JP2006196489A - 光発電パネル及び光発電素子 - Google Patents

Abstract

【課題】 光発電素子の光反射膜を兼ねる電極膜を高光反射率・低抵抗の導体材料のみで形成しながら、該電極膜と光発電素子との密着力も確保できるようにする。
【解決手段】 光発電パネル１０の受光面側には、各光発電素子１１をそれぞれ覆うように球状凸面形状の集光レンズ１３が成形型によって透明樹脂層１２と一体成形されている。各光発電素子１１のｎ型半導体層１１ａの表面には、光透過性及び導電性に優れたＩＴＯ等の透明導電材料を用いて透明導電膜１９が成膜されている。光発電パネル１０の裏面側には、高光反射率・低抵抗の導電材料（Ａｇ等）を用いてｎ電極膜１４が透明樹脂層１２の裏面のほぼ全体を覆うように形成され、このｎ電極膜１４が各光発電素子１１表面の透明導電膜１９に密着して、各光発電素子１１のｎ型半導体層１１ａとｎ電極膜１４とが透明導電膜１９を介して導通した状態となっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、多数の粒状の光発電素子を格子点状（アレイ状）に配列して構成した光発電パネル及び光発電素子に関する発明である。

近年、太陽光エネルギを電気エネルギに変換する光発電パネルの発電効率を高めるために、例えば、特許文献１（特開２００２−２８０５９２号公報）、特許文献２（特開２００２−２８０５９３号公報）に示すように、多数の粒状の光発電素子を格子点状に配列して透明樹脂でパネル状に一体化したものがある。粒状の光発電素子は、様々な方向から入射する太陽光に対してその光入射方向から見た素子投影面積（受光量）がほぼ一定となるため、太陽高度が低い時でも高い時と同じように効率良く発電できる利点がある。

これらの特許文献１，２の光発電パネルは、光発電素子の表層（ｎ型半導体層）と導通する電極膜をパネルの裏面側に形成し、この電極膜を、各光発電素子間の透明樹脂層を透過した入射光を光発電素子側に反射する光反射膜として利用するようにしている。
特開２００２−２８０５９２号公報 特開２００２−２８０５９３号公報

上述した光発電パネルの構成では、光発電素子の表層（ｎ型半導体層）と導通する電極膜は、少なくとも次の３つの条件(1) 〜(3) を同時に満たす導体材料で形成することが理想的である。
(1) 導通抵抗が小さい導体材料であること（電極膜としての条件）
(2) 光反射率が高いこと（光反射膜としての条件）
(3) 光発電素子（シリコン）と電極膜との密着力が大きいこと（剥離しにくいこと）

しかし、現在のところ、上記３つの条件(1) 〜(3) を同時にクリアできる導体材料は存在しない。従来より、電極膜として一般に用いられているＡｇは、上記(1) と(2) の条件（低抵抗・高光反射率）はクリアできるが、Ａｇ単体では、光発電素子との密着力が弱く、剥離しやすいという欠点がある。そのため、従来は、Ａｇで形成した電極膜の表面に、光発電素子との密着力が大きいＮｉ膜を蒸着等により成膜することで、光発電素子との密着力を確保するようにしている。

図１４に示すように、Ａｇ膜は、光反射率が９５％以上と大変高く、光反射膜として最適であるが、このＡｇ膜上にＮｉ膜を成膜すると、そのＮｉ膜の厚みに応じて光反射率が顕著に低下する。Ｎｉ膜の厚みが十分に薄ければ、入射光がＮｉ膜を透過してＡｇ膜で反射されるため、Ｎｉ膜の厚みを十分に薄くすれば、ある程度の光反射率を確保することができるが、実際に、電極膜として機能できる程度の密着力を確保するためには、Ｎｉ膜の厚みを２ｎｍ以上にする必要がある。しかし、Ｎｉ膜の厚みが２ｎｍ以上になると、光反射率が８０〜９０％以下に低下してしまい、光発電素子への集光効率ひいては発電効率が低下するという問題があった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、光発電素子の光反射膜を兼ねる電極膜を高光反射率・低抵抗の導体材料のみで形成しながら、該電極膜と光発電素子との密着力も確保することができ、光発電素子への集光効率ひいては発電効率を高めることができる光発電パネル及び光発電素子を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、多数の粒状の光発電素子を格子点状に配列してパネル状に一体化し、その裏面側に該光発電素子の電極膜を光反射膜を兼ねるように形成した光発電パネルにおいて、前記粒状の光発電素子の表面に透明導電膜を成膜し、この透明導電膜と前記電極膜とを密着させて該光発電素子と該電極膜とを導通させるようにしたものである。

本発明のように、光発電素子（シリコン）との密着性や光透過性に優れた透明導電膜を用いれば、光発電素子への光の入射を妨げることなく、粒状の光発電素子の表面に透明導電膜を十分な密着力を持たせて成膜できると共に、透明導電膜と電極膜との密着力も良好であるため、透明導電膜を介して光発電素子と電極膜との密着力を確保できると共に、電極膜自体には光発電素子との密着力を確保するためのＮｉ膜を形成する必要がなくなる。これにより、光発電素子の光反射膜を兼ねる電極膜を高光反射率・低抵抗の導体材料、例えばＡｇのみで形成して、電極膜による光反射率を高めながら、該電極膜と光発電素子との密着力も確保することができ、光発電素子への集光効率ひいては発電効率を高めることができる。

この場合、透明導電膜は、光発電素子の表面全体を覆うように成膜することが好ましい。このようすれば、光発電パネルの製造工程で、光発電素子の方向性を全く気にせずに組み立てることができ、生産性を向上できる利点がある。但し、本発明は、光発電素子の表面の一部に透明導電膜が形成されていない部分があっても良く、要は、光発電素子の表面のうちの少なくとも電極膜と密着する部分に透明導電膜が形成されていれば良い。

以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した４つの実施例１〜４を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図１４に基づいて説明する。
まず、図１に基づいて光発電パネル１０の構造を説明する。
光発電パネル１０は、多数の粒状の光発電素子１１を格子点状（アレイ状）に配列して透明樹脂層１２で一体化したものである。この透明樹脂層１２としては、例えば紫外線硬化型の透明樹脂を用いると良い。

各光発電素子１１は、外周部にｎ型半導体層１１ａが薄く形成され、その内周側がｐ型半導体層１１ｂとなっている（図２参照）。この光発電素子１１の製造方法は、特に限定されず、例えば、国際公開ＷＯ９９／１０９３５号公報に示すように、加熱融解されたシリコン液滴を自由落下させて、そのシリコン液滴を表面張力で球状の形状に変形させて凝固させる自由落下法や、特開２００２−６０９４３号公報に示すように、プラズマＣＶＤ装置内で、芯材の表面全体にＳｉを堆積させて粒状の光発電素子を製造するプラズマＣＶＤ法を用いても良いし、それ以外の製造方法を用いても良い。

各光発電素子１１のｎ型半導体層１１ａの表面のほぼ全体には、光透過性及び導電性に優れた透明導電材料（例えばＩＴＯやＺｎＯ等）を用いて透明導電膜１９が成膜されている。この透明導電膜１９の成膜方法は、スピンコート法、ＣＶＤ法、スプレー法等の各種の成膜方法の中から適宜選択すれば良い。

光発電パネル１０の受光面側（図１において上面側）には、各光発電素子１１をそれぞれ覆うように球状凸面形状の集光レンズ１３が成形型（図示せず）によって透明樹脂層１２と一体成形されている。本実施例では、球状凸面形状の集光レンズ１３の中心に光発電素子１１が配置され、各集光レンズ１３の直径Ｄと光発電素子１１の直径ｄとの比Ｄ／ｄがほぼｎ2 ／ｎ1 以上（但しｎ1 は集光レンズ１３の外側の媒体の屈折率、ｎ2 は集光レンズ１３の屈折率）になるように形成されている。

例えば、集光レンズ１３の外側の媒体が空気であれば、屈折率ｎ1 は１．０となり、水であれば、屈折率ｎ1 はほぼ１．３となる。また、本実施例のように、集光レンズ１３が透明樹脂で形成されていれば、屈折率ｎ2 はほぼ１．５となる。参考までに、ガラスレンズの場合も、屈折率ｎ2 はほぼ１．５となる。一般には、集光レンズ１３の外側の媒体が空気であるため、本実施例のように、集光レンズ１３が透明樹脂で形成されている場合は、ｎ2 ／ｎ1 はほぼ１．５となる。

この場合、Ｄ／ｄがｎ2 ／ｎ1 よりも小さいと、集光レンズ１３の表面に入射した平行光は、集光レンズ１３で屈折して全て光発電素子１１表面に集光されるため、光発電パネル１０の裏面側に光反射膜を必要としない。しかし、Ｄ／ｄが小さくなると、光発電素子１１の使用数が増加して、コストアップとなる。

これに対して、Ｄ／ｄがｎ2 ／ｎ1 よりも大きいと、集光レンズ１３の表面に入射した平行光の一部が光発電素子１３表面に集光されずに通り抜けることになるが、この光を光反射膜（電極膜１４）で反射して光発電素子１１に受光させれば、発電効率を高めることができる。この観点から、本実施例では、Ｄ／ｄがほぼｎ2 ／ｎ1 以上になるように形成している。これにより、光発電素子１１の使用数を減らしてコスト性の要求を満たしながら、高い発電効率を実現できる。

また、本発明の光発電パネル１０は、各集光レンズ１３間に少しの隙間を持たせても良いが、本実施例１では、各集光レンズ１３が互いに接触するように形成している。これにより、各集光レンズ１３間の隙間を最小とすることができ、集光レンズ１３による集光効率を最大とすることができる。

一方、光発電パネル１０の裏面側（図１において下面側）には、ｎ電極膜１４が透明樹脂層１２の裏面のほぼ全体を覆うように形成され、このｎ電極膜１４が各光発電素子１１の表面（ｎ型半導体層１１ａ）に成膜された透明導電膜１９に密着している。これにより、各光発電素子１１のｎ型半導体層１１ａとｎ電極膜１４とが透明導電膜１９を介して導通するようになっている。このｎ電極膜１４は、透明樹脂層１２を透過した光を各光発電素子１１側に反射する光反射膜としても機能する。従って、ｎ電極膜１４は、高光反射率・低抵抗の導電材料であるＡｇ、Ａｇ系導体等を用いて、蒸着、めっき、ＣＶＤ、スパッタリング、塗布、印刷等の導体成膜技術により形成されている。このｎ電極膜１４は、２層の絶縁性樹脂層１５，１６によって完全に覆われている。１層目の絶縁性樹脂層１５は、後述するエッチング時に保護層（マスク）として機能し、２層目の絶縁性樹脂層１６は、ｎ電極膜１４とｐ電極膜１７との間を絶縁する絶縁層として機能する。

各光発電素子１１の後端部には、研磨等によって透明導電膜１９とｎ型半導体層１１ａが部分的に取り除かれてｐ型半導体層１１ｂが露出する部分が形成され、このｐ型半導体層１１ｂにｐ電極膜１７が導通するように形成されている。このｐ電極膜１７は、絶縁性樹脂等で形成された保護絶縁層１８によって完全に覆われ、保護・絶縁されている。

以上のように構成した光発電パネル１０の製造方法を説明する。前述したように、粒状の光発電素子１１の製造方法は、特に限定されず、どの様な方法で粒状の光発電素子１１を製造しても良く、１つのメーカーで光発電素子１１の製造から光発電パネル１０の製造までを一貫して行っても良いし、他のメーカーで製造した光発電素子１１を仕入れて光発電パネル１０を製造するようにしても良い。以下、何等かの方法で製造された粒状の光発電素子１１を用いて光発電パネル１０を製造する各工程を順番に説明する。

［１］透明導電膜成膜工程
図３に示すように、各光発電素子１１のｎ型半導体層１１ａの表面のほぼ全体に、透明導電材料（例えばＩＴＯやＺｎＯ等）を用いて透明導電膜１９を成膜する。この透明導電膜１９の成膜方法は、スピンコート法、ＣＶＤ法、スプレー法等の各種の成膜方法の中から適宜選択すれば良い。

［２］成形工程
予め、紫外線が透過可能な透明ガラス等の透明な材料で形成された仮保持板２３（図４参照）を用いて、この仮保持板２３の片面に粘着剤をコーティングしたり、或は、両面粘着シートを貼着するなどして、仮保持板２３の片面に粘着層を形成しておく。そして、この仮保持板２３の粘着層に各光発電素子１１を格子点状に配列させた状態で粘着（仮保持）させる。

そして、図４に示すように、多数の集光レンズ成形キャビティ２４が形成された成形型２５内に紫外線硬化型透明樹脂の樹脂液２６を注入する。この後、仮保持板２３の粘着層に粘着した各光発電素子１１を成形型２５の各集光レンズ成形キャビティ２４に位置合わせした状態で、仮保持板２３を下降させて、図５に示すように、仮保持板２３の粘着層に粘着した各光発電素子１１を各集光レンズ成形キャビティ２４の樹脂液２６に浸漬した状態にする。この際、樹脂液２６に対する光発電素子１１の浸漬量を調整すれば、集光レンズ１３の焦点に対して任意の位置に光発電素子１１を配置することができる。尚、光発電素子１１を樹脂液２６に浸漬する際に、仮保持板２３の下面（粘着層）と樹脂液２６との間に隙間を持たせて、仮保持板２３の下面（粘着層）に樹脂液２６が付着しないようにする。

この後、図６に示すように、仮保持板２３の上方から紫外線を下向きに照射する。これにより、紫外線を仮保持板２３を透過させて樹脂液２６に照射して該樹脂液２６を硬化させることで、集光レンズ１３と各光発電素子１１を保持する透明樹脂層１２とを一体化した光発電パネル１０を成形する。

［３］離型工程
成形工程終了後に、離型工程に進み、図７に示すように、成形後の光発電パネル１０を成形型２５から取り出すと共に、該光発電パネル１０の裏面側から仮保持板２３を剥離する。この際、仮保持板２３の下面に樹脂液２６が付着していなければ、仮保持板２３を光発電パネル１０の裏面側から簡単に剥離することができる。

［４］ｎ電極膜形成工程
離型工程終了後に、ｎ電極膜形成工程に進み、図８に示すように、光発電パネル１０の裏面全体に、蒸着、めっき、ＣＶＤ、スパッタリング、塗布、印刷等の導体成膜技術を用いてｎ電極膜１４を形成する。このｎ電極膜１４を形成する導体は、電気抵抗値が小さく且つ光反射率の高いＡｇ、Ａｇ系導体等の導体（入射光の反射面としても機能させるため）を用いる。このｎ電極膜１４は、光発電素子１１の表面（ｎ型半導体層１１ａ）に成膜された透明導電膜１９に密着して光発電素子１１のｎ型半導体層１１ａに導通し、且つ、透明樹脂層１２の裏面全体を覆って入射光の光反射膜としても機能する。

［５］保護層（１層目の絶縁性樹脂層）形成工程
ｎ電極膜形成工程終了後に、保護層形成工程に進み、図９に示すように、光発電パネル１０の裏面のｎ電極膜１４全面に、エポキシ系樹脂等の絶縁性樹脂を塗布して硬化させて保護層（１層目の絶縁性樹脂層）１５を形成し、ｎ電極膜１４全面を保護層１５で覆った状態にする。この保護層１５を形成する樹脂は、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、嫌気性硬化樹脂等のいずれを用いても良いが、絶縁性と耐薬品性・耐酸性（エッチング時のマスクとして用いるため）を備えている必要がある。

［６］サンドブラスト工程
保護層形成工程終了後に、サンドブラスト工程に進み、図１０に示すように、サンドブラストにより、各光発電素子１１の後端部の保護層１５とｎ電極膜１４と透明導電膜１９を部分的に取り除いて、各光発電素子１１の後端部のｎ型半導体層１１ａを露出させた状態にする。尚、サンドブラストに代えて、研磨、レーザ加工、放電加工等によって保護層１５とｎ電極膜１４と透明導電膜１９を部分的に取り除くようにしても良い。

［７］エッチング工程
サンドブラスト工程終了後に、エッチング工程に進み、保護層１５をマスク（エッチングレジスト）として用いて、該保護層１５から露出する光発電素子１１の後端部のｎ型半導体層１１ａを化学エッチングして部分的に取り除き、その内側のｐ型半導体層１１ｂを露出させた状態にする（図１０参照）。尚、化学エッチングに代えて、ドライエッチングを用いても良い。

［８］絶縁層（２層目の絶縁性樹脂層）形成工程
エッチング工程終了後に、絶縁層（２層目の絶縁性樹脂層）形成工程に進み、図１１に示すように、光発電パネル１０の裏面全体に、エポキシ系樹脂等の絶縁性樹脂を塗布して硬化させて絶縁層（２層目の絶縁性樹脂層）１６を形成し、前記サンドブラスト工程で部分的に露出されたｎ電極膜１４と透明導電膜１９を完全に覆って、これらを絶縁した状態にする。この絶縁層１６を形成する樹脂は、その下層の保護層１５と同種、異種のいずれの絶縁性樹脂を用いても良く、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、嫌気性硬化樹脂等のいずれを用いても良い。

［９］研磨工程
絶縁層形成工程終了後に、研磨工程に進み、図１２に示すように、光発電パネル１０の裏面の絶縁層１６を研磨装置で研磨して平坦化すると共に、光発電素子１１の後端部のｐ型半導体層１１ｂを絶縁層１６から露出させると共に、該ｐ型半導体層１１ｂの露出面を平坦化する。尚、サンドブラストで研磨するようにしても良い。

［１０］ｐ電極膜形成工程
研磨工程終了後に、ｐ電極膜形成工程に進み、図１３に示すように、光発電パネル１０の裏面全体にｐ電極膜１７を各光発電素子１１のｐ型半導体層１１ｂの露出面に密着させるように形成する。このｐ電極膜１７を形成する導体は、前述したｎ電極膜１４と同じ導体でも良いし、異なる導体を用いても良く、ｐ電極膜１７の形成方法も、ｎ電極膜１４と同じ方法でも異なる方法でも良い。例えば、Ａｌ等の導体を光発電パネル１０の裏面全体に擦り付けて、その摩擦力と摩擦熱により、Ａｌ等の導体を各光発電素子１１のｐ型半導体層１１ｂの露出面と絶縁層１６に付着させてｐ電極膜１７を形成するようにしても良い。

［１１］レーザーシンタ工程
ｐ電極膜形成工程終了後に、レーザーシンタ工程に進み、ｐ電極膜１７と各光発電素子１１の後端部のｐ型半導体層１１ｂとの接合部分の中央部にレーザ光をスポット的に照射して、その部分をスポット的に加熱し、オーミックコンタクトを形成するためのｐ電極膜１７の熱処理（シンタ）を行う。

［１２］保護絶縁層形成工程
レーザーシンタ工程終了後に、保護絶縁層形成工程に進み、図１に示すように、光発電パネル１０の裏面のｐ電極膜１７全面に、絶縁性樹脂を塗布して硬化させて保護絶縁層１８を形成し、ｐ電極膜１７全面を保護絶縁層１８で覆った状態にする。この保護絶縁層１８を形成する樹脂は、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、嫌気性硬化樹脂等のいずれを用いても良い。以上説明した各工程［１］〜［１２］を一通り実行すれば、光発電パネル１０の製造が完了する。

以上のような工程を経て製造される光発電パネル１０は、光発電素子１１の表層（ｎ型半導体層１１ａ）と導通するｎ電極膜１４を、少なくとも次の３つの条件(1) 〜(3) を同時に満たす導体材料で形成することが理想的である。
(1) 導通抵抗が小さい導体材料であること（電極膜としての条件）
(2) 光反射率が高いこと（光反射膜としての条件）
(3) 光発電素子１１（シリコン）とｎ電極膜１４との密着力が大きいこと（剥離しにくいこと）

しかし、現在のところ、上記３つの条件(1) 〜(3) を同時にクリアできる導体材料は存在しない。従来より、電極膜として一般に用いられているＡｇは、上記(1) と(2) の条件（低抵抗・高光反射率）はクリアできるが、Ａｇ単体では、光発電素子との密着力が弱く、剥離しやすいという欠点がある。そのため、従来は、Ａｇで形成した電極膜の表面に、光発電素子との密着力が大きいＮｉ膜を蒸着等により成膜することで、光発電素子との密着力を確保するようにしている。

図１４に示すように、Ａｇ膜は、光反射率が９５％以上と大変高く、光反射膜として最適であるが、このＡｇ膜上にＮｉ膜を成膜すると、そのＮｉ膜の厚みに応じて光反射率が顕著に低下する。Ｎｉ膜の厚みが十分に薄ければ、入射光がＮｉ膜を透過してＡｇ膜で反射されるため、Ｎｉ膜の厚みを十分に薄くすれば、ある程度の光反射率を確保することができるが、実際に、電極膜として機能できる程度の密着力を確保するためには、Ｎｉ膜の厚みを２ｎｍ以上にする必要がある。しかし、Ｎｉ膜の厚みが２ｎｍ以上になると、光反射率が８０〜９０％以下に低下してしまい、光発電素子への集光効率ひいては発電効率が低下するという問題があった。

この問題を解決するために、本実施例１では、粒状の光発電素子１１の表面に透明導電膜１９を成膜し、この透明導電膜１９とｎ電極膜１４とを密着させて該光発電素子１１と該ｎ電極膜１４とを導通させるようにしている。このように、光発電素子１１（シリコン）との密着性や光透過性に優れた透明導電膜１９を用いれば、光発電素子１１への光の入射を妨げることなく、粒状の光発電素子１１の表面に透明導電膜１９を十分な密着力を持たせて成膜できると共に、透明導電膜１９とｎ電極膜１４との密着力も良好であるため、透明導電膜１９を介して光発電素子１１とｎ電極膜１４との密着力を確保できると共に、ｎ電極膜１４自体には光発電素子１１との密着力を確保するためのＮｉ膜を形成する必要がなくなる。これにより、光反射膜を兼ねるｎ電極膜１４を高光反射率・低抵抗の導体材料（Ａｇ等）のみで形成して、ｎ電極膜１４による光反射率を高めながら、該ｎ電極膜１４と光発電素子１１との密着力も確保することができ、光発電素子１１への集光効率ひいては発電効率を高めることができ、光発電パネル１０の小型化に寄与できる。

しかも、本実施例１では、光発電パネル１０の受光面側に、各光発電素子１１をそれぞれ覆う集光レンズ１３を成形型によって一体成形するようにしたので、各光発電素子１１のサイズ（径寸法）や形状（真球度）に多少のばらつきがあっても、各光発電素子１１の表面に好ましい球状凸面形状の集光レンズ１３を形成でき、光発電パネル１０の要求品質レベルを満たしつつ、光発電素子１１の外径寸法や形状・真球精度に対する許容範囲を広げることができて、光発電素子１１の生産性向上、歩留まり向上を製品品質を落とさずに実現できる。しかも、成形型によって光発電パネル１０の受光面全域に隙間なく集光レンズ１３を成形できるため、光発電パネル１０で受光した光を効率良く光発電に寄与させることができて、発電効率を向上できる。これにより、光発電パネル１０の小型化や光発電素子１１の使用数の削減による低コスト化も期待できる。

上記実施例１では、光発電パネル１０の受光面側に各光発電素子１１をそれぞれ覆う集光レンズ１３を成形型によって一体成形したが、図１５に示す本発明の実施例２の光発電パネル２０は、多数の粒状の光発電素子１１を一体に保持する透明樹脂のパネル部２１の受光面を平面状に形成している。その他の構成は、上記実施例１と同じであり、上記実施例１と実質的に同一部分には同一の符号を付して、説明を省略する。

本実施例２でも、粒状の光発電素子１１の表面に透明導電膜１９を成膜し、この透明導電膜１９とｎ電極膜１４とを密着させて該光発電素子１１と該ｎ電極膜１４とを導通させるようにしているので、光反射膜を兼ねるｎ電極膜１４を高光反射率・低抵抗の導体材料（Ａｇ等）のみで形成して、ｎ電極膜１４による光反射率を高めながら、該ｎ電極膜１４と光発電素子１１との密着力も確保することができ、光発電素子１１への集光効率ひいては発電効率を高めることができる。

図１６に示す本発明の実施例３の光発電パネル３０は、多数の粒状の光発電素子１１を一体に保持する透明樹脂のパネル部３１の受光面を平面状に形成し、且つ、光反射膜を兼ねるｎ電極膜１４による光発電素子１１への集光効率を向上させるために、後述する製造方法で、ｎ電極膜１４（パネル部３１の裏面側の各光発電素子１１の周囲部）を球状凹面形状に形成している。その他の構成は、前記実施例１と同じであり、上記実施例１と実質的に同一部分には同一の符号を付して、説明を省略する。

本実施例３の光発電パネル３０を製造する場合は、図１７に示す成形型３２と受け台３３とを用いる。成形型３２には、多数の粒状の光発電素子１１が１個ずつ収容される多数の椀状凹部３４が形成され、且つ、各椀状凹部３４の底部に各光発電素子１１の一部が下向きに突出する円形の貫通孔３５が形成されている。また、受け台３３には、少なくとも前記貫通孔３５に対向する部分に逃げ凹部３６が形成され、この逃げ凹部３６に可塑性シール材３７を充填して、該受け台３３上に成形型３２をセットする。

まず、前記実施例１と同様の方法で、光発電素子１１の表面に透明導電膜１９を成膜した後、成形型３２の各椀状凹部３４に光発電素子１１を１個ずつ収容する。この後、成形型３２の各椀状凹部３４内に収容された各光発電素子１１を上方から押さえ付けて各光発電素子１１の下部を各椀状凹部３４の貫通孔３５に嵌まり込ませて可塑性シール材３７の内部にほぼ一定量だけ押し込む。この際、各光発電素子１１が逃げ凹部３６の底面に当接又はほぼ当接するまで押し込むようにしても良い。

この後、成形型３２内に透明樹脂の樹脂液（例えば紫外線硬化型透明樹脂の樹脂液）を注入し、この成形型３２内の樹脂液を硬化させることで、多数の光発電素子１１を透明樹脂のパネル部３１で一体化した光発電パネル３０を成形する。この成形工程において、光発電素子１１の外径寸法や形状・真球精度のばらつきによって生じる各椀状凹部３４の貫通孔３５と光発電素子１１との隙間が可塑性シール材３７でシールされる。

この後、光発電パネル３０を成形型３２から取り出して、前記実施例１で説明したｎ電極膜形成工程から保護絶縁層形成工程までの工程を順に実行して、光発電パネル３０を完成させる。

以上説明した本実施例３でも、粒状の光発電素子１１の表面に透明導電膜１９を成膜し、この透明導電膜１９とｎ電極膜１４とを密着させて該光発電素子１１と該ｎ電極膜１４とを導通させるようにしているので、光反射膜を兼ねるｎ電極膜１４を高光反射率・低抵抗の導体材料（Ａｇ等）のみで形成して、ｎ電極膜１４による光反射率を高めながら、該ｎ電極膜１４と光発電素子１１との密着力も確保することができ、光発電素子１１への集光効率ひいては発電効率を高めることができる。

しかも、本実施例３では、光反射膜を兼ねるｎ電極膜１４ｎを球状凹面形状に形成しているので、ｎ電極膜１４ｎによる光発電素子１１への集光効率を更に向上させることができる。

図１６に示す本発明の実施例４の光発電パネル４０は、透明導電膜１９を成膜した各光発電素子１１の表面に、それぞれ樹脂製のレンズ部４１を形成し、各光発電素子１１のレンズ部４１間を接着剤で接着して一体化すると共に、各光発電素子１１のレンズ部４１の裏面側に光反射膜を兼ねるｎ電極膜１４を形成している。その他の構成は、前記実施例１と同じであり、上記実施例１と実質的に同一部分には同一の符号を付して、説明を省略する。

本実施例４の光発電パネル４０を製造する場合は、図１９に示すように、ゴム等の弾性材製の仮保持シート４２の下面に、透明導電膜１９が成膜された多数の光発電素子１１を各光発電素子１１間に隙間をあけた状態に粘着等により仮保持させる。この状態で、仮保持シート４２下面の各光発電素子１１を紫外線硬化型透明樹脂の樹脂液４３に浸漬した後、仮保持シート４２下面の各光発電素子１１を樹脂液４３から引き上げる。これにより、図２０に示すように、各光発電素子１１の透明導電膜１９の表面に付着した樹脂液４３ａがその表面張力により球状凸レンズの形状となる。

この後、仮保持シート４２下面の各光発電素子１１の透明導電膜１９の表面に付着した樹脂液４３ａに紫外線を照射して該樹脂液４３ａを硬化させることで、各光発電素子１１の透明導電膜１９の表面に樹脂製のレンズ部４１を形成する。レンズ部４１の厚みを厚くする場合は、上述した光発電素子１１への樹脂液４３ａの付着と紫外線硬化を交互に適宜の回数繰り返せば良い。

この後、仮保持シート４２下面の各光発電素子１１のレンズ部４１を接着剤（例えば紫外線硬化型透明樹脂の樹脂液）に浸漬して引き上げることで、図２１に示すように、各光発電素子１１のレンズ部４１の表面に接着剤４４を付着させる。この後、図２２に示すように、仮保持シート４２をその面方向に収縮させることで、各光発電素子１１のレンズ部４１の接着剤４４同志を接触させた状態にする。この状態で、接着剤４４を硬化させることで、各光発電素子１１のレンズ部４１間を接着剤４４で接着して各光発電素子１１をパネル状に一体化して、光発電パネル４０を形成する。

この後、光発電パネル４０の裏面側から仮保持シート４２を剥離して、前記実施例１で説明したｎ電極膜形成工程から保護絶縁層形成工程までの工程を順に実行して、光発電パネル４０を完成させる。

以上説明した本実施例４でも、粒状の光発電素子１１の表面に透明導電膜１９を成膜し、この透明導電膜１９とｎ電極膜１４とを密着させて該光発電素子１１と該ｎ電極膜１４とを導通させるようにしているので、光反射膜を兼ねるｎ電極膜１４を高光反射率・低抵抗の導体材料（Ａｇ等）のみで形成して、ｎ電極膜１４による光反射率を高めながら、該ｎ電極膜１４と光発電素子１１との密着力も確保することができ、光発電素子１１への集光効率ひいては発電効率を高めることができる。

しかも、本実施例４では、各光発電素子１１の表面に、それぞれ樹脂液４３の表面張力により好ましい球状凸面形状のレンズ部４１を形成し、更に、各レンズ部４１の裏面側に光反射膜を兼ねるｎ電極膜１４ｎを球状凹面形状に形成しているので、光発電素子１１への集光効率ひいては発電効率を更に高めることができる。

尚、本発明を適用可能な光発電パネルは、上記実施例１〜４の構成に限定されず、多数の粒状の光発電素子を格子点状に配列してパネル状に一体化した様々な構成の光発電パネルに本発明を適用して実施できることは言うまでもない。

実施例１の光発電パネルの構造を示す縦断面図である。 光発電素子の構造を説明する図である。 光発電素子の表面に透明導電膜を成膜した状態を示す図である。 実施例１の光発電パネルの製造方法における成形工程を説明する図である（その１）。 実施例１の光発電パネルの製造方法における成形工程を説明する図である（その２）。 実施例１の光発電パネルの製造方法における成形工程を説明する図である（その３）。 実施例１の光発電パネルの製造方法における離型工程を説明する図である。 実施例１の光発電パネルの製造方法におけるｎ電極形成工程を説明する図である。 実施例１の光発電パネルの製造方法における保護層（１層目の絶縁性樹脂層）形成工程を説明する図である。 実施例１の光発電パネルの製造方法におけるサンドブラスト工程を説明する図である。 実施例１の光発電パネルの製造方法における絶縁層（２層目の絶縁性樹脂層）形成工程を説明する図である。 実施例１の光発電パネルの製造方法における研磨工程を説明する図である。 実施例１の光発電パネルの製造方法におけるｐ電極形成工程を説明する図である。 Ａｇ膜とＮｉ−Ａｇ膜の光反射率の特性を説明する図である。 実施例２の光発電パネルの構造を示す縦断面図である。 実施例３の光発電パネルの構造を示す縦断面図である。 実施例３の光発電パネルの製造方法における成形工程を説明する図である。 実施例４の光発電パネルの構造を示す縦断面図である。 実施例４の光発電パネルの製造方法を説明する図である（その１）。 実施例４の光発電パネルの製造方法を説明する図である（その２）。 実施例４の光発電パネルの製造方法を説明する図である（その３）。 実施例４の光発電パネルの製造方法を説明する図である（その４）。

符号の説明

１０…光発電パネル、１１…光発電素子、１１ａ…ｎ型半導体層、１１ｂ…ｐ型半導体層、１２…透明樹脂層、１３…集光レンズ、１４…ｎ電極膜（光反射膜）、１５…保護層（１層目の絶縁性樹脂層）、１６…絶縁層（２層目の絶縁性樹脂層）、１７…ｐ電極膜、１８…保護絶縁層、１９…透明導電膜、２３…仮保持板、２４…集光レンズ成形キャビティ、２５…成形型、２６…樹脂液、２０…光発電パネル、２１…透明樹脂のパネル部、３０…光発電パネル、３１…透明樹脂のパネル部、４０…光発電パネル、４１…レンズ部

Claims (4)

1. 多数の粒状の光発電素子を格子点状に配列してパネル状に一体化し、その裏面側に該光発電素子の電極膜を光反射膜を兼ねるように形成した光発電パネルにおいて、
   前記光発電素子の表面に透明導電膜を成膜し、この透明導電膜と前記電極膜とを密着させて該光発電素子と該電極膜とを導通させたことを特徴とする光発電パネル。
2. 前記電極膜は、Ａｇで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光発電パネル。
3. 前記透明導電膜は、前記光発電素子の表面全体を覆うように成膜されていることを特徴とする請求項１に記載の光発電パネル。
4. 粒状の光発電素子であって、その表面に透明導電膜が成膜されていることを特徴とする光発電素子。

Images