[發明專利]電極結構與使用電極結構的太陽能電池

在審

• 申請號: 201310526115.X
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN104600132A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 簡榮吾;林佳龍;陳傳祺
• 申請（專利權）人: 英穩達科技股份有限公司
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/042
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙) 31218
• 代理人: 翟羽

技術領域

本發明是有關于一種背接觸電極式太陽能電池，特別是具有可降低電性屏蔽效應的電極結構的太陽能電池。

背景技術

在結合N型基板的背接觸電極式太陽能電池操作中，藉由P極擴散區收集少數載子(電洞)，再透過P極導電電極將所收集到的少數載子傳導至正端子，藉由N極擴散區域收集多數載子(電子)，再透過N極導電電極將所收集到的多數載子傳導至負端子。然而，在N型基板的N極擴散區域收集多數載子時，此區域的高參雜以及多數載子(電子)的聚集使得少數載子(電洞)在N極擴散區域更容易發生復合而無法轉換為電流，此效應稱為電性屏蔽效應(electrical?shading?effect)。電性屏蔽效應會導致太陽能電池的轉換效率的降低，因此如何降低電性遮蔽效應是目前需要解決的問題之一。一般的做法為盡量降低N極擴散區域的面積比例，然而降低N極擴散區域的面積比例又會影響多數載子(電子)的傳導阻值，僅能在兩者效應間盡量做到優化設計。

圖1顯示傳統的背接觸電極式太陽能電池的平面圖。如圖1所示，傳統太陽能電池10主要包含N極擴散區101、P極擴散區102、N極接觸點103、P極接觸點104、N極導電電極105與P極導電電極106。N極擴散區域101為梳狀排列，而P極擴散區域102則環繞于N極擴散區域101。N極導電電極105僅迭設于N極擴散區域101上，P極導電電極106僅迭設于P極擴散區域102上。另外，N極導電電極105進一步包含復數個N極指狀電極1052與N極匯流電極1054迭設于N極擴散區域101上，P極導電電極106進一步包含復數P極指狀電極1062與P極匯流電極1064迭設于P極擴散區域102上。透過N極接觸點103讓N極擴散區域101可以與N極導電電極105電性接觸，透過P極接觸點104讓P極擴散區域102可以與P極導電電極106電性接觸。

由圖1可以看出N極擴散區域101為電性遮蔽效應的發生區域，特別是N極匯流電極1054下方的N極擴散區域相對較大的面積產生的轉換效率的影響更為顯著。另外P極匯流電極1064下方的大面積P極擴散區域也不利于多數載子(電子)在這個區域的傳導，導致串聯電阻的增加也進一步損傷了電池片的轉換效率。可見如何改善N極與P極匯流電極下方擴散區域的不利影響，有其價值與必要性。

圖2A、圖2B與圖2C分別顯示傳統廠商為解決電性遮蔽效應所設計的太陽能電池的電極結構的示意圖。如圖2A所示，在此太陽能電池20A中，匯流電極202A為三角弧形條狀圖案設置在太陽能電池20A的邊緣區域，另外包含數個加大面積的方形焊接點作為電池片串接時的焊帶接觸位置。而指狀電極204A的中間區域并沒有任何匯流電極202A的存在。這樣的設計雖然初步減少了匯流電極202A的面積(也就是減少了匯流電極下方的擴散區域面積)，改善了電性遮蔽效應，但是由于指狀電極204A到匯流電極202A的距離變長，會增加電子電洞對所產生的電流的傳遞電阻。圖2B為另一個背接觸電極式太陽能電池的電極結構的示意圖。如圖2B所示，SUNPOWER公司揭露一種太陽能電池的電極結構(美國專利7,804,022公告號)，在此太陽能電池的電極結構20B中，將匯流電極202B縮小為方形圖案且設置在太陽能電池20B的邊緣區域，而在指狀電極204B的中間區域并沒有任何匯流電極202B的存在。同時又修改指狀電極204B的安排，讓其直接連接至方形匯流電極202B一邊。這樣的設計雖然盡量縮小了匯流電極202B的面積，也就是縮小了匯流電極202B下方擴散區域的面積，能夠降低電性屏蔽效應的影響。然而由于指狀電極204B到匯流電極202B的距離變長，會增加電子電洞對所產生的電流的傳遞電阻。而且其縮小的匯流電極設置在太陽能電池20B的邊緣區域，這樣的安排除了增加效率量測的困難(匯流電極202B同時也是效率量測的探針點測位置)，也產生電池片串接組件時的技術限制。如圖2C所示(美國專利7,390,961公告號)的太陽能電池的電極結構20C，這樣設計的電池片匯流電極202C無法采用傳統的串焊技術而必須搭配特別的焊帶204C設計與焊接技術來實現電池片的串接。僅焊接在電池片匯流電極202C邊緣的焊帶設計無法如傳統的串焊技術延伸焊帶進入電池片以內，因此也無法利用焊帶204C的延伸來進一步降低串接電阻。

因此存在一種需求設計太陽能電池的電極結構，可以在不縮小匯流電極面積的情況下，改善背接觸電極式太陽能電池的電性屏蔽效應，提升太陽能電池的性能。而且可以沿用傳統的焊帶串焊技術近一步降低串接電阻提升太陽能電池組件效能。

發明內容