TW201432929A - 太陽能發電裝置 - Google Patents

Abstract

本發明是一種太陽能發電裝置，其在表背形成透明導電氧化物層，並具有：利用光照射來產生電力之複數個太陽能發電元件、與設於各太陽能發電元件之表背的集電構件，又，表側之集電構件具有：在表側之透明導電氧化物層上平行地由凹版轉印印刷來形成為厚度5μm以下的指狀電極、以及與指狀電極正交來接合之複數根金屬導體線，又，金屬導體線會朝一方向更加延長且與設於串聯之相鄰太陽能發電元件背側的集電構件來接合。

Description

太陽能發電裝置 發明領域

本發明有關於一種太陽能發電裝置。

發明背景

現在，眾所注目的是作為不會產生CO₂等氣體之綠色能源的太陽能發電裝置。其中，廣泛使用的是發電效率較高之異質接面的太陽能發電裝置。而，該太陽能發電裝置具有複數個太陽能發電元件11，又如圖4所示，太陽能發電元件11在n型單結晶矽基板(c-Si)12之其中一面(上面)，透過本質非晶矽層(i層)13具有p型非晶矽系薄膜層14，在n型單結晶矽基板(c-Si)12之另一面(下面)透過本質非晶矽層(i層)15具有n型非晶矽系薄膜層16，並在p型非晶矽系薄膜層14之上與n型非晶矽系薄膜層16之下個別具有透明導電氧化物(Transparent Conductive Oxide)層18、19。

如圖5(A)、(B)所示，透明導電氧化物層18、19之表面設有由用以將已產生之電力收集之指狀電極21以及與該指狀電極21連接之柵線電極22所構成的集電構件(參照專利文獻1、2)。該指狀電極21(通常之寬度為50~100μm， 高度為50μm以下)與柵線電極22(通常之寬度為0.5~2mm，高度與指狀電極21相同)會利用網版印刷來同時形成。而，複數個太陽能發電元件11透過聯絡線路25而串聯地連接，來提高全體太陽能發電裝置的發電電壓。

[先行技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2005-317886號公報

[專利文獻2]日本特開2012-54442號公報

發明概要

指狀電極21與柵線電極22個別由導電性接著劑即銀膠來構成。銀膠在相同截面積會比通常之金屬導體(例如銅)等電阻更大。另一方面，由於銀膠為非透光性，因此當指狀電極21或柵線電極22之寬度增加時，遮光率便會增加而發電效率下降。

因此，藉由將網版印刷重疊複數次來確保截面積，但為了形成高度較高之集電構件而需要大量銀膠，便會有原料昂貴之問題。

進而，網版印刷之印刷精度不佳，當進行重覆印刷時，寬度就會逐漸變寬，指狀電極21會形成為必要以上之寬度，便會有遮光率增加的問題。

又，為了將鄰接之太陽能發電元件11連結，必須沿著柵線電極22來設置有別於柵線電極22的聯絡線路25。

本發明是有鑑於此事實而成者，其目的在於提供一種可較便宜地製造之太陽能發電裝置。

依據前述目的之第1發明的太陽能發電裝置，其是在表背形成透明導電氧化物層，並具有：利用光照射來產生電力之複數個太陽能發電元件、與設於各該太陽能發電元件之表背的集電構件，又，表側之前述集電構件具有：在表側之前述透明導電氧化物層上會平行地由凹版轉印印刷來形成為厚度5μm以下的指狀電極、以及與該指狀電極正交地接合之複數根金屬導體線，又，該金屬導體線會朝一方向更加延長並與設於串聯之相鄰前述太陽能發電元件背側的前述集電構件來接合。

由於對指狀電極之形成會使用凹版轉印印刷，因此可印刷在網版印刷中很困難之薄膜。

而，指狀電極之厚度宜為1μm以上，當指狀電極之厚度比1μm更小時，會變得不易實施，進而電阻亦會增加。又，當指狀電極之厚度增加時，金屬膠(例如銀膠)之使用量會增加，材料費就會增加。而，指狀電極之寬度w例如會成為40~200μm(更宜為100~200μm)。

又，金屬導體線宜使用銅(包含合金)但亦可為其他金屬線(鋁線、銀線、鎳線等)。

第2發明之太陽能發電裝置是在第1發明之太陽能發電裝置，前述金屬導體線之直徑d為80~400μm，並用15d以上且15mm以下之間距來配置。在此，金屬導體線之 直徑d比80μm更小時，電阻就會變大，金屬導體線之直徑d亦可能超過400μm，但電阻小到超過必要，遮光率亦會變大。而，亦可為在金屬導體線(例如銅線)之表面鍍上不同種金屬者。

第3發明之太陽能發電裝置是在第1、第2發明之 太陽能發電裝置，對前述金屬導體線與前述指狀電極之接合使用低熔點金屬(例如軟焊)。此時之低熔點金屬是藉由對金屬導體線進行塗層(coating)處理來形成，厚度宜為金屬導體線直徑之0.05~0.2倍左右。

在第1~第3發明之太陽能發電裝置，藉由使用多 數金屬導體線來作為習知之柵線電極，可謀求電阻之減少，便可提供效率較高之太陽能發電裝置。

在本發明之太陽能發電裝置，由於使用凹版轉印印刷來形成指狀電極，因此可使指狀電極之寬度實質為固定並使厚度正確地變薄，且，由於無柵線電極而是為金屬導體線，因此導電性接著材(例如銀膠)之使用量便會減少，便可更加便宜地製造太陽能發電裝置。

又，由於金屬導體線朝一方向更加延長並與位於相鄰之太陽能發電元件背側的集電構件來接合，因此不需要如習知之聯絡線路，太陽能發電裝置之組裝與製造便變得更加容易。

10‧‧‧太陽能發電裝置

11‧‧‧太陽能發電元件

12‧‧‧n型單結晶矽基板

13‧‧‧本質非晶矽層

14‧‧‧p型非晶矽系薄膜層

15‧‧‧本質非晶矽層

16‧‧‧n型非晶矽系薄膜層

18、19‧‧‧透明導電氧化物層

21‧‧‧指狀電極

22‧‧‧柵線電極

25‧‧‧聯絡線路

27‧‧‧指狀電極

28‧‧‧金屬導體線

30‧‧‧低熔點金屬

d‧‧‧金屬導體線之直徑

p、p1‧‧‧指狀電極之間距

t‧‧‧指狀電極之厚度(高度)

w‧‧‧指狀電極之寬度

[圖1]是本發明之一實施形態之太陽能發電裝置 的平面圖。

[圖2]是同側面圖。

[圖3]是圖1之A-A’截面圖。

[圖4]是使用於習知例之太陽能發電裝置之太陽能發電元件的示意圖。

[圖5](A)、(B)是同太陽能發電裝置之平面圖、側面圖。

接著，參照已附加之圖式，針對將本發明具體化 之實施形態來說明。而，針對與習知例之太陽能發電裝置之構成元件相同的構成元件，賦予相同之編號。

如圖1、圖2、圖3所示，本發明之一實施形態之太陽能發電裝置10具有串聯地連接之複數個太陽能發電元件11。 該太陽能發電元件11是與圖4所示之構造相同(異質接面太陽電池)，並個別地在中央使n型單結晶矽基板(c-Si)12在其之上下具有本質非晶矽層13、15，進而在其之外側具有p型非晶矽系薄膜層14與n型非晶矽系薄膜層16，且在上下面個別地具有透明導電氧化物層18、19。

在該太陽能發電元件11之表面接觸光(例如太陽光)時，在表背之透明導電氧化物層18、19之間就會有電位差產生而有電力產生。一個太陽能發電元件11之電動勢小到約0.7V。因此，將複數個太陽能發電元件11串聯地連接，來獲得預定之電壓。針對這些構成，由於眾所周知，因此省略詳細之說明。

如圖1、圖2所示，太陽能發電元件11之表背形成 有透明導電氧化物層18、19，在透明導電氧化物層18、19之表面，個別具有平行地以等間隔來配置的複數個指狀電極27與覆蓋於其上的複數根金屬導體線28。該實施形態中，利用細線所構成之複數個指狀電極27以及與該指狀電極27正交地配置之複數根金屬導體線28，來形成表側與背側之集電構件。表側之集電構件會與形成於太陽能發電元件11表側之透明導電氧化物層18電性地接合。背側之集電構件會與形成於太陽能發電元件11背側之透明導電氧化物層19電性地接合。而，背側之集電構件亦可與表側為不同者。

在此，如圖2所示，指狀電極27是將金屬膠之一 例即銀膠加以印刷而形成。指狀電極27之厚度(高度)t會為1μm以上5μm以下，寬度w為40~200μm(更宜為100~200μm，進而為50~150μm)，指狀電極27之間距p會為寬度w之10~20倍左右。指狀電極27可遮光，w/p×100(參照圖1、圖2)為遮光率(%)之函數，該遮光率宜為10%以下。

而，當指狀電極27之截面積變小時，銀膠之使用 量會與厚度成比例地減少，便可提供銀膠使用量更少且更便宜的太陽能發電裝置。但，當極端地變薄時，由於曲線因子(FF)會下降，因此宜決定指狀電極27之寬度w與厚度t來使該曲線因子不會過低。

此時，要使指狀電極27之厚度t變薄，會使用凹 版轉印印刷(凹版照相印刷)之技術。藉由使指狀電極27之厚度t變薄，便可減少製造太陽能發電裝置10時之銀膠量。

如圖3所示，在太陽能發電元件11之表側(與背側) 以小間距來設置之複數個指狀電極27之上，將複數根金屬導體線28平行地來配置。該金屬導體線28之直徑d為80~400μm，並以間距p1為15d以上15mm以下(例如金屬導體線28之間距為4mm)來配線。

在此，當金屬導體線28之間距變大時，指狀電極 27之集電區域就會變長，而受到電阻損耗之影響。當金屬導體線28之間距變小時，遮光率就會增加。因此，宜考慮兩者之平衡，以遮光率5~10%之間來設計。而，金屬導體線28與指狀電極27是用低熔點金屬(例如軟焊)30來接合。

而，如圖3所示，預先對金屬導體線28周圍以預 定厚度來塗層低熔點金屬30，並利用約200℃之加熱使低熔點金屬30熔融，與指狀電極27接合。

太陽能發電元件11表側之金屬導體線28朝一方 向更加延長，並與相鄰之太陽能發電元件11背側之金屬導體線28接合。而，所謂的「接合」是指除了將不同金屬導體線連接時之外，亦包含利用一根金屬導體線來形成太陽能發電元件表側與相鄰太陽能發電元件背側之金屬導體線的情況。

該實施形態中，如習知，不會對集電構件(即柵線電極)使用導電性接著劑，而使用金屬導體線。因此，可折曲，又，不需要聯絡線路等，便可更加簡單地來製造。

如前所述，只考慮了指狀電極27之遮光率會成為(w/p)×100(%)。又，當將金屬導體線28之直徑當作d，將金 屬導體線28之間距當作p1時，考慮了指狀電極27與金屬導體線28之遮光率會成為大致{100(w/p)+100(d/p1)}%。又，宜使這些合計之遮光率為10%以下。而，金屬導體線28之截面為圓形，但藉由使用截面矩形，特別是截面縱長之長方形的金屬導體線，便可在維持電阻之狀態下，可使遮光率下降。

將為了確認本發明之作用、效果且已進行完之實 施例顯示於表1。No.1~No.7是顯示指狀電極之高度個別為0.1μm、0.3μm、0.5μm、1μm、3μm、5μm、10μm之情況。 指狀電極之高度未滿1μm時，效率(η)亦會下降，即使是凹版轉印印刷，亦不易達成未滿1μm之固定厚度。

另一方面，當指狀電極之厚度變得更厚時，由於銀之使用量就會增加，因此製造成本便會增加。

本發明並非限定於前述之實施形態者，在不變更 本發明之要旨的範圍，亦可變更其之構成。例如，在前述實施形態中，作為金屬導體線而使用銅線，但亦可使用鋁線、鎳線等。進而，亦可對金屬導體線之表面實施電鍍。 又，對於指狀電極之製造，作為導電性接著劑使用了銀膠，但亦可使用其他導電性接著劑。

10‧‧‧太陽能發電裝置

11‧‧‧太陽能發電元件

18‧‧‧透明導電氧化物層

27‧‧‧指狀電極

28‧‧‧金屬導體線

30‧‧‧低熔點金屬

P‧‧‧指狀電極之間距

Claims (3)

1. 一種太陽能發電裝置，其是在表背形成透明導電氧化物層，並具有：利用光照射來產生電力之複數個太陽能發電元件、與設於各該太陽能發電元件之表背的集電構件，其特徵在於：表側之前述集電構件具有：在表側之前述透明導電氧化物層上平行地由凹版轉印印刷來形成為厚度5μm以下的指狀電極、以及與該指狀電極正交地接合之複數根金屬導體線，又，該金屬導體線會朝一方向更加延長並與設於串聯之相鄰前述太陽能發電元件背側的前述集電構件來接合。
2. 如請求項1之太陽能發電裝置，其中前述金屬導體線之直徑d為80~400μm，並用15d以上且15mm以下的間距來配置。
3. 如請求項1或2之太陽能發電裝置，其中對於前述金屬導體線與前述指狀電極之接合，使用低熔點金屬。