(57)【要約】      （修正有）【課題】一部の副ゲート電極が破損しても、収集された電流が副ゲート電極から主ゲート電極に送られて電流の収集が行われる太陽電池を提供する。【解決手段】太陽電池は、基板と表電極構造とを含む。基板は、対向する第１の表面及び第２の表面を有する。表電極構造１１０は、基板の第１の表面上に位置する。表電極構造は、第１の方向Ｙに沿って延在される複数の主ゲート電極１１２と、第２の方向Ｘに沿って延在される複数の副ゲート電極１１３とを含む。第２の方向と第１の方向とは直交している。各主ゲート電極は、第１の方向に沿って延在される長尺状構造１１９と第２の方向に沿って延在される複数の副構造１１４とを含む。各副ゲート電極は、少なくとも２つの水平部分１１６と少なくとも２つの垂直部分１１８とを含む。水平部分は、副構造の両側から第１の方向に平行して延在される。垂直部分は、第２の方向に沿って延在される。各垂直部分は、対応する水平部分に接続される。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
対向する第１の表面及び第２の表面を有する基板と、
前記基板の前記第１の表面に位置する表電極構造と、
を含み、
前記表電極構造は、
第１の方向に沿って延在される長尺状構造と、前記第１の方向と直交している第２の方向に沿って延在される複数の副構造とをそれぞれ含む複数の主ゲート電極と、
前記複数の副構造同士の対応する両側から前記第１の方向に延在される少なくとも２つの水平部分と、対応する前記水平部分にそれぞれ接続される前記第２の方向に沿って延在される少なくとも２つの垂直部分とをそれぞれ含む複数の副ゲート電極と、
を含むことを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
前記複数の副ゲート電極の前記垂直部分の末端にそれぞれ接続される複数の第１の接続電極を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記副構造の幅が前記水平部分の幅よりも大きく、前記水平部分の幅が前記垂直部分の幅よりも大きく、前記副構造の幅が０．０４ｍｍ〜０．３ｍｍであり、前記副構造の長さが０．０４ｍｍ〜０．１ｍｍであり、前記水平部分の幅が０．０４ｍｍ〜０．１ｍｍであり、前記水平部分の長さが０．０２ｍｍ〜０．１ｍｍであり、前記垂直部分の幅が０．０２ｍｍ〜０．０６ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記複数の第１の接続電極と前記複数の水平部分との間に位置すると共に、前記複数の副ゲート電極の隣接する前記複数の垂直部分に接続される複数の第２の接続電極を更に含むことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池。
【請求項５】
前記複数の第２の接続電極が、前記複数の副ゲート電極の隣接する前記複数の垂直部分の中央部位に接続されることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池。
【請求項６】
前記複数の副ゲート電極は、前記第１の方向に沿って隣接する２つの前記副ゲート電極のうちの一方のみにおいて、前記第２の接続電極が前記複数の垂直部分に接続されることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、太陽電池技術に関し、特に太陽電池の表電極構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽エネルギーは、クリーンで汚染されておらず且つ無尽蔵に取得することのできるエネルギーである。現在の化石エネルギーが直面する汚染や枯渇といった問題を解決するにあたり、太陽電池は、太陽エネルギーを直接電気エネルギーに変換することができるため、現在極めて重要な研究対象となっている。従来の太陽電池の表面電極は、通常、２つ又は３つの主ゲート電極及び複数の副ゲート電極を含む。従来の副ゲート電極と主ゲート電極とは直接交差し、且つ各副ゲート電極はいずれも左から右へ間断なく表面に形成されている。しかしながら、このような表電極構造の設置方式では、一部の副ゲート電極が破損すると、極めて大きな領域の太陽電池が作動しなくなり、全体的な太陽電池モジュールの効果にも影響を及ぼすことになる。現在既に主ゲート電極間の副ゲート電極が直接接続されることのない表電極構造が開発されているものの、依然として改善の余地が見られる。
【０００３】
そこで、以上の欠陥が改善可能であることに鑑みて、鋭意研究を行い学理を併せて運用した結果、上述した欠陥を効果的に改善することのできる手段として本考案を見出すに至った。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
本考案は、従来の欠陥を効果的に改善することのできる太陽電池を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題に鑑みて、本考案に係る太陽電池は、基板と表電極構造とを含む。基板は、対向する第１の表面及び第２の表面を有する。表電極構造は、基板の第１の表面に位置する。表電極構造は、第１の方向に沿って延在される複数の主ゲート電極と、第２の方向に沿って延在される複数の副ゲート電極とを含む。第２の方向と第１の方向とは直交している。各主ゲート電極は、長尺状構造と副構造とを含む。各副ゲート電極は、少なくとも２つの水平部分と少なくとも２つの垂直部分とを含む。上述した水平部分は、副構造の両側から第１の方向に平行して延在される。上述した垂直部分は、第２の方向に沿って延在される。各垂直部分は、対応する水平部分に接続される。
【考案の効果】
【０００６】
本考案に係る太陽電池の表電極構造によれば、副ゲート電極が、両側に向けて延在される水平部分と、水平部分に接続されると共に水平部分に対して垂直な垂直部分とを少なくとも備えており、太陽電池の一部の副ゲート電極が破損した場合、収集された電流が副ゲート電極から主ゲート電極に送られて電流の収集が行われるように、隣接する副ゲート電極の垂直部分と水平部分と（又は第１の接続電極及び第２の接続電極を更に含む）によって電流を収集することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施例に係る太陽電池の表電極構造の一部を示した図である。
【図２】第１の実施例に係る太陽電池の表電極構造を示した上面図である。
【図３】第１の実施例に係る太陽電池を示した断面図である。
【図４】第２の実施例に係る太陽電池の表電極構造を示した上面図である。
【図５】第３の実施例に係る太陽電池の表電極構造を示した上面図である。
【図６】第４の実施例に係る太陽電池の表電極構造を示した上面図である。
【考案を実施するための形態】
【０００８】
以下、特定の具体的な実施例によって本考案に係る太陽電池の実施形態を説明する。以下の実施形態において、本考案の関連技術内容を更に詳しく説明するが、その記載内容は本考案の技術範囲を限定するものではない。
【０００９】
＜第１の実施例＞
図１は、本実施例に係る太陽電池の表電極構造の一部を示した図である。図２は、本実施例に係る太陽電池の前電極構造を示した上面図である。図３は、本実施例に係る太陽電池を示した断面図である。図１、図２、図３に示すように、本実施例において、太陽電池１００は、対向する第１の表面１０２及び第２の表面１０４を有する基板１０１を含む。第１の表面１０２は、太陽電池１００の受光面であり、第２の表面１０４は、太陽電池１００の非受光面である。基板１０１は、例えばシリコン基板である半導体基板であってもよい。基板１０１は、ｎ型ドーパントがドープされたｎ型領域１０６及びｐ型ドーパントがドープされたｐ型領域１０８を含んでもよい。ｎ型ドーパントはリン又はヒ素であってもよく、ｐ型ドーパントはホウ素であってもよい。ｎ型領域１０６とｐ型領域１０８との間には、光／電気変換を行えるように、接合面が形成されている。しかしながら、本考案はそれに限定されず、ｎ型領域１０６とｐ型領域１０８との導電形態は交換することができ、且つ同質接合面に限定されず、異質接合面であってもよい。
【００１０】
基板１０１の第１の表面１０２には、表電極構造１１０が形成されている。表電極構造１１０は、複数の主ゲート電極１１２及び複数の副ゲート電極１１３を含む。主ゲート電極１１２は、主として第１の方向（図１におけるＹ方向）に沿って延在され、副ゲート電極１１３は、第２の方向（図１におけるＸ方向）に沿って延在される。第２の方向と第１の方向とは直交している。図１に示すように、各主ゲート電極１１２は、第１の方向に沿って延在される長尺状構造１１９と第２の方向に沿って延在される複数の副構造１１４とを含む。各副ゲート電極１１３は、２つの水平部分１１６と２つの垂直部分１１８とを含む。上述した水平部分１１６は、副構造１１４に対応する両側から第１の方向に平行して延在され、上述した垂直部分１１８は、第２の方向に沿って延在される。各垂直部分１１８は、対応する水平部分１１６に接続される。本実施例において、副構造１１４の幅は、垂直部分１１８及び水平部分１１６よりも広く、且つ水平部分１１６の幅は、垂直部分１１８の幅よりも広い。１つの実施例において、垂直部分１１８の幅は、副構造１１４の幅の２／３であり、水平部分１１６の幅は、副構造１１４の幅の２／５である。この構成の目的は、太陽電池の遮蔽率を低減すると共に、吸光度及び短絡電流（Ｉｓｃ）を最適化することにある。例えば、副構造１１４の幅は０．０４ｍｍ〜０．３ｍｍであり、副構造１１４の長さは０．０４ｍｍ〜０．１ｍｍであり、水平部分１１６の幅は０．０４ｍｍ〜０．１ｍｍであり、水平部分１１６の長さは０．０２ｍｍ〜０．１ｍｍであり、垂直部分１１８の幅は０．０２ｍｍ〜０．０６ｍｍである。
【００１１】
副ゲート電極１１３の長さ及び厚さは、太陽エネルギー素子の寸法及び製品の仕様に基づいて変更することができ、本考案は特定の長さの主ゲート電極及び副ゲート電極に限定されない。
【００１２】
図２の太陽電池の表電極構造を示した上面図に示すように、本実施例において、隣接する２つの主ゲート電極１１２間の副ゲート電極１１３は対向するように設けられている。即ち、隣接する２つの主ゲート電極１１２間の副ゲート電極１１３は、逆方向に沿って延在され、且つ副ゲート電極１１３は互いに所定距離だけ離れている。本実施例において、第１の副ゲート電極１１３と第２の副ゲート電極１１３とは所定距離だけ離れている。例えば、第１の副ゲート電極１１３と第２の副ゲート電極１１３との間の距離は、主ゲート電極の幅の１／２〜２／３であり、又は、第１の副ゲート電極１１３と第２の副ゲート電極１１３との間の距離は０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍである。
【００１３】
本実施例に係る太陽電池１００の表電極構造１１０は、スクリーン印刷プロセスによって形成されてもよい。即ち、表電極構造１１０は、スクリーンを用いて導電性ペーストを塗布することによって形成されてもよい。一例として、導電性ペーストは、銀ペースト又はアルミニウム導電性ペーストであってもよい。但し、本考案はそれに限定されず、導電性ペーストはその他の金属又は導電率の高い材料から成ってもよい。更に詳述すると、本実施例に係る太陽電池は、３つの主ゲート電極１１２を含み、且つ各主ゲート電極１１２が長尺状構造１１９と副構造１１４とを含む。更に、複数の副ゲート電極１１３が第２の方向（Ｘ方向）に沿って延在される。図４は、図３の実施例に係る太陽電池の断面図である。図４に示すように、表電極構造１１０の主ゲート電極１１２は、第１の方向に沿って延在される長尺状構造１１９と、第２の方向に沿って延在される複数の副構造１１４とを含む。上述した表電極構造１１０以外に、本実施例に係る太陽電池は、基板１０１の第２の表面１０４に位置する裏電極構造１３２を更に含む。裏電極構造１３２の材料及び形成方法は、表電極構造１１０と同じであってもよく、また異なっていてもよい。太陽電池素子における電池の表電極構造が、隣接して対応する電池の裏電極構造に電気的に接続されることで、直列によって太陽エネルギーモジュールが得られるように、裏電極構造１３２は、表電極構造１１０の主ゲート電極１１２に対応して設けられてもよい。但し、本考案はそれに限定されず、特定の裏電極構造に特に限定されない。
【００１４】
基板１０１の第１の表面１０２には、反射防止層１３０が形成されている。反射防止層１３０は、窒化シリコンであってもよいが、本考案は特定の反射防止層材料に限定されない。太陽電池の効率を向上させることができるように、基板１０１の第１の表面１０２及び第２の表面１０４は、テクスチャ化構造が形成されてもよい。
【００１５】
本実施例に係る表電極構造の配置によれば、太陽電池の表電極構造における一部の副ゲート電極が破損して断線した場合でも、太陽電池が依然として、隣接する副ゲート電極の水平部分によって導通されているため、素子は副ゲート電極の水平部分から副構造を介して主ゲート電極に接続されて電流の収集を行うことができる。
【００１６】
＜第２の実施例＞
図４は、本考案の第２の実施例に係る太陽電池の表電極構造を示した上面図である。第２の実施例の第１の実施例との相違点は、以下の通りである。即ち、第２の実施例に係る太陽電池の表電極構造は、複数の第１の接続電極４０２を更に含み、各第１の接続電極４０２は副ゲート電極１１３ａの垂直部分１１８の末端に接続されている。更に詳述すると（以下、第１の実施例と同じユニットには同一の番号を付す）、図４に示すように、表電極構造１１０は、複数の主ゲート電極１１２及び複数の副ゲート電極１１３ａを含む。主ゲート電極１１２は、第１の方向（図４におけるＹ方向）に沿って延在され、副ゲート電極１１３ａは、第２の方向（図４におけるＸ方向）に沿って延在される。第２の方向と第１の方向とは直交している。図４に示すように、各主ゲート電極１１２は、長尺状構造１１９と副構造１１４とを含む。各副ゲート電極１１３ａは、２つの水平部分１１６、２つの垂直部分１１８及び少なくとも１つの第１の接続電極４０２を含む。上述した水平部分１１６は、副構造１１４の両側から第１の方向に平行して延在され、上述した垂直部分１１８は、第２の方向に沿って延在される。各垂直部分１１８は、対応する水平部分１１６に接続される。第１の接続電極４０２は、副ゲート電極１１３ａの垂直部分１１８の末端に接続される。
【００１７】
第１の実施例と同じように、本実施例の副ゲート電極１１３ａも対向するように設けられている（即ち、逆方向に沿って延在される）。更に図４に示すように、隣接する副ゲート電極１１３ａ同士の間は所定距離だけ離れている。この距離は、副構造１１４の１／２〜２／３の幅である（例えば０．０３〜０．２ｍｍ）。本実施例における上述した設置によって、副ゲート電極１１３ａの水平部分１１６、垂直部分１１８及び第１の接続電極４０２は略梯子状の構造に構成される。
【００１８】
本実施例は、太陽電池の表電極構造における一部の副ゲート電極が破損して断線した場合でも、太陽電池が依然として、隣接する副ゲート電極の水平部分及び／又は第１の接続電極によって導通されているため、素子は副ゲート電極の水平部分から副構造を介して主ゲート電極に接続されて電流の収集を行うことができる。また、本実施例では、第１の接続電極を更に追加した構成としているため、電流収集の導通経路が更に増えている。即ち、たとえ表電極の断線がより深刻である又はより多い場合でも、本実施例では依然として特殊な表電極構造の構成により、電流の収集を行うことができ、太陽エネルギーモジュールの正常な作動を維持することができる。
【００１９】
本実施例に係る太陽電池は、同様に基板、裏電極構造、反射防止層を含んでもよく、基板もｎ型領域及びｐ型領域を含んでもよい。それらは第１の実施例と同様であるため、ここでは詳しい説明を省略する。
【００２０】
＜第３の実施例＞
図５は、本考案の第３の実施例に係る太陽電池の表電極構造を示した上面図である。第３の実施例の第２の実施例との相違点は、以下の通りである。即ち、第３の実施例に係る太陽電池の表電極構造は、複数の第２の接続電極５０２を更に含む。第２の接続電極５０２は、第１の接続電極４０２と水平部分１１４との間に位置すると共に、副ゲート電極１１３ｂにおける隣接する垂直部分１１８に接続される。更に詳述すると（以下、第２の実施例と同じユニットには同一の番号を付す）、図５に示すように、表電極構造１１０は、複数の主ゲート電極１１２及び複数の副ゲート電極１１３ｂを含む。主ゲート電極１１２は、第１の方向（図５におけるＹ方向）に沿って延在され、副ゲート電極１１３ｂは、第２の方向（図５におけるＸ方向）に沿って延在される。第２の方向と第１の方向とは直交している。図５に示すように、各副ゲート電極１１３ｂは、２つの水平部分１１６、２つの垂直部分１１８、第１の接続電極４０２及び第２の接続電極５０２を含む。上述した水平部分１１６は、副構造１１４の両側から第１の方向に平行して延在され、上述した垂直部分１１８は、第２の方向に沿って延在される。各垂直部分１１８は、対応する水平部分１１６に接続される。第１の接続電極４０２は、副ゲート電極１１３ｂの垂直部分１１８の末端に接続される。第２の接続電極５０２は、第１の接続電極４０２と水平部分１１６との間に位置すると共に、副ゲート電極１１３ｂにおける隣接する垂直部分１１８に接続される。更に詳述すると、第２の接続電極５０２は、副ゲート電極１１３ｂにおける隣接する垂直部分１１８の中央部位に接続される。図５に示すように、上述した副ゲート電極１１３ｂは、第１の方向に沿って隣接する２つの副ゲート電極１１３ｂのうちの一方のみにおいて、第２の接続電極５０２が副ゲート電極の垂直部分１１８に接続される。換言すれば、第１の方向において、第２の接続電極を有する副ゲート電極１１３ｂと、第２の接続電極を有しない副ゲート電極１１３ｂ’とが、間隔をおいて設けられていると共に、上述した副ゲート電極が「日」の字形の構造となるように構成されている。
【００２１】
本実施例は、太陽電池の表電極構造における一部の副ゲート電極が破損して断線した場合でも、太陽電池が依然として、隣接する副ゲート電極の水平部分、第１の接続電極及び／又は第２の接続電極によって導通されているため、電流の収集を行うことができる。他の実施例との相違点として、本実施例では、第２の接続電極を更に追加した構成としているため、より多くの電流収集の導通経路を提供することができる。たとえ表電極の断線がより深刻である又はより多い場合でも、本実施例では依然として特殊な表電極構造の構成により、電流の収集を行うことができ、太陽エネルギーモジュールの正常な作動を維持することができる。
【００２２】
＜第４の実施例＞
図６は、本考案の第４の実施例に係る太陽電池の表電極構造を示した上面図である。第４の実施例の第２の実施例（図４に示す太陽電池）との相違点は、以下の通りである。即ち、第４の実施例の主ゲート電極１１２は、第２の方向（図７におけるＸ方向）に平行な切欠き７０２を有する。その他の部分は、いずれも第２の実施例に係る太陽電池と略同じであるため、同一の部分については説明を省略する。
【００２３】
本実施例の主ゲート電極１１２の切欠き７０２によって、太陽電池を互いに分割されたより多くのユニットに分けることができる。また、切欠きの部分は光を遮断しないため、太陽電池の光吸収面積を増加させることができると共に、切欠き部分が導電材質のペーストを使用する必要がないため、太陽電池の製造コストを更に低減することが可能である。
【００２４】
本実施例において、切欠き７０２の幅は、０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍである。
【符号の説明】
【００２５】
１００  太陽電池
１０１  基板
１０２  第１の表面
１０４  第２の表面
１０６  ｎ型領域
１０８  ｐ型領域
１１０  表電極構造
１１２  主ゲート電極
１１３、１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｂ’  副ゲート電極
１１４  副構造
１１６  水平部分
１１８  垂直部分
１１９  長尺状構造
１３０  反射防止層
１３２  裏電極構造
４０２  第１の接続電極
５０２  第２の接続電極
７０２  切欠き
【図１】
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【図２】
0003200221.tif 000004
【図３】
0003200221.tif 000005
【図４】
0003200221.tif 000006
【図５】
0003200221.tif 000007
【図６】
0003200221.tif 000008