专利名称：太阳能电池及其模组的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能电池及其模组，特别是涉及一种硅晶太阳能电池及其模组。
背景技术：
参阅图1，已知硅晶太阳能电池的正面电极设计，通常包含至少一条纵向延伸的主栅电极(bus bar electrode) 11以及多条横向连接所述主栅电极11的指状电极(fingerelectrode) 12。而目前开发出一种双重印刷技术(double printing technique),主要针对指状电极12进行两次印刷，使指状电极12具有更高的高宽比(aspect ratio)，有助于收集更多的光电流，达到更高的转换效率。由于用于印刷形成电极的导电浆料的价格愈来愈高，而主栅电极11的浆料耗用量又大，为了节省成本，通常并未针对主栅电极11进行双重印刷。所述主栅电极11可以于第一次印刷时形成，也可以于第二次印刷时形成。参阅图2，若于第一次印刷形成主栅电极11，则第一次印刷用的网版图案必须同时具有对应所述主栅电极11及指状电极12的图案，以将主栅电极11及指状电极12的下半部121 —次印刷完成，接着通过第二次印刷来形成指状电极12的上半部122，由于指状电极12为两次印刷形成，因此其厚度大于主栅电极11的厚度。需要说明的是，所述主栅电极11的剖视图会形成中央较低且两侧高起的形态，是因为网印方向(也就是挤刀刮压移动的方向)平行于指状电极12的延伸方向，并且垂直于主栅电极11的延伸方向所导致。当电池制作完成后，必须将多个电池与其它构件封装成为电池模组，相邻的电池之间必须通过焊接的导线13 ( —般称为ribbon)电连接，所述导线13主要是焊接在主栅电极11上与相邻的另一电池的背面电极上，但也因为成本的考量，一般会将主栅电极11的宽度尽量缩小，并且小于导线13的宽度，又因为指状电极12的厚度大于主栅电极11的厚度，使得在焊接时导线13会架空于指状电极12上，导致导线13与主栅电极11之间形成虚焊，使导线13和主栅电极11焊接的支撑力不够，在封装模组时，容易发生电池片松动或导线13脱落的问题。参阅图3，另一种双重印刷方式，是在第一次印刷时形成指状电极12的下半部121，第二次印刷再同时形成指状电极12的上半部122及所述主栅电极11，此方式制成的指状电极12的厚度同样大于主栅电极11的厚度，因此在后续焊接导线13时，同样会有虚焊以及导线13和主栅电极11焊接的支撑力不够等问题。参阅图3、图4，另一方面，由于指状电极12的下半部121具有一定的厚度，如此将造成后续第二次印刷时，影响主栅电极11的印刷饱满度，特别是在下半部121的侧边部位120，邻近欲成型出该主栅电极11的区域110，此侧边部位120会影响网版14的架设以及挤刀15的刮压效果(图4箭头示意该挤刀15的刮动方向)，导致浆料无法充分涂布于整个区域110，使主栅电极11的侧边部位印刷不饱满，影响导电效能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能避免虚焊、提升导线焊接面积与焊接支撑力，使导线与电极稳固结合的太阳能电池及其模组。本发明太阳能电池，包含:一个将光能转换成电能的光电转换单元以及一个位于该光电转换单元上的电极单元，该电极单元包括一个主栅电极以及多个指状电极，至少一个指状电极具有一个连接该主栅电极的第一导电段以及一个位于该第一导电段的一侧且朝远离该主栅电极的方向延伸的第二导电段，该第二导电段的厚度大于该第一导电段的厚度，也大于该主栅电极的厚度。本发明所述的太阳能电池，所述第二导电段通过所述第一导电段而电连接该主栅电极。本发明所述的太阳能电池，该主栅电极的厚度小于或等于所述第一导电段的厚度。本发明所述的太阳能电池，所述第二导电段由两次网印所形成，所述第一导电段由所述两次网印的其中一次所形成。本发明所述的太阳能电池，该主栅电极及所述第一导电段由同一次网印所形成。本发明所述的太阳能电池，所述第二导电段具有一个上区块与一个下区块，所述下区块、所述主栅电极及所述第一导电段由同一次网印所形成。本发明所述的太阳能电池，所述第二导电段具有一个上区块与一个下区块，所述上区块、所述主栅电极及所述第一导电段由同一次网印所形成。本发明所述的太阳能电池，该指状`电极的第一导电段的最大宽度大于所述第二导电段的最大宽度。本发明所述的太阳能电池，所述第一导电段的最大宽度为a，所述第二导电段的最大宽度为b,且a_b < 0.2mm。本发明所述的太阳能电池，该第二导电段具有一个连接该第一导电段且受该第一导电段包围的端部。本发明所述的太阳能电池，该主栅电极的宽度为C，所述指状电极位于该主栅电极的左右两侧，左右对应的指状电极的第二导电段的最小距离为d，且d-c ^ 0.01mm。本发明太阳能电池模组，包含:多个串接排列的太阳能电池以及多个分别对应每一个太阳能电池而设置的导线单元，所述太阳能电池是如前述任一项所述的太阳能电池，每一个导线单元包括一条位于与其对应的太阳能电池的主栅电极上的导线，且该导线电连接相邻的另一个太阳能电池。本发明所述的太阳能电池模组，所述导线和与其对应的太阳能电池的第一导电段连接。本发明所述的太阳能电池模组，所述导线和与其对应的太阳能电池的第二导电段不接触。本发明所述的太阳能电池模组，每一个太阳能电池的主栅电极的宽度为C，每一个太阳能电池的指状电极连接在该主栅电极的左右两侧，左右对应的指状电极的第二导电段的最小距离为d,且d-c ^ 0.0lmm0本发明所述的太阳能电池模组，所述导线的宽度为e，且e彡d。本发明的有益效果在于:通过该第一导电段的厚度小于第二导电段的厚度，使该第一导电段可以与主栅电极配合而供导线焊接，避免导线架空在厚度较高的第二导电段上，从而增加电极单元与导线间的焊接面积与焊接支撑力，提升焊接稳固性。
图1是一种已知太阳能电池的俯视图；图2是一流程示意图，显示图1太阳能电池的一正面电极的制作过程以及该电池最后与两条导线焊接结合；图3是一类似图2的流程示意图，主要显示另一种制作正面电极的步骤；图4是一示意图，显示由图3的第一道流程进入第二道流程时所须使用的装置；图5是本发明太阳能电池的一第一较佳实施例的俯视图；图6是该第一较佳实施例的主视剖视示意图；图7是一取自图5的区域A的放大图；图8是本发明太阳能电池模组的一第一较佳实施例的局部俯视图；图9是该太阳能电池模组的侧视剖视示意图；图10是一第一导电图案的示意图；图11是一第二导电图案的示意图；图12是一流程示意图，显示该第一较佳实施例的制造流程，同时显示模组组装过程必须与多条导线焊接；图13的(a)是本发明太阳能电池的一第二较佳实施例的主视剖视示意图，(b)是该第二较佳实施例的电极单元的局部俯视示意图；图14是一流程示意图，显示该第二较佳实施例的制造流程，同时显示模组组装过程必须与多条导线焊接。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。参阅图5、图6、图7，本发明太阳能电池2的第一较佳实施例包含:一个用于将光能转换成电能的光电转换单元21以及二个位于该光电转换单元21上的电极单元22。该光电转换单元21包括一受光面211以及一相反于该受光面211的背面212。实际上该光电转换单元21包括多个上下叠置且图未示出的层体，例如一基板、一位于该基板上的射极层、一位于该射极层上的抗反射层以及位于该基板背面的钝化层(passivationlayer)与背电场结构(back surface field,简称BSF)等设计。其中，该射极层为半导体材料，其主要载流子(carrier)的导电形式不限，只要该射极层能与该基板形成p_n接面即可，因此当该基板为P型半导体时，该射极层为η型半导体；当该基板为η型半导体时，该射极层为P型半导体。该抗反射层的材料例如氮化硅(SiNx),用于降低太阳光的反射、提升光线入射率并可降低表面载流子的复合速率(surface recombination velocity,简称SRV)。而且所述钝化层、背电场结构也有助于提升电池的转换效率，但该光电转换单元21不以设置该抗反射层、该钝化层及背电场结构为必要。由于该光电转换单元21的结构设计非本发明的改良重点，所以不再详述，图中也只是用单一层体示意出。
所述两电极单元22位于该光电转换单元21的受光面211，并且左右相连(图5、6的假想线L示意两电极单元22的分界)。每一电极单元22包括一个纵向延伸的主栅电极23以及多个互相平行并横向连接在该主栅电极23的左右两侧的指状电极24。在本实施例
中，左侧的电极单元22的右侧指状电极24，与右侧的电极单元22的左侧指状电极24--
地对应连接。每一电极单元22的指状电极24具有一个连接该主栅电极23的第一导电段25以及一个自该第一导电段25朝远离该主栅电极23的方向延伸的第二导电段26,也就是说,第二导电段26连接在第一导电段25，并通过第一导电段25而电连接该主栅电极23。需要说明的是，在印刷形成电极单元22时，网印方向(即挤刀刮压移动的方向)平行于指状电极24的长度延伸方向，并垂直于主栅电极23的延伸方向，因此在剖视图中，该主栅电极23会形成中央较低且两侧高起的形态，但无论该主栅电极23上的任何一部位的厚度hl，都是小于或等于所述第一导电段25的厚度h2。而该第二导电段26的厚度h3大于该第一导电段25的厚度h2,也大于该主栅电极23的厚度hi。本实施例的第一导电段25具有一个连接该主栅电极23的缓冲区251以及一个连接该缓冲区251及第二导电段26的衔接区252。所述缓冲区251在纵向方向上的宽度固定为a，a也是整个第一导电段25的最大宽度。而该衔接区252的宽度则由与该缓冲区251的连接处朝第二导电段26逐渐缩小。该第二导电段26具有一个连接该第一导电段25的端部261，该端部261受到所述缓冲区251与衔接区252的配合包围。若是将该第二导电段26作上下区分，则该第二导电段26具有一个上区块262与一个下区块263。本实施例的第二导电段26为横向延伸且宽度固定的细长线状，而且第一导电段25的最大宽度a可以大于或等于第二导电段26的最大宽度b，在本实施例中，a > b，而为了避免a与b的差值过大而影响外观，可设计a-b ( 0.2_，但本发明不以此为限，因为第一导电段25也可以与该第二导电段26等宽，此情形 下，衔接区252不存在，且第二导电段26的端部261和缓冲区251相连接。在此以“最大宽度”来作比较是因为第一导电段25及第二导电段26也可以是宽度不固定的设计。另外，主栅电极23的宽度为C，且c彡3mm。左右对应的指状电极24的第二导电段26的最小距离为d，且d-c彡0.01mm。需要说明的是，电极单元22的数量不限于两个，例如也可以为一个，或者两个以上左右相连；抑或是可采取多个电极单元22独立不相连的形式存在。参阅图6、图7、图8、图9，本发明太阳能电池模组的第一较佳实施例，即包含多个如上述且互相串接排列的太阳能电池2、多个分别对应每一太阳能电池2而设置的导线单元3、一个位于所述太阳能电池2下方的下基板4、一个位于太阳能电池2及导线单元3上方的上基板5及一个填充于该下基板4与该上基板5之间并包覆在太阳能电池2及导线单元3周围的封装胶6。其中，所述上基板5为光线入射的一侧，因此必须为可透光。所述封装胶6的材料例如乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)。所述导线单元3都包括两条导线31，并且分别位于与其对应的太阳能电池2的电极单元22的主栅电极23上，导线31用于电连接与其对应的太阳能电池2及相邻的另一太阳能电池2。每一导线31的宽度为e (如图7)，且e彡d，在本实施例中，e = d。所述导线31利用局部点焊方式固定在主栅电极23上，而且导线31的宽度范围涵盖主栅电极23及指状电极24的第一导电段25，因此导线31的局部部位也会与第一导电段25的缓冲区251焊接固定，进而增加导线31的焊接面积，提高焊固效果。而且通过所述厚度小于第二导电段26的第一导电段25的设计，使导线31能焊接在第一导电段25及主栅电极23上，又该主栅电极23与第一导电段25能提供导线31足够的焊接支撑力，使导线31稳固结合于电池上，能有效改善以往导线焊接时架空的缺点，因此本发明能提升导线31与电极单元22间的焊接面积、避免虚焊。另外，导线31的后半段还必须与相邻的另一太阳能电池2的背面电极连接。需要说明的是，图9主要示意太阳能电池2与导线31间的连接关系，因此图9的电池仅为简单示意。在本实施例中，所述导线31和与其对应的太阳能电池2的第一导电段25直接连接，而且导线31左右两侧与第二导电段26相接触。但于实施上，若采用宽度较小的导线31，则导线31与第二导电段26之间也可以不接触。参阅图10、图11、图12，本发明太阳能电池2的制造方法，包含以下步骤:(I)首先提供已制备完成的光电转换单元21，由于该光电转换单元21非本发明的改良重点，因此其制备方法也不在此详述。(2)利用网印方式形成所述两电极单元22，因此所述两电极单元22 —同制作完成。本步骤是第一次网印步骤，必须利用一个具有一第一网版图案(图未示)的第一网版(图未示)，在该光电转换单元21的受光面211上网印形成一个对应该第一网版图案的第一导电图案71，再通过烘烤步骤使该第一导电图案71干燥定型。该第一导电图案71包括两个皆沿着一第一方向81延伸的主栅电极图案部712以及多个互相平行并且皆沿着一第二方向82左右延伸的第一指状电极图案部711。本实施例的第一方向81为纵向，第二方向82为左右向。其中，部分的第一指状电极图案部711位在左侧主栅电极图案部712的左侧，部分的第一指状电极图案部711位在右侧主栅电极图案部712的右侧，其它的第一指状电极图案部711则位在所述两主栅电极图案部712之间。而且第一指状电极图案部711具有一个连接所述主栅电极图案部712的区块710 (图10)，该区块710在第一方向81上的宽度为较扩大的设计，可增加后续将电池组装成模组时的导线31焊接面积。当然，第一网版上对应于该所述区块710的图案也是加宽设计，再配合网印方向与第一指状电极图案部711的延伸方向平行(也就是平行于第二方向82)，因此可以提升浆料填充于第一指状电极图案部711与主栅电极图案部712之间的填充量，使浆料布满主栅电极图案部712的左右两侧边，进而增加印刷饱满度，此即相当于提升最后形成的主栅电极23的饱满度，从而提升主栅电极23与导线31焊接后的支撑力。(3)本步骤是第二次网印步骤，必须利用一个具有一第二网版图案(图未示)的第二网版(图未示)，在该第一导电图案71上网印形成一个对应该第二网版图案的第二导电图案72，后续经过烘烤后，再通过高温烧结(firing)即完成电极单元22的制作。该第二导电图案72包括多个互相平行并且皆沿着该第二方向82延伸的第二指状电极图案部721。所述第二指状电极图案部721分别与第一指状电极图案部711上下对应，但第二指状电极图案部721的延伸长度较短，而且左右相对应的两第二指状电极图案部721的距离g(图11)大于左右相对应的两第一指状电极图案部711的距离f (图10)，所述f也相当于第一主栅电极图案部712的宽度。因此，上下对应的第一指状电极图案部711与第二指状电极图案部721的重叠部分，最后即形成指状电极24的第二导电段26 ;第一指状电极图案部711未与第二指状电极图案部721重叠的部分即形成第一导电段25。参阅图6、图12，由以上说明可知，所述第二导电段26由两次网印所形成；所述第一导电段25及主栅电极23由所述两次网印的其中一次所形成，从而使第二导电段26的厚度h3大于主栅电极23的厚度hi与第一导电段25的厚度h2。具体来说，本实施例的第二导电段26的下区块263、该主栅电极23及所述第一导电段25都由第一次网印所形成。参阅图8、图9、图12，本发明太阳能电池模组的制造方法，是将每一导线单元3的导线31分别对应所述主栅电极23而焊接，当然，导线31的局部部位也与第一导电段25焊接，并且还要将导线31与相邻的另一太阳能电池2的背面电极焊接。另外，在上基板5与下基板4之间必须摆放两片上下设置的封装胶膜，而串接结合的太阳能电池2与其上的导线单元3则是位于所述两封装胶膜之间，经过加热后，封装胶膜即熔融成为所述封装胶6，进而将电池与导线单元3固定住，最后再装上外框，即完成模组的组装。综上所述，通过厚度较小的第一导电段25，可以与主栅电极23配合而供导线31焊接，避免导线31架空在厚度较高的第二导电段26上，因此本发明可增加电极单元22与导线31间的焊接面积，提升焊接稳固性。而且在网版图案设计上，对应于第一导电段25的缓冲区251部位为加宽设计，配合网印方向平行指状电极24的延伸方向，可增加印刷后主栅电极23的饱满度，以增强与导线31焊接后的支撑力，同时也通过加宽的缓冲区251增加焊接面积，如此同样能提升焊接稳固性。需要说明的是，本发明不以所有的指状电极24都必须具有第一导电段25及第二导电段26为必要，因为只要部分的指状电极24形成有厚度较小的第一导电段25，即可达到本发明的目的。参阅图13，本发明太阳能电池2的第二较佳实施例，与该第一较佳实施例的结构大致相同，只是本实施例的网版印刷顺序有所改变，使电极单元22的剖视形态与该第一较佳实施例略有不同，但俯视形态是相似的。而且本实施例的第二导电段26的厚度仍是大于该第一导电段25的厚度，也大于该主栅电极23的厚度。该主栅电极23的厚度同样小于或等于第一导电段25的厚度。参阅图10、图11、图14，本实施例的制造方法与该第一较佳实施例不同的地方在于:本实施例是先印刷形成该第二导电图案72，再于第二导电图案72上印刷形成该第一导电图案71，最后同样通过高温烧结形成电极单元22。因此本实施例的第二导电段26的上区块262、主栅电极23及所述第一导电段25都是由第二次网印所形成。而且因为左右相对应的第二指状电极图案部721的距离g，大于后续将形成的第一导电图案71的第一主栅电极图案部712的宽度f (即如图10、11所示的g > f)，如此可以避免第二指状电极图案部721的存在影响第一主栅电极图案部712的浆料涂布过程，使第一主栅电极图案部712在与第一指状电极图案部711连接的部位能被浆料填满而印刷饱满，从而提升最后形成的主栅电极23的印刷饱满度。本实施例的电极单元22的设计精神与该第一较佳实施例相同，同样可避免导线31架空，使导线31能焊接在主栅电极23及第一导电段25上，本实施例各元件的功能以及达成的目的与该第一较佳实施例相同，不再详述。另外一提的是，因为第二导电段26通过两次印刷形成，较佳地，第二次印刷的网版图案宽度可以大于第一次印刷的网版图案宽度，如此有利于使浆料往中央叠高，提升印 刷后的整个第二导电段26的形状完整性及高宽比。
权利要求
1.一种太阳能电池，包含:一个将光能转换成电能的光电转换单元以及一个位于该光电转换单元上的电极单元，该电极单元包括一个主栅电极以及多个指状电极，其特征在于，至少一个所述指状电极具有一个连接该主栅电极的第一导电段以及一个位于该第一导电段的一侧且朝远离该主栅电极的方向延伸的第二导电段，该第二导电段的厚度大于该第一导电段的厚度，也大于该主栅电极的厚度。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二导电段通过所述第一导电段而电连接该主栅电极。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其特征在于，该主栅电极的厚度小于或等于所述第一导电段的厚度。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二导电段由两次网印所形成，所述第一导电段由所述两次网印的其中一次所形成。
5.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，该主栅电极及所述第一导电段由同一次网印所形成。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二导电段具有一个上区块与一个下区块，所述下区块、所述主栅电极及所述第一导电段由同一次网印所形成。
7.根据权利要求5所述的太阳能电池，其特征在于，所述第二导电段具有一个上区块与一个下区块，所述上区块、所述主栅电极及所述第一导电段由同一次网印所形成。
8.根据权利要求1 所述的太阳能电池，其特征在于，该指状电极的第一导电段的最大宽度大于所述第二导电段的最大宽度。
9.根据权利要求8所述的太阳能电池，其特征在于，所述第一导电段的最大宽度为a，所述第二导电段的最大宽度为b,且a-b ( 0.2mm。
10.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，该第二导电段具有一个连接该第一导电段且受该第一导电段包围的端部。
11.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，该主栅电极的宽度为C，所述指状电极位于该主栅电极的左右两侧，左右对应的指状电极的第二导电段的最小距离为山且d-c ^ 0.0lmnin
12.一种太阳能电池模组，包含:多个串接排列的太阳能电池以及多个分别对应每一个太阳能电池而设置的导线单元，其特征在于，所述太阳能电池是权利要求1至10中任一项权利要求所述的太阳能电池，每一个导线单元包括一条位于与其对应的太阳能电池的主栅电极上的导线，且该导线电连接相邻的另一个太阳能电池。
13.根据权利要求12所述的太阳能电池模组，其特征在于，所述导线和与其对应的太阳能电池的第一导电段连接。
14.根据权利要求12所述的太阳能电池模组，其特征在于，所述导线和与其对应的太阳能电池的第二导电段不接触。
15.根据权利要求12所述的太阳能电池模组，其特征在于，每一个太阳能电池的主栅电极的宽度为c，每一个太阳能电池的指状电极连接在该主栅电极的左右两侧，左右对应的指状电极的第二导电段的最小距离为d，且d-c彡0.01mm。
16.根据权利要求15所述的太阳能电池模组，其特征在于，所述导线的宽度为e，且e < d0
全文摘要
一种太阳能电池及其模组，所述电池包含一光电转换单元以及一个位于该光电转换单元上的电极单元。该电极单元包括一主栅电极以及多个指状电极，所述指状电极具有一个连接该主栅电极的第一导电段以及一个连接该第一导电段的第二导电段，第二导电段的厚度大于该第一导电段的厚度，也大于该主栅电极的厚度。该模组包含多个如前述的太阳能电池，及多条焊接在电池上的导线。通过第一导电段与主栅电极配合而供导线焊接，避免导线架空在厚度较高的第二导电段上，从而增加电极单元与导线间的焊接面积与焊接支撑力，提升焊接稳固性。
文档编号H01L31/05GK103094367SQ20121000356
公开日2013年5月8日 申请日期2012年1月6日 优先权日2011年10月27日
发明者周明赐, 陈建文, 杜庆豪, 黄智强, 林纲正 申请人:茂迪股份有限公司