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CN102881765B - 提高太阳能电池的电极导电性的方法与装置、以及太阳能电池 - Google Patents

提高太阳能电池的电极导电性的方法与装置、以及太阳能电池 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种提高太阳能电池的电极导电性的方法，包含形成至少一指状物于基板的表面，其中指状物包含粘着剂与掺杂于其中的导体微粒，接着，提供一电脉冲通过指状物，以提高指状物的温度。电脉冲的电流持续时间约为1微秒至1秒。一种提高太阳能电池的电极导电性的装置与应用于此方法与装置的太阳能电池也在此揭示。

Description

提高太阳能电池的电极导电性的方法与装置、以及太阳能电池
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池的制作方法，特别是涉及一种太阳能电池的电极的制作方法。
背景技术
近几年来，由于世界各地的原油存量逐年的减少，能源问题已成为全球关注的焦点。为了解决能源耗竭的危机，各种替代能源的发展与利用实为当务之急。随着环保意识抬头，加上太阳能具有零污染、以及取之不尽用之不竭的优点，太阳能已成为相关领域中最受瞩目的焦点。因此，在日照充足的位置，例如建筑物屋顶、广场等等，愈来愈常见到太阳能面板的装设。
太阳能电池的电极导电性取决于电极与基板的材料。一般而言，太阳能电池的基板为外层具有非晶硅薄膜的硅基板，电极的材料为如银胶等金属胶体，其具有粘着剂与分布于其中的导体微粒。由于金属胶体中可能存在有孔隙、杂质或是氧化物等会降低导电性的成分，因此，如何提高太阳能电池的电极的导电性，便成为一个重要的课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高太阳能电池的电极导电性的方法，用以提高太阳能电池的发电效率。
本发明的一方式提供了一种提高太阳能电池的电极导电性的方法，包含形成至少一指状物于基板的表面，其中指状物包含粘着剂与掺杂于其中的导体微粒，接着，提供一电脉冲通过指状物，电脉冲的电流持续时间约为1微秒至1秒。
于一实施例中，电脉冲的电流强度约为3-20安培。基板包含一非晶硅薄膜。提高太阳能电池的电极导电性的方法，还包含加热非晶硅薄膜，其中非晶硅薄膜的加热温度不大于摄氏250度。
于一实施例中，指状物为非封闭图案，电脉冲由一电压源提供，其中电压源连接至指状物。
于一实施例中，提高太阳能电池的电极导电性的方法，还包含使用开关连接指状物与电压源，以及控制开关的状态以选择一个或多个指状物。
于一实施例中，指状物为封闭图案，电脉冲为感应电流。其中提供电脉冲的步骤包含使一磁场相对于指状物移动，或者，产生一磁脉冲。
本发明的另一方式提供一种太阳能电池。
于一实施例中，太阳能电池包含一基板以及设置于基板的表面的至少一指状物，其中指状物包含粘着剂与掺杂于其中的导体微粒，指状物为非封闭图案，指状物具有多个接触点。
于一实施例中，太阳能电池还包含设置于基板上的至少一焊带，接触点位于焊带下方。
于一实施例中，基板包含非晶硅薄膜。
于一实施例中，太阳能电池包含基板以及设置于基板上的多个指状物，其中每一指状物包含粘着剂与掺杂于其中的导体微粒，指状物为封闭图案。
于一实施例中，指状物为各自独立。
于一实施例中，指状物彼此相连。
于一实施例中，指状物为交错地设置于基板，太阳能电池还包含设置于基板上的焊带，指状物的其中一边位于焊带下。
本发明的再一方式为一种提高太阳能电池的电极导电性的装置，包含电压源、至少一第一导体探针与至少一第二导体探针。第一导体探针连接至电压源的正极。第二导体探针连接至电压源的负极。
于一实施例中，提高太阳能电池的电极导电性的装置还包含多个开关，开关借由第一导体探针或第二导体探针连接至多个指状物。开关可以为一对一地或是一对多地连接指状物。
电脉冲通过指状物可以同时提高指状物的温度，借以烧除指状物中的杂质或是氧化物，并使指状物中的导体微粒产生微焊接的现象，借以提高作为太阳能电池的电极的指状物的导电性。
附图说明
为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的详细说明如下：
图1示出本发明的提高太阳能电池的电极导电性的方法一实施例的示意图；
图2至图4分别示出本发明的太阳能电池的不同实施例的俯视图；
图5至图7分别示出本发明的提高太阳能电池的电极导电性的装置不同实施例应用时的俯视图；
图8示出本发明的提高太阳能电池的电极导电性的方法另一实施例的示意图；
图9示出本发明的提高太阳能电池的电极导电性的方法又一实施例的示意图；
图10至图11分别示出本发明的太阳能电池的不同实施例的俯视图；
图12与图13分别示出本发明中的指状物于电脉冲通过前后的局部放大示意图。
附图标记
100：太阳能电池110：基板
120：指状物122：接触点
130：开关150：焊带
200：电压源210：第一导体探针
220：第二导体探针300：太阳能电池
310：基板320：指状物
330：焊带400：磁场
410：磁场产生装置500：指状物
510：粘着剂520：导体微粒
530：杂质540：氧化物
具体实施方式
以下将以附图及详细说明清楚说明本发明的精神，任何所属技术领域中的技术人员在了解本发明的较佳实施例后，可由本发明所教导的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明的精神与范围。
本发明所提供的提高太阳能电池的电极导电性的方法主要是利用高温烧掉金属胶体中的杂质或是氧化物，并使得金属胶体中的导体微粒更好地接触彼此，甚至是产生微焊接（micro-welding）的现象，借以提高太阳能电池电极的导电性。但是，因为太阳能电池的基板上具有非晶硅薄膜，因此，加热温度因此而受限，无法借由整体地加热太阳能电池提高电极的导电性。因此，本发明的提高太阳能电池的电极导电性的方法借由在电极上短时间通电，以局部地提高电极的温度，进而达到提高电极导电性的目的。
参照图1，其示出本发明的提高太阳能电池的电极导电性的方法一实施例的示意图。提高太阳能电池的电极导电性的方法包含形成至少一指状物120于基板110上，指状物120为金属胶体，其包含有粘着剂以及掺杂于其中的多个导体微粒，导体微粒可为银或铜等金属微粒。接着，提供一电脉冲通过指状物120，借以提高指状物120的温度。其中电脉冲的电流持续时间约为1微秒至1秒，电脉冲的电流强度约为3-20安培。
本实施例中，电脉冲由电脉冲产生装置提供。电脉冲产生装置包含有电压源200、至少一第一导体探针210与至少一第二导体探针220。第一导体探针210连接至电压源200的正极，第二导体探针220则是连接至电压源200的负极。第一导体探针210与第二导体探针220的材料较佳地为软性导电材料，以免接触时破坏指状物120。第一导体探针210与第二导体探针220的材料可包含铟（Indium）。指状物120的图案为非封闭图案，电脉冲从指状物120的一端通向另一端。
基板110可以为硅基板，基板110还包含有非晶硅薄膜。在使用具有非晶硅薄膜的基板110时，受限于非晶硅薄膜，基板110的加热温度，即非晶硅薄膜的加热温度不能高于摄氏250度，因此无法全面性地提高太阳能电池的温度。本发明借由施加电脉冲于指状物120上，即令电流短时间地通过指状物120，便可以升高指状物120的温度，达到烧除指状物120中附着于导体微粒上的杂质与氧化物，以及使指状物120内的金属微粒产生微焊接的现象，借以提高指状物120的导电性。施加电脉冲于指状物120的步骤可以在加热基板110之前或是之后进行。
参照图2至图4，其分别示出本发明的太阳能电池的不同实施例的俯视图。图2至图4的太阳能电池100为搭配图1的提高太阳能电池的电极导电性的方法使用。
图2中，太阳能电池100包含有基板110与形成于基板110的表面的指状物120，指状物120为非封闭图案，指状物120的图案可以为一字形或是弓字形，或是梳子状。指状物120可以如本实施例所示连续性地分布于基板110表面，或者，在其它实施例中，指状物120的数量可以为多个，并且分段地分布于基板110的表面。图1中的第一导体探针210与第二导体探针220分别连接指状物120的两端。
或者，如图3所示，多个指状物120分段式地形成于基板110的表面。指状物120为非封闭图案，每一个指状物120上具有两个接触点122，接触点122位于指状物120的两端。接触点122的面积较指状物120的本体的部分为大，以便于图1中的第一导体探针210与第二导体探针220碰触接触点122，使电压源200连接至指状物120。
又或者，如图4所示，一个指状物120上可具有多于两个的接触点122，而为了减少面积较大的接触点122反射光线而降低太阳能电池100的发电效率，接触点122的位置可以设置于对应焊带150预定位置之处，即焊带150的下方。如此一来，当进行完施加电脉冲于指状物120上以提高导电性的步骤，焊带150焊接在基板110上之后，接触点122便可以被隐藏在焊带150的下方，而不会造成额外的光线损失。
从图2至图4可以得知，基板110上可以仅具有单一一条指状物120，或是多个指状物120。指状物120可以为一字形、弓字形或是梳子状地形成于基板110表面。每一个指状物120可以具有两个或是两个以上的接触点122。接触点122的位置可以位于指状物120的两端或是对应于焊带150的位置。通过于指状物120的电脉冲的电压强度与指状物120的长度有关，一般来说，每厘米的指状物120约需要1-10伏特的电压，总长约10米的指状物120所需要的电压值为至少1000伏特。换言之，若是单个指状物120需要的电压过高，则适合以多个分段式设置的指状物120，以降低电压需求。
参照图5至图7，其分别示出本发明的提高太阳能电池的电极导电性的装置不同实施例应用时的俯视图。
图5中，多个指状物120为一字形地排列于基板110上。提高太阳能电池的电极导电性的装置还包含有多个开关130，开关130与指状物120之间借由第一导体探针210与第二导体探针220连接。本实施例中，开关130为一对一地通过第一导体探针210或是第二导体探针220连接至指状物120的两端，即每个开关130经由第一导体探针210或是第二导体探针220连接至一个指状物120，且每个指状物120的两端分别连接开关130。
每一个开关130的状态都是可以独立切换，换言之，可以依照需求控制个别的开关130的状态为断开或是导通。多个第一导体探针210与第二导体探针220可以一对一地连接开关130至指状物120两端，电脉冲通过导通的开关130传送至第一导体探针210与第二导体探针220，再传送至指状物120。借由设定开关130的状态，可以指定在该时间内电脉冲所通过的指状物120。如此一来，除了可以主动地检测个别指状物120是否有缺陷或是监控个别指状物120的电阻值之外，还可借此降低图1中的电压源200所需要的功率与电流或电压强度。
开关130也可一对多地连接指状物120，如图6及图7所示。图6中，开关130为交错地设置于指状物120的两侧，借此设计，借由控制开关130的状态可在时间内选择性地导通单个或是多个指状物120。图7中，每一组开关130连接多个指状物120，使得在时间内借由控制开关130的状态选择性地导通多个指状物120。
图6与图7的开关130可以同时控制多个指状物120的导通状态，除了可以主动地检测一个或多个指状物120是否有缺陷或是监控一个或多个指状物120的电阻值，以及降低图1中的电压源200所需要的功率与电流或电压强之外，还可以达到降低材料成本的效果。
参照图8，其示出本发明的提高太阳能电池的电极导电性的方法另一实施例的示意图。提高太阳能电池的电极导电性的方法包含形成至少一指状物320于基板310的表面，基板310可以为具有非晶硅薄膜的硅基板。指状物320包含粘着剂与掺杂于其中的导体微粒，导体微粒可以为如银或铜等金属微粒。指状物320的图案为封闭图案。接着，提供电脉冲通过指状物320，电脉冲的电流持续时间约为1微秒至1秒。
电脉冲可以为感应电流，其可通过磁场的变化产生。提供电脉冲的步骤包含使一磁场400相对于指状物320移动，以产生感应电流通过封闭图案的指状物320。
参照图9，其示出本发明的提高太阳能电池的电极导电性的方法又一实施例的示意图。提高太阳能电池的电极导电性的方法包含形成至少一指状物320于基板310的表面，基板310可以为具有非晶硅薄膜的硅基板。指状物320包含粘着剂与掺杂于其中的导体微粒，导体微粒可以为如银或铜等金属微粒。指状物320的图案为封闭图案。接着，提供电脉冲通过指状物320，电脉冲的电流持续时间约为1微秒至1秒。
电脉冲可以为感应电流，其可通过磁场的变化产生。提供电脉冲的步骤包含利用一磁场产生装置410，产生磁脉冲，磁脉冲即为短暂的磁场，其持续时间约为1微秒至1秒，借由磁脉冲的作用，更具体地说，借由产生或是结束磁场时的磁力线变化，同样可以达到产生感应电流通过封闭图案的指状物320的目的。
图8与图9中是利用磁场的变化产生感应电流，以提供电脉冲通过封闭图案的指状物320，借以提高指状物320的温度，烧除导体微粒上附着的杂质或是氧化物，进而提高指状物320的导电性。由于电脉冲为感应电流，不需要如图1所提供的方法一般使用第一导体探针210或第二导体探针220接触指状物120。此种非接触式的方式除了可以提高制作效率增加产量外，还可以避免因物理接触而损害基板310或是指状物320。
参照图10至图11，其分别示出本发明的太阳能电池的不同实施例的俯视图。图10至图11的太阳能电池300为搭配图8或图9的提高太阳能电池的电极导电性的方法使用。太阳能电池300包含有基板310与指状物320，基板310可以为包含非晶硅薄膜的硅基板。指状物320为金属胶体，其包含有粘着剂与掺杂于其中的导体微粒，导体微粒可以为如银或铜等金属微粒。指状物320为封闭图案。如图10所示，封闭图案的指状物320为各自独立地形成于基板310上。指状物320的尺寸与形状大致上一致。或者，如图11所示，指状物320之间可以彼此连接，只要形成封闭回路以产生感应电流即可。图11中的指状物320为左右交错地分布于基板310上。同样地，为了减少因指状物320反光而降低太阳能电池300的发电效率的情形，部分的指状物320可以被焊带330所遮盖，换言之，太阳能电池300包含设置于基板310上的焊带330，而指状物320的其中一边位于焊带330下方。
参照图12与图13，其分别示出本发明中的指状物于电脉冲通过前后的局部放大示意图。指状物500包含有粘着剂510与掺杂于其中的多个导体微粒520，导体微粒520可以为银或铜等金属微粒。如图12所示，在未通过电脉冲前，指状物500中难以避免地会存在有些许的杂质530或是氧化物540附着于导体微粒520的表面，而影响指状物500的导电性。而当电脉冲通过指状物500之后，如图13所示，由于电脉冲通过指状物500时会提高指状物500的温度，借以烧除图12中的杂质530与氧化物540，并可以使得导体微粒520之间产生微焊接（micro-welding）的现象，如此一来，便可达到提高作为太阳能电池的电极的指状物500的导电性。
表一、指状物通过不同电压的电脉冲后的电导
表一为指状物经过四次通电后的电导（electricalconductance），其中第一次电脉冲通过指状物（电脉冲的最大电压强度为3伏特），接着冷却指状物后，测量到的电导为0.2S（Siemens；西门子）。当第二次电脉冲通过指状物后（电脉冲的最大电压强度为3伏特），经冷却后的指状物的电导上升至0.5S。经过第三次电脉冲通过指状物（电脉冲的最大电压强度为4伏特），冷却后的指状物的电导上升至1.0S。经过第四次电脉冲通过指状物（电脉冲的最大电压强度为5伏特），冷却后的指状物的电导上升至1.1S。根据实验可以得知，借由此方法可以有效提高指状物的导电性。
由上述本发明较佳实施例可知，应用本发明具有下列优点。电脉冲通过指状物可以同时提高指状物的温度，借以烧除指状物中的杂质或是氧化物，并使指状物中的导体微粒产生微焊接的现象，借以提高作为太阳能电池的电极的指状物的导电性。
虽然本发明已以一较佳实施例揭示如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉相关技术的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可对其进行多种变更及修饰，因此本发明的专利保护范围应当以本说明书所附的权利要求书所界定为准。

Claims (20)

1.一种提高太阳能电池的电极导电性的方法，其特征在于，包含：
形成至少一指状物于一基板的表面，其中该指状物包含一粘着剂与掺杂于其中的多个导体微粒；以及
提供一电脉冲通过该指状物，该电脉冲的电流持续时间为1微秒至1秒；
其中，该电脉冲的电流强度为3安培至20安培。
2.根据权利要求1所述的提高太阳能电池的电极导电性的方法，其特征在于，该基板包含一非晶硅薄膜。
3.根据权利要求2所述的提高太阳能电池的电极导电性的方法，其特征在于，还包含加热该非晶硅薄膜，其中该非晶硅薄膜的一加热温度不大于摄氏250度。
4.根据权利要求1所述的提高太阳能电池的电极导电性的方法，其特征在于，该指状物为非封闭图案，该电脉冲由一电压源提供。
5.根据权利要求4所述的提高太阳能电池的电极导电性的方法，其特征在于，该电压源连接至该指状物。
6.根据权利要求4所述的提高太阳能电池的电极导电性的方法，其特征在于，还包含：
使用多个开关与探针连接多个该指状物与该电压源；以及
控制该些开关的状态以选择一个或多个该些指状物。
7.根据权利要求1所述的提高太阳能电池的电极导电性的方法，其特征在于，该指状物为封闭图案，该电脉冲为一感应电流。
8.根据权利要求7所述的提高太阳能电池的电极导电性的方法，其特征在于，提供该电脉冲的步骤包含使一磁场相对于该指状物移动。
9.根据权利要求7所述的提高太阳能电池的电极导电性的方法，其特征在于，提供该电脉冲的步骤包含产生一磁脉冲。
10.一种太阳能电池，其特征在于，包含：
一基板；以及
至少一指状物，设置于该基板的表面，其中该指状物包含一粘着剂与掺杂于其中的多个导体微粒，该指状物为一非封闭图案，该指状物具有多个接触点，该指状物接收一电脉冲通过，该电脉冲的电流持续时间为1微秒至1秒；
其中，该电脉冲的电流强度为3安培至20安培。
11.根据权利要求10所述的太阳能电池，其特征在于，还包含设置于该基板上的至少一焊带，该些接触点位于该焊带下方。
12.根据权利要求10所述的太阳能电池，其特征在于，该基板包含一非晶硅薄膜。
13.一种太阳能电池，其特征在于，包含：
一基板；以及
多个指状物，设置于该基板上，其中每一该些指状物包含一粘着剂与掺杂于其中的多个导体微粒，该些指状物为封闭图案，该些指状物接收一电脉冲通过，该电脉冲的电流持续时间为1微秒至1秒；
其中，该电脉冲的电流强度为3安培至20安培。
14.根据权利要求13所述的太阳能电池，其特征在于，该些指状物为各自独立。
15.根据权利要求13所述的太阳能电池，其特征在于，指状物彼此相连。
16.根据权利要求15所述的太阳能电池，其特征在于，该些指状物为交错地设置于该基板，该太阳能电池还包含设置于该基板上的一焊带，该些指状物的其中一边位于该焊带下。
17.根据权利要求13所述的太阳能电池，其特征在于，该基板包含一非晶硅薄膜。
18.一种提高如权利要求10-17中任一所述的太阳能电池的电极导电性的装置，其特征在于，包含：
一电压源；
至少一第一导体探针，连接至该电压源的一正极；
至少一第二导体探针，连接至该电压源的一负极；以及
多个开关，借由该至少一第一导体探针或该至少一第二导体探针连接至多个指状物；
该电压源提供一电脉冲至该些指状物，该电脉冲的电流持续时间为1微秒至1秒，该电脉冲的电流强度为3安培至20安培。
19.根据权利要求18所述的提高太阳能电池的电极导电性的装置，其特征在于，该些开关为一对一地连接该些指状物。
20.根据权利要求18所述的提高太阳能电池的电极导电性的装置，其特征在于，该些开关为一对多地连接该些指状物。
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