TWM467180U - 太陽能電池的電極結構 - Google Patents

Description

太陽能電池的電極結構

本新型創作是有關於一種電池的電極結構，且特別是有關於一種太陽能電池的電極結構。

在石化能源短缺以及能源需求量與日俱增的情況下，再生能源(Renewable energy)的開發成為近年來非常重要的課題之一。再生能源泛指永續且無污染的天然能源，例如太陽能、風能、水利能、潮汐能或是生質能等，其中，太陽能的開發更是近幾年來在能源開發的研究上相當重要且受歡迎的一環。

太陽能電池是一種能量轉換的光電元件(photovoltaic device)，其主要的結構包括光電轉換層以及配置於光電轉換層的兩側的電極層。一般而言，太陽能電池中的兩電極層會分別設置在受光面和非受光面上，以供外界連線，其中受光面的電極層(又稱作正面電極)的圖案設計為提升太陽電池效率的重要技術之一。

具體地，正面電極除了要能夠有效地收集載子之外，還要儘量減少金屬線遮蔽入射光的比例。因此，正面電極一般會設 計成具有特殊圖案的電極結構，例如是從匯流電極(busbar)延伸出多條指狀電極(finger)，其中匯流電極的寬度通常設計成大於指狀電極的寬度，以匯集指狀電極的電流。

由於現有技術主要是針對正面電極的圖案進行設計，而未對其厚度進行設計，因此匯流電極以及指狀電極通常具有相同的厚度。然而，匯流電極的寬度相對寬，其厚度不用與指狀電極等厚即可具有良好的導電性。相較之下，指狀電極的寬度相對窄，因此其厚度需相對厚以維持一定的導電性。由此可見，現有技術並未依據匯流電極以及指狀電極各自的寬度而對兩者的厚度分別進行設計，而容易造成材料上不必要的浪費進而徒增製程成本。

本新型創作提供一種太陽能電池的電極結構，其在維持匯流電極及指狀電極的導電性下，對匯流電極以及指狀電極的寬度及厚度分別進行設計，進而節省製作太陽能電池的電極結構的材料的使用量，並且降低製程成本。

本新型創作的一種太陽能電池的電極結構，其包括至少一第一電極以及多條第二電極。這些第二電極分別連接於第一電極的兩對邊，並由第一電極的兩對邊往遠離第一電極的方向延伸。各第二電極包括至少一連接部以及延伸部，且連接部位於第一電極與延伸部之間，其中連接部的厚度及第一電極的厚度分別小於延伸部的厚度，且連接部的寬度大於延伸部的寬度。

在本新型創作的一實施例中，上述的第一電極與這些第二電極彼此不重疊。

在本新型創作的一實施例中，上述的第一電極沿第一方向延伸，且這些第二電極沿第一方向排列並分別沿第二方向延伸，其中第二方向不同於第一方向。第一電極以及這些第二電極的厚度方向垂直於第一方向並且垂直於第二方向，且這些第二電極的寬度方向平行於第一方向。

在本新型創作的一實施例中，上述的第二方向垂直於第一方向。

在本新型創作的一實施例中，上述的連接部的厚度實質上相同於第一電極的厚度。

在本新型創作的一實施例中，上述的第一電極的厚度落在3微米(micrometer)至7微米的範圍內。

在本新型創作的一實施例中，上述的連接部的厚度落在1微米至22微米的範圍內。

在本新型創作的一實施例中，上述的延伸部的厚度落在2微米至25微米的範圍內。

在本新型創作的一實施例中，上述的延伸部的寬度落在10微米至50微米的範圍內。

在本新型創作的一實施例中，上述的連接部的寬度小於400微米。

在本新型創作的一實施例中，上述的連接部的長度大於0 且小於或等於1毫米(minimeter)。

在本新型創作的一實施例中，上述的連接部的形狀為長方形或正方形。

基於上述，本新型創作的太陽能電池的電極結構透過縮減第一電極(類似上述的匯流電極)的厚度以及改良第二電極的結構(包括設置連接部以及延伸部，其中延伸部類似上述的指狀電極)，以在維持第一電極及第二電極的導電性下，節省製作太陽能電池的電極結構的材料的使用量。並且，本新型創作透過第二電極的連接部的厚度設計，提供焊接時的製程空間(process window)，而有助於改善浮焊現象。

為讓本新型創作的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

1‧‧‧太陽能電池

100‧‧‧太陽能電池的電極結構

110‧‧‧第一電極

120、120A、120B‧‧‧第二電極

122‧‧‧連接部

124‧‧‧延伸部

210‧‧‧光電轉換層

220‧‧‧背面電極

E‧‧‧正面電極

H110、H122、H124‧‧‧厚度

W122、W124‧‧‧寬度

L122‧‧‧長度

D1‧‧‧第一方向

D2‧‧‧第二方向

DH‧‧‧厚度方向

DW‧‧‧寬度方向

S1‧‧‧受光面

S2‧‧‧非受光面

圖1A是依照本新型創作的一實施例的一種太陽能電池的電極結構的上視示意圖。

圖1B是圖1A的側視示意圖。

圖2是應用圖1A及圖1B的太陽能電池的電極結構的一種太陽能電池的側視示意圖。

圖1A是依照本新型創作的第一實施例的一種太陽能電池的電極結構的上視示意圖，而圖1B是圖1A的側視示意圖。請參照圖1A及圖1B，本實施例的太陽能電池的電極結構100包括至少一第一電極110以及多條第二電極120。這些第二電極120分別連接於第一電極110的兩對邊，並由第一電極110的兩對邊往遠離第一電極110的方向延伸。

具體地，第一電極110例如沿第一方向D1延伸，且這些第二電極120沿第一方向D1排列並分別沿第二方向D2延伸，其中第二方向D2不同於第一方向D1。在本實施例中，第二方向D2例如是，但不限於，垂直於第一方向D1。

本實施例的第一電極110以及這些第二電極120例如是透過單次的網板印刷(screen printing)製作而成，因此本實施例的第一電極110與這些第二電極120彼此不重疊。此外，第一電極110與這些第二電極120例如具有相同的材質。舉例而言，第一電極110與這些第二電極120的材質可以是銀膠、鋁導電膠、銀-鋁膠、或其他本技術領域具有通常知識者所熟知的導電膠。

各第二電極120包括至少一連接部122以及延伸部124，其中連接部122位於第一電極110與延伸部124之間，且延伸部124透過連接部122而與第一電極110電性連接。當第一電極110的數量大於1時(如圖1A及圖1B所示)，第二電極120包括兩種型態，一種是位於相鄰兩第一電極110間的第二電極120A，另一種是僅一端連接於第一電極110的第二電極120B。第二電極120A 的相對兩端分別連接兩相鄰的第一電極110，因此，第二電極120A由兩條連接部122以及一條延伸部124所構成。另一方面，第二電極120B僅一端連接於第一電極110，因此第二電極120B由一條連接部122以及一條延伸部124所構成。在另一實施例中，當第一電極110的數量等於1時，這些第二電極120則分別為第二電極120B的型態。

由於現有技術並未依據匯流電極以及指狀電極各自的寬度而對兩者的厚度分別進行設計，因此容易造成材料上不必要的浪費而徒增製程成本。相較之下，本實施例可透過減縮第一電極110的厚度H110，例如使第一電極110的厚度H110小於延伸部124的厚度H124，來節省製作太陽能電池的電極結構100的材料的使用量。舉例而言，第一電極110的厚度H110例如是落在3微米(micrometer)至7微米的範圍內，而延伸部124的厚度H124例如是落在2微米至25微米的範圍內。

由於第一電極110與第二電極120的接觸面積會隨著第一電極110的厚度H110減縮而減縮，因此本實施例藉由設置連接部122，並使連接部122的寬度W122大於延伸部124的寬度W124，來維持，甚至提升，第二電極120與第一電極110的接觸面積，藉以維持或提升第二電極120與第一電極110間的電流通量。舉例而言，延伸部124的寬度W124例如是落在10微米至50微米的範圍內，而連接部122的寬度W122大於延伸部124的寬度W124並且例如是小於400微米。

另外，本實施例可進一步使連接部122的厚度H122小於延伸部124的厚度H124，例如使連接部122的厚度H122實質上相同於第一電極110的厚度H110，來提供焊接時的製程空間，進而有助於改善焊接時因延伸部124相對高所造成錫條無法與第一電極110接合的浮焊現象。舉例而言，連接部122的厚度H122例如是落在1微米至22微米的範圍內，並且較佳是落在3微米至7微米的範圍內。此外，連接部122的長度L122例如是大於0且小於或等於1毫米。

須說明的是，上述的第一電極110以及這些第二電極120的厚度方向DH例如垂直於第一方向D1並且垂直於第二方向D2，且這些第二電極120的寬度方向DW平行於第一方向D1。

再者，本實施例雖以連接部122的形狀為長方形進行說明，但本新型專利並不限於此。在其他實施例中，連接部122的形狀也可以是正方形。

圖2是應用圖1A及圖1B的太陽能電池的電極結構的一種太陽能電池的側視示意圖。請參照圖2，本實施例的太陽能電池1包括正面電極E、光電轉換層210以及背面電極220，其中光電轉換層210位於正面電極E與背面電極220之間。光電轉換層210例如是第一型半導體層以及第二型半導體層的堆疊層，或者是第一型半導體層、本質層以及第二型半導體層的堆疊層。

具體地，光電轉換層210具有受光面S1以及相對於受光面S1的非受光面S2，其中受光面S1即光電轉換層210面向太陽 光或環境光的表面，而非受光面S2即光電轉換層210背對太陽光或環境光的表面。正面電極E配置於受光面S1上，在本實施例中，正面電極E例如是應用圖1A及圖1B中的太陽能電池的電極結構100。另一方面，背面電極220例如為全面地覆蓋在非受光面S2上。

藉由採用圖1A及圖1B中的太陽能電池的電極結構100的設計，本實施例的正面電極E除了能夠有效地收集載子並減少其遮蔽入射光的比例之外，還可在維持第一電極110及第二電極120的導電性下，節省製作指正面電極E的材料的使用量。並且，透過第二電極120的連接部122的設置及其厚度的設計，可提供焊接時的製程空間，而有助於改善浮焊現象，進而提升太陽能電池模組的信賴性。

須說明的是，本實施例並不用以限定太陽能電池1的型態，而是舉例說明太陽能電池的電極結構100的實施型態。在另一實施例中，背面電極220也可以應用太陽能電池的電極結構100。

綜上所述，本新型創作的太陽能電池的電極結構透過減縮第一電極的厚度以及改良第二電極的結構，而在維持第一電極及第二電極的導電性下，節省製作太陽能電池的電極結構的材料的使用量。並且，透過連接部的設置及其寬度的設計，本新型創作可在第一電極的厚度的縮減下，維持或提升第二電極與第一電極的接觸面積，藉以維持或提升第二電極與第一電極間的電流通 量。另外，透過使連接部的厚度小於延伸部的厚度，本新型創作可提供焊接時的製程空間，進而有助於改善焊接時的浮焊現象。

雖然本新型創作已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本新型創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本新型創作的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本新型創作的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧太陽能電池的電極結構

110‧‧‧第一電極

120、120A、120B‧‧‧第二電極

122‧‧‧連接部

124‧‧‧延伸部

H110、H122、H124‧‧‧厚度

W122、W124‧‧‧寬度

L122‧‧‧長度

D1‧‧‧第一方向

D2‧‧‧第二方向

DH‧‧‧厚度方向

DW‧‧‧寬度方向

Claims (12)

1. 一種太陽能電池的電極結構，包括：至少一第一電極；以及多條第二電極，分別連接於該第一電極的兩對邊，並由該第一電極的兩對邊往遠離該第一電極的方向延伸，各該第二電極包括至少一連接部以及一延伸部，該連接部位於該第一電極與該延伸部之間，其中該連接部的厚度及該第一電極的厚度分別小於該延伸部的厚度，且該連接部的寬度大於該延伸部的寬度。
2. 如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池的電極結構，其中該第一電極與該些第二電極彼此不重疊。
3. 如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池的電極結構，其中該第一電極沿一第一方向延伸，且該些第二電極沿該第一方向排列並分別沿一第二方向延伸，該第二方向不同於該第一方向，該第一電極以及該些第二電極的厚度方向垂直於該第一方向並且垂直於該第二方向，且該些第二電極的寬度方向平行於該第一方向。
4. 如申請專利範圍第3項所述的太陽能電池的電極結構，其中該第二方向垂直於該第一方向。
5. 如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池的電極結構，其中該連接部的厚度實質上相同於該第一電極的厚度。
6. 如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池的電極結構，其中該第一電極的厚度落在3微米至7微米的範圍內。
7. 如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池的電極結構，其中該連接部的厚度落在1微米至22微米的範圍內。
8. 如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池的電極結構，其中該延伸部的厚度落在2微米至25微米的範圍內。
9. 如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池的電極結構，其中該延伸部的寬度落在10微米至50微米的範圍內。
10. 如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池的電極結構，其中該連接部的寬度小於400微米。
11. 如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池的電極結構，其中該連接部的長度大於0且小於或等於1毫米。
12. 如申請專利範圍第1項所述的太陽能電池的電極結構，其中該連接部的形狀為長方形或正方形。