JP2012134364A

JP2012134364A - 光電変換装置

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Publication number: JP2012134364A
Application number: JP2010285935A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Ueda; 義明植田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2010-12-22
Publication date: 2012-07-12
Anticipated expiration: 2030-12-22
Also published as: JP5542645B2

Abstract

【課題】本発明は、放熱性を向上することができる光電変換装置を提供する。
【解決手段】光電変換装置であって、底面に第１の導電層１ａが設けられた凹部１ｃを有し、側部に貫通部１ｄが設けられた基体１と、一端が第１の導電層１ａに接続されて、他端が貫通部１ｄから外側に突出している第１のリード端子２と、凹部１ｃ内で第１のリード端子２の上面に載置されて第１のリード端子２に電気的に接続された光電変換素子３と、光電変換素子３と重ならない開口を有する枠部４ａ、枠部４ａから外側に突出しているリード部４ｂ、および枠部４ａから凹部１ｃの内側に突出している、光電変換素子３の外周部に接続された電極部４ｃを有する第２のリード端子４と、第２のリード端子４の枠部４ａの上面に開口を覆うように取着された窓部材５とを備えていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、光電変換素子が受けた熱の放熱性を向上させることができる光電変換装置に関する。

光電変換装置において、光電変換素子の上面側の縁部に第１のリード端子、下面側の全面に第２のリード端子が設けられたものがある。このような光電変換装置としては、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２００４−１４６８１７号公報

しかしながら、光電変換素子で生じた熱がリード端子の周辺部に集中しやすくなるため、応力分布に偏りが生じ、光電変換素子とリード端子との接合部にクラックや割れ等が発生しやすいという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、放熱性を向上することができる光電変換装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明における光電変換装置は、底面に第１の導電層が設けられた凹部を上側主面に有し、側部に前記凹部から外側に向けて貫通部が設けられた基体と、一端が前記凹部内で前記第１の導電層に電気的に接続されて、他端が前記貫通部から前記基体の外側に突出している第１のリード端子と、前記凹部内で前記第１のリード端子の上面に載置されて該第１のリード端子に電気的に接続された光電変換素子と、前記基体の前記上側主面の前記凹部の周囲に取着された、平面視において前記光電変換素子と重ならない開口を有する枠部、該枠部から前記基体の外側に突出しているリード部、および前記枠部から前記凹部の内側に突出している、前記光電変換素子の上面の外周部に電気的に接続された電極部を有する第２のリード端子と、該第２のリード端子の前記枠部の上面に前記開口を覆うように取着された透光性の窓部材とを備えていることを特徴とするものである。

また、上記目的を達成するために本発明における光電変換装置は、底面に第１の導電層が設けられた凹部を上側主面に有し、前記第１の導体層から下側主面にかけて第２の導電層が設けられた基体と、該基体の下側主面に取着され、一端が前記第２の導電層に電気的に接続された第１のリード端子と、前記凹部内で前記第１の導電層の上面に載置されて該第１の導体層に電気的に接続された光電変換素子と、前記基体の前記上側主面の前記凹部の周囲に取着された、平面視において前記光電変換素子と重ならない開口を有する枠部、該枠部から前記基体の外側に突出しているリード部、および前記枠部から前記凹部の内側に突出している、前記光電変換素子の上面の外周部に電気的に接続された電極部を有する第２のリード端子と、該第２のリード端子の前記枠部の上面に前記開口を覆うように取着された透光性の窓部材とを備えていることを特徴とするものである。

本発明の光電変換装置は、放熱性を向上することができるという効果を奏する。

本実施形態に係る光電変換装置であって、（ａ）は光電変換装置の斜視図、（ｂ）は（ａ）に示す光電変換装置のＡ−Ａで切断したときの断面図である。図１に示す光電変換装置であって、（ａ）は光電変換装置の平面図、（ｂ）は第１のリード端子と光電変換素子との関係を示す平面図、（ｃ）に第２のリード端子と光電変換素子との関係を示す平面図である。本実施形態に係る光電変換装置の他の例の第２のリード端子と光電変換素子との関係を示す平面図である。本実施形態の変形例１に係る光電変換装置の断面図である。本実施形態の変形例２に係る光電変換装置であって、（ａ）は光電変換装置の断面図、（ｂ）は光電変換装置の平面図、（ｃ）は第２のリード端子と光電変換素子との関係を示す平面図である。本実施形態の変形例２に係る光電変換装置の他の例であって、（ａ）は他の例の第２のリード端子と光電変換素子との関係を示す平面図、（ｂ）は別の他の例の第２のリード端子と光電変換素子との関係を示す平面図である。本実施形態の変形例３に係る光電変換装置の断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る光電変換装置について、図面を参照しながら説明する。

＜実施形態＞
＜光電変換装置の構成＞
本実施形態に係る光電変換装置は、太陽光エネルギーを電力に変換する。そして、光電変換装置は、光エネルギーを電力に変換する光電変換素子３を含んでいる。かかる光電変換素子３は、例えば、太陽光エネルギーを電力に変換する機能を備えている太陽電池素子である。光電変換装置は、光が窓部材５を透過して、光電変換素子３の受光面に入射される。そして、光電変換素子３は、光エネルギーを電力に変換する。

本実施形態に係る光電変換装置は、図１および図２に示すような構成である。光電変換装置は、底面に第１の導電層１ａが設けられた凹部１ｃを上側主面に有し、側部に凹部１ｃから外側に向けて貫通部１ｄが設けられた基体１と、一端が凹部１ｃ内で第１の導電層１ａに電気的に接続されて、他端が貫通部１ｄから基体１の外側に突出している第１のリード端子２と、凹部１ｃ内で第１のリード端子２の上面に載置されて第１のリード端子２に電気的に接続された光電変換素子３と、基体１の上側主面の凹部１ｃの周囲に取着された、平面視において光電変換素子３と重ならない開口を有する枠部４ａ、枠部４ａから基体１の外側に突出しているリード部４ｂ、および枠部４ａから凹部１ｃの内側に突出している、光電変換素子３の上面の外周部に電気的に接続された電極部４ｃを有する第２のリード端子４と、第２のリード端子４の枠部４ａの上面に開口を覆うように取着された透光性の窓部材５とを備えている。

基体１は、図１に示すように、底面に第１の導電層１ａが設けられた凹部１ｃを上側主面に有し、側部に凹部１ｃから外側に向けて貫通部１ｄが設けられている。すなわち、基体１は、上側主面に凹部１ｃを有している部材である。基体１の凹部１ｃの底面に設けられている第１の導電層１ａは、第１のリード端子２の一端と電気的に接続される。また、基体１は、第１のリード端子２の他端を基体１の外側に突出させるために側部に貫通部１ｄが設けられている。すなわち、第１のリード端子２の他端は、貫通部１ｄから基体１の外側に突出している。なお、基体１は、平面視において四角形状に限らず、円形状であっ
てもよく、形状は限定されない。

また、基体１は、例えば、アルミナ質セラミックス、窒化アルミニウム質セラミックスまたはムライト質セラミックスス等のセラミック材料からなる。基体１は、光電変換素子３の発熱をすみやかに放熱し、かつ高い絶縁性を有する材料が好ましい。また、基体１の熱伝導率は、例えば、１０（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上３００（Ｗ／ｍ・Ｋ）以下に設定されている。また、基体１の熱膨張係数は、例えば、３（ｐｐｍ／℃）以上１０（ｐｐｍ／℃）以下に設定されている。また、基体１は、例えば、一方の辺幅が、４（ｍｍ）〜１２０（ｍｍ）に、他方の辺幅が４（ｍｍ）〜１２０（ｍｍ）に、厚みが０．２（ｍｍ）〜５（ｍｍ）に設定されている。

また、基板１の凹部１ｃの底面に設けられている第１の導電層１ａは、タングステン、モリブデンまたはマンガン等で形成されている。

基体１は、平板形状のグリーンシートに金型を用いた打ち抜きを施すことによってそれぞれの形状に合わせて製作される。そして、基体１の凹部１ｃの底面の第１の導電層１ａは、セラミックグリーンシートに、例えば、タングステン、モリブデンまたはマンガン等の粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合してなる金属ペーストを予め周知のスクリーン印刷法によって所定パターンに印刷塗布することによって形成される。そして、基体１は、これらのセラミックグリーンシートを複数積層することによって形成される。

第１のリード端子２は、図２（ｂ）に示すように、一端が凹部１ｃ内で第１の導電層１ａに電気的に接続されて、他端が貫通部１ｄから基体１の外側に突出している。第１のリード端子２の下面は、第１の導電層１ａに、また、上面は光電変換素子３の下面電極にそれぞれ電気的に接続されている。第１のリード端子２は、接合材を介して、凹部１ｃに設けられている第１の導電層１ａに電気的に接続される。また、第１のリード端子２は、基体１と貫通部１ｄで接合されている。なお、接合材は、例えば、銀（Ａｇ）ロウまたは銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）ロウ等のロウ材、低融点半田または導電性エポキシ樹脂等からなる。また、第１のリード端子２は、例えば、幅が、０．２５（ｍｍ）〜３０（ｍｍ）に、長さが、３（ｍｍ）〜１２０（ｍｍ）に、厚みが、０．１（ｍｍ）〜５（ｍｍ）に設定されている。

また、第１のリード端子２の厚みは、第１のリード端子２の熱収縮により、例えば、０．１（ｍｍ）から１（ｍｍ）に設定することにより、セラミック材料からなる基体１に応力が作用するのを効果的に抑制することができる。

光電変換素子３は、凹部１ｃ内で第１のリード端子２の上面に載置されて第１のリード端子２に電気的に接続されている。また、光電変換素子３は、上面に受光面を有している。

光電変換素子３は、下面に下面電極が設けられている。この下面電極は、例えば、銀、アルミニウム等により形成されている。光電変換素子３は、第１のリード端子２の上面に載置されている。そして、光電変換素子３は、例えば、低融点半田または導電性エポキシ樹脂等の接合材を介して、下面電極が第１のリード端子２の上面に電気的に接続されている。

また、光電変換素子３は、上面に上面電極が設けられている。この上面電極は、例えば、銀、アルミニウム等により形成されている。そして、光電変換素子３は、例えば、低融点半田または導電性エポキシ樹脂等の接合材を介して、上面電極が第２のリード端子４に電気的に接続されている。

光電変換素子３は、例えば、III−Ｖ族化合物半導体を含んでいる太陽電池素子である
。光電変換素子３は、光起電力効果により、受けた光エネルギーを即時に電力に変換して出力することができる。例えば、太陽電池素子は、ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ／Ｇｅ３接合型セルの構造を有している。インジウムガリウムリン（ＩｎＧａＰ）トップセルは、６６０ｎｍ以下の波長領域に含まれる光をエネルギー変換する。ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）ミドルセルは、６６０ｎｍから８９０ｎｍまでの波長領域に含まれる光をエネルギー変換する。ゲルマニウム（Ｇｅ）ボトムセルは、８９０ｎｍから２０００ｎｍまでの波長領域に含まれる光をエネルギー変換する。３つのセルは、トンネル接合を介して直列に接続されている。開放電圧は、３つのセルの起電圧の和である。

第２のリード端子４は、図２（ｃ）に示すように、平面視において光電変換素子３と重ならない開口を有する枠部４ａ、枠部４ａから基体１の外側に突出しているリード部４ｂ、および枠部４ａから凹部１ｃの内側に突出している電極部４ｃを有している。そして、第２のリード端子４の電極部４ｃは、光電変換素子３の上面の外周部に電気的に接続されている。また、第２のリード端子４は基体１の上側主面の凹部１ｃの周囲に取着されている。すなわち、第２のリード端子４の電極部４ｃは、光電変換素子３の上面の外周部に設けられている上面電極に電気的に接続されている。そして、第２のリード端子４の枠部４ａの下面は、図１に示すように、基体１の上側主面の凹部１ｃの周囲に接合材を介して接合されている。また、第２のリード端子４は、例えば、平面視して、枠部４ａの外周の横の幅が、０．２５（ｍｍ）〜３０（ｍｍ）に、縦の幅が、０．２５（ｍｍ）〜３０（ｍｍ）に、厚みが、０．１（ｍｍ）〜５（ｍｍ）に設定されている。なお、それぞれの辺部の幅は、平面視して、光電変換素子３と重ならないように、枠部４ａの外周との関係から設定されている。

また、電極部４ｃは、図２（ｃ）に示すように、リード部４ｂを凹部１ｃ側に延長した位置に設けられている。第２のリード端子４の電極部４ｃが、図２（ｃ）に示すように、枠部４ａを挟んで第２のリード部４ｂと対向する位置に設けられているため、光電変換装置は、太陽光によって温度上昇した光電変換素子３の熱を電極部４ｃからリード部４ｂを介して最短距離で光電変換装置の外部へ放熱することができる。

また、電極部４ｃは、図２（ｃ）に示すように、凸状の四角形状を有している。また、電極部４ｃは、図２（ｃ）に示すように、例えば、長さＡが、０．２５（ｍｍ）〜１０（ｍｍ）に、幅Ｂが、０．２５（ｍｍ）〜３０（ｍｍ）に設定されている。また、厚みは、０．１（ｍｍ）〜５（ｍｍ）に設定されている。電極部４ｃの形状は、光電変換素子３と電気的に接続することができれば、四角形状に限らず、適宜選択することができる。

第２のリード端子４の電極部４ｃの幅は、リード部４ｂの幅より、０．２５（ｍｍ）〜５（ｍｍ）の範囲で大きくしてもよい。電極部４ｃの幅がリード部４ｂの幅よりも大きいことにより、電極部４ｃから枠部４ａへの熱抵抗に比べて、枠部４ａからリード部４ｂまでの熱抵抗が大きくなる。したがって、光電変換素子３のからの熱は、電極部４ｃを介して枠部４ａの全体に伝達されやすくなる。その結果、光電変換素子３のからの熱は、電極部４ｃ、枠部４ａを介して基体１や窓部材５に伝達されるとともに外部に放散される。これによって、光電変換素子３は、作動時の温度上昇が抑制されるとともに、光電変換装置は、正常に作動することができる。また、電流を低損失で通電するためには、第２のリード部４ｂおよび電極部４ｃの幅は、例えば、０．２５（ｍｍ）〜５（ｍｍ）に設けることが好ましい。

また、電極部４ｃは、図２（ｃ）に示すように、リード部４ｂを凹部１ｃ側に延長した位置に設けられている。すなわち、枠部４ａを挟んで、第２のリード部４ｂと対向する位
置に設けられているが、これに限らない。電極部４ｃは、枠部４ａから凹部１ｃの内側に突出していれば、枠部４ａの辺部のどの位置に設けてもよい。例えば、電極部４ｃは、図３に示すように、リード部４ｂと平行な方向の枠部４ａの辺部から凹部１ｃの内側に向かって突出していてもよい。このような構成にすることにより、基体１と第２のリード端子４、および窓部材５と第２のリード端子４との熱膨張係数差に起因する応力が発生しても、凸状の電極部４ｃと枠部４ａとの角部、およびリード部４ｂと枠部４ａとの角部に集中する応力は、第２のリード端子４の一部に集中せずに分散される。また、電極部４ｃは、リード部４ｂが設けられている辺部と対向する辺部に設けてもよい。

ここで、例えば、第１のリード端子２は、正極として機能する。また、第２のリード端子４は、負極として機能する。そして、光電変換素子３は、第１のリード端子２および第２のリード端子４に電気的に接続されており、光電変換装置は、第１のリード端子２および第２のリード端子４を介して外部に電気を取り出すことができる。

第１のリード端子２および第２のリード端子４は、例えば、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金または鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）合金等の金属材料からなる。これらの金属のインゴットを周知の圧延加工法や打ち抜き加工法、エッチング加工法等の金属加工法を採用することによって、所定の形状となるように製作される。第１のリード端子２および第２のリード端子４の熱伝導率は、例えば、１０（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上４５０（Ｗ／ｍ・Ｋ）以下に設定されている。また、第１のリード端子２および第２のリード端子４の熱膨張係数は、例えば、３（ｐｐｍ／℃）以上２３（ｐｐｍ／℃）以下に設定されている。

窓部材５は、第２のリード端子４の枠部４ａの上面に枠部４ａの開口を覆うように取着された、平面視したとき、四角形状に形成された、透光性の部材である。窓部材５は、光を透過させて光電変換素子３に導く機能を備えている。また、窓部材５は、光電変換素子３に光を集光する機能を備えていてもよい。窓部材５の透光性とは、光電変換素子３が、太陽電池素子である場合は、太陽光の少なくとも一部の波長領域に含まれる光が透過できることをいう。また、窓部材５は、例えば、サファイヤ、ホウ珪酸ガラス、プラスチックまたは透光性樹脂等の材料からなり、太陽光を透過することができる材料であればよい。また、半球状に形成された光学部材、例えば、集光レンズを窓部材５として取着して、光電変換素子３に集光することもできる。また、窓部材５は、両表面に波長に適した無反射コート材を膜付することもできる。

また、窓部材５の熱伝導率は、例えば、１０（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上２５０（Ｗ／ｍ・Ｋ）以下に設定されている。また、窓部材５の熱膨張係数は、例えば、３（ｐｐｍ／℃）以上２３（ｐｐｍ／℃）以下に設定されている。また、窓部材５は、例えば、一方の辺幅が、３（ｍｍ）〜１２０（ｍｍ）に、他方の辺幅が、３（ｍｍ）〜１２０（ｍｍ）に、厚みが、０．２（ｍｍ）〜５（ｍｍ）に設定されている。

また、光電変換装置は、窓部材５によって気密に封止されるため、大気が遮断され、窓部材５や光電変換素子３等への水分の付着が抑制される。

光電変換素子３で発生した熱は、第２リード端子４の枠部４ａを介して、枠部４ａの開口を覆うように取着された窓部材５の外周部から窓部材５の全体に伝導される。すなわち、熱が窓部材５に接している枠部４ａの上面から窓部材５に伝導される。これによって、窓部材５は、窓部材５の全体が伝導された熱によって温度が上昇して、窓部材５の結露を抑制することができる。この結果、窓部材５を透過する光の進行が妨げられるのを抑制することができる。また、例えば、窓部材５は、雪が付着した際に、窓部材５の温度が上昇することによって雪を溶かすことができる。

また、窓部材５の下面の周辺部は、第２のリード端子４と接合される位置に全周にわたって金属層が形成されている。また、金属層は、蒸着法やスパッタリング法等の薄膜形成技術によって形成される。金属層は、例えば、チタン、白金、金、クロム、ニッケル、金、銀、銅、あるいはそれらの合金等の金属材料からなる。窓部材５は、下面の周辺部の金属層が、例えば、ロウ材、半田、低融点ガラスまたはエポキシ樹脂等からなる接合材を介して、第２のリード端子４の上面の全周にわたって接合されている。接合方法は、例えば、ロウ材接合、半田接合または樹脂接合等の方法である。ロウ材は、例えば、銀−銅ロウ等からなる。また、半田は、例えば、金−錫系、金−ゲルマニウム系または錫−鉛系等からなる。また、低融点ガラスとは、ガラス転移点が６００℃以下のガラスのことをいう。

本実施形態の光電変換装置は、光電変換素子３から発生した熱が、第２のリード端子４を介して基体１の全体に伝導されるため、基体１の全体でもって外部に熱を放熱することができる。すなわち、光電変換素子３で発生した熱は、第２のリード端子４の枠部４ａを介して基体１に伝導され、外部に放熱される。これによって、光電変換装置は、放熱性を向上させることができる。

また、光電変換素子３から発生した熱が、第２のリード端子４を介して基体１の全体に伝導されるため、セラミック材料からなる基体１および金属材料からなる第２のリード端子４の熱膨張係数が異なっていても、熱膨張係数差に起因して発生する熱応力を低減することができる。これによって、光電変換装置は、基体１と第１リード端子２、および基体１と第２のリード端子４との接合部でクラックや割れ等の発生を抑制することができる。

本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。以下、本実施形態の変形例について説明する。なお、本実施形態の変形例に係る光電変換装置のうち、本実施形態に係る光電変換装置と同様な部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。

＜変形例１＞
本実施形態に係る変形例の光電変換装置は、図４に示すように、底面に第１の導電層１ａが設けられた凹部１ｃを上側主面に有し、第１の導体層１ａから下側主面にかけて第２の導電層１ｂが設けられた基体１と、基体１の下側主面に取着され、一端が第２の導電層１ｂに電気的に接続された第１のリード端子２と、凹部１ｃ内で第１の導電層１ａの上面に載置されて第１の導体層１ａに電気的に接続された光電変換素子３と、基体１の上側主面の凹部１ｃの周囲に取着された、平面視において光電変換素子３と重ならない開口を有する枠部４ａ、枠部４ａから基体１の外側に突出しているリード部４ｂ、および枠部４ａから凹部１ｃの内側に突出している、光電変換素子３の上面の外周部に電気的に接続された電極部４ｃを有する第２のリード端子４と、第２のリード端子４の枠部４ａの上面に開口を覆うように取着された透光性の窓部材５とを備えている。

このような構成によって、光電変換素子３から発生した熱が、第２のリード端子４の枠部４ｂを介して基体１の全体に伝導されるため、基体１の全体でもって外部に熱を放熱することができる。これによって、光電変換装置は、放熱性を向上させることができる。

また、光電変換素子３は、基体１に第１の導電層１ａを介して電気的に接合され、基体１がセラミック材料からなるため、基体１と光電変換素子３との熱膨張係数差が小さくなる。これにより、光電変換素子３は、光電変換素子３の温度上昇に起因して生じる熱応力が小さくなり、基体１からの剥がれ、クラックや破損等が抑制される。

また、第１のリード端子２は、基体１の外側で第１の導電層１ｂと電気的に接続されているため、光電変換装置は、例えば、基体１の厚みを０．２５（ｍｍ）〜１（ｍｍ）に薄くでき、光電変換素子３の受光面と窓部材５との距離を短くすることができ、光電変換効率を向上することができる。また、光電変換装置は、光電変換素子３の電極からの通電距離を短くすることができ、電気抵抗が低減され、光電変換効率を向上することができる。

＜変形例２＞
本実施形態に係る変形例の光電変換装置は、図５に示すように、第２のリード端子は、枠部４ａが互いに対向する一対の辺部を有しており、電極部４ｃが一対の辺部のそれぞれに設けられている。

このように、電極部４ｃが一対の辺部のそれぞれに設けられることによって、光電変換素子３の発熱を光電変換装置の外部に放熱させることができる。また、太陽光によって温度上昇した光電変換素子からの熱が、電極部４ｃから枠部４ａを介して基体１や窓部材５に効率よく伝達されるとともに分散される。したがって、光電変換装置は、基体１、第２のリード端子および窓部材５の熱膨張係数に起因して、基体１と第２のリード端子４との接合部、および第２のリード端子４と窓部材５との接合部に生じる熱応力が一部に集中することなく分散することができる。また、窓部材５は、窓部材５の全体が温度上昇するため、窓部材５の結露の発生を効果的に抑制することができる。

また、電極部４ｃは、図５（ｃ）に示すように、一対の辺部にそれぞれ設けられた電極部４ｃが互いに対向して設けられているが、電極部４ｃは、互いに対向しないようにして一対の辺部にそれぞれ設けられていてもよい。

また、電極部４ｃは、図６（ａ）に示すように、第２のリード部４ｂが設けられていない枠部４ａの辺部に、互いに対向するように設けられていてもよい。このような構成にすることによって、光電変換素子３からの熱は、第２のリード部４ｂが設けられている辺部に電極部４ｃが設けられていないため、枠部４ａを介して第２のリード部４ｂに伝導されにくくなり、対向して設けられた電極部４ｃから枠部４ａに対称かつ枠部４ａの全体に拡散される。したがって、光電変換装置は、光電変換素子３の温度上昇に伴って、光電変換素子３と第２のリード端子４、および窓部材５と第２のリード端子４との熱膨張係数差に起因して、光電変換素子３と第２のリード端子４、および窓部材５と第２のリード端子４との接合部に生じる応力が枠部４ａにおいて偏らずに分散される。これにより、光電変換装置は、光電変換素子３と第２のリード部４ｂ、および窓材５と第２のリード部４ｂとの接合部において集中する応力による剥がれやクラックが抑制され、長期間にわたって正常に作動することができる。

また、電極部４ｃは、図６（ｂ）に示すように、枠部４ａの全ての辺部に、互いに対向するように設けられていてもよい。このような構成にすることによって、太陽光によって温度上昇した光電変換素子からの熱が、それぞれの辺部に設けられた凸状の電極部４ｃから枠部４ａを介して、さらに効率よく基体１や窓部材５に伝達されるとともに分散される。したがって、光電変換装置は、基体１、第２のリード端子および窓部材５の熱膨張係数に起因して、基体１と第２のリード部４との接合部、および第２のリード端子４と窓部材５との接合部に生じる熱応力が一部に集中することなく分散することができる。また、窓部材５は、窓部材５の全体が温度上昇するため、窓部材５の結露の発生が効果的に抑制す
ることができる。

＜変形例３＞
本実施形態に係る変形例の光電変換装置は、図７に示すように、電極部４ｃは、先端の上部に、突出方向に垂直な方向に一部が切り欠かれた切欠き部４ｄを有している。また、切欠き部４ｄは、図７に示すように、例えば、先端から枠部４ａの方向のＸが、０．２５（ｍｍ）〜５（ｍｍ）に、そして、電極部４ｃの深さ方向のＹが、０．１（ｍｍ）〜４．５（ｍｍ）に設定されている。

このように、切欠き部４ｄを有しているため、光電変換装置は、光電変換素子３の温度上昇に伴って、光電変換素子３と第２のリード端子４、および窓材５と第２のリード端子４との熱膨張係数差に起因して、光電変換素子３と第２のリード端子４、および窓部材５と第２のリード端子４との接合部に生じる応力を小さくすることができる。また、切欠き部４ｄが適度に撓むことによって応力を緩和することができる。切欠き部４ｄは、例えば、Ｘの方向に０．５（ｍｍ）〜４．５（ｍｍ）撓むことができる。これによって、光電変換装置は、光電変換素子３と第２のリード端子４、および窓部材５と第２のリード端子４との接合部における剥がれやクラックが抑制され、長期間にわたって正常に作動することができる。

＜光電変換装置の製造方法＞
ここで、光電変換装置の製造方法を説明する。

基体１は、例えば、アルミナ質セラミックスからなる場合、グリーンシートは、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の原料粉末に、有機バインダ、可塑剤、溶剤、分散剤等を混合添加してペースト状とし、ドクターブレード法やカレンダーロール法等によって形成される。

また、平板形状のグリーンシートは、タングステン、モリブデンまたはマンガン等の高融点金属粉末に有機バインダ、可塑剤、溶剤等を添加してなる金属ペーストが、上側主面の所定位置にスクリーン印刷法等によって印刷塗布されて、導電層１ａとなるメタライズ層が形成されている。また、他の平板形状のグリーンシートは、第２のリード端子４との接合部に該当する位置にメタライズ層が形成されている。

そして、平板形状のグリーンシートが、金型を用いた打ち抜きを施すことによってそれぞれの形状に合わせて製作される。

これらの平板形状のグリーンシートは、積層されて、約１６００℃の温度で同時に焼成される。そして、基体１は、電解メッキまたは無電解メッキ等のメッキ形成方法によって、メタライズ層上に厚さ３（μｍ）以下のニッケルメッキ層が形成される。

第１のリード端子２および第２のリード端子４は、例えば、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金を型枠に鋳込んで作製したインゴットを周知の切削加工や打ち抜き加工等の金属加工法を用いて所定形状にして製作される。

そして、基体１の導電層１ａと第１のリード端子２とが、銀（Ａｇ）ロウまたは銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）ロウ等の接合材を介して接合される。

次に、光電変換素子３は、第１のリード端子２の上面に搭載され、光電変換素子３の下面電極と第１のリード端子２とが接合材を介して電気的に接続される。また、光電変換素子３の上面電極と第２のリード端子４の電極部４ｃが接合材を介して電気的に接合される
。なお、接合材は、例えば、金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）半田または金（Ａｕ）−ゲルマニウム(Ｇｅ)半田等の材料または導電性エポキシ樹脂等である。

窓部材５は、第２のリード端子４の枠部４ａの上面に枠部４ａの開口を覆うように、例えば、Ａｕ−Ｓｎ半田、Ｓｎ−銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）半田、Ｓｎ−亜鉛（Ｚｎ）−ビスマス（Ｂｉ）、樹脂等を介して接合される。これによって、光電変換装置となる。

１基体
１ａ第１の導電層
１ｂ第２の導電層
１ｃ凹部
１ｄ貫通部
２第１のリード端子
３光電変換素子
４第２のリード端子
４ａ枠部
４ｂリード部
４ｃ電極部
４ｄ切欠き部
５窓部材

Claims

底面に第１の導電層が設けられた凹部を上側主面に有し、側部に前記凹部から外側に向けて貫通部が設けられた基体と、
一端が前記凹部内で前記第１の導電層に電気的に接続されて、他端が前記貫通部から前記基体の外側に突出している第１のリード端子と、
前記凹部内で前記第１のリード端子の上面に載置されて該第１のリード端子に電気的に接続された光電変換素子と、
前記基体の前記上側主面の前記凹部の周囲に取着された、平面視において前記光電変換素子と重ならない開口を有する枠部、該枠部から前記基体の外側に突出しているリード部、および前記枠部から前記凹部の内側に突出している、前記光電変換素子の上面の外周部に電気的に接続された電極部を有する第２のリード端子と、
該第２のリード端子の前記枠部の上面に前記開口を覆うように取着された透光性の窓部材とを備えていることを特徴とする光電変換装置。
底面に第１の導電層が設けられた凹部を上側主面に有し、前記第１の導体層から下側主面にかけて第２の導電層が設けられた基体と、
該基体の下側主面に取着され、一端が前記第２の導電層に電気的に接続された第１のリード端子と、
前記凹部内で前記第１の導電層の上面に載置されて該第１の導体層に電気的に接続された光電変換素子と、
前記基体の前記上側主面の前記凹部の周囲に取着された、平面視において前記光電変換素子と重ならない開口を有する枠部、該枠部から前記基体の外側に突出しているリード部、および前記枠部から前記凹部の内側に突出している、前記光電変換素子の上面の外周部に電気的に接続された電極部を有する第２のリード端子と、
該第２のリード端子の前記枠部の上面に前記開口を覆うように取着された透光性の窓部材とを備えていることを特徴とする光電変換装置。
請求項１または請求項２に記載の光電変換装置であって、
前記第２のリード端子は、前記枠部が互いに対向する一対の辺部を有しており、前記電極部が前記一対の辺部のそれぞれに設けられていることを特徴とする光電変換装置。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光電変換装置であって、
前記電極部は、先端の上部に、突出方向に垂直な方向に一部が切り欠かれた切欠き部を有していることを特徴とする光電変換装置。