TWI602314B - 太陽能電池及用於印刷太陽能電池電極的網版 - Google Patents

Description

太陽能電池及用於印刷太陽能電池電極的網版

本發明有關於一種太陽能電池，尤指一種其電極具有鏤空圖案的太陽能電池及用於印刷太陽能電池電極的網版。

一般而言，光伏電池的正面(也就是所謂的受光面)需形成電極結構，以收集電子或電洞。一般所述之電極結構包含至少一條匯流電極(bus bar)以及多條指狀電極(finger electrode)。指狀電極彼此平行，且匯流電極與指狀電極彼此垂直。匯流電極之線寬較各指狀電極之線寬大。在製造上，傳統光伏電池的電極結構可透過網版印刷方式將導電漿料塗佈於基板的正面，並經過燒結製程而固化成型。故電極結構的品質直接影響光伏電池的光電轉換效率。

然而，傳統光伏電池之匯流電極所用之導電漿料占整體使用量之比例相當的高，因此，導致原物料成本不易下降。

本發明之一目的在於提供一種太陽能電池及用於印刷太陽能電池電極的網版圖樣設計，藉以解決先前技術所述的問題。

依據本發明之一實施方式，此種太陽能電池包含基板與至少一匯流電極。基板具有一受光面。匯流電極包含一實心線體與一鏤空圖案。實心線體位於受光面上。鏤空圖案位於實心線體之一面。鏤空圖案包含多個開口。各開口貫穿實心線體以暴露出受光面。這些開口間隔地排列出多個相互平行且等距之延伸列。每一延伸列線性地延伸且連接實心線體之二相對側，其中實心線體之第一長軸方向與延伸列之第二長軸方向彼此相交。

如此，相較於習知實心直線狀的太陽能電池電極，由於太陽能電池電極具有鏤空圖案，本實施方式不僅可節省製作匯流電極之導電漿料的用量以降低原物料成本，更可以降低導電漿料對太陽能電池之基板的接觸面積，進而降低少數載子複合機率，並增加印刷高度，維持鏤空設計拉力值與實心設計相同。

在本發明一或複數個實施方式中，第一長軸方向與第二長軸方向之間具有一其範圍為90°~180°之夾角。

在本發明一或複數個實施方式中，各開口具有多個側邊，其中之一側邊與實心線體之一短軸方向之間具有一其範圍為1°~90°之夾角，其中短軸方向垂直第一長軸方向。

在本發明一或複數個實施方式中，這些開口之總面積為實心線體之那面面積的30%~70%。

在本發明一或複數個實施方式中，各延伸列中之其中一開口連接實心線體之其中一側。

在本發明一或複數個實施方式中，太陽能電池更包含複數個指狀電極。這些指狀電極位於受光面上，且連接實心線體之二相對側，並且這些指狀電極彼此平行間隔排列。

在本發明一或複數個實施方式中，其中一指狀電極介於任二相鄰之延伸列之間，且其中一延伸列介於任二相鄰之指狀電極之間。

依據本發明之另一實施方式，此種網版包含一網體、一外框及一阻擋層。網體由複數個網線所相互交錯編織而成，其中這些網線之間形成多個網目，且這些網線所交錯處形成多個網結。外框圍繞且支撐網體。阻擋層固定在網體上。阻擋層包含二主遮蔽部與複數個擋料部。這二個主遮蔽部彼此間隔配置以形成一線狀落料區於這些主遮蔽部之間。線狀落料區貫穿阻擋層而暴露出網體，用以形成太陽能電池之電極。這些擋料部位於線狀落料區內，間隔地排列出多個相互平行且等距之延伸列。各延伸列線性地延伸且連接線狀落料區之二相對側。各擋料部之一側邊與這線狀落料區之一短軸方向之間具有一其範圍為1°~90°之夾角，而且位於線狀落料區內的部分之網目接通線狀落料區相對擋料部之其餘空間，且位於線狀落料區內的至少一網結與至少一擋料部重疊。

在本發明一或複數個實施方式中，上述側邊與短 軸方向之間的夾角為22.5°或90°。

在本發明一或複數個實施方式中，各延伸列中之其中一擋料部連接線狀落料區之一側。

以上所述僅係用以闡述本發明所欲解決的問題、解決問題的技術手段、及其產生的功效等等，本發明之具體細節將在下文的實施方式及相關圖式中詳細介紹。

100‧‧‧網版

110‧‧‧外框

120‧‧‧網體

121‧‧‧網線

122‧‧‧網結

123‧‧‧網目

130‧‧‧阻擋層

140‧‧‧主遮蔽部

150‧‧‧線狀落料區

150E‧‧‧線狀落料區之二相對側

160‧‧‧擋料圖案

161‧‧‧擋料部

162‧‧‧長側邊

163‧‧‧短側邊

170‧‧‧第一延伸列

180‧‧‧狹長縫隙

200、201‧‧‧太陽能電池基板

210‧‧‧導電漿料

220‧‧‧刮刀

230‧‧‧電極圖案

300‧‧‧太陽能電池

310‧‧‧基板

311‧‧‧正面

312‧‧‧背面

320‧‧‧匯流電極

321‧‧‧實心線體

321T‧‧‧頂面

321E‧‧‧實心線體之二相對側

322‧‧‧鏤空圖案

323‧‧‧開口

323E‧‧‧末位開口

324‧‧‧長側邊

325‧‧‧短側邊

330‧‧‧第二延伸列

340‧‧‧指狀電極

350‧‧‧開口

360‧‧‧第三延伸列

AA、BB‧‧‧線段

D1‧‧‧第一方向

D2‧‧‧第二方向

D3‧‧‧第三方向

D4‧‧‧第四方向

G‧‧‧間距

M1、M2‧‧‧區域

W‧‧‧線寬

θ 1‧‧‧第一夾角

θ 2‧‧‧第二夾角

θ 3‧‧‧第三夾角

θ 4‧‧‧第四夾角

θ 5‧‧‧第五夾角

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖繪示依照本發明一實施方式之用於印刷太陽能電池電極的網版的上視圖；第2圖繪示第1圖之網版之區域M1的局部放大圖；第3圖繪示第2圖之AA線段的局部剖視圖；第4A圖~第4D圖繪示以網版製作太陽能電池電極的方法的連續操作示意圖；第5圖繪示依照本發明一實施方式之太陽能電池的上視圖；第6圖繪示第5圖之太陽能電池之區域M2的局部放大圖；第7圖繪示第6圖之BB線段的局部剖視圖；以及第8圖繪示依照本發明另一實施方式之太陽能電池的局部放大圖，其放大位置與第6圖相同。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

第1圖繪示依照本發明一實施方式之用於印刷太陽能電池300電極的網版100的上視圖。第2圖繪示第1圖之網版100之區域M1的局部放大圖。第3圖繪示第2圖之AA線段的局部剖視圖。如第1圖~第3圖所示，此種用於印刷太陽能電池電極的網版100包含外框110、網體120及阻擋層130(或稱乳劑層)。網體120由多個網線121所相互交錯編織而成。任兩條網線121的交錯處稱為網結122，而這些交錯的網線121之間所形成的孔洞稱為網目123。阻擋層130固定在網體120上，例如將網體120嵌設於阻擋層130中。外框110圍繞且支撐網體120。然而，外框與網體皆非本發明的改良重點，所以不再說明。

在本實施方式中，阻擋層130為圖案化設計，且阻擋層130包含至少二主遮蔽部140、至少一擋料圖案160與多個狹長縫隙180。這二個主遮蔽部140彼此間隔配置並於其間形成一線狀落料區150。線狀落料區150貫穿阻擋層130而暴露出部分之網體120。這些狹長縫隙180分別位於二主遮蔽部140內，彼此平行間隔排列，並且這些狹長縫隙180連接線狀落料區150之二相對側150E。在此實施方式中，線狀落料區150沿第一方向D1(即線狀落料區150之長軸方向)線性延伸，各狹長 縫隙180沿第三方向D3(即狹長縫隙180之長軸方向)線性延伸。這些狹長縫隙180大致與線狀落料區150相互正交。線狀落料區150與這些狹長縫隙180可供導電漿料通過以分別用於形成太陽能電池之匯流電極與指狀電極。

此外，擋料圖案160位於線狀落料區150內，包含多個擋料部161。這些擋料部161間隔地排列出多個相互平行且等距排列之第一延伸列170。各第一延伸列170沿一第二方向D2線性地延伸且連接線狀落料區150之二相對側150E。每一擋料部161呈矩形，例如呈長方形、平行四邊形或菱形，具有相互鄰接之二長側邊162與二短側邊163。各擋料部161之其中一長側邊162與第三方向D3之間所形成的第一夾角θ 1為22.5°。然而，本發明不限於此，所述第一夾角亦可能處於銳角(1°~89°)或直角(90°)之範圍中。

由於本實施方式調整擋料圖案160於網體120上之配置，以致各第一延伸列170與網版張網角度之夾角，即擋料部161之長側邊162與第三方向D3的第一夾角θ 1為22.5°，使得位於線狀落料區150內的更多網結122與擋料部161重疊(第3圖)，進而使得位於線狀落料區150內的更多網目123得以接通線狀落料區150相對擋料部161之其餘空間，以改善導電漿料之落料量，進而加大匯流電極於太陽能電池上的厚度。

舉例來說，經由實驗發現，相較於習知實心直線狀的太陽能電池電極，本發明之網版100可供加大25%之匯流電極的厚度，進而維持原有之結構強度、導電效率以及焊接拉力值。

第4A圖~第4D圖繪示以網版100製作太陽能電池300電極的方法的連續操作示意圖。搭配第4A圖~第4D圖，以網版100製作太陽能電池300電極的方法包含步驟如下。步驟(a)如第4A圖所示，將上述之網版100覆蓋於太陽能電池基板200上；步驟(b)如第4B圖所示，將一導電漿料210塗佈於網版100相對太陽能電池基板200之一側上；步驟(c)如第4C圖所示，利用一刮刀220刮動導電漿料210，並使導電漿料210通過網版100之線狀落料區150及狹長縫隙(圖中未示)而在太陽能電池基板200上形成電極圖案230(第4D圖)，以便繼續進行高溫燒結電極圖案230為電極之後續步驟。

第5圖繪示依照本發明一實施方式之太陽能電池300的上視圖。第6圖繪示第5圖之太陽能電池300之區域M2的局部放大圖。第7圖繪示第6圖之BB線段的局部剖視圖。如第5圖與第6圖所示，透過上述網版100製作之太陽能電池300包含基板310、多個匯流電極320以及多個指狀電極340。基板310具有二相對之正面311(即受光面)與背面312。匯流電極320包含一實心線體321與一鏤空圖案322。這些實心線體321彼此間隔且平行設置於正面311上，且每一實心線體321線性地設置於基板310之正面311上。例如，各實心線體321沿第一方向D1(即實心線體321之長軸方向)線性延伸。鏤空圖案322全面地分布於實心線體321之一面，例如實心線體321背對基板310正面311之頂面321T。鏤空圖案322包含多個開口323。各開口323形成於實心線體321上，且各開口323貫穿實心線體321，以便從實心線體321之頂面321T暴露出基板310正面 311(第7圖)。這些開口323間隔地排列出多個相互平行且等距排列之第二延伸列330。例如，各個第二延伸列330之這些開口323等距且連續地排列，且各個第二延伸列330含有最多數量之開口323。各第二延伸列330線性地延伸且連接實心線體321之二相對側321E。例如，各第二延伸列330沿第二方向D2(即第二延伸列330之長軸方向)線性延伸。實心線體321之第一長軸方向與第二延伸列330之第二長軸方向彼此相交。這些指狀電極340位於正面311上，分別連接實心線體321之二相對側321E，並且這些指狀電極340彼此平行間隔排列。在此實施方式中，這些指狀電極340大致與每一匯流電極320相互正交。

如此，相較於實心直線狀的太陽能電池300電極，由於太陽能電池300電極具有鏤空圖案322，本實施方式不僅可節省製作匯流電極320之導電漿料210的用量以降低原物料成本，更可以降低導電漿料210對基板310之正面311之鈍化層的接觸面積，進而降低載子複合機率。

在本實施方式中，這些開口323的大小與形狀大致相同，至少理想設計中是相同的。如此，在保有匯流電極320原有之結構強度、導電效率以及焊接拉力值之前提下，本實施方式之太陽能電池300電極可接受這些開口323之總面積為實心線體321之頂面321T之面積的30%~70%，以便具有上述之優點與功效。

具體來說，在本實施方式中，如第6圖所示，第二延伸列330斜向地跨設於實心線體321上，例如，第二方向 D2與第一方向D1之間所形成的第二夾角θ 2為113.5°。然而，本發明不限於此，所述之第二夾角亦可能處於90°~180°之範圍中。此外，每一開口323呈矩形，例如呈長方形、平行四邊形或菱形，具有相互鄰接之二長側邊324與二短側邊325。各開口323之其中一長側邊324與一垂直第一方向D1之第三方向D3(即實心線體321之短軸方向)之間所形成的第三夾角θ 3為22.5°。然而，本發明不限於此，所述之第三夾角亦可能處於1°~89°之範圍中，且本發明不限每一開口之外型。

再者，任二相鄰之第二延伸列330之間的間距G為實心線體321之線寬W的10%~50%。各開口323之長側邊324為實心線體321之線寬W的10%~50%、短側邊325為實心線體321之線寬W的0.05%~49%。

在本實施方式中，如第6圖所示，每一第二延伸列330至少一末位開口323E連接實心線體321之左右二側321E其中一者。例如，大部分之第二延伸列330之前、後末位開口323E都分別連接實心線體321之左右二側321E，只有第二延伸列330可能干涉指狀電極340之處不具有開口。

又，為了避免降低指狀電極340之效能，從第6圖可得知，每一指狀電極340與開口323分離設置，亦即，指狀電極340不致接觸任何開口323。換句話說，任一指狀電極340介於任二相鄰之第二延伸列330之間，且任一第二延伸列330介於任二相鄰之指狀電極340之間。

第8圖繪示依照本發明另一實施方式之太陽能電池301的局部放大圖，其放大位置與第6圖相同。如第8圖所 示，第8圖之太陽能電池301與第5圖之太陽能電池300大致相同，其差異為，每個開口323呈長方形，且這些開口323間隔地排列出多個相互平行且等距排列之第三延伸列360。第三延伸列360沿一第四方向D4線性地延伸，且第三延伸列360橫向跨設於實心線體321上，例如，第四方向D4與第一方向D1之間所形成的第四夾角θ 4為90°。

此外，各開口323之其中一長側邊324與第三方向D3(即實心線體321之短軸方向)之間所形成的第五夾角θ 5為90°。然而，本創作不限於此，所述之第五夾角亦可能處於90°~180°之範圍中，且本創作不限每一開口之外型。

須了解到，本實施方式之太陽能電池301之電極是透過另種網版所製成，此網版中之擋料圖案之第一延伸列與網版張網角度之夾角為90°。

最後，上述所揭露之各實施例中，並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，皆可被保護於本發明中。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

320‧‧‧匯流電極

321‧‧‧實心線體

321T‧‧‧頂面

321E‧‧‧實心線體之二相對側

322‧‧‧鏤空圖案

323‧‧‧開口

323E‧‧‧末位開口

324‧‧‧長側邊

325‧‧‧短側邊

330‧‧‧第二延伸列

340‧‧‧指狀電極

BB‧‧‧線段

D1‧‧‧第一方向

D2‧‧‧第二方向

D3‧‧‧第三方向

G‧‧‧間距

M2‧‧‧區域

W‧‧‧線寬

θ 2‧‧‧第二夾角

θ 3‧‧‧第三夾角

Claims (10)

1. 一種太陽能電池，包含：一基板，具有一受光面；以及至少一匯流電極，包含：一實心線體，位於該受光面上；以及一鏤空圖案，位於該實心線體之一面，該鏤空圖案包含複數個開口，每一該些開口貫穿該實心線體，且從該實心線體之該面暴露出該受光面，該些開口間隔地排列出多個相互平行且等距之延伸列，每一該些延伸列線性地延伸且連接該實心線體之二相對側，其中該實心線體之一第一長軸方向與每一該些延伸列之一第二長軸方向彼此相交。
2. 如請求項1所述之太陽能電池，其中該第一長軸方向與該第二長軸方向之間具有一其範圍為90°~180°之夾角。
3. 如請求項1所述之太陽能電池，其中每一該些開口具有多個側邊，該些側邊其中之一與該實心線體之一短軸方向之間具有一其範圍為1°~90°之夾角，其中該短軸方向垂直該第一長軸方向。
4. 如請求項1所述之太陽能電池，其中該些開口之總面積為該實心線體之該面之面積的30%~70%。
5. 如請求項1所述之太陽能電池，其中每一該些延伸列中之該些開口其中之一連接該實心線體之該二相對側其中之一。
6. 如請求項1所述之太陽能電池，更包含：複數個指狀電極，位於該受光面上，且連接該實心線體之該二相對側，並且該些指狀電極彼此平行間隔排列。
7. 如請求項6所述之太陽能電池，其中該些指狀電極其中之一介於任二相鄰之該些延伸列之間，且該些延伸列其中之一介於任二相鄰之該些指狀電極之間。
8. 一種用於印刷太陽能電池電極的網版，包含：一網體，由複數個網線所相互交錯編織而成，其中該些網線之間形成多個網目，且該些網線所交錯處形成多個網結；一外框，圍繞且支撐該網體；以及一阻擋層，固定在該網體上，包含：二主遮蔽部，彼此間隔配置以形成一線狀落料區於該二主遮蔽部之間，該線狀落料區貫穿該阻擋層而暴露出該網體，用以形成該太陽能電池之一電極；以及複數個擋料部，位於該線狀落料區內，間隔地排列出多個相互平行且等距之延伸列，每一該些延伸列線性地延伸且連接該線狀落料區之二相對側， 其中，每一該些擋料部之一側邊與該線狀落料區之一短軸方向之間具有一其範圍為1°~90°之夾角，而且位於該線狀落料區內的一部分之該些網目接通該線狀落料區相對該些擋料部之其餘空間，且位於該線狀落料區內的該些網結至少一者與該些擋料部至少一者重疊。
9. 如請求項8所述之用於印刷太陽能電池電極的網版，其中該側邊與該短軸方向之間的該夾角為22.5°或90°度。
10. 如請求項8所述之用於印刷太陽能電池電極的網版，其中每一該些延伸列中之該些擋料部其中之一連接該線狀落料區之該二相對側其中之一。