JP2007258229A - Semiconductor particulate structure, and semiconductor device using same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resin sealing tool for resin-sealing a plurality of semiconductor particulates together, and useful in forming a deep valley of sealing resin between the adjacent semiconductor particulates. <P>SOLUTION: The semiconductor particulate structure includes a plurality of semiconductor particulates provided at predetermined intervals on a plane, a plurality of apertures arranged like a mesh, and a meshy member having the semiconductor particulates placed in the respective apertures approximately at the center of the particulates and not in contact. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体技術と樹脂封止技術に関し、さらに詳しく述べると、半導体装置の製造に有用な半導体微小粒構造体及び半導体微小粒−レンズ複合構造体と、これらの構造体を使用した、例えば太陽電池などの半導体装置に関する。本発明はまた、半導体微小粒−レンズ複合構造体などの製造に有用な樹脂封止方法、及びかかる樹脂封止方法を利用した太陽電池の製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor technology and a resin sealing technology. More specifically, the present invention relates to a semiconductor fine particle structure and a semiconductor fine particle-lens composite structure useful for manufacturing a semiconductor device, and these structures, for example, The present invention relates to a semiconductor device such as a solar battery. The present invention also relates to a resin sealing method useful for manufacturing a semiconductor fine particle-lens composite structure and the like, and a solar cell manufacturing method using the resin sealing method.

近年、球状で微細な半導体を使用して小型で高性能な半導体装置を製造する方法が提案されている。そのような半導体装置の典型例は、太陽電池であり、例えば、特許文献1は、それぞれp型及びn型領域を有する半導体塊の複数個をp型及びn型領域と接触する糸状の導体を横糸とし、不良導体を縦糸として構成された布様基体で固定し、モジュール化したことを特徴とする粒状太陽電池とその製造方法を記載している。   In recent years, a method for manufacturing a small and high-performance semiconductor device using a spherical and fine semiconductor has been proposed. A typical example of such a semiconductor device is a solar cell. For example, Patent Document 1 discloses that a plurality of semiconductor blocks each having a p-type and an n-type region are thread-shaped conductors that are in contact with the p-type and n-type regions. A granular solar cell characterized in that a weft yarn is used and a defective conductor is fixed with a cloth-like substrate configured as a warp yarn to form a module is described.

また、特許文献2は、複数の球状半導体セルが網目状の導電性部材の網目に填り込んで整列した状態に載置され、各球状半導体セルと、網目状の導電性部材が導電性ペーストで接着され、さらに球状半導体セルの受光面が反射防止膜により覆われていることを特徴とする太陽電池とその製造方法を記載している。   Further, Patent Document 2 discloses that a plurality of spherical semiconductor cells are placed in a state where the spherical semiconductor cells are aligned and embedded in a mesh-like conductive member, and each spherical semiconductor cell and the mesh-like conductive member are placed in a conductive paste. And a method of manufacturing the solar cell, characterized in that the light-receiving surface of the spherical semiconductor cell is covered with an antireflection film.

さらに、特許文献3は、支持体に形成された複数の凹部にそれぞれ球形のシリコンからなる光電変換素子を配置し、凹部の内面の反射光を光電変換素子に照射することを特徴とする光発電装置を記載している。   Further, Patent Document 3 is a photovoltaic power generation characterized in that a photoelectric conversion element made of spherical silicon is arranged in each of a plurality of recesses formed on a support, and the photoelectric conversion element is irradiated with reflected light from the inner surface of the recess. An apparatus is described.

さらにまた、非特許文献1及び特許文献4には、ほぼ球面形状に形成された半導体材料と、この半導体材料の外部表面に設けられた少なくとも1つの電気回路とからなる球面形状半導体集積回路とその製造方法を記載している。   Furthermore, Non-Patent Document 1 and Patent Document 4 describe a spherical semiconductor integrated circuit comprising a semiconductor material formed in a substantially spherical shape and at least one electric circuit provided on the outer surface of the semiconductor material, and The manufacturing method is described.

特開平9−162434号公報(特許請求の範囲、図2)JP-A-9-162434 (Claims, FIG. 2) 特開2001−267609号公報(特許請求の範囲、図6)JP 2001-267609 A (Claims, FIG. 6) 特開2002−164554号公報(特許請求の範囲、図1)JP 2002-164554 A (Claims, FIG. 1) 特表2001−501779号公報(特許請求の範囲、図25)JP-T-2001-501779 (Claims, FIG. 25) ボールセミコンダクター社の挑戦、「エレクトロニクス実装技術」、Vol.17、No.8−10.、2001年8〜10月、株式会社技術調査会Ball Semiconductor's challenge, “Electronic Packaging Technology”, Vol. 17, no. 8-10. , August-October 2001, Technical Committee

上記したように、多数の球状半導体粒子の使用に基づいた太陽電池やその他の半導体装置は、すでに公知である。しかしながら、平面状に並べられた多数の微細な球状半導体粒子を液状の封止樹脂で注型して一つの構造体を作る手法については、未解決な問題が多い。具体的には、何らかの理由により(例えば、それぞれの半導体粒子に電気的な端子を形成するため)、それらの半導体粒子の上面が封止樹脂の液面からわずかに出た状態となるように、封止樹脂を注型して硬化させる必要が生じる場合がある。その時、主として、封止樹脂と半導体粒子との間の濡れ性及び封止樹脂の表面張力に応じてそれぞれの半導体粒子の上面に這い上がってくる封止樹脂の高さが定まり、また、隣り合う半導体粒子間の距離が定まれば、その半導体素子間の樹脂液面の高さも定まるが、このような自然に形成された液状封止樹脂の界面形状は、例えば注型時の温度、湿度、半導体粒子の形状、半導体粒子の表面状態のばらつきなどのファクターの影響を受けやすく、また、それぞれの半導体粒子が近接して配置された場合、半導体粒子間の液状封止樹脂の界面は高い位置に形成され、かつ、その谷間は浅いものとなる。すなわち、上記のような液状界面を自然形成に任せる限り、封止樹脂がその樹脂の表面張力により半導体粒子の上面に這い上がってしまうという不具合が生じ、封止樹脂の上面が上昇し、浅い凹部しか形成できない。また、樹脂封止工程は注型時の温度、粘度、ロットなどのばらつきの影響を受けやすいので、半導体粒子間の封止樹脂の谷間を深く安定に形成することは不可能である。もしも半導体粒子間において封止樹脂の深い谷間を形成できると、後工程で封止樹脂の上面全体に光反射膜を被覆することで、封止樹脂側から入射した光を光反射膜で効率よく反射させることができ、したがって、得られる半導体粒子構造体を太陽電池の製造に使用した場合、太陽電池の発光効率を高めることができる。   As mentioned above, solar cells and other semiconductor devices based on the use of numerous spherical semiconductor particles are already known. However, there are many unsolved problems in the method of casting a large number of fine spherical semiconductor particles arranged in a plane with a liquid sealing resin to form a single structure. Specifically, for some reason (for example, to form an electrical terminal on each semiconductor particle), so that the upper surface of those semiconductor particles is slightly out of the liquid surface of the sealing resin, It may be necessary to cast and cure the sealing resin. At that time, the height of the sealing resin rising to the upper surface of each semiconductor particle is mainly determined according to the wettability between the sealing resin and the semiconductor particle and the surface tension of the sealing resin, and adjacent to each other. If the distance between the semiconductor particles is determined, the height of the resin liquid surface between the semiconductor elements is also determined, but the interface shape of such a naturally formed liquid sealing resin is, for example, the temperature, humidity during casting, It is easily affected by factors such as the shape of the semiconductor particles and the surface condition of the semiconductor particles. When the semiconductor particles are arranged close to each other, the interface of the liquid sealing resin between the semiconductor particles is high. It is formed and the valley is shallow. That is, as long as the liquid interface as described above is left to the natural formation, there arises a problem that the sealing resin crawls up to the upper surface of the semiconductor particles due to the surface tension of the resin, the upper surface of the sealing resin rises, and the shallow concave portion It can only be formed. Further, since the resin sealing step is easily affected by variations in temperature, viscosity, lot, and the like at the time of casting, it is impossible to form a deep and stable valley of the sealing resin between the semiconductor particles. If a deep valley of the sealing resin can be formed between the semiconductor particles, the light reflecting film is coated on the entire upper surface of the sealing resin in a later process, so that light incident from the sealing resin side can be efficiently reflected by the light reflecting film. Therefore, when the obtained semiconductor particle structure is used for manufacturing a solar cell, the luminous efficiency of the solar cell can be increased.

本発明の目的は、したがって、複数個の粒子状半導体などを液状の封止樹脂で封止する際に半導体間において封止樹脂の深い谷間を形成できる半導体封止方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor sealing method capable of forming a deep valley of a sealing resin between semiconductors when a plurality of particulate semiconductors and the like are sealed with a liquid sealing resin.

また、本発明の目的は、そのような半導体封止方法の実施において半導体を一括して封止でき、取扱い性がよく、半導体装置の製造時の歩留まりもよい封止補助部材を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a sealing auxiliary member that can encapsulate semiconductors collectively in the implementation of such a semiconductor encapsulating method, is easy to handle, and has a good yield when manufacturing a semiconductor device. is there.

さらに、本発明は、半導体間において封止樹脂の深い谷間を備えた半導体封止構造体、そしてかかる半導体封止構造体を使用した光反射効率に優れた太陽電池やその他の半導体装置を提供することにある。   Furthermore, the present invention provides a semiconductor sealing structure having a deep valley of the sealing resin between semiconductors, and a solar cell and other semiconductor devices having excellent light reflection efficiency using the semiconductor sealing structure. There is.

さらにまた、本発明は、光反射効率に優れた太陽電池を正確かつ簡単に歩留まりよく製造できる方法を提供することにある。   Furthermore, this invention is providing the method which can manufacture the solar cell excellent in the light reflection efficiency correctly and simply with a sufficient yield.

本発明のこれらの目的やその他の目的は、以下の詳細な説明から容易に理解することができるであろう。   These and other objects of the present invention will be readily understood from the following detailed description.

本発明は、その1つの面において、平面状に所定の間隔で配置された複数個の半導体微小粒と、
網目状に配置された複数個の開口部を有するとともに、それぞれの開口部に前記半導体微小粒を、それらの半導体微小粒のほぼ中央の位置でかつ非接触で配置した網状部材と、
を含んでなることを特徴とする半導体微小粒構造体にある。
The present invention includes a plurality of semiconductor microparticles arranged in a plane at a predetermined interval on one surface thereof,
A plurality of openings arranged in a mesh shape, and the semiconductor fine particles arranged in the respective openings at a substantially central position of the semiconductor fine particles and in a non-contact manner;
A semiconductor fine grain structure comprising:

また、本発明は、そのもう1つの面において、本発明による半導体微小粒構造体と、
前記半導体微小粒の外周面のほぼ半分を占有する第1の領域及び前記網状部材を封止した光透過性樹脂からなる封止部材であって、
半導体微小粒構造体に含まれる半導体微小粒の第1の領域を所定の厚さで封止して半球状レンズ体を構成し、
前記半導体微小粒の前記第1の領域とは反対側の第2の領域において、前記半導体微小粒の外周面が露出しておりかつ相隣れる前記半導体微小粒の間において、前記網状部材を頂点とする放物線状メニスカスが前記樹脂の表面張力により形成されている封止部材と
を含んでなることを特徴とする半導体微小粒−レンズ複合構造体にある。
In another aspect of the present invention, the semiconductor fine grain structure according to the present invention includes:
A sealing member made of a light-transmitting resin that seals the first region occupying almost half of the outer peripheral surface of the semiconductor fine particles and the mesh member,
A hemispherical lens body is configured by sealing the first region of the semiconductor microparticles included in the semiconductor microparticle structure with a predetermined thickness,
In the second region of the semiconductor microparticle opposite to the first region, the outer peripheral surface of the semiconductor microparticle is exposed, and the mesh member is apex between the adjacent semiconductor microparticles. The semiconductor microparticle-lens composite structure is characterized in that the parabolic meniscus is a sealing member formed by the surface tension of the resin.

さらに、本発明は、そのもう1つの面において、本発明による半導体微小粒−レンズ複合構造体を1構成要素として含んでなることを特徴とする太陽電池やその他の半導体装置にある。   Furthermore, the present invention, in another aspect thereof, is a solar cell or other semiconductor device comprising the semiconductor fine particle-lens composite structure according to the present invention as one constituent element.

さらにまた、本発明は、そのもう1つの面において、複数個の半導体微小粒を一括して樹脂封止する方法であって、下記の工程:
複数個の半導体微小粒を平面状に所定の間隔で配置すること、
網目状に配置された複数個の開口部を有する網状部材を前記半導体微小粒に重ね合わせ、前記網状部材のそれぞれの開口部に前記半導体微小粒を、それらの半導体微小粒のほぼ中央の位置でかつ非接触で配置した半導体微小粒構造体を形成すること、
前記半導体微小粒構造体の樹脂封止されるべき部分に硬化性樹脂を未硬化の状態で接触させること、及び
前記半導体微小粒構造体と前記硬化性樹脂の接触状態を維持した状態で、前記硬化性樹脂を硬化させて樹脂封止部材を形成すること
を含んでなることを特徴とする樹脂封止方法にある。
Furthermore, the present invention, in another aspect thereof, is a method for collectively sealing a plurality of semiconductor fine particles, comprising the following steps:
Disposing a plurality of semiconductor fine particles in a plane at a predetermined interval;
A net-like member having a plurality of openings arranged in a mesh shape is overlaid on the semiconductor fine particles, and the semiconductor fine particles are placed in respective openings of the net-like member at a position substantially at the center of the semiconductor fine particles. And forming a semiconductor fine grain structure arranged in a non-contact manner,
In a state where the curable resin is brought into contact with the portion to be resin-sealed of the semiconductor fine particle structure in an uncured state, and in a state where the contact state between the semiconductor fine particle structure and the curable resin is maintained, A resin sealing method comprising curing a curable resin to form a resin sealing member.

さらに加えて、本発明は、それぞれの表面にp極及びn極が形成された複数個の半導体微小粒からなる太陽電池を製造する方法であって、下記の工程:
複数個の半導体微小粒を平面状に所定の間隔で配置すること、
網目状に配置された複数個の開口部を有する網状部材を前記半導体微小粒に重ね合わせ、前記網状部材のそれぞれの開口部に前記半導体微小粒を、それらの半導体微小粒のほぼ中央の位置でかつ非接触で配置した半導体微小粒構造体を形成すること、
前記半導体微小粒構造体の樹脂封止されるべき部分に硬化性樹脂を未硬化の状態で接触させること、
前記半導体微小粒構造体と前記硬化性樹脂の接触状態を維持した状態で、前記硬化性樹脂を硬化させて樹脂封止部材を形成すること、及び
前記半導体微小粒の非樹脂封止部分においてp電極及びn電極を形成すること
を含んでなることを特徴とする太陽電池の製造方法にある。
In addition, the present invention is a method for manufacturing a solar cell composed of a plurality of semiconductor microparticles each having a p-pole and an n-pole formed on each surface, and includes the following steps:
Disposing a plurality of semiconductor fine particles in a plane at a predetermined interval;
A net-like member having a plurality of openings arranged in a mesh shape is overlaid on the semiconductor fine particles, and the semiconductor fine particles are placed in respective openings of the net-like member at a position substantially at the center of the semiconductor fine particles. And forming a semiconductor fine grain structure arranged in a non-contact manner,
Contacting the curable resin in an uncured state with the resin-sealed portion of the semiconductor microparticle structure;
Forming a resin sealing member by curing the curable resin while maintaining a contact state between the semiconductor fine particle structure and the curable resin; and p in the non-resin sealing portion of the semiconductor fine particle. Forming an electrode and an n electrode lies in a method of manufacturing a solar cell.

本発明によれば、以下の詳細な説明から理解されるように、複数個の半導体微小粒を液状の封止樹脂で封止する際に、封止樹脂の液面形状の管理ができるので、半導体微小粒間において封止樹脂の深い谷間を安定に形成することができ、また、半導体微小粒を一括して手早くかつ確実に樹脂封止することができる。また、本発明で使用する封止樹脂を透明な例えば熱硬化性樹脂もしくは光硬化性樹脂から構成することで、液体の状態で樹脂を使用し、その後で熱あるいは光の適用により容易に硬化させることができるので、半導体封止を容易に実施することができる。また、得られる樹脂封止体に対して良好な光透過特性を付与することができるので、太陽電池を含めた各種の半導体装置の製造に有利に利用することができる。実際、取扱い性のよい本発明の半導体微小粒構造体を使用すると、半導体装置を簡単かつ確実に、歩留まりよく製造することができる。   According to the present invention, as understood from the following detailed description, when sealing a plurality of semiconductor fine particles with a liquid sealing resin, the liquid surface shape of the sealing resin can be managed, A deep valley of the sealing resin can be stably formed between the semiconductor fine particles, and the semiconductor fine particles can be quickly and surely sealed with the resin. In addition, the sealing resin used in the present invention is made of a transparent, for example, thermosetting resin or photo-curable resin, so that the resin is used in a liquid state and then easily cured by application of heat or light. Therefore, semiconductor encapsulation can be easily performed. Moreover, since a favorable light transmission characteristic can be provided with respect to the obtained resin sealing body, it can utilize advantageously for manufacture of various semiconductor devices including a solar cell. In fact, when the semiconductor fine grain structure of the present invention having good handleability is used, a semiconductor device can be manufactured easily and reliably with a high yield.

さらに具体的に説明すると、半導体微小粒間の谷間の封止樹脂の液面を深い状態で形成することが可能である。また、この界面、即ちメニスカスを自在にコントロールすることで、目的にあった深い谷間を安定的に光の入射が可能なように形成できる。このことにより、後工程で硬化後の樹脂表面に例えば銀の蒸着などによって光反射膜を形成すれば、個別の半導体微小粒にとって極めて効率の良い光反射形状を与えることができる。   More specifically, it is possible to form the liquid surface of the sealing resin in the valleys between the semiconductor fine grains in a deep state. Further, by freely controlling this interface, that is, the meniscus, a deep valley suitable for the purpose can be formed so that light can be incident stably. Thus, if a light reflecting film is formed on the resin surface after curing in a later step, for example, by vapor deposition of silver, an extremely efficient light reflecting shape can be given to individual semiconductor fine particles.

また、網状部材は、それを導電性材料から形成したとき、電流を効率よく流すことができるので、例えば光反射膜を金属蒸着によって形成する場合、金属蒸着面と導電性網状部材との並列接続の結果、電力ロスを低下させることができる。   In addition, since the mesh member can efficiently flow current when it is formed from a conductive material, for example, when the light reflecting film is formed by metal deposition, the metal deposition surface and the conductive mesh member are connected in parallel. As a result, power loss can be reduced.

さらに、液状封止樹脂の表面の制御を網状部材の網目の単位で制限できるため、大面積化する際、半導体微小粒の形状及び位置の不良があったとしても、その不良が得られる結果などに波及することがない。   Furthermore, since the control of the surface of the liquid sealing resin can be limited in units of the mesh of the mesh member, even when there is a defect in the shape and position of the semiconductor fine particles when the area is increased, the result of obtaining the defect, etc. Will not spill over.

さらにまた、半導体微小粒−レンズ複合構造体は、それに封じ込められている網状部材が補強材の役割を果たすので、丈夫であり、これを使用した太陽電池やその他の半導体装置の機械的強度を高めることができる。また、網状部材をフレキシブルな材料から形成した場合には、三次元曲面追従性をもった半導体微小粒−レンズ複合構造体をいろいろな形状に変形して使用することもできる。   Furthermore, the semiconductor fine particle-lens composite structure is strong because the mesh member encapsulated therein serves as a reinforcing material, and is strong, and increases the mechanical strength of solar cells and other semiconductor devices using the same. be able to. Further, when the mesh member is formed of a flexible material, the semiconductor fine particle-lens composite structure having three-dimensional curved surface followability can be used by being deformed into various shapes.

また、網状部材にアルミニウムめっきや銀めっきを施して光反射率の高い光反射膜を形成するか鏡面処理などを施した場合、網状部材自体に由来する光反射率の高さから、封止樹脂に入射した光を有効に取り込み、半導体微小粒に集束させ、光変換効率を高めることができる。   In addition, when a light reflecting film having a high light reflectance is formed by applying aluminum plating or silver plating to the mesh member or a mirror surface treatment is applied, the sealing resin is used because of the high light reflectance derived from the mesh member itself. It is possible to effectively capture the light incident on the light and focus it on the semiconductor fine particles, thereby improving the light conversion efficiency.

さらに、網状部材において、少なくともその開口部の開口パターンを変更するかもしくは表面処理を施すことによって液状封止樹脂の濡れ性を改良した場合、封止樹脂において形成されるメニスカス(凹部)の深さを増大させ、光反射効率を最適化することができる。   Further, in the net-like member, when the wettability of the liquid sealing resin is improved by changing the opening pattern of at least the opening or by performing a surface treatment, the depth of the meniscus (recess) formed in the sealing resin And the light reflection efficiency can be optimized.

本発明による半導体微小粒構造体、半導体微小粒−レンズ複合構造体、半導体装置、樹脂封止方法及び太陽電池の製造方法は、それぞれ、いろいろな形態で有利に実施することができる。以下、本発明をその好ましい実施の形態を添付の図面を参照して説明するが、本発明は、下記の形態に限定されるものではない。   The semiconductor fine particle structure, the semiconductor fine particle-lens composite structure, the semiconductor device, the resin sealing method, and the solar cell manufacturing method according to the present invention can be advantageously implemented in various forms. Hereinafter, the present invention will be described by way of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments.

本発明は、第1に、複数個の半導体微小粒を備えた半導体微小粒構造体にある。本発明の半導体微小粒構造体は、平面状に所定の間隔で配置された複数個の半導体微小粒と、網目状に配置された複数個の開口部を有するとともに、それぞれの開口部に前記半導体微小粒を、それらの半導体微小粒のほぼ中央の位置でかつ非接触で配置した網状部材とを含んでなることを特徴とする。ここで、「微小粒」とは、以下において説明するように、球体もしくはそれに類似する断面形状をもった微細な粒子や粉体などを意味する。   A first aspect of the present invention is a semiconductor fine grain structure including a plurality of semiconductor fine grains. The semiconductor fine grain structure of the present invention has a plurality of semiconductor fine grains arranged in a plane at a predetermined interval and a plurality of openings arranged in a mesh shape, and the semiconductor in each opening. It is characterized in that the fine particles include a net-like member arranged in a non-contact manner at a substantially central position of the semiconductor fine particles. Here, “microparticle” means a sphere or fine particles or powder having a cross-sectional shape similar to that of a sphere as described below.

本発明の半導体微小粒構造体は、各種の半導体装置の製造において有利に使用することができる。本発明の実施に好適な半導体装置の例としては、以下に列挙するものに限定されるわけではないけれども、太陽電池、発光ダイオード、光学センサーなどを挙げることができる。すなわち、本発明の半導体微小粒構造体は、それを樹脂で封止して半導体微小粒−レンズ複合構造体の形態となした後、これらの半導体装置の製造に使用することができる。なお、本発明の半導体微小粒構造体は、かかる用途に鑑みて、「半導体装置前駆体(特に、第1の半導体装置前駆体)」と呼ぶこともできる。   The semiconductor fine grain structure of the present invention can be advantageously used in the production of various semiconductor devices. Examples of semiconductor devices suitable for implementing the present invention include, but are not limited to, those listed below, and include solar cells, light emitting diodes, and optical sensors. That is, the semiconductor fine particle structure of the present invention can be used for manufacturing these semiconductor devices after it is sealed with a resin to form a semiconductor fine particle-lens composite structure. The semiconductor fine particle structure of the present invention can also be called a “semiconductor device precursor (particularly, a first semiconductor device precursor)” in view of such applications.

図1は、本発明による半導体微小粒構造体の好ましい一形態を示した断面図である。図示の半導体微小粒構造体は、特にシリコン微小粒を使用した太陽電池の製造に用いることができる。半導体微小粒構造体10は、図では簡略化のために3個の半導体微小粒1が示されているが、通常、より多数の半導体微小粒1を備えている。半導体微小粒1は、図示されるようにほぼ球形であるが、図示の形態に限定されるものではない。特に製造条件などに依存するものであるが、半導体微小粒1は、さらに変形していてもよく、角部が備わっていてもよく、あるいはティアドロップの形などであってもよい。なお、図示の半導体微小粒1は、その外周を取り囲む薄膜の層が示されるが、これは、シリコン太陽電池の製造を予定しているので、すでに形成されているn型半導体層を表している。すなわち、このn型半導体層と、半導体微小粒1のコア部を構成するp型半導体層とでpn接合が構成されている。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a preferred embodiment of a semiconductor fine grain structure according to the present invention. The semiconductor fine particle structure shown in the figure can be used particularly for the manufacture of solar cells using silicon fine particles. The semiconductor fine particle structure 10 is shown with three semiconductor fine particles 1 for simplification in the drawing, but usually includes a larger number of semiconductor fine particles 1. The semiconductor microparticles 1 are substantially spherical as illustrated, but are not limited to the illustrated form. The semiconductor fine particles 1 may be further deformed, may be provided with corners, or may have a teardrop shape or the like, although depending on manufacturing conditions. In addition, although the semiconductor fine particle 1 of illustration shows the layer of the thin film surrounding the outer periphery, since this is planning manufacture of a silicon solar cell, it represents the n-type semiconductor layer already formed. . That is, a pn junction is formed by the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer constituting the core portion of the semiconductor microparticle 1.

半導体微小粒1は、図3の写真から理解されるように、太陽電池において一般的に実施されているように、平面状に所定の間隔で配置されている。半導体微小粒1の数は、微小粒の大きさ、集光倍率及び太陽電池の大きさによって決定されるが、通常、約1〜250万個の範囲であり、好ましくは、約1〜7万個の範囲である。一例を示すと、半導体装置が光学センサーなどの場合、半導体微小粒1の数は、通常、1個である。また、太陽電池において、それに使用する半導体微小粒1の直径が0.5mm、集光倍率が4倍、そして太陽電池のパネルの大きさが1m×2mであるとき、半導体微小粒1の数は、例えば、250万個前後である。さらに、半導体微小粒1の直径が1.0mm、集光倍率が4.4倍、そして太陽電池のパネルの大きさが50cm×50cmであるとき、半導体微小粒1の数は、例えば、7万個前後である。   As is understood from the photograph of FIG. 3, the semiconductor microparticles 1 are arranged at predetermined intervals in a planar shape, as is generally performed in solar cells. The number of semiconductor microparticles 1 is determined by the size of the microparticles, the concentration factor, and the size of the solar cell, but is usually in the range of about 1 to 2.5 million, and preferably about 1 to 70,000. Range. As an example, when the semiconductor device is an optical sensor or the like, the number of semiconductor microparticles 1 is usually one. Further, in the solar cell, when the diameter of the semiconductor microparticles 1 used in the solar cell is 0.5 mm, the condensing magnification is 4 times, and the size of the solar cell panel is 1 m × 2 m, the number of the semiconductor microparticles 1 is For example, it is around 2.5 million pieces. Furthermore, when the diameter of the semiconductor fine particles 1 is 1.0 mm, the light condensing magnification is 4.4 times, and the size of the solar cell panel is 50 cm × 50 cm, the number of the semiconductor fine particles 1 is, for example, 70,000. It is around.

それぞれの半導体微小粒1は、半導体装置の製造に使用するまでそれらを安定に保持するため、仮止めのための支持体(配置板ともいう)4によって担持されている。仮止めには、接着剤等の粘着材料が有利に用いられる。なお、支持体(配置板ともいう)4は、半導体微小粒構造体10から半導体微小粒−レンズ複合構造体を作製する際に治具として使用するため、スペーサー3を備えている。   Each of the semiconductor fine particles 1 is supported by a support (also referred to as an arrangement plate) 4 for temporary fixing in order to stably hold them until they are used for manufacturing a semiconductor device. For temporary fixing, an adhesive material such as an adhesive is advantageously used. The support (also referred to as an arrangement plate) 4 includes a spacer 3 for use as a jig when a semiconductor fine particle-lens composite structure is produced from the semiconductor fine particle structure 10.

本発明の半導体微小粒構造体10は、半導体微小粒1に組み合わせて網状部材2を備えている。網状部材2は、通常、シートあるいはプレートの形をしており、取扱い性及び加工性の便宜などのため、好ましくはフレキシブルである。また、網状部材2は、上記した半導体微小粒1を樹脂封止して本発明に特有の放物線状メニスカス(隣接した半導体微小粒1の間に形成された、封止樹脂からなる深さをもった凹部)を形成するため、複数個の半導体微小粒1のそれぞれを取り込むための開口部12を有している。開口部12は、半導体微小粒1の配列パターンに対応して、例えば図3に示すように、網目状に配置されることが好ましい。図示されるように、それぞれの開口部12に半導体微小粒1を、それらの半導体微小粒1のほぼ中央の位置でかつ非接触で配置することができる。特に、本発明の半導体微小粒構造体10では、半導体微小粒1が網状部材2に接触していないことが肝要である。   The semiconductor fine particle structure 10 of the present invention includes a net-like member 2 in combination with the semiconductor fine particles 1. The mesh member 2 is usually in the form of a sheet or a plate, and is preferably flexible for convenience of handling and workability. Further, the net-like member 2 has the above-described semiconductor microparticles 1 resin-sealed and has a parabolic meniscus peculiar to the present invention (the depth formed of the sealing resin formed between adjacent semiconductor microparticles 1. In order to form a recess), an opening 12 for taking in each of the plurality of semiconductor fine particles 1 is provided. The openings 12 are preferably arranged in a mesh pattern corresponding to the arrangement pattern of the semiconductor microparticles 1 as shown in FIG. As shown in the drawing, the semiconductor microparticles 1 can be disposed in the respective openings 12 at positions substantially in the center of the semiconductor microparticles 1 in a non-contact manner. In particular, in the semiconductor fine particle structure 10 of the present invention, it is important that the semiconductor fine particles 1 are not in contact with the mesh member 2.

網状部材2は、半導体微小粒1と同様に、半導体装置の製造に使用するまでそれら部材を安定に保持し、かつ半導体微小粒との間の距離が変動しないようにするため、支持体4に仮止めされている。この場合の仮止め手段13は、特に限定されるものではない。例えば、所定の厚さを確保するため、両面粘着テープを有利に使用することができるが、必要であれば、所定の厚さをもったスペーサーやその他の部材を使用してもよい。   Similar to the semiconductor fine particles 1, the net-like member 2 holds the members stably until it is used for manufacturing a semiconductor device, and prevents the distance between the semiconductor fine particles from fluctuating. It is temporarily fixed. The temporary fixing means 13 in this case is not particularly limited. For example, a double-sided pressure-sensitive adhesive tape can be advantageously used to ensure a predetermined thickness, but a spacer or other member having a predetermined thickness may be used if necessary.

網状部材2は、必要に応じて、仮止めしないで使用することもできる。例えば、網状部材2を可動に構成してもよく、そのような場合には、半導体微小粒が液状封止樹脂の適当な位置まで浸漬された後、網状部材を液面に当接させて押し下げることにより、所定の位置に液面を下げることが可能である。   The net-like member 2 can be used without being temporarily fixed as necessary. For example, the mesh member 2 may be configured to be movable. In such a case, after the semiconductor fine particles are immersed to an appropriate position of the liquid sealing resin, the mesh member is brought into contact with the liquid surface and pushed down. As a result, the liquid level can be lowered to a predetermined position.

続いて、本発明の半導体微小粒構造体の構成をさらに詳細に説明する。   Next, the configuration of the semiconductor fine particle structure of the present invention will be described in more detail.

半導体微小粒
半導体微小粒は、その最終的な用途に応じて、いろいろな半導体材料から、いろいろな形状及び寸法で形成することができる。まず、半導体材料としては、通常、シリコン(Si)が使用されるが、必要ならば、その他の材料であってもよい。適当な半導体材料として、以下に列挙するものに限定されるわけではないが、ガリウム砒素(GaAs)、ガリウムリン(GaP)、ガリウムアルミニウム砒素(GaAlAs)等の化合物半導体などを挙げることができる。
Semiconductor microparticles Semiconductor microparticles can be formed from various semiconductor materials and in various shapes and sizes, depending on their ultimate application. First, silicon (Si) is usually used as a semiconductor material, but other materials may be used if necessary. Suitable semiconductor materials include, but are not limited to, those listed below, and compound semiconductors such as gallium arsenide (GaAs), gallium phosphide (GaP), and gallium aluminum arsenide (GaAlAs).

半導体微小粒は、通常、球形もしくはほぼ球形の形であるか、さもなければ、変形した球体の形である。半導体微小粒の適当な形態として、以下に列挙するものに限定されないが、真球、歪んだ真球、ティアドロップなどの微小粒やこれらの微小粒に例えば金平糖の如く微細な突起物がさらに備わった微小粒を挙げることができる。また、半導体微小粒の特別な形態として、立方体、直方体などの微小粒も挙げることができる。本発明者の知見によると、加工性や得られる光学特性などの面から、ティアドロップの半導体微小粒が特に好適である。   The semiconductor microparticles are usually in the form of spheres or nearly spheres, or else in the form of deformed spheres. Suitable forms of semiconductor fine particles are not limited to those listed below, but fine particles such as true spheres, distorted true spheres, teardrops, and the like, and these fine particles are further provided with fine protrusions such as confetti Can be mentioned. Moreover, as a special form of the semiconductor fine particles, fine particles such as a cube and a rectangular parallelepiped can be cited. According to the knowledge of the present inventor, teardrop semiconductor fine particles are particularly suitable in terms of processability and obtained optical characteristics.

半導体微小粒は、いろいろな寸法で使用することができる。半導体微小粒の寸法は、球体の平均直径でみた場合に、通常、約0.2〜3.0mmの範囲であり、好ましくは、約0.8〜1.1mmの範囲である。最近における半導体製造技術及び加工技術の進歩に併せて、必要ならば、より微細な半導体微小粒を使用してもよい。なお、半導体微小粒構造体の製造において、それぞれの半導体微小粒は、ほぼ同一の形状及び寸法を有していることが好ましい。   Semiconductor fine particles can be used in various dimensions. The size of the semiconductor fine particles is usually in the range of about 0.2 to 3.0 mm, and preferably in the range of about 0.8 to 1.1 mm, as viewed from the average diameter of the spheres. In accordance with recent advances in semiconductor manufacturing technology and processing technology, finer semiconductor fine particles may be used if necessary. In manufacturing the semiconductor fine particle structure, it is preferable that the respective semiconductor fine particles have substantially the same shape and dimensions.

半導体微小粒は、半導体微小粒の製造に常用されている各種の製造方法を利用して製造することができる。適当な半導体製造法は、例えば、溶融された半導体材料を重力によって自由落下させ、落下途中で微小粒を形成する方法である。この方法は、実施が簡単であり、装置が複雑でなく、しかも原理的にカットロスがない。具体的に述べると、この方法は、例えば、半導体材料(例えばシリコン)を溶融炉の坩堝で溶融させた後、その溶融半導体材料を予め定められた高さ(例えば、微小粒回収面から約10〜15mの高さ)から重力によって自由落下させることによって製造することができる。自由落下工程は、例えば、アルゴンのような不活性ガスの雰囲気下、溶融半導体材料を加圧下にノズルから高速で滴下することによって有利に実施することができる。溶融半導体材料は、自由落下中に表面張力で球形化し、さらには固化せしめられる。よって、最終的には所望とする形状及び寸法を備えた高品質の半導体微小粒が得られる。なお、好ましいことに、本発明の実施に当っては、このようにして得られた半導体微小粒は、煩雑な機械的研磨加工を施すことなく使用することができる。すなわち、半導体微小粒は、通常、製造されたままのものであり、それに研磨加工や成形加工などを施さなくてもよい。   Semiconductor fine particles can be produced by using various production methods that are commonly used for producing semiconductor fine particles. A suitable semiconductor manufacturing method is, for example, a method in which a molten semiconductor material is freely dropped by gravity and fine particles are formed during the dropping. This method is simple to implement, the apparatus is not complicated, and in principle there is no cut loss. Specifically, this method includes, for example, melting a semiconductor material (eg, silicon) in a melting furnace crucible, and then bringing the molten semiconductor material to a predetermined height (eg, about 10 from the microparticle recovery surface). It can be produced by free-falling by gravity from a height of ˜15 m. The free-falling step can be advantageously performed, for example, by dropping molten semiconductor material at high speed from a nozzle under pressure in an atmosphere of an inert gas such as argon. The molten semiconductor material is spheroidized by surface tension during free fall and further solidified. Therefore, finally, high-quality semiconductor fine particles having a desired shape and size can be obtained. Preferably, in the practice of the present invention, the semiconductor fine particles obtained in this way can be used without performing complicated mechanical polishing. That is, the semiconductor fine particles are usually as manufactured, and need not be subjected to polishing or molding.

半導体微小粒は、それを製造した後、最終の使用目的などに応じて、任意の表面処理を施し、後段の工程の便を図ることができる。例えば、半導体微小粒がシリコン微小粒であり、太陽電池の製造に使用する場合、シリコン微小粒の表面にリン拡散によりn層を形成し、同時にpn接合が形成する。さらに、水素と窒素の混合ガスにより、結晶粒界の不純物を不活性化してから、シリコン酸化膜を形成する。最後に、シリコン酸化膜の上に酸化チタン膜や窒化シリコン膜などを反射防止膜として形成する。   After the semiconductor fine particles are manufactured, the semiconductor fine particles can be subjected to any surface treatment according to the final purpose of use and the like, and the subsequent process can be facilitated. For example, when the semiconductor fine particles are silicon fine particles and used for the manufacture of a solar cell, an n layer is formed on the surface of the silicon fine particles by phosphorus diffusion, and a pn junction is simultaneously formed. Further, the silicon oxide film is formed after the impurities at the crystal grain boundaries are inactivated by a mixed gas of hydrogen and nitrogen. Finally, a titanium oxide film, a silicon nitride film, or the like is formed on the silicon oxide film as an antireflection film.

好ましい1態様を参照してさらに具体的に説明すると、半導体微小粒がシリコン微小粒であり、太陽電池の製造に使用する場合、シリコン微小粒の大きさは、約1mm±0.1mm程度で、その形状はティアドロップタイプである。ティアドロップタイプのシリコン微小粒は、概ね、球に近似できる部分の1.5倍程度が角の部分も含めた全長となり、球のサイズのばらつきと同様に角の出方も長さもばらつきがあるが、本発明の実施には差し障りがない。シリコン微小粒の主体は、p型半導体層(ボロン濃度1×1016atoms/cm)であり、これにリン拡散を行って表面から300〜400nm程度までn型半導体層を形成している。さらに水素・窒素混合ガスにより結晶粒界の不活性化(パッシベーション)処理を行った後、保護膜として酸化シリコンの薄膜を例えば約8nmの膜厚で表面に形成し、その外側に酸化チタン膜を例えば86nmの膜厚で形成する。 More specifically, with reference to a preferred embodiment, the semiconductor fine particles are silicon fine particles, and when used for manufacturing a solar cell, the size of the silicon fine particles is about 1 mm ± 0.1 mm, Its shape is a teardrop type. The teardrop type silicon microparticles are approximately 1.5 times as long as the part that can be approximated to a sphere, including the corner part, and there are variations in the corner appearance and length as well as the sphere size variation. However, there is no problem in implementing the present invention. The main component of the silicon fine particles is a p-type semiconductor layer (boron concentration 1 × 10 16 atoms / cm 3 ), and phosphorus diffusion is performed on this to form an n-type semiconductor layer from the surface to about 300 to 400 nm. Further, after inactivating (passivation) the grain boundaries with a hydrogen / nitrogen mixed gas, a silicon oxide thin film is formed on the surface with a film thickness of, for example, about 8 nm as a protective film, and a titanium oxide film is formed on the outside thereof. For example, it is formed with a film thickness of 86 nm.

網状部材
網状部材は、上記した通り、網目状に配置された複数個の開口部を有し、好ましくはネットの形状で用いられる。
As described above, the mesh member has a plurality of openings arranged in a mesh shape, and is preferably used in the shape of a net.

網状部材において、開口部は、好ましくは、規則的な行及び列で配置されており、かつそれぞれの開口部のほぼ中央に半導体微小粒が位置せしめられる。また、開口部は、任意の開口パターンを有することができるが、好ましくは、円形、矩形、三角形又は六角形もしくはそれよりも多角形の開口パターンである。開口部の寸法は、その開口部に半導体微小粒を非接触で配置できる限り、特に限定されるものではない。開口部の大きさ(最大径)は、通常、約1〜8mmの範囲であり、好ましくは、約1.5〜2.4mmの範囲である。   In the mesh member, the openings are preferably arranged in regular rows and columns, and the semiconductor microparticles are positioned approximately in the center of each opening. The opening may have an arbitrary opening pattern, but is preferably a circular, rectangular, triangular, hexagonal or polygonal opening pattern. The size of the opening is not particularly limited as long as the semiconductor fine particles can be disposed in the opening without contact. The size (maximum diameter) of the opening is usually in the range of about 1 to 8 mm, and preferably in the range of about 1.5 to 2.4 mm.

網状部材は、通常、シート、フィルム又はプレートの形で用いられる。これらの部材の大きさは、最終用途あるいは最終製品の大きさに応じて任意に変更することができる。例えば太陽電池の場合には、網状部材の大きさは、通常、約1mm〜200cmの範囲であり、好ましくは、約1〜50cmの範囲である。特に本発明の場合、この網状部材が補強材の役割を果たすことができかつ適度のフレキシビリティも保証することができるので、より大きな網状部材を使用して、歩留まりよくかつ簡単により大型の太陽電池を提供できるという点で注目に値する。従って、上記したような網状部材の大きさは、本発明の範囲を制限するものではなく、必要に応じて、より大きな網状部材を使用することもできる。   The mesh member is usually used in the form of a sheet, a film or a plate. The size of these members can be arbitrarily changed according to the end use or the size of the final product. For example, in the case of a solar cell, the size of the mesh member is usually in the range of about 1 mm to 200 cm, and preferably in the range of about 1 to 50 cm. In particular, in the case of the present invention, the mesh member can serve as a reinforcing material and can also ensure an appropriate flexibility. Therefore, a larger solar cell can be obtained with a larger yield by using a larger mesh member. It is noteworthy in that it can provide. Accordingly, the size of the mesh member as described above does not limit the scope of the present invention, and a larger mesh member can be used as necessary.

網状部材は、構造体の強化や放物線状メニスカスの形成といった所期の目的が達成される限り、その材料や材質に制限はない。網状部材は、液体である封止樹脂の押し上げによる変形や、封止樹脂の硬化収縮などに伴った変形を考慮した場合、それらの変形の度合いが小さくなるように、硬い材料からなるか、あるいは、厚みのある材料からなることが好ましい。通常、網状部材は、このような性質や加工性などを考慮した場合、金属材料から形成するのが有利である。また、網状部材は、特にその使用が界面制御による放物線状メニスカスの形成を目的としたものであるならば、金属材料である必要はなく、プラスチック材料やガラスなど、その他の材料も使用可能である。以下に列挙するものに限定されないが、適当な金属材料は、例えばアルミニウム、銅、ニッケル、銀、ステンレス鋼、鉄などを包含し、また、適当なプラスチック材料は、例えばポリイミド、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂などを包含する。これらの材料は、そのままで使用してもよく、さもなければ、任意の表面処理が施されていてもよい。   The net member is not limited in its material or material as long as the intended purpose of reinforcing the structure and forming a parabolic meniscus is achieved. The net-like member is made of a hard material so that the degree of deformation is reduced when considering deformation caused by pushing up the sealing resin, which is liquid, and deformation caused by curing shrinkage of the sealing resin, or It is preferably made of a thick material. Usually, it is advantageous to form the mesh member from a metal material in consideration of such properties and workability. In addition, the net member need not be a metal material, and other materials such as plastic materials and glass can also be used, particularly if the use is for the purpose of forming a parabolic meniscus by interface control. . Although not limited to those listed below, suitable metal materials include, for example, aluminum, copper, nickel, silver, stainless steel, iron and the like, and suitable plastic materials include, for example, polyimide, polycarbonate, acrylic resin, Including polyester resin and polyamide resin. These materials may be used as they are, or may be subjected to any surface treatment.

網状部材における開口部の加工は、任意の技法に従って行うことができる。例えば、網状部材を金属材料から形成する場合には、所定の厚さをもった金属シートなどをパンチ加工することなどによって、所望とする開口パターンをもった金属ネットを簡単に形成することができる。網状部材をプラスチック材料から形成する場合には、開口部に対応する突起部を有する金型を使用して溶融プラスチック材料を成形することによって、所望とするプラスチックネットを容易に形成することができる。   The opening of the mesh member can be processed according to any technique. For example, when the mesh member is formed of a metal material, a metal net having a desired opening pattern can be easily formed by punching a metal sheet having a predetermined thickness. . When the mesh member is formed from a plastic material, a desired plastic net can be easily formed by molding the molten plastic material using a mold having a protrusion corresponding to the opening.

具体的に説明すると、網状部材の開口パターンは、半導体微小粒、すなわち、得られる半球状レンズの最密充填を考慮して、例えば図3に示すように、正六角形の開口部を千鳥状に配列したハニカム構造であることが好ましい。この場合、網状部材は、ネットの形態であり、ネットの線幅は、概ね150μm程度であり、また、その厚さは、50〜200μm程度である。ネットの線幅については、液状で使用される封止樹脂の液面を押し下げるときにネットの上面を濡らさない程度の幅があればよいが、これについては、液面の押し下げ量に依存する。   More specifically, the opening pattern of the mesh member takes into account the close-packing of semiconductor microparticles, that is, the obtained hemispherical lens, for example, as shown in FIG. An arranged honeycomb structure is preferable. In this case, the net member is in the form of a net, the net line width is approximately 150 μm, and the thickness is approximately 50 to 200 μm. As for the line width of the net, there should be a width that does not wet the top surface of the net when the liquid surface of the sealing resin used in liquid form is pressed down, but this depends on the amount of the liquid surface pressed down.

本発明の好ましい1態様において、網状部材は、例えばアルミニウムや銀のような導電性の金属材料から形成されていることが好ましい。これらの金属材料は、電気伝導が良く、イオン化したものがシリコンの特性に重大な損失をもたらさないばかりでなく、光反射の面で有効に働くためである。   In a preferred embodiment of the present invention, the mesh member is preferably formed of a conductive metal material such as aluminum or silver. This is because these metal materials have good electrical conductivity, and the ionized material not only causes a significant loss in the properties of silicon but also works effectively in terms of light reflection.

また、網状部材は、少なくともその表面に光反射性が付与されていることが好ましい。網状部材が光反射性を有することで、太陽電池やその他の半導体装置に入射した光をより効果的に反射させ、発電効率をさらに改善することができるからである。光反射性を付与するための手段は限定されず、任意の表面処理を包含することができる。適当な表面処理法は、例えば、めっきなどの光沢処理や反射処理である。例えば、銅からなる部材の表面に銀めっきの薄い皮膜を形成することで、光反射性を高めることができる。   Further, it is preferable that the net member has light reflectivity at least on the surface thereof. This is because the net-like member has light reflectivity, so that light incident on the solar cell or other semiconductor device can be more effectively reflected, and the power generation efficiency can be further improved. The means for imparting light reflectivity is not limited, and any surface treatment can be included. A suitable surface treatment method is, for example, gloss treatment such as plating or reflection treatment. For example, light reflectivity can be improved by forming a thin film of silver plating on the surface of a member made of copper.

さらに、網状部材の側面については、特殊な処理をしない限り、フラットで鏡面に近いことが好ましい。ただし、入射光の反射にあたって指向性をもたせないようにする場合、散乱光となるように適度に荒れた面とすることも可能である。   Further, the side surface of the mesh member is preferably flat and close to a mirror surface unless special treatment is performed. However, in the case where the directivity is not given when reflecting incident light, it is possible to make the surface moderately rough so as to be scattered light.

さらにまた、網状部材は、少なくともその開口部において、網状部材及び半導体微小粒の封止に用いられる樹脂に対する濡れ性が制御され、正の親水性と負の親水性(撥水性)の2つの性質が調和された形で付与されていることが好ましい。例えば、網状部材の側面や底面に親水性あるいは撥水性を与える処理を行うことで、網状部材と封止樹脂の間の濡れを制御することができる。この処理は、未処理の場合と比較して、網状部材の線幅を狭くするのに効果的である。なお、網状部材の線幅が広すぎる場合には、入射光路の影になる場合もあるため、線幅の上限は、例えば太陽電池のセル構造により決定されるであろう。   Furthermore, the reticulate member has at least an opening portion, the wettability with respect to the resin used for sealing the reticulate member and the semiconductor fine particles is controlled, and has two properties of positive hydrophilicity and negative hydrophilicity (water repellency). Is preferably provided in a harmonized form. For example, wettability between the mesh member and the sealing resin can be controlled by performing a treatment for imparting hydrophilicity or water repellency to the side surface or bottom surface of the mesh member. This treatment is effective in narrowing the line width of the mesh member as compared with the case of no treatment. If the line width of the mesh member is too wide, it may be a shadow of the incident optical path, so the upper limit of the line width will be determined by the cell structure of the solar cell, for example.

支持体
上記した半導体微小粒及び網状部材は、それぞれ、本発明で配置板ともいう支持体に一時的に保持した状態で、用いられることが好ましい。換言すると、支持体は、仮止めに使用され、最終製品の中には含まれない部材であるので、任意の材料から形成することができる。通常、支持体は、半導体微小粒及び網状部材を担持したときに変形せず、取扱い性にも優れた各種の材料、例えば金属材料、プラスチック材料、ガラスやその他のセラミック材料などから平板の形で形成することができる。また、支持体は、廃棄することなく、繰り返し使用可能であることが好ましい。
Support The above-described semiconductor fine particles and the net-like member are preferably used in a state where they are temporarily held on a support, also referred to as an arrangement plate, in the present invention. In other words, since the support is a member used for temporary fixing and not included in the final product, it can be formed from any material. Usually, the support is not deformed when supporting the semiconductor fine particles and the net-like member, and is in the form of a flat plate from various materials excellent in handleability, such as metal materials, plastic materials, glass and other ceramic materials. Can be formed. Moreover, it is preferable that the support can be used repeatedly without being discarded.

また、支持体の片面には、半導体微小粒の位置決め、固定を容易にするため、半導体微小粒を一時的に仮止めすべき位置に、浅皿状の凹部もしくはくぼみあるいは細孔を予め設けられていることが好ましく、また、この凹部等には、予めあるいは使用の直前に、半導体微小粒を仮止めするのに好適な媒体、好ましくは粘着材、例えば接着剤や粘着性ペーストが微量で含まれることが好ましい。粘着材によって、半導体微小粒から支持体を分離するまでの間、半導体微小粒を支持体上に固定することができ、半導体微小粒−レンズ複合構造体を歩留まりよく製造できるからである。   In addition, on one side of the support, in order to facilitate positioning and fixing of the semiconductor fine particles, a shallow dish-shaped recess or depression or pore is provided in advance at a position where the semiconductor fine particles should be temporarily fixed. In addition, the recesses or the like contain a medium suitable for temporarily fixing the semiconductor fine particles in advance or immediately before use, preferably an adhesive material such as an adhesive or an adhesive paste in a trace amount. It is preferred that This is because the semiconductor fine particles can be fixed on the support until the support is separated from the semiconductor fine particles by the adhesive, and the semiconductor fine particle-lens composite structure can be manufactured with high yield.

シリコン微小粒(ここでは、ティアドロップ形のシリコン微小粒)を使用した一例を示すと、千鳥状に孔の開いた石英ガラス製の配置板を支持体として用意する。次いで、配置板の細孔にシリコン微小粒の角を入れるようにしてシリコン微小粒を配置する。配置板を逆さまにしたときにシリコン微小粒が落下しないように、配置板の細孔をうすくグリースで埋めておく。   An example of using silicon microparticles (here, teardrop-type silicon microparticles) is provided as an arrangement plate made of quartz glass having holes in a staggered pattern. Next, the silicon fine particles are arranged so that the corners of the silicon fine particles are put in the pores of the arrangement plate. In order to prevent silicon fine particles from falling when the arrangement plate is turned upside down, the pores of the arrangement plate are filled with light grease.

支持体の片面では、網状部材を仮止めするために接合材も用いられる。ここで使用する接合材は、網状部材を安定に仮止めできる限り、特に限定されるものではなく、例えば両面粘着テープやグリースなどを包含する。例えば、金属ネットを両面粘着テープにより支持体に貼り付け、固定する。   A bonding material is also used on one side of the support to temporarily fix the mesh member. The bonding material used here is not particularly limited as long as it can stably temporarily fix the mesh member, and includes, for example, a double-sided pressure-sensitive adhesive tape or grease. For example, a metal net is attached to a support with a double-sided adhesive tape and fixed.

また、スペーサーも支持体の片面で用いられる。スペーサーは、以下に詳細に説明するが、半導体微小粒−レンズ複合構造体の製造において、金型により形成される半球状レンズ体の中心とシリコン微小粒の位置を光学的な条件を考慮して最適な位置決めを行う際に、正確な位置調整のために有用である。スペーサーは、他の部材と同様にいろいろな材料から形成することができるが、通常、例えばポリイミドなどのプラスチック材料から成形によって形成するのが有用である。   A spacer is also used on one side of the support. The spacer will be described in detail below. In the manufacture of the semiconductor microparticle-lens composite structure, the center of the hemispherical lens body formed by the mold and the position of the silicon microparticles are considered in consideration of optical conditions. This is useful for accurate position adjustment when performing optimum positioning. The spacer can be formed from various materials like other members, but it is usually useful to form the spacer by molding from a plastic material such as polyimide.

本発明は、半導体微小粒構造体の他に、それを使用した半導体微小粒−レンズ複合構造体にある。半導体微小粒−レンズ複合構造体は、半導体装置の形態により接近したものであり、前記した半導体微小粒構造体を「第1の半導体装置前駆体」と呼ぶことに対応して、「第2の半導体装置前駆体」と呼ぶことができる。   The present invention resides in a semiconductor fine particle-lens composite structure using the semiconductor fine particle structure in addition to the semiconductor fine particle structure. The semiconductor microparticle-lens composite structure is closer to the form of the semiconductor device, and in response to the above-described semiconductor microparticle structure being referred to as a “first semiconductor device precursor”, It can be called a “semiconductor device precursor”.

本発明による半導体微小粒−レンズ複合構造体は、上記したような、本発明による半導体微小粒構造体と、半導体微小粒の外周面のほぼ半分を占有する第1の領域及び網状部材を封止した光透過性樹脂からなる封止部材とを含んでなることを特徴とする。半導体微小粒構造体の詳細は、前記した通りであるので、ここでの繰り返しの説明を省略する。   The semiconductor fine particle-lens composite structure according to the present invention seals the semiconductor fine particle structure according to the present invention as described above, the first region that occupies almost half of the outer peripheral surface of the semiconductor fine particle, and the mesh member. And a sealing member made of a light-transmitting resin. Since the details of the semiconductor fine grain structure are as described above, repeated description thereof is omitted here.

図2は、図1の半導体微小粒構造体を使用した作製された本発明による半導体微小粒−レンズ複合構造体の一例であり、よって、シリコン微小粒を使用した太陽電池の製造に用いることができる。半導体微小粒−レンズ複合構造体20は、支持体4を取り除いた後の半導体微小粒構造体10(図1を参照)の半導体微小粒1の近傍を封止部材5で所定のパターンで封止したことを特徴とする。封止部材5は、その全体で集光層を形成するとともに、半導体微小粒1の第1の領域(網状部材2よりも下方の領域)において、その半導体微小粒1の表面を所定の厚さで被覆して半球状レンズ体15を構成している。   FIG. 2 is an example of a semiconductor fine particle-lens composite structure according to the present invention produced using the semiconductor fine particle structure of FIG. 1, and therefore, it can be used for manufacturing a solar cell using silicon fine particles. it can. The semiconductor fine particle-lens composite structure 20 seals the vicinity of the semiconductor fine particles 1 of the semiconductor fine particle structure 10 (see FIG. 1) after removing the support 4 with a sealing member 5 in a predetermined pattern. It is characterized by that. The sealing member 5 forms a condensing layer as a whole, and in the first region of the semiconductor microparticle 1 (region below the mesh member 2), the surface of the semiconductor microparticle 1 has a predetermined thickness. The hemispherical lens body 15 is formed by coating with

封止部材5は、半導体微小粒1の第1の領域とは反対側の第2の領域(網状部材2よりも上方の領域)において、太陽電池やその他の半導体装置を構成するための電極やその他の構成要素を形成するため、半導体微小粒1を被覆しないで、露出した外周面を規定している。また、封止部材5は、同じ第2の領域において、封止部材5に入射した光を反射して半導体微小粒1に集中させるための光反射体を形成するため、隣接した半導体微小粒1の間において、網状部材2あるいはその近傍に頂点pを有する放物線状メニスカス16を規定している。放物線状メニスカス16の形成は、以下において説明するように、硬化前の液状の封止樹脂の表面張力に由来している。さらに、図2においては図示しないが、第2の領域において、半導体微小粒1の外周面及び半導体微小粒1に隣接した封止部材5の表面は、それらの表面を被覆した例えば銀めっき膜などの反射膜をさらに有していることが好ましい。この反射膜によって、封止部材5に入射した光を半導体微小粒1に集中させる作用をより一層高めることができるからである。   The sealing member 5 includes electrodes for constituting a solar cell and other semiconductor devices in a second region (region above the mesh member 2) opposite to the first region of the semiconductor microparticles 1. In order to form other components, the exposed outer peripheral surface is defined without covering the semiconductor fine particles 1. Further, the sealing member 5 forms a light reflector for reflecting the light incident on the sealing member 5 and concentrating it on the semiconductor fine particles 1 in the same second region. A parabolic meniscus 16 having a vertex p at or near the mesh member 2 is defined. The formation of the parabolic meniscus 16 is derived from the surface tension of the liquid sealing resin before curing, as will be described below. Further, although not shown in FIG. 2, in the second region, the outer peripheral surface of the semiconductor microparticle 1 and the surface of the sealing member 5 adjacent to the semiconductor microparticle 1 are, for example, a silver plating film covering these surfaces. It is preferable to further have a reflective film. This is because the effect of concentrating the light incident on the sealing member 5 on the semiconductor microparticles 1 can be further enhanced by this reflective film.

封止部材は、最終製品である太陽電池やその他の半導体装置において使用したときに十分に高い光透過性を示す材料からなることが好ましい。例えば、太陽電池では、この封止部材から構成されるレンズ体に外部からの光線が入射し、効率よく半導体微小粒に入射する必要があるからである。換言すると、封止部材は、高い透明性=半導体装置の動作に十分な光透過性が得られるレベルの透明度を有することが必要である。よって、封止部材は、得られる硬化物が高い透明性を示す任意の硬化性樹脂から形成することができる。また、硬化性樹脂は、その硬化のメカニズムに応じて、光硬化性樹脂であってもよく、熱硬化性樹脂であってもよい。例えば、硬化時間の短縮などを希望する場合には、以下に列挙するものに限定されるわけではないが、光硬化性樹脂、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、及びこれらの各種変性樹脂などのUV硬化性の樹脂、あるいは例えばアクリル系樹脂などの電子線硬化性の樹脂を使用することが推奨される。一方、熱硬化性樹脂としては、以下に列挙するものに限定されるわけではないが、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などを挙げることができる。   The sealing member is preferably made of a material exhibiting sufficiently high light transmittance when used in a solar cell or other semiconductor device as a final product. This is because, for example, in a solar cell, a light beam from the outside needs to enter the lens body constituted by the sealing member and efficiently enter semiconductor fine particles. In other words, the sealing member needs to have high transparency = transparency at such a level that light transmission sufficient for the operation of the semiconductor device can be obtained. Therefore, the sealing member can be formed from any curable resin in which the obtained cured product exhibits high transparency. The curable resin may be a photocurable resin or a thermosetting resin depending on the curing mechanism. For example, when it is desired to shorten the curing time, it is not limited to those listed below, but UV curing of photo-curing resins such as acrylic resins, epoxy resins, and various modified resins thereof. It is recommended to use a curable resin or an electron beam curable resin such as an acrylic resin. On the other hand, the thermosetting resin is not limited to those listed below, but examples thereof include an acrylic resin and an epoxy resin.

本発明の実施において、上述のような硬化性樹脂は、適度な粘性を有する液体であることが好ましい。硬化性樹脂は、通常、形成を目的とする半球状レンズ体に対応する形状及び寸法を有する凹部あるいはキャビティを備えた金型に注型して用いられるからである。液状の硬化性樹脂の粘度は、広い範囲で変更し得るけれども、通常、1,000P未満のものが好ましく、さらに好ましくは、40P近傍である。硬化性樹脂の粘度が高すぎると、取扱い性が低下し、脱泡などが困難になる。   In the practice of the present invention, the curable resin as described above is preferably a liquid having an appropriate viscosity. This is because the curable resin is usually used by being cast into a mold having a recess or cavity having a shape and size corresponding to a hemispherical lens body to be formed. Although the viscosity of the liquid curable resin can be changed in a wide range, it is usually preferably less than 1,000 P, and more preferably around 40 P. When the viscosity of the curable resin is too high, the handleability is lowered, and defoaming or the like becomes difficult.

さらに加えて、硬化性樹脂は、それから形成される封止部材が密着されるべき部材、例えば半導体微小粒(例えばシリコン微小粒)のシリコンや酸化チタン膜との接着力が強いことや、シリコン微小粒への這い上がり力が大きすぎないこと、ミラー面となる表面の硬化性が十分であること、吸水率が小さいこと、線膨張係数が大きすぎないこと、硬化収縮率が大きすぎないこと、厚さが薄い状態でも脆くないこと、できればタフであること、有毒成分が存在しないこと、などが望ましい。   In addition, the curable resin has a strong adhesive force with a silicon or titanium oxide film of a semiconductor fine particle (for example, silicon fine particle) to which a sealing member formed therefrom is to be adhered, The craving force on the grains is not too high, the curability of the mirror surface is sufficient, the water absorption is low, the linear expansion coefficient is not too high, the cure shrinkage is not too high, It is desirable that it is not brittle even in a thin state, is tough if possible, and is free of toxic components.

図4は、本発明の半導体微小粒−レンズ複合構造体を網状部材の側から撮影した写真であり、図示の例では、正六角形の開口を千鳥状に配列したハニカム構造をもったアルミニウム製のネットを網状部材として使用している。また、説明のため、正六角形の開口の一部には半導体微小粒(シリコン微小粒)を配列していないが、図から理解されるように、それぞれのシリコン微小粒は、開口のほぼ中央に位置しており、しかもネットとは接触していない。   FIG. 4 is a photograph of the semiconductor fine particle-lens composite structure of the present invention taken from the side of the mesh member. In the example shown in the figure, an aluminum product having a honeycomb structure in which regular hexagonal openings are arranged in a staggered manner. A net is used as a mesh member. Also, for the sake of explanation, semiconductor fine particles (silicon fine particles) are not arranged in a part of the regular hexagonal opening, but as can be understood from the figure, each silicon fine particle is located at substantially the center of the opening. Located and not in contact with the net.

図5は、網状部材を使用して作製した本発明の半導体微小粒−レンズ複合構造体において、その半導体微小粒1の近傍における封止樹脂5の液面プロファイルを模式的に示したものであり、また、図6は、網状部材を使用して作製した半導体微小粒−レンズ複合構造体において、注型した液状封止樹脂の半導体微小粒近傍における実際の液面プロファイルを示した拡大写真(100倍)である。この写真は、封止樹脂を硬化させた後にセルを切断、研磨することで封止樹脂の形状をマイクロスコープで観察した結果である。なお、図6では、セルの研削の過程で半導体微小粒から電極部分が除去されている。   FIG. 5 schematically shows the liquid level profile of the sealing resin 5 in the vicinity of the semiconductor fine particles 1 in the semiconductor fine particle-lens composite structure of the present invention produced using a net-like member. FIG. 6 is an enlarged photograph (100) showing an actual liquid level profile in the vicinity of the semiconductor fine particles of the cast liquid encapsulating resin in the semiconductor fine particle-lens composite structure produced using the mesh member. Times). This photograph is a result of observing the shape of the sealing resin with a microscope by cutting and polishing the cell after curing the sealing resin. In FIG. 6, the electrode portion is removed from the semiconductor fine particles in the process of grinding the cell.

これらの図面から理解されるように、本発明に従って網状部材を使用して本発明の半導体微小粒−レンズ複合構造体を作製した場合には、網状部材2の上面を頂点pとする深い凹部(放物線状メニスカス)を隣接した半導体微小粒1の間の封止樹脂5において形成することができる。ここで、半導体微小粒1の形状を、角部を除いて球に近似するとき、その直径が1mmであるとき、放物線状メニスカス16の頂点pから半導体微小粒1の上端までの距離hは、約550μm程度までとれる。また、例えば距離hが500μmであるとすると、放物線状メニスカス16の深さm、すなわち、放物線状メニスカス16の頂点pから封止樹脂5の半導体微小粒1に這い上がった上端までの距離は、約250μmである。なお、これらの数値は、放物線状メニスカスの形成(液状封止樹脂の液面の押し下げ)時、それぞれの距離をマイクロスコープを用いて、液面の押し下げ現象を真横から観察することにより測定した結果である。なお、かかる測定値は、図6の写真からも評価可能である。   As can be understood from these drawings, when the semiconductor fine particle-lens composite structure of the present invention is manufactured using the mesh member according to the present invention, a deep concave portion having the apex p on the upper surface of the mesh member 2 ( (Parabolic meniscus) can be formed in the sealing resin 5 between the adjacent semiconductor microparticles 1. Here, when the shape of the semiconductor microparticle 1 is approximated to a sphere excluding corners, when the diameter is 1 mm, the distance h from the apex p of the parabolic meniscus 16 to the upper end of the semiconductor microparticle 1 is It can be taken up to about 550 μm. For example, when the distance h is 500 μm, the depth m of the parabolic meniscus 16, that is, the distance from the apex p of the parabolic meniscus 16 to the upper end of the encapsulating resin 5 of the semiconductor fine particles 1 is About 250 μm. In addition, these numerical values are the results of measuring each distance by using a microscope and observing the phenomenon of pushing down the liquid level from the side when forming a parabolic meniscus (pressing down the liquid level of the liquid sealing resin). It is. Such measured values can also be evaluated from the photograph in FIG.

本発明によれば、上記したように、光反射に好適な深さをもった放物線状メニスカスを容易にかつ正確に、しかも多数の半導体微小粒について一括して形成することができ、さらには、得られる放物線状メニスカスのパターン及びその深さを、網状部材及び半導体微小粒の形状、構成、配置状態を変更することによって容易に制御することができる。   According to the present invention, as described above, a parabolic meniscus having a depth suitable for light reflection can be easily and accurately formed on a large number of semiconductor microparticles, and moreover, The pattern and depth of the parabolic meniscus obtained can be easily controlled by changing the shape, configuration, and arrangement state of the net-like member and the semiconductor fine particles.

図7は、本発明例である図5に対応するが、比較のために網状部材を使用しないで作製した半導体微小粒−レンズ複合構造体において、半導体微小粒1の近傍における封止樹脂5の液面プロファイルを模式的に示したものである。また、図8は、本発明例である図6に対応するが、比較のために網状部材を使用しないで作製した半導体微小粒−レンズ複合構造体において、注型した液状封止樹脂の半導体微小粒近傍における液面プロファイルを示した拡大写真(100倍)である。なお、図8では、写真の上側に半導体微小粒の角部がでているために露出部分が大きく観察されるが、図5及び図6の例と対比するため、図7に図示したように、半導体微小粒を直径約1mmの球体でフィッティングして寸法測定を行った。   FIG. 7 corresponds to FIG. 5 which is an example of the present invention, but in a semiconductor microparticle-lens composite structure manufactured without using a mesh member for comparison, the sealing resin 5 in the vicinity of the semiconductor microparticle 1 is shown. A liquid level profile is shown typically. FIG. 8 corresponds to FIG. 6 which is an example of the present invention, but for comparison, a semiconductor microparticle-lens composite structure manufactured without using a net-like member was casted with a liquid encapsulating resin semiconductor microparticle. It is an enlarged photograph (100 times) which showed the liquid level profile in the grain vicinity. In FIG. 8, since the corners of the semiconductor fine grains appear on the upper side of the photograph, the exposed part is observed to be large, but for comparison with the examples of FIGS. 5 and 6, as shown in FIG. The semiconductor microparticles were fitted with a sphere having a diameter of about 1 mm, and the dimensions were measured.

これらの図面から理解されるように、従来の手法に従って網状部材を使用しないで半導体微小粒−レンズ複合構造体を作製した場合には、隣接した半導体微小粒1の間の封止樹脂5の表面はごく浅い窪みしか形成することができず、本発明のように、深い凹部(放物線状メニスカス)を形成することは不可能である。実際、半導体微小粒1の直径が約1mmであるとき、封止樹脂5の液面の最下位から半導体微小粒1の上端までの距離hは、約250μmであり、また、封止樹脂5の液面の最下位から封止樹脂5の半導体微小粒1に這い上がった上端までの距離mは、約50μmである。   As understood from these drawings, when a semiconductor fine particle-lens composite structure is produced without using a mesh member according to the conventional method, the surface of the sealing resin 5 between adjacent semiconductor fine particles 1 Only a very shallow depression can be formed, and it is impossible to form a deep recess (parabolic meniscus) as in the present invention. Actually, when the diameter of the semiconductor microparticle 1 is about 1 mm, the distance h from the lowest level of the liquid surface of the sealing resin 5 to the upper end of the semiconductor microparticle 1 is about 250 μm. The distance m from the lowest level of the liquid level to the upper end of the encapsulating resin 5 that craws up with the semiconductor fine particles 1 is about 50 μm.

また、本発明は、上記した本発明の半導体微小粒−レンズ複合構造体を備えた半導体装置にある。本発明の半導体装置は、本発明の半導体微小粒−レンズ複合構造体を備える限り特に限定されないが、好ましくは、例えば、太陽電池、発光ダイオード、光学センサーなどである。   The present invention also resides in a semiconductor device provided with the above-described semiconductor fine particle-lens composite structure of the present invention. The semiconductor device of the present invention is not particularly limited as long as it includes the semiconductor fine particle-lens composite structure of the present invention, but preferably a solar cell, a light emitting diode, an optical sensor, or the like.

本発明の半導体装置は、さらに好ましくは、太陽電池である。本発明の太陽電池は、その主要部に本発明の半導体微小粒−レンズ複合構造体を有し、かつ半導体微小粒のそれぞれの表面にp極及びn極が形成されている以外は、常用の太陽電池と同様な構成を有することができる。なお、太陽電池の一般的な構成等は、特許文献、技術文献などに詳細に説明されているので、ここでの説明を省略する。   The semiconductor device of the present invention is more preferably a solar cell. The solar cell of the present invention has a semiconductor fine particle-lens composite structure of the present invention in its main part, and a p-electrode and an n-electrode are formed on the respective surfaces of the semiconductor microparticles. A structure similar to that of a solar cell can be provided. In addition, since the general structure etc. of a solar cell are demonstrated in detail in patent documents, technical literature, etc., description here is abbreviate | omitted.

図9は、本発明による太陽電池(部分)の好ましい一形態を示した断面図である。太陽電池30は、その表面に透明な封止部材5から形成された半球状レンズ体15を備えており、上方から光(hν)が入射する。太陽電池30に入射した光は、ニッケル、銀などから蒸着によって形成された反射膜31で反射され、半導体微小粒1に集中的に集められ、発電に寄与することができる。また、太陽電池30は、保護層32、絶縁層33、電極層34を備えている。保護層32は、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂などの任意の樹脂から形成することができ、絶縁層33は、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂などの任意の絶縁性樹脂から形成することができ、電極層34は、例えばアルミニウム、銀などの任意の導体金属から形成するかもしくは導体金属を備えた任意の素材から形成することができる。これらの層は、スパッタリング、真空蒸着などの常用の成膜技術を使用して容易に形成することができる。さらに、図面の簡略化のために省略されているが、従来の太陽電池と同様に、その他の層や部品等を備えていてもよい。例えば、半球状レンズ体15の上面(矢印で示される太陽光側)は、図示しないが、光透過性及び耐候性をもった保護シートで覆われていてもよい。   FIG. 9 is a cross-sectional view showing a preferred embodiment of a solar cell (part) according to the present invention. The solar cell 30 includes a hemispherical lens body 15 formed of a transparent sealing member 5 on the surface, and light (hν) enters from above. Light incident on the solar cell 30 is reflected by the reflective film 31 formed by vapor deposition from nickel, silver or the like, and is concentrated on the semiconductor microparticles 1 and can contribute to power generation. The solar cell 30 includes a protective layer 32, an insulating layer 33, and an electrode layer 34. The protective layer 32 can be formed from an arbitrary resin such as an acrylic resin or an epoxy resin, and the insulating layer 33 can be formed from an arbitrary insulating resin such as a polyimide resin or an epoxy resin. 34 can be formed of any conductive metal such as aluminum or silver, or can be formed of any material provided with a conductive metal. These layers can be easily formed using a conventional film forming technique such as sputtering or vacuum deposition. Furthermore, although omitted for simplification of the drawings, other layers, parts, and the like may be provided in the same manner as a conventional solar cell. For example, although not shown, the upper surface of the hemispherical lens body 15 (the sunlight side indicated by an arrow) may be covered with a protective sheet having light transmittance and weather resistance.

図示のような本発明の太陽電池を使用すると、極めて効率のよい光反射形状を与えることのできる深さを持った放物線状メニスカスの形成などに由来して、半導体微小粒の受光量を顕著に高めることができ、よって、太陽電池の発光効率も顕著に高めることができる。なお、この効果については、以下に参照して説明する図15の光線図から容易に理解することができるであろう。   When the solar cell of the present invention as shown in the figure is used, the amount of light received by the semiconductor microparticles is remarkably derived from the formation of a parabolic meniscus having a depth capable of giving an extremely efficient light reflection shape. Therefore, the luminous efficiency of the solar cell can be significantly increased. This effect can be easily understood from the ray diagram of FIG. 15 described below.

さらに、本発明は、複数個の半導体微小粒を一括して樹脂封止する方法にある。本発明の樹脂封止方法は、半導体微小粒を含むいろいろな構造体の製造に有利に使用することができるが、特に、上記したような本発明の半導体微小粒−レンズ複合構造体の製造に有利に使用することができる。   Furthermore, the present invention resides in a method for encapsulating a plurality of semiconductor fine particles at once. The resin sealing method of the present invention can be advantageously used for the production of various structures containing semiconductor fine particles, and in particular for the production of the semiconductor fine particle-lens composite structure of the present invention as described above. It can be used advantageously.

本発明による樹脂封止方法は、下記の工程:
複数個の半導体微小粒を平面状に所定の間隔で配置すること、
網目状に配置された複数個の開口部を有する網状部材を前記半導体微小粒に重ね合わせ、前記網状部材のそれぞれの開口部に前記半導体微小粒を、それらの半導体微小粒のほぼ中央の位置でかつ非接触で配置した半導体微小粒構造体を形成すること、
前記半導体微小粒構造体の樹脂封止されるべき部分に硬化性樹脂を未硬化の状態で接触させること、及び
前記半導体微小粒構造体と前記硬化性樹脂の接触状態を維持した状態で、前記硬化性樹脂を硬化させて封止部材を形成すること
を順次実施することによって有利に実施することができる。
The resin sealing method according to the present invention includes the following steps:
Disposing a plurality of semiconductor fine particles in a plane at a predetermined interval;
A net-like member having a plurality of openings arranged in a mesh shape is overlaid on the semiconductor fine particles, and the semiconductor fine particles are placed in respective openings of the net-like member at a position substantially at the center of the semiconductor fine particles. And forming a semiconductor fine grain structure arranged in a non-contact manner,
In a state where the curable resin is brought into contact with the portion to be resin-sealed of the semiconductor fine particle structure in an uncured state, and in a state where the contact state between the semiconductor fine particle structure and the curable resin is maintained, Curing the curable resin to form the sealing member can be advantageously carried out by sequentially carrying out.

上記の樹脂封止方法において、複数個の半導体微小粒を平面状に所定の間隔で配置する工程では、前記したように、半導体微小粒を仮止めするための支持体を使用するのが有利である。また、この支持体は、網状部材を半導体微小粒に重ね合わる際にも、網状部材の仮止め手段として有利に使用することができる。支持体は、上記の一連の工程を経て半導体微小粒−レンズ複合構造体を形成した後、取り外して、必要に応じて再使用することができる。   In the above resin sealing method, in the step of arranging a plurality of semiconductor fine particles at a predetermined interval in a plane, it is advantageous to use a support for temporarily fixing the semiconductor fine particles as described above. is there. Moreover, this support body can be advantageously used as a temporary fixing means for the mesh member when the mesh member is superimposed on the semiconductor fine particles. The support can be removed and reused as necessary after forming the semiconductor fine particle-lens composite structure through the above-described series of steps.

また、本発明の樹脂封止方法において、硬化性樹脂は、上記したように、熱硬化性樹脂であってもよく、あるいは光硬化性樹脂であってもよい。   In the resin sealing method of the present invention, the curable resin may be a thermosetting resin or a photocurable resin as described above.

さらに、樹脂接触工程においては、硬化性樹脂を含む金型に半導体微小粒構造体を押し込むことが好ましい。しかし、その他の成形法を使用するのであれば、このような手法でなくて、使用される成形法に適合した手法を任意に使用することができる。   Furthermore, in the resin contact step, it is preferable to push the semiconductor fine grain structure into a mold containing a curable resin. However, if another molding method is used, a method suitable for the molding method to be used can be arbitrarily used instead of such a method.

さらにまた、樹脂硬化工程においては、半導体微小粒の外周面のほぼ半分を占有する第1の領域を所定の厚さで封止した樹脂から形成される半球状レンズ体と、相隣れる半導体微小粒の間において樹脂の表面張力により形成された、網状部材を頂点とする放物線状メニスカスとを備えている樹脂封止部材を形成することが好ましい。   Furthermore, in the resin curing step, a hemispherical lens body formed from a resin in which the first region occupying almost half of the outer peripheral surface of the semiconductor microparticles is sealed with a predetermined thickness, and adjacent semiconductor microparticles. It is preferable to form a resin sealing member provided with a parabolic meniscus having a net-like member at the apex formed by the surface tension of the resin between the grains.

図10は、本発明の樹脂封止方法に基づく半導体微小粒−レンズ複合構造体の製造方法の好ましい一態様を順を追って示したものである。ここで、半導体微小粒−レンズ複合構造体は、特にシリコン太陽電池の製造のために設計されたものであり、したがって、半導体微小粒は、シリコン微小粒である。   FIG. 10 sequentially shows a preferred embodiment of a method for producing a semiconductor fine particle-lens composite structure based on the resin sealing method of the present invention. Here, the semiconductor microparticle-lens composite structure is specifically designed for the manufacture of silicon solar cells, and therefore the semiconductor microparticle is a silicon microparticle.

最初に、図10(A)に示すシリコン微小粒構造体10を作製する。ここで、シリコン微小粒1は、溶融したシリコンを15m程度の高さからアルゴン雰囲気中を自由落下させることで作製する。シリコン微小粒1の直径は、約1mmである。得られたシリコン微小粒1において、リン拡散によりn層を形成し、同時にnp接合を形成する。水素と窒素の混合ガスにより、結晶粒界の不純物を不活性化してから、酸化を行い、薄いシリコン酸化膜を形成し、さらに続けて酸化チタン膜を反射防止膜として形成する。   First, the silicon fine grain structure 10 shown in FIG. Here, the silicon fine particles 1 are produced by free-falling molten silicon in an argon atmosphere from a height of about 15 m. The diameter of the silicon microparticle 1 is about 1 mm. In the obtained silicon microparticle 1, an n layer is formed by phosphorus diffusion and an np junction is simultaneously formed. After inactivating impurities at the crystal grain boundaries with a mixed gas of hydrogen and nitrogen, oxidation is performed to form a thin silicon oxide film, and subsequently a titanium oxide film is formed as an antireflection film.

次いで、千鳥状に孔の開いた石英ガラス製の支持体(ガラスプレート)4を用意し、それぞれの孔に先に作製したシリコン微小粒1の角の部分を差し込むようにしてシリコン微小粒1を配置する。なお、ガラスプレート4を逆さまにしたときにシリコン微小粒1が落下しないようにするため、ガラスプレート4の孔に対してグリースを薄く埋めておく。シリコン微小粒1の配置が完了した後、網状部材(正六角形の開口をもったアルミニウム製のネット)2を両面粘着テープ13によりガラスプレート4に貼り付け、固定する。ここで、ガラスプレート4のシリコン微小粒1がハニカム状のネット2の中心部にくるように位置合わせを行う。また、ネット2の固定に両面粘着テープ13を使用しているが、代わりに、接着剤やグリースを使用してもよい。また、ガラスプレート4にネット2を固定する方法に代えて、ネット2をガラスプレート4とは独立に設置することも可能である。その場合は、後段の工程で使用するシリコン微小粒−レンズ複合構造体作製用の金型との配置なども考慮した治具が必要になる。なお、金型により形成される半球状レンズ体の中心とシリコン微小粒の位置は光学的な条件により最適な位置が定まるので、この位置調整のため、プラスチック製のスペーサー3もガラスプレート4に取り付ける。   Next, a support (glass plate) 4 made of quartz glass having holes in a staggered manner is prepared, and the silicon microparticles 1 are formed by inserting the corner portions of the silicon microparticles 1 prepared previously into the respective holes. Deploy. In order to prevent the silicon microparticles 1 from falling when the glass plate 4 is turned upside down, the grease is thinly buried in the holes of the glass plate 4. After the arrangement of the silicon microparticles 1 is completed, a mesh member (aluminum net having a regular hexagonal opening) 2 is attached and fixed to the glass plate 4 with a double-sided adhesive tape 13. Here, alignment is performed so that the silicon microparticles 1 of the glass plate 4 come to the center of the honeycomb net 2. Moreover, although the double-sided adhesive tape 13 is used for fixing the net 2, an adhesive or grease may be used instead. Further, instead of the method of fixing the net 2 to the glass plate 4, the net 2 can be installed independently of the glass plate 4. In that case, a jig is also required in consideration of the arrangement with a mold for producing a silicon microparticle-lens composite structure used in a subsequent process. In addition, since the optimum position of the center of the hemispherical lens body formed by the mold and the silicon microparticles is determined by optical conditions, the plastic spacer 3 is also attached to the glass plate 4 for this position adjustment. .

また、図10(A)に示すシリコン微小粒−レンズ複合構造体作製用の金型21を作製する。金型21は、目的とする半球状レンズ体に対応する形状及び寸法をもった凹部を備えたもので、スチールのワイヤカット加工によって正確な寸法で作製することができる。次いで、金型21の樹脂注加面にフッ素系の離型材を吹き付けた後、ふき取り処理をする。金型21の離型処理を完了した後、封止樹脂を保持する枠22を金型22に取り付け、必要な量の液状封止樹脂5を注加する。ここで、液状封止樹脂5は、紫外線硬化性の樹脂である。   Further, a mold 21 for producing a silicon microparticle-lens composite structure shown in FIG. The mold 21 is provided with a concave portion having a shape and a dimension corresponding to a target hemispherical lens body, and can be manufactured with an accurate dimension by wire cutting of steel. Next, after a fluorine-based release material is sprayed on the resin injection surface of the mold 21, a wiping process is performed. After completing the mold release process of the mold 21, a frame 22 holding the sealing resin is attached to the mold 22, and a necessary amount of the liquid sealing resin 5 is poured. Here, the liquid sealing resin 5 is an ultraviolet curable resin.

引き続いて、図10(A)に示すように、直角の出ている2辺を有した治具(図示せず)に、金型21とガラスプレート4の辺をそれぞれあわせて、位置にずれが生じないようにしながら、ガラスプレート4を金型21の上に降ろしていく。液状封止樹脂5の液面にシリコン微粒子1が接した瞬間に封止樹脂5の盛り上がりが起きるが、これは、ネット2により抑制される。設定した深さまでガラスプレート4を降ろすことで、封止樹脂5の自由界面がシリコン微小粒1とネット2の間に形成されることとなる。なお、本発明の場合、金型21の上面を基準として、ガラスプレート4にスペーサー3を取り付けてあるため、液状封止樹脂5の液面制御は簡単である。   Subsequently, as shown in FIG. 10 (A), the mold 21 and the side of the glass plate 4 are aligned with a jig (not shown) having two sides that are perpendicular to each other, and the position is shifted. The glass plate 4 is lowered onto the mold 21 while preventing it from occurring. Swelling of the sealing resin 5 occurs at the moment when the silicon fine particles 1 come into contact with the liquid surface of the liquid sealing resin 5, but this is suppressed by the net 2. By lowering the glass plate 4 to the set depth, a free interface of the sealing resin 5 is formed between the silicon microparticles 1 and the net 2. In the case of the present invention, since the spacer 3 is attached to the glass plate 4 with the upper surface of the mold 21 as a reference, the liquid level control of the liquid sealing resin 5 is simple.

液状封止樹脂5の液面の安定化が確認された後、図10(B)に示すように、シリコン微小粒構造体10のガラスプレート4を介して上方から紫外線(hν)を照射し、液状封止樹脂5を硬化させる。   After the stabilization of the liquid surface of the liquid sealing resin 5 is confirmed, as shown in FIG. 10B, ultraviolet rays (hν) are irradiated from above through the glass plate 4 of the silicon microparticle structure 10, The liquid sealing resin 5 is cured.

液状封止樹脂5の効果が確認された後、不要となったガラスプレート4をネット用のスペーサー3とともに取り外す。金型21から成形物を取り出すと、図10(C)に示すように、目的とするシリコン微小粒−レンズ複合構造体20が得られる。   After the effect of the liquid sealing resin 5 is confirmed, the glass plate 4 that has become unnecessary is removed together with the spacer 3 for the net. When the molded product is taken out from the mold 21, the target silicon microparticle-lens composite structure 20 is obtained as shown in FIG.

以上、図10において、半導体微小粒としてその典型例であるほぼ球形のシリコン微小粒(球状シリコン結晶)を使用してシリコン微小粒−レンズ複合構造体の製造を説明した。しかし、上記したようにシリコン微小粒はその他の形態でもよいので、以下、ティアドロップ型のシリコン微小粒を使用してシリコン微小粒−レンズ複合構造体を製造する方法を説明する。なお、ティアドロップ型のシリコン微小粒を使用した場合には、それぞれの微小粒に先端が尖った角形頂部(以下、「角部」という)と、それとは反対側の球面をもった底部(以下、「球部」という)とがあるので、シリコン微小粒の作製時、シリコン微小粒の角部を封止樹脂に埋め込んだ形で封止する通常配向方式と、シリコン微小粒の球部分を封止樹脂に埋め込んだ形で封止する反転配向方式の2方式を使い分けることが好ましい。なお、以下では特にシリコン微小粒を参照して本発明を説明するが、その他の半導体微小粒においても下記の方法を利用できることは言うまでもない。   As described above, in FIG. 10, the production of the silicon microparticle-lens composite structure using the substantially spherical silicon microparticle (spherical silicon crystal) as a typical example of the semiconductor microparticle has been described. However, as described above, since the silicon fine particles may have other forms, a method of manufacturing a silicon fine particle-lens composite structure using teardrop type silicon fine particles will be described below. In addition, when teardrop type silicon micro-grains are used, each micro-grain has a square top with a sharp tip (hereinafter referred to as “corner”) and a bottom with a spherical surface on the opposite side (hereinafter referred to as “corner”). Therefore, when manufacturing silicon microparticles, the normal orientation method in which the corners of the silicon microparticles are embedded in a sealing resin and the spheres of the silicon microparticles are sealed. It is preferable to properly use two methods of the reverse orientation method of sealing in a form embedded in a stop resin. In the following, the present invention will be described with particular reference to silicon fine particles, but it goes without saying that the following method can also be used for other semiconductor fine particles.

通常配向方式
通常配向方式では、配列板上にシリコン微小粒を予め配列した後、それぞれのシリコン微小粒を相方の支持体(紫外線透過性の板状の部材からなる;シリコン微小粒を一時的に保持した後、転写するために用いられるので、転写板とも呼ばれる)に一括して移動させる。得られたシリコン微小粒付きの支持体を引き続く樹脂封止工程に使用する。以下、この通常配向方方式を、図11を参照して説明する。
Normal orientation method In the normal orientation method, after silicon micro-grains are arranged in advance on an array plate, each silicon micro-grain is supported by a companion support (made of an ultraviolet-transmissive plate-like member; Since it is used for transferring after being held, it is collectively moved to a transfer plate). The obtained support with silicon fine particles is used for the subsequent resin sealing step. Hereinafter, this normal orientation method will be described with reference to FIG.

まず、図11(A)に示すように、配列板43及び支持体(転写板)4を用意する。配列板43は、金属材料からなっていても、プラスチック材料からなっていてもよいが、本図では、厚さ0.5mmのステンレス鋼(SUS)シートを使用し、シリコン微小粒1の角部分を差し込み、一時的に固定するための細孔44を直径0.7mm及びピッチ2mmでレーザー加工により開孔している。それぞれの細孔44にシリコン微小粒1の角部を図示のように差し込み、シリコン微小粒1がほぼ垂直となるように配列する。シリコン微小粒1は、直径1mmのティアドロップ型のシリコン微小粒であり、その表面にシリコン酸化膜及び反射防止膜を順次順次有している。   First, as shown in FIG. 11A, an array plate 43 and a support (transfer plate) 4 are prepared. The array plate 43 may be made of a metal material or a plastic material, but in this figure, a stainless steel (SUS) sheet having a thickness of 0.5 mm is used, and the corner portion of the silicon microparticle 1 is used. The fine holes 44 for temporarily fixing are opened by laser processing with a diameter of 0.7 mm and a pitch of 2 mm. The corners of the silicon microparticles 1 are inserted into the respective pores 44 as shown in the drawing, and are arranged so that the silicon microparticles 1 are substantially vertical. The silicon microparticles 1 are teardrop type silicon microparticles having a diameter of 1 mm, and sequentially have a silicon oxide film and an antireflection film on the surface thereof.

支持体4は、紫外線透過可能な材料からなり、本図では、厚さ2mmの石英ガラス製のガラスプレートを使用している。支持体4の下面(シリコン微小粒保持面)には、シリコン微小粒の配置位置に対応する領域を覆うように両面粘着テープ41が貼付されている。また、支持体4の両端には、(転写用スペーサー)42が固定されている。スペーサー42の高さは、支持体4を配列板43の上方に載置したときに、その配列板43上に配置されているシリコン微小粒1の球部の球頂からの距離が0.1mm程度となる大きさである。   The support 4 is made of a material capable of transmitting ultraviolet rays, and in this figure, a glass plate made of quartz glass having a thickness of 2 mm is used. A double-sided adhesive tape 41 is affixed to the lower surface (silicon fine particle holding surface) of the support 4 so as to cover a region corresponding to the position where the silicon fine particles are arranged. Further, (transfer spacers) 42 are fixed to both ends of the support 4. The height of the spacer 42 is such that when the support 4 is placed above the array plate 43, the distance from the top of the spherical portion of the silicon microparticles 1 disposed on the array plate 43 is 0.1 mm. It is the size which becomes a grade.

次いで、図11(B)に示すように、配列板43及び支持体4を、それらの2つ以上の辺を直角が出ている位置合わせ用治具45を使用して重ね合わせる。その後、配列板43、支持体4及び位置合わせ用治具45に位置関係を保持したまま、図11(C)に示すように上下を反転させる。結果、配列板43の細孔44に差し込まれていたシリコン微小粒1が重力によって落下し、支持体4上の両面粘着テープ41によって受理され、安定に固定される。   Next, as shown in FIG. 11B, the array plate 43 and the support 4 are overlapped using a positioning jig 45 having a right angle between two or more sides thereof. Thereafter, while maintaining the positional relationship between the array plate 43, the support 4 and the alignment jig 45, the top and bottom are reversed as shown in FIG. As a result, the silicon microparticles 1 inserted into the pores 44 of the array plate 43 fall by gravity and are received by the double-sided adhesive tape 41 on the support 4 and are stably fixed.

シリコン微小粒1を支持体4上に固定した後、図11(D)に示すように配列板43から支持体4を取り出し、その後、図11(E)に示すように、支持体4のスペーサー42を硬化用スペーサー3と交換する。このようにして、すべてのシリコン微小粒1を両面粘着テープ41の面を同一として配置し、保持した支持体4が得られる。   After fixing the silicon microparticles 1 on the support 4, the support 4 is taken out from the array plate 43 as shown in FIG. 11 (D), and then the spacer of the support 4 as shown in FIG. 11 (E). 42 is replaced with a curing spacer 3. In this way, a support 4 is obtained in which all the silicon microparticles 1 are arranged and held with the double-sided adhesive tape 41 having the same surface.

反転配向方式
反転配向方式では、通常配向方式で使用した配列板を使用しない。すなわち、それぞれのシリコン微小粒を支持体(紫外線透過性の板状の部材からなる;シリコン微小粒を一時的に保持した後、転写するために用いられるので、転写板とも呼ばれる)に保持したまま、引き続く樹脂封止工程に使用する。以下、この反転配向方式を、図12を参照して説明する。
Inversion orientation method In the inversion orientation method, the array plate used in the normal orientation method is not used. That is, each silicon microparticle is held on a support (made of a plate member that is transparent to ultraviolet rays; it is also used to transfer after temporarily holding the silicon microparticle, so it is also called a transfer plate) , Used for the subsequent resin sealing step. Hereinafter, this inversion alignment method will be described with reference to FIG.

まず、図12(A)に示すように、細孔11及び固定用スペーサー3を備えた支持体4を用意する。支持体4は、紫外線透過可能な材料からなり、本図では、厚さ1mmの石英ガラス製のガラスプレートを使用している。細孔11は、直径0.7mm、ピッチ2mmで千鳥状に配置されている。細孔11の孔開けは、レーザー加工(アイオーレーザー)によって実施した。   First, as shown in FIG. 12 (A), a support 4 provided with pores 11 and fixing spacers 3 is prepared. The support 4 is made of a material capable of transmitting ultraviolet rays, and in this figure, a glass plate made of quartz glass having a thickness of 1 mm is used. The pores 11 are arranged in a staggered manner with a diameter of 0.7 mm and a pitch of 2 mm. The holes 11 were formed by laser processing (Io Laser).

次いで、図12(B)に示すように、支持体4の細孔11にグリース46を薄く塗った後、細孔11にのみグリース46が残るようにきれいに拭き取る。グリースとしては、例えば、高真空用シリコーングリース(東レ&ダウコーニング社製)を使用することができる。   Next, as shown in FIG. 12B, after the grease 46 is thinly applied to the pores 11 of the support 4, the grease 46 is wiped cleanly so that only the pores 11 remain. As the grease, for example, a high-vacuum silicone grease (manufactured by Toray & Dow Corning) can be used.

グリースの充填が完了した後、図12(C)に示すように、支持体4の細孔11にシリコン微小粒1の角部を差し込み、グリース46で固定する。すべてのシリコン微小粒1をそれらの球部を上に向けて配置し、保持した支持体4が得られる。   After the grease filling is completed, as shown in FIG. 12C, the corners of the silicon microparticles 1 are inserted into the pores 11 of the support 4 and fixed with the grease 46. All the silicon microparticles 1 are arranged with their spheres facing upward, and the support 4 is obtained.

上記した通常配向方式及び反転配向方式において、それぞれ、角部又は球部が上方を向いたシリコン微小粒1を備えた支持体4が得られる。これらの支持体4を使用して、以下に図13に示すようにしてシリコン微小粒−レンズ複合構造体を製造することができる。なお、以下の説明では特に通常配向方式に由来する支持体4を参照してシリコン微小粒−レンズ複合構造体の製造を使用するが、反転配向方式に由来する支持体4を使用しても、同様な手順でシリコン微小粒−レンズ複合構造体を製造することができる。   In the normal alignment method and the reverse alignment method described above, the support 4 provided with the silicon microparticles 1 with the corners or spheres facing upward is obtained. By using these supports 4, a silicon fine particle-lens composite structure can be manufactured as shown in FIG. 13 below. In the following description, the manufacture of the silicon microparticle-lens composite structure is used with reference to the support 4 derived from the normal orientation method, but the support 4 derived from the reverse orientation method is used. A silicon microparticle-lens composite structure can be manufactured by the same procedure.

まず、図13(A)に示すように、図11(E)を参照して先に説明したシリコン微小粒1付きの支持体4を用意する。   First, as shown in FIG. 13A, the support 4 with the silicon microparticles 1 described above with reference to FIG. 11E is prepared.

次いで、図13(B)に示すように、網状部材2を用意する。本図で使用した網状部材2は、正六角形の開口(網目)をパンチングにより打ち抜いたアルミニウム製のネット(アルミニウム材:A1050、厚さ0.2mm、線幅0.18mm)である。また、網状部材2は、支持体1に所定の間隔をあけて固定するため、スペーサー13(ここでは、プラスチック部材を使用)を備えている。   Next, as shown in FIG. 13B, a mesh member 2 is prepared. The net-like member 2 used in this figure is an aluminum net (aluminum material: A1050, thickness 0.2 mm, line width 0.18 mm) in which regular hexagonal openings (mesh) are punched out. The mesh member 2 is provided with a spacer 13 (here, a plastic member is used) in order to fix the mesh member 2 to the support 1 with a predetermined interval.

次いで、支持体4の表面において、スペーサー13を貼付する部位に両面粘着テープ41を貼付し、その部位に網状部材2を固定する。網状部材2は、そのそれぞれの網目の中央にシリコン微小粒1が位置するように、支持体4に配置し、固定する。これにより、図13(C)に示すように、網状部材2とシリコン微小粒1が接触されることなく支持体4上に配置され、固定される。   Next, on the surface of the support 4, a double-sided adhesive tape 41 is affixed to the site where the spacer 13 is affixed, and the mesh member 2 is fixed to that site. The mesh member 2 is arranged and fixed on the support 4 so that the silicon microparticles 1 are located in the center of each mesh. As a result, as shown in FIG. 13C, the mesh member 2 and the silicon microparticles 1 are arranged and fixed on the support body 4 without contact.

上記のようにして網状部材2とシリコン微小粒1付きの支持体4を一体化した後、得られた一体化物を、図13(D)に示すシリコン微小粒−レンズ複合構造体作製用の金型(レンズ型)21と位置合わせし、重ね合わせる。金型21は、図示される通り、目的とする半球状レンズ体に対応する形状及び寸法をもった凹部を備えたもので、ステンレス鋼の切削加工によって形成されたものである。金型21の樹脂注加面にはフッ素系の離型材の吹き付けにより離型処理が施されている。また、金型21の外周部には、液体樹脂が周囲に漏れないようにするため、樹脂液溜めのためのプラスチック枠22が両面接着テープで取り付けられている。金型21には必要な量の液体の封止樹脂5を注加しておく。なお、ここで使用している封止樹脂5は、紫外線硬化性の液状樹脂である。   After integrating the mesh member 2 and the support 4 with the silicon microparticles 1 as described above, the obtained integrated product is used as a gold for producing the silicon microparticle-lens composite structure shown in FIG. Align with the mold (lens mold) 21 and overlap. As shown in the drawing, the mold 21 is provided with a concave portion having a shape and a dimension corresponding to a target hemispherical lens body, and is formed by cutting stainless steel. The resin injection surface of the mold 21 is subjected to a release treatment by spraying a fluorine release material. Further, a plastic frame 22 for collecting a resin liquid is attached to the outer peripheral portion of the mold 21 with a double-sided adhesive tape so that the liquid resin does not leak to the periphery. A necessary amount of liquid sealing resin 5 is poured into the mold 21. The sealing resin 5 used here is an ultraviolet curable liquid resin.

支持体4と金型21の位置合わせに当たっては、例えば、金型21を位置調整用治具(図示せず)に2辺以上を接して固定し、さらに支持体4を位置調整用治具に2辺以上をあわせた状態で、下方に配置された金型21へ向けて支持体4のスペーサー3が当接するまで支持体4を降下させる。これにより、液体の樹脂5の液面が隣接したシリコン微小粒1の間に自然形成される。   In aligning the support body 4 and the mold 21, for example, the mold 21 is fixed to a position adjustment jig (not shown) by contacting two or more sides, and the support body 4 is further attached to the position adjustment jig. In a state where two or more sides are combined, the support body 4 is lowered until the spacer 3 of the support body 4 comes into contact with the mold 21 disposed below. Thereby, the liquid surface of the liquid resin 5 is naturally formed between the adjacent silicon microparticles 1.

上記のようにして支持体4、金型21及び位置調整用治具を配置した後、その位置関係を保持したまま紫外線照射装置に導入し、図13(E)に示すようにして紫外線(hυ)を照射する。結果、液状樹脂5が硬化し、図13(F)に示すように、シリコン微小粒1の角部がレンズ面に向いている配向で、かつシリコン微小粒1の一部が樹脂5に埋まったシリコン微小粒−レンズ複合構造体20が得られる。   After arranging the support 4, the mold 21 and the position adjusting jig as described above, it is introduced into the ultraviolet irradiation device while maintaining the positional relationship, and ultraviolet rays (hυ) are introduced as shown in FIG. ). As a result, the liquid resin 5 is cured, and as shown in FIG. 13F, the silicon fine particles 1 are oriented so that the corners of the silicon fine particles 1 face the lens surface, and a part of the silicon fine particles 1 is embedded in the resin 5. A silicon microparticle-lens composite structure 20 is obtained.

さらに、本発明は、それぞれの表面にp電極及びn電極が形成された複数個の半導体微小粒からなる太陽電池を製造する方法にある。本発明の太陽電池を製造する方法は、下記の工程:
複数個の半導体微小粒を平面状に所定の間隔で配置すること、
網目状に配置された複数個の開口部を有する網状部材を前記半導体微小粒に重ね合わせ、前記網状部材のそれぞれの開口部に前記半導体微小粒を、それらの半導体微小粒のほぼ中央の位置でかつ非接触で配置した半導体微小粒構造体を形成すること、
前記半導体微小粒構造体の樹脂封止されるべき部分に硬化性樹脂を未硬化の状態で接触させること、
前記半導体微小粒構造体と前記硬化性樹脂の接触状態を維持した状態で、前記硬化性樹脂を硬化させて封止部材を形成すること、及び
前記半導体微小粒の非樹脂封止部分においてp電極及びn電極を形成すること
を順次実施することによって有利に実施することができる。
Furthermore, the present invention resides in a method for manufacturing a solar cell composed of a plurality of semiconductor microparticles each having a p-electrode and an n-electrode formed on each surface. The method for producing the solar cell of the present invention includes the following steps:
Disposing a plurality of semiconductor fine particles in a plane at a predetermined interval;
A net-like member having a plurality of openings arranged in a mesh shape is overlaid on the semiconductor fine particles, and the semiconductor fine particles are placed in respective openings of the net-like member at a position substantially at the center of the semiconductor fine particles. And forming a semiconductor fine grain structure arranged in a non-contact manner,
Contacting the curable resin in an uncured state with the resin-sealed portion of the semiconductor microparticle structure;
Forming a sealing member by curing the curable resin while maintaining a contact state between the semiconductor fine particle structure and the curable resin; and a p-electrode in a non-resin-sealed portion of the semiconductor fine particle And forming the n-electrode can be advantageously carried out by carrying out sequentially.

図14は、本発明による太陽電池の製造方法の好ましい一態様を順を追って示したものである。なお、本図では、説明の簡略化のために半導体微小粒−レンズ複合構造体が完成した時点から出発するが、ここで使用した半導体微小粒−レンズ複合構造体は、図9においてその製造方法を説明したものであり、したがって、半導体微小粒は、約1mmの直径を有するシリコン微小粒である。   FIG. 14 shows a preferred embodiment of the method for manufacturing a solar cell according to the present invention step by step. In this figure, for the sake of simplification of description, the semiconductor fine particle-lens composite structure starts from the point of completion. The semiconductor fine particle-lens composite structure used here is shown in FIG. Therefore, the semiconductor microparticle is a silicon microparticle having a diameter of about 1 mm.

最初に、図10に示した手法でシリコン微小粒−レンズ複合構造体10を作製した後、希フッ酸を主とした酸で表面の反射防止膜である酸化チタン膜と、保護膜の酸化シリコン膜を除去し、n層Siを露出させる。次いで、図14(A)に示すように、複合構造体10の半球状レンズ体(集光レンズ)15とは反対側の面に電極材料(例えば、ニッケル、銀等)を全面的に堆積する。堆積方法としては、例えば真空蒸着が用いられる。また、堆積は、マスキングを行うことにより、2回以上の回数に分けて行う場合がある。例えば、ニッケル(Ni)を理想的にはシリコン微小粒上のみに30nmの膜厚で蒸着した後、銀を樹脂表面も含めた全面に2μmの膜厚で蒸着させる。これにより、反射面の反射特性を向上させることが可能となる。結果、シリコン微小粒1の露出面と封止樹脂の放物線状メニスカスを被覆した、n電極を兼ねる反射膜31が約2μmの膜厚で得られる。   First, after the silicon microparticle-lens composite structure 10 is manufactured by the method shown in FIG. 10, a titanium oxide film that is an antireflection film on the surface with an acid mainly composed of dilute hydrofluoric acid, and a silicon oxide that is a protective film The film is removed to expose the n-layer Si. Next, as shown in FIG. 14A, an electrode material (for example, nickel, silver, etc.) is entirely deposited on the surface of the composite structure 10 opposite to the hemispherical lens body (condensing lens) 15. . For example, vacuum deposition is used as the deposition method. Further, the deposition may be performed in two or more times by masking. For example, nickel (Ni) is ideally deposited only on the silicon microparticles with a thickness of 30 nm, and then silver is deposited with a thickness of 2 μm on the entire surface including the resin surface. Thereby, it is possible to improve the reflection characteristics of the reflection surface. As a result, a reflective film 31 serving as an n-electrode, covering the exposed surface of the silicon microparticles 1 and the parabolic meniscus of the sealing resin, is obtained with a film thickness of about 2 μm.

反射膜31の形成後、図14(B)に示すように、反射膜31の上に保護層32を形成する。保護層32は、例えばエポキシ樹脂の溶液を一面に塗布し、硬化させることによって形成する。得られる保護層32の膜厚は、最も厚いところで、約350μmである。   After the formation of the reflective film 31, a protective layer 32 is formed on the reflective film 31, as shown in FIG. The protective layer 32 is formed by, for example, applying an epoxy resin solution to one surface and curing it. The thickness of the protective layer 32 obtained is about 350 μm at the thickest place.

次いで、図14(C)に示すように、シリコン微小粒1の上面において、すでに被覆してある反射膜31及びその上の保護層32を選択的に除去する。これらの層の除去には、例えばサンドブラスト及びエッチングを用いることができる。結果、n電極層が除去され、シリコン微小粒1の表面のp型Si層が露出する。   Next, as shown in FIG. 14C, the already coated reflective film 31 and the protective layer 32 thereon are selectively removed from the upper surface of the silicon microparticles 1. For removal of these layers, for example, sandblasting and etching can be used. As a result, the n-electrode layer is removed, and the p-type Si layer on the surface of the silicon microparticles 1 is exposed.

引き続いて、図14(D)に示すように、保護層32と、保護層32によって被覆されていないシリコン微小粒1の上面のすべての上に絶縁層33を形成する。絶縁層33は、例えばエポキシ樹脂の溶液を一面に塗布し、硬化させることによって形成する。絶縁層33は、平坦化層の役割も果たすので、得られる太陽電池の裏面が平面となるような膜厚で形成する。得られる絶縁層33の膜厚は、約100μmである。   Subsequently, as shown in FIG. 14D, an insulating layer 33 is formed on all of the protective layer 32 and the upper surface of the silicon microparticle 1 not covered with the protective layer 32. The insulating layer 33 is formed by, for example, applying an epoxy resin solution to one surface and curing it. Since the insulating layer 33 also serves as a planarizing layer, the insulating layer 33 is formed with a film thickness such that the back surface of the obtained solar cell is a flat surface. The thickness of the insulating layer 33 obtained is about 100 μm.

絶縁層33の形成後、図14(E)に示すように、シリコン微小粒1の上面を例えば化学的機械的研磨法(CMP)で裏面研磨し、先の工程で堆積させた絶縁層33を選択的に除去する。結果、シリコン微小粒1の表面のp型Si層が再び露出する。   After the formation of the insulating layer 33, as shown in FIG. 14E, the upper surface of the silicon microparticles 1 is back-polished by, for example, chemical mechanical polishing (CMP), and the insulating layer 33 deposited in the previous step is formed. Selectively remove. As a result, the p-type Si layer on the surface of the silicon microparticle 1 is exposed again.

以上の一連の処理を完了した後、図14(F)に示すように、作製途中の太陽電池の裏面全体にアルミニウムを真空蒸着し、約1μmの膜厚のp電極層を形成する。よって、図8を参照して先に説明したような構成のシリコン太陽電池30が得られる。   After the above series of processing is completed, as shown in FIG. 14F, aluminum is vacuum-deposited on the entire back surface of the solar cell being manufactured, and a p-electrode layer having a thickness of about 1 μm is formed. Therefore, the silicon solar cell 30 having the configuration described above with reference to FIG. 8 is obtained.

引き続いて、本発明をその実施例を参照して説明する。なお、本発明は、これらの実施例によって限定されるものでないことは言うまでもない。   Subsequently, the present invention will be described with reference to examples thereof. Needless to say, the present invention is not limited to these examples.

実施例1
溶融したシリコンを15m程度の高さからアルゴン雰囲気中を自由落下させ、直径1mmのティアドロップ型のシリコン微小粒(球状シリコン結晶)を作製した。次いで、得られたシリコン微小粒の表面にリン拡散によりn層を形成し、さらにその上にシリコン酸化膜及び反射防止膜を順次形成した。
Example 1
The molten silicon was freely dropped in an argon atmosphere from a height of about 15 m to produce teardrop type silicon fine particles (spherical silicon crystals) having a diameter of 1 mm. Next, an n layer was formed by phosphorus diffusion on the surface of the obtained silicon microparticles, and a silicon oxide film and an antireflection film were sequentially formed thereon.

また、厚さ1mmの石英ガラス製のガラスプレート(商品名「SK1300」;住金セラミックス社製)を用意し、その片面に直径0.7mmの細孔を千鳥状にピッチ2mmで形成した。孔開けは、レーザー加工(アイオーレーザー)によって実施した。また、シリコン微小粒による太陽電池を透明UV硬化性樹脂で封止する際、端子形成をするため、シリコン微小粒の一部を露出させた状態で注型しなければならないので、細孔は、シリコン微小粒をその直径の約2倍のピッチで平面上に細密充填できるようなパターンで形成した。次いで、ガラスプレートの細孔に高真空用シリコーングリース(東レ&ダウコーニング社製)を埋め込んだ。   Further, a quartz glass glass plate (trade name “SK1300”; manufactured by Sumikin Ceramics Co., Ltd.) having a thickness of 1 mm was prepared, and pores having a diameter of 0.7 mm were formed on one side thereof in a staggered manner with a pitch of 2 mm. The drilling was performed by laser processing (Io Laser). In addition, when sealing a solar cell with silicon fine particles with a transparent UV curable resin, in order to form terminals, the silicon fine particles must be cast with a part of the silicon fine particles exposed. Silicon fine particles were formed in a pattern that could be densely packed on a plane at a pitch approximately twice the diameter. Next, high vacuum silicone grease (Toray & Dow Corning) was embedded in the pores of the glass plate.

さらに、網状部材として使用するため、それぞれ正六角形の開口をもった下記の2種類のメタルネットを作製した(図3を参照)。
(1)アルミニウムネット
アルミニウム材(A1050)、厚さ0.2mm、線幅0.18mm、パンチングによる打ち抜き処理で、正六角形の開口をもったハニカム構造を形成。
(2)銅ネット
銅材(C1100−1/4H)、厚さ0.2mm、線幅0.18mm、エッチング処理により正六角形の開口をもったハニカム構造を形成した後、光沢銀めっき処理。
Furthermore, in order to use as a mesh member, the following two types of metal nets each having a regular hexagonal opening were produced (see FIG. 3).
(1) Aluminum net Aluminum material (A1050), thickness 0.2 mm, line width 0.18 mm, a honeycomb structure with regular hexagonal openings is formed by punching by punching.
(2) Copper net After forming a honeycomb structure with a copper material (C1100-1 / 4H), a thickness of 0.2 mm, a line width of 0.18 mm, and a regular hexagonal opening by etching treatment, bright silver plating treatment.

上記のようにしてシリコン微小粒、ガラスプレート及びアルミニウム製及び銅製のネットを用意した後、ガラスプレートのそれぞれの孔にシリコン微小粒の角の部分を差し込んだ。細孔にシリコーングリースが詰め込まれているため、ガラスプレートにそれぞれのシリコン微小粒が保持された。   After preparing the silicon fine particles, the glass plate, and the aluminum and copper nets as described above, the corner portions of the silicon fine particles were inserted into the respective holes of the glass plate. Since the silicone grease was packed in the pores, each silicon fine particle was held on the glass plate.

次いで、アルミニウム製のネット又は銅製のネットを両面粘着テープでガラスプレートに貼り付け、固定した。この固定作業の際、ネットの六角形の目がシリコン微小粒の一つ一つに非接触で収まるようにネットをセットした。   Next, an aluminum net or a copper net was attached to a glass plate with a double-sided adhesive tape and fixed. During this fixing operation, the net was set so that the hexagonal eyes of the net could be placed in contact with each silicon microparticle.

上記のようにしてガラス微小粒及びネットをガラスプレートに仮固定した後、別に作製しておいたシリコン微小粒−レンズ複合構造体作製用の金型(昭和精工社製)の凹部に必要な量の液状封止樹脂を注加した。ここで使用した金型は、ステンレス鋼製で、レンズ部に相当する球形部は、半径1.2mmの半球形凹部をピッチ2mmで千鳥状に配列したものであり、予め離型剤(商品名「フッソガードFC−109」、ファインケミカルジャパン社製)を塗ったものである。また、ここで使用した液状封止樹脂は、紫外線硬化性のアクリル樹脂(商品名「EXT055−5」、「LCR0631SC2」及び「LCR0632UV」;いずれも東亞合成社製)であった。   After temporarily fixing the glass microparticles and the net to the glass plate as described above, the amount necessary for the recess of the silicon microparticle-lens composite structure mold (manufactured by Showa Seiko Co., Ltd.) prepared separately. The liquid sealing resin was added. The mold used here is made of stainless steel, and the spherical part corresponding to the lens part is formed by arranging hemispherical concave parts having a radius of 1.2 mm in a staggered manner with a pitch of 2 mm. “Fusoguard FC-109” (manufactured by Fine Chemical Japan Co., Ltd.) is applied. The liquid sealing resin used here was an ultraviolet curable acrylic resin (trade names “EXT055-5”, “LCR0631SC2”, and “LCR0632UV”; all manufactured by Toagosei Co., Ltd.).

引き続いて、金型とガラスプレートの位置合わせを行った後、位置にずれが生じないように注意を払いながら、ガラスプレートをその下方の金型に向けて降ろしていった。液状アクリル樹脂の液面にシリコン微粒子が接した後も、テンションをかけながらガラスプレートを降下させ続け、設定した深さに達したところでガラスプレートの降下を停止した。図4を参照して先に説明したように、液状アクリル樹脂の自由界面がシリコン微小粒とネットの間に形成された。   Subsequently, after aligning the mold and the glass plate, the glass plate was lowered toward the lower mold while paying attention so as not to shift the position. Even after the silicon fine particles contacted the liquid acrylic resin surface, the glass plate continued to be lowered while tension was applied, and when the set depth was reached, the descent of the glass plate was stopped. As described above with reference to FIG. 4, the free interface of the liquid acrylic resin was formed between the silicon fine particles and the net.

その後、ガラスプレートを載置した金型を紫外線照射装置(商品名「ECS301−G1」、アイグラフィック社製)にセットし、ガラスプレートの側から紫外線を照射し、液状アクリル樹脂を硬化させた。硬化条件は、紫外線積算光量3〜6J/cmであった。 Then, the metal mold | die which mounted the glass plate was set to the ultraviolet irradiation apparatus (Brand name "ECS301-G1", the product made by an eye graphics company), and the liquid acrylic resin was hardened by irradiating an ultraviolet-ray from the glass plate side. The curing conditions were 3 to 6 J / cm 2 of UV integrated light quantity.

ガラスプレート及びスペーサー3を取り外し、さらに得られた成形物を金型から取り出したところ、図5に示すような断面プロファイルをもったシリコン微小粒−レンズ複合構造体が得られた。得られたシリコン微小粒−レンズ複合構造体において、放物線状メニスカス16の頂点pからシリコン微小粒1の上端までの距離hは、500μmであり、深い凹部が形成されていることが確認された。また、この複合構造体において、ネットの状態をレンズの側から観察したところ、ネットそのものの存在を確認することができなかった。すなわち、この現象をもって、ネットで反射した光は、外部に出ることなく、内部に向かって有効に働いていることが裏づけられた。さらに、アルミニウム製あるいは銅製のネットに電流を通すことで、発電ロスを効果的に低下させえたことも確認できた。   When the glass plate and the spacer 3 were removed and the obtained molded product was taken out of the mold, a silicon microparticle-lens composite structure having a cross-sectional profile as shown in FIG. 5 was obtained. In the obtained silicon microparticle-lens composite structure, the distance h from the apex p of the parabolic meniscus 16 to the upper end of the silicon microparticle 1 was 500 μm, and it was confirmed that a deep recess was formed. Further, in this composite structure, when the state of the net was observed from the lens side, the presence of the net itself could not be confirmed. In other words, this phenomenon confirms that the light reflected by the net works effectively toward the inside without going outside. It was also confirmed that power loss could be effectively reduced by passing current through an aluminum or copper net.

〔評価試験〕
本例において作製したシリコン微小粒−レンズ複合構造体から図9を参照して先に説明した構成の太陽電池を作製した。
〔Evaluation test〕
A solar cell having the structure described above with reference to FIG. 9 was produced from the silicon microparticle-lens composite structure produced in this example.

次いで、シリコン微小粒近傍における入射光の挙動を市販の光学シミュレーター(Light Tools,ver5.0.0;サイバネットシステム)を使用して下記の条件でシミュレートしたところ、図15に示す結果が得られた。   Next, the behavior of incident light in the vicinity of the silicon microparticles was simulated under the following conditions using a commercially available optical simulator (Light Tools, ver 5.0.0; Cybernet System), and the results shown in FIG. 15 were obtained. It was.

レンズ半径:1.2mm
シリコン球:真球(半径0.5mm)
シリコン球の中心間距離(ピッチ):2.0mm
レンズ部分樹脂屈折率:1.46(単一波長照射につき、固定)
レンズ面曲率円中心とシリコン球中心との距離(オフセット):0.26mm
シリコン表面での樹脂境界線(電極形成線):シリコンボトム頂点より0.2mm
照射光線波長:550nm
光源:並行入射を再現するために平面光源を使用;面からの照射は、均一であり、放射密度一定である。
なお、実際の太陽電池は、レンズ−シリコン球構造体セルが多数集合して構成されるため、この中の不特定の1個をシミュレーションに供した。
Lens radius: 1.2mm
Silicon sphere: true sphere (radius 0.5mm)
Center distance between silicon spheres (pitch): 2.0 mm
Lens partial resin refractive index: 1.46 (fixed for single wavelength irradiation)
Distance between lens surface curvature circle center and silicon sphere center (offset): 0.26 mm
Resin boundary line on the silicon surface (electrode forming line): 0.2 mm from the top of the silicon bottom
Irradiation light wavelength: 550 nm
Light source: A planar light source is used to reproduce parallel incidence; the illumination from the surface is uniform and the radiation density is constant.
In addition, since an actual solar cell is composed of a large number of lens-silicon sphere structure cells, an unspecified one was used for the simulation.

ここで、入射光がレンズ面に垂直に入射するときの角度を0°として、入射角30°で光線を入射させたところ、放物線状メニスカスで反射された光線の多くの量がそのままシリコン微小粒に入射し得ることが確認された。また、この結果から、入射角30°のときに光の有効利用率は、下記の比較例1を100とすると、本例の有効利用率は221であった。入射角が0°から80°で10°刻みで計算を行い、それらを積算した場合でも、下記の比較例1を100として、本例の光の有効利用率は161であることが確認された。   Here, when the incident light is incident on the lens surface at an angle of 0 °, and the light beam is incident at an incident angle of 30 °, a large amount of the light beam reflected by the parabolic meniscus remains as it is. It was confirmed that it could be incident on. Also, from this result, the effective utilization rate of light at an incident angle of 30 ° is 221 when the following Comparative Example 1 is 100. Even when calculation was performed in increments of 10 ° from an incident angle of 0 ° to 80 °, and these were integrated, it was confirmed that the effective utilization factor of light in this example was 161 with the following Comparative Example 1 as 100. .

また、得られた太陽電池において、シリコン微小粒の球頂から封止樹脂(アクリル樹脂:EXT055−5)の液面までの距離と封止樹脂未付着層厚の関係をプロットしたところ、図17に示すグラフが得られた。なお、本試験では、0.2mmのアルミニウムネットを使用している。また、図17には、比較のため、比較例1の結果も併記されている。実施例1の結果と比較例1の結果を比較するに、実施例1(ネットあり)の場合、シリコン微小粒のタッチダウンから露出位置(未付着層厚)が一定となるのに対して、比較例1(ネットなし)の場合、沈み込みの量が変化している。この変化の大きさは、環境に大きく影響されるので、ネット使用のほうが安定に液面をコントロールできることがわかる。   Further, in the obtained solar cell, the relationship between the distance from the top of the silicon microparticles to the liquid surface of the sealing resin (acrylic resin: EXT055-5) and the thickness of the sealing resin non-adhered layer was plotted. The graph shown in FIG. In this test, a 0.2 mm aluminum net is used. In FIG. 17, the result of Comparative Example 1 is also shown for comparison. When comparing the result of Example 1 and the result of Comparative Example 1, in the case of Example 1 (with a net), the exposed position (non-attached layer thickness) is constant from the touchdown of the silicon microparticles, whereas In the case of Comparative Example 1 (without a net), the amount of subsidence changes. Since the magnitude of this change is greatly affected by the environment, it can be seen that the liquid level can be controlled more stably by using the net.

さらに、同じ太陽電池において、ネットの高さと封止樹脂未付着層厚の関係をプロットしたところ、図18に示すグラフが得られた。図示の結果から理解されるように、ネットを使用した場合の露出位置コントロールは、ネット配置位置の調整によって容易に可能であり、また、ネットの高さと露出高さの間には相関関係がある。   Further, when the relationship between the net height and the sealing resin non-adhered layer thickness was plotted in the same solar cell, the graph shown in FIG. 18 was obtained. As can be understood from the results shown in the drawing, exposure position control when using a net can be easily performed by adjusting the net arrangement position, and there is a correlation between the height of the net and the exposure height. .

比較例1
上記実施例1の記載を繰り返したが、本例の場合、比較のため、アルミニウム製又は銅製のネットの使用を省略した。得られた成形物を金型から取り出したところ、図7に示すような断面プロファイルをもったシリコン微小粒−レンズ複合構造体が得られた。得られたシリコン微小粒−レンズ複合構造体において、実施例1で確認できたような放物線状メニスカスは存在せず、深さ約250μmの浅い凹部が形成されていることが確認された。
Comparative Example 1
Although description of the said Example 1 was repeated, in the case of this example, use of the net | network made from aluminum or copper was abbreviate | omitted for the comparison. When the obtained molded product was taken out from the mold, a silicon microparticle-lens composite structure having a cross-sectional profile as shown in FIG. 7 was obtained. In the obtained silicon microparticle-lens composite structure, it was confirmed that there was no parabolic meniscus as confirmed in Example 1, and a shallow concave portion having a depth of about 250 μm was formed.

〔評価試験〕
本例において作製したシリコン微小粒−レンズ複合構造体から図9を参照して先に説明した構成の太陽電池を作製した。
〔Evaluation test〕
A solar cell having the structure described above with reference to FIG. 9 was produced from the silicon microparticle-lens composite structure produced in this example.

次いで、同一の太陽電池について、実施例1と同様な手法によって光学シミュレーターによる受光量評価を行ったところ、図16に示す結果が得られた。得られた結果から、ネットを使用しない場合、非メニスカス状の液面で反射された光線は、レンズ体内を繰り返し反射し、ごく少量の光線のみが半導体微小粒に入射し、また、一部の光線がレンズ体から出射することが確認された。   Next, for the same solar cell, the amount of received light was evaluated by an optical simulator by the same method as in Example 1, and the result shown in FIG. 16 was obtained. From the obtained results, when the net is not used, the light reflected by the non-meniscus liquid surface is repeatedly reflected in the lens body, and only a very small amount of light is incident on the semiconductor microparticles. It was confirmed that the light beam was emitted from the lens body.

また、得られた太陽電池において、半導体微小粒の球頂から封止樹脂液面までの距離と封止樹脂未付着層厚の関係をプロットしたところ、図17に示すグラフが得られた。図17を参照して先に説明したように、本例の場合、好ましくないことに沈み込みの量が変化していることがわかる。   Moreover, in the obtained solar cell, when the relationship between the distance from the spherical top of the semiconductor fine particles to the sealing resin liquid surface and the thickness of the sealing resin non-adhered layer was plotted, the graph shown in FIG. 17 was obtained. As described above with reference to FIG. 17, in the case of this example, it can be seen that the amount of sinking is undesirably changed.

本発明による半導体微小粒構造体の好ましい一形態を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the preferable one form of the semiconductor fine grain structure by this invention. 本発明による半導体微小粒−レンズ複合構造体の好ましい一形態を示した断面図である。It is sectional drawing which showed one preferable form of the semiconductor fine particle-lens composite structure by this invention. 本発明の半導体微小粒−レンズ複合構造体において用いられる網状部材の一例を示した拡大写真である。It is the enlarged photograph which showed an example of the net-like member used in the semiconductor fine particle-lens composite structure of this invention. 本発明の半導体微小粒−レンズ複合構造体において、網状部材の開口部に半導体微小粒が非接触で配置された状態を示した拡大写真である。In the semiconductor fine particle-lens composite structure of this invention, it is the enlarged photograph which showed the state by which the semiconductor fine particle was arrange | positioned non-contactingly at the opening part of the mesh member. 本発明の半導体微小粒−レンズ複合構造体において、半導体微小粒近傍における封止樹脂の液面プロファイルを示した断面図である。In the semiconductor fine particle-lens composite structure of this invention, it is sectional drawing which showed the liquid level profile of sealing resin in the semiconductor fine particle vicinity. 本発明の半導体微小粒−レンズ複合構造体において、注型した液状封止樹脂の半導体微小粒近傍における液面プロファイルを示した拡大写真(100倍)である。In the semiconductor fine particle-lens composite structure of this invention, it is an enlarged photograph (100 times) which showed the liquid level profile in the semiconductor fine particle vicinity of the cast liquid sealing resin. 比較のために網状部材を使用しないで作製した半導体微小粒−レンズ複合構造体において、半導体微小粒近傍における封止樹脂の液面プロファイルを示した断面図である。It is sectional drawing which showed the liquid level profile of sealing resin in the semiconductor microparticle vicinity in the semiconductor microparticle-lens composite structure produced without using a net-like member for the comparison. 比較のために網状部材を使用しないで作製した半導体微小粒−レンズ複合構造体において、注型した液状封止樹脂の半導体微小粒近傍における液面プロファイルを示した拡大写真(100倍)である。It is an enlarged photograph (100 times) which showed the liquid level profile in the semiconductor fine particle vicinity of the cast liquid sealing resin in the semiconductor fine particle-lens composite structure produced without using a net-like member for comparison. 本発明による太陽電池(部分)の好ましい一形態を示した断面図である。It is sectional drawing which showed one preferable form of the solar cell (part) by this invention. 本発明による半導体微小粒−レンズ複合構造体の製造方法の一例を順を追って示した断面図である。It is sectional drawing which showed order for an example of the manufacturing method of the semiconductor fine particle-lens composite structure by this invention later on. 本発明による半導体微小粒構造体の製造方法の一例を順を追って示した断面図である。It is sectional drawing which showed order for an example of the manufacturing method of the semiconductor fine grain structure by this invention later on. 本発明による半導体微小粒構造体の製造方法のもう1つの例を順を追って示した断面図である。It is sectional drawing which showed order for another example of the manufacturing method of the semiconductor fine grain structure by this invention later on. 図11の方法で製造した半導体微小粒構造体を使用して本発明の半導体微小粒−レンズ複合構造体を製造する方法を順を追って示した断面図である。It is sectional drawing which showed the method of manufacturing the semiconductor microparticle-lens composite structure of this invention using the semiconductor microparticle structure manufactured by the method of FIG. 11 in order. 本発明による太陽電池の製造方法の一例を順を追って示した断面図である。It is sectional drawing which showed an example of the manufacturing method of the solar cell by this invention later on. 本発明の太陽電池において、半導体微小粒近傍における入射光の挙動をシミュレートした結果を示す光線図である。In the solar cell of this invention, it is a light ray figure which shows the result of having simulated the behavior of the incident light in the semiconductor fine particle vicinity. 比較のために網状部材を使用しないで作製した太陽電池において、半導体微小粒近傍における入射光の挙動をシミュレートした結果を示す光線図である。It is a ray diagram which shows the result of having simulated the behavior of the incident light in the semiconductor microparticle vicinity in the solar cell produced without using a net-like member for the comparison. 本発明の太陽電池において、半導体微小粒の球頂から封止樹脂液面までの距離と封止樹脂未付着層厚の関係をプロットしたグラフである。In the solar cell of this invention, it is the graph which plotted the relationship between the distance from the spherical top of a semiconductor fine particle to sealing resin liquid level, and sealing resin non-adhesion layer thickness. 本発明の太陽電池において、網状部材の高さと封止樹脂未付着層厚の関係をプロットしたグラフである。In the solar cell of this invention, it is the graph which plotted the relationship between the height of a mesh-like member, and sealing resin non-adhesion layer thickness.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体微小粒
2 網状部材
3 スペーサー
4 支持体
5 封止部材
10 半導体微小粒構造体
12 開口部
13 接合材
15 半球状レンズ体
16 放物線状メニスカス
20 半導体微小粒−レンズ複合構造体
21 金型
30 太陽電池
31 反射膜
32 保護層
33 絶縁層
34 電極層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor microparticle 2 Reticulated member 3 Spacer 4 Support body 5 Sealing member 10 Semiconductor microparticle structure 12 Opening part 13 Bonding material 15 Hemispherical lens body 16 Parabolic meniscus 20 Semiconductor microparticle-lens composite structure 21 Mold 30 Solar cell 31 Reflective film 32 Protective layer 33 Insulating layer 34 Electrode layer

Claims (22)

平面状に所定の間隔で配置された複数個の半導体微小粒と、
網目状に配置された複数個の開口部を有するとともに、それぞれの開口部に前記半導体微小粒を、それらの半導体微小粒のほぼ中央の位置でかつ非接触で配置した網状部材と、
を含んでなることを特徴とする半導体微小粒構造体。
A plurality of semiconductor microparticles arranged in a plane at predetermined intervals;
A plurality of openings arranged in a mesh shape, and the semiconductor fine particles arranged in the respective openings at a substantially central position of the semiconductor fine particles and in a non-contact manner;
A semiconductor fine grain structure comprising:
前記半導体微小粒は、真球、歪んだ真球もしくはティアドロップの形態の微小粒又は立方体もしくは直方体の形態の微小粒であることを特徴とする請求項1に記載の半導体微小粒構造体。   2. The semiconductor microparticle structure according to claim 1, wherein the semiconductor microparticle is a microsphere in the form of a true sphere, a distorted sphere, or a teardrop, or a microparticle in the form of a cube or a rectangular parallelepiped. 前記半導体微小粒は、シリコン微小粒であることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体微小粒構造体。   The semiconductor fine particle structure according to claim 1, wherein the semiconductor fine particles are silicon fine particles. 前記半導体微小粒は、溶融された半導体材料を重力によって自由落下させることによって形成されたものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体微小粒構造体。   The semiconductor fine particle structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the semiconductor fine particles are formed by free-falling a molten semiconductor material by gravity. 前記半導体微小粒は、機械的な研磨加工が施されていないことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体微小粒構造体。   The semiconductor fine particle structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the semiconductor fine particles are not mechanically polished. 前記網状部材において、前記開口部は、規則的な行及び列で配置されており、かつそれぞれの開口部のほぼ中央に前記半導体微小粒が位置していることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体微小粒構造体。   6. The mesh member according to claim 1, wherein the openings are arranged in regular rows and columns, and the semiconductor fine particles are located substantially at the center of each opening. The semiconductor fine grain structure according to any one of the above. 前記網状部材において、前記開口部は、円形、矩形、三角形又は六角形もしくはそれよりも多角形の開口パターンを有していることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の半導体微小粒構造体。   The said net-like member WHEREIN: The said opening part has a circular, rectangular, triangular, hexagonal shape, or a polygonal opening pattern rather than it, The any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned. Semiconductor fine grain structure. 前記網状部材は、導電性の材料から形成されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の半導体微小粒構造体。   The semiconductor fine grain structure according to claim 1, wherein the mesh member is made of a conductive material. 前記網状部材は、少なくともその表面に光反射性が付与されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の半導体微小粒構造体。   The semiconductor fine grain structure according to claim 1, wherein at least a surface of the mesh member is provided with light reflectivity. 前記網状部材は、少なくともその開口部において、該網状部材及び前記半導体微小粒の封止に用いられる樹脂に対する濡れ性が制御されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の半導体微小粒構造体。   The wetness with respect to the resin used for sealing of the said net-like member and the said semiconductor fine particle is controlled at least in the opening part of the said net-like member, The any one of Claims 1-9 characterized by the above-mentioned. The semiconductor fine grain structure described. 前記半導体微小粒及び前記網状部材を一時的に保持した支持体をさらに含むことを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の半導体微小粒構造体。   The semiconductor fine particle structure according to claim 1, further comprising a support body that temporarily holds the semiconductor fine particles and the mesh member. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の半導体微小粒構造体と、
前記半導体微小粒の外周面のほぼ半分を占有する第1の領域及び前記網状部材を封止した光透過性樹脂からなる封止部材であって、
前記半導体微小粒の第1の領域を所定の厚さで封止して半球状レンズ体を構成し、
前記半導体微小粒の前記第1の領域とは反対側の第2の領域において、前記半導体微小粒の外周面が露出しておりかつ相隣れる前記半導体微小粒の間において、前記網状部材を頂点とする放物線状メニスカスが前記樹脂の表面張力により形成されている封止部材と
を含んでなることを特徴とする半導体微小粒−レンズ複合構造体。
The semiconductor fine grain structure according to any one of claims 1 to 10,
A sealing member made of a light-transmitting resin that seals the first region occupying almost half of the outer peripheral surface of the semiconductor fine particles and the mesh member,
Sealing the first region of the semiconductor microparticles with a predetermined thickness to form a hemispherical lens body;
In the second region of the semiconductor microparticle opposite to the first region, the outer peripheral surface of the semiconductor microparticle is exposed, and the mesh member is apex between the adjacent semiconductor microparticles. And a sealing member in which the parabolic meniscus is formed by the surface tension of the resin.
前記放物線状メニスカスのパターン及びその深さが、前記網状部材と前記半導体微小粒によって制御されていることを特徴とする請求項12に記載の半導体微小粒−レンズ複合構造体。   13. The semiconductor fine particle-lens composite structure according to claim 12, wherein the parabolic meniscus pattern and the depth thereof are controlled by the mesh member and the semiconductor fine particles. 前記第2の領域において、前記半導体微小粒の外周面及び前記半導体微小粒に隣接した前記封止部材の表面を被覆した反射膜をさらに有していることを特徴とする請求項12又は13に記載の半導体微小粒−レンズ複合構造体。   The said 2nd area | region has further the reflecting film which coat | covered the outer peripheral surface of the said semiconductor microparticle, and the surface of the said sealing member adjacent to the said semiconductor microparticle. The semiconductor fine particle-lens composite structure described. 請求項12〜14のいずれか1項に記載の半導体微小粒−レンズ複合構造体を含んでなることを特徴とする半導体装置。   15. A semiconductor device comprising the semiconductor fine particle-lens composite structure according to claim 12. 太陽電池であり、かつ前記半導体微小粒のそれぞれの表面にp電極及びn電極が形成されていることを特徴とする請求項15に記載の半導体装置。   16. The semiconductor device according to claim 15, wherein the semiconductor device is a solar cell, and a p-electrode and an n-electrode are formed on each surface of the semiconductor fine particles. 複数個の半導体微小粒を一括して樹脂封止する方法であって、下記の工程:
複数個の半導体微小粒を平面状に所定の間隔で配置すること、
網目状に配置された複数個の開口部を有する網状部材を前記半導体微小粒に重ね合わせ、前記網状部材のそれぞれの開口部に前記半導体微小粒を、それらの半導体微小粒のほぼ中央の位置でかつ非接触で配置した半導体微小粒構造体を形成すること、
前記半導体微小粒構造体の樹脂封止されるべき部分に硬化性樹脂を未硬化の状態で接触させること、及び
前記半導体微小粒構造体と前記硬化性樹脂の接触状態を維持した状態で、前記硬化性樹脂を硬化させて樹脂封止部材を形成すること
を含んでなることを特徴とする樹脂封止方法。
A method of encapsulating a plurality of semiconductor fine particles in a lump with the following steps:
Disposing a plurality of semiconductor fine particles in a plane at a predetermined interval;
A net-like member having a plurality of openings arranged in a mesh shape is overlaid on the semiconductor fine particles, and the semiconductor fine particles are placed in respective openings of the net-like member at a position substantially at the center of the semiconductor fine particles. And forming a semiconductor fine grain structure arranged in a non-contact manner,
In a state where the curable resin is brought into contact with the portion to be resin-sealed of the semiconductor fine particle structure in an uncured state, and in a state where the contact state between the semiconductor fine particle structure and the curable resin is maintained, A resin sealing method comprising curing a curable resin to form a resin sealing member.
前記硬化性樹脂は、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂であることを特徴とする請求項17に記載の樹脂封止方法。   The resin sealing method according to claim 17, wherein the curable resin is a thermosetting resin or a photocurable resin. 前記樹脂接触工程において、前記硬化性樹脂を含む金型に前記半導体微小粒構造体を押し込むことを特徴とする請求項17又は18に記載の樹脂封止方法。   The resin sealing method according to claim 17 or 18, wherein, in the resin contact step, the semiconductor fine grain structure is pushed into a mold including the curable resin. 前記樹脂硬化工程において、前記半導体微小粒の外周面のほぼ半分を占有する第1の領域を所定の厚さで封止した樹脂から形成される半球状レンズ体と、相隣れる前記半導体微小粒の間において前記樹脂の表面張力により形成された、前記網状部材を頂点とする放物線状メニスカスとを備えている樹脂封止部材を形成することを特徴とする請求項17〜19のいずれか1項に記載の樹脂封止方法。   In the resin curing step, a hemispherical lens body formed from a resin in which a first region occupying almost half of the outer peripheral surface of the semiconductor microparticles is sealed with a predetermined thickness, and the semiconductor microparticles adjacent to each other 21. A resin sealing member comprising a parabolic meniscus formed by a surface tension of the resin and having the mesh member as a vertex is formed between the resin sealing member and the resin sealing member. The resin sealing method described in 1. それぞれの表面にp電極及びn電極が形成された複数個の半導体微小粒からなる太陽電池を製造する方法であって、下記の工程:
複数個の半導体微小粒を平面状に所定の間隔で配置すること、
網目状に配置された複数個の開口部を有する網状部材を前記半導体微小粒に重ね合わせ、前記網状部材のそれぞれの開口部に前記半導体微小粒を、それらの半導体微小粒のほぼ中央の位置でかつ非接触で配置した半導体微小粒構造体を形成すること、
前記半導体微小粒構造体の樹脂封止されるべき部分に硬化性樹脂を未硬化の状態で接触させること、
前記半導体微小粒構造体と前記硬化性樹脂の接触状態を維持した状態で、前記硬化性樹脂を硬化させて樹脂封止部材を形成すること、及び
前記半導体微小粒の非樹脂封止部分においてp電極及びn電極を形成すること
を含んでなることを特徴とする太陽電池の製造方法。
A method for producing a solar cell comprising a plurality of semiconductor fine particles having a p-electrode and an n-electrode formed on each surface, the following steps:
Disposing a plurality of semiconductor fine particles in a plane at a predetermined interval;
A net-like member having a plurality of openings arranged in a mesh shape is overlaid on the semiconductor fine particles, and the semiconductor fine particles are placed in respective openings of the net-like member at a position substantially at the center of the semiconductor fine particles. And forming a semiconductor fine grain structure arranged in a non-contact manner,
Contacting the curable resin in an uncured state with the resin-sealed portion of the semiconductor microparticle structure;
Forming a resin sealing member by curing the curable resin while maintaining a contact state between the semiconductor fine particle structure and the curable resin; and p in the non-resin sealing portion of the semiconductor fine particle. A method of manufacturing a solar cell, comprising forming an electrode and an n-electrode.
前記半導体微小粒は、溶融シリコンの自由落下によって形成されたシリコン微小粒であることを特徴とする請求項21に記載の太陽電池の製造方法。   The method for manufacturing a solar cell according to claim 21, wherein the semiconductor fine particles are silicon fine particles formed by free-fall of molten silicon.
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