(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【特許文献１】特開昭６１−１２４１７９号公報
【特許文献２】特開２００２−５０７８０号公報
【特許文献３】特開２００２−１６４５５４号公報
【特許文献４】特開２００４−６３５６４号公報
【特許文献５】ＵＳ２００６／０１８５７１６Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【発明の効果】
【００２０】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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)）。
【００６３】
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。
【００６４】
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））。
【００６５】
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。
【００６６】
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））。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】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。
【図１４】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。
【図１５】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。
【図１６】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。
【符号の説明】
【００８８】
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
【図１】
0005182746.tif 000002
【図２】
0005182746.tif 000003
【図３】
0005182746.tif 000004
【図４】
0005182746.tif 000005
【図５】
0005182746.tif 000006
【図６】
0005182746.tif 000007
【図７】
0005182746.tif 000008
【図８】
0005182746.tif 000009
【図９】
0005182746.tif 000010
【図１０】
0005182746.tif 000011
【図１１】
0005182746.tif 000012
【図１２】
0005182746.tif 000013
【図１３】
0005182746.tif 000014
【図１４】
0005182746.tif 000015
【図１５】
0005182746.tif 000016
【図１６】
0005182746.tif 000017