JP2001210843A - 光発電パネルおよびその製造方法 - Google Patents

光発電パネルおよびその製造方法

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JP2001210843A JP2000339860A JP2000339860A JP2001210843A JP 2001210843 A JP2001210843 A JP 2001210843A JP 2000339860 A JP2000339860 A JP 2000339860A JP 2000339860 A JP2000339860 A JP 2000339860A JP 2001210843 A JP2001210843 A JP 2001210843A
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鎬一 浅井
Yasuo Muto
康雄 武藤
Kazuya Suzuki
和也 鈴木
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Fuji Machine Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】光発電パネルを安価に製造する。 【解決手段】シリコンボール１０にニッケル層１２が形
成される。また、第１電極板３０に多数の穴３２が形成
され（穴形成工程）、これら穴３２の各々にシリコンボ
ール１０が嵌合される（嵌合工程）。シリコンボール１
０がニッケル層１２において半田によって第１電極板３
０に電気的に接続される（第１接続工程）。ニッケル層
１２、殻部２０が除去されて、核部１６が露出される
（殻部除去工程）。その露出された核部１６にニッケル
層４８が形成されて、そのニッケル層４８において半田
によって第２電極板４４に電気的に接続される。このよ
うに半田によってシリコンボール１０が第１，第２電極
板３０，４４に電気的に接続されるため、高価な装置は
不要である。また、拡散接合によって接続される場合に
比較して低温で接続されるため、安価に光発電パネルを
製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は多数個の光発電素子
を含む光発電パネルおよびそれの製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】光発電パネルの製造方法の一例が、特開
平６ー１３６３３号公報に記載されている。この公報に
記載の光発電パネルの製造方法は、(a)導電体部材とし
てのアルミニウム箔に多数の穴を形成する穴形成工程
と、(b) その穴形成工程において形成された穴の各々に
核部と殻部とがＰＮ接合されて形成された光発電素子を
嵌合する嵌合工程と、(c) ５００℃から５７７℃に加熱
した状態で、インパクトプレスにより、光発電素子を穴
に押し込み、室温になるまで冷却することによって殻部
に導電体部材を電気的に接続する第１接続工程と、(d)
光発電素子の導電体部材のいずれか一方の側の部分の殻
部を取り除く除去工程と、(e) その除去工程において殻
部が取り除かれたことによって露出した核部および導電
体部材の表面に絶縁体層を設ける絶縁体層形成工程と、
(f) その絶縁体層形成工程において形成された前記核部
を覆う絶縁体層の一部を研磨する研磨工程と、(g) その
研磨工程において絶縁体層が取り除かれたことによって
露出した核部に板状の第２導電体を電気的に接続する第
２接続工程とを含むものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効
果】本発明の課題は、上述の光発電パネル製造方法によ
る場合より、光発電パネルを安価に製造し得るようにす
ることである。上記課題は、光発電パネルの製造方法
を、下記各態様の方法とすることによって解決される。
各態様は、請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を
付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載
する。これは、あくまで、本明細書に記載の技術の理解
を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴
およびそれらの組合わせが以下の各項に限定されると解
釈されるべきではない。また、１つの項に複数の事項が
記載されている場合、常に、すべての事項を一緒に採用
しなければならないものではなく、一部の事項のみを取
り出して採用することも可能である。 (１)第１電極板に多数の穴を形成する穴形成工程と、そ
の穴形成工程において形成された多数の穴の各々に、核
部と殻部とがＰＮ接合されて形成された光発電素子を嵌
合する嵌合工程と、前記殻部を前記第１電極板に電気的
に接続する第１接続工程と、前記第１電極板に嵌合され
た光発電素子の、前記第１接続工程において電気的に接
続される部分の片側において前記殻部を取り除く除去工
程と、その除去工程において前記殻部が取り除かれたこ
とによって露出した核部に第２電極板を電気的に接続す
る第２接続工程とを含み、かつ、前記第１接続工程と前
記第２接続工程との少なくとも一方において、前記光発
電素子が前記電極板に半田付けにより接続されることを
特徴とする光発電パネル製造方法（請求項１）。本項に
記載の光発電パネル製造方法によれば、第１電極板と第
２電極板との少なくとも一方と、光発電素子との電気的
な接続が半田付けによって行われる。従来の製造方法の
第１接続工程においては、光発電素子と導電体部材と
が、両者の接合界面に生じる原子拡散を利用して接合す
るいわゆる拡散接合により接合されていた。拡散接合を
行うための装置は高価であり、また、５００℃以上の高
温にする必要がある。その上、拡散接合には長時間を要
する。それに対して、半田付けによって接続すれば、高
価な装置が不要になる。また、半田を溶かすのに十分な
温度（半田の種類によって異なるが、１５０℃から３０
０℃程度）まで上げればよく、拡散接合による場合より
低温で済む。さらに、半田を溶かして結合すればよいの
で、電気的な接続を行うのに要する時間を短縮し得る。
なお、殻部および核部は、それぞれ第１電極板および第
２電極板に直接接続しても、第３の部材を介して間接的
に接続してもよい。 (２)前記光発電素子が、シリコン系の材料によって製造
され、前記核部とその核部とＰＮ接合された殻部とを有
するものであり、その光発電素子の少なくとも一部を、
シリコン系の材料との結合性と半田との結合性との両方
が良好な材料で覆って被半田付け層を形成する被半田付
け層形成工程を含む(1)項に記載の光発電パネルの製造
方法。被半田付け層は、光発電素子と半田との両方の結
合性（金属間結合性、親和性と称することもできる）が
良好な材料によって形成されたものである。被半田付け
層は光発電素子の全体を覆う状態で設けても、一部を覆
う状態で設けてもよい。被半田付け層は、例えば、メッ
キによって設けることができる。メッキには電解メッキ
や無電解メッキ（化学メッキ）があり、いずれによって
も設けることが可能である。ただし、無電解メッキによ
る方が装置を安価なものとすることができ、製造コスト
を安くすることができる。被半田付け層を形成する材料
としては、ニッケル、チタン、コバルト、パラジウム、
金、銀等のうち少なくとも１つを含むものとすることが
できるが、特に、ニッケルやチタンを含むものが望まし
い。 (３)前記第１接続工程において、前記光発電素子が前記
第１電極板に前記被半田付け層において半田付けにより
接続される(2)項に記載の光発電パネル製造方法(請求項
２）。光発電素子を被半田付け層において半田付けすれ
ば、殻部を第１電極板に直接接続する場合より良好に接
続することができる。 (４)前記除去工程が、前記被半田付け層を取り除く被半
田付け層除去工程と、前記殻部を取り除く殻部除去工程
とを含む(2)または(3)項に記載の光発電パネルの製造方
法。例えば、被半田付け層は、メッキ剥離剤を使用して
除去し得、殻部はエッチング液を使用して除去し得る。
被半田付け層については、半田による接続部を除く部分
を除去し、殻部については、第１電極板の片側の部分を
除去する。メッキ剥離剤としては、半田への影響が小さ
いものを使用することが望ましく、例えば、強いアルカ
リ性の剥離剤を使用することが望ましい。エッチング液
としては、硫酸、硝酸、塩酸、フッ化水素等の強酸を使
用し得るが、殻部を除去する場合には硝酸とフッ化水素
との混合液を使用することが望ましい。 (５)前記除去工程の後に、前記殻部が取り除かれたこと
によって露出した核部を覆う状態で絶縁体層を設ける絶
縁体層形成工程と、その絶縁体層形成工程において形成
された絶縁体層の、前記核部の前記第２電極板との接続
部を覆う部分を取り除く絶縁体層除去工程とを設けた
(1)項ないし(4)項のいずれか１つに記載の光発電パネル
製造方法（請求項３）。露出した核部を覆う状態で絶縁
体層が形成され、その絶縁体層の第２電極板との接続部
分が取り除かれる。絶縁体層は、光発電素子の第１電極
板との接続部分と第２電極板との接続部分との間に設け
られることになり、第１電極板の導電体層と第２電極板
の導電体層とを確実に絶縁することができる。例えば、
核部に第２電極板を半田付けする際に半田が核部に沿っ
て上昇しても（昇りが生じても）、それによって半田が
第１電極板の導電体層に至ることを良好に防止すること
ができる。絶縁層は、電気絶縁性の優れたものとするこ
とが望ましい。さらに、塗布性が優れたものとすれば、
絶縁層の形成が容易になる。例えば、アクリル系樹脂、
ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂等の合成樹脂等によっ
て形成することができる。また、絶縁体は、サンドブラ
スト加工等の機械的な除去方法によって除去することが
望ましい。なお、核部に絶縁体層を設けることは不可欠
ではない。後述するように、第１電極板が絶縁体層を有
する場合には、その絶縁体層によって第１電極板の導電
体層と第２電極板の導電体層とを絶縁することができ
る。 (６)前記絶縁体層除去工程において露出された核部を、
シリコン系の材料との結合性と半田との結合性との両方
が良好な材料で覆って被半田付け層を形成する被半田付
け層形成工程を設けた(5)項に記載の光発電パネル製造
方法。被半田付け層は、(2)項に記載の被半田付け層と
同じ材料によって、同様な方法で形成することができ
る。 (７)前記第２接続工程において、前記光発電素子が前記
第２電極板に前記被半田付け層において半田によって接
続される(6)項に記載の光発電パネル製造方法（請求項
４）。第２電極板と核部とが被半田付け層を介して接続
される。 (８)前記第１電極板と第２電極板との少なくとも一方
を、基板に半田をコーティングすることによって形成す
る電極板形成工程を含む(1)項ないし(7)項のいずれか１
つに記載の光発電パネル製造方法（請求項５）。基板は
合成樹脂製の絶縁体層であっても、導電性材料によって
形成された導電体層であっても、絶縁体層と導電体層と
が厚み方向に重ねて設けられたものであってもよい。基
板を剛性の高いものとすれば、打ち抜き等により容易に
穴を形成することができる。なお、半田は基板の全体に
コーティングされても、部分的にコーティングされても
よい。 (９)前記穴形成工程において形成される穴の形状が、前
記半田がコーティングされた側の開口面積が反対側の開
口面積より小さい(8) 項に記載の光発電パネル製造方
法。電極板に形成される穴の形状が、半田がコーティン
グされた側（以下、半田層側と略称する）とは反対側に
おいて開口面積が大きいものとすれば、殻部を除去する
除去工程等における作業が容易になる。また、除去し得
る殻部の面積を大きくすることができる。なお、半田層
側の穴の開口部の直径を、光発電素子の直径より多少小
さくすれば、嵌合によって、光発電素子をより確実に電
極板に固定することができる。なお、穴がポンチによる
打抜加工により形成される場合には、半田層側から反対
側に抜かれるようにすれば、半田層側の方が開口面積が
小さくなるとともに、寸法精度が高くなるため、光発電
素子を穴の半田層側の部分に嵌合する上で好都合であ
る。 (１０)前記第１接続工程と前記第２接続工程とを並行し
て行う(1)項ないし(9)項のいずれか１つに記載の光発電
パネル製造方法（請求項６）。第１接続工程と第２接続
工程との両方が半田付けによって行われる場合におい
て、これら両方の工程が並行して行われるようにすれ
ば、工程数を減らすことができ、安価に光発電パネルを
製造することができる。例えば、穴形成工程，嵌合工
程，除去工程を行った後に、殻部に第１電極板に接続す
るのと並行して核部に第２電極板に接続するのである。
その一例は、加熱しつつ光発電素子を第２電極板に押し
付ける方向に加圧する方法であり、殻部に第１電極板を
電気的に接続し、並行して核部に第２電極板を電気的に
接続することができる。また、第１接続工程と第２接続
工程とを別個に行うこともできる。例えば、穴形成工
程，嵌合工程，第１接続工程、除去工程，第２接続工程
の順に行われるようにするのである。この場合には、光
発電素子を第１電極板に形成された穴に嵌合した後に、
殻部において第１電極板に電気的に接続し、その後に除
去工程、第２接続工程を行うことになる。この場合にお
いて、第１接続工程、第２接続工程の両方において、半
田付けによって電気的な接続が行われる場合には第２電
極板の接続に使用される半田を、第１電極板の接続に使
用される半田より融点が低いものとすることが望まし
い。第２接続工程においては第１接続工程における場合
より加熱温度を低くするのであり、第１接続工程が終了
した後に第２接続工程が行われる場合に、第１電極板に
接続された光発電素子が浮遊することを回避することが
できる。 (１１)前記第１接続工程と第２接続工程との少なくとも
一方において、光発電素子を接続対象である電極板に押
し付ける加圧工程を含む(1)項ないし(10)項のいずれか
１つに記載の光発電素子の製造方法。半田付けは、光発
電素子を電極板に押し付けつつ行われるようにすること
が望ましいが、押し付けつつ行われるようにすることは
不可欠ではなく、半田付けが行われる少なくとも一時期
において加圧が行われればよい。なお、半田付け工程に
おいて光発電素子を電極板に押し付けることは不可欠で
はない。 (１２)厚み方向に重ねて設けられた絶縁体層と導電体層
とを含む第１電極板に、前記厚み方向に貫通した多数の
穴を形成する穴形成工程と、その穴形成工程において形
成された多数の穴の各々に、核部と殻部とがＰＮ接合さ
れて形成された光発電素子を嵌合する嵌合工程と、その
嵌合工程において嵌合された光発電素子の前記絶縁体層
側の殻部を取り除く除去工程と、前記殻部に前記第１電
極板を電気的に接続する第１接続工程と、前記除去工程
において前記殻部が取り除かれたことによって露出した
核部に第２電極板を電気的に接続する第２接続工程とを
含むことを特徴とする光発電パネル製造方法（請求項
７）。本項に記載の光発電パネルの製造方法において
は、絶縁体層と導電体層とを含む第１電極板に多数の穴
が形成され、穴の各々に光発電素子が嵌合される。すで
に絶縁体層を有する電極板が使用されるのであり、露出
した核部の周りに絶縁体層が形成されるわけではない。
そのため、核部に第２電極板を電気的に接続する際に、
その形成された絶縁体層の一部を研磨する研磨工程が不
要となる。従来の光発電パネル製造方法による場合より
工程数を減らすことができ、光発電パネルを安価に製造
することが可能となる。本項に記載の製造方法には、
(1)項ないし(11)項のいずれかの技術的特徴を採用する
ことができる。 (１３) 多数の穴が形成された第１電極板と、核部とそ
の核部の一部を覆ってＰＮ接合された殻部とを含み、前
記多数の穴の各々に嵌合され、前記殻部において前記第
１電極板に電気的に接続された光発電素子と、その光発
電素子の前記第１電極板に接続された側とは反対側の前
記殻部に覆われていない核部に電気的に接続された第２
電極板とを含み、かつ、前記光発電素子と、前記第１電
極板および第２電極板の少なくとも一方が半田付けによ
って電気的に接続されたことを特徴とする光発電パネル
（請求項８）。 (１４)前記光発電素子が、シリコン系の材料によって製
造されたものであり、シリコン系の材料との結合性と半
田との結合性との両方が良好な被半田付け層を介して前
記第１電極板と前記第２電極板との少なくとも一方に接
続された(13)項に記載の光発電パネル(請求項９）。本
項に記載の光発電パネルにおいては、光発電素子が被半
田付け層を介して半田によって電極板に結合される。 (１５)前記被半田付け層が、ニッケル、チタン、銅、コ
バルト、パラジウム、金、銀の少なくとも一つを含む材
料によって形成されたものである(14)項に記載の光発電
パネル（請求項１０）。ニッケルを含む材料としてのニ
ッケル合金には、（Ｎｉ−Ｃｏ−Ｐ），（Ｎｉ−Ｆｅ−
Ｐ），（Ｎｉ−Ｗ−Ｐ），（Ｎｉ−Ｒｅ−Ｐ），（Ｎｉ
−Ｐｄ−Ｐ），（Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐ），（Ｎｉ−Ｓｎ−
Ｐ），（Ｎｉ−Ｚｎ−Ｐ），（Ｎｉ−Ｖ−Ｐ），（Ｎｉ
−Ｍｎ−Ｐ）等のＮｉ、Ｐを含む三元ニッケル合金や、
（Ｎｉ−Ｒｅ−Ｗ−Ｐ），（Ｎｉ−Ｒｅ−Ｓｎ−Ｐ），
（Ｎｉ−Ｒｅ−Ｚｎ−Ｐ）等のＮｉ、Ｒｅ，Ｐを含む四
元ニッケル合金等が該当する。 (１６)前記第１電極板と第２電極板との少なくとも一方
が、基板と、その基板の表面に半田のコーティングによ
って形成された導電体層としての半田塗布層とを含む(1
4)項または(15)項に記載の光発電パネル（請求項１
１）。第１電極板と第２電極板とは同じものであっても
異なるものであってもよい。電極板は、導電体層に半田
を片面にコーティングしたものとしても（導電体１層構
造）、絶縁体層に導電体層を設け、さらに半田をコーテ
ィングしたものとしても（導電体、絶縁体２層構造）、
絶縁体層に半田を直接コーティングしたものとしてもよ
い。絶縁体層に半田が直接コーティングされた場合に
は、半田層が導電体層を兼ねることになる。導電体層と
しては、銅、アルミニウムにニッケルメッキを施したも
の等とすることができ、絶縁体層としては、エポキシ樹
脂、フェノール樹脂、ＦＲＰ（ガラスファイバ等を含む
合成樹脂）等とすることができる。第１電極板は、ボー
ル配列基板と称することもできる。また、前記第１電極
板と第２電極板との少なくとも一方をプリント基板とす
ることができる。プリント基板には導電体層が形成され
ているのが普通であるため、そのまま使用することがで
きる。 (１７)前記核部の前記第２電極板との接続部を除く部分
の少なくとも一部に環状の絶縁体層が設けられた(13)項
ないし(16)項のいずれか１つに記載の光発電パネル（請
求項１２）。核部の、第１電極板との接続部と第２電極
板との接続部との間に環状の連続した絶縁体層が設けら
れれば、第１電極板と第２電極板とを確実に絶縁するこ
とができる。 (１８)前記穴の形状が、前記半田がコーティングされた
側の開口面積が前記基板側の開口面積より小さい(13)
項ないし(17) 項のいずれか１つに記載の光発電パネ
ル。 (１９)互いに厚み方向に重ねて設けられた絶縁体層と第
１導電体層とを含み、前記厚み方向に貫通した多数の穴
が形成された第１電極板と、核部とその核部の一部を覆
う殻部とを含み、前記多数の穴の各々に、少なくとも前
記第１電極板の第１導電体層側の部分において核部が殻
部に覆われ、かつ、その殻部が前記第１導電体層に電気
的に接続された状態で嵌合された光発電素子と、その光
発電素子の前記第１電極板の絶縁体層側の前記殻部に覆
われていない核部に、電気的に接続された第２導電体層
を含む第２電極板とを含むことを特徴とする光発電パネ
ル（請求項１３）。本項に記載の光発電パネルにおいて
は、絶縁体層と第１導電体層とを含む第１電極板に多数
の穴が形成されており、多数の穴の各々に光発電素子が
嵌合されている。そして、光発電素子の第１電極板の第
１導電体層側においては、核部が殻部によって覆われて
おり、絶縁体層側における少なくとも一部において核部
が露出し、第２導電体層に電気的に接続されている。第
１導電体層側から殻部に光が照射されれば、第１導電体
層と第２導電体層との間に外部抵抗を経て電流が流れ
る。本項に記載の光発電パネルには、前記(13)項ないし
(18)項のいずれかの特徴を採用することができる。 (２０)前記核部の前記第２電極板との接続部を除く部分
の少なくとも一部に環状の空間が設けられた(19)項に記
載の光発電パネル。本項に記載の光発電バネルにおいて
は、従来のように、絶縁体層が化学的処理によって形成
されるわけでも、また、溶融状態にある絶縁体を充填さ
せるわけでもないため、核部の回りに環状の空間が形成
されることになる。空気が絶縁体として機能を果たすこ
とになるのである。 （２１）第１電極板に多数の穴を形成する穴形成工程
と、その穴形成工程において形成された多数の穴の各々
に、Ｐ層とＮ層とを含む光発電素子を嵌合する嵌合工程
と、前記Ｐ層とＮ層との一方を前記第１電極板に電気的
に接続する第１接続工程と、前記第１電極板に嵌合され
た光発電素子の、前記第１接続工程において電気的に接
続される部分の片側において前記Ｐ層とＮ層との前記一
方を取り除く除去工程と、その除去工程において前記一
方が取り除かれたことによって露出した前記Ｐ層とＮ層
との他方に第２電極板を電気的に接続する第２接続工程
とを含み、かつ、前記第１接続工程と前記第２接続工程
との少なくとも一方において、前記光発電素子が前記電
極板に半田付けにより接続されることを特徴とする光発
電パネル製造方法。
【０００４】
【発明の実施の形態】本発明の光発電パネルの製造方法
の一例を図面に基づいて説明する。図１において、１０
は光発電素子としてのシリコンボールであり、シリコン
ボール１０の外側に被半田付け層としてのニッケル層１
２が形成される（被半田付け層形成工程）。シリコンボ
ール１０はＰ型シリコンである核部１６とＮ型シリコン
である殻部１８とから成るものであり、例えば、Ｐ型の
シリコンにひ素等の不純物をドーピングすることによっ
て外周部のＮ型のシリコン層が形成される。本実施形態
においては、シリコンボール１０に化学メッキ（無電解
メッキ）によってニッケル層１２が形成される。硫酸ニ
ッケル等のニッケル塩、次亜リン酸ナトリウム、水素化
ホウ素ナトリウム等の還元剤を含むメッキ溶液にシリコ
ンボール１０を浸漬して、外側にニッケル層１２を形成
するのである。このように、ニッケルによって被半田付
け層１２が形成されるため、金、銀等によって形成され
る場合に比較して、コストアップを回避することができ
る。また、ニッケルのシリコンボール１０への影響が少
ないという利点もある。
【０００５】図２に示すように、第１電極板３０に多数
の穴３２が厚み方向に貫通した状態で形成される（穴形
成工程）。第１電極板３０は、導電体層３４の片面に半
田プリコート処理がされて形成された（電極板形成）も
のであり、導電体層３４と半田層３６とが厚み方向に重
ねて設けられたものである。本実施形態においては、導
電体層３４は、銅によって形成されたものであり、半田
層３６は、錫と銀とを９５対５の比率で含む二元系合金
（半田）のコーティングによって形成されたものであ
る。半田は、融点が２４５℃の比較的高いものである。
後述するが、この第１電極板３０の半田層３６の半田の
融点（２４５℃）は、第２電極板の半田層の半田の融点
より高い。第１接続工程が行われた後に第２接続工程が
行われる場合に、第２接続工程において第１電極板３０
の半田が再溶融することを回避するためである。半田層
３６は、導電体層３４の厚みの１５％〜２０％とするこ
とが望ましいが、それに限定されることはなく、５％以
上，１０％以上，１５％以上，２０％以上，２５％以上
とすることができる。また、１５％以下，２０％以下，
２５％以下，３０％以下，３５％以下とすることが望ま
しい。また、穴３２は、ほぼ円筒形状を成したものであ
り、それの開口面積は、ニッケル層１２が形成されたシ
リコンボール１０の直径より多少小さくされている。穴
３２はプレス装置を利用して、打抜加工によって形成さ
れる。なお、穴３２はドリルによって形成されるように
しても、エッチング等の化学反応を利用して形成される
ようにしてもよい。
【０００６】図３に示すように、第１電極板３０の穴３
２の各々にシリコンボール１０が嵌合された後、電気的
に接続される（嵌合工程、第１接続工程）。多数のシリ
コンボール１０を第１電極板３０上に置き、反対側から
真空で吸引すれば、シリコンボール１０が穴３２の各々
に嵌め込まれる。次に、加熱した状態でシリコンボール
１０を第１電極板３０に押し付ける方向に加圧装置を利
用して加圧する。半田層３６の半田が溶け、被半田付け
層１２に接着し、シリコンボール１０が第１電極板３０
に電気的に接続される。ニッケル層１２を介してシリコ
ンボール１０を第１電極板３０に良好に接続することが
できる。この第１接続工程は、リフロー加熱炉におい
て、不活性ガス雰囲気中で行われるようにすることが望
ましい。不活性ガス雰囲気中で行われるようにすれば、
半田のぬれの広がりを抑制し、気泡が発生し難くするこ
とができる。加熱温度は、半田が溶けてシリコンボール
１０に接着される温度とされる。本実施形態において
は、半田の融点２４５℃より５０℃程度高い温度（２９
５℃）とされるのであり、拡散接合が行われる場合（５
３０℃）より加熱温度を低くすることができる。加圧力
は、シリコンボール１０を第１電極板３０の穴３２に嵌
合し得る大きさとされるのであり、小さくてよい。加圧
力を加えることによって、半田が第１電極板３０の反対
側（半田層３６とは反対側）に回り込むことを防止し、
シリコンボール１０の浮遊を防止することができる。な
お、第１接続工程を、加熱・加圧工程と称することがで
きる。なお、この第１接続工程は大気中で行うことも可
能である。
【０００７】図４に示すように、ニッケル層１２が除去
される（被半田付け層除去工程）。ニッケル層１２は、
メッキ剥離液によって除去される。ニッケル層１２は透
明ではなく、光を透過しないため、光の照射側において
除去する必要があるのである。メッキ剥離液としては強
アルカリ性のものが使用される。強酸性のものを使用す
ると半田が溶解するおそれがあるからである。この場合
には、メッキ剥離液がニッケル層１２等に塗布される。
【０００８】図５に示すように、光の照射側に保護層４
０を形成する（保護層形成工程）。保護層４０は光透過
性（透明性）が高い樹脂やセラミックス（ガラス）等に
よって形成される。保護層４０は、後述する工程におい
て使用される溶剤（薬品）や熱等からシリコンボール１
０や第１電極板３０を保護したり、物との接触に起因し
て傷が付くことを防止したり、照射された光を有効に利
用し得るようにしたりするために設けるものである。そ
のため、電気絶縁性、耐熱性、耐薬品性が優れた材料、
また、光の反射を防止したり、光が散乱し易くしたり、
光を閉じ込め易くしたりする材料で形成することが望ま
しい。さらに、加工性（塗布性）が優れた材料であれ
ば、保護層４０の形成が容易となる。例えば、アクリル
系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂等が該当し、
これらのうちで、アクリル系樹脂が有効である。
【０００９】図６に示すように、シリコンボール１０の
第１電極板３０の保護層４０が形成されない側のＮ型シ
リコンである殻部１８がエッチングにより取り除かれる
（殻部除去工程）。本実施形態においては、フッ化水素
と硝酸とを含むエッチング液を使用する。殻部１８が除
去されることにより、Ｐ型シリコンである核部１６が露
出される。また、保護層４０が設けられているため、第
１電極板３０の片側においては殻部１８が除去されるこ
とはない。
【００１０】図７に示すように、除去工程において露出
された核部１６と第１電極板３０の保護層４０が設けら
れた側とは反対側の面とを覆う状態で絶縁体層４２が形
成される（絶縁体層形成工程）。この絶縁体層は光透過
性を備えたものとする必要はないが、耐熱性、耐薬品
性、電気絶縁性、塗布性等が優れたものとすることが望
ましい。前述の場合と同様に、アクリル系樹脂、ウレタ
ン系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂等によって
形成することができる。なお、第１電極板３０の導電体
層がアルミニウムによって形成されたものである場合に
は、アルマイト処理（陽極酸化法）によってアルミニウ
ム層（導電体層）と核部１６とに絶縁体層としてのアル
ミニウムの酸化膜を形成することができる。図８に示す
ように、絶縁体層４２の、核部１６の第２電極板４４
（図１０参照）との接続部分が除去される（絶縁体層除
去工程:研磨工程と称することもできる）。本実施形態
においては、砂等の研磨材を圧縮空気とともに吹き付け
るサンドブラスト加工等によって絶縁層４２を除去す
る。機械的に絶縁体層４２が剥離されるのである。
【００１１】図９に示すように、保護層４０の外側にマ
スキングテープ４６を貼付した後に、露出された核部１
６にニッケル層４８を形成する（被半田付け層形成工
程）。マスキングテープ４６は保護層４０にメッキ液が
付着することを防止するためのものである。また、マス
キングテープ４６を使用すれば、剥がす際に保護層４０
の表面に傷が付いたり、糊残りが生じたりすることがな
く、かつ、剥がすのが容易である。ニッケル層４８は前
述の場合と同様に化学メッキによって形成される。マス
キングテープ４６を貼付することは不可欠ではないが、
保護層４０の透明性が低下することを確実に防止するた
めである。
【００１２】図１０において、ニッケル層４８を介して
シリコンボール１０の核部１６を第２電極板４４に電気
的に接続する（第２接続工程）。リフロー加熱炉におい
て、第２電極板４４をニッケル層４８に対向した状態で
配設し、加熱した状態でシリコンボール１０に圧力を加
える。第２電極板４４は第１電極板３０と同様に、導電
体層５２と半田層５４とが厚み方向に重ねて設けられた
ものであるが、半田層５４は、鉛、銀、インジウムを１
５:５:８０の比率で含む三元合金材料（半田）で形成さ
れたものである。半田は、融点が１５７℃程度の低いも
のであるため、第２接続工程における加熱温度は２００
℃程度で十分である。また、２００℃まで上げても、第
１電極板３０とシリコンボール１０とを接続する半田層
３６の半田が溶融することがなく、シリコンボール１０
が第１電極板３０に対して浮遊することが回避される。
この場合において、シリコンボール１０が加圧されるた
め、シリコンボール１０を第２電極板４４に良好に接続
することができる。また、絶縁体層４２が設けられてい
るため、第２電極板４４とシリコンボール１０との接続
時に半田層５４の半田が核部１６に沿って移動し（昇
り）、第１電極板３０まで至ること（第１電極板３０と
第２電極板４４とが短絡すること）が阻止される。絶縁
体層４２によって第１電極板３０と第２電極板４４とが
確実に絶縁されるのである。その後、マスキングテープ
４６が剥がされることによって図１１に示す光発電パネ
ル６０が得られる。光発電パネル６０を平面状に複数枚
並べて太陽電池とすることができる。太陽光が保護層４
０（反射防止コーティング側）から照射すれば、第１電
極板３０，第２電極板４４の間に図示しない外部抵抗を
経て電流が流れる。
【００１３】以上のように、本製造方法によれば、シリ
コンボール１０と電極板３０，４４とが半田によって接
続される。そのため、拡散接合が行われる場合に比較し
て、接続を安価な装置で、低温で、短時間で行うことが
できる。また、シリコンボール１０が第１電極板３０お
よび第２電極板４４に支持されているため、光発電パネ
ル６０の全体の強度を大きくすることができる。
【００１４】なお、上記実施形態においては、第１電極
板３０，第２電極板４４は、導電体層と半田層とを含む
ものであったが、導電体層の代わりに絶縁体層、あるい
は絶縁体層および導電体層とすることもできる。例え
ば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の合成樹脂板、Ｆ
ＲＰ（ガラスファイバ等を含む合成樹脂板）等に銅張り
を施し、その上に、半田プリコート処理したものするこ
とができる。第１電極板３０が絶縁体層を含むものであ
れば、核部１６に絶縁体層４２を設けることは不可欠で
はない。第１電極板３０の絶縁体層によって第１電極板
３０の導電体層と第２電極板４４の導電体層とを絶縁す
ることができる。第２接続工程における半田による接着
条件（温度等）や半田の種類等によっては、半田の昇り
を防止することができる。また、シリコンボール１０
は、核部がＮ型のシリコンであり、殻部がＰ型のシリコ
ンであってもよい。Ｐ型のシリコンとＮ型のシリコンと
の間にＩ型のシリコンが介在されたものであってもよ
い。広くは、Ｐ型のシリコン（Ｐ層）とＮ型のシリコン
（Ｎ層）とを含むものであれば、これらの接合面の状態
（形状）やシリコンボールの形状等に係わらず、本発明
を適用することができる。例えば、Ｐ層とＮ層とが核部
と殻部とを形成する場合に限らない。光発電素子が円筒
状を成す場合にはＰ層、Ｎ層によって内周部と外周部と
が形成されるようにすることができる。
【００１５】さらに、上記実施形態においては、シリコ
ンボール１０にニッケル層１２が化学メッキによって形
成されるようにされていたが、化学メッキ以外のＣＶＤ
（化学的蒸着）、真空蒸着、スパッタリング等のＰＶＤ
（物理的蒸着）によっても形成することができる。ま
た、第１、第２電極板３０，４４に含まれる半田層３
６，５４の半田は上記実施形態におけるそれに限らな
い。融点の差があるものであれば使用することができ
る。この場合には、上記実施形態における半田と結合特
性が同じ程度のものとすることが望ましい。
【００１６】本発明の光発電パネルの製造方法の別の一
例を図面に基づいて説明する。図１２に示すように、第
１電極板１１０に多数の穴１１２が形成され、その穴１
１２の各々にシリコンボール１１４が嵌合される（穴形
成工程，嵌合工程）。第１電極板１１０は、絶縁体層１
１６と第１導電体層１１８とを含む。絶縁体層１１６
は、フェノール樹脂等の合成樹脂によって形成された板
状部材であり、第１導電体層１１８は、その絶縁体層１
１６の片面のほぼ全体に半田等を塗布する（プリコーテ
ィング）ことによって形成される。第１導電体層１１８
は、半田が、厚み０．２mmの絶縁体層１１６に対して３
０〜４０μの塗布厚で塗布されることによって形成され
る。第１導電体層１１８の厚みは、上述のように、絶縁
体層１１６に対して１５％〜２０％とすることが望まし
いが、それに限定されることはなく、５％以上，１０％
以上，１５％以上，２０％以上，２５％以上とすること
ができる。また、１５％以下，２０％以下，２５％以
下，３０％以下，３５％以下とすることが望ましい。第
１導電体層は半田層と称することもできる。導電体層と
接着剤層（半田層）との両方を兼ねたものなのである。
シリコンボール１１４は、Ｐ型のシリコンから成る核部
１２０とＮ型のシリコンから成る殻部１２２とを含む球
状を成したものである。穴１１２は、開口面積が第１導
電体層側において小さく、絶縁体層側において大きくさ
れている。
【００１７】図１３に示すように、エッチングにより、
シリコンボール１１４の絶縁体層１１６側の部分の殻部
１２２が取り除かれる（除去工程）。絶縁体層１１６に
より、エッチングの影響が第１導電体層１１８に及ぶこ
とが回避される。図１４に示すように、殻部１２２に第
１導電体層１１８が電気的に接続され、核部１２０に第
２導電体層１２６が電気的に接続される（第１接続工
程，第２接続工程）。上述の第１電極板１１０と同様
の、第２導電体層１２６と絶縁体層１２８とを含む第２
電極板１３０を第１電極板１１０の絶縁体層側に配設す
る。この状態においては、第２導電体層１２６が殻部１
２２が除去されることによって露出した核部１２０に対
向し、かつ、第１電極板１１０の絶縁体層１１６に当接
する状態にある。次に、加熱した状態でシリコンボール
１１４を第２電極板１３０に押し付ける方向に加圧装置
を利用して加圧する。半田が溶け、殻部１２２に第１導
電体層１１８が接着し（リフロー）、核部１２０に第２
導電体層１２６が接着する。
【００１８】加熱温度は、半田が溶けてシリコンボール
１１４に接着可能な温度とされる。半田は比較的低い温
度（例えば、１８０〜２２０℃）で溶融可能な材料であ
るため、拡散接合が行われる場合より、加熱温度を低く
することができる。加圧力は、シリコンボール１１４を
第１，第２導電体層１１８，１２６に確実に接着し得る
大きさとされるのであり、小さくてよい。第１，第２導
電体層１１８，１２６にシリコンボール１１４を圧着さ
せることによって結合するわけではないため、大きな力
を加える必要がないのである。その後、例えば、シリコ
ンボール１１４の第１電極板１１０の第１導電体層側に
突出した部分（殻部１２２）および第１導電体層１１８
の表面に反射防止コーティング等を施すことによって、
図１５に示す光発電パネル１３２が製造される。
【００１９】このように製造された光発電パネル１３２
においては、シリコンボール１１４の殻部１２２から露
出した核部１２０の第２導電体層１２６と電気的に接続
する部分を除く部分には、絶縁体層１１６に接していな
い環状の部分がある。その環状の部分の周りには環状空
間１３４が形成されることになる。絶縁体層が核部１２
０の表面に化学的な処理が施されることによって形成さ
れるわけではないため、絶縁体層に接していない部分が
形成されるのである。第２導電体層１２６と第１導電体
層１１８とが絶縁体としての空気を介して配設されてい
ることになり、その分、光発電パネルの軽量化を図るこ
とができる。
【００２０】以上のように、本製造方法によれば、絶縁
体層１１６を含む第１電極板１１０が使用される。絶縁
体層がシリコンボール１１４の殻部１２２が除去された
後に形成されるのではない。そのため、シリコンボール
１１４の殻部１２２が除去されたことによって露出した
核部１２０に第２導電体層１２６を結合することが可能
となる。従来の製造方法においては必要であった絶縁体
層を研磨する研磨工程が不要となり、その分、光発電パ
ネル１３２を安価に製造することが可能となる。また、
殻部１２２に第１導電体層１１８を接続する第１接続工
程と、核部１２０に第２導電体層１２６を接続する第２
接続工程とが並行して行われるようにされているため、
さらに、工程数を減らすことができる。この第１接続工
程，第２接続工程においては、上述のように、従来の製
造方法における場合に比較して、加熱温度を低くし、加
圧力を小さくすることができるため、必要なエネルギ量
を少なくすることができる。
【００２１】なお、シリコンボール１１４の外側にニッ
ケル層を設けることもできる。ニッケル層を設ければ、
半田と良好に電気的に接続することができる。また、第
１電極板と第２電極板との少なくとも一方は、配線用プ
リント基板とすることもできる。図１６から１８には、
第１電極板，第２電極板の両方を配線用プリント基板１
５０，１５２とした場合の製造方法を示す。配線用プリ
ント基板１５０，１５２は、板状の絶縁層としての合成
樹脂板１５６と、その合成樹脂板１５６の表面に銅が張
り付けられることによって形成された導電体層１５８と
を含む。第１電極板としての配線用プリント基板１５０
の導電体層１５８の表面の穴１６０が形成される予定の
部分に半田が印刷されることによって接着層１６２が形
成され、第２電極板としての配線用プリント基板１５２
の導電体層１５８の表面の核部１２０と対向する予定の
部分に同様に半田が印刷されることによって接着層１６
６が形成される。これら半田の印刷等のパターンの形成
は、サブトラクティブ法やアディティブ法によって行わ
れる。
【００２２】以下、上記第２の実施形態における場合と
同様な方法で光発電パネルが製造されるのであるが、本
実施形態においては、図１８に示すように、加熱しつつ
シリコンボール１１４に加圧力が加えれられることによ
って、導電体層１５８とシリコンボール１１４とが導電
材料（半田）の接着層１６２，１６６によって接着され
る。半田によって形成された接着層１６２，１６６を介
して、導電体層１５８とシリコンボール１１４の殻部１
２２，核部１２０とがそれぞれ電気的に接続されるので
ある。本製造方法によって製造された光発電パネル１７
０を図１９に示す。この場合においても、シリコンボー
ル１１４を導電体層１５８に圧着させることによって電
気的に接続されるわけではないため、加圧力を小さくす
ることができる。また、シリコンボール１１４を穴１６
０に押し込む必要がないため、加圧力を上記実施形態に
おける場合より小さくすることができる。
【００２３】以上のように、電極板として配線用プリン
ト基板１５０，１５２を使用すれば、配線用プリント基
板１５０，１５２に既に形成されている導電体層１５８
を第１導電体層，第２導電体層として利用することがで
きる。なお、接着層１６２，１６６を設けることは不可
欠ではなく、導電体層１５８にシリコンボール１１４を
圧着させることによって電気的に接続することができ
る。この場合においても、絶縁体層を研磨する研磨工程
が不要となるため、従来の製造方法による場合に比較し
て、光発電パネルを安価に製造することが可能となる。
また、隙間を設ける必要は必ずしもない。隙間なく配設
されれば、光発電パネル１７０の強度を大きくすること
ができる。また、２つの配線用プリント基板１５０，１
５２は互いに接した状態で重ねて配設する必要はなく、
配線用プリント基板１５０の絶縁体層１５６と、配線用
プリント基板１５２の第２導電体層１５８との間には隙
間があってもよい。隙間を利用して熱せられたエアが流
れるため、接着剤１６６を良好に加熱することができる
のである。このように製造された光発電パネル１７２を
図２０に示す。さらに、第１，第２電極板の材料は、上
記各実施形態におけるそれらに限定されない。絶縁体
を、ガラス等のセラミックス材料で形成されたものとし
たり、導電体層を、アルミニウム合金等の低抵抗の金属
材料で形成されたものとしたりすることができる。以
上、本発明の幾つかの実施形態を説明したが、これは文
字通り例示であり、本発明は、前記〔発明が解決しよう
とする課題，課題解決手段および効果〕の項に記載され
た態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変
更，改良を施した形態で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である光発電パネル製造方
法の一部を示す図である。
【図２】上記光発電パネル製造方法の一部を示す図であ
る。
【図３】上記光発電パネル製造方法の一部を示す図であ
る。
【図４】上記光発電パネル製造方法の一部を示す図であ
る。
【図５】上記光発電パネル製造方法の一部を示す図であ
る。
【図６】上記光発電パネル製造方法の一部を示す図であ
る。
【図７】上記光発電パネル製造方法の一部を示す図であ
る。
【図８】上記光発電パネル製造方法の一部を示す図であ
る。
【図９】上記光発電パネル製造方法の一部を示す図であ
る。
【図１０】上記光発電パネル製造方法の一部を示す図で
ある。
【図１１】上記製造方法によって製造された光発電パネ
ルの一部断面図である。
【図１２】本発明の別の一実施形態である光発電パネル
製造方法の一部を示す図である。
【図１３】上記光発電パネル製造方法の一部を示す図で
ある。
【図１４】上記光発電パネル製造方法の一部を示す図で
ある。
【図１５】上記製造方法によって製造された光発電パネ
ルの一部断面図である。
【図１６】本発明の別の一実施形態である光発電パネル
製造方法の一部を示す図である。
【図１７】上記光発電パネル製造方法の一部を示す図で
ある。
【図１８】上記光発電パネル製造方法の一部を示す図で
ある。
【図１９】上記製造方法によって製造された光発電パネ
ルの一部断面図である。
【図２０】本発明のさらに別の一実施形態である光発電
パネル製造方法によって製造された光発電パネルの斜視
図である。
【符号の説明】
１０ シリコンボール １２ ニッケル層 ３０ 第１電極板 ３６、５４ 半田層 ４２ 絶縁体層 ４４ 第２電極板 ６０、１３２，１７０、１７２ 光発電パネル １１８ １２６、１６２ 半田層 １５０，１５２ 配線用プリント基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 和也 愛知県知立市山町茶碓山19番地 富士機械 製造株式会社内 Ｆターム(参考） 5F051 AA02 BA14 CB20 CB29 CB30 DA01 DA03 EA02 FA06 JA02

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１電極板に多数の穴を形成する穴形成工
    程と、 その穴形成工程において形成された多数の穴の各々に、
    核部と殻部とがＰＮ接合されて形成された光発電素子を
    嵌合する嵌合工程と、 前記殻部を前記第１電極板に電気的に接続する第１接続
    工程と、 前記第１電極板に嵌合された光発電素子の、前記第１接
    続工程において電気的に接続される部分の片側において
    前記殻部を取り除く除去工程と、 その除去工程において前記殻部が取り除かれたことによ
    って露出した核部に第２電極板を電気的に接続する第２
    接続工程とを含み、かつ、前記第１接続工程と前記第２
    接続工程との少なくとも一方において、前記光発電素子
    が前記電極板に半田付けにより接続されることを特徴と
    する光発電パネル製造方法。
  2. 【請求項２】前記光発電素子が、シリコン系の材料によ
    って製造され、前記核部とその核部とＰＮ接合された殻
    部とを有するものであり、その光発電素子の少なくとも
    一部を、シリコン系の材料との結合性と半田との結合性
    との両方が良好な材料で覆って被半田付け層を形成する
    被半田付け層形成工程を設け、 前記第１接続工程において、前記光発電素子が前記第１
    電極板に前記被半田付け層において半田付けにより接続
    される請求項１に記載の光発電パネル製造方法。
  3. 【請求項３】前記除去工程の後に、前記殻部が取り除か
    れたことによって露出した核部を覆う状態で絶縁体層を
    設ける絶縁体層形成工程と、 その絶縁体層形成工程において形成された絶縁体層の、
    前記核部の前記第２電極板との接続部を覆う部分を取り
    除く絶縁体層除去工程とを設けた請求項１または２に記
    載の光発電パネル製造方法。
  4. 【請求項４】前記絶縁体層除去工程において露出された
    核部を、シリコン系の材料との結合性と半田との結合性
    との両方が良好な材料で覆って被半田付け層を形成する
    被半田付け層形成工程を設け、 前記第２接続工程において、前記光発電素子が前記第２
    電極板に前記被半田付け層において半田付けにより接続
    される請求項３に記載の光発電パネル製造方法。
  5. 【請求項５】前記第１電極板と第２電極板との少なくと
    も一方を、基板に半田をコーティングすることによって
    形成する電極板形成工程を含む請求項１ないし４のいず
    れか１つに記載の光発電パネル製造方法。
  6. 【請求項６】前記第１接続工程と前記第２接続工程とを
    並行して行う請求項１ないし５のいずれか１つに記載の
    光発電パネル製造方法。
  7. 【請求項７】厚み方向に重ねて設けられた絶縁体層と導
    電体層とを含む第１電極板に、前記厚み方向に貫通した
    多数の穴を形成する穴形成工程と、 その穴形成工程において形成された多数の穴の各々に、
    核部と殻部とがＰＮ接合されて形成された光発電素子を
    嵌合する嵌合工程と、 その嵌合工程において嵌合された光発電素子の前記絶縁
    体層側の殻部を取り除く除去工程と、 前記殻部に前記第１電極板を電気的に接続する第１接続
    工程と、 前記除去工程において前記殻部が取り除かれたことによ
    って露出した核部に第２電極板を電気的に接続する第２
    接続工程とを含むことを特徴とする光発電パネル製造方
    法。
  8. 【請求項８】多数の穴が形成された第１電極板と、 核部とその核部の一部を覆ってＰＮ接合された殻部とを
    含み、前記多数の穴の各々に嵌合され、前記殻部におい
    て前記第１電極板に電気的に接続された光発電素子と、 その光発電素子の前記第１電極板に接続された側とは反
    対側の前記殻部に覆われていない核部に電気的に接続さ
    れた第２電極板とを含み、かつ、前記光発電素子と、前
    記第１電極板および第２電極板の少なくとも一方とが半
    田付けによって電気的に接続されたことを特徴とする光
    発電パネル。
  9. 【請求項９】前記光発電素子が、シリコン系の材料によ
    って製造されたものであり、シリコン系の材料との結合
    性と半田との結合性との両方が良好な被半田付け層を介
    して前記第１電極板と前記第２電極板との少なくとも一
    方に接続された請求項８に記載の光発電パネル。
  10. 【請求項１０】前記被半田付け層が、ニッケル、チタ
    ン、銅、コバルト、パラジウム、金、銀の少なくとも一
    つを含む材料によって形成された請求項８に記載の光発
    電パネル。
  11. 【請求項１１】前記第１電極板と第２電極板との少なく
    とも一方が、 基板と、 その基板の表面に半田のコーティングによって形成され
    た半田塗布層とを含む請求項８ないし１０のいずれか１
    つに記載の光発電パネル。
  12. 【請求項１２】前記核部の前記第２電極板との接続部を
    除く部分の少なくとも一部に環状の絶縁体層が設けられ
    た請求項８ないし１１のいずれか１つに記載の光発電パ
    ネル。
  13. 【請求項１３】互いに厚み方向に重ねて設けられた絶縁
    体層と第１導電体層とを含み、前記厚み方向に貫通した
    多数の穴が形成された第１電極板と、 核部とその核部の一部を覆う殻部とを含み、前記多数の
    穴の各々に、少なくとも前記第１電極板の第１導電体層
    側の部分において核部が殻部に覆われ、かつ、その殻部
    が前記第１導電体層に電気的に接続された状態で嵌合さ
    れた光発電素子と、 その光発電素子の前記第１電極板の絶縁体層側の前記殻
    部に覆われていない核部に、電気的に接続された第２導
    電体層を含む第２電極板とを含むことを特徴とする光発
    電パネル。
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