TWI524543B - 使用具有偏移電極之太陽能電池之太陽能電池模組 - Google Patents

Description

使用具有偏移電極之太陽能電池之太陽能電池模組

本發明是有關於一種使用太陽能電池之太陽能電池模組，且特別是有關於一種使用具有偏移電極之太陽能電池之太陽能電池模組。

太陽能電池是一種能量轉換的光電元件，它是經由太陽光照射後，把光的能量轉換成電能，此種光電元件稱為太陽能電池(Solar Cell)。從物理學的角度來看，有人稱之為光伏(Photovoltaic，簡稱PV)電池。

傳統的太陽能電池的製造方式，是先提供一矽基板，然後在矽基板上進行化學氣相沈積(譬如是PECVD)以形成抗反射層，然後進行網印以及燒結(co-firing)，以將電極形成於抗反射層上並使電極穿透抗反射層而電連接至矽基板。

進行網印時，所使用的導電膠可分為銀膠與鋁膠，銀膠主要用來當作電池的電極，在正反兩面皆有使用，而鋁膠是在背面銀電極印在矽基板以後，再被印上矽基板並燒結後以作為背面電場來增加電池效率。銀膠的成本高於鋁膠。

具有三條匯流排電極的傳統太陽能電池，通常是被設計成對稱狀，也就是中間的匯流排電極位於整個太陽能電池的正中央，這種設計在太陽光都能均勻照射的情況下當然是沒有問題，但是在位於兩旁的建築物會遮蔽部分的太陽光的情況下，太陽能電池的某些部分沒有被 照射到，譬如左部分或右部分沒有被照射到，那麼位於中間的匯流排電極的設計並無法讓這個狀態的太陽能電池發揮最大的電荷收集效率。特別是在太陽能電池從6吋發展到8吋，甚至是12吋或更大，且在寸土寸金的都市中會有建築物遮蔽效應存在的情況下，這種傳統的太陽能電池已經不符需求。

本發明之一個目的是提供一種具有偏移電極之太陽能電池及使用其之太陽能電池模組，其能提供使用者多樣化的選擇，讓建築物的遮蔽效應得以最小化。

為達上述目的，本發明提供一種太陽能電池包含一電池本體、三條匯流排電極以及多條指形電極。電池本體將光能轉換成電能而產生多個電荷，並具有一中心線，中心線位於電池本體之正中央。匯流排電極形成於電池本體之一正面上，並實質上平行於中心線，且三條匯流排電極相對於中心線呈現不對稱狀。指形電極形成於電池本體之正面上，並電連接至三條匯流排電極，指形電極與匯流排電極收集多個電荷以供輸出。

本發明亦提供一種太陽能電池模組，其包含多個上述的太陽能電池以及多條導電帶。導電帶將太陽能電池的其中一片的匯流排電極分別電連接至太陽能電池的其中另一片的背面電極，導電帶分別被焊接至匯流排電極及背面電極上。

藉由本發明之上述實施樣態，可以降低建築物遮蔽效應的影響，設計者可以根據當地建築物的遮蔽效應， 選用不同偏移量的太陽能電池來組裝成模組，以順應太陽光照射到太陽能電池上的狀態，有效且快速地將電荷導出，提升太陽能電池其模組的發電效率。

為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

圖1顯示依據本發明之實施例之太陽能電池之俯視圖。圖2顯示依據本發明之實施例之太陽能電池之底視圖。圖3A與3B分別顯示沿著圖1之線3A-3A及3B-3B的剖面圖。如圖1至3B所示，本實施例之太陽能電池1包含一電池本體10、三條匯流排電極20以及多條指形電極30。太陽能電池可以是單晶、多晶或薄膜式太陽能電池。

電池本體10將光能轉換成電能而產生多個電荷，並具有一中心線10C，中心線10C位於電池本體10之正中央。於一例子中，中心線10C是可以將電池本體10分成兩半部的對稱線，其為一條假想線，非實體的切割線。於本實施例中，電池本體10包含一基板11，基板11包含一第一型半導體層11A與一第二型半導體層11B，舉例而言，可以利用P(或N)型矽基板(當作第二型半導體層)，利用摻雜的方式在上面形成N(或P)型半導體層(當作N(或P)型半導體層)；或者，也可以使用各式各樣的沈積技術，一層又一層地使P型或N型材料成長上去。

此外，太陽能電池1更包含一抗反射層12，位於基板11之第一型半導體層11A上。此等匯流排電極20及 此等指形電極30貫穿抗反射層12並電連接至第一型半導體層11A。抗反射層12提供抗反射的效果，入射至抗反射層12的光不會被反射出去，以提高光線的使用率。

三條匯流排電極20形成於電池本體10之一正面10A上，實質上平行於中心線10C，並包含一中間匯流排電極20M、一條位於中間匯流排電極20M之左側之左匯流排電極20L及一條位於中間匯流排電極20M之右側之右匯流排電極20R，中間匯流排電極20M實質上平行於中心線10C，且三條匯流排電極20相對於中心線10C呈現不對稱狀。於此例子中，中間匯流排電極20M與中心線10C隔開一段距離，也就是原本位於中間的中間匯流排電極20M被平移一段距離。這種不對稱狀是為了讓太陽能電池適用於特殊場合，譬如是被建築物遮蔽某些部分的陽光的場合。

指形電極30形成於電池本體10之正面10A上，並電連接至三條匯流排電極20。指形電極30與匯流排電極20之間之夾角等於90度，當然也可以被設計成不等於90度以提供視覺或其他效果。多條指形電極30與三條匯流排電極20收集多個電荷以供輸出。

此外，太陽能電池1可以更包含三條背面電極40以及一背面金屬層50。三條背面電極40形成於電池本體10之一背面10B上並電連接至第二型半導體層11B。背面金屬層50形成於電池本體10之背面上，此等背面電極40貫穿背面金屬層50並電連接至第二型半導體層11B。此等背面電極40分別與此等匯流排電極20透過電池本 體10相背對。

此外，太陽能電池1可以更包含一周邊電極60，形成於電池本體10之正面上，並圍繞且電連接至此等匯流排電極20與此等指形電極30，有利於電荷的收集及傳輸。於本例子中，周邊電極60大致平行於電池本體10之周邊，因此，有些部分之周邊電極60平行於匯流排電極20，而有些部分之周邊電極60垂直於匯流排電極20，如圖1所示。

值得注意的是，圖1的線3B-3B有切到匯流排電極20及周邊電極60，但沒有切到指形電極30，而圖1的線3A-3A有切到匯流排電極20、周邊電極60及指形電極30。所以圖3A與3B會有些微的差異，如圖所示。

請再次參考圖1，電池本體10更具有一左邊界10L、一右邊界10R、一左劃分線10LD及一右劃分線10RD。左劃分線10LD及右劃分線10RD也都是假想線。於此例子中，左劃分線10LD與左邊界10L的距離等於左劃分線10LD至中心線10C的距離的二分之一，右劃分線10RD與右邊界10R的距離等於右劃分線10RD至中心線10C的距離的二分之一，左匯流排電極20L係位於左劃分線10LD上，而右匯流排電極20R係位於右劃分線10RD上。然而，這些參數僅為舉例說明之目的，本發明並未特別受限於此。

圖4至6顯示依據本發明之實施例之太陽能電池之其他例子之俯視圖。圖4係類似於圖1，不同之處在於左匯流排電極20L係不位於左劃分線10LD上，而右匯 流排電極20R係不位於右劃分線10RD上。在圖4中，三條匯流排電極20之偏移距離可以是相等或不等。圖5也類似於圖1，不同之處在於左匯流排電極20L係位於左劃分線10LD上，而右匯流排電極20R係不位於右劃分線10RD上，也就是右匯流排電極20R與中間匯流排電極20M都被往左邊平移。匯流排電極的偏移方向不受特別限制，只要能符合應用場合的需求即可。圖6也類似於圖1，不同之處在於右匯流排電極20R位於右劃分線10RD上，中間匯流排電極20M位於中心線10C上，且左匯流排電極20L不位於左劃分線10LD上。亦即，只有右匯流排電極20R被平移朝向中間匯流排電極20M。因為被遮蔽陽光的區域都是從外側開始，所以右匯流排電極20R必須往中間移動，以加強在陽光遮蔽區產生時的發電效率。

當將多個太陽能電池1串聯起來時，電池本體10的正面10A的匯流排電極20連接到相鄰一片太陽能電池的背面電極40，依此類推，即可組成一個太陽能電池模組，如下所述。

圖7顯示依據本發明之太陽能電池模組之局部俯視圖。圖8顯示依據本發明之太陽能電池模組之局部連接狀態的示意圖。如圖7與8所示，本發明亦提供一種太陽能電池模組100，其包含多個如上所述之太陽能電池1以及多條導電帶(Ribbon)70。導電帶70的數目取決於所欲焊接的匯流排電極20的數目或背面電極40的數目。此等導電帶70將此等太陽能電池1的其中一片的此等匯 流排電極20分別電連接至此等太陽能電池1的其中另一片的此等背面電極40，此等導電帶70分別被焊接至此等匯流排電極20及此等背面電極40上。

此外，太陽能電池模組100之左側的各太陽能電池1的中間匯流排電極20M位於中心線10C之右側。太陽能電池模組100之右側的各太陽能電池1的中間匯流排電極20M位於中心線10C之左側(也就是使用圖5的太陽能電池)。再者，太陽能電池模組100之中間三行的各太陽能電池1'的中間匯流排電極20M'位於中心線10C'上，也就是中間的太陽能電池的中間匯流排電極不作偏移。因此，當因為建築物遮蔽部分太陽光而產生遮蔽區SR1與SR2(兩者不一定同時存在)時，落在遮蔽區SR1與SR2以外的匯流排電極的小間距以及密集分佈的匯流排電極有助於提升電荷收集的效率。特別是在太陽能電池具有8吋甚至12吋以上的尺寸時，所提升的效率更加明顯。因此，太陽能電池模組100仍可以具有良好的發電效率。鑑於地球偏轉23.5度以及建築物方位的配置，某些太陽能電池的確會有長時間被建築物遮蔽掉陽光，藉由本發明的設計，完全跳脫傳統的對稱設計，讓使用者或模組製造廠能因應當地狀況而選用不同偏移程度的太陽能電池，使得設計規劃更具彈性。

藉由本發明之上述實施例，可以降低建築物遮蔽效應的影響，設計者可以根據當地建築物的遮蔽效應，選用不同偏移量的太陽能電池來組裝成模組，以順應太陽光照射到太陽能電池上的狀態，有效且快速地將電荷導 出，提升太陽能電池其模組的發電效率。

在較佳實施例之詳細說明中所提出之具體實施例僅用以方便說明本發明之技術內容，而非將本發明狹義地限制於上述實施例，在不超出本發明之精神及以下申請專利範圍之情況，所做之種種變化實施，皆屬於本發明之範圍。

SR1、SR2‧‧‧遮蔽區

3A-3A、3B-3B‧‧‧線

1、1'‧‧‧太陽能電池

10‧‧‧電池本體

10A‧‧‧正面

10B‧‧‧背面

10C、10C'‧‧‧中心線

10L‧‧‧左邊界

10LD‧‧‧左劃分線

10R‧‧‧右邊界

10RD‧‧‧右劃分線

11‧‧‧基板

11A‧‧‧第一型半導體層

11B‧‧‧第二型半導體層

12‧‧‧抗反射層

20‧‧‧匯流排電極

20L‧‧‧左匯流排電極

20M、20M'‧‧‧中間匯流排電極

20R‧‧‧右匯流排電極

30‧‧‧指形電極

40‧‧‧背面電極

50‧‧‧背面金屬層

60‧‧‧周邊電極

70‧‧‧導電帶

100‧‧‧太陽能電池模組

圖1顯示依據本發明之實施例之太陽能電池之俯視圖。

圖2顯示依據本發明之實施例之太陽能電池之底視圖。

圖3A與3B分別顯示沿著圖1之線3A-3A及3B-3B的剖面圖。

圖4至6顯示依據本發明之實施例之太陽能電池之其他例子之俯視圖。

圖7顯示依據本發明之太陽能電池模組之局部俯視圖。

圖8顯示依據本發明之太陽能電池模組之局部連接狀態的示意圖。

SR1、SR2‧‧‧遮蔽區

1、1'‧‧‧太陽能電池

10C'‧‧‧中心線

20L‧‧‧左匯流排電極

20M、20M'‧‧‧中間匯流排電極

20R‧‧‧右匯流排電極

70‧‧‧導電帶

100‧‧‧太陽能電池模組

Claims (3)

1. 一種太陽能電池模組，包含：多個太陽能電池，各該太陽能電池包含：一電池本體，將光能轉換成電能而產生多個電荷，並具有一中心線，該中心線位於該電池本體之正中央；三條匯流排電極，形成於該電池本體之一正面上，並實質上平行於該中心線，且該三條匯流排電極相對於該中心線呈現不對稱狀，其中該三條匯流排電極包含一中間匯流排電極、一條位於該中間匯流排電極之左側之左匯流排電極及一條位於該中間匯流排電極之右側之右匯流排電極，該中間匯流排電極實質上平行於該中心線，且該中間匯流排電極與該中心線隔開一段距離；多條指形電極，形成於該電池本體之該正面上，並電連接至該三條匯流排電極，該多條指形電極與該三條匯流排電極收集該多個電荷以供輸出，其中該電池本體包含一基板，該基板包含一第一型半導體層與一第二型半導體層，且該太陽能電池更包含：一抗反射層，位於該基板之該第一型半導體層上，該等匯流排電極及該等指形電極貫穿該抗反射層並電連接至該第一型半導體層；三條背面電極，形成於該電池本體之一背面上並電連接至該第二型半導體層；以及一背面金屬層，形成於該電池本體之該背面 上，該等背面電極貫穿該背面金屬層並電連接至該第二型半導體層；以及多條導電帶，該等導電帶將該等太陽能電池的其中一片的該等匯流排電極分別電連接至該等太陽能電池的其中另一片的該等背面電極，該等導電帶分別被焊接至該等匯流排電極及該等背面電極上，其中該太陽能電池模組之左側的各該太陽能電池的該中間匯流排電極位於該中心線之右側，該太陽能電池模組之右側的各該太陽能電池的該中間匯流排電極位於該中心線之左側。
2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池模組，其中各該太陽能電池更包含：一周邊電極，形成於該電池本體之該正面上，並圍繞且電連接至該等匯流排電極與該等指形電極。
3. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池模組，其中該等背面電極分別與該等匯流排電極透過該電池本體相背對。