一種太陽能電池以及太陽能模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種太陽能電池以及太陽能模塊。該太陽能電池包括：半導(dǎo)體基板，具有一PN結(jié)部；多個(gè)第一匯流電極，被設(shè)置為間隔分布在半導(dǎo)體基板的一側(cè)；多個(gè)第二匯流電極，被設(shè)置為間隔分布在所述半導(dǎo)體基板的相對側(cè)，兩匯流電極相互平行；以及多個(gè)指狀電極，與第一匯流電極位于半導(dǎo)體基板的相同側(cè)，且電性耦接至第一匯流電極。兩匯流電極具有一重疊區(qū)域，并且對應(yīng)于重疊區(qū)域的第一匯流電極兩側(cè)不與指狀電極相接觸。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的指狀電極在上述重疊區(qū)域兩側(cè)并不與第一匯流電極相接觸，因而可顯著減少熱循環(huán)測試時(shí)的高剪切應(yīng)力區(qū)域的介面數(shù)目，提升太陽能模塊的輸出電流和輸出功率的穩(wěn)定性。
【專利說明】—種太陽能電池以及太陽能模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種網(wǎng)版印刷技術(shù)(Screen Printing),尤其涉及一種采用該網(wǎng)版印刷技術(shù)制作的太陽能電池以及由該太陽能電池電性串聯(lián)連接的太陽能模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，由于環(huán)境污染的問題越來越嚴(yán)重，很多國家開始開發(fā)新的綠色能源來減少環(huán)境污染的問題。太陽能電池可將太陽的光能轉(zhuǎn)化為電能，且這種轉(zhuǎn)換并不會(huì)產(chǎn)生任何污染性的物質(zhì)，因此太陽能電池的相關(guān)應(yīng)用逐漸受到重視。
[0003]太陽能電池又稱為“太陽能芯片”或“光電池”，是一種利用太陽光直接發(fā)電的光電半導(dǎo)體薄片。它只要被光照到，瞬間就可輸出電壓及在有回路的情況下產(chǎn)生電流。在物理學(xué)上稱為太陽能光伏(Ph0t0V0ltaic，PV)，簡稱光伏。太陽能電池是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)直接吸收太陽光來發(fā)電，其發(fā)電原理是當(dāng)太陽光照射在太陽能電池的半導(dǎo)體PN結(jié)時(shí)，使得PN結(jié)的P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體分別產(chǎn)生空穴(hole)與電子(electron)，在PN結(jié)電場的作用下，光生空穴流向P區(qū)，光生電子流向N區(qū)，接通電路后就形成了電流。
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)中,太陽能模塊使用熱風(fēng)或紅外線加熱將焊帶(ribbon)與匯流電極做焊接，以便達(dá)到太陽能電池串聯(lián)的目的。與此同時(shí)，為確保焊帶與匯流電極的焊接質(zhì)量，太陽能模塊需通過IEC61215規(guī)范的TC200 (Test Cycle，熱循環(huán))測試。簡而言之，IEC61215《地面用晶體硅光伏組件-設(shè)計(jì)鑒定和定型》是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了地面用光伏組件設(shè)計(jì)鑒定和定型的要求，該組件是在GB/T4797.1中所定義的一般室外氣候條件下長期使用，以便在盡可能合理的經(jīng)費(fèi)和時(shí)間內(nèi)確定組件的電性能和熱性能，表明組件能夠在規(guī)定的氣候條件下長期使用。其中，熱循環(huán)測試決定組件承受熱、疲勞和其它由溫度重復(fù)變化引起的壓力的能力。在測試過程中判斷電流是否中斷，有無目測到主要缺陷，且最大輸出功率的衰減不超過試驗(yàn)前的5%。然而，現(xiàn)有的太陽能模塊在進(jìn)行TC200熱循環(huán)測試后，往往會(huì)出現(xiàn)類似鋼琴鍵情形(指狀電極接觸到重疊區(qū)域所對應(yīng)的匯流電極兩側(cè))，這將引起太陽能模塊的輸出電流和功率的嚴(yán)重下降。
[0005]有鑒于此，如何對現(xiàn)有的太陽能模塊進(jìn)行改良設(shè)計(jì)，以消除現(xiàn)有的上述缺陷或不足，提升太陽能模塊的輸出電流和輸出功率的穩(wěn)定性，是業(yè)內(nèi)相關(guān)技術(shù)人員亟待解決的一項(xiàng)課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)中的太陽能模塊在設(shè)計(jì)時(shí)所存在的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種新穎的太陽能電池以及由該太陽能電池電性串聯(lián)連接的太陽能模塊，以便減少高剪切應(yīng)力區(qū)域的介面數(shù)目，提升太陽能模塊的輸出電流和輸出功率的穩(wěn)定性。
[0007]依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種太陽能電池，包括:
[0008]一半導(dǎo)體基板，具有一 PN結(jié)部；
[0009]多個(gè)第一匯流電極(bus bar)，被設(shè)置為間隔分布在所述半導(dǎo)體基板的一側(cè)；[0010]多個(gè)第二匯流電極(bus bar)，被設(shè)置為間隔分布在所述半導(dǎo)體基板的相對側(cè)，其中，所述第一匯流電極與所述第二匯流電極相互平行；以及
[0011]多個(gè)指狀電極(finger)，與所述第一匯流電極位于所述半導(dǎo)體基板的相同側(cè)，且電性耦接至所述第一匯流電極，
[0012]其中，所述第一匯流電極與所述第二匯流電極具有一重疊區(qū)域，并且對應(yīng)于所述重疊區(qū)域的所述第一匯流電極兩側(cè)不與所述指狀電極相接觸。
[0013]在其中的一實(shí)施例，所述太陽能電池包括彼此平行的一第一指狀電極和一第二指狀電極，所述第一指狀電極與所述第一匯流電極相接觸且所述第二指狀電極與所述第一匯流電極不接觸，其中所述第一指狀電極與所述第二指狀電極藉由一個(gè)或多個(gè)金屬電極電性接觸。
[0014]在其中的一實(shí)施例，所述金屬電極與所述第一指狀電極之間的夾角為任意角度。
[0015]在其中的一實(shí)施例，所述金屬電極的形狀為直線型、鋸齒型或方波型。
[0016]在其中的一實(shí)施例，所述金屬電極的寬度介于50微米至1.5毫米之間。
[0017]在其中的一實(shí)施例，所述金屬電極在豎直方向上的投影長度大于或等于所述重疊區(qū)域所對應(yīng)的高度。
[0018]依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種太陽能模塊，該太陽能模塊包括多個(gè)太陽能電池和多個(gè)焊帶(ribbon)。每個(gè)焊帶位于相鄰的兩個(gè)太陽能電池之間，藉由熱風(fēng)或紅外線加熱該焊帶使得多個(gè)太陽能電池電性串聯(lián)連接在一起。其中，該太陽能電池為依據(jù)本發(fā)明上述一個(gè)方面所述的太陽能電池。
[0019]采用本發(fā)明的太陽能電池以及太陽能模塊，第一匯流電極被設(shè)置為間隔分布在半導(dǎo)體基板的一側(cè)，第二匯流電極被設(shè)置為間隔分布在半導(dǎo)體基板的相對側(cè)，指狀電極與第一匯流電極位于半導(dǎo)體基板的相同側(cè)且電性耦接至第一匯流電極。第一匯流電極與第二匯流電極具有一重疊區(qū)域，并且對應(yīng)于重疊區(qū)域的第一匯流電極兩側(cè)不與指狀電極相接觸。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的半導(dǎo)體基板上的指狀電極在上述重疊區(qū)域兩側(cè)并不與第一匯流電極相接觸，因而可顯著減少熱循環(huán)測試時(shí)的高剪切應(yīng)力區(qū)域的介面數(shù)目，提升太陽能模塊的輸出電流和輸出功率的穩(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]讀者在參照附圖閱讀了本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】以后，將會(huì)更清楚地了解本發(fā)明的各個(gè)方面。其中，
[0021]圖1示出現(xiàn)有技術(shù)中的太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2A示出圖1的太陽能電池的半導(dǎo)體基板上方的匯流電極(front bus bar)的分布示意圖；
[0023]圖2B示出圖1的太陽能電池的半導(dǎo)體基板下方的匯流電極(rear bus bar)的分布示意圖；
[0024]圖3A示出圖1的太陽能電池的正面和背面各自匯流電極的重疊區(qū)域兩側(cè)的指狀電極的分布示意圖；
[0025]圖3B示出圖3A的太陽能電池在進(jìn)行TC200熱循環(huán)測試時(shí)，高剪切應(yīng)力的分布示意圖；[0026]圖4A示出依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，可減少剪切應(yīng)力的介面數(shù)量的第一實(shí)施例；
[0027]圖4B示出圖4A的太陽能電池的指狀電極在兩匯流電極之間的分布示意圖；
[0028]圖5A示出依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，可減少剪切應(yīng)力的介面數(shù)量的第二實(shí)施例；
[0029]圖5B示出圖5A的太陽能電池的指狀電極在兩匯流電極之間的分布示意圖；
[0030]圖6A示出依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，可減少剪切應(yīng)力的介面數(shù)量的第三實(shí)施例；以及
[0031]圖6B示出圖6A的太陽能電池的指狀電極在兩匯流電極之間的分布示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0032]為了使本申請所揭示的技術(shù)內(nèi)容更加詳盡與完備，可參照附圖以及本發(fā)明的下述各種具體實(shí)施例，附圖中相同的標(biāo)記代表相同或相似的組件。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下文中所提供的實(shí)施例并非用來限制本發(fā)明所涵蓋的范圍。此外，附圖僅僅用于示意性地加以說明，并未依照其原尺寸進(jìn)行繪制。
[0033]下面參照附圖，對本發(fā)明各個(gè)方面的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0034]圖1示出現(xiàn)有技術(shù)中的太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2A示出圖1的太陽能電池的半導(dǎo)體基板上方的匯流電極(front bus bar)的分布示意圖。圖2B示出圖1的太陽能電池的半導(dǎo)體基板下方的匯流電極(rear bus bar)的分布示意圖。
[0035]參照圖1,該太陽能電池包括一半導(dǎo)體基板、多個(gè)第一匯流電極(bus bar) 104、多個(gè)第二匯流電極106和多個(gè)指狀電極108。其中，該半導(dǎo)體基板具有一 PN結(jié)部，S卩，η型半導(dǎo)體100和P型半導(dǎo)體102。多個(gè)第一匯流電極被設(shè)置為間隔分布在半導(dǎo)體基板的上方，也可稱為正面匯流電極(front bus bar)。例如，圖2A示出第一匯流電極B1、B2和B3,其中，匯流電極BI到邊緣之間的間隔為SI，匯流電極BI與B2之間的間隔為S2，匯流電極B2與B3之間的間隔為S3，以及匯流電極B3與邊緣之間的間隔為S4。
[0036]多個(gè)第二匯流電極106被設(shè)置為間隔分布在半導(dǎo)體基板的相對側(cè)。第一匯流電極104與第二匯流電極106相互平行。為了降低材料成本，該第二匯流電極通常采用多個(gè)小塊構(gòu)成。例如，圖2B示出第二匯流電極C1、C2和C3。
[0037]此外，在半導(dǎo)體基板設(shè)有第一匯流電極104的同偵彳，還包括多個(gè)指狀電極(finger)108o這些指狀電極108電性稱接至第一匯流電極。藉由該指狀電極108,可收集PN結(jié)因接收光照所產(chǎn)生的電子空穴對，并傳送至第一匯流電極104。
[0038]圖3A示出圖1的太陽能電池的正面和背面各自匯流電極的重疊區(qū)域兩側(cè)的指狀電極的分布示意圖。圖3B示出圖3A的太陽能電池在進(jìn)行TC200熱循環(huán)測試時(shí)，高剪切應(yīng)力的分布示意圖。
[0039]參照圖3A，在現(xiàn)有技術(shù)中，第一匯流電極BI與第二匯流電極Cl具有一重疊區(qū)域，如圖中的虛線圈所示。多個(gè)指狀電極108與重疊區(qū)域所對應(yīng)的第一匯流電極BI相接觸。當(dāng)進(jìn)行TC200熱循環(huán)測試時(shí)，在重疊區(qū)域會(huì)出現(xiàn)很多類似鋼琴鍵的條紋。這是因?yàn)?，多個(gè)指狀電極108在重疊區(qū)域均與第一匯流電極BI直接接觸，測試時(shí)會(huì)產(chǎn)生高剪切應(yīng)力的介面，其剪切應(yīng)力的分布如圖3B所示,這將大大降低太陽能模塊的輸出電流和輸出功率的穩(wěn)定性。此外，在圖3B中，還包括多個(gè)焊帶(ribbon) 110。每一焊帶110位于相鄰的兩個(gè)太陽能電池之間，藉由熱風(fēng)或紅外線加熱焊帶110可實(shí)現(xiàn)多個(gè)太陽能電池電性串聯(lián)連接在一起。[0040]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種新穎的太陽能電池，對重疊區(qū)域的指狀電極進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。圖4A示出依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，可減少剪切應(yīng)力的介面數(shù)量的第一實(shí)施例。圖4B示出圖4A的太陽能電池的指狀電極在兩匯流電極之間的分布示意圖。
[0041]參照圖4A，在本發(fā)明的太陽能電池中，第一匯流電極BI與第二匯流電極Cl (圖中未標(biāo)示)具有一重疊區(qū)域A (overlap area)，如圖中的斜線陰影所示。重疊區(qū)域A的高度為H1，在重疊區(qū)域的左側(cè)和右側(cè)，沒有任何指狀電極與第一匯流電極BI直接接觸。因此，本發(fā)明可顯著降低高剪切應(yīng)力的介面數(shù)量，提升太陽能模塊的運(yùn)行穩(wěn)定性。
[0042]在一較佳實(shí)施例中，太陽能電池包括彼此平行的一第一指狀電極402和一第二指狀電極400，第一指狀電極402位于重疊區(qū)域A之外，與第一匯流電極BI相接觸。第二指狀電極400位于重疊區(qū)域A的左側(cè)，與第一匯流電極不接觸。該第一指狀電極402與第二指狀電極400藉由一個(gè)或多個(gè)金屬電極404電性接觸。
[0043]類似地，重疊區(qū)域A右側(cè)的兩指狀電極(一個(gè)與第一匯流電極BI接觸，另一個(gè)與第一匯流電極BI不接觸)透過金屬電極406和408電性接觸。此外,金屬電極404與第一指狀電極402之間的夾角可為任意角度(諸如傾斜或豎直)。再者，金屬電極的形狀也可為直線型、鋸齒型、方波型或其它類型。此外，金屬電極的寬度介于50微米至1.5毫米之間。較佳地，金屬電極在豎直方向上的投影長度大于或等于重疊區(qū)域所對應(yīng)的高度H1。
[0044]類似地，藉由金屬電極410和/或金屬電極412，可將重疊區(qū)域所對應(yīng)的第一匯流電極B3兩側(cè)的指狀電極電性耦接至其它的指狀電極，這些指狀電極位于重疊區(qū)域之外且與第一匯流電極B3相接觸。藉由金屬電極414也可實(shí)現(xiàn)兩類指狀電極電性耦接的功能，如圖4B所示。
[0045]圖5A示出依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，可減少剪切應(yīng)力的介面數(shù)量的第二實(shí)施例。圖5B示出圖5A的太陽能電池的指狀電極在兩匯流電極之間的分布示意圖。
[0046]參照圖5A，重疊區(qū)域所對應(yīng)的第一匯流電極BI兩側(cè)具有指狀電極500和502，重疊區(qū)域?qū)?yīng)的第一匯流電極B2左側(cè)具有指狀電極504。其中，指狀電極500靠近重疊區(qū)域的端點(diǎn)為Tl，指狀電極502靠近重疊區(qū)域的端點(diǎn)為T2，指狀電極504靠近重疊區(qū)域的端點(diǎn)為T3。本發(fā)明的太陽能電池由于在重疊區(qū)域兩側(cè)沒有任何指狀電極與第一匯流電極直接接觸，則端點(diǎn)T1、T2和Τ3到對應(yīng)的第一匯流電極的距離均必須大于O。此外，端點(diǎn)Tl到第一匯流電極BI的距離可不必等于端點(diǎn)Τ2到第一匯流電極BI的距離。
[0047]類似地，在圖5Β中，重疊區(qū)域所對應(yīng)的第一匯流電極Β2兩側(cè)具有指狀電極506，重疊區(qū)域?qū)?yīng)的第一匯流電極Β3兩側(cè)具有指狀電極508和510。其中，指狀電極506靠近重疊區(qū)域的端點(diǎn)為Τ4，指狀電極508靠近重疊區(qū)域的端點(diǎn)為Τ5，指狀電極510靠近重疊區(qū)域的端點(diǎn)為Τ6。本發(fā)明的太陽能電池由于在重疊區(qū)域兩側(cè)沒有任何指狀電極與第一匯流電極直接接觸，則端點(diǎn)Τ4、Τ5和Τ6到對應(yīng)的第一匯流電極的距離均必須大于O。
[0048]圖6Α示出依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，可減少剪切應(yīng)力的介面數(shù)量的第三實(shí)施例。圖6Β示出圖6Α的太陽能電池的指狀電極在兩匯流電極之間的分布示意圖。
[0049]參照圖6Α和圖6Β，如圖2Α所述，匯流電極BI到邊緣之間的間隔為SI，匯流電極BI與Β2之間的間隔為S2，匯流電極Β2與Β3之間的間隔為S3，以及匯流電極Β3與邊緣之間的間隔為S4。[0050]重疊區(qū)域所對應(yīng)的第一匯流電極BI兩側(cè)具有金屬電極600和602，重疊區(qū)域?qū)?yīng)的第一匯流電極B2左側(cè)具有金屬電極604，重疊區(qū)域所對應(yīng)的第一匯流電極B2右側(cè)具有金屬電極606,重疊區(qū)域?qū)?yīng)的第一匯流電極B3兩側(cè)具有金屬電極608和610。其中，金屬電極600到對應(yīng)指狀電極的靠近重疊區(qū)域的端點(diǎn)的長度為LI，金屬電極602到對應(yīng)指狀電極的靠近重疊區(qū)域的端點(diǎn)的長度為L2，金屬電極604到對應(yīng)指狀電極的靠近重疊區(qū)域的端點(diǎn)的長度為L3，金屬電極606到對應(yīng)指狀電極的靠近重疊區(qū)域的端點(diǎn)的長度為L4，金屬電極608到對應(yīng)指狀電極的靠近重疊區(qū)域的端點(diǎn)的長度為L5，金屬電極610到對應(yīng)指狀電極的靠近重疊區(qū)域的端點(diǎn)的長度為L6。本發(fā)明的太陽能電池由于在重疊區(qū)域兩側(cè)沒有任何指狀電極與第一匯流電極直接接觸，則長度LI?L6均必須大于O。并且長度LI?L6均必須小于第一匯流電極到邊緣之間的間隔或者相鄰第一匯流電極之間的間隔，即，LI小于SI，L2和L3均小于S2, L4和L5均小于S3, L6小于S4。
[0051]采用本發(fā)明的太陽能電池以及太陽能模塊，第一匯流電極被設(shè)置為間隔分布在半導(dǎo)體基板的一側(cè)，第二匯流電極被設(shè)置為間隔分布在半導(dǎo)體基板的相對側(cè)，指狀電極與第一匯流電極位于半導(dǎo)體基板的相同側(cè)且電性耦接至第一匯流電極。第一匯流電極與第二匯流電極具有一重疊區(qū)域，并且對應(yīng)于重疊區(qū)域的第一匯流電極兩側(cè)不與指狀電極相接觸。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的半導(dǎo)體基板上的指狀電極在上述重疊區(qū)域兩側(cè)并不與第一匯流電極相接觸，因而可顯著減少熱循環(huán)測試時(shí)的高剪切應(yīng)力區(qū)域的介面數(shù)目，提升太陽能模塊的輸出電流和輸出功率的穩(wěn)定性。
[0052]上文中，參照附圖描述了本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。但是，本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員能夠理解，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作各種變更和替換。這些變更和替換都落在本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能電池，其特征在于，所述太陽能電池包括: 一半導(dǎo)體基板，具有一 PN結(jié)部； 多個(gè)第一匯流電極，被設(shè)置為間隔分布在所述半導(dǎo)體基板的一側(cè)； 多個(gè)第二匯流電極，被設(shè)置為間隔分布在所述半導(dǎo)體基板的相對側(cè)，其中，所述第一匯流電極與所述第二匯流電極相互平行；以及 多個(gè)指狀電極，與所述第一匯流電極位于所述半導(dǎo)體基板的相同側(cè)，且電性耦接至所述第一匯流電極， 其中，所述第一匯流電極與所述第二匯流電極具有一重疊區(qū)域，并且對應(yīng)于所述重疊區(qū)域的所述第一匯流電極兩側(cè)不與所述指狀電極相接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其特征在于，所述太陽能電池包括彼此平行的一第一指狀電極和一第二指狀電極，所述第一指狀電極與所述第一匯流電極相接觸且所述第二指狀電極與所述第一匯流電極不接觸， 其中，所述第一指狀電極與所述第二指狀電極藉由一個(gè)或多個(gè)金屬電極電性接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能電池，其特征在于，所述金屬電極與所述第一指狀電極之間的夾角為任意角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能電池，其特征在于，所述金屬電極的形狀為直線型、鋸齒型或方波型。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能電池，其特征在于，所述金屬電極的寬度介于50微米至1.5毫米之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能電池，其特征在于，所述金屬電極在豎直方向上的投影長度大于或等于所述重疊區(qū)域所對應(yīng)的高度。
7.一種太陽能模塊，其特征在于，所述太陽能模塊包括: 多個(gè)太陽能電池，每個(gè)太陽能電池為上述權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的太陽能電池；以及 多個(gè)焊帶，每一焊帶位于相鄰的兩個(gè)太陽能電池之間，藉由熱風(fēng)或紅外線加熱所述焊帶使得所述多個(gè)太陽能電池電性串聯(lián)連接在一起。
【文檔編號】H01L31/0224GK103904145SQ201410148364
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月14日
【發(fā)明者】張育榕, 陳信樂, 楊朝偉 申請人:友達(dá)光電股份有限公司