(57)【要約】      （修正有）【課題】傾斜式フィンガー電極を有する太陽電池を提供する。【解決手段】太陽電池は、電池本体１０と、１つ又は複数本のバスバー電極２０と、複数本のフィンガー電極３０を含む。電池本体は光エネルギーを電気エネルギーに変換して複数の電荷を生成する。バスバー電極は電池本体の正面上に形成される。フィンガー電極は電池本体の正面上に形成され、バスバー電極に電気的に接続される。フィンガー電極とバスバー電極との間の夾角は９０度に等しくなく、フィンガー電極とバスバー電極は複数の電荷を収集して出力する。【選択図】図１
0003184336.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
光エネルギーを電気エネルギーに変換し複数の電荷を生成する電池本体と、
前記電池本体の一正面に形成される１つ又は複数のバスバー電極と、
前記電池本体の前記正面に形成され、前記１つ又は複数のバスバー電極に電気的に接続される複数のフィンガー電極と、を有し、
前記フィンガー電極と前記バスバー電極との間の夾角が９０度に等しくなく、前記複数のフィンガー電極と前記１つ又は複数のバスバー電極が前記複数の電荷を収集して出力することを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
前記電池本体は、基板を含み、前記基板は第一型半導体層と第二型半導体層を含み、
前記太陽電池は、
前記基板の前記第一型半導体層に位置する反射防止層と、
前記電池本体の裏面に形成され、前記第二型半導体層に電気的に接続される１つ又は複数の裏面電極と、
前記電池本体の前記裏面に形成される裏面金属層と、
を更に有し、
ここで、前記１つ又は複数のバスバー電極及び前記複数のフィンガー電極が前記反射防止層を貫通して前記第一型半導体層に電気的に接続され、前記１つ又は複数の裏面電極が前記裏面金属層を貫通して前記第二型半導体層に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載の太陽電池。
【請求項３】
前記夾角が８９度と７４度との間であることを特徴とする請求項１記載の太陽電池。
【請求項４】
前記１つ又は複数のバスバー電極が２本、３本、４本又は５本のバスバー電極であることを特徴とする請求項１記載の太陽電池。
【請求項５】
前記１つ又は複数のバスバー電極が３本のバスバー電極であり、且つ前記複数のフィンガー電極の全てが同一方向に傾斜していることを特徴とする請求項１記載の太陽電池。
【請求項６】
前記１つ又は複数のバスバー電極が３本のバスバー電極であり、且つ前記複数のフィンガー電極の全てが３本のバスバー電極のうちの中間に位置する中間バスバー電極に関して対称であり、前記中間バスバー電極と前記複数のフィンガー電極が矢印型パターンを形成することを特徴とする請求項１記載の太陽電池。
【請求項７】
前記電池本体の前記正面に形成され、前記１つ又は複数のバスバー電極と前記複数のフィンガー電極を囲み且つ電気的に接続する周辺電極を更に含むことを特徴とする請求項１記載の太陽電池。
【請求項８】
前記複数のフィンガー電極は互いに交差していることを特徴とする請求項１記載の太陽電池。
【請求項９】
前記フィンガー電極が前記１つ又は複数のバスバー電極に平行であることを特徴とする請求項１記載の太陽電池。
【請求項１０】
前記１つ又は複数のバスバー電極及び前記複数のフィンガー電極に電気的に接続される複数の横繋ぎ電極を更に含むことを特徴とする請求項９記載の太陽電池。
【請求項１１】
前記これらフィンガー電極が非対称のフィンガー電極であることを特徴とする請求項１記載の太陽電池。
【請求項１２】
隣接する前記フィンガー電極に接続する接続電極を更に含むことを特徴とする請求項１記載の太陽電池。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は太陽電池に関し、特に傾斜式フィンガー電極を有する太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池はエネルギーを変換する光電素子であり、太陽光を照射した後、光エネルギーを電気エネルギーに変換し、この種の光電素子を太陽電池(Solar Cell)と称する。物理学の観点から、太陽光発電(Photovoltaic、略称PV)電池とも呼ばれる。
【０００３】
従来の太陽電池の製造方法は、先ず、シリコン基板を提供し、その後、シリコン基板上に化学気相成長（例えばＰＥＣＶＤ）を行い反射防止層を形成する。そして、パターンスクリーン印刷及び焼成（co-firing）を行い電極を反射防止層上に形成して電極を反射防止層を貫通させシリコン基板に電気的に接続させる。
【０００４】
従来の太陽電池の正面電極は、通常、２本のバスバー電極及び複数のフィンガー電極を含む。長期にわたり、フィンガー電極とバスバー電極はいずれも直交状態を成していた。従って、バスバー電極の長さ方向を垂直方向とした場合、フィンガー電極の長さ方向は水平方向となる。この種の慣習上の規定により、太陽電池の設計は制限を受けており、太陽電池の光エネルギー変換効率が向上できなかった。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
本考案の目的は傾斜式フィンガー電極を有する太陽電池を提供し、電流の収集効率を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成させるため、本考案は、電池本体と、１つ又は複数のバスバー電極と、複数のフィンガー電極とを含む太陽電池を提供する。電池本体は光エネルギーを電気エネルギーに変換し複数の電荷を生成する。バスバー電極は電池本体の正面に形成される。フィンガー電極は電池本体の正面に形成され、バスバー電極に電気的に接続される。フィンガー電極とバスバー電極との間の夾角は９０度に等しくなく、フィンガー電極とバスバー電極は複数の電荷を収集して出力する。
【考案の効果】
【０００７】
本考案の上記実施態様により、フィンガー電極の数を変更せずに、単位面積当たりの傾斜式フィンガー電極の長さは、従来の水平式フィンガー電極の長さより長くなるので、電流収集効率が向上できる。この他、フィンガー電極に異なる設計パラメータを有することができるので、太陽電池の正面に位置する全ての点からフィンガー電極かつ/又はバスバー電極に至るまでの長さの総和が最小値を達成して、太陽電池の効率を向上させることができる。この他、フィンガー電極の高さは通常バスバー電極より高いので、フィンガー電極の角度を調整することにより、フィンガー電極の傾斜方向を太陽光の入射方向に平行になるように調整でき、また、各種建築物の形状に基づき、適切に調整して太陽光が遮断されることを防ぎ、発電効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本考案の実施例に基づく太陽電池の俯瞰図である。
【図２】図２は、本考案の実施例に基づく太陽電池の底面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図１の線３Ａ−３Ａに沿った断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図１の線３Ｂ‐３Ｂに沿った断面図である。
【図４−１４】図４から図１４は、図１の複数の変化例である太陽電池の俯瞰図である。
【考案を実施するための形態】
【０００９】
＜実施例＞
図１は、本考案の実施例に基づく太陽電池１の俯瞰図である。図２は、本考案の実施例に基づく太陽電池１の底面図である。図３Ａ及び図３Ｂはそれぞれ図１の線３Ａ−３Ａと３Ｂ−３Ｂに沿った断面図である。図１から図３Ｂに示すように、本実施例の太陽電池１は、電池本体１０と、１つ又は複数のバスバー電極２０と、複数のフィンガー電極３０とを含む。太陽電池は、単結晶、多結晶又は薄膜型太陽電池であってもよい。
【００１０】
電池本体１０は、光エネルギーを電気エネルギーに変換して複数の電荷を生成する。本実施例において、電池本体１０は、基板１１を含み、基板１１は第一型半導体層１１Ａと第二型半導体層１１Ｂを含む。例えば、Ｐ型シリコン基板（第二型半導体層とする）を利用し、ドーピングにより上面にＮ型半導体層（Ｎ型半導体層とする）を形成してもよい。又は、いろんな蒸着技術により、一層ごとにＰ型又はＮ型材料を成長させていくこともできる。
【００１１】
この他、太陽電池１は、更に、基板１１の第一型半導体層１１Ａ上に位置する反射防止層１２を含み、１つ又は複数のバスバー電極２０及び複数のフィンガー電極３０が反射防止層１２を貫通して第一型半導体層１１Ａに電気的に接続する。反射防止層１２は反射を防止する効果を有し、反射防止層１２に入射する光を反射させず、光線の使用率を向上させる。
【００１２】
本実施例において、３本のバスバー電極２０を例にして説明する。しかし、本考案はこれに制限されず、バスバー電極２０は、１本、２本、４本、５本またはその他の数であってもよい。バスバー電極２０は電池本体１０の正面１０Ａ上に形成される。
【００１３】
フィンガー電極３０は電池本体１０の正面１０Ａ上に形成され、１つ又は複数のバスバー電極２０に電気的に接続される。フィンガー電極３０とバスバー電極２０との間の夾角Ａｎｇは９０度ではなく、複数のフィンガー電極３０と１つ又は複数のバスバー電極２０は複数の電荷を収集して出力する。特に、夾角Ａｎｇは、０度と９０度の間であってもよい。また、０度を含むが９０度を含まない。
【００１４】
この他、太陽電池１は、更に、１つ又は複数の裏面電極４０及び裏面金属層５０を含むことができる。本実施例において、３本の裏面電極を例に説明するが、本考案はこれに制限されない。裏面電極の数量は、１本、２本、４本又は５本などであってもよい。裏面電極４０は電池本体１０の裏面１０Ｂに形成され、第二型半導体層１１Ｂに電気的に接続される。裏面１０Ｂは正面１０Ａの反対側に位置する。
【００１５】
裏面金属層５０は、電池本体１０の裏面１０Ｂに形成され、１つ又は複数の裏面電極４０は裏面金属層５０を貫通して、第二型半導体層１１Ｂに電気的に接続される。
【００１６】
本考案の実施例において、夾角Ａｎｇは８９度と７４度との間であり、特に、夾角Ａｎｇは、８８度と８６度との間である。
【００１７】
図１において、夾角Ａｎｇは８０度に等しく、且つ、これらフィンガー電極３０はすべて同一方向に傾斜しており、つまり、いずれも左上から右下へ傾斜している。
【００１８】
この他、太陽電池１は、更に、電池本体１０の正面１０Ａに形成されバスバー電極２０と前記複数のフィンガー電極３０とを囲み且つ電気的に接続される周辺電極６０を有することができ、電荷の収集及び伝送に有利である。本実施例において、図１に示すように、周辺電極６０は電池本体１０の周辺にほぼ平行であり、よって、一部の周辺電極６０はバスバー電極２０に平行であり、他の一部の周辺電極６０はバスバー電極２０に垂直である。
【００１９】
特に、図１の線３Ａ−３Ａはバスバー電極２０及び周辺電極６０を横断しているが、フィンガー電極３０を横断していない。そして、図１の線３Ｂ−３Ｂはバスバー電極２０、周辺電極６０及びフィンガー電極３０を横断している。よって、図示するように、図３Ａと図３Ｂは多少異なる。
【００２０】
この他、図１において、フィンガー電極３０は非対称なフィンガー電極であり、それはいずれか１つのバスバー電極２０に関しても対称しない。
【００２１】
図４から図１２は、図１の複数の変形例である太陽電池の俯瞰図を示す。図４に示すように、夾角Ａｎｇは７５度に等しく、且つこれらフィンガー電極３０はすべて同一方向に傾斜している。図５に示すように、夾角Ａｎｇは８５度に等しく、且つこれらフィンガー電極３０は全て同一方向に傾斜している。図６に示すように、夾角Ａｎｇは８８度（９２度と称すことも可能）に等しく、且つこれらフィンガー電極３０は全て中間のバスバー電極２０に関して対称であり、中間のバスバー電極２０と複数のフィンガー電極３０が矢印形状パターンを形成する。即ち、左半部のフィンガー電極３０は左下から右上へ傾斜し、右半部のフィンガー電極３０は左上から右下へ傾斜しており、右半部のフィンガー電極３０を中間のバスバー電極２０に対して鏡像して、右半部のフィンガー電極３０が得られる。図６において、太陽電池が外観上に方向性を有するようになり、組み立ての際に混乱しないようになる。通常、モジュール工場において複数の太陽電池を直列及び並列に接続するとき、特に組み立て工程を中断する場合、組立スタッフがこの種の矢印符号によりその方向性を知ることができ、太陽電池の製造時に不均一な特性が発生するという問題を克服することができる。この他、視覚上も美観又は特殊な外観効果を更に有する。
【００２２】
図７に示すように、本例の太陽電池は２本のバスバー電極２０を有する。図８に示すように、本例の太陽電池は４本のバスバー電極２０を有する。これにより、傾斜式フィンガー電極は如何なる状況にも応用でき、各状況に応じて設計変更が可能である。
【００２３】
複数の太陽電池１を直列に接続した場合、電池本体１０の正面のバスバー電極１０Ａは、隣接する太陽電池の裏面電極５０に接続され、このようにして太陽電池モジュールが組み立てられる。全ての太陽電池モジュールの外観は、傾斜したフィンガー電極を有するように見え、図６の太陽電池を使用した場合、矢印符号が示す方向性により更に明白且つ均一になり、建築物の上面に設置すると、更に必要な方位を指し示すことができ、例えば、矢印の方向を北方、南方、東方、西方などに示すことができる。
【００２４】
図９に示すように、本実施例は、図１に類似し、異なるところとしては、複数のフィンガー電極３０が互いに交差している状態になっている。フィンガー電極３０がバスバー電極２０に垂直にならないのであれば、交差の角度は如何なる角度であってもよい。このような設計も効率を向上させることができる。
【００２５】
図１０に示すように、本実施例は、図１に類似し、異なるところとしては、複数のフィンガー電極３０がバスバー電極２０に平行し、且つ太陽電池１が更にバスバー電極２０及び前記フィンガー電極３０に電気的に接続される複数の横繋ぎ電極７０を含む。横繋ぎ電極７０は同様に電池本体１０の正面に位置し、反射防止層を貫通する。横繋ぎ電極７０の幅は必要に応じて調整することができるが、遮光率の低下を防ぐためにはバスバー電極２０の幅より小さいことが好ましい。
【００２６】
図１１に示すように、本実施例は、図１に類似し、異なるところとしては、これらフィンガー電極３０が水平であるものの、バスバー電極２０は二つの傾斜状を呈することである。裏面電極５０の形状はこのように二つの傾斜状であってもよく、垂直状であってもよい。このような設計も本考案の効果を達成することができ、バスバー電極又はフィンガー電極の総長さを増加させ、効率を向上させることができる。
【００２７】
図１２に示すように、本実施例は、図６に類似し、異なるところとしては、全てのフィンガー電極３０はそれぞれ４つのブロックの傾斜配列に分けられていることである。このような設計も本考案の効果を達成することができ、バスバー電極又はフィンガー電極の総長さを増加させ、効率向上させることができる。
【００２８】
図１３に示すように、本実施例は、図６に類似し、異なるところとしては、フィンガー電極３０が左右２本のバスバー電極２０に関して対称状を呈し、且つ別のパターンを有する視覚効果を呈する。また、図６と図１３を組み合わせて、フィンガー電極３０が３本のバスバー電極２０に関して対称状を呈することもできる。
【００２９】
図１４に示すように、本実施例は、図９に類似し、異なるところとしては、太陽電池１が、隣接する前記フィンガー電極３０に接続する接続電極３５を更に有することである。接続電極３５は、垂直状（例えば、左側の接続電極３５に示すようにバスバー電極２０に平行する）又は非垂直状（例えば、右側の接続電極３５に示す）であってもよい。接続電極３５はフィンガー電極３０に垂直であってもフィンガー電極３０に垂直でなくてもよい。接続電極３５の数は１つ又は複数であってもよい。接続電極３５は一部のフィンガー電極３０だけに接続してもよく、全てのフィンガー電極３０に接続されなくてもよい。接続電極３５の幅はフィンガー電極３０の幅に等しくてもよく、フィンガー電極３０の幅より多少大きくてもよい。これにより電荷の導出に貢献し、太陽電池の効率を向上させる。特に、点線状の垂直又は傾斜した接続電極３５は、バスバー電極２０と太陽電池の周縁部との間に設置してもよく、図示するように、必ずしも２本のバスバー電極２０との間に設置する必要はない。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本考案は、上記のような構成を有する太陽電池により、フィンガー電極の数を変更せずに、単位面積当たりの傾斜式フィンガー電極の長さが従来の水平式フィンガー電極の長さより長くなるので、電流の収集効率を増加させることができる。計算した結果、水平式フィンガー電極と比較すると、傾斜角度が８７度のフィンガー電極の総長さは０．９％増加し、傾斜角度が８５度のフィンガー電極の総長さは０．８８％増加し、傾斜角度が８０度のフィンガー電極の総長さは０．９％増加し、傾斜角度が７５度のフィンガー電極の総長さは０．８９％増加し、図１２に類似する傾斜角度８８度を使用したフィンガー電極の総長さは１．２％増加する。また、フィンガー電極に異なる設計パラメータを備えさせて、太陽電池の正面に位置する全ての点をフィンガー電極に到達させ、且つ/又はバスバー電極の長さの総和を最少にすることにより、太陽電池の効率を向上させる。また、フィンガー電極の高さは通常バスバー電極より高いので、フィンガー電極の角度調整により、フィンガー電極の傾斜方向を太陽光の入射方向に平行になるように調整してもよく、各種建築物の形状に基づき適切に調整できるので、太陽光が遮られることを減少させ、発電効率を向上させることができる。更に、傾斜したフィンガー電極により太陽電池の製造時の方向性を示すことができ、組立スタッフ又はクライアントが参考することができ、特に、慣れていない組立スタッフ又はクライアントが容易に組み立てることができる。
【符号の説明】
【００３１】
Ａｎｇ：夾角
１：太陽電池
３Ａ-３Ａ及び３Ｂ-３Ｂ：線
１０：電池本体
１０Ａ：正面
１０Ｂ：裏面
１１：基板
１１Ａ：第一型半導体層
１１Ｂ：第二型半導体層
１２：反射防止層
２０：バスバー電極
３０：フィンガー電極
３５：連結電極
４０：裏面電極
５０：裏面金属層
６０：周辺電極
７０：横繋ぎ電極
【図１】
0003184336.tif 000003
【図２】
0003184336.tif 000004
【図３Ａ】
0003184336.tif 000005
【図３Ｂ】
0003184336.tif 000006
【図４】
0003184336.tif 000007
【図５】
0003184336.tif 000008
【図６】
0003184336.tif 000009
【図７】
0003184336.tif 000010
【図８】
0003184336.tif 000011
【図９】
0003184336.tif 000012
【図１０】
0003184336.tif 000013
【図１１】
0003184336.tif 000014
【図１２】
0003184336.tif 000015
【図１３】
0003184336.tif 000016
【図１４】
0003184336.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成25年5月10日(2013.5.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
【図１】図１は、本考案の実施例に基づく太陽電池の俯瞰図である。
【図２】図２は、本考案の実施例に基づく太陽電池の底面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図１の線３Ａ−３Ａに沿った断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図１の線３Ｂ‐３Ｂに沿った断面図である。
【図４】図４は、図１の複数の変化例である太陽電池の俯瞰図である。
【図５】図５は、図１の複数の変化例である太陽電池の俯瞰図である。
【図６】図６は、図１の複数の変化例である太陽電池の俯瞰図である。
【図７】図７は、図１の複数の変化例である太陽電池の俯瞰図である。
【図８】図８は、図１の複数の変化例である太陽電池の俯瞰図である。
【図９】図９は、図１の複数の変化例である太陽電池の俯瞰図である。
【図１０】図１０は、図１の複数の変化例である太陽電池の俯瞰図である。
【図１１】図１１は、図１の複数の変化例である太陽電池の俯瞰図である。
【図１２】図１２は、図１の複数の変化例である太陽電池の俯瞰図である。
【図１３】図１３は、図１の複数の変化例である太陽電池の俯瞰図である。
【図１４】図１４は、図１の複数の変化例である太陽電池の俯瞰図である。