(57)【要約】【課題】  レンズと発電素子が一体構造の集光型太陽電池において、発電素子内に発生した熱を素子外部に効率良く放熱する。【解決手段】  レンズアレイ１０１と、発電素子１０３と、放熱板１０２とを有する集光型太陽電池であって、発電素子１０３は、発電層２０１、第１電極２０６、第２電極２０７、第１バンプ２０８、第２バンプ２０９を含む。透過平面視において、第１バンプが発電層に重ならず、第１電極を介して発電層の第一面が第１バンプに電気的に接続されており、透過平面視において、第２バンプが発電層に重ならず、第２電極を介して発電層の第二面が第２バンプに電気的に接続されており、第１電極及び第２電極の厚みは、前記発電層の厚みよりも大きく、前記第１バンプは、放熱板上に形成した電極と、異方性導電性膜を介して電気的に接合され、前記第２バンプは、放熱板上に絶縁膜を介して形成した電極と、異方性導電性膜を介して電気的に接合される。【選択図】  図２Ａ
2013004885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入射面となる第１面と、前記光入射面に対向する平らな第２面を有するレンズアレイ、ここで、前記第２面近傍に焦点が存在する、および、前記レンズアレイの第２面内に存在する前記焦点の付近に、透明性樹脂を介して接触する複数個の発電素子、および、前記発電素子に対して前記第２面と反対の側に配置した放熱板からなる集光型太陽電池であって、
前記発電素子は、光を照射する第１面とそれに対向する第２面を有する板形状の半導体層、および、前記第１面上に形成された第５電極、および、前記第２面上に形成された第６電極、および、前記第５電極に電気的に接合する板形状の第１電極、および前記第６電極に電気的に接合する板形状の第２電極からなり、
前記第１電極と前記第２電極の厚みが、前記半導体層の厚みよりも大きく、
前記第１電極の一部、および、前記第２電極の一部が前記半導体層の外側に存在し、
前記半導体層の第１面が前記レンズの第２面と対向し、
前記半導体層の外側に位置する第１電極の領域と放熱板上に形成された第３電極、および、前記半導体層の外側に位置する第２電極の領域と放熱板上に形成された第４電極が異方性導電性樹脂で電気的に接合されていることを特徴とする集光型太陽電池。
【請求項２】
光入射面（１０８）を有し、前記光入射面から入射した光を集光するレンズアレイ（１０１）と、
前記レンズアレイにより集光した光を受光し、電気を発生する発電素子（１０３）と、
前記発電素子に対して前記レンズアレイと対向する側に配置した放熱板（１０２）とを有する集光型太陽電池であって、
前記発電素子は、
光が入射する第一面（２０１ａ）と、前記第一面に対向する第二面（２０１ｂ）とを有する半導体層（２０１）と、
前記第一面上に形成された第５電極（２０２）と、
前記第二面上に形成された第６電極（２０３）と、
前記第５電極と電気的に接合されるとともに、前記半導体層の厚みよりも大きい厚みを有し、かつ前記半導体層の外周側に端部が突出する第１電極（２０６）と、
前記第６電極と電気的に接合されるとともに、前記半導体層の厚みよりも大きい厚みを有し、かつ前記半導体層の外周側に端部が突出する第２電極（２０７）と、
前記半導体層の外周側に突出した第１電極の端部領域（２０６ｃ）と放熱板上に形成された第３電極（２１０）、
および、前記半導体層の外周側に突出した第２電極の端部領域（２０７ｃ）と放熱板上に形成された第４電極（２１１）を、それぞれ電気的に接合する異方性導電性樹脂（１０４）とを備え、
前記レンズアレイと前記放熱板とは、異方性導電膜によって接合されている集光型太陽電池。
【請求項３】
第１電極の端部の第一面（２０６ｄ）、第２電極の端部の第一面（２０７ｄ）、及び半導体層の光照射面（２０１ａ）は略同一平面上に位置させ、第１電極の端部の第一面、第２電極の端部の第一面、半導体層の光照射面上に透明樹脂（２１５）を介してレンズアレイを設ける請求項２記載の集光型太陽電池。
【請求項４】
前記異方性導電膜が、熱硬化性樹脂と金属粒子からなる請求項２記載の集光型太陽電池。
【請求項５】
前記金属粒子が、金粒子、または、表面に金を被覆した樹脂粒子からなる請求項２記載の集光型太陽電池。
【請求項６】
前記金属粒子が半田粒子である請求項２記載の集光型太陽電池。
【請求項７】
光入射面を有し、前記光入射面から入射した光を集光するレンズアレイと、
前記レンズアレイにより集光した光を受光し、電気を発生する発電素子と、
前記発電素子に対して前記レンズアレイと対向する側に配置した放熱板とを有する集光型太陽電池であって、
前記発電素子は、
発電層、第１の電極、第２の電極、第１バンプ、第２バンプを含み、
前記発電層は、ｎ型半導体層およびｐ型半導体層を積層し、
透過平面視において、第１バンプが前記発電層に重ならず、
第１電極を介して前記ｎ型半導体層が第１バンプに電気的に接続されており、
透過平面視において、第２バンプが前記発電層に重ならず、
第２電極を介して前記ｐ型半導体層が第２バンプに電気的に接続されており、
前記第１電極及び第２電極の厚みは、前記発電層の厚みよりも大きく、
前記第１バンプは、放熱板上に形成した電極と、異方性導電性膜を介して電気的に接合され、
前記第２バンプは、放熱板上に絶縁膜を介して形成した電極と、異方性導電性膜を介して電気的に接合される、集光型太陽電池。
【請求項８】
光入射面を有し、前記光入射面から入射した光を集光するレンズアレイと、
前記レンズアレイにより集光した光を受光し、電気を発生する発電素子と、
前記発電素子に対して前記レンズアレイと対向する側に配置した放熱板とを有する集光型太陽電池であって、
前記発電素子は、
発電層、第１の電極、第２の電極、第１バンプ、第２バンプを含み、
前記発電層は、ｎ型半導体層およびｐ型半導体層を積層し、
透過平面視において、第１バンプが前記発電層に重ならず、
第１電極を介して前記ｐ型半導体層が第１バンプに電気的に接続されており、
透過平面視において、第２バンプが前記発電層に重ならず、
第２電極を介して前記ｎ型半導体層が第２バンプに電気的に接続されており、
前記第１電極及び第２電極の厚みは、前記発電層の厚みよりも大きく、
前記第１バンプは、放熱板上に形成した電極と、異方性導電性膜を介して電気的に接合され、
前記第２バンプは、放熱板上に絶縁膜を介して形成した電極と、異方性導電性膜を介して電気的に接合される、集光型太陽電池。
【請求項９】
第１電極は、半導体層における光入射面側の第一面上に形成される第５電極と、前記第５電極に電気的に接続される電極とからなり、
第２電極は、前記第一面と対向する第二面上に形成される第６電極と、前記第６電極と電気的に接続される電極とからなる請求項７又は８記載の集光型太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は集光型太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
集光型太陽電池は、レンズを用いて発電素子に太陽光を集光して、発電する太陽電池である。発電素子は、光照射によって電流が発生する素子である。発電素子は、１層または数層積層したＰｎ接合からなる半導体層と、半導体層内に発生した電流を外部に取り出すための電極とを有する。
【０００３】
特許文献１は、レンズの底面に発電素子が直接接触した、レンズと発電素子が一体構造の集光型太陽電池が開示されている。図７に示す集光型太陽電池は、太陽電池チップ７０１のそれぞれに小型のレンズ７０２が配置固着されている。太陽電池チップ７０１は、印刷配線パターンを有する下部基体７０３上に装着されている。下部基体７０３は、発電素子からの熱を除去するための放熱板となる。
【０００４】
一方、集光型太陽電池においては、発電素子に太陽光が集光されるので、発電素子の温度が上がり太陽電池の発電効率が低下する恐れがある。このため、発電素子で発生した熱を効率よく素子外部に逃がす必要がある。
【０００５】
特許文献４は、太陽電池セル１４と放熱基台１２との間に、カーボン、ガラス繊維、アルミナ、金属粒子などを混入した樹脂シート２２を入れ、太陽電池セル１４の熱を、放熱基台１２に逃がすことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５８−６８９８８号公報
【特許文献２】特開２００５−１４２３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２で開示されているカーボン、ガラス繊維、アルミナ、金属粒子などを混入した樹脂シートは、素子の放熱性が悪く、放熱用の銅板２４が必要となる。また、集光用レンズを一体にした構成についての開示はない。
本発明は、かかる課題を解決し、発電素子内で発生した熱を効率良く放熱板に逃がすことが可能な、レンズと発電素子とが一体構造の集光型太陽電池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】
【０００８】
従来の課題を解決するために、本発明の集光型太陽電池は、
光入射面を有し、前記光入射面から入射した光を集光するレンズアレイと、
前記レンズアレイにより集光した光を受光し、電気を発生する発電素子と、
前記発電素子に対して前記レンズアレイと対向する側に配置した放熱板とを有する集光型太陽電池であって、
前記発電素子は、
発電層、第１の電極、第２の電極、第１バンプ、第２バンプを含み、
前記発電層は、ｎ型半導体層およびｐ型半導体層を積層し、
透過平面視において、第１バンプが前記発電層に重ならず、
第１電極を介して前記ｎ型半導体層が第１バンプに電気的に接続されており、
透過平面視において、第２バンプが前記発電層に重ならず、
第２電極を介して前記ｐ型半導体層が第２バンプに電気的に接続されており、
前記第１電極及び第２電極の厚みは、前記発電層の厚みよりも大きく、
前記第１バンプは、放熱板上に形成した電極と、異方性導電性膜を介して電気的に接合され、
前記第２バンプは、放熱板上に絶縁膜を介して形成した電極と、異方性導電性膜を介して電気的に接合される。
また、光入射面を有し、前記光入射面から入射した光を集光するレンズアレイと、
前記レンズアレイにより集光した光を受光し、電気を発生する発電素子と、
前記発電素子に対して前記レンズアレイと対向する側に配置した放熱板とを有する集光型太陽電池であって、
前記発電素子は、
発電層、第１の電極、第２の電極、第１バンプ、第２バンプを含み、
前記発電層は、ｎ型半導体層およびｐ型半導体層を積層し、
透過平面視において、第１バンプが前記発電層に重ならず、
第１電極を介して前記ｐ型半導体層が第１バンプに電気的に接続されており、
透過平面視において、第２バンプが前記発電層に重ならず、
第２電極を介して前記ｎ型半導体層が第２バンプに電気的に接続されており、
前記第１電極及び第２電極の厚みは、前記発電層の厚みよりも大きく、
前記第１バンプは、放熱板上に形成した電極と、異方性導電性膜を介して電気的に接合され、
前記第２バンプは、放熱板上に絶縁膜を介して形成した電極と、異方性導電性膜を介して電気的に接合される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の集光型太陽電池は、第１電極と第２電極の厚みが半導体層の厚みよりも大きく、さらに、第１電極と第２電極の一部が素子の外部に位置する。従って、第１と第２電極は、発電素子の放熱板として機能し、素子内部で発生した熱を、早く第１と第２電極に放熱する。
【００１０】
また、本発明の集光型太陽電池は、第１と第２電極が、それぞれ、異方性導電膜の金属粒子を介して放熱板上に形成された第３と第４電極に接合、又は接触し、第１と第２の電極の熱は、効率良く第３と第４電極を通して放熱板に伝導する。この結果、発電素子内部で発生した熱は効率良く放熱板に伝達される。
【００１１】
また、異方性導電膜１０４によって、集光用のレンズアレイ１０１、発電素子１０３、放熱板１０２を一体固定でき、レンズアレイに発生した熱も、異方性導電膜１０４を介して放熱板に伝えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】(ａ)本発明の集光型太陽電池システムの概略図、(ｂ)図(ａ)のＡ−Ａ部の断面模式図。
【図２Ａ】本発明の集光型太陽電池の素子近傍の断面模式図。
【図２Ｂ】本発明の集光型太陽電池の素子近傍の断面模式図。
【図３】本発明の集光型太陽電池の素子の平面図と側面図。
【図４】本発明の集光型太陽電池の発電素子と放熱板との位置関係を示した平面模式図。
【図５】本発明の集光型太陽電池の発電素子の作製方法を示した断面模式図。
【図６】本発明の集光型太陽電池の発電素子の作製方法を示した平面模式図。
【図７】従来の集光型太陽電池の断面模式図。
【図８】従来の太陽電池セルの放熱構造を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施態様について説明する。
本発明の一実施態様は、光入射面となる第１面と、前記光入射面に対向する平らな第２面を有するレンズアレイ、ここで、前記第２面近傍に焦点が存在する、および、前記レンズアレイの第２面内に存在する前記焦点の付近に、透明性樹脂を介して接触する複数個の発電素子、および、前記発電素子に対して前記第２面と反対の側に配置した放熱板からなる集光型太陽電池であって、
前記発電素子は、光を照射する第１面とそれに対向する第２面を有する板形状の半導体層、および、前記第１面上に形成された第５電極、および、前記第２面上に形成された第６電極、および、前記第５電極に電気的に接合する板形状の第１電極、および前記第６電極に電気的に接合する板形状の第２電極からなり、
前記第１電極と前記第２電極の厚みが、前記半導体層の厚みよりも大きく、
前記第１電極の一部、および、前記第２電極の一部が前記半導体層の外側に存在し、
前記半導体層の第１面が前記レンズの第二面と対向し、
前記半導体層の外側に位置する第１電極の領域と放熱板上に形成された第３電極、および、前記半導体層の外側に位置する第２電極の領域と放熱板上に形成された第４電極が異方性導電性樹脂で電気的に接合されている。
本発明の一実施態様は、
光入射面（１０８）を有し、前記光入射面から入射した光を集光するレンズアレイ（１０１）と、
前記レンズアレイにより集光した光を受光し、電気を発生する発電素子（１０３）と、
前記発電素子に対して前記レンズアレイと対向する側に配置した放熱板（１０２）とを有する集光型太陽電池であって、
前記発電素子は、
光が入射する第一面（２０１ａ）と、前記第一面に対向する第二面（２０１ｂ）とを有する半導体層（２０１）と、
前記第一面上に形成された第５電極（２０２）と、
前記第二面上に形成された第６電極（２０３）と、
前記第５電極と電気的に接合されるとともに、前記半導体層の厚みよりも大きい厚みを有し、かつ前記半導体層の外周側に端部が突出する第１電極（２０６）と、
前記第６電極と電気的に接合されるとともに、前記半導体層の厚みよりも大きい厚みを有し、かつ前記半導体層の外周側に端部が突出する第２電極（２０７）と、
前記半導体層の外周側に突出した第１電極の端部領域（２０６ｃ）と放熱板上に形成された第３電極（２１０）、
および、前記半導体層の外周側に突出した第２電極の端部領域（２０７ｃ）と放熱板上に形成された第４電極（２１１）を、それぞれ電気的に接合する異方性導電性樹脂（１０４）とを備え、
前記レンズアレイと前記放熱板とは、異方性導電膜によって接合されている。
【００１４】
加えて、
第１電極の端部の第一面（２０６ｄ）、第２電極の端部の第一面（２０７ｄ）、及び半導体層の光照射面（２０１ａ）は略同一平面上に位置させ、第１電極の端部の第一面、第２電極の端部の第一面、半導体層の光照射面上に透明樹脂（２１５）を介してレンズアレイを設ける。
また、前記異方性導電膜が、熱硬化性樹脂と金属粒子からなる。
また、前記金属粒子が、金粒子、表面に金を被覆した樹脂粒子、または半田粒子である。
本発明の一実施態様は、
光入射面を有し、前記光入射面から入射した光を集光するレンズアレイと、
前記レンズアレイにより集光した光を受光し、電気を発生する発電素子と、
前記発電素子に対して前記レンズアレイと対向する側に配置した放熱板とを有する集光型太陽電池であって、
前記発電素子は、
発電層、第１の電極、第２の電極、第１バンプ、第２バンプを含み、
前記発電層は、ｎ型半導体層およびｐ型半導体層を積層し、
透過平面視において、第１バンプが前記発電層に重ならず、
第１電極を介して前記ｎ型半導体層が第１バンプに電気的に接続されており、
透過平面視において、第２バンプが前記発電層に重ならず、
第２電極を介して前記ｐ型半導体層が第２バンプに電気的に接続されており、
前記第１電極及び第２電極の厚みは、前記発電層の厚みよりも大きく、
前記第１バンプは、放熱板上に形成した電極と、異方性導電性膜を介して電気的に接合され、
前記第２バンプは、放熱板上に絶縁膜を介して形成した電極と、異方性導電性膜を介して電気的に接合される。
本発明の一実施態様は、
光入射面を有し、前記光入射面から入射した光を集光するレンズアレイと、
前記レンズアレイにより集光した光を受光し、電気を発生する発電素子と、
前記発電素子に対して前記レンズアレイと対向する側に配置した放熱板とを有する集光型太陽電池であって、
前記発電素子は、
発電層、第１の電極、第２の電極、第１バンプ、第２バンプを含み、
前記発電層は、ｎ型半導体層およびｐ型半導体層を積層し、
透過平面視において、第１バンプが前記発電層に重ならず、
第１電極を介して前記ｐ型半導体層が第１バンプに電気的に接続されており、
透過平面視において、第２バンプが前記発電層に重ならず、
第２電極を介して前記ｎ型半導体層が第２バンプに電気的に接続されており、
前記第１電極及び第２電極の厚みは、前記発電層の厚みよりも大きく、
前記第１バンプは、放熱板上に形成した電極と、異方性導電性膜を介して電気的に接合され、
前記第２バンプは、放熱板上に絶縁膜を介して形成した電極と、異方性導電性膜を介して電気的に接合される。
更に、
第１電極は、半導体層における光入射面側の第一面上に形成される第５電極と、前記第５電極に電気的に接続される電極とからなり、
第２電極は、前記第一面と対向する第二面上に形成される第６電極と、前記第６電極と電気的に接続される電極とからなる。
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
本実施の形態では、本発明の集光型太陽電池の具体的な構造を示す。
【００１６】
図１（ａ）は、本発明の一実施形態における集光型太陽電池システムの模式図である。図１（ｂ）は、図１(ａ)の集光型太陽電池１００のＡ-Ａ面における断面模式図である。
集光型太陽電池システム１０７は、集光型太陽電池１００と、集光型太陽電池１００を支える支柱１０５、台１０６、集光型太陽電池を動かして太陽光を追尾するための駆動装置（図示せず）から構成される。
集光型太陽電池１００は、集光用のレンズアレイ１０１、発電素子１０３、放熱板１０２とを順に配置されている。
レンズアレイ１０１は、太陽光が入射する第１面１０８と、第１面１０８に対向する第２面１０９から構成され、太陽光を集光する。本実施形態の集光型太陽電池は、対向する第２面１０９が平面形状であり、第２面１０９内近傍にレンズの焦点が存在する。
レンズアレイ１０１は、太陽光を集光するレンズを二次元に配列した構造を有する。図１（ａ）で示すレンズアレイは、光入射側から個々のレンズを見た時のレンズの平面形状は四角形である。レンズ形状は四角形に限る必要はなく、多角形でも良い。例えば、個々のレンズの平面形状が六角形の場、レンズアレイは、個々のレンズが蜂の巣状に配置された構造となる。
【００１７】
図１（ｂ）で示すように、発電素子１０３は、接着剤としての透明樹脂２１５を介して、レンズアレイの第２面１０９の焦点付近に接触している。放熱板１０２は、発電素子１０３に対して、レンズアレイの第２面１０９とは反対側に配置されている。本実施形態の集光型太陽電池１００は、レンズアレイ１０１と放熱板１０２によって発電素子１０３をはさんだ構造になっている。
【００１８】
図２は、一個の発電素子１０３の近傍の断面模式図である。図３（ａ）は発電素子の側面図、図３（ｂ）は下面図、図３（ｃ）は上面図である。
図２Ａ、図２Ｂ、図３を用いて本実施形態の集光型太陽電池に用いる発電素子の構造を説明する。
発電素子１０３は、半導体層２０１（発電層）、半導体層２０１の光照射面側２０１ａに形成した第５電極２０２、光照射面２０１ａと対向する面側２０１ｂに形成した第６電極２０３、板形状の第１電極２０６、板形状の第２電極２０７を有する。
第１電極２０６は、第５電極２０２と電気的に接続しており、図２に示すように第一端部２０６ａ、中間部２０６ｂ、第二端部２０６ｃを有する。第一端部２０６ａは、第６電極２０３側に絶縁膜２０４を介して位置し、中間部２０６ｂで屈曲し、第二端部２０６ｃは半導体層２０１の外周側から突出する。第１電極２０６の中間部２０６ｂ、端部２０６ｃの部分が、接続用金属膜２０５を介して第５電極２０２と電気的に接続している。
第２電極２０７は、第６電極２０３と電気的に接続しており、図２に示すように第三端部２０７ａ、中間部２０７ｂ、第四端部２０７ｃを有する。端部２０７ａは第６電極２０３に接続され、中間部２０７ｂで屈曲し、端部２０７ｃは半導体層２０１の外周側から突出する。
第１電極２０６の端部２０６ｃの第一面２０６ｄと、第２電極の端部２０７ｃの第一面２０７ｄは、半導体層２０１の光照射面２０１ａ（第５電極２０２を含む）と略同一平面上になるように構成されている。
本実施形態の、第１電極２０６と第２電極２０７は、図２に示すように、屈曲した形状であり、端部（２０６ａ、２０７ａ）、中間部（２０６ｂ、２０７ｂ）、端部（２０６ｃ、２０６ｃ）の各厚み（ｔ１、ｔ２、ｔ３）は均一でない。
ここで、厚み（ｔ１，ｔ２，ｔ３）は、電極の一端から他端における各位置の厚みである。
本実施形態の第１電極と第２電極の厚みとは、電極を構成する最小の厚み（ｔ１、ｔ２、ｔ３の中で最小の厚み）と定義する。
また、第１電極２０６と第２電極２０７の厚みは、半導体層２０１の厚みよりも大きい。第１電極と第２電極の厚みに制限はないが、半導体層２０１の厚みの１．５〜３倍が望ましい。３倍よりも大きくすると、第３と第４電極形成時に発生した応力により半導体層が割れる場合がある。
第１電極２０６と第２電極２０７とは、絶縁膜２０４によって電気的に絶縁されている。
第１電極２０６の端部２０６ｃの第二面２０６ｅ及び第２電極２０７の端部２０７ｃの第二面２０７ｅ上には、それぞれ、第１バンプ２０８と第２バンプ２０９が形成されている。バンプ材料にはＡｕを用いることが望ましい。
図２、３に示すように、発電素子は、発電層（半導体層）、第１の電極、第２の電極、第１バンプ、第２バンプを含む。前記発電層は、ｎ型半導体層およびｐ型半導体層を積層し、  前記ｎ型半導体層は前記ｐ型半導体層上に積層しており、透過平面視において、第１バンプが前記発電層に重ならず、第１電極を介して前記ｎ型半導体層が第１バンプに電気的に接続されており、透過平面視において、第２バンプが前記発電層に重ならず、第２電極を介して前記ｐ型半導体層が第２バンプに電気的に接続されている。
また、ｐ型半導体層とｎ型半導体層とを入れ替えた構造でもよい。すなわち、
発電素子は、発電層（半導体層）、第１の電極、第２の電極、第１バンプ、第２バンプを含む。前記発電層は、ｎ型半導体層およびｐ型半導体層を積層し、  前記ｐ型半導体層は前記ｎ型半導体層上に積層しており、透過平面視において、第１バンプが前記発電層に重ならず、第１電極を介して前記ｐ型半導体層が第１バンプに電気的に接続されており、透過平面視において、第２バンプが前記発電層に重ならず、第２電極を介して前記ｎ型半導体層が第２バンプに電気的に接続されている。
【００１９】
半導体層（発電層）２０１は、ｐｎ接合が積層された構造を含めば特に制限はない。例えば、半導体層としては、ｎ型のＧａＡｓ薄膜とｐ型のＧａＡｓ薄膜が積層されたもの、または、光入射面から順に、ｎ型ＩｎＧａＰ膜、ｐ型ＩｎＧａＰ膜、トンネル接合膜、ｎ型ＧａＡｓ膜、ｐ型ＧａＡｓ膜、トンネル接合膜、ｎ型ＩｎＧａＡｓ膜、ｐ型ＩｎＧａＰ膜が積層されたものがある。また、上記半導体層のｐｎ接合の順序が反対でも良い。この場合、ｎｐ接合が積層された構造となる。第１電極と第２電極に接触する部分に、低効率の低いコンタクト層を挿入しても良い。また、光電流の再結合を防ぐために、再結合防止用の薄膜を挿入しても良い。
【００２０】
第５電極と第６電極の材料は、半導体層２０１とオーミック接続するものが好ましく、例えばＴｉとＡｕの積層膜、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕの積層膜、ＡｕＧｅ合金、Ｎｉ、Ａｕの積層膜を使用することができる。第５電極２０２は、図３（ｃ）で示すように、櫛型状であることが望ましい。櫛型形状にすることで、発電素子に照射された太陽光が半導体層２０１に入射して吸収される。
第１電極２０６と第２電極２０７の材料は、Ａｕ又はＮｉを使用することができる。
図２を用いて、本発明の集光型太陽電池の構造を示す。
発電素子１０３は、第５電極２０２の面がレンズアレイの第２面１０９に透明樹脂２１５を介して配置されている。透明樹脂２１５としては、アクリル系接着性樹脂を用いることができる。また第１電極２０６の端部２０６ｃは接続用金属膜２０５を介して、第２電極２０７の端部２０７ｃは、絶縁膜２０４を介して、それぞれ、透明樹脂２１５に接触している。
本実施の形態では、第１電極２０６と第２電極２０７上に、それぞれ、第１バンプ２０８と第２バンプ２０９が形成されている。第１バンプ２０８と第２バンプ２０９は、それぞれ、異方性導電膜１０４によって、放熱板１０２上の第３電極２１０と第４電極２１１に電気的に接続されている。第１バンプ２０８と第３電極２１０の間、および、第２バンプ２０９と第４電極２１１の間に金属粒子２１３が複数個存在する。そして、
第１バンプ２０８及び第２バンプ２０９と、金属粒子２１３、
第３電極２１０及び第４電極２１１と、金属粒子２１３、
金属粒子２１３同士が接触または接合することにより、電気的に接続される。バンプがない場合に比べて、バンプがある方が電気接続しやすいが、バンプを用いなくても接続は可能である。第１電極２０６と第２電極２０７とを金属粒子２１３を用いて、第３電極２１０、第４電極２１１と接合しても良い。
【００２１】
上述したように、異方性導電膜１０４は、発電素子１０３と放熱板１０２に形成した第３電極２１０及び第４電極２１１とを電気的に接合すると同時に、放熱板１０２とレンズアレイ１０１とを接着固定する。
異方性導電膜１０４によって、レンズアレイ１０１、発電素子１０３、放熱板１０２を一体固定でき、レンズアレイに発生した熱も、異方性導電膜１０４を介して放熱板に伝えることができる。
第１電極２０６の端部２０６ｃの第一面２０６ｄと、第２電極の端部２０７ｃの第一面２０７ｄは、半導体層２０１の光照射面２０１ａ（第５電極２０２を含む）と略同一平面上にし、第一面２０６ｄ、第一面２０７ｄ、光照射面２０１ａ上に、透明樹脂を介してレンズアレイ１０１を設けることにより、発電素子１０３とレンズアレイ１０１との平行度を精度よく保つことができる。
放熱板１０２の材料としてはアルミニウムや銅を用いることができる。放熱板１０２は、第３電極２１０と電気的に接続されている。放熱板１０２は、絶縁膜２１２によって第４電極２１１と電気的に絶縁されている。この結果、第３電極２１０と第４電極２１１は電気的に絶縁されている。
【００２２】
異方性導電膜１０４は、金属粒子２１３が熱硬化性樹脂２１４に均一に分散した構造を有する。金属粒子には、Ａｕ、ＡｕやＮｉで被覆された樹脂粒子、またはハンダ粒子を用いることができる。
【００２３】
図４は、放熱板１０２をレンズアレイ１０１側から見た平面模式図である。図では、発電素子１０３が４個の場合を記載しているが、これ以上の数でも良い。また、理解しやすいように、図４では、レンズアレイ１０１と、発電素子１０３周辺の異方性導電膜１０４は省略されている。
発電素子１０３における各々の第５電極２０２は、接続用金属膜２０５、第１電極２０６、（第１バンプ２０８）、金属粒子２１３、第３電極２１０を介して放熱板１０２と電気的に接続させている。発電素子１０３のおける各々の第６電極２０３は、第２電極２０７、（第２バンプ２０９）、金属粒子２１３を介して第４電極２１１に電気的に接続されている。第４電極２１１は、共通電極４０１に電気的に接続されている。第４電極２１１と共通電極４０１とは、絶縁膜２１２によって放熱板１０２と電気的に絶縁されている。
このように、本実施形態の集光型太陽電池は、電気回路的には、発電素子１０３が並列接続された構造を有する。複数の発電素子１０３で発電した電気エネルギーは、外部取り出し線４０２、４０３によって外部に取り出すことができる。
本実施形態の集光型太陽電池においては、発電素子上の第５電極２０２と第６電極２０３に、それぞれ、板形状の第１電極２０６と板形状の第２電極２０７が電気的に接合する構造を有する。この構造によって、半導体層２０１内部で発生した熱は、第５電極２０２と第６電極２０３を介して、第１電極２０６と第２電極２０７に伝わる。
また、本実施の形態の集光型太陽電池においては、板形状の第１電極２０６と第２電極２０７の厚みが半導体層２０１の膜厚よりも大きく、さらに、第１電極２０６と第２電極２０７の一部は半導体層２０１の外部に位置することを特徴とする。
従って、第１電極２０６と第２電極は、発電素子１０３の放熱板として働き、半導体層２０１内部で発生した熱が第１電極２０６と第２電極２０７に放熱される。
【００２４】
また、本実施の形態の集光型太陽電池においては、板形状の第１電極２０６と第２電極２０７が、それぞれ、異方性導電膜１０４によって放熱板上に形成された第３電極２１０と第４電極２１１に接合していることを特徴とする。第１電極２０６と第３電極２１０の間、および、第２電極２０７と第４電極２１１の間には金属粒子が存在するので、第１電極２０６と第２電極２０７の熱は、率良く第３電極２１０と第４電極２１１を通して放熱板１０２に伝導する。この結果、半導体層２０１で発生した熱は効率良く放熱板１０２に伝わり、半導体層２０１の熱を冷却することができる。
【００２５】
尚、本実施の形態で第１電極２０６は、第５電極２０２を含んで、第１の電極とし、第２電極２０７は、第６電極２０３を含んで、第２の電極としてもよい。
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１で示した集光型太陽電池の作製方法を示す。図２、図５、図６を用いて本発明の集光型太陽電池の作製方法を説明する。
【００２６】
図５と図６は、発電素子の作製方法を示した断面模式図である。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、それぞれ、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）を半導体層５０１側から見た平面模式図である。
図５（ａ）と図６（ａ）で示すように、基板５０３に犠牲層５０２を介して半導体層５０１を形成する。基板５０３としては、例えば、厚みが４００〜６００μｍのＧａＡｓ基板を用いることができる。犠牲層５０２としては、例えば、膜厚が１０〜２００ｎｍのＡｌＡｓ膜を用いることができる。半導体層５０１としては、例えば、ｎ型のＧａＡｓ薄膜とｐ型のＧａＡｓを積層したもの、または、基板側から、ｎ型ＩｎＧａＰ膜、ｐ型ＩｎＧａＰ膜、トンネル接合膜、ｎ型ＧａＡｓ膜、ｐ型ＧａＡｓ膜、トンネル接合膜、ｎ型ＩｎＧａＡｓ膜、ｐ型ＩｎＧａＡｓ膜が積層されたものを用いることができる。また、半導体層５０１の再下部と最上面に、電極とオーミックコンタクト接続をするための抵抗率の低いコンタクト層を作製しても良い。また、光電流の再結合を防ぐために、再結合防止用の薄膜を挿入しても良い。
【００２７】
次に、図５（ｂ）と図６（ｂ）で示すように、犠牲層５０２を残して、半導体層５０１をパターニングする。パターンのサイズには特に制限がないが、例えば一辺が１００〜１０００μｍの正方形にすることが望ましい。パターニングは、ウェットエッチング法またはドライエッチング法を用いることができる。なお、図ではパターニングした半導体層２０１が一個しか示されていないが、実際は、基板５０３上にパターニングした多数個の半導体層２０１が存在する。
【００２８】
次に、図５（ｃ）と図６（ｃ）で示すように、第６電極２０３と接続用電極２０５を形成する。これらの電極は、例えば、パターニングしたレジスト膜を形成後、真空電子ビーム蒸着法でＴｉ、Ａｕ薄膜を形成した後、レジストを剥離することで形成することができる。第６電極２０３と接続用電極２０５の厚みに特に制限はないが、１０〜３００ｎｍが好ましい。
【００２９】
次に、図５（ｄ）と図６（ｄ）で示すように、絶縁膜２０４を形成する。絶縁膜としては、酸化シリコン薄膜またはチッ化シリコン薄膜を用いることができる。これらの薄膜は、真空スパッタリング法またはＣＶＤ法で形成することができる。絶縁膜２０４は、ドライエッチング法によりパターニングすることが可能である。
【００３０】
次に、図５（ｅ）と図６（ｅ）で示すように、第１電極２０６と第２電極２０７を形成する。これらの電極は電界メッキ法により形成することができる。電極材料としてはＡｕ又はＮｉを用いることができる。
【００３１】
次に、図５(ｆ)で示すように、第１電極２０６と第２電極２０７に、それぞれ、第１バンプ２０８及び第２バンプ２０９を形成する。
【００３２】
次に、図５(ｇ)で示すように、基板５０３と転写用基板５０４とを、ワックス５０５を用いて貼り付ける。転写用基板としては例えばガラス基板やシリコンウェーハを用いることができる。
【００３３】
次に、図５(ｈ)で示すように、犠牲層５０２を残して、ウエットエッチング法またはドライエッチング法によって基板５０３のみを除去する。基板がＧａＡｓ、犠牲層がＡｌＡｓの場合は、酒石酸と過酸化水素水の混合溶液を用いることで基板のみをウェットエッチングすることが可能である。
【００３４】
次に、図５（ｉ）で示すように、犠牲層を除去した後、第５電極２０２を形成する。犠牲層がＡｌＡｓの場合は、フッ酸水溶液を用いて除去することができる。第５電極２０２は、図３（ｃ）で示すように、櫛型形状であることが望ましい。第５電極２０２は、犠牲層５０２を除去した後、犠牲層５０２の存在した面に、例えばＴｉとＡｕの積層膜を形成し、所定の形状のレジストのパターンを形成し、このＴｉとＡｕの積層膜をエッチング除去後、レジストを剥離することで形成することができる。
【００３５】
最後に、図５(ｊ)で示すように、ワックスを有機溶剤で溶解して発電素子１０３を転写用基板５０４から剥離する。
【００３６】
次に、図２で示すように、作製した発電素子１０３を、第５電極２０２がレンズアレイの第２面１０９に向くように透明樹脂２１５を介してレンズアレイの第２面１０９に配置する。発電素子１０３をレンズアレイの第２面１０９に配置する方法に制限はないが、例えば、以下の方法を用いることができる。すなわち、最初に、レンズアレイの第２面１０９の全面にアクリル系の接着剤を塗布する。
次に、真空ピンセットで発電素子１０３をつかみ、発電素子１０３をレンズアレイの第２面１０９の所定の位置に移動し、発電素子１０３を接着剤の上に置く。最後に、接着剤を硬化して、発電素子１０３をレンズアレイの第２面１０９に固定する。
次に、発電素子を配置したレンズアレイの第２面１０９の全体に異方性導電膜１０４を形成する。異方性導電膜の形成方法には以下の二種類がある。一つ目は、Ａｕ粒子やＡｕ又はＮｉを分散した熱硬化性樹脂フィルムをレンズアレイの第２面１０９に貼り付ける方法である。この方法には、例えば、ソニ−ケミカル ＆ インフォメーションデバイス製の異方性導電フィルムＣＰ６９２０Ｆ３を用いることができる。二つ目は、ハンダ粒子を分散した熱硬化性樹脂内を塗布する方法である。二つ目の方法は、例えば、特許第４４３２９４９号公報、特許第４５９１３９９号公報、特開２００８−６９３１７号公報に記述されている。
次に、第１バンプ２０８と第３電極２１０、および、第２バンプ２０９と第４電極２１１が接触するように、放熱板１０２をレンズアレイ１０１の第２面１０９に押し付ける。押し付けた状態で放熱板を加熱した後、冷却する。  これにより、図２で示すように、第１バンプ２０８と第３電極２１０、及び、第２バンプ２０９と第４電極２１１が電気的に接合される。
【００３７】
本実施の形態においては、第１バンプ２０８と第２バンプ２０９が、半導体層２０１の外側に位置しているので、放熱板１０２をレンズアレイ１０１に押し付けるときに、半導体層２０１には直接力がかからない。この結果、半導体層２０１が割れることがない。
【００３８】
以上の工程により、本発明の集光型太陽電池を作製することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、集光型太陽電池に利用できる。
【符号の説明】
【００４０】
１００  集光型太陽電池
１０１  レンズアレイ
１０２  放熱板
１０３  発電素子
１０４  異方性導電膜
１０５  支柱
１０６  台
１０７  集光型太陽電池システム
１０８  第１面（入射面）
１０９  第２面（入射面と対向する面）
２０１  半導体層（発電層）
２０２  第５電極
２０３  第６電極
２０４  絶縁膜
２０５  接続用電極（接続用金属膜）
２０６  第１電極
２０７  第２電極
２０８  第１バンプ
２０９  第２バンプ
２１０  第３電極
２１１  第４電極
２１２  絶縁膜
２１３  金属粒子
２１４  熱硬化性樹脂
２１５  透明樹脂
４０１  共通電極
４０２  外部取り出し線
５０１  半導体層（発電層）
５０２  犠牲層
５０３  基板
５０４  転写用基板
５０５  ワックス
７０１  太陽電池チップ
７０２  レンズ
７０３  下部基体
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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