JP3865773B2 - 半導体球体を箔母材に添着するための方法 - Google Patents

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、太陽光電池を製造するための半導体装置の組立てに関し、とくに、箔母材に半導体部材を添着する方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光を電気に変換するための多くのシステムが知られている。太陽の放射線から電気を効果的に生産することに有用であることを立証した１つのシステムが米国特許第4,691,076号に記載されている。そのシステムでは、半導体の粒または球体で配列（array）が形成される。各球体はｐ型の内部とｎ型の皮膜を有している。多数の球体は、ｐ型およびｎ型領域への接触部を形成する一対のアルミニウム箔部材から成る母材に保持される。
【０００３】
これらの箔は互いに電気的に絶縁され、そして可撓性である。太陽光または他の形態の光子エネルギーを電気に変換するための太陽光電池素子モジュールを形成するために、可撓性でかつ順応可能な配列群を電気的に相互接続することができる。
ほどよく価格づけされた配列群の充分な量を生産するためには、複雑ではなく、低コストで、そして効果的であるそれらの製造方法を利用することが必要である。複雑でないシステムは、適用可能な製造工程が高度に繰り返し可能な態様で実施できるように、現在利用可能な技術を用いるものであるだろう。更に、各製造工程をより簡素化すればするほど、一般に、全体の工程では、よりコスト効果が実現されるであろう。最後に、繰り返し可能な製造方法であればあるほど、操業が一層効率的で、また太陽光用の配列群の生産はより高度化する。
【０００４】
シリコン太陽光電池の製造時における重要な製造工程は、箔母材にシリコン球体を添着することである。シリコン球体をアルミニウム箔に結着するための１つの知られた技術は、箔を共融点（約５７０℃）よりわずかに低い温度に加熱し、ついで、自由落下する重量を利用して、球体を箔の中に圧入（または押し込むまたは動かす）することである。この自由落下する重量はシリコンとアルミニウム箔との界面で充分な剪断力を誘起して良好な粘着性の結着部を形成する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
落下重量結着は多くの問題および欠点を備えている。第１に、この技術は本来的に緩慢である。第２に、この落下重量の実施の志向は、より大量の生産量のためのスケールアップに役立たない。落下重量結着に伴う他の問題は、重さによる衝撃を受けた表面におけるゆがみが望ましくない中心圧力を引き起こすことである。最後に、この技術は、あまりにも多くの壊れた球体と短絡した電池を生み出す。
【０００６】
シリコン球体を箔母材に添着する他の方法は、米国特許第5,091,319号に記載されている。その特許では、シリコン球体が、箔母材の１枚の箔を貫通して形成された小形の穴の中に水圧プレスを用いて圧入される。しかしながら、この方法は、電池全体で、とくに大型の電池では、球体が必ずしも穴の壁と均一に結着されるとは限らないという欠陥を有している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明の要約
ここでは、箔母材に球体を添着する改良方法が記載される。最初に、電池挟持体（cell sandwich）が製造される。この電池挟持体は、上部および下部の加圧パッドの間に配置される箔母材上の穴の中に配置された球体を有する。ついで、この電池挟持体は加熱される（例えば、約５３０℃に）。ついで、電池挟持体を圧縮することによって球体を箔母材に結着するロールプレス（またはロールミル）に、電池挟持体を通すことにより球体は箔母材に添着される。
【０００８】
この発明の利点は、連続的な定時間内生産の量により大きく貢献する工程の流れを提供することである。垂直方向のプレスであることに似ず、製造される電池の長さにもかかわらず、箔母材をロールプレスに連続的に通過することが可能である。この点は製造能力を高め、そしてそれゆえコストを低減する。
更に、ロールプレスは、どのような時点でもその力が極めて小さい表面領域に印加されるので、より一層均一な圧力を付与する。垂直プレスを用いた工程は、全体の電池（または少なくとも電池の選択された個所）に同時に圧力を加えるが、ロールプレスはある時点で球体の２〜３の列の球体を圧縮することにより、電池が圧縮されるようになる。２〜３列の球体に沿って圧力を均一に調整することは、電池全体に亘っての場合よりも容易である。
【０００９】
更に、圧力印加速度は重要である。より迅速に力を印加するほど、結着強度は良好になるだろう。水圧プレスに比べると、ロールは一般により迅速な印加速度を付与することができる。
本発明の上記した特徴は、添付する図面と結びつけた以下の記載を考慮することからより明確に理解されるであろう。
【００１０】
異なった図における対応する数字と記号は、他に指摘されないならば、対応する個所を示す。
図示実施例の詳細な説明
各種実施例の製造と用途は、以下に詳細に説明される。
説明される特定の実施例は、単に、発明の特定の製造と用途を示すものである；発明の範囲は添付した請求の範囲によって決められる。
【００１１】
以下は、本発明の装置と方法の説明である。太陽光電池の製法の簡単な概説が最初に説明されるだろう。球体部材を箔母材に添着する好適な実施例が、その後に説明されるだろう。
図１ａ−１ｆを参照して、模範的な工程の流れにおける選択された製造工程ののちに、太陽光電池が示される。
【００１２】
まず最初に、図１ａで示したように、可撓性の導電性箔２、または“前面箔”、好ましくは、約0.5重量％から1.5重量％（好ましくは約1.0重量％）のシリコンを含有し、厚みが約80μｍ（３ミル）（mil、ここで１ミルは１インチの１／１０００である）の好ましくはアルミニウムが用意される。箔２は、酸素含有環境への露出のため、その表面に自然酸化物層（典型的には厚み５０Å）を備えている。ここでは３個の太陽光電池の配列部材または球体４に関して説明がなされるけれども、上記先行技術で例示されていると同じように、配列部材の多様性が全体の配列で提供されることを理解すべきである。箔２を有する母材内における球体４の完成した配列が電池として参考にされる。換言すれば、電池は、それぞれが導電性箔の２枚のシート２，２８（図１ｆ）に結着された多数の球体４から成る。
【００１３】
アルミニウム箔２を最初にエンボス加工してもよい。エンボスは、図２ａで示したように、選ばれた中心部の上に周期的な六角形配置をなして存在してもよい。例えば、直径３７０μｍ（14.5ミル）の球体に対しては４１０μｍ（１６ミル）の中心部に、または直径７６０μｍ（３０ミル）の球体に対しては８１０μｍ（３２ミル）の中心部にエンボスが存在してもよい。エンボス加工された領域は、それによって保持されるべき供給シリコンの粒または球体の直径よりも僅かに小さい。エンボスは円形でもよく、また、六角形もしくは八角形のように他の適当な幾何学形状でもよい。多角形のエンボスの場合、その中心を通って多角形を横切る線は、そこに適用されるべき球体の直径よりも短い。その外に、箔２をスタンプ加工またはパンチング加工して穴６を形成することもできる。
【００１４】
エンボス加工された箔２は、次に必要に応じて有機物を除去するために洗浄され、ついで、熱苛性ソーダまたは熱苛性カリでエッチングして、箔２を貫通する穴６を付与するために、薄くなったエンボスが存在している箔２の領域を除去する。多数の穴６を有するエッチングされた箔２が箔母材として説明される。
このとき、必要に応じては、背面の反射を最小にする母材表面を付与するために、フッ化水素酸１３％，硝酸３８％，酢酸２１％と水２８％である３９Ａエッチャントの５０％溶液でエッチングすることにより箔２を表面処理することができる。
【００１５】
過剰の供給シリコン球体４が母材２の前面１４の上に沈積され、真空チャック（図示しない）で箔２の背面１６に負圧を適用して球体４を部分的に穴６に引き込み、その中に保持する。穴６の数に比べて過剰の球体４が好ましくは最初に箔２の前面１４の上で適用されるので、穴６の全ては球体４で満たされるであろう。そして次に過剰の球体４が除去される。前記を達成するために、医者用の手法（doctoring techniques）を適用してもよい。
【００１６】
本発明で使用可能な部材４の大きさまたは形状には何らの制限もないけれど、用いられてきた部材４は、直径が約３６０〜８６０μｍ（１４〜３４ミル）である実質的に球形の粒である。上に説明した穴６は、球体４の直径よりも幾分小さい直径を有している。球体４は、ｎドープされた層または皮膜１０で囲まれた好ましくはｐドープされた芯部１２から成る。しかしながら、それらの電気伝導性は逆極性である。球体４で穴６を満たしたことに続けて、球体４は、図１ｂに示したように、穴６の壁に結着される。
【００１７】
図１ｂを参照すると、球体４は、その中心線がアルミニウム箔２の前面１４、またはわずかに上もしくは前方に位置するように穴６の中に配置される。アルミニウム箔２の上部と下部に配設され、箔−球体２−４の組合せ部に対し加圧される加圧パッド３４，３６を用いることにより（ここでは図３に関して説明されるように）、球体４の上記配置を有効に行うことができる。加圧パッド３４，３６は、厚みが約25μm（１ミル）から約200μm（８ミル）であり、そして離型剤で被覆されているアルミニウム箔から形成されていてもよい。加圧パッド３４，３６は、解体過程での球体４への損傷を緩和する緩衝材として機能する。また、加圧パッドは、球体４をあるしなやかな物に対して動けるようにする。本発明によるこの“前面結着”工程を行う好ましい方法は、図２−６と関連して以下に詳細に説明される。しかし、まず、工程の流れの残部を説明することが有益であるだろう。
【００１８】
図１ｂは、球体４の中心線と一致または一列に揃っているような箔２を示す。しかしながら、このことは必須ではないということが銘記されるべきである。事実、光子エネルギーが衝突するｎ型皮膜層１０の表面積を最大にさせるために、箔２にとっては、中心線が充分に“下”に位置することが好ましい。箔２の関係は、第２の箔２８へ結着するためのシート２の背面側１６の“下”から露出すべきｐ型芯部領域１２の量に依存する（図１ｆにおけるように）。実際には、箔シート２を球体４の極の下約５５％の個所に取り付けることが合理的なかね合いを提供するということが決められてきている。
【００１９】
さて、図１ｃを参照すると、箔２の後面または背面側１６とそこから下に突出している球体４の部分は、ついで、平滑剤（酢酸１８％，硝酸５２％，脱イオン水２６％およびフッ化水素酸４％），フッ化水素酸／硝酸混合物（ＨＦ／ＨＮＯ₃）、または３９Ａエッチャント（フッ化水素酸約１３％，硝酸３８％，酢酸２１％および水２８％）のいずれかを用いてエッチングされる。図１ｃに示したように、箔２の背面１６の近くに位置する球体４の表面上のｎ型層１０は除去され、そのことによって、ｐ型領域１２が露出する。アルミニウム箔２は、配列の背面側１６の下に位置する層１０の部分のみを除去せしめるエッチャントに対するマスクとして機能する。前面側１４よりも“上”のｎ型皮膜層１０もまた、背面エッチング（back etch）の後（または同時）に、ｐｎ接合を薄くすべく部分的にエッチングしてもよく、このエッチングは電池の電流出力を大きくする。図１ｄに示したように、絶縁層２０，好ましくはKapton（登録商標）またはPyralin（登録商標）（両方ともDupont社から入手可能）のようなポリイミド被覆が箔２の背面側１６と球体４の露出したｐ型領域１２に施される。
【００２０】
図１ｅにおいて、開口部２２を通して球体４のｐ型材料１２の部分を露出させるために、ポリイミド被覆２０の小さな部分が除去されてもよい。この工程は、炭化ケイ素被覆（３２０グリット(grit)）の針毛を有する回転ブラシの下に電池を通すような選択研磨によって行ってもよい。例えば、針毛は、直径0.46mm（0.018インチ），長さ22.2mm（0.875インチ）のナイロンで構成されていてもよい。これらの針毛を備えたデバーリング機械（deburring machine）は、Atotechから入手可能である（例えばModel 604）。
【００２１】
次の段階では、短絡した部材または球体を隔離するために、配列は陽極酸化工程に進む。この工程において、配列は、ｎ型領域１０とｐ型領域１２（すなわち、陽極と陰極）の間で約0.5Ｖの電位差をもって希フッ化水素酸浴の中に浸漬される。短絡した球体４の露出ｐ型芯部１２の上に充分な絶縁被覆（図示しない）を施すために、陽極酸化工程は約３０〜１２０秒行う。この絶縁被覆は、背面の箔２８から球体４を隔離する（図１ｆを参照）。
【００２２】
陽極酸化工程ののち、球体４のｎ型皮膜１０の上に二酸化チタンの被覆（図示しない）が形成される。この二酸化チタン被覆は、反射防止膜として作用する。他の材料もまた、反射防止膜として使用することができる。
図１ｆにおいて、厚みが約7.6〜25μm（0.3〜１.０ミル）の薄いアルミニウム箔２８、または“背面の箔”は、ついで、それぞれの球体４の下に配置される。アルミニウムと電池の一体化物２−４−２８は、約３５０〜４５０℃の範囲の温度、好ましくは約４２０℃に加熱される。加熱された箔２８は、つぎに、接触部２６または露出しているｐ型芯部１２に加圧されて、両者を結着する。
【００２３】
本発明の実施例において、箔２８は直接球体４に結着される。別言すれば、電気的な接触部２６は箔２８と複合化している。この工程は、米国特許第5,028,546号に記載されているように、電気的な接触部２６を球体４に結着し、ついで箔２８を電気的な接触部に結着する２つの連続工程に取って代わる。この背面結着工程（back bond process）と呼ばれる工程は、図１１と１２に関連して以下により詳細に説明されるだろう。
【００２４】
本発明の好適な前面結着工程（front bond process）の例は、ここでは、図２〜１０を参照して説明される。図１ａで既に説明したように、前面箔２が製造される。図２ａを参照すると、箔母材２は、球体４が添着されるであろう多数の小形の穴６を有している。これらの穴は、ある“列”を定めることができる４つの異なった経路を図示する参照番号３０，３０’，３０"および３０"'で示されているような列をなして形成されている。この好適例においては、これらの穴６は、図２ａに示されているように、周期的な六角形配列で形成される。この配置は箔２の上における球体４の密度を最大にする。
【００２５】
周期的な六角形パターンで配置された穴の領域を有する幾つかの太陽光電池の形状は、成功裡に組み立てられそして試験されてきている。平面の穴領域の広さは0.1〜３００cm²の範囲内にある。図２ｂは１つの電池の設計例を示す。典型例においては、図２ｂに示したような電池は、3.16cm×3.16cm（１０cm²）または１０cm×１０cm（１００cm²）の寸法であってよい。図２ｃは、１つの箔母材２の上に隣接して配置された３個の１０cm×１０cm（１００cm²）の電池を有する第２の例を示す。
【００２６】
各球体４は、その周囲が箔２に結着されるように箔２に添着されることが好ましい。そのために、各球体４は箔２内の小形の穴６の中に、好ましくは箔−球体２−４の組合せ部を圧縮することにより物理的に押し込まれる。
圧縮工程の適用を容易にするために、図３ａに示したように、電池挟持体３２形成される。この電池挟持体３２は、上部加圧パッド３４，下部加圧パッド３６、および箔２（穴６の中に球体４を有している）から成る。加圧パッド３４と３６は、圧縮工程中に球体があるしなやかなものに対して動けるようにする。また、加圧パッドは球体４と箔２の両者に対する損傷を防止する。
【００２７】
図３ｂを参照すると、上部加圧パッド３４は、例えばアルミニウムのような金属である第１および第２の薄く強靱でしなやかなシート３９と４１から成る。また、両方のしなやかなシート３９と４１は、離型剤被覆層４０と４２をそれぞれ有している。離型剤被覆層は、加圧パッドの基材の上にいずれも適用または形成されたかなり薄い（約0.3mm（0.010インチ）以下の厚み）被覆であり、加圧パッドが他の材料、とくに箔母材２とシリコン球体４のような電池挟持体３２の他の部分に接着または粘着することのいずれをも防止する。また、加圧パッドを機械的に研磨しおよび／または化学的にエッチングして表面仕上げまたは表面改質することは、そのこと自身または離型剤被覆層と一緒になって、他の材料との接着防止を手助けする。
【００２８】
離型剤被覆層４０と４２は、石膏（例えば硫酸カルシウムＣａＳＯ₄）から成る。下部加圧パッド３６は、好ましくはアルミニウムで、典型的には石膏の離型剤被覆層４３を有するしなやかなシート４４を備えていてもよい。図示していないけれども、しなやかなシート３９，４１および４４の両面を離型剤被覆層で被覆できることが留意されるべきである。
【００２９】
アルミニウムシート３９，４１および４４の１枚または全ては、その上に形成された酸化物層（図示しない）を有していてもよい。酸化物層（図示しない）が存在する場合、それは、通常、厚みが約0.5〜3.0μｍ（20〜120マイクロインチ）であるだろう。
更に、電池挟持体３２は、上部および下部酸化ステンレス鋼シート３８と４５を有している。これらのステンレス鋼シート３８と４５は、アルミニウムシート３９と４４が“２枚貝の形状をした殻体（clam shell）”（図６ａに５４を付した）と呼ばれる挟持体保持具と結着することを防ぐために配置される。仮に殻体が使用されない場合には、ステンレス鋼シート３８と４５を省いてもよい。満足すべき酸化物の厚みは、ステンレス鋼シートを、空気中において約５００℃に制御された炉または乾燥炉で約２０分間加熱することにより、当該ステンレス鋼シートの表面に成長させることができる。
【００３０】
図３ｂに示されている加圧パッド３４と３６の要素の寸法が表１に表示される。これらの寸法は１例であることが留意されるべきである。この例において、しなやかなシート３９と４４は酸化アルミニウムシートから成る。
【００３１】
【表１】

【００３２】
１つの例において、上部加圧パッド３４は２枚のアルミニウムシート３９と４１を有し、また下部加圧パッド３６は１枚のアルミニウムシート４４を有している。しかしながら、本発明は他の層数が使用されることを想定していることが留意されるべきである。例えば、電池挟持体３２の他の例が図３ｃに示される。この例では、上部加圧パッド３４は、石膏の離型剤被覆４０（例えば124mm×337mm×0.08mm±0.01mm（4.875インチ×13.250インチ×0.003インチ±0.0005インチ）の寸法を備えた酸化アルミニウムシート３９（例えば152mm×365mm×0.20mm（6.0インチ×14.375インチ×0.008インチ）の寸法）から成る。下部加圧パッド３６は、石膏の離型剤被覆４３（例えば124mm×337mm×0.08mm±0.01mm(4.875インチ×13.250インチ×0.003インチ±0.0005インチ)の寸法）を備えた酸化アルミニウムシート４４（例えば、152mm×365mm×0.20mm（4.875インチ×13.250インチ×0.008インチ）の寸法）から成る。この例の場合、ステンレス鋼シートは使用されない。シート３９と４４上の酸化物層がシート３９と４４を殻体との結着から防ぐであろう。
【００３３】
ここでは、石膏の離型剤被覆４０，４２，４３を備えたアルミニウムシート３９，４１，４４として説明したが、加圧パッド３４と３６は、多くの種類の材料で構成してもよい。一般に、その材料は、下記の特性をできるだけ備えているべきである：1）分解または構造上の完全さを失うことなく必要な温度（例えば５５０℃以上）に耐えることができること、2)アルミニウムに対比し得る変形能を有する、3)低価格で入手可能である、4)例えば、石膏または他の離型剤を接着または酸化物の離型剤被覆を形成させることにより、球体４，箔母材２，他の加圧パッドおよび殻体に粘着しない、5)構造を損壊することなく加圧力／必要な圧力に耐える、6)関係する温度でガス発生を全く起こさない、そして、7)アルミニウムに対比し得る熱膨張特性を有する。
【００３４】
もう１つの例においては、離型剤被覆層４０，４２および／または４３は、２０ミリリットルの印刷機用インク，２０ミリリットルのエチレングリコール，６ｇの窒化ボロン、および６ｇのシリカを混合することによって形成されてもよい。必要とする粘稠性を得るために、更に続けてエチレングリコールを混合することができる。離型剤被覆層用の他の材料は、限定されるものではないが、酸化アルミ（Ａｌ₂Ｏ₃），酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、および二酸化チタン（ＴｉＯ₂）のようなセラミック被覆から成る。更には、加圧パッド３４，３６は、１層の圧縮された黒鉛（図示しない）から成ることもできる。この圧縮黒鉛層は、例えば、Union Carbideによって製造されているGrafoil（商標）のような既製の製品で構成できるだろう。
【００３５】
球体４を箔２に添着するために、まず、電池挟持体が加熱される。好適例では、温度は約５００℃と約５４０℃の間、好ましくは約５３０℃である。高い方の温度は、アルミニウムの流動性が増大してそれがｐ型芯部１２の中に突き刺さり、そのことによって電池部材を短絡させる温度までに制限される。一旦、電池挟持体３２が必要な温度に到達すると、電池挟持体３２を図４ａ−４ｂに示したようなロールプレス４８に通すことにより、球体４が箔２に添着される。電池挟持体３２は、上ロール５０と下ロール５２の間で圧縮される。ロールプレス４８で加えられる圧力と球体４および箔２の高められた温度との組合せが、球体４を箔２に結着させる。
【００３６】
他の例では、電池挟持体３２は室温下でそのまま圧縮される。箔母材２は、結着工程を完全にするために、その後に加熱することができる。この変形例は、圧縮工程を室温で実施できるので、顕著な有用性を提供する。
好適例において、ロール５０と５２は、同じ直径を有し、それは典型的には約254mm（１０インチ）である。一般に、ロール５０（または５２）の直径は、必要とする力の大きさに応じて約76mmと457mm（３インチと１８インチ）の間で変化させてよい。しかしながら、この工程は、ロール５０と５２の大きさによって制限される。直径が小さいときには、ロール５０（または５２）と電池挟持体３２の間に点接触のみが存在するであろうから、典型的にはより小さな直径が好ましい。このことは以下に説明されるであろうような利点を提供する。しかしながら、あまりに小さいロールは、電池挟持体３２がロールプレス４８に存在するときに、その電池挟持体３２に好ましくない巻きあがりまたは変形を生ぜしめるだろう。また、ロールの大きさは、より大きなロールで印加される力はしばしば制御することが困難であるので、必要とする力に相応させるべきである。
【００３７】
ロール５０と５２は互いに平行配置されて、列内の各球体が同じ大きさの圧力で圧縮されることが重要である。好適例では、電池挟持体３２（図６ａのように殻体５４を含む）が約27.4mm（1.080インチ）の厚みであるならば、ロール５０と５２は典型的には約25.7mm（1.010インチ）離隔しているだろう。このギャップの設定は、ローラベアリング内に存在する約0.6mm（0.025インチ）の遊びの大きさを勘定にいれて設定する。この配置は、約11トン（24000ポンド）の適用すべき力を挟持体３２のある部分に印加せしめ、そのことにより、球体４を箔母材２の中に圧縮する。殻体５４を用いない工程は、球体４を箔母材２に圧縮するためにはより小さい力でよいということが予想される。
【００３８】
図４ａと４ｂには、同じ半径の２個のロール５０と５２から成るものとして示されているけれども、ロールプレス４８は各種の態様であってもよい。それらの４つの変形例が図５ａ−５ｄに示される。
図５ａでは、上ロール５０は下ロール５２よりも小さい半径を有する。もう１つの例（図示しない）では、下ロール５２の半径が上ロール５０の半径よりも小さくてもよい。電池一体化物（cell package）３２は上と下で同じ速さで導かれるように、２個のロール５０と５２の接線方向の速度は実質的に同一であることが留意されるべきである。
【００３９】
図５ｂの例では、電池挟持体３２がベルトコンベアまたは同じような設備５２の上に置かれ、上ロール５０の上に導かれる。この例は、１個のロールだけが用いられることを示す。この原理を拡大して、図５ｃは、電池一体化物３２は停止し、そしてロール５０が電池一体化の上を動かされる例を示す。他の例においては、電池挟持体３２の高い温度を維持するために、加熱要素（図示しない）をコンベアベルト５２（図５ｂ）の中に含ませることができる。
【００４０】
最後に、図５ｄは、ロールプレス４８が１個以上の上ロール５０ａ−ｃおよび／または下ロール５２ａ−ｃで構成できることを示している。これらのロールのそれぞれは、同じ半径または異なった半径を有することができる。ロールプレスのこれらの態様は、タンデムロールミル（tandem rolling mills）として例示できるだろう。
本発明は先行技術に比べて多くの利点を付与する。好適例において、球体４の２つの列３０−３０"'（図２ａを参照）のみが同時に圧縮される。この方法では、いかなる時点でも圧縮される有効な表面積は比較的小さいので、球体４に適用する圧力をより良好に制御することができる。事実、ロール５０（または５２）の直径が小さくなるにつれて、接触部の表面積はより一層小さくなりその特性を高めるだろう。しかしながら、本発明は、１５インチ以上の直径を有するロールを用いても可能であることが想定されている。
【００４１】
上記したように、図２ａは、球体４の列３０（または３０’または３０"または３０"'）に関する４種類の可能な輪郭を示す。ある列は、全ての角度で箔２を横切る線によって定めることができる。別言すれば、仮に、列を決める特定の線が１個の球体のみを横切るとしても、列はその１個の球体だけを含んでいてもよい。
さて、図６ａを参照すると、好適例においては、電池挟持体３２はロールプレス４８に通される前に“殻体”５４の中に配置される。この場合、“殻体”は、上板５４ｔと下板５４ｂを含み、圧縮工程の間、電池挟持体３２を包み込む全ての固定具を示す。図７ａ−７ｃに示したように、殻体５４は、上板８０と下板８２を結合する蝶番付属品を含むことができる（かくして、その名は“２枚貝の形状をした殻体”である）。しかしながら、図８ａ−８ｃに示したように、蝶番を含まない殻体もまた設計されている。ロールプレスと組合せて殻体様固定具を用いることは、“書籍ロール（book rolling）”と呼ばれるだろう。
【００４２】
図６ｂと６ｃに戻ると、多くの可能性のある電池挟持体３２の態様が示されている。最初に図６ｂを参照すると、上部加圧パッド３４はしなやかなシート３９と離型剤被覆４０から成る。好適例では、しなやかなシート３９はアルミニウムであり、離型剤被覆は石膏である。下部加圧パッド３６はしなやかなシート４４と離型剤被覆４３から成る。再度いえば、しなやかなシート４４はアルミニウムから成っていてもよく、また離型剤被覆４３は石膏から成っていてもよい。上記したように、他の材料を使うこともできる。
【００４３】
電池挟持体３２と接触する殻体の上板５４ｔおよび下板５４ｂの部分は、加熱および圧縮の工程中に電池挟持体３２が殻体５４へ添着することを防ぐであろう離型剤被覆（図示しない）で覆われていてもよい。例えば、殻体５４を、窒化アルミ（ＡｌＮ），窒化ホウ素（ＢＮ），窒化チタン（ＴｉＮ）または炭化クロム（ＣｒＣ）のようなセラミック状または同じような被覆剤で被覆することができる。これらの被覆は、アルミニウムシート（例えば３９または４４）が鋼製の殻体へ粘着することを妨害するだろう。
【００４４】
同様に、電池挟持体３２が殻体５４に粘着することを防ぐために、例えば機械的な研磨および／または化学的なエッチングによって殻体５４の表面仕上げまたは表面改質を施してもよい。この表面改質は単独で行ってもよく、または粘着を防ぐべき各種の離型剤被覆と一緒に行ってもよい。
アルミニウムシート３９と４４が酸化されており、また石膏被覆４０と４３が除去されている以外は図６ｂの例と同様である別の例が図６ｃに示されている。上記したように、セラミック被覆（図示しない）を殻体５４の上に形成することができる。
【００４５】
殻体５４は、典型的には、鋼のように固く、熱伝導性の材料から成る。Ｄ２，Ｍ２およびＨ１３のような鋼合金が成功裡のうちに試みられている。ステンレス鋼，インコネル，チタンおよびタングステンのような他の材料もまた良好な候補である。１つの例において、殻体５４は上板と下板から成り、それぞれは、長さ約508mm（20インチ），幅約203mm（８インチ）、そして厚み約12.7mm（1/2インチ）である。しかしながら、これらの寸法は箔２の大きさによって変えてもよい。２つの他の殻体５４に関する詳細な図は、図７ａ−７ｅおよび図８ａ−８ｃに示されている。
【００４６】
図７ａ−７ｅを参照すると、第１例の殻体５４が示されている。この“蝶番された”殻体５４は、図２ｂのような１０cm²電池を結着するために使用することができる。この殻体５４は、鋼製蝶番８４によって背部で結合されている硬化された（例えば、Ｒｃ＝６５、ここでＲｃはロックウエルＣの硬さ）２枚の鋼板８０と８２から成る。電池挟持体３２は上板８０と下板８２の間に置かれるだろう。穴８６の中にロッド（図示しない）が送入され、ついで上板８０を下板８２から押し上げることにより、殻体５４が開口されるだろう。加熱源とロールプレスの間へ殻体５４を搬送すること（また逆に取り出すこと）は、下板８２のオーバーハング部９０の下に舌片状ホーク８８（図７ｄ−７ｅに図示）を送入することによって行うことができる。
【００４７】
第２例の殻体５４は図８ａ，８ｂおよび８ｃに示されている。この殻体は、例えば、３００cm²配列（例えば図２ｃにおけるような）を結着するために用いることができる。上板５４ｔは４つのピンを備え（その２つは、図８ａに示され、７０ａおよび７０ｂとして番号が付されている）、そして下板５４ｂは凹み７２ａ−ｄを備えている（図８ｂに示されているように）。ピン７０は、殻体板５４ｔと５４ｂが図８ｃで示したように合わさっているときに、それらが凹み７２の中にぴたりとおさまるように配置される。他の例においては、関連する凹み（例えば７２ａと７２ｃ）に適合する２つのピンのみを用いてもよい。
【００４８】
図６ａに示したように、電池挟持体３２は、圧縮工程の間、上板５４ｔと下板５４ｂの間にぴったりとおさまるだろう。
図８ａに戻ると、殻体５４は、ロールミル４８を用いる結着工程の実施を良好にする多くの態様を備えている。例えば、上板５４ｔは板の外側に段部７４ｂを備えている。しかしながら、試験が段部のない下板５４ｂで充分な結着を示したように、下板５４ｂは段部７４ｂを必要としなくてもよい（図４ａ−ｂと図５ａ−ｄ）。
【００４９】
更に、板５４ｂと５４ｔのいずれも、それぞれ、鋼製シム７６ｂと７６ｔを備えている。１例では、上板５４ｔのシム７６ｔは361mm（14.2インチ）×12.7mm（0.5インチ）×1.22mm（0.048インチ）であり、両側の下側の上に長手方向に取り付けられる（１つのシム７６ｔだけが図８ａに示されている）。この例では、下板のシム７６ｂは、198mm（7.80インチ）×53mm（2.1インチ）×1.6mm（0.062インチ）であり、図８ａに示されているように、下板５４ｂの前端部と後端部の内側表面に配置されていてもよい。
【００５０】
図９ａを参照すると、段部７４ａと７４ｂまたはシム７６ｔと７６ｂを備えない殻体５４を用いて試験が行われた。この場合、ロールプレス４８は前端部９２で殻体５４に接触した。この挙動は、電池挟持体３２の厚みからの影響により、上板および下板５４ｔと５４ｂを後端部９４で引き離し、そのことによって、球体４の最初の数列９６をそれらへの過剰な圧力で損傷させた。この損傷を避けるために力を減ずる試みは、時間が遅れてロール５０と５２に到達する球体４の不完全な結着を招いた。
【００５１】
殻体５４に段部７４とシム７６を加えると、この問題の解消に役立った。１例においては、段部７４の端部が直接球体４の最初の配列の上に存在している。この企みは、殻体５４への圧力の印加を遅らせ、そして、シム７６と一緒になって電池挟持体３２の厚みに対する補償作用をする。電池挟持体３２は、シム７６ｔと７６ｂで形成された領域内に存在する。後端部９４で板の引き離し量を最小にするために機能する段部７４とシム７６の両方で、最初の球体４に加わる力の大きさは、損傷が起こらないがしかし球体４の前面箔２への結着は起こる程度にまで低下する。図８ａ−８ｃにおける殻体と比較して、殻体にとっての電池一体化物の長さに沿う典型的な力の概略は図９ｂに示される。
【００５２】
殻体５４への段部７４とシム７６の取付けから後端部９４によって引き出された利益は等しく、前端部９２へもよく適合する。
添着工程を実施するとき、殻体５４は、典型的には、予備加熱されて、構造物を大きな熱量で加熱することが起こるであろう比較的長い時間を回避する。好適例では、殻体５４は約４５０℃〜５１０℃に保持される。この温度はできる限り結着温度に近接して保たれるべきである。電池挟持体３２がついで室温下で入れられ、そして組合せたものは次に望ましい工程温度、例えば５３０℃に加熱される。他の例においては、殻体５４に挿入する前に電池挟持体５４が予備加熱される（例えば２００〜５５０℃へ）。この工程は、殻体５４へ温度がより近接していると、パッドの動き（または移動）は少ないので、球体の動きを最小化する点で有用であることを立証した。
【００５３】
他の例においては、ロール５０と５２が加熱されてもよい。ロール５０と５２を例えば約５００℃に加熱することは、殻体５４なしでも結着を大いに達成するだろう。加熱ロールは電池挟持体を熱く保つことに貢献するだろう。
もう１つの他の例では、離型剤被覆層がロール５０と５２に適用または形成され、電池挟持体３２（殻体を使わないとき）または殻体がロールに粘着または密着することを防ぐこともできる。既に述べたように、ロールの表面状態は、この粘着を防ぐさらなる目的のために、例えば機械的な研磨および／または化学的なエッチングで更に改質することができる。
【００５４】
上記したロール５０と５２は、典型的には、形状が円筒状である。やはり、他の例では、これらの円筒状ロールを多様の態様を含めて形成することができる。例えば、殻体５４に包含される段部７４ｔ（７４ｂ）のように、上および／または下のロール５０／５２の中に段部を機械加工することができる。このロール態様は、平滑で段部なしの殻体を使用させることになる。異なったロール形状もまた、殻体５４なしで結着するときに有用であることを立証している。もう１つの強調点としては、ロール５０と５２の幅を、例えば殻体を用いた結着でない場合には電池の幅、または殻体を用いた結着では段部の幅に適合して選定することができる。
【００５５】
この時点で、電池挟持体３２を圧縮工程のためにロールプレス４８に送ることができる。
さて、例示は図１０ａと１０ｂでなされるべきである。球体４を箔２に圧縮するために垂直プレスを適用する先行技術の工程においては（米国特許第5,091,319号におけるように）、球体に適用される力Ｆ（図１０ａの参照番号５６によって示されている）は、主として、箔２の平面と垂直な方向において、放射状に内側に向く成分から成る。しかしながら、ロールプレス４８を使う方法では、力は、箔２の平面と垂直な方向において放射状に内側に向く成分Ｆ₁と、箔２の平面と平行な方向における接線成分Ｆ₂の両方から成る。これらの力は、図１０ｂにおいて参照番号５６と５８で示されている。接線成分５８が工程を害することは明らかであるが、注意深く設計された殻体５４の使用でこれらの力を最小にできることが実験的に示されている。殻体を使用しない工程は、接線成分の好ましくない影響を解消するために、例えば、電池一体化物３２の構成および／またはロールプレス４８の設計を変えるべきである。ロールプレスを使用する工程は受け入れがたいことは一見して明らかであるであろうが、我々は、この工程は殻体の使用で実施可能になることを見出した。事実、実験で明らかになったことは、ロールプレスは垂直プレスより性能が優れていた。以下の説明はこの実験のハイライトを提供する。
【００５６】
過去において、球体太陽光電池のシリコン球体４にアルミニウム母材を熱結着することは、加熱圧盤で垂直プレスして行われた。電池組立工程のこの結着工程は、“前面結着（front bond）”と呼ぶことができ、その方法における主要な工程の１つである。１０cm²および１００cm²の電池（すなわち、それぞれ、表面積１０cm²および１００cm²を有する電池）の両方の前面結着は、それぞれ３０トンおよび２００トンの最大加圧力を有し、６００℃に温度制御した四−ポスタープレス（four-poster presses）で行うことができる。前面結着をするこの方法は米国特許第5,091,319号（’３１９）に説明されている。
【００５７】
シリコン球体をアルミニウム箔に添着する改良された手段は、垂直水圧プレスに代えて２個の高速ロールミル（例えば、図４ａと４ｂにおけるロールプレス４８）を用いることにより、成功裡のうちに達成された。これらの最初の試験で用いられたロールプレス（４８）は、米国特許第4,992,138号で説明されているアルミニウム箔への背面ロールエンボス加工に用いられたロールミルと同じである。
【００５８】
電池挟持体（例えば、図６ａにおける１０cm²電池挟持体３２）が用意され、そして殻体（例えば図７ａにおける殻体５４）に挿入された。殻体は、機械加工後約６５のロックウエルＣ硬さに硬化された鋼で製造された。その後、硬化殻体の全面は、平滑で平行な面を確実にするために、±0.01mm（0.0005インチ）内に平滑に研磨された。実際の結着を行う前に、ロール間の噛みつきまたは間隔を調整するために、模擬の電池一体化物を収容する殻体がロールミルに通された。
【００５９】
垂直プレスの加熱圧盤により５００℃に加熱された殻体５４を用い、電池挟持体３２はこの殻体の内部に挿入され、その後、一体化物が熱膨張の不一致に基づいて曲がることを防ぐために、殻体の上にただちに軽く圧力を加えた。仮に一体化物が曲がると、球体がその場所から移動するかもしれないことが起こる。この軽い圧力は、殻体と加熱圧盤との間の良好な熱接触を確実にするためにも適用された。
【００６０】
約５００℃での１分間の予備加熱後、電池挟持体３２を有する殻体５４は、舌片状フォーク（図７ｄ−７ｅにおけるような）で取り外されてロールプレス４８（図４ａにおけるような）の近くに置かれた。ついで、殻体５４はロールプレス４８に通された。球体（図４ａと４ｂにおける４）を結着するためにはロールの１パス通過で充分であった。前面ロール結着の後、’３１９特許に記載されているような操作手段により電池が製造された。
【００６１】
殻体の重要さについて明確にすることが、この時点で行われる。上記した前方ロール結着試験に先立ち、上記と同じロールミルを用いて厚み約0.01mm（0.0005インチ）のアルミニウム箔を球体の背面側に添着するために試みて失敗した一連の試験が行われた。この工程は、背面結着と呼ばれる（そして、その後と同様に図１ｆに関して説明される）。その背面結着工程は、前面箔がｎ型ドープ層に接続され、また背面箔がｐ型芯部に接続されているので、太陽光電池の電気回路を完成させる。我々は、これらの試験は機能的な殻体設計を欠いた方法ゆえに一部失敗したものと信じている。
【００６２】
許容できる殻体設計は、１側で蝶番結合された２枚の厚い金属板（例えば、図７ａに示した前面ロール結着殻体用の板厚当たり7.6mm（0.300インチ）の厚み）から成る。他に、図８ａ−８ｃに示したようなピンを使用することができる。蝶番は、殻体の板が動いて電池挟持体の上に過剰な接線方向の剪断力が生ずることを防いだ。別言すれば、蝶番は図８ａにおけるピン７０ａ−ｂと同じ機能を発揮した。ロール結着過程の過剰な接線方向の剪断力（すなわち、図１０ｂにおける力Ｆ₂）は結着工程を妨害することが成功裡のうちに見出された。
【００６３】
仮に、殻体の質量が電池挟持体よりもかなり大きい場合、殻体が予備加熱炉を離れそしてロールミルに入る時間の間、他の加熱手段の助けを借りずに、約５００℃の設定温度を保持することは全く可能である。加熱手段は殻体のコストを高めると同時に、電線が付設されている場合にはその動きが複雑になるであろう。
また、殻体の板は、塑性変形に抵抗するために充分に厚くかつ充分に強くなければならず、これはロールによって加えられた力が電池を横切って均一に分布されることを確実にするであろう。ロールが引き起こす板の曲がりは、不均質な力を招くことになるだろう。例えば、利用できる力の一部または全部が殻体を平らにすることに向かうならば、不充分な力が箔を球体に結着するために残されるであろう。
【００６４】
そこで、殻体の概念と設計は、ロール結着の成功にとって幾分かは重要であり得る。不成功の試験で行われた殻体は、蝶番（またはピンのように過度の脇への動きを防ぐ別の手段）を備えていなかったし、板の曲がりを防ぐに充分な板厚および硬さを備えてもいなかった。上記属性の全てを包含する前面ロール結着で使われた殻体は、より改良された設計品であった。
【００６５】
殻体はこれまで製造されている電池において重要な役割を演じてきているが、既に図４ａと４ｂに関連して説明されたように、我々は殻体なしで実施できる工程を目標にしている。殻体を取り除くためには、ロールプレスによって加えられる力が、結着は電池の損傷なしで起こるように工夫されるべきであろう。
その工程の成功を示すために、電池の開路電圧出力と閉路電流出力の両方が測定された。これらの結果は、水圧プレス法で製造された電池よりも良好であった。ロール結着法がプレス法に比べてより少ない機械的損傷を引き起こしているとすればこれらの改良電池のパラメータでそのことを説明することができる。機械的な損傷の現象のみならず、このロール結着法は、更に、プレス法におけるようないかなる垂直の結着運動も必要とせず、円滑な材料の流れを可能にする連続的で線状の運動を備えた大量生産により一層適合することができる。
【００６６】
本発明の方法は、また、図１ｆに関して上記したように背面結着工程に利用することができる。前面結着工程の場合のように、電池挟持体が図１１ａ−１１ｄにおいて示したように形成される。
最初に図１１ａを参照すると、電池挟持体３２は、上部加圧パッド３４，下部加圧パッド３６、ならびに、第１の導電シート２，太陽光部材４および第２の導電シート２８を有する製造されつつある電池を備えている。電池は図２ｃに示したように３００cm²であってよい。前と同じように、加圧パッド３４と３６は、球体４が圧縮中に損傷しないように、緩衝材として機能する。
【００６７】
図１１ｂは、背面結着工程に利用できる多くのパッド態様の第１のものを示す。図１１ｂに示されている層は表２に総括されている。
【００６８】
【表２】

【００６９】
他の例の電池挟持体が図１１ｃに示される。この例では、石膏の層６３（例えば152mm（6.00インチ）×365mm（14.375インチ）×0.03mm（0.001インチ）±0.01mm（0.0005インチ）の寸法を持つ）がアルミニウム層６４の上に含まれている。加えて、アルミニウム層６６上の酸化物の厚みが約3.0μｍ（0.000120）インチにまで増加しているならば、ステンレス鋼の層６８を取り除くことができる（図示しない）。
【００７０】
図１１ｂは、上部殻体板５４ｔと下部殻体板５４ｂの間に配置された電池挟持体３２を示す。この例では、上部殻体板５４ｔがセラミックの離型剤で被覆されている。この被覆は背面箔２８と直接接触するだろう。下部加圧パッド３６は酸化アルミニウム層６４と非酸化アルミニウム層６７を備えている。上部の板の場合と同じように、下部殻体板５４ｂはセラミック状のコーティングで被覆されている。この例は、ステンレス鋼シートを必要としない。
【００７１】
図１ｅに関連して上に説明したように、多数の穴が絶縁層２０の中に決められている。これらの穴は、上記と同じように、球体の一部を露出させるだろう。球体４の露出部分は、電池挟持体を圧縮することにより第２の導電シート２８に添着される。
圧縮行程を行うに先立ち、殻体５４と箔シート２と２８の間で良好な熱接触を確実にするために、電池挟持体３２が軽く加圧されていてもよい。この中間加圧工程は、垂直プレスで行うことができ、その工程は、加熱源として垂直プレスの加熱圧盤を用いるときに通常含まれている。炉設計が電池挟持体３２および／または殻体５４を加熱するための良好な熱環境を提供するとすれば、多分、この工程を回避することができる。殻体５４が赤外線加熱源を用いて加熱されたときには、中間加圧は全く不要である。上部の板５４ｔの重さが良好な熱伝達を高める。
【００７２】
背面結着を形成すべき圧縮行程は、’３１９特許に記載されているような（そして図１２ａに示されているような）垂直プレスを用いて、また上記されそして図１２ｂに示されているようなロールプレスによって実施することができる。前面結着工程の場合と同じように、圧力印加と加熱の組合せは導電シート２８を球体４に結着せしめる。
好適例では、電気的な接触部２６と第２の導電シート２８が同じ材料から形成される。他の例（あまり好適ではない）では、この工程を２段階で行うことができる。
【００７３】
最初の段階では、電気的な接触部２６が、ここで説明したように、導電シートを圧縮して形成される。すなわち、導電シートが、プレス（’３１９特許）またはロール装置（ここで説明された）のいずれかを用いて圧縮されてもよい。ついで、球体４の芯１２に添着された導電パッド２６を残して導電シートの余剰が除去される。
その後、第２の導電シート２８が電気的な接触部を覆って配置される。ついで、アルミニウムシート２８と電池挟持体３２が約４００℃と４５０℃の間の温度（好ましくは約４２０℃）の加熱される。その後、加熱シート２８はここで説明したような配列に対し圧縮される。
本発明は図示した例を参照して説明されてきたが、図示した例の多くの変形および組合せが、本発明の他の例と同じように、添付の請求の範囲の中に入る。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１Ａ】全体の工程の流れにおける各製造工程後の太陽光電池の構成図である。
【図１Ｂ】全体の工程の流れにおける各製造工程後の太陽光電池の構成図である。
【図１Ｃ】全体の工程の流れにおける各製造工程後の太陽光電池の構成図である。
【図１Ｄ】全体の工程の流れにおける各製造工程後の太陽光電池の構成図である。
【図１Ｅ】全体の工程の流れにおける各製造工程後の太陽光電池の構成図である。
【図１Ｆ】全体の工程の流れにおける各製造工程後の太陽光電池の構成図である。
【図２Ａ】箔母材上に形成された太陽光用部材または球体の配列を図示する。
【図２Ｂ】図１Ａ−図１Ｆで概略示された工程によって製造された太陽光電池の形状を図示する。
【図２Ｃ】図１Ａ−図１Ｆで概略示された工程によって製造された太陽光電池の形状を図示する。
【図３Ａ】好適実施例の電池挟持体の変形例を図示する。
【図３Ｂ】好適実施例の電池挟持体の変形例を図示する。
【図３Ｃ】好適実施例の電池挟持体の変形例を図示する。
【図４Ａ】本発明のロール工程を図示する。
【図４Ｂ】本発明のロール工程を図示する。
【図５Ａ】本発明のロール工程で用いられるロールプレスの変形例を図示する。
【図５Ｂ】本発明のロール工程で用いられるロールプレスの変形例を図示する。
【図５Ｃ】本発明のロール工程で用いられるロールプレスの変形例を図示する。
【図５Ｄ】本発明のロール工程で用いられるロールプレスの変形例を図示する。
【図６Ａ】２枚貝形状をした殻体（clamshell）の中に形成される電池挟持体の変形例を図示する。
【図６Ｂ】２枚貝形状をした殻体（clamshell）の中に形成される電池挟持体の変形例を図示する。
【図６Ｃ】２枚貝形状をした殻体（clamshell）の中に形成される電池挟持体の変形例を図示する。
【図７Ａ】第１の実施例の殻体を図示する。
【図７Ｂ】第１の実施例の殻体を図示する。
【図７Ｃ】第１の実施例の殻体を図示する。
【図７Ｄ】第１の実施例の殻体を図示する。
【図７Ｅ】第１の実施例の殻体を図示する。
【図８Ａ】第２の実施例の殻体を図示する。
【図８Ｂ】第２の実施例の殻体を図示する。
【図８Ｃ】第２の実施例の殻体を図示する。
【図９Ａ】図８Ａ−８Ｃで示した殻体を用いて製造される電池を図示する。
【図９Ｂ】段付き板を備えた殻体にとっての最初から終わりまでの距離に亘る力の状態図を示す。
【図１０Ａ】本発明の装置と同様に、先行技術の装置用の太陽光電池に印加される力を示す。
【図１０Ｂ】本発明の装置と同様に、先行技術の装置用の太陽光電池に印加される力を示す。
【図１１Ａ】背面結着工程で利用できる電池挟持体の変形例を示す。
【図１１Ｂ】背面結着工程で利用できる電池挟持体の変形例を示す。
【図１１Ｃ】背面結着工程で利用できる電池挟持体の変形例を示す。
【図１１Ｄ】背面結着工程で利用できる電池挟持体の変形例を示す。
【図１２Ａ】太陽光電池を背面結着するための好適な方法を示す。
【図１２Ｂ】太陽光電池を背面結着するための好適な方法を示す。

Claims (32)

1. 半導体球体（４）を箔母材（２）に添着する方法であって、
   上部および下部加圧パッド（３４，３６）の間に置かれた前記箔母材（２）の穴（６）の中に装着された半導体球体（４）を有する電池挟持体（３２）を製造する工程、
   前記半導体球体（４）を前記箔母材（２）に添着するに先立ち前記電池挟持体（３２）を殻体（５４）の上板（５４ｔ）と下板（５４ｂ）との間に配置する工程、
   前記電池挟持体（３２）を加熱する工程、および、
   前記殻体（５４）内の前記電池挟持体（３２）をロールプレス（４８）に通して前記電池挟持体（３２）を前記上板（５４ｔ）及び下板（５４ｂ）を介して圧縮することにより前記半導体球体（４）を前記箔母材（２）に添着する工程
   を備え、
   前記殻体（５４）は、前記上板（５４ｔ）と下板（５４ｂ）との間に設けられ、前記圧縮工程のときに前記上板（５４ｔ）及び下板（５４ｂ）が前記電池挟持体（３２）に対し前記ロールプレス（４８）と前記殻体（５４）との相対的な変位方向での剪断力を発生するのを防止するピン（７０）を更に含み、
   前記上板（５４ｔ）及び下板（５４ｂ）の各々は、前記圧縮工程のときに自身の塑性変形を防止するのに十分な厚さ及び硬さを有する
   ことを特徴とする半導体球体を箔母材に添着する方法。
2. 前記上部および下部加圧パッド（３４，３６）のそれぞれは、しなやかなシート（３９，４１）から成る請求項１の方法。
3. 前記しなやかなシート（３９，４１）は離型剤被覆層（４０，４２）で被覆されている請求項２の方法。
4. 前記しなやかなシート（３９，４１）はアルミニウムシートから成る請求項３の方法。
5. 前記離型剤被覆層（４０，４２）は石膏層から成る請求項３の方法。
6. 前記加圧パッド（３４，３６）の表面は、前記電池挟持体（３２）の他の材料に粘着しないように改質されている請求項１の方法。
7. 前記上部加圧パッド（３４）は多数の層から成り、前記多数の層は、
   ステンレス鋼シート（３８）；
   表面に酸化物層が形成されている第１のアルミニウムシート（３９）；
   第１の石膏層（４０）；
   第２のアルミニウムシート（４１）；および、
   第２の石膏層（４２）から成り、そして、
   前記下部加圧パッド（３６）は、
   ステンレス鋼シート（４５）；
   表面に酸化物層が形成されているアルミニウムシート（４４）；および、
   石膏層（４３）から成る、請求項１の方法。
8. 前記上部加圧パッド（３４）および前記下部加圧パッド（３６）のそれぞれは、石膏離型剤被覆（４０，４２；４３）を備えた酸化されたアルミニウムシート（３９，４１；４４）から成る請求項１の方法。
9. 前記電池挟持体（３２）を加熱する前記工程が、約５００℃と５４０℃の間で前記電池挟持体（３２）を加熱する工程を含む請求項１の方法。
10. 前記加熱工程が、前記添着工程に先立って行われる請求項１の方法。
11. 前記加熱工程が、前記添着工程の後で行われる請求項１の方法。
12. 前記殻体（５４）内に前記電池挟持体（３２）を配置するに先立ち前記殻体（５４）を加熱する工程を更に備える請求項１の方法。
13. 前記電池挟持体（３２）を加熱する前記工程が、前記殻体（５４）内に前記電池挟持体（３２）を配置する工程の前に行われる請求項１の方法。
14. 前記電池挟持体（３２）を加熱する前記工程が、前記殻体（５４）内に前記電池挟持体（３２）を配置した後に行われる請求項１の方法。
15. 前記殻体（５４）は、前記殻体（５４）の厚みが等しくないような前記上板（５４ｔ）及び下板（５４ｂ）の少なくとも一方に形成された段付き個所を有している請求項１の方法。
16. 前記殻体（５４）が、前記電池挟持体と接触する領域に形成された離型剤被覆層を有している請求項１の方法。
17. 前記殻体（５４）の表面が、前記電池挟持体（３２）内の他の材料に粘着しないように改質されている請求項１の方法。
18. 前記ロールプレス（４８）が、ある直径の第１ロール（５０）とそれと同じ直径の第２ロール（５２）とから成る請求項１の方法。
19. 前記直径が、約３インチと１８インチの間にある請求項１８の方法。
20. 前記ロール（５０）は、前記ロール（５０）の直径が円周方向または横方向に等しくないような段付き個所を有している請求項１８の方法。
21. ロール（５０，５２）が約５００℃に加熱される請求項１８の方法。
22. 前記第１および第２のロール（５０，５２）の少なくとも一方の表面は、前記電池挟持体（３２）内の他の材料と粘着しないように改質されている請求項１８の方法。
23. 前記第１および第２のロール（５０，５２）の少なくとも一方は離型剤被覆層で被覆されている請求項２２の方法。
24. 前記ロールプレス（４８）は、第１の直径の第１ロール（５０）と第２の直径の第２ロール（５２）とから成り、前記第１の直径は前記第２の直径と異なっている請求項１の方法。
25. 前記電池挟持体（３２）をロールプレス（４８）に通す前記工程が、前記電池挟持体（３２）を静止して保持し、前記電池挟持体（３２）の上にてロール（５０）を動かすことから成る請求項１の方法。
26. 前記ロールプレス（４８）が、多数の上ロール（５０）および多数の下ロール（５２）から成る請求項１の方法。
27. 前記殻体（５４）内に前記電池挟持体（３２）を配置する前記工程に先立ち、前記殻体（５４）を加熱する工程を更に含む請求項１の方法。
28. 前記電池挟持体（３２）を加熱する工程が、前記殻体（５４）内に前記電池挟持体（３２）を配置する工程の後に行われる請求項２７の方法。
29. 前記加熱工程が、前記配置工程の前に行われる請求項１の方法。
30. 複数の前記穴（６）は、前記箔母材（２）に複数の列をなして形成され、
    前記圧縮工程において、前記球体（４）を前記箔母材（３２）に添着するために、前記加熱された電池挟持体（３２）内の半導体球体（４）の複数の列内の各列はロールプレス（４８）により次々と圧縮される請求項１の方法。
31. 前記穴（６）が六角形の配置で形成されている請求項３０の方法。
32. 前記半導体球体（４）は不純物を添加されたシリコン球体であり、
    前記殻体（５４）は、前記殻体（５４）の厚みが等しくならないよう前記上板（５４ｔ）及び下板（５４ｂ）の少なくとも一方に形成された段付き個所を有する請求項１の方法。

Images