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JP3995132B2 - Solar cell, semiconductor device, method for manufacturing solar cell, and method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Solar cell, semiconductor device, method for manufacturing solar cell, and method for manufacturing semiconductor device Download PDF

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JP3995132B2
JP3995132B2 JP2000159061A JP2000159061A JP3995132B2 JP 3995132 B2 JP3995132 B2 JP 3995132B2 JP 2000159061 A JP2000159061 A JP 2000159061A JP 2000159061 A JP2000159061 A JP 2000159061A JP 3995132 B2 JP3995132 B2 JP 3995132B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池、半導体装置、太陽電池の製造方法および半導体装置の製造方法に係り、特に球体セルを用いた太陽電池、半導体装置、太陽電池の製造方法および半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体のpn接合部分には内部電界が生じており、これに光を当て、電子正孔対を生成させると、生成した電子と正孔は内部電界により分離されて、電子はn側に、正孔はp側に集められ、外部に負荷を接続するとp側からn側に向けて電流が流れる。この効果を利用し、光エネルギーを電気エネルギーに変換する素子として太陽電池の実用化が進められている。
【0003】
近年、単結晶、多結晶シリコンなどの直径1mm以下の球状の半導体(Ball Semiconductor)上に回路パターンを形成して半導体素子を製造する技術が開発されている。
【0004】
その1つとして、アルミ箔を用いて多数個の半導体粒子を接続したソーラーアレーの製造方法が提案されている(特開平6-13633号)。この方法では、図10に示すように、n型表皮部とp型内部を有する半導体粒子207をアルミ箔の開口にアルミ箔201の両側から突出するように配置し、片側の表皮部209を除去し、絶縁層221を形成する。次にp型内部211の一部およびその上の絶縁層221を除去し、その除去された領域217に第2アルミ箔219を結合する。その平坦な領域217が導電部としての第2アルミ箔219に対し良好なオーミック接触を提供するようにしたものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような方法では、高密度配置には限界があり、また、アルミ箔への位置決めが困難であり、多数個の半導体粒子を実装する場合には特に作業性が悪く、さらに、半導体粒子の径・形状のばらつきの影響を受けやすいという問題があり、規則的な配列を得ることが困難であった。
また、基板(アルミ箔)と半導体粒子の密着強度や、接合部の安定性に問題があった。
また、電極の形成についても、第1導電型表皮部と第2導電型内部との両方へのコンタクト端子が必要であるが、受光面積を減少させることなく、確実なコンタクト端子の形成を行うのは難しく、このため受光効率が悪くなるという問題があった。
【0006】
さらにまた、安定な実装を行うためには半導体粒子と基板との密着性を高める必要があるから、接着面積を増大しようとすると受光面積が少なくなるという問題があった。
【0007】
本発明は、上記問題点に鑑みて成されたものであり、安定でかつ受光効率が高く、また、規則的な配列を容易に得ることができ、基板と半導体粒子の密着強度が強い太陽電池、半導体装置、太陽電池の製造方法および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の太陽電池は、少なくとも側壁の一部が反射面を構成してなる凹部を有する基板と、前記反射面からの反射光を受光できるように前記凹部内の前記反射面と反対側の側壁に接して固着され、かつ前記凹部の反射面に対向する凹部壁面側の一部が切除されている球体セルと、を具備したことを特徴とする。
かかる構成によれば、球体セルを凹部内に固着することにより、基板と球体セルの密着強度が強くなり、化学的にも安定する。また、凹部内壁を反射面とし、入射光を効率よく太陽電池の受光面に導くようにしているため、高効率で信頼性の高い太陽電池を得ることができる。
【0009】
本発明の第2は、請求項1に記載の太陽電池において、前記基板の凹部は複数個平行に並んで配置され、前記凹部の各々に、長手方向に沿って複数個の前記球体セルが一列に配列されていることを特徴とする。
かかる構成によれば、球体セルに若干の径、形状のばらつきがあっても、規則的な配列を簡単に得られる。
【0010】
本発明の第3は、請求項1に記載の太陽電池において、前記凹部の各々の底面に凹部長手方向に伸長した溝を有し、前記球体セルを前記溝に係合するように複数個の前記球体セルが一列に配列されたことを特徴とする。
かかる構成によれば、球体セルに若干の径、形状のばらつきがあっても、規則的な配列を簡単に得られ、球体セルを溝に係合することにより、基板と球体セルの密着強度がさらに強くなる。
【0011】
本発明の第4は、請求項1〜3のいずれかに記載の太陽電池において、光透過性樹脂が前記凹部に充填されたことを特徴とする。
かかる構成によれば、より強固に安定した接続が可能となり、大幅な寿命の向上を図ることができる。
【0012】
本発明の第5の半導体装置は、凹部を有する基板に、前記凹部の底面に長手方向に沿って、互いに所定の間隔を持つように形成された二列の溝を有し、前記二列の溝に係合するように複数個の球体セルが二列に配列されたことを特徴とする。
かかる構成によれば、球体セルに若干の径、形状のばらつきがあっても、規則的な配列を簡単に得られ、球体セルを凹部内の二列の溝に系合することにより、基板と球体セルの密着強度が強くなり、化学的にも安定する。
【0013】
本発明の第6の太陽電池の製造方法は、少なくとも側壁の一部が反射面を構成してなる凹部を有する基板を用意する工程と、第1導電型半導体層の表面に第2導電型半導体層が形成された複数個の球体セルを、前記基板の凹部に、各々該凹部内の前記反射面と反対側の側壁に接して、かつ長手方向に沿って一列に配列して固着する工程と、前記凹部の反射面に対向する凹部壁面側の球体セルの一部を切除する工程と、前記基板または前記基板上に設けられた導電パターンと前記球体セルの切除部分に露出した前記第2導電型半導体層とを電気的に接続する工程と、前記球体セルの前記第1導電型半導体層にコンタクトを形成する工程と、前記基板上に形成された電極と、前記第1導電型半導体層の前記コンタクトとを電気的に接続する工程とを含むことを特徴とする。
かかる方法によれば、球体セルに若干の径、形状のばらつきがあっても、規則配列が簡単に形成できる。また、基板と球体セルの密着強度が強く、化学的にも安定した太陽電池が形成できる。また、凹部内壁を反射面とし、入射光を効率よく太陽電池の受光面に導くようにしているため、高効率で信頼性の高い太陽電池を形成することが可能となる。
【0014】
本発明の第7の太陽電池の製造方法は、少なくとも側壁の一部が反射面を構成してなる複数の凹部を有し、該複数の凹部の各々の底面に凹部長手方向に伸長した溝を有する基板を用意する工程と、第1導電型半導体層の表面に第2導電型半導体層が形成された複数個の球体セルを、前記溝に係合するように、各該凹部内の前記反射面と反対側の側壁に接して、かつ長手方向に沿って一列に配列して固着する工程と、前記凹部の反射面に対向する凹部壁面側の球体セルの一部を切除する工程と、前記基板または前記基板上に設けられた導電パターンと前記球体セルの切除部分に露出した前記第2導電型半導体層とを電気的に接続する工程と、前記球体セルの前記第1導電型半導体層にコンタクトを形成する工程と、前記基板上に形成された電極と、前記第1導電型半導体層の前記コンタクトとを電気的に接続する工程とを含むことを特徴とする。
かかる方法によれば、球体セルに若干の径、形状のばらつきがあっても、規則配列が簡単に形成できる。また、基板と球体セルの密着強度がさらに強く、化学的にも安定した太陽電池が形成できる。また、凹部内壁を反射面とし、入射光を効率よく太陽電池の受光面に導くようにしているため、高効率で信頼性の高い太陽電池を形成することが可能となる。
【0015】
本発明の第8の半導体装置の製造方法は、少なくとも側壁の一部が反射面を構成してなる複数の凹部を有し、該複数の凹部の各々の底面に長手方向に沿って、互いに所定の間隔を持つように形成された二列の溝を有する基板を用意する工程と、第1導電型半導体層の表面に第2導電型半導体層が形成された球体セルを、前記二列の溝に係合するように複数個の球体セルが二列に配列するように、固着し、基板または基板上に設けられた導電パターンに電気的に接続する工程と、前記球体セルの第1導電型半導体層にコンタクトを形成する工程と、前記基板上に形成された電極と、前記第1導電型半導体層のコンタクトとを電気的に接続する工程とを含むことを特徴とする。
かかる方法によれば、球体セルに若干の径、形状のばらつきがあっても、規則配列が簡単に形成できる。また、基板と球体セルの密着強度がさらに強く、化学的にも安定した半導体装置が形成できる。
【0016】
本発明の第9は、請求項8に記載の半導体装置の製造方法において、前記球体セルの前記第1導電型半導体層にコンタクトを形成する工程において、前記球体セルの一部を除去するように研削し、前記球体セルの研削面の前記第1導電型半導体層の上にボンディングパッドを形成することによりコンタクトを形成することを特徴とする。
かかる方法によれば、球体セルの第1導電型半導体層と電極との接続をワイヤボンディング等により、容易に形成できる。
【0017】
本発明の第10は、請求項9に記載の半導体装置の製造方法において、前記球体セルの研削面と、前記基板の凸部とを、同じ高さに形成することを特徴とする。
かかる方法によれば、球体セルの研削面と基板の凸部とを、同じ高さに形成することにより、基板が導電性である場合には、絶縁フィルムを貼り付けることが容易にできる。また、同一工程で球体セルと基板の凸部とを研削することができる。
【0018】
本発明の第11は、請求項6または7に記載の太陽電池の製造方法において、前記球体セルの前記切除部分の切除面と、前記基板の凸部とを、同じ高さに形成することを特徴とする。
かかる方法によれば、球体セルの切除面と基板の凸部とを、同じ高さに形成することにより、基板が導電性である場合には、絶縁フィルムを貼り付けることが容易にできる。また、同一工程で球体セルと基板の凸部とを研削することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る太陽電池、半導体装置、太陽電池の製造方法および半導体装置の製造方法の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0020】
(第1の実施形態)
第1の実施形態に係る太陽電池は、図1に要部斜視図を示すように、絶縁性基板17表面に、内壁が反射面を構成するように形成された凹部17aを形成し、長手方向に沿って複数個の球体セルを一列に配列し、実装してなることを特徴とする。
【0021】
図2に断面概要図を示すように、p型半導体層11(第1導電型半導体層)とpn接合を形成するn型半導体層12(第2導電型半導体層)を有する球体セル10が、n型電極となる導体パターン(図示せず)が形成された絶縁性基板17の凹部17aに、導電性ペースト16によって固着され、電気的に接続されている。絶縁性樹脂基板17の凹部17aは、凹部を囲む壁面の一方に反射面17cを有している。この反射面17cは、反射光が効率良く球体セル10に対して反射するような傾斜角で形成されている。
【0022】
球体セル10は、球体の一部が削られた研削面10aを有し、この研削面10a上のp型半導体層11と、n型半導体層12との電気的に絶縁するための絶縁性樹脂14が形成されており、この上に、p型半導体層11と絶縁性樹脂基板17の凸部17b上に設けられたp型電極15とを、接続するための導電性樹脂13が形成されている。
【0023】
次に、具体的な製造方法の一例を以下、説明する。
まず、本発明で用いる球体セル10の形成方法の一例について説明する。
直径1mmのp型多結晶シリコン粒を真空中で加熱しつつ落下させ、結晶性の良好なp型多結晶シリコン球(p型半導体層)11を形成し、この表面に、フォスフィンを含むシランなどの混合ガスを用いたCVD法により、n型多結晶シリコン層(n型半導体層)12を形成する。ここでCVD工程は細いチューブ内でシリコン球を搬送しながら、所望の反応温度に加熱されたガスを供給排出することにより、薄膜形成を行うものである。
【0024】
なお、この工程は、p型多結晶シリコン粒を真空中で加熱しつつ落下させながら球状化し、p型多結晶シリコン球(p型半導体層)11を形成するとともに、落下途上で所望のガスと接触させることにより、n型多結晶シリコン層(n型半導体層)12を形成する様にすることも可能である。
【0025】
なお、n型多結晶シリコン層(n型半導体層)12の外側に、透明導電膜(例えば、ITO)スパッタリング法などにより、薄膜堆積しても良い。
さらに、透明導電膜の外側にスパッタリング法などにより、反射防止膜を形成しても良い。
【0026】
次に、上述の球体セル10を用いた太陽電池の製造方法を図3を用いて説明する。図3は、本実施の形態に係る太陽電池を製造する各工程の概略断面図である。
【0027】
図3の(a)に示すように、凹凸のある絶縁性樹脂基板17(例えば、ポリプロステレン、アクリル等)を用意する。絶縁性樹脂基板17の凹部17aは凹部を囲む壁面の一方に反射面17cを有している。凸部17b上には、太陽電池のp型電極15が形成されている。この反射面17cは、反射光が効率よく球体セル10に反射するように設定された角度で形成されている。また、反射面17cに反射率の高い金属薄膜等をコーティングすることが好ましい。
【0028】
次に、図3の(b)に示すように、p型半導体層11の表面にn型半導体層12が形成された球体セル10を、導電性ペースト16(例えば、Agペースト等)を用いて、凹凸のある絶縁性樹脂基板17の凹部17a内の反射面17cに対向する壁面に接するように固定して、規則的に並べて実装する。
【0029】
また、光透過性樹脂等を凹部17aに充填してもよい。ここで選択する光透過性樹脂は、凹部17aの内壁に形成された反射面17cからの反射光を効率良く球体セル10の受光領域に導くことができるような屈折率を持つものである必要がある。これにより、より強固に安定した接続が可能となり、大幅な寿命の向上を図ることができる。
【0030】
次に、図3の(c)に示すように、機械研磨により、p型半導体層11を露出させるため、球体セル10の反射面17cに対向する壁面側の一部を除去するように研削する。
【0031】
次に、図3の(d)に示すように、球体セル10の研削面のp型半導体層11と、n型半導体層12との電気的な絶縁をするための絶縁性樹脂14(例えば、エポキシレジン、シリコーンレジン等)を塗布する。
【0032】
次に、図3の(e)に示すように、研削により露出したp型半導体層11同士または、絶縁性樹脂基板17の凸部17b上に設けられたp型電極とを接続するため、導電性樹脂13を研削面に塗布する。あるいは、導電性樹脂13の代わりに、導電性ペースト、金属、金属クリップ、ワイヤーボンド、超微粒子等を用いてもよい。
【0033】
(第2の実施形態)
第2の実施形態に係る太陽電池は、図4に要部斜視図を示すように、金属基板27表面に、内壁が反射面を構成するように形成された凹部27aを形成し、さらに凹部27aの底面に溝28を形成し、球体セルを溝28に系合するように、複数個の球体セル10を一列に配列し、実装してなることを特徴とする。
【0034】
図5に断面概要図を示すように、p型半導体層11(第1導電型の半導体層)とpn接合を形成するn型半導体層12(第2導電型の半導体層)を有する球体セル10が、凹部27a内の溝28に系合するように、導電性ペースト26によってn型電極となる金属基板27の凹部27aに固着され、電気的に接続されている。金属基板27の凹部27aは、凹部を囲む壁面の一方に反射面27cを有している。この反射面27cは、反射光が効率良く球体セル10に対して反射するような傾斜角で形成されている。
【0035】
球体セル10は、球体の一部が削られた研削面10aを有し、この研削面10a上のp型半導体層11と、n型半導体層12との電気的に絶縁するための絶縁フィルム24が、この研削面10a上と凸部27b上にまたがるように形成されており、この絶縁フィルム24上に、太陽電池のp型電極25が形成されている。
【0036】
研削面10aのp型半導体層には、高濃度にドープされた多結晶シリコン層11bが形成され、この多結晶シリコン層11b上にボンディングパッド23が形成されており、このボンディングパッド23とp型電極25とが、ボンディングワイヤー29により接続されている。
【0037】
次に、本実施の形態に係る太陽電池の製造方法を図6を用いて説明する。図6は、本実施の形態に係る太陽電池を製造する各工程の概略断面図である。
なお、球体セル10の形成方法については第1の実施の形態で述べたとおりである。
【0038】
まず、図6の(a)に示すように、凹凸のある金属基板27(例えば、Al,Cu,SUS等)の凹部27aに、予め溝28を形成する。金属基板27の凹部27aは凹部を囲む壁面に反射面27cを有している。この反射面27cは、反射光が効率よく球体セル10に反射するように設定された角度で形成されている。また、反射面27cに金属基板27より反射率の高い金属薄膜等をコーティングしても良い。
【0039】
次に、図6の(b)に示すように、金属基板27の凹部27a内の溝28に係合するように、球体セル10を固定し、凹凸のある金属基板27の凹部27a内の反射面27cに対向する壁面に接するように固定して、規則的に並べて実装する。
【0040】
また、光透過性樹脂等を凹部27aに充填してもよい。ここで選択する光透過性樹脂は、凹部27aの内壁に形成された反射面27cからの反射光を効率良く球体セル10の受光領域に導くことができるような屈折率を持つものである必要がある。これにより、より強固に安定した接続が可能となり、大幅な寿命の向上を図ることができる。
【0041】
次に、図6の(c)に示すように、機械研磨により、p型半導体層11を露出させるように、反射面27cに対向する壁面側の球体セル10の一部を除去するように、研削し、p型半導体層の研削面10aに選択的気相成長により、高濃度にドープされた多結晶シリコン層11bを形成し、この上にボンディングパッド23を設ける。
【0042】
次に、図6の(d)に示すように、金属基板27の凸部27bと、球体セル10の研削面のp型半導体層11と、n型半導体層12との電気的な絶縁をするための絶縁フィルム24を貼り付ける。
【0043】
次に、図6の(e)に示すように、絶縁フィルム24上に、太陽電池のp型電極25を導電性フィルムまたはメッキ法で形成する。
【0044】
次に、図6の(f)に示すように、p型電極25と、ボンディングパッド23とをボンディングワイヤー29で接続する。
あるいは、ボンディングワイヤー29の代わりに、導電性ペースト、金属、金属クリップ、ワイヤーボンド、超微粒子等を用いてもよい。
【0045】
(第3の実施形態)
第3の実施形態に係る半導体装置は、図7に要部斜視図を示すように、複数の凹凸のある金属基板37の各凹部37aに球体セル10が各々の凹部内で、二列に配置・実装してなることを特徴とする。
【0046】
図8に断面概要図を示すように、p型半導体層11(第1導電型の半導体層)とpn接合を形成するn型半導体層12(第2導電型の半導体層)を有する球体セル10が、凹部37a内の二列の溝38a、38bに系合するように、導電性ペースト36によって金属基板37の凹部37aに固定されている。
【0047】
球体セル10は、球体の一部が削られた研削面10aを有し、この研削面10a上のp型半導体層11と、n型半導体層12との電気的に絶縁するための絶縁フィルム34が、この研削面10a上と凸部37b上にまたがるように形成されており、この絶縁フィルム34上に、半導体装置のp型電極35が形成されている。
【0048】
研削面10aのp型半導体層には、高濃度にドープされた多結晶シリコン層11bが形成され、この多結晶シリコン層11b上にボンディングパッド33が形成されており、このボンディングパッド33とp型電極35とが、ボンディングワイヤー33aにより接続されている。
【0049】
次に、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を図9を用いて説明する。図9は、本実施の形態に係る半導体装置を製造する各工程の概略断面図である。
なお、球体セル10の形成方法については第1の実施の形態で述べたとおりである。
【0050】
まず、図9の(a)に示すように、凹凸のある金属基板37(例えば、Al,Cu,SUS等)を用いる。凹部37a内には二列の溝38a、38bが形成されている。
【0051】
まず、図9の(b)に示すように、溝38a、38b内にそれぞれ系合するように、球体セル10を固定し、金属基板37の両側の壁面に各々接するように規則的に並べて実装する。
それぞれの列の球体セル10は図のように接触しないように配置されるが、接触させて配置しても良い。
【0052】
次に、図9の(c)に示すように、機械研磨により、p型半導体層11を露出させる。図のように、球体セル10の一部を除去するように研削し、p型半導体層の研削面10aに選択的気相成長により、高濃度にドープされた多結晶シリコン層11bを形成し、この上にボンディングパッド33を設ける。
【0053】
次に、図9の(d)に示すように、金属基板37の凸部37bと、この凸部37bを挟んだ2列の球体セル10の研削面のp型半導体層11と、n型半導体層12との電気的な絶縁をするための絶縁フィルム34を貼り付ける。
【0054】
次に、図9の(e)に示すように、絶縁フィルム34上に、p型電極35を導電性フィルムまたはメッキ法で形成する。
【0055】
次に、図9の(f)に示すように、このp型電極35と、凸部37bを挟んだ2列の球体セル10のボンディングパッド33とを、ボンディングワイヤー39でそれぞれ接続する。
あるいは、ボンディングワイヤー39の代わりに、導電性ペースト、金属、金属クリップ、ワイヤーボンド、超微粒子等を用いてもよい。
【0056】
また、凹部37a内の二列の球体セル10の一列を、第1導電型半導体層11をn型、第2導電型半導体層12をp型、とすることもできる。これにより、本半導体装置を用いた回路の直列接続が実現できる。
【0057】
以上の各実施形態において、第1導電型をp型、第2導電型をn型として、説明を行うが、第1導電型をn型、第2導電型をp型としても同様に製造できる。 また、p型多結晶を球状基板とする球体セルを用いたが、p型単結晶またはp型アモルファスシリコンなどを用いても良い。
【0058】
なお、前記第1および第2の実施形態では、太陽電池について説明したが、発光素子にも適用可能である。すなわち、球体セルとして発光ダイオードなどの発光素子を使用し、凹部に、前記発光素子からの光を効率よく前方に導くことができるように構成された反射面を形成することにより、発光効率の極めて高い発光素子を得ることが可能となる。
【0059】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明に係る太陽電池、半導体装置、太陽電池の製造方法および半導体装置の製造方法によれば、球体セルを凹部内に固着することにより、基板と球体セルの密着強度が強くなり、化学的にも安定しているため、製品の長寿命化が図れる。
また、凹部内壁を反射面とし、入射光を効率よく太陽電池の受光面に導くようにしているため、受光効率の向上が図れ、高効率で信頼性の高い太陽電池を得ることができる。
また、凹凸のある基板の凹部に、長手方向に沿って複数個の球体セルが一列に配列されているため、球体セルに若干の径、形状のばらつきがあっても、規則的な配列を簡単に得られ、さらに、凹部に溝を設けることにより、より規則配列の簡略化および、基板と球体セルの密着強度を強くできる。
また、回路の直列・並列の切り替え接続が容易であるため、出力コントロールの簡略化が図れる。
さらに、製造プロセスの簡略化が図れるため、コスト削減ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の実施形態に係る太陽電池の要部斜視図である。
【図2】 第1の実施形態に係る太陽電池を説明する断面概要図である。
【図3】 第1の実施形態に係る太陽電池の製造方法の製造工程(a)〜(e)を説明する断面概要図である。
【図4】 第2の実施形態に係る太陽電池の要部斜視図である。
【図5】 第2の実施形態に係る太陽電池を説明する断面概要図である。
【図6】 第2の実施形態に係る太陽電池の製造方法の製造工程(a)〜(f)を説明する断面概要図である。
【図7】 第3の実施形態に係る半導体装置の要部斜視図である。
【図8】 第3の実施形態に係る半導体装置を説明する断面概要図である。
【図9】 第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法の製造工程(a)〜(f)を説明する断面概要図である。
【図10】 従来の太陽電池を説明する断面概要図である。
【符号の説明】
10 球体セル
10a 研削面
11b 多結晶シリコン層
11 第1導電型半導体層
12 第2導電型半導体層
13 導電性樹脂
14 絶縁性樹脂
15、25、35 p型電極
16、26、36 導電性ペースト
17 絶縁性樹脂基板
17a、27a、37a 凹部
17b、27b、37b 凸部
17c、27c、37c 反射面
23、33 ボンディングパッド
24、34 絶縁フィルム
27、37 金属基板(n型電極)
28、38a、38b 溝
29、39 ボンディングワイヤー
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a solar cell, a semiconductor device, a method for manufacturing a solar cell, and a method for manufacturing a semiconductor device, and particularly relates to a solar cell using a spherical cell, a semiconductor device, a method for manufacturing a solar cell, and a method for manufacturing a semiconductor device.
[0002]
[Prior art]
An internal electric field is generated at the pn junction portion of the semiconductor. When light is applied to the semiconductor to generate an electron-hole pair, the generated electron and hole are separated by the internal electric field, and the electron is positively connected to the n side. The holes are collected on the p side, and when a load is connected to the outside, a current flows from the p side to the n side. Utilizing this effect, solar cells are being put to practical use as elements that convert light energy into electrical energy.
[0003]
In recent years, a technique for manufacturing a semiconductor element by forming a circuit pattern on a spherical semiconductor (Ball Semiconductor) having a diameter of 1 mm or less such as single crystal or polycrystalline silicon has been developed.
[0004]
As one of them, a method for manufacturing a solar array in which a large number of semiconductor particles are connected using aluminum foil has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 6-13633). In this method, as shown in FIG. 10, semiconductor particles 207 having an n-type skin portion and a p-type interior are arranged so as to protrude from both sides of the aluminum foil 201 in the opening of the aluminum foil, and the skin portion 209 on one side is removed. Then, the insulating layer 221 is formed. Next, a part of the p-type interior 211 and the insulating layer 221 thereon are removed, and the second aluminum foil 219 is bonded to the removed region 217. The flat region 217 provides good ohmic contact with the second aluminum foil 219 serving as a conductive portion.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a method, there is a limit to the high-density arrangement, and positioning on the aluminum foil is difficult, and particularly when a large number of semiconductor particles are mounted, workability is poor. It is difficult to obtain a regular arrangement because it is easily affected by variations in diameter and shape.
Moreover, there existed a problem in the adhesive strength of a board | substrate (aluminum foil) and a semiconductor particle, and stability of a junction part.
In addition, for the formation of the electrodes, contact terminals to both the first conductivity type skin and the second conductivity type are necessary. However, reliable contact terminals can be formed without reducing the light receiving area. Therefore, there is a problem that the light receiving efficiency deteriorates.
[0006]
Furthermore, in order to perform stable mounting, it is necessary to improve the adhesion between the semiconductor particles and the substrate. Therefore, when the adhesion area is increased, there is a problem that the light receiving area decreases.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and is a solar cell that is stable and has high light receiving efficiency, can easily obtain a regular arrangement, and has high adhesion strength between a substrate and semiconductor particles. An object of the present invention is to provide a semiconductor device, a method for manufacturing a solar cell, and a method for manufacturing a semiconductor device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The first solar cell of the present invention has a substrate having a concave portion in which at least a part of a side wall constitutes a reflective surface, and is opposite to the reflective surface in the concave portion so as to receive reflected light from the reflective surface. And a spherical cell that is fixed in contact with the side wall on the side and that is partially cut away on the side of the concave wall surface facing the reflecting surface of the concave .
According to such a configuration, by fixing the spherical cell in the recess, the adhesion strength between the substrate and the spherical cell is increased and is chemically stable. Further, since the inner wall of the recess is used as a reflection surface, and incident light is efficiently guided to the light receiving surface of the solar cell, a highly efficient and highly reliable solar cell can be obtained.
[0009]
The second of the present invention, in the solar cell according to claim 1, the recess of the substrate are arranged side by side in plurality in parallel to each of the recesses, a plurality of the spherical cells along a longitudinal direction one column It is arranged in order.
According to such a configuration, a regular arrangement can be easily obtained even if the spherical cells have some variation in diameter and shape.
[0010]
The third of the present invention is the solar cell according to claim 1, having a groove extending in the recess longitudinal direction on the bottom surface of each of the recesses, a plurality to engage said spherical cells into the groove the spherical cells is characterized in that it is arranged in a row.
According to such a configuration, even if there is a slight variation in the diameter and shape of the spherical cells, a regular arrangement can be easily obtained, and the adhesion strength between the substrate and the spherical cells can be increased by engaging the spherical cells with the grooves. It becomes even stronger.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, in the solar cell according to any one of the first to third aspects, the concave portion is filled with a light transmissive resin.
According to such a configuration, a stronger and more stable connection is possible, and a significant improvement in life can be achieved.
[0012]
A fifth semiconductor device of the present invention has two rows of grooves formed in a substrate having recesses on the bottom surface of the recesses along the longitudinal direction so as to have a predetermined distance from each other. A plurality of spherical cells are arranged in two rows so as to engage with the grooves.
According to such a configuration, even if the spherical cells have a slight variation in diameter and shape, a regular arrangement can be easily obtained, and by combining the spherical cells with the two rows of grooves in the recesses, The adhesion strength of the spherical cell is increased and it is chemically stable.
[0013]
According to a sixth method of manufacturing a solar cell of the present invention, a step of preparing a substrate having a concave portion in which at least a part of a side wall constitutes a reflecting surface, and a second conductive semiconductor on the surface of the first conductive semiconductor layer Fixing a plurality of spherical cells formed with layers to the recesses of the substrate in contact with the side wall opposite to the reflecting surface in the recesses and arranged in a line along the longitudinal direction; A step of cutting a part of the spherical cell on the concave wall surface facing the reflecting surface of the concave, and the second conductive exposed at the cut pattern of the substrate or the conductive pattern provided on the substrate and the spherical cell. Electrically connecting a type semiconductor layer, a step of forming a contact on the first conductive type semiconductor layer of the spherical cell, an electrode formed on the substrate, and the first conductive type semiconductor layer Electrically connecting the contacts; Characterized in that it contains.
According to this method, a regular array can be easily formed even if the spherical cells have a slight variation in diameter and shape. Moreover, the adhesion strength between the substrate and the spherical cell is strong, and a chemically stable solar cell can be formed. In addition, since the inner wall of the recess is used as a reflection surface, and incident light is efficiently guided to the light receiving surface of the solar cell, a highly efficient and reliable solar cell can be formed.
[0014]
The seventh method for manufacturing a solar cell according to the present invention has a plurality of recesses in which at least a part of the side wall constitutes a reflection surface, and a groove extending in the recess longitudinal direction on the bottom surface of each of the plurality of recesses And a plurality of spherical cells each having a second conductivity type semiconductor layer formed on the surface of the first conductivity type semiconductor layer, and each of the recesses in each of the recesses is engaged with the groove. A step of adhering to the side wall opposite to the reflection surface and arranging in a line along the longitudinal direction, and a step of cutting off a part of the spherical cell on the concave wall surface facing the reflection surface of the concave portion; Electrically connecting the substrate or the conductive pattern provided on the substrate and the second conductive semiconductor layer exposed in the cut portion of the spherical cell; and the first conductive semiconductor layer of the spherical cell Forming a contact on the substrate and an electrode formed on the substrate Characterized in that it comprises the step of electrically connecting the contacts of the first conductivity type semiconductor layer.
According to this method, a regular array can be easily formed even if the spherical cells have a slight variation in diameter and shape. Moreover, the adhesion strength between the substrate and the spherical cell is further increased, and a chemically stable solar cell can be formed. In addition, since the inner wall of the recess is used as a reflection surface, and incident light is efficiently guided to the light receiving surface of the solar cell, a highly efficient and reliable solar cell can be formed.
[0015]
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a plurality of recesses each having at least a part of a side wall forming a reflective surface; And a step of preparing a substrate having two rows of grooves formed so as to have a distance between the first conductive type semiconductor layer and a spherical cell having a second conductive type semiconductor layer formed on the surface of the first conductive type semiconductor layer. as a plurality of spherical cells into engagement are arranged in two rows, fixed to a step of electrically connecting to the conductive pattern provided on a substrate or on a substrate, a first conductivity type of the spherical cells The method includes a step of forming a contact in a semiconductor layer, and a step of electrically connecting an electrode formed on the substrate and a contact of the first conductivity type semiconductor layer.
According to this method, a regular array can be easily formed even if the spherical cells have a slight variation in diameter and shape. In addition, it is possible to form a semiconductor device that has a stronger adhesion strength between the substrate and the spherical cell and is chemically stable.
[0016]
Ninth present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, in the step of forming a contact to the first conductive semiconductor layer of the spherical cells, so as to remove a portion of the spherical body cells ground, and forming a contact by forming a bonding pad on the first conductive type semiconductor layer of the grinding surface of the spherical body cells.
According to this method, the connection between the first conductive semiconductor layer of the spherical cell and the electrode can be easily formed by wire bonding or the like.
[0017]
According to a tenth aspect of the present invention, in the semiconductor device manufacturing method according to the ninth aspect, the ground surface of the spherical cell and the convex portion of the substrate are formed at the same height.
According to this method, when the ground surface of the spherical cell and the convex portion of the substrate are formed at the same height, the insulating film can be easily attached when the substrate is conductive. Further, the spherical cell and the convex portion of the substrate can be ground in the same process.
[0018]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the method for manufacturing a solar cell according to claim 6 or 7, the cut surface of the cut portion of the spherical cell and the convex portion of the substrate are formed at the same height. Features.
According to this method, when the cut surface of the spherical cell and the convex portion of the substrate are formed at the same height, the insulating film can be easily pasted when the substrate is conductive. Further, the spherical cell and the convex portion of the substrate can be ground in the same process.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a solar cell, a semiconductor device, a method for manufacturing a solar cell, and a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0020]
(First embodiment)
In the solar cell according to the first embodiment, as shown in a perspective view of a main part in FIG. 1, a concave portion 17a is formed on the surface of the insulating substrate 17 so that the inner wall forms a reflecting surface, and the longitudinal direction A plurality of spherical cells are arranged in a line along and mounted.
[0021]
As shown in a schematic cross-sectional view in FIG. 2, a spherical cell 10 having an n-type semiconductor layer 12 (second conductivity type semiconductor layer) that forms a pn junction with a p-type semiconductor layer 11 (first conductivity type semiconductor layer) includes: The conductive paste 16 is fixed and electrically connected to the concave portion 17a of the insulating substrate 17 on which a conductor pattern (not shown) to be an n-type electrode is formed. The recess 17a of the insulating resin substrate 17 has a reflection surface 17c on one of the wall surfaces surrounding the recess. The reflection surface 17c is formed at an inclination angle such that the reflected light is efficiently reflected from the spherical cell 10.
[0022]
The sphere cell 10 has a ground surface 10a in which a part of the sphere is cut, and an insulating resin for electrically insulating the p-type semiconductor layer 11 and the n-type semiconductor layer 12 on the ground surface 10a. The conductive resin 13 for connecting the p-type semiconductor layer 11 and the p-type electrode 15 provided on the convex portion 17b of the insulating resin substrate 17 is formed thereon. Yes.
[0023]
Next, an example of a specific manufacturing method will be described below.
First, an example of a method for forming the spherical cell 10 used in the present invention will be described.
A p-type polycrystalline silicon particle having a diameter of 1 mm is dropped while being heated in a vacuum to form a p-type polycrystalline silicon sphere (p-type semiconductor layer) 11 having good crystallinity, and silane containing phosphine is formed on the surface. An n-type polycrystalline silicon layer (n-type semiconductor layer) 12 is formed by a CVD method using the above mixed gas. Here, in the CVD process, a thin film is formed by supplying and discharging a gas heated to a desired reaction temperature while carrying a silicon sphere in a thin tube.
[0024]
In this step, the p-type polycrystalline silicon grains are spheroidized while being heated and dropped in vacuum to form a p-type polycrystalline silicon sphere (p-type semiconductor layer) 11 and a desired gas in the course of dropping. It is also possible to form an n-type polycrystalline silicon layer (n-type semiconductor layer) 12 by contacting them.
[0025]
A thin film may be deposited outside the n-type polycrystalline silicon layer (n-type semiconductor layer) 12 by a transparent conductive film (for example, ITO) sputtering method or the like.
Further, an antireflection film may be formed outside the transparent conductive film by sputtering or the like.
[0026]
Next, the manufacturing method of the solar cell using the above-mentioned spherical cell 10 is demonstrated using FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of each step of manufacturing the solar cell according to the present embodiment.
[0027]
As shown in FIG. 3A, an uneven insulating resin substrate 17 (for example, polyprosterene, acrylic, etc.) is prepared. The recess 17a of the insulating resin substrate 17 has a reflection surface 17c on one of the wall surfaces surrounding the recess. A p-type electrode 15 of a solar cell is formed on the convex portion 17b. The reflection surface 17c is formed at an angle set so that the reflected light is efficiently reflected by the spherical cell 10. Moreover, it is preferable to coat the reflective surface 17c with a metal thin film having a high reflectance.
[0028]
Next, as shown in FIG. 3B, the spherical cell 10 in which the n-type semiconductor layer 12 is formed on the surface of the p-type semiconductor layer 11 is replaced with a conductive paste 16 (for example, Ag paste). The insulating resin substrate 17 having unevenness is fixed so as to be in contact with the wall surface facing the reflecting surface 17c in the concave portion 17a, and is regularly arranged and mounted.
[0029]
Further, the concave portion 17a may be filled with a light transmissive resin or the like. The light-transmitting resin selected here needs to have a refractive index that can efficiently guide the reflected light from the reflecting surface 17c formed on the inner wall of the concave portion 17a to the light receiving region of the spherical cell 10. is there. As a result, a stronger and more stable connection is possible, and the life can be significantly improved.
[0030]
Next, as shown in FIG. 3 (c), in order to expose the p-type semiconductor layer 11 by mechanical polishing, grinding is performed so as to remove a part of the wall surface facing the reflecting surface 17c of the spherical cell 10. .
[0031]
Next, as shown in FIG. 3D, an insulating resin 14 (for example, for electrically insulating the p-type semiconductor layer 11 and the n-type semiconductor layer 12 on the ground surface of the spherical cell 10). Apply epoxy resin, silicone resin, etc.
[0032]
Next, as shown in FIG. 3E, the p-type semiconductor layers 11 exposed by grinding or the p-type electrodes provided on the convex portions 17b of the insulating resin substrate 17 are connected to each other. Resin 13 is applied to the ground surface. Alternatively, instead of the conductive resin 13, a conductive paste, metal, metal clip, wire bond, ultrafine particle, or the like may be used.
[0033]
(Second Embodiment)
In the solar cell according to the second embodiment, as shown in a perspective view of a main part in FIG. 4, a concave portion 27a is formed on the surface of the metal substrate 27 so that the inner wall forms a reflecting surface, and the concave portion 27a is further formed. A plurality of spherical cells 10 are arranged in a line and mounted so that a groove 28 is formed on the bottom surface of the substrate and the spherical cells are aligned with the groove 28.
[0034]
As shown in a schematic cross-sectional view in FIG. 5, a spherical cell 10 having a p-type semiconductor layer 11 (first conductivity type semiconductor layer) and an n-type semiconductor layer 12 (second conductivity type semiconductor layer) forming a pn junction. Is fixed to and electrically connected to the recess 27a of the metal substrate 27 to be an n-type electrode by the conductive paste 26 so as to be aligned with the groove 28 in the recess 27a. The concave portion 27a of the metal substrate 27 has a reflective surface 27c on one of the wall surfaces surrounding the concave portion. The reflection surface 27c is formed at an inclination angle such that the reflected light is efficiently reflected from the spherical cell 10.
[0035]
The spherical cell 10 has a ground surface 10a in which a part of the spherical body is cut, and an insulating film 24 for electrically insulating the p-type semiconductor layer 11 and the n-type semiconductor layer 12 on the ground surface 10a. However, the p-type electrode 25 of the solar cell is formed on the insulating film 24. The p-type electrode 25 of the solar cell is formed on the ground surface 10a and the convex portion 27b.
[0036]
A heavily doped polycrystalline silicon layer 11b is formed on the p-type semiconductor layer of the ground surface 10a, and a bonding pad 23 is formed on the polycrystalline silicon layer 11b. The electrode 25 is connected by a bonding wire 29.
[0037]
Next, a method for manufacturing the solar cell according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of each step of manufacturing the solar cell according to the present embodiment.
The method for forming the spherical cell 10 is as described in the first embodiment.
[0038]
First, as shown in FIG. 6A, a groove 28 is formed in advance in a concave portion 27a of a metal substrate 27 having irregularities (for example, Al, Cu, SUS, etc.). The recess 27a of the metal substrate 27 has a reflection surface 27c on the wall surface surrounding the recess. The reflection surface 27c is formed at an angle set so that the reflected light is efficiently reflected by the spherical cell 10. The reflective surface 27c may be coated with a metal thin film having a higher reflectance than the metal substrate 27.
[0039]
Next, as shown in FIG. 6B, the spherical cell 10 is fixed so as to be engaged with the groove 28 in the concave portion 27a of the metal substrate 27, and the reflection in the concave portion 27a of the metal substrate 27 having unevenness. It is fixed so as to be in contact with the wall surface facing the surface 27c, and is regularly arranged and mounted.
[0040]
Further, the concave portion 27a may be filled with a light transmissive resin or the like. The light-transmitting resin selected here needs to have a refractive index that can efficiently guide the reflected light from the reflecting surface 27c formed on the inner wall of the recess 27a to the light receiving region of the spherical cell 10. is there. As a result, a stronger and more stable connection is possible, and the life can be significantly improved.
[0041]
Next, as shown in FIG. 6C, a part of the spherical cell 10 on the wall surface facing the reflecting surface 27c is removed by mechanical polishing so that the p-type semiconductor layer 11 is exposed. The polycrystalline silicon layer 11b which is heavily doped is formed by selective vapor deposition on the ground surface 10a of the p-type semiconductor layer, and the bonding pad 23 is provided thereon.
[0042]
Next, as shown in FIG. 6D, the protrusion 27 b of the metal substrate 27, the p-type semiconductor layer 11 on the ground surface of the spherical cell 10, and the n-type semiconductor layer 12 are electrically insulated. An insulating film 24 is attached.
[0043]
Next, as shown in FIG. 6E, a p-type electrode 25 of a solar cell is formed on the insulating film 24 by a conductive film or a plating method.
[0044]
Next, as shown in FIG. 6F, the p-type electrode 25 and the bonding pad 23 are connected by the bonding wire 29.
Alternatively, instead of the bonding wire 29, a conductive paste, metal, metal clip, wire bond, ultrafine particle, or the like may be used.
[0045]
(Third embodiment)
In the semiconductor device according to the third embodiment, as shown in a perspective view of a main part in FIG. 7, spherical cells 10 are arranged in two rows in each recess 37a of each recess 37a of a metal substrate 37 having a plurality of recesses and projections. -It is characterized by being mounted.
[0046]
As shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 8, a spherical cell 10 having an n-type semiconductor layer 12 (second conductivity type semiconductor layer) forming a pn junction with a p-type semiconductor layer 11 (first conductivity type semiconductor layer). Are fixed to the recesses 37a of the metal substrate 37 by the conductive paste 36 so as to be aligned with the two rows of grooves 38a, 38b in the recesses 37a.
[0047]
The spherical cell 10 has a ground surface 10a in which a part of the spherical body is cut, and an insulating film 34 for electrically insulating the p-type semiconductor layer 11 and the n-type semiconductor layer 12 on the ground surface 10a. However, the p-type electrode 35 of the semiconductor device is formed on the insulating film 34. The p-type electrode 35 of the semiconductor device is formed on the ground surface 10a and the projection 37b.
[0048]
A heavily doped polycrystalline silicon layer 11b is formed on the p-type semiconductor layer of the ground surface 10a, and a bonding pad 33 is formed on the polycrystalline silicon layer 11b. The electrode 35 is connected by a bonding wire 33a.
[0049]
Next, a method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of each step of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment.
The method for forming the spherical cell 10 is as described in the first embodiment.
[0050]
First, as shown in FIG. 9A, an uneven metal substrate 37 (for example, Al, Cu, SUS, etc.) is used. Two rows of grooves 38a and 38b are formed in the recess 37a.
[0051]
First, as shown in FIG. 9B, the spherical cells 10 are fixed so as to be engaged in the grooves 38a and 38b, respectively, and regularly arranged so as to be in contact with the wall surfaces on both sides of the metal substrate 37. To do.
The spherical cells 10 in each row are arranged so as not to contact as shown in the figure, but may be arranged so as to contact each other.
[0052]
Next, as shown in FIG. 9C, the p-type semiconductor layer 11 is exposed by mechanical polishing. As shown in the figure, grinding is performed so as to remove a part of the spherical cell 10, and a highly doped polycrystalline silicon layer 11b is formed on the ground surface 10a of the p-type semiconductor layer by selective vapor deposition, A bonding pad 33 is provided thereon.
[0053]
Next, as shown in FIG. 9 (d), the projection 37b of the metal substrate 37, the p-type semiconductor layer 11 on the ground surface of the two rows of spherical cells 10 sandwiching the projection 37b, and the n-type semiconductor An insulating film 34 for electrically insulating the layer 12 is attached.
[0054]
Next, as shown in FIG. 9E, a p-type electrode 35 is formed on the insulating film 34 by a conductive film or a plating method.
[0055]
Next, as shown in FIG. 9 (f), the p-type electrode 35 and the bonding pads 33 of the two rows of spherical cells 10 sandwiching the convex portions 37 b are connected by bonding wires 39.
Alternatively, instead of the bonding wire 39, a conductive paste, metal, metal clip, wire bond, ultrafine particle, or the like may be used.
[0056]
In addition, in one row of the spherical cells 10 in the recess 37a, the first conductive semiconductor layer 11 may be n-type and the second conductive semiconductor layer 12 may be p-type. Thereby, the series connection of the circuit using this semiconductor device is realizable.
[0057]
In each of the above embodiments, the first conductivity type is assumed to be p-type and the second conductivity type is assumed to be n-type. However, the first conductivity type can be similarly manufactured even if the second conductivity type is assumed to be p-type. . Moreover, although the spherical cell which uses a p-type polycrystal as a spherical substrate was used, you may use a p-type single crystal or p-type amorphous silicon.
[0058]
Although the solar cell has been described in the first and second embodiments, it can also be applied to a light emitting element. That is, by using a light emitting element such as a light emitting diode as a spherical cell and forming a reflective surface in the recess so that light from the light emitting element can be efficiently guided forward, the light emitting efficiency is extremely high. A high light emitting element can be obtained.
[0059]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the solar cell, the semiconductor device, the method for manufacturing the solar cell, and the method for manufacturing the semiconductor device according to the present invention, the adhesion strength between the substrate and the sphere cell is secured by fixing the sphere cell in the recess. Since it is strong and chemically stable, the product life can be extended.
In addition, since the inner wall of the recess is used as a reflection surface, and incident light is efficiently guided to the light receiving surface of the solar cell, the light receiving efficiency can be improved, and a highly efficient and highly reliable solar cell can be obtained.
In addition, since a plurality of spherical cells are arranged in a line along the longitudinal direction in the concave portion of the substrate with unevenness, even if the spherical cells have a slight variation in diameter and shape, a regular arrangement is easy. Further, by providing a groove in the recess, the regular arrangement can be simplified and the adhesion strength between the substrate and the spherical cell can be increased.
In addition, since it is easy to switch between series and parallel circuits, output control can be simplified.
Furthermore, since the manufacturing process can be simplified, the cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a main part of a solar cell according to a first embodiment.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating the solar cell according to the first embodiment.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating manufacturing steps (a) to (e) of the method for manufacturing the solar cell according to the first embodiment.
FIG. 4 is a perspective view of a main part of a solar cell according to a second embodiment.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating a solar cell according to a second embodiment.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating manufacturing steps (a) to (f) of a method for manufacturing a solar cell according to a second embodiment.
FIG. 7 is a perspective view of relevant parts of a semiconductor device according to a third embodiment.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to a third embodiment.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view illustrating manufacturing steps (a) to (f) of a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view illustrating a conventional solar cell.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Spherical cell 10a Ground surface 11b Polycrystalline silicon layer 11 1st conductivity type semiconductor layer 12 2nd conductivity type semiconductor layer 13 Conductive resin 14 Insulation resin 15, 25, 35 P-type electrode 16, 26, 36 Conductive paste 17 Insulating resin substrate 17a, 27a, 37a Concave portion 17b, 27b, 37b Convex portion 17c, 27c, 37c Reflective surface 23, 33 Bonding pad 24, 34 Insulating film 27, 37 Metal substrate (n-type electrode)
28, 38a, 38b Groove 29, 39 Bonding wire

Claims (11)

少なくとも側壁の一部が反射面を構成してなる凹部を有する基板と、前記反射面からの反射光を受光できるように前記凹部内の前記反射面と反対側の側壁に接して固着され、かつ前記凹部の反射面に対向する凹部壁面側の一部が切除されている球体セルと、を具備したことを特徴とする太陽電池。A substrate having a concave portion in which at least a part of the side wall constitutes a reflective surface , and fixed to a side wall opposite to the reflective surface in the concave portion so as to receive reflected light from the reflective surface ; and A solar cell comprising: a spherical cell in which a part of the concave wall surface facing the reflective surface of the concave part is cut off . 前記基板の凹部は複数個平行に並んで配置され、前記凹部の各々に、長手方向に沿って複数個の前記球体セルが一列に配列されていることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。  2. The sun according to claim 1, wherein a plurality of concave portions of the substrate are arranged in parallel, and a plurality of the spherical cells are arranged in a row along the longitudinal direction in each of the concave portions. battery. 前記凹部の各々の底面に凹部長手方向に伸長した溝を有し、前記球体セルを前記溝に係合するように複数個の前記球体セルが一列に配列されたことを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。  The groove has a groove extending in the longitudinal direction of the concave portion on the bottom surface of each of the concave portions, and a plurality of the spherical cells are arranged in a row so as to engage the spherical cells with the groove. 1. The solar cell according to 1. 光透過性樹脂が前記凹部に充填されたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の太陽電池。  The solar cell according to claim 1, wherein the concave portion is filled with a light transmissive resin. 凹部を有する基板に、前記凹部の底面に長手方向に沿って、互いに所定の間隔を持つように形成された二列の溝を有し、前記二列の溝に係合するように複数個の球体セルが二列に配列されたことを特徴とする半導体装置。  A substrate having a recess has two rows of grooves formed at predetermined intervals along the longitudinal direction on the bottom surface of the recess, and a plurality of grooves are engaged with the two rows of grooves. A semiconductor device comprising spherical cells arranged in two rows. 少なくとも側壁の一部が反射面を構成してなる凹部を有する基板を用意する工程と、
第1導電型半導体層の表面に第2導電型半導体層が形成された複数個の球体セルを、前記基板の凹部に、各々該凹部内の前記反射面と反対側の側壁に接して、かつ長手方向に沿って一列に配列して固着する工程と、
前記凹部の反射面に対向する凹部壁面側の球体セルの一部を切除する工程と、
前記基板または前記基板上に設けられた導電パターンと前記球体セルの切除部分に露出した前記第2導電型半導体層とを電気的に接続する工程と、
前記球体セルの前記第1導電型半導体層にコンタクトを形成する工程と、
前記基板上に形成された電極と、前記第1導電型半導体層の前記コンタクトとを電気的に接続する工程とを含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
Preparing a substrate having a concave portion in which at least a part of the side wall constitutes a reflecting surface;
A plurality of spherical cells each having a second conductivity type semiconductor layer formed on the surface of the first conductivity type semiconductor layer, in contact with the concave portion of the substrate, respectively, on the side wall opposite to the reflecting surface in the concave portion; Arranging and fixing in a line along the longitudinal direction;
A step of excising a part of the spherical cell on the concave wall surface facing the reflective surface of the concave;
Electrically connecting the substrate or the conductive pattern provided on the substrate and the second conductive semiconductor layer exposed in the cut portion of the spherical cell;
Forming a contact on the first conductive semiconductor layer of the spherical cell;
A method for manufacturing a solar cell, comprising: electrically connecting an electrode formed on the substrate and the contact of the first conductive semiconductor layer.
少なくとも側壁の一部が反射面を構成してなる複数の凹部を有し、該複数の凹部の各々の底面に凹部長手方向に伸長した溝を有する基板を用意する工程と、
第1導電型半導体層の表面に第2導電型半導体層が形成された複数個の球体セルを、前記溝に係合するように、各該凹部内の前記反射面と反対側の側壁に接して、かつ長手方向に沿って一列に配列して固着する工程と、
前記凹部の反射面に対向する凹部壁面側の球体セルの一部を切除する工程と、
前記基板または前記基板上に設けられた導電パターンと前記球体セルの切除部分に露出した前記第2導電型半導体層とを電気的に接続する工程と、
前記球体セルの前記第1導電型半導体層にコンタクトを形成する工程と、
前記基板上に形成された電極と、前記第1導電型半導体層の前記コンタクトとを電気的に接続する工程とを含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
Preparing a substrate having a plurality of recesses in which at least a part of the side wall constitutes a reflecting surface, and having a groove extending in the longitudinal direction of the recesses on the bottom surface of each of the plurality of recesses;
A plurality of spherical cells each having a second conductivity type semiconductor layer formed on the surface of the first conductivity type semiconductor layer are in contact with a side wall opposite to the reflecting surface in each recess so as to engage with the groove. And aligning and fixing in a line along the longitudinal direction;
A step of excising a part of the spherical cell on the concave wall surface facing the reflective surface of the concave;
Electrically connecting the substrate or the conductive pattern provided on the substrate and the second conductive semiconductor layer exposed in the cut portion of the spherical cell;
Forming a contact on the first conductive semiconductor layer of the spherical cell;
A method for manufacturing a solar cell, comprising: electrically connecting an electrode formed on the substrate and the contact of the first conductive semiconductor layer.
少なくとも側壁の一部が反射面を構成してなる複数の凹部を有し、該複数の凹部の各々の底面に長手方向に沿って、互いに所定の間隔を持つように形成された二列の溝を有する基板を用意する工程と、
第1導電型半導体層の表面に第2導電型半導体層が形成された球体セルを、前記二列の溝に係合するように複数個の球体セルが二列に配列するように、固着し、基板または基板上に設けられた導電パターンに電気的に接続する工程と、
前記球体セルの第1導電型半導体層にコンタクトを形成する工程と、
前記基板上に形成された電極と、前記第1導電型半導体層のコンタクトとを電気的に接続する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Two rows of grooves each having a plurality of recesses in which at least a part of the side wall constitutes a reflecting surface, and having a predetermined interval along the longitudinal direction on the bottom surface of each of the plurality of recesses Preparing a substrate having
A spherical cell having a second conductive type semiconductor layer formed on the surface of the first conductive type semiconductor layer is fixed so that a plurality of spherical cells are arranged in two rows so as to engage with the two rows of grooves. Electrically connecting to a substrate or a conductive pattern provided on the substrate;
Forming a contact on the first conductive type semiconductor layer of the spherical cell;
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: electrically connecting an electrode formed on the substrate and a contact of the first conductivity type semiconductor layer.
前記球体セルの前記第1導電型半導体層にコンタクトを形成する工程において、前記球体セルの一部を除去するように研削し、前記球体セルの研削面の前記第1導電型半導体層の上にボンディングパッドを形成することによりコンタクトを形成することを特徴とする請求項8に記載の半導体装置の製造方法。  In the step of forming a contact on the first conductive type semiconductor layer of the spherical cell, grinding is performed so as to remove a part of the spherical cell, and the ground surface of the spherical cell is formed on the first conductive type semiconductor layer. 9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the contact is formed by forming a bonding pad. 前記球体セルの研削面と、前記基板の凸部とを、同じ高さに形成することを特徴とする請求項9に記載の半導体装置の製造方法。  The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the ground surface of the spherical cell and the convex portion of the substrate are formed at the same height. 前記球体セルの前記切除部分の切除面と、前記基板の凸部とを、同じ高さに形成することを特徴とする請求項6または7に記載の太陽電池の製造方法。  The method for manufacturing a solar cell according to claim 6 or 7, wherein the cut surface of the cut portion of the spherical cell and the convex portion of the substrate are formed at the same height.
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