(57)【要約】【課題】所定の素子が形成された素子形成基板に接続配線が確実に接合される半導体装置およびその製造方法と太陽電池とを提供する。【解決手段】太陽電池セル１の裏面には、ｐ電極４とｎ電極５とが設けられ、絶縁層８に形成された開口部９にｐ（ｎ）電極４，５の電極本体６が露出している。インターコネクタ１１には、一方向に延在する延在部１８に屈曲部１６が設けられている。屈曲部１６にレーザ光線を照射することにより、インターコネクタ１１がｐ（ｎ）電極４，５に接合される。【選択図】図１１
2009130118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の素子が形成された素子形成基板と、
前記素子形成基板に設けられ、前記素子と電気的に接続された電極と、
前記素子形成基板に形成され、前記電極を露出する所定の厚さの材料層と、
前記材料層の表面上に配設されて前記電極に接合される接続配線と
を有し、
前記接続配線は、前記材料層の表面と前記電極との高さの差を補う態様で前記電極に接触して、前記電極との接合を行う接触部を備えた、半導体装置。
【請求項２】
前記材料層は所定の厚さをもって形成され、
前記材料層には、前記電極を露出する開口部が形成され、
前記接続配線は、
前記絶縁層の表面に沿って配設される延在部と、
前記接触部として前記延在部に設けられ、前記電極の側に向って屈曲して前記電極に接触する屈曲部と
を含む、請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記屈曲部の前記延在部からの高さは、前記材料層の上面から前記電極の表面までの距離に相当する高さよりも高く設定された、請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記屈曲部には、前記電極の側に向かって湾曲した湾曲部が形成された、請求項２または３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記接続配線は、
芯材となる第１金属層と、
前記第１金属層の一方の表面に形成され、前記第１金属層とは材料が異なる第２金属層と
を含む、請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１金属層は、金、銀、銅およびこれらの合金のいずれかの材料から形成された、請求項５記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第２金属層は、前記第１金属層の融点よりも低い融点の材料から形成された、請求項５または６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第２金属層は、錫と鉛の合金、錫および鉛からなるいずれかを含む半田により形成された、請求項７記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第１金属層の他方の表面には、所定の波長の光を吸収する光吸収層が形成された、請求項５〜８のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記光吸収層は、前記第２金属層と同じ材料から形成された、請求項９記載の半導体装置。
【請求項１１】
所定の発電素子が形成された太陽電池セル基板と、
前記太陽電池セル基板に形成された所定の厚さの材料層と、
前記材料層の上面の位置よりも低い位置において露出する電極と、
前記材料層の上面に沿うように配設された接続配線と、
を有し、
前記接続配線は、露出している前記電極に弾性的に接触して接合される接触部を備えた、太陽電池。
【請求項１２】
前記材料層には開口部が設けられ、
前記開口部内において前記電極が露出し、
前記接続配線は、
前記材料層の表面に沿って配設される延在部と、
前記接触部として前記延在部に設けられ、前記電極の側に向って屈曲して前記電極に接触する屈曲部と
を備えた、請求項１１記載の太陽電池。
【請求項１３】
所定の厚さの材料層の上面の位置よりも低い位置において露出する電極に接合される接触部を設けた接続配線を接続した半導体装置の製造方法であって、
前記接続配線の前記接触部を前記電極に接触させる接触工程と、
前記接触部を前記電極に接触させた状態で、前記接続配線に向けて所定のレーザ光線を照射することにより、前記接触部を前記電極に接合する接続工程と
を備えた、半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記接続配線は、
前記材料層の表面に沿って配設される延在部と、
前記接触部として前記延在部に設けられ、前記電極の側に向って屈曲して前記電極に接触する屈曲部と
を含み、
前記接触工程では、前記屈曲部の前記延在部からの高さが、前記材料層の上面から前記電極の表面までの距離に相当する高さよりも高くした前記屈曲部を前記電極に接触させ、
前記接続工程では、前記屈曲部を前記電極に接触させた状態で、前記接続配線に向けて所定のレーザ光線を照射することにより、前記屈曲部を前記電極に接合する、請求項１３記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置およびその製造方法ならびに太陽電池に関し、素子形成基板を配線部材によって互いに接続した半導体装置と、そのような半導体装置の製造方法と、そのような素子形成基板として太陽電池セルを含む太陽電池とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置の一例として、太陽電池がある。その太陽電池の一形態として、複数の太陽電池セルを所定の金属配線（インターコネクタ）によって互いに電気的に接続させた態様の太陽電池がある。この種の太陽電池では、個々の太陽電池セルの表面（受光面）と裏面とに、表面電極と裏面電極がそれぞれ形成されている。この太陽電池は次のように製造される。まず、図２５に示すように、一の太陽電池セル１０１の表面電極（図示せず）に、インターコネクタ１１１の一端側が接続される。次に、図２６に示すように、そのインターコネクタ１１１の他端側が、他の太陽電池セル１０１の裏面電極（図示せず）に接続される。次に、図２７に示すように、他の太陽電池セル１０１の表面電極（図示せず）に他のインターコネクタ１１１の一端側が接続される。以下、同様にして複数の太陽電池セル１０１がインターコネクタ１１１によって順次接続されることで、太陽電池１２１が製造される。
【０００３】
ところが、このような太陽電池１２１の受光面においては、表面電極が配置された領域は発電に寄与しない。そのため、より高い変換率を求めて表面電極を裏面側に配置させる構造が提案されている。そのような太陽電池を開示した文献の一つとして特許文献１がある。特許文献１に開示された太陽電池では、太陽電池セルの基本的な構成を変更せずに、太陽電池セルに貫通電極を形成することによって表面電極を裏面側に配置する構造が提案されている。
【０００４】
図２８に示すように、太陽電池セル１０１では、Ｐ型半導体層１０７を貫通する貫通孔１０３が形成され、その貫通孔１０３の側壁を含むＰ型半導体層１０７の表面にＮ型半導体層１０８が形成されている。そのＮ型半導体層１０８に接触して貫通孔１０３を充填するｎ電極１０４が、裏面側に露出するように形成されている。また、Ｐ型半導体層１０６の裏面側にはＰ＋型半導体層１０６が形成され、そのＰ＋型半導体層１０６の上にｐ電極１０５が形成されている。なお、Ｎ型半導体層１０８の受光面側の表面には反射防止膜１０９が形成されている。
【０００５】
こうして、表面電極を裏面側にｎ電極１０４として配置した太陽電池セルでは、そのｎ電極１０４を裏面電極（ｐ電極１０５）と電気的に絶縁する必要がある。図２８に示される太陽電池では、たとえば有機絶縁膜などの絶縁層１０８によってｎ電極１０４とｐ電極１０５とを電気的に絶縁する構造が提案されている。
【０００６】
太陽電池の製造工程は、太陽電池セルを作製する前半工程と、その太陽電池セルを複数直列に接続してモジュールとして作製する後半工程とに大別される。その後半工程には、一の太陽電池セルのｐ電極と他の太陽電池セルのｎ電極とをインターコネクタによって接続する工程が含まれる。一般に、インターコネクタとして、銅に半田メッキを施したものが適用されている。そのインターコネクタと太陽電池セルのｐ（ｎ）電極とは、ｐ（ｎ）電極にインターコネクタを接触させた状態で半田を溶融させて、半田付けすることによって接合される。
【０００７】
ところが、このような半田付けを行う場合、太陽電池セル１０１の熱膨張係数とインターコネクタ１１１の熱膨張係数との熱膨張係数差に起因する反りが発生することがある。そのような反りが発生すると、樹脂封止を伴うパッケージ化が困難になったり、太陽電池セル１０１が割れるなどの問題があった。このような反りが生じるのは、太陽電池セル１０１とインターコネクタ１１１の全体が加熱されることが原因とされる。
【０００８】
そこで、このような反りを抑制するために、たとえば特許文献２では、レーザ光線を用いて局所的に加熱することによって、太陽電池セルのｐ（ｎ）電極とインターコネクタとを半田付けする方法が提案されている。
【特許文献１】特開平２−５１２８２号公報
【特許文献２】特開２００４−１３４６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した従来の太陽電池では次のような問題点があった。太陽電池セル１０１の裏面にｐ電極１０５とｎ電極１０４とを設けた太陽電池では、図２８に示すように、太陽電池セル１０１の裏面には絶縁層１０８を形成することに伴う凹凸が存在する。一方、図２９に示すように、インターコネクタは一方向にほぼ直線状に延在する芯材１１２のそれぞれの表面に、光吸収層１１４と低融点金属層１１３が形成されている。そのため、インターコネクタ１１１をｐ（ｎ）電極１０４，１０５に接触させて接合させる際に、インターコネクタ１１１とｐ（ｎ）電極１０４，１０５との間に隙間が生じ、半田付けによる接合が確実に行われないという問題があった。
【００１０】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、所定の素子が形成された素子形成基板に接続配線が確実に接合される半導体装置を提供することであり、他の目的は、そのような半導体装置の製造方法を提供することであり、さらに他の目的は、そのような半導体装置を備えた太陽電池を提供することであり、そして、その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】
【００１１】
本発明に係る半導体装置は、素子形成基板と電極と材料層と接続配線とを有している。素子形成基板には所定の素子が形成されている。電極は素子形成基板に設けられ、素子と電気的に接続されている。材料層は所定の厚さを有して素子形成基板に形成され、電極を露出する。接続配線は電極に接合される。その接続配線は、材料層の表面と電極との高さの差を補う態様で電極に接触して、電極との接合を行う接触部を備えている。
【００１２】
この構成によれば、電極と接続配線とを電気的に接続する接触部が、材料層の表面と電極との高さの差を補う態様で電極に接触するように形成されていることで、電極と接続配線との電気的に接続を確実に行うことができる。
【００１３】
具体的に、電極と接続配線との電気的な接続を確実に行うには、材料層には、電極を露出する開口部が形成され、接続配線は、絶縁層の表面に沿って配設される延在部と、接触部として延在部に設けられ、電極の側に向って屈曲して電極に接触する屈曲部とを含むことが好ましい。
【００１４】
より具体的には、屈曲部の延在部からの高さは、材料層の上面から電極の表面までの距離に相当する高さよりも高く設定されていることが好ましい。
【００１５】
さらに、屈曲部には、電極の側に向かって湾曲した湾曲部が形成されていることが好ましい。
【００１６】
また、接続配線は、芯材となる第１金属層と、その第１金属層の一方の表面に形成され、第１金属層とは材料が異なる第２金属層とを含むことが好ましい。
【００１７】
そのような第１金属層としては、第１金属層は、金、銀、銅およびこれらの合金のいずれかの材料から形成されていることが好ましい。
【００１８】
また、第２金属層として、第２金属層は、第１金属層の融点よりも低い融点の材料から形成されていることが好ましい。
【００１９】
さらに、そのような第２金属層として、第２金属層は、錫と鉛の合金、錫および鉛からなるいずれかを含む半田により形成されていることが好ましい。
【００２０】
これらにより、接続配線の第１金属層を溶融させることなく第２金属層だけを溶融させて電極と接続配線とを接合することができる。
【００２１】
また、第１金属層の他方の表面には、所定の波長の光を吸収する光吸収層が形成されていることが好ましい。
【００２２】
この場合には、接続配線をレーザ光線によって電極に接続させる際に、レーザ光線のエネルギーが効率よく吸収される。
【００２３】
そのような光吸収層として、光吸収層は第２金属層と同じ材料から形成されていることが好ましい。
【００２４】
本発明に係る太陽電池セルは、太陽電池セル基板と材料層と電極と接続配線とを有している。太陽電池セル基板には、所定の発電素子が形成されている。材料層は所定の厚さを有して太陽電池セル基板に形成されている。電極は、材料層の上面の位置よりも低い位置において露出する。接続配線は材料層の上面に沿うように配設されている。その接続配線は、露出している電極に弾性的に接触して接合される接触部を備えている。
【００２５】
この構成によれば、接続配線が、露出している電極に弾性的に接触して接合される接触部を備えていることで、接触部を電極に接触させた状態で、レーザ光線を照射することにより、接続配線と電極とを確実に接合させることができる。
【００２６】
具体的には、材料層には開口部が設けられ、その開口部内において電極が露出し、接続配線は、材料層の表面に沿って配設される延在部と、接触部として延在部に設けられ、電極の側に向って屈曲して電極に接触する屈曲部とを備えていることが好ましい。
【００２７】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、所定の厚さの材料層の上面の位置よりも低い位置において露出する電極に接合される接触部を設けた接続配線を接続した半導体装置の製造方法であって、接触工程と接続工程とを備えている。接触工程では、接続配線の接触部を電極に接触させる。接続工程では、接触部を電極に接触させた状態で、接続配線に向けて所定のレーザ光線を照射することにより、接触部を電極に接合する。
【００２８】
この方法によれば、接触部を電極に接触させた状態で、接続配線に向けて所定のレーザ光線を照射することにより、接続配線を電極に確実に接合させることができる。
【００２９】
具体的には、接続配線は、材料層の表面に沿って配設される延在部と、接触部として延在部に設けられ、電極の側に向って屈曲して電極に接触する屈曲部とを含み、接触工程では、屈曲部の延在部からの高さが、材料層の上面から電極の表面までの距離に相当する高さよりも高くした屈曲部を電極に接触させ、接続工程では、屈曲部を電極に接触させた状態で、接続配線に向けて所定のレーザ光線を照射することにより、屈曲部を電極に接合することが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明に係る半導体装置および半導体装置の製造方法について、半導体装置の一例として太陽電池を挙げて具体的に説明する。
【００３１】
実施の形態１
ここでは、太陽電池を構成する太陽電池セルと接続配線についてそれぞれ説明する。
【００３２】
（太陽電池セル）
図１は、ｐｎ接合が形成された太陽電池セル基板２の裏面にｐ電極とｎ電極とを配設した太陽電池セル１における、ｐ（ｎ）電極４，５とその近傍の断面構造を示すものである。図１に示すように、太陽電池セル（基板）１，２の裏面には、各電極４，５を絶縁する材料層としての絶縁層８が形成されている。絶縁層８には開口部９が形成されて、ｐ（ｎ）電極４，５の電極本体６が露出している。電極本体６は、太陽電池セル基板２を貫通する貫通穴３を充填するように形成されている。
【００３３】
次に、太陽電池セル１の裏面におけるｐ電極とｎ電極の配置（レイアウト）について説明する。図２は、行方向に同一極の電極４，５が配置され、列方向にｐ電極４ａ〜４ｃとｎ電極５ａ〜５ｃとが交互に配置されたレイアウトを示す。また、図３は、行方向にｐ電極４とｎ電極５とが交互に配置され、列方向には同一極の電極４ａ〜４ｆ、５ａ〜５ｆが配置されたレイアウトを示す。
【００３４】
図２および図３のいずれのレイアウトにおいても、列方向に配置されるｐ電極４またはｎ電極５は同一直線上に沿って配置されることが望ましい。これは、ｐ（ｎ）電極４，５とインターコネクタ（図示せず）とをレーザ光線を照射することによって接合する場合に、ｐ電極４およびｎ電極５が一直線に沿って形成されていることで、レーザ光線をスキャンさせる際に、簡単に素早くスキャンさせることができるからである。
【００３５】
なお、ｐ電極とｎ電極としては、太陽電池セル１の裏面を覆う絶縁層８に形成された開口部分に露出した電極本体６を例に挙げて説明したが、絶縁層８以外の材料に形成した開口部に露出する態様の電極本体でもよく、たとえば、アルミニウム電極層の開口部に露出する、接続端子としての銀の電極でもよい。
【００３６】
（インターコネクタ）
次に、太陽電池セルを互いに電気的に接続する接続配線としてのインターコネクタについて説明する。本インターコネクタは、互いに隣り合う太陽電池セル同士を電気的に接続するための所定の方向に延在する延在部と、太陽電池セルの電極に接触する屈曲部とを備えて構成される。屈曲部は延在部に設けられて、電極の側に向かって屈曲している。
【００３７】
まず、インターコネクタの第１の例を図４に示す。図４に示すように、インターコネクタ１１には、一方向に延在する延在部１８における電極と接続される接続部位１５に、太陽電池セルの電極の側（紙面に向って下方）に向かって屈曲する屈曲部１６が設けられている。屈曲部１６は、電極の側からみれば凸型となる一方、その反対の側からみれば凹型となる。図５に示すように、その屈曲部１６の延在部１８からの高さｈは、太陽電池セル１の絶縁層８の上面から電極本体６までの距離に相当する高さｔよりも多少高く形成されている。また、この場合、屈曲部１６において電極本体６と接触する部分はほぼ平坦状とされる。つまり、インターコネクタ１１には、接続部としての屈曲部１６が、絶縁層８の表面（上面）と電極との高さの差を補う態様で形成されている。
【００３８】
図４または図５に示すように、このようなインターコネクタ１１の形状は、主として芯材１２によって作られている。その芯材１２の一方の表面には、所定の波長のレーザ光線を吸収する光吸収層１４が連続的に形成されている。また、芯材１２の他方の表面には低融点金属層１３が形成されている。芯材１２の材質としては、電気伝導度が高く、かつ、熱伝導度の高い材料が好ましく、たとえば銅が好ましい。また、光吸収層１４は、たとえば半田材料から形成されている。
【００３９】
インターコネクタの第２の例を図６に示す。図６に示すように、インターコネクタ１１の屈曲部１６には、電極の側に向かって湾曲した湾曲部１７が形成されている。湾曲部１７が形成されていることで、インターコネクタ１１を押さえ付けて屈曲部１６を電極に接触させる際に、弾性効果によってより安定に接触させることができる。なお、インターコネクタ１１の芯材１２の一方の表面には光吸収層１４が連続的に形成され、また、芯材１２の他方の表面には低融点金属層１３が形成されている。
【００４０】
インターコネクタの第３の例を図７に示す。図７に示すように、このインターコネクタ１１では、芯材１２の一方の表面には、レーザ光線が照射される領域に対応して断続的に光吸収層１４が形成されている。なお、これ以外の構造については、図４に示されるインターコネクタ１１の構造と同様である。インターコネクタの第４の例を図８に示す。図８に示すように、このインターコネクタ１１では、芯材１２の一方の表面には、レーザ光線が照射される領域に対応して断続的に光吸収層１４が形成されている。なお、これ以外の構造については、図６に示されるインターコネクタの構造と同様である。
【００４１】
実施の形態２（太陽電池の製造方法）
ここでは、太陽電池の製造方法として、太陽電池セルとインターコネクタとの接続方法の一例について説明する。まず、図９に示すように、太陽電池セル１のｐ（ｎ）電極４，５に対してインターコネクタ１１の屈曲部１６の位置決めが行われる。次に、図１０に示すように、インターコネクタ１１の屈曲部１６をｐ（ｎ）電極４，５の電極本体６に接触させる。次に、押さえ治具３１により上方からインターコネクタ１１を太陽電池セル１の側に押え付ける。
【００４２】
このとき、屈曲部１６の高さｈを前述した所定の高さ（図５参照）に設定することで、屈曲部１６を電極本体６に接触させた状態で低融点金属層１３の表面（屈曲部１６と低融点金属外の界面）の位置が、絶縁層８の上面よりも多少上に位置して、インターコネクタ１１が絶縁層８が位置する側とは反対の側に絶縁層８から離れるように弾性変形（点線矢印）をし、インターコネクタ１１の屈曲部１６が電極本体６に確実に接触する。
【００４３】
次に、図１１に示すように、押さえ治具３１によりインターコネクタ１１を押え付けた状態で、インターコネクタ１１に向けてレーザ光線３２を上方から照射する。レーザ光線３２の光エネルギーは光吸収層１４にて吸収され、熱エネルギーとしてインターコネクタ１１の芯材１２から低融点金属層１３を経て屈曲部１６へ伝導し、屈曲部１６の低融点金属層１３が溶融する。その後、溶融した低融点金属層１３を凝固させることで、図１２に示すように、インターコネクタ１１とｐ（ｎ）電極４，５との接合が完了する。
【００４４】
このとき、レーザ光線３２のエネルギーとしては、インターコネクタ１１の芯材１２を溶融させずに、低融点金属層１３あるいは電極突起部７が溶融するようにそのパワーを調整することで、太陽電池セル１へのダメージが抑制されて良好な接合が可能になる。
【００４５】
また、レーザ光線３２の出力（パワー）を時間的に変えることによって、レーザ光線３２のエネルギーの損失を少なくすることができる。図１３および図１４は、レーザ光線の出力の制御波形と低融点金属部の温度の時間変化を示すグラフである。図１３に示すように、レーザ光線の出力を一定としたパルス照射としてもよい。また、さらに好適には、図１４に示すように、レーザ光線の出力を時間的に変化させる方法を採用してもよい。図１４に示す方法では、図１３に示す方法と比較して、接合対象物の温度を短時間で上昇させることができて、より低エネルギーでの接合が可能になる。
【００４６】
図１３に示す方法では、レーザ光線の照射開始からｔａ経過後に低融点金属の融点Ｔａに到達する一方、図１４に示す方法では、レーザ光線の照射開始からｔｃ経過後に低融点金属の融点Ｔｃに到達する。Ｔａ＝Ｔｃであるが、融点に到達するまでの時間はその間に照射されるレーザ光線のパワーに対応し、ｔａ＞ｔｃである。そのため、図１４に示す方法は図１３に示す方法と比べて、接合対象物を効率的に加熱することができ、接合工程の全体で、レーザ光線のエネルギーの損失を抑えることができる。
【００４７】
なお、レーザ光線をスキャンさせる手法としては、レーザ光線をガルバノスキャナーなどを用いて走査する方法と、レーザ光学ヘッドを走査させる方法の２通りの手法を適用することが可能である。また、レーザとしてはＹＡＧレーザに限られるものではなく、たとえば波長０．８〜１μｍの半導体レーザ、波長１〜１．５μｍのファイバーレーザ、波長１μｍ前後のディスクレーザなど、溶接や半田付けに適用される近赤外域（波長０．８〜２．５μｍ）の波長のレーザ光線を出射するレーザを適用することができる。
【００４８】
さらに、インターコネクタの芯材の材料としては、電気抵抗度が小さく、熱伝導度が高い材料が好ましく、特に、上述した近赤外域の波長のレーザ光線の吸収率が高い材料がより好ましい。また、光吸収層の材料としては、上述した近赤外域の波長、特に、０．８〜１．１μｍの波長を有するレーザ光線を吸収する材料が好ましい。また、上述した製造方法では、インターコネクタ１１として、すでに説明した図７に示されるインターコネクタ１１も適用することができる。
【００４９】
本太陽電池に適用されるインターコネクタの光吸収層の材料の例を表１に示し、芯材の材料の例を表２に示し、低融点金属層の材料の例を表３に示す。特に、低融点金属層の材料としては、共晶半田に代表されるように、表３に記載された金属以外にも、合金化された低融点合金を用いることが可能である。
【００５０】
【表１】
2009130118.tif 000003
【００５１】
【表２】
2009130118.tif 000004
【００５２】
【表３】
2009130118.tif 000005
【００５３】
実施の形態３（太陽電池の製造方法）
ここでは、太陽電池の製造方法としての太陽電池セルとインターコネクタとの接続方法の他の例として、屈曲部に湾曲部が設けられたインターコネクタによる接続方法について説明する。
【００５４】
まず、図１５に示すように、太陽電池セル１のｐ（ｎ）電極４，５に対してインターコネクタ１１の屈曲部１６（湾曲部１７）の位置決めが行われる。次に、図１６に示すように、インターコネクタ１１の屈曲部１６をｐ（ｎ）電極４，５の電極本体６に接触させる。次に、押さえ治具３１により上方からインターコネクタ１１を太陽電池セル１の側に押え付ける。
【００５５】
このとき、湾曲部１７を含めた屈曲部１６の高さｈを前述した所定の高さ（図５参照）に設定することで、屈曲部１６を電極本体６に接触させた状態で低融点金属層１３の表面（屈曲部１６と低融点金属外の界面）の位置が、絶縁層８の上面よりも多少上に位置して、インターコネクタ１１が絶縁層８が位置する側とは反対の側に絶縁層８から離れるように弾性変形（点線矢印）をし、インターコネクタ１１の屈曲部１６が電極本体６に確実に接触する。
【００５６】
次に、図１７に示すように、押さえ治具３１によりインターコネクタ１１を押え付けた状態で、インターコネクタ１１に向けてレーザ光線３２を上方から照射する。レーザ光線３２の光エネルギーは光吸収層１４にて吸収され、熱エネルギーとしてインターコネクタ１１の芯材１２から低融点金属層１３を経て屈曲部１６へ伝導し、屈曲部１６の低融点金属層１３が溶融する。その後、溶融した低融点金属層１３を凝固させることで、図１８に示すように、インターコネクタ１１とｐ（ｎ）電極４，５との接合が完了する。
【００５７】
このとき、レーザ光線３２のエネルギーとしては、インターコネクタ１１の芯材１２を溶融させずに、低融点金属層１３が溶融するようにそのパワーを調整することで、太陽電池セル１へのダメージが抑制されて良好な接合が可能になる。
【００５８】
上述した接続方法においても、実施の形態３において説明したように、レーザ光線３２の出力（パワー）を時間的に変えることによって、レーザ光線３２のエネルギーの損失を少なくすることができる（図１３、図１４を参照）。
【００５９】
なお、前述したように、レーザ光線をスキャンさせる手法としては、レーザ光線をガルバノスキャナーなどを用いて走査する方法や、レーザ光学ヘッドを走査させる方法を適用することができる。また、レーザとしては、ＹＡＧレーザの他に、近赤外域（波長０．８〜２．５μｍ）の波長のレーザ光線を出射するレーザを適用することができる。さらに、インターコネクタ１１としては、前述した各材料（表１〜表３参照）から形成されるインターコネクタ１１を適用することができる。また、インターコネクタ１１として、すでに説明した図８に示されるインターコネクタ１１も適用することができる。
【００６０】
実施の形態４
ここでは、複数の太陽電池セルをインターコネクタによって互いに接続させた太陽電池の一例について説明する。まず、図１９は、インターコネクタ１１の平面形状を示すものである。図１９に示すように、インターコネクタ１１には、一方向に直線状に延在する延在部１８に加えて、太陽電池セルのｐ（ｎ）電極との接続部位１５が形成されている。接続部位１５は延在部１８に対して一方向と直交する方向に突出するように形成されている。この接続部位１５を含むインターコネクタ１１の構造として、前述した図４〜図８に示されるインターコネクタ１１を適用することができる。
【００６１】
図４および図７に示されるインターコネクタ１１を用いる場合には、図９〜図１２に示す工程を経て、そして、図６および図８に示されるインターコネクタ１１を用いる場合には、図１５〜図１８に示す工程を経て、それぞれ複数の太陽電池セル１がインターコネクタ１１によって互いに接合された太陽電池（ストリング）が形成される。
【００６２】
図２０は、そのような太陽電池２１のうち、ｎ−１番目の太陽電池セル１ａ、ｎ番目の太陽電池セル１ｂおよびｎ＋１番目の太陽電池セル１ｃと、これらを互いに接合するインターコネクタ１１ａ〜１１ｈを含む平面構造を示すものである。
【００６３】
図２０に示すように、太陽電池セル１のそれぞれでは、行方向に同一極の電極４ａ〜４ｃ、５ａ〜５ｃが配置され、列方向にｐ電極４ａ〜４ｃとｎ電極５ａ〜５ｃとが交互に配置されている。ｎ番目の太陽電池セル１ｂの１列目のｎ電極５ａ〜５ｃと、ｎ＋１番目の太陽電池セル１ｃの１列目のｐ電極４ａ〜４ｃとが、第１インターコネクタ１１ａによって電気的に接続されている。また、ｎ番目の太陽電池セル１ｂの２列目のｎ電極５ａ〜５ｃと、ｎ＋１番目の太陽電池セル１ｃの２列目のｐ電極４ａ〜５ｃとが、第２インターコネクタ１１ｂによって電気的に接続されている。
【００６４】
以下同様にして、それぞれの太陽電池セル１ｂ，１ｃの３列目のｎ電極５ａ〜５ｃとｐ電極４ａ〜４ｃとが第３インターコネクタ１１ｃによって電気的に接続され、４列目のｎ電極５ａ〜５ｃとｐ電極４ａ〜４ｃとが第４インターコネクタ１１ｄによって電気的に接続されている。こうして、ｎ番目の太陽電池セル１ｂのｎ電極５ａ〜５ｃと、ｎ＋１番目の太陽電池セル１ｃのｐ電極４ａ〜４ｃとが、４つのインターコネクタ１１ａ〜１１ｄからなるｎ番目のインターコネクタ群によって電気的に接続されている。
【００６５】
同様にして、ｎ−１番目の太陽電池セル１ａの４列分のｎ電極５ａ〜５ｃとｎ番目の太陽電池セル１ｂの４列分のｐ電極４ａ〜４ｃとが、４つのインターコネクタ１１ｅ〜１１ｈからなるｎ−１番目のインターコネクタ群によって列ごとに電気的に接続されている。同様に、他の太陽電池セルのｎ電極とｐ電極についても、インターコネクタによって電気的に接続されている。
【００６６】
太陽電池２１におけるインターコネクタ１１とｐ（ｎ）電極４，５との接続部分（図１１または図１７参照）では、インターコネクタ１１の低融点金属層１３とｐ（ｎ）電極４，５の電極本体６を構成する材料とは基本的に異なるため、溶融して凝固した低融点金属層の材料と電極本体６との間には、金属間化合物層（あるいは合金層）が形成されることになる。このような金属間化合物層（あるいは合金層）が形成されることで、インターコネクタ１１とｐ（ｎ）電極４，５との接合強度がより高められる。その結果、長期間にわたって太陽電池２１の信頼性を確保することができる。
【００６７】
また、上述した太陽電池２１では、接続部位１５が延在部１８に対して一方向と直交する方向に突出するように形成されたインターコネクタ１１（図１９参照）を用いることで、太陽電池セルの熱膨張係数とインターコネクタの熱膨張係数差に起因する不具合を緩和することが可能となる。このことについて説明する。
【００６８】
複数の太陽電池セルをインターコネクタによって接続することによって太陽電池（ストリング）が形成された後、太陽電池ストリングは樹脂によって封止される（パッケージ化）。このパッケージ化の工程では、温度１５０℃〜２００℃程度のもとで、樹脂シート、太陽電池ストリング、保護ガラスが一体的にラミネートされる。その際に、太陽電池セルの熱膨張係数とインターコネクタの熱膨張係数との差に起因して、太陽電池セルの伸び量とインターコネクタの伸び量とに差異が発生し、太陽電池セルとインターコネクタとが接続されたときの電極（本体）間の距離と、パッケージ化に伴う温度１５０℃〜２００℃程度のもとでの電極（本体）間の距離とは異なることになる。そのため、太陽電池セルに反りが発生したり、インターコネクタと電極との接続部に負荷が作用して、半田付けされた部分に剥離が生じたり、太陽電池セルが割れるなどの問題が生じるおそれがある。
【００６９】
また、実際に使用される環境の温度変化によっても、太陽電池セルとインターコネクタとの熱膨張係数の差によって、電極とインターコネクタとの接合部分に熱応力が作用することになり、これが太陽電池の信頼性を低下させる要因の一つとなるおそれがある。
【００７０】
そのような熱応力が作用する前の太陽電池セルとインターコネクタの状態を図２１に示し、熱応力が作用した太陽電池セルとインターコネクタの状態を図２２に示す。図２１および図２２に示すように、熱膨張係数の差によって、太陽電池セル１の伸びがインターコネクタ１１の伸びよりも大きくなるのに応じて、インターコネクタ１１の接続部位１５が変形することになる。こうして、接続部位１５が変形することによって熱応力が緩和されることになり、太陽電池セル１が反ったり、あるいは、割れてしまうのを抑制したり、半田付けした部分に剥離が生じたりするのを未然に防ぐことができる。
【００７１】
実施の形態５
ここでは、複数の太陽電池セルをインターコネクタによって互いに接続させた太陽電池の他の例について説明する。まず、図２３は、インターコネクタ１１の平面形状を示すものである。図２３に示すように、インターコネクタ１１には、一方向に直線状に延在する延在部１８に、太陽電池セルのｐ（ｎ）電極との接続部位１５が形成されている。この接続部位１５を含むインターコネクタ１１の構造として、前述した図４〜図８に示されるインターコネクタ１１を適用することができる。
【００７２】
図４および図７に示されるインターコネクタ１１を用いる場合には、図９〜図１２に示す工程を経て、そして、図６および図８に示されるインターコネクタ１１を用いる場合には、図１５〜図１８に示す工程を経て、それぞれ複数の太陽電池セル１がインターコネクタ１１によって互いに接続された太陽電池（ストリング）が形成される。
【００７３】
図２４は、そのような太陽電池２１のうち、ｎ−１番目の太陽電池セル１ａ、ｎ番目の太陽電池セル１ｂおよびｎ＋１番目の太陽電池セル１ｃと、これらを互いに接続するインターコネクタ１１を含む平面構造を示すものである。
【００７４】
図２４に示すように、太陽電池セル１ａ，１ｂ，１ｃのそれぞれでは、行方向にｐ電極４ａ〜４ｆとｎ電極５ａ〜５ｆとが交互に配置され、列方向に同一極の電極４ａ〜４ｆ、５ａ〜５ｆが配置されている。ｎ番目の太陽電池セル１ｂの１列目のｐ電極４ａ〜４ｆと、ｎ−１番目の太陽電池セル１ａの１列目のｎ電極５ａ〜５ｆとが、第１インターコネクタ１１ａによって電気的に接続されている。また、ｎ番目の太陽電池セル１ｂの２列目のｎ電極５ａ〜５ｆと、ｎ＋１番目の太陽電池セル１ｃの２列目のｐ電極４ａ〜４ｆとが、第２インターコネクタ１１ｂによって電気的に接続されている。
【００７５】
さらに、ｎ番目の太陽電池セル１ｂの３列目のｐ電極４ａ〜４ｆと、ｎ−１番目の太陽電池セル１ａの３列目のｎ電極５ａ〜５ｆとが、第３インターコネクタ１１ｃによって電気的に接続されている。そして、ｎ番目の太陽電池セル１ｂの４列目のｎ電極５ａ〜５ｆと、ｎ＋１番目の太陽電池セル１ｃの４列目のｐ電極４ａ〜４ｆとが、第４インターコネクタ１１ｄによって電気的に接続されている。
【００７６】
こうして、ｎ番目の太陽電池セル１ｂのｐ電極４ａ〜４ｆと、ｎ−１番目の太陽電池セル１ａのｎ電極５ａ〜５ｆとが、２つのインターコネクタ１１ａ，１１ｃによって電気的に接続され、ｎ番目の太陽電池セル１ｂのｎ電極５ａ〜５ｆと、ｎ＋１番目の太陽電池セル１ｃのｐ電極４ａ〜４ｆとが、２つのインターコネクタ１１ｂ，１１ｄによって電気的に接続される。
【００７７】
この太陽電池２１において、インターコネクタ１１とｐ（ｎ）電極４，５とが接続される部分では、前述したように、溶融して凝固した低融点金属層の材料と電極本体６との間には、金属間化合物層（あるいは合金層）が形成されることになる。このような金属間化合物層（あるいは合金層）が形成されることで、インターコネクタ１１とｐ（ｎ）電極４，５との接合強度がより高められる。その結果、長期間にわたって太陽電池２１の信頼性を確保することができる。
【００７８】
なお、上述した各実施の形態では、太陽電池セルを備えた太陽電池を例に挙げて説明したが、太陽電池セル以外の、所定の機能を有する素子が形成された素子形成基板を備えた半導体装置に対しても、同様に適用することが可能である。また、材料層としての絶縁層の上面と電極本体の上面との高さの違いによる凹凸が形成された太陽電池セルを例に挙げて説明したが、材料層としてのアルミニウム電極層と、そのアルミニウム電極層の開口部の底に露出した接続端子となる電極とを備えた半導体装置でもよい。
【００７９】
今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る太陽電池セルの部分断面図である。
【図２】同実施の形態において、太陽電池セルの電極のレイアウトを示す第１の平面図である。
【図３】同実施の形態において、太陽電池セルの電極のレイアウトを示す第１の平面図である。
【図４】同実施の形態において、インターコネクタの第１の例を示す断面図である。
【図５】同実施の形態において、インターコネクタの屈曲部と電極との寸法関係を説明するための部分断面図である。
【図６】同実施の形態において、インターコネクタの第２の例を示す断面図である。
【図７】同実施の形態において、インターコネクタの第３の例を示す断面図である。
【図８】同実施の形態において、インターコネクタの第４の例を示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る太陽電池の製造方法の一工程を示す部分断面図である。
【図１０】同実施の形態において、図９に示す工程の後に行われる工程を示す部分断面図である。
【図１１】同実施の形態において、図１０に示す工程の後に行われる工程を示す部分断面図である。
【図１２】同実施の形態において、図１１に示す工程の後に行われる工程を示す部分断面図である。
【図１３】同実施の形態において、レーザ光線の出力波形および接合部の温度変化のそれぞれの時間依存性を示す第１のグラフである。
【図１４】同実施の形態において、レーザ光線の出力波形および接合部の温度変化のそれぞれの時間依存性を示す第２のグラフである。
【図１５】本発明の実施の形態３に係る太陽電池の製造方法の一工程を示す部分断面図である。
【図１６】同実施の形態において、図１５に示す工程の後に行われる工程を示す部分断面図である。
【図１７】同実施の形態において、図１６に示す工程の後に行われる工程を示す部分断面図である。
【図１８】同実施の形態において、図１７に示す工程の後に行われる工程を示す部分断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態４に係る太陽電池に適用されるインターコネクタを示す平面図である。
【図２０】同実施の形態において、太陽電池の平面構造を示す平面図である。
【図２１】同実施の形態において、熱応力が作用する前の太陽電池セルとインターコネクタの状態を示す平面図である。
【図２２】同実施の形態において、熱応力が作用した太陽電池とインターコネクタの状態を示す平面図である。
【図２３】本発明の実施の形態５に係る太陽電池に適用されるインターコネクタを示す平面図である。
【図２４】同実施の形態において、太陽電池の平面構造を示す平面図である。
【図２５】従来の太陽電池の製造方法の一工程を示す斜視図である。
【図２６】図２５に示す工程の後に行われる工程を示す斜視図である。
【図２７】図２６に示す工程の後に行われる工程を示す斜視図である。
【図２８】従来の太陽電池における電極とその周辺を示す部分断面図である。
【図２９】従来の太陽電池におけるインターコネクタを示す断面図である。
【符号の説明】
【００８１】
１  太陽電池セル、２  太陽電池セル基板、３  貫通穴、４，４ａ〜４ｆ  ｐ電極、５，５ａ〜５ｆ  ｎ電極、６  電極本体、８  絶縁層、９  開口部、１１，１１ａ〜１１ｄ  インターコネクタ、１２  芯材、１３  低融点金属層、１４  光吸収層、１５  接続部位、１６  屈曲部、１７  湾曲部、１８  延在部、２１  太陽電池、３１  押さえ治具、３２  レーザ光線。
【図１】
2009130118.tif 000006
【図２】
2009130118.tif 000007
【図３】
2009130118.tif 000008
【図４】
2009130118.tif 000009
【図５】
2009130118.tif 000010
【図６】
2009130118.tif 000011
【図７】
2009130118.tif 000012
【図８】
2009130118.tif 000013
【図９】
2009130118.tif 000014
【図１０】
2009130118.tif 000015
【図１１】
2009130118.tif 000016
【図１２】
2009130118.tif 000017
【図１３】
2009130118.tif 000018
【図１４】
2009130118.tif 000019
【図１５】
2009130118.tif 000020
【図１６】
2009130118.tif 000021
【図１７】
2009130118.tif 000022
【図１８】
2009130118.tif 000023
【図１９】
2009130118.tif 000024
【図２０】
2009130118.tif 000025
【図２１】
2009130118.tif 000026
【図２２】
2009130118.tif 000027
【図２３】
2009130118.tif 000028
【図２４】
2009130118.tif 000029
【図２５】
2009130118.tif 000030
【図２６】
2009130118.tif 000031
【図２７】
2009130118.tif 000032
【図２８】
2009130118.tif 000033
【図２９】
2009130118.tif 000034
【手続補正書】
【提出日】平成20年11月18日(2008.11.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2009130118.tif 000035
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１８】
2009130118.tif 000036