CN1822399A - 光电转换装置的制造方法和光电转换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具备球状的光电转换元件和支持体的光电转换装置的制造方法、及光电转换装置，所述支持体具备用于一个一个地设置上述元件的多个凹部。事先在兼作第2导电体层的支持体的凹部底部涂敷导电粘合剂，在上述凹部底部，安装包含有球状的第1半导体和覆盖其表面的第2半导体层的元件。从而将元件固定在支持体上，并且与第2半导体层电连接。在该支持体的背面接合、并形成了成为导电通路的孔的电绝缘层上，形成将各元件的第1半导体的电极相互连接的第1导电体层。

Description

光电转换装置的制造方法和光电转换装置
背景技术
本发明涉及装载有球状光电转换元件的光电转换装置的制造方法和光电转换装置。
技术领域
作为清洁的能源，光电转换装置正受瞩目。具代表性的光电转换装置有两种，其一采用由晶体硅半导体晶片构成的元件，另一种采用由非晶硅构成的半导体层。对于前者而言，单晶结晶的制造工序、以及从单晶结晶至制造半导体晶片的工序复杂，加之因晶体的切削屑等，其高价的硅原料的利用率较低，造成成本较高。对于后者而言，存在这样的问题，即，在硅的未键合基上键合了氢的非晶结构，因光照射而释放氢，容易产生结构变化，因此其光电转换效率经光照射而逐渐降低。
作为特性不像上述那样降低、且廉价、可期待高输出功率的光电转换装置，正在研究采用了球状光电转换元件的球状太阳能电池，所述球状光电转换元件是，在作为第1半导体的球状p型半导体的表面，形成了作为第2半导体层的n型半导体层。对于上述技术，已提出的方案例如有如下的单排列方案，即，在打孔的扁平的铝(Al)箔中埋入球状硅(Si)元件，并从该铝箔背面对n型半导体层进行蚀刻来暴露内部的p型半导体，将所暴露的p型半导体与另一铝箔连接(例如，USP4，581，103)。
上述方案通过采用直径为1mm左右的小的元件，将光电转换部整体的平均厚度制成较薄，以减少高存度硅的使用量。但是，由于该球状太阳能电池是不利用反射光的方式，因此每个元件的输出功率较低。因此，为了提高模块的每个感光面的转换效率，必须将多个元件相互靠近设置。从而，除了元件和铝箔的连接作业繁杂之外，元件数量增加，降低成本的效果不佳。
此外，在上述提案中，包括有如下方法，即，为了将铝箔制的半导体层和硅半导体层接合起来得到良好的电连接，在500～577℃下进行热处理，并在接合部形成铝和硅的合金层。由于第2半导体层是厚度小于等于0.5μm的薄层，因而在上述热处理时，导电体层穿过第2半导体层，引起短路现象。因此，具有导致开路电压和填充系数(fill factor)等大幅降低的缺点。
为了解决这些问题，提出如下的太阳能电池，即，在具有多个凹部的支持体的各凹部内安装直径为1mm左右的球状光电转换元件，并将凹部内面用作反射镜(例如，日本特开2002-50780，US2002/0096206A1、及US2004/0016456A1)。这些太阳能电池被称为微聚光型或低聚光型球状太阳能电池。该结构的第1优点是，能够减少元件材料，尤其是高价的硅的使用量。第2优点是，通过反射镜的作用，能够将直接照射元件的光的4～6倍的光，照射到元件上，能够有效利用光。
作为这种光电转换元件的现有的代表性制造方法，说明本发明者们以前提出的方案(US2004/0016456A1)。光电转换元件包括球状的第1半导体和覆盖其表面的第2半导体层，第1半导体的一部分从第2半导体层暴露。在第1半导体的暴露部和第2半导体层上预先形成有电极。具有分别安装该元件的多个凹部的支持体，包括第2半导体层、与第2半导体层电连接的第2导电体层、以及设在其背面的电绝缘层。在电绝缘层的背面，安装有将第1半导体的电极相互电连接的第1导电体层。
根据这样的结构，在将元件设置到支持体之前，进行需要高温热处理的电极形成，因此，具有将元件设置到支持体上之后，能够在较低温度下连接电极和导电体层的优点。但是，由于第2半导体层侧的电极设在第2半导体层的开口部周边的曲面上，因此，电极需要正确的定位，且必须形成为微小的形状，不利于批量生产。
此外，上述支持体是由具有收纳元件的凹部的第2导电体层和电绝缘层构成的两层结构。该支持体例如将第2导电体层和电绝缘薄片重叠而制成一体，所述第2导电体层是加工金属薄片来形成，在底部形成了具有孔的多个凹部，所述电绝缘薄片具有与上述孔对应的孔。但是，实际上，在通过粘接或热压接等来将两者一体化的过程中，由于树脂制的电绝缘薄片变形，因而孔的间隔或尺寸、形状变化，容易引起位置偏移，不容易高精度地制作支持体。在US2002/0096206A1等中公开的三层结构的支持体中，也存在与上述两层结构的支持体同样的问题。
此外，在球状太阳能电池中，在支持体的各个较小的凹部内的预定位置正确且迅速安装所有极小的多个球状元件，是非常重要的课题。如果元件的定位不正确、或球状太阳能电池的制造工序中或使用中引起位置偏移，则会引起第2导电体层与第1半导体的暴露部或电极接触而短路，或不能将半导体侧和导电体层侧电连接等问题。若元件脱落，则会造成光电转换装置的输出功率降低。
为了解决这些问题，例如，在US2004/0016456A1中，公开了如下的方法，即，将在第2半导体侧电极上涂敷了导电膏的元件在支持体凹部内定位之后，进行加热来固定元件。但是，在该方法中，存在有如下的问题：在微小的电极部不易高速涂敷导电膏；或者在将元件定位于支持体上的过程中，涂敷在元件上的导电膏附着在凹部的反射镜部分，使光电转换效率降低。
发明内容
本发明用于解决在设有多个凹部的支持体的各凹部内收容单体的球状光电转换元件的方式的球状太阳能电池的上述问题。本发明的目的在于，通过对定位于上述各凹部内的预定位置上的元件进行可靠的固定，并以低电阻电连接元件的半导体和导电体层之间，来提供高效地制造高品质且高可靠性的光电转换装置的方法。此外，本发明的目的还在于，提供上述高品质且高可靠性的光电转换装置。
本发明的光电转换装置的制造方法，所述光电转换装置包括：多个大致球状的光电转换元件，具备球状的第1半导体和覆盖其表面的第2半导体层，所述第2半导体层具有使所述第1半导体的一部分暴露的开口部，在所述第1半导体的暴露部形成有电极；以及支持体，在表面具有邻接的多个凹部，该凹部用于一个一个地设置所述光电转换元件，所述凹部在底部具有比所述光电转换元件小的孔，该支持体兼作与设置于所述凹部中的各光电转换元件的第2半导体层电连接的第2导电体层；
所述光电转换元件通过导电粘合剂固定在所述凹部内，以使所述第2半导体层与所述孔的边缘部接触，且所述第1半导体的暴露部与支持体的背面侧相对；在所述支持体的背面，第1导电层和电绝缘层接合着，该电绝缘层使所述支持体与所述第1导电体层绝缘，所述第1导电体层通过设在所述电绝缘层上的孔，与所述电极电连接；
所述光电转换装置的制造方法包括如下工序：
(a)准备多个大致球状的光电转换元件A1的工序，所述光电转换元件A1具备球状的第1半导体和覆盖其整个表面的第2半导体层；
(b)在所述光电转换元件A1的第2半导体层上形成使所述第1半导体的一部分暴露的开口部，得到光电转换元件A2的工序；
(c)在所述光电转换元件A2的第1半导体的暴露部形成电极，得到带电极的光电转换元件A3的工序；
(d)准备所述支持体的工序；
(e)在所述支持体的所述孔的周缘部涂敷导电粘合剂的工序；
(f)在所述支持体的凹部设置所述光电转换元件A1～A3的任一个，以使所述第2半导体层接触所述支持体的孔的边缘部，通过所述导电粘合剂使所述第2半导体层在电学上和物理上连接到所述支持体上的工序；
(g)在所述支持体的背面形成电绝缘层的工序；
(h)在所述电绝缘层上形成孔的工序，该孔成为相互电连接所述光电转换元件A3的电极的导电通路；
(i)在所述电绝缘层之上形成第1导电体层的工序，该第1导电体层将暴露于所述孔内部的电极相互电连接。
本发明的光电转换装置的制造方法的第1较佳实施方式是实施工序(a)和(d)，接着依次实施(e)、(f)、(b)、(g)、(h)、(c)和(i)的制造方法。第2较佳实施方式是实施工序(a)和(d)，接着依次实施(e)、(f)、(b)、(c)、(g)、(h)、和(i)的的制造方法。此外，第3较佳实施方式是实施工序(a)和(d)，接着依次实施(e)、(f)、(g)、(h)、(b)、(c)、和(i)的制造方法。
在上述第一～第三实施方式中，首先，通过工序(a)，来准备球状第1半导体的整个表面被第2半导体层覆盖的多个光电转换元件A1，另一方面，通过工序(d)准备兼作第2导电体层的支持体。接着，通过工序(e)，在支持体的各孔的周缘部涂敷导电粘合剂。通过下一工序(f)，将光电转换元件A1一个个地设置在支持体的各凹部中，以使其第2半导体层接触孔的边缘部，并利用导电粘合剂将第2半导体层紧贴在孔的边缘部，并且，加热支持体来固化导电粘合剂。通过以上工序，将光电转换元件A1固定在支持体的预定位置上，并且，构成第2半导体层与第2半导体层电连接的构造体B1。
在第一实施方式中，通过工序(b)，将位于构造体B1的支持体背面侧的部位的光电转换元件A1的第2半导体层的至少一部分除去，使第1半导体暴露。从而，将光电转换元件A1变成光电转换元件A2。接着，通过工序(g)，在支持体背面形成电绝缘层之后，通过工序(h)，在电绝缘层上形成孔，以使光电转换元件A2的第1半导体的暴露部的至少一部分暴露。在下一工序(c)中，在该孔内部的第1半导体的暴露面形成电极。从而使光电转换元件A2变成光电转换元件A3。在最后的工序(i)中，形成第1导电体层面，该第1导电体层将之前形成于电绝缘层上的孔作为导电通路，来相互电连接暴露于各孔内的光电转换元件A3的电极。
在第二实施方式中，与第一实施方式同样，通过工序(b)，使位于构造体B1的支持体背面侧的第1半导体的至少一部分暴露，以使光电转换元件A1变成光电转换元件A2。接着，通过工序(c)，在第1半导体的暴露面上形成电极。从而，使光电转换元件A2变成光电转换元件A3。接着，通过工序(g)，在支持体的背面形成电绝缘层之后，通过工序(h)，在电绝缘层上形成孔，以使光电转换元件A3的电极暴露。在最后的工序(i)中，通过与第一实施方式同样的方法，形成第1导电体层。
在第三实施方式中，通过工序(g)，在构造体B1的支持体背面形成电绝缘层之后，通过工序(h)，在电绝缘层上形成孔，以使光电转换元件A1的第2半导体层的一部分暴露。接着，通过工序(b)，除去暴露于电绝缘层的孔内部的第2半导体层，使第1半导体暴露。从而，使光电转换元件A1变成光电转换元件A2。接着，通过工序(c)，在光电转换元件A2的第1半导体的暴露面上形成电极。从而，使光电转换元件A2变成光电转换元件A3。在最后的工序(i)中，通过与第一实施方式同样的方法，形成第1导电体层。
本发明的光电转换装置的制造方法的第4较佳实施方式是，实施工序(a)、(b)、(c)和(d)，接着依次实施(e)、(f)、(g)、(h)、和(i)的制造方法。在第四实施方式中，首先，通过工序(a)准备光电转换元件A1，并通过工序(b)，除去光电转换元件A1的第2半导体层的一部分，得到使第1半导体的一部分暴露的光电转换元件A2。接着，通过工序(c)，在光电转换元件A2的第1半导体的暴露面上形成电极，得到光电转换元件A3。另一方面，通过工序(d)，以与第一实施方式同样的方法来准备支持体。接着，通过工序(e)，在支持体的各孔的周缘部涂敷导电粘合剂。接着，通过工序(f)，将光电转换元件A3一个个设置在支持体的各凹部中，使其第2半导体层与孔的边缘部接触，之后，加热支持体，来固化导电粘合剂。通过以上工序，构成带电极的光电转换元件A3被固定在支持体的预定位置、且第2半导体层与第2导电体电连接的构造体B2。
接着，通过工序(g)，在构造体B2的支持体的背面上形成电绝缘层，并通过工序(h)，在电绝缘层上形成使光电转换元件A3的电极暴露的孔。在最后的工序(i)中，通过与第一实施方式同样的方法，形成第1导电体层。
本发明的光电转换装置的制造方法的第5较佳实施方式是实施工序(a)、(b)和(d)，接着依次实施(e)、(f)、(g)、(h)、(c)和(i)的制造方法。在第五实施方式中，首先，通过工序(a)，准备光电转换元件A1。接着，通过工序(b)，除去第2半导体层的一部分，得到使第1半导体的一部分暴露的光电转换元件A2。另一方面，通过工序(d)，来准备兼作第2导电体层的支持体。接着，通过工序(e)，在支持体的各孔的周缘部涂敷导电粘合剂。接着，通过工序(f)，将光电转换元件A2一个个设置在支持体的各凹部中，并使其第2半导体层与孔的边缘部分接触，之后，加热支持体，来固化导电粘合剂。通过以上工序，构成使第1半导体的一部分暴露的光电转换元件A3被固定在支持体的预定位置，且第2半导体层与第2导电体层电连接的构造体B3。
接着，通过工序(g)，在构造体B3的支持体的背面上形成电绝缘层。接着，通过工序(h)，在电绝缘层上形成孔，并使光电转换元件A2的第1半导体暴露于孔内部。接着，通过工序(c)，在电绝缘层的孔内的第1半导体的暴露面上形成电极，使光电转换元件A2变成光电转换元件A3。在最后的工序(i)中，通过与第一实施方式同样的方法，形成第1导电体层。
本发明中的光电转换元件的主材料优选是硅。
最好是，上述工序(a)还具有在所述第2半导体层表面形成导电性反射防止膜的工序，并在所述工序(b)中，所述反射防止膜的一部分与所述第2半导体层一起被除去，形成所述开口部。所述反射防止膜最好由掺杂有氟和锑中的至少一种的膜厚为50～100nm的锡氧化物构成。
最好是，上述工序(e)包括：在前端部具有比所述支持体的孔稍微大的直径的管脚的所述前端部，附着导电粘合剂的工序；以及，将所述前端部从所述支持体的表面侧向所述支持体的凹部插入，使所述前端部接触所述孔的周缘部分，以使所述前端部和所述孔的双方的中心部位于同轴上，从而将附着在所述前端部的导电粘合剂转印到所述孔的周缘部的工序。
最好是，上述工序(e)包括这样的工序：在所述支持体的背面侧设置金属掩模，该金属掩模具有由与所述支持体的孔对应地沿着所述孔的开口端排列的多个开口部构成的开口部组，所述开口部形成为与从所述孔的开口端外侧延伸到孔内的部分对应；并且，通过所述金属掩模的开口部，在所述支持体上印刷导电粘合剂，从而沿着所述孔的开口端形成多个导电粘合剂的涂敷部，该涂敷部与上述孔对应地从支持体背面侧的该孔的周缘部分一直到支持体表面侧的该孔的周缘部。
最好是，上述工序(b)通过利用蚀刻除去所述光电转换元件A1的第2半导体层的一部分，形成所述开口部。最好是，所述工序(b)在所述蚀刻工序之前，包括这样的工序：通过刷除或喷砂，预备性地除去欲蚀刻部位的第2半导体层。
在上述第四实施方式中，所述工序(b)最好是由如下工序构成：除去所述光电转换元件A1的一部分，以使所述第2半导体层的开口部和所述第1半导体的暴露部大致成为同一平面。
最好是，所述工序(c)包括如下工序：在所述光电转换元件A2的第1半导体的暴露部涂敷导电膏，并通过对所述涂敷的导电膏实施激光照射的热处理，来形成所述电极。
最好是，在上述第四实施方式中，上述工序(b)包括：
准备按预定的图形具有多个凹部的夹具的工序，所述凹部用于将所述光电转换元件1收容在预定深度；
在所述夹具的各凹部中设置光电转换元件A1的工序；
在所述夹具上供给熔融的石蜡，进行冷却，利用固化了的石蜡，在所述夹具的凹部中固定所述光电转换元件A1的工序；
在所述夹具上的光电转换元件A1上压接旋转的研磨板，并对各光电转换元件A1的表面进行研削，来形成所述第1半导体的暴露部的工序，
所述工序(c)包括：
在所述第1半导体的暴露部涂敷导电膏的工序；以及
通过将所述夹具加热到400～800℃的温度，来除去所述石蜡，并在所述第1半导体的暴露面形成电极的工序。
最好是，在上述第四实施方式中，所述光电转换元件A3还在其电极或其周边部被赋予了比其他部位更强的磁性，所述工序(f)包括这样的工序：通过从预定方向对所述光电转换元件A3施加磁场，将所述电极或其周边部排列在预定的方位上。
最好是，所述工序(g)包括将由半固化状态的绝缘薄片构成的电绝缘层压紧到所述支持体的背面上的工序，该绝缘薄片将热固化性树脂作为主成分，并且，所述工序(i)包括这样的工序：在将导电性金属薄片压紧到所述半固化状态的电绝缘层上之后，经热处理使所述电绝缘层固化，以在所述电绝缘层上接合所述导电性金属薄片。
最好是，所述工序(i)包括这样的工序：通过在所述电绝缘层上涂敷导电膏以将暴露于所述电绝缘层的孔内部的多个光电转换元件A3的各电极相互连接，并加热进行固化，来形成第1导电体层。
最好是，所述工序(i)包括如下工序：在所述电绝缘层的孔内部填充导电膏，使该导电膏与光电转换元件A3的电极接触并填满所述孔的工序；以及，对所述导电膏进行加热固化，将所述导电膏和所述导电性金属薄片电连接的工序。
最好是，在上述第二和第四实施方式中，所述工序(g)～(i)包括如下工序：在所述支持体的背面侧接合导电性金属薄片和电绝缘层的工序，所述电绝缘层隔离所述导电性金属薄片和所述支持体；在接合于所述支持体上的电绝缘层和导电性金属薄片上打孔，将所述光电转换元件A3的电极暴露于所述孔的内部的工序；通过在所述孔中填充导电膏，电连接所述电极和所述导电性金属薄片，从而形成所述第1导电体层的工序。
最好是，在上述第二和第四实施方式中，在所述支持体的背面侧接合所述导电性金属薄片和电绝缘层的工序包括如下工序：将由导电性金属薄片和接合于其一侧面上的所述电绝缘层构成的复合薄片，使其电绝缘层侧朝向支持体地接合到支持体的背面侧。
最好是，在上述第二和第四实施方式中，所述接合复合薄片的工序包括：在所述支持体的背面涂敷电绝缘性的粘合剂的工序；以及，将所述复合薄片使其电绝缘层侧朝向所述支持体的所述粘合剂层地进行接合的工序。
本发明的光电转换装置，包括：多个大致球状的光电转换元件，该光电转换元件具备球状的第1半导体、覆盖所述第1半导体的表面的第2半导体层和覆盖第2半导体层的表面的导电性反射防止膜，所述反射防止膜和第2半导体层具有使所述第1半导体的一部分暴露的共同的开口部，并在所述第1半导体的暴露部形成有电极；以及
支持体，在表面具有多个邻接的凹部，该凹部用于一个一个地设置所述光电转换元件，所述凹部在底部具有比所述光电转换元件小的孔，该支持体兼作与设置于所述凹部中的各光电转换元件的第2半导体层隔着所述反射防止膜而电连接的第2导电体层；
所述光电转换元件通过导电粘合剂被固定在所述凹部内，以使所述反射防止膜与所述孔的边缘部接触，且所述第1半导体的暴露部与支持体的背面侧相对；在所述支持体的背面，第1导电体层和电绝缘层接合着，该电绝缘层使所述支持体与所述第1导电体层绝缘，所述第1导电体层通过设在所述电绝缘层上的孔，与所述电极电连接。
附图说明
图1是在本发明的工序(a)中准备的光电转换元件A1的纵截面图。
图2是在本发明的工序(a)中准备的、在表面具有反射防止膜的光电转换元件A1的纵截面图。
图3是在本发明的工序(d)中准备的第一实施方式的支持体的平面图。
图4是图3的支持体的沿4-4线的截面图。
图5是在本发明的工序(d)准备的第二实施方式的支持体的纵截面图。
图6是在本发明的工序(d)准备的第三实施方式的支持体的纵截面图。
图7是示出在本发明的工序(e)中准备的支持体上涂敷导电粘合剂的工序的纵截面图。
图8是在同上的工序中的其他涂敷方法中使用的金属网板的平面图。
图9是利用图8的金属网涂敷了导电粘合剂的支持体的纵截面图。
图10是示出在本发明的第一～第三实施方式中的工序(f)中将光电转换元件A1设置到涂敷有导电粘合剂的支持体上的工序的纵截面图。
图11是通过同上的工序(f)设置了光电转换元件A1的支持体的纵截面图。
图12是示出通过本发明的第一和第二实施方式的工序(b)，将图11的光电转换元件A1更换为光电转换元件A2的构造体的纵截面图。
图13是示出在本发明的第一实施方式的工序(g)和(h)中，在图12的构造体的背面形成电绝缘层，并在其上形成了构成导电通路的工序的纵截面图。
图14是示出在同上的实施方式的工序(c)中，在图13的构造体的第1半导体表面形成电极的工序的纵截面图。
图15是示出通过同上的实施方式的工序(i)中的第1方法，在图14的构造体的电绝缘层上形成第1导电体层的工序的纵截面图。
图16是示出通过同上的工序中的第2方法形成了第1导电体层的光电转换装置的纵截面图。
图17是示出通过同上的工序中的第3方法形成第1导电体层的工序的纵截面图。
图18是示出通过图17的工序涂敷在电绝缘层上的导电膏的涂敷图形的平面图。
图19是示出在本发明的第二实施方式的工序(c)中，在图11所示构造体的光电转换元件A2上形成电极来变换为光电转换元件A3的工序的纵截面图。
图20是示出通过本发明的第二实施方式的工序(g)、(h)及(i)，在图19的工序中得到的构造体的背面形成电绝缘层，并在其上形成第1导电体层的工序的纵截面图。
图21A和图21B是示出同上的工序中形成电绝缘层和第1导电体层的其他方法的纵截面图。
图22是通过本发明第三实施方式的工序(g)、(h)、(b)、(c)和(i)，将构造体B1的光电转换元件A1变换为光电转换元件A3，并形成第1导电体层之前的工序的纵截面图。
图23是通过本发明的第四实施方式的工序(b)得到的光电转换元件A2的纵截面图。
图24是图23的光电转换元件A2的底面图。
图25是通过同上的工序得到的其他光电转换元件A2的纵截面图。
图26是通过本发明的第四实施方式的工序(c)得到的光电转换元件A3的纵截面图。
图27是示出通过同上的工序得到的其他光电转换元件A3的例子的纵截面图。
图28A和图28B是示出在本发明的第四实施方式的工序(f)中，将光电变换元件A3设置在涂敷有导电粘合剂的支持体上的工序的纵截面图。
图29是示出在同上的工序中通过其他方法，将光电转换元件A3设置在涂敷有导电粘合剂的支持体上的最初工序的纵截面图。
图30是表示同上的工序中的中间工序的纵截面图。
图31是表示同上的工序的最终工序的纵截面图。
图32是示出通过本发明的第四实施方式的工序(g)、(h)及(i)，在构造体B2的背面形成电绝缘层和第1导电体层的工序的纵截面图。
图33是示出通过本发明的第四实施方式的工序(g)、(h)及(i)的其他方法，形成电绝缘层及第1导电体层的工序的纵截面图。
图34是示出在本发明的第五实施方式中，通过工序(f)在支持体上安装光电转换元件A2，并通过工序(i)形成第1导电体层之前的工序的纵截面图。
图35是示出本发明的光电转换装置的一例的纵截面图。
具体实施方式
本发明是通过解决上述的US2004/0016456A1中公开的、与本发明者们的发明相关的制造方法中的上述问题点来完成的。通过本发明，能够高效地制造具有高品质和高可靠性的球状太阳能电池。
本发明的制造方法的第1特征是，在将光电转换元件A1～A3中的某一个安装到支持体的预定位置之前，预先将导电粘合剂涂敷在支持体的凹部的孔的边缘部。该导电粘合剂将元件固定到支持体的预定位置，并将第2半导体层和第2导电体层电连接。
在现有方法中，例如在形成于第2半导体层的外周部分的电极上，预先涂敷导电粘合剂。接着，在支持体的凹部内对准位置来安装该元件。在该方法中，如前所述，存在有这样的缺点，即，在将元件安装到支持体上时，电极上涂敷的导电粘合剂容易附着到凹部的内面，损害凹部内面作为反射镜的功能。此外，还存在元件在支持体上的固定及第2半导体层侧的电连接变得不可靠的问题。并且，由于在微小的电极上涂敷导电粘合剂的工序较困难，所以影响生产效率。
另一方面，在本发明中，在支持体上安装元件时，在凹部内面上不附着导电粘合剂。因此，不会损坏反射镜的功能，即能够可靠地进行元件的固定和第2半导体层侧的电连接。并且，在支持体侧涂敷导电粘合剂时，可通过印刷法和转印法等高速地涂敷。
本发明制造方法的第2特征是，与现有的第2导电体层和电绝缘层一体化的两层构造、或在该两层构造上一体形成第1导电体层的三层构造的支持体不同，而是采用了与电绝缘层分离的支持体。该支持体具有分别收容光电转换元件的多个凹部，且凹部的内面起到反射镜的作用。支持体的至少受光面侧的表面具有导电性，具有第2导电体层的功能。并且，本发明制造方法的第3特征是与上述第2特征关联，在安装了光电转换元件A1～A3的任一个的支持体背面侧形成电绝缘层之后，在该电绝缘层上形成成为相互连接第1半导体的电极的导电通路。
上述本发明的第2和第3特征的第1个优点是，由于采用与电绝缘层分离的支持体，因而在支持体上固定元件时，不会因用于固化导电粘合剂的加热处理，而使树脂制的电绝缘层受到热变形等的损坏。因此，能够解决预先形成在电绝缘层上的导电通路变形、在支持体的凹部设置的元件引起位置偏移而造成内部短路或电连接不良的现有技术的问题。
第2个优点是，本发明的支持体一般是金属制的单层构造，因此，能够通过对金属薄片进行冲压加工或切削加工等来高精度地制作。现有的两层构造或三层构造的支持体中，存在有如下缺点：由于制造支持体时的电绝缘层的热变形或层间接合误差等，不能得到高精度的支持体，很难在预定位置上安装元件。
第3个优点是，能够防止电绝缘层的导电通路的位置偏移或热变形。本发明中，在安装有元件的支持体的背面，形成电绝缘层，并在其上以预定的图形形成孔，因此，能够形成没有位置偏移的导电通路。并且，由于电绝缘层不会过热，因此导电通路也不会变形。
此外，在本发明中，不一定要预先在第2半导体侧形成电极。其理由是，与第1半导体不同，第2半导体层是其中的杂质以高浓度扩散，因此其电阻低。本发明者们通过实验发现，在第2半导体层和第2导电体层之间不设置第2半导体侧的电极，而是在两者之间例如设置将热固化性树脂或低熔点玻璃粉作为粘合剂的导电膏，通过100～500℃左右的热处理，能够以低电阻电连接。从而，即使在第2半导体层上不形成电极，而是直接用导电粘合剂接合设置在支持体上的元件的第2半导体层和支持体的凹部内面(第2导电体层)，并对其进行热处理，由此，可将第2半导体层和第2导电体层电连接。上述热处理能够在较低温度下进行，因此，主要由铝等金属构成的本发明的支持体不会受到损坏。
下面，按工序顺序详细说明本发明光电转换装置的制造方法的优选的第一～第五实施方式。
第一实施方式
本实施方式是实施工序(a)及(d)后，接着依次实施(e)、(f)、(b)、(g)、(h)、(c)及(i)的制造方法。
1-1、工序(a)
在本工序中，准备多个光电转换元件A1，该光电转换元件A1的球状第1半导体的整个表面被第2半导体层覆盖。
第1半导体例如可通过下述过程来制造，即，将含有极微量的硼的p型多晶硅块供给到坩埚内，在惰性气体气氛中熔融，使该熔液从坩埚底部的微小的管嘴孔滴下，并使其滴液在自由落下的过程中冷却并固化。该球状的第1半导体是多晶硅或单晶的p型半导体。通常，研磨其表面，进一步通过刻蚀等来去除表面层的约50μm之后，作为球状的第1半导体使用。
对p型第1半导体，例如通过将氯氧化磷作为扩散源在800～950℃中热处理10～30分钟，在其表面上，作为第2半导体层即n型半导体层形成厚度约为0.5μm的磷扩散层。可通过利用了包含磷化氢的硅烷等混合气体的CVD法来形成n型半导体层。
以上，示出了第1半导体为p型半导体、第2半导体层为n型半导体层的元件A1，但元件A1也可以是第1半导体为n型导电体、第2半导体层为p型半导体层。第1半导体可以是在芯体的外周面覆盖有第1半导体层，也可以是第1半导体的中心附近为空洞。第1半导体最好为圆球，但只要是大体上的球状即可。第1半导体的直径为0.5～2mm，最好为0.8～1.2mm。
图1表示在第1半导体1的表面作为第2半导体层2单独形成有n型半导体层或p型半导体层的元件。图2示出在上述第2半导体层2上还形成有反射防止膜9的元件。在本发明中，在图1和图2中所示的元件的任一个均包含在元件A1中。
在第2半导体层上形成有反射防止膜的元件A1，在之后的工序(f)中，其第2半导体层和支持体(第2导电体层)通过反射防止膜而电连接。因此，本发明中的反射防止膜最好具有导电性。例如，能够使用以通过溶液析出法、雾化法或喷射法等形成的ZnO、SnO2或ITO(In2O3-Sn)等为主体的薄膜。
从导电性和折射率方面考虑，反射防止膜最好是掺杂了氟和锑(Sb)中的至少一种的、厚度为50～100nm的氧化锡(SnO2)膜。例如，将形成了第2半导体层的多个元件在加热板上加热到400～600℃并旋转，同时将溶解了掺杂材料和锡化合物的溶液的微粒子吹向元件而使其附着，由此，在元件的表面上形成大致恒定厚度的SnO2膜。在该情况下，上述溶液的微粒子在元件的表面或其附近热分解，并在元件的表面上形成掺杂有氟或锑中至少一种的SnO2膜。作为掺杂材料，使用氟化氨、氟酸、五氯化锑或三氯化锑等；作为锡化合物，使用四氯化锡、二氯化锡或二甲基二氯化锡。
由于SnO2膜具有较高的导电性，以往在现有技术中考虑用于使用了平板状光电转换元件的光电转换装置的透明导电膜。这些膜的厚度较厚，在400～1000nm，因此，在形成于Si半导体表面上时，表现出12.3％左右的非常高的反射率。因此，不能充分起到反射防止膜的作用。
在上述实施方式中示出了由晶体硅半导体构成的元件A1，但也可以由化合物半导体等构成，在单晶、多晶以外，也可以由非晶材料等构成。此外，元件A1也可以是在第1半导体和第2半导体层的界面形成了非掺杂层的pin型构造，也可以具有MIS形、肖特基势垒形、同质接合型或异质接合型等结构。
1-2)工序(d)
本工序中准备支持体。该支持体具有用于将光电转换元件设置在内部的多个凹部，兼作与元件的第2半导体层电连接的第2导电体层。因此，支持体的至少感光面侧必须具有导电性。
作为代表例，在图3中示出冲压加工厚度为0.2mm的铝薄片制作的支持体的局部平面图，图4中示出沿其4-4线的截面图。支持体15的凹部16形成为蜂巢状，其开口端为六角形。各开口端相互邻接，凹部16越向底部越窄。在凹部16的底部形成的孔17比元件的外径小。
若支持体的耐热性较差，则由于将元件固定在支持体上时的热处理工序等，支持体容易变形或变质，因此，最好使用由金属等耐热性材料构成的支持体。作为支持体的主材料，若综合考虑加工性能、导电性、挠性和成本等，则铝最好，但也可以是铜、不锈钢和镍等其他导电性材料。若通过电镀、溅射或真空蒸镀等在支持体的凹部内面形成导电性和反射性优良的银(Ag)等层，则作为第2导电体层和反射镜的功能提高。
在图3的支持体以外，能够使用图5和图6中例示的各种方式的支持体。图5中，示出了这样的支持体，该支持体通过冲压加工等制作形成了在底部具有孔27的多个凹部26的铝制或不锈钢制基板部25，在凹部26的内面形成有银等反射镜层29。通过反射镜层29的作用，能够大幅度增加光电转换装置的输出功率。
图6中示出了通过冲压加工或切削加工等形成了具有孔37的多个凹部36的、厚度约为1.0mm的铝制支持体35。
由金属材料构成的上述各支持体，在之后的工序(f)中连接第2半导体层和支持体时，即使在例如将低温玻璃粉型导电膏和树脂型导电膏中的某一个用作导电粘合剂的情况下，也不会因热处理而产生变形。例如，在铝制支持体的情况下，即使热处理的最高温度达到550℃也不会变形。
1-3)工序(e)
在本工序中，将用于连接光电转换元件A1的第2半导体层和支持体的导电粘合剂，涂敷到在工序(d)中准备的支持体的凹部的孔的周边部分。
作为导电粘合剂的期望的涂敷方法，有转印法和网板印刷法。首先，按照图7说明转印法。如图7(1)所示，通过使滑动辊120向右方向移动，将供给到具有平滑表面的金属制板123上的导电粘合剂121较薄地扩散在板123上，形成均匀厚度的导电粘合剂层122。导电粘合剂的黏度调整为约100Pa·s。接着，如图7(2)所示，使以与图3的支持体15的孔17相同的间隔埋入有转印管脚(Pin)124的转印板125在垂直方向上下降。使转印管脚124的前端部126接触导电粘合剂层122。接着，如图7(3)所示，将把导电粘合剂51附着在转印管脚的前端部126上的转印板125拉向上方。
接着，如图7(4)所示，将转印板125从支持体15的上方降下，使凹部16和转印管脚124双方的中心重叠。在将转印管脚的前端部126按压到孔17的周边部分之后，如图17(5)所示，将转印管脚124拉向上方。转印管脚的前端部126的形状是环状，其外径比支持体的孔的直径大约大0.15mm左右，内径比支持体的孔的直径约小0.15mm左右。从而，转印管脚的前端部126上附着的导电粘合剂51被转印到支持体的孔17的周边部分。从而，在支持体的孔的周边部分环状地涂敷导电粘合剂15。
转印管脚的前端部可以是比支持体的孔的直径稍微大的圆形，也可以具有曲面。对于转印管脚的材质没有特别限定，但是最好为例如不锈钢等金属，以及氟树脂或聚丙烯等比较硬质的、具有优良的耐药品性的材料。
下面，对网板印刷法进行说明。由于被涂敷部位于支持体的凹部的底部，通过通常的网板印刷是不能涂敷导电粘合剂的。在本实施方式中，通过从支持体的背面侧开始的印刷，从孔的背侧开始经表面侧的周边部分涂敷导电粘合剂。如图8所示，用于网板印刷的金属掩模，对应于图3的支持体15的孔17，具有由沿着孔17的开口端排列的6个开口部22构成的开口部组21。开口部22具有与从孔17的开口端外侧起到孔内的部分相对应的形状。孔17的周边部分的支持体15的厚度为0.12mm，孔17的直径为0.85mm，金属掩模的厚度为50ffm，此外开口部22的直径为0.3mm。
将上述金属掩模置于支持体15的背面侧，使开口部22的中心位于孔17的开口端上，当将糊状导电粘合剂13印刷在支持体15的背面上时，如图9所示，从孔17的周边部分至孔的内壁面和凹部16的内面，导电粘合剂13被涂敷到6个地方。导电粘合剂是例如将银粉作为导电材料混合在环氧类粘合剂中的树脂型导电膏，其黏度在25℃下为20Pa·s。
1-4)工序(f)
在本工序中，将在工序(a)中准备的光电转换元件A1，以其第2半导体层与支持体的凹部的孔的边缘接触的方式，在各凹部中各设置一个，并利用在工序(e)中涂敷的导电粘合剂，将第2半导体层接合到孔的边缘。进一步，加热并固化导电粘合剂。从而，元件A1被固定到支持体的预定部位，且构成第2半导体层与第2导电体层电连接的构造体B1。
利用图10对构造体B1的构成方法进行具体说明。在工序(e)中涂敷在支持体上的导电粘合剂干燥之前的、具有粘接性的期间，按照下述方法，将元件A1设置到支持体的预定位置。
首先，对具有用与支持体15的孔17相同的图案形成的多个吸附孔130的吸附板141背侧的空气进行减压，将图1的元件10分别吸附在吸附孔130中。将该吸附板131移动到图7(5)的支持体15的上方，以使吸附孔130和孔17的各自中心位于同轴上，并如图10(1)所示，使吸附板131下降。使吸附板131下降，直到元件10的第2半导体层2接触到支持体的凹部16的孔17的周边部分，并且轻微按压，并使吸附板131背侧的空气恢复到常压。接着，如图10(2)所示，将吸附板131拉向上方。由此，不需要在孔17的周边部分以外的凹部16的内面附着导电粘合剂51，即可利用导电粘合剂51把第2半导体层2贴紧在孔17的周边部分。
如上所述，通过对配置了元件10的支持体15进行加热来固化导电粘合剂51，如图11所示地构成构造体B1，在该构造体B1中，各元件10的低2半导体层2牢固地连结在支持体的孔17的周边部分。
1-5)工序(b)
在本工序中，将位于在前一工序(f)中构成的构造体B1的支持体背面侧的部位的光电转换元件A1的第2半导体层去除至少一部分，来暴露第1半导体。从而，元件A1改变为元件A2。
具体而言，通过蚀刻、喷砂、刷除或并用这些方法，除去包含元件A1的第2半导体层(厚度小于1μm)的表面层(厚度约为1～3μm)。在喷砂法中，在构造体B1的背面侧，例如将由铝构成的细粉状研磨剂与空气一起从喷嘴喷出，以便用研磨剂削除位于支持体背面侧的部位的包含第2半导体层的元件A1表面层。在刷除法中，例如使在表面上粘贴有钻石颗粒的尼龙刷一边旋转一边接触到暴露于支持体背面侧的元件A1的表面，以削除表面层。
如在前面的1-1)中所说明，本发明中的第2半导体层包括仅由形成于第1半导体表面上的半导体层构成的半导体层、和在该半导体层上形成有反射防止膜的半导体层。在喷砂法和刷除法中，反射防止膜或如硅那样的硬质材料，特别是反射防止膜易于研磨，但是铝制支持体或导电粘合剂等软质材料则不易于研磨。因此，通过这些方法，不会对支持体造成实质性的损伤，就能够去除背面侧的元件A1的表面层。
蚀刻法是，在构造体B1的背面侧接触蚀刻液，溶解并去除第2半导体层的表面层之后，进行水洗、干燥的方法。例如，利用将浓度约为60％的氟酸和浓度约为40％的硝酸以4：1的体积比混合的蚀刻液，来进行10～20秒钟的蚀刻。作为其他蚀刻液，可以使用氢化四甲氨，作为氧化剂例如可以使用溶解了过氧化氢的碱性水溶液。
这些蚀刻液溶解硅或反射防止膜，但是比较不易溶解铝。因此，通过适当设定处理时间等条件，能够在实质上不损害铝制支持体的情况下只除去元件A1表面层。在支持体的表面形成有银反射镜层的情况下，最好使用不易溶解银的上述碱性水溶液。
在上述喷砂法和刷除法中，容易除去元件A1的表面层中的、特别是反射防止膜，而在蚀刻法中则相反，与反射防止膜相比更易于除去硅。在第2半导体层具有反射防止膜的情况下，利用上述各方法的特性，首先通过喷砂法或刷除法主要除去反射防止膜，之后通过蚀刻法主要除去半导体层的方法较有效。
此外，在仅通过喷砂法或刷除法来研磨除去第2半导体层的情况下，为了在后面的工序中容易形成电极、或不损害光电转换特性，最好根据需要，利用与上述同样的蚀刻液极轻微地蚀刻研磨面之后，进行水洗。根据上述各方法，元件A1的极薄的表面层被除去，因此所获得的元件A2大体上依然为球状。图12示出在图11的构造体B1的支持体15背面侧形成有第1半导体1的暴露部14的状态。
在本工序中，除了上述各方法以外还有一种方法，该方法中，通过研磨来研削位于支持体背面侧的部位的元件A1，以使第2半导体层的开口部和第1半导体的暴露部处于同一平面内。在该方法中，在研削时，从支持体的背面侧对固定于支持体上的元件A1施加负荷，所以需要注意不要使元件A1因该负荷而从支持体分离。
1-6)工序(g)
在本工序中，在支持着光电转换元件A2的支持体的表面上形成电绝缘层。
可将树脂薄片通过粘合剂或热压接等粘接于支持体背面侧，来形成电绝缘层。作为树脂薄片材料，可使用聚酰亚胺类、环氧类、聚醚醚酮类、芳香族聚酰亚胺类、聚醚砜类、聚醚酰亚胺类和氟类等树脂。
利用图13，具体说明利用树脂薄片形成电绝缘层的方法。如图13(1)所示，将固定有元件A2的图12的支持体15设置成其感光面位于下方，并在支持体15的背面设置聚醚醚酮类的树脂薄片38。接着，通过在约380℃下进行约10分钟的热处理，如图13(2)所示，将树脂薄片38粘接到支持体15的背面。在使用厚度约为50μm的薄树脂薄片的情况下，与支持体的背面的贴紧性极为良好，强度也够。
作为利用树脂薄片形成电绝缘层的其他方法，有以环氧树脂等热固化树脂为主体的半固化状态的薄片的方法。在该方法中，首先，用约120℃左右的较低温度下加热的热辊式层压装置，按压同图13(1)同样设置在支持体背面侧的树脂薄片。该辊最好是贴有橡胶等弹性薄片。半固化状态的树脂薄片不会因上述加热而固化，具有适当的柔软性和粘接性。因此，通过上述按压，在与图13(2)相同的状态下，能够将树脂薄片粘贴到支持体的背面。
若不对该树脂薄片进行热处理而维持在半固化状态，则在之后的工序(i)中，该数值薄片起到粘合剂的作用。即，在利用热辊式层压装置，将导电性金属薄片贴在该树脂薄片上之后，通过进行热处理来使树脂薄片固化，使得支持体和树脂薄片之间、以及树脂薄片和金属薄片之间牢固地接合。在代替上述热辊式层压法，将支持体和树脂薄片，或将树脂薄片和金属薄片重叠之后，通过一边加热、一边减压该接合部空间的空气压力，则能够使双方贴合。作为树脂薄片，除了热固化性树脂薄片之外，还能够使用在热固化性树脂中混合了玻璃纤维等的薄片。
作为电绝缘层的其他形成方法，有通过网板印刷法、喷射法、胶版印刷法等来涂敷树脂膏并干燥的方法。作为树脂膏的材料，可使用环氧类、聚酰亚胺类、硅类、聚氨酯类、丙烯类等各类树脂。若重视涂面和作业便利性，则最好使用环氧类树脂。树脂膏是在有机溶剂或水中溶解或分散了上述树脂材料而成的。
1-7)工序(h)
在本工序中，在前工序(g)中形成的电绝缘层形成孔，该孔使在工序(b)形成的光电转换元件A2的第1半导体的暴露部的至少一部分暴露。该孔成为在之后的工序(i)中用于相互连接各元件A3的电极的导电通路。
在电绝缘层上形成上述孔时，期望通过激光照射来分解并除去被照射部的电绝缘层的树脂的方法。图13(3)示出了在支持体的背面侧接合树脂薄片而形成的图13(2)的电绝缘层上打孔的工序。对覆盖第1半导体1的暴露部14上表面的部位的树脂薄片38的整面或一部分照射激光28，在树脂薄片38的被照射部分形成孔60。将50W的YAG激光器用作激光照射用装置，以约0.01秒的照射时间除去直径约为100～150μm的被照射区域的树脂薄片38。在使用了环氧树脂类的半固化状态树脂薄片的情况下，也能够用与上述相同的条件形成孔。在将树脂膏涂敷于支持体背面而形成的电绝缘层上形成孔的情况下，也适用上述方法。
1-8)工序(c)
在本工序中，在上述工序(h)形成的孔内部的第1半导体暴露面上形成电极。从而，将组装于构造体B1中的光电转换元件改变为光电转换元件A2。
通过图14来具体说明本工序。首先，准备在前工序中在电绝缘层38开孔60的图14(1)的构造体。如图14(2)所示，利用印刷法或分配器(dispenser)在孔60中填充导电膏61，并在孔60内部的第1半导体的暴露部14涂敷导电膏61。
接着，在导电膏61上照射激光来局部加热，如图14(3)所示，形成电极62。激光照射，例如使用YAG激光装置，扫描速度1000mm/sec，印字脉冲周期为10μm的条件下进行即可。关于导电膏，期望是将玻璃粉作为粘合剂，并包含银、铝等导电材料的玻璃粉型导电膏。
1-9)工序(i)
在本工序中，形成第1导电体层，该第1导电体层以电绝缘层的孔为导电通路，将在前面工序(c)形成于电绝缘层的孔内的光电转换元件A3的电极相互电连接。
作为具体的方法，例如有将由铝箔构成的导电性金属薄片粘接在电绝缘层上的方法，或涂敷并固化导电膏来连接电绝缘层的孔内的电极的方法等。在用金属薄片形成第1导电体层的情况下，首先，在电绝缘层的孔内填充导电膏，由此在电极表面涂敷导电膏。接着，将该导电膏作为粘合剂将金属薄片贴合在电绝缘层的表面。例如，如图15(1)所示，将导电膏63填充到电绝缘层38的孔内，并根据需要，如图15(2)所示，将导电粘合剂64涂敷在电绝缘层38的表面。接着，如图15(3)所示，贴合金属薄片70之后，通过热处理，固化导电膏63和导电粘合剂64。从而，利用被固化的导电膏和导电粘合剂将金属薄片接合在电绝缘层上，并固定在支持体侧。由此，各元件的电极62和金属薄片70电连接，形成第1导电体层。
此外，在工序(g)中，将半固化状态的热固化性树脂薄片用作电绝缘层的情况下，首先，将导电膏填充到电绝缘层的孔中，并在电极表面涂敷导电膏。接着，如在1-6)中所述，将金属薄片重合在电绝缘层上，并通过在约120℃下加热的热辊式层压装置来压接之后，在150～200℃下进行热处理。图16示出由此形成的第1导电体层。根据该方法，不需要如图15所示在电绝缘层的表面涂敷的导电粘合剂64，即可使金属薄片70牢固地接合到由热固化性树脂薄片构成的电绝缘层71上。从而，各电极62和金属薄片70可靠地电连接。作为在上述各方法中使用的导电性金属薄片，铝以外，还可以使用镍、铜、不锈钢等例如厚度为50～100μm左右的薄板。
接着，说明通过固化以连接电绝缘层孔内的电极的方式涂敷的导电膏，来形成第1导电体层的方法。导电膏的涂敷方法有分配器(デイスペンサ)法、网板印刷法、胶版印刷法和喷射法。在支持体的背面有凹凸的情况下，最好是可在凹部中也能涂敷导电膏的分配器法及喷射法。
图17中示出通过分配器法涂敷导电膏、通过热处理形成第1导电体层的工序。如图17(1)所示，从分配器的喷嘴36吐出导电膏31的同时，使喷嘴36沿着连接图14(3)所示构造体的支持体15背面的电绝缘层38的各孔内的电极的直线移动。从而如图17(2)所示，在电绝缘层38上形成线状导电膏的涂敷层32。通过该涂敷层32，固定于支持体15上的各元件的电极62在电绝缘层38上相互连接。
图18示出通过上述方法形成的涂敷层32的涂敷图形。图18是通过图17的工序形成有导电膏的涂敷层32的支持体15背面侧的平面图。为了简化，在图中省略电极和电绝缘层的孔等细部。涂敷层32形成在电绝缘层38上，以便连接在排列于一直线上的多个凹部16的各凹部中固定的元件的各电极。涂敷层32的线宽比支持体的孔17的直径稍微小，与第1半导体的暴露部分的直径大致相等。若从光电转换装置的电特性进行判断，涂敷层的线宽只要在310μm以上即可。平行排列形成的多个涂敷层32的各前端部通过形成在支持体15端部的其他线状的导电膏的涂敷层39连结。
除了上述涂敷图形之外，还可以是这样的图形，即，例如形成将线状导电膏涂敷层形成为网眼状，并在构成网眼的各涂敷层的交点设置各电极。总之，安装在支持体上的元件A3的各电极通过电绝缘层与支持体及第2半导体层绝缘，只要以某种形式用导电膏连接即可。例如，可以通过印刷法将导电膏涂敷在电绝缘层的整面上。
通过对上述导电膏的涂敷层实施热处理，来形成由固化的导电膏构成的第1导电层。根据该方法，能够高速形成第1导电体层，并且能够削减部件数量。
用于上述各方法的导电膏和导电粘合剂，最好在电绝缘层不受变形和变质等危险的温度下进行固化。一般来说，使用在100～200℃的较低的热处理温度下固化的树脂型导电膏。在电绝缘层由氟酸树脂等耐热性较好的材料构成的情况下，能够使用低温玻璃粉型导电膏。
第二实施方式
本实施方式是实施工序(a)和(d)后，接着按照(e)、(f)、(b)、(c)、(g)、(h)和(i)的顺序实施的制造方法。
本实施方式中，在组装于构造体B1中的光电转换元件A1上形成第1半导体的暴露部分的工序为止，与第一实施方式相同，与第一实施方式不同的是，在形成电绝缘层之前形成电极。
2-1)工序(a)、(d)、(e)、(f)和、(b)
通过上述各工序构成构造体B1，再除去位于该支持体背面侧的部位的光电转换元件A1的第2半导体层。从而，元件A1变成元件A2。这些工序的顺序能够按照与第一实施方式相同的顺序和方法来实施。
2-2)工序(c)
本工序中，在由前一工序(b)形成的光电转换元件A2的第1半导体的暴露部分形成电极。从而，元件A2变成元件A3。通过图19说明该工序。首先，如图19(1)所示，在图12的构造体的第1半导体的暴露部分14，通过印刷法或分配器来涂敷导电膏65。接着，在导电膏65的涂敷部局部照射激光来加热，从而如图19(2)所示，形成电极67。激光照射方法和所使用的导电膏等与第一实施方式的1-8)相同。
2-3)工序(g)和(h)
在第二实施方式中，在利用前一工序(c)在第1半导体的露出部分形成电极之后，利用工序(g)在支持体背面形成电绝缘层，并利用工序(h)在该电绝缘层上打孔，以暴露电极。工序(g)和(h)与第一实施方式相比，除了电绝缘层的基底稍微不同之外，能够按照第一实施方式的1-6)及1-7)中说明的方法实施。作为代表性的方式，图20(1)中示出在图19(2)的构造体背面接合由热固化性树脂制的树脂薄片构成的电绝缘层71，图20(2)示出在该电绝缘层71形成有孔68的状态。
2-4)工序(i)
本工序中，形成以由前一工序(h)形成在电绝缘层上的孔作为导电通路、将光电转换元件A3的电极相互电连接的第1导电体层。
具体而言，能够实施在第一实施方式的1-9)中说明的与图15～图18相同的方法。例如，如图20(3)所示，在图20(2)的电绝缘层71的孔内填充导电膏80，由此电极67与导电膏80接触。接着，在电极67上涂敷导电膏80，并且在电绝缘层71上接合金属薄片70。
以上，通过2-1)～2-4)，说明了本发明的光电转换装置的制造方法的第二实施方式。下面说明包含于第二实施方式的其他变形例。该制造方法中，直到工序(c)为止的工序与上述完全相同，之后的工序(g)、(h)和(i)的实施方式不同。
在该方法中，首先，作为相当于工序(g)的工序，在利用2-2)工序(c)形成了电极的构造体的支持体背面，接合电绝缘层和导电性金属薄片。接着，作为相当于工序(h)的工序，开出贯通电绝缘层和金属薄片的孔，来暴露元件A3的电极。之后，作为工序(i)，在该孔中填充导电膏，并通过热处理固化导电膏。通过固化于孔内的导电膏，各电极经电绝缘层与金属薄片电连接，形成第1导电体层。
期望的方法如下，在工序(g)中，首先在支持体背面形成电绝缘性的粘合剂层。之后，将导电性金属薄片和由与其单面接合的电绝缘层构成的复合薄片的电绝缘层侧，接合到粘合剂层上。通过网板印刷法、喷射法、胶版印刷法等来涂敷糊状粘合剂来形成粘合剂层。作为粘合剂的材料，使用环氧类、聚酰亚胺类、硅类、聚氨酯类、丙烯类等树脂。期望的复合薄片的例子是，在厚度为25μm、由聚对苯二甲酸乙脂构成的电绝缘层上，贴合厚度为20μm的铝薄片。
图21A和图21B示出该制造方法的例子。首先，在图19(2)的构造体的支持体15背面侧，如图21(1)所示，形成粘合剂层69。接着，如图21A(2)所示，在支持体15的形成有粘合剂层69的一侧，设置金属薄片92和电绝缘层91的复合薄片90，在对两者之间进行减压的同时，将复合薄片90的电绝缘层91侧接合到支持体15上。如图21B(3)所示，复合薄片90同元件的电极67和与其周围对应部分的粘合剂层69贴紧。在支持体15由薄的金属薄片构成的情况下，凹部和凹部之间的隔壁背面的粘合剂层，表现出加强支持体的隔壁的效果和将元件更牢固地固定在支持体上的效果。接合复合薄片之后，根据需要，实施用于固化或硬化粘合剂层的热处理。在本工序中，在将电绝缘层的树脂薄片或绝缘性粘合剂层接合在支持体背面之后，可以在其上接合金属薄片。
之后，在支持体的与孔17的中央对应的部分照射激光，并如图21B(4)所示，除去被照射部的金属薄片92、电绝缘层91和粘合剂层69，并形成使电极67暴露于内部的孔93。作为激光照射用装置，可使用输出功率为12W的YAG激光器，能够在约为0.017秒的照射时间下打出直径约为100～150μm的孔93。
接着，如图21B(5)所示，在孔93中填充导电膏94，并用该导电膏连接各元件的电极67和金属薄片92。导电膏最好使用树脂型导电膏。在电绝缘层的材料是氟类树脂等具有较好的耐热性的情况下，可以使用低温玻璃粉型导电膏。作为导电膏的涂敷方法，有分配器法，网板印刷法、胶版印刷法及喷射法。
第三实施方式
本实施方式是实施工序(a)和(d)后，接着按照(e)、(f)、(b)、(c)、和(i)的顺序实施的制造方法。本实施方式中，形成构造体B1为止的工序与第一实施方式相同。之后，在形成于构造体B 1背面的电绝缘层上打出孔，并在孔内暴露第1半导体，在其表面形成电极。
3-1)工序(a)、(d)、(e)和(f)
通过上述各工序，构成光电转换元件A1被固定于支持体上的构造体B1。这些工序按照与第一实施方式完全相同的顺序和方法来实施。
3-2)工序(g)和(h)
在本实施方法中，利用工序(g)在构造体B1的背面形成电绝缘层，并利用工序(h)在该电绝缘层打出用于暴露第2半导体层的孔。该工序顺序与第一实施方式不同，是在形成第1半导体的暴露部之后，形成电绝缘层，之后，在电绝缘层上打出孔。在两个实施方式中，电绝缘层的底面稍微不同，本第三实施方式中的工序(g)和(h)，可按照第一实施方式的1-6)和1-7)的方法来实施。作为代表例，在图22(1)中，示出了在图11的构造体的支持体15背面接合由热硬化性树脂薄片构成的电绝缘层71的状态；在图22(2)中，示出了在该电绝缘层71形成了使第2半导体层2暴露于内部的孔95的状态。
3-3)工序(b)
在本工序中，将暴露于在前一工序(h)中形成的孔95内部的第2半导体层除去。从而，组装在构造体B1中的光电转换元件A1变成第1半导体的一部分暴露的元件A2。
在本实施方式中，作为除去第2半导体层的方法，采用蚀刻法。其理由是，通过接合在支持体背面的电绝缘层，防止蚀刻液接触到支持体表面，使支持体不被侵蚀。作为蚀刻液，例如使用在第一实施方式的1-5)中使用的氟酸和硝酸的混合液，仅在支持体背面侧间接接触蚀刻液20秒之后，进行水洗和干燥。从而，如图22(3)所示，包含孔95内部的第2半导体层2的约1-3μm的表面层被除去，孔内形成第1半导体层1的暴露部96。
3-4)工序(c)
在本工序中，在由前一工序(b)暴露于孔95内部的光电转换元件A2的第1半导体的表面上，形成电极，从而将元件A2变成元件A3。
在本工序中，能够利用与第一实施方式的1-8)相同的方法形成电极。图22(4)中示出了如下状态，即，在电绝缘层的孔95内部，在第1半导体的暴露部96表面上形成了电极97的状态。
3-5)工序(i)
在本工序中，形成第1导电体层，该第1导电体层以在工序(h)形成的孔95作为导电通路，将光电转换元件A3的电极相互电连接。
本工序中，与第一实施方式的1-9)同样，通过如下方法来实施本工序，即，将导电性金属薄片用导电粘合剂粘接在电绝缘层上的方法，或者，涂敷导电膏，以将电绝缘层孔内的电极连接起来，并使其固化的方法等。例如，如图22(5)所示，将各元件的电极97用填充在电绝缘层71的孔95内部的导电湖98，与金属薄片70电连接。
第四实施方式
本实施方式是实施工序(a)、(b)、(c)及(d)后，接着按照(e)、(f)、(g)、(h)和(i)的顺序实施的制造方法。
本实施方式与具有将光电转换元件A1装载在支持体上来构成构造体B1的过程的第一～第三实施方式不同，经过将带电极的光电转换元件A3装载在支持体上来构成构造体B2的过程，制造光电转换装置。
4-1)工序(a)
在本工序中，通过与第一实施方式的1-1)相同的方法，来准备多个光电转换元件A1。
4-2)工序(b)
在本工序中，使在前一工序(a)准备的光电转换元件A1的第1半导体的至少一部分暴露，得到元件A2。
本工序的期望方法是研削除去元件A1的一部分的方法。具体来说，首先准备按预定图形具备多个凹部的夹具，并在各凹部中，按照暴露一部分的深度收容元件A1。接着，在夹具上供给熔融的石蜡，并使其冷却和固化。元件A1通过固化的石蜡被固定在夹具的凹部。接着，在元件A1的暴露部压接旋转的研磨板，研削除去各元件A1的暴露部。之后，加热石蜡，并通过挥发或热分解，从元件表面除去石蜡。
图23示出通过上述方法得到的元件A2的剖面，图24示出其底面。被第2半导体层2覆盖的第1半导体1的一部分被除去，在平滑的切断面外周部分形成第2半导体层的开口部3，在其内侧形成有第1半导体层的暴露部4。连接元件A2的中心点与开口部外周部的中心角θ只要在45～90°即可，最好是60～90°。从而得到电连接第1半导体和第1半导体层时所需的适当的开口部的面积。
保留元件A1表面的一部分之后，用蜡纸等遮盖，通过蚀刻处理来除去遮盖部分之外的第2半导体层，通过这样的方法得到元件A2。图25示出通过该方法得到的元件A2的剖面。第2半导体层2非常薄，所以与图12的元件10同样，图25的元件A2的外形几乎与元件A1相同。
4-3)工序(c)
在本工序中，在通过前一工序(b)得到的光电转换元件A2的第1半导体的暴露部形成电极，来得到元件A3。
例如，可以在元件A2的第1半导体的暴露部涂敷导电膏，并经热处理形成电极。第1半导体为p型半导体的情况下，最好使用铝粉或铝粉中混合了银粉等的使导电材料分散的玻璃粉型导电膏。在第1半导体为n型半导体的情况下，最好将磷化合物和银粉的混合物用作导电材料。涂敷的导电膏干燥之后，进行热处理，即可得到良好的导电层(电极)。
具体而言，通过4-2)中说明的方法，在前一工序(b)中，在具有多个凹部的夹具上用石蜡固定元件A1，并研削从凹部露出的部分以使第1半导体暴露，作为元件A2，并将该元件A2保持原样固定到夹具上。在本工序中，在固定于预定图形的凹部的各元件A2的第1半导体的暴露部，通过印刷等涂敷导电膏，并以400～800℃加热。由此，使石蜡挥发或热分解而从元件表面除去，同时形成电极。在该情况下，可按400～600℃加热而除去石蜡，接着，从夹具分离元件A2，并将元件A2移动到别的容器中，按650～800℃进行热处理，来形成电极。
通过上述热处理，在第1半导体表面上形成导电膏中的导电材料的扩散层或合金层，同时熔融的玻璃粉成为粘合剂，形成牢固的电极。通过该合金层或扩散层的作用，第1半导体和电极的接合部的接触电阻变小。
图26示出在图23的元件A2的第1半导体的暴露部4形成了电极5的元件A3的剖面。可在暴露部4的中心部的直径约为300μm的圆形部分，利用分配器来将导电膏以2点/秒的速度涂敷，并经热处理来形成电极5。可通过网板印刷、胶版印刷或溅射法来涂敷导电膏。电极的形状除圆形之外，可以是椭圆形、多角形、环形或点集合等。
如在本实施方式中的后一工序(g)所说明，有这样的方法，即，在元件A3的电极或其周边部分赋予比其他部位更强的磁性，并利用其磁性，将元件A3定位在支持体的凹部的预定位置。下面，对适用该方法的情况下的元件A3进行说明。
对于被赋予了磁性的电极而言，可利用在玻璃粉型导电膏中添加了镍、铁等强磁性材料粉末的糊，通过与图26的元件A3的电极相同的方法，来形成相同形状的电极。作为在电极的周边部分赋予强磁性的方法，只要在这些部位形成包含强磁性材料的磁性层即可。可通过将磁性部形成用膏利用分配器等来涂敷在电极上表面或周围，并进行热处理，来形成磁性层。磁性部形成用膏，例如使用镍、铁等具有导电性的强磁性材料的粉末，以及根据需要将银等导电剂分散在有机溶剂或热硬化性树脂等中的材料。
图27(1)示出在图26的元件的电极5上形成了磁性层6的元件A3的剖面，图27(2)示出在电极5的周围形成了磁性层7的元件A3的剖面。
4-4)工序(d)和(e)
通过工序(d)来准备安装光电转换元件A3的支持体，并通过工序(e)，在该支持体的孔的周边部分涂敷导电粘合剂。这些工序是通过与第一实施方式的1-2)及1-3)相同的方法实施。
4-5)工序(f)
在本工序中，以特定的姿势安装光电转换元件A3，以使在前一工序(e)中涂敷了导电粘合剂的支持体的孔的周边部分与第2半导体层接触。从而，构成元件A3的第2半导体层通过导电粘合剂在电学上和物理上均与支持体连接的构造体B2。
用图28A和图28B来说明构造体B2的第1构成方法。首先，如图28A(1)所示，准备按与图3的支持体15的凹部16相同的图形形成了用于暂时设置元件的多个凹陷部80的临时基板81。凹陷部80上端的开口部88的直径比图23的元件的直径稍微大。在凹陷部80的底部设有贯通孔84，其上部的开口部83比第2半导体的开口部3稍微大，下部的开口部82比开口部3小。接着，将多个图26的元件滚到临时基板81上，在各凹陷部90中以任意的姿势收纳元件85、86和87。
接着，如图28A(2)所示，将在树脂制平板100上贴合了海绵薄片101的滑动板89，以轻轻摩擦临时设置有元件的临时基板81上表面的方式，从左向右方向移动。从而，从元件85、85和87的凹陷部80突出的部分与海绵薄片101摩擦，各元件85、86和87在凹陷部80内部，一边沿箭头方向滑动、一边旋转。例如，元件85的姿势变化为元件86的姿势，进一步变化为元件87的姿势。
当继续将滑动板89从左向右方向移动的操作时，元件继续旋转，直到其姿势变成电极5位于凹陷部80上端的开口部88的中心部。此时，元件从凹陷部80突出的部分消失，滑动板89的移动引起的对元件的外力消失，元件的旋转停止。通过多次重复上述滑动板89的移动操作，最终如图28A(3)所示，所有元件85、86和87被控制为电极朝向上方的姿势，并被收容到凹陷部80内部。
接着，如图28B(4)所示，将涂敷有导电膏51的图7(5)的支持体15、和进行姿势控制来收容了各元件的图28A(3)的临时基板81，与对应于凹部16的临时基板的凹陷部80的各中心部对置地重叠。在临时基板81的背面设置板104，在该板104上按照与贯通孔84相同的图形形成有直径比开口部82小的突起部103。通过将该板104向上推而将突起部103通过贯通孔84插入到凹陷部80，将各元件85、86和87插入到凹部16中。从而，如图28B(5)所示，各元件85、86和87以特定的姿势被定位到支持体的预定位置，同时，第2半导体层2和孔17的边缘部分或周边部分被导电粘合剂51粘接，各元件临时被固定。以上工序是在涂敷在支持体上的导电粘合剂固化之前实施的。
接着，通过对涂敷于支持体上的导电粘合剂进行热处理来使其固化，得到构造体B2，该构造体B2中，将被定位的各元件以其姿势固定，并将第2半导体层和第2导电体层电连接。作为导电粘合剂，使用树脂型导电膏的情况下，在100～150℃下进行10～20分钟的热处理，并在使用低温玻璃粉型导电膏的情况下，在约100～150℃干燥之后，在约500℃下热处理10～20分钟。
下面，说明构造体B2的第2构成方法。该方法包括这样的工序，即，通过在对电极或其周边部分赋予了比其他部分强的磁性的元件A3上，从预定方向施加磁性，从而在预定方位排列元件A3的电极。该定位方法的较佳方式中，首先，在临时设置用部件的预定位置设置元件A3，并从预定方向向该元件A3施加磁场，从而在预定方位排列元件A3的电极。接着，在保持该排列的状态下，将元件A3转移到支持体上，来定位元件A3，使已形成有电极的第1半导体的暴露部从支持体的凹部的孔向背面侧靠近。
利用图29～31，具体说明该定位方法。首先，通过图29所示的工序，将图27(2)的元件以任意的姿势临时设置在临时设置用部件上，该临时设置用部件由吸附装卸用筛选器40和排列用筛选器50构成。在吸附装卸用筛选器40上，以与支持体的凹部相同的图形形成有多个突起部42，在其中心部形成有比元件20的第1半导体的暴露部4稍微小的吸附装卸孔41。在排列用筛选器50上，以与吸附装卸孔41相同的图形形成有比元件20稍微大、比突起部42稍微小的多个临时设置孔48。
如图29(1)所示，在吸附装卸用筛选器40之上重叠排列用筛选器50，以使吸附装卸孔41和与其对应的临时设置孔48的中心在同轴上。接着，对其施加振动，对吸附装卸用筛选器40侧的空气进行减压的同时，使多个元件20在排列用筛选器50滚动。从而，元件20被吸附装卸孔41吸引，如图29(2)所示，元件20以随机的姿势临时设置到所有临时设置孔48中。倾斜临时设置用部件来除去剩下的元件20。
下面，利用图30来说明通过从预定方向对临时设置在临时设置用部件上的元件20施加磁场，由此，以特定的姿势排列元件20的工序。使用多个直方体磁铁111相平行地接合而构成的板状的磁铁集合体118，来作为对元件20施加磁场的装置。从该磁铁集合体118的与邻接的磁铁111A和111B的接合面垂直的平面，向元件20施加磁场，并通过来自该磁铁的接合部105的吸引力，来拉近元件20的磁性部，排列成预定方位。通过将磁铁111集合来使用，从磁铁接合部105得到比将单体磁铁分离使用的情况更强的磁力。
首先，准备具有磁铁集合体118的复合磁铁110，所述磁铁集合体118由剖面为方形的多个细长磁铁111构成。磁铁集合体构成为，在与磁铁111A和111B接合的面垂直的平面上，交替排列极性不同的磁极。复合磁铁1110是利用磁铁集合体的吸引力在磁铁集合体上吸附板状磁轭119进行一体化的磁铁。接着，在临时设置了元件20的图29(2)的临时设置用部件的边缘部分，设置间隔件115，并如图30(1)所示，在其上靠近上述复合磁铁110的磁力产生面。此时，使磁力产生面的磁铁接合部105与排列用筛选器50的临时设置孔48的中心部分相对置。
之后，通过将复合磁铁110垂直按下而设置到间隔件115上，向元件20施加磁场，朝着元件20的中心部分作用吸引力。同时，对吸附装卸用筛选器40的背面侧的空气进行加压，并从吸附装卸孔41向元件20施加浮力。通过利用该浮力来使元件20浮动于孔48中，形成磁铁部7朝向孔48上部的瞬间，利用在该瞬间作用的吸引力，磁铁部7被吸附在磁铁接合部105上。从而，如图30(2)所示，所有元件20的姿势被控制为形成有电极5和磁铁部7的第1半导体的暴露部朝向上方。
接着，对吸附装卸用筛选器40背面的空气进行减压，并将元件20在原姿势下从复合磁铁110脱离，吸附到吸附装卸孔41上。从而，如图30(3)所示，所有元件20以预定姿势排列在吸附装卸用筛选器的吸附装卸孔41中。之后，在保持减压状态的情况下，除去复合磁铁110，并将排列用筛选器50拉向上方，将排列用筛选器50从吸附了元件20的吸附装卸用筛选器40分离。图30(4)示出所有元件20通过上述过程以预定姿势被设置在吸附装卸用筛选器40的预定位置上的状态。
之后，将设置在临时设置用部件上的元件20，在保持该状态的情况下转移到支持体上，将元件20定位在支持体上。图31示出该工序。首先，准备在孔17的边缘部分涂敷了导电粘合剂的图7(5)的支持体15。接着，如图31(1)所示，将上述支持体15靠近吸附了元件20的图30(4)的吸附装卸用筛选器40，并使凹部16的中心部与对应的吸附装卸用筛选器40的孔41的中心部相对置。
接着，将支持体15按下，重叠到吸附装卸用筛选器40上。从而，如图31(2)所示，将元件20的第2半导体层2的开口部周边嵌合到孔17中，同时，使第2半导体层2的开口部、第1半导体的暴露部4、电极5和磁性部7朝向支持体15的背面侧。第2半导体层2的开口部的周边部分，被粘接在凹部的孔17的边缘部分的导电粘合剂51上，元件20以被定位的姿势被临时固定。
为了进一步可靠进行该临时固定，可以设计如下的工序，即，如图31(3)所示，将支持体15固定在原位置上，并用空气对吸附装卸用筛选器40背面进行加压，从孔41向上推元件20。对其进行热处理来使导电粘合剂51固化，使元件20被固定，同时使支持体15和第2半导体层2电连接。导电粘合剂和其热处理条件，只要与上述构造体B2的第1构成方法同样即可。
4-6)工序(g)、(h)和(i)
在利用前一工序(f)构成的构造体B2的支持体背面，通过工序(g)来形成电绝缘层，接着，通过工序(h)在该电绝缘层上形成使光电转换元件A3的电极暴露的孔之后，利用工序(i)形成第1导电体层，该第1导电体层将该孔作为导电通路来把电极相互电连接。
可通过与第二实施方式的2-3)和2-4)相同的方法来实施在上述各工序。图32示出其代表性的实施方法。在图32(1)所示的构造体B2的支持体15背面，接合电绝缘层71。之后，如图32(2)所示，在电绝缘层71打出孔73，在其内部暴露出电极5。接着，在孔73中填充导电膏74之后，如图32(3)所示，通过将金属薄片70与电绝缘层71连接，形成第1导电体层。
并且，也可以在第四实施方式中实施在前面的第二实施方式中作为变形例说明的工序(g)、(h)和(i)的实施方法。利用图33来说明该方法的具体例。如图33(1)所示，隔着粘合剂层69，在构造体B2的支持体15的背面接合电绝缘层91和金属薄片92。之后，如图33(2)所示，形成贯通电绝缘层91和金属薄片92的孔77。之后，如图33(3)所示，通过在该孔77中填充导电膏77，来形成第1导电层。
第五实施方式
本实施方式是实施工序(a)、(b)和(d)后，接着依次实施(e)、(f)、(g)、(h)、(c)和(i)的制造方法。在本实施方式中，虽然暴露了第1半导体的一部分，但通过构成构造体B3来制造光电转换装置，所述构造体B3在支持体上安装了未形成有电极的光电转换元件A2。
5-1)工序(a)和(b)
通过工序(a)，准备多个光电转换元件A1，并通过工序(b)，将这些元件A1变成元件A2。利用与第四实施方式的4-1)及4-2)相同的方法来实施这些工序。
5-2)工序(d)和工序(e)
通过工序(d)，准备用于设置光电转换元件A2的支持体，并通过工序(e)，将导电粘合剂涂敷在该支持体的孔的周缘部分。利用与第一实施方式的1-2)和1-3相同的方法，来实施这些工序。
5-3)工序(f)
在本工序中，以特定的姿势安装光电边缘元件A2，以便在前一工序(e)中涂敷了导电粘合剂的支持体的孔的周缘部分，接触第2半导体层。由此，构成第2半导体层在电学上和物理上与支持体连接的构造体B3。
在本实施方式中，在支持体上安装未形成有电极的元件A2，另一方面，在第四实施方式中，将带电极的元件A3安装到支持体上。两者虽然具有这样的不同点，但由于电极是厚度在5～20μm左右的较薄的层，所以元件A2和元件A3事实上具有大体上相同的形状和尺寸。因此，可通过第四实施方式中的4-5)的构造体B2的第1构成方法，来实施本工序。图34(1)示出通过本工序将图23的元件A2安装到图7(5)的支持体15上的构造体B3。
5-4)工序(g)和(h)
在前一工序(f)中构成的构造体B3的支持体15背面，通过工序(g)形成电绝缘层71，接着通过工序(h)在该电绝缘层71上形成孔75。可通过与第一实施方式的1-6)和1-7)相同的方法，来实施这些工序。图34(2)示出在支持体15背面的电绝缘层71形成了孔75的状态。
5-5)工序(c)和(i)
在工序(c)中，在由前一工序(h)形成的孔75内部的第1半导体暴露面形成电极，并将光电转换元件A2变成带电极元件A3。接着，通过工序(i)，以孔75为导电通路，形成将各元件A3的电极相互电连接的第1导电层。
可通过与第一实施方式的1-8)和1-9)相同的方法，来实施这些工序。例如，如图34(3)所示，在电绝缘层71的孔内，在第1半导体4的表面形成电极79。接着，如图34(4)所示，通过在该孔75内部的电极79上涂敷导电粘合剂76，并在电绝缘层71上接合金属薄片70，来形成第1导电体层。
通过以上的本发明的光电转换装置的制造方法，能够提供这样一种高品质、高可靠性的光电转换装置，该光电转换装置中，球状的光电转换元件被牢固地固定到支持体的凹部内的预定位置，并且，被固定在支持体上的所有元件的第1半导体和第1导电体层、以及第2半导体层和第2导电体层可靠地电连接。
在以上的本发明的制造方法的实施方式中，在第一～第三实施方式的情况下，将形成第1半导体的暴露部和电极之前的光电转换元件A1安装到支持体上。因此，在工序(f)中，只要将元件以任意的姿势设置在支持体的凹部即可。另一方面，在第五和第四实施方式的情况下，必须将形成了第1半导体的暴露部的元件A2或带电极的元件A3，在被控制成特定姿势的状态下设置到支持体上。因此，第一～第三实施方式与第四和第五实施方式相比，具有简化了工序(f)的优点。相反，由于在第四和第五实施方式中，在将元件安装到支持体上之前可确认元件的特性，所以在品质管理上有优势。
此外，在工序(b)中，第一和第二实施方式不同于除去电绝缘层的孔内的第2半导体层的第三实施方式，具有不受电绝缘层的干扰就可以除去第2半导体层的优点。另一方面，在第三实施方式中，支持体被电绝缘层遮盖，因此，蚀刻的管理条件被放松。
此外，在工序(c)中，在第二实施方式中，由于在形成电绝缘层之前形成电极，因此，在被涂敷的导电膏、或导电膏被通过激光照射被热处理时所飞散的碳等分解生成物，有时与支持体接触而引起短路。与此相比，在第一和第三实施方式中，在电绝缘层的孔的内部，在第1半导体上形成电极，因此在孔内部残留上述分解生成物，从而很难引起短路。因此，在第二实施方式中，为了防止上述短路，比起第一和第三实施方式，更需要充分管理激光照射条件或导电膏的涂敷状态等。
此外，由于第四实施方式能够对形成有电极的元件预先进行特性确认，因此，能够比第五实施方式更加可靠地选择元件。但是，由于在第五实施方式的工序(c)中，在安装到支持体上之后的元件上形成电极，因此，与在将多个元件进行姿势控制并固定的状态下进行电极形成的第四实施方式相比，具有不需要繁杂的工序的优点。
如上所述，由于各实施方式具有各自固有的特征，因此，只要根据按照本发明制造光电转换装置的情况的各状况，来适当选择实施方式即可。
图35示出本发明的光电转换装置的实施方式。图35的光电转换装置是按照本发明制造方法的第一实施方式来制作的装置，除了第2半导体层在其表面具有掺杂了氟和锑中至少一种的膜厚为50～100nm的锡氧化物导电性反射防止膜之外，其余构成与图16相同，因此省略其构造的说明。
本发明的光电转换装置，可按照前面说明的本发明的制造方法的各实施方式，合理且高品质地制造。
在本发明的光电转换装置中使用的光电转换元件，在其第2半导体层的表面具有导电性反射防止膜，因此，第2半导体层和支持体的第2导电层的连接，通过反射防止膜和导电粘合剂，以低电阻、且不需要高温热处理就可实现。由于不在高温下暴露就制造第2导电体层，因此即使第2导电体层具有适于作为反射镜的薄银层，也不会通过热处理造成变色等损伤，而降低反射率。
在不具有导电性反射防止膜的第2半导体层上以低电阻电连接第2导电体层时，比起将树脂型导电膏用作导电粘合剂，更好的方案是使用玻璃粉型导电膏、并进行500℃左右的热处理。但是，通过这样的高温热处理，银受到变色等损伤，因此降低作为反射镜的功能。本发明者们通过实验发现，在具有导电性反射防止膜的元件的情况下，使用树脂型导电膏在100～200℃下进行热处理，或者使用将低熔点玻璃用作粘合剂的导电膏在200～400℃下进行热处理，从而可不产生银变色，就能够以低电阻电连接第2导电体层和第2半导体层。虽然不明其原理，但是反射防止膜和半导体层、以及反射防止膜和导电膏以低电阻连接，反射防止膜具有第2半导体侧电极的作用。
在本发明的光电转换装置中，通过反射防止膜的作用，入射到光电转换元件中的入射光的吸收量增多，并且支持体的凹部内面的反射镜功能有效发挥，因此可得到高输出功率。
上述实施方式的光电转换装置，形成构成太阳能电池组件时的单元。该单元是在例如170mm×54mm尺寸的支持体上搭载1800个直径约为1mm的元件A3的单元，其额定输出功率大约为1W。

Claims (27)

1、一种光电转换装置的制造方法，所述光电转换装置包括：多个大致球状的光电转换元件，具备球状的第1半导体和覆盖其表面的第2半导体层，所述第2半导体层具有使所述第1半导体的一部分暴露的开口部，在所述第1半导体的暴露部形成有电极；以及支持体，在表面具有邻接的多个凹部，该凹部用于一个一个地设置所述光电转换元件，所述凹部在底部具有比所述光电转换元件小的孔，该支持体兼作与设置于所述凹部中的各光电转换元件的第2半导体层电连接的第2导电体层；
所述光电转换元件通过导电粘合剂固定在所述凹部内，以使所述第2半导体层与所述孔的边缘部接触，且所述第1半导体的暴露部与支持体的背面侧相对；在所述支持体的背面，第1导电层和电绝缘层接合着，该电绝缘层使所述支持体与所述第1导电体层绝缘，所述第1导电体层通过设在所述电绝缘层上的孔，与所述电极电连接；
所述光电转换装置的制造方法包括如下工序：
(a)准备多个大致球状的光电转换元件A1的工序，所述光电转换元件A1具备球状的第1半导体和覆盖其整个表面的第2半导体层；
(b)在所述光电转换元件A1的第2半导体层上形成使所述第1半导体的一部分暴露的开口部，得到光电转换元件A2的工序；
(c)在所述光电转换元件A2的第1半导体的暴露部形成电极，得到带电极的光电转换元件A3的工序；
(d)准备所述支持体的工序；
(e)在所述支持体的所述孔的周缘部涂敷导电粘合剂的工序；
(f)在所述支持体的凹部设置所述光电转换元件A1～A3的任一个，以使所述第2半导体层接触所述支持体的孔的边缘部，通过所述导电粘合剂使所述第2半导体层在电学上和物理上连接到所述支持体上的工序；
(g)在所述支持体的背面形成电绝缘层的工序；
(h)在所述电绝缘层上形成孔的工序，该孔成为相互电连接所述光电转换元件A3的电极的导电通路；
(i)在所述电绝缘层之上形成第1导电体层的工序，该第1导电体层将暴露于所述孔内部的电极相互电连接。
2、如权利要求1所述的光电转换装置的制造方法，其特征在于，实施工序(a)和(d)，接着依次实施(e)、(f)、(b)、(g)、(h)、(c)和(i)。
3、如权利要求1所述的光电转换装置的制造方法，其特征在于，实施工序(a)和(d)，接着依次实施(e)、(f)、(b)、(c)、(g)、(h)、和(i)。
4、如权利要求1所述的光电转换装置的制造方法，其特征在于，实施工序(a)和(d)，接着依次实施(e)、(f)、(g)、(h)、(b)、(c)、和(i)。
5、如权利要求1所述的光电转换装置的制造方法，其特征在于，实施工序(a)、(b)、(c)和(d)，接着依次实施(e)、(f)、(g)、(h)、和(i)。
6、如权利要求1所述的光电转换装置的制造方法，其特征在于，实施工序(a)、(b)和(d)，接着依次实施(e)、(f)、(g)、(h)、(c)和(i)。
7、如权利要求1所述的光电转换装置的制造方法，其特征在于，所述光电转换元件的主材料是硅。
8、如权利要求1所述的光电转换装置的制造方法，其特征在于，所述工序(a)还具有在所述第2半导体层表面形成导电性反射防止膜的工序，并在所述工序(b)中，所述反射防止膜的一部分与所述第2半导体层一起被除去，形成所述开口部。
9、如权利要求8所述的光电转换装置的制造方法，其特征在于，所述反射防止膜由掺杂有氟和锑中的至少一种的、膜厚为50～100nm的锡氧化物构成。
10、如权利要求1所述的光电转换装置的制造方法，其特征在于，所述工序(e)包括：在前端部具有比所述支持体的孔稍微大的直径的管脚的所述前端部，附着导电粘合剂的工序；以及，将所述前端部从所述支持体的表面侧向所述支持体的凹部插入，使所述前端部接触所述孔的周缘部分，以使所述前端部和所述孔的双方的中心部位于同轴上，从而将附着在所述前端部的导电粘合剂转印到所述孔的周缘部的工序。
11、如权利要求1所述的光电转换装置的制造方法，其特征在于，所述工序(e)包括这样的工序：在所述支持体的背面侧设置金属掩模，该金属掩模具有由与所述支持体的孔对应地沿着所述孔的开口端排列的多个开口部构成的开口部组，所述开口部形成为与从所述孔的开口端外侧延伸到孔内的部分对应；并且，通过所述金属掩模的开口部，在所述支持体上印刷导电粘合剂，从而沿着所述孔的开口端形成多个导电粘合剂的涂敷部，该涂敷部与上述孔对应地从支持体背面侧的该孔的周缘部分一直到支持体表面侧的该孔的周缘部分。
12、如权利要求1所述的光电转换装置的制造方法，其特征在于，所述工序(b)通过利用蚀刻除去所述光电转换元件A1的第2半导体层的一部分，形成所述开口部。
13、如权利要求12所述的光电转换装置的制造方法，其特征在于，所述工序(b)在所述蚀刻工序之前，包括这样的工序：通过刷除或喷砂，预备性地除去欲蚀刻部位的第2半导体层。
14、如权利要求5所述的光电转换装置的制造方法，其特征在于，所述工序(b)由如下工序构成：除去所述光电转换元件A1的一部分，以使所述第2半导体层的开口部和所述第1半导体的暴露部大致成为同一平面。
15、如权利要求1所述的光电转换装置的制造方法，其特征在于，所述工序(c)包括如下工序：在所述光电转换元件A2的第1半导体的暴露部涂敷导电膏，并通过对所述涂敷的导电膏实施激光照射的热处理，来形成所述电极。
16、如权利要求5所述的光电转换装置的制造方法，其特征在于，
所述工序(b)包括：
准备按预定的图形具有多个凹部的夹具的工序，所述凹部用于将所述光电转换元件1收容在预定深度；
在所述夹具的各凹部中设置光电转换元件A1的工序；
在所述夹具上供给熔融的石蜡，进行冷却，利用固化了的石蜡，在所述夹具的凹部中固定所述光电转换元件A1的工序；
在所述夹具上的光电转换元件A1上压接旋转的研磨板，并对各光电转换元件A1的表面进行研削，来形成所述第1半导体的暴露部的工序，
所述工序(c)包括：
在所述第1半导体的暴露部涂敷导电膏的工序；以及
通过将所述夹具加热到400～800℃的温度，来除去所述石蜡，并在所述第1半导体的暴露面形成电极的工序。
17、如权利要求5所述的光电转换装置的制造方法，其特征在于，所述光电转换元件A3还在其电极或其周边部被赋予了比其他部位更强的磁性，所述工序(f)包括这样的工序：通过从预定方向对所述光电转换元件A3施加磁场，将所述电极或其周边部排列在预定的方位上。
18、如权利要求1所述的光电转换装置的制造方法，其特征在于，所述工序(g)包括将由半固化状态的绝缘薄片构成的电绝缘层压紧到所述支持体的背面上的工序，该绝缘薄片将热固化性树脂作为主成分，并且，所述工序(i)包括这样的工序：在将导电性金属薄片压紧到所述半固化状态的电绝缘层上之后，经热处理使所述电绝缘层固化，以在所述电绝缘层上接合所述导电性金属薄片。
19、如权利要求1所述的光电转换装置的制造方法，其特征在于，所述工序(i)包括这样的工序：通过在所述电绝缘层上涂敷导电膏以将暴露于所述电绝缘层的孔内部的多个光电转换元件A3的各电极相互连接，并加热进行固化，来形成第1导电体层。
20、如权利要求1所述的光电转换装置的制造方法，其特征在于，所述工序(i)包括如下工序：在所述电绝缘层的孔内部填充导电膏，使该导电膏与光电转换元件A3的电极接触并填满所述孔的工序；以及，对所述导电膏进行加热固化，将所述导电膏和所述导电性金属薄片电连接的工序。
21、如权利要求3所述的光电转换装置的制造方法，其特征在于，所述工序(g)～(i)包括如下工序：在所述支持体的背面侧接合导电性金属薄片和电绝缘层的工序，所述电绝缘层隔离所述导电性金属薄片和所述支持体；在接合于所述支持体上的电绝缘层和导电性金属薄片上打孔，将所述光电转换元件A3的电极暴露于所述孔的内部的工序；通过在所述孔中填充导电膏，电连接所述电极和所述导电性金属薄片，从而形成所述第1导电体层的工序。
22、如权利要求5所述的光电转换装置的制造方法，其特征在于，所述工序(g)～(i)包括如下工序：在所述支持体的背面侧接合导电性金属薄片和电绝缘层的工序，所述电绝缘层隔离所述导电性金属薄片和所述支持体；在接合于所述支持体上的电绝缘层和导电性金属薄片上打孔，将所述光电转换元件A3的电极暴露于所述孔的内部的工序；通过在所述孔中填充导电膏，电连接所述电极和所述导电性金属薄片，从而形成所述第1导电体层的工序。
23、如权利要求21所述的光电转换装置的制造方法，其特征在于，在所述支持体的背面侧接合所述导电性金属薄片和电绝缘层的工序包括如下工序：将由导电性金属薄片和接合于其一侧面上的所述电绝缘层构成的复合薄片，使其电绝缘层侧朝向支持体地接合到支持体的背面侧。
24、如权利要求22所述的光电转换装置的制造方法，其特征在于，在所述支持体的背面侧接合所述导电性金属薄片和电绝缘层的工序包括如下工序：将由导电性金属薄片和接合于其一侧面上的所述电绝缘层构成的复合薄片，使其电绝缘层侧朝向支持体地接合到支持体的背面侧。
25、如权利要求23所述的光电转换装置的制造方法，其特征在于，所述接合复合薄片的工序包括：在所述支持体的背面涂敷电绝缘性的粘合剂的工序；以及，将所述复合薄片使其电绝缘层侧朝向所述支持体的所述粘合剂层地进行接合的工序。
26、如权利要求24所述的光电转换装置的制造方法，其特征在于，所述接合复合薄片的工序包括：在所述支持体的背面涂敷电绝缘性粘合剂的工序；以及，将所述复合薄片使其电绝缘层侧朝向所述支持体的所述粘合剂层地进行接合的工序。
27、一种光电转换装置，其特征在于，包括：多个大致球状的光电转换元件，该光电转换元件具备球状的第1半导体、覆盖所述第1半导体的表面的第2半导体层和覆盖第2半导体层的表面的导电性反射防止膜，所述反射防止膜和第2半导体层具有使所述第1半导体的一部分暴露的共同的开口部，并在所述第1半导体的暴露部形成有电极；以及
支持体，在表面具有多个邻接的凹部，该凹部用于一个一个地设置所述光电转换元件，所述凹部在底部具有比所述光电转换元件小的孔，该支持体兼作与设置于所述凹部中的各光电转换元件的第2半导体层隔着所述反射防止膜而电连接的第2导电体层；
所述光电转换元件通过导电粘合剂被固定在所述凹部内，以使所述反射防止膜与所述孔的边缘部接触，且所述第1半导体的暴露部与支持体的背面侧相对；在所述支持体的背面，第1导电体层和电绝缘层接合着，该电绝缘层使所述支持体与所述第1导电体层绝缘，所述第1导电体层通过设在所述电绝缘层上的孔，与所述电极电连接。
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Assignee: Beijing wisdom China Green Energy Technology Co., Ltd.

Assignor: Kalin 21 Risk Investment Co., Ltd.

Contract record no.: 2011990001122

Denomination of invention: Photoelectric conversion device manufacturing method and photoelectric conversion device

Granted publication date: 20090805

License type: Exclusive License

Open date: 20060823

Record date: 20111227

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Granted publication date: 20090805

Termination date: 20170215

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