JP2009543376A5

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Publication number: JP2009543376A5
Application number: JP2009519476A
Authority: JP
Filing date: 2007-07-09
Publication date: 2010-08-19

Claims

直接的又は間接的光子コンバータ又は発生器、並びに、
繰返しの成形された顆粒の半導体物体、該半導体物体を保持するためのスロット、穴、複数スロット又は複数穴、該半導体物体又は複数物体への光導管、及び該スロット又は穴の一部である少なくとも２つの電極であって弾性圧縮を伴って各半導体物体に接触する電極、
を含んでなる装置。 A direct or indirect photon converter or generator, and
A semiconductor object of repetitively shaped granules, a slot for holding the semiconductor object, a hole, a plurality of slots or holes, a light conduit to the semiconductor object or objects, and at least a part of the slot or hole Two electrodes that contact each semiconductor object with elastic compression;
A device comprising:

該光導管が、ミラー、レンズ、透明材料、シンチレーター、ケイ光体、散乱表面、又は回折もしくは干渉構造体をさらに備える、請求項１に記載の装置。 The apparatus of claim 1, wherein the light conduit further comprises a mirror, a lens, a transparent material, a scintillator, a phosphor, a scattering surface, or a diffractive or interference structure.

該光導管が、光を光子コンバータに濃縮するミラー、屈折媒体、レンズ、シンチレーター、ケイ光体、散乱表面、又は干渉構造体をさらに備える、請求項１に記載の装置。 The apparatus of claim 1, wherein the light conduit further comprises a mirror, refractive medium, lens, scintillator, phosphor, scattering surface, or interference structure that concentrates the light into a photon converter.

該成形された半導体物体の一面に適合するように成形されて該半導体物体に光を濃縮する平坦でない透明で屈折性のカバーをさらに備え、該物体は電気接続されて太陽電池アレイを形成する、請求項１に記載の装置。 Further comprising a non-planar transparent and refractive cover that is shaped to conform to one side of the shaped semiconductor object and concentrates light on the semiconductor object, the object being electrically connected to form a solar cell array; The apparatus of claim 1.

各半導体物体がある形状を有し、各スロット又は穴がある形状を有することで、不適切な電気接続を形成する方向の組み立てを許容しない、請求項１に記載の装置。 The apparatus of claim 1, wherein each semiconductor object has a shape and each slot or hole has a shape that does not allow assembly in a direction that creates an improper electrical connection.

各半導体物体がある形状と構造を有し、各スロット又は穴がある形状と構造を有することで、半導体物体への弾性圧縮をもたらす、請求項１に記載の装置。 The apparatus of claim 1, wherein each semiconductor object has a shape and structure, and each slot or hole has a shape and structure to provide elastic compression to the semiconductor object.

各半導体物体が、各スロット又は穴の形状と構造に適合する特定の繰返し形状の構造を有し、該半導体物体が、該スロット又は穴と光透過性カバーの間に配置されたとき、光ダイオードを形成する各半導体物体の２つの異なる領域に、少なくとも２つの電極の弾性圧縮又は弾性抑制をもたらす、該半導体物体の一面に配置された光透過性カバーをさらに備える、請求項１に記載の装置。 Each semiconductor object has a specific repetitive shape structure that matches the shape and structure of each slot or hole, and when the semiconductor object is disposed between the slot or hole and the light transmissive cover, a photodiode The apparatus of claim 1, further comprising a light transmissive cover disposed on one side of the semiconductor object that provides elastic compression or elastic suppression of the at least two electrodes in two different regions of each semiconductor object forming the surface. .

各成形された半導体物体が、該穴又はスロットの一部として２つ又はそれ以上の電極を有する各スロット又は穴を用いることによって電気接続され、
各スロット又は穴は、ある形状と構造を有することで、電気接触をして光ダイオードを形成する各半導体物体の２つの異なる領域に２つの電極の弾性圧縮又は弾性抑制をもたらし、
光透過性誘電性カバーを通って屈折、回折、散乱、干渉、ケイ光発光、又は反射した、及び／又は該電極から反射、屈折、散乱、回折、干渉、又はケイ光発光した光を濃縮する成形された光透過性誘電性カバーをさらに備える、請求項１に記載の装置。 Each molded semiconductor object is electrically connected by using each slot or hole with two or more electrodes as part of the hole or slot;
Each slot or hole has a shape and structure to provide elastic compression or suppression of the two electrodes in two different regions of each semiconductor object that make electrical contact to form a photodiode,
Concentrates light that has been refracted, diffracted, scattered, interfered, fluorescent, or reflected and / or reflected, refracted, scattered, diffracted, interfered, or fluorescently emitted from the electrode through the light transmissive dielectric cover. The apparatus of claim 1, further comprising a molded light transmissive dielectric cover.

各成形された半導体物体が、該穴又はスロットの一部として２つ又はそれ以上の電極を有する各スロット又は穴を用いることによって電気接続され、
各スロット又は穴は、ある形状と構造を有することで、電気接触をして光ダイオードを形成する各半導体物体の２つの異なる領域に少なくとも２つの電極の弾性圧縮又は弾性抑制をもたらし、さらに、光透過性誘電性カバーを通って屈折、回折、散乱、干渉、ケイ光発光、又は反射した、及び／又は該電極から反射、屈折、散乱、回折、干渉、又はケイ光発光した光を濃縮する成形された光透過性誘電性カバー、該電極と外側伸縮性カバーの間の伸縮性誘電性材料、及び該光透過性誘電性カバーと該半導体物体及び／又は該外側伸縮性カバーの間の光透過性誘電性材料を備え、
外側と該半導体との界面の該光導管が、相殺的干渉コーティング又は屈折率変化によって光反射を低減する表面処理を有し、
各成形された半導体物体が、該半導体物体をスロット又は穴の中で配向させるために用いられる平坦領域を有し、
少なくとも１つの半導体物体がドーピングされ又は材料と接触して、電子過剰領域と正孔過剰領域を形成して数勾配を形成し、該少なくとも２つの電極が、該電子過剰領域と接触する導電体、該正孔過剰領域と接触する導電体、及び光ダイオードを形成する外部電圧勾配を備え、又は少なくとも１つの半導体物体が、該半導体物体に対する２つの異なる材料の電子伝導性接点を用い、熱電気接合、複数の熱電気接合、電子トンネル接合、複数の電子トンネル接合、熱イオン接合、又は複数の熱イオン接合を形成し、
該電極が、導電性の箔、薄膜、繊維、マトリックス、台座、毛状物、布帛、メッシュ、粉末、伸縮性の多様な表面、又は表面上の皮膜からなり、
該電極が、別の伸縮性電子伝導性材料の上の伸縮性誘電性材料によって支持され、
光導管、光学構成成分、電気接点、及び界面材料の構造が、折り曲げ、ディンプル、多形表面、曲面、又は屈曲に形成され、材料間の熱膨張応力を方向変更又は消散させ、該光学構成成分、該電気接点、及び該界面材料が、折り曲げ、ディンプル、多形表面、曲面、又は屈曲に形成され、該弾性抑制に隣接する流体への放射伝熱又は熱伝達を改良し、
該接点の１つの外側表面に、放射放出又は対流を促進する伝熱構造又は材料コーティングをさらに備える、請求項１に記載の装置。 Each molded semiconductor object is electrically connected by using each slot or hole with two or more electrodes as part of the hole or slot;
Each slot or hole has a shape and structure that provides elastic compression or suppression of at least two electrodes in two different regions of each semiconductor object that make electrical contact to form a photodiode, and Molding that refracts, diffracts, scatters, interferes, fluoresces or reflects through the transmissive dielectric cover and / or concentrates the light reflected, refracted, scattered, diffracted, interfered or fluoresces from the electrode Light-transmitting dielectric cover, stretchable dielectric material between the electrode and outer stretchable cover, and light transmission between the light-transmissive dielectric cover and the semiconductor object and / or the outer stretchable cover Comprising a dielectric material,
The light conduit at the interface between the outside and the semiconductor has a destructive interference coating or a surface treatment that reduces light reflection by refractive index change;
Each molded semiconductor object has a flat region used to orient the semiconductor object in a slot or hole;
A conductor in which at least one semiconductor object is doped or in contact with the material to form an electron excess region and a hole excess region to form a number gradient, wherein the at least two electrodes are in contact with the electron excess region; A conductor in contact with the hole-excess region and an external voltage gradient forming a photodiode, or at least one semiconductor object uses two different material electronically conductive contacts to the semiconductor object, Forming a plurality of thermoelectric junctions, electron tunnel junctions, a plurality of electron tunnel junctions, a thermionic junction, or a plurality of thermionic junctions;
The electrode comprises a conductive foil, thin film, fiber, matrix, pedestal, hair, fabric, mesh, powder, various elastic surfaces, or a coating on the surface,
The electrode is supported by a stretchable dielectric material over another stretchable electronically conductive material;
Optical conduits, optical components, electrical contacts, and interface material structures are formed into folds, dimples, polymorphic surfaces, curved surfaces, or bends to redirect or dissipate thermal expansion stresses between the materials, the optical components The electrical contact and the interface material are formed in a fold, dimple, polymorphic surface, curved surface, or bend to improve radiant heat transfer or heat transfer to the fluid adjacent to the elastic restraint,
The apparatus of claim 1 , further comprising a heat transfer structure or material coating that facilitates radiation emission or convection on one outer surface of the contact .

各穴又はスロットが弾性構造体であり、弾性的にこじ開けて半導体を受け入れた後、こじ開ける力を緩めることができ、又は半導体物体を穴又はスロットに押し込んで、該半導体物体が該弾性構造体からの圧縮力下に維持される、請求項１に記載の装置。 Each hole or slot is an elastic structure that can be elastically pricked to accept the semiconductor, and then the prying force can be relaxed, or the semiconductor object can be pushed into the hole or slot so that the semiconductor object is removed from the elastic structure The apparatus of claim 1, wherein the apparatus is maintained under a compression force of.

各半導体物体が、ある形状と構造を有し、光透過性誘電性カバーをさらに備え、各スロット又は穴は、ある形状と構造を有することで、光ダイオードを形成する各半導体物体の２つの異なる領域に２つの電極の弾性圧縮をもたらし、該電極は、一緒に溶接、拡散、ハンダ付け、又はロウ付けされ、該光透過性誘電性カバーとスロット又は穴構造体は互いに固定される、請求項１に記載の装置。 Each semiconductor object has a shape and structure, further comprising a light transmissive dielectric cover, and each slot or hole has a shape and structure so that two different semiconductor objects form a photodiode. The region provides elastic compression of two electrodes, the electrodes being welded, diffused, soldered or brazed together, and the light transmissive dielectric cover and the slot or hole structure are secured together. The apparatus according to 1.

誘電性材料に囲まれ又はその上に存在し、少量の導電体を有することによってヒューズとしても機能する電気接続をさらに備える、請求項１に記載の装置。 The apparatus of claim 1, further comprising an electrical connection that also surrounds or is overlying a dielectric material and that also functions as a fuse by having a small amount of electrical conductors.

該成形された半導体が、穴又はスロットの中に配置される前に、重力、帯電、電界、又は磁場を使用し、低摩擦面の上で配向され、移動され、保持される、請求項１に記載の装置。 2. The shaped semiconductor is oriented, moved and held on a low friction surface using gravity, charging, electric field, or magnetic field before being placed in a hole or slot. The device described in 1.

該スロット又は穴が、該電極の一部の上にコーティングされた誘電性皮膜を有する、請求項１に記載の装置。 The apparatus of claim 1, wherein the slot or hole has a dielectric coating coated over a portion of the electrode.

形成されたスロット又は穴の中に配置され、一時的保持面として、成形されたスロット又は穴の中で成形された半導体を保持するために使用される付着性面をさらに備える、請求項１に記載の装置。 2. The adhesive surface according to claim 1, further comprising an adhesive surface disposed in the formed slot or hole and used as a temporary holding surface for holding the molded semiconductor in the molded slot or hole. The device described.

該成形された半導体物体が、１つ又は複数の面で研磨、切削、成形、又は平滑化された半導体の球又は顆粒体から光ダイオードを形成し、電極の少なくとも１つが該研磨面に取り付けられ、もう１つの電極が、電極を互いに接触させないようにして、成形された半導体物体の別な領域に取り付けられる、請求項１に記載の装置。 The molded semiconductor object forms a photodiode from semiconductor spheres or granules that have been polished, cut, molded, or smoothed on one or more surfaces, and at least one of the electrodes is attached to the polished surface. The apparatus of claim 1, wherein the other electrode is attached to another region of the molded semiconductor object such that the electrodes do not contact each other.

該成形された半導体が、ドーパント又は材料の層を用いて形成され、複数の光ダイオードを形成する、請求項１に記載の装置。 The apparatus of claim 1, wherein the shaped semiconductor is formed using a layer of dopant or material to form a plurality of photodiodes.

該光導管が、スペクトルを分割し、該成形された半導体物体の異なる領域に該分割したスペクトルを最適に配置する、請求項１に記載の装置。 The apparatus of claim 1, wherein the light conduit divides the spectrum and optimally places the divided spectrum in different regions of the shaped semiconductor object.

光源から遮蔽されたコンバータの表面上にコーティングをさらに備え、該コーティングは、該表面からの放射熱放出又は対流を促進し、該コーティングは、***、繊維、フィン、ディンプル、尾根、二酸化チタン粒子、グラファイト粒子、又はカーボンブラック粒子を充填したポリマー又はゴム皮膜をさらに含む、請求項１に記載の装置。 The coating further comprises a coating on the surface of the converter shielded from the light source, the coating promoting radiant heat release or convection from the surface, the coating comprising ridges, fibers, fins, dimples, ridges, titanium dioxide particles, The apparatus of claim 1 further comprising a polymer or rubber coating filled with graphite particles or carbon black particles.

該半導体への該電気接続が、並列と直列の接続回路ネットワークのアレイを形成し、
多数の半導体物体、穴、及びスロットが、各半導体に電気接触をする光濃縮光学部品及び他の半導体と電気接触する回路ネットワークを持つアレイの中に形成され、
多数の半導体物体、穴、及びスロットが、光子を変換する並列接続半導体の周りで高電圧状態のバイパスダイオードとして作用する半導体と並列に電気接続された複数の半導体と光変換回路を形成し、
直列に電気接続された別の半導体が、逆電流状態を阻止するダイオードとして作用する回路ネットワークに配置され、光子を変換する並列接続半導体、及び同様な半導体に直列に電気接続され、ワイヤー、ダイオード、スイッチ、ヒューズ、コンデンサー、バッテリー、燃料電池、フライホイール、ＤＣ−ＤＣコンバータ、又はＤＣ−ＡＣコンバータに電気接続される、請求項１に記載の装置。 The electrical connection to the semiconductor forms an array of connected circuit networks in parallel and in series;
A number of semiconductor objects, holes, and slots are formed in an array having light concentrating optical components that make electrical contact with each semiconductor and a circuit network that makes electrical contact with other semiconductors;
A number of semiconductor objects, holes, and slots form a light conversion circuit with a plurality of semiconductors electrically connected in parallel with a semiconductor that acts as a bypass diode in a high voltage state around a parallel connection semiconductor that converts photons,
Another semiconductor, electrically connected in series, is placed in a circuit network that acts as a diode to prevent reverse current conditions, and is connected in series to parallel connected semiconductors that convert photons, and similar semiconductors, wires, diodes, The apparatus of claim 1, wherein the apparatus is electrically connected to a switch, fuse, capacitor, battery, fuel cell, flywheel, DC-DC converter, or DC-AC converter .

該半導体への該電気接続が、並列と直列の接続回路のアレイを形成し、半導体間の並列電気接続が、電流フローとともに増加する抵抗を有する導電体である、請求項１に記載の装置。 The apparatus of claim 1, wherein the electrical connection to the semiconductor forms an array of parallel and serial connection circuits, and the parallel electrical connection between the semiconductors is a conductor having a resistance that increases with current flow.

該半導体が、スロット又は穴の中の半導体を固定する付着性材料を用いて保持され、又は該半導体又は電極が接着剤を用いて保持され、該電極が該半導体から熱を除去し、該光導管が、接着剤を用いて光ダイオードに保持され、該光導管が、該光導管と該半導体の間の光反射もまた低減する該半導体に熱的に連結される、請求項１に記載の装置。 The semiconductor is held with the adherent material for fixing the semiconductor in the slot or hole, or the semiconductor or electrode is held with an adhesive, the electrode is removing heat from the semiconductor, optical The conduit of claim 1, wherein the conduit is held in a photodiode using an adhesive, and the optical conduit is thermally coupled to the semiconductor that also reduces light reflection between the optical conduit and the semiconductor . apparatus.

該半導体と電極が、ハンダ付け、溶接、拡散、ロウ付け、又は熱伝導、高温ガスの接触、閃光の吸収、レーザー光の吸収、振動エネルギー、もしくは電流からの加熱による合金化によって電気接触を固定する、請求項１に記載の装置。 The semiconductor and electrode fix electrical contact by soldering, welding, diffusion, brazing, or heat conduction, hot gas contact, flash absorption, laser light absorption, vibrational energy, or alloying by heating from current The apparatus of claim 1.

該半導体物体が、ヒ素をドーピングしたシリコン、リンをドーピングしたシリコン、ＳｉＣ、ＩｎＡｓ、ＣｕＩｎＳｅ_２、Ｃｕ（ＩｎＧａ）Ｓｅ_２、ＣｕＩｎＳ、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ、ＣｄＴｅ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＰ、Ｇｅの半導体、又はこれらの層から作成され、
該スロット又は穴が、ガラス、ポリイミドプラスチック、ポリアラミドプラスチック、ポリエステル、フッ素化炭化水素、セラミックス、シリコーンゴムをコーティングした鋼又はアルミニウム、シリコーンフッ化炭素をコーティングした鋼又はアルミニウム；ガラスをコーティングした鋼、銅、真鍮、もしくはアルミニウム；セラミックをコーティングした鋼；又はプラスチックをコーティングした鋼もしくはアルミニウムの誘電体に作成され、
該電極が、金、白金、パラジウム、銀、錫、アルミニウム、アンチモン、鉛、銅、亜鉛、チタン、モリブデン、タンタル、タングステン、アルミニウム、ニッケル、炭素、ケイ素、鉄、クロム、バナジウム、ニオブ、ジルコニウム、インジウム、もしくはこれらの材料の１つを含む合金の導電体、又は酸化錫、酸化亜鉛、もしくはホウ素をドーピングしたダイアモンドのような導電性化合物から作成されて、ガラス、光透過性プラスチック、フッ化炭素プラスチック、又はシリコーンフッ化炭素から作成された誘電性カバーをさらに備え、
該散乱体が二酸化チタンの粒子からなり、
該シンチレーターがアントラセンをドーピングしたプラスチック又はゴムからなり、かつ
該ケイ光体が、銅もしくは銀をドーピングした硫酸亜鉛、又はイットリウムアルミニウムガーネットからなる、請求項２に記載の装置。 The semiconductor object is arsenic doped silicon, phosphorous doped silicon, SiC, InAs, CuInSe ₂ , Cu (InGa) Se ₂ , CuInS, GaAs, InGaP, CdTe, AlGaAs, AlGaP, Ge semiconductor, or these Created from layers,
The slot or hole is glass, polyimide plastic, polyaramid plastic, polyester, fluorinated hydrocarbon, ceramics, steel or aluminum coated with silicone rubber, steel or aluminum coated with silicone fluorocarbon; steel coated with glass, Made of copper, brass or aluminum; ceramic coated steel; or plastic coated steel or aluminum dielectric,
The electrode is gold, platinum, palladium, silver, tin, aluminum, antimony, lead, copper, zinc, titanium, molybdenum, tantalum, tungsten, aluminum, nickel, carbon, silicon, iron, chromium, vanadium, niobium, zirconium, Made from conductive compounds such as indium or alloys containing one of these materials or diamond doped with tin oxide, zinc oxide or boron, glass, light transmissive plastics, fluorocarbons Further comprising a dielectric cover made of plastic or silicone fluorocarbon;
The scatterer comprises titanium dioxide particles;
The scintillator is made of plastic or rubber doped with anthracene, and
The apparatus of claim 2, wherein the phosphor comprises copper sulfate or silver doped zinc sulfate, or yttrium aluminum garnet .

該半導体が、ドーピングされたシリコン球からなり、少なくとも１つの平坦面、該球の内側をドーピングする１つのキャリア、及び該球の表面層をドーピングする別のキャリア、を含んで作成され、該内側のドーピングされた領域を露出するのに十分な少なくとも１つの切削又は研磨された平坦面、及び内側のドーピングされた領域の露出した平坦領域に取り付けられた導電体材料のスポットを備える、請求項１に記載の装置。 The semiconductor is made of a doped silicon sphere and is made of at least one flat surface, one carrier doping the inside of the sphere, and another carrier doping the surface layer of the sphere, the inner And a spot of conductive material attached to the exposed flat region of the inner doped region sufficient to expose at least one of the doped regions. The device described in 1.

該アレイが、光源に向かないアレイ表面を覆う囲いを有し、該表面に流体を通過させ、対流、ポンプによる流体輸送、又は蒸発によって熱を除去する、又は該アレイが、光源に向かないアレイ表面を覆う囲いを有し、光ダイオードから熱を吸収して熱相転移をする材料を保持する、請求項４に記載の装置。 The array has an enclosure that covers the array surface that is not suitable for the light source and allows fluid to pass through the surface to remove heat by convection, pumped fluid transport, or evaporation, or the array is not suitable for the light source 5. The apparatus of claim 4, having an enclosure over the surface and holding a material that absorbs heat from the photodiode and undergoes a thermal phase transition .