TWI503995B - 太陽能電池之電極結構及其製造方法 - Google Patents

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TWI503995B
TWI503995B TW102136502A TW102136502A TWI503995B TW I503995 B TWI503995 B TW I503995B TW 102136502 A TW102136502 A TW 102136502A TW 102136502 A TW102136502 A TW 102136502A TW I503995 B TWI503995 B TW I503995B
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Description

太陽能電池之電極結構及其製造方法
本發明係關於一種太陽能電池之電極結構，尤其是指一種匯流排電極具有平坦連接頂面之電極結構。
請參閱第一圖至第四圖；第一圖係顯示先前技術之電極結構示意圖；第二圖係顯示第一圖之A處局部放大示意圖；第三圖係顯示先前技術之電極結構之剖面示意圖；第四圖係顯示先前技術之理想電極結構之剖面示意圖。如圖所示，習知的太陽能電池之電極結構PA100是設置於一太陽能電池基板PA200上，其主要包含三個匯流排電極PA1以及複數個指狀電極PA2，指狀電極PA2是自匯流排電極PA1之兩側延伸出。其中，由於習知的太陽能電池之電極結構PA100在製作時，是在網版上設置有與太陽能電池之電極結構PA100相對應的穿透圖案，而穿透圖案以外的部份則是由乳劑所形成的止擋區，藉以在網印時使導電材料(如銀漿等)經由網版的穿透圖案塗佈形成在太陽能電池基板PA200上；然而，在網印的製程中，當導電材料經由穿透圖案流至太陽能電池基板PA200上時，由於導電材料會因為接觸到兩側的乳劑層而減緩流速，進而形成外凸內凹的形狀，使得導電連接件在焊接時僅能接觸到匯流排電極 PA1兩側的尖凸部分，接觸面積的減少讓導電連接件無法穩固地與匯流排電極PA1連接。因此，在製程上一直以來嘗試著生產出理想的電極結構PA300，其匯流排電極PA301具有平坦的表面，且指狀電極PA302具有均一的厚度而無斷線，但至今仍是製程上仍需要突破的技術。
請繼續參閱第五圖至第七圖，第五圖係顯示先前技術之電極結構之製造治具局部放大示意圖；第六圖係顯示先前技術之電極結構之製造治具實際運用示意圖；第七圖係顯示先前技術之電極結構之製造治具另一實際運用示意圖。如圖所示，在習知的製程中所使用的印刷網版PA400包含網紗層PA401以及具有特定圖樣之乳劑層(Emulsion layer)PA402，印刷過程中將印刷網版PA400置放在一太陽能電池基板PA200上，並在網紗層PA401上置放導電漿料PA500，使用一刮板PA600自印刷網版PA400之一側推移至另一側，由於網紗層PA401通常是具有彈性的，而印刷時刮板PA600會對網紗層PA401施予一恆定力，網紗層PA401因受力而在塗佈匯流排電極處隨著刮板PA600的推移而向下凹陷，尤其當刮板PA600被推移至網紗層PA401中間時，刮板PA600距兩側的乳劑層PA402的距離最遠而缺乏乳劑層PA402之支持，因此在壓力恆定的情況下，刮板PA600位於網紗層PA401中間的凹陷情況較刮板PA600位於兩側時嚴重，如第七圖所示。最後製成的匯流排電極PA1的頂部就如第三圖所示具有中間凹陷且兩側突起 的表面，致使導電連接件如銲條(Ribbon)因容易剝離而無法穩固地設置在匯流排電極PA1上，進而在封裝製程過程中，造成導電連接件的脫落而致製程良率下降。
請參閱第八圖，第八圖係顯示先前技術之電極結構形成後利用儀器對電極結構的高度進行檢測後所得之高度示意圖。如圖所示，電極結構的兩側厚度較高，而中央處則相對的較為凹陷，因此導電連接件會無法有效的貼合於電極結構上。
如上所述，由於習知電極結構之匯流排電極通常中間為凹陷結構，使得導電連接件不易穩固地設置在匯流排電極，在封裝過程中容易脫落造成製程良率降低。
緣此，本發明係提供一種太陽能電池之電極結構，係設置於一太陽能電池基板上，電極結構包含一匯流排電極本體以及複數個指狀電極。匯流排電極本體係設置於太陽能電池基板，並沿一第一方向延伸，且匯流排電極本體係具有一平坦連接頂面以及位於平坦連接頂面兩側之一第一側邊與一第二側邊，第一側邊開設有至少一第一凹槽，第二側邊開設有至少一第二凹槽。複數個指狀電極係電性連結於匯流排電極本體，並分別設置於第一側邊與第二側邊，且第一凹槽係位於指狀電極其中任意相鄰之二者間，第二凹槽係位於指狀電極其中任意相鄰之二者間。其中，第一凹槽以及第二凹槽各具有一沿第一方向延伸之凹槽寬度以及一沿一第二方向延伸之凹槽長度，第二方向係相異 於第一方向。
在本發明之一較佳實施例中，第一凹槽與第二凹槽皆為複數個，且第一凹槽係設置於指狀電極位於第一側邊之任意相鄰二者間，第二凹槽係設置於指狀電極位於第二側邊之任意相鄰二者間。
在本發明之一較佳實施例中，匯流排電極本體係具有一匯流排電極寬度，匯流排電極寬度係介於20至2500微米，較佳者，匯流排電極寬度係介於20至1500微米。
在本發明之一較佳實施例中，指狀電極以一間隔距離間隔地排列，間隔距離係介於20至2000微米，較佳者，間隔距離係介於20至1500微米。。
在本發明之一較佳實施例中，第一凹槽與第二凹槽係彼此不相互連接。
在本發明之一較佳實施例中，第一凹槽與第二凹槽彼此係為對稱排列，較佳者，凹槽寬度係介於20至2000微米，凹槽長度係介於10至1245微米，更佳者，凹槽寬度係介於20至1500微米，凹槽長度係介於10至745微米。
在本發明之一較佳實施例中，第一凹槽與第二凹槽彼此係為交錯排列，較佳者，凹槽寬度係介於20至2000微米，凹槽長度係介於10至2490微米，更佳者，凹槽寬度係介於20至1500微米，凹槽長度係介於10至1490微米。
在本發明之一較佳實施例中，第一方向係垂直於第二 方向。
在本發明之一較佳實施例中，第一凹槽以及第二凹槽之形狀係為多邊形、V形、U形與弧形其中之一者。
在本發明之一較佳實施例中，匯流排電極本體係具有至少一連接段以及至少一鏤空段，較佳者，連接段以及鏤空段係交替地排列，更佳者，鏤空段係開設有複數個鏤空凹槽。
在本發明之一較佳實施例中，鏤空段沿第一方向具有一鏤空段長度，且鏤空段長度係介於1至10毫米。
本發明係更提供一種太陽能電池之電極結構之製造方法，用以製造出上述之太陽能電池之電極結構。此方法首先是製備一印刷網版，印刷網版係包含一網紗層以及一設置於網紗層上之乳劑層，乳劑層包含至少一匯流電極塗佈區以及複數個連通於匯流電極塗佈區之指狀電極塗佈區，且匯流電極塗佈區設有至少一對應於第一凹槽之第一支撐止擋部與至少一對應於第二凹槽之第二支撐止擋部，接著利用印刷網版以一網印製程於太陽能電池基板上網印形成太陽能電池之電極結構。
在本發明之一較佳實施例中，第一支撐止擋部與第二支撐止擋部係彼此不相互連接。
在本發明之一較佳實施例中，第一支撐止擋部與第二支撐止擋部彼此係為對稱排列。
在本發明之一較佳實施例中，第一支撐止擋部與第二支撐止擋部彼此係為交錯排列。
在本發明之一較佳實施例中，第一支撐止擋部以及第 二支撐止擋部之形狀係為多邊形、V形、U形與弧形其中之一者。
基於以上所述，本發明提供一種電極結構，由於其匯流排電極本體具有平坦連接頂面，使導電連接面與匯流排電極本體間有充分的接觸面積，讓導電連接面能夠穩固地連接於電極結構。
本發明所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及圖式作進一步之說明。
PA100‧‧‧電極結構
PA200‧‧‧太陽能電池基板
PA1‧‧‧匯流排電極
PA2‧‧‧指狀電極
PA300‧‧‧電極結構
PA301‧‧‧匯流排電極
PA302‧‧‧指狀電極
PA400‧‧‧印刷網版
PA401‧‧‧網紗層
PA402‧‧‧乳劑層
PA500‧‧‧導電漿料
PA600‧‧‧刮板
100、100a、100b、100c、 100d、100e‧‧‧電極結構
200‧‧‧太陽能電池基板
1‧‧‧匯流排電極本體
11‧‧‧平坦連接頂面
12、12d‧‧‧第一側邊
121、121a、121b、121c、121d‧‧‧第一凹槽
13、13d‧‧‧第二側邊
131、131a、131b、131c、 131d‧‧‧第二凹槽
2、2d‧‧‧指狀電極
300‧‧‧印刷網版
301‧‧‧網紗層
302‧‧‧乳劑層
3021‧‧‧支撐乳劑層
30211‧‧‧第一支撐止擋部
30212‧‧‧第二支撐止擋部
400‧‧‧導電漿料
500‧‧‧刮板
600‧‧‧導電連接件
L1‧‧‧第一方向
L2‧‧‧第二方向
S1‧‧‧鏤空段
S2‧‧‧連接段
W1、W1’‧‧‧凹槽寬度
W2‧‧‧寬度
L、L’‧‧‧凹槽長度
D‧‧‧間隔距離
第一圖係顯示先前技術之電極結構示意圖；第二圖係顯示第一圖之A處局部放大示意圖；第三圖係顯示先前技術之電極結構之剖面示意圖；第四圖係顯示先前技術之理想電極結構之剖面示意圖；第五圖係顯示先前技術之電極結構之製造治具局部放大示意圖；第六圖係顯示先前技術之電極結構之製造治具實際運用示意圖；第七圖係顯示先前技術之電極結構之製造治具另一實際運用示意圖；第八圖係顯示先前技術之電極結構形成後利用儀器對電極結構的高度進行檢測後所得之高度示意圖；第九圖係顯示本發明電極結構之第一實施態樣示意圖；第十圖係顯示第九圖之B處局部放大示意圖；第十一圖係為第九圖之A-A剖面示意圖； 第十二圖係顯示本發明用以製造電極結構之印刷網版放大示意圖；第十三圖與第十四圖係以第十二圖之B-B剖面顯示本發明電極結構利用於製造治具形成之實際運用示意圖；；第十五圖係顯示本發明電極結構之實際運用示意圖；第十六圖係顯示本發明電極結構之第二實施態樣示意圖；第十七圖係顯示本發明電極結構之第三實施態樣示意圖；第十八圖係顯示本發明電極結構之第四實施態樣示意圖；第十九圖係顯示本發明電極結構之第五實施態樣示意圖；第二十圖係顯示本發明電極結構之第六實施態樣示意圖；以及第二十一圖係顯示本發明太陽能電池之電極結構的高度檢測示意圖。
由於本發明所提供之太陽能電池之電極結構，其相關之組合實施方式更是不勝枚舉，故在此不再一一贅述。 然熟習此項技藝者皆知此僅為舉例，並非用以限定發明本身。有關本發明之較佳實施例之內容詳述如下。
請參閱第九圖至第十一圖；第九圖係顯示本發明電極結構之第一實施態樣示意圖；第十圖係顯示第八圖之B 處局部放大示意圖；第十一圖係顯示本發明電極結構之剖面示意圖。
如第九圖所示，一種太陽能電池之電極結構100係設置於一太陽能電池基板200上，電極結構100包含一匯流排電極本體1以及複數個指狀電極2，匯流排電極本體1之匯流排電極寬度為1500微米。在本實施例中，太陽能電池之電極結構100是設置在太陽能電池基板200之光入射面上，而於其他較佳實施例中，例如雙面太陽能，太陽能電池之電極結構100亦可設置於雙面太陽能之太陽能電池基板200之二光入射面。
如第十圖所示，匯流排電極本體1係設置於太陽能電池基板200，並沿一第一方向L1延伸，且匯流排電極本體1之頂部係具有一平坦連接頂面11以及位於平坦連接頂面11兩側之一第一側邊12與一第二側邊13，而在第一側邊12開設有複數個第一凹槽121，第二側邊13則開設有複數個第二凹槽131，其中第一凹槽121與第二凹槽131係彼此不相互連接，且第一凹槽121與第二凹槽131彼此係為對稱排列，當第一凹槽121以及第二凹槽131為對稱排列時，第一凹槽121、匯流排電極本體1以及第二凹槽131的關係如第十一圖所示，而在其他較佳實施例中，第一凹槽與第二凹槽彼此係可為交錯排列。其中第一凹槽121以及第二凹槽131各具有一沿第一方向L1延伸之凹槽寬度W1以及一沿一第二方向L2延伸之凹槽長度 L。在本實施例中，第二方向L2係垂直於第一方向L1，而凹槽寬度W1係100微米，凹槽長度L為500微米。
如第十圖所示，指狀電極2係設置於太陽能電池基板200上，並自匯流排電極本體1之兩側向外延伸，且具有一沿第一方向L1之寬度W2，在本實施例中，寬度W2係為50微米，且相鄰指狀電極2係以一間隔距離D相間地排列，間隔距離D係為1500微米。
而在其他較佳實施例中，匯流排電極本體1之寬度可介於20至2500微米，凹槽寬度W1係介於20至1500微米，凹槽長度L介於10至1500微米，相鄰指狀電極2之間之間隔距離D係介於20至2000微米。
請參閱第十二圖至第十五圖，第十二圖係顯示本發明用以製造電極結構之印刷網版放大示意圖；第十三圖與第十四圖係以第十二圖之B-B剖面顯示本發明電極結構利用於製造治具形成之實際運用示意圖；第十五圖係顯示本發明電極結構之實際運用示意圖。
上述之太陽能電池之電極結構100的製造方法首先是製備一一印刷網版300，如第十二圖所示，印刷網版300包含一網紗層301以及一設置於網紗層上之乳劑層302，乳劑層302包含一匯流電極塗佈區3021以及複數個連通於匯流電極塗佈區3021之指狀電極塗佈區3022，且匯流電極塗佈區3021設有多個對應於第一凹槽121之第一支撐止擋部30211與多個對應於第二凹槽131之第二支撐止擋部30212。接著，再 利用印刷網版300以一網印製程於太陽能電池基板200上網印形成上述之太陽能電池之電極結構100。
如第十三圖所示，在本實施例中，將印刷網版300放置在太陽能電池基板200上，並將導電漿料400置於印刷網版300上；接著如第十四圖所示，以一刮板500將導電漿料400塗佈至太陽能電池基板200，其中由於第一支撐止擋部30211與第二支撐止擋部30212能夠支撐網紗層301，使網紗層301在受到刮板500的向下施力時，可藉由第一支撐止擋部30211與第二支撐止擋部30212的支撐使其不因受力而變形向下凹陷，因而形成具有平坦連接頂面11的匯流排電極本體1。因此，當在將一導電連接件600連接到匯流排電極本體1時，如第十五圖所示，由於導電連接件600與平坦連接頂面11有足夠的接觸面積，可使導電連接件600能夠穩固地連接於匯流排電極本體1。
請繼續參閱第十六圖，第十六圖係顯示本發明電極結構之第二實施態樣示意圖。如圖所示，太陽能電池之電極結構100a之實施方式與太陽能電池之電極結構100之實施方式相似，其差異在於第一凹槽121a與第二凹槽131a彼此係為交錯排列，在本實施例中，匯流排電極寬度為1500微米，長度L’為500微米，寬度W1’為100微米。
請繼續參閱第十七圖，第十七圖係顯示本發明電極結構之第三實施態樣示意圖。如圖所示，太陽能電池之 電極結構100b之實施方式與太陽能電池之電極結構100之實施方式相似，其差異在於第一凹槽121b與第二凹槽131b彼此係為交錯排列，其中第一凹槽121b與第二凹槽131b的寬度W1’介於20至2000微米，第一凹槽121b與第二凹槽131b的長度L’係介於10至2490微米，在本實施例中，匯流排電極寬度為2500微米，長度L’為1500微米，寬度W1’為500微米。
請繼續參閱第十八圖，第十八圖係顯示本發明電極結構之第四實施態樣示意圖。如圖所示，太陽能電池之電極結構100c之實施方式與太陽能電池之電極結構100之實施方式相似，其差異在於第一凹槽121c與第二凹槽131c係為三角形結構，第一凹槽121c與第二凹槽131c彼此係為對稱排列，而在其他較佳實施例中，第一凹槽121c與第二凹槽131c彼此可為交錯排列。
請參閱第九圖與第十九圖，第十九圖係顯示本發明電極結構之第五實施態樣示意圖。如圖所示，一太陽能電池之電極結構100d與上述之太陽能電池之電極結構100相似，其差異僅在於太陽能電池之電極結構100d之指狀電極2d其中任意二者間皆設有複數個凹槽，如第一側邊12d的指狀電極2d間即開設有三個第一凹槽121d，而第二側邊13d的指狀電極2d間則開設有三個第二凹槽131d。
請參閱第九圖與第二十圖，第二十圖係顯示本發明電極 結構之第六實施態樣示意圖。如圖所示，一太陽能電池之電極結構100e相較於上述之太陽能電池之電極結構100，其中匯流排電極本體1進一步設有數複個鏤空段S1，且鏤空段S1之長度係介於1至10毫米，於本實施例中，匯流排電極本體1包含三個鏤空段S1與二個連接段S2的交替排列，第一凹槽(圖未標示)與第二凹槽(圖未標示)則是設置在連接段的指狀電極間，而鏤空段S1則未設有第一凹槽與第二凹槽。其中，藉由鏤空段S1的設置，可以有效的節省電極結構100e的材料使用量，且連接段S2具有平坦連接頂面，使外部的導電連接面能夠穩固地連接於連接段S2。
請參閱第八圖與第二十一圖，第二十一圖係顯示本發明太陽能電池之電極結構的高度檢測示意圖。如圖所示，本發明所提供之電極結構在無第一凹槽與第二凹槽處之高度剖面，相較於先前技術的電極結構而言，本發明之電極結構在高度上確實較為平坦，改善了習知匯流排電極之中間凹陷且兩側突起的問題，因此可以使導電連接件穩固地貼附在電極結構上。
綜合以上所述，相較於習知之電極結構，由於本發明之匯流排電極本體具有較為平坦的連接頂面，因此可以有效的使導電連接面與匯流排電極本體間有充分的接觸面積，讓導電連接面能夠穩固地連接於電極結構。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚 描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。舉凡所屬技術領域中具有通常知識者當可依據本發明之上述實施例說明而作其它種種之改良及變化。然而這些依據本發明實施例所作的種種改良及變化，當仍屬於本發明之發明精神及界定之專利範圍內。
100‧‧‧電極結構
1‧‧‧匯流排電極本體
11‧‧‧平坦連接頂面
12‧‧‧第一側邊
121‧‧‧第一凹槽
13‧‧‧第二側邊
131‧‧‧第二凹槽
2‧‧‧指狀電極
L1‧‧‧第一方向
L2‧‧‧第二方向
W1‧‧‧凹槽寬度
W2‧‧‧寬度
L‧‧‧凹槽長度
D‧‧‧間隔距離

Claims (24)

  1. 一種太陽能電池之電極結構，係設置於一太陽能電池基板，該太陽能電池之電極結構包含：一匯流排電極本體，係設置於該太陽能電池基板上，並沿一第一方向延伸，且該匯流排電極本體係具有一平坦連接頂面以及位於該平坦連接頂面兩側之一第一側邊與一第二側邊，該第一側邊開設有至少一第一凹槽，該第二側邊開設有至少一第二凹槽；以及複數個指狀電極，係電性連結於該匯流排電極本體，並分別設置於該第一側邊與該第二側邊，且該第一凹槽係位於該些指狀電極位於該第一側邊之任意相鄰二者間，該第二凹槽係位於該些指狀電極位於該第二側邊之任意相鄰二者間；其中，該第一凹槽以及該第二凹槽各具有一沿該第一方向延伸之凹槽寬度以及一沿一第二方向延伸之凹槽長度，且該第二方向係相異於該第一方向。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池之電極結構，其中，該第一凹槽與該第二凹槽皆為複數個，且該些第一凹槽係設置於該些指狀電極位於該第一側邊之任意相鄰二者間，該些第二凹槽係設置於該些指狀電極位於該第二側邊之任意相鄰二者間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池之電極結構，其中，該匯流排電極本體係具有一匯流排電極寬度，該匯流排電極寬度係介於20至2500微米。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之太陽能電池之電極結構，其中，該匯流排電極寬度係介於20至1500微米。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池之電極結構，其中，該些指狀電極係以一間隔距離間隔地排列，且該間隔距離係介於20至2000微米。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之太陽能電池之電極結構，其中，該間隔距離係介於20至1500微米。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池之電極結構，其中，該些第一凹槽與該些第二凹槽係彼此不相互連接。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之太陽能電池之電極結構，其中，該些第一凹槽與該些第二凹槽彼此係為對稱排列。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之太陽能電池之電極結構，該凹槽寬度係介於20至2000微米，該凹槽長度係介於10至1245微米。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之太陽能電池之電極結構，該凹槽寬度係介於20至1500微米，該凹槽長度係介於10至745微米。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之太陽能電池之電極結構，其中，該些第一凹槽與該些第二凹槽彼此係為交錯排列。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之太陽能電池之電極結構，該凹槽寬度係介於20至2000微米，該凹槽長度係介於10至2490微米。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之太陽能電池之電極結構，該凹槽寬度係介於20至1500微米，該凹槽長度係介於10至1490微米。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池之電極結構，其中，該第一方向係垂直於該第二方向。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池之電極結構，其中，該些第一凹槽以及該些第二凹槽之形狀係為多邊形、V形、U形與弧形其中之一者。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池之電極結構，其中，該匯流排電極本體係具有至少一連接段以及至少一鏤空段，且該第一凹槽與該第二凹槽係設置於該連接段。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之太陽能電池之電極結構，其中，該連接段以及該鏤空段係交替地排列。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之太陽能電池之電極結構，其中，該鏤空段係開設有複數個鏤空凹槽。
  19. 如申請專利範圍第16項所述之太陽能電池之電極結構，其中，該鏤空段沿該第一方向具有一鏤空段長度，且該鏤空段長度係介於1至10毫米。
  20. 一種太陽能電池之電極結構製造方法，係用以製造如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池之電極結構，該電極結構製造方法包含：(a)製備一印刷網版，該印刷網版係包含一網紗層以及一設置於該網紗層上之乳劑層，該乳劑層包含至少一匯流電極塗佈區以及複數個連通於該匯流電極塗佈區之指狀電極塗佈區，且該匯流電極塗佈區設有至少一對應於該第一凹槽之第一支撐止擋部與至少一對應於該第二凹槽之第二支撐止擋部；以及(b)利用該印刷網版以一網印製程於該太陽能電池基板上網印形成該太陽能電池之電極結構。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之太陽能電池之電極結構製造方 法，其中，該些第一支撐止擋部與該些第二支撐止擋部係彼此不相互連接。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之太陽能電池之電極結構製造方法，其中，該些第一支撐止擋部與該些第二支撐止擋部彼此係為對稱排列。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之太陽能電池之電極結構製造方法，其中，該些第一支撐止擋部與該些第二支撐止擋部彼此係為交錯排列。
  24. 如申請專利範圍第20項所述之太陽能電池之電極結構製造方法，其中，該些第一支撐止擋部以及該些第二支撐止擋部之形狀係為多邊形、V形、U形與弧形其中之一者。
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