(57)【要約】【課題】孔の部分に光電変換素子を装着した支持体、その裏面に電気絶縁層を介して接合した導電体層を具備する光電変換装置の前記電気絶縁層を改良して、製造工程を合理化する。【解決手段】支持体の裏面に電気絶縁層を形成するための、半硬化状態の電気絶縁性シートを貼り付ける工程、電気絶縁性シートに金属シートを貼り付ける工程、及び電気絶縁性シートを硬化させる工程を含む光電変換装置の製造方法。【選択図】図１
2007329364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）球状の第１半導体およびその表面を被覆する第２半導体層からなり、前記第２半導体層が前記第１半導体の一部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、（ｂ）前記光電変換素子を１個ずつ配置するための複数の孔を有する導電性の支持体であって、前記光電変換素子の第２半導体層を前記孔の縁部に電気的かつ物理的に接続し、かつ前記第１半導体の露出部を裏面側に臨ませている支持体、（ｃ）前記支持体の裏面側に接合されている電気絶縁層、並びに（ｄ）前記電気絶縁層の裏面に接合され、前記電気絶縁層の孔をとおして前記第１半導体と電気的に接続された金属シート、を具備する光電変換装置の製造方法であって、
（１）前記支持体の裏面に前記電気絶縁層を形成するための、半硬化状態の電気絶縁性シートを貼り付ける工程、
（２）前記電気絶縁性シートに金属シートを貼り付ける工程、および、
（３）前記電気絶縁性シートを硬化させて、前記支持体と前記金属シートとを一体に結合した電気絶縁層を形成する工程、
を含むことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項２】
（ａ）球状の第１半導体およびその全表面を被覆する第２半導体層からなる複数のほぼ球状の光電変換素子、並びに、前記光電変換素子を１個ずつ配置するための複数の孔を有する導電性の支持体からなり、前記光電変換素子がその第２半導体層が前記孔の縁部に電気的かつ物理的に接続され、かつ光電変換素子の一部が前記支持体の裏面側に臨んでいる組立体を準備する工程、
（ｂ）前記支持体の裏面側に露出している第２半導体層の少なくとも一部を除去することにより、前記第１半導体の一部を露出させる開口部を形成する工程、（ｃ）前記支持体の裏面に半硬化状態の電気絶縁性シートを貼り付ける工程、
（ｄ）前記電気絶縁性シートに、前記第１半導体の露出部の少なくとも一部を露出させる孔を形成する工程、
（ｅ）前記電気絶縁性シートの上に、前記光電変換素子の第１半導体と電気的に接続された導電体層を形成する工程、および
（ｆ）前記電気絶縁性シートを硬化させる工程、
を含むことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項３】
（ａ）球状の第１半導体およびその全表面を被覆する第２半導体層からなる複数のほぼ球状の光電変換素子、並びに、前記光電変換素子を１個ずつ配置するための複数の孔を有する導電性の支持体からなり、前記光電変換素子がその第２半導体層が前記孔の縁部に電気的かつ物理的に接続され、かつ光電変換素子の一部が前記支持体の裏面側に臨んでいる組立体を準備する工程、
（ｂ）前記支持体の裏面に半硬化状態の電気絶縁性シートを貼り付ける工程、
（ｃ）前記電気絶縁性シートに、前記光電変換素子の一部を露出させる孔を形成する工程、
（ｄ）前記電気絶縁性シートの孔に露出している第２半導体層の少なくとも一部を除去することにより、前記第１半導体の一部を露出させる開口部を形成する工程、
（ｅ）前記電気絶縁性シートの上に、前記光電変換素子の第１半導体と電気的に接続された導電体層を形成する工程、および
（ｆ）前記電気絶縁性シートを硬化させる工程、
を含むことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項４】
（ａ）球状の第１半導体およびその表面を被覆する第２半導体層からなり、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ほぼ球状の光電変換素子、並びに、前記光電変換素子を１個ずつ配置するため複数の孔を有する導電性の支持体からなり、前記光電変換素子がその第２半導体層が前記孔の縁部に電気的かつ物理的に接続され、かつ前記第１半導体の露出部が前記支持体の裏面側に臨んでいる組立体を準備する工程、
（ｂ）前記支持体の裏面に半硬化状態の電気絶縁性シートを貼り付ける工程、
（ｃ）前記電気絶縁性シートに、前記第１半導体の露出部の少なくとも一部を露出させる孔を形成する工程、
（ｄ）前記電気絶縁性シートの上に、前記光電変換素子の第１半導体に電気的に接続された導電体層を形成する工程、および
（ｅ）前記電気絶縁性シートを硬化させる工程、
を含むことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項５】
（ａ）球状の第１半導体およびその表面を被覆する第２半導体層からなり、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ほぼ球状の光電変換素子、前記第１半導体の露出部に形成された電極、並びに、前記光電変換素子を１個ずつ配置するための複数の孔を有する導電性の支持体からなり、前記光電変換素子がその第２半導体層が前記孔の縁部に電気的かつ物理的に接続され、かつ前記電極を有する第１半導体の露出部が前記支持体の裏面側に臨んでいる組立体を準備する工程、
（ｂ）前記支持体の裏面に半硬化状態の電気絶縁性シートを貼り付ける工程、
（ｃ）前記電気絶縁性シートに前記電極の少なくとも一部を露出させる孔を形成する工程、
（ｄ）前記電気絶縁性シートの上に、前記電極を相互に電気的に接続する導電体層を形成する工程、および
（ｅ）前記電気絶縁性シートを硬化させる工程、
を含むことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項６】
前記電気絶縁性シートの上に、前記光電変換素子の第１半導体に電気的に接続された導電体層を形成する工程が、前記電気絶縁性シートの上に、前記電気絶縁性シートの前記孔と対応する位置に孔を有する金属シートを張り合わせる工程、前記金属シートおよび電気絶縁性シートの孔に、導電性ペーストを充填する工程、および前記導電性ペーストを固化することにより、前記金属シートと前記素子の第１半導体とを電気的に接続する工程からなる請求項２〜４のいずれかに記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項７】
前記電気絶縁性シートの上に、前記電極を相互に電気的に接続された導電体層を形成する工程が、前記電気絶縁性シートの上に、前記電気絶縁性シートの前記孔と対応する位置に孔を有する金属シートを張り合わせる工程、前記金属シートおよび電気絶縁性シートの孔に、導電性ペーストを充填する工程、および前記導電性ペーストを固化することにより、前記金属シートと前記素子の電極とを電気的に接続する工程からなる請求項５に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項８】
前記電気絶縁性シートの上に、前記光電変換素子の第１半導体に電気的に接続された導電体層を形成する工程が、前記電気絶縁性シートの前記孔に導電性ペーストを充填する工程、次いで、前記電気絶縁性シートの上に、金属シートを張り合わせる工程、および前記導電性ペーストを固化することにより、前記金属シートと前記素子の第１半導体とを電気的に接続する工程からなる請求項２〜４のいずれかに記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項９】
前記電気絶縁性シートの上に、前記電極を相互に電気的に接続された導電体層を形成する工程が、前記電気絶縁性シートの前記孔に導電性ペーストを充填する工程、次いで前記電気絶縁性シートの上に、金属シートを張り合わせる工程、および前記導電性ペーストを固化することにより、前記金属シートと前記素子の電極とを電気的に接続する工程からなる請求項５に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項１０】
前記支持体が、前記孔を底部に有する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１〜５のいずれかに記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項１１】
前記光電変換素子が、その第２半導体層が導電性接着剤により前記孔の縁部に電気的かつ物理的に接続されている請求項１〜５のいずれかに記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項１２】
前記電気絶縁性シートの上に、前記光電変換素子の第１半導体に電気的に接続された導電体層を形成する工程が、前記光電変換素子の第１半導体の露出部に、導電性ペーストを塗着する工程、および前記導電性ペーストを熱処理して電極を形成する工程を含む請求項２〜４のいずれかに記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項１３】
前記半硬化状態の電気絶縁性シートが、半硬化状態の熱硬化性樹脂からなるシートである請求項１〜１２のいずれかに記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項１４】
前記半硬化状態の電気絶縁性シートが、基材の樹脂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である請求項１〜１２のいずれかに記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項１５】
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する請求項１〜１４のいずれかに記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項１６】
前記光電変換素子は、その主材料がシリコンである請求項１〜１５のいずれかに記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項１７】
前記支持体の裏面に半硬化状態の電気絶縁性シートを貼り付けるときの温度Ｔ１が、７０〜１５０℃の範囲から選ばれた温度であり、前記電気絶縁性シートを硬化させるときの温度Ｔ２が、前記Ｔ１より高く、かつ１２０〜２００℃の範囲から選ばれた温度である請求項１〜１６のいずれかに記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項１８】
前記支持体および前記金属シートのそれぞれの基材がアルミニウムであり、前記金属シートの前記金属シートおよび電気絶縁層の孔に充填された導電性ペーストが接する部位に、銀、銅、ニッケル、および錫からなる群より選ばれた少なくとも一種を含む表面層を有する請求項６または７に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項１９】
前記支持体および前記金属シートのそれぞれの基材がアルミニウムであり、前記金属シートの前記電気絶縁層の孔に充填された導電性ペーストが接する部位に、銀、銅、ニッケル、および錫からなる群より選ばれた少なくとも一種を含む表面層を有する請求項８または９に記載の光電変換装置の製造方法。
【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の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
クリーンなエネルギー源として光電変換装置が注目されている。代表的な光電変換装置は、結晶シリコン半導体ウエハからなる素子を用いたもの、およびアモルファスシリコンからなる半導体層を用いたものである。前者は、単結晶インゴットの製造、および単結晶インゴットから半導体ウエハを製造するまでの工程が繁雑であり、しかも結晶の切削屑などにより高価なシリコン原料の利用率が低いので、コスト高となる。後者は、シリコンの未結合手に水素が結合しているアモルファス構造が、光照射によって水素が放たれて構造変化を起こしやすいため、光電変換効率が光照射により徐々に低下するという問題がある。
【０００３】
上記のような特性低下がなく、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。これに関しては、例えば、穴のあいた偏平なアルミニウム箔にシリコン（Ｓｉ）の球状素子を埋込み、そのアルミニウム箔の裏面から、ｎ型半導体層をエッチングして内部のｐ型半導体を露出させ、露出したｐ型半導体を、もう１つのアルミニウム箔に接続して構成したソーラ・アレーが提案されている（特許文献１など）。
【０００４】
この提案は、直径１ｍｍ前後の小さな素子を用いることで光電変換部全体の平均厚みを薄くし、高純度Ｓｉの使用量を軽減しようとするものである。しかし、この球状太陽電池は反射光を活用しない方式なので、素子当たりの出力が低い。従って、モジュールの受光面当たりの変換効率を向上させるために、多数の素子を相互に近接して配置する必要がある。そのため、素子とアルミニウム箔との接続作業が繁雑な上に、素子数が多くなり、原価を低減させる効果が少ない。
【０００５】
また、上記提案には、アルミニウム箔製の導電体層とＳｉ半導体とを接合して良好な電気的接続を得るために、５００〜５７７℃で熱処理をして、接合部にアルミニウムとＳｉの合金層を形成する方法が含まれている。第２半導体層は厚み０．５μｍ以下の薄層であるため、上記の熱処理時に導電体層が第２半導体層を突き抜け、短絡現象を引き起こす。このため、開放電圧および曲線因子等の大幅な低下を招く欠点がある。
【０００６】
これらの問題を解決するため、多数の凹部を有する支持体の各凹部内に直径１ｍｍ前後の球状の光電変換素子を取り付け、凹部内面を反射鏡として働かせる太陽電池が提案されている（特許文献２、３および４）。これらの太陽電池はマイクロ集光型または低集光型球状太陽電池と呼ばれている。この構成による第１の利点は、素子の材料、特に高価なＳｉの使用量を低減できることである。第２の利点は、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できるので、光を有効に利用できることである。
【０００７】
この種の光電変換装置の従来の代表的な製造方法として、本発明者らが先に行った提案（特許文献４）について説明する。光電変換素子は、球状の第１半導体およびその表面を被覆する第２半導体層からなり、第１半導体の一部は第２半導体層から露出している。第１半導体の露出部および第２半導体層にはあらかじめ電極が形成されている。この素子を個々に取り付ける複数の凹部を有する支持体は、第２半導体層と電気的に接続される第２導電体層およびその背面に設けた電気絶縁層からなっている。電気絶縁層の背面には、第１半導体の電極を相互に電気的に接続する第１導電体層が取り付けられる。
【０００８】
この構成によると、支持体に素子を配置する以前に、高温の熱処理を要する電極形成を行うので、素子を支持体に装着した後の工程を、比較的低温下で実施できるという利点を有する。しかし、第２半導体層側の電極を第２半導体層の開口部周辺の曲面上に設けるため、正確に位置決めされた位置に、微細な形状に電極を形成することが困難であり、量産には不向きである。
【０００９】
また、上記の支持体は、素子を収納する凹部を有する第２導電体層と電気絶縁層とからなる二層構造になっている。この支持体は、例えば、金属シートを加工して底部に孔を有する複数の凹部を形成した第２導電体層と、前記孔に対応した孔を有する電気絶縁性シートとを重ね合わせて、一体化して作製される。しかし、実際には、接着や熱圧着などにより両者を一体化する過程において、樹脂製の電気絶縁性シートが変形するため、孔のピッチや寸法、形状が変化して位置ずれが起こり易く、精度良く支持体を製作することは困難である。特許文献２および３に開示されている三層構造の支持体においても上記の二層構造の支持体と同様の問題がある。
【００１０】
さらに、球状太陽電池では、極めて小さい多数の球状素子の全てを支持体の個々の小さい凹部内の所定位置に、正確かつ迅速に装着し、固定することが非常に重要な課題である。もし、素子の位置決めが不正確であったり、球状太陽電池の製造工程中や使用中に位置づれを起こしたりすると、第２導電体層が第１半導体の露出部や電極と接触して短絡したり、半導体側と導電体層側との電気的接続ができなかったりするなどの問題を引き起こす。素子が脱落すれば光電変換装置の出力が低下する。
【００１１】
この問題を解決するため、例えば、特許文献４では、導電性ペーストを第２半導体側電極に塗布した素子を支持体の凹部内に位置決めした後、加熱して素子を固定する方法が提案されている。しかし、この方法には、微小な電極部に導電性ペーストを高速で塗布することが困難なことや、素子を支持体に位置決めする過程で、素子に塗布した導電性ペーストが凹部の反射鏡部分に付着して光電変換効率を低下させるなどの問題がある。また、上記提案においては、あらかじめ、第１半導体側および第２半導体層側にそれぞれの電極を形成した素子を支持体の凹部に位置決めする。そのため、素子を特定の姿勢に制御した状態で支持体の凹部に配置するための煩雑な工程を必要とし、生産性に難点がある。
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の第１の目的は、上記のように、球状の第１半導体及びその表面を被覆する第２導電体層からなる複数のほぼ球状の光電変換素子、前記光電変換素子を１個ずつ配置するための複数の孔を有し、第２半導体層と電気的に接続された導電性の支持体、並びに、前記支持体の裏面に電気絶縁層を介して接合され、電気絶縁層の孔および第２半導体層の開口部をとおして第１半導体と電気的に接続された導電体層からなる光電変換装置の組み立て方法を合理化し、信頼性の高い前記光電変換装置を提供することである。
すなわち、本発明は、光電変換素子をその第２半導体層を電気的かつ物理的に導電性の支持体に接続した組立体を構成した後、支持体の裏面に、電気絶縁層および光電変換素子の第１半導体に電気的に接続された導電体層を形成する方法を改良するものである。
【００１３】
本発明の第２の目的は、特に、特許文献４に記載のような構造の光電変換装置の効率的な製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明による光電変換装置は、導電性の支持体、前記支持体の孔の部分に装着された光電変換素子、および前記支持体の裏面に電気絶縁性シートを介して接合された導電体層を具備し、前記光電変換素子は、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半導体層は前記支持体に電気的に接続され、第１半導体は、前記電気絶縁性シートの孔および第２半導体層の開口部をとおして第１半導体に電気的に接続されている。
【００１５】
本発明は、
（ａ）球状の第１半導体およびその表面を被覆する第２半導体層からなり、前記第２半導体層が前記第１半導体の一部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、（ｂ）前記光電変換素子を１個ずつ配置するための複数の孔を有する導電性の支持体であって、前記光電変換素子の第２半導体層を前記孔の縁部に電気的かつ物理的に接続し、かつ前記第１半導体の露出部を裏面側に臨ませている支持体、（ｃ）前記支持体の裏面側に接合されている電気絶縁層、並びに（ｄ）前記電気絶縁層の裏面に接合され、前記電気絶縁層の孔をとおして前記第１半導体と電気的に接続された金属シート、を具備する光電変換装置の製造方法であって、
（１）前記支持体の裏面に前記電気絶縁層を形成するための、半硬化状態の電気絶縁性シートを貼り付ける工程、
（２）前記電気絶縁性シートに金属シートを貼り付ける工程、および、
（３）前記電気絶縁性シートを硬化させて、前記支持体と前記金属シートとを一体に結合した電気絶縁層を形成する工程、
を含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明の特徴は、支持体と導電体層とを隔離する電気絶縁層の素材として、半硬化状態の電気絶縁性シートを用いる。半硬化状態の電気絶縁性シートは、組立段階においては柔軟性を有しており、光電変換素子を取り付けている支持体の裏面に、素子周辺の微細な凹凸に追随して十分に密着する。また、前記電気絶縁性シートの上に、導電体層を形成する金属シートを接合する工程においても、薄い金属シートを損傷することなく電気絶縁性シートへ密着させることができる。金属シートを接合した後、加熱して電気絶縁性シートを硬化させれば、支持体、電気絶縁性シート、および導電体層が、電気絶縁性シートにより一体に結合される。
【００１７】
電気絶縁性シートを接合するに先立って準備される組立体は、光電変換素子を固定する所定の場所に形成された孔を有する支持体、およびこの支持体に固定された光電変換素子からなる。前記の組立体における光電変換素子は、いくつかの態様がある。第１の態様の素子は、第１半導体およびその全表面を被覆する第２半導体層を具備する。第２の態様の素子は、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半導体層は、第１半導体の一部を露出させる開口部を有する。第３の態様の素子は、第２の態様の素子に、第１半導体の露出部に形成された電極をさらに備える。第２および第３の態様の素子は、それぞれその第１半導体の露出部および電極が支持体の裏面に臨むように支持体に固定される。
【００１８】
上記の組立体に対して、支持体の裏面に、電気絶縁性シートおよび導電体層が順次に、または同時に接合される。そして、それぞれ素子の態様に応じて導電体層と第１半導体との電気的な接続がなされる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、支持体と導電体層とを隔離する電気絶縁層の素材として、半硬化状態の電気絶縁性シートを用いる。このため、光電変換装置の組立段階では、粘着性を有しないシートとして扱うことができるとともに、加熱により電気絶縁性シートを硬化させることにより、支持体と導電体層とを確実に接合することができる。したがって、電気絶縁性シートの接着のために接着剤を塗布したり、電気絶縁性塗料の塗布により電気絶縁層を形成したりする方法に比べて、工程が簡素化され、さらに工程の管理が容易である。これにより、高品質かつ高信頼性の光電変換装置を効率的に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の光電変換装置の第１の製造方法は、
（ａ）球状の第１半導体およびその全表面を被覆する第２半導体層からなる複数のほぼ球状の光電変換素子、並びに、前記光電変換素子を１個ずつ配置するための複数の孔を有する導電性の支持体からなり、前記光電変換素子がその第２半導体層が前記孔の縁部に電気的かつ物理的に接続され、かつ光電変換素子の一部が前記支持体の裏面側に臨んでいる組立体を準備する工程、
（ｂ）前記支持体の裏面側に露出している第２半導体層の少なくとも一部を除去することにより、前記第１半導体の一部を露出させる開口部を形成する工程、（ｃ）前記支持体の裏面に半硬化状態の電気絶縁性シートを貼り付ける工程、
（ｄ）前記電気絶縁性シートに、前記第１半導体の露出部の少なくとも一部を露出させる孔を形成する工程、
（ｅ）前記電気絶縁性シートの上に、前記素子の第１半導体と電気的に接続された導電体層を形成する工程、および
（ｆ）前記電気絶縁性シートを硬化させる工程、
を含むことを特徴とする。
【００２１】
本発明の光電変換装置の第２の製造方法は、
（ａ）球状の第１半導体およびその全表面を被覆する第２半導体層からなる複数のほぼ球状の光電変換素子、並びに、前記光電変換素子を１個ずつ配置するための複数の孔を有する導電性の支持体からなり、前記光電変換素子がその第２半導体層が前記孔の縁部に電気的かつ物理的に接続され、かつ光電変換素子の一部が前記支持体の裏面側に臨んでいる組立体を準備する工程、
（ｂ）前記支持体の裏面に半硬化状態の電気絶縁性シートを貼り付ける工程、
（ｃ）前記電気絶縁性シートに、前記光電変換素子の一部を露出させる孔を形成する工程、
（ｄ）前記電気絶縁性シートの孔に露出している第２半導体層の少なくとも一部を除去することにより、前記第１半導体の一部を露出させる開口部を形成する工程、
（ｅ）前記電気絶縁性シートの上に、前記素子の第１半導体と電気的に接続された導電体層を形成する工程、および
（ｆ）前記電気絶縁性シートを硬化させる工程、
を含むことを特徴とする。
【００２２】
本発明の光電変換装置の第３の製造方法は、
（ａ）球状の第１半導体およびその表面を被覆する第２半導体層からなり、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ほぼ球状の光電変換素子、並びに、前記光電変換素子を１個ずつ配置するため複数の孔を有する導電性の支持体からなり、前記光電変換素子がその第２半導体層が前記孔の縁部に電気的かつ物理的に接続され、かつ前記第１半導体の露出部が前記支持体の裏面側に臨んでいる組立体を準備する工程、
（ｂ）前記支持体の裏面に半硬化状態の電気絶縁性シートを貼り付ける工程、
（ｃ）前記電気絶縁性シートに、前記第１半導体の露出部の少なくとも一部を露出させる孔を形成する工程、
（ｄ）前記電気絶縁性シートの上に、前記素子の第１半導体に電気的に接続された第１導電体層を形成する工程、および
（ｅ）前記電気絶縁性シートを硬化させる工程、
を含むことを特徴とする。
【００２３】
前記の第１ないし第３の製造方法において、前記電気絶縁性シートの上に、前記素子の第１半導体に電気的に接続された導電体層を形成する好ましい工程は、前記電気絶縁性シートの上に、前記電気絶縁性シートの前記孔と対応する位置に孔を有する金属シートを張り合わせる工程、前記金属シートおよび電気絶縁性シートの孔に、導電性ペーストを充填する工程、および前記導電性ペーストを固化することにより、前記金属シートと前記素子の第１半導体とを電気的に接続する工程からなる。
【００２４】
前記第１ないし第３の製造方法において、前記電気絶縁性シートの上に、前記素子の第１半導体に電気的に接続された導電体層を形成する他の好ましい工程は、前記電気絶縁性シートの前記孔に導電性ペーストを充填する工程、次いで、前記電気絶縁性シートの上に、金属シートを張り合わせる工程、および前記導電性ペーストを固化することにより、前記金属シートと前記素子の第１半導体とを電気的に接続する工程からなる。
【００２５】
本発明の光電変換装置の第４の製造方法は、
（ａ）球状の第１半導体およびその表面を被覆する第２半導体層からなり、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ほぼ球状の光電変換素子、前記第１半導体の露出部に形成された電極、並びに、前記光電変換素子を１個ずつ配置するための複数の孔を有する導電性の支持体からなり、前記光電変換素子がその第２半導体層が前記孔の縁部に電気的かつ物理的に接続され、かつ前記電極を有する第１半導体の露出部が前記支持体の裏面側に臨んでいる組立体を準備する工程、
（ｂ）前記支持体の裏面に半硬化状態の電気絶縁性シートを貼り付ける工程、
（ｃ）前記電気絶縁性シートに前記電極の少なくとも一部を露出させる孔を形成する工程、
（ｄ）前記電気絶縁性シートの上に、前記電極を相互に電気的に接続する導電体層を形成する工程、および
（ｆ）前記電気絶縁性シートを硬化させる工程、
を含むことを特徴とする。
【００２６】
前記第４の製造方法において、前記電気絶縁性シートの上に、前記電極を相互に電気的に接続された導電体層を形成する好ましい工程は、前記電気絶縁性シートの上に、前記電気絶縁性シートの前記孔と対応する位置に孔を有する金属シートを張り合わせる工程、前記金属シートおよび電気絶縁性シートの孔に、導電性ペーストを充填する工程、および前記導電性ペーストを固化することにより、前記金属シートと前記素子の電極とを電気的に接続する工程からなる。
【００２７】
前記第４の製造方法において、前記電気絶縁性シートの上に、前記電極を相互に電気的に接続された導電体層を形成する他の好ましい工程は、前記電気絶縁性シートの前記孔に導電性ペーストを充填する工程、次いで前記電気絶縁性シートの上に、金属シートを張り合わせる工程、および前記導電性ペーストを固化することにより、前記金属シートと前記素子の電極とを電気的に接続する工程からなる。
【００２８】
前記第１ないし第３の製造方法において、第１半導体と電気的に接続された導電体層を形成するには、第１半導体の露出部に電極を形成し、この電極と第１導電体層とを接続する方法が好ましい。すなわち、前記電気絶縁性シートの上に、前記素子の第１半導体に電気的に接続された導電体層を形成する工程が、前記素子の第１半導体の露出部に、導電性ペーストを塗着する工程、および前記導電性ペーストを熱処理して電極を形成する工程を含む。
【００２９】
本発明に用いる光電変換素子を説明する。
まず、第１の態様の素子は、球状の第１半導体の全表面が第２半導体層で被覆されている。
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Ｓｉ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、作製することができる。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。
【００３０】
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。ｎ型半導体層は、フォスフィンを含むシランなどの混合ガスを用いたＣＶＤ法によって形成することもできる。
【００３１】
ここでは、第１半導体がｐ型半導体であり、第２半導体層がｎ型半導体層である光電変換素子を例示したが、素子は、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、０．８〜１．２ｍｍが好ましいが、０．５〜２ｍｍであればよい。
【００３２】
図１（ａ）は第１の態様の素子１０Ａ、すなわち第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を示す。図１（ｂ）は第２の態様の素子１０Ｂ、すなわち、第２半導体層２に、第１半導体の一部を露出させる開口部４が形成された素子を示す。この例では、研磨によって、第２半導体層および第１半導体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。図１（ｃ）は第３の態様の素子１０Ｃ、すなわち、第２の態様における第１半導体の露出部３に、電極６が形成されている。
【００３３】
図２は第２半導体層２上に、さらに反射防止膜５が形成されている素子を示す。図２は前記第１の態様に対応するもので、これを加工することにより、図１（ｂ）および図１（ｃ）に対応する素子とすることができる。本発明では、図１および図２に示す素子のいずれもが光電変換素子に包含される。第２半導体層上に反射防止膜が形成されている素子は、後の工程において、多くの場合に、第２半導体層と支持体（第２導電体層）とが反射防止膜を介して電気的に接続される。従って、本発明における反射防止膜は導電性を有することが好ましい。例えば、溶液析出法、霧化法あるいはスプレー法などで形成したＺｎＯ、ＳｎＯ2またはＩＴＯ（Ｉｎ2Ｏ3−Ｓｎ）などを主体とする薄膜を反射防止膜に適用することができる。
【００３４】
反射防止膜は、導電性および屈折率などから、特に、フッ素（Ｆ）およびアンチモン（Ｓｂ）の少なくとも一方をドープした、厚さ５０〜１００ｎｍの酸化錫（ＳｎＯ2）膜が好ましい。例えば、第２半導体層を形成した多数の素子を加熱板上において４００〜６００℃に加熱するとともに回転させながら、ドープ材料および錫化合物を溶解した溶液の微粒子を、素子に向けて吹きつけることにより、前記微粒子中の成分が素子の表面またはその近傍において熱分解し、その表面にほぼ一定の厚みのＳｎＯ2膜が形成される。ドープ材料としては、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を用い、錫化合物としては、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を用いることができる。
【００３５】
ＳｎＯ2膜は高い導電性が得られることから、従来から平板状の光電変換素子を用いる光電変換装置の透明導電膜用として検討されてきた。これらの膜は、４００〜１０００ｎｍと比較的厚いので、Ｓｉ半導体の表面に形成した場合には１２．３％程度の非常に高い反射率を示す。そのため反射防止膜としての機能を十分に果たすことができない。
【００３６】
ここでは、結晶Ｓｉ半導体を主成分とする光電変換素子を例示したが、化合物半導体などからなってもよく、単結晶、多結晶以外に、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。
【００３７】
上記の光電変換素子を固定する支持体は、素子を所定の位置に装着するための多数の孔を規則的に有する。支持体の表面を反射鏡として利用できるように、素子を装着するための孔を底部に有する凹部を形成するのが好ましい。支持体は、素子の第２半導体層と電気的に接続される第２導電体層を兼ねる。この支持体の少なくとも表面側、好ましい形態では受光面となる側は、導電性を有することを必要とする。導電性および反射性に優れた銀などにより反射鏡層を支持体の凹部の内面に形成すれば、第２半導体層を並列に接続する導電体層および反射鏡としての機能が向上する。
【００３８】
図３は代表的な支持体の例を示す。この支持体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。支持体２０の凹部２１は蜂の巣状に形成され、その開口端は六角形である。各開口端は相互に隣接し、凹部２１は底になるほど狭い。凹部２１の底部に形成された孔２２は素子の外径より小さい。
【００３９】
支持体の耐熱性が乏しいと、素子を支持体に固定する際の熱処理工程などによって変形あるいは変質し易いので、金属などの耐熱性材料からなる支持体を用いることが好ましい。支持体の主材料としては、加工性、導電性、フレキシブル性およびコスト等を総合するとアルミニウムが好ましいが、銅、ステンレス鋼およびニッケルなどの他の導電性材料であっても良い。導電性および反射性に優れた銀（Ａｇ）などの層を、メッキ、スパッタリング又は真空蒸着などで支持体の凹部内面に形成すれば、第２導電体層および反射鏡としての機能が高まる。反射鏡層の作用により、光電変換装置の出力を大幅に増大させることができる。
【００４０】
金属材料からなる支持体は、後の工程で第２半導体層と支持体を接続する際に、例えば低融点ガラスフリットをバインダーとする低温ガラスフリット型導電性ペーストおよび熱硬化性樹脂をバインダーとする樹脂型導電性ペーストのいずれを導電性接着剤として用いた場合でも、熱処理により変形することはない。例えば、アルミニウム製の支持体の場合は、熱処理の最高温度が５５０℃に達しても変形しない。
【００４１】
光電変換素子を支持体に組みあわせて組立体を構成する際に、素子の第２半導体層と支持体を接続するための導電性接着剤を用いるのが好ましい。好ましい導電性接着剤は、例えば、エポキシ系接着剤にＡｇ粉を導電材として混合した樹脂型導電性ペーストで、２５℃における粘度は約１００Ｐａ・ｓである。
この導電性接着剤を支持体の凹部の孔の周縁部に塗着する。その塗着方法としては、たとえば転写法がある。支持体の孔に先端部が嵌合するような球面状の転写ピンを、均一な厚さの導電性接着剤層に押しつけて転写ピンの先端に導電性接着剤を付着させ、これを支持体の孔に向けて押しつけることにより、導電性接着剤を支持体の孔の周縁部に、リング状に塗着することができる。
【００４２】
上記のようにして導電性接着剤を塗着した支持体に、接着剤が乾燥する以前の、粘着性を有する間に、第１ないし第３の態様の素子を配置し、加熱することにより、接着剤を固化させる。第２または第３の態様の素子を用いるときには、素子を特定の方向に配向させて、すなわち、素子の第１半導体の露出部またはそこに形成された電極が支持体の裏面に臨むように姿勢を制御して、支持体の所定の位置にする。上記の接着剤を固化するための加熱温度は、導電性接着剤が樹脂型導電性ペーストであるときは１００〜２００℃、低温ガラスフリット型導電性ペーストであるとき２００〜５００℃が好ましい。
【００４３】
次に、半硬化状態の電気絶縁性シートについて説明する。
この電気絶縁性シートは、熱硬化性樹脂シ−トまたは熱硬化性樹脂を主体とするシートで、熱硬化性樹脂が半硬化状態（Ｂ−状態）にあるものをいう。これらのシートは一般的にプリプレグと呼ばれ、後者のシートには、基材の樹脂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、半硬化状態の熱硬化性樹脂に補強用繊維を混合したシート、基材の織布や不織布などに半硬化状態の熱硬化性樹脂を含浸したシートなどがある。
【００４４】
基材の樹脂シートは、熱硬化性樹脂を硬化させるための熱処理時に軟化変形し難い樹脂が好ましく、通常ポリエチレンテレフタレートが用いられるが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミドなども用いられる。補強用繊維または基材の織布や不織布を構成する繊維は、アラミド繊維が好ましい。補強用または基材の繊維として、一般にはガラス繊維が用いられるが、後述するように、電気絶縁性シートに孔を開けるのにレーザを用いると、綺麗な孔開けが困難であるから、繊維には樹脂繊維を用いるのが好ましい。
【００４５】
これら熱硬化性樹脂を主体とするシートは、半硬化状態の熱硬化性樹脂のみからなるシ−トが支持体の裏面側の凹凸に沿って変形して密着させ易いのに較べて、その特性はやや劣るが、支持体の裏面あるいは金属シートに貼り付け、さらに熱硬化性樹脂を硬化させる際の加圧、加熱によって変形し、部分的に薄くなって破損することが効果的に防止できる。
【００４６】
熱硬化性樹脂としては、通常エポキシ樹脂が用いられる。シートの製造過程では、通常未硬化の状態（Ａ−状態）の樹脂が用いられ、基材に塗布、含浸あるいは混合される。本発明に用いられる半硬化状態のシートでは、熱硬化性樹脂は半硬化状態であり、通常、使用前は両面に張り合わされたセパレータ層によって保護されている。長期保管は冷蔵庫で行い、常温では数週間ないし数カ月の可使時間である。
半硬化状態の電気絶縁性シートを支持体に貼り付けるときの温度Ｔ１は材料によって異なるが、硬化温度を超えず、樹脂に適度な柔軟性と粘着性が付与される温度、通常は７０〜１５０℃の温度範囲から選ばれる。電気絶縁層に金属シートを張り合わせるときの温度も上記と同様に選択すればよい。半硬化状態の電気絶縁性シートを最終的に硬化させるときの熱処理温度Ｔ２は、前記の温度Ｔ１より高く、通常は１２０〜２００℃の温度範囲から選ばれる。この熱処理によって半硬化状態の電気絶縁性シートは硬化状態（Ｃ−状態）となり、支持体と金属シートとを一体に結合した電気絶縁層が形成される。熱処理温度が２００℃を超えると、支持体の凹部内面にＡｇの反射鏡層が形成されている場合に、その表面が変色することがある。
【００４７】
半硬化状態の電気絶縁性シートとしては、例えば、日立化成工業（株）よりＡＳ系接着フィルムとして販売されているものが好適に用いられる。この半硬化状態のシートを支持体に貼り合わせるには、面圧０．１ＭＰａ程度の圧力をかけて１２０℃程度で１０秒〜３０秒間保持し、冷却する。支持体に貼り付けられた電気絶縁性シートに金属シートを張り合わせるときも同様の条件で実施できる。電気絶縁性シートを硬化させるには、金属シート側から面圧０．１ＭＰａ未満の圧力をかけて、１８０℃で１５分間以上保持する。
【００４８】
本発明に用いられる導電性ペーストないし導電性接着剤について説明する。
まず、支持体に固定される光電変換素子の第２半導体層と支持体とを接続する導電性接着剤は、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉなどの導電材、バインダー、およびバインダーの溶媒ないし分散媒を含む。バインダーにエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を用いる樹脂型導電性ペースト、またはバインダーに低融点ガラスフリットを用いるガラスフリット型導電性ペーストが好ましい。
光電変換素子の第１半導体の露出部に電極を形成するための導電性ペーストは、樹脂型導電性ペースト、ガラスフリット型導電性ペーストのいずれにおいても、第１半導体がｐ型の場合はＡｌ、第１半導体がｎ型の場合はリンもしくはリン化合物を含むものが好ましい。
また、第１半導体を直接に金属シートと接続する導電性ペーストは、前記の電極を形成する導電性ペーストを用いるのが好ましい。第１半導体の電極と金属シートとを接続する導電性ペーストは、特に制限されない。
【００４９】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
《実施の形態１》
工程（１）
第１の態様の素子を導電性接着剤により支持体の孔の部分に固定する。この組立体３０Ａを図４（１）に示す。球状の第１半導体１およびその全表面を被覆する第２半導体層２からなる複数のほぼ球状の光電変換素子１０Ａ、並びに、前記光電変換素子を１個ずつ配置するための複数の孔２２を有する導電性の支持体２０からなり、前記光電変換素子がその第２半導体層が前記孔の縁部に、導電性接着剤２４により、電気的かつ物理的に接続され、かつ光電変換素子の一部が前記支持体の裏面側に臨んでいる組立体３０Ａを準備する。
【００５０】
図４には、図３のIV−IV線で切った断面図に相当する、支持体の一部のみを示しているが、例えば、支持体はサイズが５０×１５０ｍｍで、直径約１ｍｍの素子を約１８００個固定している。このようなユニットを多数製作し、直列あるいは並列に接続することにより所望の電力を取り出せる太陽電池を組み立てることができる。
【００５１】
工程（２）
本工程では、組立体３０Ａの支持体２０の裏面側に位置する部位の光電変換素子の第２半導体層２の少なくとも一部を除去して、第１半導体を露出させる。
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、またはこれらの手法を併用する方法などにより、第２半導体層（厚さ１μｍ未満）を含む素子の表面層（厚さ約１〜３μｍ）を除去する。
【００５２】
サンドブラスト法では、組立体３０Ａの裏面側に、例えばアルミナからなる微粉状の研磨材を、空気とともにノズルから吹き付け、支持体の裏面側に位置する部位の第２半導体層を含む素子の表面層を研磨材で削り取る。ブラッシング法では、例えば、ダイヤモンド砥粒が練り込まれたナイロン製のブラシを有する研磨器を回転させながら、支持体の裏面側に露出した素子の表面に接触させ、表面層を削り取る。その他の機械的な研磨の方法として、例えば、組立体３０Ａの裏面側にスポンジ状の樹脂の細孔に砥粒が充填された研磨シートを擦り合わせることにより、素子の表面層を除去する方法がある。
【００５３】
本発明における光電変換素子の表面層は、先に説明したように、第１半導体の表面に形成した第２半導体層のみで構成されるものと、その上に反射防止膜を形成したものがある。サンドブラスト法およびブラッシング法などの機械的な方法では、反射防止膜やＳｉのような硬質の材料、とりわけ反射防止膜は研磨され易いが、アルミニウム製の支持体や導電性接着剤などの軟質の材料は研摩され難い。従って、これらの方法により、支持体に実質的な損傷を与えることなく、支持体の裏面側の素子の表面層を除去することができる。
【００５４】
エッチング法は、組立体３０Ａの裏面側に、エッチング液を接触させて第２半導体層の表面層を溶解させて除去した後、水洗、乾燥する方法が一般的である。例えば、濃度約６０％のフッ酸と濃度約４０％の硝酸を体積比４：１の割合で混合したエッチング液を用い、１０〜２０秒間のエッチングを行う。他のエッチング液として、水酸化テトラメチルアンモニウムと、酸化剤として例えば過酸化水素を溶解させたアルカリ性水溶液を用いることもできる。
【００５５】
これらのエッチング液は、Ｓｉや反射防止膜を溶解するが、アルミニウムを比較的溶解し難い。従って、処理時間などの条件を適切に設定することにより、実質的にアルミニウム製支持体に損傷を与えることなく、素子の表面層のみを除去することができる。支持体の表面にＡｇの反射鏡層が形成されている場合には、Ａｇを溶解し難い前記のアルカリ性水溶液を用いるのが好ましい。上記の化学的なエッチング以外に、プラズマエッチングによっても、素子の表面層を除去することができる。
【００５６】
前記の機械的な手法による研磨によって、素子の表面層のうち、特に反射防止膜が除去されやすく、逆に、エッチング法では、反射防止膜よりもＳｉが除去されやすい。従って、特に、第２半導体層上に反射防止膜が形成されている場合には、上記の各手法の特質を利用して、先ず、サンドブラスト法あるいはブラッシング法などの機械的な研磨により主として反射防止膜を除去し、次いでエッチングにより主として半導体層を除去する方法が有効である。
【００５７】
また、機械的な手法のみで第２半導体層を研磨して除去する場合にも、後の電極形成工程が容易なように、また光電変換特性を損ねないために、上記と同様のエッチング液で研磨面をごく軽くエッチングした後、水洗することが好ましい。上記の各方法によれば、極く薄い表面層が除去されるので、本工程の実施前後で素子は殆ど変わらず球状のままである。図４（２）に組立体３０Ａの支持体の裏面側に第１半導体の露出部３が形成された状態を示す。
【００５８】
本工程では、上記の各方法以外に、支持体の裏面側に位置する部位の素子を、第２導電体層の開口部と第１半導体の露出部が同一平面になるように、グラインディングなどで研削して除去する方法もある。この方法では、研削時に支持体の裏面側から素子に加わる荷重によって素子が支持体から分離しないような配慮が必要である。
【００５９】
工程（３）
前記の工程（２）により第１半導体の一部に露出部３を形成した後、本工程では、支持体の裏面に半硬化状態の電気絶縁性シート４０を貼り付ける。
図１１に、電気絶縁性シートを支持体の裏面に貼り付ける装置の要部の構成を示す。この装置は、上型６０、下型６１、および中型６８を具備している。上型６０は、中央に透孔６２を有している。上型６０には、熱盤６４および緩衝材のゴムシート６６がセットされている。下型６１は、中央に透孔６３を有している。下型６１には、熱盤６５および緩衝材のゴムシート６７がセットされている。このゴムシート６７を覆うように、ダイヤフラム６９が設けられている。ダイヤフラム６９の周縁部は、下型６１上に、中型６８により固定されている。
【００６０】
素材の半硬化状態の電気絶縁性シート４０は、その両面にセパレータが貼り合わされている。まず、片面側のセパレータ層を剥がし、露出した電気絶縁性シート４０を支持体２０の裏面に軽く圧着して仮固定する。これを、他面側のセパレータ層４３を下にしてダイヤフラム６９上にのせる。この状態で、上型６０と下型６１との間を減圧にするように、矢印のように、空気を吸引するとともに、上型６０と下型６１とを近づけながら、ダイヤフラムを上方へ加圧し、同時に熱盤６４および６５を加熱する。この加熱により半硬化状態の電気絶縁性シート４０に適度の粘着性が付与され、電気絶縁性シート４０は、支持体２０の裏面に貼り付けられる。
【００６１】
この際、ダイヤフラム６９の作用により、電気絶縁性シート４０は、支持体２０の裏面の凹凸に追随して支持体２０に貼り付けられる。ただし、素子を固定する凹部２１と凹部２１との境界部分に対応する、支持体２０の裏面における狭い隙間２３の中までは電気絶縁性シート４０は入り込むのは困難である。
上記の電気絶縁性シート４０の貼り付け操作が終了した後に、セパレータ層４３を剥がし、次工程に供する。図４（３）に支持体２０の裏面に電気絶縁性シート４０を貼り付けた状態を示す。
【００６２】
工程（４）
本工程では、電気絶縁性シート４０に、光電変換素子１０の第１半導体の露出部３の少なくとも一部を露出させる孔４１を形成する（図４（４））。この孔は後の工程で各素子の電極を相互に接続するための導電路となる。
上記の孔を形成するには、レーザ照射により被照射部の電気絶縁性シートの樹脂を分解させて除去する方法が好ましい。
レーザ光照射には例えば５０ＷのＹＡＧレーザを用い、照射時間約０．０１秒で、直径約１００〜１５０μｍの被照射領域の電気絶縁性シートを除去できる。
【００６３】
工程（５）
本工程では、前工程（４）で形成された孔４１の内部の第１半導体の露出部３に電極６を形成する（図４（５））。電極を形成するには、第１半導体の露出面に塗布した導電性ペーストにレーザを照射する方法が好ましい。
【００６４】
まず、印刷法あるいはディスペンサーを用いて、電気絶縁性シート４０の孔４１に導電性ペーストを充填して、孔内部の第１半導体の露出部３に導電性ペーストを塗布する。次いで、その導電性ペーストにレーザを照射して局部的に加熱し、図４（５）に示すような電極６を形成する。レーザ照射は、例えば、ＹＡＧレーザ装置を用い、スキャン速度１０００ｍｍ／ｓｅｃ、印字パルス周期１０μｍの条件で行う。導電性ペーストは、ガラスフリット、またはエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂をバインダーとし、銀、アルミニウムなどの導電材を含む導電性ペーストが好ましい。
【００６５】
電極を形成する他の方法を図８に示す。まず、図４（２）のように第１半導体の一部を露出させた後、その露出部の中央部に導電性ペースト７を塗布し、これを約１００℃（要再確認）に加熱して乾燥する（図８（１））。次いで前記の工程（３）および（４）と同様に、電気絶縁性シート４０を貼り付け（図８（２））、次いで、電気絶縁性シート４０に孔４１を開ける（図８（３））。次に、孔４１内に露出した導電性ペースト７にレーザを照射することにより電極６を形成する（図８（４））。
【００６６】
工程（６）および（７）
本工程では、電気絶縁性シート４０の孔４１内に形成した電極６を、孔４１を導電路として相互に電気的に接続する第１導電体層を形成する。
まず、図４(６)のように電気絶縁性シート４０の孔４１に導電性ペーストを充填して電極６の表面に導電性ペースト４６を塗布する。次いで、この状態の支持体を、図１１の装置にセットする。本工程では、支持体２０に裏面に貼り付けられ、半硬化状態が維持されている電気絶縁性シート４０に金属シート４５を軽く圧着して仮止めする。次に、これを、金属シート側を下にしてダイヤフラムの上にのせる。
【００６７】
上型６０と下型６１との間を減圧にするとともに、上型６０と下型６１とを近づけながら、ダイヤフラムを上方へ加圧し、同時に熱盤６４および６５を加熱する。これにより金属シート４５は、支持体２０の裏面の電気絶縁性シート４０に貼り付けられる。この状態で、熱盤６４および６５の温度をさらに上昇させ、導電性ペーストを固化するとともに絶縁性シート４０を硬化させる。これにより図４（７）に示すように、電気絶縁性シート４０が支持体２０および金属シート４５に強固に接合されるとともに、各素子１０の電極６が金属シート４５に電気的に接続される。
【００６８】
ここでは、電極６を金属シート４５に電気的に接続する工程と、電気絶縁性シートを硬化する工程とを同時に行ったが、導電性ペーストを固化する温度と電気絶縁性シートの硬化する温度が異なるならば、先に温度が低い方の工程を実施し、次に温度の高い方の工程を実施しても良い。
【００６９】
ここに用いる導電性ペーストは、電気絶縁性シートが変形・変質などのダメージを受けない温度下で固化するものが好ましい。一般的には、１００〜２００℃という比較的低い熱処理温度で固化する樹脂型導電性ペーストを用いる。電気絶縁性シートが比較的耐熱性が優れた材料からなる場合には、低温ガラスフリット型導電性ペーストを使用できる。
【００７０】
次に、実施の形態１の変形例を説明する。
この変形例は、図４（１）の支持体の裏面に、電気絶縁性シート４０を貼り付け、次いで、電気絶縁性シート４０に孔４１を開ける。次に、この孔内に露出している第２半導体層を除去する。
第２半導体層を除去する方法としてはエッチング法が適している。その理由は、支持体の裏面に接合した電気絶縁性シートによって、支持体表面へのエッチング液の接触が防止され、支持体が侵食されなくなることにある。エッチング液には、例えば、フッ酸と硝酸の混合液を用い、支持体の裏面側のみにエッチング液を約２０秒間接触させた後、水洗、乾燥する。これにより、図４（４）と同様に、電気絶縁性シート４０の孔４１の内部に、第１半導体１の露出部が形成される。この後の工程は、上記と同様である。
【００７１】
《実施の形態２》
本実施の形態では、第２の態様の素子１０Ｂを用いる。まず、素子１０Ｂを支持体２０に取り付けた組立体３０Ｂを準備する（図５（１））。
次に、支持体２０の裏面に電気絶縁性シート４０を貼り付ける（図５（２））。次いで、絶縁性シート４０に孔４１を開け（図５（３））、孔４１内に、導電性ペーストを塗布し、レーザを照射することにより、第１半導体１の露出部に電極６を形成する（図５（４））。孔４１内の電極６上に、導電性ペースト４６を充填し（図５（５））、金属シート４５を接合し、熱処理を施す。こうして図５（６）に示すように、素子１０の第１半導体１の電極６が金属シート４５に電気的に接続され、かつ金属シート４５が熱硬化した絶縁性シート４０により支持体２０の裏面に一体に接合された光電変換装置が得られる。
本実施の形態は、出発となる組立体３０Ｂの素子１０が、既に第１半導体の露出部が形成されている他は、実施の形態１と同様に実施される。
【００７２】
《実施の形態３》
本実施の形態では、第３の態様の素子１０Ｃを用いる。まず、素子１０Ｃを支持体２０に取り付けた組立体３０Ｃを準備する（図６（１））。次に、支持体２０の裏面に電気絶縁性シート４０を貼り付け（図６（２））、シート４０に孔４１を開け（図６（３））、その孔４１に導電性ペースト４６を充填し（図６（４））、その後、金属シート４５を貼り付け、熱処理をする。これにより、図６（５）に示すように、素子１０の第１半導体１の電極６が金属シート４５に電気的に接続され、かつ金属シート４５が熱硬化した絶縁性シート４０により支持体２０の裏面に一体に接合された光電変換装置が得られる。
本実施の形態は、出発となる組立体３０Ｃの素子１０が、既に第１半導体の露出部に形成された電極６を備えている他は、実施の形態２と同様に実施される。
【００７３】
《実施の形態４》
組立体３０Ａを準備し（図７（１））、支持体２０の裏面に露出している第２半導体層２を除去することにより、第１半導体の露出部３を形成する（図７（２））。ここまでは、実施の形態１と同様である。次に、第１半導体の露出部３に電極６を形成（図７（３））する。
【００７４】
次に、支持体２０の裏面に、電気絶縁性シート４０および金属シート４５を張り合わせる（図７（４））。電気絶縁性シート４０と金属シート４５とは、順次支持体に張り合わせても良いし、両者をあらかじめ一体に張り合わせたものを支持体に張り合わせても良い。次いで、シート４０および４５に孔４２を開け（図７（５））、その孔に導電性ペースト４７を充填する（図７（６））。そして、熱処理をすることにより、電気絶縁性シートを硬化させるとともに、導電性ペースト４７を固化する。
こうして素子１０の第１半導体１の電極６が金属シート４５に電気的に接続され、かつ金属シート４５が熱硬化した絶縁性シート４０により支持体２０の裏面に一体に接合された光電変換装置が得られる。
【００７５】
本実施の形態では、金属シート４５に孔を開け、その後に導電性ペーストを塗布し、熱処理をしている。導電性ペーストを固化するために、熱処理をすると、ペーストに含まれる有機溶剤や樹脂成分などの一部が揮発あるいは熱分解により気化する。しかし、これら気化成分は、金属シート４５の孔より外部へ容易に逸散する。
【００７６】
これに対して、実施の形態１〜３に示した方法においては、金属シートは、本実施の形態のように孔を有していない。このため、導電性ペーストから発生する気化成分が、電気絶縁性シートと金属シートの間に介在し、両者間の接合が不十分になったり、電極と金属シートとの電気的な導通が不安定になったりするおそれがある。
【００７７】
《実施の形態５》
本実施の形態では、実施の形態２および３の変形例を説明する。
すなわち、実施の形態２における図５（４）、および実施の形態３における図６（３）に続く工程の変形例である。図５（４）、および図６（３）に続く工程を図９に示す。
【００７８】
まず、支持体２０に設けられた孔２２の中央に対応する位置に孔４４を有する金属シート４５を準備する（図９（１））。この金属シート４５を電気絶縁性シート４０の上に貼り合わせる。金属シートを貼り合わせるには、図１１の装置を用いる。本実施の形態では、図１１の装置の熱盤６４および６５により、電気絶縁性シート４０が硬化する温度に加熱する。これにより、金属シート４５と支持体２０とは、硬化した電気絶縁性シート４０により一体に結合される（図９（２））。金属シート４５が設計どおりに電気絶縁性シート４０上に張り合わされれば、金属シートの孔４４は、電気絶縁性シート４０の孔４１と連通する。図では、孔４４は孔４１より大きく描かれているが、同じ大きさでも孔４４が小さくても良い。金属シートの貼り付け位置が少しずれても孔４４と孔４１とが連通するように、孔４４は孔４１と同じかそれより大きいのが好ましい。
【００７９】
次いで、前記の連通した孔に導電性ペースト４８を充填し、加熱により固化する（図９（３））。これにより素子１０の電極６は、固化した導電性ペースト４８により、電気的に接続される。
【００８０】
本発明における金属シートには、アルミニウム以外に、ニッケル、銅、ステンレス鋼などの、例えば厚さ５０〜１００μｍ程度の薄板が用いられる。
特に、アルミニウム製の金属シートを用いる場合には、その表面に酸化膜が形成され易いため、導電性ペーストと金属シートとの接合界面の電気抵抗が大きくなる場合が多い。これを防止して金属シートと第１半導体もしくは電極とを低抵抗で電気的に接続するためには、アルミニウムシートを基材として、導電性ペーストが接する部位に、導電性が良好な表面層を設けることが好ましい。この表面層は、銀、銅、ニッケル、および錫よりなる群から選ばれた少なくとも一種を含むことが好ましい。表面層はメッキ、スパッタリング又は真空蒸着などで形成することができる。
【００８１】
実施の形態１〜３のように金属シートに孔が形成されていない場合は、電気絶縁層の孔に充填された導電性ペーストが、金属シートの電気絶縁層の孔との対面部およびその周辺部に接する。前記表面層は、金属シートの前記導電性ペーストが接する部位の少なくとも一部を含む部位に形成されていればよく、金属シートの電気絶縁層と接合する側あるいは表裏の全面に形成されていてもよい。また、実施の形態４および５のように、電気絶縁層および金属シートを連通する孔に導電性ペーストを充填する場合は、金属シートの孔の内壁面および電気絶縁層と接合しない側の面の孔の周縁部に導電性ペーストが接する。従って、電気絶縁層に張り合わせた後の金属シートに孔を開ける実施の形態４の場合には、前記の表面層は金属シートの電気絶縁層と接合しない側の面の孔が形成される部位の周縁部を含む部位に形成されていればよい。また、実施の形態５のように、あらかじめ孔が形成された金属シートを用いる場合には、孔の内壁面および上記の実施の形態４と同じ部位の少なくとも一部を含む部位に、前記表面層が形成されていればよい。実施の形態４および５の場合には、前記表面層は金属シートの電気絶縁層と接合しない側の面あるいは表裏の全面に形成されていてもよい。
【００８２】
アルミニウム基材の表面に上記のように導電性が良好な層を形成した金属シートは、特に、支持体の基材がアルミニウムである場合に用いるのが有効である。支持体と金属シートの基材が同材質であることによって、両者の熱膨張率が等しくなり、金属シートと支持体を電気絶縁層を介して一体化する際に、熱処理による歪みをなくすることができる。これにより、上記三者を湾曲などの変形がない状態で、強固に結合させることができる。
【００８３】
《実施の形態６》
上記の実施の形態では、第１半導体と導電体層とを電気的に接続する方法として、第１半導体に電極を設け、この電極を導電性接着剤を介して導電体層に接続する好ましい方法をとった。しかし、前記の電極あるいは導電性接着剤は、必ずしも必要ではない。電極を設けず、導電性接着剤を使用しないで本発明を実施する方法を図１０により説明する。
【００８４】
まず、支持体２６として、光電変換素子を装着する孔２８を有するアルミニウム箔を準備する（図１０（１））。次に、孔２８に光電変換素子１６を装着する（図１０（２））。素子２６は、第１半導体１１およびその表面を被覆する第２半導体層１２からなる。次に、支持体２６の裏面側を減圧にして素子１６を孔２８内に押し込み、その後、支持体２６を約５００℃に加熱し、インパクト成形を行う。これにより、素子１６を孔２８の縁部に結合する（図１０（３））。こうして、素子１６の第２半導体層１２が支持体２６に電気的に結合される。
【００８５】
第２半導体層１２の表面に反射防止膜が形成されている場合には、孔２８の縁部と結合する部分の反射防止膜は上記工程によって除去されるので、反射防止膜は必ずしも導電性を必要としない。一方、先に説明したように、導電性接着剤を介して第２半導体層を支持体に電気的に接続する場合には、その接続部に反射防止膜が介在するので、反射防止膜は導電性を必要とする。
【００８６】
次に、支持体の裏面側にエッチング処理を施して、露出している第２半導体層１２を除去し、第１半導体の露出部１３を形成する（図１０（４））。この後、支持体の裏面に、半硬化状態の電気絶縁性シート５０を貼り付ける（図９（５））。次いで、電気絶縁性シート５０に、孔５１を設けて、第１半導体を露出させる（図１０（６））。次いで、電気絶縁性シートの孔５１に対応する位置に、凸部５６が形成された金属シート５５を電気絶縁性シート５０に貼り付ける（図１０（７））。以上の図１０（４）〜（７）の工程は、実施の形態１の方法に準じて実施できる。
【００８７】
図１０（７）においては、第１半導体の露出部１３は、金属シート５５の凸部５６と接触しているが、電気的な接続は不十分な状態であり、また、電気絶縁性シート５０も半硬化状態のままである。次いで、図１０（７）の組立体を、無酸素雰囲気中において、約２００℃に加熱した二枚の熱板で挟んで３０〜６０分間加圧する。これにより、電気絶縁性シート５０が硬化して支持体および金属シートと強固に接着され、同時に第１半導体の露出部１３と金属シートの凸部５６との必要な電気的接続が確保され、第１導電体層が形成される。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明により、高品質・高信頼性の光電変換装置を効率的に製造することができる。これにより、同光電変換装置を低コストかつ工業的規模で提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】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２】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３】本発明に用いる支持体の一例を示す要部の平面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における光電変換装置の製造工程を示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態における光電変換装置の製造工程を示す断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態における光電変換装置の製造工程を示す断面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態における光電変換装置の製造工程を示す断面図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態における光電変換装置の製造工程の変形例を示す断面図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態における光電変換装置の製造工程を示す断面図である。
【図１０】本発明の第６の実施の形態における光電変換装置の製造工程を示す断面図である。
【図１１】支持体の裏面に電気絶縁性シートを貼り合わせる装置の要部を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００９０】
１  第１半導体
２  第２半導体層
３  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  電極
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ  光電変換素子
２０  支持体
２２  孔
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ  組立体
４０  電気絶縁性シート
４１  孔
４５  金属シート
４６、４７、４８  導電性ペースト
【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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【図１０】
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【図１１】
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