TWM493824U - 具有不連續周邊電極之太陽能電池 - Google Patents

Description

具有不連續周邊電極之太陽能電池

本新型是有關於一種太陽能電池，且特別是有關於一種具有不連續周邊電極之太陽能電池。

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。通常指形電極乃採連續直線方式，在指形電極的條數日漸增多及指形電極日漸變窄的趨勢下，指形電極的末端若不以額外外圍電極框起的話，會增加指形電極斷掉或變暗的機率而造成發電量的降低；同時匯流排電極末端也以外圍電極框起。以上習以成俗的做法，使得太陽能電池因遮蔽效應而犧牲部分太陽能電池的光電轉換效率。

本新型之一個目的是提供一種具有不連續周邊電極與連續或不連續且和匯流排電極之間之一夾角不等於90度之指形電極之太陽能電池，來增加電流收集效率。

為達上述目的，本新型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、多條指形電極及一不連續周邊電極。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。不連續周邊電極形成於電池本體之正面上，並圍繞且電連接至匯流排電極與指形電極。

於上述樣態中，與匯流排電極成非90度交角的指形電極也可選擇不連續直線的斷續直線。

藉由本新型之上述實施樣態，可以在不改變指形電極的總長度的情形下，藉著與匯流排電極的夾角呈現直角的指形電極之末端與周邊電極的各種連接方式，減少周邊電極的長度，減少遮陽增加受光面積而提高太陽能電池的發電效率。此外，可藉由與匯流排電極夾角呈非直角的交錯指形電極之部分的刪減，進一步降低指形電極的總長度，來減少遮陽與增加受光面積而提高太陽能電池的發電效率。

為讓本新型之上述內容能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

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‧‧‧不連續周邊電極

61‧‧‧不連續水平電極

61A、61B‧‧‧電極線段

62‧‧‧不連續水平電極

62A、62B‧‧‧電極線段

70‧‧‧帶狀絕緣結構

80‧‧‧不連續連接電極

90‧‧‧連接電極

圖1顯示依據本新型之實施例之太陽能電池之俯視圖。

圖2顯示依據本新型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與圖5A至5C顯示圖1之變化例的太陽能電池的俯視圖。

圖6與圖7顯示圖1之多個變化例的太陽能電池的局部放大俯視圖。

圖8A顯示圖1之另一變化例的太陽能電池的俯視圖。

圖8B與8C顯示基於圖8A的兩個變化例。

圖9A至9F顯示圖1之其他變化例的太陽能電池的局部放大俯視圖。

圖10A至10C顯示圖1之其他變化例的太陽能電池的局部放大俯視圖。

圖1顯示依據本新型之實施例之太陽能電池1之俯視圖。圖2顯示依據本新型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，本新型並未受限於此，匯流排電極20可以是一條、兩條、四條、五條或其他數目。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，本新型並未受限於此。背面電極的數目可以是一條、兩條、四條或五條等。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。

於本新型之實施例中，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更包含一不連續周邊電極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，且亦不大幅影響遮陽面積。於本例子中，不連續周邊電極60大致平行於電池本體10之周邊，因此，有些部分之不連續周邊電極60平行於匯流排電極20，而有些部分之不連續周邊電極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3B-3B有切到匯流排電極20及不連續周邊電極60，但沒有切到指形電極30，而圖1的線3A-3A有切到匯流排電極20、不連續周邊電極60及指形電極30。所以圖3A與3B會有些微的差異，如圖所示。

此外，在圖1中，指形電極30是不對稱的指形電極，其不相對於任一匯流排電極20而呈對稱狀。

假設圖1的有效指形電極(相當於一條水平指形電極的長度)共有90條。在使用連續周邊電極的情況下，連續周邊電極相當於是4條有效指形電極的長度。在使用不連續周邊電極的情況下，不連續周邊電極相當於是2條有效指形電極的長度。因此，比較兩種方案，可以發現使用不連續周邊電極的情況減少了相當於2/(90+4)=2.1%的遮光率。但因為不連續周邊電極的使用不會造成相對於連續周邊電極的使用的不良影響，所以對於太陽能電池的效率是有提升的助益。

於本實施例中，不連續周邊電極60包含兩不連續水平電 極61、62，該兩不連續水平電極61、62的長度方向實質上垂直於該多條匯流排電極20的長度方向，且分別位於該電池本體10之該正面10A的上下側。值得注意的是，本新型並未受限於此，僅有一個不連續水平電極即可達成本新型的基本功效。

圖4與圖5A至5C顯示圖1之變化例的太陽能電池的俯視圖。如圖4所示，本實施方式類似於圖1，不同之處在於不連續周邊電極60更包含兩不連續垂直電極63、64，兩不連續垂直電極63、64的長度方向實質上平行於匯流排電極20的長度方向，且分別位於電池本體10之正面10A的左右側。

在圖1與圖4中，各不連續水平電極61、62的電極線段61A、62A直接連接至多條匯流排電極20之一者或多者。各不連續水平電極61、62的電極線段61B、62B與多條匯流排電極20之一者或多者沒直接連接。值得注意的是，同一不連續水平電極的電極線段可以被設計成都不直接連接至全部的匯流排電極20，或都直接連接至全部的匯流排電極20，這可依據需求而定。值得注意的是，在圖1與圖4中，所有匯流排電極20都有直接連接至電極線段61A及62A。但是，本新型並未受限於此，亦可依據需求做適當調整，譬如所有匯流排電極20都沒有直接連接至電極線段，或只有部分匯流排電極20有連接至電極線段。此外，在圖4中，傾斜的不連續周邊電極60亦呈現不連續電極線段狀。

如圖5A至5C所示，本實施方式類似於圖4，不同之處在於該多條指形電極30形成一帶狀絕緣結構70，位於相鄰的該等匯流排電極20之間，該帶狀絕緣結構70的輪廓係由位於相鄰的該等匯流排電極20之間的該等指形電極30的相對端31所定義。亦即，將所有相 對端31依序連線起來，可以得到帶狀絕緣結構70。在圖5A中，不連續水平電極61與62有不規則的配置，且帶狀絕緣結構70並非貫穿所有指形電極30。在圖5B中，帶狀絕緣結構70貫穿指形電極30及不連續水平電極61與62。在圖5C中，有靠近不連續水平電極61與62有多條連接電極90連接三條指形電極30，以提升電流。值得注意的是，在匯流排電極20之間的指形電極30是採用不連續的斷續直線，而其他部分的指形電極30也可以呈不連續狀，且斷開的區段可以是一個或多個，而多個斷開的區段的排列可以是規則式排列或不規則式排列。

圖6與圖7顯示圖1之多個變化例的太陽能電池的局部放大俯視圖。如圖6與7所示，位於帶狀絕緣結構70之一側之指形電極30的該等相對端31係由一條不連續連接電極80所連接。圖6與圖7之差異在於兩條不連續連接電極80的錯位程度。

圖8A顯示圖1之另一變化例的太陽能電池的俯視圖。如圖8A所示，本實施方式係類似於圖1，不同之處在於該等指形電極30形成交叉結構。這種設計是匯流排電極的夾角呈非直角的交錯指形電極，且相較於單一斜向排列的指形電極，可以刪減部分的指形電極。譬如以圖1的指形電極的排列密度的一半，利用雙重斜向的指形電極可以排列出圖8A的交錯指形電極。圖8B與8C顯示基於圖8A的兩個變化例。在圖8B的佈局中，指形電極30是不連續的線段，以形成多個平行四邊形。圖8C類似於圖8B，不同之處在於平行四邊形的排列方向。

圖9A至9F顯示圖1之其他一變化例的太陽能電池的局部放大俯視圖。如圖9A所示，本實施方案係類似於圖8A，不同之處在於該多條指形電極30形成一帶狀絕緣結構70，位於相鄰的該等匯流排電極20之間，該帶狀絕緣結構70的輪廓係由位於相鄰的該等匯流排 電極20之間的該等指形電極30的相對端31所定義。帶狀絕緣結構70亦可以減少遮光面積，而不連續連接電極80可以降低暗指形電極(dark finger lines)的不良影響。圖9B係類似於9A，不同之處在於圖9A的兩個鄰近的相對端31連接成歪斜線，而圖9B的兩個鄰近的相對端31連接成水平線。圖9C係類似於圖9A，不同之處在於某些指形電極是不連續的線段，因而形成多個平行四邊形。圖9D係類欲於圖9B，不同之處在於某些指形電極是不連續的線段，因而形成多個平行四邊形。圖9E係類似於圖9C，不同之處在於平行四邊形的排列方向。圖9F係類似於圖9D，不同之處在於平行四邊形的排列方向。其他有各種可能的變化，於此不再贅述。

圖10A至10C顯示圖1之其他變化例的太陽能電池的局部放大俯視圖。圖10A係類似於圖8，不同之處在於不連續周邊電極60更包含兩不連續垂直電極63、64。圖10B係類似於圖10A，不同之處在於圖10B的不連續垂直電極63係與圖10A的不連續垂直電極63錯開。圖10C係類似於圖10A，不同之處在於左右兩側沒有不連續垂直電極或連續垂直電極來連接至指形電極30。以上這些變化都可以依據需求改變，仍能達成本新型的效果。

藉由本新型之上述太陽能電池，可以在不改變指形電極的總長度的情形下，藉著與匯流排電極的夾角呈現直角的指形電極之末端與周邊電極的各種連接方式，減少周邊電極的長度，減少遮陽增加受光面積而提高太陽能電池的發電效率。此外，可藉由與匯流排電極夾角呈非直角的交錯指形電極之部分的刪減，進一步降低指形電極的總長度，來減少遮陽與增加受光面積而提高太陽能電池的發電效率。

在較佳實施例之詳細說明中所提出之具體實施例僅用以 方便說明本新型之技術內容，而非將本新型狹義地限制於上述實施例，在不超出本新型之精神及以下申請專利範圍之情況，所做之種種變化實施，皆屬於本新型之範圍。

Ang‧‧‧夾角

1‧‧‧太陽能電池

3A-3A及3B-3B‧‧‧線

10‧‧‧電池本體

10A‧‧‧正面

20‧‧‧匯流排電極

30‧‧‧指形電極

60‧‧‧不連續周邊電極

61‧‧‧不連續水平電極

61A、61B‧‧‧電極線段

62‧‧‧不連續水平電極

62A、62B‧‧‧電極線段

Claims (11)

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；多條匯流排電極，形成於該電池本體之一正面上；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多條匯流排電極收集該多個電荷以供輸出；以及一不連續周邊電極，形成於該電池本體之該正面上，並圍繞且電連接至該多條匯流排電極與該多條指形電極。
2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中該不連續周邊電極包含一不連續水平電極，該不連續水平電極的長度方向實質上垂直於該多條匯流排電極的長度方向。
3. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中該不連續周邊電極包含兩不連續水平電極，該兩不連續水平電極的長度方向實質上垂直於該多條匯流排電極的長度方向，且分別位於該電池本體之該正面的上下側。
4. 如申請專利範圍第3項所述之太陽能電池，其中該不連續周邊電極更包含兩不連續垂直電極，該兩不連續垂直電極的長度方向實質上平行於該多條匯流排電極的長度方向，且分別位於該電池本體之該正面的左右側。
5. 如申請專利範圍第3項所述之太陽能電池，其中各該不連續水平電極的電極線段直接連接至該多條匯流排電極之其一。
6. 如申請專利範圍第3項所述之太陽能電池，其中各該不連續水平電極的電極線段與該多條匯流排電極沒有直接連接。
7. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中該多條指形電極形成一帶狀絕緣結構，位於相鄰的該等匯流排電極之間，該帶狀絕緣結構的輪廓係由位於相鄰的該等匯流排電極之間的該等指形電極的相對端所定義。
8. 如申請專利範圍第7項所述之太陽能電池，其中位於該帶狀絕緣結構之一側之該等指形電極的該等相對端係由一條不連續連接電極所連接。
9. 如申請專利範圍第7項所述之太陽能電池，其中該等指形電極形成交叉結構。
10. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中該等指形電極形成交叉結構。
11. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中各該指形電極呈不連續狀。