封裝結構及具有該封裝結構的太陽能電池的製作方法
2023-05-20 11:14:51
專利名稱：封裝結構及具有該封裝結構的太陽能電池的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種太陽能電池技術，且特別是涉及一種具有減少電極遮蔽效果(gridline shading)的封裝結構及具有此封裝結構的太陽能電池。
背景技術：
矽晶太陽能電池的光學損失有三種主要途徑:第一種是矽晶片表面反射，目前的解決方式是在正面製作粗糙結構及抗反射膜來降低反射率；第二種是背板反射與吸收，由於矽在長波長的吸收較差，因此長波長的光在鋁背板的部份會被吸收及反射。第三種是因為電極遮蔽所導致入射光的損失。這是因為一般矽晶太陽能電池為了能夠有效地收集所激發的載流子形成光電流，會在基板正、反兩面各自利用銀膠以及銀鋁膠絲網印刷電極來收集載流子。其中正面利用銀膠絲網印刷成的指叉電極會遮蔽入射光進入太陽能電池，入射至電極上的光會直接被反射回去或被電極所吸收，僅有少部分的光能因為大角度而被封裝材料全反射進入太陽能電池被吸收。為了能夠減少電極遮蔽的面積，目前所採用的方式有兩種，第一種是改變電極的形狀與尺寸，雖然縮小電極的形狀與尺寸能夠有效減少遮蔽面積，但是必須搭配目前絲網印刷所能印刷的最小線寬。第二種是改變電池的整體架構，將正面電極連接至背面進而使正面完全無電極遮蔽的 問題，如射極穿透式背電極(Emitter Wrap-Through,EWT)太陽能電池、PUM(Pin-Up Module)太陽能電池、交指式背電極(Interdigitated Back Contact, IBC)太陽能電池等。然而這類型的太陽能電池需要複雜的製程，不易大量生產。目前已有美國專利US 4，711，972、US 5，110，370、US 5，228，926等在封裝材料與空氣的界面上製作光導向的結構，以利用封裝材料與空氣的折射率差異及其結構形狀，使原先會直接入射至電極的入射光，經由折射至未受遮蔽的區域，增加入射光量。然而，上述結構位於封裝材料與空氣界面，當電池模組放置於室外會有灰塵及髒汙的問題，容易使得灰塵沉積在製作結構處，因而降低整體入射光通量。另外，美國專利US 5，076，857與US 5，554，229則是將光導向的結構製作在電池接觸面上，以使光產生全反射。然而，這種設計因為與太陽能電池接觸，因此可能在電性上會對電池產生影響。
發明內容本發明提供一種封裝結構，其具有能將光的行徑方向改變的微結構。本發明提供一種太陽能電池，其能減少電極遮蔽效果。本發明提出一種封裝結構，包括透明封裝塊材以及至少一個能改變光方向的結構。所述結構位於透明封裝塊材內並與透明封裝塊材的表面相隔一段距離。在本發明的一實施例中，上述能改變光方向的結構包括V形反射結構以及填充在其內的填充材料。在本發明的一實施例中，上述V形反射結構的頂角的半角(half angle) Ψ的範圍約為O < Ψ彡60°。在本發明的一實施例中，上述V形反射結構的厚度約大於50微米。在本發明的一實施例中，上述V形反射結構的材料例如由貴重金屬、過渡金屬與貨幣金屬組成的群組之一或其合金中選擇的一種材料。在本發明的一實施例中，上述填充材料例如是由貴重金屬、過渡金屬與貨幣金屬組成的群組之一或其合金中選擇的一種材料。在本發明的一實施例中，上述填充材料例如為乙烯-醋酸乙烯共聚物、矽氧烷樹月旨、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯共聚合物、聚碳酸酯、聚乙烯、矽樹脂、碳酸鈣、二氧化矽或二氧化鈦及其化合物中的一種。在本發明的一實施例中，上述填充材料與透明封裝塊材的材料可以是相同或者是不同的材料。 在本發明的一實施例中，上述能改變光方向的結構包括光擴散層。在本發明的一實施例中，上述光擴散層的形狀包括塊狀、三角形或半圓形。在本發明的一實施例中，上述光擴散層的原料包括樹脂以及擴散粒子。在本發明的一實施例中，上述擴散粒子的材料例如選自聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯共聚合物、聚碳酸酯、聚乙烯、矽樹脂、碳酸鈣、二氧化矽、二氧化鈦及其化合物中的一種材料。在本發明的一實施例中，上述擴散粒子的形狀包括圓形或不規則形狀。在本發明的一實施例中，上述擴散粒子可為實心粒子或含孔洞(porous)的粒子。在本發明的一實施例中，上述擴散粒子的粒徑約介於0.01微米 50微米之間。在本發明的一實施例中，上述擴散粒子與上述樹脂的比例約為1/99 99/1，如1/6 3/1。在本發明的一實施例中，上述光擴散層的原料還可包括添加劑，如包含至少一種非離子型分散劑或界面活性劑。在本發明的一實施例中，上述非離子型分散劑包括含氟代脂肪族聚合酯類(fluoroaliphatic polymeric esters)結構的分散劑。在本發明的一實施例中，上述非尚子型分散劑的添加量對上述擴散粒子的總含量的比例約為0.005%至15%。在本發明的一實施例中，上述透明封裝塊材的材料例如選自乙烯-醋酸乙烯共聚物、矽氧烷樹脂及其化合物中的一種。本發明另提出一種太陽能電池，具有以上的封裝結構。這種太陽能電池還有光電轉換基材、至少一個下電極以及數個上電極。下電極是位於光電轉換基材的背面，而上電極則是分別位於光電轉換基材的正面，其中上述封裝結構覆蓋光電轉換基材的正面與上電極，且封裝結構內的所述能改變光方向的結構是位於每一個上電極的正上方並與其相隔一段設定距離。在本發明的另一實施例中，上述能改變光方向的結構包括V形反射結構時，上述設定距離約小於
權利要求
1.一種封裝結構，其特徵在於所述結構包括: 透明封裝塊材；以及 至少一個能改變光方向的結構，位於該透明封裝塊材內並與該透明封裝塊材的表面相隔第一距離。
2.如權利要求1所述的封裝結構，其特徵在於該至少一個能改變光方向的結構包括: V形反射結構；以及 填充材料，填充在該V形反射結構內。
3.如權利要求2所述的封裝結構，其特徵在於該V形反射結構的頂角的半角Ψ範圍為O < Ψ ≤ 60°。
4.如權利要求2所述的封裝結構，其特徵在於該V形反射結構的厚度大於50微米。
5.如權利要求2所述的封裝結構，其特徵在於該V形反射結構的材料是由貴重金屬、過渡金屬與貨幣金屬組成的群組之一或其合金中選擇的一種材料。
6.如權利要求2所述的封裝結構，其特徵在於該填充材料是由貴重金屬、過渡金屬與貨幣金屬組成的群組之一或其合金中選擇的一種材料；或乙烯-醋酸乙烯共聚物、矽氧烷樹脂、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯共聚合物、聚碳酸酯、聚乙烯、矽樹脂、碳酸鈣、二氧化矽或二氧化鈦及其化合物中的一種。
7.如權利要求2所述的封裝結構，其特徵在於該填充材料與該透明封裝塊材的材料是相同或不同的材料。
8.如權利要求1所述的封裝結構，其特徵在於該至少一個能改變光方向的結構包括光擴散層。
9.如權利要求8所述的封裝結構，其特徵在於該光擴散層的形狀包括塊狀、三角形或半圓形。
10.如權利要求8所述的封裝結構，其特徵在於該光擴散層的原料包括樹脂以及擴散粒子。
11.如權利要求10所述的封裝結構，其特徵在於該擴散粒子的材料是選自聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯共聚合物、聚碳酸酯、聚乙烯、矽樹脂、碳酸鈣、二氧化矽、二氧化鈦及其化合物中的一種材料。
12.如權利要求10所述的封裝結構，其特徵在於該擴散粒子的形狀包括圓形或不規則形狀。
13.如權利要求10所述的封裝結構，其特徵在於該擴散粒子包括實心或含有孔洞的粒子。
14.如權利要求10所述的封裝結構，其特徵在於該擴散粒子的粒徑為0.01微米 50微米。
15.如權利要求10所述的封裝結構，其特徵在於該擴散粒子與該樹脂的比例為1/99 99/1。
16.如權利要求15所述的封裝結構，其特徵在於該擴散粒子與該樹脂的比例為1/6 3/1。
17.如權利要求10所述的封裝結構，其特徵在於該光擴散層的原料還包括添加劑。
18.如權利要求17所述的封裝結構，其特徵在於該添加劑是包含至少一種非離子型分散劑或界面活性劑。
19.如權利要求18所述的封裝結構，其特徵在於該非離子型分散劑包括含氟代脂肪族聚合酯類結構的分散劑。
20.如權利要求18所述的封裝結構，其特徵在於該非離子型分散劑的添加量對該擴散粒子的總含量的比例為0.005%至15%。
21.如權利要求1所述的封裝結構，其特徵在於該透明封裝塊材的材料是選自乙烯-醋酸乙烯共聚物、矽氧烷樹脂及其化合物中的一種。
22.—種太陽能電池，其特徵在於具有如權利要求1 21中任一項所述的封裝結構，該太陽能電池還包括: 光電轉換基材； 至少一個下電極，位於該光電轉換基材的背面；以及 多個上電極，位於該光電轉換基材的正面，其中 該封裝結構覆蓋該光電轉換基材的正面與這些上電極，且該封裝結構內的該至少一個能改變光方向的結構位於每一個上電極的正上方並與其相隔第二距離。
23.如權利要求22所述的太陽能電池，其特徵在於該至少一個能改變光方向的結構包括V形反射結構時，該第二距離小於
24.如權利要求23所述的太陽能電池，其特徵在於該V形反射結構的頂角的半角Ψ的範圍為O < Ψ彡60。。
25.如權利要求23所述的太陽能電池，其特徵在於該V形反射結構的底邊的寬度至少與每一個上電極的寬度相等。
26.如權利要求23所述的太陽能電池，其特徵在於該封裝結構的厚度至少大於該第二距離、該V形反射結構的高度與每一個上電極的厚度的總和。
27.如權利要求23所述的太陽能電池，其特徵在於該至少一個能改變光方向的結構包括光擴散層時，該第二距離的範圍為O < T3 < (T1-D2-D3)， 其中T3為該第二距離，D2為每一個上電極的厚度，D3為該光擴散層的高度。
28.如權利要求27所述的太陽能電池，其特徵在於該光擴散層的底邊寬度至少與每一個上電極的寬度相等。
29.如權利要求27所述的太陽能電池，其特徵在於該封裝結構的厚度至少大於該第二距離、該光擴散層的高度與每一個上電極的厚度的總和。
30.如權利要求22所述的太陽能電池，其特徵在於該光電轉換基材的材料選自單晶矽、多晶矽、非晶矽、碲化鎘、銅銦硒、銅銦鎵硒、鍺、II1-V族鋁銦砷鎵半導體組合、高分子太陽電池的有源層材料及其組合中的一種。
31.如權利要求22所述的太陽能電池，其特徵在於所述下電極的材料選自金、銀、銅、鋁及其合金中的一種；或是氧化錫、氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化鎳或導電膠。
32.如權利要求22所述的太陽能電池，其特徵在於所述上電極的材料選自金、銀、銅、鋁及其合金中的一種； 或是氧化錫、氧化銦錫、氧化銦鋅、氧化鎳或導電膠。
全文摘要
一種封裝結構及具有此封裝結構的太陽能電池。這種封裝結構包括透明封裝塊材以及至少一個能改變光方向的結構。所述結構位於透明封裝塊材內並與透明封裝塊材的表面相隔一段距離。當上述封裝結構用於太陽能電池時，能減少電極遮蔽效果(gridline shading)。
文檔編號H01L31/052GK103165711SQ20121002605
公開日2013年6月19日 申請日期2012年2月7日 優先權日2011年12月14日
發明者鄭琮達, 朱仁佑, 陳怡萍, 陳品誠 申請人:財團法人工業技術研究院