專利名稱：太陽(yáng)能電池的電極結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型關(guān)于一種電極結(jié)構(gòu)，特別關(guān)于一種應(yīng)用在太陽(yáng)能電池的電極結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
硅晶圓的生產(chǎn)供應(yīng)已是相當(dāng)成熟的技術(shù)，廣泛使用在各種半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中的電子 材料，再加上硅原子能隙適合吸收太陽(yáng)光，使得硅晶太陽(yáng)能電池成是目前使用最廣泛的 太陽(yáng)能電池。一般單晶硅或多晶硅太陽(yáng)電池的構(gòu)造包括下列幾層外部電極、抗反射層 (Anti-reflectivelayer)、N 型與 P 型半導(dǎo)體層及背部電極(Back contact electrode)。當(dāng)P型及N型半導(dǎo)體層互相接觸時(shí)，N型半導(dǎo)體層內(nèi)的電子會(huì)涌入P型半導(dǎo)體層 中，以填補(bǔ)其內(nèi)的電洞。在P-N接面附近，因電子一電洞的結(jié)合形成一個(gè)載子空乏區(qū)，而P 型及N型半導(dǎo)體層中也因分別帶有負(fù)、正電荷，因此形成一個(gè)內(nèi)建電場(chǎng)。當(dāng)太陽(yáng)光照射到這 P-N結(jié)構(gòu)時(shí)，P型和N型半導(dǎo)體層因吸收太陽(yáng)光而產(chǎn)生電子一電洞對(duì)，經(jīng)空乏區(qū)內(nèi)建電場(chǎng)的 驅(qū)動(dòng)下，在半導(dǎo)體內(nèi)形成電子流動(dòng)，若透過(guò)電極將電子引出，就可形成太陽(yáng)能電池。外部電極的材料一般是鎳、銀、鋁、銅及鈀等金屬的各種配合組合，且為了傳導(dǎo)足 夠的電子流量，電極與基板的間必須要有足夠大的傳導(dǎo)面積。然而，為降低外部電極對(duì)于太 陽(yáng)入射光的遮蔽率，外部電極覆蓋在基板上的表面積此外必須盡可能地小。因此，外部電極 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須能夠兼顧低電阻以及低光遮蔽率的特性。基于上述考慮，目前的外部電極結(jié)構(gòu)主要可分為匯流電極(busbar)及指狀電極 (finger)兩大結(jié)構(gòu)。其中，匯流電極的截面積尺寸大于指狀電極的截面積尺寸；結(jié)構(gòu)上，匯 流電極如同主干而指狀電極則如同分枝散布到電池表面每一處，電子通過(guò)指狀電極匯集到 匯流電極并匯出至外部負(fù)載。換言的，尺寸較大的匯流電極有助于提高電子流量，而尺寸較 小的指狀電極則有助于降低光遮蔽率。圖1 (a)是公知太陽(yáng)能電池1的示意圖，圖1 (b)是公知太陽(yáng)能電池電極結(jié)構(gòu)的上 視圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1(a)及圖1(b)所示，其中僅顯示一匯流電極以簡(jiǎn)化說(shuō)明。一基板10由 一 P型半導(dǎo)體101及一 N型半導(dǎo)體102所構(gòu)成，基板10受光面上同時(shí)網(wǎng)版印刷(screen printing,以下簡(jiǎn)稱網(wǎng)印)一匯流電極111及多個(gè)指狀電極112，以共同構(gòu)成電極結(jié)構(gòu)11。 電子由所述指狀電極112傳導(dǎo)至匯流電極111，再由匯流電極111把電子引出。基板10表 面還可包括一抗反射層12，其材質(zhì)包括氮化硅形成透明層，用以降低入射光反射以利提高 光電轉(zhuǎn)換率。至于基板10的背光面，則覆有一包括金屬材質(zhì)的背部電極13，和電極結(jié)構(gòu)11 形成導(dǎo)通，以提供電能至負(fù)載或儲(chǔ)存電能。然而，傳統(tǒng)上的電極結(jié)構(gòu)的網(wǎng)印方法，多次網(wǎng)印印制中，所述匯流電極及所述指狀 電極是相同厚度同時(shí)印制在基板，相較于所述匯流電極的寬度較大，所述指狀電極因?qū)挾?較小，形成的電阻值較高，對(duì)于傳導(dǎo)電子流較不容易。因此，若能提供一種太陽(yáng)能電池的電極結(jié)構(gòu)，通過(guò)改變太陽(yáng)能電池的電極結(jié)構(gòu)，降 低指狀電極的電阻值以提高導(dǎo)電性，并維持電極結(jié)構(gòu)較低的光遮蔽率，藉以提升光電轉(zhuǎn)換 的效率，實(shí)為當(dāng)前重要的課題的一。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種太陽(yáng)能電池的電極結(jié)構(gòu)，以提供低的電阻特性及維 持低的光遮蔽率，藉以提升光電轉(zhuǎn)換的效率。本實(shí)用新型的目的是提供一種太陽(yáng)能電池的電極結(jié)構(gòu)，其中一次網(wǎng)印不需同時(shí)印 制匯流電極，可降低制作成本。為達(dá)上述目的，依本實(shí)用新型的一種電極結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在一太陽(yáng)能電池的一基板， 電極結(jié)構(gòu)包括多個(gè)匯流電極以及多個(gè)指狀電極。所述匯流電極間隔設(shè)置在基板；所述指狀 電極配置在所述匯流電極的兩側(cè)，并與所述匯流電極電性相互連接。其中，所述匯流電極及 所述指狀電極通過(guò)至少兩次網(wǎng)印印制完成，至少其中一次網(wǎng)印不印制所述匯流電極。為達(dá)上述目的，依本實(shí)用新型的一種電極結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在一太陽(yáng)能電池的一基板， 電極結(jié)構(gòu)包括多個(gè)匯流電極以及多個(gè)指狀電極。所述匯流電極間隔設(shè)置在基板；所述指狀 電極配置在所述匯流電極的兩側(cè)，并與所述匯流電極電性相互連接。其中，所述指狀電極的 厚度大于所述匯流電極的厚度。在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，所述指狀電極接觸所述匯流電極的一端(例如第 一端)的尺寸，大于所述指狀電極遠(yuǎn)離所述匯流電極的另一端(例如第二端)的尺寸。各 指狀電極可呈自第一端收斂至第二端的結(jié)構(gòu)體，例如但不限于呈梯形。在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)至少兩次網(wǎng)印印制的所述指狀電極的圖案、 形狀或尺寸等配置可以是相同或不同。由于太陽(yáng)能電池的電性表現(xiàn)與光利用率及電子傳輸阻力有著十分相關(guān)的關(guān)系，公 知技術(shù)中，透過(guò)網(wǎng)印方法在太陽(yáng)能電池的基板上印制外部電極，其包括多個(gè)匯流電極及多 個(gè)指狀電極，其材質(zhì)常用銀漿或銀鋁漿等形成，再經(jīng)由高溫?zé)Y(jié)而形成，用以收集光電轉(zhuǎn)換 后的電子流。印制過(guò)程中，由于涂覆的外部電極高度不可能透過(guò)單一次網(wǎng)印完成，避免涂覆 上的外部電極由于未經(jīng)高溫?zé)Y(jié)硬化成塊，而因其高度過(guò)高、表面積過(guò)大，下層液態(tài)狀銀漿 或銀鋁漿無(wú)法支撐上層的重力，使上層液態(tài)狀物質(zhì)向兩側(cè)擴(kuò)散，而無(wú)法凝聚成塊，甚至無(wú)法 依設(shè)計(jì)需求形成矩形網(wǎng)狀來(lái)減少和基板的接觸面積，降低光遮蔽率。故，外部電極的印制通 常經(jīng)多次以上的印刷涂覆、高溫?zé)Y(jié)，以達(dá)理想厚度。但，多次印制過(guò)程中常同時(shí)涂覆所述 匯流電極及所述指狀電極，若單一過(guò)程中想要改變網(wǎng)印圖案，例如只印刷所述指狀電極而 省略所述匯流電極，或設(shè)計(jì)某一新網(wǎng)印圖案在多次網(wǎng)印過(guò)程中插入，則此外須重新設(shè)計(jì)網(wǎng) 印圖案，并規(guī)劃新的制程。承上所述，本實(shí)用新型的太陽(yáng)能電池的電極結(jié)構(gòu)，所述匯流電極及所述指狀電極 除通過(guò)至少兩次網(wǎng)印印制完成的外，至少其中一次網(wǎng)印不印制所述匯流電極，以控制指狀 電極相對(duì)于匯流電極的厚度，使指狀電極的厚度大于匯流電極的厚度，借此降低指狀電極 的電阻值以提高導(dǎo)電性。另外，其中一次不需同時(shí)印制匯流電極，可降低制作成本。與公知 的技術(shù)相較，本實(shí)用新型可通過(guò)網(wǎng)印方法的改善，以同時(shí)兼顧低的光遮蔽率及維持低的電 阻值的特性，以有效地提升太陽(yáng)能電池整體的光電轉(zhuǎn)換效率。

圖1 (a)是公知太陽(yáng)能電池的示意圖；圖1 (b)是公知太陽(yáng)能電池電極結(jié)構(gòu)的上視圖；[0019]圖2(a)及圖2(b)是本實(shí)用新型的太陽(yáng)能電池的電極結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3(a)是本實(shí)用新型的太陽(yáng)能電池的電極結(jié)構(gòu)不同態(tài)樣的上視圖；圖3(b)是本實(shí)用新型的指狀電極不同變化態(tài)樣的示意圖；以及圖4是本實(shí)用新型的太陽(yáng)能電池的電極結(jié)構(gòu)不同變化態(tài)樣的示意圖。主要元件符號(hào)說(shuō)明〔公知〕1 太陽(yáng)能電池10 基板101 =P型半導(dǎo)體102 =N型半導(dǎo)體11:電極結(jié)構(gòu)111 匯流電極112 指狀電極12 抗反射層13:背部電極〔本實(shí)用新型〕2 太陽(yáng)能電池20 基板21:電極結(jié)構(gòu)211 匯流電極212、212a 指狀電極212b 第一端212c:第二端31:內(nèi)凹弧線32 外凸弧線33 直加斜線34:直加內(nèi)凹弧線35 直加外凸弧線36:附著處膨大加直線
具體實(shí)施方式
以下將參照相關(guān)圖式，說(shuō)明依本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的一種太陽(yáng)能電池的電極結(jié) 構(gòu)，其中相同的組件將以相同的組件符號(hào)加以說(shuō)明。請(qǐng)參照?qǐng)D2(a)及圖2(b)所示，本實(shí)用新型的太陽(yáng)能電池的電極結(jié)構(gòu)，其中僅顯示 一匯流電極為代表，并以略圖表達(dá)基板，以簡(jiǎn)化說(shuō)明。太陽(yáng)能電池可以是半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池 (semiconductor solar cell)或薄膜太陽(yáng)能電池(thin-film solar cell)。一種電極結(jié) 構(gòu)21設(shè)置在一太陽(yáng)能電池2的一基板20，電極結(jié)構(gòu)21包括多個(gè)匯流電極211以及多個(gè)指 狀電極212。所述匯流電極211間隔設(shè)置在基板20 ；所述指狀電極212配置在所述匯流電 極211的兩側(cè)，并與所述匯流電極211電性相互連接。所述匯流電極211與所述指狀電極
5212設(shè)置在所述基板20的照光表面上，所述匯流電極212實(shí)質(zhì)上彼此平行設(shè)置，所述指狀電 極212的寬幅小于任一所述匯流電極211的寬幅，也即匯流電極211的寬度大于指狀電極 212的寬度，因此匯流電極211的電阻值明顯低于指狀電極212的電阻值。所述匯流電極211及所述指狀電極212通過(guò)至少兩次網(wǎng)印印制完成，至少其中一 次網(wǎng)印不印制所述匯流電極211，以控制指狀電極212相對(duì)于匯流電極211的厚度，使指狀 電極212的厚度大于匯流電極211的厚度，即可降低指狀電極212的電阻值。基板20可以是半導(dǎo)體基板，半導(dǎo)體基板可以是單晶硅基板、多晶硅基板或砷化鎵 基板等具有類似光電轉(zhuǎn)換功能的半導(dǎo)體材質(zhì)，其中基板20包括至少一 P型半導(dǎo)體層及至少 一 N型半導(dǎo)體層，基本表面還可包括一抗反射層降低入射光反射，基板背光面也涂覆有背 部電極，用以導(dǎo)通太陽(yáng)能電池與其耦接的負(fù)載，此部分關(guān)于半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)與公 知技術(shù)相同，在此不再贅述。此外，基板20也可以是玻璃基板，玻璃基板上依序包括至少一 P型半導(dǎo)體層、至少一 N型半導(dǎo)體層及一抗反射層，此部分關(guān)于薄膜太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)與公 知技術(shù)相同，在此不再贅述。為了有效引導(dǎo)電子流，匯流電極211及指狀電極212材質(zhì)包括金屬，常見(jiàn)電極結(jié)構(gòu) 21的材質(zhì)選自銀、錫等金屬及其化合物至少其中的一，或者其它可導(dǎo)電的材質(zhì)，在此不加以 限制。另，匯流電極211及指狀電極212的外型結(jié)構(gòu)、數(shù)量多寡、材質(zhì)選定，視其基板20的 大小及特殊需求，本實(shí)用新型對(duì)此不加限制。匯流電極211及指狀電極212可例如通過(guò)網(wǎng)印方法制作，其設(shè)置在基板20的照光 表面以構(gòu)成電極結(jié)構(gòu)21。網(wǎng)印方法包括至少兩個(gè)步驟首先同時(shí)印制所述匯流電極211及 所述指狀電極212在基板20上，再固化已印制的所述匯流電極211及所述指狀電極212。 接著，只印制所述指狀電極212a在基板20上，使第兩次印制的所述指狀電極212a位在所 述指狀電極212上，以加厚指狀電極的厚度，使所述指狀電極(212+212a)的厚度大于所述 匯流電極211的厚度，再固化第兩次印制的所述指狀電極212a。須注意者，指狀電極212a 的寬度可等于指狀電極212的寬度(如圖2(b)所示)。或者，指狀電極212a的寬度可小于 指狀電極212的寬度(如圖4所示)，其中通過(guò)兩次網(wǎng)印印制的所述指狀電極的圖案、形狀 或尺寸等配置可以是相同或不同。請(qǐng)參考圖3(a)所示，是本實(shí)用新型的太陽(yáng)能電池的電極結(jié)構(gòu)不同態(tài)樣的上視圖， 其中所述匯流電極211實(shí)質(zhì)上彼此平行設(shè)置。在此，所述指狀電極212可呈梯形，所述指狀電極212具有一第一端212b與一第 二端212c，所述指狀電極212的所述第一端212b接觸所述匯流電極211的其中的一，且第 一端212b的尺寸大于第二端212c的尺寸。所述指狀電極212可呈自第一端212b收斂至 第二端212c的結(jié)構(gòu)體。所述匯流電極211的間的所述指狀電極212的所述第二端212c相 互連接。所述匯流電極211與所述指狀電極212實(shí)質(zhì)上相互垂直配置。圖中僅是舉例性指 狀電極212，非用以限制本實(shí)用新型。舉例來(lái)說(shuō)，在此所揭露的匯流電極211的寬幅是2毫 米(mm)，而與其對(duì)應(yīng)的指狀電極212的第一端212b的尺寸是60微米(ym)至110微米，第 二端212c的尺寸則為40微米至100微米，第一端212b的尺寸與第二端212c的尺寸的差 值可介于5微米至70微米，如此可進(jìn)一步降低指狀電極212的電阻值。請(qǐng)參考圖3(b)，本實(shí)用新型太陽(yáng)能電池的電極結(jié)構(gòu)其指狀電極不同變化態(tài)樣的 示意圖，其中只針對(duì)不同指狀電極212的變化圖示，非用以限制本實(shí)用新型。如圖所示，指狀電極可以是內(nèi)凹弧線(31)、外凸弧線(32)、直線或斜線其中任兩條線所組成的態(tài)樣，例 如以兩條內(nèi)凹弧線、兩條外凸弧線、一直線及一斜線(直加斜線，33)、一直線及一內(nèi)凹弧線 (直加內(nèi)凹弧線，34)、或一直線及一外凸弧線(直加外凸弧線，35)、附著處膨大加直線(36) 所構(gòu)成，或者指狀電極可呈階梯狀設(shè)置。指狀電極的設(shè)計(jì)以第一端(連接匯流電極的位置) 的尺寸大于第二端(遠(yuǎn)離匯流電極的位置)的尺寸是原則，符合此原則的指狀電極設(shè)計(jì)，均 屬本實(shí)用新型保護(hù)范圍。綜上所述，本實(shí)用新型提供一種太陽(yáng)能電池的電極結(jié)構(gòu)，所述匯流電極及所述指 狀電極通過(guò)至少兩次網(wǎng)印印制完成，至少其中一次網(wǎng)印不印制所述匯流電極，使所述指狀 電極的厚度大于所述匯流電極的厚度。本實(shí)用新型通過(guò)網(wǎng)印方法的改善，寬幅較小的指狀 電極使其厚度相對(duì)于寬幅較大的匯流電極的厚度為大，降低指狀電極的電阻，同時(shí)確保光 遮蔽率，也可減少匯流電極不必要的兩次印制而節(jié)省成本，同時(shí)兼顧低的光遮蔽率及低的 電阻值的特性，而能夠有效地提升太陽(yáng)能電池整體的光電轉(zhuǎn)換效率。以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本實(shí)用新型的精神與范疇，而 對(duì)其進(jìn)行的等效修改或變更，均應(yīng)包括在權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，其設(shè)置于一太陽(yáng)能電池的一基板，所述電極結(jié)構(gòu)包括多個(gè)匯流電極，間隔設(shè)置于所述基板；以及多個(gè)指狀電極，配置在所述匯流電極的兩側(cè)，并與所述匯流電極電性相互連接；其中，所述指狀電極的厚度大于所述匯流電極的厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述指狀電極具有一第一端與一第 二端，所述指狀電極的所述第一端接觸所述匯流電極的其中的一，且所述第一端的尺寸大 于所述第二端的尺寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，位于相鄰匯流電極的間的所述指狀 電極的所述第二端相互連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一端的尺寸是60微米至110 微米，所述第二端的尺寸是40微米至100微米，所述第一端的尺寸與所述第二端的尺寸的 差值介于5微米至70微米。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，各所述指狀電極呈從所述第一端收 斂至所述第二端的結(jié)構(gòu)體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述指狀電極呈梯形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述指狀電極的寬幅小于任一所述 匯流電極的寬幅。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述匯流電極實(shí)質(zhì)上彼此平行設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述匯流電極與所述指狀電極實(shí)質(zhì)上相互垂直配置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，通過(guò)至少兩次網(wǎng)印印制的所述指狀 電極的圖案、形狀或尺寸相同或不同。專利摘要一種電極結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在一太陽(yáng)能電池的一基板，電極結(jié)構(gòu)包括多個(gè)匯流電極以及多個(gè)指狀電極。所述匯流電極間隔設(shè)置在基板；所述指狀電極配置在所述匯流電極的兩側(cè)，并與所述匯流電極電性相互連接。其中，所述匯流電極及所述指狀電極通過(guò)至少兩次網(wǎng)印印制完成，至少其中一次網(wǎng)印不印制所述匯流電極，使所述指狀電極的厚度大于所述匯流電極的厚度。與公知的技術(shù)相比較，本實(shí)用新型可通過(guò)網(wǎng)印方法的改善，以同時(shí)兼顧低的光遮蔽率及維持低的電阻值的特性，以有效地提升太陽(yáng)能電池整體的光電轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號(hào)H01L31/0224GK201699022SQ20102015122
公開(kāi)日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月1日
發(fā)明者吳孟修, 戴煜暐, 陳永芳 申請(qǐng)人:新日光能源科技股份有限公司