JP5182746B2 - Power generation array for photoelectric conversion device, photoelectric conversion device, and manufacturing method thereof - Google Patents

Power generation array for photoelectric conversion device, photoelectric conversion device, and manufacturing method thereof Download PDF

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Description

本発明は、球状の光電変換素子を搭載した光電変換装置用発電アレイおよび該発電アレイから得られた発電ユニットを搭載した光電変換装置、ならびにそれらの製造方法に関する。   The present invention relates to a power generation array for a photoelectric conversion device in which a spherical photoelectric conversion element is mounted, a photoelectric conversion device in which a power generation unit obtained from the power generation array is mounted, and a method for manufacturing the photoelectric conversion device.

安価で、高出力が期待できる光電変換装置として、第１半導体である球状のｐ型半導体の表面に、第２半導体層であるｎ型半導体層を形成した光電変換素子を用いた球状太陽電池が検討されている。当初は、支持体（第1導電体層）の多数の孔のそれぞれに直径１ｍｍ前後の球状素子を装着する方式が検討された（特許文献１など）。近年では、底部に孔を設けた多数の凹部を有する第1導電体層の各凹部内に球状素子を取り付け、凹部内面を反射鏡として働かせる方式の低集光型球状太陽電池が提案されている（特許文献２〜５）。これは、光電変換部を薄型化して、高価なシリコンの使用量を低減し、さらに、反射鏡の作用により、直接照射される光の４〜６倍の光を素子に照射させて、光を有効に利用しようとするものである。   As a photoelectric conversion device that can be expected to be inexpensive and have high output, a spherical solar cell using a photoelectric conversion element in which an n-type semiconductor layer that is a second semiconductor layer is formed on the surface of a spherical p-type semiconductor that is a first semiconductor. It is being considered. Initially, a method in which a spherical element having a diameter of about 1 mm was attached to each of a large number of holes in a support (first conductor layer) was studied (Patent Document 1, etc.). In recent years, a low-concentration spherical solar cell of a type in which a spherical element is attached in each recess of the first conductor layer having a plurality of recesses provided with holes at the bottom and the inner surface of the recess functions as a reflecting mirror has been proposed. (Patent Documents 2 to 5). This reduces the amount of expensive silicon used by reducing the thickness of the photoelectric conversion part, and further, by irradiating the element with 4 to 6 times the light directly irradiated by the action of the reflecting mirror, It is intended to be used effectively.

この種の光電変換装置およびその代表的な製造方法として、本発明者らによる提案（特許文献３〜５）がある。これらの光電変換装置の発電ユニットは、（１）球状の第１半導体およびその表面を被覆する第２半導体層を具備し、第２半導体層が第１半導体を露出させる開口部を有する複数のほぼ球状の光電変換素子、（２）前記素子を１個ずつ配置する複数の孔を有し、前記第２半導体層が前記孔の縁部に電気的に接続され、かつ第１半導体の露出部を裏面側に臨ませている導電性の第1導電体層、（３）第1導電体層の裏面側に接合され、前記第１半導体の露出部の少なくとも一部に対向する孔を有する電気絶縁層、並びに、（４）電気絶縁層上に形成され、前記素子のそれぞれの第１半導体を、電気絶縁層の孔を通して相互に電気的に接続する第２導電体層を具備する。   As this type of photoelectric conversion device and a typical manufacturing method thereof, there are proposals by the present inventors (Patent Documents 3 to 5). The power generation unit of these photoelectric conversion devices includes (1) a plurality of substantially first semiconductors having a spherical first semiconductor and a second semiconductor layer covering the surface of the first semiconductor, and the second semiconductor layer has an opening for exposing the first semiconductor. A spherical photoelectric conversion element; (2) having a plurality of holes for arranging the elements one by one; the second semiconductor layer being electrically connected to an edge of the hole; and an exposed portion of the first semiconductor A conductive first conductor layer facing the back side; (3) electrical insulation having a hole bonded to the back side of the first conductor layer and facing at least a part of the exposed portion of the first semiconductor; And (4) a second conductor layer formed on the electrically insulating layer and electrically connecting each first semiconductor of the element to each other through a hole in the electrically insulating layer.

第２導電体層は、例えば、電気絶縁層の裏面に貼り付けられた金属シートと各素子の第１半導体とを、電気絶縁層の孔に充填され固化された導電性ペーストなどにより、電気的に接続することにより形成される。これにより、発電ユニットが構成され、例えば、出力１ワット前後の発電ユニットには約１８００個という多数の直径約１ｍｍの微小な素子が装着される。こうした発電ユニットの複数を直列あるいは並列に適宜組み合わせて電気的に接続することにより、所望の電圧および出力を備えた光電変換装置が構成される。   For example, the second conductor layer is electrically formed by using, for example, a conductive paste in which the metal sheet attached to the back surface of the electrical insulating layer and the first semiconductor of each element are filled in the holes of the electrical insulating layer and solidified. It is formed by connecting to. Thus, a power generation unit is configured. For example, a large number of minute elements having a diameter of about 1 mm, such as about 1800, are mounted on a power generation unit with an output of about 1 watt. A plurality of such power generation units are appropriately combined in series or parallel and electrically connected to form a photoelectric conversion device having a desired voltage and output.

上記の発電ユニットの第1導電体層には発電ユニット内の各素子の第２半導体層が並列に接続され、金属シートなどの第２導電体層には第１半導体が並列に接続されている。従って、第一の発電ユニットの第1導電体層に第二の発電ユニットの第２導電体層を接続し、第二の発電ユニットの第1導電体層に第三の発電ユニットの第２導電体層を接続するというように、順次、溶接などにより接続することにより、上記の発電ユニットの複数を直列に接続することができる。   A second semiconductor layer of each element in the power generation unit is connected in parallel to the first conductor layer of the power generation unit, and a first semiconductor is connected in parallel to the second conductor layer such as a metal sheet. . Therefore, the second conductor layer of the second power generation unit is connected to the first conductor layer of the first power generation unit, and the second conductor of the third power generation unit is connected to the first conductor layer of the second power generation unit. A plurality of power generation units described above can be connected in series by sequentially connecting the body layers by welding or the like.

一方、発電ユニットの構造上、複数の発電ユニットの第1導電体層同士、および第２導電体層同士をそれぞれ接続することが困難なために、複数の発電ユニットを並列に接続することは困難であり、一般的には採用されない。従って、所望の電圧および電力を備えた光電変換装置の発電要素を構成するためには、通常は、所定数の発電ユニットが直列に接続された発電ブロックの所定数を、さらに並列に接続するという複雑な工程が必要であり、その簡素化が課題とされている。   On the other hand, because of the structure of the power generation unit, it is difficult to connect the first conductor layers and the second conductor layers of the plurality of power generation units, respectively, so it is difficult to connect the plurality of power generation units in parallel. Generally, it is not adopted. Therefore, in order to configure a power generation element of a photoelectric conversion device having a desired voltage and power, normally, a predetermined number of power generation blocks in which a predetermined number of power generation units are connected in series is further connected in parallel. A complicated process is required, and simplification of the process is an issue.

上記の課題を解決するためには、例えば、予め通常の発電ユニットの数倍〜数十倍の多数の素子が並列に接続された大型の発電ユニットを構成して、これを直列に接続することにより、発電ブロック同士を並列に接続する工程を簡素化する方法も考えられる。しかし、このような大型の発電ユニットでは、第1導電体層に極めて多数の素子が取り付けられるので、電気特性が不十分な素子の混在、素子と第２導電体層あるいは第1導電体層との不十分な電気的接続および短絡、並びに第1導電体層と第２導電体層との短絡などの不具合が発生する頻度が高くなる。   In order to solve the above problem, for example, a large-scale power generation unit in which a number of elements several to several tens of times that of a normal power generation unit are connected in parallel is configured and connected in series. Therefore, a method of simplifying the process of connecting the power generation blocks in parallel is also conceivable. However, in such a large power generation unit, an extremely large number of elements are attached to the first conductor layer, so that a mixture of elements having insufficient electrical characteristics, elements and the second conductor layer or the first conductor layer, Insufficient electrical connection and short circuit and short circuit between the first conductor layer and the second conductor layer occur more frequently.

このような不具合は、通常は全体の素子のごく僅かの比率の素子が関与するものであり、局所的に発生するものであるが、発生部位に止まらず、発電ユニット全体にわたるリーク回路を形成するなど、発電ユニット全体の特性の悪化に繋がる場合が多い。このような不具合が一定レベル以上に発生した発電ユニットは不良品として廃棄するか、発生部位の素子を取除いたり、短絡回路を遮断するなどの処置を施す。しかし、上記の不具合の程度や種類によっては、上記の処置を施しても発電ユニットとしての所定の特性を満たすことできず、廃棄せざるを得ない。特に発電ユニットを大型化した場合には、上記の問題が頻繁に発生し易い。   Such a defect usually involves only a small proportion of the total elements and occurs locally, but does not stop at the site of occurrence and forms a leak circuit throughout the power generation unit. This often leads to deterioration of the characteristics of the entire power generation unit. A power generation unit in which such a defect has occurred at a certain level or more is disposed of as a defective product, or a measure such as removing an element at the generation site or cutting off a short circuit is taken. However, depending on the degree and type of the above-mentioned problem, even if the above measures are taken, the predetermined characteristics as the power generation unit cannot be satisfied, and it must be discarded. In particular, when the power generation unit is increased in size, the above problem tends to occur frequently.

さらに、上記のように、大型の発電ユニットを直列に接続して発電ブロックを構成する場合には、個々の光電変換装置の仕様に応じた専用の発電ユニットを設計する必要がある。これは、様々な仕様に対応して光電変換装置を製造するためには、非効率的な方法である。   Furthermore, as described above, when a power generation block is configured by connecting large power generation units in series, it is necessary to design a dedicated power generation unit in accordance with the specifications of each photoelectric conversion device. This is an inefficient method for manufacturing a photoelectric conversion device corresponding to various specifications.

上記の従来技術の問題点を解決する有効な手段を見出し、多様な仕様の発電ユニットを効率的に構成できる手段を見出すことは、高信頼性、低コストの光電変換装置を提供するための不可欠な課題とされている。
特開昭６１−１２４１７９号公報 特開２００２−５０７８０号公報 特開２００２−１６４５５４号公報 特開２００４−６３５６４号公報 ＵＳ２００６／０１８５７１６Ａ１ Finding effective means to solve the above-mentioned problems of the prior art and finding means capable of efficiently constructing power generation units of various specifications are indispensable for providing a highly reliable and low-cost photoelectric conversion device. It is regarded as a serious problem.
JP-A-61-124179 JP 2002-50780 A JP 2002-164554 A JP 2004-63564 A US2006 / 0185716A1

本発明は、球状の第１半導体およびその表面を被覆する第２半導体層を具備し、第２半導体層が第１半導体を露出させる開口部を有する複数のほぼ球状の光電変換素子、前記素子を支持し、かつ素子の第１半導体または第２半導体層と電気的に接続された第1導電体層、前記素子の第２半導体層または第１半導体と電気的に接続された第２導電体層、および第1導電体層と第２導電体層を絶縁する電気絶縁層を具備する発電ユニットを備えた光電変換装置およびその製造方法の改良に関する。   The present invention includes a plurality of substantially spherical photoelectric conversion elements each having a spherical first semiconductor and a second semiconductor layer covering the surface thereof, the second semiconductor layer having an opening through which the first semiconductor is exposed. A first conductor layer supported and electrically connected to the first or second semiconductor layer of the device; a second conductor layer electrically connected to the second or first semiconductor layer of the device; And a photoelectric conversion device including a power generation unit including an electrical insulating layer that insulates a first conductor layer and a second conductor layer, and an improvement of the manufacturing method thereof.

本発明が解決しようとする課題は、上記の光電変換装置に関する前記の従来技術の問題点を解決することである。特に、一定の仕様の部品と共通した製造工程によって、様々な仕様の光電変換装置に対応できる発電ユニットを効率的に構成する手段を確立することである。これにより、高出力、低コストの光電変換装置を提供することを目的とする。   The problem to be solved by the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art relating to the photoelectric conversion device. In particular, it is to establish means for efficiently configuring a power generation unit that can handle various types of photoelectric conversion devices by a manufacturing process common to parts of a certain specification. Accordingly, an object is to provide a photoelectric converter having high output and low cost.

本発明の光電変換装置用発電アレイは、光電変換装置に組み込まれる発電ユニットそのもの、もしくは、これを分割して発電ユニットとするものであって、
多数の光電変換素子を支持するための素子支持部の複数を間隔を隔てて並列に配置した第１導電体層、
前記第１導電体層の各素子支持部にそれぞれが独立に支持された光電変換素子であって、球状の第１半導体およびその表面を被覆する第２半導体層を具備し、前記第２半導体層が前記第１半導体を露出させる開口部を有し、前記第１半導体または第２半導体層が前記第１導電体層に電気的に接続された光電変換素子、
前記各素子支持部のそれぞれに個別に独立して設けられ、当該素子支持部の光電変換素子の第２半導体層または第１半導体と電気的に接続された第２導電体層、および
前記第１導電体層と第２導電体層とを絶縁する電気絶縁層
を具備することを特徴とするものである。 The power generation array for the photoelectric conversion device of the present invention is a power generation unit itself incorporated in the photoelectric conversion device, or a power generation unit obtained by dividing the power generation unit,
A first conductor layer in which a plurality of element support portions for supporting a large number of photoelectric conversion elements are arranged in parallel at intervals;
The photoelectric conversion element to each element support portion is supported independently of said first conductor layer, comprising a second semiconductor layer covering the first semiconductor and the surface of the spherical, the second semiconductor A photoelectric conversion element in which a layer has an opening exposing the first semiconductor, and the first semiconductor or the second semiconductor layer is electrically connected to the first conductor layer;
A second conductor layer provided individually and independently on each of the element support portions , and electrically connected to the second semiconductor layer or the first semiconductor of the photoelectric conversion element of the element support portion; and the first An electrical insulating layer for insulating the conductor layer and the second conductor layer is provided.

本発明の光電変換装置は、発電ユニットの単独または前記発電ユニットの複数を直列に電気的に接続してなる発電ブロックを備え、
前記発電ユニットは、球状の第１半導体およびその表面を被覆する第２半導体層を具備し、前記第２半導体層が前記第１半導体を露出させる開口部を有する複数の光電変換素子、前記光電変換素子をそれぞれ独立に支持するための素子支持部の複数を間隔を隔てて並列に配置するとともに、前記複数の素子支持部に支持された光電変換素子の第１半導体または第２半導体層と電気的に接続された第１導電体層、前記各素子支持部のそれぞれに個別に独立して設けられ、当該光電変換素子の第２半導体層または第１半導体と電気的に接続された第２導電体層、並びに前記第１導電体層と第２導電体層とを絶縁する電気絶縁層を具備する。
本発明は、さらに、上記の光電変換装置において、前記第１導電体層および第２導電体層のそれぞれの基材がアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、隣接する前記発電ユニットの一方の発電ユニットの第１導電体層と他方の発電ユニットの第２導電体層のそれぞれの端部同士が溶接されて、前記発電ユニットの複数が直列に接続されており、
前記発電ブロックの一方の端に位置する発電ユニットの第１導電体層および他方の端に位置する発電ユニットの第２導電体層のそれぞれに端子板が接続され、前記端子板はアルミニウムもしくはアルミニウム合金からなる基材シートと、該基材シートの片面側に結合された、少なくとも表面が銅、黄銅、錫、鉄、銀、および半田からなる群より選ばれた少なくとも一種を主成分とする金属層からなり、前記基材シート側が前記第１導電体層および第２導電体層のそれぞれに溶接されている光電変換装置を提供する。 The photoelectric conversion device of the present invention includes a power generation block formed by electrically connecting a single power generation unit or a plurality of the power generation units in series,
The power generation unit includes a spherical first semiconductor and a second semiconductor layer that covers a surface of the first semiconductor, a plurality of photoelectric conversion elements having an opening through which the second semiconductor layer exposes the first semiconductor, and the photoelectric conversion A plurality of element support portions for independently supporting the elements are arranged in parallel at intervals, and electrically connected to the first semiconductor or the second semiconductor layer of the photoelectric conversion element supported by the plurality of element support portions. A first conductor layer connected to the second conductive layer, and a second conductor provided separately and independently on each of the element support portions and electrically connected to the second semiconductor layer or the first semiconductor of the photoelectric conversion element And an electrically insulating layer that insulates the first conductor layer from the second conductor layer.
Furthermore, in the photoelectric conversion device according to the present invention, each base material of the first conductor layer and the second conductor layer is aluminum or an aluminum alloy, and the first power generation unit of one of the adjacent power generation units The ends of the first conductor layer and the second conductor layer of the other power generation unit are welded to each other, and a plurality of the power generation units are connected in series,
A terminal plate is connected to each of the first conductor layer of the power generation unit located at one end of the power generation block and the second conductor layer of the power generation unit located at the other end, and the terminal plate is made of aluminum or aluminum alloy And a metal layer mainly composed of at least one selected from the group consisting of copper, brass, tin, iron, silver, and solder, which is bonded to one side of the base sheet. The photoelectric conversion device is provided, wherein the base sheet side is welded to each of the first conductor layer and the second conductor layer.

本発明では、まず、多数の光電変換素子を複数の素子支持部に分けて第１導電体層に支持させ、各素子支持部のそれぞれに対応する部位の電気絶縁層の上に、各素子支持部毎に互いに独立した第２導電体層を形成することにより発電アレイを構成する。さらに、前記発電アレイを所定数に分割することにより一つ以上の素子支持部を有する発電ユニットを作製する。上記の発電アレイは単独で発電ユニットとすることもできる。   In the present invention, first, a large number of photoelectric conversion elements are divided into a plurality of element support portions and supported by the first conductor layer, and each element support is provided on the electrical insulating layer corresponding to each element support portion. A power generation array is formed by forming second conductor layers independent of each other. Further, a power generation unit having one or more element support portions is manufactured by dividing the power generation array into a predetermined number. The above power generation array can be used alone as a power generation unit.

上記のように、本発明による発電アレイを標準的な発電アレイとして、これを１以上の適宜の数に分割することにより、任意の数の素子支持部を有する、様々な仕様の光電変換装置に対応できる発電ユニットを効率的に得ることができる。これらの発電ユニットの単独もしくは、所定数を電気的に直列に接続することにより、所望の電圧、電力を備えた多様な光電変換装置を構成することが可能になる。さらに、本発明による複数の素子支持部を備えた発電ユニットを直列に接続して発電ブロックを構成することにより、発電ブロック同士を並列に接続という従来の煩雑な工程を解消もしくは効果的に削減できる。   As described above, the power generation array according to the present invention is used as a standard power generation array, and is divided into an appropriate number of one or more, so that photoelectric conversion devices of various specifications having an arbitrary number of element support portions can be obtained. A power generation unit that can be used can be obtained efficiently. By connecting these power generation units individually or in a predetermined number electrically in series, it is possible to configure various photoelectric conversion devices having desired voltage and power. Furthermore, the conventional complicated process of connecting power generating blocks in parallel can be eliminated or effectively reduced by connecting power generating units having a plurality of element support portions according to the present invention in series to form a power generating block. .

また、各素子支持部毎に独立した第２導電体層が電気的に接続されるので、発電アレイを分割する以前の工程において、各素子支持部毎の電気的特性のチエックが可能となる。これにより、特性不良箇所の特定が容易となり、不良素子の除外や短絡回路の解除などの処置を適切に施すことができる。さらに、前記処置を施しても一定レベルの特性が得られない場合でも、当該素子支持部のみの限定的な不良に止まるので、工程不良による損害を効果的に削減できる。   In addition, since the independent second conductor layer is electrically connected to each element support portion, the electrical characteristics of each element support portion can be checked in the step before dividing the power generation array. As a result, it becomes easy to identify a characteristic defect location, and it is possible to appropriately take measures such as removing a defective element and releasing a short circuit. Further, even when the above-mentioned treatment is not performed, a certain level of characteristics cannot be obtained, so that only a limited defect of the element support portion is limited, so that damage due to process defects can be effectively reduced.

本発明により、光電変換装置に組み込まれる発電ユニット相互間の並列接続工程が不要もしくは簡素化されるとともに、一種の仕様の発電アレイから、多種の仕様の発電ユニットが得られる。さらに、内部短絡、電気的接続不良、素子の特性不良などに起因する工程中の損失を低減することができる。これらの効果により、低コスト、高信頼性の光電変換装置を提供することができる。   According to the present invention, the parallel connection process between the power generation units incorporated in the photoelectric conversion device is unnecessary or simplified, and power generation units of various specifications can be obtained from a power generation array of a kind of specification. Furthermore, loss during the process due to internal short circuit, poor electrical connection, poor device characteristics, and the like can be reduced. With these effects, a low-cost and highly reliable photoelectric conversion device can be provided.

本発明の発電アレイにおいては、第1導電体層の素子支持部間の少なくとも一つを、発電アレイを分割するための切断予定部とすることが好ましい。また、第１導電体層の各素子支持部は相互に区画され、各素子支持部に同数の素子が同一のパターンで支持されていることが好ましい。また、上記の各素子支持部の外周部には鍔部が設けられ、前記の切断予定部が各素子支持部間の鍔部のほぼ中央部に位置することが好ましい。   In the power generation array of the present invention, it is preferable that at least one of the element support portions of the first conductor layer be a planned cutting portion for dividing the power generation array. Moreover, it is preferable that each element support part of a 1st conductor layer is divided mutually, and the same number of elements are supported by the same pattern by each element support part. Moreover, it is preferable that a collar part is provided in the outer peripheral part of each said element support part, and the said cutting plan part is located in the approximate center part of the collar part between each element support part.

本発明における第1導電体層は、複数の方形の素子支持部、およびそれぞれの素子支持部を囲み、素子支持部より一段高くなった鍔部からなり、前記素子支持部の配列方向に沿って一体に連なった鍔部の一対の帯状の部分に、ガイド孔を有することが好ましい。このガイド孔は、各工程において第1導電体層を高精度で所定の部位に位置決めするために有効である。さらに本発明においては、多数の素子支持部が一定間隔で形成されたフープ状の長尺の第1導電体層を用いれば、連続的な工程によって効率的に発電ユニットを作製することが可能となる。   The first conductor layer according to the present invention includes a plurality of rectangular element support portions, and a flange that surrounds each of the element support portions and is one step higher than the element support portions, and extends along the arrangement direction of the element support portions. It is preferable to have a guide hole in a pair of band-shaped portions of the flange portion that are integrally connected. This guide hole is effective in positioning the first conductor layer at a predetermined site with high accuracy in each step. Furthermore, in the present invention, if a long hoop-shaped first conductor layer in which a large number of element support portions are formed at regular intervals is used, a power generation unit can be efficiently produced by a continuous process. Become.

また、第１導電体層は平板状であってもよいが、各素子支持部は、光電変換素子を一個ずつ支持するための複数の孔を有することが好ましい。さらに、各素子支持部は、上記の孔を底部に有する複数の凹部を隣接して表面に有し、凹部の内面に反射鏡層を有することが好ましい。   Moreover, although a 1st conductor layer may be flat form, it is preferable that each element support part has a some hole for supporting a photoelectric conversion element one by one. Furthermore, it is preferable that each element support portion has a plurality of concave portions having the above-described holes at the bottom adjacent to each other on the surface, and a reflecting mirror layer on the inner surface of the concave portion.

本発明における光電変換素子は、第２半導体層の表面を被覆する反射防止膜を有し、第２半導体層および反射防止膜が第１半導体を露出させる開口部をそれぞれ同部位に有するものであることが好ましい。   The photoelectric conversion element in the present invention has an antireflection film that covers the surface of the second semiconductor layer, and the second semiconductor layer and the antireflection film each have an opening that exposes the first semiconductor at the same portion. It is preferable.

本発明の発電アレイにおける第1導電体層および第２導電体層の主材料は、導電性の金属シートであることが好ましい。第1導電体層の材料は銅、ニッケルなどの導電性材料を使用できるが、アルミニウムあるいはアルミニウムを主成分とする合金が好ましい。導電性および反射性に優れた銀などの層を、メッキ、スパッタ、又は真空蒸着などで凹部の内面に形成すれば、導電体および反射鏡としての機能が高まり、光電変換装置の出力を増大させることができる。   The main material of the first conductor layer and the second conductor layer in the power generation array of the present invention is preferably a conductive metal sheet. The material of the first conductor layer can be a conductive material such as copper or nickel, but aluminum or an alloy containing aluminum as a main component is preferable. If a layer such as silver having excellent conductivity and reflectivity is formed on the inner surface of the recess by plating, sputtering, or vacuum deposition, the function as a conductor and a reflecting mirror is enhanced and the output of the photoelectric conversion device is increased. be able to.

本発明の光電変換装置は、第1導電体層および第２導電体層のそれぞれの基材がアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、隣接する前記発電ユニットの一方の発電ユニットの第1導電体層と他方の発電ユニットの第２導電体層のそれぞれの端部同士が溶接されて、発電ユニットの複数が直列に接続された発電ブロックを備えていることが好ましい。   In the photoelectric conversion device of the present invention, each of the first conductor layer and the second conductor layer is made of aluminum or an aluminum alloy, and the first conductor layer of the one power generation unit of the adjacent power generation unit and the other It is preferable to provide a power generation block in which the ends of the second conductor layers of the power generation unit are welded to each other and a plurality of power generation units are connected in series.

本発明の光電変換装置においては、上記発電ブロックの一方の端に位置する発電ユニットの第１導電体層および他方の端に位置する発電ユニットの第２導電体層のそれぞれに端子板が接続され、該端子板はアルミニウムもしくはアルミニウム合金からなる基材シートと、該基材シートの片面側に結合された、少なくとも表面が銅、黄銅、錫、鉄、銀、および半田からなる群より選ばれた少なくとも一種を主成分とする金属層からなり、基材シート側が第1導電体層および第２導電体層のそれぞれに溶接されていることが好ましい。   In the photoelectric conversion device of the present invention, a terminal plate is connected to each of the first conductor layer of the power generation unit located at one end of the power generation block and the second conductor layer of the power generation unit located at the other end. The terminal plate is selected from the group consisting of a base sheet made of aluminum or an aluminum alloy, and at least a surface bonded to one side of the base sheet, made of copper, brass, tin, iron, silver, and solder. It is preferable that the base material sheet side is welded to each of the first conductor layer and the second conductor layer.

本発明の光電変換装置の製造方法においては、前記の光電変換装置用アレイを、所定数の発電ユニットに分割する工程を含むことが好ましい。さらに、発電ユニット、の複数を直列に接続する工程を含むことが好ましい。   In the manufacturing method of the photoelectric conversion apparatus of this invention, it is preferable to include the process of dividing | segmenting the said array for photoelectric conversion apparatuses into a predetermined number of electric power generation units. Furthermore, it is preferable to include a step of connecting a plurality of power generation units in series.

本発明における代表的な第1導電体層の平面図を図１（１）に示し、図１（２）には素子支持部内の凹部とその底部に設けられた孔の部分の拡大図を示す。この第1導電体層２０は、例えば、厚さ０．２ｍｍのアルミニウム薄板をプレス加工して作製される。第1導電体層２０には、素子支持部２７が、４個形成され、各素子支持部２７内には、底部に孔２２を有する多数の凹部２１が形成されている。これらの孔は、各素子支持部において同じ数だけ規則的に配列している。凹部２１は蜂の巣状に密に形成され、底になるほど狭く、それらの各開口端２３は六角形であって相互に隣接し、その底部に形成された孔２２は素子の外径より小さい。   A plan view of a typical first conductor layer in the present invention is shown in FIG. 1 (1), and FIG. 1 (2) shows an enlarged view of a concave portion in the element support portion and a hole portion provided in the bottom portion thereof. . The first conductor layer 20 is produced, for example, by pressing an aluminum thin plate having a thickness of 0.2 mm. Four element support portions 27 are formed in the first conductor layer 20, and a large number of recesses 21 having holes 22 at the bottom are formed in each element support portion 27. These holes are regularly arranged in the same number in each element support portion. The recesses 21 are densely formed in a honeycomb shape and become narrower toward the bottom. Their open ends 23 are hexagonal and adjacent to each other, and the holes 22 formed in the bottoms are smaller than the outer diameter of the element.

各素子支持部２７の周囲には鍔部２５が設けられ、該鍔部２５は素子支持部２７より一段高くなった位置にある。即ち、鍔部２５は、素子を個々に取り付ける凹部２１の開口端２３とほぼ同一もしくはやや低い位置にある。第1導電体層２０の長手方向（素子支持部の配列方向）に沿って一体に連なった部分の鍔部のうち、一方の側の帯状の鍔部２５aには素子支持部２７毎に３個のガイド孔２６aが形成されている。他方の側の鍔部２５ｂには、素子支持部毎に1個の突起部２９が設けられ、その突起部にはガイド孔２６ｂが形成されている。隣接する素子支持部は互いの鍔部によって隔てられており、後の工程で発電アレイを分割する場合には、隣接する素子支持部の長手方向の鍔部２５ｃおよび２５ｄの境界線２８の少なくとも一つの線に沿って切断される。   A flange portion 25 is provided around each element support portion 27, and the flange portion 25 is at a position higher than the element support portion 27. That is, the flange portion 25 is substantially the same as or slightly lower than the opening end 23 of the recess 21 to which the elements are individually attached. Of the flange portions of the first conductor layer 20 that are integrally connected along the longitudinal direction (the direction in which the element support portions are arranged), three band support flanges 25a on one side are provided for each element support portion 27. The guide hole 26a is formed. On the other side flange portion 25b, one projection portion 29 is provided for each element support portion, and a guide hole 26b is formed in the projection portion. Adjacent element support portions are separated from each other by the flanges. When the power generation array is divided in a later process, at least one of the boundary lines 28 of the longitudinal flanges 25c and 25d of the adjacent element support portions. Cut along two lines.

第２導電体層は、通常、電気絶縁層上に接合した金属シートにより構成されるが、ＩＴＯ（Ｉｎ2Ｏ3−ＳｎＯ2）などの導電性の薄膜により構成してもよい。上記の金属シートは電気絶縁層の孔を通して導電性ペーストや導体バンプなどの層間接続部により、第1半導体と電気的に接続される。金属シートとしては、通常はアルミニウムシート、あるいはアルミニウムを主成分とする合金のシートを用いるが、銅、ニッケルなどの金属のシートであってもよい。無孔性のシート以外に、例えば厚さ１５〜１００μｍ程度の薄板に多数の孔を設けた多孔性シートを用いる場合もある。 The second conductor layer is usually composed of a metal sheet bonded on the electrical insulating layer, but may be composed of a conductive thin film such as ITO (In 2 O 3 —SnO 2 ). The metal sheet is electrically connected to the first semiconductor through interlayer connection portions such as conductive paste and conductive bumps through holes in the electrical insulating layer. As the metal sheet, an aluminum sheet or a sheet of an alloy containing aluminum as a main component is usually used, but a metal sheet such as copper or nickel may be used. In addition to the non-porous sheet, for example, a porous sheet in which a large number of holes are provided in a thin plate having a thickness of about 15 to 100 μm may be used.

本発明における光電変換素子について詳細に説明する。素子の中核を構成する球状の第１半導体は、例えば、極微量のホウ素を含むｐ型多結晶シリコン塊を坩堝内に供給し、不活性ガス雰囲気中で溶融させ、この融液を坩堝底部の微小なノズル孔から滴下させ、その液滴を自然落下中に冷却して固化させることにより作製できる。この第１半導体は、多結晶または単結晶のｐ型半導体である。通常は、その表面を研磨し、さらにエッチングなどにより表面層の約５０μｍを除去した後、球状の第１半導体として用いる。   The photoelectric conversion element in the present invention will be described in detail. For example, the spherical first semiconductor constituting the core of the element is supplied with a p-type polycrystalline silicon lump containing a very small amount of boron in a crucible and melted in an inert gas atmosphere. It can be produced by dripping from a minute nozzle hole and cooling and solidifying the droplet during natural fall. The first semiconductor is a polycrystalline or single crystal p-type semiconductor. Usually, after polishing the surface and further removing about 50 μm of the surface layer by etching or the like, it is used as a spherical first semiconductor.

ｐ型の第１半導体を、例えば、オキシ塩化リンを拡散源として８００〜９５０℃で１０〜３０分間熱処理することにより、その表面に、第２半導体層、即ちｎ型半導体層として、厚さ約０．５μｍ程度の燐の拡散層が形成される。上記の素子とは逆に、第１半導体がｎ型半導体であり、第２半導体層がｐ型半導体層であってもよい。第１半導体は、芯体の外周面に第１半導体層が被覆されたものや、中心付近が空洞のものであってもよい。第１半導体は、真球が好ましいが、ほぼ球状であればよい。第１半導体の直径は、通常０．５〜２ｍｍであり、０．８〜１．２ｍｍが好ましい。   The p-type first semiconductor is heat-treated at 800 to 950 ° C. for 10 to 30 minutes using, for example, phosphorus oxychloride as a diffusion source, so that the second semiconductor layer, that is, the n-type semiconductor layer has a thickness of about A phosphorus diffusion layer of about 0.5 μm is formed. Contrary to the above element, the first semiconductor may be an n-type semiconductor and the second semiconductor layer may be a p-type semiconductor layer. The first semiconductor may be one in which the first semiconductor layer is coated on the outer peripheral surface of the core body, or the one near the center may be hollow. The first semiconductor is preferably a true sphere, but it may be substantially spherical. The diameter of the first semiconductor is usually 0.5 to 2 mm, preferably 0.8 to 1.2 mm.

光電変換素子は、結晶シリコン半導体を主成分とする以外に、化合物半導体などからなってもよく、アモルファス材料などからなってもよい。また、素子は、第１半導体と第２半導体層の界面にノンドープ層を形成したｐｉｎ形構造のもの、ＭＩＳ形、ショットキーバリヤ形、ホモ接合形、またはヘテロ接合形などの構成を有していてもよい。   In addition to a crystalline silicon semiconductor as a main component, the photoelectric conversion element may be made of a compound semiconductor or the like, or may be made of an amorphous material. The device has a pin type structure in which a non-doped layer is formed at the interface between the first semiconductor and the second semiconductor layer, a MIS type, a Schottky barrier type, a homojunction type, or a heterojunction type. May be.

第１半導体１の表面に第２半導体層２が形成されている素子１０Ａを図２（１）に示す。第２半導体層２に開口部４を形成した素子１０Ｂを図２（２）に示す。第２半導体層２および第１半導体１が部分的に削りとられて第１半導体の露出部３が形成されている。第１半導体の露出部３に導電層６が形成されている素子１０Ｃを図２（３）に示す。図３には第２半導体層２上に反射防止膜５が形成されている素子を示す。図３（１）は図２（１）の素子に対応するもので、これを加工すれば、図３（２）および図３（３）に示すような素子とすることができる。図２（３）および図３（３）の導電層６は、例えば、第１半導体の露出部３に導電性ペーストを塗着し、高温で熱処理することにより形成される。   An element 10A in which the second semiconductor layer 2 is formed on the surface of the first semiconductor 1 is shown in FIG. An element 10B in which the opening 4 is formed in the second semiconductor layer 2 is shown in FIG. The second semiconductor layer 2 and the first semiconductor 1 are partially cut away to form an exposed portion 3 of the first semiconductor. FIG. 2C shows an element 10C in which the conductive layer 6 is formed on the exposed portion 3 of the first semiconductor. FIG. 3 shows an element in which an antireflection film 5 is formed on the second semiconductor layer 2. FIG. 3 (1) corresponds to the element of FIG. 2 (1), and if this is processed, an element as shown in FIGS. 3 (2) and 3 (3) can be obtained. The conductive layer 6 shown in FIGS. 2 (3) and 3 (3) is formed, for example, by applying a conductive paste to the exposed portion 3 of the first semiconductor and performing a heat treatment at a high temperature.

導電層形成用の導電性ペーストは、銀、金、銅、ニッケルなどの金属あるいはそれらの合金の粉末などからなる導電材、バインダー、および溶媒ないしは分散媒を含む導電性ペーストを使用できる。第１半導体がｐ型の場合はアルミニウム粉末、ｎ型の場合はリンもしくはリン化合物などの、それぞれの添加材を含むものが好ましい。塗着後の熱処理により、第１半導体とのオーミックな導電性に富む層が、導電層の第１半導体との接合面側に形成される。この導電性に富む層は、導電性ペースト中の上記添加材と第１半導体表面のシリコンとの合金層ないしは拡散層として形成されるもので、第１半導体と第２導電体層とを低抵抗で電気的に接続するために有効に作用する。   As the conductive paste for forming the conductive layer, a conductive paste containing a conductive material made of a metal such as silver, gold, copper, nickel, or an alloy thereof, a binder, and a solvent or dispersion medium can be used. In the case where the first semiconductor is p-type, those containing respective additives such as aluminum powder and in the case of n-type are preferable. By the heat treatment after the coating, a layer rich in ohmic conductivity with the first semiconductor is formed on the bonding surface side of the conductive layer with the first semiconductor. The conductive layer is formed as an alloy layer or a diffusion layer of the additive in the conductive paste and silicon on the surface of the first semiconductor, and the first semiconductor and the second conductive layer are made to have a low resistance. It works effectively for electrical connection with.

図３の各素子の反射防止膜には、例えば、溶液析出法、霧化法またはスプレー法などで形成したＺｎＯ、ＳｎＯ2またはＩＴＯなどを主体とする薄膜を適用することができる。これらの素子は、第２半導体層と第1導電体層とが反射防止膜を介して電気的に接続される場合が多いので、反射防止膜は導電性を有することが好ましい。特に、フッ素およびアンチモンの少なくとも一方をドープした、厚さ５０〜１００ｎｍの導電性のＳｎＯ2膜が好ましい。例えば、第２半導体層形成済みの多数の素子を加熱板上において回転させながら４００〜６００℃に加熱し、フッ化アンモニウム、フッ酸、五塩化アンチモンまたは三塩化アンチモンなどのドープ材料および四塩化錫、二塩化ジメチル錫またはトリメチル塩化錫などの錫化合物の溶液の微粒子を、素子表面に吹きつけることにより、ほぼ一定厚みの導電性ＳｎＯ2膜が形成される。 For example, a thin film mainly composed of ZnO, SnO 2 or ITO formed by a solution deposition method, an atomization method, a spray method, or the like can be applied to the antireflection film of each element in FIG. In these elements, since the second semiconductor layer and the first conductor layer are often electrically connected via an antireflection film, the antireflection film preferably has conductivity. In particular, a conductive SnO 2 film having a thickness of 50 to 100 nm doped with at least one of fluorine and antimony is preferable. For example, a large number of elements on which the second semiconductor layer has been formed are heated on a heating plate to 400 to 600 ° C., and doped materials such as ammonium fluoride, hydrofluoric acid, antimony pentachloride or antimony trichloride, and tin tetrachloride By spraying fine particles of a solution of a tin compound such as dimethyltin dichloride or trimethyltin chloride on the surface of the element, a conductive SnO 2 film having a substantially constant thickness is formed.

本発明における電気絶縁層は、通常、電気絶縁性シートを第1導電体層の裏面側に接合することにより形成される。電気絶縁性シートとしては、例えば、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、および、ポリカーボネイト、ポリテトラフルオロエチレン、熱可塑性ポリイミドおよびポリエーテルエーテルケトンなどの熱可塑性樹脂のシートないしはフィルムが用いられる。特に好ましい電気絶縁性シートは半硬化状態の樹脂シートであり、半硬化状態のエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂もしくはこれを主体とするシート、および基材シートの両面に半硬化状態の熱硬化性樹脂層を形成したシートなどがある。   The electric insulating layer in the present invention is usually formed by bonding an electric insulating sheet to the back surface side of the first conductor layer. As the electrically insulating sheet, for example, a thermosetting resin such as an epoxy resin and a sheet or film of a thermoplastic resin such as polycarbonate, polytetrafluoroethylene, thermoplastic polyimide, and polyetheretherketone are used. A particularly preferable electrical insulating sheet is a semi-cured resin sheet, a thermosetting resin such as a semi-cured epoxy resin or a sheet mainly composed of this, and a semi-cured thermoset on both surfaces of the base sheet. There is a sheet on which a resin layer is formed.

これら半硬化状態の樹脂シートは、第1導電体層の裏面に熱圧着する際の加熱により、適度な柔軟性と粘着性が付与されて第1導電体層に強固に密着する。さらに、この樹脂シートに金属シートを熱圧着して第２導電体層を形成する際の加熱・加圧により、接着剤を用いることなく、樹脂シートを介して第1導電体層および金属シートを強固に結合させることができる。   These semi-cured resin sheets are imparted with appropriate flexibility and tackiness by heating when thermocompression-bonded to the back surface of the first conductor layer, and firmly adhere to the first conductor layer. Furthermore, the first conductor layer and the metal sheet are bonded via the resin sheet without using an adhesive by heating and pressurizing when the metal sheet is thermocompression bonded to the resin sheet to form the second conductor layer. It can be firmly bonded.

本発明においては、第１半導体が第１導電体層に電気的に接続され、第２半導体層が第２導電体層に電気的に接続される場合と、その逆に、第２半導体層が第１導電体層に電気的に接続され、第１半導体が第２導電体層に電気的に接続される場合がある。以下には、代表例として、後者の場合の光電変換装置用発電アレイ、光電変換装置およびその製造方法の実施形態について具体的に説明する。   In the present invention, the first semiconductor is electrically connected to the first conductor layer and the second semiconductor layer is electrically connected to the second conductor layer, and vice versa. In some cases, the first semiconductor layer is electrically connected to the first conductor layer, and the first semiconductor is electrically connected to the second conductor layer. Hereinafter, as representative examples, embodiments of the power generation array for the photoelectric conversion device, the photoelectric conversion device, and the manufacturing method thereof in the latter case will be specifically described.

１）光電変換装置用発電アレイの代表的な実施形態
本実施形態は、第1導電体層に装着する段階で用いる素子の形態に対応して、三種類に大別される。以下に、それぞれの場合の実施形態を詳細に説明する。 1) Representative Embodiment of Power Generation Array for Photoelectric Conversion Device This embodiment is roughly divided into three types corresponding to the form of the element used in the stage of mounting on the first conductor layer. Hereinafter, embodiments in each case will be described in detail.

１−（１） 図２（１）または図３（１）の素子を用いる場合、
まず、例えば、図２（１）の素子１０Ａを図１の第1導電体層の孔の部分に固定した組立体を準備する。図４に示す組立体３０Ａは、素子１０Ａの第２半導体層２が第1導電体層２０の凹部２１の孔の縁部に導電性接着剤２４により接続され、かつ素子１０Ａの一部が第1導電体層２０の裏面側に臨んでいる。図４には、図１（２）のＩＶ−ＩＶ線で切った断面図に相当する第1導電体層の一部のみを示している。第1導電体層２０には４個の素子支持部２７が設けられ、各素子支持部には約１８００個の素子が支持されている。各素子支持部のサイズは約５０×１５０ｍｍであり、相互に約５ｍｍの間隔をおいて配列されている。 1- (1) When using the device of FIG. 2 (1) or FIG. 3 (1),
First, for example, an assembly is prepared in which the element 10A of FIG. 2A is fixed to the hole portion of the first conductor layer of FIG. In the assembly 30A shown in FIG. 4, the second semiconductor layer 2 of the element 10A is connected to the edge of the hole of the recess 21 of the first conductor layer 20 by the conductive adhesive 24, and a part of the element 10A is the first. 1 Facing the back side of the conductor layer 20. FIG. 4 shows only a part of the first conductor layer corresponding to the cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. The first conductor layer 20 is provided with four element support portions 27, and each element support portion supports approximately 1800 elements. Each element support portion has a size of about 50 × 150 mm and is arranged with an interval of about 5 mm therebetween.

導電性接着剤２４は、第1導電体層の孔の周縁部にリング状に塗着される。組立体３０Ａは、塗着された接着剤が乾燥する以前に、第1導電体層に素子を配置し、加熱して接着剤を固化させることにより構成される。導電性接着剤には、銀、アルミニウム、銅、ニッケルなどの導電材、バインダー、および溶媒ないしは分散媒を含む導電性ペーストを使用できる。   The conductive adhesive 24 is applied in a ring shape around the periphery of the hole of the first conductor layer. The assembly 30A is configured by placing elements on the first conductor layer and heating to solidify the adhesive before the applied adhesive dries. As the conductive adhesive, a conductive paste containing a conductive material such as silver, aluminum, copper, or nickel, a binder, and a solvent or dispersion medium can be used.

第２半導体層が反射防止膜で被覆された図３（１）の素子を第１導電体層に固定する場合には、第２半導体層は、導電性の反射防止膜を介して、導電性接着剤により第１導電体層に電気的に接続される。   When the element shown in FIG. 3A, in which the second semiconductor layer is coated with the antireflection film, is fixed to the first conductor layer, the second semiconductor layer is conductive through the conductive antireflection film. It is electrically connected to the first conductor layer by an adhesive.

次いで、組立体３０Ａに支持された素子１０の第1導電体層２０の裏面側に臨む部位に第１半導体の露出部１３を形成する（図５（１））。具体的には、エッチング、もしくはサンドブラスト、ブラッシングなどの機械的な研磨、またはこれらの併用などにより素子の表面層（厚さ約１〜３μｍ）を除去する。除去される表面層は、第１半導体の極く表面の層とその上の第２半導体層であり、図３（１）の素子を用いる場合は、その上の反射防止膜を含む。   Next, an exposed portion 13 of the first semiconductor is formed at a portion facing the back side of the first conductor layer 20 of the element 10 supported by the assembly 30A (FIG. 5 (1)). Specifically, the surface layer (thickness: about 1 to 3 μm) of the element is removed by etching, mechanical polishing such as sand blasting or brushing, or a combination thereof. The surface layer to be removed is a layer on the surface of the first semiconductor and the second semiconductor layer thereon, and when the element of FIG. 3A is used, an antireflection film thereon is included.

第１半導体の露出部１３には導電層を形成するのが好ましい。まず、前記の導電層形成用の導電性ペーストを第１半導体の露出部１３に塗着し、直径約３００μｍ、厚さ約５０μｍの塗布層を形成する。次いで、この塗布層にＹＡＧレーザを照射して導電層１６を形成する（図５（２））。このレーザ照射により局所的に高温の熱処理が施され、第１半導体の露出面のシリコンとペースト内のアルミニウムとの合金層が形成される。この合金層は、第１半導体と第２導電体層との低抵抗の電気的接続に寄与する。導電層は上記の合金層を主体とした薄肉の層である。   A conductive layer is preferably formed on the exposed portion 13 of the first semiconductor. First, the conductive paste for forming the conductive layer is applied to the exposed portion 13 of the first semiconductor to form a coating layer having a diameter of about 300 μm and a thickness of about 50 μm. Next, the coating layer is irradiated with a YAG laser to form a conductive layer 16 (FIG. 5 (2)). By this laser irradiation, a high temperature heat treatment is locally performed, and an alloy layer of silicon on the exposed surface of the first semiconductor and aluminum in the paste is formed. This alloy layer contributes to the low resistance electrical connection between the first semiconductor and the second conductor layer. The conductive layer is a thin layer mainly composed of the above alloy layer.

第１半導体の露出部もしくは上記の導電層の上には、後の工程でレーザ照射により電気絶縁層に孔を開け易くするために、導電性ペーストの塗布層を形成することが好ましい。導電性ペーストは、銀、銅、ニッケルおよび金のうちの少なくとも一種の導電材を含むものを使用できる。第１半導体の露出部の直径が０．４〜０．７ｍｍの場合には、塗布層の直径は０．２〜０．５ｍｍ、厚みは５０〜１００μｍが好ましい。図５（３）に、図５（２）の導電層６の上に導電性ペーストの塗布層７を形成した状態を示す。導電層１６は単独でも電極の機能を有するが、上記のように、導電層１６と導電性ペーストの塗布層７の双方で電極の機能を果たすこともできる。導電性ペーストの塗布層７は、加熱して固化することが好ましい。   A coating layer of a conductive paste is preferably formed on the exposed portion of the first semiconductor or the conductive layer in order to easily open a hole in the electrical insulating layer by laser irradiation in a later step. As the conductive paste, one containing at least one conductive material of silver, copper, nickel and gold can be used. When the diameter of the exposed portion of the first semiconductor is 0.4 to 0.7 mm, the diameter of the coating layer is preferably 0.2 to 0.5 mm and the thickness is preferably 50 to 100 μm. FIG. 5 (3) shows a state in which a conductive paste coating layer 7 is formed on the conductive layer 6 in FIG. 5 (2). The conductive layer 16 alone has the function of an electrode. However, as described above, both the conductive layer 16 and the conductive paste coating layer 7 can also function as an electrode. The conductive paste coating layer 7 is preferably solidified by heating.

次に、第１導電体層の裏面に電気絶縁層を接合する。例えば、半硬化状態のエポキシ樹脂からなる樹脂シート４０を図５（３）の組立体の第1導電体層２０の裏面に軽く圧着して仮固定した後、二枚の熱盤で挟んで加圧することにより、樹脂シート４０は、第1導電体層２０の裏面に貼り付ける（図６（１））。樹脂シートを用いる方法以外に、第1導電体層の裏面に樹脂ペーストを塗布し乾燥することにより形成された樹脂層を電気絶縁層とすることもできる。樹脂ペーストには、ポリイミド系、シリコーン系、ウレタン系、アクリル系などの樹脂を有機溶媒や水に溶解または分散させたものを用いる。   Next, an electrical insulating layer is bonded to the back surface of the first conductor layer. For example, a resin sheet 40 made of a semi-cured epoxy resin is lightly pressed and temporarily fixed to the back surface of the first conductor layer 20 of the assembly shown in FIG. 5 (3), and then sandwiched between two hot plates. By pressing, the resin sheet 40 is attached to the back surface of the first conductor layer 20 (FIG. 6 (1)). In addition to the method using a resin sheet, a resin layer formed by applying a resin paste to the back surface of the first conductor layer and drying can be used as an electrical insulating layer. As the resin paste, one obtained by dissolving or dispersing a polyimide resin, a silicone resin, a urethane resin, an acrylic resin, or the like in an organic solvent or water is used.

次いで、第１半導体の露出部の少なくとも一部が対向する部位の電気絶縁層にレーザを照射することにより、該部位の電気絶縁層に孔を開ける。前記の導電性ペーストの塗布層に含まれる銀などの金属に対しての炭酸ガスレーザの反射率が高いので、この塗布層を電気絶縁層の下地として形成しておけば、被照射部位にレーザのエネルギーが集中的に吸収される。これにより、所定の位置に所定の寸法・形状の孔を、より正確に開けることができる。この孔は後の工程で各素子の第１半導体を第２導電体層に接続するための導電路となる。   Next, by irradiating the electrical insulating layer in a region where at least a part of the exposed portion of the first semiconductor opposes, a hole is formed in the electrical insulating layer in the region. Since the reflectivity of the carbon dioxide laser with respect to a metal such as silver contained in the coating layer of the conductive paste is high, if this coating layer is formed as a base of the electrical insulating layer, the laser beam is irradiated on the irradiated site. Energy is absorbed intensively. Thereby, a hole of a predetermined size and shape can be opened more accurately at a predetermined position. This hole becomes a conductive path for connecting the first semiconductor of each element to the second conductor layer in a later step.

図６（１）の組立体の電気絶縁層に孔を開ける工程を図６（２）に示す。樹脂シート４０の、導電性ペーストの塗布層７に対向する部位に、炭酸ガスレーザ照射装置１１によりレーザ１２を照射する。これにより、厚さ７５μｍの樹脂シート４０を貫通する直径約０．３ｍｍの孔４２が開けられ、その孔４２の内部に導電性ペーストの塗布層７が露出する。   FIG. 6 (2) shows a process of making a hole in the electrical insulating layer of the assembly of FIG. 6 (1). A portion of the resin sheet 40 facing the conductive paste coating layer 7 is irradiated with the laser 12 by the carbon dioxide laser irradiation device 11. As a result, a hole 42 having a diameter of about 0.3 mm that penetrates the resin sheet 40 having a thickness of 75 μm is formed, and the conductive paste coating layer 7 is exposed inside the hole 42.

図６（２）の工程を経た組立体の各素子支持部のそれぞれに対応する互いに分離された金属シートを電気絶縁層の上に接合し、この金属シートと該素子支持部内の素子の第２半導体層とを、電気絶縁層の孔を通して導電性の層間接続部により電気的に接続する。これにより、各素子支持部内の素子の第１半導体を相互に並列に接続する第２導電体層が形成される。   The metal sheets separated from each other corresponding to the respective element support portions of the assembly that has undergone the process of FIG. 6 (2) are joined on the electrical insulating layer, and this metal sheet and second elements of the elements in the element support portions are joined. The semiconductor layer is electrically connected by a conductive interlayer connection through a hole in the electrical insulating layer. Thereby, the 2nd conductor layer which connects the 1st semiconductor of the element in each element support part mutually in parallel is formed.

その代表的な実施形態は、導電路に導電性ペーストを充填した後、金属シートを電気絶縁層に接着する方法である。まず、図６（２）の組立体の樹脂シート４０の孔４２を満たすよりやや多量に孔内に導電性ペースト５５を充填する（図６（３））。導電性ペーストには、第1導電体層に素子を固定するために用いた導電性接着剤と同様のものを使用する。   A typical embodiment is a method of bonding a metal sheet to an electrical insulating layer after filling a conductive path in a conductive path. First, the hole is filled with the conductive paste 55 in a slightly larger amount than the hole 42 of the resin sheet 40 of the assembly shown in FIG. 6 (2) (FIG. 6 (3)). As the conductive paste, the same conductive adhesive as that used for fixing the element to the first conductor layer is used.

次いで、図６（３）の組立体の電気絶縁層に、素子支持部毎に、第２導電体層としての金属シートを個別に接着することにより発電アレイが構成される。図７（１）は、その発電アレイの部分的な縦断面図であり、図７（２）はこの発電アレイを金属シート側から見た平面図である。約１８００個の素子１０が装着された各素子支持部に対向する位置に、樹脂シート４０を介して、独立した４枚のアルミニウム製の金属シート７５を重ね合わせて加熱圧着した後、熱処理して導電性ペースト５５を固化し、同時に樹脂シートを硬化させる。これにより、各金属シート７５は樹脂シート４０に強固に接合し、かつ、各素子支持部内の各素子の第１半導体１は対応する金属シート７５に確実に電気的に接続される。   Next, a power generation array is configured by individually bonding a metal sheet as a second conductor layer for each element support portion to the electrical insulating layer of the assembly of FIG. FIG. 7A is a partial longitudinal sectional view of the power generation array, and FIG. 7B is a plan view of the power generation array as viewed from the metal sheet side. Four independent aluminum metal sheets 75 are stacked and heat-pressed on the resin sheet 40 at positions facing each element support portion on which about 1800 elements 10 are mounted, and then heat-treated. The conductive paste 55 is solidified, and at the same time, the resin sheet is cured. Thereby, each metal sheet 75 is firmly bonded to the resin sheet 40, and the first semiconductor 1 of each element in each element support portion is reliably electrically connected to the corresponding metal sheet 75.

金属シート７５の素子支持部と対向する部分７５ａは素子支持部とほぼ同サイズであり、第１半導体側の端子部となる部分７５ｂは第1導電体層２０の外側に突出している。素子支持部の配列方向に沿った第１導電体層の両端部のうち、ガイド孔２６ａが形成されている側では、樹脂シートの端４０ａは金属シートの端７５ｃのやや外側にある。これに対向する側では、突起部２９を除く部分の第１導電体層の端２０ａよりもやや外側に樹脂シートの端４０ｂがある。素子支持部の長手方向に沿った第１導電体層の両端部２０ｃおよび２０ｄでは、第１導電体層２０の端と樹脂シート４０の端とがそれぞれ重なっている。   A portion 75 a of the metal sheet 75 facing the element support portion is substantially the same size as the element support portion, and a portion 75 b serving as a terminal portion on the first semiconductor side protrudes outside the first conductor layer 20. Of the both ends of the first conductor layer along the arrangement direction of the element support portions, on the side where the guide hole 26a is formed, the end 40a of the resin sheet is slightly outside the end 75c of the metal sheet. On the opposite side, the resin sheet end 40b is slightly outside the end 20a of the first conductor layer except for the protrusion 29. At both end portions 20c and 20d of the first conductor layer along the longitudinal direction of the element support portion, the end of the first conductor layer 20 and the end of the resin sheet 40 overlap each other.

この発電アレイを分割して、例えば二つの発電ユニットを得る場合には、切断予定部３０である右から２番目の金属シート７５Ｘと３番目の金属シート７５Ｙ間のほぼ中央の線（双方の金属シート７５Ｘおよび７５Ｙのそれぞれに対向する二つの素子支持部の鍔部の境界線）に沿って発電ユニットを切断する。
第２半導体層２が反射防止膜５で被覆された図３（１）の素子を用いた場合にも上記と同様の方法により発電アレイを構成することができる。 When this power generation array is divided to obtain, for example, two power generation units, a substantially central line between the second metal sheet 75X and the third metal sheet 75Y from the right, which is the cutting scheduled portion 30, (both metals) The power generation unit is cut along the boundary line of the flanges of the two element support portions facing each of the sheets 75X and 75Y.
Even when the element of FIG. 3A in which the second semiconductor layer 2 is coated with the antireflection film 5 is used, the power generation array can be configured by the same method as described above.

導電路に充填された導電性ペーストが加熱されると、ペースト中の有機溶剤や樹脂などの揮発あるいは熱分解による気化成分が電気絶縁層と金属シートの間に介在し、両者間の接合や第１半導体と金属シートとの電気的導通が不安定になる場合がある。これを防止するためには、多数の通気孔を設けた金属シートを、個々の導電路に少なくとも通気孔の一部が対向するように、電気絶縁層に貼り合わせればよい。   When the conductive paste filled in the conductive path is heated, vaporized components due to volatilization or thermal decomposition of organic solvent and resin in the paste are interposed between the electrical insulating layer and the metal sheet, and the bonding or 1 The electrical continuity between the semiconductor and the metal sheet may become unstable. In order to prevent this, a metal sheet provided with a large number of vent holes may be bonded to the electrical insulating layer so that at least a part of the vent holes faces each conductive path.

次に、他の実施形態として、電気絶縁層と金属シートのそれぞれに、互いに連通する孔を設け、連通する二つの孔に導電性ペーストを充填し、固化して第２導電体層を形成することによって、発電アレイを構成する方法を説明する。   Next, as another embodiment, holes that communicate with each other are provided in each of the electrical insulating layer and the metal sheet, and the two holes that communicate with each other are filled with a conductive paste and solidified to form a second conductor layer. Thus, a method of configuring the power generation array will be described.

例えば、まず、図６（１）の組立体の樹脂シート４０に、第1導電体層の凹部の孔と対応する位置に孔４４を有するアルミニウム製の金属シート３５を貼り付ける（図８（１））。次いで、金属シートの孔４４内にレーザ１５を照射して、その部位の樹脂シート４０に孔５２を開ける（図８（２））。次いで、双方の孔５２および４４に導電性ペースト５５を充填し、これを固化する（図８（３））。これにより各素子の第１半導体が金属シートに電気的に接続される。図８（３）と同構造の発電アレイは、例えば、電気絶縁層と金属シートを順次、第1導電体層の裏面に接合するか、両者が一体化された複合シートを第1導電体層の裏面に接合した後、両者を連通する孔を形成し、その孔に導電性ペーストを充填して固化することによっても構成できる。   For example, first, an aluminum metal sheet 35 having a hole 44 at a position corresponding to the hole of the concave portion of the first conductor layer is attached to the resin sheet 40 of the assembly shown in FIG. )). Next, the laser beam 15 is irradiated into the hole 44 of the metal sheet, and a hole 52 is opened in the resin sheet 40 at that portion (FIG. 8 (2)). Next, the conductive paste 55 is filled in both the holes 52 and 44 and solidified (FIG. 8 (3)). Thereby, the first semiconductor of each element is electrically connected to the metal sheet. The power generation array having the same structure as in FIG. 8 (3) has, for example, an electrical insulating layer and a metal sheet that are sequentially joined to the back surface of the first conductor layer, or a composite sheet in which both are integrated is the first conductor layer. After bonding to the back surface, a hole that communicates the two is formed, and the hole is filled with a conductive paste and solidified.

以上の第２導電体層の形成方法においては、いずれも、固化された導電性ペーストを層間接続部としたが、第１半導体側に形成された導体バンプを層間接続部とすることもできる。例えば、図５（２）の組立体の第１半導体の露出部１３上の導電層１６上に円錐状の導体バンプを形成する。導体バンプは、比較的高粘度の導電性ペーストを、厚手のメタルマスクを用いて導電層上に塗布し、これを加熱して固化することにより形成される。導体バンプの先端部は先細状であり、電気絶縁層を貫通し、さらに金属シートに当接するに十分な１００〜３００μｍ程度の厚みが好ましい。   In any of the above methods for forming the second conductor layer, the solidified conductive paste is used as the interlayer connection portion. However, the conductor bump formed on the first semiconductor side can also be used as the interlayer connection portion. For example, conical conductor bumps are formed on the conductive layer 16 on the exposed portion 13 of the first semiconductor of the assembly shown in FIG. The conductive bump is formed by applying a conductive paste having a relatively high viscosity on a conductive layer using a thick metal mask, and heating and solidifying the conductive paste. The tip end portion of the conductor bump is tapered, and preferably has a thickness of about 100 to 300 μm sufficient to penetrate the electrical insulating layer and contact the metal sheet.

次いで、第1導電体層２０の裏面に樹脂シート４０を重ね合わせて加圧し、両者を貼り合わせるとともに導体バンプ８の先端部を樹脂シート４０から突き抜けさせる（図９（１））。さらに、金属シート４５を樹脂シート４０に重ね合わせて加圧することにより、両者を貼り合わせるとともに、塑性変形させた導体バンプ８の先端部を金属シート４５に当接させる（図９（２））。これにより、導体バンプを層間接続部として、金属シートと各素子の第１半導体が電気的に接続された第２導電体層が形成される。   Next, the resin sheet 40 is superposed on the back surface of the first conductor layer 20 and pressed, the two are bonded together, and the leading end of the conductor bump 8 is penetrated from the resin sheet 40 (FIG. 9 (1)). Further, the metal sheet 45 is superposed on the resin sheet 40 and pressed to bond them together, and the tip of the conductive bump 8 plastically deformed is brought into contact with the metal sheet 45 (FIG. 9 (2)). Thus, a second conductor layer in which the metal sheet and the first semiconductor of each element are electrically connected is formed using the conductor bump as an interlayer connection portion.

以上の各実施形態では、素子の第１半導体の一部に露出部を形成した後、第１導電体層の裏面側に電気絶縁層を形成したが、電気絶縁層を形成した後、第１半導体の露出部を形成する方法を採ることもできる。その実施形態を図１０に沿って説明する。   In each of the embodiments described above, the exposed portion is formed on a part of the first semiconductor of the element, and then the electrical insulating layer is formed on the back surface side of the first conductor layer. A method of forming an exposed portion of the semiconductor can also be adopted. The embodiment will be described with reference to FIG.

まず、図４の組立体を用意し、その第１導電体層２０の裏面側に半硬化状態の樹脂シート４０を貼り付ける（図１０(１)）。次いで、レーザ照射により、樹脂シート４０に孔６２を開ける（図１０(２)）。次いで、孔６２内の第２半導体層２をエッチングにより除去し、第１半導体１の露出部３３を形成する（図１０(３)）。次いで、該露出部に導電性ペーストを塗布し、これにレーザを照射して、導電層３６を形成する（図１０(４)）。次いで、孔６２内に、その孔を満たすよりやや多量に導電性ペースト６５を充填した後、４個の素子支持部のそれぞれに対向させて、金属シート７５を貼り付け、これを加熱して、導電性ペースト６５および樹脂シート４０を固化させることにより、発電アレイを構成する（図１０(５)）。   First, the assembly of FIG. 4 is prepared, and the semi-cured resin sheet 40 is attached to the back surface side of the first conductor layer 20 (FIG. 10 (1)). Next, a hole 62 is opened in the resin sheet 40 by laser irradiation (FIG. 10 (2)). Next, the second semiconductor layer 2 in the hole 62 is removed by etching to form an exposed portion 33 of the first semiconductor 1 (FIG. 10 (3)). Next, a conductive paste is applied to the exposed portion, and this is irradiated with a laser to form a conductive layer 36 (FIG. 10 (4)). Next, after filling the hole 62 with a slightly larger amount of the conductive paste 65 than filling the hole, the metal sheet 75 is attached to face each of the four element support portions, and this is heated, The power generation array is configured by solidifying the conductive paste 65 and the resin sheet 40 (FIG. 10 (5)).

１−（２） 図２（２）または図３（２）の素子を用いる場合
第２半導体層に第１半導体の一部を露出させる開口部を形成した素子を用いて発電アレイを組み立てる場合の代表的な実施形態を図１１に沿って説明する。 1- (2) When using the element of FIG. 2 (2) or FIG. 3 (2) When assembling a power generation array using an element in which an opening for exposing a part of the first semiconductor is formed in the second semiconductor layer A representative embodiment will be described with reference to FIG.

先ず、図４の組立体３０Ａの構成方法に準じて、孔の縁部に導電性接着剤２４を塗着した第1導電体層２０に図２（２）の素子を固定する（図１１（１））。素子１０Ｂは、第１半導体１の露出部３が第1導電体層２０の裏面側に臨むように位置合わせして固定される。次いで、図６の方法に準じて第1導電体層２０の裏面に貼り合わされた樹脂シート７０に、導電路となる孔７２を開ける（（図１１（２））。次に、孔７２の内部の第１半導体の露出部３に導電性ペーストを塗布し、これにレーザを照射して、図５（２）に準じた方法で導電層７６を形成する（（図１１（３））。次いで、図７（１）の方法に準じて、孔７２にその孔を満たすよりやや多くの導電性ペースト８５を充填した後、樹脂シート７０に、各素子支持部に対応する金属シート７５を貼り付け、次いで導電性ペースト８５を固化する（（図１１（４））。   First, according to the method of constructing the assembly 30A of FIG. 4, the element of FIG. 2 (2) is fixed to the first conductor layer 20 in which the conductive adhesive 24 is applied to the edge of the hole (FIG. 11 ( 1)). The element 10B is aligned and fixed so that the exposed portion 3 of the first semiconductor 1 faces the back side of the first conductor layer 20. Next, a hole 72 serving as a conductive path is formed in the resin sheet 70 bonded to the back surface of the first conductor layer 20 according to the method of Fig. 6 ((Fig. 11 (2)). A conductive paste is applied to the exposed portion 3 of the first semiconductor, and this is irradiated with a laser to form a conductive layer 76 by a method according to FIG. 5B ((FIG. 11C)). In accordance with the method of FIG. 7 (1), after filling the hole 72 with a slightly larger amount of the conductive paste 85 than filling the hole, the metal sheet 75 corresponding to each element supporting portion is pasted on the resin sheet 70. Then, the conductive paste 85 is solidified ((4) in FIG. 11).

１−（３） 図２（３）または図３（３）の素子を用いる場合
第１半導体の露出部を形成し、さらにその露出部に導電層を形成した素子を用いて発電アレイを組み立てる場合の代表的な実施形態を図１２に沿って説明する。 1- (3) When using the element of FIG. 2 (3) or FIG. 3 (3) When assembling a power generation array using an element in which an exposed portion of the first semiconductor is formed and a conductive layer is further formed in the exposed portion A typical embodiment will be described with reference to FIG.

先ず、図４の組立体３０Ａを構成した方法に準じて、孔の縁部に導電性接着剤２４を塗着した第1導電体層２０に図２（ｃ）の素子を固定する（図１２（１））。この際、素子１０Ｃは、第１半導体１の露出部３および導電層６が第1導電体層２０の裏面側に臨むように位置合わせして固定される。次いで、図６の方法に準じて、樹脂シート７０を第1導電体層２０の裏面に貼り合わせ、これに導電路となる孔６２を開ける（（図１２（２））。次いで、図７（１）の方法に準じて、孔６２にその孔を満たすよりやや多くの導電性ペースト６５を充填した後、樹脂シート７０に、各素子支持部に対応する金属シート７５を貼り付け、次いで導電性ペースト６５を固化する（（図１２（３））。   First, according to the method of constructing the assembly 30A of FIG. 4, the element of FIG. 2C is fixed to the first conductor layer 20 in which the conductive adhesive 24 is applied to the edge of the hole (FIG. 12). (1)). At this time, the element 10 </ b> C is aligned and fixed so that the exposed portion 3 of the first semiconductor 1 and the conductive layer 6 face the back side of the first conductor layer 20. Next, according to the method of Fig. 6, the resin sheet 70 is bonded to the back surface of the first conductor layer 20, and a hole 62 serving as a conductive path is formed in this (Fig. 12 (2)). In accordance with the method 1), after filling the hole 62 with a slightly larger amount of the conductive paste 65 than filling the hole, a metal sheet 75 corresponding to each element supporting portion is attached to the resin sheet 70, and then the conductive property is obtained. The paste 65 is solidified ((3) in FIG. 12).

上記の実施形態１−（２）または１−（３）において、導電性の反射防止膜で第２半導体層が被覆された図３（２）または図３（３）の素子を用いて発電アレイを構成する場合にも、上記の図１１または図１２と同様の方法が適用できる。これらの場合、第２半導体層と第1導電体層の間に反射防止膜が介在する構造となる。また、図１１および図１２以外にも、実施形態１―（１）の種々の形態の工程やその手順に準じて、実施形態１−（２）または１−（３）における種々の形態を採ることができる。   In the above embodiment 1- (2) or 1- (3), a power generation array using the element of FIG. 3 (2) or FIG. 3 (3) in which the second semiconductor layer is covered with a conductive antireflection film The same method as in FIG. 11 or FIG. In these cases, an antireflection film is interposed between the second semiconductor layer and the first conductor layer. In addition to FIG. 11 and FIG. 12, various forms in Embodiment 1- (2) or 1- (3) are adopted in accordance with the steps and procedures of various forms in Embodiment 1- (1). be able to.

また、上記の各実施形態では、第１半導体の露出部に導電層を形成し、あるいは、その上に導電性ペーストの塗布層を形成するという好ましい形態を採用した。しかし、上記の導電層およびは導電性ペーストの塗布層は必ずしも必要としない。こうして得られる発電アレイにおいては、球状の光電変換素子が第1導電体層の各素子支持部内の凹部の所定位置に強固に固定され、さらに、固定された全ての素子の第１半導体と第２導電体層、第２半導体層と第１導電体層とが確実に電気的に接続されている。これらの各実施形態により構成された発電アレイの全体図は何れも図７（２）と同様なので、個々の説明は省略する。   Further, in each of the above embodiments, a preferred mode is adopted in which a conductive layer is formed on the exposed portion of the first semiconductor, or a coating layer of a conductive paste is formed thereon. However, the conductive layer and the coating layer of the conductive paste are not necessarily required. In the power generation array thus obtained, the spherical photoelectric conversion elements are firmly fixed at predetermined positions of the recesses in the element support portions of the first conductor layer, and the first semiconductor and the second semiconductor of all the fixed elements are further fixed. The conductor layer, the second semiconductor layer, and the first conductor layer are reliably electrically connected. Since the overall view of the power generation array configured according to each of these embodiments is the same as FIG. 7 (2), the description thereof is omitted.

上記の実施形態に拘らず、通常、素子支持部内の素子数は１５００〜２５００程度であり、発電アレイ中の素子支持部の数は２〜１５程度であるが、これらの数には格別な制約はない。特に、多数の素子支持部が所定間隔をおいて設けられたフープ状の長尺の第１導電体層を用いて発電アレイを作製し、この発電アレイを任意の数に分割する方法を採れば、多種の仕様の光電変換装置に対応できる発電ユニットを、効率的に得ることができる。   Regardless of the above embodiment, the number of elements in the element support section is usually about 1500 to 2500, and the number of element support sections in the power generation array is about 2 to 15. However, these numbers have special restrictions. There is no. In particular, if a method is employed in which a power generation array is produced using a long first hoop-shaped conductor layer in which a number of element support portions are provided at predetermined intervals, and the power generation array is divided into an arbitrary number Thus, it is possible to efficiently obtain a power generation unit that can handle various types of photoelectric conversion devices.

２）発電アレイから得られる発電ユニットの代表的な実施形態
本発明における発電アレイは、単独もしくは所定数に分割されて、発電ユニットとなる。発電ユニットは、多くの場合、第1導電体層のガイド孔の設置部など、光電変換装置に組み込む段階では不要な部分を発電アレイから取り除かれている。これらの発電ユニットは単独で光電変換装置に組み込まれる場合もあるが、多くの場合、複数個が直列に接続されて組み込まれる。 2) Representative Embodiment of Power Generation Unit Obtained from Power Generation Array The power generation array in the present invention is a single power generation unit or a predetermined number of power generation units. In many cases, unnecessary portions of the power generation unit are removed from the power generation array at the stage of being incorporated into the photoelectric conversion device, such as the guide hole installation portion of the first conductor layer. These power generation units may be incorporated into the photoelectric conversion device alone, but in many cases, a plurality of these power generation units are incorporated in series.

本発明における発電ユニットの代表的な実施形態を具体的に説明する。例えば、４個の素子支持部にそれぞれ素子が支持されている図７の発電アレイを二つに分割すれば、二つの素子支持部を備えた２個の発電ユニットが得られる。この発電ユニットは、図７の発電アレイの切断予定部３０の第1導電体層２０を樹脂シート４０とともに切断し、必要に応じて、さらに、第1導電体層のガイド孔２６ａおよび２６ｂが形成されている部分の鍔部２５ａおよび突起部２５ｂなど、発電ユニットとしては必ずしも必要としない部分を切り落とすことにより作製される。   A typical embodiment of the power generation unit in the present invention will be specifically described. For example, if the power generation array of FIG. 7 in which elements are supported by four element support portions is divided into two, two power generation units having two element support portions can be obtained. This power generation unit cuts the first conductor layer 20 of the planned cutting section 30 of the power generation array of FIG. 7 together with the resin sheet 40, and if necessary, further forms guide holes 26a and 26b of the first conductor layer. It is produced by cutting off portions that are not necessarily required as the power generation unit, such as the flange portion 25a and the protruding portion 25b.

図１３は上記の発電ユニットの平面図、即ち、第１導電体層側から見た図である。発電ユニットの長辺側の縁部１０３および１０４は、第1導電体層２０、樹脂シート４０および金属シート（第２導電体層）７５の３層からなっている。短辺側の一方の縁部１０１では、第1導電体層および樹脂シートの端２０ａおよび４０ｂよりも外側に金属シートの端部７５ｂが突出している。他方の縁部１０２では、電気絶縁層および第２導電体層の端４０ａおよび７５ｃよりも外側に第1導電体層２０の端部２０ｂが突出している。 Figure 13 is a flat surface view of the power generation unit of the above, namely, a view seen from the first conductor layer side. Edges 103 and 104 on the long side of the power generation unit are composed of three layers of a first conductor layer 20, a resin sheet 40 and a metal sheet (second conductor layer) 75. At one edge 101 on the short side, an end 75b of the metal sheet protrudes outside the ends 20a and 40b of the first conductor layer and the resin sheet. At the other edge portion 102, the end portion 20b of the first conductor layer 20 protrudes outside the ends 40a and 75c of the electrical insulating layer and the second conductor layer.

この発電ユニットの素子支持部のサイズは約５０×１５０ｍｍであり、第２導電体層の端部７５ｂを除く発電ユニットのサイズは、約１０７×１５５ｍｍである。第1導電体層および第２導電体層の端部２０ｂおよび７５ｂは、発電ユニット同士を接続する場合の、それぞれ第２半導体層側および第１半導体側の接続部となる。上記の発電ユニットは、２個の素子支持部を有し、合計で約３６００個の素子１０が支持されており、開放電圧は０．５７Ｖで、約２Ｗの出力が得られる。 The size of the element support portion of this power generation unit is about 50 × 150 mm, and the size of the power generation unit excluding the end portion 75b of the second conductor layer is about 107 × 155 mm. The end portions 20b and 75b of the first conductor layer and the second conductor layer serve as connection portions on the second semiconductor layer side and the first semiconductor side, respectively, when the power generation units are connected to each other. The power generation unit described above has two element support portions, and a total of about 3600 elements 10 are supported. The open circuit voltage is 0.57 V, and an output of about 2 W is obtained.

発電アレイそのものを発電ユニットとして使用する場合には、図７の発電アレイを分割せずに、必要に応じて、不要な部分のみを除去すればよい。これにより４個の素子支持部を有する出力約４Ｗの発電ユニットが得られる。また、これらの素子支持部間の各切断予定部を切断して４分割すれば、出力約１Ｗの発電ユニットが得られる。上記の実施形態に拘らず、発電ユニット中の素子数、即ち、素子支持部の数および素子支持部中の素子数を任意に設定すれば、各種仕様の光電変換装置に対応できる発電ユニットを得ることができる。   When the power generation array itself is used as a power generation unit, it is only necessary to remove only unnecessary portions without dividing the power generation array of FIG. As a result, a power generation unit having an output of about 4 W having four element support portions is obtained. Moreover, if each cutting planned part between these element support parts is cut | disconnected and divided into four, the electric power generation unit of about 1W output will be obtained. Regardless of the above-described embodiment, if the number of elements in the power generation unit, that is, the number of element support portions and the number of elements in the element support portions are arbitrarily set, a power generation unit that can support photoelectric conversion devices of various specifications is obtained. be able to.

３）複数の発電ユニットが接続された発電ブロックの代表的な実施形態
光電変換装置に組み込まれる発電ブロックには、単独の発電ユニットからなる場合、および相互に電気的に接続された複数の発電ユニットからなる場合がある。前者は１）の発電ユニットそのものなので説明を省略し、後者の実施形態について以下に説明する。 3) Typical embodiment of power generation block to which a plurality of power generation units are connected A power generation block incorporated in a photoelectric conversion device includes a single power generation unit and a plurality of power generation units electrically connected to each other May consist of Since the former is the power generation unit 1) itself, the description thereof will be omitted, and the latter embodiment will be described below.

本発明における発電ブロックは、通常、所定数の発電ユニットを直列に接続して構成されるが、並列に接続してもよい。発電ユニットの各素子支持部は不要な部分が除去された残部の鍔部で囲まれている。この発電ユニットの複数を直列に接続する場合には、図１３における第１導電体層の端部２０ｂ（第２半導体層側の端子部)と隣接する発電ユニットの金属シートの端部７５ｂ（第１半導体側の接続部）が接続される。発電ブロックは、通常、４〜３０個程度の発電ユニットが直列に接続されて構成されるが、その数に特に制約はない。   The power generation block in the present invention is usually configured by connecting a predetermined number of power generation units in series, but may be connected in parallel. Each element support portion of the power generation unit is surrounded by the remaining flange portion from which unnecessary portions are removed. When a plurality of power generation units are connected in series, the metal sheet end 75b (first portion) of the power generation unit adjacent to the end 20b (terminal portion on the second semiconductor layer side) of the first conductor layer in FIG. 1 semiconductor side connection part) is connected. The power generation block is usually configured by connecting about 4 to 30 power generation units in series, but the number is not particularly limited.

上記のような発電ブロックを光電変換装置に組み込むためには、通常、コンバータや装置側の端子板などに接続するため、あるいは発電ブロック同士を接続するための端子板を取り付ける必要がある。この端子板は、発電ブロックの、一方の端に位置する発電ユニットの第1導電体層よび他方の端に位置する発電ユニットの第２導電体層のそれぞれに接続される。上記の発電ブロックの構成例を以下に説明する。   In order to incorporate the power generation block as described above into a photoelectric conversion device, it is usually necessary to attach a terminal plate for connecting to a converter, a terminal plate on the device side, or for connecting the power generation blocks. The terminal plate is connected to each of the first conductor layer of the power generation unit located at one end of the power generation block and the second conductor layer of the power generation unit located at the other end. A configuration example of the power generation block will be described below.

図１４は、二つの素子支持部を有する図１３の発電ユニットの複数を直列に接続し、端子板を取り付けた発電ブロックの平面図である。図１５には、その発電ブロックのなかの隣接する二つの発電ユニットが接続されている状態を示し、図１６には、端子板が取り付けられた部位の状態を示す。   FIG. 14 is a plan view of a power generation block in which a plurality of power generation units of FIG. 13 having two element support portions are connected in series and a terminal plate is attached. FIG. 15 shows a state where two adjacent power generation units in the power generation block are connected, and FIG. 16 shows a state where the terminal plate is attached.

図１４および図１５において、一方の発電ユニット１００Ａの縁部１０２Ａの第１導電体層２０Ａの裏面側と、他方の発電ユニット１００Ｂの縁部１０１Ｂの第２導電体層（アルミニウムシート）７５Ｂの表面側（電気絶縁層側）とが重ね合わされた箇所において、両者が超音波溶接などの溶接により接続されている。図１５の接続方法に代わり、第1導電体層の端部２０Ａの表面側と第２導電体層７５Ｂの端部の裏面側とを重ね合わせて両者を溶接により接続してもよい。これにより複数の発電ユニットが直列に接続される。 14 and 15, the table of one of the power generating units 100A and the back side of the first conductive layer 20A of the edge 102A of the second conductive layer of the edge portion 101B of the other power generation unit 100B (aluminum sheet) 75B In the place where the surface side (electrical insulating layer side) is overlapped, both are connected by welding such as ultrasonic welding. Instead connection method of FIG. 15, both by superposing the back surface side of the end portion of the front side and the second conductor layer 75 B of the end portion 20A of the first conductor layer may be connected by welding. Thereby, a plurality of power generation units are connected in series.

本発明における第1導電体層および第２導電体層の主材料は、超音波溶接などで両者を容易かつ確実に接続するために、アルミニウムもしくはアルミニウムを主成分とする合金からなるほぼ同じ材質であることが好ましい。
この際、上記の部材の一方の表面に銀などの表面層が設けられる場合には、図１４のように、前記の表面層が形成されていない面（アルミニウムもしくはアルミニウム合金が露出している面）同士を重ね合わせて溶接することが好ましい。上記の表面層は、例えば、第1導電体層の表面側（受光面側）の反射率あるいは導電性を向上させるため、あるいは、図８のように、アルミニウム製の金属シートを、その孔を通して導電性ペーストにより第１半導体と電気的に接続する場合の導通を良くするために、金属シートの裏面側（受光面の反対側）に形成される。 The main material of the first conductor layer and the second conductor layer in the present invention is substantially the same material made of aluminum or an alloy containing aluminum as a main component in order to easily and reliably connect the two by ultrasonic welding or the like. Preferably there is.
At this time, when a surface layer such as silver is provided on one surface of the above member, the surface on which the surface layer is not formed (surface on which aluminum or aluminum alloy is exposed) as shown in FIG. ) It is preferable to overlap and weld each other. The above surface layer is formed, for example, in order to improve the reflectivity or conductivity on the surface side (light receiving surface side) of the first conductor layer, or through an aluminum metal sheet as shown in FIG. the conductive paste in order to improve the conduction of connecting first semiconducting and electrically, is formed on the back surface side of the metal sheet (opposite side of the light-receiving surface).

図１４および図１６において、発電ブロックの一方の端に位置する発電ユニット１００Ｃの第１導電体層の端部２０Ｃの裏面側、および他方の端に位置する発電ユニット１００Ａの第２導電体層の端部７５Ａの表面側が、アルミニウムシート１２１と銅シート１２２のクラッド板のアルミニウムシート１２１側と溶接されている。これによって、第１半導体側の端子板１２３および第２半導体側の端子板１２４が発電ブロックに接続される。 14 and 16, the second conductor layer of the power generation unit 100A located at the back surface side of the end portion 20C of the first conductor layer of the power generation unit 100C located at one end of the power generation block and the other end. front side of the end portion 75A is welded and clad plate aluminum sheet 121 side of the aluminum sheet 121 and the copper sheet 122. As a result, the terminal board 123 on the first semiconductor side and the terminal board 124 on the second semiconductor side are connected to the power generation block.

端子板は、上記のアルミニウムシートと銅シートのクラッド板で代表されるように、第１導電体層および第２導電体層の主材料と同様のアルミニウムもしくはアルミニウム合金を主体とする基材シートの片面に、少なくとも表面が半田付け可能な金属層が結合されたものであって、基材シート側が発電ブロック側の被接続面に重ね合わせて溶接により接続されたものが好ましい。   As represented by the clad plate of the aluminum sheet and the copper sheet, the terminal plate is a base material sheet mainly composed of aluminum or an aluminum alloy similar to the main material of the first conductor layer and the second conductor layer. It is preferable that one side is bonded with a metal layer that can be soldered at least on the surface, and the base sheet side is overlapped with the connected surface on the power generation block side and connected by welding.

上記のように導電体層と端子板の基材シートを同材質とし、端子板の基材シート側を導電体層の被接続部に超音波溶接などで溶接すれば、端子板を発電ブロックに強固に接続することができる。上記基材シートの片面に形成される半田付けが容易な金属層は、少なくともその表面が、銅、黄銅、錫、鉄、銀、および半田からなる群より選ばれた少なくとも一種を主成分とする金属からなることが好ましく、この金属層と、光電変換装置内の他の構成要素とが半田付けにより接続される。表面層が半田の場合には、半田以外の上記の金属を主成分とする層の上の少なくとも一部に半田層が形成されていることが好ましい。   If the base material sheet of the conductor layer and the terminal plate are made of the same material as described above, and the base plate side of the terminal plate is welded to the connected portion of the conductor layer by ultrasonic welding or the like, the terminal plate becomes a power generation block. It can be firmly connected. The metal layer that is easily soldered and formed on one side of the base sheet is composed mainly of at least one selected from the group consisting of copper, brass, tin, iron, silver, and solder. The metal layer is preferably made of metal and the other components in the photoelectric conversion device are connected by soldering. When the surface layer is solder, it is preferable that the solder layer is formed on at least a part of the layer containing the above metal other than solder as a main component.

端子板としては、i）上記の基材シートの片面に半田付けが容易な半田以外の金属層を結合したもの、ii）上記の基材シートの片面に形成した中間層を介して、半田付けが容易な半田以外の金属層を結合したもの、並びに、i）またはii）の半田付けが容易な半田以外の金属層の上に半田層を結合するか、部分的に半田を付着させたもの、などを用いることができる。   As the terminal board, i) one side of the above-mentioned base sheet is bonded with a metal layer other than solder that is easy to solder, ii) soldering via an intermediate layer formed on one side of the above base sheet Bonded metal layer other than solder that is easy to solder, and solder layer bonded or partially adhered to a metal layer other than solder that is easy to solder in i) or ii) , Etc. can be used.

端子板に予め半田層を設ける場合は、その厚みは１０〜１００μｍであることが好ましい。比較的厚めの半田付けが容易な半田以外の金属層を必要とする場合には、スパッタやめっきで該金属層を形成するよりも、銅などの金属シートを基材シートと結合させたクラッド板が有効である。このクラッド板に半田シートを結合させた３層構造のクラッド板、あるいは半田めっきを施したものが、端子板としてさらに有効である。半田の種類には特に限定はないが、環境問題に関わる要求から、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ａｇ系などの、ＳｎあるいはＢｉなどを主成分とする鉛フリーの半田を用いることが好ましい。   When a solder layer is provided on the terminal board in advance, the thickness is preferably 10 to 100 μm. When a metal layer other than solder that is relatively easy to solder is required, a clad plate in which a metal sheet such as copper is bonded to a base sheet rather than forming the metal layer by sputtering or plating Is effective. A clad plate having a three-layer structure in which a solder sheet is bonded to the clad plate, or a plate obtained by performing solder plating is more effective as a terminal plate. There are no particular limitations on the type of solder, but lead-free solders that contain Sn or Bi as the main component, such as Sn-Ag-Cu and Sn-Bi-Ag, should be used due to environmental requirements. Is preferred.

本発明による光電変換装置は、特に、住宅などの建築物の自家発電用の太陽電池として有用である。   The photoelectric conversion device according to the present invention is particularly useful as a solar cell for private power generation in a building such as a house.

本発明に用いる第1導電体層の態様を示し、（１）は平面図、（２）は要部の拡大図である。The aspect of the 1st conductor layer used for this invention is shown, (1) is a top view, (2) is an enlarged view of the principal part. 本発明に用いる光電変換素子の態様を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the aspect of the photoelectric conversion element used for this invention. 本発明に用いる光電変換素子の別の態様を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows another aspect of the photoelectric conversion element used for this invention. 本発明における第1の実施形態の発電アレイの製造過程における第１段階の工程を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the process of the 1st step in the manufacture process of the electric power generation array of 1st Embodiment in this invention. 同上の製造過程における第２段階の工程を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the process of the 2nd step in a manufacturing process same as the above. 同上の製造過程における第３段階の工程を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the process of the 3rd step in a manufacturing process same as the above. 同上の実施形態の発電アレイを示し、（１）は縦断面図、（２）は全体の平面図である。It shows a power generation array embodiments of the same, (1) is a longitudinal sectional view, (2) is a flat plane view of the whole. 同上の第２の実施形態の発電アレイの製造工程を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the manufacturing process of the electric power generation array of 2nd Embodiment same as the above. 同上の第３の実施形態の発電アレイの製造工程を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the manufacturing process of the electric power generation array of 3rd Embodiment same as the above. 同上の第４の実施形態の発電アレイの製造工程を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the manufacturing process of the electric power generation array of 4th Embodiment same as the above. 同上の第５の実施形態の発電アレイの製造工程を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the manufacturing process of the electric power generation array of 5th Embodiment same as the above. 同上の第６の実施形態の発電アレイの製造工程を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the manufacturing process of the electric power generation array of 6th Embodiment same as the above. 本発明における発電ユニットの一実施形態を示す平面図である。It is a top view which shows one Embodiment of the electric power generation unit in this invention. 本発明における発電ブロックの一実施形態を示す平面図である。It is a plan view showing one embodiment of a power block in the present invention. 同上の発電ブロックにおける発電ユニット同士の接続部を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the connection part of electric power generation units in an electric power generation block same as the above. 同上の発電ブロックにおける端子板の取り付け部を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the attachment part of the terminal board in a power generation block same as the above.

符号の説明Explanation of symbols

１ 第１半導体
２ 第２半導体層
３、１３、３３ 第１半導体の露出部
４ 第２半導体層の開口部
５ 反射防止膜
６、１６、３６，７６ 第１半導体とのオーミックな導電性を有する層
７ 導電性ペーストの塗布層
８ 導体バンプ
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 光電変換素子
２０ 第1導電体層
２１ 凹部
２２（支持体の）孔
２４ 導電性接着剤
２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ （素子支持部を囲む）鍔部
２６ａ、２６ｂ ガイド孔
２７ 素子支持部
２９ 突起部
３０ 切断予定部
３５、４５、７５、７５Ｘ、７５Ｙ 金属シート（または、第２導電体層）
４０、７０ 電気絶縁層（または、樹脂シート）
４２、５２、６２、７２ 電気絶縁層の孔（導電路）
４４ 金属シートの孔
５５、６５、８５ 導電性ペースト
１００、１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ 発電ユニット
１０１、１０１Ｂ 発電ユニットの短辺側の他方の縁部
１０２、１０２Ａ 発電ユニットの短辺側の一方の縁部
１０３ 発電ユニットの長辺側の一方の縁部
１０４ 発電ユニットの長辺側の一方の縁部
１２１ 基材シート
１２２ 半田付けが容易な金属層
１２３、１２４ 端子板

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st semiconductor 2 2nd semiconductor layer 3, 13, 33 Exposed part of 1st semiconductor 4 Opening part of 2nd semiconductor layer 5 Antireflection film 6, 16, 36, 76 It has ohmic conductivity with 1st semiconductor Layer 7 Conductive paste coating layer 8 Conductor bump 10, 10A, 10B, 10C Photoelectric conversion element 20 First conductor layer 21 Recess 22 (Support) hole 24 Conductive adhesive 25, 25a, 25b, 25c, 25d Gutter part 26a, 26b Guide hole 27 Element support part 29 Projection part 30 Cutting planned part 35, 45, 75, 75X, 75Y Metal sheet (or second conductor layer)
40, 70 Electrical insulation layer (or resin sheet)
42, 52, 62, 72 Electrical insulation layer holes (conducting paths)
44 Metal sheet hole 55, 65, 85 Conductive paste 100, 100A, 100B, 100C Power generation unit 101, 101B The other edge 102 on the short side of the power generation unit 102, 102A One edge on the short side of the power generation unit DESCRIPTION OF SYMBOLS 103 One edge part of the long side of a power generation unit 104 One edge part of the long side of a power generation unit 121 Base material sheet 122 Metal layer 123, 124 terminal board which is easy to solder

Claims (12)

多数の光電変換素子を支持するための素子支持部の複数を間隔を隔てて並列に配置した第１導電体層、
前記第１導電体層の各素子支持部にそれぞれが独立に支持された光電変換素子であって、球状の第１半導体およびその表面を被覆する第２半導体層を具備し、前記第２半導体層が前記第１半導体を露出させる開口部を有し、前記第１半導体または第２半導体層が前記第１導電体層に電気的に接続された光電変換素子、
前記各素子支持部のそれぞれに個別に独立して設けられ、当該素子支持部の光電変換素子の第２半導体層または第１半導体と電気的に接続された第２導電体層、および
前記第１導電体層と第２導電体層とを絶縁する電気絶縁層
を具備することを特徴とする光電変換装置用アレイ。 A first conductor layer in which a plurality of element support portions for supporting a large number of photoelectric conversion elements are arranged in parallel at intervals;
The photoelectric conversion element to each element support portion is supported independently of said first conductor layer, comprising a second semiconductor layer covering the first semiconductor and the surface of the spherical, the second semiconductor A photoelectric conversion element in which a layer has an opening exposing the first semiconductor, and the first semiconductor or the second semiconductor layer is electrically connected to the first conductor layer;
A second conductor layer provided individually and independently on each of the element support portions , and electrically connected to the second semiconductor layer or the first semiconductor of the photoelectric conversion element of the element support portion; and the first An array for a photoelectric conversion device, comprising: an electrical insulating layer that insulates the conductive layer from the second conductive layer. 前記第１導電体層の素子支持部間の少なくとも一つを、前記発電アレイを分割するための切断予定部とする請求項1記載の光電変換装置用アレイ。   2. The photoelectric conversion device array according to claim 1, wherein at least one portion between the element support portions of the first conductor layer is a cutting scheduled portion for dividing the power generation array. 前記第１導電体層の各素子支持部が相互に区画され、各素子支持部にそれぞれ同数の前記光電変換素子が同一のパターンで支持されている請求項１または２に記載の光電変換装置用アレイ。   3. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein each element support portion of the first conductor layer is partitioned from each other, and the same number of the photoelectric conversion elements are supported by the same pattern on each element support portion. array. 前記第１導電体層の各素子支持部の外周部に鍔部が設けられ、前記切断予定部が前記各素子支持部間の鍔部のほぼ中央部に位置する請求項２または３に記載の光電変換装置用アレイ。 The flange part is provided in the outer peripheral part of each element support part of the said 1st conductor layer, The said cutting plan part is located in the approximate center part of the collar part between each said element support part. Array for photoelectric conversion device. 前記第１導電体層が、複数の方形の素子支持部、および前記各素子支持部を囲み、前記素子支持部より一段高くなった鍔部からなり、前記素子支持部の配列方向に沿って一体に連なった鍔部の一対の帯状の部分に、第１導電体層の位置決め用のガイド孔を有する請求項１〜４のいずれかに記載の光電変換装置用アレイ。   The first conductor layer includes a plurality of rectangular element support portions and a flange that surrounds the element support portions and is one step higher than the element support portions, and is integrated along the arrangement direction of the element support portions. The array for photoelectric conversion devices according to any one of claims 1 to 4, further comprising a guide hole for positioning the first conductor layer in a pair of band-shaped portions of the flange portion connected to the flange. 前記光電変換素子が、前記第２半導体層の表面を被覆する反射防止膜を有し、前記第２半導体層および前記反射防止膜が前記第１半導体を露出させる開口部をそれぞれ同部位に有する請求項１〜５のいずれかに記載の光電変換装置用アレイ。   The photoelectric conversion element includes an antireflection film that covers a surface of the second semiconductor layer, and the second semiconductor layer and the antireflection film each include an opening that exposes the first semiconductor at the same portion. Item 6. The photoelectric conversion device array according to any one of Items 1 to 5. 前記第１導電体層および第２導電体層の主材料が、導電性の金属シートである請求項１〜６のいずれかに記載の光電変換装置用アレイ。 The main material of the first conductor layer contact and the second conductor layer, a photoelectric conversion device for an array according to claim 1 is a conductive metal sheet. 前記第１導電体層の素子支持部が前記光電変換素子を一個ずつ支持するための複数の孔を有する請求項１〜７のいずれかに記載の光電変換装置用アレイ。 For a photoelectric conversion device array according to any one of claims 1 to 7 having a plurality of holes for the element supporting portion of the first conductive layer is supported by one of said photoelectric conversion elements. 前記素子支持部が前記孔を底部に有する複数の凹部を隣接して表面に有し、前記凹部の内面に反射鏡層を有する請求項８記載の光電変換装置用アレイ。   9. The array for a photoelectric conversion device according to claim 8, wherein the element support portion has a plurality of recesses adjacent to each other on the surface, and a reflecting mirror layer is provided on an inner surface of the recess. 発電ユニットの単独または前記発電ユニットの複数を直列に電気的に接続してなる発電ブロックを備えた光電変換装置であって、
前記発電ユニットは、球状の第１半導体およびその表面を被覆する第２半導体層を具備し、前記第２半導体層が前記第１半導体を露出させる開口部を有する複数の光電変換素子、前記光電変換素子をそれぞれ独立に支持するための素子支持部の複数を間隔を隔てて並列に配置するとともに、前記複数の素子支持部に支持された光電変換素子の第１半導体または第２半導体層と電気的に接続された第１導電体層、前記各素子支持部のそれぞれに個別に独立して設けられ、当該光電変換素子の第２半導体層または第１半導体と電気的に接続された第２導電体層、並びに前記第１導電体層と第２導電体層とを絶縁する電気絶縁層を具備する光電変換装置。 A photoelectric conversion device including a power generation block formed by electrically connecting a single power generation unit or a plurality of the power generation units in series,
The power generation unit includes a spherical first semiconductor and a second semiconductor layer that covers a surface of the first semiconductor, a plurality of photoelectric conversion elements having an opening through which the second semiconductor layer exposes the first semiconductor, and the photoelectric conversion A plurality of element support portions for independently supporting the elements are arranged in parallel at intervals, and electrically connected to the first semiconductor or the second semiconductor layer of the photoelectric conversion element supported by the plurality of element support portions. A first conductor layer connected to the second conductive layer, and a second conductor provided separately and independently on each of the element support portions and electrically connected to the second semiconductor layer or the first semiconductor of the photoelectric conversion element And a photoelectric conversion device including an electrical insulating layer that insulates the first conductive layer from the second conductive layer. 前記第１導電体層および第２導電体層のそれぞれの基材がアルミニウムまたはアルミ
ニウム合金であり、隣接する前記発電ユニットの一方の発電ユニットの第１導電体層と他
方の発電ユニットの第２導電体層のそれぞれの端部同士が溶接されて、前記発電ユニットの複数が直列に接続された発電ブロックを備えた請求項１０記載の光電変換装置。 Wherein each of the base material of the first conductor layer contact and the second conductive layer is aluminum or an aluminum alloy, the second first conductor layer and the other of the power generation unit of one of the power generation units of said power generating units adjacent The photoelectric conversion device according to claim 10, further comprising a power generation block in which ends of the conductor layers are welded to each other and a plurality of the power generation units are connected in series. 複数の発電ユニットを直列に接続した発電ブロックを備える光電変換装置であって、
前記発電ユニットは、球状の第１半導体およびその表面を被覆する第２半導体層を具備し、前記第２半導体層が前記第１半導体を露出させる開口部を有する複数の光電変換素子、前記光電変換素子をそれぞれ独立に支持するための素子支持部の複数を間隔を隔てて並列に配置するとともに、前記複数の素子支持部に支持された光電変換素子の第１半導体または第２半導体層と電気的に接続された第１導電体層、前記各素子支持部のそれぞれに個別に独立して設けられ、当該光電変換素子の第２半導体層または第１半導体と電気的に接続された第２導電体層、並びに前記第１導電体層と第２導電体層とを絶縁する電気絶縁層を具備し、
前記第１導電体層および第２導電体層のそれぞれの基材がアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、隣接する前記発電ユニットの一方の発電ユニットの第１導電体層と他方
の発電ユニットの第２導電体層のそれぞれの端部同士が溶接されて、前記発電ユニットの複数が直列に接続されており、
前記発電ブロックの一方の端に位置する発電ユニットの第１導電体層および他方の端に位置する発電ユニットの第２導電体層のそれぞれに端子板が接続され、前記端子板はアルミニウムもしくはアルミニウム合金からなる基材シートと、該基材シートの片面側に結合された、少なくとも表面が銅、黄銅、錫、鉄、銀、および半田からなる群より選ばれた少なくとも一種を主成分とする金属層からなり、前記基材シート側が前記第１導電体層および第２導電体層のそれぞれに溶接されていることを特徴とする光電変換装置。 A photoelectric conversion device including a power generation block in which a plurality of power generation units are connected in series,
The power generation unit includes a spherical first semiconductor and a second semiconductor layer that covers a surface of the first semiconductor, a plurality of photoelectric conversion elements having an opening through which the second semiconductor layer exposes the first semiconductor, and the photoelectric conversion A plurality of element support portions for independently supporting the elements are arranged in parallel at intervals, and electrically connected to the first semiconductor or the second semiconductor layer of the photoelectric conversion element supported by the plurality of element support portions. A first conductor layer connected to the second conductive layer, and a second conductor provided separately and independently on each of the element support portions and electrically connected to the second semiconductor layer or the first semiconductor of the photoelectric conversion element A layer, and an electrically insulating layer that insulates the first conductor layer and the second conductor layer,
Each base material of the first conductor layer and the second conductor layer is aluminum or an aluminum alloy, and the first conductor layer of one power generation unit of the adjacent power generation unit and the second conductivity of the other power generation unit. The ends of the body layers are welded together, and a plurality of the power generation units are connected in series,
A terminal plate is connected to each of the first conductor layer of the power generation unit located at one end of the power generation block and the second conductor layer of the power generation unit located at the other end, and the terminal plate is made of aluminum or aluminum alloy And a metal layer mainly composed of at least one selected from the group consisting of copper, brass, tin, iron, silver, and solder, which is bonded to one side of the base sheet. The photoelectric conversion device is characterized in that the base sheet side is welded to each of the first conductor layer and the second conductor layer.
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