(57)【要約】      （修正有）【課題】導電性接着材の広がりが制御されやすく信頼性の高い光電変換モジュール、かかる光電変換モジュールの製造方法、および、信頼性の高い電子機器を提供する。【解決手段】光電変換素子８０ａと、光電変換素子８０ａと重なるように設けられ、基板８２１と、配線８２２と、配線８２２と重なる部分に開口部８２４を含む絶縁膜８２３と、を備える配線基板８２と、開口部８２４において光電変換素子８０ａと配線８２２とを電気的に接続する導電性の接着材８３と、を有し、接着材８３の体積が開口部８２４の体積以下であることを特徴とする光電変換モジュール。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子と、
前記光電変換素子と重なるように設けられ、基板、配線、および該配線と重なる部分に開口部を含む絶縁膜を備える配線基板と、
前記開口部において前記光電変換素子と前記配線とを電気的に接続する導電性の接着材と、
を有し、
前記接着材の体積が前記開口部の体積以下であることを特徴とする光電変換モジュール。
【請求項２】
前記開口部同士の離間距離は、前記開口部の長さの１％以上５００％以下である請求項１に記載の光電変換モジュール。
【請求項３】
前記絶縁膜の一部が、前記光電変換素子に接触し、
前記絶縁膜の別の一部が、前記光電変換素子から離間している請求項１または２に記載の光電変換モジュール。
【請求項４】
前記開口部の平面視形状は、前記基板の長手方向に沿う長軸を有する形状である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光電変換モジュール。
【請求項５】
光電変換素子、および、基板と配線と該配線と重なる部分に開口部を含む絶縁膜とを備える配線基板を準備する準備工程と、
前記光電変換素子および前記開口部の少なくとも一方に、導電性の接着材を配置する配置工程と、
前記接着材を介して、前記光電変換素子と前記配線基板とを重ね合わせる積層工程と、
を有し、
前記接着材の体積が前記開口部の体積以下であることを特徴とする光電変換モジュールの製造方法。
【請求項６】
前記配置工程は、前記開口部に前記接着材を配置する工程であり、
前記開口部の深さよりも突出高さが高くなるように前記接着材を配置する請求項５に記載の光電変換モジュールの製造方法。
【請求項７】
前記積層工程は、前記光電変換素子と前記配線基板とを重ね合わせた後、前記光電変換素子と前記絶縁膜とが接するまで互いに近づける工程である請求項５または６に記載の光電変換モジュールの製造方法。
【請求項８】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光電変換モジュールを備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換モジュール、光電変換モジュールの製造方法および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光電変換モジュールは、光エネルギーを直接電気エネルギーに変換することができる。このため、電子機器に光電変換モジュールを組み込むことにより、発電した電力を電子機器の動作に用いることができる。
【０００３】
光電変換モジュールは、複数の光電変換素子を接続して構成されている。光電変換素子としては、例えば、シリコン基板の受光面とは反対側（裏面側）に、互いに異なる導電型の不純物領域を形成し、これらの不純物領域に接続される電極を裏面に設けた裏面電極型のセルが知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、裏面電極型太陽電池セルと、配線シートと、を含む太陽電池（光電変換モジュール）が開示されている。そして、裏面電極型太陽電池セルのｎ型用電極およびｐ型用電極と配線シートのｎ型用配線およびｐ型用配線との間は、絶縁性接着材と導電性接着材とを含む半田樹脂を介して接続されている。
【０００５】
半田樹脂は、スクリーン印刷法等の方法でｎ型用電極およびｐ型用電極の表面に配置された後、裏面電極型太陽電池セルと配線シートとを重ね合わせることにより、半田樹脂が、ｎ型用電極とｎ型用配線との間、および、ｐ型用電極とｐ型用配線との間に、それぞれ挟まれた状態となる。その後、導電性接着材を溶融させるとともに絶縁性接着材を硬化させることにより、裏面電極型太陽電池セルと配線シートとの間が電気的および機械的に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１２９４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ｎ型用電極とｎ型用配線との間およびｐ型用電極とｐ型用配線との間にそれぞれ挟まれたとき、半田樹脂が、意図しない領域に流れるおそれがある。このようにして半田樹脂が流れた場合、導電性接着材の分布状態によっては短絡が生じたり、半田樹脂がセル外へはみ出したりすることが懸念される。
【０００８】
本発明の目的は、導電性接着材の広がりが制御されやすく信頼性の高い光電変換モジュール、かかる光電変換モジュールの製造方法、および、信頼性の高い電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の光電変換モジュールは、光電変換素子と、
前記光電変換素子と重なるように設けられ、基板、配線、および該配線と重なる部分に開口部を含む絶縁膜を備える配線基板と、
前記開口部において前記光電変換素子と前記配線とを電気的に接続する導電性の接着材と、
を有し、
前記接着材の体積が前記開口部の体積以下であることを特徴とする。
【００１０】
これにより、導電性接着材の広がりが制御されやすく信頼性の高い光電変換モジュールが得られる。
【００１１】
本発明の光電変換モジュールでは、前記開口部同士の離間距離は、前記開口部の長さの１％以上５００％以下であることが好ましい。
【００１２】
これにより、開口部からあふれ出た接着材が隣り合う開口部まで到達してしまう確率を下げつつ、より多くの開口部を設けることを可能にして、それによる機械的および電気的な信頼性の向上を図ることができる。
【００１３】
本発明の光電変換モジュールでは、前記絶縁膜の一部が、前記光電変換素子に接触し、
前記絶縁膜の別の一部が、前記光電変換素子から離間していることが好ましい。
【００１４】
これにより、絶縁膜と光電変換素子とが接触することによって、双方の距離を正確に規制することができる。これにより、光電変換モジュールの平坦性や寸法精度をより高めることができる。また、接触していない部分（離間している部分）が存在することによって、絶縁膜と光電変換素子との間に応力が発生しにくくなるとともに、絶縁膜とセルとの間に異物がかみ込む可能性が小さくなる。
【００１５】
本発明の光電変換モジュールでは、前記開口部の平面視形状は、前記基板の長手方向に沿う長軸を有する形状であることが好ましい。
【００１６】
これにより、絶縁基板が熱の影響で伸縮するとき、開口部の短軸方向に比べ長軸方向において相対的に大きく伸縮することになるため、開口部に設けられた接着材についても、その長軸方向において相対的に大きく伸縮することとなり、接着が解除されてしまう確率をより下げることが可能になる。
【００１７】
本発明の光電変換モジュールの製造方法は、光電変換素子、および、基板と配線と該配線と重なる部分に開口部を含む絶縁膜とを備える配線基板を準備する準備工程と、
前記光電変換素子および前記開口部の少なくとも一方に、導電性の接着材を配置する配置工程と、
前記接着材を介して、前記光電変換素子と前記配線基板とを重ね合わせる積層工程と、
を有し、
前記接着材の体積が前記開口部の体積以下であることを特徴とする。
【００１８】
これにより、導電性接着材の広がりが制御されやすく信頼性の高い光電変換モジュールを製造することができる。
【００１９】
本発明の光電変換モジュールの製造方法では、前記配置工程は、前記開口部に前記接着材を配置する工程であり、
前記開口部の深さよりも突出高さが高くなるように前記接着材を配置することが好ましい。
【００２０】
これにより、接着材により、光電変換素子の電極パッドと配線基板の開口部との間をより確実に接続することができる。
【００２１】
本発明の光電変換モジュールの製造方法では、前記積層工程は、前記光電変換素子と前記配線基板とを重ね合わせた後、前記光電変換素子と前記絶縁膜とが接するまで互いに近づける工程であることが好ましい。
【００２２】
これにより、接着材が荷重を受けて変形し、開口部の内部に広がるため、接着材が光電変換素子の電極パッドと配線基板の配線の双方に接触し、確実に電気的接続を図ることができる。
【００２３】
本発明の電子機器は、本発明の光電変換モジュールを備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の電子機器の実施形態を適用した電子時計を示す斜視図である。
【図２】本発明の電子機器の実施形態を適用した電子時計を示す斜視図である。
【図３】図１、２に示す電子時計の平面図である。
【図４】図１、２に示す電子時計の縦断面図である。
【図５】図４に示す電子時計のうち、光電変換モジュールのみを図示した平面図である。
【図６】図５に示す光電変換モジュールの分解斜視図である。
【図７】図５に示す光電変換モジュールのＡ−Ａ線断面図である。
【図８】本発明の光電変換モジュールの製造方法の実施形態を説明するための図である。
【図９】本発明の光電変換モジュールの製造方法の実施形態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の光電変換モジュール、光電変換モジュールの製造方法および電子機器について、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２６】
＜電子機器＞
まず、本発明の電子機器の実施形態を適用した電子時計について説明する。かかる電子時計は、受光面に光が照射されると、内蔵する光電変換モジュールによって発電し、発電により得られた電力を駆動電力として利用するように構成されている。
【００２７】
図１、２は、それぞれ、本発明の電子機器の実施形態を適用した電子時計を示す斜視図である。このうち、図１は、電子時計の表側（受光面側）から見たときの外観を表す斜視図であり、図２は、電子時計の裏側から見たときの外観を表す斜視図である。また、図３は、図１、２に示す電子時計の平面図であり、図４は、図１、２に示す電子時計の縦断面図である。
【００２８】
電子時計２００は、ケース３１と太陽電池モジュール８０（光電変換モジュール）と表示部５０と光センサー部４０を含む機器本体３０と、ケース３１に取り付けられた２つのバンド１０と、を有している。
【００２９】
なお、以下の説明では、太陽電池モジュール８０の受光面に直交する方向に延在する方向軸をＺ軸とする。また、電子時計の裏側から表側への向きを「＋Ｚ方向」とし、その反対向きを「−Ｚ方向」とする。
【００３０】
一方、Ｚ軸に直交する２つの軸を「Ｘ軸」および「Ｙ軸」とする。このうち、２つのバンド１０同士を結ぶ方向軸をＹ軸とし、Ｙ軸に直交する方向軸をＸ軸とする。また、表示部５０の上向きを「＋Ｙ方向」とし、下向きを「−Ｙ方向」とする。また、太陽電池モジュール８０の受光面を平面視したとき、右向きを「＋Ｘ方向」とし、左向きを「−Ｘ方向」とする。
【００３１】
以下、電子時計２００の構成について順次説明する。
（機器本体）
機器本体３０は、表側および裏側に開口したケース３１と、表側の開口部を塞ぐように設けられた風防板５５と、ケース３１の表面と風防板５５の側面とを覆うように設けられたベゼル５７と、裏側の開口部を塞ぐように設けられた透明カバー４４と、を備える筐体を有している。この筐体内には、後述する種々の構成要素が収容される。
【００３２】
筐体のうち、ケース３１は円環状をなしており、表側には風防板５５を嵌め込み可能な開口部３５を備え、裏側には透明カバー４４を嵌め込み可能な開口部（測定窓部４５）を備えている。
【００３３】
また、ケース３１の裏側の一部は、突出するように成形された凸状部３２になっている。この凸状部３２の頂部が開口しており、この開口部に透明カバー４４が嵌め込まれているとともに、透明カバー４４の一部が開口部から突出している。
【００３４】
ケース３１の構成材料としては、例えばステンレス鋼、チタン合金のような金属材料の他、樹脂材料、セラミック材料等が挙げられる。また、ケース３１は、複数の部位の組み立て体であってもよく、その場合、部位同士で構成材料が異なっていてもよい。
【００３５】
また、ケース３１の外側面には、複数の操作部５８（操作ボタン）が設けられている。
また、ケース３１の表側に設けられた開口部３５の外縁には、＋Ｚ方向に突出する突起部３４が形成されている。そして、この突起部３４を覆うように、円環状をなすベゼル５７が設けられている。
【００３６】
さらに、ベゼル５７の内側には風防板５５が設けられている。そして、風防板５５の側面とベゼル５７との間が、パッキンや接着剤のような接合部材５６を介して接着されている。
【００３７】
風防板５５および透明カバー４４の構成材料としては、例えばガラス材料、セラミック材料、樹脂材料等が挙げられる。また、風防板５５は透光性を有し、風防板５５を介して表示部５０の表示内容を視認することができるようになっている。さらに、透明カバー４４も透光性を有し、光センサー部４０を生体情報測定部として機能させることができる。
【００３８】
また、筐体の内部空間３６は、後述する種々の構成要素を収容可能な閉空間になっている。
【００３９】
機器本体３０は、それぞれ内部空間３６に収容される要素として、回路基板２０と、方位センサー２２（地磁気センサー）と、加速度センサー２３と、ＧＰＳアンテナ２８と、光センサー部４０と、表示部５０を構成する電気光学パネル６０および照明部６１と、二次電池７０と、太陽電池モジュール８０と、を備えている。また、機器本体３０は、これらの要素の他にも、標高や水深等を算出するための圧力センサー、温度を測定する温度センサー、角速度センサーのような各種センサー、バイブレーター等を備えていてもよい。
【００４０】
回路基板２０は、前述した要素同士を電気的に接続する配線を含む基板である。また、回路基板２０には、前述した要素の動作を制御する制御回路や駆動回路等を含むＣＰＵ２１（Central Processing Unit）および他の回路素子２４が搭載されている。
【００４１】
また、太陽電池モジュール８０、電気光学パネル６０、回路基板２０および光センサー部４０は、風防板５５側からこの順で配置されている。これにより、太陽電池モジュール８０は、風防板５５に近接して配置されることになり、多くの外部光が太陽電池モジュール８０に効率よく入射する。その結果、太陽電池モジュール８０における発電効率を最大限に高めることができる。
【００４２】
以下、機器本体３０に収容される要素についてさらに詳述する。
回路基板２０は、その端部が回路ケース７５を介してケース３１に取り付けられている。
【００４３】
また、回路基板２０には、接続配線部６３および接続配線部８１が電気的に接続されている。このうち、接続配線部６３を介して回路基板２０と電気光学パネル６０とが電気的に接続されている。また、接続配線部８１を介して回路基板２０と太陽電池モジュール８０とが電気的に接続されている。これらの接続配線部６３、８１は、例えばフレキシブル回路基板で構成され、内部空間３６の隙間に効率よく引き回される。
【００４４】
方位センサー２２および加速度センサー２３は、電子時計２００を装着したユーザーの体の動きに係る情報を検出することができる。また、方位センサー２２および加速度センサー２３は、ユーザーの体動に応じて変化する信号を出力し、ＣＰＵ２１に送信する。
【００４５】
ＣＰＵ２１は、ＧＰＳアンテナ２８を含むＧＰＳ受信部（図示せず）を制御する回路、光センサー部４０を駆動しユーザーの脈波等を測定する回路、表示部５０を駆動する回路、太陽電池モジュール８０の発電を制御する回路等を含む。
【００４６】
ＧＰＳアンテナ２８は、複数の位置情報衛星から電波を受信する。また、機器本体３０は、図示しない信号処理部を備えている。信号処理部は、ＧＰＳアンテナ２８が受信した複数の測位信号に基づいて測位計算を行い、時刻および位置情報を取得する。信号処理部は、これらの情報をＣＰＵ２１に送信する。
【００４７】
光センサー部４０は、ユーザーの脈波等を検出する生体情報測定部である。図２に示す光センサー部４０は、受光部４１と、受光部４１の外側に設けられた複数の発光部４２と、受光部４１および発光部４２が搭載されたセンサー基板４３と、を含む光電センサーである。また、受光部４１および発光部４２は、前述した透明カバー４４を介して、ケース３１の測定窓部４５に臨んでいる。また、機器本体３０が備える接続配線部４６を介して回路基板２０と光センサー部４０とが電気的に接続されている。
【００４８】
このような光センサー部４０は、発光部４２から射出した光を被検体（例えばユーザーの皮膚）に対して照射し、その反射光を受光部４１で受光することにより、脈波を検出する。光センサー部４０は、検出した脈波の情報をＣＰＵ２１に送信する。
【００４９】
なお、光電センサーに代えて、心電計、超音波センサーのような他のセンサーを用いるようにしてもよい。
【００５０】
また、機器本体３０は、図示しない通信部を備えている。この通信部は、機器本体３０が取得した各種の情報や記憶している情報、ＣＰＵ２１による演算結果等を外部に送信する。
【００５１】
表示部５０は、風防板５５を介して、電気光学パネル６０の表示内容をユーザーに視認させる。これにより、例えば前述した要素から取得した情報を、文字や画像として表示部５０に表示し、ユーザーに認識させることができる。
【００５２】
電気光学パネル６０としては、例えば、液晶表示素子、有機ＥＬ（Organic Electro Luminescence）表示素子、電気泳動表示素子、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）表示素子等が挙げられる。
【００５３】
図４は、一例として、電気光学パネル６０が反射型の表示素子（例えば反射型液晶表示素子、電気泳動表示素子等）である場合を図示している。このため、表示部５０は、電気光学パネル６０が備える導光板（図示せず）の光入射面に設けられた照明部６１を備えている。照明部６１としては、例えばＬＥＤ素子が挙げられる。このような照明部６１および導光板は、反射型表示素子のフロントライトとして機能する。
【００５４】
なお、電気光学パネル６０が透過型の表示素子（例えば透過型液晶表示素子等）である場合には、フロントライトに代えてバックライトを設けるようにすればよい。
【００５５】
また、電気光学パネル６０が自発光型の表示素子（例えば有機ＥＬ表示素子、ＬＥＤ表示素子等）である場合や、自発光型ではないものの外光を利用する表示素子である場合には、フロントライトやバックライトを省略することができる。
【００５６】
二次電池７０は、図示しない配線を介して回路基板２０に接続されている。これにより、二次電池７０から出力される電力を、前述した要素の駆動に用いることができる。また、太陽電池モジュール８０で発電した電力によって、二次電池７０を充電することができる。
【００５７】
以上、電子時計２００について説明したが、本発明の電子機器の実施形態は電子時計に限定されず、例えば携帯電話端末、スマートフォン、タブレット端末、ウェアラブル端末、カメラ等であってもよい。
【００５８】
（太陽電池）
太陽電池モジュール８０は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換モジュールである。
【００５９】
図５は、図４に示す電子時計２００のうち、太陽電池モジュール８０のみを図示した平面図である。また、図６は、図５に示す太陽電池モジュール８０の分解斜視図である。
【００６０】
図５に示す太陽電池モジュール８０（光電変換モジュール）は、風防板５５と電気光学パネル６０との間に設けられ、結晶性を有する半導体基板からなる４つのセル８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ（光電変換素子）と、４つのセル８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄと電気的に接続された配線基板８２と、を備えている。
【００６１】
このうち、セル８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄは、それぞれ板状をなしており、その主面はＺ軸方向に向いている。また、風防板５５に臨む主面は、外部光を受光する受光面８４となる。一方、電気光学パネル６０に臨む主面は、発電した電力を取り出す電極パッドが設けられた電極面８５となる。
【００６２】
図５に示す太陽電池モジュール８０の形状は、円環になっている。換言すれば、４つのセル８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄがわずかな隙間を介して並ぶことにより、内縁形状および外縁形状がそれぞれ円形である円環が形成されている。
【００６３】
一方、前述したケース３１の開口部３５は、円形をなしていることから、その内縁は曲線を含んでいる。
【００６４】
すなわち、電子時計２００（電子機器）は、曲線を含む開口部３５を有するケース３１と、ケース３１内に設けられ、結晶性を有する半導体基板を含む太陽電池モジュール８０と、を備えている。
【００６５】
そして、太陽電池モジュール８０の外縁は、開口部３５に沿って円形をなしている。すなわち、太陽電池モジュール８０の外縁は、開口部３５に沿って少なくとも一部が曲線で構成されている。
【００６６】
また、太陽電池モジュール８０の内縁は、太陽電池モジュール８０の外縁に沿って円形をなしている。すなわち、太陽電池モジュール８０の内縁は、太陽電池モジュール８０の外縁に沿って少なくとも一部が曲線で構成されている。
【００６７】
このような電子時計２００によれば、円形の開口部３５を有するケース３１に対して、表示部５０のような主要部位のスペースを確保しつつ、太陽電池モジュール８０を効率的に配置することができる。これにより、太陽電池モジュール８０を風防板５５に近接して配置することができるので、太陽電池モジュール８０の発電効率を十分に高めることができる。一方、表示部５０の配置スペースを、開口部３５の中心部に確保することができるので、表示部５０の視認性が良好になるとともに、表示部５０と太陽電池モジュール８０との配置のバランスも良好になる。その結果、太陽電池モジュール８０の発電効率と全体的な意匠性とを両立した電子時計２００が得られる。
【００６８】
なお、ケース３１の開口部３５（の内縁）は、少なくとも一部に曲線を含んでいればよく、例えば直線と曲線とを含んでいてもよい。
【００６９】
また、「太陽電池モジュール８０の外縁」とは、太陽電池モジュール８０の輪郭のうち、開口部３５の外側に臨む部分のことをいい、「太陽電池モジュール８０の内縁」とは、太陽電池モジュール８０の輪郭のうち、開口部３５の中心側に臨む部分のことをいう。
【００７０】
なお、図３に示すように、太陽電池モジュール８０の内縁側には、表示部５０（電気光学パネル６０）が設けられるが、この表示部５０の外形形状は、太陽電池モジュール８０の内縁に沿っている。換言すれば、電子時計２００は、円環状をなす太陽電池モジュール８０の内縁に沿う外形形状を含む電気光学パネル６０を有する。このように配置することで、表示部５０の外形形状を円形にすることができるので、意匠性が高い電子時計２００を実現することができる。
【００７１】
また、本実施形態では、４つのセル８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄの集合体によって太陽電池モジュール８０が構成されているが、セルの数は、１つであってもよく、２つ以上の任意の数であってもよい。
【００７２】
また、本実施形態では、太陽電池モジュール８０の形状が円環になっているが、多重の円環であってもよい。
【００７３】
また、４つのセル８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄのうち、１つ以上が省略されてもよく、セル同士の形状が互いに異なっていてもよい。
【００７４】
また、太陽電池モジュール８０が含む半導体基板は、前述したように結晶性を有している。この結晶性とは、単結晶性または多結晶性のことをいう。このような結晶性を有する半導体基板を含むことにより、非晶質性を有する半導体基板を含む場合に比べて、より発電効率の高い太陽電池モジュール８０が得られる。かかる太陽電池モジュール８０は、仮に同じ電力を発電する場合、より面積を小さくすることを可能にする。このため、結晶性を有する半導体基板を含むことにより、発電効率と意匠性とをより高度に両立させた電子時計２００が得られる。
【００７５】
特に、半導体基板は、単結晶性を有するものが好ましい。これにより、太陽電池モジュール８０の発電効率が特に高められる。したがって、発電効率と意匠性との両立を最大限に図ることができる。また、室内光のような低照度光においても発電効率が低下しにくいという利点もある。
【００７６】
なお、単結晶性を有するとは、半導体基板全体が単結晶である場合の他、一部が多結晶または非晶質である場合も含む。後者の場合、単結晶の体積が相対的に大きい（例えば９０体積％以上である）ことが好ましい。
【００７７】
半導体基板としては、例えばシリコン基板の他、化合物半導体基板（例えばＧａＡｓ基板）等が挙げられる。
【００７８】
また、太陽電池モジュール８０は、好ましくは裏面電極型とされる。具体的には、図６に示すように、４つのセル８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄの電極面８５に、それぞれ電極パッド８６、８７が設けられている。このうち、電極パッド８６は正極であり、一方、電極パッド８７は負極である。したがって、電極パッド８６および電極パッド８７から配線を介して電力を取り出すことができる。
【００７９】
裏面電極型では、全ての電極パッドを電極面８５（裏面）側に配置することができる。このため、受光面８４を最大限に大きくすることができ、受光面積の最大化に伴う発電効率の向上を図ることができる。加えて、受光面８４側に電極パッドを設けることによる意匠性の低下を防止することができる。このため、電子時計２００の意匠性をさらに高めることができる。
【００８０】
また、太陽電池モジュール８０は、図５に示すように、電極パッド８６および電極パッド８７をそれぞれ複数含んでいるのが好ましい。これにより、セル８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄと配線基板８２との間を、電気的かつ機械的により確実に接続することができる。
【００８１】
また、複数の電極パッド８６は、太陽電池モジュール８０の外縁に沿って配置されている。一方、複数の電極パッド８７は、太陽電池モジュール８０の内縁に沿って配置されている。このような配置をとることにより、太陽電池モジュール８０の延在方向（周方向）に沿って接続点を確保することができる。このため、太陽電池モジュール８０をより確実に固定することができ、かつ、太陽電池モジュール８０と配線基板８２との間の接続抵抗を十分に低減させることができる。
【００８２】
なお、電極パッド８６、８７の配置は、図示のものに限定されず、例えば電極パッド８６の列の位置と電極パッド８７の列の位置とが入れ替わっていてもよい。
【００８３】
また、１つのセル当たりの電極パッド８６、８７の数も、特に限定されず、それぞれ１つであっても、任意の複数であってもよい。また、電極パッド８６、８７の形状も、特に限定されず、いかなる形状であってもよい。
【００８４】
図７は、図５に示す太陽電池モジュール８０のＡ−Ａ線断面図である。なお、図７では、半導体基板としてＳｉ基板８００を用いた例を図示している。
【００８５】
図７に示す太陽電池モジュール８０は、Ｓｉ基板８００と、Ｓｉ基板８００に形成されたｐ＋拡散領域８０１およびｎ＋拡散領域８０２と、ｐ＋拡散領域８０１およびｎ＋拡散領域８０２に接続されているフィンガー電極８０４、フィンガー電極８０４に接続されているバスバー電極８０５と、を備えている。なお、図７では、図示の便宜上、ｐ＋拡散領域８０１に接続されているバスバー電極８０５および電極パッド８６（正極）のみを図示し、ｎ＋拡散領域８０２に接続されているバスバー電極および電極パッド（負極）の図示を省略している。また、図７では、ｎ＋拡散領域８０２に接続されているフィンガー電極８０４について破線で示しており、このフィンガー電極８０４がバスバー電極８０５と電気的に接続されていないことを表している。
【００８６】
Ｓｉ基板８００としては、例えばＳｉ（１００）基板等が用いられる。なお、Ｓｉ基板８００の結晶面は、特に限定されず、Ｓｉ（１００）面以外の結晶面であってもよい。
【００８７】
Ｓｉ基板８００（半導体基板）の主要構成元素以外の不純物元素濃度は、できるだけ低いことが好ましいが、それぞれ１×１０１１［ａｔｏｍｓ／ｃｍ２］以下であるのがより好ましく、１×１０１０［ａｔｏｍｓ／ｃｍ２］以下であるのがさらに好ましい。不純物元素濃度が前記範囲内であることにより、Ｓｉ基板８００の不純物が光電変換に及ぼす影響を十分に小さく抑えることができる。これにより、小面積であっても十分な電力を発生させ得る太陽電池モジュール８０を実現することができる。さらに、室内光のような低照度光においても発電効率が低下しにくくなるという利点もある。
【００８８】
なお、Ｓｉ基板８００の不純物元素濃度は、例えばＩＣＰ−ＭＳ（Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometry）法により測定することができる。
【００８９】
また、ｐ＋拡散領域８０１に接続されているバスバー電極８０５の一部が露出し、前述した電極パッド８６を構成している。一方、ｎ＋拡散領域８０２に接続されているバスバー電極（図示せず）の一部が露出し、前述した電極パッド８７を構成している。
【００９０】
また、電極パッド８６は、図７に示すように、導電性の接着材８３を介して、配線基板８２と接続されている。同様に、電極パッド８７も、図示しない導電接続部を介して、配線基板８２と接続されている。
【００９１】
導電性の接着材８３としては、例えば導電ペースト、導電シート、金属材料、はんだ、ろう材等が挙げられる。
【００９２】
Ｓｉ基板８００の受光面８４には、テクスチャーが形成されている。テクスチャーは、例えば受光面８４に形成された多数のピラミッド状突起で構成される。このようなテクスチャーを設けることにより、受光面８４における外部光の反射を抑制し、Ｓｉ基板８００に入射する光量の増大を図ることができる。
【００９３】
なお、Ｓｉ基板８００が例えばＳｉ（１００）面を主面とする基板である場合、Ｓｉ（１１１）面を傾斜面とするピラミッド状突起がテクスチャーとして好適に用いられる。
【００９４】
また、太陽電池モジュール８０は、受光面８４に設けられた、図示しないパッシベーション膜を備えている。なお、このパッシベーション膜は、反射防止膜の機能を有していてもよい。一方、太陽電池モジュール８０は、電極面８５に設けられたパッシベーション膜８０６を備えている。
【００９５】
また、フィンガー電極８０４とＳｉ基板８００との間、および、バスバー電極８０５とフィンガー電極８０４との間は、それぞれ層間絶縁膜８０７を介して絶縁されている。
【００９６】
パッシベーション膜８０６や層間絶縁膜８０７の構成材料としては、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化アルミニウム等が挙げられる。
【００９７】
フィンガー電極８０４やバスバー電極８０５の構成材料としては、例えば、アルミニウム、チタン、銅のような金属の単体または合金等が挙げられる。
【００９８】
配線基板８２は、４つのセル８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄと重なるように設けられている。このような配線基板８２は、絶縁基板８２１と、その上に設けられた配線８２２と、配線８２２と重なる部分に開口部８２４を含む絶縁膜８２３と、を備えている。
【００９９】
なお、「配線基板８２が４つのセル８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄと重なる」とは、配線基板８２の平面視において、配線基板８２が少なくとも１つのセルと重なって見える状態をいう。また、その場合、１つのセルの全体と重なっている必要はなく、その少なくとも一部と重なっていればよい。
【０１００】
なお、本実施形態では、配線基板８２が４つのセル８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄと重なっている。
【０１０１】
また、各セル８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄの厚さは、特に限定されないが、５０μｍ以上５００μｍ以下であるのが好ましく、１００μｍ以上３００μｍ以下であるのがより好ましい。これにより、太陽電池モジュール８０の光電変換効率と機械的特性との両立を図ることができる。また、電子時計２００の薄型化にも貢献することができる。
【０１０２】
絶縁基板８２１としては、例えばポリイミド基板、ポリエチレンテレフタレート基板のような各種樹脂基板が挙げられる。
【０１０３】
配線８２２の構成材料としては、例えば銅または銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金、銀または銀合金等が挙げられる。
【０１０４】
絶縁膜８２３の構成材料としては、例えばポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂のような各種樹脂材料が挙げられる。
【０１０５】
また、絶縁基板８２１と絶縁膜８２３との間は、接着層８２５を介して接着されている。
【０１０６】
接着層８２５の構成材料としては、例えばエポキシ系接着材、シリコーン系接着材、オレフィン系接着材、アクリル系接着材等が挙げられる。
【０１０７】
すなわち、太陽電池モジュール８０は、セル８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ（光電変換素子）と、セル８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄと重なるように設けられ、配線基板８２、配線８２２、および配線８２２と重なる部分に開口部８２４を含む絶縁膜８２３を備える配線基板８２と、開口部８２４においてセル８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄと配線８２２とを電気的に接続する導電性の接着材８３と、を有している。そして、接着材８３の体積が開口部８２４の体積以下になっている。
【０１０８】
このような構成によれば、接着材８３の全量を開口部８２４の内部に収めることができる。換言すれば、開口部８２４から接着材８３があふれ出すのを防止することができる。その結果、あふれ出た接着材８３が短絡を生じさせたり、外観上の不具合になったりするのを防止することができる。
【０１０９】
したがって、上記の構成によれば、導電性の接着材８３の広がりが制御されやすく、信頼性の高い太陽電池モジュール８０が得られる。
【０１１０】
また、このような太陽電池モジュール８０が電子時計２００（電子機器）に適用されると、太陽電池モジュール８０の寸法精度が高いため、その実装性が良好になる。その結果、信頼性の高い電子時計２００が得られる。
【０１１１】
＜太陽電池モジュールの製造方法＞
次に、本発明の光電変換モジュールの製造方法の実施形態について説明する。
【０１１２】
図８、図９は、それぞれ本発明の光電変換モジュールの製造方法の実施形態を説明するための図である。ここでは、一例として図７に示す太陽電池モジュール８０の製造方法を説明する。
【０１１３】
本実施形態に係る光電変換モジュールの製造方法は、セル８０ａ（光電変換素子）、および、絶縁基板８２１（基板）と配線８２２と配線８２２と重なる部分に開口部８２４を含む絶縁膜８２３とを備える配線基板８２を準備する準備工程と、セル８０ａおよび開口部８２４の少なくとも一方に、導電性の接着材８３を配置する配置工程と、接着材８３を介して、セル８０ａと配線基板８２とを重ね合わせる積層工程と、を有し、接着材８３の体積が開口部８２４の体積以下であることを特徴とするものである。このような製造方法によれば、接着材８３の広がりを制御しやすいことから、信頼性の高い太陽電池モジュール８０が得られる。
【０１１４】
以下、各工程について順次説明する。
［１］まず、セル８０ａを準備する（準備工程）。このセル８０ａは、例えば、半導体ウエハーに不純物拡散領域等を形成した後、電極や絶縁膜を成膜することにより形成し、その後、個片化することにより製造される。
【０１１５】
［２］次に、セル８０ａおよび開口部８２４の少なくとも一方に、導電性の接着材８３を配置する（配置工程）。具体的には、図８に示すように、セル８０ａの電極パッド８６に接着材８３を配置するようにしてもよく、図９に示すように、配線基板８２の開口部８２４に接着材８３を配置するようにしてもよい。
【０１１６】
図８に示す接着材８３は、セル８０ａの電極パッド８６に接するように配置される。一方、図９に示す接着材８３は、配線基板８２の開口部８２４に接するように配置される。このようにして配置された接着材８３は、後述する積層工程においてセル８０ａの電極パッド８６と配線基板８２の開口部８２４との間を電気的に接続する。
【０１１７】
このようにして配置される接着材８３の体積は、開口部８２４の体積以下とされる。これにより、後述する積層工程において接着材８３の全量を開口部８２４の内部に収めることができる。換言すれば、開口部８２４から接着材８３があふれ出すのを防止することができる。その結果、あふれ出た接着材８３が短絡を生じさせたり、外観上の不具合になったりするのを防止することができる。
【０１１８】
なお、本発明における「接着材８３の体積」とは、図７に示すセル８０ａの下面を含む平面よりも下方に位置している部分の体積のことをいう。例えば、電極パッド８６が図７に示すように上方に後退している場合、セル８０ａの下面を含む平面よりも上方に位置している接着材については、「接着材８３の体積」に含めない。
【０１１９】
また、本発明における「開口部８２４の体積」とは、底面に配線８２２が露出し、絶縁膜８２３や接着層８２５の端面が内側面である有底凹部の体積のことをいう。
【０１２０】
開口部８２４の深さは、絶縁膜８２３や接着層８２５の厚さに応じて異なるため、特に限定されないが、一例として１μｍ以上１００μｍ以下であるのが好ましく、２μｍ以上５０μｍ以下であるのがより好ましい。これにより、太陽電池モジュール８０が厚くなりすぎるのを防ぎつつ、十分な強さの接着性を発現可能な厚さの接着材８３を得ることができる。このため、より信頼性の高い太陽電池モジュール８０が得られる。
【０１２１】
また、セル８０ａの電極パッド８６に接するように接着材８３が配置される場合、接着材８３の形状は、図８に示すように、下に向かって突出する形状、すなわち、後述する積層工程において配線基板８２側に向かって突出する形状に成形されているのが好ましい。このような形状に成形されていることにより、後述する積層工程において、配線基板８２の開口部８２４の底面に露出している配線８２２に対して接着材８３が高い確率で接触することとなる。これにより、接着材８３を介して、セル８０ａの電極パッド８６と配線基板８２の開口部８２４との間の電気的接続を確実に図ることができる。
【０１２２】
図８に示す接着材８３の突出高さは、開口部８２４の形状に応じて適宜設定されるが、開口部８２４の深さより高いことが好ましい。これにより、後述する積層工程において、接着材８３により、セル８０ａの電極パッド８６と配線基板８２の開口部８２４との間をより確実に接続することができる。
【０１２３】
なお、図８に示す接着材８３の突出高さは、好ましくは開口部８２４の深さの１０１％以上１０００％以下とされるが、より好ましくは１１０％以上７５０％以下とされ、さらに好ましくは１２０％以上５００％以下とされる。これにより、接着材８３により、セル８０ａの電極パッド８６と配線基板８２の開口部８２４との間をより確実に接続することができる。
【０１２４】
なお、「接着材８３の突出高さ」とは、図８に示すセル８０ａの下面を含む平面から接着材８３の先端までの距離のことをいう。また、開口部８２４の深さとは、図８に示す絶縁膜８２３の上面を含む平面から開口部８２４の底面までの距離のことをいう。
【０１２５】
一方、配線基板８２の開口部８２４に接するように接着材８３が配置される場合、接着材８３の形状は、図９に示すように、上に向かって突出する形状、すなわち、後述する積層工程においてセル８０ａ側に向かって突出する形状に成形されているのが好ましい。このような形状に成形されていることにより、後述する積層工程において、セル８０ａの電極パッド８６に対して接着材８３が高い確率で接触することとなる。これにより、接着材８３を介して、セル８０ａの電極パッド８６と配線基板８２の開口部８２４との間の電気的接続を確実に図ることができる。
【０１２６】
図９に示す接着材８３の突出高さは、配線基板８２の上面を含む平面から突出していれば、その高さは特に限定されない。換言すれば、接着材８３が開口部８２４の底面から突出するように配置されている場合、接着材８３の突出高さは、開口部８２４の深さより高いことが好ましい。これにより、後述する積層工程において、接着材８３により、配線基板８２の開口部８２４とセル８０ａの電極パッド８６との間をより確実に接続することができる。
【０１２７】
なお、図９に示す接着材８３の突出高さは、好ましくは開口部８２４の深さの１０１％以上１０００％以下とされるが、より好ましくは１１０％以上７５０％以下とされ、さらに好ましくは１２０％以上５００％以下とされる。これにより、接着材８３により、セル８０ａの電極パッド８６と配線基板８２の開口部８２４との間をより確実に接続することができる。
【０１２８】
なお、「接着材８３の突出高さ」とは、図９に示す絶縁膜８２３の上面を含む平面から接着材８３の先端までの距離のことをいう。また、開口部８２４の深さとは、図９に示す絶縁膜８２３の上面を含む平面から開口部８２４の底面までの距離のことをいう。
【０１２９】
また、絶縁基板８２１が異方性を有する形状、すなわち、正方形や真円のような等方的な形状以外の形状である場合、開口部８２４の平面視形状は、絶縁基板８２１の長手方向に沿う長軸を有する形状であることが好ましい。これにより、絶縁基板８２１が熱の影響で伸縮するとき、開口部８２４の短軸方向に比べ長軸方向において相対的に大きく伸縮することになる。その結果、開口部８２４に設けられた接着材８３についても、その長軸方向において相対的に大きく伸縮することとなり、接着が解除されてしまう確率をより下げることが可能になる。したがって、より信頼性の高い太陽電池モジュール８０を実現することができる。
【０１３０】
なお、開口部８２４の長軸方向の長さをＬ１としたとき、開口部８２４同士の離間距離は長さＬ１の１％以上５００％以下であるのが好ましく、１０％以上３００％以下であるのがより好ましい。開口部８２４同士の離間距離を前記範囲内に設定することにより、開口部８２４からあふれ出た接着材８３が隣り合う開口部８２４まで到達してしまう確率を下げつつ、より多くの開口部８２４を設けることを可能にして、それによる機械的および電気的な信頼性の向上を図ることができる。
【０１３１】
なお、開口部８２４同士の離間距離は、平面視において１つの開口部８２４に最も近い距離にある開口部８２４との間の最短距離のことをいう。
【０１３２】
［３］次に、図８または図９に示すように、接着材８３を介して、セル８０ａと配線基板８２とを重ね合わせる（積層工程）。
【０１３３】
具体的には、セル８０ａと配線基板８２とを重ね合わせた後、セル８０ａと絶縁膜８２３とが接するまで互いに近づける。これにより、接着材８３は、荷重を受けて変形し、開口部８２４の内部に広がる。その結果、接着材８３は、セル８０ａの電極パッド８６と配線基板８２の配線８２２の双方に接触し、双方の間を電気的に接続することができる。
【０１３４】
また、前述したように、接着材８３の体積が開口部８２４の体積以下であるため、接着材８３が変形したとしても、開口部８２４の内側に収まることとなる。このため、接着材８３が開口部８２４からあふれ出ることが防止される。これにより、あふれ出た接着材８３が短絡を生じさせたり、外観上の不具合になったりするのを防止することができる。
【０１３５】
さらに、接着材８３が開口部８２４からあふれ出ると、あふれ出た接着材８３が、セル８０ａと絶縁膜８２３との間に介在することとなる。このため、あふれ出た接着材８３の量によって、セル８０ａと絶縁膜８２３との距離が変わったり、セル８０ａが傾いたりするおそれがある。このような懸念は、太陽電池モジュール８０の寸法精度に影響を与えるため、例えば機器本体３０の内部空間３６に太陽電池モジュール８０を格納するとき、不具合の発生を招くこととなる。
【０１３６】
したがって、接着材８３があふれ出るのを防止することにより、例えばセル８０ａの平坦性を確保することができる。その結果、太陽電池モジュール８０の寸法精度に不具合が発生したり、太陽電池モジュール８０の見た目が悪化したりするのを防止することができる。
【０１３７】
また、開口部８２４の周辺では、配線８２２の厚さ分、絶縁膜８２３が盛り上がっている。このため、この積層工程では、盛り上がっている部分がセル８０ａに接したとき、それ以外の部分はセル８０ａから離間することとなる。
【０１３８】
換言すれば、開口部８２４から接着材８３があふれ出ないことで、絶縁膜８２３の一部（盛り上がっている部分）がセル８０ａに接触し、それ以外の部分（盛り上がっている部分とは別の一部）がセル８０ａから離間することとなる。
【０１３９】
このような構成によれば、盛り上がっている部分において、配線基板８２とセル８０ａとが接触することによって、双方の距離を正確に規制することができる。これにより、太陽電池モジュール８０の平坦性や寸法精度をより高めることができる。一方、接触していない部分が存在することによって、配線基板８２とセル８０ａとの間に応力が発生しにくい。すなわち、双方の熱膨張率が異なる場合でも、接触していない部分がずれることによって応力の発生を抑制することができる。
【０１４０】
また、絶縁膜８２３の一部がセル８０ａから離間することにより、絶縁膜８２３とセル８０ａとの間に異物がかみ込む可能性が小さくなる。これにより、この異物のかみ込みによるセル８０ａの破損を回避することができる。
【０１４１】
なお、接触していない部分とは、互いに離間していることを要するわけではなく、接していてもよいが応力等に応じて容易にずれ得る状態になっている部分のことをいう。例えば配線基板８２が可撓性を有する場合、その可撓性によって配線基板８２がセル８０ａに追従するような状態になっていてもよい。
【０１４２】
配線８２２の厚さは、１μｍ以上１５０μｍ以下であるのが好ましく、３μｍ以上１００μｍ以下であるのがより好ましい。これにより、盛り上がっている部分の突出高さが最適化されるため、太陽電池モジュール８０の寸法精度と配線８２２の導電性との両立を図ることができる。
【０１４３】
すなわち、配線８２２の厚さが前記下限値を下回ると、配線８２２の導電性が低下するおそれがある。一方、配線８２２の厚さが前記上限値を上回ると、盛り上がっている部分の突出高さが高くなりすぎるため、配線基板８２とセル８０ａとの接着が不安定になったり寸法精度が低下したりするおそれがある。
以上のようにして信頼性の高い太陽電池モジュール８０が得られる。
【０１４４】
以上、本発明について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１４５】
例えば、本発明の光電変換モジュールおよび電子機器は、前記実施形態の要素の一部が、同等の機能を有する任意の要素に代替されたものであってもよく、また、前記実施形態に任意の要素が付加されたものであってもよい。
【０１４６】
また、本発明の太陽電池の製造方法は、前記実施形態に任意の工程が付加されたものであってもよい。
【符号の説明】
【０１４７】
１０…バンド、２０…回路基板、２１…ＣＰＵ、２２…方位センサー、２３…加速度センサー、２４…回路素子、２８…ＧＰＳアンテナ、３０…機器本体、３１…ケース、３２…凸状部、３４…突起部、３５…開口部、３６…内部空間、４０…光センサー部、４１…受光部、４２…発光部、４３…センサー基板、４４…透明カバー、４５…測定窓部、４６…接続配線部、５０…表示部、５５…風防板、５６…接合部材、５７…ベゼル、５８…操作部、６０…電気光学パネル、６１…照明部、６３…接続配線部、７０…二次電池、７５…回路ケース、８０…太陽電池モジュール、８０ａ…セル、８０ｂ…セル、８０ｃ…セル、８０ｄ…セル、８１…接続配線部、８２…配線基板、８３…接着材、８４…受光面、８５…電極面、８６…電極パッド、８７…電極パッド、２００…電子時計、８００…Ｓｉ基板、８０１…ｐ＋拡散領域、８０２…ｎ＋拡散領域、８０４…フィンガー電極、８０５…バスバー電極、８０６…パッシベーション膜、８０７…層間絶縁膜、８２１…絶縁基板、８２２…配線、８２３…絶縁膜、８２４…開口部、８２５…接着層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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