TWI688110B - Solar battery unit and method for manufacturing solar battery unit - Google Patents
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Abstract
一種太陽電池單元,係包括:複數個細線電極(5a),係朝半導體基板(11)之面內方向中的第1方向延伸並且與第1方向交叉而彼此平行排列;及複數個第1集電電極,係連接相鄰之2個以上的細線電極(5a)並且在與第1方向交叉的第2方向分散配置。未連接於第1集電電極的細線電極(5a)係在與第1方向中之第1集電電極相同的位置,具備有細線電極(5a)之寬度被設為較細線電極(5a)中之其他區域更為寬廣之屬於用以連接接片線之區域的接片線連接部(5c)。 A solar cell unit comprising: a plurality of thin wire electrodes (5a) extending toward a first direction of the in-plane direction of the semiconductor substrate (11) and crossing the first direction and arranged parallel to each other; and a plurality of the first set The electric electrodes are connected to two or more adjacent thin-line electrodes (5a) and are dispersedly arranged in a second direction crossing the first direction. The thin wire electrode (5a) not connected to the first collector electrode is at the same position as the first collector electrode in the first direction, and the width provided with the thin wire electrode (5a) is set to the thinner wire electrode (5a) The other areas are wider and belong to the tab line connecting portion (5c) for connecting the tab lines.
Description
本發明係關於一種具備有使用電極材料漿料(paste)所製作之電極的太陽電池單元(cell)及太陽電池單元的製造方法。 The present invention relates to a solar cell provided with an electrode produced using an electrode material paste and a method of manufacturing the solar cell.
在太陽電池單元中,製造成本的降低係為重要的課題。在太陽電池單元的製造成本中,使用於銀電極之銀的成本,佔有絕大的比重。銀電極主要被用於受光面側電極。一般的受光面側電極,係被分類成以下兩種:涵蓋太陽電池單元的整面而形成並將經由太陽電池單元所發電的電流從半導體基板予以集電的複數條細線電極;及從細線電極將電流予以集電的集電電極。細線電極一般亦稱為格柵(grid)電極,而集電電極亦被稱為匯流排條(bus bar)電極。 In the solar cell, reduction of manufacturing cost is an important issue. Among the manufacturing costs of solar cells, the cost of silver used for silver electrodes occupies an extremely large proportion. The silver electrode is mainly used for the light-receiving side electrode. The general light-receiving surface-side electrode is classified into the following two types: a plurality of thin-line electrodes formed to cover the entire surface of the solar cell and collecting current generated by the solar cell from the semiconductor substrate; and from the thin-line electrode A collector electrode that collects current. The thin wire electrode is also generally called a grid electrode, and the collector electrode is also called a bus bar electrode.
集電電極除了從細線電極進行電流的集電以外,還擔負著用以將被稱為接片(tab)線的導線予以焊接的作用,該接片線係用以將構成太陽電池模組時鄰接的太陽電池單元彼此予以電性連接者。接片線一般由銅(Cu)所構成,使用厚度為數百μm者。銅的導電率係1.7μΩcm。此外,銀的導電率係1.6μΩcm,呈現接近銅的導電率之值。然而,銀的價格係銅的價格的100倍左右,相較於銅,銀係極為高價的材料。 In addition to collecting current from the thin wire electrode, the collector electrode also plays a role in welding the wire called a tab wire, which is used to form a solar cell module. Adjacent solar cells are electrically connected to each other. The tab wire is generally made of copper (Cu), and a thickness of several hundred μm is used. The conductivity of copper is 1.7 μΩcm. In addition, the conductivity of silver is 1.6 μΩcm, which is a value close to that of copper. However, the price of silver is about 100 times the price of copper, which is extremely expensive compared to copper.
太陽電池單元最終係以接片線將10片至60片左右的複數片太陽電池單元予以電性連接而模組化。因此,以最終的太陽電池模組的集電電極而言,係以太陽電池單元的集電電極、及將太陽電池單元之集電電極彼此予以連接的接片線兩者屬之。從導電率與材料成本的觀點來看,藉由盡可能地抑制集 電電極之銀的使用量,同時增厚銅之接片線的厚度,以控制太陽電池模組之集電電極之電阻損失乙事,係與太陽電池模組的製造成本降低息息相關。 The solar battery unit is finally modularized by connecting a plurality of solar battery units of about 10 to 60 pieces with a bonding wire. Therefore, in terms of the collector electrode of the final solar cell module, both the collector electrode of the solar cell unit and the tab wire connecting the collector electrodes of the solar cell unit are included. From the viewpoint of conductivity and material cost, by suppressing the concentration as much as possible The amount of silver used for the electric electrode and the thickness of the copper bonding wire are thickened to control the resistance loss of the collector electrode of the solar cell module, which is closely related to the reduction in the manufacturing cost of the solar cell module.
另一方面,當考慮以焊接方式連接於接片線的金屬面,亦即作為被連接面的集電電極的作用時,藉由焊接所達成之集電電極與接片線的接著強度即變得重要。從降低太陽電池單元之製造成本的觀點來看,可考慮降低太陽電池單元之面內方向中之集電電極的面積。然而,當降低了集電電極的面積時,會有接著強度與所焊接之接著面積的減少量成比例地降低的問題。 On the other hand, when considering the metal surface that is connected to the tab wire by welding, that is, the role of the collector electrode of the connected surface, the bonding strength of the collector electrode and the tab wire achieved by welding changes It's important. From the viewpoint of reducing the manufacturing cost of the solar cell, it may be considered to reduce the area of the collector electrode in the in-plane direction of the solar cell. However, when the area of the collector electrode is reduced, there is a problem that the bonding strength decreases in proportion to the amount of reduction in the bonding area to be welded.
此外,近年來,為了削減太陽電池單元的製造工時,並且削減銀漿料之類之電極材料的使用量而謀求製造成本的低成本化,亦檢討了不設置集電電極之形態的太陽電池單元。在專利文獻1中,係已揭示了一種不設置屬於集電電極的匯流排條電極,而是以透過導電性接著薄膜(film)而與指狀(finger)電極交叉之方式使接片線直接接著的無匯流排條構造的太陽電池單元。
In addition, in recent years, in order to reduce the manufacturing hours of solar battery cells and to reduce the amount of electrode materials such as silver paste used to reduce the manufacturing cost, solar battery cells without a collector electrode have also been reviewed. unit. In
[先前技術文獻] [Prior Technical Literature]
[專利文獻] [Patent Literature]
專利文獻1:日本國際公開第2012/077556號 Patent Literature 1: Japanese International Publication No. 2012/077556
然而,在上述專利文獻1所示之不具備匯流排條電極的電極構造中,會有在太陽電池單元之受光面側電極與接片線的接著強度,亦即指狀電極與接片線的接著強度上,無法獲得實用水準之接著強度的問題。在此,亦可考慮致力於接片線的構造,以獲得實用水準的接著強度,然而,在此情形下,為了伴隨著包含要將接片線焊接於太陽電池單元之指狀電極的裝置在內之太陽電池模組之製造裝置的變更,將需要極大的設備投資。
However, in the electrode structure without the bus bar electrode shown in the above-mentioned
本發明係有鑑於上述問題而研創者,其目的為獲得一種既確保將太陽電池單元彼此予以電性連接的接片線與電極的接著強度,又能夠降低電極材料之使用量的太陽電池單元。 The present invention was developed in view of the above problems, and its object is to obtain a solar battery cell that can reduce the amount of electrode material used while ensuring the bonding strength of the tab wire and the electrode that electrically connect the solar battery cells to each other.
為了解決上述的問題以達成目的,本發明之太陽電池單元係包括:半導體基板,係具有pn接合;複數個細線電極,係設於半導體基板的一面上,朝半導體基板之面內方向中的第1方向延伸,並且在半導體基板的面內方向與第1方向交叉而彼此平行排列;及複數個第1集電電極,係設於半導體基板的一面上,連接相鄰之2個以上的細線電極並且在與第1方向交叉的第2方向分散配置。複數個細線電極係具有連接於第1集電電極的細線電極、及未連接於第1集電電極的細線電極;未連接於第1集電電極的細線電極,係在與第1方向中之第1集電電極相同的位置,具備有細線電極之寬度被設為較細線電極中之其他區域更為寬廣之屬於用以連接接片線之區域的接片線連接部。
In order to solve the above-mentioned problems and achieve the objective, the solar cell unit of the present invention includes: a semiconductor substrate having a pn junction; a plurality of thin wire electrodes are provided on one surface of the semiconductor substrate, facing the first in the in-plane direction of the
本發明之太陽電池單元,係可達成可獲得既確保將太陽電池單元彼此予以電性連接的接片線與電極的接著強度,又能夠降低電極材料之使用量的太陽電池單元的功效。 The solar battery cell of the present invention can achieve the effect of obtaining a solar battery cell that can ensure the bonding strength of the tab wire and the electrode that electrically connect the solar battery cells to each other, and can reduce the amount of electrode material used.
1、54‧‧‧太陽電池單元 1. 54‧‧‧Solar battery unit
2、11‧‧‧半導體基板 2.11‧‧‧Semiconductor substrate
2a‧‧‧第1邊 2a‧‧‧ 1st side
2b‧‧‧第2邊 2b‧‧‧ 2nd side
2c‧‧‧第3邊 2c‧‧‧3rd side
2d‧‧‧第4邊 2d‧‧‧4th side
3‧‧‧n型雜質擴散層 3‧‧‧n-type impurity diffusion layer
4‧‧‧反射防止膜 4‧‧‧Anti-reflection film
5‧‧‧受光面側電極 5‧‧‧Receiving side electrode
5a‧‧‧細線電極 5a‧‧‧fine wire electrode
5b‧‧‧受光面側集電電極 5b‧‧‧collector electrode on the light-receiving side
5c‧‧‧接片線連接部 5c‧‧‧Connecting part
5c1‧‧‧第1接片線連接部 5c1‧‧‧The first wire connection
5c2‧‧‧第2接片線連接部 5c2‧‧‧Second wire connection
5c3‧‧‧第3接片線連接部 5c3‧‧‧The third wire connection part
5c4‧‧‧第4接片線連接部 5c4‧‧‧Connecting part of the 4th wire
5d‧‧‧第2集電電極 5d‧‧‧The second collector electrode
7‧‧‧背面鋁電極 7‧‧‧Back aluminum electrode
8‧‧‧背面匯流排電極 8‧‧‧Back bus bar electrode
9‧‧‧背面側電極 9‧‧‧Back side electrode
10‧‧‧p+層 10‧‧‧p+ layer
21‧‧‧接片線 21‧‧‧Splice line
31‧‧‧銀漿料 31‧‧‧Silver paste
41‧‧‧印刷遮罩 41‧‧‧Print mask
41a‧‧‧上面 41a‧‧‧Top
42‧‧‧網眼 42‧‧‧mesh
43‧‧‧乳膠 43‧‧‧Latex
44‧‧‧開口部 44‧‧‧Opening
45‧‧‧刮漿板 45‧‧‧Scraper
46‧‧‧第1開口部 46‧‧‧First opening
47‧‧‧第2開口部 47‧‧‧The second opening
51、52、53、55‧‧‧另一太陽電池單元 51, 52, 53, 55 ‧‧‧ another solar battery unit
61‧‧‧電流端子 61‧‧‧Current terminal
62‧‧‧電壓端子 62‧‧‧Voltage terminal
X1‧‧‧細線電極的寬度 X1‧‧‧Width of thin wire electrode
X1a‧‧‧開口寬度 X1a‧‧‧Opening width
X2‧‧‧接片線連接部的寬度 X2‧‧‧The width of the connecting part
X2a‧‧‧開口寬度 X2a‧‧‧Opening width
X3‧‧‧相鄰之細線電極之間的間隔 X3‧‧‧ Spacing between adjacent thin wire electrodes
X4‧‧‧細線電極的配置間距 X4‧‧‧ Fine wire electrode spacing
Y1‧‧‧接片線連接部的長度 Y1‧‧‧Length of the connecting part
〔第1圖〕係從受光面側觀看到本發明之實施形態1之太陽電池單元的俯視圖。
[FIG. 1] It is the top view which looked at the solar cell unit of
〔第2圖〕係從朝向受光面之相反側的背面側觀看到本發明之實施形態1之太陽電池單元的底視圖。
[Figure 2] is a bottom view of the solar cell unit according to
〔第3圖〕係用以說明本發明之實施形態1之太陽電池單元之剖面構造之主要部
剖面圖,且為第1圖之線段III-III中的主要部剖面圖。
[Figure 3] is a main part for explaining the cross-sectional structure of the solar battery cell according to
〔第4圖〕係用以說明本發明之實施形態1之太陽電池單元之剖面構造之主要部剖面圖,且為第1圖之線段IV-IV中的主要部剖面圖。
[FIG. 4] It is a cross-sectional view of the main part for explaining the cross-sectional structure of the solar battery cell according to
〔第5圖〕係將本發明之實施形態1之太陽電池單元之細線電極予以放大顯示的主要部放大圖。
[FIG. 5] This is an enlarged view of a main part in which the thin-line electrode of the solar battery cell according to
〔第6圖〕係從受光面側觀看到接片線連接於本發明之實施形態1之太陽電池單元之細線電極之狀態的俯視圖。
[FIG. 6] It is the top view which looked at the state which connected the tab wire to the thin wire electrode of the solar cell unit of
〔第7圖〕係說明本發明之實施形態1之太陽電池單元之製造步驟之程序的流程圖。
[Figure 7] is a flowchart illustrating a procedure for manufacturing steps of a solar battery cell according to
〔第8圖〕係顯示本發明之實施形態1之受光面側電極形成用之銀漿料印刷於p型多晶矽基板之狀態的俯視圖。
[FIG. 8] It is a top view which shows the state which printed the silver paste for forming the light-receiving side electrode of
〔第9圖〕係說明本發明之實施形態1之受光面側電極之網版(screen)印刷的示意剖面圖。
[FIG. 9] It is a schematic cross-sectional view explaining the screen printing of the light-receiving side electrode of
〔第10圖〕係將使用於本發明之實施形態1之受光面側電極之網版印刷之印刷遮罩中的開口部予以放大顯示的主要部放大圖。
[Fig. 10] This is an enlarged view of a main part of an enlarged display of an opening in a printing mask used for screen printing of a light-receiving side electrode according to
〔第11圖〕係從受光面側觀看到本發明之實施形態1之另一太陽電池單元的俯視圖。
[Figure 11] is a plan view of another solar battery cell according to
〔第12圖〕係將本發明之實施形態1之另一太陽電池單元之細線電極予以放大顯示的主要部放大圖。
[Fig. 12] This is an enlarged view of a main part in which the thin-line electrode of another solar battery cell according to
〔第13圖〕係從受光面側觀看到接片線連接於本發明之實施形態1之另一太陽電池單元之細線電極之狀態的俯視圖。
[FIG. 13] It is the top view which looked at the state where the tab wire is connected to the thin-line electrode of another solar cell unit of
〔第14圖〕係從受光面側觀看到本發明之實施形態1之另一太陽電池單元的俯視圖。
[Figure 14] is a plan view of another solar cell unit according to
〔第15圖〕係將本發明之實施形態1之另一太陽電池單元之細線電極予以放大顯
示的主要部放大圖。
[Fig. 15] It is an enlarged display of the thin-line electrode of another solar battery cell according to
〔第16圖〕係從受光面側觀看到接片線連接於本發明之實施形態1之另一太陽電池單元之細線電極之狀態的俯視圖。
[FIG. 16] It is the top view which looked at the state where the tab wire is connected to the thin-line electrode of another solar cell unit of
〔第17圖〕係從受光面側觀看到本發明之實施形態1之另一太陽電池單元的俯視圖。
[Figure 17] is a plan view of another solar battery cell according to
〔第18圖〕係從受光面側觀看到本發明之實施形態2之太陽電池單元的俯視圖。
[Figure 18] is a plan view of the solar battery cell according to
〔第19圖〕係從受光面側觀看到本發明之實施形態2之另一太陽電池單元的俯視圖。
[Figure 19] is a plan view of another solar battery cell according to
〔第20圖〕係顯示在本發明之實施形態3中使電流端子及電壓端子接觸於太陽電池單元之接片線連接部之狀態的剖面圖,且為沿著第2方向的剖面圖。
[FIG. 20] FIG. 20 is a cross-sectional view showing a state in which a current terminal and a voltage terminal are in contact with a tab wire connection portion of a solar cell in
以下根據本發明之實施形態之太陽電池單元及太陽電池單元的製造方法來詳細說明。另外,本發明不限定於此實施形態。 The solar cell and the manufacturing method of the solar cell according to the embodiment of the present invention will be described in detail below. In addition, the present invention is not limited to this embodiment.
實施形態1
第1圖係從受光面側觀看到本發明之實施形態1之太陽電池單元1的俯視圖。第2圖係從朝向受光面之相反側的背面側觀看到本發明之實施形態1之太陽電池單元1的底視圖。第3圖係用以說明本發明之實施形態1之太陽電池單元1之剖面構造之主要部剖面圖,且為第1圖之線段III-III中的主要部剖面圖。第3圖係形成有接片線連接部5c之部分之太陽電池單元1的主要部剖面圖。第4圖係用以說明本發明之實施形態1之太陽電池單元1之剖面構造之主要部剖面圖,且為第1圖之線段IV-IV中的主要部剖面圖。第4圖係形成有受光面側集電電極5b之部分之太陽電池單元1的主要部剖面圖。
Fig. 1 is a plan view of the
在本實施形態1的太陽電池單元1中,係在由p型多晶矽所構成之
半導體基板2的受光面側藉由磷擴散而形成n型雜質擴散層3,而形成有具有pn接合的半導體基板11,並且在n型雜質擴散層3上形成有由氮化矽(SiN)膜所構成的反射防止膜4。另外,以半導體基板2而言,不限定於p型多晶的矽基板,亦可使用p型單晶的矽基板、n型多晶的矽基板、n型的單晶矽基板之類的基板。此外,以半導體基板2而言,不限定於矽基板,可使用一般被使用於結晶太陽電池的半導體基板。
In the
此外,在半導體基板11之受光面側的表面,亦即n型雜質擴散層3之受光面側的表面,係形成有未圖示的微小凹凸作為紋理(texture)構造。微小凹凸係形成為在受光面中增加吸收來自外部之光的面積,抑制受光面中的反射率,而將光封入的構造。
In addition, the surface of the
此外,在半導體基板11的受光面側,係形成有屬於第1電極的受光面側電極5。受光面側電極5係包括長條細長的多數條細線電極5a及屬於第1集電電極的複數條受光面側集電電極5b,且於在半導體基板11之受光面側的面被反射防止膜4包圍的狀態下形成。
In addition, on the light-receiving surface side of the
以下將與屬於太陽電池單元1之一對之邊的第1邊2a及第2邊2b平行的方向,且與第1圖中之Y方向對應的方向設為第1方向。此外,將與屬於太陽電池單元1之另一對之邊的第3邊2c及第4邊2d平行的方向,且與第1圖中之X方向對應的方向設為第2方向。因此,第2方向係為在半導體基板2的面內方向中正交於第1方向的方向。
Hereinafter, the direction parallel to the
細線電極5a係以銀為主體而構成,且平行並排設有複數條。當使用了外形為156mm見方之矽基板的太陽電池單元1的情形下,細線電極5a係具有20μm以上而且100μm以下程度之範圍的寬度,並且以既定的間隔平行地配置70條以上而且300條以下左右之範圍的條數。細線電極5a係在底面部中電性連接於n型雜質擴散層3。
The
受光面側集電電極5b係在具有與細線電極5a交叉之交叉部的狀態下,與複數個細線電極5a導通,而間斷地設有複數個。亦即,受光面側集電電極5b係在與細線電極5a交叉的狀態下與第2方向平行地並排配置。受光面側集電電極5b係具有1mm以上、2mm以下的寬度,並且平均每一片太陽電池單元配置2條以上、5條以下的條數,而將經由細線電極5a所集電的電氣取出至外部。在本實施形態1中,係顯示了4條受光面側集電電極5b間斷地設置之例。在此,受光面側集電電極5b雖係沿著第2方向間斷地設有複數個,但可將在第1方向中配置於相同位置的複數個受光面側集電電極5b整個視為1條。此外,在受光面側集電電極5b中,係在將太陽電池單元1彼此連接而構成模組時,如後所述,連接有接片線21。
The
另一方面,在朝向半導體基板11中之受光面之相反側的背面,係涵蓋除外緣區域之一部分以外的整體設有由鋁材料所構成的背面鋁電極7,此外設有以銀為主體而構成的背面匯流排電極8。再者,在太陽電池單元1中,係藉由背面鋁電極7與背面匯流排電極8而構成了屬於第2電極的背面側電極9。
On the other hand, on the back surface facing the opposite side of the light-receiving surface of the
此外,在半導體基板11之背面側的表層部,且為在背面鋁電極7之正下方的區域,係形成有屬於包含高濃度雜質的BSF(Back Surface Field,背面電場)的p+層10。p+層10係設為為了獲得BSF效應所設置,且以帶(band)構造的電場來提高半導體基板2中的電子濃度,以使屬於p型層之半導體基板2中的電子不會消滅。
In addition, a
在以此方式構成的太陽電池單元1中,當太陽光從太陽電池單元1的受光面側照射至半導體基板11時,會產生電洞(hole)與電子。所產生的電子係藉由pn接合部,亦即半導體基板2與n型雜質擴散層3之接合面的電場,而朝向n型雜質擴散層3移動。所產生的電洞,係藉由pn接合部,亦即半導體基板2與n型雜質擴散層3之接合面的電場,而朝向半導體基板2移動。由於此,在n型雜質
擴散層3會有電子過剩,而在半導體基板2會有電洞過剩,其結果會產生光電動勢。光電動勢係朝使pn接合往順方向偏向的方向產生,連接於n型雜質擴散層3的受光面側電極5成為負(minus)極,而連接於半導體基板2的背面側電極9成為正(plus)極,電流會流動於未圖示的外部電路。
In the
接著說明屬於實施形態1之太陽電池單元1之特徵之受光面側電極5的詳細內容。矽太陽電池單元之受光面側電極5的電極材料一般係使用銀漿料,例如添加有鉛硼玻璃(boron glass)。此玻璃係熔塊(frit)狀,例如由鉛(Pb)為5wt%至30wt%、硼(B)為5wt%至10wt%、矽(Si)為5wt%至15wt%、氧(O)為30wt%至60wt%的組成所構成,再者,也有混合數wt%之鋅(Zn)及鎘(Cd)等的情形。此種鉛硼玻璃係具有例如會在800℃左右之溫度的加熱下熔解,侵蝕矽的性質。此外,一般而言,在結晶系矽太陽電池單元的製造方法中,係使用了利用玻璃熔塊的特性,而獲得矽基板與銀漿料之電性接觸的方法。在太陽電池單元1中,亦於受光面側電極5的電極材料中使用了銀漿料。
Next, the details of the light-receiving surface-
第5圖係將本發明之實施形態1之太陽電池單元1的細線電極5a予以放大顯示的主要部放大圖。第6圖係從受光面側觀看到在本發明之實施形態1之太陽電池單元1之細線電極5a連接有接片線21之狀態的俯視圖。
Fig. 5 is an enlarged view of a main part in which the thin-
在本實施形態1之太陽電池單元1的受光面側電極5中,係間斷地設有從複數個細線電極5a將電流予以集電並且焊接有接片線21之一般被稱為匯流排條電極的受光面側集電電極5b。在受光面側集電電極5b中,係連接有複數個細線電極5a。亦即,受光面側集電電極5b係設於屬於半導體基板11之一面的受光面上,連接相鄰之2個以上的細線電極5a並且在第2方向中分散配置有複數個。受光面側集電電極5b係與複數個細線電極5a中之一部分的細線電極5a連接。因此,在細線電極5a中,係存在連接於受光面側集電電極5b的細線電極5a、及未連接於受光面側集電電極5b的細線電極5a。藉此,相較於匯流排條電極連接於
所有的細線電極5a而連續設置的情形,更可削減使用於匯流排條電極之銀的使用量。
In the light-receiving surface-
在本實施形態1中,受光面側集電電極5b係設為形成連接於所有細線電極5a之連續之一般的匯流排條電極時之一半的面積。第2方向中之受光面側集電電極5b的長度,係兼顧受光面側集電電極5b與接片線21之間的剝離(peel)強度與電極材料的使用量來決定。第2方向中之受光面側集電電極5b的長度愈短,電極材料的使用量就愈減少,而會降低太陽電池單元1的製造成本。另一方面,第2方向中之受光面側集電電極5b的長度愈長,受光面側集電電極5b與接片線21之間的剝離強度就愈強。從電極材料之使用量的觀點來看,在1條受光面側集電電極5b中,經分散配置後之複數個受光面側集電電極5b之長度的合計,當太陽電池單元1的外形為正方形狀時,係以較正方形狀之1邊之長度的1/2更小為佳。
In the first embodiment, the light-receiving-surface-
第2方向中之受光面側集電電極5b的長度,為了確保剝離強度,係以受光面側集電電極5b之寬度之5倍以上的長度為佳。例如在具有外形為156mm見方的正方形狀的太陽電池單元1中,當形成4條1mm寬度的受光面側集電電極5b時,受光面側集電電極5b的長度係以5mm以上為佳。
The length of the light-receiving surface-
在太陽電池單元1的受光面側電極5中,係在未連接於受光面側集電電極5b的細線電極5a,設有接片線連接部5c。接片線連接部5c係在受光面側電極5中,設於與第1方向中之受光面側集電電極5b相同的位置。接片線連接部5c係為在使用複數個太陽電池單元1而構成太陽電池模組時,用以將電性連接太陽電池單元1彼此之接片線21予以焊接的連接部,且為在細線電極5a中將一部分的寬度設為寬廣的區域。亦即,在太陽電池單元1之受光面側的面內中,於形成有接片線連接部5c的區域,接片線連接部5c在太陽電池單元1之受光面側之面內中之平均每單位面積之電極的面積,係較細線電極5a中的其他區域更廣。亦即,
在形成有接片線連接部5c的區域中,電極的配置面積係較細線電極5a中的其他區域更廣。
The light-receiving surface-
藉此,在太陽電池單元1中,相較於單純將接片線21直接焊接於不具備接片線連接部5c之細線電極5a的情形,可將受光面側電極5要與接片線21焊接的面積確保為較廣。因此,在將接片線21焊接於受光面側電極5時,於細線電極5a與接片線21之間,可獲得不會產生接片線21之剝離之實用水準的接合強度。
In this way, in the
如第1圖所示,複數個細線電極5a係在太陽電池單元1的面內中將長邊方向設為沿著第1方向的方向,而並排配置於第2方向。太陽電池單元1係在半導體基板2的面內方向中,具有由屬於一對之邊的第1邊2a及第2邊2b、及屬於另一對之邊的第3邊2c及第4邊2d所構成的正方形狀。正方形狀之1邊的長度,係例如為156mm。
As shown in FIG. 1, the plurality of thin-
接片線連接部5c係在太陽電池單元1的面內中,具有長邊方向被設為沿著第1方向之方向的長方形。在各細線電極5a中,係在第1方向,亦即細線電極5a的長邊方向以等間隔之方式設有第1接片線連接部5c1、第2接片線連接部5c2、第3接片線連接部5c3及第4接片線連接部5c4之4個接片線連接部5c,以作為接片線連接部5c。
The tab
如第6圖所示,接片線21係將長邊方向設為第2方向,亦即沿著第6圖中之X方向的方向而焊接於接片線連接部5c。因此,在複數個細線電極5a中,第1方向中之第1接片線連接部5c1的配置位置,係如第1圖所示設為相同的位置。同樣地,在複數個細線電極5a中,第1方向中之第2接片線連接部5c2的配置位置係設為相同的位置,第1方向中之第3接片線連接部5c3的配置位置係設為相同的位置,第1方向中之第4接片線連接部5c4的配置位置係設為相同的位置。
As shown in FIG. 6, the
亦即,複數個細線電極5a中之第1接片線連接部5c1,排列方向被
設為沿著第2方向的方向,而沿著第2方向配置。同樣地,複數個細線電極5a中之第2接片線連接部5c2係沿著第2方向配置,複數個細線電極5a中之第3接片線連接部5c3係沿著第2方向配置,複數個細線電極5a中之第4接片線連接部5c4係沿著第2方向配置。再者,在複數個細線電極5a中,第1方向中之接片線連接部5c的配置位置,係被設為對應背面側電極9之背面匯流排電極8的位置。
That is, the first tab wire connecting portion 5c1 in the plurality of
如第5圖所示,在接片線連接部5c中,與細線電極5a之長邊方向正交之方向中之接片線連接部5c的寬度,亦即接片線連接部的寬度X2,係被設為較細線電極的寬度X1更廣的寬度。細線電極5a的長邊方向,係對應於第1方向。與細線電極5a之長邊方向正交的方向,係對應於第2方向。在接片線連接部5c中,細線電極5a之長邊方向中之接片線連接部5c的寬度,亦即接片線連接部的長度Y1,為了不會降低受光面積,係以與接片線21的寬度相等為佳。然而,當考慮到接片線21連接至接片線連接部5c時的位置偏移時,接片線連接部的長度Y1,亦可設為較接片線21的寬度更寬。另外,在第6圖中,為了理解接片線連接部5c與接片線21的位置關係,係顯示了接片線連接部的長度Y1被設為較接片線21的寬度更寬的情形。
As shown in FIG. 5, in the tab
此外,為了增強藉由焊接所進行之接片線連接部5c與接片線21的接合強度,係以擴增接片線連接部5c與接片線21的接合面積,亦即接片線連接部5c與接片線21的焊接面積為佳。例如接片線連接部的寬度X2,係以細線電極之寬度X1之2倍以上的大小為佳。另一方面,當接片線連接部的寬度X2變寬時,太陽電池單元1之面內中之受光面側電極5的面積就會增加而使銀的使用量增加。因此,接片線連接部的寬度X2,係以相鄰之細線電極之間之的間隔X3以下為佳。亦即,接片線連接部的寬度X2,係以第2方向中之細線電極之配置間距(pitch)X4的一半以下為佳。第2方向中之細線電極的配置間距X4,係為第2方向中之相鄰之細線電極5a之中心位置間的間隔。
In addition, in order to enhance the bonding strength of the bonding
在本實施形態1中,如後所述,可將包含接片線連接部5c之細線電極5a的高度,形成為較具備連接於所有細線電極5a之連續之一般的匯流排條電極時的匯流排條電極的高度更高,例如可設為15μm。另一方面,由於連接於所有細線電極5a之連續之一般的匯流排條電極的高度係為10μm左右,因此接片線連接部5c的高度會較匯流排條電極更高。因此,從高度的觀點來看,半導體基板2之面方向中之平均每單位面積之接片線連接部5c之銀的使用量會增加。因此,例如若將接片線連接部之寬度X2的寬度,設為第2方向中之細線電極之配置間距X4的一半以下,即使考慮到接片線連接部5c的面積,仍可將緣自一般之匯流排條電極之高度而使接片線連接部5c之高度之增加所導致之銀的使用量的增量,藉由設置因為不形成匯流排條電極之區域而使受光面側電極5之面積的降低量所導致之銀的使用量的降低來抵銷,而可更進一步降低銀的使用量。
In the first embodiment, as will be described later, the height of the
再者,從確保在藉由焊接所進行之接片線連接部5c與接片線21的接合中不會產生接片線21之剝離之實用水準之接合強度、與降低受光面側電極5中之銀的使用量的觀點來看,接片線連接部的寬度X2,係以設為較接片線連接部5c以外之細線電極5a的寬度更大,而且為第2方向中之細線電極之配置間距X4之一半以下的範圍為佳。另外,由於包含接片線連接部5c的細線電極5a係藉由網版印刷而形成,因此會因為部位而產生些許之寬度的變動。因此,接片線連接部的寬度X2,係以設為在接片線連接部之長度Y1的平均值中接片線連接部5c以外之細線電極5a的寬度為大,而且為第2方向中之細線電極之配置間距X4之一半以下的範圍為佳。當接片線連接部之寬度X2為接片線連接部5c以外之細線電極5a的寬度以下時,無法確保接片線連接部5c與接片線21之實用水準的接合強度。當接片線連接部之寬度X2為較第2方向中之細線電極之配置間距X4之一半更大時,受光面側電極5中之銀的使用量的降低效果就會變低。
Furthermore, from ensuring that the bonding strength of the tab
接著,參照第7圖來說明太陽電池單元1之製造方法的一例。第7
圖係說明本發明之實施形態1之太陽電池單元1之製造步驟之程序的流程圖。另外,在此所說明的步驟,係與使用矽基板之一般的太陽電池單元的製造步驟相同,因此一般的製造步驟部分不予以特別圖示。
Next, an example of a method of manufacturing the
首先,例如準備p型多晶矽基板作為半導體基板2,且將p型多晶矽基板以氟化氫及純水予以清洗。之後,在步驟S10中,在p型多晶矽基板的表面形成微小凹凸而於表面形成紋理構造。以紋理形成而言,係例如將p型多晶矽基板浸漬於以氟化氫酸及硝酸為主的混酸溶液,反映出分層(slice)時之形狀的凹凸構造即會形成於p型多晶矽基板的表面。
First, for example, a p-type polycrystalline silicon substrate is prepared as the
此外,當使用單晶矽基板作為半導體基板2時,係將單晶矽基板浸漬於鹼溶液,且藉由異向性蝕刻形成隨機金字塔(random pyramid),從而形成微小凹凸。另外,不問微小凹凸的形成方法為何。
In addition, when a single crystal silicon substrate is used as the
接著,在步驟S20中,於半導體基板2形成pn接合。pn接合的形成,係對於在表面形成有紋理構造的p型多晶矽基板,藉由實施以熱擴散而使氧氯化磷(POCl3)擴散的擴散步驟來進行。在擴散步驟中,係例如在氧氯化磷(POCl3)氣體中藉由氣相擴散法使p型多晶矽基板在高溫下使磷熱擴散,而形成磷(P)擴散於p型多晶矽基板之表面層而成的n型雜質擴散層3,從而形成pn接合。例如將p型多晶矽基板在800℃至900℃的溫度下加熱1分鐘至10分鐘,從而形成n型雜質擴散層3。n型雜質擴散層3係形成於p型多晶矽基板之表面的整面。另外,n型雜質擴散層3係可藉由固相擴散而形成,不問n型雜質擴散層3的形成方法為何。
Next, in step S20, a pn junction is formed on the
在此,係在剛形成n型雜質擴散層3後之p型多晶矽基板的表面,形成有以磷之氣相擴散時所形成之磷的氧化物為主成分的磷玻璃(Phosphorus Silicate Grass:PSG)層。因此,p型多晶矽基板之表面的磷玻璃層,係藉由氟酸溶液之類的藥液來去除。
Here, on the surface of the p-type polycrystalline silicon substrate immediately after the formation of the n-type
接著,在步驟S30中,係進行將屬於p型電極的背面側電極9與屬
於n型電極的受光面側電極5予以電性絕緣的pn分離,而獲得半導體基板11。pn分離係可藉由僅將形成有n型雜質擴散層3之p型多晶矽基板的背面,浸漬於以氟化氫酸及硝酸為主的混酸溶液,並將形成於p型多晶矽基板之背面的n型雜質擴散層3予以去除來進行。藉此,可獲得藉由由屬於第1導電型層之p型多晶矽所構成的半導體基板2、及形成於半導體基板2之受光面側之屬於第2導電型層的n型雜質擴散層3而構成pn接合的半導體基板11。此外,pn分離亦可藉由將利用雷射照射而形成於p型多晶矽基板之外周部的n型雜質擴散層3予以切斷而去除來進行。
Next, in step S30, the
接著,在步驟S40中,在形成有n型雜質擴散層3之p型多晶矽基板的受光面側,為了表面保護及光電轉換效率改善,係例如藉由電漿化學氣相成長(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition:PECVD)法而形成氮化矽(SiN)以作為反射防止膜4。
Next, in step S40, on the light-receiving surface side of the p-type polycrystalline silicon substrate on which the n-type
接著,在步驟S50中,係藉由網版印刷將背面側電極9印刷於p型多晶矽基板且使之乾燥。亦即,在p型多晶矽基板的背面側藉由網版印刷,將屬於電極材料漿料的鋁漿料塗布成背面鋁電極7的形狀,且進一步將屬於電極材料漿料的銀漿料塗布成背面匯流排電極8的形狀且使之乾燥。
Next, in step S50, the back-
接著,在步驟S60中,藉由網版印刷將受光面側電極5印刷於p型多晶矽基板且使之印刷。亦即,在p型多晶矽基板之受光面側的反射防止膜4上,使用形成有對應受光面側電極5之形狀之開口部的印刷遮罩(mask),如第8圖所示,將屬於電極材料漿料的銀漿料31藉由網版印刷而塗布成受光面側電極5的形狀之後,使銀漿料31乾燥。第8圖係顯示本發明之實施形態1之受光面側電極形成用之銀漿料31印刷於p型多晶矽基板之狀態的俯視圖。
Next, in step S60, the light-receiving surface-
此時,當相較於具備有細線電極的高度相同而且連接於所有細線電極之連續的一般的匯流排條電極的太陽電池單元時,會形成高度較一般的匯
流排條電極更高的接片線連接部5c。第9圖係說明本發明之實施形態1之受光面側電極5之網版印刷的示意剖面圖。第10圖係將使用於本發明之實施形態1之受光面側電極5之網版印刷之印刷遮罩41中的開口部44予以放大顯示的主要部放大圖。
At this time, when compared with a solar cell unit having a thin wire electrode of the same height and connected to a continuous general bus bar electrode of all the thin wire electrodes, a more common sink will be formed
The
使用於受光面側電極5之印刷的印刷遮罩41,亦即將受光面側集電電極5b、細線電極5a及接片線連接部5c予以總體地印刷時所使用的印刷遮罩41,如第9圖所示,係為在具有10μm至100μm之線徑之金屬線編織所形成之被稱為網眼(mesh)42的零件,形成被稱為乳膠43之有機成分的膜,且將對應印刷區域之部分的乳膠43予以去除而形成開口部44者。在第10圖中,係顯示用以印刷細線電極5a及接片線連接部5c的開口部44。在印刷銀漿料31時,係在印刷遮罩41上塗布銀漿料31,且使被稱為刮漿板(squeegee)45之由橡膠所構成的板構件,在印刷遮罩41上朝既定的方向移動而從銀漿料31的開口部44往印刷遮罩41的下方推壓,藉此而印刷電極。
The
在此,在受光面側電極5中,雖含有細線電極5a與接片線連接部5c與受光面側集電電極5b,但細線電極5a的寬度係20μm以上,而且100μm以下的範圍,寬度狹窄。如第10圖所示,在開口部44中屬於對應細線電極5a之開口部的第1開口部46,係對應所印刷之細線電極5a的寬度,而以與細線電極之寬度X1相同的大小或較細線電極之寬度X1更大的大小來形成。因此,第1開口部46之屬於對應細線電極之寬度X1之開口寬度的開口寬度X1a狹窄,而難以將銀漿料31穩定地印刷成細線電極5a的形狀。
Here, although the light-receiving surface-
因此,在印刷遮罩41上之刮漿板45的移動方向,係設為與所印刷之細線電極5a的長邊方向相同的方向,亦即與第1開口部46的長邊方向相同的方向。藉此,當使刮漿板45在印刷遮罩41上移動時,第1開口部46的長邊方向、與印刷遮罩之上面41a與刮漿板45之接觸面的長邊方向即會正交。亦即,第1開口
部46的長邊方向、與刮漿板45之下端部的長邊方向會正交。再者,刮漿板45的下端部,係藉由位於在刮漿板45之下端部的長邊方向相鄰之第1開口部46之間的印刷遮罩的上面41a來保持。因此,刮漿板45不會掉入開口部44,可將銀漿料31以所期望的厚度來印刷。
Therefore, the moving direction of the
另一方面,接片線連接部的寬度X2,係被設為較接片線連接部5c以外之細線電極5a的寬度更大,而且為第2方向中之細線電極之配置間距X4之一半以下的範圍。當第2方向中之細線電極的配置間距X4設為0.5mm以上、2mm以下時,接片線連接部的寬度X2,係被設為0.25μm以上、而且1mm以下的範圍。再者,在開口部44中屬於對應接片線連接部5c之開口部的第2開口部47,係對應於接片線連接部的寬度X2,而以與接片線連接部之寬度X2相同的大小或較接片線連接部之寬度X2更大的大小來形成。因此,第2開口部47中之屬於對應接片線連接部之寬度X2之開口寬度的開口寬度X2a係較開口寬度X1a為寬。然而,開口寬度Xa2係較一般的匯流排條電極的寬度為窄。一般之匯流排條電極的寬度,係1mm以上、而且2mm以下的範圍。
On the other hand, the width X2 of the tab wire connecting portion is set to be larger than the width of the
在將印刷遮罩41上之刮漿板45的移動方向設為與第1開口部46之長邊方向相同的方向而進行銀漿料31的印刷時,刮漿板45的下端部係在第2開口部47的區域中,被位於在刮漿板45之下端部之長邊方向相鄰之第2開口部47之間之印刷遮罩的上面41a所保持。因此,刮漿板45不會掉入第2開口部47,而可將銀漿料31以與第1開口部46相同之所期望的厚度來印刷。
When printing the
另外,當太陽電池單元具備匯流排條電極時,一般而言匯流排條電極的寬度係設為1mm以上、2mm以下,遠較細線電極的寬度更寬。此外,匯流排條電極係朝與格柵電極亦即細線電極正交的方向形成。再者,由於將刮漿板45的移動方向設為與細線電極5a之長邊方向相同的方向,因此在印刷遮罩中對應於匯流排條電極之開口部的長邊方向、與刮漿板之下端部的長邊方向會變
成平行。因此,當使刮漿板在印刷遮罩上移動時,刮漿板的一部分會掉入對應於匯流排條電極的開口部,從開口部印刷至印刷面之電極材料漿料中之匯流排條電極之寬度方向中之中央區域的厚度會大幅變薄。
In addition, when the solar battery cell includes a bus bar electrode, the width of the bus bar electrode is generally 1 mm or more and 2 mm or less, which is much wider than the width of the thin wire electrode. In addition, the bus bar electrode is formed in a direction orthogonal to the grid electrode, that is, the thin wire electrode. In addition, since the moving direction of the
另一方面,在印刷遮罩41中,在將印刷遮罩41上之刮漿板45的移動方向設為與第1開口部46之長邊方向相同的方向而進行銀漿料31的印刷時,刮漿板45的下端部係在要通過開口部44中之未圖示之受光面側集電電極5b所對應的區域時,被位於在刮漿板45之下端部之長邊方向中相鄰之第2開口部47之間的印刷遮罩的上面41a所保持。因此,刮漿板45不會掉入開口部44中之受光面側集電電極5b所對應的區域。因此,本實施形態1中之受光面側集電電極5b,係可以與細線電極5a相同的高度形成。
On the other hand, in the
當然,印刷狀態會因為開口寬度的設計值、電極材料漿料的種類及印刷條件而有所不同,但基於上述的理由,在太陽電池單元1中,相較於具備有細線電極的高度與太陽電池單元1之細線電極5a相同而且連接於所有細線電極之連續之一般的匯流排條電極的太陽電池單元的情形,可形成高度較一般的匯流排條電極更高的接片線連接部5c。亦即,可形成厚度較一般的匯流排條電極更厚的接片線連接部5c。
Of course, the printing state will vary depending on the design value of the opening width, the type of electrode material paste, and the printing conditions, but for the reasons described above, in the
之後,在步驟S70中,藉由將印刷於p型多晶矽基板的漿料進行燒製,藉此可獲得作為受光面側電極5的細線電極5a、接片線連接部5c及受光面側集電電極5b、與作為背面側電極9的背面鋁電極7及背面匯流排電極8。在此燒製步驟中,受光面側電極5係將屬於絕緣膜的反射防止膜4燒穿(fire through)而與n型雜質擴散層3取得導通。此外,形成於p型多晶矽基板之背面側之n型雜質擴散層3中之背面鋁電極7之正下方的區域,係藉由鋁的擴散而改變為p+層10。
Then, in step S70, by firing the paste printed on the p-type polycrystalline silicon substrate, the
藉由實施以上的步驟,製作第1圖至第3圖所示之本實施形態1的太陽電池單元1。另外,亦可將屬於電極材料之漿料配置於半導體基板11的順
序,利用受光面側與背面側來替換。
By performing the above steps, the
上述的太陽電池單元1,係藉由在受光面側電極5具備受光面側集電電極5b與接片線連接部5c,而將接片線21焊接於受光面側電極5的受光面側集電電極5b與接片線連接部5c。在此,受光面側集電電極5b係可將與接片線21的接合面積確保為較廣,因此可獲得不會產生接片線21之剝離之實用水準的接合強度。
The above-mentioned
此外,在受光面側電極5中未形成有受光面側集電電極5b的接片線連接區域,亦即在供未連接有受光面側集電電極5b的細線電極5a與接片線21連接的區域中,係形成有接片線連接部5c。再者,接片線連接部的寬度X2被設為較細線電極的寬度X1更寬的寬度。因此,在供未連接有受光面側集電電極5b之細線電極5a與接片線21連接的區域中,相較於單純將接片線21直接焊接於未具備有接片線連接部5c之細線電極5a的情形,可將接片線21與細線電極5a要被焊接的面積確保為較廣。因此,在將接片線21焊接於受光面側電極5時,在細線電極5a與接片線21之間,可獲得不會產生接片線21之剝離之實用水準的接合強度。
In addition, the light-receiving-surface-
再者,將接片線連接部5c的形狀設為長方形,藉此可將焊接所進行之與接片線21的接合面積確保為較廣。例如,藉由形成接片線連接部之長度Y1被設為與接片線21的寬度相同的寬度、及接片線連接部之寬度X2被設為200μm的接片線連接部5c,即可在藉由接片線21將複數個太陽電池單元1連接而成的太陽電池模組中不會造成障礙的實用水準下,確保細線電極5a與接片線21的接著強度。
In addition, the shape of the tab
此外,太陽電池單元1係具備在第2方向中間斷地配置的受光面側集電電極5b,因此相較於形成連接於所有細線電極5a之連續之一般的匯流排條電極的情形,可削減用以形成匯流排條電極之銀的使用量。相較於未具備有接片線連接部5c的太陽電池單元,太陽電池單元1會增加屬於電極材料之銀的使用
量,該增加的量對應於:接片線連接部5c之寬度之來自細線電極5a中之其他區域之寬度的增加程度;及受光面側集電電極5b的高度,會成為與較連續之一般之匯流排條電極更高之細線電極5a相等的高度的增加程度。然而,太陽電池單元1係會因為受光面側集電電極5b在第2方向中間斷地配置而導致銀之使用量的降低程度極大。因此,相較於具備有連續之一般之匯流排條電極的情形,太陽電池單元1係可藉由調整第2方向中之受光面側集電電極5b的長度而大幅降低受光面側電極5中之銀的使用量。
In addition, the
亦即,在未連接有受光面側集電電極5b之細線電極5a與接片線21要被連接的區域中,太陽電池單元1係將擴增細線電極5a之寬度並擴增面積後的接片線連接部5c,作為接片線21要被焊接之接片線21的的連接部來使用。藉此,在未連接有受光面側集電電極5b之細線電極5a與接片線21要被連接的區域中,相較於具備有連接於所有細線電極5a之連續之一般之匯流排條電極的情形,太陽電池單元1係可大幅降低接片線21要被焊接之區域的面積。因此,太陽電池單元1可大幅降低受光面側電極5中之銀的使用量同時將接片線21焊接於受光面側電極5,而且可於在太陽電池模組中不會有障礙的實用水準下,確保接片線21的接著強度。
That is, in the area where the
例如,將要印刷細線電極5a之印刷遮罩41中之細線電極之寬度X1所對應之開口寬度X1a設為20μm以上、而且50μm以下的範圍,且僅將接片線連接部之寬度X2所對應之開口寬度X2a設為100μm以上、而且700μm以下的範圍。在此情形下,可將包含接片線連接部5c之細線電極5a的電極高度設為15μm。
For example, the opening width X1a corresponding to the width X1 of the thin wire electrode in the
此外,即使例如將印刷遮罩41中之細線電極之寬度X1所對應的開口寬度X1a,從20μm以上而且50μm以下的範圍,變更為50μm以上而且100μm以下的範圍時,亦可將包含接片線連接部5c的細線電極5a形成為15μm以上的厚度。
In addition, even if, for example, the opening width X1a corresponding to the width X1 of the thin wire electrode in the
如此,即使是將印刷遮罩41中接片線連接部之寬度X2所對應的開口寬度X2a設為700μm時,亦可將包含接片線連接部5c之細線電極5a的高度,形成為較具備連接於所有細線電極5a之連續之一般之匯流排條電極時之匯流排條電極的高度更高。因此,在太陽電池單元1中,相較於具備連接於所有細線電極5a之連續之一般之匯流排條電極的情形,接片線21與受光面側電極5的接觸面積雖會減少,但藉由與接片線21連接之接片線連接部5c增厚,可補償與接片線21所連接之區域之平均每單位面積的接著強度。此係利用了焊接所進行之電極與接片線的接著強度、與電極的厚度具有相關、以及從接著強度的觀點而言電極的厚度係以較厚為有利。
In this way, even when the opening width X2a corresponding to the width X2 of the tab wire connecting portion in the
此外,相對於通常的集電電極寬度為1mm以上2mm以下,亦可將受光面側集電電極5b的寬度極端地細線化為例如100μm。藉此,即可大幅降低受光面側電極5中之銀的使用量。即使去除掉受光面側集電電極5b時,亦可將接片線21連接至太陽電池單元1。然而,在評估太陽電池單元1的輸出特性上,會有需要集電電極的情形。例如,藉由將100μm之寬度的受光面側集電電極5b設於太陽電池單元1,既可削減受光面側電極5中之電極材料的使用量,又可測量太陽電池單元1的輸出特性。
In addition, the width of the
接著說明接片線連接部5c之形狀之另一例。第11圖係從受光面側觀看到本發明之實施形態1之另一太陽電池單元51的俯視圖。第12圖係將本發明之實施形態1之另一太陽電池單元51之細線電極5a予以放大顯示的主要部放大圖。第13圖係從受光面側觀看到接片線21連接於本發明之實施形態1之另一太陽電池單元51之細線電極5a之狀態的俯視圖。如第11圖及第12圖所示,另一太陽電池單元51,其在另一太陽電池單元51之面內方向中之接片線連接部5c的形狀被設為菱形。由於另一太陽電池單元51係具備接片線連接部5c,因此具有與太陽電池單元1相同的效果。此外,另一太陽電池單元51係將接片線連接部5c的形
狀係設為菱形,藉此獲得當接片線21朝細線電極5a之長邊方向偏移時可將接片線21與接片線連接部5c的連接區域確保為更廣的效果。
Next, another example of the shape of the tab
茲針對細線電極5a之長邊方向中之接片線連接部5c之寬度,亦即接片線連接部之長度Y1及面積相等之長方形之接片線連接部5c與菱形之接片線連接部5c,比較接片線21與接片線連接部5c的連接區域來思考。菱形之接片線連接部5c之接片線連接部的長度Y1,係對應於菱形之接片線連接部5c中的Y方向,亦即第1方向之對角線的長度。此時,由於接片線連接部的長度Y1與面積相等,因此菱形之接片線連接部5c之接片線連接部的寬度X2,會成為長方形之接片線連接部5c之接片線連接部之寬度X2的2倍。菱形之接片線連接部5c之接片線連接部的寬度X2,係對應於菱形之接片線連接部5c中的X方向,亦即第2方向之對角線的長度。茲考慮接片線21在第1方向中從接片線連接部5c上之適當的配置位置偏移的情形。接片線21的寬度係與接片線21與接片線連接部5c中之接片線連接部的長度Y1相同。當接片線21偏移至接片線連接部5c之一半的位置時,在長方形的接片線連接部5c與菱形的接片線連接部5c,接片線21與接片線連接部5c之連接區域的面積會變成相同。接片線21自接片線連接部5c上之適當之配置位置的偏移若未達接片線連接部5c的一半,則接片線21與接片線連接部5c之連接區域的面積,係以菱形的接片線連接部5c會變得較大。
The width of the tab
第14圖係從受光面側觀看到本發明之實施形態1之另一太陽電池單元52的俯視圖。第15圖係將本發明之實施形態1之另一太陽電池單元52之細線電極5a予以放大顯示的主要部放大圖。第16圖係從受光面側觀看到接片線21連接於本發明之實施形態1之另一太陽電池單元52之細線電極5a之狀態的俯視圖。如第14圖及第15圖所示,另一太陽電池單元52,其另一太陽電池單元52之面內方向中之接片線連接部5c的形狀被設為三角形。由於另一太陽電池單元52具備有接片線連接部5c,因此具有與太陽電池單元1相同的效果。此外,另一太
陽電池單元52係藉由將接片線連接部5c的形狀設為三角形,可獲得接片線連接部5c的電極圖案(pattern)變為非對稱,可易於辨識太陽電池單元1之朝向的效果。
Fig. 14 is a plan view of another
綜上所述,本實施形態1之太陽電池單元1,係具備在第2方向中間斷設置的受光面側集電電極5b,亦即在接片線連接區域中局部設置的受光面側集電電極5b。因此,相較於連接於所有細線電極5a之連續之一般之匯流排條電極的情形,太陽電池單元1係可削減用以形成匯流排條電極之銀的使用量。
As described above, the
此外,在太陽電池單元1中,係可藉由調整在第2方向中間斷地配置之受光面側集電電極5b的面積,而將太陽電池單元1之受光面側中之受光面側電極5所形成之覆蓋率,設為存在連接於所有細線電極5a之連續之一般之匯流排條電極時之一半以下的覆蓋率,而可降低受光面側電極5中之銀的使用量。再者,藉由將接片線連接部之寬度X2設為第2方向中之細線電極之配置間距X4的一半以下,可將未形成有受光面側集電電極5b之接片線連接區域中之受光面側電極5的面積設為一半以下,而可大幅降低銀的使用量。
In addition, in the
例如,假定匯流排條電極不存在,相鄰之細線電極5a與細線電極5a的間隔為1.5mm,接片線連接部5c為長方形的情形。進行此時之匯流排條電極與接片線連接部5c之電極體積的比較。假定接片線21的寬度係1.0mm。在一般的太陽電池單元的情形下,當假定匯流排條電極的高度為10μm時,第2方向中之細線電極5a間之匯流排條電極的體積,即成為寬度×長度×高度=1.0mm×1.5mm×10μm=0.015mm3。
For example, suppose that there is no bus bar electrode, the interval between the adjacent
接著,以本實施形態1之太陽電池單元1之受光面側電極5的形態,來計算接片線連接部5c的體積。假定將接片線連接部5c的電極寬度設為700μm以成為第2方向中之細線電極5a之間距的1/2以下,高度設為20μm。此時,即成為寬度×長度×高度=1.0mm×700μm×20μm=0.014mm3。即使假定細線電極5a
的高度成為2倍,也只要將接片線連接部5c的寬度設為第2方向中之細線電極5a之間距的一半以下,即可期待使用於受光面側電極5之銀之使用量的削減效果。
Next, in the form of the light-receiving surface-
另一方面,關於未形成有受光面側集電電極5b之接片線連接區域的接著強度,在太陽電池單元1中,係可於細線電極5a中寬度變寬之接片線連接部5c的部分藉由焊接而接著於接片線21。因此,太陽電池單元1係即使例如將接片線連接部5c設為寬度200μm的長方形時,亦可在太陽電池模組中不會有障礙的實用水準下,確保與接片線21的接著強度。然而,接著強度當然亦取決於電極漿料材料、接片線的材料、焊接條件。
On the other hand, with regard to the bonding strength of the tab wire connection region where the light-receiving surface-
亦即,太陽電池單元1既可藉由設置不存在受光面側集電電極5b的接片線連接區域而大幅削減使用於集電電極之銀的使用量,又可在不存在受光面側集電電極5b的接片線連接區域中藉由僅將與接片線21接合之部分擴增寬度而擴增面積,而謀求細線電極5a與接片線21之接合強度的提升。
That is, the
此外,接片線連接部5c未必需要設置於未接連於受光面側集電電極5b之所有的細線電極5a,亦可設置於未連接於受光面側集電電極5b之細線電極5a中之一部分的細線電極5a。第17圖係從受光面側觀看到本發明之實施形態1之另一太陽電池單元53的俯視圖。
In addition, the tab
如第17圖所示,另一太陽電池單元53係在第2方向中之受光面側集電電極5b與受光面側集電電極5b之間具有3條細線電極5a,且僅在中央的1條細線電極5a設有接片線連接部5c。在未連接於受光面側集電電極5b的細線電極5a中,藉由設置不具備接片線連接部5c的細線電極5a,可更進一步降低受光面側電極5中之銀的使用量。
As shown in FIG. 17, the other
在與未連接於受光面側集電電極5b之細線電極5a中之未設有接片線連接部5c的細線電極5a相鄰之一方的細線電極5a,形成有接片線連接部5c。此外,在與未連接於受光面側集電電極5b之細線電極5a中之未設有接片線連接
部5c的細線電極5a相鄰的另一方之細線電極5a,形成有受光面側集電電極5b。在接片線21焊接於受光面側電極5時,未設有接片線連接部5c的細線電極5a,已確保了相鄰之細線電極5a與接片線21的接著強度,因此防止接片線21的剝離。
The
此時,由於亦有未設有接片線連接部5c的細線電極5a,因此接片線連接部的寬度X2,亦可為細線電極之配置間距X4的一半以下,但在可期待受光面側電極5中之銀的使用量之削減之程度的寬度下,亦可予以擴增。
At this time, since there is also a
綜上所述,本實施形態1之太陽電池單元1,係可達成既可確保電性連接太陽電池單元1彼此之接片線21與受光面側電極5的接著強度,又可降低電極材料的使用量而降低太陽電池單元1的製造成本之功效。
In summary, the
實施形態2
在未形成有受光面側集電電極5b的接片線連接區域中,係可形成將細線電極5a彼此予以電性連接之受光面側集電電極5b更細的第2集電電極5d。第18圖係從受光面側觀看到本發明之實施形態2之太陽電池單元54的俯視圖。本實施形態2之太陽電池單元54,係具備朝第2方向延伸,在複數個細線電極5a中配置於第1方向中之相同位置的複數個接片線連接部5c予以電性連接的第2集電電極5d,此點與實施形態1的太陽電池單元1不同。
In the tab line connection region where the light-receiving surface-
當接片線21連接於太陽電池單元54之受光面側電極5的情形下,係將接片線連接部5c與第2集電電極5d焊接於接片線21。在此,在本實施形態2的太陽電池單元54中,第2集電電極5d的寬度被大幅細線化為100μm。另一方面,與實施形態1的太陽電池單元1同樣地,將與接片線21焊接的接片線連接部5c設於細線電極5a,而將未連接於受光面側集電電極5b之細線電極5a與接片線21要被焊接的面積確保為較廣。藉此,在太陽電池單元54中,可獲得與實施形態1之太陽電池單元1相同的效果。
When the
此外,太陽電池單元54中的第2集電電極5d,雖具有從細線電極
5a集中電流的功能,但主要的功能係將細線電極5a彼此予以電性連接。太陽電池單元54係藉由將沿著第2方向所排列的複數個接片線連接部5c彼此予以電性連接,而電性連接了細線電極5a彼此。藉由先形成第2集電電極5d,當細線電極5a斷線時,可緩和載體(carrier)集中於其他細線電極5a所導致之電阻損失。第2集電電極5d係在步驟S60與步驟S70中與細線電極5a等同時形成。
In addition, the
此外,上述之第2集電電極5d的寬度,係以30μm以上、而且300μm以下的範圍為佳。當第2集電電極5d的寬度未達30μm時,會有難以藉由網版印刷形成,而產生第2集電電極5d之斷線的問題。當第2集電電極5d的寬度較300μm更大時,第2集電電極5d中的電極使用量會增多,受光面側電極5中之銀之使用量的削減效果會變小。另外,由於第2集電電極5d係藉由網版印刷而形成,因此會因為部位而產生些許之寬度的變動。因此,第2集電電極5d的寬度,係以在平均值設為30μm以上、而且300μm以下的範圍為佳。
In addition, the width of the second
第19圖係為從受光面側觀看到本發明之實施形態2之另一太陽電池單元55的俯視圖。另一太陽電池單元55係本實施形態2之太陽電池單元54的變形例,與太陽電池單元54同樣地具備朝第2方向延伸,將在複數個細線電極5a中配置於第1方向中之相同位置的的複數個接片線連接部5c予以電性連接的第2集電電極5d。再者,另一太陽電池單元55,其在被屬於第1集電電極的受光面側集電電極5b與第2集電電極5d所包圍的區域,未形成有細線電極5a。
FIG. 19 is a plan view of another
在另一太陽電池單元55中,沿著第2方向排列的複數個接片線連接部5c彼此係與太陽電池單元54同樣地藉由第2集電電極5d而電性連接。因此,如第19圖所示,亦可在被屬於第1集電電極的受光面側集電電極5b與第2集電電極5d所包圍的區域中,未形成有細線電極5a。藉由去除在被屬於第1集電電極的受光面側集電電極5b與第2集電電極5d所包圍之區域的細線電極5a,可進一步降低受光面側電極5中之銀的使用量。
In the other
當接片線21連接於另一太陽電池單元55的受光面側電極5時,受光面側集電電極5b與接片線連接部5c與第2集電電極5d被焊接於接片線21。在此,在另一太陽電池單元55中,第2集電電極5d的寬度被大幅細線化為100μm。另一方面,與實施形態1的太陽電池單元1同樣地,將要與接片線21焊接的接片線連接部5c設於細線電極5a,而將未連接於受光面側集電電極5b的細線電極5a與接片線21要被焊接的面積確保為較廣。
When the
此外,未連接於受光面側集電電極5b而且不具備有接片線連接部5c的細線電極5a,係連接於第2集電電極5d。在接片線21被焊接於受光面側電極5時,未連接於受光面側集電電極5b而且不具備有接片線連接部5c的細線電極5a,係接著已連接的第2集電電極5d與接片線21,而且確保了連接於受光面側集電電極5b之相鄰的細線電極5a與接片線21的接著強度,因此防止接片線21的剝離。因此,在另一太陽電池單元55中,可獲得與實施形態1之太陽電池單元1相同的效果。
In addition, the
實施形態3
在實施形態3中,係說明上述之太陽電池單元1之輸出特性的測量。屬於太陽電池單元之輸出特性之電流-電壓特性的測量,亦即IV測量,係可使用4端子法來進行。受光面側電極中的集電電極,在電流-電壓特性的測量時,亦擔負著用以使連接於測量太陽電池單元之輸出特性之測量機器的電流測量用的電流端子及連接於測量機器之電壓測量用的電壓端子接觸之外部端子的作用。在此,當電流端子與電壓端子之間的電阻較高時,在該區域的電壓下降會對於IV測量造成不良影響,故需要注意。
In the third embodiment, the measurement of the output characteristics of the
太陽電池單元1的IV測量,係使用以各個端子測量在太陽電池單元1所產生之電流與電壓的4端子法來進行。當藉由以相同的端子測量電流與電壓的2端子法進行太陽電池單元的IV測量時,所測量的電壓係包含電流流動於端
子與太陽電池單元之接觸電阻部分而產生的電壓下降。因此,當以2端子法進行太陽電池單元之IV測量時就要測量與太陽電池單元之表面不同的電壓,而會在所測量的電壓產生誤差。另一方面,在4端子法中,係區分了電壓端子與電流端子,而在電壓端子與電流端子的各者使用專用的端子。由於此,電流不會流通於電壓端子,因此可免除在上述之接觸電阻部分的電壓下降。在此,在4端子法中,必須將電流與電壓的測量場所設為相同。然而,當例如電流端子與電壓端子的距離隔開時,或是電流端子與電壓端子之間的電阻較高時,在電壓端子與電流端子之間就會產生電壓下降,而有可能造成錯誤測量。
The IV measurement of the
在上述之實施形態1的太陽電池單元1中,係可使電流測量用的電流端子及電壓測量用的電壓端子接觸於接片線連接部5c來實施IV測量。一般而言由於細線電極的寬度被設為100μm左右而極細,因此難以使端子接觸細線電極。然而,在太陽電池單元1中,係將接片線連接部5c擴增為例如2mm的寬度。藉此,在太陽電池單元1中,於實施IV測量時,即容易使端子接觸細線電極。
In the
第20圖係顯示在本發明之實施形態3中使電流端子61及電壓端子62接觸太陽電池單元1之接片線連接部5c之狀態的剖面圖,且為沿著第2方向的剖面圖。為了使用接片線連接部5c來實施IV測量,如第20圖所示於從電流端子61的端部至電壓端子62的端部為止的區域,必須存在接片線連接部5c。這是因為接片線連接部5c中的電壓下降會影響測量精確度,而由於接片線連接部5c存在,故電阻較低,而電壓下降較小之故。
FIG. 20 is a cross-sectional view showing a state where the
在各接片線連接部5c中,係僅連接有一條細線電極5a。另一方面,在受光面側集電電極5b中,係連接有複數個細線電極5a。當IV測量之際,係使電流端子61及電壓端子62雙方接觸1個接片線連接部5c。因此,在電流端子61與電壓端子62之間,係存在著屬於寬度較寬之銀電極的接片線連接部5c,因為不會產生大的電壓下降,不會成為IV測量上的問題。
In each tab
至於接片線連接部5c的個數,由於使電壓端子接觸接片線連接部5c,因此為了測量的安定性,係以設為2個以上為佳。此外,關於受光面側集電電極5b的個數,係以設為與接片線連接部5c的個數相同,或較其更多為佳。
As for the number of the tab
以上之實施形態所示的構成,係顯示本發明之內容之一例,亦可將上述之實施形態的技術彼此予以組合,亦可與其他公知的技術組合,只要在不脫離本發明之要旨的範圍內,均可予以省略、變更構成的一部分。 The configuration shown in the above embodiments is an example of the content of the present invention, and the techniques of the above embodiments may be combined with each other or other known technologies as long as they do not deviate from the scope of the gist of the present invention It can be omitted or changed part of the structure.
1‧‧‧太陽電池單元 1‧‧‧Solar battery unit
2a‧‧‧第1邊 2a‧‧‧ 1st side
2b‧‧‧第2邊 2b‧‧‧ 2nd side
2c‧‧‧第3邊 2c‧‧‧3rd side
2d‧‧‧第4邊 2d‧‧‧4th side
4‧‧‧反射防止膜 4‧‧‧Anti-reflection film
5‧‧‧受光面側電極 5‧‧‧Receiving side electrode
5a‧‧‧細線電極 5a‧‧‧fine wire electrode
5b‧‧‧受光面側集電電極 5b‧‧‧collector electrode on the light-receiving side
5c‧‧‧接片線連接部 5c‧‧‧Connecting part
5c1‧‧‧第1接片線連接部 5c1‧‧‧The first wire connection
5c2‧‧‧第2接片線連接部 5c2‧‧‧Second wire connection
5c3‧‧‧第3接片線連接部 5c3‧‧‧The third wire connection part
5c4‧‧‧第4接片線連接部 5c4‧‧‧Connecting part of the 4th wire
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