TWI570947B - 具有傾斜指形電極之太陽能電池 - Google Patents

Description

具有傾斜指形電極之太陽能電池

本發明是有關於一種太陽能電池，且特別是有關於一種具有傾斜指形電極之太陽能電池。

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。

傳統的太陽能電池的正面電極通常包含兩條匯流排電極及多條指形電極。長久以來，指形電極與匯流排電極都是成正交狀態。因此，當將匯流排電極的長度方向看成是垂直方向時，指形電極的長度方向就是水平方向。這種不成文的規定，使得太陽能電池的設計受到限制，且無法提升太陽能電池的光電轉換效率。

本發明之一個目的是提供一種具有傾斜指形電極之太陽能電池，其能增加電流收集效率。

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、一條或多條匯流排電極及多條指形電極。電池本體將光能轉換成電能而產生多個電荷。匯流排電極形成於電池本體之一正面上。指形電極形成於電池本體之正面上，並電連接至匯流排電極，指形電極與匯流排電極之間之一夾角不等於90度，指形電極與匯流排電極收集多個電荷以供輸出。

藉由本發明之上述實施樣態，可以在不改變指形電極的數目的情形下，使得單位面積內的傾斜指形電極的長度比傳統的水平指形電極的長度長，故可增加電流收集效率。此外，也可以讓指形電極有不同的設計參數，使得位於太陽能電池的正面的所有點到達指形電極及/或匯流排電極的長度的總和達到最小，提高太陽能電池的效率。此外，由於指形電極的高度通常高於匯流排電極，藉由指形電極的角度調整，也可以將指形電極的傾斜方向調整與太陽光的入射方向平行，也可以依據各種建築物的形狀去作適當的調整，藉以減少遮陽的效果，提高發電效率。

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之太陽能電池1之俯視圖。圖2顯示依據本發明之實施例之太陽能電池1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、一條或多條匯流排電極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能將光能轉換成電能而產生多個電荷。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型半導體層(當作N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，一條或多條匯流排電極20及多條指形電極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。

於本例子中，係以三條匯流排電極20為例子作說明，然而，本發明並未受限於此，匯流排電極20可以是一條、兩條、四條或其他數目。匯流排電極20形成於電池本體10之一正面10A上。

指形電極30形成於電池本體10之正面10A上，並電連接至一條或多條匯流排電極20，指形電極30與匯流排電極20之間之一夾角Ang不等於90度，多條指形電極30與一條或多條匯流排電極20收集多個電荷以供輸出。值得注意的是，夾角Ang可以是介於0度與90度之間，包含0度，但不包含90度。

此外，太陽能電池1可以更包含一條或多條背面電極40以及一背面金屬層50。於本例子中，係以三條背面電極為例作說明，然而，本發明並未受限於此。背面電極的數目可以是一條、兩條或四條等。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10B係位於正面10A的相反面。

背面金屬層50形成於電池本體10之背面10B上，一條或多條背面電極40貫穿背面金屬層50並電連接至第二型半導體層11B。

於本發明之實施例中，夾角Ang介於89度與74度之間，特別是夾角Ang介於88度與86度之間。

於圖1中，夾角Ang等於80度，而且這些指形電極30全部傾斜朝向同一方向，也就是都是從左上傾斜到右下。

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10A上，並圍繞且電連接至匯流排電極20與該多個指形電極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3A-3A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3B-3B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。

圖4至圖12顯示圖1之多個變化例的太陽能電池的俯視圖。如圖4所示，夾角Ang等於75度，且這些指形電極30全部傾斜朝向同一方向。如圖5所示，夾角Ang等於85度，且這些指形電極30全部傾斜朝向同一方向。於圖6所示，夾角Ang等於88度(亦可稱為92度)，而且這些指形電極30全部基於中間匯流排電極20而呈現對稱，使中間匯流排電極20與多個指形電極30形成一箭頭圖案。亦即，左半部的指形電極30是從左下傾斜到右上，而右半部的指形電極30是從左上傾斜到右下，將右半部的指形電極30對著中間匯流排電極20作鏡射後，即可得到右半部的指形電極30。在圖6中，可以讓太陽能電池在外觀上具有方向性，組裝時不會產生混淆。通常，於模組廠將多個太陽能電池串聯及並聯時，特別在中斷組裝程序時，可以讓組裝人員藉由這種箭頭符號得知其方向性，可以克服太陽能電池於製造時產生特性不均一的問題。此外，在視覺上也更具有美觀或特殊觀感的效果。

如圖7所示，本例子的太陽能電池具有兩個匯流排電極20。如圖8所示，本例子的太陽能電池具有四個匯流排電極20。這表示傾斜指形電極可以應用到任何的場合，符合各場合的設計需求。

當將多個太陽能電池1串聯起來時，電池本體10的正面的匯流排電極10A的連接到相鄰一片太陽能電池的背面電極50，依此類推，即可組成一個太陽能電池模組。讓整個太陽能電池模組的外觀上看起來會有傾斜的指形 電極，若使用圖6的太陽能電池，箭頭符號所展現出來的方向性更是明顯且均一，放在建築物上面，更可以指出所要的方位，譬如讓箭頭指向北方、南方、東方、西方等。

如圖9所示，本例子係類似於圖1，不同之處在於多條指形電極30彼此傾斜交錯於匯流排電極20。交錯的角度可以是任意角度，只要不使指形電極30垂直於匯流排電極20即可。這樣的設計也有助於效率的提升。

如圖10所示，本例子之係類似於圖1，不同之處在於這些指形電極30平行於匯流排電極20，而且太陽能電池1更包含多條橫貫電極70，電連接匯流排電極20及該指形電極30。橫貫電極70同樣位在電池本體10之正面上，並貫穿抗反射層。這樣的設計也有助於效率的提升。

如圖11所示，本例子之係類似於圖1，不同之處在於這些指形電極30是水平的，但是匯流排電極20是呈現"<"字形之雙傾斜狀。背面電極50的形狀可以是這種雙傾斜狀，也可以是垂直狀，這樣的設計也能達到本發明的效果，增加匯流排電極或指形電極的總長度，提升效率。

如圖12所示，本例子之係類似於圖6，不同之處在於全部的手指電極30分成四個區塊傾斜排列。這樣的設計也能達到本發明的效果，增加匯流排電極或指形電極的總長度，提升效率。

藉由本發明之上述太陽能電池，可以在不改變指形 電極的數目的情形下，使得單位面積內的傾斜指形電極的長度比傳統的水平指形電極的長度長，故可增加電流收集效率。經過計算的結果，相較於水平指形電極而言，傾斜角度87度的指形電極的總長度增加0.9%，傾斜角度85度的指形電極的總長度增加0.88%，傾斜角度80度的指形電極的總長度增加0.9%，傾斜角度75度的指形電極的總長度增加0.89%，使用類似圖12的傾斜88度的指形電極的總長度增加1.2%。此外，可以讓指形電極有不同的設計參數，使得位於太陽能電池的正面的所有點到達指形電極及/或匯流排電極的長度的總和達到最小，提高太陽能電池的效率。此外，由於指形電極的高度通常高於匯流排電極，藉由指形電極的角度調整，也可以將指形電極的傾斜方向調整與太陽光的入射方向平行，也可以依據各種建築物的形狀去作適當的調整，藉以減少遮陽的效果，提高發電效率。再者，也可以利用傾斜的指形電極來標示太陽能電池於製造時的方向性，讓組裝人員或客戶作參考，特別是讓不熟悉的組裝人員或客戶能輕易進行組裝實施。

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。

Ang‧‧‧夾角

1‧‧‧太陽能電池

3A-3A及3B-3B‧‧‧線

10‧‧‧電池本體

10A‧‧‧正面

10B‧‧‧背面

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

30‧‧‧指形電極

40‧‧‧背面電極

50‧‧‧背面金屬層

60‧‧‧周邊電極

70‧‧‧橫貫電極

圖1顯示依據本發明之實施例之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至圖12顯示圖1之多個變化例的太陽能電池的俯視圖。

Ang‧‧‧夾角

1‧‧‧太陽能電池

3A-3A及3B-3B‧‧‧線

10‧‧‧電池本體

10A‧‧‧正面

20‧‧‧匯流排電極

30‧‧‧指形電極

60‧‧‧周邊電極

Claims (8)

1. 一種太陽能電池，包含：一電池本體，將光能轉換成電能而產生多個電荷；一條或多條匯流排電極，形成於該電池本體之一正面上；以及多條指形電極，形成於該電池本體之該正面上，並電連接至該一條或多條匯流排電極，該指形電極與該匯流排電極之間之一夾角不等於90度，該多條指形電極與該一條或多條匯流排電極收集該多個電荷以供輸出，其中：該夾角介於88度與86度之間；或該夾角等於88度、85度或75度。
2. 一種太陽能電池，包含：一電池本體，將光能轉換成電能而產生多個電荷；一條或多條匯流排電極，形成於該電池本體之一正面上；以及多條指形電極，形成於該電池本體之該正面上，並電連接至該一條或多條匯流排電極，該指形電極與該匯流排電極之間之一夾角不等於90度，該多條指形電極與該一條或多條匯流排電極收集該多個電荷以供輸出，其中該等指形電極呈水平狀，而該一條匯流排電極或該多條匯流排電極之每一個呈"<"字形之雙傾斜狀。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之太陽能電池，更包含：一周邊電極，形成於該電池本體之該正面上，並圍 繞且電連接至該一條或多條匯流排電極與該多條指形電極。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述之太陽能電池，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，該一條或多條匯流排電極及該多條指形電極貫穿該抗反射層並電連接至該第一型半導體層。
5. 如申請專利範圍第4項所述之太陽能電池，更包含：一條或多條背面電極，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，該一條或多條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。
6. 如申請專利範圍第1或2項所述之太陽能電池，其中該一條或多條匯流排電極是兩條、三條或四條匯流排電極。
7. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中該一條或多條匯流排電極是三條匯流排電極，且該多條指形電極全部傾斜朝向同一方向。
8. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中該一條或多條匯流排電極是三條匯流排電極，且該多條指形電極全部基於該三條匯流排電極中之位於中間的一中間匯流排電極而呈現對稱，使該中間匯流排電極與 該多個指形電極形成一箭頭圖案。