與相連的指狀電極32有足夠的連接力量，另一方面可以提供足夠的焊接面積與焊接結合力，使後續要焊接在該第一匯流電極33與該第二匯流電極34上的焊帶導線能穩固地焊接並附著。如此一來，本發明在降低生產成本的同時，還能兼顧焊接穩固性之需求，使焊接後的模組可通過後續的拉力測試，以維持產品的可靠度。

補充說明的是，焊帶導線焊接後，實際上具有連接該等相間隔的指狀電極32的功能，但由於焊帶導線可能會有局部部位虛焊，若本發明之第一電極部35與第二電極部36沒有形成交錯配置時，即，第一電極部35與第二電極部36的位置左右對應時，而焊帶導線虛焊的部位又正好落在兩個彼此之間沒有設置電極部的指狀電極32之間時，則此兩指狀電極32就無法形成電連接。

而本發明透過該等第一電極部35與第二電極部36交錯配置以連接該等指狀電極32，因此該第一匯流電極33、第二匯流電極34與該等指狀電極32形成連續的導電網路，即使焊帶導線在任兩個指狀電極32之間形成虛焊，本發明還是可以藉由第一電極部35與第二電極部36提供連續的電流傳導路徑。例如，若該第一匯流電極33上的焊帶導線於該第一個與第二個指狀電極32之間虛焊時，該第一個 與第二個指狀電極32仍可透過第二電極部36連接。此為相當創新且實用之結構設計，對於產業上的應用有非常大的幫助。

參閱圖4，本發明太陽能電池模組之第二較佳實施例與該第一較佳實施例的結構大致相同，不同的地方在於該太陽能電池3的第一匯流電極33與第二匯流電極34的結構。

本實施例之第一匯流電極33的第一段351與第二段352，以及第二匯流電極34的第三段361與第四段362，不僅連接該等指狀電極32或外側指狀電極32’，而且還於該第二方向52上突出且跨過與其相連接的指狀電極32或外側指狀電極32’。本實施例同樣達到與該第一較佳實施例相同的功效，在此不再說明。

參閱圖5，本發明太陽能電池模組之第三較佳實施例與該第一較佳實施例的結構大致相同，不同的地方在於，本實施例的第一個第一電極部35連接一個外側指狀電極32’與二個指狀電極32，其他每一第一電極部35與每一第二電極部36都連接三個指狀電極32。本實施例同樣達到與該第一較佳實施例相同的功效，在此不再說明。

由上述三個實施例可知，本發明的精神在於第一電極部35與第二電極部36於該第一方向51上的位置必須錯開，而且每一指狀電極32連接該等第一電極部35中的其中一個及該等第二電極部36中的其中一個，以確保導電路徑連貫。但本發明不須限定每一第一電極部35與每一第二電 極部36所連接的指狀電極32數量，也不須限定第一電極部35與第二電極部36的形狀，兩者的形狀可以相同也可以不相同，當然也可以為其他形狀，以下透過其他實施例進行說明。

參閱圖6，本發明太陽能電池模組之第四較佳實施例與該第一較佳實施例的結構大致相同，不同的地方在於：本實施例的每一第一電極部35包括數個呈連續彎折地連接的第一線段354。每一第二電極部36包括數個呈連續彎折地連接的第二線段364。第一電極部35之上述設計可加長其延伸長度，增長導電路徑，並能使該第一電極部35與基板31之間有足夠大的接觸面積，有助於增加該第一電極部35的附著力，同時亦能提供焊帶導線足夠的焊接結合力。同理，第二電極部36的結構也有相同功效。

參閱圖7，本發明太陽能電池模組之第五較佳實施例與該第一較佳實施例的結構大致相同，不同的地方在於：本實施例的每一第一電極部35包括數個沿該第二方向52間隔排列且皆沿該第一方向51延伸的第一導電段355，以及一沿該第二方向52延伸且連接該等第一導電段355的第二導電段356。每一第二電極部36包括數個沿該第二方向52間隔排列且皆沿該第一方向51延伸的第三導電段365，以及一沿該第二方向52延伸且連接該等第三導電段365的第四導電段366。

本實施例的每一第一電極部35藉由該等第一導電段355的設計，可增加該第一電極部35的導電路徑，並能使 該第一電極部35與基板31之間有足夠大的接觸面積，有助於增加該第一電極部35於該基板31上的附著力，以及提供焊帶導線足夠的焊接結合力。同理，第二電極部36的結構也有相同功效。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧第一板材

2‧‧‧第二板材

3‧‧‧太陽能電池

31‧‧‧基板

311‧‧‧受光面

32‧‧‧指狀電極

32’‧‧‧外側指狀電極

33‧‧‧第一匯流電極

34‧‧‧第二匯流電極

35‧‧‧第一電極部

351‧‧‧第一段

352‧‧‧第二段

353‧‧‧第一銜接段

354‧‧‧第一線段

355‧‧‧第一導電段

356‧‧‧第二導電段

36‧‧‧第二電極部

361‧‧‧第三段

362‧‧‧第四段

363‧‧‧第二銜接段

364‧‧‧第二線段

365‧‧‧第三導電段

366‧‧‧第四導電段

4‧‧‧封裝材

51‧‧‧第一方向

52‧‧‧第二方向

d1~d6‧‧‧長度

圖1是本發明太陽能電池模組之一第一較佳實施例的局部剖視示意圖；圖2是該第一較佳實施例的一太陽能電池的俯視示意圖；圖3是圖2的局部放大圖；圖4是本發明太陽能電池模組之一第二較佳實施例的一太陽能電池的局部俯視示意圖；圖5是本發明太陽能電池模組之一第三較佳實施例的一太陽能電池的局部俯視示意圖；圖6是本發明太陽能電池模組之一第四較佳實施例的一太陽能電池的局部俯視示意圖；及圖7是本發明太陽能電池模組之一第五較佳實施例的一太陽能電池的局部俯視示意圖。

3‧‧‧太陽能電池

31‧‧‧基板

311‧‧‧受光面

32‧‧‧指狀電極

32’‧‧‧外側指狀電極

33‧‧‧第一匯流電極

34‧‧‧第二匯流電極

35‧‧‧第一電極部

36‧‧‧第二電極部

51‧‧‧第一方向

52‧‧‧第二方向

Claims (6)

1. 一種太陽能電池，包含：一基板，具有一受光面；數個指狀電極，位於該受光面上並且皆沿一第一方向延伸，該等指狀電極沿一垂直該第一方向的第二方向間隔排列；一第一匯流電極，位於該受光面上並包括數個沿該第二方向間隔排列的第一電極部，且該些第一電極部間彼此互不相連；及一第二匯流電極，位於該受光面上並與該第一匯流電極間隔排列，該第二匯流電極包括數個沿該第二方向間隔排列的第二電極部，且該些第二電極部間彼此互不相連，以及該等第二電極部與該等第一電極部的位置交錯排列；每一指狀電極連接該等第一電極部中的其中一個及該等第二電極部中的其中一個。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中，每一第一電極部包括沿該第二方向而相反設置的一第一段與一第二段，每一第二電極部包括沿該第二方向而相反設置的一第三段與一第四段；位於任兩相鄰的第一電極部之間的該第二電極部的第三段與其中一第一電極部的第二段連接同一個指狀電極，該第四段與另一第一電極部的第一段連接同一個指狀電極。
3. 依據申請專利範圍第2項所述之太陽能電池，其中，每 一第一電極部還包括一位於該第一段與該第二段之間的第一銜接段，該第一段沿該第一方向的長度以及該第二段沿該第一方向的長度都大於該第一銜接段沿該第一方向的長度；每一第二電極部還包括一位於該第三段與該第四段之間的第二銜接段，該第三段沿該第一方向的長度以及該第四段沿該第一方向的長度都大於該第二銜接段沿該第一方向的長度。
4. 依據申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中，每一第一電極部包括數個呈連續彎折地連接的第一線段；每一第二電極部包括數個呈連續彎折地連接的第二線段。
5. 依據申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中，每一第一電極部包括數個沿該第二方向間隔排列且皆沿該第一方向延伸的第一導電段，以及一沿該第二方向延伸且連接該等第一導電段的第二導電段：每一第二電極部包括數個沿該第二方向間隔排列且皆沿該第一方向延伸的第三導電段，以及一沿該第二方向延伸且連接該等第三導電段的第四導電段。
6. 一種太陽能電池模組，包含：相對設置的一第一板材與一第二板材；數個如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之太陽能電池，排列於該第一板材與該第二板材之間；及一封裝材，位於該第一板材與該第二板材之間，並包覆在該等太陽能電池的周圍。