TWI816357B - 太陽能電池模組及其製備方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供了一種太陽能電池模組及其製備方法。所述太陽能電池模組透過第一母線與複數個下導線的組合和第二母線與複數個上導線的組合相互配合形成一指叉狀電極結構，並將複數個光能轉換結構設置於該指叉狀電極結構之中，使該太陽能電池模組形成並聯結構。據此，形成一種發電特性穩定且可避免使用昂貴雷射設備的太陽能電池模組。
Description
本發明揭示了一種太陽能電池模組及其製備方法，尤指一種透過指叉狀電極形成並聯結構的太陽能電池模組及其製備方法。
隨著綠能相關的科技蓬勃發展且越來越受到重視，各種與綠能相關的技術逐漸成為能源相關科技的顯學。而在這麼多綠能科技之中，太陽能是其中相當重要的一個分支。具體來說，現有的太陽能利用大多均需要利用到太陽能電池來做為光電效應中光能轉換成電能的元件應用。
以現有的太陽能電池結構來說，主要可以根據構成材料區分為相當多種類的太陽能電池，例如矽基半導體電池、CdTe薄膜電池、CIGS薄膜電池、染料敏化薄膜電池、鈣鈦礦電池或有機材料電池等等。
其中矽電池又分為單晶矽電池、多晶矽電池及無定形體矽薄膜電池。對於太陽能電池來說，最重要特性即其光電轉換效率。目前矽基太陽能電池中，單晶矽電池效率約為25.0%；多晶矽電池效率約為20.4%。
而矽晶電池類別之外的固態太陽能電池在放大面積皆為內串聯式的電極設計。這些固態太陽能電池由複數個太陽能電池單元、複數個絕緣構件以及複數個連接構件串連而成。
但是，串聯設計的太陽能電池模組具有許多的缺點，例如：串聯式設計之太陽能模組特性為高電壓低電流。但是市面上之小型室內物聯網應用電源需求均屬低電壓高電流之應用範圍。而屋頂型戶外太陽能模組，在組合成超大型模組前，每個太陽能電池單位元件亦為低電壓高電流之設計。
除此之外，固態太陽能電池的有效發電面積會受限於連接構件與絕緣構件之寬度，無法做到大面積全面性成長光電轉換層，進而影響太陽能模組之光電轉換效率。而且連接構件與絕緣構件之寬度如要做的更細，則需要昂貴的雷射設備，將會提高製造生產成本。
為了解決先前技術所提到的問題，本發明提供了一種太陽能電池模組及其製備方法。所述太陽能電池模組包含一基板、一透明導電層、一第一母線、複數個下導線、複數個光能轉換結構、一第二母線、複數個上導線以及至少一絕緣保護結構。
其中，該透明導電層形成於該基板上。該第一母線形成於該基板上，而該複數個下導線與該第一母線連接。每個該下導線末端更設有一蝕刻阻斷區域。
該複數個光能轉換結構中，每個該光能轉換結構設置於任兩個該複數個下導線之間。該第二母線則形成於該基板上，且該複數個上導線係設於該複數個光能轉換結構之上，並且該複數個上導線與該第二母線連接。最後，該至少一絕緣保護結構設於該複數個下導線上並隔絕該複數個下導線與該複數個上導線。
基於上述太陽能電池模組，本發明更提供了該太陽能電池模組的製備方法，包含下列步驟。
首先，執行步驟(A)，提供一基板，且該基板上設有一透明導電層。接著執行步驟(B)，於該透明導電層上形成一第一母線及複數個下導線，該複數個下導線與該第一母線連接，並且於該下導線末端更蝕刻一蝕刻阻斷區域。
再執行步驟(C)，於該複數個下導線上形成至少一絕緣保護結構。接著執行步驟(D)，於任兩個該複數個下導線之間製作一光能轉換結構。
待步驟(D)完成後，執行步驟(E)，製作一第二母線和複數個上導線，該第二母線形成於該透明導電層上，而每個該上導線形成於每個該光能轉換結構上。最後，步驟(F)即製得前述的太陽能電池模組。
以上對本發明的簡述，目的在於對本發明之數種面向和技術特徵作一基本說明。發明簡述並非對本發明的詳細表述，因此其目的不在特別列舉本發明的關鍵性或重要元件，也不是用來界定本發明的範圍，僅為以簡明的方式呈現本發明的數種概念而已。
為能瞭解本發明的技術特徵及實用功效，並可依照說明書的內容來實施，茲進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如後：
請同時參照圖1及圖2，圖1係本發明實施例太陽能電池模組的剖面示意圖；圖2係本發明實施例太陽能電池模組的俯視結構示意圖。
本實施例之太陽能電池模組10包含基板100、透明導電層200、第一母線300（請參見圖2）、複數個下導線301、複數個光能轉換結構400、第二母線500（請參見圖2）、複數個上導線501以及至少一絕緣保護結構600。進一步地，本實施例之太陽能電池模組10因使用需求，該太陽能電池模組10外更可封裝有封裝模組700。
具體來說。本實施例之封裝模組700係可以採用玻璃、高分子膠抑或金屬氧化物層據以實現，本發明並不加以限制。
其中，本實施例第一母線300、複數個下導線301、第二母線500及複數個上導線501的材質為金屬。更精確地來說，該金屬係導電性佳或容易加工的金屬，如銅、銀、金、鉑金或其組合。
在本實施例中，透明導電層形201係形成於基板100上。具體來說，本實施例的透明導電層形201為透明導電氧化物材料（Transparent Conductive Oxide, TCO）。更精確來說，可以作為本實施例採用之透明導電氧化物材料（Transparent Conductive Oxide, TCO）的材料包含氧化銦錫（Indium Tin Oxide, ITO）或氟摻雜的氧化錫（F-doped Tin Oxide, FTO）。
請參照圖2，本實施例之第一母線300形成於基板100上，而複數個下導線301與第一母線300連接。本實施例的每個下導線301末端均設有透過蝕刻手段，去除掉由透明導電氧化物材料（Transparent Conductive Oxide, TCO）構成之透明導電層形201的蝕刻阻斷區域T。據此，能夠使每個下導線301不與第二母線500有所接觸。
進一步地，本實施例每個光能轉換結構400係設置於任兩個下導線301之間。具體來說，本實施例採用的光能轉換結構400係由電洞傳輸層401、鈣鈦礦吸光層402以及電子傳輸層403所構成。
其中，以本實施例論之，該電洞傳輸層401形成於透明導電層200上。而該鈣鈦礦吸光層402形成於電洞傳輸層401上。最後，該電子傳輸層403形成於鈣鈦礦吸光層402之上。並且電子傳輸層403與複數個上導線501連接。
在本發明概念下其他可能實施例中，電洞傳輸層401以及電子傳輸層403的形成位置亦可以實施為顛倒的狀態。即電子傳輸層403形成於透明導電層200上。鈣鈦礦吸光層402形成於電子傳輸層403上。最後，電洞傳輸層401形成於鈣鈦礦吸光層402之上。並且電洞傳輸層401與複數個上導線501連接，本發明並不加以限制。
本實施例之光能轉換結構400係可採用濕式製程製作。然在本發明概念下其他可能的實施例，亦可採用如真空鍍膜製程或固態反應法等乾式製程進行製作，本發明並不加以限制。
具體來說，第二母線500於第一母線300的對側方未，且第二母線500同樣形成於基板100上。至於複數個上導線501係設於複數個光能轉換結構400之上，並且複數個上導線501與第二母線500連接。
據此，本實施例之第一母線300與複數個下導線301的組合和第二母線500與複數個上導線501的組合相互配合形成一指叉狀電極結構。而至少一絕緣保護結構600設於複數個下導線301上並隔絕複數個下導線301與複數個上導線501。在圖2的示意中，因絕緣保護結構600覆蓋住透明導電層200之故，因此自作為俯視圖的圖2無法見得透明導電層200。
本實施例之絕緣保護結構600係可以採用玻璃膠、紫外線固化膠或是金屬氧化物層來實現。進一步地，本實施例中的第一母線300、複數個下導線301、第二母線500與複數個上導線501之最佳高寬比與間距並未對最佳化進行限制。具體來說，本實施例之複數個下導線301係製作為較窄但具有高度的隔牆結構，能夠有效地透過其上的絕緣保護結構600隔開每個光能轉換結構400。
而如圖2所示的一般，如複數個下導線301本身就已經製備一層極薄的絕緣保護結構600，有關光能轉換結構400亦可採用整面式塗佈的方式直接製作於整個基板100和透明導電層形201之上，本發明不加以限制。
接著請參照圖3，圖3係本發明實施例太陽能電池模組的製備方法流程圖。在本實施例的製備方法步驟中，對於形成各層結構的方式並不加以限制。凡是可以應用於任何半導體製程上的物理、化學抑或印刷方法應階包含在本發明的範圍之內。
如圖3所示，本實施例太陽能電池模組10的製備方法首先係執行步驟(A)，提供一基板，且該基板上設有一透明導電層。具體來說，基板100係採用透明基板實現之。該透明基板可以是石英玻璃抑或藍寶石玻璃等。
而透明導電層形201可以選用透明導電氧化物材料（Transparent Conductive Oxide, TCO）。更精確來說，該透明導電氧化物材料（Transparent Conductive Oxide, TCO）的材料包含氧化銦錫（Indium Tin Oxide, ITO）或氟摻雜的氧化錫（F-doped Tin Oxide, FTO）。
接著執行步驟(B)，於該透明導電層上形成一第一母線及複數個下導線，該複數個下導線與該第一母線連接，並且於該下導線末端更蝕刻一蝕刻阻斷區域。
在步驟(B)之中，第一母線及複數個下導線係以銀線的方式實現之，因此具有優良的電傳導效果。而蝕刻阻斷區域T的形成可以使用任何蝕刻方式據以蝕刻下導線301末端及其下的透明導電層200形成，無論是例如電漿法抑或利用光罩的光蝕刻法應均可使用，本發明並不加以限制。
接著本實施例再執行步驟(C)，於該複數個下導線上形成至少一絕緣保護結構。透過絕緣保護結構600形成於複數個下導線301之上的方式，可以有效為後續光能轉換結構400的形成進行鋪路。
接著執行步驟(D)，於任兩個該複數個下導線之間製作一光能轉換結構。本實施例之光能轉換結構400可以是依序分開分層製作於每兩個下導線301之間；亦可以是在絕緣保護結構600完善保護複數個下導線301的前提之下，直接採用整面製作的方式進行反覆的鍍上/蝕刻製成，本發明並不加以限制。
待步驟(D)完成後，執行步驟(E)，製作一第二母線和複數個上導線，該第二母線形成於該透明導電層上，而每個該上導線形成於每個該光能轉換結構上。據此本實施例與第二母線500連接的每個上導線501便能以板狀結構的方式鋪蓋於光能轉換結構400之電子傳輸層403之上。
在本實施例中，如上導線501的材質選用如銀線等金屬導線，則不可完全覆蓋光能轉換結構400之電子傳輸層403。相對地，如上導線501的材質選用如透明導電氧化物材料（Transparent Conductive Oxide, TCO），因該材料透光的特性，可較為自由地選擇上導線501的分佈範圍和厚度。最後，步驟(F)即製得前述的太陽能電池模組。
待本實施例之太陽能電池模組10製作完畢後，為使本實施例之太陽能電池模組10能夠實際應用，本實施例更包含步驟(G)，製作一封裝模組於該太陽能電池模組之外。如前所述，本實施例之封裝模組700可以採用玻璃、高分子膠抑或金屬氧化物層據以實現，本發明並不加以限制。
據此，本實施例之太陽能電池模組10係以並聯結構的方式製成，可以應用於任何固態太陽能電池的模組製作。除此之外。本實施例之太陽能電池模組10更可與感測器運用結合。例如，可以應用於物聯網（Internet of Things, IoT）的電源供應，室內或室外等各種光源下應用；抑或可以做為低軌衛星之太陽能板使用。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及說明內容所作之簡單變化與修飾，皆仍屬本發明涵蓋之範圍內。
10:太陽能電池模組
100:基板
200:透明導電層
300:第一母線
301:下導線
400:光能轉換結構
401:電洞傳輸層
402:鈣鈦礦吸光層
403:電子傳輸層
500:第二母線
501:上導線
600:絕緣保護結構
700:封裝模組
C:剖面線
T:蝕刻阻斷區域
(A)~(G):步驟
圖1係本發明實施例太陽能電池模組的剖面示意圖。
圖2係本發明實施例太陽能電池模組的俯視結構示意圖。
圖3係本發明實施例太陽能電池模組的製備方法流程圖。
10:太陽能電池模組
100:基板
200:透明導電層
301:下導線
400:光能轉換結構
401:電洞傳輸層
402:鈣鈦礦吸光層
403:電子傳輸層
501:上導線
600:絕緣保護結構
700:封裝模組
Claims (11)
- 一種太陽能電池模組，包含：一基板；一透明導電層，形成於該基板上；一第一母線，形成於該基板上；複數個下導線，與該第一母線連接，每個該下導線末端更設有一蝕刻阻斷區域；複數個光能轉換結構，每個該光能轉換結構設置於任兩個該複數個下導線之間；一第二母線，形成於該基板上；複數個上導線，設於該複數個光能轉換結構之上，並且該複數個上導線與該第二母線連接；以及至少一絕緣保護結構，設於該複數個下導線上並隔絕該複數個下導線與該複數個上導線。
- 如請求項1所述的太陽能電池模組，其中該第一母線與該複數個下導線的組合和該第二母線與該複數個上導線的組合係相互配合形成一指叉狀電極結構。
- 如請求項1所述的太陽能電池模組，其中該太陽能電池模組外更設有一封裝模組。
- 如請求項1所述的太陽能電池模組，其中該透明導電層的材料為一透明導電氧化物材料(Transparent Conductive Oxide,TCO)。
- 如請求項4所述的太陽能電池模組，其中該透明導電氧化物材料(Transparent Conductive Oxide,TCO)為氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)或氟摻雜的氧化錫(F-doped Tin Oxide,FTO)。
- 如請求項1所述的太陽能電池模組，其中該第一母線、該複數個下導線、該第二母線及該複數個上導線的材質為金屬。
- 如請求項6所述的太陽能電池模組，其中該金屬的材質為銅、銀、金、鉑金或其組合。
- 如請求項1所述的太陽能電池模組，其中該複數個光能轉換結構為一鈣鈦礦太陽能電池結構，包含：一電洞傳輸層，形成於該透明導電層上；一鈣鈦礦吸光層，形成於該電洞傳輸層上；以及一電子傳輸層，形成於該鈣鈦礦吸光層之上，該電子傳輸層與該複數個上導線連接。
- 如請求項1所述的太陽能電池模組，其中該複數個光能轉換結構為一鈣鈦礦太陽能電池結構，包含：一電子傳輸層，形成於該透明導電層上；一鈣鈦礦吸光層，形成於該電子傳輸層上；以及一電洞傳輸層，形成於該鈣鈦礦吸光層之上，該電洞傳輸層與該複數個上導線連接。
- 一種太陽能電池模組的制備方法，包含：(A)提供一基板，且該基板上設有一透明導電層； (B)於該透明導電層上形成一第一母線及複數個下導線，該複數個下導線與該第一母線連接，並且於該下導線末端更蝕刻一蝕刻阻斷區域；(C)於該複數個下導線上形成至少一絕緣保護結構；(D)於任兩個該複數個下導線之間製作一光能轉換結構；(E)製作一第二母線和複數個上導線，該第二母線形成於該透明導電層上，而每個該上導線形成於每個該光能轉換結構上；以及(F)製得如請求項1所述的太陽能電池模組。
- 如請求10所述的太陽能電池模組的制備方法，其中更包含步驟(G)製作一封裝模組於該太陽能電池模組之外。
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| TW (1) | TWI816357B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103165694A (zh) * | 2011-12-09 | 2013-06-19 | 聚日（苏州）科技有限公司 | 一种太阳能电池组件及其制造方法 |
| CN104659134A (zh) * | 2013-11-15 | 2015-05-27 | 现代自动车株式会社 | 形成导电电极图案的方法和制造包括其的太阳电池的方法 |
| CN104681652A (zh) * | 2015-03-19 | 2015-06-03 | 山东浪潮华光光电子股份有限公司 | 一种倒装多结太阳能电池及其制备方法 |
| US9761743B2 (en) * | 2013-03-28 | 2017-09-12 | Sharp Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion element |
| US11152519B2 (en) * | 2013-09-25 | 2021-10-19 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Manufacturing method for solar cell |
-
2022
- 2022-04-08 TW TW111113521A patent/TWI816357B/zh active
Patent Citations (5)
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| TW202341505A (zh) | 2023-10-16 |
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