[发明专利]用金属化补偿或防止开裂的太阳能电池

说明书

相关申请案的交叉参考

本申请案要求2012年2月13日提交的标题为“用金属化补偿或防止开裂的太阳能电池(Solar Cell with Metallization Compensating for or Preventing Cracking)”的美国专利申请案第13/371,790号的优先权，所述申请案的公开内容特此以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明大体上涉及太阳能电池。

背景技术

世界范围内不断增加的能源需求需要替代性能源来满足。太阳能资源在许多地理区域中足以满足所述需求，其部分地通过提供用太阳能(例如光伏)电池产生的电力进行。

发明内容

本发明公开了太阳能电池和太阳能电池的前和后表面金属化图案。

在一个方面中，太阳能电池包含具有待通过光照射的前表面的半导体二极管结构和安置在所述半导体二极管结构的所述前表面上从而提供与所述半导体二极管结构的电接点的导电前表面金属化图案。所述前表面金属化图案包括至少一个母线，连接于所述母线的多个指形件(finger)和旁路导体，所述旁路导体将两个或两个以上所述指形件互连从而提供从所述两个或两个以上互连指形件中的每一者到所述母线的多重电流路径。

母线可在直线上延伸，且指形件彼此平行且垂直于母线定向，且旁路导体平行于母线定向。也可使用母线、指形件和旁路导体的其它定向。

旁路导体可与母线间隔开例如在旁路导体与母线之间包括所需分率(例如百分比)或所需分率以上的裂纹所必需的大约最小距离，所述裂纹在太阳能电池以例如约2小时的循环周期经受介于约-40℃与约85℃之间的约1000个温度循环时在太阳能电池的前表面中在母线与旁路导体的相同侧上形成且每一裂纹隔断1或多个指形件。然而，旁路导体与母线之间的间距也可比所述最小距离大。

可替代地或另外，旁路导体可与母线间隔开例如为使得以下情况发生所必需的大约最小距离：在太阳能电池的正常操作期间太阳能电池的功率输出在太阳能电池以例如约2小时的循环周期经受介于约-40℃与约85℃之间的约1000个温度循环时降低小于约15％，或小于约10％，或小于约8％，或小于约5％。所述太阳能电池的正常操作可例如在约4500瓦特/平方米(W/m²)到约13,500W/m²的太阳能电池的直接正常照度或等效照度下进行。然而，旁路导体与母线之间的间距也可比通过上述测试确立的最小距离大。

旁路导体可与母线间隔开例如小于或等于约5毫米(mm)、小于或等于约2.5mm、小于或等于约2.0mm、或小于或等于约1.0mm。也可使用其它间距。

母线的宽度的宽度可例如是旁路导体的宽度的约5到约15倍。也可使用母线宽度与旁路导体宽度的其它比率。

指形件在母线与旁路导体之间的区域中的宽度可与其在旁路导体远离母线的相对侧上的区域中的宽度大致相同。或者，一些或所有指形件在母线与旁路导体之间的区域中的宽度可比其在旁路导体远离母线的相对侧上的区域中的宽度大。一些或所有指形件在母线与旁路导体之间的区域中的宽度可例如是其在旁路导体远离母线的相对侧上的区域中的宽度的约1到约5倍。

当被配置成用于操作时，太阳能电池可包括焊接到母线的铜带且缺乏焊接到旁路导体的任何所述铜带。

前表面金属化图案可包括至少一个至少部分由母线的部分围绕的非金属化区域的岛状物(island)。岛状物可例如位于母线的一或多个末端。或者，一或多个所述岛状物可远离母线末端定位且任选地完全由母线的部分围绕。当被配置成用于操作时，太阳能电池可包括焊接到母线但不焊接到母线末端中或末端处的所述岛状物的铜带。然而，前表面金属化图案不需要包括任何所述岛状物。

在另一方面中，太阳能电池包含具有待通过光照射的前表面的半导体二极管结构和安置在半导体二极管结构的前表面上的导电前表面金属化图案。前表面金属化图案包括至少一个母线和至少一个至少部分由母线的部分围绕的非金属化区域的岛状物。

一或多个岛状物可完全由母线的部分围绕。岛状物可定位在母线的一端或两端。可替代地或另外，一或多个岛状物可例如远离母线的末端定位在沿着母线的中心位置中。

如本文中所公开的太阳能电池和太阳能电池金属化图案在聚光光伏系统中可以是尤其有价值的，在所述聚光光伏系统中镜面或透镜将日光聚集到光伏电池上达到比一个“太阳”大的光强度。