JP3847514B2

JP3847514B2 - ボール・ダイオード基板の製造方法。

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Publication number: JP3847514B2
Application number: JP2000034570A
Authority: JP
Inventors: 淳福井; 啓介木本
Original assignee: Mitsui High Tech Inc
Current assignee: Mitsui High Tech Inc
Priority date: 2000-02-14
Filing date: 2000-02-14
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2020-02-14
Also published as: JP2001230439A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ソーラ・モジュール（太陽電池モジュール）の構成要素であるボール・ダイオードをマトリクス状に複数個相互結合した構成のボール・ダイオード基板の製造方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一例である平面型のｐ型シリコン基板と、該基板の表面に、ｐｎ接合部分を形成するように形成されたｎ型シリコンとを具備し、光起電力部分を構成する平面型フォト・ダイオードには内部電解が生じており、これに太陽光を当てると電子・正孔の対が生成される、この生成された電子と正孔は内部電界により分離されて、電子はｎ側に、正孔はｐ側に集められ、外部に負荷を接続するとｐ側からｎ側に向けて電流が流れる。この効果を利用し、光エネルギーを電氣エネルギーに変換する素子（フォト・ダイオード）を多数個直並列接続した平面型太陽電池モジュールの実用化が進められている。
【０００３】
また、近年、シリコン半導体粒子を無重力又は磁気浮上など浮遊状態で溶融して自然落下させることにより、単結晶シリコン、多結晶シリコンなどのｐ又はｎ型シリコンの球状基体（ＢａｌｌＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を形成する技術が開発され、このｐ又はｎ型シリコンの球状基体に、気相成長や気相拡散、酸化膜形成、電極形成などの処理を施してフォト・ダイオード（ボール・ダイオード）に構成すれば、各方向からの入射する太陽光等の光を受光できる優れた球体形状の受光用の光学素子として機能するため利用されている。
【０００４】
例えば、前記ｐ型シリコンの球状基体の表面に、ｐｎ接合を形成するように形成されたｎ型シリコンを具備するボール・セルが形成され、エッチング加工法、又は研削加工法により、該ボール・セルのｎ型シリコンの半球部分の一部又は全てを除去してｐ型シリコン基体を露呈したボール・ダイオードの実用化が進められている。このボール・ダイオードは、どの方向からの太陽光等の光を受光でき且つ従来の平面型の表面積に比べその表面積も大きいため太陽電池モジュールを構成するものとして好適であり、且つ前記ｐ型シリコン基体、ｎ型シリコンに共通電極を設けることで個々のボール・ダイオードの直並列が可能となり太陽電池モジュールの構造が簡易化できることから注目されている。
【０００５】
この種の従来技術としては、特開公報平６−第１３６３３号に示すように、第１のアルミ箔を用意し、前記第１のアルミ箔の所定位置に開口を形成し、表皮部が第２導電型シリコンでその表皮部下が第１導電型シリコンの球状の半導体粒子を前記開口のそれぞれに、該半導体粒子が前記第１アルミ箔の両側から突出するように配置してオーミック接触を行った後、前記第１アルミ箔の片側にある前記第２導電型シリコン表皮部をエッチング、研磨加工等により除去して、第１導電型シリコンを露出した半導体粒子（ソーラ・ダイオード）が金属箔マトリクス内に配置された太陽電池モジュールの構成が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の構成では、複数の前記ソーラ・ダイオードに共通電極が予め形成され、電気的な接続形態が固定化れており、前記ソーラ・ダイオードを個々の独立したものとして取り扱うことができないので、ソーラ・モジュール（太陽電池モジュール）を構成する要素の最小単位であるソーラ・ダイオードを必要な個数だけ組合せて直並列に接続したソーラ・モジュール（太陽電池モジュール）や該ソーラ・モジュールを必要に応じて直並列に接続したソーラ・セル・アレイ（太陽電池アレイ）などを形成する設計の自由度を阻害するという問題があった。
【０００７】
さらに、第２導電型シリコン表皮部を除去してその表皮部下の第１導電型シリコンを露出する手段として平面研削法又はエッチング法を用いているので、次のような解決すべき課題を有していた。
【０００８】
第２導電型シリコンの一部を除去して球状輪郭に沿って第１導電型シリコンを露呈するに平面研削法を用いた場合、第２導電型シリコンの一部を球体形状に沿ってその輪郭を研削して除去することは作業性、生産性の面で難点があり、従って球状面の一部を平面に研削してボトム・フラットの形成を行って第２導電型シリコンの一部を除去して第１導電型シリコンを露呈する方法が採られている。しかし、前記研削加工を行って前記ボトム・フラットを形成すると、その研削熱によって局部的に加熱されるので、その熱応力により第１導電型シリコン、第２導電型シリコンにマイクロクラック（結晶欠陥）が発生し、ボール・ダイオードの性能に悪影響を及ぼすという問題があった。
【０００９】
さらに、ボトム・フラットの同一平坦面に第１導電型シリコンと第２導電型シリコンとが共存しているので、それぞれ独立した電極を取り出すことが難しいという問題があった。
【００１０】
また、球体形状の第２導電型シリコンを除去するに、エッチング法を用いた場合、球体形状に沿って第２導電型シリコンの一部を容易に除去することができるが、レジスト・パターンの形成等に高価な設備を必要とすると共に、エッチングの深さやその液管理等作業性や生産性に難点を有すると共に、環境への汚染物の排出が懸念されるという問題があった。
【００１１】
本発明は上記の実情に鑑みてなされたものであって、第１の目的は、ボール・ダイオードを単一もしくは必要な個数だけ直並列に接続して形成されるソーラ・モジュール（太陽電池モジュール）などを形成する設計の自由度を向上させることにある。
【００１２】
また、第２の目的は、球体形状のボール・セルの取扱が容易で、且つ高価な設備を必要とせず作業性及び生産性を向上することにある。
【００１３】
また、第３の目的は、局所的な加熱を伴わずに球状輪郭に沿って第２導電型シリコンを除去して第１導電型シリコンを露出させることにある。
【００１４】
さらに、他の目的は、複雑な制御を必要とせず、且つ環境汚染物の発生をなくすことにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的に沿う請求項１記載のボール・ダイオード基板の製造方法は、ソーラ・モジュール（太陽電池モジュール）の構成要素の最小単位であるボール・ダイオードを多数個マトリクス状に配置し、前記ボール・ダイオードを封止樹脂で相互結合して形成されたボール・ダイオード基板の製造方法であって、少なくともその表面が第１導電型シリコンを構成する球状基体と、該表面に、ｐｎ接合を形成するように形成された第２導電型シリコンとを具備するボール・セルを準備する第１の工程と、前記ボール・セルを複数個マトリクス状に配列し、封止樹脂により、前記ボール・セルのそれぞれの第２導電型シリコンの半球の一部又は全てを露出せしめると共に、前記ボール・セルを相互結合したボール・セル基板を形成する第２の工程と、前記ボール・セル基板の前記露出した第２導電型シリコンに、サンドブラスト法により、砥粒を所定の噴出圧で吹き付けて前記第２導電型シリコンの前記露出部分を取り除き、前記第１導電型シリコンを露呈せしめる第３の工程を具備し、前記工程を順次行うことによって、第１導電型シリコンと、該第１導電型シリコンとｐｎ接合を形成するように形成された第２導電型シリコンから成る光起電力部を構成するボール・ダイオードが多数個マトリクス状に封止樹脂により相互固着されたボール・ダイオード基板を形成する構成とされている。
【００１６】
請求項２記載のボール・ダイオード基板の製造方法は、請求項１記載のボール・ダイオード基板の製造方法にあって、前記ボール・セルは、ｐ型又はｎ型単結晶又は多結晶シリコンの球形状基体と、該表面に、ｐｎ接合を形成するように形成されたｎ型又はｐ型単結晶又は多結晶シリコンとから成る構成とされている。前記第１導電型シリコンの球状基体は、ｐ型又はｎ型単結晶或いは多結晶シリコンであり、該表面に、ｐｎ接合を形成するように形成された前記第２導電型シリコンは、ｎ型又はｐ型単結晶もしくは多結晶シリコンであることを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載のボール・ダイオード基板の製造方法は、請求項１記載のボール・ダイオード基板の製造方法にあって、前記ボール・セルは、球体形状のガラス又は金属基体と、その表面に堆積されたｐ型又はｎ型アモルファス・シリコンと、ｐｉｎ接合を形成するように形成されたｎ型又はｐ型アモルファス・シリコンとから成る構成とされている。
【００１８】
請求項４記載のボール・ダイオードの製造方法は、請求項１〜３のいずれか１項記載のボール・ダイオードの製造方法にあって、前記ボール・セル基板は、上型と、所定のピッチでマトリクス状に配置され、吸引口を設けた凹部を有し、且つ着脱自在としたキャビティ・ブロックを備えた下型とを具備する樹脂封止金型を用い、前記キャビティ・ブロックの前記凹部に前記ボール・セルを載置し、前記凹部に半球の一部又は全てを吸着した状態で封止樹脂を注入して前記ボール・セルの半球の一部又は全ての表面が露出した状態で相互結合して形成された構成とされている。
【００１９】
請求項５記載のボール・ダイオードの製造方法は、請求項１〜４のいずれか１項記載のボール・ダイオードの製造方法にあって、前記封止樹脂は、熱硬化性又は熱可塑性透明樹脂から選択された一種を用いた構成とされている。
【００２０】
請求項６記載のボール・ダイオードの製造方法は、請求項１〜５のいずれか１項記載のボール・ダイオードの製造方法において、前記第１導電型シリコンを露呈せしめる工程は、所定の間隔で千鳥状に配置された砥粒噴出ノズルから成る露呈手段と、洗浄液吐出ノズルから成る洗浄手段と、ボール・セル基板を所定の速度で走行させる搬送手段とを具備するサンドブラスト装置内を所定の搬送速度で前記ボール・セル基板を走行させつつ、露出した前記第２導電型シリコンの拡散層を取り除く構成とされている。
【００２１】
請求項７記載のボール・ダイオードの製造方法は、請求項１〜６のいずれか１項記載のボール・ダイオード基板の製造方法にあって、前記砥粒は、その粒径が５μｍ〜２００μｍ程度のけい砂、ガーネット、ガラスビーズ、焼結アルミ、炭化硅素、炭化硼素、ダイヤモンドから選択された一種を用いた構成とされている。
【００２２】
請求項８記載のボール・ダイオードの製造方法は、請求項１〜７のいずれか１項記載のボール・ダイオードの製造方法にあって、前記砥粒の噴出圧は、０．１ＭＰａ〜０．７ＭＰａ程度の範囲で砥粒を吹き付ける構成とされている。
【００２３】
請求項１〜８記載の構成によれば、予めボール・セルをマトリクス状に封止樹脂で相互結合した構成のボール・セル基板が形成されているので、ボール・セル間の位置精度が安定し、且つ高密度配置が可能となる。そして、サンドブラスト処理など次工程の作業の取扱が容易になり作業性が向上すると共に、封止樹脂が第２導電型シリコンの拡散層表面の損傷の発生を防ぐ保護機能を果たすことができ信頼性を向上させることができる。
【００２４】
ボール・セル基板から、第２導電型シリコンを取り除き第１導電型シリコンを露呈せしめたボールダイオード基板を形成するに、サンドブラスト法を用いているので、局部的な発熱を伴うこともなく且つ、第２導電型シリコンを一括して取り除くことができ、高品質のボール・ダイオード基板を形成することが可能となる。
【００２５】
さらに、ボールダイオード基板が形成されているので、ダイシングにより、ボール・ダイオードを個々、又は複数のボール・ダイオードが連接された行又は列毎に分離した後に、所要部分に電極パッドを形成することが可能となり、このボール・ダイオード基板を相互に種々組み合わせすることが可能となり、これによる所要のソーラ・モジュールなどを形成する設計の自由度を向上させることができる。
【００２６】
特に、請求項６〜８記載の構成によれば、ボール・セル基板の第２導電型シリコンを、サンドブラスト法により、第２導電型シリコンを機械的に削り取るので、局部的発熱を伴ず常温で簡単に処理でき、且つ露呈部に沿って熱歪み領域が生じることがなく、従来の研削やレーザーによる露呈技術に比べ熱歪みによるマイクロクラックが発生がなくなり、高品質のボール・ダイオードを形成することができソーラ・モジュール（太陽電池モジュール）の安定性に悪影響を及ぼすことがなくなる。
【００２７】
また、砥粒の拡がりによる削り取る領域が広いので、露呈作業性が向上すると共に、前記ボール・セル基板の搬送・サンドブラスト・洗浄と一括処理できで製造の自動化が可能となり生産性が向上し、搬送速度、噴出圧などの制御が簡素化され、設備コストを低減することができる。
【００２８】
また、第２電導型シリコンの拡散層の取り除きにサドブラスト法を用いているので、砥粒の回収が可能となり、従来技術のエッチング法に比べて複雑な制御を必要する高価な設備を必要とせず、且つ環境汚染物の発生が少なく作業性及び生産性が向上し、製造コストを低減することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照にしつつ、本発明のボール・ダイオード基板の製造方法を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
【００３０】
図１は本発明の実施形態の一例に係る多数個のボール・ダイオードがマトリクス状に配列されたボール・ダイオード基板を示す平面図、図２は同断面図、図３（ａ）は本発明の実施形態の一例に係る球状基体を示す断面図、（ｂ）は本発明の実施形態の一例に係るボール・ダイオードを示す断面図である。
【００３１】
まず、本発明の実施の一例であるボール・ダイオード基板２００は、図１、図２に示すように、例えば直径１ｍｍの第１伝導型シリコンの球状基体１０の一例であるｐ型多結晶シリコンの球状基体（図３（ａ）参照）と、該ｐ型多結晶シリコン１０の全表面に、ｐｎ結合１１を形成するように高温下で不純物を表面から浅く拡散して形成された第２導電型シリコン１２の一例であるｎ型多結晶シリコンとから成る光起電力部１３が形成され、且つ前記ｐ型多結晶シリコン１０の一部又は半球の全てが露呈した露呈部１４を有するボール・ダイオード１５（図３（ｂ）参照）をマトリクス状に多数個配列され、それぞれの前記ボール・ダイオード１４を透明の封止樹脂２５の一例であるアクリル樹脂（図７、９を参照）により前記露呈部１４を露出した状態で相互接合する封止樹脂部１６形成した構成としたものである。ここで、第１伝導型シリコンの球状基体１０は、ｐ型シリコンの球状基体の外に、ｎ型シリコンの球状基体や球状ガラス又は金属基体にｐ（ｎ）型アモルファスシリコンを堆積したものを用いることもできる。また、ボール・ダイオード１５は、二つの電極を持つ半導体をいう。
【００３２】
次に、前記ボール・ダイオード基板の製造方法の一例を添付した図面を参照しつつ説明する。そして、前記ボール・ダイオード基板の製造工程は、Ｐ型シリコン粒からボール・セルを形成する第１の工程と、前記ボール・セルをマトリクス状配列したボール・セル基板を形成する第２の工程と、前記ボール・セル基板からそれぞれのｎ型シリコンの拡散層を取り除きＰ型シリコンを露呈せしめる第３の工程とを含む構成とされている。以下各工程について説明する。
【００３３】
まず、添付された図面を参照しつつ、ボール・セルを形成する第１の工程について説明する。図４は本発明の実施形態の一例に係るボール・セルの構成を示す断面図、図５は本発明の実施形態の一例に係る多数個のボール・セルをマトリクス状に配列し、相互固着して形成されたボール・セル基板を示す平面図、図６は同断面図である。
【００３４】
第１の工程においては、例えば、図示していない、半導体シリコン粒の一例である、直径１ｍｍのｐ型多結晶シリコン粒を無重力、又は磁気浮上など浮遊状態で溶融して自然落下させることにより、真空中で加熱しつつ落下させながら冷却して球状化した第１導電型シリコンの球状基体１０の一例であるｐ型多結晶シリコンの球状基体（図３（ａ）参照）を形成すると共に、該ｐ型多結晶シリコンの球状基体１０の落下途中で前記ｐ型シリコンの球状基体１０にＰ（リン）を、ＰＯＣｌ３、Ｐ２Ｏ５などを拡散源とし、８５０〜９５０℃程度の温度のガス雰囲気中で加熱して拡散させることにより、その全表面に、ｐｎ接合１１を形成するように形成された第２導電型シリコンの球状基体１２の一例であるｎ型多結晶シリコンの拡散層をからなる光起電力部１３を具備する、図４に示すような、ボール・セル１０ａが形成される。
【００３５】
ここで、ｐ形多結晶シリコン粒の直径を１ｍｍとしたが、その直径を０．２５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲（好ましくはその直径が1ｍｍないし２ｍｍ）のｐ形多結晶シリコン粒であってもよい。０．２５ｍｍ未満では電極形成などのその取扱が困難であり、１０ｍｍ以上では集電フィンガー、バスバーから成る電極パターンを形成する必要があり、集光面積が縮小すると共に、作業工数が増加する。
【００３６】
さらに、前記ｎ型シリコン１２の拡散層は自由電子密度が２〜４＊１０２０ｃｍ−３程度であり、且つ、ｐｎ接合は０．６μｍ程度の深さの位置に形成するようにすることが好ましい。
【００３７】
さらに、表面付近の不純物密度が１０２１ｃｍ−３程度（デッド層）となるので、必要ならばプラズマエッチングを行い、前記デッド層を除去して表面抵抗の増加を反射防止膜を兼ねたＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）膜を形成して補償するようにしてもよい。これによって変換効率を向上させることができる。
【００３８】
また、ｎ型のシリコンの球状基体の場合は、Ｂ（硼素）をＢＣｌ３，ＢＢｒ３などを拡散源として拡散させることにより、その表面に、ｐ型シリコンの拡散層を具備するボール・セルが形成される。
【００３９】
さらに、ｎ型又はｐ型拡散層は、ガス拡散法以外に、固相拡散法、イオン注入法によって形成することもできる。
【００４０】
また、ｐ型又はｎ型多結晶シリコン粒以外に、ｐ型又はｎ型単結晶シリコン粒を用いることもできる。
【００４１】
次に、図４〜図９を参照してボール・セル基板１００を形成する第２の工程について説明する。図７は本発明の実施形態の一例に係る樹脂封止用金型を用いた樹脂封止状態の概要を示す断面図、図８は本発明の実施形態の一例に係るキャビティ・ブロックに搭載された状態を示す断面図、図９は本発明の実施形態の一例に係る整列治具を用いた樹脂封止状態の概要を示す断面図である。
【００４２】
第２の工程においては、まず、第１の工程で形成されたボール・セル１０ａを、樹脂封止金型の一例である上型１７と、下型１８と、複数のボール・セル１０ａを所定の搭載ピッチで吸着固定する吸引口１９ａを備えた凹部１９をマトリクス状に設け、且つ着脱自在としたキャビティ・ブロック２０とを具備する、図７、図８に示す、樹脂封止金型２１を用い、前記キャビティ・ブロック２０を吸引手段を備えた整列治具２２（図９を参照）に載置し、前記凹部１９のそれぞに前記ボール・セル１０ａを、バキューム２３により、吸着した状態で搭載し、余剰のボール・セル１０ａを排除する。
【００４３】
次に、図８に示すように、前記ボール・セル１０ａを搭載した前記キャビティ・ブロック２０を前記樹脂封止金型２１に装着し、バキューム２３により、前記凹部１９に前記ボール・セル１０ａを一括吸着固定した状態で、液状封止樹脂２５の一例である液状アクリル樹脂を前記キャビティブロック２０内に注入して前記ボール・セル１０ａの半球表面の一部又は全てを露出せしめる封止樹脂部１６を形成してボール・セル１０ａを相互固定し、複数の前記ボール・セル１０ａがマトリクス状に配列される。そして、ｎ型シリコン１２の拡散層の半球表面の一部又は全てが前記封止樹脂部１６の面より露出した、図５、６に示す、ボール・セル基板１００が形成される（第２工程）。
【００４４】
ここで、前記ボール・セル基板１００の形成は、前記樹脂封止金型を用いたトランスファ・モールド法の外、図９に示すように、注型法（キャスティング法、ポッティング法、滴下法、スキージング法）により、液状樹脂２５を注入した後、加熱硬化させることによって前記ボール・セルを相互連結して前記封止樹脂部１６形成することも可能であり、且つ設備費を低減を図ることができる。
【００４５】
また、前記液状封止樹脂剤２５は、液状アクリル樹脂の外に、ガラス又はシリコン樹脂等の熱硬化性又は熱可塑性透明樹脂を用いて封止樹脂部１６を形成することができる。
【００４６】
次に、図１０、図１１を参照して前記第２導電型シリコンの一例であるｎ型シリコンの拡散層を取り除き前記第１導電型シリコンの一例であるｐ型シリコンを露呈したボール・ダイオード基板を形成する第３の工程について説明する。図１０は本発明の実施形態の一例に係るサンドブラスト法を用いてボール・ダイオード基板の形成工程を示す概要図、図１１は本発明の実施形態の一例に係る前記第２導電型シリコンの拡散層を取り除く状態を示す模式図を示す断面図である。
【００４７】
第３の工程においては、前記ボール・セル基板１００を、図示していない、搬送プレート上に固定し、慣用のサンドブラスト装置内を走行させつつ、前記ボール・セル基板１００の表面に露出した前記ｎ型シリコン１２の拡散層の面に、図１０に示すように、所定の噴射範囲２６の噴射ノズル２７を所定の間隔で千鳥状に配列し、該ノズル２７から、所定の噴出圧（０．１ＭＰａ〜０．７ＭＰａの範囲で好ましくは０．６ＭＰａ）で粒径が５μｍ〜２００μｍのけい砂、ガーネット、ガラスビーズ、焼結アルミ、炭化硅素、炭化硼素、ダイヤモンド等から選択された（好ましくは焼結アルミ）砥粒を吹き付けて前記ｎ型シリコン１２の拡散層の露出部分１４ａを除去して前記ｐ型シリコン１０を露呈処理を行い、前記砥粒などの残存物を除去する洗浄を行って複数のボール・ダイオード１５がマトリクス状に配列され、前記ｐ型シリコン１０の半球の一部又は全てが前記封止樹脂１６面に露呈した構成とされた、図１，２（半球の全てを露呈した状態）、３（ｂ）（半球の一部が露呈した状態）に示す、ボール・ダイオード基板２００が形成される（第３の工程）。
【００４８】
ここで、前記噴射角度は、基板面に対して６０゜程度傾けた状態で噴射することが好ましい。また、前記基板から外れる砥粒を投射範囲内に噴射させるように規制板を設けるようにしてもよい。
【００４９】
本発明は、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく、多のいろいろな形で実施することができる。そのため、前述の実施例はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的な解釈しては成らない。本発明の範囲は、特許請求範囲の範囲で示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【００５０】
例えば、必要に応じて、予め、ボール・セル基板１００を形成した後、前記ボール・セル基板１００の表面に露出した前記第２導電型シリコン１２の拡散層に、前記第２導電型シリコン１２の拡散層にた対応する位置に、前記露出部よりも小さい開口部を穿設したアルミ箔と前記第２導電型シリコン１２の拡散層との間にオーミック接触させた集電電極パターンを形成する工程を設けた構成とすることもできる。その結果として、ボール・セル間の位置精度が安定しているので良好な集電電極パターンを形成することができる。
【００５１】
また、洗浄後、形成されたボール・ダイオード基板２００面に露出した前記ｐ型シリコン１０の露呈部分の電極層と拡散層との間に層間絶縁層を形成する工程を設けた構成とすることもできる。
【００５２】
また、ボール・セルを整列載置する前記キャビティ・ブロック設けた前記凹部に弾性樹脂のコーティング膜２４を設ける用にすることもできる。これによって、前記ボール・セル１０ａと凹部との密着性がより向上する。
【００５３】
さらには、液状フォトレジストを用い、光硬化させて封止樹脂部１６を形成することも可能である。これによって、電極の形成などの処置が終わった後、透明樹脂て再固着する工程を設けた構成とすることもできる。
【００５４】
また、複数のボール・ダイオードを連接したボール・ダイオード基板が形成されているので、ボール・ダイオード基板の状態で頂点電極及び低点電極の形成処理が容易にできる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明のボール・ダイオードの製造方法によれば、予め、ボール・セル基板を形成しているので、球体形状のボール・セルの取扱が容易で、且つ高密度の配列が可能となり、作業性、生産性を著しく向上させることができる。
【００５６】
さらに、球体形状の第２導電型半導体層の一部を除去するにサンドブラスト法を用いているので、第２導電型シリコンの拡散層を、高価な設備を必要とせず球体輪郭に沿い、且つ局所的な発熱を伴わず容易に除去することができる。その結果として高品質のボール・ダイオード基板を形成が可能となる。
【００５７】
また、ボール・ダイオードが封止樹脂基板に配列されているので、次工程の処理作業が容易になり生産性が向上する。例えば、ボール・ダイオード基板を列又は行でダイシングし、所定の箇所に電極を形成した複数のボール・ダイオードが連接された短冊状基板を形成することもできる。これによって、拡散層がｐ型又はｎ型の短冊状基板を交互に配列してソーラ・モジュールやを形成することもできる。
【００５８】
さらに、前記短冊状基板をダイシングして個々のボール・ダイオード基板を形成することもできる。これによって、太陽光発電やロジックやメモリーなどの集積回路チップを駆動する電池として適用することができ、ＰＣカード、ＩＣタグ等に活用することができる等の設計自由度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の一例に係る多数個のボール・ダイオードがマトリクス状に配列されたボール・ダイオード基板を示す平面図である。
【図２】同断面図である。
【図３】（ａ）は本発明の実施形態の一例に係る球状基体を示す断面図、（ｂ）は本発明の実施形態の一例に係るボール・ダイオードを示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態の一例に係るボール・セルの構成を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態の一例に係る多数個のボール・セルをマトリクス状に配列したボール・セル基板を示す平面図である。
【図６】同断面図である。
【図７】本発明の実施形態の一例に係る樹脂封止用金型を用いた樹脂封止状態の概要を示す断面図である。
【図８】本発明の実施形態の一例に係るキャビティ・ブロックに搭載された状態を示す断面図である。
【図９】本発明の実施形態の一例に係る整列治具を用いた樹脂封止状態の概要を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施形態の一例に係るサンドブラスト法を用いてボール・ダイオード基板の形成工程を示す概要図である。
【図１１】本発明の実施形態の一例に係る前記第２導電型シリコンの拡散層を取り除く状態を示す模式図を示す断面図である。
【符号の説明】
１００ボール・セル基板
２００ボール・ダイオード基板
１０第１伝導型シリコンの球状基体
１０ａボール・セル
１１ｐｎ結合
１２第２導電型シリコン
１３光起電力部
１４露呈部
１５ボール・ダイオード
１６封止樹脂部
１７上型
１８下型
１９凹部
１９ａ吸引口吸引用貫通口
２０キャビティ・ブロック
２１樹脂封止金型
２２整列治具
２３バキューム
２４弾性樹脂コーティング膜
２５液状封止樹脂材
２６噴射範囲
２７噴射ノズル
２８洗浄シャワー範囲
２９シャワー・ノズル

Claims

ソーラ・モジュール（太陽電池モジュール）の構成要素の最小単位であるボール・ダイオードを多数個マトリクス状に配置し、前記ボール・ダイオードを封止樹脂で相互結合して形成されたボール・ダイオード基板の製造方法であって、少なくともその表面が第１導電型シリコンを構成する球状基体と、該表面に、ｐｎ接合を形成するように形成された第２導電型シリコンとを具備するボール・セルを準備する第１の工程と、前記ボール・セルを複数個マトリクス状に配列し、封止樹脂により、前記ボール・セルのそれぞれの第２導電型シリコンの半球の一部又は全てを露出せしめると共に、前記ボール・セルを相互結合したボール・セル基板を形成する第２の工程と、前記ボール・セル基板の前記露出した第２導電型シリコンに、サンドブラスト法により、砥粒を所定の噴出圧で吹き付けて前記第２導電型シリコンの前記露出部分を取り除き前記第１導電型シリコンを露呈せしめる第３の工程を具備し、前記工程を順次行うことによって、第１導電型シリコンと、該第１導電型シリコンとｐｎ接合を形成するように形成された第２導電型シリコンとから成る光起電力部を構成するボール・ダイオードが多数個マトリクス状に封止樹脂により相互固着されたボール・ダイオード基板を形成することを特徴とするボール・ダイオード基板の製造方法。
請求項１記載のボール・ダイオード基板の製造方法において、前記ボール・セルは、ｐ型又はｎ型単結晶又は多結晶シリコンの球形状基体と、該表面に、ｐｎ接合を形成するように形成されたｎ型又はｐ型単結晶又は多結晶シリコンとから成る構成としたことを特徴とするボール・ダイオード基板の製造方法。
請求項１記載のボール・ダイオード基板の製造方法において、前記ボール・セルは、球体形状のガラス基体又は金属基体と、その表面に堆積されたｐ型又はｎ型アモルファス・シリコンと、ｐｉｎ接合を形成するように形成されたｎ型又はｐ型アモルファス・シリコンとから成る構成としたことを特徴とするボール・ダイオード基板の製造方法。
請求項１〜３のいずれか１項記載のボール・ダイオード基板の製造方法において、前記ボール・セル基板は、上型と、所定のピッチでマトリクス状に配置され、吸引口を設けた凹部を有し、且つ着脱自在としたキャビティ・ブロックを備えた下型とを具備する樹脂封止金型を用い、前記キャビティ・ブロックの前記凹部に前記ボール・セルを載置し、前記凹部に半球の一部又は全てを吸着した状態で封止樹脂を注入して前記ボール・セルの半球の一部又は全ての表面が露出した状態で相互結合して形成された構成としたことを特徴とするボール・ダイオード基板の製造方法。
請求項１〜４のいずれか１項記載のボール・ダイオードの製造方法において、前記封止樹脂は、熱硬化性又は熱可塑性透明樹脂から選択された一種を用いた構成としたことを特徴とするボール・ダイオード基板の製造方法。
請求項１〜５のいずれか１項記載のボール・ダイオード基板の製造方法において、前記第１導電型シリコンを露呈せしめる工程は、所定の間隔で千鳥状に配置された砥粒噴出ノズルから成る露呈手段と、洗浄液吐出ノズルから成る洗浄手段と、ボール・セル基板を所定の速度で走行させる搬送手段とを具備するサンドブラスト装置内を所定の搬送速度で前記ボール・セル基板を走行させつつ、露出した前記第２導電型シリコンの拡散層を取り除く構成としたことを特徴とするボール・ダイオード基板の製造方法。
請求項１〜６のいずれか１項記載のボール・ダイオード基板の製造方法において、前記砥粒は、その粒径が５μｍ〜２００μｍのけい砂、ガーネット、ガラスビーズ、焼結アルミ、炭化硅素、炭化硼素、ダイヤモンドから選択された一種で構成されていることを特徴とするボール・ダイオード基板の製造方法。
請求項１〜７のいずれか１項記載のボール・ダイオード基板の製造方法において、前記砥粒の噴出圧は、０．１ＭＰａ〜０．７ＭＰａの範囲であることを特徴とするボール・ダイオード基板の製造方法。