TWM523192U - 高功率太陽能電池模組 - Google Patents

Description

高功率太陽能電池模組

本新型創作是有關於一種太陽能電池模組，且特別是有關於一種高功率太陽能電池模組。

近年來，隨著環保意識高漲以及石化能源的短缺，替代能源與再生能源便成了熱門的議題。太陽能電池可將太陽能轉換成電能，且光電轉換的過程中不會產生二氧化碳或氮化物等對環境有害的物質，因此，太陽能電池成為近幾年再生能源研究上相當重要且受歡迎的一環。

一般而言，太陽能電池包括主動層以及配置於主動層兩對側的電極層。當光束照射至太陽能電池時，主動層受光能的作用可產生電子-電洞對。藉由兩電極層之間電場使電子與電洞分別往兩電極層移動，而產生電能的儲存形態。此時若外加負載電路，便可輸出電能而驅動電子裝置。

目前太陽能電池模組因輸出功率有限，而難以提供家庭及工業所需之電力。是以，如何提升太陽能電池模組的輸出功率，便成為未來的趨勢。

本新型創作提供一種高功率太陽能電池模組，其具有高輸出功率。

本新型創作的一種高功率太陽能電池模組，其包括蓋板、背板、第一封裝膜、第二封裝膜、多個N型太陽能電池以及多條反射式連接帶。背板與蓋板相對。第一封裝膜位於蓋板與背板之間。第二封裝膜位於第一封裝膜與背板之間。N型太陽能電池位於第一封裝膜與第二封裝膜之間，且各N型太陽能電池包括N型半導體基板、P型重摻雜半導體層、N型重摻雜半導體層、第一圖案化導電層、第二圖案化導電層、第一介電層以及第二介電層。N型半導體基板具有第一表面以及第二表面。第二表面相對於第一表面且位於第一表面與背板之間。P型重摻雜半導體層配置在第一表面上。N型重摻雜半導體層配置在第二表面上。第一圖案化導電層與第一介電層配置在P型重摻雜半導體層上，且第一介電層位於第一圖案化導電層以外的區域。第二圖案化導電層與第二介電層配置在N型重摻雜半導體層上，且第二介電層位於第二圖案化導電層以外的區域。反射式連接帶位於第一封裝膜與第二封裝膜之間，且任兩相鄰的N型太陽能電池被其中至少一反射式連接帶沿第一方向串接。各反射式連接帶具有多條三角柱狀結構。各三角柱狀結構指向蓋板並沿第一方向延伸。

在本新型創作的一實施例中，上述的反射式連接帶分別透過熱固性導電黏著層固定在第一圖案化導電層以及第二圖案化導電層上。

在本新型創作的一實施例中，上述的第一圖案化導電層包括至少一第一匯流電極。各第一匯流電極沿第一方向延伸。反射式連接帶分別透過熱固性導電黏著層固定在N型太陽能電池的第一匯流電極上。

在本新型創作的一實施例中，上述的第一圖案化導電層更包括多條第一指狀電極。第一指狀電極與所述至少一第一匯流電極連接，且第一指狀電極沿第一方向排列。

在本新型創作的一實施例中，上述的各第一匯流電極包括至少一開口。

在本新型創作的一實施例中，上述的第二圖案化導電層包括至少一第二匯流電極。各第二匯流電極沿第一方向延伸。反射式連接帶分別透過熱固性導電黏著層固定在N型太陽能電池的第二匯流電極上。

在本新型創作的一實施例中，上述的第二圖案化導電層更包括多條第二指狀電極。第二指狀電極與所述至少一第二匯流電極連接，且第二指狀電極沿第一方向排列。

在本新型創作的一實施例中，上述的各第二匯流電極包括至少一開口。

在本新型創作的一實施例中，上述的背板面向蓋板的表面具有多個微結構。微結構將自蓋板入射進高功率太陽能電池模組的光束反射，並使光束在蓋板經由全反射而反射至其中一N型太陽能電池。

在本新型創作的一實施例中，上述的各反射式連接帶的寬度落在0.5 mm至1.5 mm的範圍內，且各反射式連接帶的厚度落在0.15 mm至0.3 mm的範圍內。

在本新型創作的一實施例中，上述的各反射式連接帶還具有反射層。反射層設置在三角柱狀結構上，其中反射層的反射率高於60 %，且反射層的厚度落在0.3 μm至10 μm的範圍內。

在本新型創作的一實施例中，上述的反射層是銀反射層。

基於上述，由於N型太陽能電池具有高光電轉換效率，且反射式連接帶的三角柱狀結構有助於提升光的利用率，因此，本新型創作的高功率太陽能電池模組可具有高的輸出功率。

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。

圖1A是依照本新型創作的一實施例的一種高功率太陽能電池模組的局部剖面示意圖。圖1B是圖1A的高功率太陽能電池模組的一種局部上視示意圖。圖1C是沿圖1B中剖線I-I’的第一種剖面示意圖。圖1D是圖1C中N型太陽能電池的上視示意圖。請參照圖1A至圖1C，高功率太陽能電池模組100包括蓋板110、背板120、第一封裝膜130、第二封裝膜140、多個N型太陽能電池150以及多條反射式連接帶160。

蓋板110可為高機械強度的硬質基板，以保護位於其下的元件。此外，蓋板110的材質採用透光材質，以使來自外界的光束L能夠穿透蓋板110，並被N型太陽能電池150吸收。所述透光材質泛指一般具有高光穿透率的材質，而不用以限定光穿透率為100 %的材質。舉例而言，蓋板110可以是低鐵玻璃基板，但不以此為限。

背板120與蓋板110相對。背板120亦可為高機械強度的硬質基板，以保護位於其上的元件。此外，背板120的材質可採用透光材質或非透光材質。當背板120的材質採用透光材質時，高功率太陽能電池模組100可為雙面受光太陽能電池模組，其中來自外界的光束L能夠穿透蓋板110以及背板120，並被N型太陽能電池150吸收。當背板120的材質採用非透光材質時，高功率太陽能電池模組100可為單面受光太陽能電池模組，其中來自外界的光束L能夠穿透蓋板110，並被N型太陽能電池150吸收。

在本實施例中，高功率太陽能電池模組100例如為單面受光太陽能電池模組，且背板120採用反射式背板，以提升光利用率。請參照圖1C，背板120面向蓋板110的表面S120可具有多個微結構122。微結構122適於將自蓋板110入射進高功率太陽能電池模組100的光束L反射，使光束L朝蓋板110傳遞並且在蓋板110經由全反射而反射至其中一N型太陽能電池150。舉例而言，光束L例如在蓋板110的外表面SO發生全反射，而朝N型太陽能電池150傳遞。因此，反射式背板有助於提升光束L被N型太陽能電池150吸收的機會。在另一實施例中，高功率太陽能電池模組100可為雙面受光太陽能電池模組，且背板120可為穿透式背板。在此架構下，背板120面向蓋板110的表面S120可為平面。

第一封裝膜130位於蓋板110與背板120之間。第二封裝膜140位於第一封裝膜130與背板120之間。進一步而言，第一封裝膜130以及第二封裝膜140分別位於N型太陽能電池150的相對兩表面，用以密封N型太陽能電池150。第一封裝膜130以及第二封裝膜140的材質採用適於阻隔環境中水氣及氧氣的材質。此外，第一封裝膜130以及第二封裝膜140的材質可選用高光穿透率的材質，且可以是紫外光可穿透的材質。如此，可提升光束L穿透第一封裝膜130且傳遞至N型太陽能電池150的機率，以及提升被背板120反射之光束L穿透第二封裝膜140且傳遞至N型太陽能電池150的機率。舉例而言，第一封裝膜130以及第二封裝膜140對於波長在250 nm至340 nm的範圍內的光束的光穿透率高於70 %。此外，第一封裝膜130以及第二封裝膜140的材質可以是乙烯醋酸乙烯酯 (Ethylene Vinyl Acetate, EVA)、聚乙烯醇縮丁醛 (Poly Vinyl Butyral, PVB)、聚烯烴 (Polyolefin)、聚氨酯 (Polyurethane)、矽氧烷 (Silicone)或透明高分子絕緣接著膠材。

N型太陽能電池150位於第一封裝膜130與第二封裝膜140之間。圖1C繪示出N型太陽能電池150的其中一種實施型態，但N型太陽能電池150的結構可依設計需求改變，而不限於圖1C所繪示者。請參照圖1C，各N型太陽能電池150例如為N型鈍化發射極背面完全擴散(Passivated Emitter, Rear Totally Diffused, PERT) 太陽能電池，其可包括N型半導體基板151、P型重摻雜半導體層152、N型重摻雜半導體層153、第一圖案化導電層154、第二圖案化導電層155、第一介電層156以及第二介電層157。

N型半導體基板151例如為N型矽基板，其具有第一表面S1以及第二表面S2。第二表面S2相對於第一表面S1且位於第一表面S1與背板120之間。第一表面S1以及第二表面S2的其中至少一者可選擇性地形成織化 (textured)表面，以提升光束L的吸收率，但不以此為限。

P型重摻雜半導體層152配置在第一表面S1上。N型重摻雜半導體層153配置在第二表面S2上。第一圖案化導電層154與第一介電層156配置在P型重摻雜半導體層152上，且第一介電層156位於第一圖案化導電層154以外的區域。第二圖案化導電層155與第二介電層157配置在N型重摻雜半導體層153上，且第二介電層157位於第二圖案化導電層155以外的區域。第一介電層156與第二介電層157適於提供鈍化及抗反射的效果。舉例而言，第一介電層156與第二介電層157可分別為氮化矽層或氧化矽層。

第一圖案化導電層154與第二圖案化導電層155的材質可分別為金屬。為減少第一圖案化導電層154遮蔽光束的比例，第一圖案化導電層154可具有圖案化設計。請參照圖1D，第一圖案化導電層154可包括至少一第一匯流電極BE1(圖1D示意性繪示出4條第一匯流電極BE1，但不以此為限)。各第一匯流電極BE1沿第一方向D1延伸，且第一匯流電極BE1沿第二方向D2排列。第二方向D2與第一方向D1相交且例如彼此垂直。此外，第一圖案化導電層154還可進一步包括多條第一指狀電極F1。第一指狀電極F1與第一匯流電極BE1連接，且第一指狀電極F1沿第一方向D1排列。

在本實施例中，第二圖案化導電層155採用與第一圖案化導電層154相同的圖案化設計。具體地，第二圖案化導電層155包括至少一第二匯流電極BE2(圖1D示意性繪示出4條第二匯流電極BE2，但不以此為限)以及多條第二指狀電極F2。各第二匯流電極BE2沿第一方向D1延伸，且第二匯流電極BE2沿第二方向D2排列。第二指狀電極F2與第二匯流電極BE2連接，且第二指狀電極F2沿第一方向D1排列。然而，本新型創作不以此為限。在另一實施例中，第二圖案化導電層155與第一圖案化導電層154的圖案化設計可不相同。

反射式連接帶160位於第一封裝膜130與第二封裝膜140之間，且任兩相鄰的N型太陽能電池150被其中至少一反射式連接帶160沿第一方向D1串接，而形成多條沿第二方向D2排列的電池串R。在本實施例中，任兩相鄰的N型太陽能電池150被其中4條反射式連接帶160沿第一方向D1串接，但本新型創作不限於此。

各反射式連接帶160具有多條三角柱狀結構162。各三角柱狀結構162指向蓋板110並沿第一方向D1延伸。各三角柱狀結構162的形狀可為等腰三角形。在本實施例中，各三角柱狀結構162的頂角θ例如落在60度至160度的範圍內。此外，各反射式連接帶160的寬度W160落在0.5 mm至1.5 mm的範圍內，且各反射式連接帶160的厚度H160落在0.15 mm至0.3 mm的範圍內，但不以此為限。

頂角θ的設計可搭配各N型太陽能電池150所對應的反射式連接帶160的數量，以使光的利用率最佳化。具體地，照射至反射式連接帶160的光束L經由三角柱狀結構162的反射會傳遞至蓋板110，因此藉由適當調變頂角θ，可使傳遞至蓋板110的光束L在蓋板110(如外表面SO)發生全反射，而有機會再次傳遞至N型太陽能電池150。藉由適當調變反射式連接帶160的數量(亦即調變反射式連接帶160的間距)，可使在蓋板110全反射的光束L傳遞至相鄰兩反射式連接帶160之間，而被N型太陽能電池150吸收。因此，藉由調變各N型太陽能電池150所對應的反射式連接帶160的數量以及三角柱狀結構162的頂角θ，本實施例可使光的利用率最佳化，進而提升高功率太陽能電池模組100的輸出功率。

為使反射式連接帶160與N型太陽能電池150之間緊密地接合，反射式連接帶160可分別透過熱固性導電黏著層AD固定在第一圖案化導電層154以及第二圖案化導電層155上。在本實施例中，反射式連接帶160分別透過熱固性導電黏著層AD固定在N型太陽能電池150的第一匯流電極BE1以及第二匯流電極BE2上，但不以此為限。熱固性導電黏著層AD可以是任何含有導電粒子且可藉由升溫製程而固化的黏著層。舉例而言，熱固性導電黏著層AD可以是台灣專利公告號I284328所記載的導電性糊料，但不以此為限。

另外，各反射式連接帶160可以進一步具有反射層164，以進一步提升反射式連接帶160的反射率。反射層164設置在三角柱狀結構162上，其中反射層164的反射率高於60 %，且反射層164的厚度H164例如落在0.3 μm至10 μm的範圍內。舉例而言，反射層164是銀反射層，但不以此為限。

由於N型太陽能電池150具有高光電轉換效率，且反射式連接帶160的三角柱狀結構162有助於提升光的利用率，因此，高功率太陽能電池模組100可具有高的輸出功率。

依據不同之需求，高功率太陽能電池模組100還可進一步包括此領域所知悉的元件，如用以串聯電池串R的多條匯流帶170(請參照圖1B)、旁路二極體(未繪示)、接線盒(未繪示)等，於此便不再贅述。

圖2A是沿圖1B中剖線I-I’的第二種剖面示意圖。圖2B是圖2A中N型太陽能電池的上視示意圖。請參照圖2A及圖2B，高功率太陽能電池模組100’相似於圖1B及圖1C的高功率太陽能電池模組100，且相同或相似的元件以相同或相似的標號表示，於此不再贅述。高功率太陽能電池模組100’與高功率太陽能電池模組100的主要差異在於，第一圖案化導電層154’的各第一匯流電極BE1’以及第二圖案化導電層155’的各第二匯流電極BE2’分別包括至少一開口O。圖2B繪示各第一匯流電極BE1’以及各第二匯流電極BE2’分別包括兩個開口O，但本新型創作不用以限定開口O的數量及其配置位置。另外，如圖2A所示，在反射式連接帶160透過熱固性導電黏著層AD固定在第一匯流電極BE1’以及第二匯流電極BE2’上後，熱固性導電黏著層AD部分填入開口O中。

本實施例的高功率太陽能電池模組100’的背板120亦採用反射式背板，以在單面受光的架構下，提升光的利用率，但不以此為限。在雙面受光的架構下，背板120可為穿透式背板。在此架構下，背板120面向蓋板110的表面S120可為平面。

綜上所述，由於N型太陽能電池具有高光電轉換效率，且反射式連接帶的三角柱狀結構有助於提升光的利用率，因此，本新型創作的高功率太陽能電池模組可具有高的輸出功率。

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、100’‧‧‧高功率太陽能電池模組
110‧‧‧蓋板
120‧‧‧背板
122‧‧‧微結構
130‧‧‧第一封裝膜
140‧‧‧第二封裝膜
150‧‧‧N型太陽能電池
151‧‧‧N型半導體基板
152‧‧‧P型重摻雜半導體層
153‧‧‧N型重摻雜半導體層
154、154’‧‧‧第一圖案化導電層
155、155’‧‧‧第二圖案化導電層
156‧‧‧第一介電層
157‧‧‧第二介電層
160‧‧‧反射式連接帶
162‧‧‧三角柱狀結構
164‧‧‧反射層
170‧‧‧匯流帶
AD‧‧‧熱固性導電黏著層
BE1、BE1’‧‧‧第一匯流電極
BE2、BE2’‧‧‧第二匯流電極
D1‧‧‧第一方向
D2‧‧‧第二方向
F1‧‧‧第一指狀電極
F2‧‧‧第二指狀電極
H160、H164‧‧‧厚度
I-I’‧‧‧剖線
L‧‧‧光束
O‧‧‧開口
R‧‧‧電池串
S1‧‧‧第一表面
S2‧‧‧第二表面
S120‧‧‧表面
SO‧‧‧外表面
W160‧‧‧寬度
θ‧‧‧頂角

圖1A是依照本新型創作的一實施例的一種高功率太陽能電池模組的局部剖面示意圖。 圖1B是圖1A的高功率太陽能電池模組的一種局部上視示意圖。 圖1C是沿圖1B中剖線I-I’的第一種剖面示意圖。 圖1D是圖1C中N型太陽能電池的上視示意圖。 圖2A是沿圖1B中剖線I-I’的第二種剖面示意圖。 圖2B是圖2A中N型太陽能電池的上視示意圖。

100‧‧‧高功率太陽能電池模組

110‧‧‧蓋板

120‧‧‧背板

122‧‧‧微結構

130‧‧‧第一封裝膜

140‧‧‧第二封裝膜

150‧‧‧N型太陽能電池

151‧‧‧N型半導體基板

152‧‧‧P型重摻雜半導體層

153‧‧‧N型重摻雜半導體層

154‧‧‧第一圖案化導電層

155‧‧‧第二圖案化導電層

156‧‧‧第一介電層

157‧‧‧第二介電層

160‧‧‧反射式連接帶

162‧‧‧三角柱狀結構

164‧‧‧反射層

AD‧‧‧熱固性導電黏著層

BE1‧‧‧第一匯流電極

BE2‧‧‧第二匯流電極

D1‧‧‧第一方向

D2‧‧‧第二方向

H160、H164‧‧‧厚度

L‧‧‧光束

S1‧‧‧第一表面

S2‧‧‧第二表面

S120‧‧‧表面

SO‧‧‧外表面

W160‧‧‧寬度

θ‧‧‧頂角

Claims (12)

1. 一種高功率太陽能電池模組，包括： 一蓋板； 一背板，與該蓋板相對； 一第一封裝膜，位於該蓋板與該背板之間； 一第二封裝膜，位於該第一封裝膜與該背板之間； 多個N型太陽能電池，位於該第一封裝膜與該第二封裝膜之間，且各該N型太陽能電池包括一N型半導體基板、一P型重摻雜半導體層、一N型重摻雜半導體層、一第一圖案化導電層、一第二圖案化導電層、一第一介電層以及一第二介電層，該N型半導體基板具有一第一表面以及一第二表面，該第二表面相對於該第一表面且位於該第一表面與該背板之間，該P型重摻雜半導體層配置在該第一表面上，該N型重摻雜半導體層配置在該第二表面上，該第一圖案化導電層與該第一介電層配置在該P型重摻雜半導體層上，且該第一介電層位於該第一圖案化導電層以外的區域，該第二圖案化導電層與該第二介電層配置在該N型重摻雜半導體層上，且該第二介電層位於該第二圖案化導電層以外的區域；以及 多條反射式連接帶，位於該第一封裝膜與該第二封裝膜之間，且任兩相鄰的N型太陽能電池被其中至少一反射式連接帶沿一第一方向串接，其中各該反射式連接帶具有多條三角柱狀結構，各該三角柱狀結構指向該蓋板並沿該第一方向延伸。
2. 如申請專利範圍第1項所述的高功率太陽能電池模組，其中該些反射式連接帶分別透過一熱固性導電黏著層固定在該第一圖案化導電層以及該第二圖案化導電層上。
3. 如申請專利範圍第1項所述的高功率太陽能電池模組，其中該第一圖案化導電層包括至少一第一匯流電極，各該第一匯流電極沿該第一方向延伸，該些反射式連接帶分別透過一熱固性導電黏著層固定在該些N型太陽能電池的該些第一匯流電極上。
4. 如申請專利範圍第3項所述的高功率太陽能電池模組，其中該第一圖案化導電層更包括多條第一指狀電極，該些第一指狀電極與該至少一第一匯流電極連接，且該些第一指狀電極沿該第一方向排列。
5. 如申請專利範圍第3項所述的高功率太陽能電池模組，其中各該第一匯流電極包括至少一開口。
6. 如申請專利範圍第1項所述的高功率太陽能電池模組，其中該第二圖案化導電層包括至少一第二匯流電極，各該第二匯流電極沿該第一方向延伸，該些反射式連接帶分別透過一熱固性導電黏著層固定在該些N型太陽能電池的該些第二匯流電極上。
7. 如申請專利範圍第6項所述的高功率太陽能電池模組，其中該第二圖案化導電層更包括多條第二指狀電極，該些第二指狀電極與該至少一第二匯流電極連接，且該些第二指狀電極沿該第一方向排列。
8. 如申請專利範圍第6項所述的高功率太陽能電池模組，其中各該第二匯流電極包括至少一開口。
9. 如申請專利範圍第1項所述的高功率太陽能電池模組，其中該背板面向該蓋板的表面具有多個微結構，該些微結構將自該蓋板入射進該高功率太陽能電池模組的一光束反射，並使該光束在該蓋板經由全反射而反射至其中一N型太陽能電池。
10. 如申請專利範圍第1項所述的高功率太陽能電池模組，其中各該反射式連接帶的寬度落在0.5 mm至1.5 mm的範圍內，且各該反射式連接帶的厚度落在0.15 mm至0.3 mm的範圍內。
11. 如申請專利範圍第1項所述的高功率太陽能電池模組，其中各該反射式連接帶還具有一反射層，該反射層設置在該些三角柱狀結構上，其中該反射層的反射率高於60 %，且該反射層的厚度落在0.3 μm至10 μm的範圍內。
12. 如申請專利範圍第11項所述的高功率太陽能電池模組，其中該反射層是銀反射層。