JP4993333B2 - 光発電パネルの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の製造方法では、成形工程で、成形型に対して多数の光発電素子を位置決めして樹脂液に浸漬する作業を容易に行うことができて、多数の光発電素子と集光レンズとを一体化した光発電パネルを能率良く成形することができる。しかも、成形工程で、仮保持板の片面に仮保持させた多数の光発電素子を樹脂液に浸漬する量を調整することで、集光レンズの焦点に対して任意の高さ位置に光発電素子を配置することができる。
まず、図1に基づいて本実施例1の製造方法で製造した光発電パネル10の構造を説明する。
まず、図2に示すように、光発電素子11が1個ずつ嵌まり込む多数の素子位置決め凹部22が格子点状に形成された素子整列治具21を用いて、該素子整列治具21の各素子位置決め凹部22にそれぞれ光発電素子11を1個ずつ嵌め込むことで、多数の光発電素子11を格子点状に整列させる。この際、素子整列治具21上で整列された光発電素子11(素子位置決め凹部22)の配列ピッチは、製造する光発電パネル10の光発電素子11の配列ピッチに一致している。
光発電素子整列工程終了後に、仮保持工程に進む。この仮保持工程では、予め、図3に示すように、紫外線が透過可能な透明ガラス等の透明な材料で形成された仮保持板23を用いて、この仮保持板23の片面に粘着剤をコーティングしたり、或は、両面粘着シートを貼着するなどして、仮保持板23の片面に粘着層を形成しておく。この粘着層の厚みは、光発電素子11の直径のばらつきを吸収できる程度の厚みとすることが望ましい。
仮保持工程終了後に、成形工程に進み、まず、図4に示すように、多数の集光レンズ成形キャビティ24が形成された成形型25内に紫外線硬化型透明樹脂の樹脂液26を注入する。この後、仮保持板23の粘着層に粘着した各光発電素子11を成形型25の各集光レンズ成形キャビティ24に位置合わせした状態で、仮保持板23を下降させて、図5に示すように、仮保持板23の粘着層に粘着した各光発電素子11を各集光レンズ成形キャビティ24の樹脂液26に浸漬した状態にする。この際、樹脂液26に対する光発電素子11の浸漬量を調整すれば、集光レンズ13の焦点に対して任意の高さ位置に光発電素子11を配置することができる。尚、光発電素子11を樹脂液26に浸漬する際に、仮保持板23の下面(粘着層)と樹脂液26との間に隙間を持たせて、仮保持板23の下面(粘着層)に樹脂液26が付着しないようにする。
成形工程終了後に、離型工程に進み、図7に示すように、成形後の光発電パネル10を成形型25から取り出すと共に、該光発電パネル10の裏面側から仮保持板23を剥離する。この際、仮保持板23の下面に樹脂液26が付着していなければ、仮保持板23を光発電パネル10の裏面側から簡単に剥離することができる。
離型工程終了後に、n電極形成工程に進み、図8に示すように、光発電パネル10の裏面全体に、蒸着、めっき、CVD、スパッタリング、塗布、印刷等の導体成膜技術を用いてn電極14を形成する。このn電極14を形成する導体は、Ag、Ag系導体等の電気抵抗値が小さく、且つ、光を反射しやすい導体(入射光の反射面としても機能させるため)を用いることが好ましい。このn電極14は、各光発電素子11の外周部のn型半導体層11aに導通し、且つ透明樹脂層12の裏面全体を覆って入射光の光反射膜としても機能するようになっている。尚、n電極14の一部は、後述するサンドブラスト工程で光発電素子11の一部を露出させるように取り除かれるため、その部分にはn電極14を形成しない部分があっても良い。
n電極形成工程終了後に、保護層形成工程に進み、図9に示すように、光発電パネル10の裏面のn電極14全面に、エポキシ系樹脂等の絶縁性樹脂を塗布して硬化させて保護層(1層目の絶縁性樹脂層)15を形成し、n電極14全面を保護層15で覆った状態にする。この保護層15を形成する樹脂は、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、嫌気性硬化樹脂等のいずれを用いても良いが、絶縁性と耐薬品性・耐酸性(エッチング時のマスクとして用いるため)を備えている必要がある。尚、保護層15の一部は、次のサンドブラスト工程で光発電素子11の一部を露出させるように取り除かれるため、その部分には保護層15を形成しない部分があっても良い。
保護層形成工程終了後に、サンドブラスト工程に進み、図10に示すように、サンドブラストにより、各光発電素子11の後端部の保護層15とn電極14を部分的に取り除いて、各光発電素子11の後端部のn型半導体層11aを露出させた状態にする。尚、サンドブラストに代えて、研磨、レーザ加工、放電加工等によって保護層15とn電極14を部分的に取り除くようにしても良い。
サンドブラスト工程終了後に、エッチング工程に進み、保護層15をマスク(エッチングレジスト)として用いて、該保護層15から露出する光発電素子11の後端部のn型半導体層11aを化学エッチングして部分的に取り除き、その内側のp型半導体層11bを露出させた状態にする。尚、化学エッチングに代えて、ドライエッチングを用いても良い。
エッチング工程終了後に、絶縁層(2層目の絶縁性樹脂層)形成工程に進み、図11に示すように、光発電パネル10の裏面全体に、エポキシ系樹脂等の絶縁性樹脂を塗布して硬化させて絶縁層(2層目の絶縁性樹脂層)16を形成し、前記サンドブラスト工程で部分的に露出されたn電極14を完全に覆って絶縁した状態にする。この絶縁層16を形成する樹脂は、その下層の保護層15と同種、異種のいずれの絶縁性樹脂を用いても良く、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、嫌気性硬化樹脂等のいずれを用いても良い。尚、絶縁層16の一部は、次の研磨工程で光発電素子11の一部を露出させるように除かれるため、その部分には絶縁層16を形成しない部分があっても良い。
絶縁層形成工程終了後に、研磨工程に進み、図12に示すように、光発電パネル10の裏面の絶縁層16を研磨装置で研磨して平坦化すると共に、光発電素子11の後端部のp型半導体層11bを絶縁層16から露出させると共に、該p型半導体層11bの露出面を平坦化する。尚、サンドブラストで研磨するようにしても良い。
研磨工程終了後に、p電極形成工程に進み、図13に示すように、光発電パネル10の裏面全体にp電極17を各光発電素子11のp型半導体層11bの露出面に密着させるように形成する。このp電極17を形成する導体は、前述したn電極14と同じ導体でも良いし、異なる導体を用いても良く、p電極17の形成方法も、n電極14と同じ方法でも異なる方法でも良い。例えば、Al等の導体を光発電パネル10の裏面全体に擦り付けて、その摩擦力と摩擦熱により、Al等の導体を各光発電素子11のp型半導体層11bの露出面と絶縁層16に付着させてp電極17を形成するようにしても良い。或は、アルミニウム箔等の導体箔を光発電パネル10の裏面全体に貼り付けてp電極17を形成しても良い。
p電極形成工程終了後に、レーザーシンタ工程に進み、p電極17と各光発電素子11の後端部のp型半導体層11bとの接合部分の中央部にレーザー光をスポット的に照射して、その部分をスポット的に加熱し、オーミックコンタクトを形成するためのp電極17の熱処理(シンタ)を行う。
レーザーシンタ工程終了後に、保護絶縁層形成工程に進み、図14に示すように、光発電パネル10の裏面のp電極17全面に、絶縁性樹脂を塗布して硬化させて保護絶縁層18を形成し、p電極17全面を保護絶縁層18で覆った状態にする。この保護絶縁層18を形成する樹脂は、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、嫌気性硬化樹脂等のいずれを用いても良い。以上説明した各工程[1]〜[13]を一通り実行すれば、光発電パネル10の製造が完了する。
まず、集光レンズ13を成形する成形型を兼ねる透明なレンズ保護カバー31(図15参照)と裏カバー32を準備する。これらを樹脂で形成する場合は、真空成形法、射出成形法、圧縮成形法等により成形すれば良い。レンズ保護カバー31の内側には、前記実施例1で使用した成形型25のキャビティ24と同じ形状のキャビティ31aを成形する。
Claims (5)
- 多数の粒状の光発電素子を格子点状に配列して透明樹脂でパネル状に一体成形する光発電パネルの製造方法において、
仮保持板の片面に前記多数の光発電素子を格子点状に配列して仮保持させる仮保持工程と、
前記各光発電素子をそれぞれ受光面側から覆う集光レンズと前記各光発電素子を保持する透明樹脂層とを成形するための成形型内に前記透明樹脂の樹脂液を注入すると共に、前記仮保持板の片面に仮保持させた前記多数の光発電素子を該樹脂液に浸漬して該樹脂液を硬化させることで、前記集光レンズと前記各光発電素子を保持する透明樹脂層とを一体化した光発電パネルを成形する成形工程と、
前記光発電パネルを前記成形型から取り出すと共に、該光発電パネルから前記仮保持板を剥離する工程と
を含むことを特徴とする光発電パネルの製造方法。 - 前記仮保持板を透明な材料で形成し、
前記成形工程において、紫外線硬化型の樹脂液を用い、紫外線を前記仮保持板を透過させて該樹脂液に照射することで該樹脂液を硬化させることを特徴とする請求項1に記載の光発電パネルの製造方法。 - 多数の粒状の光発電素子を格子点状に配列して透明樹脂でパネル状に一体成形する光発電パネルを製造する方法において、
前記各光発電素子をそれぞれ受光面側から覆う集光レンズを成形する成形型を兼ねる透明なレンズ保護カバーを形成する工程と、
前記レンズ保護カバー内に前記透明樹脂の樹脂液を注入すると共に、前記多数の光発電素子を格子点状に配列させるように位置決めして該樹脂液に浸漬して該樹脂液を硬化させることで、前記集光レンズと前記各光発電素子を保持する透明樹脂層と前記レンズ保護カバーとを一体化した光発電パネルを成形する成形工程と
を含むことを特徴とする光発電パネルの製造方法。 - 前記成形工程終了後に、前記光発電パネルの裏面に裏カバーを被せて、該裏カバーの周縁部と前記レンズ保護カバーの周縁部とを結合することを特徴とする請求項3に記載の光発電パネルの製造方法。
- 予め、仮保持板の片面に前記多数の光発電素子を格子点状に配列して仮保持させた後、前記成形工程で、前記仮保持板の片面に仮保持させた前記多数の光発電素子を前記樹脂液に浸漬して該樹脂液を硬化させて前記光発電パネルを成形し、
前記成形工程終了後に、前記光発電パネルから前記仮保持板を剥離することを特徴とする請求項3又は4に記載の光発電パネルの製造方法。
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