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CN100411196C - 受光或发光用半导体装置 - Google Patents

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CN100411196C CNB018239005A CN01823900A CN100411196C CN 100411196 C CN100411196 C CN 100411196C CN B018239005 A CNB018239005 A CN B018239005A CN 01823900 A CN01823900 A CN 01823900A CN 100411196 C CN100411196 C CN 100411196C
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Abstract

本发明揭示一种受光用半导体装置，作为该装置中的太阳能球10用透光的外壳构件11覆盖球形太阳能电池1的外表面，并设有连接太阳能电池1的电极6、7的电极构件14、15。外壳构件11由将两等分体粘接的封壳12和充填在其内部固化的充填材料13组成。能将多个太阳能球10矩阵状配置并构成并联而且串联连接的太阳能电池板，或将多个球形太阳能电池1矩阵状配置、并用透明的外壳构件覆盖构成太阳能电池板。还能将多个太阳能电池1串成一串再并联连接，构成用透明的外壳构件将它们覆盖的棒状或带状的太阳能电池带。因能用外壳构件11聚光，故能扩大太阳能电池1的受光区。另外，本发明也阐述了一种用外壳构件覆盖代替太阳能电池1的具有发光功能的球形半导体器件而构成的发光用半导体装置。

Description

受光或发光用半导体装置
技术领域
本发明涉及受光或发光用半导体装置，特别涉及用具有透光性的外壳构件覆盖具有受光或发光功能的球形半导体器件的外表面、以改善其聚光性能或光发射性能的装置，可适用于太阳能电池、照明装置、显示装置等各种用途。
背景技术
以往，人们研究出一种技术，在p型或n型半导体构成的直径小的球形半导体元件的表面通过扩散层形成pn结，使这些大量的球形半导体元件和公共的电极并联连接，应用于太阳能电池、或半导体光催化剂。
在美国专利第3,998,659号公报中揭示了以下的例子，即在n型球形半导体的表面形成P型扩散层，使大量的球形半导体的扩散层与公共的薄膜状的电极(正极)连接，同时大量的球形半导体的n型芯部还与公共的薄膜状的电极(负极)连接，这样构成太阳能电池。
在美国专利第4,021,323号公报中揭示了一种太阳能转换器(半导体组件)，它是将P型球形半导体元件和n型球形半导体元件串联配置，使这些半导体与公共的薄膜状的电极连接，同时还使这些半导体元件的扩散层和公共的电解液接触，让太阳光照射，使电解液产生电解。
在美国专利第4,582,588号公报或美国专利第5,469,020号公报中揭示的采用球形单元的组件中，因为采用与薄片状的公共电极连接来安装各球形单元，所以也适用于并联连接多个球形单元，但这种方法不适宜多个球形单元串联连接。
另外，本发明的发明者如美国专利第6,204,545号公报或美国专利第6,294,822号公报所示，提出一种方案，即在由P型半导体或n型半导体构成的球形半导体元件上形成扩散层、pn结及1对电极的颗粒状发光或受光半导体器件，还在美国专利第6,204,545号公报中提出一种半导体组件的方案，即将众多的半导体器件串联连接，或将该多个串联连接体再并联连接，能适用于太阳能电池、供水电解等的光催化剂装置、各种发光器件、或彩色显示器等。
在这种半导体组件中，若因任一串联连接体中任一半导体器件故障而呈开路状态，则在包含该半导体元件的串联电路上就没有电流流过，该串联连接体中其它正常的半导体器件也变成功能停止状态，半导体组件的输出降低。
因此，本申请的发明者提出多个国际专利申请，该申请着眼于一种串并联连接结构，它将多个半导体单元配置成矩阵状，串联连接各列的半导体单元，同时还并联连接各行的半导体元件。
但是，在美国专利第6,204,545号公报的半导体组件中，由于采用通过半导体单元电极之间互相连接而串联连接多个半导体单元、并将多列这种串联连接体在平面上并排的结构，另外，因半导体单元的一对电极又非常小，所以采用所述串并联连接结构时，制造技术复杂，难以制造大型的半导体组件，半导体组件的制造成本亦增加。
如前所述，本发明的发明者提出的球形半导体器件因为是直径1～3mm左右的小直径的器件，故例如在构成太阳能电池板或发光面板时，要将大量球形半导体器件以数mm的间隔作矩阵状配置。这时，需要非常多数量的球形半导体器件，制作费用也高。因此，考虑到在太阳能电池板的情况下，因对各列球形半导体器件附设聚光用柱面聚光透镜，故加大列间的间隔，从而能减少所需球形半导体器件的数量。但是，需要根据太阳光的入射方向相应改变聚光透镜的位置、姿势，而能可活动地支持聚光透镜并进行姿势控制用的机构因为其结构复杂，而且昂贵，故实用性差。
另外，在用于照明、或显示装置的发光面板的情况下，小粒的球形半导体器件发出的光的亮度容易过高，难以构成以适度的亮度柔和地发光的发光面板。
本发明之目的在于提供一种提高将光聚光于受光用球形半导体器件的聚光功能的受光用半导体器件、一种呈多行、多列配置的多个球形半导体器件中不容易因部分球形半导体器件的故障而受到影响并能提高聚光功能的受光用半导体器件、一种以列为单位并联连接配置成一列或多列的多个球形半导体器件并能提高聚光功能的受光用半导体器件、及一种使发光用球形半导体器件发出的光扩散的光扩散功能提高的发光用半导体装置。
发明内容
本发明涉及的受光或发光用半导体装置，具有受光功能或发光功能的至少1个的球形半导体器件，所述球形半导体器件包括外形为球形的P型或n型的半导体晶体、在该半导体晶体的表层形成近似球面形的p n结、及连接该p n结的两端并隔着p n结的曲率中心而位于两侧的一对电极，并设置其外表面做成球面而构成的外壳构件，该外壳构件用具有所述球形半导体器件的直径1/4以上厚度的透光性壁覆盖球形半导体器件的外表面。
在该半导体装置为受光用半导体装置的情况下，外来光射入外壳构件的外表面，该入射光之大部在表面折射，射入外壳构件的内部，到达球形半导体器件，产生光电动势。由于外壳构件外表面做成球面或部分球面，所以即使改变入射光的入射方向，也和前述一样到达球形半导体器件产生光电动势。
由于外壳构件用具有球形半导体器件的直径1/4以上的厚度的透光性壁覆盖球形半导体器件的外表面，所以外壳构件能发挥其聚光功能，扩大各球形半导体器件周围的受光面积，增大到达各球形半导体器件的光量。
在该半导体装置为发光用半导体装置的情况下，从近似球面形的pn结产生的光几乎向所有的方向发射，从外壳构件的球面或部分球面形的外表面向外界发射。由于外壳构件用具有球形半导体器件的直径1/4以上的厚度的透光性壁覆盖球形半导体器件的外表面，所以能发挥外壳构件扩散光的作用，扩大发光光源的大小，缓和发光光源射出的光的亮度，向外射出柔和的光。
这里，也可根据需要采用以下的构成。
(a)所述外壳构件可以有形成该外壳构件的外表面部分的球形透光封壳、及由充填在该封壳内并使其固化的透光性合成树脂形成的充填材料。
(b)在所述外壳构件的外表面上形成大量微小的光漫反射面。
(c)设置分别与所述球形半导体器件的1对电极连接、并贯穿外壳构件一直延伸至外壳构件外表面的1对电极构件。
(d)以多行多列的矩阵形式配置用外表面做成球面的所述外壳构件分别覆盖的多个球形半导体器件，设置电气串联连接各行或各列的多个球形半导体器件的串联连接机构、及电气并联连接各行或各列的多个球形半导体器件的并联连接机构。
(e)多个球形半导体器件配置成多行多列的矩阵状，设置电气并联连接各行或各列的多个球形半导体器件的导电连接机构，所述外壳构件具有分别覆盖多个球形半导体器件的近似球形的多个外壳部分、及和多个外壳部分做成一体的板状部分。
(f)所述导电连接机构由用多根导体线和与这些多根导体线垂直配置的多根绝缘线构成的网状结构中的所述多根导体线构成。
(g)本发明的其它受光或发光用半导体装置，具有受光功能或发光功能的多个球形半导体器件，所述各球形半导体器件包括外形为球形的P型或n型的半导体晶体、在该半导体晶体的表层形成的近似球面形的p n结、及与该p n结两端连接并隔着p n结的曲率中心而位于两侧的1对电极，将所述多个球形半导体元排成一列配置，设置电气并联连接这些多个球形半导体器件的导电连接机构，还设置外壳构件，该外壳构件用具有所述球形半导体器件的直径1/4以上厚度的透光性壁共同覆盖多个球形半导体器件的外表面，具有圆筒形的外表面。
(h)本发明其它的受光或发光用半导体装置，具有受光功能或发光功能的多个球形半导体器件，所述各球形半导体器件包括外形为球形的P型或n型半导体晶体、在该半导体晶体的表面形成的近似球面形的pn结、及连接该pn结两端并隔着pn结的曲率中心而位于两侧的1对电极，多列配置所述多个球形半导体器件，设置以列为单位电气并联连接这些多列中的各个多个球形半导体器件的导电连接机构，还设置外壳构件，该外壳构件用具有厚度大于和所述球形半导体器件的直径大致相等的厚度的透光性壁共同覆盖多个球形半导体器件的外表面，还具有分别覆盖多列球形半导体器件的近似圆柱形的多个圆柱部分。
(i)所述球形半导体器件具有包括所述pn结在内的光电动势发生部分。
(j)所述球形半导体器件具有包括所述pn结在内的电光变换部分。
附图说明
图1为球形半导体器件的放大剖视图。
图2为太阳能球的放大剖视图。
图3为图2的太阳能球的放大侧视图。
图4为外壳构件的主要部分放大剖视图。
图5为表示液状透明合成树脂充填入封壳内部的状态的放大剖视图。
图6、图7为用于分别说明受光时光的行为的太阳能球的放大剖视图。
图8为将图2的太阳能球多行、多列地配置成太阳能电池板的主要部分放大俯视面。
图9为沿图8的IX-IX线的放大剖视图。
图10为图8的太阳能电池板的等效电路的电路图。
图11为将图10的等效电路进行部分变更后的等效电路部分图。
图12为涉及变更例的太阳能球的放大剖视图。
图13为形成图12的太阳能球形状的金属模具和球形太阳能球及1对电极构件的放大剖视图。
图14为涉及别的变更例的太阳能球的放大剖视图。
图15～图17为与涉及其它实施形态的太阳能球有关的附图，其中图15为太阳能电池板时主要部分放大俯视图，图16为沿图15的XVI-XVI线剖视图，图17为沿图15的XVI I-XVI I线剖视图。
图18为涉及其它实施形态的发光球的放大剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图说明实施本发明的最佳形态。
首先，对组装入作为受光用半导体装置的太阳能电池板的球形太阳能电池1进行说明。此外，该球形太阳能电池1相当于球形半导体器件。
图1为球形太阳能电池1的放大剖面图，该球形太阳能电池1将由电阻率1Ωm左右的P型硅单晶形成的直径约0.6～2.0mm的球状晶体2作为原材料而构成。该球形晶体2的下端形成直径约0.6mm的平坦面3，在该球形晶体2的表面形成将磷(P)扩散而成的n+型扩散层4(厚约0.4～0.5μm)和近似球面形的p
n结5。还有，所述平坦面3的直径0.6mm为直径2.0mm的球形晶体2时的大小。
隔着球形晶体2的中心(近似球面形的p n结5的曲率中心)对向的两端部上设置1对电板6、7(正极6、负极7)，正极6配置在平坦面3，正极6连接球形晶体2，负极7连接n+型扩散层4。除正极6和负极7以外的整个表面上形成由SiO2或TiO2的绝缘膜构成的防反射膜8(厚约0.6～0.7μm)。正极6例如用铝糊烧结而成，负极7用银糊烧结而成。
这样，用本发明者在美国专利第6,204,545号公报中提出的方法制作球状晶体2后，通过形成平坦面3、n+型扩散层4、1对电极6、7、防反射膜8，能制成球形太阳能电池1。制作球形晶体2时，采用高度约14m的落下管，作为原料的P型硅的颗粒在落下管的上端的内部加热熔融后使其一面自由落下，一面利用表面张力的作用，使其保持圆球形，并同时凝固，从而制成大致圆球形的球形晶体2。此外，球形晶体2也可以不用落下管，而利用机械的研磨方式等方法形成球形或大致球形的晶体。
能通过对球形晶体2的一部分进行机械研磨而形成所述平坦面3，因形成了该平坦面3，球形晶体2就不易滚动，能用真空镊子将其吸附，辨别正极6和负极7。然后，在形成n+型扩散层4时，是在利用SiO2等将球形晶体2的平坦面3及其外周部分遮蔽的状态下，用公知的方法或所述公报揭示的方法，使作为n型杂质的磷(P)在球形晶体2的表面上扩散。1对电极6、7、防反射膜8也能用公知的方法或所述公报揭示的方法形成。该球形太阳能电池1具有光电变换功能，接受太阳光后，产生0.5～0.6V的光电动势。
以下，对用透光性外壳构件11覆盖所述球形太阳能电池1外表面的结构的作为半导体装置的太阳能球10进行说明。
图2为所述太阳能球10的放大剖视图，该太阳能球10由位于中心部的球形太阳能电池1、以具有太阳能电池1直径1/4以上的厚度的透光性壁覆盖该太阳能电池1的外表面的外壳构件11、和1对电极14、15构成。该外壳构件11是使引入球形太阳能电池1的光的光量增大用的构件，该外壳构件11用具有透光性的球壳形的封壳12和充填在该封壳12内的透光性的充填材料13构成。
所述封壳12用透明、绝缘的合成树脂(例如聚碳酸酯、丙烯树脂、多芳基化合物、合成树脂、聚硅酮、聚酯等)或透明玻璃构成，壁厚例如为0.2～1.0mm。为了将太阳能电池1装在该封壳12内，所以封壳12是通过将1对半球状的封壳两等分体12a粘接而构成球形封壳12。
为了尽可能多地将从外部射入该封壳12的光引入封壳12内，在封壳12的外表面上形成如图4所示的尖尖的棱锥状的微小凹凸12b。该微小的凹凸12b可能是如图中所示那样尖尖的棱锥状的凹凸体，也可以形成曲率半径小的部分凸球面。
所述充填材料13为将保持液态的透明、绝缘合成树脂(例如合成树脂、聚硅硐树脂等为主要成分的充填剂)充入封壳12内后加热或用紫外线照射而固化。外壳构件11的透光性壁的厚度(从封壳12的表面至太阳能电池1的厚度)最好为太阳能电池1的直径的1/4以上，在透光性壁厚度比所述直径的1/4要薄时，几乎不能得到增大光量的功能。外壳构件11的透光性壁的壁厚如过厚，则无助于引入太阳能电池1的光的光量增加的部分增多，所以最好外壳构件11的透光性壁的壁厚取太阳能电池1的直径的1/4～5倍左右的厚度。
还有，为了减少封壳12表面对光的反射，最好构成封壳12的材料的折射率尽量接近1.0，构成充填材料13的合成树脂的折射率尽量大。此外，还可以用多层封壳构成所述外壳构件11的大部分，采取从中心侧向外侧使光的折射率分段减小的结构。
所述1对电极构件14、15最好用导电性能优良的金属(例如、铜、银、镍)构成。一个电极构件14穿过形成于外壳构件11的孔，该电极构件14的前端用焊锡或导电性粘接剂与太阳能电池1的正极6连接，该电极构件14的外端向封壳12外表面的外侧凸出规定长度。另一个电极构件15穿过形成于外壳构件11的孔，该电极构件15的前端用焊锡或导电性粘接剂和太阳能电池1的负极7连接，电极构件15的外端向封壳12的外表面的外侧凸出规定长度。
制作所述太阳能球10时，预先准备好太阳能电池1、1对半球状封壳两等分体12a、1对电极构件14、15、充填材料13的液体原料，先将1对电极构件14、15安装在球形太阳能电池1上，将带有该1对电极构件14、15的太阳能电池1装在1对封壳两等分体12a内后，使上述封壳两等分体12a对接成球状，在两个半球的接触面上用粘接剂粘合，形成球形封壳12。
接着，如图5所示，使一个电极构件14从封壳12的一个孔中向外凸出，使另一个电极构件15设置成从封壳12的另一个孔中向内侧避开的状态，在该状态下，如图中箭头所示，液态的充填原料充填入封壳12内，然后将太阳能电池1定位在封壳12内的中心位置上，接着例如通过照射紫外线，使原料固化，形成充填材料13。
如图6所示，对该太阳能球10的作用进行说明，例如太阳光射入时，由于外壳构件11做成球形，利用折射作用将射入其外表面的光引入中心部，利用外壳构件11的聚光作用，引入球形太阳能电池1的光的光量显著增大。而且利用封壳12和充填材料13的边界面上的反射，也能获得一种将光封闭在内部的作用，所以能增大球形太阳能电池1接受到的光的光量。
还有，在图6中太阳能球10的封壳12的下半部表面上形成反射膜的情况下，能进一步增大球形太阳能电池1接受到的光的光量。图7表示太阳光西斜的状态，由于外壳构件11的外表面是球面，所以能以和图6的情况大致相同的条件受光。
以下，对装入多个所述太阳能球10而构成的太阳能电池板20进行说明。如图8、图9所示，该太阳能电池板20由透光和绝缘的合成树脂制的基板21、在该基板21上多行多列配置的多个太阳能球10、串联连接这些太阳能球10的串联连接机构22a、并联连接各行的太阳能球10的并联连接机构22b、及覆盖基板21和串联连接机构22a和并联连接机构22b的上侧表面的透光的合成树脂表面罩23等构成。所述基板21例如为30cm×30cm大小，用透明的合成树脂(例如，聚碳酸酯、丙烯树脂、多芳基化合物、合成树脂、聚硅酮、聚酯等)或透明玻璃构成，厚度例如为3.0～5.0mm。在该基板21的上表面形成配置太阳能球10用的近似半球状的凹部24，隔开规定间隔形成多行、多列的矩阵状。如图8所示，所述串联连接机构22a和并联连接机构22b用在基板21的上表面的平面部分的、和行方向平行地形成的多条带状导电膜25构成。该带状导电膜25由透明的导电合成树脂或金属膜(例如镍等)构成。
多个太阳能球10的电极构件14、15都安装成使其极性一致平行地朝向一个方向，所述太阳能球10装在多行、多列的凹部24中。例如正极6一侧的电极构件14向着图8的上方，负极7一侧的电极构件15向着图8的下方，各电极构件14、15用焊锡或导电性粘接剂与对应的带状导电膜25连接。
即，各行的多个太阳能球10利用其两侧的带状导电膜25并联连接，各列的太阳能球10通过多条带状导电膜25串联连接。金属薄板构成的正极端子26(外部引线)连接电流输出侧终端的带状导电膜25，与该电流输出侧终端的带状导电膜25相反一侧的终端的带状导电膜25连接和前述同样的负极端子27(参照图10)。
所述基板21的上侧表面中，多个太阳能球10以外的部分上形成由透光、绝缘的合成树脂构成的表面罩23，形成多个太阳能球10的上半部凸出在表面罩23外的状态。为防止光向该太阳能电池板20的下面透过，在基板21的下表面形成金属制反射膜28。但反射膜28不一定是必须的，也可省略。
在该太阳能电池板20上，因能用设在各太阳能球10上的外壳构件11聚光，让太阳能电池1受光，因此能扩大每一个太阳能电池1所分担的受光区。由此，每一个太阳能电池1的发电量增加，太阳能电池1的利用效率提高，能够加大太阳能电池1的排列间隔，减少太阳能电池1的需要数量。因太阳能电池板20的各太阳能球10的侧表面为半球状，所以从3维空间的所有方向来的光都能引入球形太阳能电池1，即使光的射入方向改变，发电性能也不会降低。
该太阳能电池板20中，假定在将太阳能球10例如配置成5行10列时，该太阳能电池板20的等效电路如图10所示，由50个太阳能球10的光电动势产生的电流就从正极端子26流入外部电路。
在该太阳能电池板20中，由于各列的太阳能球10并联连接，各行的太阳能球10串联连接，所以即使在任何一个太阳能球10由于故障或太阳光被遮住而功能降低或丧失时，也仅仅是那些太阳能球10引起的光电动势降低或停止，正常的太阳能球10的输出能通过具有并联连接关系的其它太阳能球10分流输出，所以几乎不会由于部分太阳能电池1的故障或功能降低而产生不良的影响，成为可靠性及耐用性俱优的太阳能电池板20。
这里如图11所示，最好在负极端子27附近设置防逆流用二极管29。即在该太阳能电池板20与电池连接那样的情况下，由于在夜间太阳能电池板20停止中，若电流从电池反向流出时，会损坏太阳能电池板20，所以利用防逆流用二极管29，不让反向电流流动。
以下说明所述太阳能球10的变更形态。
在图12所示的太阳能球10A中，设置由一种充填材料组成的外壳构件11A，来代替所述外壳构件11。在制作这一太阳能球10A时，如图13所示，是将太阳能电池1上连接了1对电极构件14、15的太阳能电池1放入金属模16、17内，再在金属模16、17的空腔18内注入透光、绝缘的熔融状态的合成树脂(例如聚碳酸酯、丙烯树脂等)使其固化，从而能作成太阳能球10A。但是，最好在该太阳能球10A的外表面上形成和图4同样的微小的光漫反射用的凹凸。
接着说明所述太阳能球的其它变更形态。
在图14所示的太阳能球10B上，形成的外壳构件11B是除去球体下部约1/3那样的部分的球形，外壳构件11B的上侧表面形成部分球面，外壳构件11B的底面形成平面状。外壳构件11B用透光、绝缘的合成树脂材料构成。太阳能电池1配置在外壳构件11B的球体的中心，负极7和正极6各朝上或朝下，正极6仅从底面稍微凸出，连接负极7的电极构件15B穿过外壳构件11B，凸出在其外表面之外。外壳构件11B的底面上形成与正极6分开的金属反射膜19。
在这种太阳能球10B中，在接受从上方射入的光的性能方面和所述太阳能球10、10A相等，因为形成了反射膜19，所以向下透过的光的光量减少。由于能节约外壳构件11B的材料，所以材料费就能节省。
其它的实施形态1……(参考图15～图17)
以下，说明装入多个所述球形太阳能电池1的太阳能电池板50的其它实施形态。这里，该太阳能电池板50相当于半导体装置。在图15～图17所示的太阳能电池板50上，多个球形太阳能电池1配置成多行、多列的矩阵状，并设置电气并联连接各行或各列的多个太阳能电池1的导电连接机构，还设置分别覆盖多个太阳能电池1的近似球形的多个外壳部分52、及和多个外壳部分52形成一体的板状部分53构成的外壳构件51。
所述太阳能电池1位于外壳部分52的中心，外壳部分52利用透光性的壁覆盖太阳能电池1的外表面，各外壳部分52和相邻的外壳部分52形成一体。外壳部分52的透光性壁的厚度最好为太阳能电池1的直径1/4以上的厚度。该外壳部分52能获得和所述太阳能球10的外壳构件11同样的功能。
所述导电连接机构用由多根导电线54、和与这些导电线54垂直配置的多根绝缘线55组成的网状结构56中的所述多根导电线54构成。在该网状结构56中，沿太阳能电池1的列的各1对导电线54隔开和太阳能电池1的直径相等的间隔设置，沿太阳能电池1的行的各一对绝缘线55隔开和太阳能电池1的直径相等的间隔设置。
制作这种太阳能电池板50时，预先备好利用矩形的边框构件57支持四周的网状结构56、和多个太阳能电池1，该网状结构56上如图15所示配置多个太阳能电池1。这时，多个太阳能电池1的正极6设置成向着图15的左方，负极7设置成向着图15的右方。在上述情况下，因能将各太阳能电池1嵌入网状结构56的网孔中定位固定，故能简便高效地将多个太阳能电池1装在网状结构56上。
接着将各太阳能电池1的正极6用焊锡或导电性粘接剂与对应的导电线54连接，将各太阳能电池1的负极7用焊锡和导电性粘接剂与对应的导电线54连接。然后，将装有该多个太阳能电池1的网状结构56放在注射成形装置的规定的金属模具中，将液态的透光、绝缘的合成树脂(例如聚碳酸酯、丙烯树脂等)注入该金属模的成形腔中，形成图15～图17所示的太阳能电池板50。在该成形后，从模子中取出成形品，按照点划线58的位置切断网状结构56的四周部分，从边框构件57上分开后，形成图15所示的状态
该太阳能电池板50上，利用1对导电线54组成的导电连接机构并联连接各列多个太阳能电池1，各列太阳能电池1的输出电压为0.5～0.6V。在欲提高太阳能电池板50的输出电压的场合，若通过露出在四周的导电线54将多列太阳能电池1串联连接，则该太阳能电池板50的等效电路就变成和图10所示的电路同样的电路。这里，也可如图11所示，设置防止逆流用的1个或多个二极管。
在该太阳能电池板50中，基本上能取得和前述的太阳能电池板20大致一样的作用。而且，由于是上下对称的结构，来自上方的光和来自下方的光都能同等地受光，所以能构成贴在窗玻璃上的太阳能电池板、或代替窗玻璃的太阳能电池板。但是，在使该太阳能电池板50只接受从上面一侧射入的光的情况下，可以在太阳能电池板50的下面用镀膜等方法形成反射膜。
而且，在该太阳能电池板50上，由于不是准备多个前述的太阳能球10后将它们装配成面板状，而是利用网状结构56将多个太阳能电池1装配成面板状，然后通过注射成形做成太阳能电池板50，所以制作工序道数少，有利于降低生产成本。此外，也能用透明的玻璃构成外壳构件51。
以下，对改变所述实施形态或变更实施形态的各种例子进行说明。
1)也可以采用n型硅单晶形成的球形晶体，代替所述太阳能电池1中P型硅单晶形成的球形晶体2，形成P型扩散层，代替n型扩散层4。但是，此时正极6和负极7的极性颠倒。
另外，也可以在球形晶体2上形成平坦面3、及位于该平坦面3相反一侧和平坦面3平行的平坦面，该平坦面的大小不同于平坦面3，在该平坦面上设置负极7。但上述的平坦面，并非必须，可以省略。
另外，也可以采用在内部有绝缘材料制的球形的芯材、用半导体单晶体覆盖该芯材的外表面的结构的球形晶体，代替球形晶体2。
2)也可以采用陶瓷布线底板、金属布线玻璃底板、或透明合成树脂板形成的薄板代替所述太阳能电池板30中的印刷线路板。另外，在太阳能电池板30上也可用引线焊接方法来电气连接太阳能电池1。
3)在所述实施形态中，是以太阳能球、太阳能电池板、太阳能电池带等受光用半导体装置为例进行说明，但本发明也同样适用于发光球、发光面板、发光带等发光用半导体装置。在这种发光用半导体装置的场合，通过装入利用电光变换而发光的粒状的发光二极管(LED)代替前述的球形太阳能电池1，从而能制造出由小球发光的半导体装置、由面板平面发光的半导体装置、由带状体发光的半导体装置。也可以采用本申请的发明者在美国专利第6,204,545号公报中提及的球形发光二极管或与其类似结构的球形发光二极管作为该发光二极管。
这里，对具有量子阱结构的球形发光二极管的一个例子进行说明。
图18示出的球形发光二极管70(相当于球形半导体器件)包括透明的球形兰宝石71(例如，直径为0.6～5.0mm)、由在该球形兰宝石71的表面呈薄膜状形成的球面形的GaN(氮化镓)形成的缓冲层72、在该缓冲层72的表面呈薄膜状形成的球面形的n型GaN层73、在该n型GaN层73的表面呈薄膜状形成的球面形InGaN(铟镓氮化物)形成的发光层74、在该发光层74的表面呈薄膜状形成的球面形的P型GaN层75、及1对电极76和77(阳极76和阴极77)等。所述缓冲层72或发光层74能用MOCVD法等公知的方法在球形兰宝石71的表面上形成。
阳极76和阴极77隔着球形发光二极管70的中心并排设置在一直线上，阳极76和阴线77位于球形发光二极管70的两端部。由欧姆接触形成的阳极76连接P型GaN层75，由欧姆接触形成的阴极77连接n型GaN层73。在该发光二极管70上，当电流从阳极76向阴极77沿正方向流动时，从pn结附近发出与发光层74的材料相对应的波长的光，并向外发射。
在形成所述发光层74的InxGa1-xN中，若增大In的组分x，则发光波长变长。例如x＝0.2时，发出波长λp＝465nm的蓝色光，x＝0.45时，发出波长λp＝520nm的绿色光。相当于发光用半导体装置的发光用球80由以下几部分构成，即球形发光二极管70、用具有球形发光二极管70的直径1/4以上的厚度的透光性壁覆盖该球形发光二极管70的外表面的其外表面为球面或部分球面而构成的外壳构件81、以及与一对电极76和77连接并凸出在外壳构件81的外表面之外的1对电极构件82和83(外部引线)等。一个电极构件82用导电粘接剂连接正极76，另一个电极构件83用导电粘接剂连接负极77。所述外壳构件81用透明、绝缘的合成树脂(例如环氧树脂等)构成。从球形发光二极管70的发光层74发出的光(图中用箭头示出)如图中所示，包括贯穿球形兰宝石71的光在内，向各个方向发射。这时，球形发光二极管70发出的光，因从外壳构件81的全部表面发射，所以发光光源扩大，从发光光源发出的光的亮度降低，发出的光就变得柔和。此外，外壳构件81中还可根据需要掺入使光扩散用的扩散剂(例如玻璃粉末等)。也可以将所述发光球81单独作为发光器件使用，但也可以将球形发光二极管70或发光球80做成如前所述的太阳能电池板20、50、60那样的发光面板，又可以做成如前所述的太阳能电池带61那样的发光带。还有，有时还采用在发光球80、发光面板、或发光带的一面设置发射膜、只向与这一面相反一侧发光的结构。另外，球形发光二极管70不过是一个例子，也可采用发红光的、发白光的、发各种颜色的光的发光二极管。
还有，也可以采用球状的GaN晶体体代替所述球形兰宝石71，这时能省去所述GaN的缓冲层72。
4)所述球形太阳能电池1是以硅半导体制成的受光用半导体元件为例进行说明的，但是也能用SiGe、GaAs及其化合物、InP及其化合物、CuInSe2及其化合物、CdTe及其化合物等半导体构成有光电变换功能的受光用半导体元件。
或者，在装入发光用半导体元件构成发光用半导体组件时，也能用GaAs及其化合物、InP及其化合物、GaP及其化合物、GaN及其化合物、SiC及其化合物等半导体构成有电光变换功能的发光用半导体元件。

Claims (6)

1. 一种受光或发光用半导体装置，具有受光功能或发光功能的至少1个球形半导体器件，其特征在于，
所述球形半导体器件包括外形为球形的P型或n型的半导体晶体、在该半导体晶体的表层呈球面状形成的pn结、及连接该pn结两端并隔着pn结的曲率中心而位于两侧的1对电极，并设置其外表面做成球面而构成的外壳构件，该外壳构件用具有所述球形半导体器件的直径1/4以上厚度的透光性壁覆盖球形半导体器件的外表面。
2. 如权利要求1所述的受光或发光用半导体装置，其特征在于，
该外壳构件包括形成该外壳构件外表面部分的透光性第1外壳部、及由充填在该第1外壳部内固化的透光合成树脂形成的第2外壳部。
3. 如权利要求1所述的受光或发光用半导体装置，其特征在于，
所述外壳构件外表面上形成多个、微小的光漫反射面。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的受光或发光用半导体装置，其特征在于，
设置1对电极构件，分别与所述球形半导体器件的1对电极连接，并且贯穿所述外壳构件，一直延伸至外壳构件的外表面的外侧。
5. 如权利要求4所述的受光或发光用半导体装置，其特征在于，
分别用所述外壳构件覆盖的多个带外壳球形半导体器件，所述多个带外壳球形半导体器件平面状地被配置成多行、多列的矩阵状，且导电方向与列方向水平一致，
透光合成树脂形成的基板，覆盖所述多个带外壳球形半导体器件下表面侧一半大小，
通过其电极部件以及设置在所述基板上行与行之间的多个带状导电膜，电气串联连接各列多个带外壳球形半导体器件的串联连接机构，
通过其电极部件以及所述多个带状导电膜，电气并联连接各行多个带外壳球形半导体器件的并联连接机构，
设置在所述基板上、用透光合成树脂对多个电极部件和多个带状导电膜进行树脂密封的表面罩层。
6. 如权利要求1所述的受光或发光用半导体装置，其特征在于，具有
分别用所述外壳构件覆盖的多个带外壳球形半导体器件，所述多个带外壳球形半导体器件平面状地被设置成多行、多列的矩阵状，各外壳部件与相邻的外壳部件形成一体，且导电方向与行方向水平一致，
通过其电极以及埋设在多个外壳部件内的1对导电线，电气并联连接各列多个带外壳半导体器件的导电连接机构。
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