JP5193605B2 - 光電池パネル - Google Patents

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Description

本発明は、主に半導体処理に関連し、特に半導体デバイスの組み立てに関する。
光電池である太陽電池産業は、太陽電池によって発電される電力効率および太陽電池製造コスト面についてのコスト意識が非常に高い産業である。太陽電池の全体厚さのうち電力生成に用いられるのはほんの数パーセントであるため、太陽電池の厚み低減および１個のシリコンから作製される太陽電池の増加がますます重要になってきている。
特許文献１において、細長ストリップまたは細長い小片の電池を半導体ウエハから分離し、これらを組み立ててスライバー（細長い小片）の太陽電池モジュールを形成する方法についての開示がある。ウエハからのスライバーの除去は、真空源を用いて行われる。縁部を形成する細長半導体スライバーの面またはウエハ縁部近隣の細長半導体スライバーの面を真空引きする。その後、ウエハおよび真空源を相互にずらして、ウエハから各スライバーを分離する。分離されたスライバーの幅は、ウエハ厚さと実質的に同じであり、厚さ寸法は幅よりも小さい。分離されたスライバーは、平行型のキャステレーテッドタイミングベルトアセンブリを用いてアレイ中に組み込まれる。基板上のストリップに接着剤を塗布し、分離されたスライバーの支持および／または基板への光結合を得て、その後、これらのスライバーを基板に移動させる。エアギャップに起因して、視認可能な欠陥が接着剤またはエポキシ中に発生し得る。このようなスライバーは、光電池型太陽電池の厚さの最小化と、１個のシリコン（例えば、ウエハ）からより多くの光電池型太陽電池の作製とを可能にする。
特許文献１中に記載されるような方法で製造された光電池モジュールは、典型的には、モノリシックプロセスを用いている。モノリシックプロセスでは、スライバー電池を、最終モジュール製品のサイズを規定する基板上に直接組み立てる。このようなモノリシックプロセスの場合、以下のように多数の不利点がある。
ａ．アセンブリ機器が高価であり、多大なカスタマイゼーションが必要（機器メンテナンス、アップグレードが必要など）。
ｂ．機器に対し、実質的に人間の介入が必要。
ｃ．このようなプロセスおよびマシンからのモジュール製品は、既存プロセスのモノリシック性に起因して、サイズが限定される。
ｄ．上記プロセスからのモジュール製品は、Ｂｉガラス構造のため、重量が重く、コスト面で不利である。
ｅ．上記プロセスからのモジュール製品は、モジュールのサイズが限定されるため、コスト面で不利である。
ｆ．上記プロセス／機器からのモジュール製品は、特徴に制約がある。すなわち、本モジュール製品の特定の局面（例えば、バンク当たりのセル数（これは、電流／電圧トレードオフに相当する）、外観）の変更が困難である。
ｇ．上記プロセスの場合、既存プロセスのモノリシック性に起因して、製造レベルで成功するためには、異なる工程において高歩留りが必要となる。
ｈ．上記プロセスの場合、既存プロセスのモノリシック性に起因して、許容スタックアップの影響を受けやすい。
半導体ストリップのモジュール式サブアセンブリと、柔軟性（特に、取り扱い、光電池モジュールのアセンブおよび試験における柔軟性）を提供するモジュール式パネルとに対する必要性が存在する。より詳細には、このような制約を軽減または解消するスライバー電池用の光電池モジュールプロセスの開発に対する必要性が存在する。
国際公開番号ＷＯ２００４／１００２５２
本発明の一局面によれば、細長半導体ストリップのモジュール式サブアセンブリが提供される。上記サブアセンブリは、細長半導体ストリップを支持する支持媒体と、上記支持媒体上に配置されかつ上記支持媒体に貼付された複数の細長半導体ストリップとを含む。
上記細長半導体ストリップは、平行に上記支持媒体上に配置され得る。
上記細長半導体ストリップは、半導体材料のウエハから形成され得る。
ロボットハンドリング機器、レイアップマシン、タビングマシンおよびストリンガーのうち１つ以上を含む機器を用いて、上記サブアセンブリを取り扱う。
上記支持媒体は透明、または少なくとも半透明であり得る。
上記支持媒体は、ガラス繊維、金属、セラミック、絶縁体またはプラスチックであり得る。上記プラスチックは、フッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）、ポリエステル、フッ素重合体フィルム（ＥＴＦＥ）、またはポリイミドを含み得る。
上記支持媒体は、約１０００℃および約２５０℃、約１００℃〜約１７０℃、約２００℃〜約２５０℃、および約１０００℃〜約２００℃からなる群から選択された範囲の処理温度に耐えることができる。
上記支持媒体は、絶縁材料および上記絶縁材料と共に形成された導電性金属部位、または、導電性材料および上記導電性材料と共に形成された絶縁部位を含み得る。
上記支持媒体は、トラック状、リボン状、フルシート状、処理されたフルシート状、フィルム状、矩形状、はしご構成状、せん孔またはパンチ穴付きシート状、および角度付きバー状に構成され得る。
上記支持媒体は、リボンおよびトラックのうち少なくとも１つを含み、補強のためのさらなる構造支持体をさらに含み得る。
上記細長半導体ストリップは、光電池セルであり得る。上記サブアセンブリは、光電池デバイスであり得る。
上記サブアセンブリは、可撓性、整合性または剛性を有し得る。
本発明の別の局面によれば、タブ付きサブアセンブリが提供される。上記サブアセンブリは、上記局面によるサブアセンブリと、上記サブアセンブリを別のタブ付きサブアセンブリに接続するための上記サブアセンブリに接続された複数のタブとを含む。
本発明のさらに別の局面によれば、パネルが提供される。上記パネルは、上記局面に記載の少なくとも２個のタブ付きサブアセンブリと、タブ付きサブアセンブリのうち少なくとも１つのタブを別のタブ付きサブアセンブリの少なくとも１つのタブに接続するための少なくとも１つの相互接続機構とを含む。上記タブ付きサブアセンブリは、生成される電流または電圧に応じて、直列または並列に相互接続され得る。
ひとえに例示目的のために、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
細長半導体ストリップのモジュール式サブアセンブリおよびその作製方法について、以下に説明する。以下の説明において、多数の特定の詳細（例えば、半導体材料、接着剤、導電性材料、半導体ストリップまたはスライバー寸法、支持媒体）について説明する。しかし、本開示から、本発明の範囲および意図から逸脱することなく改変および／または代替が可能であることが当業者にとって明らかである。他の状況において、本発明を不明確にすることなく、特定の記載を省略することができる。
本発明の実施形態は、細長半導体ストリップまたはスライバー（これらは、好適には光電池型太陽電池である）のモジュール式サブアセンブリを提供する。スライバーは、上記した特許文献１（本明細書中、特許文献１を参照して明細書の一部として取り込む）中で開示された種類のものであればよい。各サブアセンブリは、生成される電圧に応じて任意の数のスライバー（例えば、６個、３５個、７０個、３００個または１０００個のスライバー）を含み得る。あるいは、サブアセンブリを「無数」（例えば、スライバーロール）にしてもよい。以下の説明において、例示目的のため、これらのサブアセンブリが３５個または７０個のスライバーを含むものとして説明を進める。しかし、本発明の範囲および意図から逸脱することなく、サブアセンブリによる生成が望まれる所望の出力電圧を含む多数の状況のうち任意のものに応じて、他の個数のスライバーも実施可能である。例えば、直接接続された３５個のスライバーのサブアセンブリは、１２Ｖバッテリの充電に適した電圧（例えば、０Ｖ〜２５Ｖ）を生成し得る。
本発明の実施形態は、サブアセンブリと呼ばれる中間製品を提供する。サブアセンブリの特性としては、スライバー電池のサブアセンブリは比較的小型であるものの、任意のサイズ（サブアセンブリから構築される最終モジュール製品におけるスケーラビリティ）の最終モジュール製品の製造に使用可能である点がある。これらのサブアセンブリにより、小型サブアセンブリから大型モジュールを構築することが可能となる。すなわち、スターティングマシンは、大型モジュールではなく小型サブアセンブリに対してのみ作動可能であればよい。本発明のサブアセンブリにより、比較的小型でありながら任意サイズ（最終製品におけるスケーラビリティ）の最終モジュール製品の作製を可能にする中間製品の製造が可能となる。
サブアセンブリは、平行配置されたスライバーの単一のバンクまたは平行配置されたスライバーの複数のバンクを含み得る。これらのスライバーは全て、単一のタブにより接続される。複数バンクを有するサブアセンブリを示すイメージを図中に示す。
Ｉ．スライバーのモジュール式サブアセンブリ
図１は、スライバーサブアセンブリ１００の概要を示す。このスライバーサブアセンブリ１００は、多数の細長半導体ストリップ１１０（すなわち、スライバー）を含む。これらの半導体ストリップ１１０は、支持媒体１２０上で平行に配置されている。図示を容易にするため、図１では４個のスライバー１１０のみを図示している。半導体材料のスライバー１１０の材料となるウエハは、例えば単結晶シリコンまたは多結晶シリコンであればよい。しかし、本発明の範囲および意図から逸脱することなく他の半導体材料も実施可能である。ひとえに例示目的のため、スライバーの特定構成を一例として示す。各スライバーは、長さが約４０ｍｍ〜約２００ｍｍ、幅が約０．３ｍｍ〜約２．０、厚さが約１０μｍ〜約３００μｍであればよい。上記の範囲は、スライバー（または細長半導体ストリップ）の相対的サイズを広範に示すために提供したものである。これらのスライバーは極めて薄い。
図１において、支持媒体１２０は平行に整列され、スライバー１１０の長さに対して直角に長さ方向に並べられている。この例において、各支持媒体１２０は、リボンまたはトラックとして形成されるが、以下に説明するように、フィルムなどの他の構成も可能である。トラックは、リボンよりも高剛性の構造として考えることができ、可撓性も持つ。その多様な実施を説明するために、支持媒体の特定の構成、材料および特性について説明するが、当業者にとって、多数の変更が可能であることが明らかである。例えば、支持媒体１２０は、矩形、はしご状、せん孔またはパンチ穴の空いたシート、および角度付きバー（これは、はしご構成と同種である）として構成可能である。
図１では３個の支持媒体１２０を示しているが、当業者であれば、他の多数の支持媒体も実施可能であることを理解する。例えば、３個の支持媒体の代わりに２個の支持媒体１２０でスライバー１１０を支持するのに十分である場合もあれば、さらには十分な幅の単一の支持媒体を用いてスライバー１１０を支持することも可能である。
サブアセンブリ１００は自立型でよいが、これは必須条件ではない。その代わりに、サブアセンブリ１００は、共に配置されるだけの十分な強度を持っていれば、可撓性を有していてもよい。すなわち、媒体１２０がスライバーの相対位置を維持できれば、支持媒体１２０は可撓性を有していて良い。このようなサブアセンブリ１００は、オートメーション機器（例えば、ロボットハンドラー、ピックアンドプレースロボット）と共に容易に使用することができる。他の例の実施形態において、サブアセンブリは整合性または剛性を有する。
支持媒体の寸法は、スライバーの幅および長さならびにサブアセンブリ中の隣接スライバー間のピッチの関数である。支持媒体１２０は、透明または少なくとも半透明であり得るが、用途によっては必ずしも必要ではない。不透明材料を用いてもよい。
支持媒体１２０は、以下の多数の材料のうち任意の材料から構成可能である。
−ガラス繊維（例えば、リボンとして形成されたガラス繊維）
−金属（例えば、銅、銀、合金）
−セラミック（例えば、シリカ炭化物またはアルミナ）
−透明フッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）（例えば、ＴＥＤＬＡＲ（登録商標）（製造元：ＤｕＰｏｎｔ）（リボン、フィルムまたはシート状）
−透明ポリエステル（例えば、フィルム状）
−透明フッ素重合体フィルム（ＥＴＦＥ）（例えば、ＴＥＦＺＥＬ（登録商標）（製造元：ＤｕＰｏｎｔ）またはＡＦＬＥＸ（例えば、リボンまたはシート状）
−その他のプラスチック
−ポリイミドフィルム（例えば、ＫＡＰＴＯＮ（登録商標）（製造元：ＤｕＰｏｎｔ）（例えば、リボンまたはフィルム状））。ＫＡＰＴＯＮ（登録商標）は、４００°Ｃまでの温度に耐えることができる。
−シリコンまたは他の積層媒体（例えば、エチレン酢酸ビニール（ＥＶＡ）またはポリビニルブチル（ＰＶＢ）
−ゴム
上記にて列挙した支持媒体１２０用の材料に加えて、他の多数の材料を用いてもよい。他の使用可能な材料としては、例えば、積層プロセスにおける約１０００℃〜約１７０℃の処理温度、半田付けにおける約２００℃〜約２５０℃の処理温度、または硬化における約１０００℃〜約２００℃の処理温度に耐えることのできる材料がある。この支持媒体は、これらの処理温度に耐えることができる必要はない。なぜならば、積層、硬化などにおいて、多様な室温材料および方法が使用可能であるからである（例えば、積層時における室温硬化型のシリコン、樹脂またはポタントの使用）。さらに、より高温で処理される支持媒体の場合、唯一の要件は、処理工程後において当該支持媒体がサブアセンブリの機能を損なわない、または有意に損なわないことである。例えば、支持媒体は、積層後にサブアセンブリを支持する必要は無く（積層体が支持を提供するため）、サブアセンブリの機能を損なわないだけでよい。詳細には、支持媒体は、積層時に「溶解」する、または積層媒体になればよい。
図１に示す実施形態において、支持媒体１２０はトラックとして形成される。しかし、支持媒体１２０は絶縁材料のリボンであってもよい。導電性金属部位は、リボンに貼付されたスライバーを相互接続するためのリボンと共に形成され得る。すなわち、金属導電性部位を備えた絶縁材料リボンが実施可能である。あるいは、絶縁部位を備えた導電性材料リボンを実施してもよい。
図９は、本発明の別の実施形態による、多数のスライバー１１０を含むスライバーサブアセンブリ９００の概要である。この実施形態は、支持媒体１２０のためのさらなる構造支持体９１０が設けられている以外は、図１と同様に構成されている。図示を容易にするため、４個のスライバー１１０のみを図９中に示す。支持媒体１２０は、スライバー１１０の長さに対して直角な方向において長さ方向に配列される。支持媒体１２０のトラックに加えて、支持媒体のクロスバーまたは筋交い（補強部材）９１０をさらに設けて、スライバー１１０を支持する支持媒体をさらに強化している。そのため、支持媒体は格子状構造を有する。このようなクロスバーは、フルシート中にせん孔またはアパチャが空くように処理することにより、形成することができる。例えば、このようなクロスバー支持媒体９１０は、トラック１２０の長手軸に沿って付加され得るねじれに耐える。さらなる支持媒体の他の構成は、本発明の範囲および意図から逸脱することなく実施可能である。さらなる支持媒体９１０は、透明または半透明でよく、支持媒体１１０と同一材料で構成可能である。あるいは、さらなる支持媒体９１０は不透明であってもよい。
図１０は、半導体ストリップのモジュール式サブアセンブリ１０００の上面図である。図示を容易にするため、単一のスライバー１１０のみを図示している。スライバー１１０を相互接続させるため、導電性部位１０３０が支持媒体１２０上に形成されている。図１０に示すように、これらの導電性部位１０３０は、トラック１２０に沿って均等間隔で配置される。支持媒体１２０のこれらの３個のトラックは、導電性部位１０３０と事前構成または事前印刷可能であり、これらの導電性部位１０３０のうち任意の隣接する一対が、トラック１２０上に配置されたスライバー１１０と接続することができる。導電性相互接続部１０３０を提供するための他の方法も、本発明の範囲および意図から逸脱することなく実施することができる。例えば、トラック１２０をポリイミド、フッ化ビニル樹脂またはガラス繊維製にしてもよい。導電性部位１０３０は、以下のような材料を含み得る。
−導電性金属（例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、銅およびスズ）（Ｃｕ＋Ｓｎ）、金（Ａｕ）、
−導電性ポリマー、−導電性プラスチック
−導電性インク、
−導電性酸化物
−導電性エポキシ、または、
−半田
本発明の範囲および意図から逸脱することなく、導電性部位１０３０用に他の導電性材料を用いることもできる。
図１０において、エポキシ、硬化樹脂または他の接着剤技術を用いて、スライバー１１０をトラック１２０に貼付することができる。あるいは、スライバー１１０のトラック１２０への貼付を、接着剤などを用いずに導電性相互接続部位１０３０に起因する接着性により行ってもよい。例えば、導電性部位１０３０を事前印刷し、相互接続導電性部位１０３０間のスライバーを確実に保持する空間中に、スライバーを押し込む。さらには、スライバー電池および導電性部位１０３０に半田を塗布し、スライバーをトラック１２０に貼付してもよい。図面中には示していないが、これらのトラックを穴、窪み、テクスチャリングなどで事前構成することで、接着剤材料によるスライバー１１０のトラックへの貼付を改善してもよい。穴は好適には、接着剤硬化時において、スライバーを所定位置に保持する穴を通じて真空引きを行うことが可能な穴として設けるとよい。その後、半田１０４０を塗布し、導電性部位１０３０をスライバー１１０と接続する。このようにして、スライバー１１０を逐次的に接続させる。
上記のサブアセンブリについて、基本的形式について説明する。本発明の意図から逸脱しない範囲で使用可能なさらなるプロセスまたは材料または工程が存在する。このようなプロセスの１つでは、サブアセンブリに絶縁保護コーティングを施して、サブアセンブリを保護する。別のプロセスでは、モジュール式サブアセンブリを積層して、サブアセンブリを封入する。
ＩＩ．タブ付きサブアセンブリ
図６は、本発明のさらなる実施形態による、タブ付きスライバーサブアセンブリ１００の一対６００を示す。各サブアセンブリ１００は、図１に示すような様式でトラック上に構成された多数のスライバーを有する。サブアセンブリ１００の対向端子端（長さ方向）において、サブアセンブリ１００を相互接続させる導電性タブ６１０がある。これらの導電性タブ６１０は、導電性金属（例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、銅およびスズ（Ｃｕ＋Ｓｎ）、金（Ａｕ））のストリップを含み得る。このようなタブは、当業者に周知である。これらのタブは、スライバー電池を別のスライバー電池に接続する際に用いられる方法および材料と同一のものを用いて、スライバー電池に電気的に接続することができる。（例えば、これらのタブは、平行配列中の別の要素である）。他の技術（例えば、ワイヤボンディング）を用いてもよい。同様に、これらのタブは、支持媒体によって保持してもよいし、あるいは保持しなくてもよい。
図７に示すように、隣接サブアセンブリ１００の導電性タブ６１０は、相互に隣接するように配置してもよいし、あるいは、直接接触させてもよい。タブ６１０のジオメトリは、対称または非対称にすることができる。図７中において並列接続されている間、特定の隣接タブを直列接続し、他の隣接タブを非接続にすることにより、これらのタブ付きサブアセンブリを直接接続することができる。
図８は、隣接または接触する導電性タブ６１０に対する１つ以上の位置に塗布される半田８１０を示す。半田８１０を図８に示しているが、当業者にとって、本発明の範囲および意図から逸脱することなく、タブを相互接続させるための他の相互接続部機構（例えば、ワイヤボンディングまたは導電性ポリマーまたは接着剤）を実施することが可能であることが明らかである。図８は、タブ付きサブアセンブリの並列接続を提供するように相互半田付けされた上側タブおよび下側タブ６１０を両方示しているが、１対の上側タブおよび下側タブ６１０の片方のみを半田付けして、直列接続してもよい。構成を変更することにより、サブアセンブリによって生成された電圧または電流を変更することができる。また、１つのサブアセンブリの別のサブアセンブリに対する配向を変更して、電流または電圧を変更することもできる。
既存技術と比較して、本発明の実施形態では、極めて小さな表面領域で、高電圧出力および低電流出力を生成することが可能である。また、このようなモジュール式サブアセンブリは、従来からの機器（例えば、当業者に周知のレイアップマシン、ストリンガーおよびタビングマシン）を用いて、スライバーのモジュールまたはパネル中に容易に組み込むことが可能である。本サブアセンブリは、一般的に重く嵩高な基板（例えば、ガラス基板）を用いずに、提供することができる。そのため、これらのサブアセンブリを可撓性モジュール中で用いることが可能になり、また、輸送および積み込みの際に有利である。これらのサブアセンブリは、透明、半透明または不透明（色つき）のモジュールにおいて用いることができる。
ＩＩＩ．モジュール式サブアセンブリを用いた太陽電池パネル
タブ付きサブアセンブリの構築により、本サブアセンブリを、従来の太陽電池に直接代替するものとして用いることができる。架線マシンおよびレイアップマシンを用いて、（並列または直列に、直線状または角部周囲において屈曲した様態などで）サブアセンブリのうち１つのタブを隣のサブアセンブリのタブに相互接続することができ、サブアセンブリのストリングを生成することができる。
図２は、図１のモジュール式サブアセンブリ１００の構成２００を示す。
図２中では単一のサブアセンブリ１００のみを図示しているが、サブアセンブリ１００のストリングを形成し、相互に「タブ付き」にすることができる。これらのスライバー１１０を、３個のトラック１２０に貼付する。この例において、これらのトラック１２０には、導電性部位２１０が設けられる。これらの導電性部位２１０は、例えば、銀を含む印刷された導電性エポキシであり得る。他の技術および材料を用いて、スライバー１１０間に導電性部位２１０を設けてもよい。さらに、トラック１２０に導電性部位を事前印刷するか、または、スライバー１１０のトラック１２０への貼付後に導電性部位２１０を付加する代わりに、図１０に示すのと同じ方法で事前形成してもよい。
図３は、半田３１０を用いてスライバー１１０を支持媒体１２０上の導電性部位２１０に接続し得られた構成３００を示す。モジュール式サブアセンブリのこの構成３００は最終製品であり得、その後、太陽電池パネルなどの構築に使用することができる。
図４は、図３のモジュール式サブアセンブリ３００のその結果得られた構成４００を示し、この構成４００は、バックシート４１０（例えば、テドラー・ポリエステル（ＴＰ）のプラスチックフィルム、テドラー・ポリエステル・テドラー（ＴＰＴ）、テドラー・アルミニウム・テドラー（ＴＡＴ））に貼付される。これは、例えば多様な接着剤または接着媒体（例えば、光学接着剤、シリコン、樹脂または積層フィルム（例えば、ＶＡ、ＰＶＢ））を用いて、実施することができる。
図５は、完全に組み立てられた太陽電池パネル５００の横方向断面図である。
太陽電池パネルまたはモジュール５００は、ガラス前面部５１０、ＥＶＡ５３０の１枚のまたは複数の層、サブアセンブリまたはサブアセンブリのストリング（ストリップ１１０および導電性相互接続部位２１０は図５のみに図示）、別の可能なＥＶＡ層（図示せず）およびバックシート層４１０を用いて、構成することができる。図面を簡単にするため、支持媒体および半田は図示していない。モジュール式サブアセンブリ３００は、ＥＶＡ接着剤または他の適切な光学接着剤で封入される。しかし、上記のパネルまたはモジュール構造には他にも多数の代替物がある（例えば、片面側上のガラス層、および金属層またはガラス繊維層の代わりに可撓性モジュール、剛性または半剛性プラスチックシートを形成するための、ガラス前面部および後面部、ガラス後部およびプラスチックフィルム前面部、前面部および後面部上のフィルム）。
図１２は、サブアセンブリ１２００の平面図イメージである。サブアセンブリ１２００は、２０個のバンクを含む。各バンクは、３５個のセルを含み、総計で７００個のスライバー電池を提供する。図１２のサブアセンブリ１２００は、図示の特定の実施形態におけるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用いて構築されるが、他の材料を用いてもよい。
図１３は、サブアセンブリ１３００の一例の平面図イメージである。このサブアセンブリ１３００は、１０個のバンクを含み、各バンクは、７０個のセルを含み、総計７００個のスライバー電池を提供する。図１３のサブアセンブリ１３００は、図示の特定の実施形態におけるガラス繊維織物を用いて構築されるが、他の材料を用いてもとい。図１２および図１３は、本発明の実施形態による異なる実施構成を示す。
図１４は、トラックタイプ基板上に構成されたサブアセンブリ１４００の一例の平面図イメージである。
図１５は、クリーム色のトラックタイプ基板を示すトラックタイプ基板上に構成されたサブアセンブリ１５００の拡大図を提供する平面図イメージである。
ＩＶ．モジュール式サブアセンブリの組み立て
モジュール式サブアセンブリの組み立ておよび可能な材料（例えば、導電性相互接続）については、多数の方法が存在する。ここではそのうち数例のみについて説明するが、半導体業界または他業界において用いられる以下のような従来のプロセスおよび機器の多くを用いることができる。
−チップシューター
−ピックアンドプレース機器
−ダイ取り付け機器、ワイヤボンダ
−スクリーン印刷
−ステンシル印刷
−分配
−ピン移送
−パッド印刷−スタンプ
−リフロー
−ウェーブ半田処理
モジュール式サブアセンブリの組立方法の第１の例は、特許文献１の外延を含む。同文献では、支持媒体（リボン、トラック、フィルムなどを含む）上にスライバーバンクを組み立てることについての記載がある。支持媒体は、単一体に供給することができ、（例えば、真空により）保持し、配置作業のためにより高剛性の支持体に一時的に接着することができる。あるいは、ロール状の材料を支持媒体に用い、サブアセンブリをロールツーロールで形成することもできる。スライバーを支持媒体に接着する際に接着剤を用いることができ、接着剤は、多数の公知技術（例えば、印刷、スタンプまたは分配）のうち任意のものにより事前に塗布してもよい。電気相互接続は、同一技術（例えば、印刷、スタンプまたは分配）を用いて、スライバー電池の配置前または配置後に付加すればよい。ワイヤボンディング等の他の方法を用いてもよい。
モジュール式サブアセンブリの組立方法の第２の例は、印刷回路基板（ＰＣＢ）が可撓性ＰＣＢ（典型的にはポリイミド）である表面実装技術（ＳＭＴ）分野において行われているようなＰＣＢの組立と同様である。この方法において、可撓性ＰＣＢの代わりに支持媒体を用い、従来の電子コンポーネントの代わりにスライバー電池を用いている。ここでも、分配およびスクリーン印刷またはステンシル印刷の標準的技術を用いて、接着剤または電気相互接続部用材料を付加することができる。
Ｖ．箔またはフルシートを用いたさらなる実施形態
本発明の実施形態は、支持媒体として箔またはフルシートを用いて実施することができる。フルシートおよびトラックに基づいた実際のサブアセンブリのイメージを図１１〜図１６に示す。基板は、材料（例えば、ガラス繊維織物、ポリカーボネートおよびポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ））を含み得る。実施可能なさらなる材料として、炭素繊維がある。
図１１および図１６は、７５ワットパネル１１００および１５０ワットパネル１６００を示す。これらのパネルは、６個のサブアセンブリおよび１２個のサブアセンブリをそれぞれ含む。記載の図面は、サブアセンブリを用いて製造された光電池モジュールの例を示す。図１１は、６個のサブアセンブリを含むモジュール１１００を示す。各サブアセンブリは、１０個のスライバーバンクを含み、各バンクは７０個のスライバー電池を含む。各サブアセンブリのサイズは、およそ４００ｍｍ×３００ｍｍである。図１１のモジュールは、およそ７５Ｗの電力を生成する。図１６は、モジュール１６００を示す。このモジュール１６００は、１２個のサブアセンブリ（サブアセンブリ特性は図１１中で用いたもの同様）を含み、およそ１５０Ｗの電力を生成する。より少数または多数のサブアセンブリを含むモジュールを製造することができ、これらのサブアセンブリは、異なる数のスライバー電池またはスライバー電池バンクを含むように、容易に改変可能である。
上記したように、半導体ストリップのモジュール式サブアセンブリおよびその提供方法について説明してきた。少数の実施形態についてのみ説明してきたが、当業者にとって、本開示を鑑みれば、本発明の範囲および意図から逸脱することなく多数の変更および代替が実施可能であることが明らかである。
本発明の一実施形態による半導体ストリップのモジュール式サブアセンブリの上面図である。 図１のモジュール式サブアセンブリ上面図であり、導電性材料が半導体ストリップ間に堆積されている。 図２のモジュール式サブアセンブリ上面図であり、スライバーおよび相互接続部が共に半田付けされている。 可撓性バックシート上の図３のモジュール式サブアセンブリを含むパネルの上面図である。 図４のパネルを完全に組み立てた場合の垂直断面図である。 ２個のずらされたタブ付きサブアセンブリの上面図であり、これらのタブ付きサブアセンブリは、サブアセンブリを相互接続するための導電性タブを対向端において有する。 図６の２個のタブ付きサブアセンブリが相互接続された様子の上面図である。 図７の２個の接続されたタブ付きサブアセンブリの上面図であり、半田により、これらの導電性タブが貼付されている。 半導体ストリップのモジュール式サブアセンブリの上面図であり、本発明の別の実施形態による強化が設けられている。 半導体ストリップのモジュール式サブアセンブリの上面図である。 多数のサブアセンブリを含む７５ワットパネルの平面図イメージである。 サブアセンブリの一例の平面図イメージであり、このサブアセンブリは、２０個のバンクを含み、各バンクは３５個のセルを含み、全体で７００個のスライバー電池が得られる。 サブアセンブリの一例の平面図イメージであり、このサブアセンブリは、１０個のバンクを含み、各バンクは７０個のセルを含み、全体で７００個のスライバー電池が得られる。 トラックタイプ基板上に作製された実験的サブアセンブリの一例の平面図イメージである。 トラックタイプ基板上に作製された実験的サブアセンブリの終了を提供する平面図イメージであり、クリーム色のトラックタイプ基板を示す。 多数のサブアセンブリを含む１５０個のワットパネルの平面図イメージである。

Claims (21)

  1. 複数の細長半導体ストリップのモジュラーサブアセンブリを備え、
    各サブアセンブリは、
    細長半導体ストリップを支持する相互に平行な複数の支持媒体と、
    前記支持媒体上に配置されかつ前記支持媒体に貼付された相互に平行で且つ前記支持媒体に直交する複数の細長半導体ストリップ
    とを含むことを特徴とする光電池パネル。
  2. 各サブアセンブリの前記細長半導体ストリップは、複数のバンク内の前記サブアセンブリの前記支持媒体上に配置されることを特徴とする請求項１記載の光電池パネル。
  3. 各前記サブアセンブリは、各タブ付きサブアセンブリを他のタブ付きサブアセンブリに電気的に接続するための一つ以上のタブを含む一つのタブ付きサブアセンブリであることを特徴とする請求項１又は２記載の光電池パネル。
  4. 前記複数の細長半導体ストリップは、半導体ウエハから形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光電池パネル。
  5. ロボットハンドリング機器、レイアップマシン、タビングマシンおよびストリンガーのうち１つ以上を含む機器を用いて、前記サブアセンブリが取り扱われることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光電池パネル。
  6. 前記支持媒体は透明、または少なくとも半透明であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光電池パネル。
  7. 前記支持媒体は不透明であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光電池パネル。
  8. 前記支持媒体は、ガラス繊維、金属、セラミック、絶縁体およびプラスチックからなる材料群から選択されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の光電池パネル。
  9. 前記プラスチックは、フッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）、ポリエステル、フッ素重合体フィルム（ＥＴＦＥ）およびポリイミドのうち少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする請求項８に記載の光電池パネル。
  10. 前記支持媒体は、約１０００℃および約２５０℃、約１００℃〜約１７０℃、約２００℃〜約２５０℃、および約１００℃〜約２００℃からなる群から選択された範囲の処理温度に耐える能力があることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の光電池パネル。
  11. 前記支持媒体は、絶縁材料および前記絶縁材料と共に形成された導電性金属部位を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光電池パネル。
  12. 前記支持媒体は、導電性材料および前記導電性材料と共に形成された絶縁部位を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光電池パネル。
  13. 前記支持媒体は、トラック状、リボン状、フィルム状、矩形状、はしご構成状、および角度付きバー状に構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光電池パネル。
  14. 前記支持媒体は、リボンおよびトラックのうち少なくとも１つを含み、補強のためのさらなる構造支持体をさらに含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光電池パネル。
  15. 前記複数の細長半導体ストリップは光電池セルであることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の光電池パネル。
  16. 各サブアセンブリは光電池デバイスであることを特徴とする請求項１５に記載の光電池パネル。
  17. 前記サブアセンブリは可撓性を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光電池パネル。
  18. 前記サブアセンブリは整合性を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光電池パネル。
  19. 前記サブアセンブリは剛性を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光電池パネル。
  20. 少なくとも２個のタブ付きサブアセンブリと、
    タブ付きサブアセンブリのうち少なくとも１つのタブを別のタブ付きサブアセンブリの少なくとも１つのタブに接続するための少なくとも１つの相互接続機構
    とを含む請求項３に記載の光電池パネル。
  21. 前記少なくとも２個のタブ付きサブアセンブリは、生成される電流または電圧に応じて、直列または並列に相互接続されることを特徴とする請求項２０に記載の光電池パネル。
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