TWI605605B - 太陽能電池 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種太陽能電池，尤指一種利用寬度極小的指狀電極來增加光電轉換效率的太陽能電池。
一般來說，在現有的太陽能電池中，通常都是在太陽能電池本體上佈設有許多指狀電極，以利用指狀電極來收集太陽能電池本體因受到光線照射而產生的電流，然後再利用匯流排來匯集多個指狀電極所收集到的電流，進而將這些電流導引出。
承上所述，傳統的太陽能電池都是將電極設置在太陽能電池本體的受光面與背光面，然而設置在受光面上的指狀電極與匯流排往往會遮擋住太陽能電池本體，因此通常都需要特別針對指狀電極的寬度與數量去進行實驗，而經過實驗後會發現，指狀電極的寬度與數量之間具有一線性的比例關係，當指狀電極的寬度遞減時，指狀電極所需的數量也隨之增加，且太陽能電池的光電轉換效率也隨之遞增。
就現有的太陽能電池而言，指狀電極的寬度主要分佈在50~150μm，而指狀電極的數量約為50~100條，依據本
領域習知之技術，當指狀電極寬度為150μm時，指狀電極數量以50條為佳，而當指狀電極寬度為50μm時，指狀電極數量則以100條為佳。
習知技術如歐洲專利EP2309547B1為例，該些先前技術雖揭示指狀電極寬度與指狀電極距離或其比值，但皆未揭示在寬度極小的指狀電極中如何選擇與配置適當的指狀電極數量來增加太陽能電池的光電轉換效率，以該些先前技術所揭示的指狀電極配置態樣來看，如將該些技術應用於寬度極小的指狀電極上反而會因數量配置不當(例如指狀電極數量過多或過少)，而導致光電轉換率下降。
在指狀電極的製程中，一般是經由網印的方式將指狀電極塗佈而形成於太陽能電池本體上，例如將銀漿塗佈在網布上，使銀漿充填於網布的格隙中，進而將銀漿轉印到太陽能電池本體上，也因此會使指狀電極的寬度受到網布的格隙大小所影響，使得實際製作的指狀電極寬度主要為50~150μm，但對應的較佳指狀電極數目則無法由習知技術推導得知。
如上述所言，指狀電極的寬度會受限於其形成方式，然而在依據現有的最佳化趨勢而言，當形成寬度小於50μm的指狀電極時，如指狀電極過細時，在進行網版印刷時漿料將不易平均地印刷至太陽能電池表面，且容易塞網而導致斷線；當指狀電極寬度變細時，指狀電極寬的數目須增加才能有效收集電流，但指狀電極數目過多時會有遮蔽區太多與效率損失等問題。因此，現有的太陽能
電池中，指狀電池的寬度仍以50~150μm為主，而對應的指狀電極數目一般在50-80以內。如上所述，由於在習知絲網印刷技術中，尚未針對極細化的指狀電極寬度與數量的配置進行優化研究，且依據現有的網印技術並無法有效的利用極細化的指狀電極來提升太陽能電池的光電轉換效率。緣此，本發明之主要目的係提供一種太陽能電池，其係藉由特定寬度的指狀電極、指狀電極間的間隙以及太陽能電池本體的佈設長度的整體配置設計來控制指狀電極的數量，並進而提升太陽能電池的光電轉換效率。
由以上敘述可知，由於習知技術受到網印技術的侷限而使太陽能電池不易形成極細化的指狀電極，也因此而無法針對極細化指狀電極的寬度與數量之間進行優化研究。
本發明為解決習知技術之問題所採用之必要技術手段係提供一種太陽能電池，包含一太陽能電池本體、複數個匯流排以及複數個指狀電極。太陽能電池本體具有至少一佈設區，佈設區具有一第一方向以及一與該第一方向垂直之第二方向，且佈設區沿一第一方向具有一佈設長度L。匯流排係平行於該第一方向地沿該第二方向均勻地佈設於該佈設區上。係由該些匯流排之至少一側延伸出，且該些指狀電極係平行於該第二方向地沿該第一方向均勻地佈設於該佈設區上。其中，該些指狀電極之數
量為N個，該些指狀電極各具有一介於10μm至50μm之寬度W，且該些沿該第一方向均勻排列之指狀電極間各具有一介於332μm至1899μm之間距G，而該佈設長度L、該些指狀電極之數量N、該寬度W以及該間距G間之關係為N×(W+G)-G=L。
由上述之必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為，當該些匯流排係為二個，且該寬度W為10至20μm時，該間距G係介於332um至795μm。較佳者，該指狀電極之數量N介於190至450個。
由上述之必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為，當該些匯流排係為二個，且該寬度W為20至30μm時，該間距G係介於652μm至1077μm。較佳者，該指狀電極之數量N介於140至230條。
由上述之必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為，當該些匯流排係為二個，且該寬度W為30至40μm時，該間距G係881μm至1373μm，該指狀電極之數量N介於110至170條。
由上述之必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為，當該些匯流排係為二個，且該寬度W為40至50μm時，該間距G係介於1067μm至1588μm，該指狀電極之數量N介於95至140條。
由上述之必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為，當該些匯流排係為三個，且該寬度W為10至20μm時，該間距G係介於458μm至1014μm。較佳者，該指狀電極之數量N介於150至330條。
由上述之必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為，當該些匯流排係為三個，且該寬度W為20至30μm時，該間距G係介於794μm至1383μm。較佳者，該指狀電極之數量N介於110至190條。
由上述之必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為，當該些匯流排係為三個，且該寬度W為30至40μm時，該間距G係介於1003μm至1690μm，該指狀電極之數量N介於90至150條。
由上述之必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為，當該些匯流排係為三個，且該寬度W為40至50μm時，該間距G係介於1253μm至1783μm，該指狀電極之數量N介於85至120條。
由上述之必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為，當該些匯流排係為四個，且該寬度W為10至20μm時，該間距G係介於522μm至1174μm。較佳者，該指狀電極之數量N介於130至290條。
由上述之必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為，當該些匯流排係為四個，且該寬度W為20至30μm時，該間距G係介於891μm至1526μm。較佳者，該指狀電極之數量N介於100至170條。
由上述之必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為，當該些匯流排係為四個，且該寬度W為30至40μm時，該間距G係介於1077μm至1690μm，該指狀電極之數量N介於90至140條。
由上述之必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為，當
該些匯流排係為四個，且該寬度W為40至50μm時，該間距G係介於1372μm至1899μm，該指狀電極之數量N介於80至110條。
由上述之必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為，當該些匯流排係為五個，且該寬度W為10至20μm時，該間距G係介於562μm至1274μm。較佳者，該指狀電極之數量N介於120至270條。
由上述之必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為，當該些匯流排係為五個，且該寬度W為20至30μm時，該間距G係介於948μm至1526μm。較佳者，該指狀電極之數量N介於100至160條。
由上述之必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為，當該些匯流排係為五個，且該寬度W為30至40μm時，該間距G係介於1163μm至1690μm，該指狀電極之數量N介於90至130條。
由上述之必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為，當該些匯流排係為五個，且該寬度W為40至50μm時，該間距G係介於1372μm至1899μm，該指狀電極之數量N介於80至110條。
由上述之必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為，該太陽能電池本體之該佈設區為複數個，且該太陽能電池本體沿該第一方向所具有之長度小於等於該些佈設區之該佈設長度的和。
由上述之必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為，太陽能電池本體具有複數個邊緣，該佈設區與該些邊緣之
間更具有一緩衝距離。
由上述之必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為，太陽能電池本體更具有複數個邊緣，佈設區與邊緣更具有一緩衝距離。較佳者，該緩衝距離為0.1-2mm。
如上所述，本發明在限定了指狀電極的寬度的同時，更限定了指狀電極之間的間距，使得不同寬度的指狀電極所對應的間距不同，進而使指狀電極的數量可以依據不同的太陽能電池本體做調整，以使所形成的太陽能電池其光電轉換效率能有效增加。
本發明所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及圖式作進一步之說明。
100‧‧‧太陽能電池
1‧‧‧太陽能電池本體
11‧‧‧佈設區
12‧‧‧邊緣
2‧‧‧匯流排
3‧‧‧指狀電極
L‧‧‧佈設長度
L1‧‧‧第一方向
L2‧‧‧第二方向
G‧‧‧間距
W‧‧‧寬度
C1、C2、C3、C4‧‧‧曲線
第一圖係顯示本發明之太陽能電池之平面示意圖；第二圖係為第一圖區域A之部分放大示意圖；以及第三圖係在本發明較佳實施例中，指狀電極之寬度與數量之間的關係示意圖。
請參閱第一圖與第二圖，第一圖係顯示本發明之太陽能電池之平面示意圖；第二圖係為第一圖區域A之部分放大示意圖。如圖所示，一種太陽能電池100，包含一太陽能電池本體1、二匯流排2以及複數個指狀電極3(圖中之數量僅為示意)。
太陽能電池本體1具有一佈設區11與八個邊緣12，佈
設區11沿一第一方向L1具有一佈設長度L，且佈設區11與邊緣12之間具有一緩衝距離(圖未標示)。匯流排2係朝第一方向L1延伸，並且沿一與第一方向L1垂直之第二方向L2均勻地佈設於太陽能電池本體1。指狀電極3係沿第一方向L1均勻地佈設於太陽能電池本體1，並各自電性連結於匯流排2。
其中，指狀電極3之數量為N個，指狀電極3各具有一介於10μm至50μm之寬度W，而複數個指狀電極3之間各具有一介於332μm至1899μm之間距G，且指狀電極之數量N、寬度W、佈設長度L以及間距G間之關係為N×(W+G)-G=L；在本實施例中，太陽能電池本體為156mm×156mm之類正方形，而其佈設長度L為154000μm，緩衝距離為1mm，寬度W為10μm，間距G為336μm，在此條件下之數量N為410條，意即當使用者欲將寬度為10μm的指狀電極3佈設在佈設長度L為154000μm的太陽能電池本體1時，指狀電極3的間距G例如以366μm為佳，而指狀電極3的數量N則相對的約為410條。
請參閱第一圖至第三圖，第三圖係在本發明較佳實施例中，指狀電極之寬度與數量之間的關係示意圖。如圖所示，一曲線C1是以上述之太陽能電池100為例，用來表示在匯流排2之數量為2個時，指狀電極3的寬度W與間距G之間的關係，而曲線C1之寬度W與數量N之間的數據如下表所示：
其中，可由上表與第三圖明顯得知，當指狀電極3之寬度G在50μm至90μm時，其最適化的數量N是由75條(於90μm時)以趨近於線性的趨勢逐漸遞增至105條(於50μm時)，而依據此趨勢，當寬度W為10~30μm時，數量N理應為118~133條左右，然而實際上，寬度W為50μm以下時，指狀電極數量N就開始遠離50~90μm上述之指狀電極數量趨勢線，由上表與第三圖可以了解到當寬度W為10~20μm時，指狀電極數量N以190~450條為佳，其間距G則相對的介於332~795μm；當寬度W為20~30μm時，數量N以140~230條為佳，其間距G則相對的介於652~1077μm。
在本實施例中，當具有二匯流排之太陽能電池的指狀電極寬度W為10μm、20μm、30μm與40μm時，數量N分別為410條、210條、155條與125條，與習知所推測之118~133條相差甚遠。
承上所述，由於習知技術在極細的指狀電極不易形成的情況下，僅能依據現有的資料(50~90μm的最適化數量)進行推算，此時會發現當寬度低於40μm，且數量也隨趨勢線增加時，光電轉換效率的提升有限，因此便未特別針對極細的指狀電極進行開發。然而，如上述實施例所述，本案針對50μm以下的寬度進行研究後發現，當寬
度低於40μm時，指狀電極的數量應大幅增加才能有效的提高光電轉換效率，如前所述，最佳化的指狀電極數量會超出習知技術所預期的量，因此，當指狀電極的寬度低於40μm時，依據本發明使指狀電極數量處於最佳化時所製造出的太陽能電池，其光電轉換效率提升所帶來的效益會高於形成寬度低於40μm的指狀電極時所增加的成本。
請繼續參閱第三圖，第三圖係以曲線C2、C3、C4來表示當本發明之太陽能電池之匯流排數量分別為三個、四個與五個時之實施例的指狀電極之寬度與數量之間的關係。其中，曲線C2、C3、C4之數據如下表所示：
由上表與第三圖之曲線C2可得知，在匯流排為三個的情況下，當寬度為10μm、20μm、30μm與40μm時，數量分別為300條、170條、130條與107條。因此，依本發明之公式可得知當寬度為10至20μm時，數量以150~330條為佳，而間距則介於458μm至1014μm；當寬度為20至30μm時，數量以110~190條為佳，間距則介於794μm至1383μm；當寬度為30至40μm時，該間距則介於
1003μm至1690μm之間，數量以90~150條為佳。
由上表與第三圖之曲線C3可得知，在匯流排為四個的情況下，當寬度為10μm、20μm、30μm與40μm時，數量分別為260條、150條、120條與100條。因此，當寬度為10至20μm時，數量以130~290條為佳，而間距則介於522μm至1174μm；當寬度為20至30μm時，數量以100~170條為佳，間距則介於891μm至1526μm；當寬度為30至40μm時，該間距則介於1077μm至1690μm之間，數量則為90~140條為佳。
由上表與第三圖之曲線C4可得知，在匯流排為五個的情況下，當寬度為10μm、20μm、30μm與40μm時，數量分別為240條、140條、115條與100條。因此，當寬度為10至20μm時，數量以120~270條為佳，而間距則介於562μm至1274μm；當寬度為20至30μm時，數量以100~160條為佳，間距則介於948μm至1526μm；當寬度為30至40μm時，該間距則介於1163μm至1690μm之間，數量以90~130條為佳。
綜合以上所述，由於本發明所提供之太陽能電池，是利用寬度極小的指狀電極來配合最適化的佈設數量與佈設間距，使得所形成的太陽能電池可以有效的增加光電轉換效率。
此外，本發明更針對不同匯流排數量來調整指狀電極的數量，以有效的使指狀電極的佈設最佳化。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具
體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。
C1、C2、C3、C4‧‧‧曲線
Claims (15)
- 一種太陽能電池，包含：一太陽能電池本體，係具有至少一佈設區，該佈設區具有一第一方向以及一與該第一方向垂直之第二方向，且該佈設區沿該第一方向具有一佈設長度L；複數個匯流排，係平行於該第一方向地沿該第二方向均勻地佈設於該佈設區上；以及複數個指狀電極，係由該些匯流排之至少一側延伸出，且該些指狀電極係平行於該第二方向地沿該第一方向均勻地佈設於該佈設區上；其中，該些指狀電極之數量為N個，該些指狀電極各具有一介於10μm至40μm之寬度W，且該些沿該第一方向均勻排列之指狀電極間各具有一介於332μm至1690μm之間距G，而該佈設長度L、該些指狀電極之數量N、該寬度W以及該間距G間之關係為N×(W+G)-G=L。
- 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中，當該些匯流排係為二個，且該寬度W為10至20μm時，該間距G係介於332um至795μm。
- 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中，當該些匯流排係為二個，且該寬度W為20至30μm時，該間距G係介於652μm至1077μm。
- 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中，當該些匯流排係為二個，且該寬度W為30至40μm時，該間距G係介於881μm至1373μm。
- 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中，當該些匯流排係為三個，且該寬度W為10至20μm時，該間距G係介於458μm至1014μm。
- 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中，當該些匯流排係為三個，且該寬度W為20至30μm時，該間距G係介於794μm至1383μm。
- 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中，當該些匯流排係為三個，且該寬度W為30至40μm時，該間距G係介於1003μm至1690μm。
- 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中，當該些匯流排係為四個，且該寬度W為10至20μm時，該間距G係介於522μm至1174μm。
- 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中，當該些匯流排係為四個，且該寬度W為20至30μm時，該間距G係介於891μm至1526μm。
- 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中，當該些匯流排係為四個，且該寬度W為30至40μm時，該間距G係介於1077μm至1690μm。
- 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中，當該些匯流排係為五個，且該寬度W為10至20μm時，該間距G係介於562μm至1274μm。
- 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中，當該些匯流排係為五個，且該寬度W為20至30μm時，該間距G係介於948μm至1526μm。
- 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中，當該些匯 流排係為五個，且該寬度W為30至40μm時，該間距G係介於1163μm至1690μm。
- 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池，其中，該太陽能電池本體具有複數個邊緣，該佈設區與該些邊緣之間更具有一緩衝距離。
- 如申請專利範圍第14項所述之太陽能電池，其中，該緩衝距離為0.1-2mm。
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