JP5099322B2 - Photoelectric conversion device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、球状の光電変換素子を搭載した光電変換装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a photoelectric conversion device equipped with a spherical photoelectric conversion element and a method for manufacturing the photoelectric conversion device.
安価で、高出力が期待できる光電変換装置として、第1半導体である球状のp型半導体の表面に、第2半導体層であるn型半導体層を形成した光電変換素子を用いた球状太陽電池が検討されている。当初は、支持体の多数の孔のそれぞれに直径1mm前後の球状素子を装着する方式が検討された(特許文献1など)。近年では、多数の凹部を有する支持体の各凹部内に球状素子を取り付け、凹部内面を反射鏡として働かせる方式の低集光型球状太陽電池が提案されている(特許文献2〜5)。これは、光電変換部を薄型化して、高価なシリコンの使用量を低減し、さらに、反射鏡の作用により、直接照射される光の4〜6倍の光を素子に照射させ、光を有効に利用しようとするものである。
As a photoelectric conversion device that can be expected to be inexpensive and have high output, a spherical solar cell using a photoelectric conversion element in which an n-type semiconductor layer that is a second semiconductor layer is formed on the surface of a spherical p-type semiconductor that is a first semiconductor. It is being considered. Initially, a method of mounting a spherical element having a diameter of about 1 mm in each of a large number of holes in a support was studied (
この種の光電変換装置およびその代表的な製造方法として、本発明者らによる提案(特許文献3〜5)がある。これらの光電変換装置の発電ユニットは、(1)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、(2)前記素子を1個ずつ配置する複数の孔を有し、前記第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、(3)支持体の裏面側に接合され、前記第1半導体の露出部の少なくとも一部に対向する孔を有する電気絶縁層、並びに、(4)電気絶縁層に接合され、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金属シート、を具備する。
As this type of photoelectric conversion device and a typical manufacturing method thereof, there are proposals by the present inventors (
金属シートは、例えば、電気絶縁層の孔に充填され固化された導電性ペーストなどにより各素子の第1半導体と電気的に接続される。例えば、出力1ワット前後の発電ユニットには約1800個という多数の直径約1mmの微小な素子が装着され、こうした発電ユニットの複数を直列あるいは並列に適宜組み合わせて電気的に接続することにより構成された電池ブロックが光電変換装置に組み込まれる。 The metal sheet is electrically connected to the first semiconductor of each element by, for example, a conductive paste filled in the holes of the electrical insulating layer and solidified. For example, a power generation unit with an output of around 1 watt is equipped with a large number of about 1800 microelements with a diameter of about 1 mm, and a plurality of such power generation units are appropriately connected in series or in parallel and electrically connected. The battery block is incorporated into the photoelectric conversion device.
発電ユニットを構成する支持体には各素子の第1半導体が並列に接続され、金属シートにはこれらの素子の第2半導体層が並列に接続されている。このような発電ユニットの複数を例えば直列に接続する場合には、隣接する発電ユニットの支持体と金属シートとが、順次、溶接などにより接続される。例えば、複数の発電ユニットが直列に接続された発電ブロックでは、一方の端に位置する発電ユニットの支持体は、該発電ブロックの第2半導体側の端子部となり、他端に位置する発電ユニットの金属シートは第1半導体側の端子部となる。 The first semiconductor of each element is connected in parallel to the support constituting the power generation unit, and the second semiconductor layer of these elements is connected in parallel to the metal sheet. When a plurality of such power generation units are connected in series, for example, the support of the adjacent power generation unit and the metal sheet are sequentially connected by welding or the like. For example, in a power generation block in which a plurality of power generation units are connected in series, the support of the power generation unit located at one end serves as a terminal portion on the second semiconductor side of the power generation block and the power generation unit located at the other end. The metal sheet serves as a terminal portion on the first semiconductor side.
上記発電ユニットの支持体は、アルミニウム、銅、ニッケルなどの導電性材料を加工したものが用いられる。支持体の材料としては、プレスなどにより精密な精度で加工することができ、さらに、高温下でシリコンを主体とする素子に接触させることにより、シリコンとの合金層が生成し、この合金層が素子と支持体を電気的に接続するために有効に作用することなどから、アルミニウムが好ましく用いられる。金属シートには、通常、アルミニウム製の支持体と同材質で、超音波溶接などで溶接しやすいアルミニウムシートが用いられるが、銅、ニッケルなどのシートも検討されている。 As the support for the power generation unit, a material obtained by processing a conductive material such as aluminum, copper, or nickel is used. As the material of the support, it can be processed with high precision by a press or the like, and further, an alloy layer with silicon is formed by contacting with an element mainly composed of silicon at a high temperature. Aluminum is preferably used because it works effectively to electrically connect the element and the support. As the metal sheet, an aluminum sheet which is usually made of the same material as the aluminum support and can be easily welded by ultrasonic welding or the like is used. However, a sheet made of copper, nickel or the like is also being studied.
光電変換装置を構成するに際しては、発電ブロックは他の発電ブロックや、光電変換装置内のコンバーターや外部端子などの他の構成要素と接続される。しかし、通常の発電ブロックの両極の端子部を構成する支持体および金属シートの材質はいずれも半田付けが困難なアルミニウムなので、他の構成要素との半田付けによる接続が困難である。また、相手側の接続部位の材質がアルミニウム以外である場合や、溶接が困難な部位に接続箇所が位置している場合などには、他の構成要素との溶接が困難である。 When configuring the photoelectric conversion device, the power generation block is connected to other power generation blocks and other components such as a converter and an external terminal in the photoelectric conversion device. However, since the material of the support and the metal sheet constituting the terminal portions of both poles of a normal power generation block are both aluminum that is difficult to solder, it is difficult to connect with other components by soldering. Moreover, when the material of the connection part of the other party is other than aluminum, or when the connection part is located in a part where welding is difficult, welding with other components is difficult.
上記の問題を解決する有効な手段を見出し、光電変換装置内における各構成要素間の電気的、機械的な接続を確実かつ容易に行うことは、高信頼性の光電変換装置を構成する上で、不可欠な課題とされている。
本発明は、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、前記素子を支持し、かつ素子の第1半導体または第2半導体層と電気的に接続されたアルミニウムまたはアルミニウム合金を主体とする支持体、前記素子の第2半導体層または第1半導体と電気的に接続されたアルミニウムまたはアルミニウム合金を主体とする金属シート、および支持体と金属シートとを絶縁する電気絶縁層、を具備する発電ユニットの単独または前記発電ユニットの複数が電気的に接続された発電ブロックを具備する光電変換装置およびその製造方法の改良に関する。 The present invention includes a plurality of substantially spherical photoelectric conversion elements each having a spherical first semiconductor and a second semiconductor layer covering the surface thereof, the second semiconductor layer having an opening through which the first semiconductor is exposed. A support mainly composed of aluminum or an aluminum alloy that supports and is electrically connected to the first semiconductor or second semiconductor layer of the element, and is electrically connected to the second semiconductor layer or first semiconductor of the element A power generation unit including a metal sheet mainly composed of aluminum or an aluminum alloy, and an electrical insulating layer that insulates the support and the metal sheet, or a power generation block in which a plurality of the power generation units are electrically connected. The present invention relates to an improvement in a photoelectric conversion device and a manufacturing method thereof.
本発明が解決しようとする課題は、上記の光電変換装置およびその製造方法において、光電変換装置に組み込む発電ブロックの端子構造を改良し、前記の他の構成要素との接続に関わる問題点を解決することである。これにより、高信頼性の光電変換装置を提供することを目的とする。 The problem to be solved by the present invention is to improve the terminal structure of the power generation block incorporated in the photoelectric conversion device in the photoelectric conversion device and the manufacturing method thereof, and solve the problems related to the connection with the other components. It is to be. Accordingly, an object is to provide a highly reliable photoelectric conversion device.
本発明の光電変換装置は、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アルミニウムもしくはアルミニウム合金を主体とする支持体、
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アルミニウムもしくはアルミニウム合金を主体とする金属シート、および、
前記支持体と金属シートとを絶縁する電気絶縁層、
を具備する発電ユニットの単独もしくは相互に電気的に接続された複数の発電ユニットからなる発電ブロックを備えた光電変換装置であって、
前記発電ブロックの一方の端に位置する発電ユニットの支持体および他方の端に位置する発電ユニットの金属シートのそれぞれに端子板が接続され、各端子板は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金からなる基材シートと、該基材シートの片面側に結合された、少なくとも表面が銅、黄銅、錫、鉄、銀、および半田からなる群より選ばれた少なくとも一種を主成分とする金属層からなり、前記基材シート側が前記支持体および金属シートのそれぞれに溶接されていることを特徴とする。
The photoelectric conversion device of the present invention includes a plurality of substantially spherical photoelectric semiconductors, each having a spherical first semiconductor and a second semiconductor layer covering the surface thereof, the second semiconductor layer having an opening through which the first semiconductor is exposed. Conversion element,
A support mainly composed of aluminum or an aluminum alloy that supports the photoelectric conversion element and is electrically connected to the first semiconductor or the second semiconductor layer of the photoelectric conversion element;
A metal sheet mainly composed of aluminum or an aluminum alloy electrically connected to the second semiconductor layer or the first semiconductor of the photoelectric conversion element; and
An electrical insulating layer for insulating the support and the metal sheet;
A photoelectric conversion device comprising a power generation block consisting of a plurality of power generation units that are electrically connected to each other or a power generation unit comprising:
A terminal plate is connected to each of the support of the power generation unit located at one end of the power generation block and the metal sheet of the power generation unit located at the other end, and each terminal plate is a base sheet made of aluminum or an aluminum alloy And a metal layer mainly composed of at least one selected from the group consisting of copper, brass, tin, iron, silver, and solder, which is bonded to one side of the base sheet. The material sheet side is welded to each of the support and the metal sheet.
本発明の発電ユニットを構成する支持体および金属シートは、ともにアルミニウムまたはアルミニウム合金を主体とするほぼ同一の材質のものなので、例えば、複数の発電ユニットが直列に接続された発電ブロックを作製するに際して、隣接する発電ユニットの支持体および金属シートの相互間を超音波溶接などにより容易に、かつ確実に接続することができる。本発明の基本的な特徴は、上記の発電ブロックの両端に取り付ける端子板として、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基材シートの片面側に、少なくとも表面が半田付けが容易な金属層を結合したものを用い、支持体および金属シートのそれぞれに、端子板の基材シート側を溶接することにより端子部が構成されていることである。 Since the support and the metal sheet constituting the power generation unit of the present invention are both made of substantially the same material mainly composed of aluminum or aluminum alloy, for example, when producing a power generation block in which a plurality of power generation units are connected in series. In addition, it is possible to easily and reliably connect between the support of the adjacent power generation unit and the metal sheet by ultrasonic welding or the like. The basic feature of the present invention is that a terminal plate to be attached to both ends of the power generation block is obtained by bonding a metal layer, at least the surface of which is easily soldered, to one side of a base sheet made of aluminum or an aluminum alloy. The terminal portion is configured by welding the base sheet side of the terminal plate to each of the support and the metal sheet.
このように、発電ブロックの両端の端子部となる支持体および金属シートに、これらとほぼ同材質のアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基材シートを超音波溶接などで溶接することにより、端子板を容易にかつ確実に発電ブロックに接続することができる。また、端子板の他方の表面は、黄銅、錫、鉄、銀、および半田からなる群より選ばれた少なくとも一種を主成分とする半田付けが容易な金属なので、発電ブロックとコンバーターや外部端子など光電変換装置内の他の構成要素との接続を半田付けにより確実かつ容易に行うことができる。これにより、アルミニウムまたはアルミニウム合金との溶接が困難な相手側の被接続部へ半田付けや、発電ブロックと離れた場所に位置する被接続部への適宜な配線を介しての半田付けが容易となり、発電ブロック相互間や光電変換装置内の他の構成要素との接続を容易に、かつ確実に行うことができる。 In this way, the terminal plate can be easily formed by welding the base sheet made of aluminum or aluminum alloy of substantially the same material to the support and the metal sheet as the terminal portions at both ends of the power generation block by ultrasonic welding or the like. It is possible to connect to the power generation block reliably and reliably. In addition, the other surface of the terminal board is a metal that is easy to solder, mainly composed of at least one selected from the group consisting of brass, tin, iron, silver, and solder, so that the power generation block, converter, external terminal, etc. Connection with other components in the photoelectric conversion device can be reliably and easily performed by soldering. This makes it easy to solder to the connected part on the other side, which is difficult to weld with aluminum or aluminum alloy, or to the connected part located away from the power generation block via appropriate wiring. In addition, it is possible to easily and reliably connect the power generation blocks to each other and to other components in the photoelectric conversion device.
本発明により、発電ブロック内の発電ユニット相互間の接続はもとより、発電ブロックと光電変換装置内の他の構成要素との電気的および機械的接続が確実に行われた、高信頼性の光電変換装置を提供することができる。 According to the present invention, highly reliable photoelectric conversion in which electrical generation and mechanical connection between the power generation block and other components in the photoelectric conversion device are reliably performed as well as connection between the power generation units in the power generation block. An apparatus can be provided.
本発明は、光電変換装置に組み込まれる発電ユニット単独ないしは所定数の発電ユニットが接続された発電ブロックの端子部の構造を改良したもので、
前記発電ブロックの一方の端に位置する発電ユニットの支持体および他方の端に位置する発電ユニットの金属シートが、それぞれ、少なくとも表面が前記の半田付けが容易な金属層を基材シートの片面側に形成した端子板の基材シート側と接続されており、前記支持体と金属シートの主材料および基材シートがいずれもアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることを特徴とする。
The present invention is an improvement of the structure of the terminal portion of the power generation block to which a single power generation unit or a predetermined number of power generation units incorporated in the photoelectric conversion device is connected,
The support of the power generation unit located at one end of the power generation block and the metal sheet of the power generation unit located at the other end are each provided on one side of the base sheet with the metal layer at least on the surface being easily soldered. It is connected to the base sheet side of the terminal board formed on the base plate, and the main material of the support and the metal sheet and the base sheet are both made of aluminum or an aluminum alloy.
本発明における端子板の片面側に形成される半田付けが容易な金属層は、銅、黄銅、錫、鉄、銀、および半田からなる群より選ばれた少なくとも一種を主成分とする。前記端子板は、前記半田付けが容易な金属層としての銅シートとアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基材シートとのクラッド板からなることがさらに好ましい。さらに、前記端子板は、基材シート、銅シート、および半田シートを順次積層したクラッド板、もしくは、基材シートと銅シートとのクラッド板の銅シート側に半田めっきを施したものが一層好ましい。端子板の厚みは100〜300μm、基材シートの厚みは50〜200μm、半田付けが容易な金属層の厚みは50〜100μmであることが好ましい。 In the present invention, the easily solderable metal layer formed on one side of the terminal board is mainly composed of at least one selected from the group consisting of copper, brass, tin, iron, silver, and solder. More preferably, the terminal plate comprises a clad plate of a copper sheet as a metal layer that is easy to solder and a base sheet made of aluminum or an aluminum alloy. Further, the terminal plate is more preferably a clad plate obtained by sequentially laminating a base sheet, a copper sheet, and a solder sheet, or a copper plate side of the clad plate of the base sheet and the copper sheet. . It is preferable that the terminal board has a thickness of 100 to 300 μm, the base sheet has a thickness of 50 to 200 μm, and the metal layer that can be easily soldered has a thickness of 50 to 100 μm.
本発明における支持体は、素子を所定の位置に装着するための多数の孔を規則的に有する。支持体の表面を反射鏡として利用できるように、素子を装着するための孔を底部に有する凹部を形成するのが好ましい。支持体は、素子の第2半導体層と電気的に接続される導電体を兼ねるので、少なくとも表面側、好ましい形態では受光面となる側は、導電性を有することを必要とする。支持体には、例えば直径1mmという小径の多数の素子を所定の位置に高密度に装着されるので、極めて高い形状寸法の精度が要求される。従って、本発明では、プレス加工などにより高精度の支持体を製作できる材料として、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする合金を用いる。受光面側に反射性と導電性が優れた銀などの表面層をメッキやスパッタ又は真空蒸着などにより形成すれば、反射鏡および導電体としての機能が高まり、光電変換装置の出力を増大させることができる。 The support in the present invention regularly has a large number of holes for mounting the elements at predetermined positions. It is preferable to form a recess having a hole for mounting an element in the bottom so that the surface of the support can be used as a reflecting mirror. Since the support also serves as a conductor that is electrically connected to the second semiconductor layer of the element, at least the surface side, and in the preferred embodiment, the side that becomes the light receiving surface needs to have conductivity. Since a large number of elements having a small diameter of, for example, 1 mm in diameter are mounted on the support at a high density at a predetermined position, the support body is required to have extremely high shape and dimension accuracy. Therefore, in the present invention, aluminum or an alloy containing aluminum as a main component is used as a material capable of producing a highly accurate support by press working or the like. If a surface layer of silver or the like having excellent reflectivity and conductivity is formed on the light receiving surface by plating, sputtering or vacuum deposition, the function as a reflector and a conductor is enhanced, and the output of the photoelectric conversion device is increased. Can do.
支持体は、通常、厚さが100〜500μmのアルミニウムまたはアルミニウム合金のシートをプレス加工して作製される。図1に上記プレス加工による代表的な支持体を示す。この支持体20の凹部21は底になるほど狭く、それらの各開口端23は六角形であって相互に隣接し、その底部に形成された孔22は素子の外径より小さい。
The support is usually produced by pressing a sheet of aluminum or aluminum alloy having a thickness of 100 to 500 μm. FIG. 1 shows a typical support by the above press working. The
各素子の第1半導体と電気的に接続される金属シートの材料には、上記の支持体と同様にアルミニウム、またはアルミニウムを主成分とする合金からなるシートを用いる。このシートの少なくとも一方の表面に導電性に優れた銀、銅、ニッケルなどの層を、メッキ、スパッタ又は真空蒸着などで形成した金属シートを使用すれば、第1半導体側の導電体としての機能を高めることができる。通常、金属シートの厚さは15〜100μmが好ましい。金属シートには、無孔性のシートに代わり、多孔性シートを用いる場合もある。 As a material for the metal sheet electrically connected to the first semiconductor of each element, a sheet made of aluminum or an alloy containing aluminum as a main component is used as in the case of the support. If a metal sheet in which a layer of silver, copper, nickel or the like having excellent conductivity is formed on at least one surface of this sheet by plating, sputtering, vacuum deposition or the like is used, the function as a conductor on the first semiconductor side Can be increased. Usually, the thickness of the metal sheet is preferably 15 to 100 μm. As the metal sheet, a porous sheet may be used instead of the non-porous sheet.
上記のように、支持体、金属シート、および端子板の基材シートの材質を同一ないしはほぼ同一とすることにより、発電ブロックを構成するに際しての金属シートと隣接する発電ユニットの支持体との接続、および発電ブロックの両端への端子板を溶接により容易かつ強固に接続することができる。上記各部材の主材料であるアルミニウムまたはアルミニウム合金は、大気中で表面に強靭な酸化皮膜を容易に形成する、低融点で熱膨張係数が大きい、半田と固溶し難い、などの理由から半田付けが困難である。従って、これら部材を相互に結合させるには、特に、上記の酸化皮膜を除去した状態で双方の部材の表面を接合させることが必要であり、その溶接手法として超音波溶接が適している。 As described above, the material of the base material sheet of the support, the metal sheet, and the terminal plate is the same or substantially the same, thereby connecting the metal sheet and the support of the adjacent power generation unit when configuring the power generation block. And the terminal plates to both ends of the power generation block can be easily and firmly connected by welding. Aluminum or aluminum alloy, which is the main material of each of the above members, is a solder because it easily forms a tough oxide film on the surface in the atmosphere, has a low melting point and a large thermal expansion coefficient, and is difficult to dissolve in solder. It is difficult to attach. Therefore, in order to bond these members to each other, it is particularly necessary to join the surfaces of both members with the oxide film removed, and ultrasonic welding is suitable as the welding method.
超音波溶接は、接合させる部材の双方の面を重ね合わせ、これを加圧しながら初期の振動を加えることにより、酸化皮膜を破壊、飛散させた上で、所定の発振時間または所定エネルギーに達するまで振動を継続して接合(溶接)を完了させる。通常、融点以下の温度で接合されるが、本発明のように、同材質の部材同士を接合させる場合にはさらに低温度で強固に結合させることができる。超音波溶接以外に特にスポット溶接などの抵抗溶接も採用できるが、結合強度および接合部の電気抵抗の点で優れ、かつ一度の溶接操作で広い面積の溶接が可能な超音波溶接がより好ましい。 In ultrasonic welding, both surfaces of the members to be joined are overlapped, and by applying initial vibration while applying pressure, the oxide film is destroyed and scattered, until a predetermined oscillation time or predetermined energy is reached. Continue to vibrate to complete joining (welding). Usually, the bonding is performed at a temperature equal to or lower than the melting point. However, when members of the same material are bonded to each other as in the present invention, they can be bonded firmly at a lower temperature. In addition to ultrasonic welding, resistance welding such as spot welding can also be employed, but ultrasonic welding that is excellent in terms of bond strength and electrical resistance of the joint and that can weld a large area by a single welding operation is more preferable.
上記の支持体、金属シート、および端子板の基材シートの主材料として用いるアルミニウムおよびアルミニウムを主成分とする合金は、その種類に特に制限はないが、耐候性、強度、溶接性および加工性に優れたものが好ましい。アルミニウム合金には多様なものがあるが、一般的には加工性、耐食性などの点で、Al−Mn系およびAl−Mg系などの合金が適している。特に、厚さ200μm程度以下の箔状の薄いシートを用いる場合には、例えば、JIS H4160の「アルミニウムおよびアルミニウム合金箔」で規定されているものを好ましく用いることができる。これらの箔の代表的な材料として、JIS IN30およびJIS 8021などで規定されたアルミニウム合金があり、これらは、約2%程度を上限としてFeの添加率が適宜調整されたものである。 Aluminum and aluminum-based alloys used as the main material for the above support, metal sheet, and terminal board base sheet are not particularly limited in their types, but weather resistance, strength, weldability, and workability What is excellent in is preferable. There are various types of aluminum alloys, but in general, alloys such as Al—Mn and Al—Mg are suitable in terms of workability and corrosion resistance. In particular, when a foil-like thin sheet having a thickness of about 200 μm or less is used, for example, those specified in “aluminum and aluminum alloy foil” of JIS H4160 can be preferably used. As typical materials for these foils, there are aluminum alloys defined by JIS IN30 and JIS 8021, and the addition rate of Fe is appropriately adjusted with an upper limit of about 2%.
本発明における発電ユニットの構造は多様であるが、代表的な形態の発電ユニットは、前記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、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、かつ第1半導体の露出部を裏面側に臨ませているアルミニウムまたはアルミニウム合金を主体とする支持体、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、電気絶縁層に接合され、前記複数の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アルミニウムまたはアルミニウム合金を主体とする金属シートを具備するものである。 Although the structure of the power generation unit in the present invention is various, a typical power generation unit has the plurality of substantially spherical photoelectric conversion elements and a plurality of holes for arranging the elements one by one. A support mainly composed of aluminum or an aluminum alloy, the second semiconductor layer of which is electrically connected to the edge of the hole and the exposed portion of the first semiconductor faces the back side, on the back side of the support An electrically insulating layer having a hole in at least a part of a portion opposed to the exposed portion of the first semiconductor, and the first semiconductor of each of the plurality of elements connected to the electrically insulating layer. It comprises a metal sheet mainly composed of aluminum or an aluminum alloy that is electrically connected to each other through holes.
本発明における光電変換素子は、第2半導体層の表面を被覆する反射防止膜を有し、第2半導体層および反射防止膜が第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ことが好ましい。さらに、支持体は、前記孔を底部に有する凹部を隣接して表面に有し、その凹部の内面に反射鏡層を有することが好ましい。 The photoelectric conversion element in the present invention preferably has an antireflection film covering the surface of the second semiconductor layer, and the second semiconductor layer and the antireflection film each have an opening for exposing the first semiconductor at the same site. . Furthermore, it is preferable that the support has a concave portion having the hole at the bottom adjacent to the surface, and has a reflecting mirror layer on the inner surface of the concave portion.
本発明の光電変換装置の製造方法は、上記の本発明による光電変換装置を効率的に製造するために効果的な製造方法であって、
(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、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、前記素子を支持し、かつ素子の第1半導体または第2半導体層と電気的に接続されたアルミニウムまたはアルミニウム合金を主体とする支持体、前記素子の第2半導体層または第1半導体と電気的に接続されたアルミニウムまたはアルミニウム合金を主体とする金属シート、および前記支持体と金属シートを絶縁する電気絶縁層を具備する複数の発電ユニットを準備する工程、
(b)複数の前記発電ユニットを、各発電ユニットの支持体および/または金属シートの端部同士を溶接することにより、相互に直列ないしは並列に電気的に接続する工程、
および
(c)前記接続された複数の前記発電ユニットの一方の端に位置する発電ユニットの支持体および他方の端に位置する発電ユニットの金属シートのそれぞれに、アルミニウムもしくはアルミニウム合金からなる基材シートと、該基材シートの片面側に結合された、少なくとも表面が銅、黄銅、錫、鉄、銀、および半田からなる群より選ばれた少なくとも一種を主成分とする金属層を備えた端子板の前記基材シート側を溶接する工程、
を含むことを特徴とする。
The manufacturing method of the photoelectric conversion device of the present invention is an effective manufacturing method for efficiently manufacturing the photoelectric conversion device according to the present invention,
(A) A plurality of substantially spherical photoelectric conversion elements each having a spherical first semiconductor and a second semiconductor layer covering the surface thereof, the second semiconductor layer having an opening exposing the first semiconductor, and supporting the element And a support mainly composed of aluminum or an aluminum alloy electrically connected to the first semiconductor or second semiconductor layer of the element, and aluminum electrically connected to the second semiconductor layer or first semiconductor of the element Or preparing a plurality of power generation units comprising a metal sheet mainly composed of an aluminum alloy, and an electrical insulating layer that insulates the support and the metal sheet;
(B) a step of electrically connecting a plurality of the power generation units in series or in parallel to each other by welding the ends of the power generation units and / or metal sheets;
And (c) a base sheet made of aluminum or an aluminum alloy on each of the support of the power generation unit located at one end of the plurality of connected power generation units and the metal sheet of the power generation unit located at the other end And a terminal board having a metal layer mainly composed of at least one selected from the group consisting of copper, brass, tin, iron, silver, and solder, which is bonded to one side of the base sheet. Welding the base sheet side of
It is characterized by including.
本発明における光電変換素子について詳細に説明する。素子の中核を構成する球状の第1半導体は、例えば、坩堝内に供給された極微量のホウ素を含むp型多結晶シリコン塊を不活性ガス雰囲気中で溶融させ、この融液の液滴が坩堝底部の微小なノズル孔から自然落下する間に冷却して固化させることにより作製できる。この第1半導体は、多結晶または単結晶のp型半導体である。通常は、その表面を研磨し、さらにエッチングなどにより表面層の約50μmを除去した後、球状の第1半導体として用いる。 The photoelectric conversion element in the present invention will be described in detail. The spherical first semiconductor that constitutes the core of the element is formed by, for example, melting a p-type polycrystalline silicon lump containing a very small amount of boron supplied in a crucible in an inert gas atmosphere. It can be manufactured by cooling and solidifying while naturally falling from a minute nozzle hole at the bottom of the crucible. The first semiconductor is a polycrystalline or single crystal p-type semiconductor. Usually, after polishing the surface and further removing about 50 μm of the surface layer by etching or the like, it is used as a spherical first semiconductor.
p型の第1半導体を、例えば、オキシ塩化リンを拡散源として800〜950℃で10〜30分間熱処理することにより、その表面に、第2半導体層、即ちn型半導体層として、厚さ約0.5μm程度の燐の拡散層が形成される。上記の素子とは逆に、第1半導体がn型半導体であり、第2半導体層がp型半導体層であってもよい。第1半導体は、芯体の外周面に第1半導体層が被覆されたものや、中心付近が空洞のものであってもよい。第1半導体は、真球が好ましいが、ほぼ球状であればよい。第1半導体の直径は、通常0.5〜2mmであり、0.8〜1.2mmが好ましい。 The p-type first semiconductor is heat-treated at 800 to 950 ° C. for 10 to 30 minutes using, for example, phosphorus oxychloride as a diffusion source, so that the second semiconductor layer, that is, the n-type semiconductor layer has a thickness of about A phosphorus diffusion layer of about 0.5 μm is formed. Contrary to the above element, the first semiconductor may be an n-type semiconductor and the second semiconductor layer may be a p-type semiconductor layer. The first semiconductor may be one in which the first semiconductor layer is coated on the outer peripheral surface of the core body, or the one near the center may be hollow. The first semiconductor is preferably a true sphere, but it may be substantially spherical. The diameter of the first semiconductor is usually 0.5 to 2 mm, preferably 0.8 to 1.2 mm.
光電変換素子は、結晶シリコン半導体を主成分とする以外に、化合物半導体などからなってもよく、アモルファス材料などからなってもよい。また、素子は、第1半導体と第2半導体層の界面にノンドープ層を形成したpin形構造のもの、MIS形、ショットキーバリヤ形、ホモ接合形、またはヘテロ接合形などの構成を有していてもよい。 In addition to a crystalline silicon semiconductor as a main component, the photoelectric conversion element may be made of a compound semiconductor or the like, or may be made of an amorphous material. The device has a pin type structure in which a non-doped layer is formed at the interface between the first semiconductor and the second semiconductor layer, a MIS type, a Schottky barrier type, a homojunction type, or a heterojunction type. May be.
第1半導体1の表面に第2半導体層2が形成されている素子10Aを図2(a)に示す。第2半導体層2に開口部4を形成した素子10Bを図2(b)に示す。第2半導体層2および第1半導体1が部分的に削りとられて第1半導体の露出部3が形成されている。第1半導体の露出部3に導電層6が形成されている素子10Cを図2(c)に示す。図3には第2半導体層2上に反射防止膜5が形成されている素子を示す。図3(a)は図2(a)の素子に対応するもので、これを加工すれば、図3(b)および図3(c)に示すような素子とすることができる。図2(c)および図3(c)の導電層6は、例えば、第1半導体の露出部3に導電性ペーストを塗着し、高温で熱処理することにより形成される。
An
導電層形成用の導電性ペーストは、銀、金、銅、ニッケルなどの金属あるいはそれらの合金の粉末などからなる導電材、バインダー、および溶媒ないしは分散媒を含む導電性ペーストを使用できる。第1半導体がp型の場合はアルミニウム粉末、n型の場合はリンもしくはリン化合物などの、それぞれの添加材を含むものが好ましい。塗着後の熱処理により、第1半導体とのオーミックな導電性に富む層が、導電層の第1半導体との接合面側に形成される。この導電性に富む層は、導電性ペースト中の上記添加材と第1半導体表面のシリコンとの合金層ないしは拡散層として形成されるもので、第1半導体と金属シートとを低抵抗で電気的に接続するために有効に作用する。 As the conductive paste for forming the conductive layer, a conductive paste containing a conductive material made of a metal such as silver, gold, copper, nickel, or an alloy thereof, a binder, and a solvent or dispersion medium can be used. In the case where the first semiconductor is p-type, those containing respective additives such as aluminum powder and in the case of n-type are preferable. By the heat treatment after the coating, a layer rich in ohmic conductivity with the first semiconductor is formed on the bonding surface side of the conductive layer with the first semiconductor. The conductive layer is formed as an alloy layer or a diffusion layer of the additive in the conductive paste and silicon on the surface of the first semiconductor, and electrically connects the first semiconductor and the metal sheet with low resistance. Works effectively to connect to.
図3の各素子の反射防止膜には、例えば、溶液析出法、霧化法またはスプレー法などで形成したZnO、SnO2またはITO(In2O3−SnO2)などを主体とする薄膜を適用することができる。これらの素子は、多くの場合に、第2半導体層と支持体とが反射防止膜を介して電気的に接続されるので、反射防止膜は導電性を有することが好ましい。特に、フッ素およびアンチモンの少なくとも一方をドープした、厚さ50〜100nmの導電性のSnO2膜が好ましい。例えば、第2半導体層を形成した多数の素子を加熱板上において回転させながら400〜600℃に加熱し、フッ化アンモニウム、フッ酸、五塩化アンチモンまたは三塩化アンチモンなどのドープ材料および四塩化錫、二塩化ジメチル錫またはトリメチル塩化錫などの錫化合物の溶液の微粒子を、素子に吹きつけることにより、その表面にほぼ一定厚みの導電性SnO2膜が形成される。 As the antireflection film of each element of FIG. 3, for example, a thin film mainly composed of ZnO, SnO 2 or ITO (In 2 O 3 —SnO 2 ) formed by a solution deposition method, an atomization method or a spray method is used. Can be applied. In many cases, the antireflection film preferably has conductivity because the second semiconductor layer and the support are electrically connected to each other via the antireflection film. In particular, a conductive SnO 2 film having a thickness of 50 to 100 nm doped with at least one of fluorine and antimony is preferable. For example, a large number of elements on which a second semiconductor layer is formed are heated on a heating plate to 400 to 600 ° C., and doped materials such as ammonium fluoride, hydrofluoric acid, antimony pentachloride or antimony trichloride, and tin tetrachloride. By spraying fine particles of a solution of a tin compound such as dimethyltin dichloride or trimethyltin chloride onto the element, a conductive SnO 2 film having a substantially constant thickness is formed on the surface.
電気絶縁層を形成するための電気絶縁性シートとしては、例えば、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、および、ポリカーボネイト、ポリテトラフルオロエチレン、熱可塑性ポリイミドおよびポリエーテルエーテルケトンなどの熱可塑性樹脂のシートないしはフィルムを用いることができる。特に好ましい電気絶縁性シートは半硬化状態の樹脂シートであり、例えば、半硬化状態のエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂もしくはこれを主体とするシート、および他の樹脂シートの両面に半硬化状態の熱硬化性樹脂層を形成したシートなどがある。 Examples of the electric insulating sheet for forming the electric insulating layer include a thermosetting resin such as an epoxy resin, and a thermoplastic resin sheet such as polycarbonate, polytetrafluoroethylene, thermoplastic polyimide, and polyetheretherketone. Or a film can be used. A particularly preferable electrical insulating sheet is a semi-cured resin sheet, for example, a thermosetting resin such as a semi-cured epoxy resin or a sheet mainly composed of this, and a semi-cured state on both surfaces of other resin sheets. There is a sheet on which a thermosetting resin layer is formed.
これら半硬化状態の樹脂シートは、支持体の裏面に熱圧着する際の加熱により、適度な柔軟性と粘着性が付与されて支持体に強固に密着する。さらに、この樹脂シートに金属シートを接合する際の熱圧着時の加熱・加圧により、両者が強固に密着する。継続して加圧しながら、さらに加熱して樹脂シートを硬化させれば、接着剤を用いることなく、支持体および金属シートを樹脂シートを介して強固に結合させることができる。 These semi-cured resin sheets are imparted with appropriate flexibility and tackiness by heating during thermocompression bonding to the back surface of the support and are firmly adhered to the support. Furthermore, the two are firmly adhered to each other by heating and pressurizing during thermocompression bonding when the metal sheet is bonded to the resin sheet. If the resin sheet is cured by further heating while applying pressure, the support and the metal sheet can be firmly bonded via the resin sheet without using an adhesive.
次に、本発明の光電変換装置とその製造方法の実施形態を工程毎に具体的に説明する。
1)発電ユニットを準備する工程
本工程では、光電変換装置に組み込まれる発電ユニットを準備する。本実施形態における発電ユニットは、前記の代表的な形態の発電ユニットであり、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アルミニウムまたはアルミニウム合金を主体とする支持体、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、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アルミニウムまたはアルミニウム合金を主体とする金属シートを具備している。
Next, embodiments of the photoelectric conversion device and the manufacturing method thereof according to the present invention will be specifically described for each process.
1) Step of preparing a power generation unit In this step, a power generation unit to be incorporated into a photoelectric conversion device is prepared. The power generation unit in the present embodiment is a power generation unit of the above representative form, and includes a spherical first semiconductor and a second semiconductor layer covering the surface thereof, and the second semiconductor layer exposes the first semiconductor. A plurality of substantially spherical photoelectric conversion elements having openings; a plurality of holes for arranging the elements one by one; a second semiconductor layer electrically connected to an edge of the holes; A support mainly composed of aluminum or an aluminum alloy with the exposed portion of the semiconductor facing the back surface, a hole bonded to the back surface of the support and facing the exposed portion of the first semiconductor. Electrical insulating layer and metal sheet mainly formed of aluminum or aluminum alloy formed on the electrical insulating layer and electrically connecting each first semiconductor of the element to each other through holes of the electrical insulating layer It is provided.
上記発電ユニットの構成方法は、支持体に装着する段階で用いる素子の形態によって、(イ)図2(a)または図3(a)の素子を用いる場合、(ロ)図2(b)または図3(b)の素子を用いる場合、および、(ハ)図2(c)または図3(c)の素子を用いる場合、の三種類に大別される。以下に、それらの代表的な実施形態を詳細に説明する。 According to the configuration method of the power generation unit, depending on the form of the element used at the stage of mounting on the support, (b) when using the element of FIG. 2 (a) or FIG. 3 (a), (b) FIG. When the element of FIG. 3B is used, and (c) when the element of FIG. 2C or FIG. Below, those typical embodiments are described in detail.
1)−(イ)
本実施形態では、まず、例えば、図2(a)の素子10Aを図1の支持体の孔の部分に固定した組立体を準備する。図4に示す組立体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1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50×150mmであり、約1800個の素子が配置されている。
1)-(I)
In this embodiment, first, for example, an assembly in which the
導電性接着剤24は、支持体の孔の周縁部にリング状に塗着される。組立体30Aは、塗着された接着剤が乾燥する以前に、支持体に素子を配置し、加熱して接着剤を固化させることにより構成される。導電性接着剤は、銀、アルミニウム、銅、ニッケルなどの導電材、バインダー、および溶媒ないしは分散媒を含む導電性ペーストを使用できる。
第2半導体層が反射防止膜で被覆された図3(a)の素子を支持体に固定する場合には、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。
The
When the element shown in FIG. 3A, in which the second semiconductor layer is coated with the antireflection film, is fixed to the support, the second semiconductor layer is made of a conductive adhesive through the conductive antireflection film. It is electrically connected to the support.
次いで、組立体30Aの支持体20の裏面側に臨む部位の素子10に第1半導体の露出部13を形成する(図5(1))。具体的には、エッチング、もしくはサンドブラスト、ブラッシングなどの機械的な研磨、またはこれらの併用などにより素子の表面層(厚さ約1〜3μm)を除去する。除去される表面層は、第1半導体の極く表面の層とその上に形成した第2半導体層である場合と、その上に形成された反射防止膜を含む場合とがある。
Next, the exposed
第1半導体の露出部13には導電層を形成するのが好ましい。まず、前記の導電層形成用の導電性ペーストを第1半導体の露出部13に塗着し、直径約300μm、厚さ約50μmの塗布層を形成する。次いで、前記の塗布層にYAGレーザを照射して導電層16を形成する(図5(2))。このレーザ照射により局所的に高温の熱処理が施され、第1半導体の露出面のシリコンとペースト内のアルミニウムとの合金層が形成される。この合金層は、第1半導体とのオーミックな導電性に富むので、第1半導体と金属シートとの低抵抗の電気的接続に寄与する。導電層は上記の合金層を主体とした薄肉の層である。
A conductive layer is preferably formed on the exposed
第1半導体の露出部もしくは上記の導電層の上には、後の工程でレーザ照射により電気絶縁層に孔を開け易くするために、導電性ペーストの塗布層を形成することが好ましい。導電性ペーストは、銀、銅、ニッケルおよび金のうちの少なくとも一種の導電材を含むもの使用できる。第1半導体の露出部の直径が0.4〜0.7mmの場合には、塗布層の直径は0.2〜0.5mm、厚みは50〜100μmが好ましい。図5(3)に、図5(2)の導電層16の上に導電性ペーストの塗布層7を形成した状態を示す。導電層16は単独でも電極の機能を有するが、上記のように、導電層16と導電性ペーストの塗布層7の双方で電極の機能を果たすこともできる。導電性ペーストの塗布層7は、加熱して固化することが好ましい。
A coating layer of a conductive paste is preferably formed on the exposed portion of the first semiconductor or the conductive layer in order to easily open a hole in the electrical insulating layer by laser irradiation in a later step. As the conductive paste, one containing at least one conductive material of silver, copper, nickel and gold can be used. When the diameter of the exposed portion of the first semiconductor is 0.4 to 0.7 mm, the diameter of the coating layer is preferably 0.2 to 0.5 mm and the thickness is preferably 50 to 100 μm. FIG. 5 (3) shows a state in which a conductive
次に、支持体の裏面に電気絶縁層を接合する。その代表的な実施形態は、半硬化状態のエポキシ樹脂からなる樹脂シートを支持体の裏面に貼り付ける方法である。例えば、樹脂シート40を図5(3)の組立体の支持体20の裏面に軽く圧着して仮固定した後、二枚の熱盤で挟んで加圧する。これにより、樹脂シート40は、支持体20の裏面に貼り付けられる(図6(1))。樹脂シートを用いる方法以外に、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。
Next, an electrical insulating layer is bonded to the back surface of the support. The typical embodiment is a method of attaching a resin sheet made of a semi-cured epoxy resin to the back surface of the support. For example, the
次いで、第1半導体の露出部の少なくとも一部が対向する部位の電気絶縁層にレーザを照射することにより、該部位の電気絶縁層に孔を開ける。前記の導電性ペーストの塗布層に含まれる銀などの金属に対する炭酸ガスレーザの反射率が高いので、この塗布層を電気絶縁層の下地として形成しておけば、被照射部位にレーザのエネルギーが集中的に吸収される。これにより、所定の位置に所定の寸法形状の孔を、より正確に開けることができる。この孔は後の工程で各素子の第1半導体を相互に接続するための導電路となる。 Next, by irradiating the electrical insulating layer in a region where at least a part of the exposed portion of the first semiconductor opposes, a hole is formed in the electrical insulating layer in the region. Since the carbon dioxide laser has a high reflectivity for metals such as silver contained in the conductive paste coating layer, if this coating layer is formed as an underlayer for the electrical insulating layer, the laser energy is concentrated at the irradiated site. Absorbed. Thereby, the hole of a predetermined dimension shape can be opened more correctly in a predetermined position. This hole becomes a conductive path for connecting the first semiconductors of the respective elements to each other in a later step.
図6(1)の組立体の電気絶縁層に孔を開ける工程を図6(2)に示す。樹脂シート40の、導電性ペーストの塗布層7に対向する部位に、炭酸ガスレーザ照射装置11によりレーザ12を照射する。これにより、厚さ75μmの樹脂シート40を貫通する直径約0.3mmの孔42が開けられ、その孔42の内部に導電性ペーストの塗布層7が露出する。
FIG. 6 (2) shows a process of making a hole in the electrical insulating layer of the assembly of FIG. 6 (1). A portion of the
次いで、電気絶縁層の裏面に接合された金属シートと支持体に固定された各素子のそれぞれの第1半導体とを、電気絶縁層の孔を通して電気的に接続することにより発電ユニットが完成する。その代表的な実施形態は、導電路に導電性ペーストを充填した後、金属シートを電気絶縁層に接着する方法である。 Next, the power generation unit is completed by electrically connecting the metal sheet bonded to the back surface of the electrical insulating layer and the first semiconductor of each element fixed to the support through the holes of the electrical insulating layer. A typical embodiment is a method of bonding a metal sheet to an electrical insulating layer after filling a conductive path in a conductive path.
まず、図6(2)の組立体の樹脂シート40の孔42を満たすよりやや多量に孔内に導電性ペースト55を充填する(図7(1))。導電性ペーストには、支持体に素子を固定するために用いた導電性接着剤と同様のものを使用することができる。次いで、アルミニウムシート75を半硬化性の樹脂シート40に重ね合わせて加熱圧着した後、熱処理して導電性ペースト55を固化し、同時に樹脂シートを硬化させる(図7(2))。これにより、アルミニウムシート75は樹脂シート40に強固に接合し、かつ、第1半導体1とアルミニウムシート75が確実に電気的に接続される。この方法に準じて、第2半導体層2が反射防止膜5で被覆された図3(a)の素子を用いた発電ユニットを構成することもできる。
First, the hole is filled with the
導電路に充填された導電性ペーストが加熱されると、ペースト中の有機溶剤や樹脂などの揮発あるいは熱分解による気化成分が電気絶縁層と金属シートの間に介在し、両者間の接合や第1半導体と金属シートとの電気的導通が不安定になる場合がある。これを防止するためには、多数の通気孔を設けた金属シートを、個々の導電路に少なくとも通気孔の一部が対向するように、電気絶縁層に貼り合わせればよい。 When the conductive paste filled in the conductive path is heated, vaporized components due to volatilization or thermal decomposition of organic solvent and resin in the paste are interposed between the electrical insulating layer and the metal sheet, and the bonding or 1 The electrical continuity between the semiconductor and the metal sheet may become unstable. In order to prevent this, a metal sheet provided with a large number of vent holes may be bonded to the electrical insulating layer so that at least a part of the vent holes faces each conductive path.
次に、他の実施形態として、電気絶縁層と金属シートのそれぞれに、互いに連通する孔を設け、前記二つの孔に導電性ペーストを充填し、固化する方法を説明する。例えば、まず、図6(1)の組立体の樹脂シート40に、支持体の孔と対応する位置に孔44を有するアルミニウムシート35を貼り付ける(図8(1))。次いで、アルミニウムシートの孔44内にレーザ15を照射して、その部位の樹脂シート40に孔52を開ける(図8(2))。次いで、樹脂シートの孔52に導電性ペースト55を充填し、これを固化する(図8(3))。これにより各素子の第1半導体がアルミニウムシートに電気的に接続される。図8(3)に類似した実施形態として、例えば、電気絶縁層とアルミニウムシートを順次支持体の裏面に接合するか、両者が一体化された複合シートを支持体の裏面に接合した後、両者を連通する孔を形成し、その孔に導電性ペーストを充填して固化する方法を採ることもできる。
Next, as another embodiment, a method of providing holes communicating with each other in each of the electrical insulating layer and the metal sheet, filling the two holes with a conductive paste, and solidifying will be described. For example, first, an
以上の方法においては、いずれも、固化された導電性ペーストを層間接続部として金属シートと第1半導体を電気的に接続したが、第1半導体側に形成された導体バンプを層間接続部とすることもできる。例えば、図5(2)の組立体の第1半導体の露出部13上の導電層16上に円錐状の導体バンプを形成する。導体バンプは、比較的高粘度の導電性ペーストを、厚手のメタルマスクを用いて導電層上に塗布し、これを加熱して固化することにより形成される。導体バンプの先端部は先細状であり、さらに金属シートに当接するに十分な100〜300μm程度の厚みが好ましい。
In any of the above methods, the metal sheet and the first semiconductor are electrically connected using the solidified conductive paste as the interlayer connection, but the conductor bump formed on the first semiconductor side is used as the interlayer connection. You can also. For example, conical conductor bumps are formed on the
次いで、支持体20の裏面に樹脂シート40を重ね合わせて加圧し、両者を貼り合わせるとともに導体バンプ8の先端部を樹脂シート40から突き抜けさせる(図9(1))。さらに、アルミニウムシート45を樹脂シート40に重ね合わせて加圧することにより、両者を貼り合わせるとともに、塑性変形させた導体バンプ8の先端部をアルミニウムシート45に当接させる(図9(2))。これにより、導体バンプを層間接続部として、アルミニウムシートと各素子の第1半導体が電気的に接続される。
Next, the
1)−(ロ)
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2(b)あるいは図3(b)に示す素子を用いて発電ユニットを構成する方法について、その代表的な実施形態を図10に沿って説明する。
1)-(b)
A representative embodiment of a method for forming a power generation unit using the element shown in FIG. 2B or FIG. 3B in which an opening for exposing a part of the first semiconductor is formed in the second semiconductor layer. Will be described with reference to FIG.
先ず、図4の組立体30Aの構成方法に準じて、孔の縁部に導電性接着剤24を塗着した支持体20に図2(b)の素子を固定する(図10(1))。素子10Bは、第1半導体1の露出部3が支持体20の裏面側に臨むように位置合わせして固定される。次いで、図6の方法に準じて支持体20の裏面に樹脂シート70を貼り合わせ、これに導電路となる孔72を開ける((図10(2))。次に、孔72の内部の第1半導体の露出部3に導電性ペーストを塗布し、これにレーザを照射して、図5(2)に準じた方法で導電層76を形成する((図10(3))。次いで、図7(1)の方法に準じて、孔72を満たすよりやや多くの導電性ペースト85を充填した樹脂シートにアルミニウムシート75を貼り付けた後、導電性ペースト85を固化する((図10(4))。
First, in accordance with the configuration method of the
1)−(ハ)
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2(c)あるいは図3(c)に示す素子を用いて工程(a)の発電ユニット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。
1)-(C)
About the method of forming the power generation unit of step (a) using the element shown in FIG. 2C or FIG. 3C in which the exposed portion of the first semiconductor is formed and the conductive layer is further formed in the exposed portion. A representative embodiment will be described with reference to FIG.
先ず、図4の組立体30Aを構成した方法に準じて、孔の縁部に導電性接着剤24を塗着した支持体20に図2(c)の素子を固定する(図11(1))。この際、素子10Cは、第1半導体1の露出部3および導電層6が支持体20の裏面側に臨むように位置合わせして固定される。次いで、図6の方法に準じて、樹脂シート70を支持体20の裏面に貼り合わせ、これに導電路となる孔62を開ける((図11(2))。次いで、図7(1)の方法に準じて、孔62を満たすよりやや多くの導電性ペースト65を充填した樹脂シート70にアルミニウムシート75を貼り付けた後、導電性ペースト65を固化する((図11(3))。
First, according to the method of constructing the
上記の1)−(ロ)または1−(ハ)において、導電性の反射防止膜で第2半導体層が被覆された図3(b)または図3(c)の素子を用いて発電ユニットを構成する場合にも、上記の図10または図11と同様の方法が適用できる。これらの場合、第2半導体層と支持体の縁部の間に反射防止膜が介在する構造となる。また、1)−(イ)の種々の実施形態における工程やその手順および発電ユニットの構造に準じて、図10および図11以外の、1)−(ロ)または1−(ハ)の種々の実施形態を採ることができる。 In the above 1)-(b) or 1- (c), a power generation unit is formed using the element shown in FIG. 3B or 3C in which the second semiconductor layer is covered with a conductive antireflection film. Also in the case of the configuration, the same method as in FIG. In these cases, an antireflection film is interposed between the second semiconductor layer and the edge of the support. Moreover, according to the process in the various embodiment of 1)-(b), its procedure, and the structure of the power generation unit, various types of 1)-(b) or 1- (c) other than FIG. 10 and FIG. Embodiments can be taken.
また、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。
こうして得られる発電ユニットにおいては、球状の光電変換素子が支持体の孔内に強固に固定され、さらに、支持体に固定された全ての素子の第1半導体と金属シート、および第2半導体層と支持体とが確実に電気的に接続される。
Further, in each of the above embodiments, a preferred mode is adopted in which a conductive layer is formed on the exposed portion of the first semiconductor, or a coating layer of a conductive paste is formed thereon. However, the conductive layer and the coating layer of the conductive paste are not necessarily required.
In the power generation unit thus obtained, the spherical photoelectric conversion element is firmly fixed in the hole of the support, and further, the first semiconductor and the metal sheet of all the elements fixed to the support, and the second semiconductor layer, The support is reliably electrically connected to the support.
2)複数の発電ユニットからなる発電ブロックを構成する工程
光電変換装置に組み込まれる発電ブロックには、単独の発電ユニットからなる場合、および複数の発電ユニットからなる場合がある。前者は1)の発電ユニットそのものなので説明を省略し、後者の実施形態について以下に説明する。
2) Step of configuring a power generation block composed of a plurality of power generation units The power generation block incorporated in the photoelectric conversion device may be composed of a single power generation unit or a plurality of power generation units. Since the former is the power generation unit 1) itself, the description thereof will be omitted, and the latter embodiment will be described below.
複数の発電ユニットからなる発電ブロックは、通常、所定数の発電ユニットを直列に電気的に接続することにより構成されるが、並列に接続して構成してもよい。発電ユニットの支持体は、所定数の光電変換素子を支持した支持部と、その支持部を囲む鍔部とを有する。その鍔部の一辺の支持体の部分、およびこれと対向する辺の鍔部裏面に露出するアルミニウムシートの部分が各発電ユニットの接続部となって、上記の発電ブロックが構成される。 A power generation block composed of a plurality of power generation units is usually configured by electrically connecting a predetermined number of power generation units in series, but may be configured by connecting them in parallel. The support of the power generation unit includes a support part that supports a predetermined number of photoelectric conversion elements and a flange part that surrounds the support part. A portion of the support on one side of the collar and a portion of the aluminum sheet exposed on the back surface of the collar facing the collar serve as a connecting portion of each power generation unit, thereby forming the power generation block.
複数の発電ユニットが直列に接続された発電ブロックを構成する例を以下に説明する。
図12は、図8(3)の発電ユニットを支持体側から見た平面図である。図13には、この発電ユニットの複数個からなる発電ブロックのなかの隣接する二つの発電ユニットが接続されている状態を示す。支持体20の支持部30の各凹部21には、直径約1mmの約1800個の光電変換素子10が固定されている。発電ユニット100のサイズは50×150mmであり、その短辺側の縁部103および104は、支持体20、樹脂シート(電気絶縁層)40およびアルミニウムシート35の3層からなっている。長辺側の一方の縁部101では、支持体20および電気絶縁層40の端よりも外側にアルミニウムシート35の端が突出している。他方の縁部102では、電気絶縁層40およびアルミニウムシート35の端よりも外側に支持体20の端が突出している。
An example in which a power generation block in which a plurality of power generation units are connected in series will be described below.
FIG. 12 is a plan view of the power generation unit of FIG. 8 (3) as viewed from the support side. FIG. 13 shows a state in which two adjacent power generation units are connected in a power generation block composed of a plurality of power generation units. About 1800
このような発電ユニットの複数を、それらの縁部101と102とを重ね合わせ、超音波溶接、スポット溶接などの溶接により相互に接続することにより、発電ユニット同士が直列に接続された発電ブロックを構成することができる。発電ブロックを構成する発電ユニットの数には制限はないが、通常30個未満の発電ユニットから構成される。例えば図13のように、一方の発電ユニット100Aの縁部101Aに露出しているアルミニウムシート35Aの裏面側(電気絶縁層側)と、他方の発電ユニット100Bの縁部102Bに露出している支持体20Bの裏面側とが重ね合わされた箇所において、両者が超音波溶接により接続されている。図13の接続方法に代わり、支持体20Aの表面側とアルミニウムシート35Bの表面側とを各発電ユニットの長辺側の縁部において重ね合わせて両者を溶接により接続してもよい。
A plurality of such power generation units are overlapped with their
本発明における支持体および金属シートは、その主材料がアルミニウムもしくはアルミニウムを主成分とする合金からなり、これらの片面に銀などの表面層が設けられる場合がある。上記の場合には、表面層が形成されていない面(アルミニウムもしくはアルミニウム合金が露出している面)同士を重ね合わせ、双方の接合面を同材質として、超音波溶接などで溶接することが好ましい。 The support and the metal sheet in the present invention are mainly composed of aluminum or an alloy containing aluminum as a main component, and a surface layer such as silver may be provided on one side thereof. In the above case, it is preferable to superimpose the surfaces on which the surface layer is not formed (surfaces on which aluminum or aluminum alloy is exposed) and weld them by ultrasonic welding or the like using the same material for both joint surfaces. .
例えば、支持体の表面側(受光面側)には、前記のように銀の表面層が形成される場合がある。また図8のように、金属シートが、その孔を通して導電性ペーストにより第1半導体と電気的に接続される場合には、金属シートの表面側(受光面の反対側)に銀あるいは銅などの薄い表面層が形成される場合がある。こうした表面層が、支持体あるいは金属シートに形成されている場合には、例えば図13に示すような接続方法を採ることにより、接合される支持体の裏面と金属シートの裏面がともに同一材質(アルミニウムもしくはアルミニウム合金)からなるので、双方がより強固に接続される。 For example, a silver surface layer may be formed on the surface side (light-receiving surface side) of the support as described above. In addition, as shown in FIG. 8, when the metal sheet is electrically connected to the first semiconductor through the hole by the conductive paste, silver or copper is used on the surface side of the metal sheet (opposite to the light receiving surface). A thin surface layer may be formed. When such a surface layer is formed on a support or a metal sheet, for example, by adopting a connection method as shown in FIG. 13, the back surface of the support to be joined and the back surface of the metal sheet are both made of the same material ( Since both are made of aluminum or an aluminum alloy, both are more firmly connected.
以上には、複数の発電ユニットを直列に接続する例を示したが、隣接するユニットの支持体同士および金属シート同士を溶接することにより、複数の発電ユニットが並列に接続された発電ブロックを構成することもできる。 In the above, an example in which a plurality of power generation units are connected in series has been shown, but a power generation block in which a plurality of power generation units are connected in parallel is formed by welding the supports and metal sheets of adjacent units. You can also
3)発電ブロックに半田付けが容易な端子板を接続する工程。
本工程では、発電ユニットの単独、または複数の発電ユニットを接続して構成された発電ブロックの、一方の端に位置する発電ユニットの支持体および他方の端に位置する発電ユニットの金属シートのそれぞれに端子板を接続する。端子板は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金からなる基材シートと、該基材シートの片面側に結合された、少なくとも表面が半田付けが容易な金属層を備えており、前記端子板の基材シート側を発電ブロック側の被接続面に重ね合わせて溶接により接続される。
3) A step of connecting an easily soldered terminal board to the power generation block.
In this step, each of the power generation unit support positioned at one end and the metal sheet of the power generation unit positioned at the other end of the power generation block configured by connecting a plurality of power generation units alone or at each power generation unit Connect the terminal board to. The terminal plate includes a base sheet made of aluminum or an aluminum alloy, and a metal layer that is bonded to one side of the base sheet and at least the surface of which is easily soldered. Are connected to the connected surface on the power generation block side by welding.
本発明における端子板の基材シートは、前記のように、金属シートおよび支持体の主材料と同様の材質なので、端子板の基材シート側を支持体および金属シートの被接続部に超音波溶接などで溶接すれば、端子板を発電ブロックに強固に接続することができる。
上記端子板における基材シートの片面に形成される半田付けが容易な金属層は、前記のように、少なくともその表面が、銅、黄銅、錫、鉄、銀、および半田からなる群より選ばれた少なくとも一種を主成分とする金属からなっている。この金属層と、光電変換装置内の他の構成要素とが半田付けにより接続される。表面層が半田の場合には、半田以外の上記の金属を主成分とする層の上の少なくとも一部に半田層が形成されていることが好ましい。
Since the base sheet of the terminal plate in the present invention is the same material as the main material of the metal sheet and the support as described above, the base sheet side of the terminal plate is ultrasonically applied to the connected portion of the support and the metal sheet. If welding is performed, the terminal plate can be firmly connected to the power generation block.
As described above, the metal layer that is easily soldered and formed on one side of the base sheet in the terminal board is selected from the group consisting of copper, brass, tin, iron, silver, and solder. It is made of a metal mainly composed of at least one kind. This metal layer and other components in the photoelectric conversion device are connected by soldering. When the surface layer is solder, it is preferable that the solder layer is formed on at least a part of the layer containing the above metal other than solder as a main component.
端子板としては、i)上記の基材シートの片面に半田付けが容易な半田以外の金属層を
結合したもの、ii)上記の基材シートの片面に形成した中間層を介して、半田付けが容易
な半田以外の金属層を結合したもの、並びに、i)またはii)の半田付けが容易な半田以
外の金属層の上に半田層を結合するか、部分的に半田を付着させたもの、などを用いることができる。上記のように端子板に予め半田層を形成するか、部分的に半田を付着させることにより、他の構成要素との半田付けを容易に行うことができる場合が多い。上記のii
)における中間層は、例えば、銅などの半田付けが容易な金属層をメッキなどで形成することを容易にするために、必要に応じて基材シートの表面にスパッタやめっきにより形成されるTi、Cr,Ni,Ni−PおよびNi−Bなどの下地層を指す。
As the terminal board, i) one side of the above-mentioned base sheet is bonded with a metal layer other than solder that is easy to solder, ii) soldering via an intermediate layer formed on one side of the above base sheet Bonded metal layer other than solder that is easy to solder, and solder layer bonded or partially adhered to a metal layer other than solder that is easy to solder in i) or ii) , Etc. can be used. In many cases, soldering with other components can be easily performed by previously forming a solder layer on the terminal board as described above or by partially attaching solder. Ii above
In order to facilitate the formation of a metal layer that can be easily soldered, such as copper, by plating or the like, the intermediate layer in (1) is formed on the surface of the base sheet by sputtering or plating as necessary. , Cr, Ni, Ni-P, Ni-B and other underlayers.
端子板の半田付けが容易な金属層として予め半田層を設ける場合は、その厚みは10〜100μmであることが好ましい。比較的厚めの半田付けが容易な半田以外の金属層を必要とする場合には、スパッタやめっきで該金属層を形成するよりも、銅などの金属シートを基材シートと結合させたクラッド板が有効である。このクラッド板に半田シートを結合させた3層構造のクラッド板、あるいは半田めっきを施したものが、端子板としてさらに有効である。半田の種類には特に限定はないが、近年の環境問題に関わる要求から、Sn−Ag−Cu系、Sn−Bi−Ag系などの、SnあるいはBiなどを主成分とする鉛フリーの半田を用いることが好ましい。 When a solder layer is provided in advance as a metal layer on which the terminal board can be easily soldered, the thickness is preferably 10 to 100 μm. When a metal layer other than solder that is relatively easy to solder is required, a clad plate in which a metal sheet such as copper is bonded to a base sheet rather than forming the metal layer by sputtering or plating Is effective. A clad plate having a three-layer structure in which a solder sheet is bonded to the clad plate, or a plate obtained by performing solder plating is more effective as a terminal plate. There are no particular limitations on the type of solder, but due to recent demands related to environmental problems, Sn-Ag-Cu-based, Sn-Bi-Ag-based, etc. lead-free solder containing Sn or Bi as the main component is used. It is preferable to use it.
図14は、図13の発電ブロックに本発明による端子板を取り付けた状態を受光面側から見た平面図であり、図15は、図14における端子板とその取り付け部分の状態を示す縦断面図である。この発電ブロックは、例えば20個の発電ユニット100が直列に接続されたもので、各発電ユニット同士の接続部分110の構造は図13の通りである。一方の端に位置する発電ユニット100Cの支持体の端部20Cおよび他方の端に位置する発電ユニット100Dの金属シートの端部35Dのそれぞれの裏面側が、アルミニウムシート121と銅シート122のクラッド板からなる端子板120のアルミニウムシート121側と溶接されている。
14 is a plan view of a state in which the terminal plate according to the present invention is attached to the power generation block of FIG. 13 as viewed from the light-receiving surface side, and FIG. 15 is a longitudinal sectional view showing the state of the terminal plate and its attachment portion in FIG. FIG. In this power generation block, for example, 20
上記のようにして端子板が取り付けられた発電ブロックの単独もしくは複数が、仕様に応じて、適宜、直列または並列に電気的に接続されて、光電変換装置の発電要素として組み込まれる。この際、前記半田付けが容易な端子板と装置内の他の構成要素の被接続部とが半田付けにより強固に接続できるので、光電変化装置内における、各発電ブロックと他の構成要素との機械的、電気的な接続を確実に行うことができる。これにより、高信頼性の光電変換装置を提供することができる。 A single or a plurality of power generation blocks to which the terminal plate is attached as described above are electrically connected in series or in parallel as appropriate according to the specifications, and are incorporated as power generation elements of the photoelectric conversion device. At this time, since the terminal board that is easy to solder and the connected portion of the other component in the apparatus can be firmly connected by soldering, each power generation block and other components in the photoelectric conversion device The mechanical and electrical connection can be reliably performed. Thereby, a highly reliable photoelectric conversion device can be provided.
本発明による光電変換装置は、特に、住宅などの建築物の自家発電用の太陽電池として有用である。 The photoelectric conversion device according to the present invention is particularly useful as a solar cell for private power generation in a building such as a house.
1 第1半導体
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 第1半導体とのオーミックな導電性を有する層
7 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
15 レーザ
20、20B、20C 支持体
21 凹部
22(支持体の)孔
24 導電性接着剤
35、45、75、35A、35D 金属シート
40、70 電気絶縁性シート(または、樹脂シート)
44 金属シートの孔
52、62 電気絶縁層の孔(導電路)
55、65 導電性ペースト
100、100A,100B,100C,100D 発電ユニット
101、101A 発電ユニットの長辺側の他方の縁部
102、102B 発電ユニットの長辺側の一方の縁部
103 発電ユニットの短辺側の一方の縁部
104 発電ユニットの短辺側の一方の縁部
110 (発電ユニット同士の)接続部
120 端子板
121 基材シート
122 半田付けが容易な金属層
DESCRIPTION OF
44 Metal sheet holes 52, 62 Electrical insulation layer holes (conducting paths)
55, 65
Claims (8)
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アルミニウムもしくはアルミニウム合金を主体とする支持体、
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アルミニウムもしくはアルミニウム合金を主体とする金属シート、および、
前記支持体と金属シートとを絶縁する電気絶縁層、
を具備する発電ユニットの単独もしくは相互に電気的に接続された複数の発電ユニットからなる発電ブロックを備えた光電変換装置であって、
前記発電ブロックの一方の端に位置する発電ユニットの支持体および他方の端に位置する発電ユニットの金属シートのそれぞれに端子板が接続され、前記端子板は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金からなる基材シートと、該基材シートの片面側に結合された、少なくとも表面が銅、黄銅、錫、鉄、銀、および半田からなる群より選ばれた少なくとも一種を主成分とする金属層からなり、前記基材シート側が前記支持体および金属シートのそれぞれに溶接されていることを特徴とする光電変換装置。 A plurality of substantially spherical photoelectric conversion elements each having a spherical first semiconductor and a second semiconductor layer covering the surface of the first semiconductor, the second semiconductor layer having an opening exposing the first semiconductor;
A support mainly composed of aluminum or an aluminum alloy that supports the photoelectric conversion element and is electrically connected to the first semiconductor or the second semiconductor layer of the photoelectric conversion element;
A metal sheet mainly composed of aluminum or an aluminum alloy electrically connected to the second semiconductor layer or the first semiconductor of the photoelectric conversion element; and
An electrical insulating layer for insulating the support and the metal sheet;
A photoelectric conversion device comprising a power generation block consisting of a plurality of power generation units that are electrically connected to each other or a power generation unit comprising:
A terminal plate is connected to each of the support of the power generation unit located at one end of the power generation block and the metal sheet of the power generation unit located at the other end, and the terminal plate is a base sheet made of aluminum or an aluminum alloy And a metal layer mainly composed of at least one selected from the group consisting of copper, brass, tin, iron, silver, and solder, which is bonded to one side of the base sheet. A photoelectric conversion device, wherein a material sheet side is welded to each of the support and the metal sheet.
前記光電変換素子を支持し、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アルミニウムもしくはアルミニウム合金を主体とする支持体、
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、
前記電気絶縁層に接合され、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アルミニウムもしくはアルミニウム合金を主体とする金属シート、
を具備する発電ユニットの単独もしくは相互に電気的に接続された複数の発電ユニットからなる発電ブロックを備えた光電変換装置であって、
前記発電ブロックの一方の端に位置する発電ユニットの支持体および他方の端に位置する発電ユニットの金属シートのそれぞれに端子板が接続され、前記端子板は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金からなる基材シートと、該基材シートの片面側に結合された、少なくとも表面が銅、黄銅、錫、鉄、銀、および半田からなる群より選ばれた少なくとも一種を主成分とする金属層からなり、前記基材シート側が前記支持体および金属シートのそれぞれに溶接されていることを特徴とする光電変換装置。 A plurality of substantially spherical photoelectric conversion elements each having a spherical first semiconductor and a second semiconductor layer covering the surface of the first semiconductor, the second semiconductor layer having an opening exposing the first semiconductor;
A conductive support that supports the photoelectric conversion element and has a plurality of holes for arranging the photoelectric conversion elements one by one, wherein the second semiconductor layer of the photoelectric conversion element is at the edge of the hole A support mainly composed of aluminum or aluminum alloy that is electrically connected and has the exposed portion of the first semiconductor facing the back surface;
An electrically insulating layer bonded to the back side of the support and having a hole in at least a portion of the portion facing the exposed portion of the first semiconductor; and
A metal sheet mainly composed of aluminum or aluminum alloy joined to the electrical insulation layer and electrically connected to each other of the first semiconductors of the plurality of photoelectric conversion elements through holes in the electrical insulation layer;
A photoelectric conversion device comprising a power generation block consisting of a plurality of power generation units that are electrically connected to each other or a power generation unit comprising:
A terminal plate is connected to each of the support of the power generation unit located at one end of the power generation block and the metal sheet of the power generation unit located at the other end, and the terminal plate is a base sheet made of aluminum or an aluminum alloy And a metal layer mainly composed of at least one selected from the group consisting of copper, brass, tin, iron, silver, and solder, which is bonded to one side of the base sheet. A photoelectric conversion device, wherein a material sheet side is welded to each of the support and the metal sheet.
(b)複数の前記発電ユニットを、各発電ユニットの支持体および/または金属シートの端部同士を溶接することにより、相互に直列ないしは並列に電気的に接続する工程、
および
(c)前記接続された複数の前記発電ユニットの一方の端に位置する発電ユニットの支持体および他方の端に位置する発電ユニットの金属シートのそれぞれに、アルミニウムもしくはアルミニウム合金からなる基材シートと、該基材シートの片面側に結合された、少なくとも表面が銅、黄銅、錫、鉄、銀、および半田からなる群より選ばれた少なくとも一種を主成分とする金属層を備えた端子板の前記基材シート側を溶接する工程、
を含むことを特徴とする光電変換装置の製造方法。 (A) a plurality of substantially spherical photoelectric conversion elements, each having a spherical first semiconductor and a second semiconductor layer covering the surface thereof, wherein the second semiconductor layer has an opening through which the first semiconductor is exposed; A support mainly composed of aluminum or an aluminum alloy that supports the conversion element and is electrically connected to the first semiconductor or the second semiconductor layer of the photoelectric conversion element, the second semiconductor layer or the first semiconductor of the photoelectric conversion element Preparing a plurality of power generation units comprising a metal sheet mainly composed of aluminum or an aluminum alloy electrically connected to the substrate, and an electrical insulating layer that insulates the support and the metal sheet;
(B) a step of electrically connecting a plurality of the power generation units in series or in parallel to each other by welding the ends of the power generation units and / or metal sheets;
And (c) a base sheet made of aluminum or an aluminum alloy on each of the support of the power generation unit located at one end of the plurality of connected power generation units and the metal sheet of the power generation unit located at the other end And a terminal board having a metal layer mainly composed of at least one selected from the group consisting of copper, brass, tin, iron, silver, and solder, which is bonded to one side of the base sheet. Welding the base sheet side of
A process for producing a photoelectric conversion device comprising:
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