[实用新型]太阳能电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能电池，特别涉及一种具有特殊电极结构的太阳能电池。

背景技术

硅是各种半导体产业中最为重要而且被广泛使用的电子材料。现今，硅晶圆的生产供应已是相当成熟的技术，再加上硅的能隙适合吸收太阳光，使得硅晶太阳能电池成为目前使用最广泛的太阳能电池。一般单晶硅或多晶硅太阳电池的构造包含下列几层：外部电极(Conducting grid)、抗反射层(Anti-reflective layer)、N型与P型半导体层及内部电极(Back contact electrode)。

当P型及N型半导体层互相接触时，N型半导体层内的电子会涌入P型半导体层中，以填补其内的空穴。在P-N接触面附近，因电子-空穴的结合形成一个载子空乏区，而P型及N型半导体层中也因分别带有负、正电荷而形成一个内建电场。当太阳光照射到此P-N结构时，P型和N型半导体层因吸收太阳光而产生电子-空穴对。由于空乏区所提供的内建电场，可以让半导体内所产生的电子在电池内流动，因此若经由电极把电子引出，就可以形成一个完整的太阳能电池。

外部电极的材料一般为镍、银、铝、铜及钯等金属的各种搭配组合，而且为了传导足够的电子流量，该电极与基板之间必须要有足够大的传导面积，然而，为降低外部电极对于太阳入射光的遮蔽率，外部电极覆盖于基板上的表面积又必须尽可能地小。因此，对于外部电极结构的设计而言，其必须能够兼顾低电阻以及低光遮蔽率的特性。目前的外部电极结构主要可分为汇流电极(bus bar)及指状电极(finger)两大结构，其中，汇流电极的截面积尺寸大于指状电极的截面积尺寸，换言之，汇流电极如同树木的主干而指状电极则如同树木的分枝散布到电池表面各处。因此，电子借由指状电极以汇集到汇流电极，并借由汇流电极以汇出至外部负载，换言之，尺寸较大的汇流电极有助于提高电子流量，而尺寸较小的指状电极则有助于降低光遮蔽率。

请参照图1所示，其为已知的太阳能电池的电极结构1的示意图。在半导体基板11上设置二汇流电极12及复数指状电极13。半导体内所产生的电子由该指状电极13传导至汇流电极12，再由汇流电极12把电子引出，以提供电能至负载或储存电能。

单晶硅太阳电池的效率理论值最高达27％，研发阶段约为24％，到产品商品化约只有12～14％。因此，如何提供一种电极结构及太阳能电池，以兼顾低的电阻特性及低的光遮蔽率，借以提高光电转换的效率，实为当前重要的课题之一。

发明内容

有鉴于上述课题，本实用新型的目的是提供一种太阳能电池，其借由改变电极结构中指状电极的形状以实现低的电阻特性及低的光遮蔽率，借以提高太阳能电池的光电转换效率。

为达上述目的，根据本实用新型的一种太阳能电池，其包含基板与设置在其表面上的电极结构，其中电极结构包含复数汇流电极及复数指状电极。该汇流电极被间隔设置在基板上。该指状电极被配置在该汇流电极的两侧，各该指状电极具有一个第一端与一个第二端，该指状电极的第一端与汇流电极的中的一个相连接，且第一端的尺寸大于第二端的尺寸。

其中，任一指状电极的型态是从其第一端收敛至其第二端的结构体。

由于太阳能电池的电性表现与光利用率及电子传输阻力有着十分相关的关系，在已知的技术中，是通过缩小指状电极的宽幅以降低光的遮蔽率，但是当指状电极的宽幅缩小至一定的宽度后，则会因为电子流传导通道较小而使得电阻值发变大，并导致电子在传递的过程发生电能的耗损(例如：因为电阻值过高而导致电能转换为热能，并逸散至外界)。因此，为避免电子在传递过程中因为高阻值而产生电能的损耗，则必须加宽指状电极的宽幅，然而，如此的指状电极结构势必增加光的遮蔽率。有鉴于此，本实用新型的电极结构及太阳能电池将该指状电极的第一端的尺寸设计为大于该指状电极的第二端的尺寸，借以使太阳能电池能够在不加大指状电极宽幅的前提下，即维持低的光遮蔽率条件下，仅借由改变指状电极的形状，也就是指状电极的第一端大于第二端的设计，而有效地降低电子流动时所受到的阻力。与已知的技术相较，本实用新型可通过指状电极的结构变化，同时兼顾低的光遮蔽率以及低的电阻值的特性，从而可有效地提高太阳能电池整体的光电转换效率。

附图说明

图1为已知的电极结构的示意图；

图2为本实用新型的太阳能电池的示意图；及

图3为具有不同变化状态的本实用新型的电极结构的示意图。

元件符号说明：

1：电极结构

11：基板

12：汇流电极

13：指状电极

2：电极结构

21：基板

22：汇流电极