TW201322421A - 附有半導體功能元件之纖維結構體及其製造方法 - Google Patents

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Josuke Nakata
Soichiro Imoto
Ikuo Inagawa
Hidetoshi Nakamura
Atsuji Masuda
Tetsuhiko Murakami
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Kyosemi Corp
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Abstract

附有半導體功能元件之纖維結構體(1)為一種由多條線構成之纖維結構體，其裝入有多個半導體功能元件(5)，多條線係具有多條絕緣線(6)與多條附有半導體功能元件的功能絲線(4)，且附有半導體功能元件的功能絲線(4)具備兩端具有正負電極的多個粒狀半導體功能元件(5)、及並聯連接該等多個半導體功能元件(5)之具可撓性的一對導電線(11)，在配置成平行狀態的一對導電線(11)之間，沿導電線(11)的長度方向每隔設定間隔配置有多個半導體功能元件(5)，多個半導體功能元件(5)的正電極係與其中一導電線電性連接，同時多個半導體功能元件(5)的負電極則與另一導電線電性連接。

Description

附有半導體功能元件之纖維結構體及其製造方法
本發明係有關附有半導體功能元件之纖維結構體及其製造方法，特別係有關由多條絕緣線與多條附有半導體功能元件之功能絲線構成且裝入有多個半導體功能元件之附有半導體功能元件之纖維結構體及其製造方法。
按習知者，係提出有具備受光功能或發光功能之各種網格狀附有半導體功能元件的織網基材，其係織入具有多個半導體功能元件(太陽電池單元、發光二極體、旁通二極體等)的繩狀功能絲線作為經線或緯線，並織入多條導電性線材、絕緣性線材作為緯線或經線等。
專利文獻1中揭露有一種剖面呈圓形之附有半導體功能元件的功能繩，其係將兩端具有正負電極的多個粒狀半導體功能元件夾持於一對導電性線材之間予以電性並聯連接，並將該等半導體功能元件與一對導電性線材埋入具可撓性的透明合成樹脂中。該文獻亦揭露有一種平面型模組，其構成為將多條附有半導體功能元件的功能繩分別以等間隔平行配設，並將整體以透明合成樹脂密封成埋設狀態。
此外，在專利文獻1之平面型模組的場合，若與導電性線材的長度方向垂直的方向(與功能繩之軸心正交的方向)上施加有過大的張力時，便有導電性線材與半導體功能元件連接部分破損之虞。因此，較佳對平面型模組織入向與導電性線材的長度方向垂直的方向延伸的多個非導電性線材。
專利文獻2中揭露有一種具此結構的可撓式太陽電池模組，強力地將形成有pn接合的太陽電池單元塞入至以包含玻璃纖維上塗佈有銀之導線的導體為緯線、包含玻璃纖維的不良導體為 經線進行平紋織(plain weave)之類網目玻璃布(織網基材)的多個網目中，於該狀態下進行高溫加熱，形成電極同時進行玻璃布與太陽電池單元的電性連接，其後從玻璃布的兩面起以樹脂薄膜進行積層。
專利文獻3中揭露有一種太陽電池模組，具備獨立的局部狀正負電極的多個球狀太陽電池單元嵌入由平行配置的多個導電性線材及用於固定此等導電性線材的絕緣性張力線材所織造之織網基材的多個網目中，並將太陽電池單元的正負電極與導電性線材以焊料等電性連接。其中與專利文獻2同樣揭示有預先準備由導電性線材與絕緣性線材織造的織網基材，其後裝入多個太陽電池單元的方法。
專利文獻2、3中，為電性連接織網基材與太陽電池單元，係以導電性線材與絕緣性線材形成網目後，經由導電性接著劑電性連接導電性線材與太陽電池單元。此時，為使上述導電性接著劑熔融而對導電性線材與半導體功能元件的接觸部分施加200℃以上的高溫，因此導電性線材需為耐熱性高的線材，且與該導電性線材共同織入的絕緣性線材亦需為耐熱性高的線材。因此，對於絕緣性線材便無法選擇一般織物所使用的線材，且太陽電池單元的配置場所亦受到限制，從而有無法製造可發揮外觀設計性之織物、織網基材的問題。
作為織造時不需對導電性線材施加高溫的太陽電池模組(附有半導體功能元件之織網基材)，專利文獻4、5中揭露有一種電性織布或織物等織物結構體，其係以預先安裝有多個半導體功能元件的功能絲線為經線、導電性線材或絕緣性線材為緯線織入而成。該專利文獻4、5中，功能絲線的多個半導體功能元件與導電性線材之間係在未使用接著劑下，經由物理接觸而電性連接。
此外，專利文獻4的功能絲線具備此種立體結構：具有細長帶狀基板，該基板上配設有多個半導體功能元件、信號線等。專利文獻5的功能絲線具有在作為線材之塑膠纖維的表面形成閘 極，在該閘極上形成絕緣膜，並在該絕緣膜上分別形成汲極、源極與n型半導體的結構。
【先前技術文獻】
【專利文獻1】WO2004/001858號公報
【專利文獻2】日本特開平9-16243號公報
【專利文獻3】WO2005/041312號公報
【專利文獻4】日本特表2005-524783號公報
【專利文獻5】日本特開2003-161844號公報
此外，如上述專利文獻4、5所述，已提出有使用預先安裝有多個半導體功能元件之功能絲線的各種附有半導體功能元件之織網基材，惟其並未充分考量到織網基材(所謂的纖維結構體、織物)的可撓性、拉伸特性，故附有半導體功能元件之織網基材的織造時及加工時之半導體功能元件的破損並無適當充分之因應對策。
專利文獻4的功能絲線係帶狀基板上配置有多個半導體功能元件的三維立體結構，而專利文獻5的功能絲線則是線材表面直接嵌入有半導體功能元件的結構，因此，此等功能絲線係形成一體結構及複雜結構，因而明顯缺乏柔軟性。
由此，織造時若使上述功能絲線與絕緣性線材、導電性線材交錯而形成彎曲結構，該彎曲結構所產生之彎曲、扭曲、伸縮便會直接傳遞至功能絲線的多個半導體功能元件，從而有此等半導體功能元件發生破損之虞。亦即，將專利文獻4、5的功能絲線應用於織網基材、布料時，亦有難以發揮作為一般線材之功能的問題。再者，由此等功能絲線織造織網基材時需高成本。
又，專利文獻4的功能絲線在帶狀基板表面配置有半導體功能元件之結構方面，線寬較大，而專利文獻5的功能絲線在線材 表面嵌入有半導體功能元件之結構方面，線直徑較粗，因此使用此等功能絲線來製造織網基材，仍會製成無透氣性之織網基材。
更者，專利文獻2、3中，係預先作成適於半導體功能元件之尺寸的網格狀織網基材，其後再將半導體功能元件安裝於織網基材，因此需如上述有耐熱性高的絕緣性線材，而且是在織網基材的網目與半導體功能元件的直徑的間隔保持一定的狀態下將半導體功能元件裝入織網基材，因而難以進行定位。為製造具一定程度大小之附有半導體功能元件的織網基材，則製造裝置亦成大型化、高成本。
本發明之目的在於，提供一種適於以低成本量產之附有半導體功能元件的纖維結構體的製造方法；提供一種具可撓性與透氣性且輕量之附有半導體功能元件的纖維結構體；以及提供一種可連續製造之附有半導體功能元件的纖維結構體等。
申請專利範圍第1項之附有半導體功能元件的纖維結構體為一種由多條線構成的纖維結構體，其裝入有多個半導體功能元件，其特徵在於：所述多條線係具有多條絕緣線與多條附有半導體功能元件的功能絲線，且所述附有半導體功能元件的功能絲線具備兩端具有正負電極的多個粒狀半導體功能元件、以及並聯連接此等多個半導體功能元件之具可撓性的一對導電線，在配置成平行狀態的所述一對導電線之間，沿導電線的長度方向每隔設定間隔配置有所述多個半導體功能元件，所述多個半導體功能元件的正電極係與其中一導電線電性連接，同時所述多個半導體功能元件的負電極則與另一導電線電性連接。
申請專利範圍第15項之附有半導體功能元件的纖維結構體的製造方法，該附有半導體功能元件的纖維結構體由包含絕緣線的多條經線、及包含具有多個半導體功能元件之附有半導體功能元件之功能絲線的多條緯線織成，其特徵在於具備：第一步驟，藉綜絲機構移動隔著定間隔平行地配置的多條經線的第一群經 線、及其位置與該第一群經線平行且交錯的多條經線的第二群經線，而於第一、第二群經線之間形成間隙；第二步驟，藉梭機構對所述第一、第二群經線之間的間隙供給緯線；第三步驟，藉筘機構對所述第二步驟中所供給之緯線進行打緯；第四步驟，將所述附有半導體功能元件之纖維結構體拉引曳出既定長度；以及第五步驟，重複所述第一步驟至第四步驟數次。
根據申請專利範圍第1項之發明，可獲得可撓性與透氣性優良且輕量之附有元件的纖維結構體。可獲得能廉價地量產之附有元件的纖維結構體。可獲得適合黏貼於物體表面之薄的附有元件之纖維結構體。該附有元件之纖維結構體為可撓、輕量、薄型、柔軟、透光、具採光性之中間材料製品，可視用途而精製成各種製品。
根據申請專利範圍第15項之發明，能以較少的步驟數有效且穩定、連續且廉價地量產附有元件之纖維結構體。可製造可撓性與透氣性優良且輕量之附有元件的纖維結構體。可一面有效活用既有織機，一面自動製造附有元件之纖維結構體。
除申請專利範圍第1項之構成，亦可採用以下各種構成：
(a)所述多條線具備第一線群及與該第一線群交叉的第二線群，所述第一線群具備多條附有半導體功能元件之功能絲線，同時所述第二線群具備多條絕緣線。
(b)所述第一線群係由多條附有半導體功能元件之功能絲線構成，所述多條附有半導體功能元件之功能絲線係配設成連結所述半導體功能元件之正負電極的導電方向與第二線群的長度方向一致的狀態，且相鄰之附有半導體功能元件之功能絲線的導電線係彼此電性連接。
(c)所述第一線群係由多條附有半導體功能元件之功能絲線與多條絕緣線構成，所述多條附有半導體功能元件之功能絲線係配設成連結所述半導體功能元件之正負電極的導電方向與第二線 群的長度方向一致的狀態，且相鄰之附有半導體功能元件之功能絲線之間配設有一或多條所述絕緣線。
(d)所述第一線群係由一或多條第一附有半導體功能元件之功能絲線、及一或多條第二附有半導體功能元件之功能絲線構成，所述第一附有半導體功能元件之功能絲線的半導體功能元件為具有受光功能的球狀半導體功能元件，所述第二附有半導體功能元件之功能絲線的半導體功能元件則為具有發光功能的半導體功能元件。
(e)所述第二線群係具備第一、第二絕緣線，該第一、第二絕緣線係沿所述第一線群的長度方向以接觸狀態相鄰，並織成與所述第一線群之多條附有半導體功能元件之功能絲線的表面及背面交互接觸的鋸齒狀態。
(f)所述附有半導體功能元件之纖維結構體的至少單面設有具透光性的合成樹脂製片材。
(g)所述片材之合成樹脂材料中添加有可轉換所接受之光的波長的波長轉換材料。
(h)所述附有半導體功能元件之功能絲線的整個表面係以具可撓性與透光性的薄膜狀絕緣性保護膜被覆，該絕緣性保護膜可由選自對二甲苯樹脂、氟樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯樹脂當中的任一種合成樹脂製之被膜構成。
(i)所述一對導電線係由選自玻璃纖維、碳纖維、聚酯纖維、醯胺纖維、聚乙烯纖維、液晶高分子纖維當中的任一種或多種纖維之束或撚和線的表面包覆有一或多條金屬細線成線圈狀的導電線構成。
(j)所述一對導電線係由在含有可轉換所接受之光的波長的波長轉換材料的芯材表面上包覆有一條或多條金屬細線成線圈狀的導電線構成。
(k)所述絕緣線係由選自單芯玻璃纖維、或玻璃纖維、聚酯纖維、聚醯亞胺纖維等合成纖維、天然纖維當中的任一種或多種纖 維之束或撚和線構成。
(l)所述絕緣線係由含有可轉換所接受之光的波長的波長轉換材料之線材構成。
(m)所述附有半導體功能元件之纖維結構體係構成為至少下層設有纖維結構體的多層結構。
除申請專利範圍第15項之構成，亦可採用以下各種構成：
(n)於所述第四步驟之後且所述第五步驟之前，具備將所述附有半導體功能元件之纖維結構體的兩面以具可撓性與透光性的絕緣性保護膜被覆的被覆步驟。
(o)於所述第四步驟之後且所述第五步驟之前，具備在所述附有半導體功能元件之纖維結構體的兩面疊合具可撓性與透光性的合成樹脂片材並進行加熱加壓的疊合步驟。
以下，對用於實施本發明之形態基於實施例進行說明。
【實施例1】
如第1圖~第3圖所示，附有半導體功能元件之纖維結構體1(以下稱為附有元件之纖維結構體1)為由具有多條附有半導體功能元件之功能絲線4與多條絕緣線6的多條線構成之纖維結構體(織物(textile))，乃為裝入有多個半導體功能元件5之具可撓性的網格狀纖維結構體。多條線係具備第一線群2及與該第一線群2交叉之第二線群3，第一線群2具備後述多條附有半導體功能元件之功能絲線4(以下稱為功能絲線4)作為多條緯線，同時第二線群3具備後述多條絕緣線6作為經線。附有元件之纖維結構體1係由此等第一線群2之多條功能絲線4與第二線群3之多條絕緣線6織造而成。此外，以第1圖之上下左右為上下左右來進行說明。
附有元件之纖維結構體1為可由後述製造裝置50及製造方法連續織造成長帶狀之附有元件的織網基材。附有元件之纖維結 構體1可根據功能絲線4的長度、功能絲線4之半導體功能元件5的種類、裝入數目、配置圖案或大小等、規格適當設定而製造。
第一線群2的每一條線係由朝橫向延伸的多條功能絲線4構成。多條功能絲線4係配設成連結半導體功能元件5之正負電極的導電方向與第二線群3的長度方向一致的狀態，且相鄰之功能絲線4的導電線11係彼此電性連接。即，多條功能絲線4係配設成平行狀態，並配設成縱向上未空出間隙的緊密接觸狀。
第二線群3的每一條線係由以與第一線群2正交的方式織入且朝縱向延伸的多條絕緣線6構成。第二線群3係具備第一、第二絕緣線6a、6b，其等係沿第一線群2的長度方向以接觸狀態相鄰，並織成與第一線群2之多條功能絲線4的表面及背面交互接觸的鋸齒狀態。多條第一、第二絕緣線6a、6b係分別配設於沿功能絲線4的長度方向相鄰的半導體功能元件5之間而織入。
附有元件之纖維結構體1係構成為，對多條功能絲線4織入多條絕緣線6而形成功能絲線4的一對導電線11與絕緣線6所包圍之俯視呈長方形的多列多行的網目7，並於各網目7中配置半導體功能元件5。此外，透過調整絕緣線6的配置處所，便可適當改變網目7的大小，且配置於網目7之半導體功能元件5的數目亦可適當改變。
次之，對功能絲線4進行說明。
如第1圖~第9圖所示，功能絲線4具備多個粒狀半導體功能元件5、以及並聯連接此等多個半導體功能元件5之具可撓性的一對導電線11(11a、11b)。多個半導體功能元件5包含兩端具有正負電極25、26的多個球狀太陽電池單元13(參照第7圖)、以及與該球狀太陽電池單元13種類相異之兩端具有正負電極35、36的多個球狀旁通二極體14(參照第8圖)。
功能絲線4中，在預先設定之設定數(例如19個)的球狀太陽電池單元13的行的一端側配置有一或多個旁通二極體14的元件排列組5A係沿導電線11的長度方向重複形成有多組。相鄰 的球狀太陽電池單元13彼此之間、以及球狀太陽電池單元13與球狀旁通二極體14之間係隔有設定間隔(例如與太陽電池單元13之直徑相同程度的間隔)。功能絲線4中，相鄰之半導體功能元件5彼此之間形成有間隙18，且藉由此等多個間隙18可提高透氣性。此外，第4圖所示之功能絲線4中，僅圖示整體其中一部分的元件排列組5A。
如第4圖~第6圖所示，一對導電線11係隔著既定間隔(與太陽電池單元13之直徑相同的1.2mm左右)配置成平行狀態。多個元件排列組5A係沿導電線11的長度方向串聯配置於該導電線11之間。多個球狀太陽電池單元13之負電極26的外面與多個球狀旁通二極體14之正電極35的外面係經由導電接合材16分別與導電線11a電性連接，多個球狀太陽電池單元13之正電極25的外面與多個球狀旁通二極體14之負電極36的外面則經由導電接合材16分別與導電線11b電性連接。
該功能絲線4可連續製造成長線條狀。半導體功能元件5的大小、相鄰之半導體功能元件5間的間隔、元件排列組5A中的球狀太陽電池單元13的數目與球狀旁通二極體14的數目、導電線11的粗細等可根據規格來適當設定。尚且，相鄰之半導體功能元件5間的設定間隔較佳為半導體功能元件5的寬度的1/2倍以上且2倍以下之間隔。設為該設定間隔即可確保功能絲線4的透光性與可撓性，並可於織造時形成與該功能絲線4交叉之經線或緯線的配設空間。
次之，對球狀太陽電池單元13進行說明。
如第4圖、第7圖所示，球狀太陽電池單元13(以下稱為太陽電池單元13)係使用直徑1.0mm~2.0mm(本實施例中直徑1.2mm)左右的球狀p型矽單晶21來製造。該p型矽單晶21表面的一部分形成有平坦面22，此平坦面22與該平坦面22附近除外的大部分球面擴散有n型雜質而形成n型擴散層23，n型擴散層23表面起1μm左右的位置處則形成有球面狀pn接合24。 於平坦面22的p型表面(太陽電池單元13的一端)，由添加有鋁之銀合金構成的正電極25(陽極)係以局部狀低電阻連接；隔著p型矽單晶21的中心，於正電極25之相反側的n型表面(太陽電池單元13的另一端)，由添加有銻之銀合金構成的負電極26(陰極)係以局部狀低電阻連接。除該正負電極25、26以外之p型矽單晶21與n型擴散層23的整個表面上係形成有由透明SiO2膜構成的抗反射膜27。
該太陽電池單元13可接受來自連結正負電極25、26之軸線方向除外之全部方向的光。因此，直射光的入射方向即使變動亦可接受光，可接受反射光包含在內的所有方向的光，而能夠將入射至太陽電池單元13周邊的光的利用效率最大化。
次之，對球狀旁通二極體14進行說明。
如第5圖、第8圖所示，球狀旁通二極體14(以下稱為旁通二極體14)係使用直徑1.0mm~2.0mm(本實施例中為直徑1.2mm)左右的球狀n型矽單晶31來製造。該n型矽單晶31表面的一部分形成有平坦面32，該平坦面32除外之n型矽單晶31表面的實質上一半擴散有p型雜質，而形成厚20μm左右的p型擴散層33。於平坦面32的n型表面，負電極36係以局部狀低電阻連接。於p型擴散層33表面的大部分形成有與p型擴散層33低電阻接觸的金屬被膜37，隔著n型矽單晶31的中心，在位於負電極36之相反側之於金屬被膜37的頂面上正電極35係以局部狀低電阻連接。金屬被膜37與平坦面32以外的n型矽單晶31表面係以矽氧化膜構成的絕緣膜38被覆。
該旁通二極體14在上述各元件排列組5A中，係與設定數(19個)的太陽電池單元13反並聯連接，因此對多個太陽電池單元13施加過高的逆電壓時具有旁通電流的功能，可防止多個太陽電池單元13過熱而破損。
尚且，關於太陽電池單元13與旁通二極體14的大小，在上述中係以直徑1.2mm左右來說明，惟由於係將上述功能絲線4 應用於織網結構體，若考量織網結構體之可撓性，則太陽電池單元13與旁通二極體14的直徑係以設定成2.0mm以下的大小為佳。
次之，對一對導電線11進行說明。
如第9圖所示，一對導電線11係由此構成：於多根玻璃纖維束所構成之芯材41(例如直徑0.3mm左右)的表面，將兩條鍍有錫之直徑0.05mm的金屬細線42(例如銅細線)包覆成線圈狀。
兩條金屬細線42係以互相交叉的方式纏繞成右旋繞與左旋繞。導電線11由於具有將兩條金屬細線42纏繞成線圈狀的結構，因此可朝任何方向彎折，而且即便重複彎折，尚具有高耐久性。透過兩條金屬細線42的交叉結構，彼此電性接觸的多個接觸處即隔著小間隔形成，而形成比金屬細線42實際長度更短的導電路徑。更者，即便兩條金屬細線42中之一金屬細線42斷線，仍可確保導電線11的導電性，而不會損及功能絲線4的功能。
此外，關於導電線11的大小，在上述中係以直徑0.3mm左右來說明，而為了有效接受入射至功能絲線4的光，其大小較佳設為太陽電池單元13直徑的1/10~1/1左右。又為了將導電接合材塗佈於與太陽電池單元13的接觸部分，並予以加熱硬化而與太陽電池單元13連接，則導電線11宜具備150℃以上的耐熱性。更者，考量到導電線11之電阻的耗電，電阻係較佳在0.001~20Ω/m之範圍。
其次，對導電接合材16進行說明。
如第5圖、第6圖所示，導電接合材16係由例如導電性環氧樹脂(環氧樹脂中混有銀粉者)構成。在將太陽電池單元13與旁通二極體14固定於一對導電線11之間時，係將導電性環氧樹脂塗佈於導電線11與太陽電池單元13之正負電極25、26或旁通二極體14之正負電極35、36的接觸部分，並對導電性環氧樹脂加熱使其乾燥、硬化，而將太陽電池單元13與旁通二極體 14固定於一對導電線11。
根據該功能絲線4，不論光入射方向為何將光入射至功能絲線4，且此光照射至極性一致地配置的多個太陽電池單元13時，光便可在形成於太陽電池單元13的實質球面狀pn接合24被接受，並透過太陽電池單元13的光電動勢產生功能(受光功能)而轉換成電能。其電能可經由與pn接合24的兩極連接，且隔著太陽電池單元13的中心而對向的正負電極25、26，通過導電線11向外部輸出。功能絲線4在接受光時係輸出實質上0.6V的輸出電壓。功能絲線4之輸出電流的大小係與太陽電池單元13數量成正比。
接著，對絕緣線6進行說明。
如第10圖所示，絕緣線6係以多根聚酯纖維的束線或撚和線(例如直徑0.1mm左右)構成。當絕緣線6採用透明聚酯纖維時，入射光係通過聚酯纖維穿透至入射側之相反側，惟同時可使入射光發生散射，可於太陽電池單元13的表面整體提高光繞射的機率，因此可增加太陽電池單元13的受光效率而有助於輸出增加。
於此，對附有元件之纖維結構體1之串並聯連接結構進行說明。
如第1圖~第3圖所示，多個太陽電池單元13係以朝列方向(橫向)延伸的功能絲線4為單位排列成多列，且沿行方向(縱向)相鄰之功能絲線4的導電線11係彼此接觸。列方向的多個太陽電池單元13係經由一對導電線11電性並聯連接，同時行方向的多個太陽電池單元13則經由相鄰之導電線11彼此間的接觸而串聯連接。
次之，對附有元件之纖維結構體1的等效電路圖進行說明。
第11圖為具有配設成多列多行之矩陣狀的多個太陽電池單元13、及配設成多列1行或多行的多個旁通二極體14之附有元件之纖維結構體1的等效電路圖。於此，係以將配設成6列5行 的多個太陽電池單元13裝入附有元件之纖維結構體1的情況為例進行說明。
當1個太陽電池單元13的開放電壓為例如0.6V時，因第二線群3的長度方向上串聯連接有6個太陽電池單元13，故產生3.6V的電壓。若設1個太陽電池單元13所產生的電流為I，因並聯連接有5個太陽電池單元13，故有5I的電流由正電極側向外部電路輸出。為提高附有元件之纖維結構體1的輸出電壓，則增加串聯連接之太陽電池單元13的數目，即增加功能絲線4的數目即可。而為提高來自附有元件之纖維結構體1的輸出電流，則增加功能絲線4所並聯連接之太陽電池單元13的數目即可。
該附有元件之纖維結構體1係具可撓性，可藉由調整各功能絲線4之太陽電池單元13間、太陽電池單元13與旁通二極體14間的間隙18、由一對導電線11與絕緣線6構成的網目7來調整透光性能(透光率)。可製作裝入有多量太陽電池單元13的附有元件之纖維結構體1，並可提高附有元件之纖維結構體1的受光性能。此外，在將太陽電池單元13取代為發光二極體時，可提高發光性能。
次之，對製造附有元件之纖維結構體1的製造裝置50進行說明。
如第12圖所示，製造裝置50可以一面從上游側起向下游側移動材料，一面以多條絕緣線6為經線、多條功能絲線4為緯線製造附有元件之纖維結構體1(附有元件之織網基材)。製造裝置50具備：最上游側的供給側引導滾筒51；綜絲機構53；梭機構54；筘機構55；以及最下游側的拉引曳出機構56等。另外，由多條緯線構成第一線群2，由多條經線構成第二線群3。
次之，對供給側引導滾筒51進行說明。
如第12圖所示，供給側引導滾筒51係可旋轉地支撐於製造裝置50的機架上，並藉滾筒驅動機構(省略圖示)旋轉驅動。該供給側引導滾筒51係變換由經線供給源(省略圖示)供給之 多條絕緣線6的方向，並在校準排列的狀態下將絕緣線6引導至綜絲機構53側。多條絕緣線6係以第一、第二絕緣線6a、6b為單位，沿其軸方向隔開既定間隔配置於供給側引導滾筒51上。
在該供給側引導滾筒51與下游側之綜絲機構53之間設有引導板52。該引導板52具有一對平板部52a、52b、及形成於該一對平板部52a、52b之間並沿與絕緣線6正交之方向伸長的開口部52c。該引導板52將多條絕緣線6分為由以下構成的兩群組：第一群經線53A，通過平板部52a上側、穿通(插通)於開口部52c並通過平板部52b下側；以及第二群經線53B，通過平板部52a下側、穿通於開口部52c並通過平板部52b上側。此外，本實施例中係對多條絕緣線6，將多條第一絕緣線6a作為第一群經線53A、多條第二絕緣線作為第二群經線53B。
次之，對綜絲機構53進行說明。
如第12圖所示，綜絲機構53係以第一、第二綜絲構件53a、53b、以及供相對上下往復移動這些第一、第二綜絲構件53a、53b的往復驅動構件53c構成。該綜絲機構53係上下移動第一群經線53A與第二群經線53B，並於第一、第二群經線53A、53B之間(即第一、第二絕緣線6a、6b之間)形成供梭構件54a通過的間隙。
各第一、第二綜絲構件53a、53b具備：細長板狀上側架53d；下側架53e；及連結這些上側架53d與下側架53e並沿上下方向延伸的多條綜絲(heald)53f。綜絲53f的中央部分形成有供絕緣線6穿通的線孔53g。綜絲機構53係構成為以下狀態：第一、第二綜絲構件53a、53b沿橫向(附有元件之纖維結構體11的寬度方向)以第二綜絲構件53b的多條綜絲53f位於第一綜絲構件53a的多條綜絲53f之間的方式錯開。第一群經線53A的多條第一絕緣線6a分別穿通於第一綜絲構件53a的多個線孔53g，第二群經線53B的多條第二絕緣線6b則穿通於第二綜絲構件53b的多個線孔53g。此外，在該綜絲機構53中亦可構成為：於上側 架53d與下側架53e分別設有上下一對承載桿(carrier rod)，並藉該承載桿來支撐綜絲53f。
往復驅動構件53c以下述構成：旋轉軸53h，沿與經線21正交之方向延伸；一對滑輪構件53i，固接於旋轉軸53h的兩端部分；一對帶材53j，卡合於這些滑輪構件53i並與第一、第二綜絲構件53a、53b上端部連結；以及往復旋轉機構(省略圖示)，往復旋轉旋轉軸53h等。藉由往復驅動構件53c進行往復驅動，使得當第一綜絲構件53a與第一群經線53A向上移動時，第二綜絲構件53b與第二群經線53B相對向下移動，而當第一綜絲構件53a與第一群經線53A向下移動時，第二綜絲構件53b與第二群經線53B則相對向上移動，藉此第一，第二群經線53A，53B之間即形成供梭構件54a通過的間隙。
此外，雖於第12圖中省略，惟於第一、第二綜絲構件53a、53b下側，往復驅動構件53c具有：藉與所述旋轉軸53h同樣的往復旋轉機構往復旋轉的旋轉軸；與固接於該旋轉軸兩端部分的所述一對滑輪構件53i相同的一對滑輪構件；以及卡合於這些滑輪構件並與第一、第二綜絲構件53a、53b下端部連結的一對帶(belt)材等。
次之，對梭機構54進行說明。
如第12圖所示，梭機構54具備：固定功能絲線4前端部分的梭構件54a；可朝左右方向往復驅動該梭構件54a的梭驅動機構(省略圖示)；以及對梭構件54a供給功能絲線4的緯線供給機構(省略圖示)等。
透過該梭構件54a即可對以綜絲機構53所形成之第一群經線53A與第二群經線53B之間的楔形間隙供給功能絲線4。具體而言，係對第一群經線53A與第二群經線53B之間的間隙，從第12圖的右側向左側移動梭構件54a，以半導體功能元件5之正負電極的導電方向與在絕緣線6的長度方向一致的狀態且與第一群經線53A與第二群經線53B呈正交狀態的方式配給功能 絲線4，將功能絲線4的前端部分由梭構件54a取下，並切斷梭構件54a相反側之功能絲線4的間隙18部分的一對導電線11。
次之，對筘機構55進行說明。
如第12圖所示，筘機構55具有朝鉛直方向之橫向上較長的長板狀構件55a、以及僅以既定衝程(stroke)前後移動該板狀構件55a的筘驅動機構(省略圖示)，該板狀構件55a形成有等間隔的多條縱長狹縫55b。筘機構55係以朝下游側按壓梭機構54所供給之功能絲線4的方式進行打緯，將功能絲線4校準排列成與絕緣線6正交之狀態並將其密接於下游側的功能絲線4。一組第一、第二絕緣線6a、6b係分別穿通於多個狹縫55b。
次之，對拉引曳出機構56進行說明。
如第7圖所示，拉引曳出機構56備有供捲繞附有元件之纖維結構體1的捲繞滾筒56a、及朝捲繞滾筒56a方向引導附有元件之纖維結構體1的引導滾筒56b等，並配設於製造裝置50的最下游側。捲繞滾筒56a係可旋轉驅動地支撐於製造裝置50之未圖示的機架上，與綜絲機構53、梭機構54等其他機構連動，並藉拉引曳出驅動機構(省略圖示)一面間歇性地每隔一間距量拉引曳出附有元件之纖維結構體1，一面以捲繞滾筒56a進行捲繞。
此外，雖省略圖示，惟設有供控制所述製造裝置50之控制單元，藉由該控制單元，便可控制供給側引導滾筒51、綜絲機構53、梭機構54、筘機構55、拉引曳出機構56。
次之，對附有元件之纖維結構體1之製造方法進行說明。
該製造方法係藉第12圖的製造裝置50製造由包含第一、第二絕緣線6a、6b的多條經線、與包含具有多個半導體功能元件5(太陽電池單元13與旁通二極體14)之功能絲線4的多條緯線織成的附有元件之纖維結構體1(附有元件之織網基材)之方法。
首先，於第一步驟中，使多條絕緣線6通過供給側引導滾筒 51與引導板52之後，藉綜絲機構53將其分為：第一群經線53A，包含每隔一定間隔平行配置的多條第一絕緣線6a；以及第二群經線53B，包含其位置與該第一群經線53A平行且交錯的多條第二絕緣線6b。此後，藉綜絲機構53上下移動第一群經線53A與第二群經線53B，並於第一群經線6a與第二群經線6b之間形成供梭通過的間隙。
次之，於第二步驟中，使梭機構54的梭構件54a沿與絕緣線6正交的方向通過第一步驟中形成之第一、第二群經線53A、53B之間的間隙，而對第一、第二絕緣線6a、6b之間供給功能絲線4。
其次，於第三步驟中，藉筘機構55對第二步驟中所供給的功能絲線4進行朝下游側按壓的打緯，以將功能絲線4校準排列成與絕緣線6正交的狀態。此時，在一循環前的步驟中，對朝下游側供給之功能絲線4的導電線11按壓功能絲線4的導電線11。透過該筘機構55的按壓，導電線11便彼此接觸，而能夠減小導電線11的長度方向的電阻。
其次，於第四步驟中，藉拉引曳出機構56以相當於功能絲線4之縱向寬度的一間距量朝下游側拉引曳出附有元件之纖維結構體1，多次重複實施以上第一步驟至第四步驟，即可製作連續的附有元件之纖維結構體1。此重複步驟係相當於第五步驟。
其後，最終藉拉引曳出機構56，以間歇式每隔一間距捲繞附有元件之纖維結構體1同時予以收納。
次之，對附有元件之纖維結構體1與其製造方法之效果進行說明。
根據該附有元件的纖維結構體1，可獲得可撓性與透氣性優良且輕量之附有元件的纖維結構體1。可獲得能廉價地量產之附有元件的纖維結構體1。可獲得適合黏貼於物體表面之薄的附有元件的纖維結構體1。該附有元件的纖維結構體1為可撓、輕量、薄型、柔軟、透光、具採光性的中間材料製品，可視用途而精製 成各種製品。
由於多個太陽電池單元13沿縱向串聯連接且沿橫向並聯連接，若為受光用之附有元件之纖維結構體1時，可經由串聯連接之元件數自由設定發電電壓，並經由並聯連接之元件數自由設定發電電流。即使於受光用之附有元件之纖維結構體1上產生部分形成日蔭的部分，亦可將對無日蔭之其他部分太陽電池單元13的輸出的影響止於最低限度。更且，該附有元件的纖維結構體1其上下兩面能夠以相同效率受光。
藉由在與功能絲線4正交的方向加上絕緣線6，便可將太陽電池單元13穩定地收納於既定位置，並可強化對拉伸、彎曲、扭曲的抗性，亦能容易進行操作處理，而能夠提高實用價值。因毋需對附有元件之纖維結構體1的串聯連接結構另外設置串聯用導電線，故可減少構件件數，且未於功能絲線4之間設置不必要的間隔，因此可更密集地配置太陽電池單元13而能夠提高受光效率(發光二極體的情況為發光效率)。
根據該附有元件之纖維結構體1的製造方法，能以較少的步驟數有效且穩定、連續且廉價地量產附有元件的纖維結構體1。可製造可撓性與透氣性優良且輕量之附有元件的纖維結構體1。可一面有效活用既有織機，一面自動製造附有元件的纖維結構體1。
附有元件之纖維結構體1的平紋織由於可在常溫環境下進行，故絕緣線6毋需有耐熱性，材質的可選擇範圍便擴大，可視用途、目的利用適當的線材。具有可構成為重視絕緣線6之色彩、感觸等設計性之織物的優點。絕緣線6與導電線11的芯材只要使用玻璃纖維等耐熱溫度高的纖維，則可獲得需高耐熱性用途的附有元件之纖維結構體1。
次之，對附有元件之纖維結構體1的部分變化形態進行說明。
如第13圖、第14圖所示，該變化形態相關之附有元件的纖 維結構體1A係由第一線群2的多條線(功能絲線4)及與該第一線群2交叉之第二線群3的多條線(絕緣線6)織成，並裝入有多個半導體功能元件5，其整個表面係以具可撓性與透光性的薄膜狀絕緣性保護膜8被覆。
該絕緣性保護膜8係以矽烷偶合劑被膜被覆附有元件之纖維結構體1A的上下兩面成例如厚0.25μm左右者。由該矽烷偶合劑構成的絕緣性保護膜8可由噴射法成膜，並具有可撓性與透光性。
如第15圖所示，供製造附有元件之纖維結構體1A的製造裝置50A由上游側向下游側具備：供給側引導滾筒51；引導板52；綜絲機構53；梭機構54；筘機構55；拉引曳出機構56；以及保護膜被覆機構57。該保護膜被覆機構57具有隧道狀通過孔，配設於筘機構55的下游側。在附有元件之纖維結構體1A通過該通過孔的期間，透過噴射法，將附有元件之纖維結構體1A的上下兩面以具可撓性與透光性的絕緣性保護膜8(矽烷偶合劑被膜)被覆。此外，該步驟係相當於被覆步驟。
尚且，當被覆由屬對二甲苯系聚合物之聚對二甲苯(parylene)(商品名，Union Carbide Chemicals and Plastics公司製)構成的絕緣性保護膜8時，係於製作附有元件之纖維結構體1後，藉未圖示的聚對二甲苯用保護膜被覆機構，於常溫下由化學蒸鍍法來成膜。
根據以絕緣性保護膜8被覆附有元件之纖維結構體1A的構成，可在維持附有元件之纖維結構體1之透氣性的狀態下提高耐久性。此外，為取代絕緣性保護膜8，亦可經由透明合成樹脂材料(EVA樹脂、PVB樹脂等)來製造以合成樹脂片材、合成樹脂板、或玻璃板由兩側夾持成面板狀而構成的附有元件之纖維結構體。此時，亦可於附有元件之纖維結構體的縱向、橫向的兩端部設置外部端子，並經由外部端子向外部裝置輸出。另外，亦可使絕緣性保護膜8、所述合成樹脂材料具有可轉換所接受之光的 波長的波長轉換材料。
【實施例2】
本實施例中係對部分改變實施例1之附有元件之纖維結構體1的附有元件之纖維結構體1B進行說明，惟在與實施例1同樣的結構元件上附註同樣的元件符號並省略其說明，僅對相異結構元件進行說明。
如第16圖~第18圖所示，附有元件之纖維結構體1B係由第一線群2B的多條線及與該第一線群2B交叉之第二線群3B的多條線織成且裝入有多個半導體功能元件5，並密封於具可撓性與透光性之合成樹脂片材45(上下一對片材45A、45B)成埋設狀態。第一線群2B具備作為多條緯線之多條第一、第二功能絲線4A、4B與多條絕緣線6c，且第二線群3B具備作為多條經線之多條絕緣線6。
第一線群2B之所有的線係由一或多條第一功能絲線4A(第一附有半導體功能元件之功能絲線4A)、一或多條第二功能絲線4B(第二附有半導體功能元件之功能絲線4B)、及配設於此等功能絲線4A，4B之間的多條絕緣線6c構成。第一線群2B中，在預先設定之設定數的第一功能絲線4A的上端側配設有一條第二功能絲線4B之功能絲線排列組4C係沿第二線群3B的長度方向重複形成一組或多組。第一功能絲線4A與第二功能絲線4B係分別配設成連結半導體功能元件5之正負電極的導電方向與第二線群3B的長度方向一致的狀態。
第一線群2B中，相鄰之第一功能絲線4A之間及第一功能絲線4A與第二功能絲線4B之間分別配設有一條絕緣線6c。絕緣線6c與第一功能絲線4A之間及絕緣線6c與第二功能絲線4B之間雖隔有些微間隙，惟亦可配設成緊密接觸狀。附有元件的纖維結構體1B係藉由絕緣線6c使第一功能絲線4A與第二功能絲線4B維持電性獨立的狀態。第二線群3B的長度方向的兩端部亦分別配設有一條絕緣線6c。尚且，配設於功能絲線4A、4B之 間、第二線群3B的兩端部之絕緣線6的數目並不限於一條，可為兩條以上的多條。
第二線群3B之所有的線係由以與第一線群2B正交的方式織入且沿縱向延伸的多條絕緣線6構成。第二線群3B具備第一、第二絕緣線6a、6b，該第一、第二絕緣線6a、6b係沿第一線群2B的長度方向以接觸狀相鄰，並織成與第一線群2B的多條第一功能絲線4A與第二功能絲線4B及絕緣線6c的表面與背面交互接觸的鋸齒狀態。多條第一、第二絕緣線6a、6b係以分別配設於在功能絲線4A、4B的長度方向相鄰之半導體功能元件5之間的方式織入。
次之，對第一功能絲線4A與第二功能絲線4B進行說明。
第一功能絲線4A之多個半導體功能元件5係包含具有受光功能的球狀太陽電池單元13與旁通二極體14，第二功能絲線4B的半導體功能元件5則包含具有發光功能之發光二極體61與旁通二極體62，第一功能絲線4A其構成由於與實施例1的功能絲線4相同，以下係省略說明，僅對第二功能絲線4B進行說明。
如第19圖、第20圖所示，第二功能絲線4B具備多個粒狀半導體功能元件5、及並聯連接此等多個半導體功能元件5之具可撓性的一對導電線11(11a、1b)。多個半導體功能元件5包含兩端具有正負電極73、74的多個發光二極體61(參照第21圖，第22圖)、及種類與該發光二極體61相異之兩端具有正負電極78、79的多個旁通二極體62。
第二功能絲線4B中，在預先設定之設定數(例如19個)的發光二極體61行的一端側配置有一或多個旁通二極體62的元件排列組係沿導電線11的長度方向重複形成多組。相鄰之發光二極體61彼此之間、發光二極體61與旁通二極體62之間係隔有既定間隔(例如與發光二極體61之寬度相同程度的長度)。第二功能絲線4B中，多個相鄰之半導體功能元件5彼此之間係分別形成有間隙18A，且藉由此等多個間隙18A可提高透氣性。尚 且，第19圖所示的第二功能絲線4B中，僅圖示整體的其中一少部分。
如第19圖、第20圖所示，一對導電線11係隔著既定間隔(與發光二極體61之陶瓷基底72之寬度相同程度的長度)配置成平行狀態。多個元件排列組係沿導電線11的長度方向串聯配置於該導電線11之間。多個發光二極體61之正電極73的外面與多個旁通二極體62之負電極79的外面係經由導電接合材16分別與導電線11a電性連接，多個發光二極體61之負電極74的外面與多個旁通二極體62之正電極78的外面則經由導電接合材16分別與導電線11b電性連接。
該第二功能絲線4B可連續製造成與第一功能絲線4A相同的長線狀。半導體功能元件5的大小、相鄰之半導體功能元件5間的間隔、元件排列組5A中之發光二極體61的數目與旁通二極體62的數目、導電線11的粗細等可根據規格適當設定而製造。
次之，對發光二極體61進行說明。
如第21圖、第22圖所示，發光二極體61具有由n型層66與p型層67形成平面狀pn接合68的LED晶片65，此等n型層66與p型層67之半導體材料與特性並未特別限定。該n型層66的下端部低電阻連接有薄膜狀陰極69，p型層67的上端部以局部狀低電阻連接有陽極71。LED晶片65的下側設有厚3.0mm、寬4.0mm左右的陶瓷基底72。陶瓷基底72的上面右端部與右側部形成有正電極73，該正電極73之相反側的上面左部與左側部則形成有負電極74。LED晶片65的陰極69係與負電極74固接而連接，陽極71係經由導線76與正電極73連接。陶瓷基底72的上側係藉由透明環氧樹脂以半球狀之高度2.0mm左右的保護罩77覆蓋。該發光二極體61係通過保護罩77朝半球方向發光。
第19圖所示之旁通二極體62係形成與發光二極體61同樣的外形，惟於其功能方面，係與第一功能絲線4A之旁通二極體14相同，在各元件排列組中與設定數的發光二極體61反並聯連 接，由此對多個發光二極體61施加過高的逆電壓時具有旁通電流的功能，可防止多個發光二極體61過熱而破損。
次之，對合成樹脂片材45進行說明。
如第17圖、第18圖所示，附有元件之纖維結構體1B係由合成樹脂片材45夾住附有元件之纖維結構體1B的上下兩面經加壓加熱成形而成形為板片狀。
合成樹脂片材45係具備合成樹脂製之一對片材45A、45B，各片材45A、45B則具備由EVA樹脂片構成的合成樹脂材料45b、與形成於該合成樹脂材料45b單面的PET(聚對苯二甲酸乙二酯)樹脂薄膜之合成樹脂薄膜層45a，並具有透光性與可撓性。此外，該薄膜層45a可省略。又可採用PVB樹脂片、NY樹脂片或PET樹脂片等來取代EVA樹脂片，也可採用PVF(聚氟乙烯樹脂)等來取代PET樹脂薄膜。
該附有元件之纖維結構體1B中，係以合成樹脂材料45b密封附有元件之纖維結構體1B成埋設狀態，並於上下兩面設有透明PET樹脂薄膜之合成樹脂薄膜層45a，因此入射光之中，除了在太陽電池單元13表面直接被吸收的光以外當中的某些部分的光係於合成樹脂薄膜層45a的內面、太陽電池單元13、絕緣線6a、6b、6c或導電線11的表面之間重複進行多重反射，同時，最後在太陽電池單元13表面被吸收。由此，便可望提高附有元件之纖維結構體1B整體的輸出。
次之，對附有元件之纖維結構體1B的等效電路圖進行說明。
第23圖為具有多條第一功能絲線4A與一條第二功能絲線4B之附有元件之纖維結構體1B的等效電路圖。第一功能絲線4A與第二功能絲線4B係各自電性獨立地設置。第一功能絲線4A可產生約0.6V的光電動勢，第二功能絲線4B則是沿順向施加電壓，電流流通時可發光。功能絲線4A、4B彼此的串聯連接、並聯連接可於附有元件之纖維結構體1B的內部或外部經由連接端子來進行，並可視所需的輸出電壓、輸出電流來適當設定。
次之，對製造附有元件之纖維結構體1B之製造裝置50C進行說明。
如第24圖所示，製造裝置50C由上游側向下游側具備：供給側引導滾筒51；引導板52；綜絲機構53；梭機構54；筘機構55；拉引曳出機構56；以及加熱加壓機構58，惟除了在實施例1中追加加熱加壓機構58以外係與實施例1相同，因此對與實施例1相同的構成元件附加相同符號並省略說明，僅對加熱加壓機構58進行說明。尚且，梭機構54在實施例1中係構成為僅供給第一功能絲線4A，而在本實施例中，除第一功能絲線4A之外亦可供給第二功能絲線4B與絕緣線6c。
如第24圖所示，加熱加壓機構58具有可對由附有元件之纖維結構體1B上下兩側供給的合成樹脂片材45加壓加熱同時予以移送的上下一對滾筒構件58a、58b，並配設於筘機構55的下游側。加熱加壓機構58係對附有元件之纖維結構體1B，由上下兩面疊合具可撓性與透光性的合成樹脂片材45(一對片材45A、45B)並進行加熱加壓。
次之，對製造附有元件之纖維結構體1B之製造方法。
該製造方法係藉第24圖之製造裝置50C製造由包含第一、第二絕緣線6a、6b的多條經線、與包含第一功能絲線4A、第二功能絲線4B及絕緣線6c的多條緯線織成，且上下兩面以合成樹脂片材45包覆的附有元件之纖維結構體1B之方法。
首先，第一步驟至第五步驟中，除第二步驟以外係與實施例1相同，故省略說明，以下說明係僅對第二步驟進行說明。另外，第二步驟為藉梭機構54以預先設定之順序供給第一功能絲線4A、第二功能絲線4B、絕緣線6c之步驟。
第二步驟中，係使梭機構54的梭構件54a沿與絕緣線6正交的方向通過第一步驟所形成之第一、第二群經線53A、53B之間的間隙，係首先對第一、第二絕緣線6a、6b之間供給位於附有元件之纖維結構體1B最下端(最前端)的一條絕緣線6c。其 後，與實施例1同樣地實施第三、第四步驟，並再次回至第一步驟。
下一循環後的第二步驟中，係對上下位置關係交換的第一、第二絕緣線6a、6b之間藉梭機構54供給第一功能絲線4A。此第二步驟中之絕緣線6c與第一功能絲線4A的交替供給係依預先設定的設定次數重複實施，其後，透過供給第二功能絲線4B，即構成第一線群2B的一組功能絲線排列組4C。該功能絲線排列組4C的多條線的供給可重複實施，亦可於供給第二功能絲線4B後之供給絕緣線6c的階段結束附有元件之纖維結構體1B的製造。
第一步驟至第四步驟後，藉加熱加壓機構58，在附有元件之纖維結構體1B的兩面疊合具可撓性與透光性的一對片材45A、45B(例如透明合成樹脂材料45b表面黏貼有合成樹脂薄膜層45a者)，並以一對滾筒構件58a、58b進行加熱加壓，由此使EVA樹脂軟化熔融而密封附有元件之纖維結構體1B於合成樹脂材料45b中成埋設狀態。
最後，藉拉引曳出機構56之捲繞滾筒56a以間歇式捲繞以一對片材45A、45B構成之合成樹脂片材45被覆的附有元件之纖維結構體1B，並同時收納之。此外，利用上述加熱加壓機構58之步驟係相當於疊合步驟。
附有元件的纖維結構體1B係對各功能絲線4A、4B的中間加入柔性絕緣線6c經織造而成。由此，可強化附有元件之纖維結構體1B的橫向拉伸強度、扭轉強度，同時可將各功能絲線4A、4B之間電性絕緣分離。該絕緣線6c的數目可視需求增加，或可混入彼此相異之材質。更者，作為編織方法可選擇平紋織、斜紋織。亦可將合成樹脂片材45的表面以透明合成樹脂製板或玻璃製板夾持、黏著而作成面板狀結構。其他構成、作用及效果除實施例1之串聯連接結構相關者外，係以與實施例1實質上相同，故省略說明。
此外，所述附有元件的纖維結構體1B係以一對片材45A、45B夾住上下兩面經加壓加熱成形而成形為片狀，惟毋需特別以一對片材45A、45B夾住上下兩面，亦可為附有元件之纖維結構體1B的至少片面僅設有片材45A、45B其中一者之構成。
又附有元件之纖維結構體1B中，為取代合成樹脂片材45，亦可與實施例1之部分變化形態同樣地將附有元件之纖維結構體1B的整個表面以具可撓性與透光性的薄膜狀絕緣性保護膜被覆。更且，亦可採用省略合成樹脂片材45而未埋設於合成樹脂片材45的附有元件之纖維結構體1B。
更者，還可藉實施例2之加熱加壓機構58，在實施例1之附有元件之纖維結構體1的兩面疊合合成樹脂片材45的一對片材45A、45B並進行加熱加壓，以密封附有元件之纖維結構體1於合成樹脂材料45b中成埋設狀態。此時，亦可於多條功能絲線4的串聯連接方向的兩端部設置用以向外部輸出的外部輸出端子。
【實施例3】
本實施例中係對實施例1之附有元件之纖維結構體1經部分變更之附有元件的纖維結構體1C進行說明，惟對與實施例1相同的構成元件附加相同的參照符號並省略說明，僅對相異構成元件進行說明。
如第25圖所示，附有元件的纖維結構體1C係由第一線群2C的多條線及與該第一線群2C交叉之第二線群3C的多條線織成，並裝入有多個半導體功能元件5。第一線群2C具備作為多條緯線之多條功能絲線4D、4E，第二線群3C具備作為多條經線之多條絕緣線6。
第一線群2C之所有的線係由一或多條第一功能絲線4D、及一或多條第二功能絲線4E構成。該第一線群2C中，與預先設定之設定數的第一功能絲線4D的上端側配設有一條第二功能絲線4E之實施例2之功能絲線排列組4C相同的功能絲線排列組 係沿第二線群3C的長度方向重複來形成。第一功能絲線4D與第二功能絲線4E係分別配設成連結半導體功能元件5之正負電極的導電方向與第二線群3C的長度方向一致的狀態。第一功能絲線4D與第二功能絲線4E係隔著既定間隔配設，惟亦可配設成緊密接觸狀。
第二線群3C之所有的線係由以與第一線群2C正交的方式織入且沿縱向延伸的多條絕緣線6構成。第二線群3C具備第一、第二絕緣線6a、6b，該第一、第二絕緣線6a、6b係沿第一線群2C的長度方向以接觸狀相鄰，並織成與第一線群2C的多條第一功能絲線4D與第二功能絲線4E的表面與背面交互接觸的鋸齒狀態。多條第一、第二絕緣線6a、6b係以分別配設於在功能絲線4D、4E的長度方向相鄰之半導體功能元件5之間的方式織入。
次之，對第一功能絲線4D與第二功能絲線4E進行說明。
如第26圖所示，第一功能絲線4D基本上具有與實施例1之功能絲線4(實施例2之第一功能絲線4A)同樣的構成，同時具備被覆多個太陽電池單元13、旁通二極體與一對導電線11(11a、11b)的整個表面之具可撓性與透光性的薄膜狀絕緣性保護膜80a。
如第27圖所示，第二功能絲線4E基本上具有與實施例2之第二功能絲線4B同樣的構成，同時具備被覆多個發光二極體61與旁通二極體62、及一對導電線11(11a、11b)的整個表面之具可撓性與透光性的薄膜狀絕緣性保護膜80b。另外，第25圖~第27圖之附有元件之纖維結構體1C的等效電路係與實施例2之第23圖的等效電路相同，故省略說明。
絕緣性保護膜80a、80b係由例如對二甲苯樹脂之被膜(所謂聚對二甲苯)形成。絕緣性保護膜80a、80b係形成為以例如厚度25μm左右被覆多個半導體功能元件5與導電線11的整個表面。
尚且，絕緣性保護膜80a、80b中，為取代對二甲苯樹脂之 被膜(聚對二甲苯)，亦可由選自氟樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯樹脂的任一種合成樹脂製之被膜形成，還能以此等以外之具透光性與可撓性的合成樹脂材料來形成。
次之，對製造附有元件之纖維結構體1C之製造裝置與製造方法進行說明，惟製造第25圖之附有元件之纖維結構體1C之製造裝置可用與實施例1同樣的製造裝置50來進行製造。又，附有元件之纖維結構體1C之製造方法只要設定為對第二步驟中供給之緯線，按每次供給預先設定之設定數的第一功能絲線4D來供給第二功能絲線4E即可，除此之外的步驟係與實施例1相同，故省略說明。
第一功能絲線4D與第二功能絲線4E由於係以薄膜狀絕緣性保護膜80a、80b被覆，因此功能絲線4D、4E即便彼此接觸亦呈電性分離。因此，相較於實施例2可省略絕緣線6c。
另外，亦可與實施例1之部分變化形態同樣地將附有元件之纖維結構體1C的整個表面以具可撓性與透光性的薄膜狀絕緣性保護膜8被覆，又可與實施例2同樣地在附有元件之纖維結構體1C的兩面疊合一對片材45A、45B並進行加熱加壓，以密封附有元件之纖維結構體1C於合成樹脂材料45b中成埋設狀態。其他構成、作用及效果除實施例1之串聯連接結構相關者以外，係與實施例1、2實質上相同，故省略說明。
【實施例4】
本實施例中係對實施例1之附有元件之纖維結構體1經部分變更之附有元件的纖維結構體1D進行說明，惟對與實施例1相同的構成元件附加同樣的參照符號並省略說明，僅對相異構成元件進行說明。
如第28圖所示，附有元件之纖維結構體1D具備下層側之網格狀下層纖維結構體81、及配設於此下層纖維結構體81之上層側的上層附有元件之纖維結構體82。換言之，附有元件的纖維結構體1D係為疊合下層纖維結構體81與上層附有元件之纖 維結構體82的多層結構，下層纖維結構體81與上層附有元件之纖維結構體82係藉織機以雙層織織造而成。在附有元件之纖維結構體1D的既定部分83處，以橫跨下層與上層的方式進行編織(設置所謂交織點)，由此附有元件之纖維結構體1D便一體地構成。
尚且，在附有元件之纖維結構體1D中，可分別織造下層纖維結構體81與上層附有元件之纖維結構體82，再將下層纖維結構體81的表面與上層附有元件之纖維結構體82的底面經由透明接著劑固接而一體地構成，亦可在下層纖維結構體81與上層附有元件之纖維結構體82疊合的狀態下，以多條線縫製既定的多個部分而一體地構成。又附有元件之纖維結構體1D僅概念性地表示織網結構體，經線間、緯線間亦能以更密集的方式織造。更者，作為織物組織，除平紋織以外還可採用斜紋織、緞紋織(satin weave)等。
下層纖維結構體81係為由含多條絕緣線6d的經線與含多條絕緣線6e的緯線織造而成的織網結構體。該絕緣線6d、6e係與實施例1之絕緣線6同樣地採用光反射效果高的聚酯纖維。另外，下層纖維結構體81勿需限定於第28圖所示之織網結構體，亦可採用織物結構體、不織布等其他結構體。又，對於下層纖維結構體81，亦可藉由對其表面實施塗佈、金屬蒸鍍(表面絕緣處理)等來賦予可獲得光反射效果之特性。
上層附有元件之纖維結構體82係由第一線群2D的多條線及與該第一線群2D交叉之第二線群3D的多條線織成，並裝入有多個半導體功能元件5。第一線群2D具備作為多條緯線之多條功能絲線4，第二線群3D具備作為多條經線之多條絕緣線6。
第一線群2D的多條功能絲線4為與實施例1同樣的功能絲線4，係以連結半導體功能元件5之正負電極的導電方向與第二線群3D的長度方向一致的狀態並隔著既定間隔平行地配設。再者，亦可使第一線群2D與實施例2、3同樣地具備由第一功能 絲線4A、4D與第二功能絲線4B、4E等構成的功能絲線排列組4C。
第二線群3D的多條絕緣線6係織成與多條功能絲線4的表面與背面交互接觸的鋸齒狀態。多條絕緣線6係以每隔功能絲線4的長度方向的兩個半導體功能元件5配設成等間隔的方式織入。該絕緣線6係與實施例1同樣。再者，為取代該上層附有元件之纖維結構體82，亦可採用未由實施例1之附有元件之纖維結構體1、實施例3之附有元件之纖維結構體1C、實施例2之合成樹脂片材45埋設之附有元件的纖維結構體1B。
根據此雙層結構，通過上層附有元件之纖維結構體82的功能絲線4的周邊的光可由下層纖維結構體81散射，而使光由下層入射至上層側的半導體功能元件5。因此，藉由使下層纖維結構體81與上層附有元件之纖維結構體82的透光性、光反射特性具有差異，當使用太陽電池單元13作為半導體功能元件5時，附有元件之纖維結構體1D的發電效率便得以提升。
另外，作為改變透光性之方法，係有使用對上層附有元件之纖維結構體82的絕緣線6呈高透明性之材質的方法、改變上層附有元件之纖維結構體82的第一線群2D及第二線群3D的線密度之方法等。舉例來說，藉由減少上層附有元件之纖維結構體82的第二線群3D的線密度，以將每單位長度的線所占之面積比例設定為1/10~4/5，較佳為1/10~1/2，便可有效地使光入射至功能絲線4的太陽電池單元13。
再者，為提高功能絲線4對太陽電池單元13之光的入射，係有利用絕緣線6之反射特性的方法，藉此反射效果可將太陽電池單元13的發電量提高1.1~1.7倍。具體而言，係有構成附有元件之纖維結構體1D之上層、下層的絕緣線6、6d、6e使用光反射特性高之線材的方法、或絕緣線6、6d、6e的色彩使用白色、淺色系的方法。作為光反射特性高的絕緣線6、6d、6e，係有將未使用氧化鈦等抗光澤劑之線材、或可提升反射特性之剖面呈三 角或複雜形狀之線材、甚或可提升光散射性之玻璃珠或奈米高分子等材料預先與線材摻合或塗佈於線材表面的方法。
更者，以下層纖維結構體81的透光性為30%以下的方式進行織造，即可增加下層纖維結構體81所產生之光的反射效率，因此可有效使光入射至上層附有元件之纖維結構體82的太陽電池單元13。
作為提高該附有元件之纖維結構體1D的耐久性之方法，係有使用與實施例2同樣的一對片材45A、45B等並以透明合成樹脂材料被覆之方法。作為透明合成樹脂材料，係有實施例2中所說明之EVA、PVB、NY、PET等，可藉由塗佈或熱熔、薄膜積層來進行加工。又依據透明合成樹脂材料的塗佈條件，可提高附有元件之纖維結構體1D表面上的透明合成樹脂材料之透鏡效果所產生的太陽電池單元13的發電量，亦可與反射效果組合而提升1.5~2.0倍的發電量。
更者，為提高附有元件之纖維結構體1D的太陽電池單元13的受光性，亦有在上述透明合成樹脂材料內部添加可提升散射性的材料及可轉換所接受之光的波長的波長轉換材料之方法及對絕緣線6、6d、6e及導電線11添加波長轉換材料之方法，此等之細節係記載於說明部分變化形態實例的欄〔8〕~〔12〕。
附有元件之纖維結構體1D係構成為雙層結構，且上層側配置有功能絲線4，惟亦可於兩層以上之多層結構內的中間層或上層配置織入有功能絲線4的附有元件之纖維結構體，只要是可有效使光入射至功能絲線4的多層纖維結構體即可。附有元件之纖維結構體1D可由實施例1的製造裝置50及製造方法來製造。其他構成、作用及效果除實施例1之串聯連接結構相關者以外，係與實施例1~3實質上相同，故省略說明。
【實施例5】
本實施例中係對實施例1之附有元件之纖維結構體1經部分變更之附有元件的纖維結構體1E進行說明，惟對與實施例1相 同的構成元件附加同樣的參照符號並省略說明，僅對相異構成元件進行說明。
如第29圖所示，附有元件之纖維結構體1E係由第一線群2E的多條線及與該第一線群2E交叉之第二線群3E的多條線織成，並裝入有多個半導體功能元件5。第一線群2E具備作為多條緯線之多條功能絲線4與多條絕緣線6f，且第二線群3E具備作為多條經線之多條絕緣線6、正極側導電線85與負極側導電線86。此外，該附有元件之纖維結構體1E中，亦可將經線之間、緯線之間以更密集的方式織造。
第一線群2E之多條功能絲線4係與實施例1之功能絲線4相同，係以連結半導體功能元件5之正負電極的導電方向與第二線群3E的長度方向一致的狀態並隔著既定間隔平行地配設。相鄰之功能絲線4彼此之間配設有三條絕緣線6。此外，第一線群2E亦可與實施例2、3同樣地具備由第一功能絲線4A、4D與第二功能絲線4B、4E等構成的功能絲線排列組4C。
第二線群3E之多條絕緣線6、正極側導電線85與負極側導電線86係以形成第一線群2E的多條線的表面與背面交互接觸的鋸齒狀態的方式織入第一線群2E。正極側導電線85係以與各功能絲線4之半導體功能元件5的正極側接觸的方式織入，負極側導電線86則以與各功能絲線4之半導體功能元件5的負極側接觸的方式織入。
當半導體功能元件5為太陽電池單元13時，僅將正極側導電線85及負極側導電線86與外部裝置直接連接，即可容易輸出太陽電池單元13所產生之電力。當半導體功能元件5為發光二極體61時，僅將正極側導電線85及負極側導電線86與外部裝置直接連接，即可容易使發光二極體61發光。
又關於正極側導電線85及負極側導電線86的配設處，只要可與半導體功能元件5的正負電極分別接觸，則勿需特別限定於第31圖所示之位置，且正極側導電線85及負極側導電線86的 數目不需限於各一條，亦可設有多條。該附有元件之纖維結構體1E可由實施例1的製造裝置50及製造方法來製造可能。
更者，亦可與實施例1之部分變化形態同樣地將附有元件之纖維結構體1E的整個表面以具可撓性與透光性的薄膜狀絕緣性保護膜8被覆，又可與實施例2同樣地在附有元件之纖維結構體1E的兩面疊合一對片材45A、45B並進行加熱加壓，以密封附有元件之纖維結構體1E於合成樹脂材料45b中成埋設狀態。其他構成、作用及效果除實施例1之串聯連接結構相關者以外，係與實施例1~3實質上相同，故省略說明。
【實施例6】
所述實施例1~5之附有元件之纖維結構體1、1A~1E係為由織機等所織造之附有元件的織網結構體，惟勿需特別限定於織網結構體，亦可如本實施例之附有元件之纖維結構體1F、1G，由多條線編成的編織物結構體。
首先，對附有元件的纖維結構體1F進行說明。
如第30圖所示，附有元件的纖維結構體1F係為以多條線構成的纖維結構體，即裝入有多個半導體功能元件5之附有元件的纖維結構體。此多條線具備由多條功能絲線4與聚酯纖維構成的多條絕緣線6g。附有元件的纖維結構體1F係由朝縱向延伸的鏈狀多條絕緣線6g(鏈線)構成基本布料90，且對該基本布料90插入朝橫向延伸的多條橫向插入線91而編成。此等多條橫向插入線91的一部分或全部係使用功能絲線4。
對上述附有元件之纖維結構體1F的部分變化形態進行說明。
如第31圖所示，附有元件的纖維結構體1G係由具備功能絲線4與聚酯纖維所組成之多條絕緣線6h、6i、6j的多條線構成。附有元件的纖維結構體1G係由朝縱向延伸的鏈狀多條絕緣線6h(鏈線)、及與該鏈線交錯的多條絕緣線6i、6j(插入線)構成基本布料92，且對該基本布料92插入朝縱向延伸的多條縱向插 入線93而編成。該多條縱向插入線93的一部分或全部係使用功能絲線4。
如此，多條功能絲線4不僅為如附有元件的纖維結構體1、1A~1E之織網結構體的經線、緯線，織物組織為電絕緣性材質的各種織物結構體(基本布料90、92)的橫向插入線91、縱向插入線93亦可採用之。又，多條功能絲線4勿需限於單種類，可由功能絲線4B、4D、4E之任一種或多種類構成。
次之，對部分改變所述實施例1~6之實例進行說明。
〔1〕茲以所述第一線群2、2B~2E的多條線作為緯線，以第二線群3、3B~3E之多條線作為經線進行說明，惟勿需特別限定於此構成，亦可與上述相反，以第一線群2、2B~2E的多條線為經線，以第二線群3、3B~3E的多條線為緯線來構成附有元件之纖維結構體1、1A~1E。
此外，功能絲線4、4A、4B、4D、4E係以僅包含於第一線群2、2B~2E的多條線(緯線)的方式構成，惟勿需特別限定於此構成，亦能以與第一線群2交叉之第二線群3、3B~3E的多條線(經線)中包含功能絲線4、4A、4B、4D、4E的方式構成。
〔2〕所述功能絲線排列組4C中，第一功能絲線4A與第二功能絲線4B的比例勿需限定於多條第一功能絲線4A與一條第二功能絲線4B之比例，亦可於預先設定之設定數的第一功能絲線4A的上端側配設多條第二功能絲線4B，也可交替配設第一功能絲線4A與第二功能絲線4B，不限於此等配置圖案，可採用各種配置圖案。
此外，功能絲線排列組4C係由具有受光功能的第一功能絲線4A與具有發光功能的第二功能絲線4B此兩種構成，惟未必限定於此兩種功能絲線4A、4B，可僅以第一功能絲線4A構成功能絲線排列組4C，亦可僅以第二功能絲線4B構成，還可再加上具備上述以外之半導體功能元件的第三功能絲線而由3種以 上功能絲線4構成。尚且，在具有第一功能絲線4D與第二功能絲線4E之功能絲線排列組的情況亦同。
〔3〕所述附有元件之纖維結構體11A~1E基本上係以平紋織織造而成，惟勿需特別限定於此織造方式，亦能以斜紋織、緞紋織等其他織造方式來織造。所述附有元件之纖維結構體1F、1G亦可同樣地將具備功能絲線4的橫向插入線91及縱向插入線93編入除第30圖與第31圖所示之編織方式以外所編成的基本布料中。
〔4〕所述功能絲線4、4A、4D之元件排列組5A中，太陽電池單元13與旁通二極體14的比例勿需限於19：1，可增加太陽電池單元13的數目而設定為39：1等各種比例。由所述功能絲線4B、4E之發光二極體61與旁通二極體62構成的元件排列組5A中亦同。元件排列組5A其構成為包含旁通二極體14、62，惟勿需特別限定於此構成，亦可省略旁通二極體14、62，而將多個半導體功能元件5全部由太陽電池單元13或發光二極體61構成。
〔5〕作為所述半導體功能元件5之太陽電池單元13中，亦可於球狀n型矽結晶形成p型擴散層而形成pn接合。
〔6〕所述導電線11之金屬細線42的條數勿需限定於兩條，亦能以一條或三條以上之多條金屬細線42包覆成線圈狀。金屬細線可鍍有錫，惟亦可鍍銀來取代鍍錫，又能以金屬單獨構成金屬細線。
此外，導電線11可由選自取代玻璃纖維之碳纖維、聚酯纖維、醯胺纖維、聚乙烯纖維、液晶高分子纖維等多種合成纖維或天然纖維當中之任一種或多種纖維之束或撚和線表面被覆有一或多條金屬細線42成線圈狀的導電線11構成。除上述纖維以外，導電線11之芯材41還能由可構成織物、布料(所謂紡織品)的一般合成纖維、天然纖維、此等之複合纖維之束或撚和線構成。
更者，導電線11還可由金屬製纖維之束或撚和線構成。亦 可採用由對上述各種纖維之束或撚和線構成之芯材41的表面實施金屬電鍍，並省略金屬細線42的金屬電鍍纖維構成的導電線11。
〔7〕所述絕緣線6、6a~6j可由選自取代聚酯纖維之單芯玻璃纖維、或玻璃纖維、聚醯亞胺纖維等合成纖維、天然纖維當中的任一種或多種纖維之束或撚和線構成。
〔8〕所述導電線11可由對上述各種芯材添加波長轉換材料，並於含該波長轉換材料之芯材的表面將一或多條金屬細線包覆成線圈狀的導電線構成，絕緣線6、6a~6j亦可構成為由含波長轉換材料之線材構成。據此構成，當使用太陽電池單元13時，可將入射光之波長轉換為太陽電池單元13之受光感度高的波長區域，得以提升太陽電池單元13之受光性。
此時採用稀土類錯合物、有機螢光色素等螢光體、硫化鋅或鋁酸鍶等蓄光材料作為波長轉換材料，便可附加在無螢光、太陽光之狀態下而可發光的多彩功能。螢光材料、蓄光材料可與導電線之芯材、絕緣線摻合、塗佈來添加。
〔9〕所述附有元件之纖維結構體1、1B~1D中係說明使用一對片材45A、45B來設置透明合成樹脂材料45b，惟亦可將擴散片貼合於附有元件之纖維結構體1、1B~1D的至少單面來取代此等片材45A、45B。當使用透光率低的擴散片時，效率反而會降低，故較佳使用透光率為60%以上的擴散片。
〔10〕亦可對所述一對片材45A、45B的透明合成樹脂材料45b添加提升散射性之材料，以提高太陽電池單元13之受光性。作為添加之散射材料係有玻璃珠、奈米高分子，只要是可進行塗佈、積層加工而使光散射性能提升之材料，亦可為除此之外者。
〔11〕又可對所述一對片材45A、45B的透明合成樹脂材料45b添加供轉換吸收之光的波長的波長轉換材料，以提高太陽電池單元13之受光性。藉由將例如螢光色素羅丹明(Rh-6G)以10-4M的濃度摻於合成樹脂材料45b中，便可將波長由530nm轉換為 580nm，而將香豆素6(C-6)以10-4M的濃度摻於合成樹脂材料45b中，則可將波長由470nm轉換為510nm。若使用聚乙二醇與Eu2+形成之錯合物，則可將紫外線經波長轉換為可見光區域的螢光。只要是可將太陽電池單元13未使用的波長區域轉換為使用的波長領域的材料，亦可為除此等以外者，惟考量到太陽電池單元3之光電轉換效率，則較佳為螢光光譜峰為600nm左右者。尚且，〔8〕所記載之導電線11之芯材、絕緣線6，6a~6j之線材所含的波長轉換材料亦可適用上述波長轉換材料。
再者，上述波長轉換材料在附有元件之纖維結構體設置於無可撓性的透明合成樹脂材料(玻璃製平板等)成埋設狀時亦可適用。
〔12〕還可對所述一對片材45A、45B的合成樹脂材料45b添加硫化鋅、鋁酸鍶等蓄光材料。此時，即便於外部光消失的情況下，亦可對太陽電池單元13供給光。此等材料可添加至合成樹脂材料45b，並於塗佈、積層加工步驟中經塗佈而使用。〔8〕所記載之導電線11之芯材、絕緣線6、6a~6j之線材所含的波長轉換材料亦適用上述蓄光材料。
此外，將上述〔8〕中所說明之波長轉換材料添加至導電線、絕緣線之方法、將〔9〕~〔12〕中所說明之散射材料、波長轉換材料、蓄光材料添加至合成樹脂材料之方法可適用於實施例1~5所記載的所有導電線、絕緣線與合成樹脂材料。
作為利用上述波長轉換材料之應用實例，例如採用可將所接受的光轉換成適於植物之光合作用的波長(例如450nm、650nm左右)的波長轉換材料，便可將具有發電功能之附有元件之纖維結構體應用於計畫性生產植物之植物工廠的屋頂或窗。
據此構成，射入應用於屋頂或窗之附有元件之纖維結構體的光係由添加至合成樹脂材料、導電線或絕緣線的波長轉換材料轉換成適於光合作用的波長。於是，此經轉換的光便由多個太陽電池單元3接受，而未被接受的光則穿透附有元件之纖維結構體射 入工廠內，由此便可利用於植物工廠內所栽培之植物之光合作用。因此，將波長轉換材料添加至合成樹脂材料、導電線或功能絲線可提高太陽電池單元3之發電效率，同時可促進植物之光合作用而提升植物栽培效率。即，對附有元件之纖維結構體之絕緣線、導電線或合成樹脂材料添加波長轉換材料，即可形成除太陽電池單元3的發電以外亦可有效活用入射光的構成。
〔13〕作為所述功能絲線4、4A、4B、4D、4E之導電接合材16係使用導電性環氧樹脂，惟勿需限定於此，可採用錫、銀等的焊接糊料，除此之外還可採用呈各類糊狀並具有導電性者。
〔14〕所述功能絲線4、4A、4B、4D、4E中，為改善設計性、物理特性，亦可使具固有色或經著色之球狀或半球狀石塊、玻璃、陶瓷、合成樹脂所製造的球狀體或半球狀體混合存在於多個太陽電池單元13、多個發光二極體61中。還可對所述導電線11、所述絕緣線6、6a~6j賦予色彩來提升設計性。
〔15〕所述半導體功能元件5中，可採用正負電極(若為太陽電池單元13時係正負電極25、26，而為旁通二極體14時則係正負電極35、36)其中一電極構成為具有磁性之電極，另一電極構成為非磁性電極(即其中一電極可由磁力吸附)之太陽電池單元13、旁通二極體14。舉例來說，當太陽電池單元13之正電極25具有磁性時，旁通二極體14之負電極36係具有磁性，反之，當太陽電池單元13之負電極26具有磁性時，則旁通二極體14之正電極35係具有磁性。
亦即，在半導體功能元件5之製造階段形成正負電極時，係使用添加有鋁或添加有銻之銀合金(非磁性導電材料)；對該銀合金，使其預先含有Fe、Co、Ni等粉末狀磁性材料，即形成為正負當中一需極具有磁性(另一電極由非磁性導電材料構成)。具有所述磁性之電極可使磁力吸附，因此，亦可未特別實施磁化處理以使磁場方向與既定方向一致。然而，為增強以磁力吸附時吸附力，則較佳實施磁化處理，以使具有磁性之電極的磁場方向 與連結正負電極之方向一致。
此外，既已對球狀太陽電池單元13與旁通二極體14進行說明，惟對於發光二極體61與旁通二極體62亦同樣可為正負電極73、74或正負電極78、79其中一電極具有磁性，另一電極呈非磁性。例如當發光二極體61之正電極73具有磁性時，旁通二極體62之負電極79具有磁性，反之，當發光二極體61之負電極74具有磁性時，旁通二極體62之正電極78具有磁性。作為非磁性導電材係使用銀合金，惟毋需特別限定於該材料，可應用週知具導電性者，磁性材料除上述以外亦可應用習知品。
〔16〕所述附有元件之纖維結構體1中，亦可於其外周部分形成未裝入半導體功能元件5時所織入的拼角部分。此時，拼角部分係由此形成：於經線的長度方向的兩端側部分以較網格狀網目7更密集地配置的多條緯線與多條經線形成織布狀之具既定寬度的織布部；及於緯線的長度方向的兩端側部分以較網格狀網目7更密集地配置的多條經線與多條緯線形成織布狀之具既定寬度的織布部。
該拼角部分由於其經線與緯線的織入密度高，故可提升拉伸強度、彎曲強度，並提高附有元件之纖維結構體1的耐久性。又，將附有元件之纖維結構體1製造成長帶狀時，藉由在既定處所設置兩組連續的織布部，當裁切成所需長度時便能以設有拼角部分的形式予以裁切，在裁切後之附有元件之纖維結構體1的處理中，亦可由拼角部分來保護半導體功能元件5。
〔17〕所述半導體功能元件5係採用太陽電池單元13、發光二極體61、旁通二極體14、62，惟勿需特別限定於此等元件，能採用可將太陽電池單元13作為電源而驅動的各種半導體感測裝置(光、紫外線、放射線、溫度、壓力、磁等)、由通電而發熱的熱電阻器等各種半導體功能元件5來製造功能絲線4。例如採用熱電阻器作為半導體功能元件5來製造附有元件之纖維結構體1時，將附有該熱電阻器之纖維結構體應用於衣服等，便可獲 得具備發熱功能的衣服。
〔18〕另外，只要是該行業人士，則可在不脫離本發明之意旨的情況下以所述實施例中附加各種變化的形態來實施，且本發明包含所述變化形態。
【產業上的可利用性】
本發明之附有元件之纖維結構體1呈薄型、輕量且具可撓性、透氣性，可獲得可裝入窗玻璃、建築物之壁面且設計性優良的太陽電池面板、照明面板等，亦可裝設於車輛本體而提升設計性。此外，作為帳篷、店舖型遮光罩、圓頂型建物等供遮蔽太陽光的織物構件，除建築領域以外，還有簾幕、百葉窗等室內領域、汽車、列車或船舶等運輸工具領域、戶外活動衣料、袋體等運動領域、一般的袋體、帽子或衣物等穿戴式領域等，甚或活用透光性之日光室(sunroom)等兼具採光之屋頂等的構件、活用透氣性與透過性之建築施工用護罩(工地安全用網)、屋外之廣告招牌或垂幕、半透式顯示器(see-through display)、活動會場或工廠內之隔板等；藉由活用「可進行大尺寸之附有元件之纖維結構體1的平面加工」、「具輕量、可撓之特性」，便可利用於各種領域中的用途。
1、1A~1G‧‧‧附有半導體功能元件之纖維結構體
2、2B~2E‧‧‧第一線群
3、3B~3E‧‧‧第二線群
4‧‧‧附有半導體功能元件之功能絲線
4A、4D‧‧‧第一功能絲線
4B、4E‧‧‧第二功能絲線
5‧‧‧半導體功能元件
5A‧‧‧元件排列組
6、6c~6i‧‧‧絕緣線
6a‧‧‧第一絕緣線
6b‧‧‧第二絕緣線
7‧‧‧網目
8、80a、80b‧‧‧絕緣性保護膜
11、11a、11b‧‧‧導電線
13‧‧‧球狀太陽電池單元
14‧‧‧球狀旁通二極體
16‧‧‧導電接合材
18‧‧‧間隙
21‧‧‧p型矽單晶
22、32‧‧‧平坦面
23‧‧‧n型擴散層
24‧‧‧pn接合
25、35、73、78‧‧‧正電極
26、36、74、79‧‧‧負電極
27‧‧‧抗反射膜
31‧‧‧n型矽單晶
33‧‧‧p型擴散層
37‧‧‧金屬被膜
38‧‧‧絕緣膜
41‧‧‧芯材
42‧‧‧金屬細線
45‧‧‧合成樹脂片材
50、50A、50C‧‧‧製造裝置
51‧‧‧供給側引導滾筒
52‧‧‧引導板
53‧‧‧綜絲機構
53A‧‧‧第一群經線
53B‧‧‧第二群經線
54‧‧‧梭機構
55‧‧‧筘機構
56‧‧‧拉引曳出機構
57‧‧‧保護膜被覆機構
58‧‧‧加熱加壓機構
61‧‧‧發光二極體
62‧‧‧旁通二極體
72‧‧‧陶瓷基底
81‧‧‧下層纖維結構體
82‧‧‧上層附有元件之纖維結構體
85‧‧‧正極側導電線
86‧‧‧負極側導電線
第1圖為本發明之實施例1之附有半導體功能元件之纖維結構體的俯視圖；第2圖為附有半導體功能元件之纖維結構體的主要部分放大俯視圖；第3圖為第2圖之III-III線剖面圖；第4圖為附有半導體功能元件之功能絲線的俯視圖；第5圖為第4圖之部分放大剖面圖；第6圖為第4圖VI-VI線的剖面圖；第7圖為球狀太陽電池單元之剖面圖； 第8圖為球狀旁通二極體之剖面圖；第9圖為導電線之部分放大立體圖；第10圖為絕緣線之部分放大立體圖；第11圖為第1圖之等效電路圖；第12圖為附有半導體功能元件之纖維結構體之製造裝置的立體圖；第13圖為部分變化形態相關之附有半導體功能元件之纖維結構體的主要部分放大俯視圖；第14圖為第13圖之XIV-XIV線剖面圖；第15圖為部分變化形態相關之附有半導體功能元件之纖維結構體之製造裝置的立體圖；第16圖為實施例2之附有半導體功能元件之纖維結構體的俯視圖；第17圖為第16圖之XVII-XVII線剖面圖；第18圖為第16圖之XVIII-XVIII線剖面圖；第19圖為第二附有半導體功能元件之功能絲線的部分放大俯視圖；第20圖為第19圖之XX-XX線剖面圖；第21圖為發光二極體之俯視圖；第22圖為發光二極體之剖面圖；第23圖為第19圖之等效電路圖；第24圖為附有半導體功能元件之纖維結構體之製造裝置的立體圖；第25圖為實施例3之附有半導體功能元件之纖維結構體的俯視圖；第26圖為第一附有半導體功能元件之功能絲線的俯視圖；第27圖為第二附有半導體功能元件之功能絲線的俯視圖；第28圖為實施例4之附有半導體功能元件之纖維結構體的俯視圖； 第29圖為實施例5之附有半導體功能元件之纖維結構體的俯視圖；第30圖為實施例6之附有半導體功能元件之纖維結構體的俯視圖；以及第31圖為部分變化形態相關之附有半導體功能元件之纖維結構體的俯視圖。
1‧‧‧附有半導體功能元件之纖維結構體
2‧‧‧第一線群
3‧‧‧第二線群
4‧‧‧附有半導體功能元件之功能絲線
5‧‧‧半導體功能元件
6‧‧‧絕緣線
7‧‧‧網目

Claims (17)

  1. 一種附有半導體功能元件之纖維結構體，係一種由多條線構成之纖維結構體，其裝入有多個半導體功能元件，其特徵在於：所述多條線係具有多條絕緣線與多條附有半導體功能元件之功能絲線，所述附有半導體功能元件之功能絲線具備兩端具有正負電極的多個粒狀半導體功能元件、及並聯連接此等多個半導體功能元件之具可撓性的一對導電線，在配置成平行狀態的所述一對導電線之間，沿導電線的長度方向每隔設定間隔配置有所述多個半導體功能元件，所述多個半導體功能元件的正電極係與其中一導電線電性連接，同時所述多個半導體功能元件的負電極則與另一導電線電性連接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之附有半導體功能元件之纖維結構體，其中所述多條線具備第一線群及與該第一線群交叉的第二線群，所述第一線群具備多條附有半導體功能元件的功能絲線，同時所述第二線群具備多條絕緣線。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之附有半導體功能元件之纖維結構體，其中所述第一線群係由多條附有半導體功能元件的功能絲線構成，所述多條附有半導體功能元件的功能絲線係配設成連結所述半導體功能元件之正負電極的導電方向與第二線群的長度方向一致的狀態，且相鄰之附有半導體功能元件之功能絲線的導電線係彼此電性連接。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之附有半導體功能元件之纖維結構體，其中所述第一線群係由多條附有半導體功能元件的功能絲線與多條絕緣線構成，所述多條附有半導體功能元件的功能絲線係配設成連結所述半導體功能元件之正負電極的導電方向與第二線群的長度方向 一致的狀態，相鄰之附有半導體功能元件的功能絲線之間配設有一或多條所述絕緣線。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之附有半導體功能元件之纖維結構體，其中所述第一線群係由一或多條第一附有半導體功能元件的功能絲線、及一或多條第二附有半導體功能元件之功能絲線構成，所述第一附有半導體功能元件之功能絲線的半導體功能元件為具有受光功能的球狀半導體功能元件，所述第二附有半導體功能元件之功能絲線的半導體功能元件則為具有發光功能的半導體功能元件。
  6. 如申請專利範圍第2項至第5項中任一項所述之附有半導體功能元件之纖維結構體，其中所述第二線群係具備第一、第二絕緣線，其等係沿所述第一線群的長度方向以接觸狀態相鄰，並織成與所述第一線群之多條附有半導體功能元件之功能絲線的表面及背面交互接觸的鋸齒狀態。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之附有半導體功能元件之纖維結構體，其中所述附有半導體功能元件之纖維結構體的至少單面設有具透光性的合成樹脂製片材。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之附有半導體功能元件之纖維結構體，其中所述片材之合成樹脂材料中添加有可轉換所接受之光的波長的波長轉換材料。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之附有半導體功能元件之纖維結構體，其中所述附有半導體功能元件之功能絲線的整個表面係以具可撓性與透光性的薄膜狀絕緣性保護膜被覆，該絕緣性保護膜可由選自對二甲苯樹脂、氟樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯樹脂當中的任一種合成樹脂製之被膜構成。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之附有半導體功能元件之纖維結構體，其中所述一對導電線係以選自玻璃纖維、碳纖維、聚酯 纖維、醯胺纖維、聚乙烯纖維、液晶高分子纖維當中的任一種或多種纖維之束或撚和線表面被覆有一或多條金屬細線成線圈狀的導電線構成。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之附有半導體功能元件之纖維結構體，其中所述一對導電線係以含有可轉換所接受之光的波長的波長轉換材料之芯材的表面包覆有一或多條金屬細線成線圈狀的導電線構成。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之附有半導體功能元件之纖維結構體，其中所述絕緣線係由選自單芯玻璃纖維、或玻璃纖維、聚酯纖維、聚醯亞胺纖維等合成纖維、天然纖維當中的任一種線材來構成。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之附有半導體功能元件之纖維結構體，其中所述絕緣線係由含有可轉換所接受之光的波長的波長轉換材料之線材構成。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之附有半導體功能元件之纖維結構體，其中所述附有半導體功能元件之纖維結構體係構成為至少下層設有纖維結構體的多層結構。
  15. 一種附有半導體功能元件之纖維結構體的製造方法，該附有半導體功能元件之纖維結構體由包含絕緣線的多條經線、及包含具有多個半導體功能元件之附有半導體功能元件之功能絲線的多條緯線織成，其特徵在於具備：第一步驟，藉綜絲機構移動隔著定間隔平行地配置的多條經線的第一群經線、及其位置與該第一群經線平行且交錯的多條經線的第二群經線，而於第一、第二群經線之間形成間隙；第二步驟，藉梭機構對所述第一、第二群經線之間的間隙供給緯線；第三步驟，藉筘機構對所述第二步驟中所供給之緯線進行打緯；第四步驟，將所述附有半導體功能元件之纖維結構體拉引曳出 既定長度；以及第五步驟，重複所述第一步驟至第四步驟數次。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之附有半導體功能元件之纖維結構體的製造方法，其中於所述第四步驟之後且所述第五步驟之前，具備將所述附有半導體功能元件之纖維結構體的兩面以具可撓性與透光性的絕緣性保護膜被覆的被覆步驟。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之附有半導體功能元件之纖維結構體的製造方法，其中於所述第四步驟之後且所述第五步驟之前，具備在所述附有半導體功能元件之纖維結構體的兩面疊合具可撓性與透光性的合成樹脂片材並進行加熱加壓的疊合步驟。
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