JP2016171178A - 半導体素子付き繊維構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】フレキシブル性や伸長特性を損なわずに、簡単な構造でもって隣接する半導体素子付き機能糸同士の電気的な接続状態を維持して出力特性の安定を図った半導体素子付き繊維構造体を提供することである。
【解決手段】半導体素子付き繊維構造体１は、設定数の半導体素子付き機能糸６を、導電方向を揃えて平面状に平行に配置し、導電方向に隣接する半導体素子付き機能糸６同士を導電線８又は導電接合材９を介して電気的に接続した半導体素子付き機能構造部４と、半導体素子付き機能構造部４の導電方向の一端側において導体機能素子付き機能糸６に電気的に接続され且つ半導体素子付き機能糸６の導電方向の幅より短い幅に形成された１又は複数の導電糸２１からなる導電部５とを備え、複数組の半導体素子付き機能構造部４及び導電部５を繰り返すように平面的に配置し、導電方向に隣接する半導体素子付き機能構造部４と導電部５とを電気的に接続している。
【選択図】図２

Description

本発明は半導体素子付き繊維構造体において、特に粒状の複数の半導体素子とこれら複数の半導体素子を並列接続する可撓性のある１対の導電線とからなる紐状の半導体素子付き機能糸を利用したものに関する。

従来から、テキスタイル分野において、受光機能又は発光機能等を備えた種々の半導体素子付き繊維構造体（テキスタイル構造体）が提案されている。この種の半導体素子付き繊維構造体は、複数の半導体素子（例えば、太陽電池セル、発光ダイオード、バイパスダイオード等）が組み込まれた紐状の半導体素子付き機能糸を経糸又は緯糸とし、導電線や絶縁線を緯糸又は経糸として織り込んだり編み込んだりすることで構成される。

例えば、特許文献１の半導体素子付き繊維構造体には、複数の半導体素子付き機能糸を緯糸とし、複数の絶縁糸を経糸として製織されたメッシュ状の繊維構造体が開示されている。複数の半導体素子付き機能糸の各々は、複数の半導体素子（球状太陽電池セル）と、これら複数の半導体素子を並列接続する可撓性のある１対の導電線等から紐状に構成されている。複数の半導体素子付き機能糸は、半導体素子の正負の電極を結ぶ導電方向に揃えた状態に平面状に平行に配設され、隣接する半導体素子付き機能糸の導電線同士を物理的に接触させることで電気的に接続されている。

ＷＯ２０１３／０７６７９４号公報

ところで、特許文献１の半導体素子付き繊維構造体は、導電方向に隣接する半導体素子付き機能糸の導電線同士を物理的に接触させることで電気的に直列接続されているが、半導体素子付き機能糸は、複数の半導体素子を１対の導電線にハンダ等の導電接合材を介して固定する構造上、導電線や導電接合材の形状によって半導体素子付き機能糸の導電方向の幅にバラツキが生じてしまう。

従来では、半導体素子付き繊維構造体の織り密度を大きくし、半導体素子付き機能糸の導電線や導電接合材を、隣接する半導体素子付き機能糸の導電線や導電接合材に部分的に重なり合わせることで、電気的な接続状態の安定化を図る場合がある。しかし、導電接合材のサイズ、織り密度のムラ、織り構造のバラツキ、伸長や圧縮等の変形応力の作用等を起因にして、隣接する半導体素子付き機能糸同士の重なり具合が変化して電気的な接続状態が部分的に解除されてしまう場合が多い。

特に、半導体素子付き繊維構造体に織り込まれる半導体素子付き機能糸の数は多量である場合が多いので、隣接する半導体素子付き機能糸同士の非接触箇所も増加してしまい、半導体素子付き繊維構造体の出力が不安定になり、半導体素子付き繊維構造体の利点を有効に活用できなくなるという問題がある。

本発明の目的は、半導体素子付き繊維構造体において、フレキシブル性や伸長特性を損なわずに、簡単な構造でもって隣接する半導体素子付き機能糸同士の電気的な接続状態を維持して出力特性の安定を図ったもの、等を提供することである。

本発明に係る半導体素子付き繊維構造体は、両端に正負の電極を有し且つ受光又は発光機能を有する複数の半導体素子と、前記正負の電極を結ぶ導電方向を揃えた状態で前記複数の半導体素子を並列接続する平行な１対の導電線とを備え、前記複数の半導体素子の正電極が一方の導電線に導電接合材を介して電気的に接続されると共に前記複数の半導体素子の負電極が他方の導電線に導電接合材を介して電気的に接続された紐状の複数の半導体素子付き機能糸を組み込んだ半導体素子付き繊維構造体において、予め設定された設定数の前記半導体素子付き機能糸を、前記導電方向を揃えて平面状に平行に配置し、前記導電方向に隣接する前記半導体素子付き機能糸同士を前記導電線又は前記導電接合材を介して電気的に接続した半導体素子付き機能構造部と、前記半導体素子付き機能構造部の前記導電方向の一端側において前記導体機能素子付き機能糸に電気的に接続され且つ前記半導体素子付き機能糸の前記導電方向の幅より短い幅に形成された１又は複数の導電糸からなる導電部とを備え、複数組の前記半導体素子付き機能構造部及び前記導電部を繰り返すように平面的に配置し、前記導電方向に隣接する前記半導体素子付き機能構造部と前記導電部とを電気的に接続したことを特徴としている。

本発明の構成に加えて、次のような種々の構成を採用してもよい。
（ａ）前記導電部の導電方向の幅は、前記半導体素子の直径の１／４以上に且つ１倍以下のサイズに設定され、前記導電部の電気抵抗は、３Ω／ｍ以下となるように設定されている。

（ｂ）前記導電線及び前記導電糸は、ガラス繊維、炭素繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリアリレート系繊維等の液晶ポリマー繊維のうちから選択される何れか１又は複数種類の繊維の束又は撚線の表面に１又は複数の金属細線をコイル状にカバーリングした導電糸で構成されている。

（ｃ）少なくとも下層に絶縁糸からなる織布構造体を設けた多層構造に構成され、上層側の複数組の前記半導体素子付き機能構造部及び前記導電部と下層側の前記織布構造体とは、前記導電方向に延びる前記絶縁糸を介して一体的に構成されている。

本発明によれば、半導体素子付き繊維構造体に対して圧縮変形が作用した場合、隣接する半導体素子付き機能構造部の間隔が狭まり、隣接する半導体素子付き機能糸が互いに接近し重なり合うことで、隣接する導電線や導電接合材が非接触状態になるが、１又は複数の導電糸によって隣接する導電線や導電接合材との間の電気的な接続状態を維持することができる。また、半導体素子付き繊維構造体に対して伸長変形が作用した場合、隣接する半導体素子付き機能構造部の間隔が広がるが、隣接する半導体素子付き機能糸同士の間隔を１又は複数の導電糸で埋めることで電気的な接続状態を維持することができる。

従って、１又は複数の導電糸を設定数の半導体素子付き機能糸毎に挿入することで、半導体素子付き繊維構造体の変形に対する追従性が向上するので、フレキシブル性や伸長特性を極力損なわずに、簡単な構造でもって隣接する半導体素子付き機能構造部同士の電気的な接続状態を維持し、半導体素子付き繊維構造体の出力特性を安定化させることができる。また、１又は複数の導電糸によって、織り構造による隣接する半導体素子付き機能構造部の半導体素子付き機能糸間のばらつきが補正されるので、半導体素子付き繊維構造体の構造を安定化させることができ、半導体素子付き繊維構造体の品質を安定化させることができる。

実施例１に係る半導体素子付き繊維構造体の平面図である。 半導体素子付き繊維構造体の要部拡大平面図である。 半導体素子付き機能糸と導電糸の断面図である。 半導体素子付き機能糸の平面図である。 図４のV-V線断面図である。 導電糸及び導電線の部分拡大斜視図である。 圧縮状態の半導体素子付き機能糸と導電糸の断面図である。 伸長状態の半導体素子付き機能糸と導電糸の断面図である。 実施例２に係る圧縮状態の半導体素子付き機能糸と導電糸の断面図である。 実施例２に係る伸長状態の半導体素子付き機能糸と導電糸の断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。

先ず、半導体素子付き繊維構造体１の全体構造について説明する。
図１〜図３に示すように、半導体素子付き繊維構造体１は、複数の半導体素子７が組み込まれた可撓性のある繊維構造体（テキスタイル）であり、上層側の複数の半導体素子付き機能糸６と複数の導電糸２１からなる上層半導体素子付き繊維構造体２と、この上層半導体素子付き繊維構造体２の下層側に配設され且つ複数の絶縁糸２５からなる織布構造体３とを備えている。

即ち、半導体素子付き繊維構造体１は、上層半導体素子付き繊維構造体２と織布構造体３とを重ね合わせた多層構造に構成されている。上層半導体素子付き繊維構造体２と織布構造体３とは織機により２重織で製織されている。尚、以下の説明では、図１の上下左右を上下左右として説明し、上下方向を縦方向、左右方向を横方向として説明する。

次に、上層半導体素子付き繊維構造体２について説明する。
図１〜図３に示すように、上層半導体素子付き繊維構造体２は、複数組の半導体素子付き機能構造部４及び導電部５を縦方向に繰り返すように平面的に配置し、縦方向（導電方向）に隣接する半導体素子付き機能構造部４と導電部５とを電気的に接続することで構成されている。尚、図１に示す半導体素子付き繊維構造体１は、全体のほんの一部の半導体素子付き機能構造部４と導電部５を図示しているに過ぎない。

次に、半導体素子付き機能構造部４について説明する。
図１〜図３に示すように、半導体素子付き機能構造部４は、横方向に延びる紐状の複数の半導体素子付き機能糸６から構成されている。複数の半導体素子付き機能糸６は、横方向に平行状態に配設されると共に縦方向に隙間を空けずに密に接触状に配設されている。

即ち、半導体素子付き機能構造部４は、予め設定された設定数（例えば１０本）の半導体素子付き機能糸６を、その導電方向を揃えて平面状に平行に配置し、導電方向に隣接する半導体素子付き機能糸６同士を導電線８（８ａ，８ｂ）又は導電接合材９（９ａ，９ｂ）を介して電気的に接続することで構成されている。尚、設定数は、特に１０本に限定する必要はないが、半導体素子付き機能構造部４において直列接続される半導体素子付き機能糸６の数は２０本以下が望ましい。

半導体素子付き機能構造部４の織り密度は、隣接する半導体素子付き機能糸６の導電線８同士が部分的に重なる程度が望ましく、複数の半導体素子付き機能糸６は、その導電方向が平面に対して僅かに傾斜するような姿勢で織り込まれる（図３参照）。

尚、図１，図２では、半導体素子付き機能糸６の導電接合材９が、隣接する半導体素子付き機能糸６の導電線８に接触するように図示されているが、特にこの構造に限定する必要はなく、半導体素子付き機能糸６は可撓性を有するので、隣接する導電線８同士が接触しても良く、隣接する半導体素子付き機能糸６同士は、その全長に亙って密に接触状に配設されることが望ましい。

次に、半導体素子付き機能糸６について説明する。
図１〜図５に示すように、半導体素子付き機能糸６は、両端に正負の電極１１，１２を有する粒状の複数の半導体素子７と、正負の電極１１，１２を結ぶ導電方向を揃えた状態で複数の半導体素子７を並列接続する平行な１対の導電線８とを備え、複数の半導体素子７の正電極１１が一方の導電線８ａに導電接合材９ａを介して電気的に接続されると共に複数の半導体素子７の負電極１２が他方の導電線８ｂに導電接合材９ｂを介して電気的に接続されて構成されている。

半導体素子付き機能糸６は、長い糸状に連続的に製造することが可能である。半導体素子付き機能糸６の導電方向の幅は、導電接合材９の形状を起因としたばらつきによって、例えば１．７〜２．１ｍｍ程度である。尚、半導体素子付き機能糸６のサイズ（半導体素子７の大きさや導電線８の太さ等）は、仕様に応じて適宜設定可能である。

隣接する半導体素子７の間には、設定間隔（例えば、半導体素子７の直径と同程度の間隔）が空けられている。この設定間隔は、半導体素子７の幅の１／２倍以上且つ２倍以下の間隔であることが望ましい。この設定間隔にすることで、半導体素子付き機能糸６の光透過性と可撓性を確保することができ、通気性が向上し、また、製織時にこの半導体素子付き機能糸６と交差する経糸又は緯糸の配設スペースを設けることができる。

次に、半導体素子７について説明する。
図５に示すように、半導体素子７は、球状太陽電池セルから構成されている。半導体素子７は、直径１．２ｍｍ程度の球状のｐ型シリコン単結晶１４を用いて製造される。このｐ型シリコン単結晶１４の表面の一部に平坦面１５が形成され、この平坦面１５とその近傍部を除く球面の大部分にｎ型不純物が拡散されてｎ型拡散層１６が形成され、ｎ型拡散層１６の表面から１μｍ程度の位置に球面状のｐｎ接合１７が形成されている。

平坦面１５のｐ型表面（半導体素子７の一端）に、アルミ添加の銀合金からなる正電極１１（アノード電極）がスポット状に低抵抗接続され、ｐ型シリコン単結晶１４の中心を挟んで正電極１１の反対側のｎ型表面（半導体素子７の他端）に、アンチモン添加の銀合金からなる負電極１２（カソード電極）がスポット状に低抵抗接続されている。この正負の電極１１，１２以外のｐ型シリコン単結晶１４とｎ型拡散層１６の全表面に、透明なＳｉＯ_２膜からなる反射防止膜１８が形成されている。

この半導体素子７は、正負の電極１１，１２を結ぶ導電方向を除く全方向からの光を受光することができる。このため、直射光の入射方向が変動しても受光することができ、反射光も含めてあらゆる方向の光を受光することができ、半導体素子７の周辺に入って来る光の利用効率を最大化できる。半導体素子７の導電方向は、１対の導電線８を含む平面と並行で且つ１対の導電線８と直交する方向である。尚、半導体素子７としての球状太陽電池セルにおいて、球状のｎ型シリコン結晶にｐ型の拡散層を形成することでｐｎ接合を形成しても良い。

次に、１対の導電線８について説明する。
図１〜図５に示すように、１対の導電線８は、所定の間隔（半導体素子７の直径と同じ程度）を空けて平行状態に配置されている。複数の半導体素子７の正電極１１の外面が、導電線８ａに導電接合材９ａを介して夫々電気的に接続され、複数の半導体素子７の負電極１２の外面が、導電線８ｂに導電接合材９ｂを介して夫々電気的に接続されている。尚、導電線８の構造は、後述する導電糸２１の構造と、サイズは異なるが実質的に同様であるので、具体的な説明は後述する。

次に、導電接合材９について説明する。
図１〜図５に示すように、導電接合材９は、例えば、ハンダ等のろう接材料からなる。１対の導電線８の間に半導体素子７を固定する場合、ハンダ等のろう接材料を１対の導電線８と半導体素子７の正負の電極１１，１２の接触部に塗布し、ハンダ等のろう接材料を加熱して乾燥させて硬化させて、半導体素子７を１対の導電線８に固定する。尚、ハンダ等のろう接材料の他に、導電性エポキシ樹脂（エポキシ樹脂に銀粉を混入したもの）等の導電性接着剤を使用しても良い。

次に、導電部５について説明する。
図１〜図３に示すように、導電部５は、横方向に延びる１本の導電糸２１から構成されている。導電部５は、半導体素子付き機能構造部４の導電方向の一端側（上端側）において導体機能素子付き機能糸６に電気的に接続されている。

導電糸２１は、縦方向に隣接する半導体素子付き機能構造部４の間において両側の半導体素子付き機能糸６とその全長に亙って密に接触状に配設されている。導電糸２１の外表面の一端部は、隣接する半導体素子付き機能糸６のうちの一方の導電線８ａ及び導電接合材９ａと接触し、導電糸２１の外表面の他端部は、隣接する半導体素子付き機能糸６のうちの他方の導電線８ｂ及び導電接合材９ｂと接触している（図３参照）。

導電部５（１本の導電糸２１）は、半導体素子付き機能糸６の導電方向の幅より短い幅に形成されている。即ち、導電部５の導電方向の幅は、半導体素子７の直径の１／４以上に且つ１倍以下のサイズに設定され、導電部５の電気抵抗は、３Ω／ｍ以下となるように設定されている。

次に、導電糸２１及び導電線８の構造について説明する。
図６に示すように、導電糸２１（直径０．６ｍｍ程度）及び導電線８（直径０．３ｍｍ程度）は、複数本のガラス繊維の束からなる芯材２２の表面に、錫メッキした直径０.０６ｍｍ程度の金属細線２３ａ，２３ｂ（例えば、銅の細線）を２本コイル状にカバーリングすることで構成されている。尚、芯材２２としては、ガラス繊維の束に代えて、炭素繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリアリレート系繊維等の液晶ポリマー繊維のうちから選択される何れか１又は複数種類の繊維の束又は撚線を採用しても良い。

２本の金属細線２３ａ，２３ｂは、互いに交差するよう右巻きと左巻きに巻き付けられている。導電糸２１及び導電線８は、２本の金属細線２３ａ，２３ｂをコイル状に巻き付けた構造であるので、どの方向にも折曲可能で且つ折曲を繰り返しても高い耐久性を有する。２本の金属細線２３ａ，２３ｂの交差構造により、互いに電気的に接触する複数の接触箇所が小間隔で形成されるため、金属細線２３ａ，２３ｂの実際の長さよりも格段に短い導電経路を形成する。さらに、２本の金属細線２３ａ，２３ｂのうち一方の金属細線２３ａ，２３ｂが断線しても、導電糸２１及び導電線８の導電性が確保される。尚、導電線８では、半導体素子付き機能糸６の機能が損なわれることはない。

尚、金属細線２３ａ，２３ｂの本数は２本であるが、特に２本に限定する必要はなく、１本又は３本以上の複数の金属細線でコイル状にカバーリングしても良い。金属細線２３ａ，２３ｂは金属単体で構成されているが、特にこの構造に限定する必要はなく、金属細線２３ａ，２３ｂは、錫メッキされて良いし、銀メッキされても良い。

尚、導電糸２１のサイズは直径０．６ｍｍ程度であり、導電線８のサイズは直径０．３ｍｍ程度であるが、半導体素子７に入射される光を効率良く受光させる為に、半導体素子７の直径の１／１０〜１／１程度のサイズに設定することが望ましい。この構造によれば、導電糸２１及び導電線８が半導体素子７への入射光を極力妨げずに発電効率の低下を防止することができる。

また、導電糸２１及び導電線８の電気抵抗での消費電力を考慮して、電気抵抗は０．００１〜３Ω／ｍの範囲であることが望ましい。この構造によれば、電気抵抗の低い導電糸２１及び導電線８を採用することで、半導体素子７で発電した電力を効率良く搬送することができる。尚、導電線８は、半導体素子７との接触部に導電接合材９を塗布して加熱硬化して半導体素子７と接続される為に、１５０℃以上の耐熱性を備えていることが望ましい。

次に、織布構造体３について説明する。
図１〜図３に示すように、織布構造体３は、複数の絶縁糸２５を経糸と緯糸として製織された織網構造体である。半導体素子付き繊維構造体１の所定の複数部分において、下層と上層とに跨がって組織される（所謂、接結点を設ける）ことで、半導体素子付き繊維構造体１は一体的に構成される。即ち、上層側の上層半導体素子付き繊維構造体２（複数組の半導体素子付き機能構造部４及び導電部５）と下層側の織布構造体３とは、導電方向に延びる絶縁糸２５を介して一体的に構成されている。

絶縁糸２５は、例えば複数本のポリエステル繊維の束ねた線又は縒り線（例えば、直径０．１〜０．３ｍｍ程度）で構成されている。絶縁糸２５に透明なポリエステル繊維を採用する場合、入射光はポリエステル繊維を通って入射側とは反対側に透過するが、同時に入射光を散乱させることができ、半導体素子７として球状太陽電池セルを使用している場合、球状太陽電池セルの表面全体に光が回り込む確率を高めることができ、球状太陽電池セルの受光効率が増して出力増加に寄与する。

次に、本発明の半導体素子付き繊維構造体１の作用及び効果について説明する。
テキスタイル加工時に、設定数の半導体素子付き機能糸６毎に１本の導電糸２１を挿入することで、即ち、隣接する半導体素子付き機能構造部４の間に１本の導電糸２１からなる導電部５を設けることで、隣接する半導体素子付き機能構造部４の間の電気的接続範囲が広がると共に、半導体素子付き機能構造部４の縦方向の両端部が導電糸２１により僅かに押圧された状態となり、隣接する半導体素子付き機能糸６同士がより密に接触状態になる。

ここで、半導体素子付き繊維構造体１に対して縦方向に圧縮変形が作用すると、図７に示すように、複数の半導体素子付き機能糸６の傾斜が大きくなり、特に、隣接する半導体素子付き機能構造部４の半導体素子付き機能糸６同士の重なり合う部分が増大し、隣接する半導体素子付き機能糸６の導電線８又は導電接合材９が物理的に非接触状態になるが、導電糸２１（導電部５）の介在によって導電線８又は導電接合材９同士の電気的な接続状態は維持される。

一方、半導体素子付き繊維構造体１に対して縦方向に伸長変形が作用すると、図８に示すように、複数の半導体素子付き機能糸６の傾斜が小さくなり、特に、隣接する半導体素子付き機能構造部４の半導体素子付き機能糸６間の間隔が増大し、隣接する半導体素子付き機能糸６の導電線８又は導電接合材９が物理的に非接触状態になるが、導電糸２１（導電部５）が空いた間隔を埋めることで、導電線８や導電接合材９同士の電気的な接続状態は維持される。

以上説明したように、半導体素子付き繊維構造体１に対して圧縮変形が作用した場合、隣接する半導体素子付き機能構造部４の間隔が狭まり、隣接する半導体素子付き機能糸６が互いに接近し重なり合うことで、隣接する導電線８や導電接合材９が非接触状態になるが、１又は複数の導電糸２１によって隣接する導電線８や導電接合材９との間の電気的な接続状態を維持することができる。また、半導体素子付き繊維構造体１に対して伸長変形が作用した場合、隣接する半導体素子付き機能構造部４の間隔が広がるが、隣接する半導体素子付き機能糸６同士の間隔を１又は複数の導電糸２１で埋めることで電気的な接続状態を維持することができる。

従って、導電糸２１を設定数の半導体素子付き機能糸６毎に挿入することで、半導体素子付き繊維構造体１の変形（圧縮変形・伸長変形）に対する追従性が向上するので、フレキシブル性や伸長特性を極力損なわずに、簡単な構造でもって隣接する半導体素子付き機能構造部４同士の電気的な接続状態を維持し、半導体素子付き繊維構造体１の出力特性を安定化させることができる。

また、導電糸２１によって、織り構造による隣接する半導体素子付き機能構造部４の半導体素子付き機能糸６間のばらつきが補正されるので、半導体素子付き繊維構造体１の構造を安定化させることができ、半導体素子付き繊維構造体１の品質を安定化させることができる。

尚、半導体素子付き繊維構造体１は、次のような効果も奏する。
半導体素子付き繊維構造体１においては、半導体素子７が太陽電池セルの場合、直列接続される素子数を介して発電電圧を自由に設定し、並列接続される素子数を介して発電電流を自由に且つ安定的に設定することができる。半導体素子付き繊維構造体１は、フレキシブルであり、半導体素子７同士間の隙間等を調整することで光透過性能（光透過率）を調整することができる。

本実施例では、実施例１の半導体素子付き繊維構造体１を部分的に変更した半導体素子付き繊維構造体について説明するが、実施例１と同様の構成要素には同様の参照符号を付して説明を省略し、異なる構成要素についてのみ説明する。

図９，図１０に示すように、導電部５Ａは、横方向に延びる複数（例えば４本）の導電糸２１Ａから構成されている。導電部５Ａは、半導体素子付き機能構造部４の導電方向の一端側（上端側）において半導体素子付き機能糸６に電気的に接続されている。尚、導電糸２１Ａの数は、特に４本に限定する必要はなく、２，３本又は５本以上であっても良い。

導電糸２１Ａは、縦方向に隣接する半導体素子付き機能構造部４の間において両側の半導体素子付き機能糸６とその全長に亙って密に接触状に配設されている。４本の導電糸２１Ａは、束状に構成されることで互いに電気的に接続され、４本の導電糸２１Ａのうち１本の外表面は、隣接する半導体素子付き機能糸６の一方の導電線８ａ及び導電接合材９ａと接触し、４本の導電糸２１Ａのうち別の１本の外表面は、隣接する半導体素子付き機能糸６の他方の導電線８ｂ及び導電接合材９ｂと接触している。

導電部５Ａ（４本の導電糸２１Ａ）は、半導体素子付き機能糸６の導電方向の幅より短い幅に形成されている。即ち、導電部５Ａの導電方向の幅は、半導体素子７の直径の１／４以上に且つ１倍以下のサイズに設定され、導電部５Ａの電気抵抗は、３Ω／ｍ以下となるように設定されている。尚、導電部５Ａは、４本の導電糸２１Ａの重なり具合に応じて導電方向の幅変形可能に形成されている。

次に、導電糸２１Ａについて説明する。
導電糸２１Ａは、前記実施例１の導電線８（例えば、直径０．３ｍｍ程度）と略同じサイズに構成されている。即ち、導電糸２１Ａは、複数本のガラス繊維の束からなる芯材２２の表面に、錫メッキした直径０.０６ｍｍ程度の金属細線（例えば、銅の細線）を２本コイル状にカバーリングすることで構成されている。尚、芯材２２の材料としては、前記実施例１と同様のものが採用可能である。

半導体素子付き繊維構造体１に対して縦方向に圧縮変形が作用すると、図９に示すように、複数の半導体素子付き機能糸６の傾斜が大きくなり、特に、隣接する半導体素子付き機能構造部４の半導体素子付き機能糸６同士の重なり合う部分が増大し、隣接する半導体素子付き機能糸６の導電線８又は導電接合材９が物理的に非接触状態になるが、複数の導電糸２１Ａの重なり具合も増大し導電部５Ａの幅も狭くなることで、導電線８又は導電接合材９同士の電気的な接続状態は維持される。

一方、半導体素子付き繊維構造体１に対して縦方向に伸長変形が作用すると、図１０に示すように、複数の半導体素子付き機能糸６の傾斜が小さくなり、特に、隣接する半導体素子付き機能構造部４の半導体素子付き機能糸６間の間隔が増大し、隣接する半導体素子付き機能糸６の導電線８又は導電接合材９が物理的に非接触状態になるが、複数の導電糸２１Ａの重なり具合も減少して導電部５Ａの幅も広がり、複数の導電糸２１Ａが空いた間隔を埋めることで、導電線８や導電接合材９同士の電気的な接続状態は維持される。その他の構成、作用及び効果については実施例１と同様であるので、詳細な説明は省略する。

次に、前記実施例１，２を部分的に変更する例について説明する。
［１］前記実施例１，２の半導体素子付き繊維構造体１は、上層半導体素子付き繊維構造体２と織布構造体３とを重ね合わせた多層構造に構成されているが、特にこの構造に限定する必要はなく、半導体素子付き繊維構造体１を、複数の絶縁糸を経糸として複数の半導体素子付き機能糸６及び複数の導電糸２１，２１Ａの表面と裏面とに交互に接触するジグザグ状態に織り込むことで一層構造に構成しても良い。

［２］前記実施例１，２の織布構造体３は、上述したような織網構造体に限定する必要はなく、編物構造体や不織布等の他の構造体を採用しても良い。また、織布構造体３は、その表面にコーティングや金属蒸着（表面絶縁処理）等を施すことで、光反射効果が得られる特性を付与しても良い。

［３］前記実施例１，２において、半導体素子７として球状太陽電池セルのみに限定する必要はなく、半導体素子７として発光機能を有する発光ダイオードを採用しても良い。また、半導体素子７として一種類の素子に限定する必要はなく、予め設定された設定数の半導体素子７（球状太陽電池セル又は発光ダイオード）の列の一端側に１つ又は複数のバイパスダイオードを配置した素子配列組を導電線８の長さ方向に複数組繰り返し形成するように構成しても良い。

［４］前記実施例１，２の導電糸２１，２１Ａは、特に実施例１，２の構造に限定する必要はなく、縦方向に弾性変形可能な糸材を採用しても良い。例えば、導電糸２１，２１Ａを、金属細線や金属メッキ糸の単体もしくは束ねた糸又は撚糸で構成してもよい。特に、一般的な複数の金属細線を編んで織り上げた組紐で構成した場合、導電糸２１，２１Ａの縦方向の幅が、圧縮変形又は伸長変形に応じて伸縮するので、半導体素子付き繊維構造体１の変形に対する追従性がさらに向上する。

［５］その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例の種々の変更を付加した形態で実施可能で本発明はそのような変更形態を包含するものである。

半導体素子付き繊維構造体は、軽量で可撓性および伸長特性に優れている。そこで、曲面形状の建造物や車体の外面に設置することが可能となる。また、張力を付与して設置する膜構造建造物の屋根や壁、テントや店舗型サンシェード等の太陽光を遮蔽する目的で使用されるテキスタイル部材として、建築分野の他にも、カーテンやブラインド等のインテリア分野、自動車や列車、船舶等の移動体分野、アウトドアウエアや帽子、バック等のスポーツ分野、一般的な、スマートフォン、ウエアや帽子、バックでは衣料分野、雑貨分野等で幅広くウェアブルに利用することができる。さらに、単に折り畳む等のコンパクトな形状で保管して、災害等の必要時に電源を得る手段としても使用することができる。

１ 半導体素子付き繊維構造体
２ 上層半導体素子付き繊維構造体
３ 織布構造体
４ 半導体素子付き機能構造部
５，５Ａ 導電部
６ 半導体素子付き機能糸
７ 半導体素子
８ 導電線
９ 導電接合材
１１ 正電極
１２ 負電極
２１，２１Ａ 導電糸
２５ 絶縁糸

Claims (4)

1. 両端に正負の電極を有し且つ受光又は発光機能を有する複数の半導体素子と、前記正負の電極を結ぶ導電方向を揃えた状態で前記複数の半導体素子を並列接続する平行な１対の導電線とを備え、前記複数の半導体素子の正電極が一方の導電線に導電接合材を介して電気的に接続されると共に前記複数の半導体素子の負電極が他方の導電線に導電接合材を介して電気的に接続された紐状の複数の半導体素子付き機能糸を組み込んだ半導体素子付き繊維構造体において、
   予め設定された設定数の前記半導体素子付き機能糸を、前記導電方向を揃えて平面状に平行に配置し、前記導電方向に隣接する前記半導体素子付き機能糸同士を前記導電線又は前記導電接合材を介して電気的に接続した半導体素子付き機能構造部と、
   前記半導体素子付き機能構造部の前記導電方向の一端側において前記導体機能素子付き機能糸に電気的に接続され且つ前記半導体素子付き機能糸の前記導電方向の幅より短い幅に形成された１又は複数の導電糸からなる導電部とを備え、
   複数組の前記半導体素子付き機能構造部及び前記導電部を繰り返すように平面的に配置し、前記導電方向に隣接する前記半導体素子付き機能構造部と前記導電部とを電気的に接続したことを特徴とする半導体素子付き繊維構造体。
2. 前記導電部の導電方向の幅は、前記半導体素子の直径の１／４以上に且つ１倍以下のサイズに設定され、前記導電部の電気抵抗は、３Ω／ｍ以下となるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子付き繊維構造体。
3. 前記導電線及び前記導電糸は、ガラス繊維、炭素繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、液晶ポリマー繊維のうちから選択される何れか１又は複数種類の繊維の束又は撚線の表面に１又は複数の金属細線をコイル状にカバーリングした導電糸で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子付き繊維構造体。
4. 少なくとも下層に絶縁糸からなる織布構造体を設けた多層構造に構成され、
   上層側の複数組の前記半導体素子付き機能構造部及び前記導電部と下層側の前記織布構造体とは、前記導電方向に延びる前記絶縁糸を介して一体的に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子付き繊維構造体。