專利名稱：受光或發(fā)光用半導(dǎo)體模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于受光或發(fā)光用半導(dǎo)體模塊，使具備有受光或發(fā)光功能的多 個球狀半導(dǎo)體組件電性地串聯(lián)連接和并聯(lián)連接，用來達(dá)成高輸出化。
背景技術(shù)：
本案發(fā)明人提案有如W098/15983號公報(bào)所示的半導(dǎo)體組件，具有互相 面對的正負(fù)電極成為包夾具有受光或發(fā)光功能的球狀半導(dǎo)體組件的中心，也 提案有太陽電池模塊，其構(gòu)造是設(shè)有多根用來串聯(lián)連接多個半導(dǎo)體組件者， 將該等多個半導(dǎo)體組件埋沒在合成樹脂材料之中。在該太陽電池模塊中，半 導(dǎo)體組件為球狀，在表層部形成有球面狀的pn接面，正負(fù)電極被設(shè)在用以 形成pn接面的p型區(qū)域和n型區(qū)域的各個表面的中心部。
本案發(fā)明人提案有太陽電池模塊，如WO02/35612號公報(bào)、WO02/35613 號公報(bào)、WO03/017382號公報(bào)所示，其構(gòu)造是將上述球狀半導(dǎo)體組件配置成 為多列多行，各列半導(dǎo)體組件利用焊劑或?qū)щ娦越又鴦┻M(jìn)行與導(dǎo)電構(gòu)件并聯(lián) 連接，各行半導(dǎo)體組件利用焊劑與引線構(gòu)件串聯(lián)連接，將該等埋入到合成樹 脂材料中。
本案發(fā)明人更提案有半導(dǎo)體模塊，其構(gòu)造是如WO03/036731號公報(bào)所 示的具有受光或發(fā)光功能的半導(dǎo)體模塊，將多個半導(dǎo)體組件埋入到合成樹脂 材料中。
近年來對于大氣污染、地球溫室效應(yīng)等環(huán)保問題和石化燃料枯竭問題， 增加作為可再生綠色能源的太陽電池的利用增大。從節(jié)省能源、節(jié)省資源的 觀點(diǎn)來看，作為照明光源的發(fā)光二極管的利用也一直增加。減少材料資源和 制造時所消耗能量的必要性也變高。
專利文獻(xiàn)l: W098/15983號公報(bào)
專利文獻(xiàn)2: WO02/35612號公報(bào)
專利文獻(xiàn)3: WO02/35613號公報(bào)
專利文獻(xiàn)4: WO03/017382號公報(bào) 專利文獻(xiàn)5: WO03/036731號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
在現(xiàn)有技術(shù)的太陽電池模塊和發(fā)光二極管顯示器中，所采用的模塊其構(gòu) 造是利用焊劑或?qū)щ娦越又鴦┑葘⒍鄠€粒狀的半導(dǎo)體組件連接到導(dǎo)電構(gòu)件 的同時，將全體埋入到透明的合成樹脂制蓋殼體(外圍器)內(nèi)。因此，在對太 陽電池模塊進(jìn)行廢棄處理時，不能將多個半導(dǎo)體組件從蓋殼體分離地進(jìn)行回 收。因此，要從廢棄的太陽電池模塊和發(fā)光二極管顯示器回收半導(dǎo)體組件和 再利用會有困難，要求解決在資源和自然環(huán)境方面的顧慮。
在最近的將來，當(dāng)將上述那樣的半導(dǎo)體組件大量地供作實(shí)用時，由于劣 化或壽命已到更換或廢棄處理的量也必然增加，所以資源或?qū)ψ匀画h(huán)境的負(fù) 擔(dān)可能變成很大。特別是在該等使用有含鉛焊劑材料時，其使用要受到限制。
本發(fā)明的目的是提供受光或發(fā)光用半導(dǎo)體模塊，可以適用作為太陽電池 模塊或發(fā)光模塊，其中組入有多個粒狀的具有受光或發(fā)光功能的半導(dǎo)體組 件，可以使多個半導(dǎo)體組件再利用、再生，修理變?yōu)槿菀住?br> 本發(fā)明的受光或發(fā)光用半導(dǎo)體模塊，具有受光或發(fā)光功能，具備有支 持基板；多個粒狀導(dǎo)體組件，具有受光或發(fā)光功能，在上述支持基板上配置 成多個行，而且在導(dǎo)電方向被配置成對齊行的正交方向；多個板彈簧構(gòu)件， 成為具有光反射功能和導(dǎo)電功能的剖面為大致逆U形的梳狀的多個金屬制 板彈簧構(gòu)件，在鄰接的板彈簧構(gòu)件的自由端部間，以包夾各行多個半導(dǎo)體組 件的狀態(tài)，被配置成平行；以及導(dǎo)電連接機(jī)構(gòu)，經(jīng)由多個板彈簧構(gòu)件并聯(lián)連 接各行多個半導(dǎo)體組件，和經(jīng)由多個板彈簧構(gòu)件串聯(lián)連接多個行多個半導(dǎo)體 組件。
本發(fā)明因?yàn)樵O(shè)有支持基板；多個粒狀半導(dǎo)體組件，具有受光或發(fā)光功 能，在支持基板上配置多個行，而且在導(dǎo)電方向被配置成對齊行的正交方向； 多個板彈簧構(gòu)件，設(shè)置成具有光反射功能和導(dǎo)電功能的剖面為大致逆U形的 梳狀多個金屬制的板彈簧構(gòu)件；利用被配置成平行的多個板彈簧構(gòu)件，構(gòu)建 成在鄰接的板彈簧構(gòu)件的自由端間包夾各行的多個半導(dǎo)體組件，因?yàn)樵O(shè)有導(dǎo) 電連接機(jī)構(gòu)使各行的多個半導(dǎo)體組件經(jīng)由多個板彈簧構(gòu)件并聯(lián)連接，而且使
多個行的多個半導(dǎo)體組件經(jīng)由多個板彈簧構(gòu)件串聯(lián)連接，所以可以獲得下列 的效果。
利用多個板彈簧構(gòu)件可以將半導(dǎo)體組件保持在所希望的位置，利用有效 活用多個板彈簧構(gòu)件的導(dǎo)電連接機(jī)構(gòu)，可以并聯(lián)連接各行的多個半導(dǎo)體組 件，可以串聯(lián)連接多個行的多個半導(dǎo)體組件。因此，可以使多個半導(dǎo)體組件 的定位和保持構(gòu)造及多個半導(dǎo)體組件的串聯(lián)和并聯(lián)連接構(gòu)造非常簡單。
導(dǎo)電連接機(jī)構(gòu)因?yàn)椴恍枰附雍蛯?dǎo)電性接著劑，所以制造半導(dǎo)體模塊的 設(shè)備和制造成本可以降低。當(dāng)分解使用后的半導(dǎo)體模塊時，將多個板彈簧構(gòu) 件解體，可以不會傷到半導(dǎo)體組件地進(jìn)行回收，所以可以回收半導(dǎo)體組件和
板彈簧構(gòu)件，和再利用。
另外，板彈簧構(gòu)件，因?yàn)楸砻娣e對其體積的比例很大，所以散熱能力高， 受光或發(fā)光用模塊內(nèi)溫度上升變低，可以抑制光電變換效率和電光變換效率 降低，可以提高受光或發(fā)光用模塊的耐久性。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例中凝固狀態(tài)硅結(jié)晶的剖面圖2是將突起部切斷后的硅結(jié)晶的剖面圖3是形成有氧化硅膜的硅結(jié)晶的剖面圖4是部份地除去氧化硅膜后的硅結(jié)晶的剖面圖5是形成有n型擴(kuò)散層和pn接面的硅結(jié)晶的剖面圖6是形成有氧化硅被膜的硅結(jié)晶的剖面圖7是太陽電池單元的剖面圖8是實(shí)施例中太陽電池模塊的支持基板的俯視圖9是圖8的IX-IX線剖面圖IO是外周框架和橡膠襯墊框架的俯視圖11是圖IO的XI-XI線剖面圖12是太陽電池模塊的俯視圖13是圖12的XIII-XIII線剖面圖14是太陽電池模塊的主要部份擴(kuò)大俯視圖15是圖14的XV-XV線剖面圖； 圖16是圖14的XVI-XVI線剖面圖17是擴(kuò)大顯示圖15的一部份動作說明圖18是太陽電池模塊的等效電路圖19是變更例與圖13相當(dāng)?shù)奶栯姵啬K的圖20是變更例太陽電池模塊的預(yù)先固定有多個太陽電池單元的板彈簧 構(gòu)件的俯視圖。
其中，附圖標(biāo)記說明如下
1硅結(jié)晶
la硅結(jié)晶
lb基準(zhǔn)面
lc p型表面
2、 2a氧化硅膜
3 n型層
3a pn接面
4氧化硅膜
5正電極
6負(fù)電極
IO太陽電池單元
20太陽電池模塊
21支持基板
21a段降部
21b段升部
22板彈簧構(gòu)件
22a連接突緣部
23外周框架
24橡膠襯墊框架
25殼體板
25a凸透鏡部
25b凹狀接合部
26導(dǎo)電連接機(jī)構(gòu) 27凹部
28、 28A正電極被膜
29、 29A負(fù)電極被膜 30a 30c電極被膜 31螺栓孔 32a 32d螺栓孔
33單元配置區(qū)域
34彈性構(gòu)件
35框狀區(qū)域
36開口
37被膜
38螺栓孔
39螺栓/螺帽
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明有關(guān)于具備有受光或發(fā)光功能的多個粒狀半導(dǎo)體組件的受光或 發(fā)光用半導(dǎo)體模塊，被構(gòu)建成該半導(dǎo)體模塊在廢棄時或修理時，可以分離成 為多個個別的半導(dǎo)體組件。
(實(shí)施例1)
下面說明實(shí)施例的太陽電池模塊(受光用半導(dǎo)體模塊)。根據(jù)圖1~圖7用 來說明球狀硅太陽電池單元(半導(dǎo)體組件)的構(gòu)造及其制造方法。該球狀硅太 陽電池單元的構(gòu)造及其制造方法因?yàn)楸景赴l(fā)明人將其揭示在WO03/017382 號公報(bào)，所以簡單地進(jìn)行說明。
圖1是直徑為1.0-2.0mm的p形球狀硅結(jié)晶l(單結(jié)晶或多結(jié)晶)的剖面 圖。在制作粒狀硅結(jié)晶l時，在被設(shè)于落下管上端側(cè)的坩堝內(nèi)熔融硅原料， 從該坩堝噴嘴的前端吐出硅的液滴，使該液滴在落下管內(nèi)自由落下大約14m， 在落下途中利用表面張力使球狀化的液滴冷卻，凝固成為球狀結(jié)晶，在落下 管下端側(cè)進(jìn)行回收。該實(shí)施例的硅結(jié)晶1為單結(jié)晶硅，但是在其凝固過程，
最后凝固的部份會有圖1所示的成為突起的情況。進(jìn)行研磨除去該突起部成 為球狀。
如圖2所示，將球狀的硅結(jié)晶1的表面部份研磨加工成平坦，用來形成
基準(zhǔn)面lb，作為硅結(jié)晶la。該硅結(jié)晶la的直徑為大約1.8mm。
其次，如圖3所示，利用現(xiàn)有技術(shù)中的熱氧化方法在硅結(jié)晶la的表面 全體形成氧化硅膜2。其次，如圖4所示，在基準(zhǔn)面lb和其周邊殘留氧化硅 膜2a，除去其以外的表面的氧化硅膜2。該氧化硅膜2a被利用作為下一個步 驟進(jìn)行的雜質(zhì)擴(kuò)散屏蔽。另外，利用屏蔽依照此種方式使氧化硅膜部份殘留 的進(jìn)行方法為現(xiàn)有技術(shù)。
如圖4、圖5所示，以氧化硅膜2a作為擴(kuò)散屏蔽，利用現(xiàn)有技術(shù)中的熱 擴(kuò)散法，使n型雜質(zhì)從露出的p型表面lc熱擴(kuò)散到其表層部，用來設(shè)置n 型層3，以形成大致球面狀的pn接面3a。如此一來，形成基準(zhǔn)面lb和除去 其周邊的大致球面狀的pn接面3a。在使n型雜質(zhì)進(jìn)行熱擴(kuò)散期間，附隨產(chǎn) 生的氧化硅膜利用現(xiàn)有技術(shù)中的化學(xué)蝕刻技術(shù)將其暫時除去，再度在含氧環(huán) 境中進(jìn)行加熱，如圖6所示，在硅結(jié)晶la的全面形成指定厚度的氧化硅膜4， 以其作為防止反射膜。
其次，在平坦的基準(zhǔn)面lb(p型)和包夾硅結(jié)晶la中心的面對基準(zhǔn)面lb 的硅結(jié)晶的前端(n型)位置，印刷以銀作為主成分的糊成為點(diǎn)狀。以高溫對 其進(jìn)行短時間處理，貫穿氧化硅膜4，如圖7所示，在p型硅基準(zhǔn)面lb和n 型層3的表面，分別形成奧姆接觸的正電極5和負(fù)電極6，以獲得太陽電池 單元10。正電極5和負(fù)電極6位于包夾硅結(jié)晶la中心的面對位置，硅結(jié)晶 la中心位于正電極5中心和負(fù)電極6中心的連結(jié)在線。
依照上述方式制作的粒狀和球狀太陽電池單元10，因?yàn)樵陔x開硅結(jié)晶 la的表面一定深度的部位，形成球面狀的pn接面3a，所以對于來自所有方 向的射入光，以大致相同的受光敏感度進(jìn)行光電變換。另外，在設(shè)有此種球 面狀的pn接面的球狀發(fā)光二極管，利用從正極5輸入的電能，同樣地將一 定的光放射到球面的所有方向。
下面根據(jù)圖8~圖18說明組合有多個上述球狀太陽電池單元IO進(jìn)行串聯(lián) 和并聯(lián)連接構(gòu)造的太陽電池模塊20。
如圖8 圖12所示，該太陽電池模塊20具備有支持基板21，被配置 在下面?zhèn)?；多個太陽電池單元IO，在該支持基板21上被配置成4行；5個 板彈簧構(gòu)件22，被配置成與該4行的行方向平行；外周框架23;橡膠襯墊 框架24;上端側(cè)的光透過性殼體板25;導(dǎo)電連接機(jī)構(gòu)26，將各行多個(例如 8個)太陽電池單元并聯(lián)連接，和將多行(例如4行)多個(例如32個)太陽電池 單元10串聯(lián)連接；和多個螺栓/螺帽39等。
在圖8顯示有支持基板21; 32個太陽電池單元10，在該支持基板21 上被排列成為8列4行的矩陣狀；凹部27被配置成為8列4行的矩陣狀； 正電極被膜28、負(fù)電極被膜29、和多個電極被膜30a 30c，形成在支持基板 21外周部的表面；組裝用螺栓孔31;和螺栓孔32a 32d，用來連接導(dǎo)電連接 板(圖中未顯示)。圖9是圖8的IX-IX線剖面圖。
32個太陽電池單元10的導(dǎo)電方向，朝向行的正交方向排齊，在圖8中， 排列成正電極5位于太陽電池單元10的右側(cè)面中央部，負(fù)電極6位于太陽 電池單元10的左側(cè)面中央部(參照圖14、圖15)。另外，本實(shí)施例的太陽電 池模塊20為說明之便，以備置有排列成8列4行矩陣的太陽電池單元10的 模塊為例進(jìn)行說明，但是實(shí)際上構(gòu)建成的模塊，組入的太陽電池單元10排 列成更多的數(shù)十或數(shù)百的列數(shù)和數(shù)十或數(shù)百的行數(shù)的矩陣。
支持基板21是厚度5mm程度的白色陶瓷制的基板，但是也可以采用合 成樹脂制的支持基板或強(qiáng)化玻璃制的支持基板。在該支持基板21中央側(cè)的 單元配置區(qū)域33形成有與8列4行矩陣配置的太陽電池單元10對應(yīng)的8列 4行矩陣狀的32個凹部27。凹部27利用噴砂或金屬模具的成型而形成，但 是凹部27的內(nèi)面形狀以使最多的光反射向太陽電池單元10的方式，成為近 于大致半球面的旋轉(zhuǎn)體面(例如，旋轉(zhuǎn)拋物線面或旋轉(zhuǎn)橢圓面)的形狀，在凹 部27的內(nèi)面形成高光反射率的銀反射膜27a。
在各個凹部27填充由具有弱黏著性、柔軟性和彈性的透明合成樹脂(例 如，硅橡膠)構(gòu)成的彈性構(gòu)件34(填充材料)，該彈性構(gòu)件34上面，在離開支 持基板21上面大致只等于太陽電池單元10的半徑距離的低位置，形成水平。 太陽電池單元10的正電極5和負(fù)電極6，以露出在支持基板21的上面近旁 部狀態(tài)，將32個太陽電池單元10的各個配置成為輕壓在凹部27的彈性構(gòu) 件34的狀態(tài)，利用彈性構(gòu)件34黏著力來穩(wěn)定地保持太陽電池單元10的位 置。
在支持基板21中的單元配置區(qū)域33的外側(cè)的框狀區(qū)域35，印刷厚度為 0.05~0.1mm的鍍銀的銅印刷布線，如圖8所示，在該框狀區(qū)域35的右側(cè)部 位和左側(cè)部位，形成有由銅印刷布線構(gòu)成的正電極被膜28和負(fù)電極被膜29， 在框狀區(qū)域35的前側(cè)部位和后側(cè)部位分別形成有3組電極被膜30a 30c，用 來電連接到3個板彈簧構(gòu)件22。在支持基板21的4個角部形成有組裝用的 對向螺栓孔31。
在支持基板21的圖8的右端部和左端部形成有串聯(lián)連接用螺栓孔32a、 32b，當(dāng)使多個太陽電池模塊20在左右方向排列，經(jīng)由正電極被膜28或負(fù) 電極被膜29串聯(lián)連接時，用來連結(jié)導(dǎo)電連接板(圖中未顯示)。在支持基板 21的圖8的前端部和后端部形成有并聯(lián)連接用螺栓孔32c、 32d，當(dāng)使多個 太陽電池模塊20在前后方向排列，經(jīng)由電極被膜30a 30c并聯(lián)連接時，用 來連結(jié)導(dǎo)電連接板(圖中未顯示)。
在圖10、圖11顯示有外周框架23和橡膠襯墊框架24。外周框架23是 厚度3mm程度的陶瓷制的正方形框體，形成有與單元配置區(qū)域33對應(yīng)的正 方形開口 36，在外周框架23的下面形成有硅橡膠或丁基橡膠或氟素橡膠制 被膜37(厚度大約0.1 0.2mm)。在外周框架23之上裝載厚度大約lmm的丁 基橡膠制橡膠襯墊框架24。在該橡膠襯墊框架24和外周框架23的4個角部， 形成有組裝用的螺栓孔38。因?yàn)橄鹉z襯墊框架24和外周框架23在支持基板 21上重迭，所以在支持基板21的單元配置區(qū)域33，如圖12~圖16所示，組 裝5個板彈簧構(gòu)件22。
如圖12~圖16所示，板彈簧構(gòu)件22使用具有彈性的薄金屬板(例如鈹銅 合金制薄金屬板)，制作成剖面為逆U形梳狀構(gòu)造，板彈簧構(gòu)件22的全表面 形成為高反射率的光反射面。在板彈簧構(gòu)件22的下端的一對自由端部，一 體形成具有微小幅度的水平接觸面和微小幅度的縱向接觸面的連接突緣部 22a。另外，也可以依照需要，在板彈簧構(gòu)件22的全表面以電鍍等形成光反
射被膜。
板彈簧構(gòu)件22的長度形成大于單元配置區(qū)域33的前后幅度，板彈簧構(gòu) 件22被配置在單元配置區(qū)域33的前后電極被膜30a 30c成為架橋狀，其前 端部連接到前側(cè)的電極被膜30a 30c的一個，其后端部連接到后側(cè)的電極被 膜30a 30c的一個。
在未組裝有板彈簧構(gòu)件22的狀態(tài)下，板彈簧構(gòu)件22的左右寬度(連接突 緣部22a的縱向接觸面間距離)，被設(shè)定成比鄰接的2行太陽電池單元10的 正電極5和負(fù)電極6間的距離稍小。原因是因?yàn)?，在板彈簧?gòu)件22組裝時， 防止從板彈簧構(gòu)件22施加力在太陽電池單元10上的位置而產(chǎn)生偏移。
當(dāng)在支持基板21的單元配置區(qū)域33的8列4行的矩陣狀的32個凹部 27，組裝有32個太陽電池單元10的狀態(tài)，組裝外周框架23，在外周框架 23上面組裝與外周框架23相同形狀橡膠襯墊框架24，和組裝5個板彈簧構(gòu) 件22。
5個板彈簧構(gòu)件22中的3個板彈簧構(gòu)件22組裝在4行太陽電池單元10 的3個行間區(qū)域，1個板彈簧構(gòu)件22被組裝在最右行的8個太陽電池單元 10與外周框架23的內(nèi)周面之間，1個板彈簧構(gòu)件22被組裝在最左行的8個 太陽電池單元10和外周框架23的內(nèi)周面之間。并且，在鄰接的2個板彈簧 構(gòu)件22的連接突緣部22a間，以包夾各行8個太陽電池單元10的狀態(tài)，使 各個連接突緣部22a電連接到對應(yīng)的正電極5或負(fù)電極6。板彈簧構(gòu)件22的 圖8的前后兩端部被組裝成為接觸在對應(yīng)的前后電極被膜30a 30c的狀態(tài)， 在其上組裝光透過性殼體板25。
如圖13、圖15所示，殼體板25是厚度大約3mm的無色透明白色強(qiáng)化 玻璃。在平面看，殼體板25外形與外周框架23外形相同，在殼體板25的4 個角部，形成有與螺栓孔31、 38對應(yīng)的螺栓孔(圖中未顯示)。在殼體板25 形成有與4行太陽電池單元10對應(yīng)的4行桿狀凸透鏡部25a，構(gòu)建成利用各 個凸透鏡部25a導(dǎo)光向各行的太陽電池單元10。在殼體板25下面中的凸透 鏡部25a和凸透鏡部25a的邊界部，形成有接合在板彈簧構(gòu)件22的頂部的凹 狀接合部25b。
其次，使螺栓39從上方插穿于支持基板21、外周框架23、橡膠襯墊框 架24、和殼體板25的4個角部的螺栓孔31、 38，到達(dá)下面?zhèn)?，?jīng)由結(jié)合螺 帽(圖中未顯示)，用來將該等組裝成為一體。這時，經(jīng)由橡膠襯墊框架24的 壓縮變形，因?yàn)楦鱾€板彈簧構(gòu)件22接受來自殼體板25的凹狀接合部25b的 推壓力，所以各個板彈簧構(gòu)件22下端部的一對連接突緣部22a，以接觸在支 持基板21上面和電極被膜30a 30c、正電極被膜28、負(fù)電極被膜29等的狀 態(tài)下，朝向互相離開的方向移動，連接突緣部22a強(qiáng)力地接觸在各行的太陽
電池單元10的正電極5或負(fù)電極6，以確保電連接狀態(tài)。
圖18表示太陽電池模塊20的等效電路，8列4行的太陽電池單元10被 網(wǎng)目構(gòu)造的電路串聯(lián)和并聯(lián)連接。 一部份太陽電池單元IO，即使由于故障、 連接不良、或陰天等原因而使功能失效時，因?yàn)榇嬖谟杏鼗毓δ苁У奶?電池單元10的迂回電路，所以可以將沒有功能失效的正常的全部太陽電池 單元10的輸出確實(shí)取出到外部。可以確保太陽電池模塊20的可靠度。
下面說明太陽電池模塊20的動作。
如圖17所示，垂直射入到殼體板25和凸透鏡部25a的光，主要被凸透 鏡部25a聚光，在板彈簧構(gòu)件22的表面反射，射入到太陽電池單元10被光 電變換。另外，通過太陽電池單元10之間的光，在凹部27的內(nèi)面被散射， 射入到太陽電池單元IO被光電變換。
另外一方面，垂直射入到殼體板25和凸透鏡部25a，而且射入到凸透鏡 部25a中心的光的大部份，直接射入到太陽電池單元10, —部份的光在凹部 27的內(nèi)面散射，射入到太陽電池單元10被光電變換。透過殼體板25的光， 因?yàn)樵跉んw板25下面、板彈簧構(gòu)件22外面或內(nèi)面、凹部27內(nèi)面、太陽電 池單元10表面，重復(fù)進(jìn)行多重反射，所以被太陽電池單元10吸收和被光電 變換。依照此種方式，因?yàn)樵诜忾]空間內(nèi)將光有效地導(dǎo)光到太陽電池單元10， 所以可以高效率地使輸出變大。
在此處因?yàn)樵跉んw板25形成有與各行太陽電池單元10對應(yīng)的凸透鏡部 25a，所以對殼體板25以傾斜狀射入的光的反射程度變小，對殼體板25的 光的射入角增大，使輸出降低變小。而且板彈簧構(gòu)件22因?yàn)楸砻娣e對其體 積的比例增大，所以散熱能力變高，太陽電池模塊20內(nèi)的溫度上升變低， 可以抑制太陽電池單元10光電變換效率降低，可以提高太陽電池模塊20的 耐久性。
下面，就以上所說明的太陽電池模塊20的作用和效果進(jìn)行說明。 在太陽電池模塊20在使用后將其廢棄的情況時，將4根螺栓39拆下， 以能將支持基板21、外周框架23、橡膠襯墊框架24、殼體板25、多個板彈 簧構(gòu)件22、和多個太陽電池單元IO零散地分解，因而可以達(dá)成太陽電池單 元IO、板彈簧構(gòu)件22、和殼體板25等主要零件再利用，再成為資源。在太 陽電池模塊20修理時也同樣地可以分解而簡單又有效率地進(jìn)行。
在太陽電池模塊20因?yàn)橥耆徊捎煤附?，所以不需焊接的連接步驟， 可以省略其焊接用的設(shè)置，可以節(jié)省焊接所需要的能量。而且，不會由于焊
接而產(chǎn)生接合部的熱疲勞或劣化。
在該太陽電池模塊20，具有由凸透鏡部25a產(chǎn)生的聚光功能，除此之外 利用多個板彈簧構(gòu)件22和由多個凹部27產(chǎn)生的反射作用和導(dǎo)光作用，可以 使射入到太陽電池單元10的光量增大。因此，可以利用少數(shù)太陽電池單元 IO獲得大的輸出，可以大幅地降低太陽電池模塊20的制造成本。另外，在 組入有代替太陽電池單元10的發(fā)光二極管組件的發(fā)光模塊的情況，也與上 述同樣地，可以將從發(fā)光二極管組件產(chǎn)生的光，有效地射出到外部。在此種 情況，凹部27具有將光有效射出到外部的功能。
填充在凹部27的彈性構(gòu)件34除了使光透過外，所具有的功能是在組裝 時對太陽電池單元IO進(jìn)行有效的定位和保持。
在該太陽電池模塊20，用來收容太陽電池單元10的內(nèi)部空間，利用支 持基板21、外周框架23、橡膠襯墊框架24、被膜37、和殼體板25氣密式 密封成對外界隔離。因此，可以防止由于外界空氣使太陽電池單元10劣化， 具有優(yōu)良的隔熱、遮音作用。因?yàn)橹С只?1為陶瓷制、殼體板25為強(qiáng)化 玻璃制，所以太陽電池模塊20的機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)良，因?yàn)槟蜔帷⒛突鹦愿?，?以可以適于將太陽電池模塊20作為墻壁或屋頂或屋檐等的建材。
因?yàn)樵O(shè)有露出到太陽電池模塊20外面的正電極被膜28和負(fù)電極被膜29 及串聯(lián)連接用螺栓孔32a、 32b，所以在圖12的左右方向排列多個太陽電池 模塊20，經(jīng)由圖中未顯示的導(dǎo)電連接板簡單地串聯(lián)連接，可以提高輸出電壓。 同樣地，因?yàn)樵O(shè)有露出到太陽電池模塊20外面的電極被膜30a 30c和并聯(lián) 連接用螺栓孔32d，所以在圖12的前后方向(行方向)排列多個太陽電池模塊 20，經(jīng)由圖中未顯示的導(dǎo)電連接板簡單地并聯(lián)連接，可以增大電流輸出。
另外，太陽電池模塊20，因?yàn)榫哂腥鐖D18所示將多個太陽電池單元10 串并聯(lián)連接成網(wǎng)目構(gòu)造的導(dǎo)電連接機(jī)構(gòu)26，所以即使一部份太陽電池單元 IO由于故障、連接不良、或陰天等原因而使功能失效時，因?yàn)榇嬖谟袑⒐δ?失效的太陽電池單元10進(jìn)行迂回的迂回電路，所以可以將沒有功能失效的 正常的全部太陽電池單元的輸出確實(shí)取出到外部?？梢源_保太陽電池模塊20 的可靠度。
下面說明對上述的太陽電池模塊30進(jìn)行部份的變更實(shí)例。支持基板21也可以使用容易成型且能夠布線的聚碳酸酯、PMMA、 玻璃布基材環(huán)氧樹脂、金屬琺瑯、絕緣基板等的任何材料構(gòu)成也可。但是， 最好是在其表面的全面或一部份形成具有光反射功能的反射被膜。另外，填 充在凹部27的彈性構(gòu)件34也可以由透明且具有黏著性的聚乙烯醇縮丁醛、 乙烯醋酸乙烯共聚物的任一種構(gòu)成。以可以簡單串聯(lián)連接多個太陽電池模塊20的方式，例如，如圖19所 示的方式，在太陽電池模塊20的支持基板21的右端部，形成段降部21a， 使正電極被膜28A延長到段降部21a上面的同時，在支持基板21左端部形 成下半部被除去的段升部21b，負(fù)電極被膜29A延長到段升部21b下面。
當(dāng)在圖12的左右方向并排地串聯(lián)連接多個太陽電池模塊20時，使右側(cè) 鄰接的太陽電池模塊20的左端的段升部21b，重迭在太陽電池模塊20的段 降部21a，用來使負(fù)電極被膜29A接觸在正電極被膜28A，由通過串聯(lián)連接 用螺栓孔32a結(jié)合螺栓，用來進(jìn)行電性串聯(lián)連接。另外，使多個太陽電池模 塊20在前后方向并排地并聯(lián)連接的構(gòu)造可以成為與上述同樣的構(gòu)成。光透過性的殼體板25也可以由容易成型且不容易破裂的聚碳酸酯樹 脂、丙烯酸樹脂、硅樹脂等的合成樹脂構(gòu)成。另外，凸透鏡部25a不是必需， 可以省略，也可以使殼體板25外側(cè)表面形成平面。也可構(gòu)建成使板彈簧構(gòu)件22的高度縮小，成為圖示板彈簧構(gòu)件22的 1/2或1/3程度的高度。另外，板彈簧構(gòu)件22也可以利用現(xiàn)有技術(shù)中的彈簧 材料的碳鋼、磷青銅、鎢鋼、鎳鋼、鎳銀、不銹鋼構(gòu)成。如圖20所示，也可以構(gòu)建成利用導(dǎo)電性接著劑或無鉛焊料，將多個 太陽電池單元10的一方電極(例如，在圖標(biāo)的實(shí)例為負(fù)電極6)，預(yù)先固著在 板彈簧構(gòu)件22的一片連接突緣構(gòu)件22a，在太陽電池模塊20組裝時，將該 具有太陽電池單元19的板彈簧構(gòu)件22配置在支持基板21上面。采用此種 構(gòu)造時，組裝太陽電池模塊20的組裝作業(yè)變成非常簡單。
當(dāng)將此種構(gòu)造的太陽電池模塊20廢棄時，因?yàn)榭梢匀鐖D20所示的形態(tài) 回收板彈簧構(gòu)件22和太陽電池單元10，所以可以維持其原來的形態(tài)再利用。 另外，在需要將太陽電池單元10從板彈簧構(gòu)件22分離的情況時，可以利用 藥液分解被上述導(dǎo)電性接著劑固著接著的部位，利用無鉛焊劑固著的部位可
以利用加熱分解。外周框架23也可以由玻璃布基材環(huán)氧樹脂或聚碳酸酯樹脂構(gòu)成。另外，橡膠襯墊框架24也可以由硅橡膠或氟系橡膠構(gòu)成。代替上述球狀太陽電池單元IO，也可以使用WO99/10935號公報(bào)所記 載的在球狀芯材的表面成薄膜半導(dǎo)體層，而形成pn接面構(gòu)造的太陽電池單 元或發(fā)光二極管組件。代替上述多個太陽電池單元而組入多個發(fā)光二極管組 件的模塊，成為具有面發(fā)光功能的發(fā)光模塊。上述實(shí)施例只是表示一實(shí)例，業(yè)者當(dāng)可了解在不脫離本發(fā)明的主旨的 范圍內(nèi)，可以對上述實(shí)施例進(jìn)行部份的變更。
(產(chǎn)業(yè)上的可利用性)
本發(fā)明的受光或發(fā)光用半導(dǎo)體模塊可以有效地活用在太陽電池面板或 發(fā)光面板。
權(quán)利要求
1.一種受光或發(fā)光用半導(dǎo)體模塊，具有受光或發(fā)光功能，其特征在于，具備有支持基板；具有受光或發(fā)光功能的多個粒狀半導(dǎo)體組件，在所述支持基板上配置成多個行，且在導(dǎo)電方向被配置成對齊行的正交方向；多個板彈簧構(gòu)件，具有光反射功能和導(dǎo)電功能的剖面為大致逆U形的梳狀的多個金屬制板彈簧構(gòu)件，在鄰接的板彈簧構(gòu)件的自由端部間，以包夾各行的多個半導(dǎo)體組件的狀態(tài)下，被配置成平行；以及導(dǎo)電連接機(jī)構(gòu)，經(jīng)由多個板彈簧構(gòu)件并聯(lián)連接各行多個半導(dǎo)體組件，和經(jīng)由多個板彈簧構(gòu)件串聯(lián)連接多個行多個半導(dǎo)體組件。
2. 如權(quán)利要求1所述的受光或發(fā)光用半導(dǎo)體模塊，其特征在于， 設(shè)有殼體板，以可解除固定的方式被固定在所述支持基板和外周框架上，將多個半導(dǎo)體組件和圍繞多個板彈簧構(gòu)件的外周側(cè)的外周框架配置在支 持基板上，成為覆蓋在所述多個半導(dǎo)體組件和多個板彈簧構(gòu)件及外周框架上 面的光透性的殼體板；以及構(gòu)建成在利用所述殼體板按壓多個板彈簧構(gòu)件的 頂部，用來確保所述導(dǎo)電連接機(jī)構(gòu)中多個接觸部的電連接。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的受光或發(fā)光用半導(dǎo)體模塊，其特征在于，所 述半導(dǎo)體組件形成球狀，而且在正極和負(fù)極分別形成有包夾球中心的互相面 對的正電極和負(fù)電極，正電極和負(fù)電極被構(gòu)建成接觸在所述板彈簧構(gòu)件的自 由端部。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的受光或發(fā)光用半導(dǎo)體模塊，其特征在于，在 所述殼體板的表面?zhèn)炔糠?，形成與多個行對應(yīng)的多個桿狀凸透鏡部一體成形。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的受光或發(fā)光用半導(dǎo)體模塊，其特征在于，在 所述支持基板中與多個半導(dǎo)體組件下方對應(yīng)的部位，形成有大致半球狀的凹 陷的多個凹部，在各個凹部收容光透過性的彈性構(gòu)件，所述半導(dǎo)體組件被配 置在彈性構(gòu)件的表面。
6. 如權(quán)利要求2所述的受光或發(fā)光用半導(dǎo)體模塊，其特征在于，在所述殼體板和外周框架之間，橡膠襯墊框架被設(shè)置在壓縮狀態(tài)。
7. 如權(quán)利要求1或2所述的受光或發(fā)光用半導(dǎo)體模塊，其特征在于，在所述支持基板的外周部上面形成有朝向外周框架的外側(cè)突出而作為所述半 導(dǎo)體模塊的正極和負(fù)極的正電極被膜和負(fù)電極被膜。
8. 如權(quán)利要求1或2所述的受光或發(fā)光用半導(dǎo)體模塊，其特征在于，在 所述支持基板的外周部上面，形成有朝向所述外周框架的行方向兩端的外側(cè) 突起而分別與多個板彈簧構(gòu)件電連接的多個電極被膜。
9. 如權(quán)利要求2所述的受光或發(fā)光用半導(dǎo)體模塊，其特征在于，在所述 板彈簧構(gòu)件下端的一對自由端部，分別形成有用來與半導(dǎo)體組件的正電極或 負(fù)電極接觸的連接突緣部。
10. 如權(quán)利要求1或2所述的受光或發(fā)光用半導(dǎo)體模塊，其特征在于，在所述殼體板內(nèi)面形成有分別用來與多個板彈簧構(gòu)件的頂部抵接的多個凹 狀接合部。
11. 如權(quán)利要求3所述的受光或發(fā)光用半導(dǎo)體模塊，其特征在于，所述 各行半導(dǎo)體組件的正電極或負(fù)電極，在電連接到板彈簧構(gòu)件的自由端部的狀 態(tài)下被預(yù)先固定，在所述受光或發(fā)光用半導(dǎo)體模塊組裝時，組入所述具有半 導(dǎo)體組件的板彈簧構(gòu)件。
12. 如權(quán)利要求1或2所述的受光或發(fā)光用半導(dǎo)體模塊，其特征在于， 所述半導(dǎo)體模塊為太陽電池模塊。
13. 如權(quán)利要求1或2所述的受光或發(fā)光用半導(dǎo)體模塊，其特征在于，所述半導(dǎo)體模塊為發(fā)光二極管模塊。
全文摘要
一種太陽電池模塊20，在被支持基板21、外周框架、橡膠襯墊框架、和玻璃制的殼體板25所包圍的內(nèi)部空間收容有被排列成為8列4行的矩陣狀使導(dǎo)電方向一致的太陽電池單元10，和剖面為大致逆U形的5片板彈簧構(gòu)件22，在板彈簧構(gòu)件22下端部形成有一對連接突緣部22a。在各行多個太陽電池單元10兩側(cè)配置板彈簧構(gòu)件22，在該等兩側(cè)的板彈簧構(gòu)件22的連接突緣部22a之間包夾8個太陽電池單元10成為并聯(lián)連接，4行太陽電池單元10利用5片板彈簧構(gòu)件22串聯(lián)連接，而可以從正電極被膜28和負(fù)電極被膜29取出輸出。
文檔編號H01L31/042GK101371365SQ20068005229
公開日2009年2月18日 申請日期2006年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月6日
發(fā)明者中田仗祐 申請人:京半導(dǎo)體股份有限公司