太阳能电池的制作方法

本实用新型关于一种太阳能电池。

背景技术：

随着地球能源短缺以及环境污染的问题越趋严重，能兼顾环保的绿色能源的开发俨然成为一门极重要的课题。

太阳能电池即为绿色能源课题下的产物之一，太阳能电池能将太阳光的辐射能转换为电能，且能量转换过程中不会产生任何对环境造成污染的有害物质，基于此一特性使得太阳能电池逐渐被广泛地运用于各领域。

而太阳能电池的主要结构组态是在一硅基板上利用网板印刷的方式成形多条汇流电极(Bus Bar)及多个指状电极(Finger)，其中，指状电极主要用以收集光电效应产生的电流再传送至汇流电极，汇流电极再将指状电极收集的电流传送至外部储电装置或用电装置。

一般太阳能电池10的硅基板11上的汇流电极12及指状电极13的配置多如图1所示，硅基板11上的汇流电极12沿一第一方向D1由硅基板11的一侧延伸至另一侧，各汇流电极12平行排列；而指状电极13则分布于各汇流电极12之间的空间，且各指状电极13呈与汇流电极12正交的配置；由于各指状电极13与汇流电极12呈正交配置，且指状电极13又因考虑光的遮蔽率而配置为极细的线宽，因此指状电极13仅有端部的极小范围与汇流电极12接触。如此一来，当在利用网板印刷的方式形成指状电极13的过程中发生错位时，如图2所示，汇流电极12左右二侧与指状电极13端部的接触面积不同，造成左右二侧的电阻不同，此将造成太阳能电池10转换效率的降低。错位情况倘若更严重，如图3所示，汇流电极12与其中一侧的指状电极13已失去连接而没有接触，其将造成太阳能电池10的转换效率有更显著的下降。

另外，由于汇流电极12考虑其必须具备高导电性的特性，因此汇流电极12的材质以导电性极佳的银浆所形成，在一般的配置下，汇流电极12的宽度设置成为大于指状电极13宽度的数倍，因此银浆的成本占太阳能电池10整体成本的比例居高不下。而若为避免错位发生机率而增加汇流电极12的宽度，将显著提高银浆的用量及成本。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种太阳能电池，其能改善前述指状电极与汇流电极在制造过程中容易发生的错位问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种太阳能电池，包含半导体基板、至少一汇流电极组以及多个指状电极。该至少一汇流电极组设置于该半导体基板上，且沿一第一方向延伸长度。该至少一汇流电极组包含一主汇流电极与一辅助汇流电极。主汇流电极包含多个主汇流电极单元，该多个主汇流电极单元沿该第一方向间隔设置，各该主汇流电极单元沿该第一方向延伸长度且在垂直于该第一方向的一第二方向上具有一第一宽度。辅助汇流电极包含多个第一辅助汇流电极单元与多个第二辅助汇流电极单元，各该第一辅助汇流电极单元沿该第一方向上至少具有一端连接于一该第二辅助汇流电极单元，各该第一辅助汇流电极单元在该第二方向上具有一第二宽度，该第二宽度大于该第一宽度。各该第二辅助汇流电极单元分别对应各该主汇流电极单元，且各该第二辅助汇流电极单元局部地覆盖其所对应的该主汇流电极单元。多个指状电极设置于该半导体基板上，各该指状电极沿该第二方向延伸长度且连接该第一辅助汇流电极单元与该第二辅助汇流电极单元中的至少一个。

进一步的，各该主汇流电极单元分别具有衔接于半导体基板的一底面、相反于该底面的一顶面以及衔接该顶面与该底面的一侧面，各该第二辅助汇流电极单元局部地覆盖其所对应的该主汇流电极单元的顶面且完全地覆盖该主汇流电极单元的侧面。

进一步的，该第二辅助汇流电极单元局部地覆盖其所对应的该主汇流电极单元的顶面的一周缘，该周缘的面积为该顶面的面积的2.9％至60.3％。

进一步的，该第二辅助汇流电极单元局部地覆盖其所对应的该主汇流电极单元的顶面的一周缘，该周缘的面积为该顶面的面积的3.8％至40.9％。

进一步的，该第一辅助汇流电极单元具有一切口，该切口沿该第二方向延伸长度，且该切口沿该第二方向的长度等于该第一辅助汇流电极单元的该第二宽度，该切口在该第一方向上的宽度小于或等于各该指状电极沿该第一方向的宽度。

进一步的，该切口设置于二相邻指状电极之间的间隔。

进一步的，该切口沿该第二方向的二端各连接于一该指状电极。

进一步的，该多个主汇流电极的材质为银，该辅助汇流电极与各该指状电极的材质为铝。

进一步的，该第二辅助汇流电极单元覆盖于其所对应的该主汇流电极单元的部分的厚度在10微米至50微米之间。

进一步的，该第二辅助汇流电极单元覆盖于其所对应的该主汇流电极单元的部分的厚度在15微米至30微米之间。

进一步的，该第一辅助汇流电极局部地覆盖与其连接的该多个指状电极，该第二辅助汇流电极单元局部地覆盖与其连接的该多个指状电极。

进一步的，该辅助汇流电极沿该第二方向的宽度在0.1mm至3.0mm之间。

进一步的，该半导体基板具有用激光形成的一开口，该辅助汇流电极形成于该开口上。

进一步的，该第一辅助汇流电极具有至少一镂空区，该至少一镂空区紧邻于该主汇流电极单元。

为实现上述目的，本实用新型还提供一种太阳能电池，其包含半导体基板、至少一汇流电极组与多个指状电极。该至少一汇流电极组设置于该半导体基板上，各该汇流电极组沿一第一方向延伸长度且包含一主汇流电极与一辅助汇流电极。主汇流电极沿该第一方向延伸长度且在垂直于该第一方向的一第二方向上具有一第一宽度，辅助汇流电极对应该主汇流电极且局部地覆盖其所对应的该主汇流电极的顶面沿该第二方向的二侧的边缘。多个指状电极设置于该半导体基板上，各该指状电极沿该第二方向延伸长度且连接该辅助汇流电极。

进一步的，该辅助汇流电极覆盖于其所对应的该主汇流电极的部分的厚度在10微米至50微米之间。

进一步的，该辅助汇流电极覆盖于其所对应的该主汇流电极的部分的厚度在15微米至30微米之间。

进一步的，该辅助汇流电极沿该第二方向的宽度在0.1mm至3.0mm之间。

进一步的，该半导体基板具有用激光形成的一开口，该辅助汇流电极形成于该开口上。

本实用新型的有益效果是：通过前述的汇流电极组的设计，可以使用银作为主汇流电极，并使用铝作为辅助汇流电极。只要缩小主汇流电极的长度或宽度，缩小的部分用铝来取代，便可在不增加银用量的前提下达到增加汇流电极组的宽度，进而减少错位发生机率。

附图说明

图1为已知太阳能电池的示意图。

图2为已知太阳能电池的指状电极平移错位的示意图(一)。

图3为已知太阳能电池的指状电极平移错位的示意图(二)。

图4为本实用新型实施例的太阳能电池的俯视示意图。

图5为本实用新型另一实施例的太阳能电池的俯视示意图。

图6为本实用新型再一实施例的太阳能电池的俯视示意图。

图7为本实用新型实施例的太阳能电池的单元结构图。

图8-1为图7中沿3-3剖面线的剖视图。

图8-2为图7中沿4-4剖面线的剖视图。

图9-1为图7中沿5-5剖面线的剖视图。

图9-2为图7中沿6-6剖面线的剖视图。

图10为本实用新型一实施例的太阳能电池的切口位置示意图。

图11为图10中沿7-7剖面线的剖视图。

图12为本实用新型另一实施例的太阳能电池的切口位置示意图。

图13为图12中沿8-8剖面线的剖视图。

图14-1为图7中沿3-3剖面线的剖视图的另一样式。

图14-2为图7中沿4-4剖面线的剖视图的另一样式。

图15-1为图7中沿5-5剖面线的剖视图的另一样式。

图15-2为图7中沿6-6剖面线的剖视图的另一样式。

图16为本实用新型实施例的太阳能电池的单元结构图的另一样式。

图17为本实用新型又一实施例的太阳能电池的俯视示意图。

图18为本实用新型又一实施例的太阳能电池的局部放大示意图。

图19为图18中沿10-10剖面线的剖视图。

图20为图18中沿11-11剖面线的剖视图。

其中，附图标记：

10 太阳能电池

11 硅基板12汇流电极

13 指状电极

20 半导体基板

30 主汇流电极 31 主汇流电极单元

311 底面 312 顶面

313 侧面

40 辅助汇流电极

41 第一辅助汇流电极单元 42 第二辅助汇流电极单元

42a、42b 半个第二辅助汇流电极单元

50 指状电极

D1 第一方向

D2 第二方向

W1 第一宽度

W2 第二宽度

W3 第三宽度

W4 第四宽度B汇流电极组 411切口

91 主汇流电极

92 辅助汇流电极

92a、92b 半个辅助汇流电极

具体实施方式

请参阅图4、图5与图6，分别绘示了太阳能电池包含有四条汇流电极组B、三条汇流电极组B与单一条汇流电极组B的样式。本实用新型的太阳能电池包含半导体基板20、至少一汇流电极组B以及多个指状电极50，且各汇流电极组B分别包含一主汇流电极30及一辅助汇流电极40。汇流电极组B沿一第一方向D1延伸长度，垂直第一方向D1则定义为第二方向D2。当汇流电极组B如图4与图5所示般为多个的时候，则各个汇流电极组B沿着第二方向D2平行间隔地设置于半导体基板20上。以下各实施例将分别说明汇流电极组B的各种变化样式及其与指状电极之间的连接关系。

进一步参阅图7至图9-2，分别为本实用新型实施例的太阳能电池的单元结构图、图7中沿3-3剖面线的剖视图以及图7中沿5-5剖面线的剖视图。在本实施例中，主汇流电极30包含主汇流电极单元31，每一主汇流电极30所包含的主汇流电极单元31的数量至少为二，图中绘示了四个，但本实用新型并不以此为限。主汇流电极单元31沿第一方向D1延伸长度且沿第一方向D1间隔设置，其于第二方向D2上具有第一宽度W1。本实施例的主汇流电极单元31可以由银浆烧结而成，如图8-1、8-2所示，各主汇流电极单元31分别具有衔接于半导体基板20的一底面311、相反于底面311的一顶面312以及衔接顶面312与底面311的一侧面313。

本实施例的辅助汇流电极40可以由铝浆烧结而成，如图7与图8-1、8-2所示，辅助汇流电极40包含第一辅助汇流电极单元41以及第二辅助汇流电极单元42。每一辅助汇流电极40至少包含一个第一辅助汇流电极单元41以及二个第二辅助汇流电极单元42，且第二辅助汇流电极单元42的数量与主汇流电极单元31的数量相同。

各个第一辅助汇流电极单元41沿第一方向D1上至少具有一端连接于一第二辅助汇流电极单元42，各个第一辅助汇流电极单元41在第二方向上具有一第二宽度W2，且第二宽度W2大于主汇流电极单元31的第一宽度W1。各个第二辅助汇流电极单元42分别对应各主汇流电极单元31，且各个第二辅助汇流电极单元42局部地覆盖其所对应的主汇流电极单元31，也就是说主汇流电极单元31的表面仍至少有一部分裸露而没有被第二辅助汇流电极单元42所覆盖。其中，整个辅助汇流电极40沿第二方向D2的宽度等于第一辅助汇流电极41沿第二方向D2的宽度W2，且W2在0.1mm至3.0mm之间。

参阅图4、图5以及图7，辅助汇流电极40的第一辅助汇流电极单元41以及第二辅助汇流电极单元42在第一方向D1上交错间隔排列。各汇流电极组B的主汇流电极单元31对应第二辅助汇流电极单元42，因此也与第一辅助汇流电极单元41在第一方向D1上交错间隔排列。主汇流电极单元31与第一辅助汇流电极单元41之间在第一方向D1上端对端地衔接，同样的，第二辅助汇流电极单元42与第一辅助汇流电极单元41之间也是在第一方向D1上端对端地衔接。

如图7与图8-1、8-2所示，若以第二辅助汇流电极单元42的长度方向为对称轴，可以将第二辅助汇流电极单元42区分为左右对称的二半部42a与42b，每半个第二辅助汇流电极单元42a或42b自主汇流电极单元31的顶面312延伸至侧面313再进一步延伸至半导体基板20。在一实施例中，主汇流电极单元31的顶面312的边缘被第二辅助汇流电极单元42所覆盖的宽度至少为75微米，最宽不超过1550微米，所对应被覆盖的面积大约占顶面312总面积的2.9％至60.3％，至于侧面313则是完全被第二辅助汇流电极单元42所覆盖。在一实施例中，主汇流电极单元31的顶面312被第二辅助汇流电极单元42所覆盖的面积大约占顶面312总面积的3.8％至40.9％。

指状电极50与前述汇流电极组B设置在半导体基板20的同一面，且可以由铝浆烧结而成。各个指状电极50沿第二方向D2延伸长度，平行间隔排列于各汇流电极组B之间并与各辅助汇流电极40衔接。也就是说，各个指状电极50的一端连接于第一辅助汇流电极单元41与第二辅助汇流电极单元42中的至少一个，但并未直接连接于主汇流电极单元31。本实施例中，指状电极50沿第一方向D1的宽度定义为W3。此外，在部分太阳能电池中(例如传统的射极钝化及背电极太阳能电池)，半导体基板的背面在形成背面指状电极之前，会先用激光熔穿的方式形成多道开口(后称激光开口)，然后再将银浆或铝浆以网板印刷的方式填入激光开口中，最后进行热处理烧结而形成背面指状电极，激光开口形成方式与形成激光开口的目的已见于中国台湾公告号M526758、I542022、I535039专利说明书，于此不再重复赘述。在一实施例中，由于辅助汇流电极40和指状电极50的一端相连接，因而在半导体基板20的投影方向上，辅助汇流电极40下方将会覆盖上述激光开口。甚至，在另一实施例中，也可以直接在辅助汇流电极40的下方形成激光开口，而让辅助汇流电极40形成于激光开口上。

以上为本实用新型实施例的结构组态及特征，该太阳能电池使用时，主要通过各指状电极50收集太阳能电池因光电效应产生的电流，各指状电极50将收集的载子(carrier)传导至汇流电极组B汇集后输出储存或使用。

由于本实用新型各实施例中用以将汇集的电流输出的汇流电极组B可以是由银制成的主汇流电极30及铝制成的辅助汇流电极40所共同建构，相较于以往单独仅由银浆制成的汇流电极结构来说，在相同的太阳能电池面积、相同数量的汇流电极、相同银浆用量下，本实用新型的实施例的汇流电极组B在第二方向D2上的宽度可设计的更宽。

另外，再由网板印刷的制造过程方面来看，本实用新型实施例的主汇流电极30分别与辅助汇流电极40及指状电极50的材质不同，因此在本实用新型实施例的制造过程上必须先制成主汇流电极30后再制成辅助汇流电极40与指状电极50。至于辅助汇流电极40与指状电极50则可在同一网板印刷制造过程中制成，或者也可以先网印出汇流电极40，再网印出指状电极50。本实用新型实施例的指状电极50是衔接于辅助汇流电极40的第一辅助汇流电极单元41与第二辅助汇流电极单元42中的一个，且第二辅助汇流电极单元42的延伸方向与指状电极50呈垂直正交的状态。也就是因为本实用新型实施例的汇流电极组B包含特别设计的主汇流电极30以及辅助汇流电极40，使得辅助汇流电极40沿第二方向D2的第二宽度W2可以设计的比传统汇流电极来得更宽，进而使得在网印过程中，即使发生平移错位，指状电极50仍然得以和第一辅助汇流电极单元41或者第二辅助汇流电极单元42保持连接，有效解决传统太阳能电池在制造过程中一旦发生平移错位，指状电极50的端部便容易和汇流电极相互分离的问题。由此可见，通过上述汇流电极组B的设计巧思，可令太阳能电池产线对于平移错位的状况具有较高的制造过程容错能力。

此外，在每一汇流电极组B中的第一辅助汇流电极单元41、第二辅助汇流电极单元42、主汇流电极单元31的数量配置方面，如图4所示，可以配置四个汇流电极组B，每一汇流电极组B则包含四个主汇流电极单元31、五个第一辅助汇流电极单元41以及四个第二辅助汇流电极单元42。如图5所示，也可以配置三个汇流电极组B，每一汇流电极组B同样包含四个主汇流电极单元31、五个第一辅助汇流电极单元41以及四个第二辅助汇流电极单元42。再如图6所示，更可以只配置一个汇流电极组B，其也是包含四个主汇流电极单元31、五个第一辅助汇流电极单元41以及四个第二辅助汇流电极单元42。在此需特别说明的是，上述第一辅助汇流电极单元41、第二辅助汇流电极单元42以及主汇流电极单元31的数量配置仅是举例说明，并非限制本实用新型只能有上述配置方式，例如主汇流电极单元31也可以是两个或三个，甚至也可以是五个或更多；第一辅助汇流电极单元41的数量也可以对应主汇流电极单元31的数量而可以是三个、四个或者是六个以上；同样地，第二辅助汇流电极单元42也可以对应主汇流电极单元31的数量而可以是二个、三个或者是五个以上。

此外，本实用新型再一实施例更能如图10与图11所示，本实施例的第一辅助汇流电极单元41上设置有一切口411。切口411沿第二方向D2延伸长度，且切口411沿第二方向D2的长度等于或者大于第一辅助汇流电极单元41的第二宽度W2。切口411的深度等于第一辅助汇流电极单元41的厚度，因而将第一辅助汇流电极单元41分隔为二半。切口411沿第二方向D2的两端各分别连接于指状电极50的端面，且切口411在第一方向D1上具有一第四宽度W4，其小于指状电极50在第一方向D1上的第三宽度W3。需特别说明的是，切口411的第四宽度W4若大于或等于指状电极50在第一方向D1上的第三宽度W3，则会造成太阳能电池的效率出现明显下降。

本实用新型再一实施例如图12与图13所示，相较于图10与图11所示的样式，本实施例的切口411沿第二方向D2的两端分别连接于二相邻指状电极50之间的间隔，且切口411在第一方向D1上的宽度W4小于或等于指状电极50在第一方向D1上的第三宽度W3。需特别说明的是，切口411的第四宽度W4若大于指状电极50在第一方向D1上的第三宽度W3，则会造成太阳能电池的效率出现明显下降。

前述太阳能电池的各实施例中，第二辅助汇流电极单元42覆盖于其所对应的主汇流电极单元31的部分的厚度t1在10微米至50微米之间，特别是当t1在15微米至30微米之间时，所测出的太阳能电池的效率为最佳。第二辅助汇流电极单元42覆盖于其所对应的主汇流电极单元31的部分的厚度t1若是过大，例如大于50微米，将会导致所形成的太阳能电池在彼此通过焊带焊接串联时，焊带与主汇流电极单元31之间的焊接会变得容易失效。

再请参照图14-1至图15-2，其为图8-1至9-2所绘示的太阳能电池的另一种样式，二者间的差异主要在于本实施例的第一辅助汇流电极单元41与第二辅助汇流电极单元42局部覆盖与其连接的指状电极50。如图14-2所示，其为图7中沿4-4剖面线的剖视图的另一样式，其绘示出第二辅助汇流电极单元42局部覆盖与其连接的指状电极50。再如图15-2所示，其为图7中沿6-6剖面线的剖视图的另一样式，其绘示出第一辅助汇流电极单元41局部覆盖与其连接的指状电极50。

再请参照图16，为本实用新型实施例的太阳能电池的单元结构图的另一样式，其与图7所公开的太阳能电池的单元结构图的主要差异在于第一辅助汇流电极单元41还包含有至少一镂空区46，镂空区46紧邻主汇流电极单元31，镂空区46的存在可以减少第一辅助汇流电极单元41的材料用量，进而降低整体太阳能电池的制造成本，并可避免因第一辅助汇流电极单元41与主汇流电极单元31的高度差而造成低焊接良率的问题。

再请参照图17至图20，其绘示了本实用新型又一实施例的太阳能电池，其与前述太阳能电池的主要差异在于本实施例的主汇流电极并非是呈岛状而是呈一连续直线。本实施例的太阳能电池同样包含半导体基板20、汇流电极组B以及多个指状电极50，图17虽然仅绘示出一汇流电极组B，然而其仅为方便说明，本实施例也可应用于具有多个汇流电极组B的太阳能电池。

汇流电极组B设置于半导体基板20上，其沿一第一方向D1延伸长度，且包含一主汇流电极91与一辅助汇流电极92。主汇流电极91沿第一方向D1延伸长度且在第二方向D2上具有一第一宽度W1，辅助汇流电极92对应于主汇流电极91而设置且局部地覆盖其所对应的主汇流电极91的顶面沿第二方向D2的二侧的边缘，且辅助汇流电极92沿第二方向D2的宽度在0.1mm至3.0mm之间。指状电极50设置于半导体基板20上，且各个指状电极50沿第二方向D2延伸长度而连接于辅助汇流电极92。辅助汇流电极92可区分为左右对称的二半部92a与92b。如图19与图20所示，左侧的半个辅助汇流电极92a除了局部覆盖主汇流电极91外，同时也局部覆盖与其连接的指状电极50，同样地，右侧的半个辅助汇流电极92b除了局部覆盖主汇流电极91外，也局部覆盖与其连接的指状电极50。此外，在部分太阳能电池中(例如传统的射极钝化及背电极太阳能电池)，半导体基板的背面在形成背面指状电极之前，会先用激光熔穿的方式形成多道开口(后称激光开口)，然后再将银浆或铝浆以网板印刷的方式填入激光开口中，最后进行热处理烧结而形成背面指状电极，激光开口形成方式与形成激光开口的目的已见于中国台湾公告号M526758、I542022、I535039专利说明书，于此不再重复赘述。在一实施例中，由于辅助汇流电极92和指状电极50的一端相连接，因而在半导体基板20的投影方向上，辅助汇流电极92下方将会覆盖上述激光开口。甚至，在另一实施例中，也可以直接在辅助汇流电极92的下方形成激光开口，而让辅助汇流电极92形成于激光开口上。

上述实施例可适用于任何可双面发电的太阳能电池，特别是但不限于钝化射极背面(Passivated Emitter Rear Cell，简称PERC)太阳能电池等。所谓PERC太阳能电池是通过钝化技术将其正面的射极与背面钝化，以减少电子空穴对于半导体基板的表面再结合的机会，进而可以比一般背面未钝化的太阳能电池具有更高的转换效率。

通过前述的汇流电极组的设计，可以使用银作为主汇流电极，并使用铝作为辅助汇流电极。只要缩小主汇流电极的长度或宽度，缩小的部分用铝来取代，便可在不增加银用量的前提下达到增加汇流电极组的宽度，进而减少错位发生机率。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型权利要求的保护范围。