JP2008306129A - 光電変換装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】前記光電変換装置を構成するに先立ち、前記組立体の光電変換特性もしくは電気的特性の計測データに基づいて内部短絡による異常品を抽出する。次いで、この異常品に降伏電圧未満の逆方向バイアスを印加した時に流れる電流による発熱状態を赤外線サーモグラフィにより観測して内部短絡の発生部位を特定し、その部位の短絡状態を解除して、前記異常品を修復する。
【選択図】図17
Description
(a)球状の第1半導体およびその表面を被覆する第2半導体層を具備し、前記第2半導体層が前記第1半導体を露出させる開口部を有する複数のほぼ球状の光電変換素子、前記光電変換素子を支持し、かつ光電変換素子の第1半導体または第2半導体層と電気的に接続された導電性の支持体、前記光電変換素子の第2半導体層または第1半導体と電気的に接続された導電体層、および前記支持体と導電体層とを絶縁する電気絶縁層を具備する組立体を準備する工程、
(b)前記組立体の光電変換特性もしくは電気的特性を計測し、その計測データに基づいて、前記組立体の中から、内部短絡による異常品を抽出する工程
(c)前記異常品に降伏電圧未満の逆方向バイアスを印加し、この時に流れる電流による前記異常品の発熱の状態を、赤外線サーモグラフィにより観測し、前記内部短絡が発生している部位を特定する工程、および、
(d)前記特定された部位の短絡状態を解除する工程、
を有することを特徴とする。
(a)前記の組立体を準備する工程、
(b)前記組立体の光電変換特性もしくは電気的特性を計測し、その計測データに基づいて、前記組立体の中から、内部短絡による異常品を抽出する工程
(c)前記異常品に降伏電圧未満の逆方向バイアスを印加し、この時に流れる電流による前記異常品の発熱の状態を、赤外線サーモグラフィにより観測し、前記内部短絡が発生している部位を特定する工程、および、
(d)前記特定された部位の短絡状態を解除する工程、
を有することを特徴とする。
その発生原因は組立体内の素子が関与している場合と、素子が関与していない場合に大別される。その発生原因を問わず、内部短絡の発生箇所として特定された部位もしくはその周辺部の支持体もしくは導電体層の少なくとも一方を異常品として抽出された組立体から取り除く工程を、工程(d)において設けることにより、組立体の内部での短絡状態を効果的に解除することができる。素子が関与している内部短絡を解除するには、工程(d)において、前記の特定された部位の支持体の孔に配置されている素子を組立体から取り除く工程を含むことが効果的である。
1)工程(a)
本工程では、光電変換装置に組み込まれる発電ユニットとなる組立体を準備する。本実施形態における組立体は、前記の本発明の代表的な形態の組立体であり、球状の第1半導体およびその表面を被覆する第2半導体層を具備し、第2半導体層が第1半導体を露出させる開口部を有する複数のほぼ球状の光電変換素子、前記素子を1個ずつ配置するための複数の孔を有し、第2半導体層が前記孔の縁部に電気的に接続され、かつ第1半導体の露出部を裏面側に臨ませている導電性の支持体、支持体の裏面側に接合され、第1半導体の露出部に対向する部位の少なくとも一部に孔を有する電気絶縁層、並びに、電気絶縁層上に形成され、前記素子のそれぞれの第1半導体を電気絶縁層の孔を通して相互に電気的に接続する導電体層を具備している。
本実施形態では、まず、例えば、図1(a)の素子10Aを図3の支持体の孔の部分に固定した構造体を準備する。図4に示す構造体30Aは、素子10Aの第2半導体層2が支持体20の凹部の孔の縁部に導電性接着剤24により接続され、かつ素子10Aの一部が支持体20の裏面側に臨んでいる。図4には、図3のIV−IV線で切った断面図に相当する支持体の一部のみを示している。支持体のサイズは、例えば50×150mmであり、約1800個の素子が配置されている。
第2半導体層が反射防止膜で被覆された図2(a)の素子を支持体に固定する場合にも上記と同様の方法を実施する。この場合、第2半導体層は、導電性の反射防止膜を介して、導電性接着剤により支持体に電気的に接続される。
上記のように樹脂シートを用いる以外に、支持体の裏面に樹脂ペーストを塗布し乾燥することにより形成された樹脂層を電気絶縁層とすることもできる。樹脂ペーストには、ポリイミド系、シリコーン系、ウレタン系、アクリル系などの樹脂を有機溶媒や水に溶解または分散させたものを用いる。
第2半導体層に第1半導体の一部を露出させる開口部を形成した図1(b)あるいは図2(b)に示す素子を用いて工程(a)の組立体を構成する方法について、その代表的な実施形態を図11に沿って説明する。
第1半導体の露出部を形成し、さらにその露出部に導電層を形成した図1(c)あるいは図2(c)に示す素子を用いて工程(a)の組立体を構成する方法について、その代表的な実施形態を図12に沿って説明する。
また、工程(a)に関する上記の各実施形態では、第1半導体の露出部に導電層を形成し、あるいは、その上に導電性ペーストの塗布層を形成するという好ましい形態を採用した。しかし、上記の導電層およびは導電性ペーストの塗布層は必ずしも必要としない。
本工程では、工程(a)で準備した組立体の光電変換特性もしくは電気的特性を計測し、その計測データに基づいて、前記組立体の中から、内部短絡による異常品を抽出する。本工程の具体的な方法は多様であり、それらの実施形態については後に詳述するが、まず、前記組立体の内部で発生する可能性のある短絡の形態について説明する。
本工程では、工程(b)で異常品として抽出された組立体に降伏電圧未満の逆方向バイアスを印加し、この時に流れる逆方向電流による前記組立体の発熱状態を赤外線サーモグラフィにより観測することにより、内部短絡が発生している部位を特定する。
本工程では、工程(c)で特定された内部短絡の発生部位の短絡状態を解除する。その実施形態は、内部短絡の形態や導電体層の構造などによって異なる。金属シートを用いて導電体層を形成した場合の内部短絡は、前記のように、i)素子が内部短絡に関与してい
る場合、および、ii)素子が必ずしも内部短絡に関与していない場合、に大別される。
絡の発生部位の支持体の孔に配置されている素子10を支持体20から取り除くことにより、支持体20と金属シート35との電気的導通が断たれる。これにより短絡状態が解除され、作動時に組立体内の他の素子からリーク電流が流れることがなくなる。この方法は、多くの場合、前記のサンプルCないしは、サンプルCとサンプルBとの中間的な異常品の内部の短絡状態を解除するために適用される。
ずしも短絡状態を解除することはできないが、次に説明する手法により、内部短絡への素子の関与の有無を問わず、異常品の内部の短絡状態を解除することができる。この手法は、内部短絡の発生箇所として特定された部位ないしはその周辺部に対向する部位の金属シートの少なくとも一部を除去するものである。図17(4)はその端的な実施形態を示すもので、図13(4)のように支持体20と金属シート35とが直接に接触している短絡部位の周辺部の金属シート35を、例えば円形に切って、組立体から取り除く。これにより、異常品の内部の短絡状態を確実に解除することができる。
2 第2半導体層
3、13 第1半導体の露出部
4 第2半導体層の開口部
5 反射防止膜
6、16、76 第1半導体とのオーミックな導電性を有する層
7、17 導電性ペーストの塗布層
8 導体バンプ
10、10A、10B、10C 光電変換素子
12、15 レーザ
20 支持体
21 凹部
22(支持体の)孔
24 導電性接着剤
25、55、65、75、85 導電性ペースト
35、45、75 金属シート
40、70 樹脂シート
42、52、72、62 電気絶縁層の孔(導電路)
44 金属シートの孔
Claims (16)
- (a)球状の第1半導体およびその表面を被覆する第2半導体層を具備し、前記第2半導体層が前記第1半導体を露出させる開口部を有する複数のほぼ球状の光電変換素子、前記光電変換素子を支持し、かつ光電変換素子の第1半導体または第2半導体層と電気的に接続された導電性の支持体、前記光電変換素子の第2半導体層または第1半導体と電気的に接続された導電体層、および前記支持体と導電体層とを絶縁する電気絶縁層を具備する組立体を準備する工程、
(b)前記組立体の光電変換特性もしくは電気的特性を計測し、その計測データに基づいて、前記組立体の中から、内部短絡による異常品を抽出する工程
(c)前記異常品に降伏電圧未満の逆方向バイアスを印加し、この時に流れる電流による前記異常品の発熱の状態を、赤外線サーモグラフィにより観測し、前記内部短絡が発生している部位を特定する工程、および、
(d)前記特定された部位の短絡状態を解除する工程、
を有することを特徴とする光電変換装置の製造方法。 - (a)球状の第1半導体およびその表面を被覆する第2半導体層を具備し、前記第2半導体層が前記第1半導体を露出させる開口部を有する複数のほぼ球状の光電変換素子、前記光電変換素子を1個ずつ配置するための複数の孔を有する導電性の支持体であって、前記光電変換素子の第2半導体層が前記孔の縁部に電気的に接続され、かつ前記第1半導体の露出部を裏面側に臨ませている支持体、前記支持体の裏面側に接合され、前記第1半導体の露出部に対向する部位の少なくとも一部に孔を有する電気絶縁層、並びに、前記電気絶縁層の上に形成され、前記複数の光電変換素子のそれぞれの第1半導体を、前記電気絶縁層の孔を通して相互に電気的に接続する導電体層、
を具備する組立体を準備する工程、
(b)前記組立体の光電変換特性もしくは電気的特性を計測し、その計測データに基づいて、前記組立体の中から、内部短絡による異常品を抽出する工程
(c)前記異常品に降伏電圧未満の逆方向バイアスを印加し、この時に流れる電流による前記異常品の発熱の状態を、赤外線サーモグラフィにより観測し、前記内部短絡が発生している部位を特定する工程、および、
(d)前記特定された部位の短絡状態を解除する工程、
を有することを特徴とする光電変換装置の製造方法。 - 前記工程(b)が、前記組立体の光電変換特性を、ソーラシミュレータを光源として、計測する工程を含む請求項1または2に記載の光電変換装置の製造方法。
- 前記工程(b)が、前記組立体のダイオード特性をカーブトレーサにより計測する工程を含む請求項1または2に記載の光電変換装置の製造方法。
- 前記工程(b)が、前記組立体に降伏電圧未満の逆方向バイアスを印加した時に流れる逆方向電流を計測する工程を含む請求項1または2に記載の光電変換装置の製造方法。
- 前記工程(d)が、前記特定された部位もしくはその周辺部の前記支持体もしくは導電体層の少なくとも一方を前記異常品から取り除く工程を含む請求項1〜5のいずれかに記載の光電変換装置の製造方法。
- 前記工程(d)が、前記特定された部位の前記支持体の孔に配置されている光電変換素子を前記異常品から取り除く工程を含む請求項2〜5のいずれかに記載の光電変換装置の製造方法。
- 前記工程(a)において、前記導電体層が、前記電気絶縁層の裏面に接合された金属シートと前記複数の光電変換素子のそれぞれの第1半導体とを、前記電気絶縁層の孔を通して導電性の層間接続部により電気的に接続することにより形成されている請求項2〜5の1〜5のいずれかに記載の光電変換装置の製造方法。
- 前記層間接続部が、前記電気絶縁層の孔を満たすよりやや多量に充填され、固化された導電性ペーストである請求項8記載の光電変換装置の製造方法。
- 前記層間接続部が、前記光電変換素子の第1半導体の露出部ないしは該露出部上の導電層の上に形成された導体バンプである請求項8記載の光電変換装置の製造方法。
- 前記工程(d)が、前記特定された部位ないしはその周辺部の金属シートの少なくとも一部を前記異常品から取り除く工程を含む請求項8〜10のいずれかに記載の光電変換装置の製造方法。
- 前記工程(d)が、前記部位の金属シートの全周にわたってレーザを照射して、前記レーザが照射された部位の金属シートを除去する工程を含む請求項11記載の光電変換装置の製造方法。
- 前記工程(a)において、前記導電体層が、前記電気絶縁層の孔内の第1半導体の露出部もしくは該露出部上の導電層を繋ぐように前記孔内および前記電気絶縁層上に塗布され、固化された導電性ペーストにより形成されている請求項2〜6のいずれかに記載の光電変換装置の製造方法。
- 前記工程(d)において、前記特定された部位もしくはその周辺部の固化された導電性ペーストの少なくとも一部を前記異常品から取り除く工程を含む請求項13記載の光電変換装置の製造方法。
- 前記光電変換素子が、前記第2半導体層の表面を被覆する反射防止膜を有し、前記第2半導体層および前記反射防止膜が前記第1半導体を露出させる開口部をそれぞれ同部位に有する請求項1〜14のいずれかに記載の光電変換装置の製造方法。
- 前記支持体が、前記孔を底部に有する凹部を隣接して表面に有し、前記凹部の内面に反射鏡層を有する請求項1〜15のいずれかに記載の光電変換装置の製造方法。
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