光発電パネル及びその製造方法
【課題】 光発電パネルの要求品質レベルを満たしつつ、光発電素子（粒状シリコン）の外径寸法や形状・真球精度に対する許容範囲を広げる。
【解決手段】 多数の粒状の光発電素子１１を格子点状に配列して透明樹脂層１２でパネル状に一体成形した光発電パネル１０において、光発電パネル１０の受光面側に、各光発電素子１１をそれぞれ覆うように球状凸面形状の集光レンズ１３が透明樹脂層１２と一体成形されている。集光レンズ１３の中心に光発電素子１１が配置され、集光レンズ１３の直径Ｄと光発電素子１１の直径ｄとの比Ｄ／ｄがほぼｎ2 ／ｎ1 以上（但しｎ1 は集光レンズ１３の外側の媒体の屈折率、ｎ2 は集光レンズ１３の屈折率）になるように形成されている。
【解決手段】 多数の粒状の光発電素子１１を格子点状に配列して透明樹脂層１２でパネル状に一体成形した光発電パネル１０において、光発電パネル１０の受光面側に、各光発電素子１１をそれぞれ覆うように球状凸面形状の集光レンズ１３が透明樹脂層１２と一体成形されている。集光レンズ１３の中心に光発電素子１１が配置され、集光レンズ１３の直径Ｄと光発電素子１１の直径ｄとの比Ｄ／ｄがほぼｎ2 ／ｎ1 以上（但しｎ1 は集光レンズ１３の外側の媒体の屈折率、ｎ2 は集光レンズ１３の屈折率）になるように形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数の粒状の光発電素子を格子点状（アレイ状）に配列して透明樹脂でパネル状に一体成形した光発電パネル及びその製造方法に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光エネルギを電気エネルギに変換する光発電パネルの発電効率を高めるために、例えば、特許文献１（特公平７−５４８５５号公報）、特許文献２（特開２００２−１６４５５４号公報）に示すように、光発電素子を粒状に形成するようにしたものがある。粒状の光発電素子は、様々な方向から入射する太陽光に対してその光入射方向から見た素子投影面積（受光量）がほぼ一定となるため、太陽高度が低くても効率良く発電できる利点がある。
【０００３】
これらの特許文献１，２の技術では、表面電極を兼ねたベースプレートに形成された多数の円形孔にそれぞれ粒状シリコンを嵌め込み、ベースプレートの下面側に突出した粒状シリコン露出部に、絶縁層を介して電極を形成するようにしている。
【特許文献１】特公平７−５４８５５号公報
【特許文献２】特開２００２−１６４５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１，２の技術では、ベースプレートの上面側に露出する粒状シリコン受光領域の面積と、下面側の電極形成領域の大きさ（高さ）は、ベースプレートに形成された円形孔の内径と粒状シリコンの外径との関係によって決定されるため、粒状シリコン受光領域の面積と電極形成領域の大きさ（高さ）を均一化するためには、粒状シリコンの外径寸法や形状・真球精度に対して高い均一性が要求される。また、表面電極を兼ねたベースプレートと粒状シリコンとの間に良好な電気的接続を形成するためにも、粒状シリコンに高い真球精度が要求される。このため、粒状シリコン製造工程の管理が複雑化して粒状シリコンの生産性が低下すると共に、粒状シリコンの歩留まりが悪くなってしまい、製造コストが高くなるという欠点がある。
【０００５】
そこで、本出願人は、この問題を異なる手法で解決する２つ発明（特願２００３−３４５２９２と特願２００４−１９０５９０）を出願している。これら２つの特許出願は、いずれも未公開である。
【０００６】
特願２００３−３４５２９２は、光発電素子に１個ずつ集光レンズを形成する方法を開示している。具体的には、各光発電素子を樹脂液に浸して引き上げ、各光発電素子の表面に付着した樹脂液を表面張力により球状凸面形状にして硬化させることで、各光発電素子の表面に樹脂製の集光レンズを形成し、この方法で形成した多数の集光レンズ付きの光発電素子を平面状に配列して光発電パネルを形成するようにしている。しかし、この方法では、光発電素子の外径寸法や形状のばらつきによって集光レンズの外径寸法がばらつくことは避けられないため、多数の集光レンズ付きの光発電素子を平面状に配列して光発電パネルを形成する工程で、一部の集光レンズの周囲に隙間が生じて、この隙間に入射する光が光発電に寄与しなくなり、その分、発電効率が低下することが判明している。
【０００７】
また、特願２００４−１９０５９０では、各光発電素子の下側に球面状の反射面を形成し、この反射面で集光するようにしている。この反射面は、光発電素子の電極を兼ねるため、反射面材料には、高い光反射率の他に、光発電素子（粒状シリコン）との密着性（接合性）が要求される。しかし、現実には、これら２つの要求を満たすことは困難であり、いずれかの機能が犠牲となって、発電効率が低下することが判明している。
【０００８】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、光発電パネルの要求品質レベルを満たしつつ、光発電素子（粒状シリコン）の外径寸法や形状・真球精度に対する許容範囲を広げることができて、光発電素子の生産性向上、歩留まり向上を製品品質を落とさずに実現できると共に、発電効率を向上させることができる光発電パネル及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、多数の粒状の光発電素子を格子点状（アレイ状）に配列して透明樹脂でパネル状に一体成形した光発電パネルにおいて、該光発電パネルの受光面側に、各光発電素子をそれぞれ覆うように集光レンズを前記透明樹脂で一体に成形するようにしたものである。この構成では、多数の集光レンズを成形型によって一体成形できるため、各光発電素子のサイズ（径寸法）や形状（真球度）に多少のばらつきがあっても、各光発電素子の表面に好ましい球状凸面形状の集光レンズを形成でき、光発電パネルの要求品質レベルを満たしつつ、光発電素子（粒状シリコン）の外径寸法や形状・真球精度に対する許容範囲を広げることができて、光発電素子の生産性向上、歩留まり向上を製品品質を落とさずに実現できる。しかも、成形型によって光発電パネルの受光面全域に隙間なく集光レンズを成形できるため、光発電パネルで受光した光を効率良く光発電に寄与させることができて、発電効率を向上できる。これにより、光発電パネルの小型化や光発電素子の使用数の削減による低コスト化も期待できる。
【００１０】
この場合、請求項２のように、光発電パネルの裏面側に、各光発電素子を保持する透明樹脂層を透過した光を各光発電素子側に反射する光反射膜を形成するようにすると良い。このようにすれば、光発電パネルで受光した光の一部が光発電素子表面に集光されずに通り抜けた場合でも、その光を光反射膜で反射して光発電素子に受光させることができ、集光レンズと光反射膜とによって発電効率を効率良く高めることができる。
【００１１】
更に、請求項３のように、光発電パネルの裏面側に、各光発電素子の電極が光反射膜を兼ねるように形成すると良い。これにより、光反射膜を安価に形成できる。
【００１２】
ところで、球状凸面形状の集光レンズの中心に光発電素子が配置されている場合、集光レンズの直径Ｄと光発電素子の直径ｄとの比（Ｄ／ｄ）がｎ2 ／ｎ1 （但しｎ1 は集光レンズの外側の媒体の屈折率、ｎ2 は集光レンズの屈折率）よりも小さいと、集光レンズの表面に入射した平行光は、集光レンズで屈折して全て光発電素子表面に集光されるため、光発電パネルの裏面側に光反射膜を必要としない。しかし、Ｄ／ｄが小さくなると、光発電素子の使用数が増加して、コストアップとなる。
【００１３】
これに対して、Ｄ／ｄがｎ2 ／ｎ1 よりも大きいと、集光レンズの表面に入射した平行光の一部が光発電素子表面に集光されずに通り抜けることになるが、この光を光反射膜で反射して光発電素子に受光させれば、発電効率を高めることができる。従って、請求項４のように、集光レンズの直径Ｄと光発電素子の直径ｄとの比Ｄ／ｄがほぼｎ2 ／ｎ1 以上になるように形成することが好ましい。これにより、光発電素子の使用数を減らしてコスト性の要求を満たしながら、高い発電効率を実現できる。
【００１４】
例えば、集光レンズの外側の媒体が空気であれば、屈折率ｎ1 は１．０となり、水であれば、屈折率ｎ1 はほぼ１．３となる。本発明では、集光レンズが透明樹脂で形成されているため、屈折率ｎ2 はほぼ１．５となる。従って、集光レンズの外側の媒体が空気であれば、本発明では、ｎ2 ／ｎ1 はほぼ１．５となる。
【００１５】
本発明の光発電パネルは、各光発電素子の集光レンズ間に少しの隙間を持たせても良いが、請求項５のように、各光発電素子の集光レンズが互いに接触するように形成することが好ましい。これにより、各光発電素子の集光レンズ間の隙間を最小とすることができ、集光レンズによる集光効率を最大とすることができる。
【００１６】
また、請求項６のように、集光レンズの受光面が該集光レンズを成形する成形型を兼ねる透明なレンズ保護カバーで覆われた構成としても良い。このようにすれば、集光レンズのレンズ保護カバーを利用して集光レンズを成形できるため、成形後の離型工程が不要になると共に、光発電パネルにレンズ保護カバーを取り付ける工程も不要となり、生産性を向上できる。しかも、集光レンズとレンズ保護カバーとを異なる素材で形成できるため、これらを形成する素材の選択幅を広げることができ、例えば、集光レンズを透明度の高い樹脂で形成し、レンズ保護カバーを、耐候性、耐摩耗性、紫外線カット性（集光レンズの紫外線劣化防止）に優れた透明な樹脂（又はガラス）で形成するという具合に、集光レンズとレンズ保護カバーとをそれぞれの使用目的に合わせた好適な素材で形成することができ、発電効率、耐久性、コスト性を向上させることができる。
【００１７】
この場合、請求項７のように、光発電パネルの裏面を裏カバーで覆って、該裏カバーの周縁部とレンズ保護カバーの周縁部とを接着、熱融着等により結合するようにすると良い。このようにすれば、光発電パネル全体をレンズ保護カバーと裏カバーとで包み込んで密閉状態に封止（シール）することも可能となり、光発電パネルの防水性を高めることができる。
【００１８】
また、請求項１〜５に記載の光発電パネルを製造する場合は、請求項８のように、仮保持板の片面に前記多数の光発電素子を格子点状に配列して仮保持させる仮保持工程と、前記各光発電素子をそれぞれ受光面側から覆う集光レンズと前記各光発電素子を保持する透明樹脂層とを成形するための成形型内に前記透明樹脂の樹脂液を注入すると共に、前記仮保持板の片面に仮保持させた前記多数の光発電素子を該樹脂液に浸漬して該樹脂液を硬化させることで、前記集光レンズと前記各光発電素子を保持する透明樹脂層とを一体化した光発電パネルを成形する成形工程と、前記光発電パネルを前記成形型から取り出すと共に、該光発電パネルから前記仮保持板を剥離する工程とを順に実行するようにすると良い。このようにすれば、成形工程で、成形型に対して多数の光発電素子を位置決めして樹脂液に浸漬する作業を容易に行うことができて、多数の光発電素子と集光レンズとを一体化した光発電パネルを能率良く成形することができる。しかも、成形工程で、仮保持板の片面に仮保持させた多数の光発電素子を樹脂液に浸漬する量を調整することで、集光レンズの焦点に対して任意の高さ位置に光発電素子を配置することができる。
【００１９】
この場合、請求項９のように、前記仮保持板を透明な材料で形成し、前記成形工程において、紫外線硬化型の樹脂液を用い、紫外線を前記仮保持板を透過させて該樹脂液に照射することで該樹脂液を硬化させるようにすると良い。このようにすれば、成形工程で、紫外線照射により集光レンズや透明樹脂層を短時間で硬化させることができ、生産性を向上させることができる。尚、成形型を透明な材料で形成して、紫外線を成形型を透過させて樹脂液を硬化させるようにしても、同様の効果を得ることができる。
【００２０】
また、請求項６又は７に記載の光発電パネルを製造する場合は、請求項１０のように、集光レンズを成形する成形型を兼ねる透明なレンズ保護カバーを形成する工程と、前記レンズ保護カバー内に前記透明樹脂の樹脂液を注入すると共に、前記多数の光発電素子を格子点状に配列させるように位置決めして該樹脂液に浸漬して該樹脂液を硬化させることで、前記集光レンズと前記各光発電素子を保持する透明樹脂層と前記レンズ保護カバーとを一体化した光発電パネルを成形する成形工程とを実行するようにすると良い。このようにすれば、レンズ保護カバー付きの光発電パネルを能率良く製造できる。
【００２１】
更に、請求項１１のように、前記成形工程終了後に、光発電パネルの裏面に裏カバーを被せて、該裏カバーの周縁部と前記レンズ保護カバーの周縁部とを結合するようにすると良い。このようにすれば、レンズ保護カバーと裏カバーとで包み込んだ光発電パネルを能率良く製造できる。
【００２２】
この場合も、請求項１２のように、予め、仮保持板の片面に前記多数の光発電素子を格子点状に配列して仮保持させた後、前記成形工程で、前記仮保持板の片面に仮保持させた前記多数の光発電素子を前記樹脂液に浸漬して該樹脂液を硬化させて前記光発電パネルを成形し、成形工程終了後に、前記光発電パネルから前記仮保持板を剥離するようにすると良い。このようにすれば、成形工程で、成形型を兼ねるレンズ保護カバーに対して多数の光発電素子を位置決めして樹脂液に浸漬する作業を容易に行うことができて、多数の光発電素子と集光レンズとレンズ保護カバーとを一体化した光発電パネルを能率良く成形することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した２つの実施例１，２を説明する。
【実施例１】
【００２４】
本発明の実施例１を図１乃至図１４に基づいて説明する。
まず、図１に基づいて本実施例１の製造方法で製造した光発電パネル１０の構造を説明する。
【００２５】
光発電パネル１０は、多数の粒状の光発電素子１１を格子点状（アレイ状）に配列して透明樹脂層１２で一体化したものである。この透明樹脂層１２としては、例えば紫外線硬化型の透明樹脂を用いると良い。
【００２６】
各光発電素子１１は、外周部にｎ型半導体層１１ａが薄く形成され、その内周側がｐ型半導体層１１ｂとなっている。この光発電素子１１の製造方法は、特に限定されず、例えば、国際公開ＷＯ９９／１０９３５号公報に示すように、加熱融解されたシリコン液滴を自由落下させて、そのシリコン液滴を表面張力で球状の形状に変形させて凝固させる自由落下法や、特開２００２−６０９４３号公報に示すように、プラズマＣＶＤ装置内で、芯材の表面全体にＳｉを堆積させて粒状の光発電素子を製造するプラズマＣＶＤ法を用いても良いし、それ以外の製造方法を用いても良い。
【００２７】
この光発電パネル１０の受光面側（図１において上面側）には、各光発電素子１１を、それぞれ覆うように球状凸面形状の集光レンズ１３が成形型２５（図５参照）によって透明樹脂層１２と一体成形されている。本実施例１では、球状凸面形状の集光レンズ１３の中心に光発電素子１１が配置され、各集光レンズ１３の直径Ｄと光発電素子１１の直径ｄとの比Ｄ／ｄがほぼｎ2 ／ｎ1 以上（但しｎ1 は集光レンズ１３の外側の媒体の屈折率、ｎ2 は集光レンズ１３の屈折率）になるように形成されている。
【００２８】
例えば、集光レンズ１３の外側の媒体が空気であれば、屈折率ｎ1 は１．０となり、水であれば、屈折率ｎ1 はほぼ１．３となる。また、本実施例１のように、集光レンズ１３が透明樹脂で形成されていれば、屈折率ｎ2 はほぼ１．５となる。参考までに、ガラスレンズの場合も、屈折率ｎ2 はほぼ１．５となる。一般には、集光レンズ１３の外側の媒体が空気であるため、本実施例１のように、集光レンズ１３が透明樹脂で形成されている場合は、ｎ2 ／ｎ1 はほぼ１．５となる。
【００２９】
この場合、Ｄ／ｄがｎ2 ／ｎ1 よりも小さいと、集光レンズ１３の表面に入射した平行光は、集光レンズ１３で屈折して全て光発電素子１１表面に集光されるため、光発電パネル１０の裏面側に光反射膜を必要としない。従って、本発明は、Ｄ／ｄがｎ2 ／ｎ1 よりも小さくなるように形成しても良いが、Ｄ／ｄが小さくなると、光発電素子１１の使用数が増加して、コストアップとなる。
【００３０】
これに対して、Ｄ／ｄがｎ2 ／ｎ1 よりも大きいと、集光レンズ１３の表面に入射した平行光の一部が光発電素子１３表面に集光されずに通り抜けることになるが、この光を光反射膜（電極１４）で反射して光発電素子１１に受光させれば、発電効率を高めることができる。この観点から、本実施例１では、Ｄ／ｄがほぼｎ2 ／ｎ1 以上になるように形成している。これにより、光発電素子１１の使用数を減らしてコスト性の要求を満たしながら、高い発電効率を実現できる。
【００３１】
また、本発明の光発電パネル１０は、各集光レンズ１３間に少しの隙間を持たせても良いが、本実施例１では、各集光レンズ１３が互いに接触するように形成している。これにより、各集光レンズ１３間の隙間を最小とすることができ、集光レンズ１３による集光効率を最大とすることができる。
【００３２】
光発電パネル１０の裏面側（図１において下面側）には、各光発電素子１１の外周部のｎ型半導体層１１ａに導通するｎ電極１４が透明樹脂層１２の裏面全体を覆うように形成されている。このｎ電極１４は、透明樹脂層１２を透過した光を各光発電素子１１側に反射する光反射膜としても機能する。このｎ電極１４は、２層の絶縁性樹脂層１５，１６によって完全に覆われている。１層目の絶縁性樹脂層１５は、後述するエッチング時に保護層（マスク）として機能し、２層目の絶縁性樹脂層１６は、ｎ電極１４とｐ電極１７との間を絶縁する絶縁層として機能する。
【００３３】
各光発電素子１１の後端部には、研磨等によってｎ型半導体層１１ａが部分的に取り除かれてｐ型半導体層１１ｂが露出する部分が形成され、このｐ型半導体層１１ｂにｐ電極１７が導通するように形成されている。このｐ電極１７は、絶縁性樹脂等で形成された保護絶縁層１８によって完全に覆われ、保護・絶縁されている。
【００３４】
以上のように構成した光発電パネル１０の製造方法を説明する。前述したように、粒状の光発電素子１１の製造方法は、特に限定されず、どの様な方法で粒状の光発電素子１１を製造しても良く、１つのメーカーで光発電素子１１の製造から光発電パネル１０の製造までを一貫して行っても良いし、他のメーカーで製造した光発電素子１１を仕入れて光発電パネル１０を製造するようにしても良い。以下、何等かの方法で製造された粒状の光発電素子１１を用いて光発電パネル１０を製造する各工程を順番に説明する。
【００３５】
［１］光発電素子整列工程
まず、図２に示すように、光発電素子１１が１個ずつ嵌まり込む多数の素子位置決め凹部２２が格子点状に形成された素子整列治具２１を用いて、該素子整列治具２１の各素子位置決め凹部２２にそれぞれ光発電素子１１を１個ずつ嵌め込むことで、多数の光発電素子１１を格子点状に整列させる。この際、素子整列治具２１上で整列された光発電素子１１（素子位置決め凹部２２）の配列ピッチは、製造する光発電パネル１０の光発電素子１１の配列ピッチに一致している。
【００３６】
［２］仮保持工程
光発電素子整列工程終了後に、仮保持工程に進む。この仮保持工程では、予め、図３に示すように、紫外線が透過可能な透明ガラス等の透明な材料で形成された仮保持板２３を用いて、この仮保持板２３の片面に粘着剤をコーティングしたり、或は、両面粘着シートを貼着するなどして、仮保持板２３の片面に粘着層を形成しておく。この粘着層の厚みは、光発電素子１１の直径のばらつきを吸収できる程度の厚みとすることが望ましい。
【００３７】
そして、この仮保持板２３の粘着層を下向きにして、該仮保持板２３を素子整列治具２１の上方から下降させて、該仮保持板２３の粘着層を素子整列治具２１上の各光発電素子１１に押し付ける。これにより、仮保持板２３の粘着層に各光発電素子１１を格子点状に配列させた状態で粘着（仮保持）させる。
【００３８】
［３］成形工程
仮保持工程終了後に、成形工程に進み、まず、図４に示すように、多数の集光レンズ成形キャビティ２４が形成された成形型２５内に紫外線硬化型透明樹脂の樹脂液２６を注入する。この後、仮保持板２３の粘着層に粘着した各光発電素子１１を成形型２５の各集光レンズ成形キャビティ２４に位置合わせした状態で、仮保持板２３を下降させて、図５に示すように、仮保持板２３の粘着層に粘着した各光発電素子１１を各集光レンズ成形キャビティ２４の樹脂液２６に浸漬した状態にする。この際、樹脂液２６に対する光発電素子１１の浸漬量を調整すれば、集光レンズ１３の焦点に対して任意の高さ位置に光発電素子１１を配置することができる。尚、光発電素子１１を樹脂液２６に浸漬する際に、仮保持板２３の下面（粘着層）と樹脂液２６との間に隙間を持たせて、仮保持板２３の下面（粘着層）に樹脂液２６が付着しないようにする。
【００３９】
この後、図６に示すように、仮保持板２３の上方から紫外線を下向きに照射する。これにより、紫外線を仮保持板２３を透過させて樹脂液２６に照射して該樹脂液２６を硬化させることで、集光レンズ１３と各光発電素子１１を保持する透明樹脂層１２とを一体化した光発電パネル１０を成形する。尚、成形型２５を透明な材料で形成して、紫外線を成形型２５を透過させて樹脂液２６を硬化させるようにしても良い。
【００４０】
［４］離型工程
成形工程終了後に、離型工程に進み、図７に示すように、成形後の光発電パネル１０を成形型２５から取り出すと共に、該光発電パネル１０の裏面側から仮保持板２３を剥離する。この際、仮保持板２３の下面に樹脂液２６が付着していなければ、仮保持板２３を光発電パネル１０の裏面側から簡単に剥離することができる。
【００４１】
［５］ｎ電極形成工程
離型工程終了後に、ｎ電極形成工程に進み、図８に示すように、光発電パネル１０の裏面全体に、蒸着、めっき、ＣＶＤ、スパッタリング、塗布、印刷等の導体成膜技術を用いてｎ電極１４を形成する。このｎ電極１４を形成する導体は、Ａｇ、Ａｇ系導体等の電気抵抗値が小さく、且つ、光を反射しやすい導体（入射光の反射面としても機能させるため）を用いることが好ましい。このｎ電極１４は、各光発電素子１１の外周部のｎ型半導体層１１ａに導通し、且つ透明樹脂層１２の裏面全体を覆って入射光の光反射膜としても機能するようになっている。尚、ｎ電極１４の一部は、後述するサンドブラスト工程で光発電素子１１の一部を露出させるように取り除かれるため、その部分にはｎ電極１４を形成しない部分があっても良い。
【００４２】
［６］保護層（１層目の絶縁性樹脂層）形成工程
ｎ電極形成工程終了後に、保護層形成工程に進み、図９に示すように、光発電パネル１０の裏面のｎ電極１４全面に、エポキシ系樹脂等の絶縁性樹脂を塗布して硬化させて保護層（１層目の絶縁性樹脂層）１５を形成し、ｎ電極１４全面を保護層１５で覆った状態にする。この保護層１５を形成する樹脂は、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、嫌気性硬化樹脂等のいずれを用いても良いが、絶縁性と耐薬品性・耐酸性（エッチング時のマスクとして用いるため）を備えている必要がある。尚、保護層１５の一部は、次のサンドブラスト工程で光発電素子１１の一部を露出させるように取り除かれるため、その部分には保護層１５を形成しない部分があっても良い。
【００４３】
［７］サンドブラスト工程
保護層形成工程終了後に、サンドブラスト工程に進み、図１０に示すように、サンドブラストにより、各光発電素子１１の後端部の保護層１５とｎ電極１４を部分的に取り除いて、各光発電素子１１の後端部のｎ型半導体層１１ａを露出させた状態にする。尚、サンドブラストに代えて、研磨、レーザ加工、放電加工等によって保護層１５とｎ電極１４を部分的に取り除くようにしても良い。
【００４４】
［８］エッチング工程
サンドブラスト工程終了後に、エッチング工程に進み、保護層１５をマスク（エッチングレジスト）として用いて、該保護層１５から露出する光発電素子１１の後端部のｎ型半導体層１１ａを化学エッチングして部分的に取り除き、その内側のｐ型半導体層１１ｂを露出させた状態にする。尚、化学エッチングに代えて、ドライエッチングを用いても良い。
【００４５】
［９］絶縁層（２層目の絶縁性樹脂層）形成工程
エッチング工程終了後に、絶縁層（２層目の絶縁性樹脂層）形成工程に進み、図１１に示すように、光発電パネル１０の裏面全体に、エポキシ系樹脂等の絶縁性樹脂を塗布して硬化させて絶縁層（２層目の絶縁性樹脂層）１６を形成し、前記サンドブラスト工程で部分的に露出されたｎ電極１４を完全に覆って絶縁した状態にする。この絶縁層１６を形成する樹脂は、その下層の保護層１５と同種、異種のいずれの絶縁性樹脂を用いても良く、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、嫌気性硬化樹脂等のいずれを用いても良い。尚、絶縁層１６の一部は、次の研磨工程で光発電素子１１の一部を露出させるように除かれるため、その部分には絶縁層１６を形成しない部分があっても良い。
【００４６】
［１０］研磨工程
絶縁層形成工程終了後に、研磨工程に進み、図１２に示すように、光発電パネル１０の裏面の絶縁層１６を研磨装置で研磨して平坦化すると共に、光発電素子１１の後端部のｐ型半導体層１１ｂを絶縁層１６から露出させると共に、該ｐ型半導体層１１ｂの露出面を平坦化する。尚、サンドブラストで研磨するようにしても良い。
【００４７】
［１１］ｐ電極形成工程
研磨工程終了後に、ｐ電極形成工程に進み、図１３に示すように、光発電パネル１０の裏面全体にｐ電極１７を各光発電素子１１のｐ型半導体層１１ｂの露出面に密着させるように形成する。このｐ電極１７を形成する導体は、前述したｎ電極１４と同じ導体でも良いし、異なる導体を用いても良く、ｐ電極１７の形成方法も、ｎ電極１４と同じ方法でも異なる方法でも良い。例えば、Ａｌ等の導体を光発電パネル１０の裏面全体に擦り付けて、その摩擦力と摩擦熱により、Ａｌ等の導体を各光発電素子１１のｐ型半導体層１１ｂの露出面と絶縁層１６に付着させてｐ電極１７を形成するようにしても良い。或は、アルミニウム箔等の導体箔を光発電パネル１０の裏面全体に貼り付けてｐ電極１７を形成しても良い。
【００４８】
［１２］レーザーシンタ工程
ｐ電極形成工程終了後に、レーザーシンタ工程に進み、ｐ電極１７と各光発電素子１１の後端部のｐ型半導体層１１ｂとの接合部分の中央部にレーザー光をスポット的に照射して、その部分をスポット的に加熱し、オーミックコンタクトを形成するためのｐ電極１７の熱処理（シンタ）を行う。
【００４９】
［１３］保護絶縁層形成工程
レーザーシンタ工程終了後に、保護絶縁層形成工程に進み、図１４に示すように、光発電パネル１０の裏面のｐ電極１７全面に、絶縁性樹脂を塗布して硬化させて保護絶縁層１８を形成し、ｐ電極１７全面を保護絶縁層１８で覆った状態にする。この保護絶縁層１８を形成する樹脂は、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、嫌気性硬化樹脂等のいずれを用いても良い。以上説明した各工程［１］〜［１３］を一通り実行すれば、光発電パネル１０の製造が完了する。
【００５０】
以上説明した本実施例１によれば、多数の粒状の光発電素子１１を格子点状に配列して透明樹脂層１２でパネル状に一体成形した光発電パネル１０において、光発電パネル１０の受光面側に、各光発電素子１１をそれぞれ覆う集光レンズ１３を成形型２５によって一体に成形するようにしたので、各光発電素子１１のサイズ（径寸法）や形状（真球度）に多少のばらつきがあっても、各光発電素子１１の表面に好ましい球状凸面形状の集光レンズ１３を形成でき、光発電パネル１０の要求品質レベルを満たしつつ、光発電素子１１の外径寸法や形状・真球精度に対する許容範囲を広げることができて、光発電素子１１の生産性向上、歩留まり向上を製品品質を落とさずに実現できる。しかも、成形型２５によって光発電パネル１０の受光面全域に隙間なく集光レンズ１３を成形できるため、光発電パネル１０で受光した光を効率良く光発電に寄与させることができて、発電効率を向上できる。これにより、光発電パネル１０の小型化や光発電素子１１の使用数の削減による低コスト化も期待できる。
【００５１】
しかも、本実施例１では、仮保持板２３を透明な材料で形成し、成形工程において、紫外線硬化型の樹脂液２６を用い、紫外線を仮保持板２３を透過させて該樹脂液２６に照射することで該樹脂液２６を硬化させるようにしたので、成形工程で、紫外線照射により集光レンズ１３や透明樹脂層１２を短時間で硬化させることができ、生産性を向上させることができる。
【００５２】
尚、本実施例１では、素子整列治具２１の各素子位置決め凹部２２にそれぞれ光発電素子１１を１個ずつ嵌め込むことで、多数の光発電素子１１を格子点状に整列させ、その状態で、仮保持板２３の粘着層に多数の光発電素子１１を格子点状に配列して粘着させるようにしたが、この他に、次のような光発電素子１１の整列方法を採用しても良い。例えば、素子整列治具に、素子位置決め凹部２２の代わりに、光発電素子１１の直径よりも僅かに大きい孔径の貫通孔を格子点状に形成し、この素子整列治具を、仮保持板２３上面の粘着層に僅かな隙間を隔てて対向させた状態で、素子整列治具の各貫通孔からそれぞれ光発電素子１１を１個ずつ貫通させて仮保持板２３の粘着層に押し付けることで、仮保持板２３の粘着層に多数の光発電素子１１を格子点状に配列して粘着させるようにしても良い。
【実施例２】
【００５３】
次に、本発明の実施例２を図１５乃至図１９に基づいて説明する。以下の説明では、上記実施例１と実質的に同一の部分には、同一符号を付して説明を簡略化する。
【００５４】
本実施例２の光発電パネル３０は、図１９に示すように、集光レンズ１３の受光面を、該集光レンズ１３を成形する成形型を兼ねる透明なレンズ保護カバー３１で覆うと共に、光発電パネル３０の裏面を絶縁性の裏カバー３２で覆って、該裏カバー３２の周縁部とレンズ保護カバー３１の周縁部とをシール材３３によって結合し、光発電パネル３０全体をレンズ保護カバー３１と裏カバー３２とで包み込んで密閉状態に封止（シール）したところに構成上の特徴がある。
【００５５】
この場合、レンズ保護カバー３１は、耐候性、耐摩耗性、紫外線カット性（集光レンズ１３の紫外線劣化防止）に優れた透明な樹脂で形成されている。一方、裏カバー３２は、耐候性、耐摩耗性、絶縁性に優れた樹脂で形成されている。裏カバー３２は、透明性や紫外線カット性は要求されないため、不透明又は半透明の樹脂や紫外線を透過する樹脂で形成しても良い。その他、レンズ保護カバー３１や裏カバー３２を形成する素材は、樹脂に限定されず、ガラス等、樹脂以外の素材で形成しても良いことは言うまでもない。
【００５６】
尚、本実施例２では、光発電パネル３０の裏面全体を覆う絶縁性の裏カバー３２が前記実施例１の保護絶縁層１８に相当する役割を果たすため、ｐ電極１７上に保護絶縁層１８を形成しない構成としているが、封止効果をより高めるために、ｐ電極１７上に保護絶縁層１８を形成しても良いことは言うまでもない。
【００５７】
或は、前記実施例１と同様の方法で光発電パネル３０裏面のｐ電極１７上に形成した保護絶縁層１８を裏カバーとして用い、この保護絶縁層１８（裏カバー）の周縁部とレンズ保護カバー３１の周縁部とを接着、熱融着等により接合するようにしても良い。
【００５８】
以上のように構成した本実施例２の光発電パネル３０は、次のような工程を経て製造される。
まず、集光レンズ１３を成形する成形型を兼ねる透明なレンズ保護カバー３１（図１５参照）と裏カバー３２を準備する。これらを樹脂で形成する場合は、真空成形法、射出成形法、圧縮成形法等により成形すれば良い。レンズ保護カバー３１の内側には、前記実施例１で使用した成形型２５のキャビティ２４と同じ形状のキャビティ３１ａを成形する。
【００５９】
そして、前記実施例１と同じく、［１］光発電素子整列工程、［２］仮保持工程を行い、図１６に示すように、仮保持板２３下面の粘着層に各光発電素子１１を格子点状に配列させた状態で粘着（仮保持）させる。
【００６０】
この後、成形工程に進み、図１６に示すように、成形型を兼ねるレンズ保護カバー３１のキャビティ３１ａ内に紫外線硬化型透明樹脂の樹脂液２６を注入する。この後、仮保持板２３の粘着層に粘着した各光発電素子１１をレンズ保護カバー３１の各キャビティ３１ａに位置合わせした状態で、仮保持板２３を下降させて、図１７に示すように、仮保持板２３の粘着層に粘着した各光発電素子１１をレンズ保護カバー３１のキャビティ１３ａの樹脂液２６に浸漬した状態にする。この際、樹脂液２６に対する光発電素子１１の浸漬量を調整すれば、集光レンズ１３の焦点に対して任意の高さ位置に光発電素子１１を配置することができる。尚、光発電素子１１を樹脂液２６に浸漬する際に、仮保持板２３の下面（粘着層）と樹脂液２６との間に隙間を持たせて、仮保持板２３の下面（粘着層）に樹脂液２６が付着しないようにする。
【００６１】
この後、仮保持板２３の上方から紫外線を下向きに照射する。これにより、紫外線を仮保持板２３を透過させて樹脂液２６に照射して該樹脂液２６を硬化させることで、レンズ保護カバー３１と集光レンズ１３と各光発電素子１１を保持する透明樹脂層１２とを一体化した光発電パネル３０を成形する。
【００６２】
成形工程終了後に、図１８に示すように、成形後の光発電パネル３０の裏面側から仮保持板２３を剥離する。
【００６３】
この後は、前記実施例１と同じく、［５］ｎ電極形成工程、［６］保護層（１層目の絶縁性樹脂層）形成工程、［７］サンドブラスト工程、［８］エッチング工程、［９］絶縁層（２層目の絶縁性樹脂層）形成工程、［１０］研磨工程、［１１］ｐ電極形成工程、［１２］レーザーシンタ工程を順番に実行する。
【００６４】
この後、図１８に示すように、光発電パネル３０裏面のｐ電極１７上に裏カバー３２を被せて、該裏カバー３２の周縁部とレンズ保護カバー３１の周縁部とをシール材３３によって結合し、光発電パネル３０全体をレンズ保護カバー３１と裏カバー３２とで包み込んで密閉状態に封止（シール）する。この封止方法は、熱融着、接着剤等の適宜の方法を用いれば良く、また、シール材３３を省略して、裏カバー３２の周縁部とレンズ保護カバー３１の周縁部とを熱融着、接着等により接合するようにしても良い。
【００６５】
以上説明した本実施例２では、集光レンズ１３のレンズ保護カバー３１を成形型として用いて集光レンズ１３を成形して、レンズ保護カバー３１付きの光発電パネル３０を成形するようにしたので、成形後の離型工程が不要になると共に、光発電パネル３０にレンズ保護カバー３１を取り付ける工程も不要となり、生産性を向上できる。しかも、集光レンズ１３とレンズ保護カバー３１とを異なる素材で形成できるため、これらを形成する素材の選択幅を広げることができ、例えば、集光レンズ１３を透明度の高い樹脂で形成し、レンズ保護カバー３１を、耐候性、耐摩耗性、紫外線カット性（集光レンズ１３の紫外線劣化防止）に優れた透明な樹脂（又はガラス）で形成するという具合に、集光レンズ１３とレンズ保護カバー３１とをそれぞれの使用目的に合わせた好適な素材で形成することができ、発電効率、耐久性、コスト性を向上させることができる。
【００６６】
しかも、光発電パネル３０全体をレンズ保護カバー３１と裏カバー３２とで包み込んで密閉状態に封止（シール）するようにしたので、光発電パネル３０の防水性を高めることができる。その他、本実施例２においても、前記実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
尚、各実施例１，２では、光発電素子１１の外周側をｎ型半導体層、内周側をｐ型半導体層としたが、これとは反対に、外周側をｐ型半導体層、内周側をｎ型半導体層としても良い。この場合、ｎ電極とｐ電極の位置も反対となり、レーザー光によるシンタリングによってｎ電極と光発電素子１１との接合部分にオーミックな接触抵抗部を形成するようにすれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施例１の製造方法で製造した光発電パネルの構造を示す縦断面図である。
【図２】実施例１の光発電パネルの製造方法における光発電素子整列工程を説明する図である。
【図３】実施例１の光発電パネルの製造方法における仮保持工程を説明する図である。
【図４】実施例１の光発電パネルの製造方法における成形工程を説明する図である（その１）。
【図５】実施例１の光発電パネルの製造方法における成形工程を説明する図である（その２）。
【図６】実施例１の光発電パネルの製造方法における成形工程を説明する図である（その３）。
【図７】実施例１の光発電パネルの製造方法における離型工程を説明する図である。
【図８】実施例１の光発電パネルの製造方法におけるｎ電極形成工程を説明する図である。
【図９】実施例１の光発電パネルの製造方法における保護層（１層目の絶縁性樹脂層）形成工程を説明する図である。
【図１０】実施例１の光発電パネルの製造方法におけるサンドブラスト工程を説明する図である。
【図１１】実施例１の光発電パネルの製造方法における絶縁層（２層目の絶縁性樹脂層）形成工程を説明する図である。
【図１２】実施例１の光発電パネルの製造方法における研磨工程を説明する図である。
【図１３】実施例１の光発電パネルの製造方法におけるｐ電極形成工程を説明する図である。
【図１４】実施例１の光発電パネルの製造方法における保護絶縁層形成工程を説明する図である。
【図１５】実施例２の光発電パネルの製造方法で用いる成形型兼用のレンズ保護カバーを示す断面図である。
【図１６】実施例２の光発電パネルの製造方法における成形工程を説明する図である（その１）。
【図１７】実施例２の光発電パネルの製造方法における成形工程を説明する図である（その２）。
【図１８】実施例２の成形後の光発電パネルから仮保持板を剥離した状態を示す図である。
【図１９】実施例２の光発電パネルの製造方法で製造される光発電パネルの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０…光発電パネル、１１…光発電素子、１２…透明樹脂層、１３…集光レンズ、１４…ｎ電極、１５…保護層（１層目の絶縁性樹脂層）、１６…絶縁層（２層目の絶縁性樹脂層）、１７…ｐ電極、１８…保護絶縁層、２１…素子整列治具、２２…素子位置決め凹部、２３…仮保持板、２４…集光レンズ成形キャビティ、２５…成形型、２６…樹脂液、３０…光発電パネル、３１…レンズ保護カバー、３２…裏カバー、３３…シール材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数の粒状の光発電素子を格子点状（アレイ状）に配列して透明樹脂でパネル状に一体成形した光発電パネル及びその製造方法に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光エネルギを電気エネルギに変換する光発電パネルの発電効率を高めるために、例えば、特許文献１（特公平７−５４８５５号公報）、特許文献２（特開２００２−１６４５５４号公報）に示すように、光発電素子を粒状に形成するようにしたものがある。粒状の光発電素子は、様々な方向から入射する太陽光に対してその光入射方向から見た素子投影面積（受光量）がほぼ一定となるため、太陽高度が低くても効率良く発電できる利点がある。
【０００３】
これらの特許文献１，２の技術では、表面電極を兼ねたベースプレートに形成された多数の円形孔にそれぞれ粒状シリコンを嵌め込み、ベースプレートの下面側に突出した粒状シリコン露出部に、絶縁層を介して電極を形成するようにしている。
【特許文献１】特公平７−５４８５５号公報
【特許文献２】特開２００２−１６４５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１，２の技術では、ベースプレートの上面側に露出する粒状シリコン受光領域の面積と、下面側の電極形成領域の大きさ（高さ）は、ベースプレートに形成された円形孔の内径と粒状シリコンの外径との関係によって決定されるため、粒状シリコン受光領域の面積と電極形成領域の大きさ（高さ）を均一化するためには、粒状シリコンの外径寸法や形状・真球精度に対して高い均一性が要求される。また、表面電極を兼ねたベースプレートと粒状シリコンとの間に良好な電気的接続を形成するためにも、粒状シリコンに高い真球精度が要求される。このため、粒状シリコン製造工程の管理が複雑化して粒状シリコンの生産性が低下すると共に、粒状シリコンの歩留まりが悪くなってしまい、製造コストが高くなるという欠点がある。
【０００５】
そこで、本出願人は、この問題を異なる手法で解決する２つ発明（特願２００３−３４５２９２と特願２００４−１９０５９０）を出願している。これら２つの特許出願は、いずれも未公開である。
【０００６】
特願２００３−３４５２９２は、光発電素子に１個ずつ集光レンズを形成する方法を開示している。具体的には、各光発電素子を樹脂液に浸して引き上げ、各光発電素子の表面に付着した樹脂液を表面張力により球状凸面形状にして硬化させることで、各光発電素子の表面に樹脂製の集光レンズを形成し、この方法で形成した多数の集光レンズ付きの光発電素子を平面状に配列して光発電パネルを形成するようにしている。しかし、この方法では、光発電素子の外径寸法や形状のばらつきによって集光レンズの外径寸法がばらつくことは避けられないため、多数の集光レンズ付きの光発電素子を平面状に配列して光発電パネルを形成する工程で、一部の集光レンズの周囲に隙間が生じて、この隙間に入射する光が光発電に寄与しなくなり、その分、発電効率が低下することが判明している。
【０００７】
また、特願２００４−１９０５９０では、各光発電素子の下側に球面状の反射面を形成し、この反射面で集光するようにしている。この反射面は、光発電素子の電極を兼ねるため、反射面材料には、高い光反射率の他に、光発電素子（粒状シリコン）との密着性（接合性）が要求される。しかし、現実には、これら２つの要求を満たすことは困難であり、いずれかの機能が犠牲となって、発電効率が低下することが判明している。
【０００８】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、光発電パネルの要求品質レベルを満たしつつ、光発電素子（粒状シリコン）の外径寸法や形状・真球精度に対する許容範囲を広げることができて、光発電素子の生産性向上、歩留まり向上を製品品質を落とさずに実現できると共に、発電効率を向上させることができる光発電パネル及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、多数の粒状の光発電素子を格子点状（アレイ状）に配列して透明樹脂でパネル状に一体成形した光発電パネルにおいて、該光発電パネルの受光面側に、各光発電素子をそれぞれ覆うように集光レンズを前記透明樹脂で一体に成形するようにしたものである。この構成では、多数の集光レンズを成形型によって一体成形できるため、各光発電素子のサイズ（径寸法）や形状（真球度）に多少のばらつきがあっても、各光発電素子の表面に好ましい球状凸面形状の集光レンズを形成でき、光発電パネルの要求品質レベルを満たしつつ、光発電素子（粒状シリコン）の外径寸法や形状・真球精度に対する許容範囲を広げることができて、光発電素子の生産性向上、歩留まり向上を製品品質を落とさずに実現できる。しかも、成形型によって光発電パネルの受光面全域に隙間なく集光レンズを成形できるため、光発電パネルで受光した光を効率良く光発電に寄与させることができて、発電効率を向上できる。これにより、光発電パネルの小型化や光発電素子の使用数の削減による低コスト化も期待できる。
【００１０】
この場合、請求項２のように、光発電パネルの裏面側に、各光発電素子を保持する透明樹脂層を透過した光を各光発電素子側に反射する光反射膜を形成するようにすると良い。このようにすれば、光発電パネルで受光した光の一部が光発電素子表面に集光されずに通り抜けた場合でも、その光を光反射膜で反射して光発電素子に受光させることができ、集光レンズと光反射膜とによって発電効率を効率良く高めることができる。
【００１１】
更に、請求項３のように、光発電パネルの裏面側に、各光発電素子の電極が光反射膜を兼ねるように形成すると良い。これにより、光反射膜を安価に形成できる。
【００１２】
ところで、球状凸面形状の集光レンズの中心に光発電素子が配置されている場合、集光レンズの直径Ｄと光発電素子の直径ｄとの比（Ｄ／ｄ）がｎ2 ／ｎ1 （但しｎ1 は集光レンズの外側の媒体の屈折率、ｎ2 は集光レンズの屈折率）よりも小さいと、集光レンズの表面に入射した平行光は、集光レンズで屈折して全て光発電素子表面に集光されるため、光発電パネルの裏面側に光反射膜を必要としない。しかし、Ｄ／ｄが小さくなると、光発電素子の使用数が増加して、コストアップとなる。
【００１３】
これに対して、Ｄ／ｄがｎ2 ／ｎ1 よりも大きいと、集光レンズの表面に入射した平行光の一部が光発電素子表面に集光されずに通り抜けることになるが、この光を光反射膜で反射して光発電素子に受光させれば、発電効率を高めることができる。従って、請求項４のように、集光レンズの直径Ｄと光発電素子の直径ｄとの比Ｄ／ｄがほぼｎ2 ／ｎ1 以上になるように形成することが好ましい。これにより、光発電素子の使用数を減らしてコスト性の要求を満たしながら、高い発電効率を実現できる。
【００１４】
例えば、集光レンズの外側の媒体が空気であれば、屈折率ｎ1 は１．０となり、水であれば、屈折率ｎ1 はほぼ１．３となる。本発明では、集光レンズが透明樹脂で形成されているため、屈折率ｎ2 はほぼ１．５となる。従って、集光レンズの外側の媒体が空気であれば、本発明では、ｎ2 ／ｎ1 はほぼ１．５となる。
【００１５】
本発明の光発電パネルは、各光発電素子の集光レンズ間に少しの隙間を持たせても良いが、請求項５のように、各光発電素子の集光レンズが互いに接触するように形成することが好ましい。これにより、各光発電素子の集光レンズ間の隙間を最小とすることができ、集光レンズによる集光効率を最大とすることができる。
【００１６】
また、請求項６のように、集光レンズの受光面が該集光レンズを成形する成形型を兼ねる透明なレンズ保護カバーで覆われた構成としても良い。このようにすれば、集光レンズのレンズ保護カバーを利用して集光レンズを成形できるため、成形後の離型工程が不要になると共に、光発電パネルにレンズ保護カバーを取り付ける工程も不要となり、生産性を向上できる。しかも、集光レンズとレンズ保護カバーとを異なる素材で形成できるため、これらを形成する素材の選択幅を広げることができ、例えば、集光レンズを透明度の高い樹脂で形成し、レンズ保護カバーを、耐候性、耐摩耗性、紫外線カット性（集光レンズの紫外線劣化防止）に優れた透明な樹脂（又はガラス）で形成するという具合に、集光レンズとレンズ保護カバーとをそれぞれの使用目的に合わせた好適な素材で形成することができ、発電効率、耐久性、コスト性を向上させることができる。
【００１７】
この場合、請求項７のように、光発電パネルの裏面を裏カバーで覆って、該裏カバーの周縁部とレンズ保護カバーの周縁部とを接着、熱融着等により結合するようにすると良い。このようにすれば、光発電パネル全体をレンズ保護カバーと裏カバーとで包み込んで密閉状態に封止（シール）することも可能となり、光発電パネルの防水性を高めることができる。
【００１８】
また、請求項１〜５に記載の光発電パネルを製造する場合は、請求項８のように、仮保持板の片面に前記多数の光発電素子を格子点状に配列して仮保持させる仮保持工程と、前記各光発電素子をそれぞれ受光面側から覆う集光レンズと前記各光発電素子を保持する透明樹脂層とを成形するための成形型内に前記透明樹脂の樹脂液を注入すると共に、前記仮保持板の片面に仮保持させた前記多数の光発電素子を該樹脂液に浸漬して該樹脂液を硬化させることで、前記集光レンズと前記各光発電素子を保持する透明樹脂層とを一体化した光発電パネルを成形する成形工程と、前記光発電パネルを前記成形型から取り出すと共に、該光発電パネルから前記仮保持板を剥離する工程とを順に実行するようにすると良い。このようにすれば、成形工程で、成形型に対して多数の光発電素子を位置決めして樹脂液に浸漬する作業を容易に行うことができて、多数の光発電素子と集光レンズとを一体化した光発電パネルを能率良く成形することができる。しかも、成形工程で、仮保持板の片面に仮保持させた多数の光発電素子を樹脂液に浸漬する量を調整することで、集光レンズの焦点に対して任意の高さ位置に光発電素子を配置することができる。
【００１９】
この場合、請求項９のように、前記仮保持板を透明な材料で形成し、前記成形工程において、紫外線硬化型の樹脂液を用い、紫外線を前記仮保持板を透過させて該樹脂液に照射することで該樹脂液を硬化させるようにすると良い。このようにすれば、成形工程で、紫外線照射により集光レンズや透明樹脂層を短時間で硬化させることができ、生産性を向上させることができる。尚、成形型を透明な材料で形成して、紫外線を成形型を透過させて樹脂液を硬化させるようにしても、同様の効果を得ることができる。
【００２０】
また、請求項６又は７に記載の光発電パネルを製造する場合は、請求項１０のように、集光レンズを成形する成形型を兼ねる透明なレンズ保護カバーを形成する工程と、前記レンズ保護カバー内に前記透明樹脂の樹脂液を注入すると共に、前記多数の光発電素子を格子点状に配列させるように位置決めして該樹脂液に浸漬して該樹脂液を硬化させることで、前記集光レンズと前記各光発電素子を保持する透明樹脂層と前記レンズ保護カバーとを一体化した光発電パネルを成形する成形工程とを実行するようにすると良い。このようにすれば、レンズ保護カバー付きの光発電パネルを能率良く製造できる。
【００２１】
更に、請求項１１のように、前記成形工程終了後に、光発電パネルの裏面に裏カバーを被せて、該裏カバーの周縁部と前記レンズ保護カバーの周縁部とを結合するようにすると良い。このようにすれば、レンズ保護カバーと裏カバーとで包み込んだ光発電パネルを能率良く製造できる。
【００２２】
この場合も、請求項１２のように、予め、仮保持板の片面に前記多数の光発電素子を格子点状に配列して仮保持させた後、前記成形工程で、前記仮保持板の片面に仮保持させた前記多数の光発電素子を前記樹脂液に浸漬して該樹脂液を硬化させて前記光発電パネルを成形し、成形工程終了後に、前記光発電パネルから前記仮保持板を剥離するようにすると良い。このようにすれば、成形工程で、成形型を兼ねるレンズ保護カバーに対して多数の光発電素子を位置決めして樹脂液に浸漬する作業を容易に行うことができて、多数の光発電素子と集光レンズとレンズ保護カバーとを一体化した光発電パネルを能率良く成形することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した２つの実施例１，２を説明する。
【実施例１】
【００２４】
本発明の実施例１を図１乃至図１４に基づいて説明する。
まず、図１に基づいて本実施例１の製造方法で製造した光発電パネル１０の構造を説明する。
【００２５】
光発電パネル１０は、多数の粒状の光発電素子１１を格子点状（アレイ状）に配列して透明樹脂層１２で一体化したものである。この透明樹脂層１２としては、例えば紫外線硬化型の透明樹脂を用いると良い。
【００２６】
各光発電素子１１は、外周部にｎ型半導体層１１ａが薄く形成され、その内周側がｐ型半導体層１１ｂとなっている。この光発電素子１１の製造方法は、特に限定されず、例えば、国際公開ＷＯ９９／１０９３５号公報に示すように、加熱融解されたシリコン液滴を自由落下させて、そのシリコン液滴を表面張力で球状の形状に変形させて凝固させる自由落下法や、特開２００２−６０９４３号公報に示すように、プラズマＣＶＤ装置内で、芯材の表面全体にＳｉを堆積させて粒状の光発電素子を製造するプラズマＣＶＤ法を用いても良いし、それ以外の製造方法を用いても良い。
【００２７】
この光発電パネル１０の受光面側（図１において上面側）には、各光発電素子１１を、それぞれ覆うように球状凸面形状の集光レンズ１３が成形型２５（図５参照）によって透明樹脂層１２と一体成形されている。本実施例１では、球状凸面形状の集光レンズ１３の中心に光発電素子１１が配置され、各集光レンズ１３の直径Ｄと光発電素子１１の直径ｄとの比Ｄ／ｄがほぼｎ2 ／ｎ1 以上（但しｎ1 は集光レンズ１３の外側の媒体の屈折率、ｎ2 は集光レンズ１３の屈折率）になるように形成されている。
【００２８】
例えば、集光レンズ１３の外側の媒体が空気であれば、屈折率ｎ1 は１．０となり、水であれば、屈折率ｎ1 はほぼ１．３となる。また、本実施例１のように、集光レンズ１３が透明樹脂で形成されていれば、屈折率ｎ2 はほぼ１．５となる。参考までに、ガラスレンズの場合も、屈折率ｎ2 はほぼ１．５となる。一般には、集光レンズ１３の外側の媒体が空気であるため、本実施例１のように、集光レンズ１３が透明樹脂で形成されている場合は、ｎ2 ／ｎ1 はほぼ１．５となる。
【００２９】
この場合、Ｄ／ｄがｎ2 ／ｎ1 よりも小さいと、集光レンズ１３の表面に入射した平行光は、集光レンズ１３で屈折して全て光発電素子１１表面に集光されるため、光発電パネル１０の裏面側に光反射膜を必要としない。従って、本発明は、Ｄ／ｄがｎ2 ／ｎ1 よりも小さくなるように形成しても良いが、Ｄ／ｄが小さくなると、光発電素子１１の使用数が増加して、コストアップとなる。
【００３０】
これに対して、Ｄ／ｄがｎ2 ／ｎ1 よりも大きいと、集光レンズ１３の表面に入射した平行光の一部が光発電素子１３表面に集光されずに通り抜けることになるが、この光を光反射膜（電極１４）で反射して光発電素子１１に受光させれば、発電効率を高めることができる。この観点から、本実施例１では、Ｄ／ｄがほぼｎ2 ／ｎ1 以上になるように形成している。これにより、光発電素子１１の使用数を減らしてコスト性の要求を満たしながら、高い発電効率を実現できる。
【００３１】
また、本発明の光発電パネル１０は、各集光レンズ１３間に少しの隙間を持たせても良いが、本実施例１では、各集光レンズ１３が互いに接触するように形成している。これにより、各集光レンズ１３間の隙間を最小とすることができ、集光レンズ１３による集光効率を最大とすることができる。
【００３２】
光発電パネル１０の裏面側（図１において下面側）には、各光発電素子１１の外周部のｎ型半導体層１１ａに導通するｎ電極１４が透明樹脂層１２の裏面全体を覆うように形成されている。このｎ電極１４は、透明樹脂層１２を透過した光を各光発電素子１１側に反射する光反射膜としても機能する。このｎ電極１４は、２層の絶縁性樹脂層１５，１６によって完全に覆われている。１層目の絶縁性樹脂層１５は、後述するエッチング時に保護層（マスク）として機能し、２層目の絶縁性樹脂層１６は、ｎ電極１４とｐ電極１７との間を絶縁する絶縁層として機能する。
【００３３】
各光発電素子１１の後端部には、研磨等によってｎ型半導体層１１ａが部分的に取り除かれてｐ型半導体層１１ｂが露出する部分が形成され、このｐ型半導体層１１ｂにｐ電極１７が導通するように形成されている。このｐ電極１７は、絶縁性樹脂等で形成された保護絶縁層１８によって完全に覆われ、保護・絶縁されている。
【００３４】
以上のように構成した光発電パネル１０の製造方法を説明する。前述したように、粒状の光発電素子１１の製造方法は、特に限定されず、どの様な方法で粒状の光発電素子１１を製造しても良く、１つのメーカーで光発電素子１１の製造から光発電パネル１０の製造までを一貫して行っても良いし、他のメーカーで製造した光発電素子１１を仕入れて光発電パネル１０を製造するようにしても良い。以下、何等かの方法で製造された粒状の光発電素子１１を用いて光発電パネル１０を製造する各工程を順番に説明する。
【００３５】
［１］光発電素子整列工程
まず、図２に示すように、光発電素子１１が１個ずつ嵌まり込む多数の素子位置決め凹部２２が格子点状に形成された素子整列治具２１を用いて、該素子整列治具２１の各素子位置決め凹部２２にそれぞれ光発電素子１１を１個ずつ嵌め込むことで、多数の光発電素子１１を格子点状に整列させる。この際、素子整列治具２１上で整列された光発電素子１１（素子位置決め凹部２２）の配列ピッチは、製造する光発電パネル１０の光発電素子１１の配列ピッチに一致している。
【００３６】
［２］仮保持工程
光発電素子整列工程終了後に、仮保持工程に進む。この仮保持工程では、予め、図３に示すように、紫外線が透過可能な透明ガラス等の透明な材料で形成された仮保持板２３を用いて、この仮保持板２３の片面に粘着剤をコーティングしたり、或は、両面粘着シートを貼着するなどして、仮保持板２３の片面に粘着層を形成しておく。この粘着層の厚みは、光発電素子１１の直径のばらつきを吸収できる程度の厚みとすることが望ましい。
【００３７】
そして、この仮保持板２３の粘着層を下向きにして、該仮保持板２３を素子整列治具２１の上方から下降させて、該仮保持板２３の粘着層を素子整列治具２１上の各光発電素子１１に押し付ける。これにより、仮保持板２３の粘着層に各光発電素子１１を格子点状に配列させた状態で粘着（仮保持）させる。
【００３８】
［３］成形工程
仮保持工程終了後に、成形工程に進み、まず、図４に示すように、多数の集光レンズ成形キャビティ２４が形成された成形型２５内に紫外線硬化型透明樹脂の樹脂液２６を注入する。この後、仮保持板２３の粘着層に粘着した各光発電素子１１を成形型２５の各集光レンズ成形キャビティ２４に位置合わせした状態で、仮保持板２３を下降させて、図５に示すように、仮保持板２３の粘着層に粘着した各光発電素子１１を各集光レンズ成形キャビティ２４の樹脂液２６に浸漬した状態にする。この際、樹脂液２６に対する光発電素子１１の浸漬量を調整すれば、集光レンズ１３の焦点に対して任意の高さ位置に光発電素子１１を配置することができる。尚、光発電素子１１を樹脂液２６に浸漬する際に、仮保持板２３の下面（粘着層）と樹脂液２６との間に隙間を持たせて、仮保持板２３の下面（粘着層）に樹脂液２６が付着しないようにする。
【００３９】
この後、図６に示すように、仮保持板２３の上方から紫外線を下向きに照射する。これにより、紫外線を仮保持板２３を透過させて樹脂液２６に照射して該樹脂液２６を硬化させることで、集光レンズ１３と各光発電素子１１を保持する透明樹脂層１２とを一体化した光発電パネル１０を成形する。尚、成形型２５を透明な材料で形成して、紫外線を成形型２５を透過させて樹脂液２６を硬化させるようにしても良い。
【００４０】
［４］離型工程
成形工程終了後に、離型工程に進み、図７に示すように、成形後の光発電パネル１０を成形型２５から取り出すと共に、該光発電パネル１０の裏面側から仮保持板２３を剥離する。この際、仮保持板２３の下面に樹脂液２６が付着していなければ、仮保持板２３を光発電パネル１０の裏面側から簡単に剥離することができる。
【００４１】
［５］ｎ電極形成工程
離型工程終了後に、ｎ電極形成工程に進み、図８に示すように、光発電パネル１０の裏面全体に、蒸着、めっき、ＣＶＤ、スパッタリング、塗布、印刷等の導体成膜技術を用いてｎ電極１４を形成する。このｎ電極１４を形成する導体は、Ａｇ、Ａｇ系導体等の電気抵抗値が小さく、且つ、光を反射しやすい導体（入射光の反射面としても機能させるため）を用いることが好ましい。このｎ電極１４は、各光発電素子１１の外周部のｎ型半導体層１１ａに導通し、且つ透明樹脂層１２の裏面全体を覆って入射光の光反射膜としても機能するようになっている。尚、ｎ電極１４の一部は、後述するサンドブラスト工程で光発電素子１１の一部を露出させるように取り除かれるため、その部分にはｎ電極１４を形成しない部分があっても良い。
【００４２】
［６］保護層（１層目の絶縁性樹脂層）形成工程
ｎ電極形成工程終了後に、保護層形成工程に進み、図９に示すように、光発電パネル１０の裏面のｎ電極１４全面に、エポキシ系樹脂等の絶縁性樹脂を塗布して硬化させて保護層（１層目の絶縁性樹脂層）１５を形成し、ｎ電極１４全面を保護層１５で覆った状態にする。この保護層１５を形成する樹脂は、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、嫌気性硬化樹脂等のいずれを用いても良いが、絶縁性と耐薬品性・耐酸性（エッチング時のマスクとして用いるため）を備えている必要がある。尚、保護層１５の一部は、次のサンドブラスト工程で光発電素子１１の一部を露出させるように取り除かれるため、その部分には保護層１５を形成しない部分があっても良い。
【００４３】
［７］サンドブラスト工程
保護層形成工程終了後に、サンドブラスト工程に進み、図１０に示すように、サンドブラストにより、各光発電素子１１の後端部の保護層１５とｎ電極１４を部分的に取り除いて、各光発電素子１１の後端部のｎ型半導体層１１ａを露出させた状態にする。尚、サンドブラストに代えて、研磨、レーザ加工、放電加工等によって保護層１５とｎ電極１４を部分的に取り除くようにしても良い。
【００４４】
［８］エッチング工程
サンドブラスト工程終了後に、エッチング工程に進み、保護層１５をマスク（エッチングレジスト）として用いて、該保護層１５から露出する光発電素子１１の後端部のｎ型半導体層１１ａを化学エッチングして部分的に取り除き、その内側のｐ型半導体層１１ｂを露出させた状態にする。尚、化学エッチングに代えて、ドライエッチングを用いても良い。
【００４５】
［９］絶縁層（２層目の絶縁性樹脂層）形成工程
エッチング工程終了後に、絶縁層（２層目の絶縁性樹脂層）形成工程に進み、図１１に示すように、光発電パネル１０の裏面全体に、エポキシ系樹脂等の絶縁性樹脂を塗布して硬化させて絶縁層（２層目の絶縁性樹脂層）１６を形成し、前記サンドブラスト工程で部分的に露出されたｎ電極１４を完全に覆って絶縁した状態にする。この絶縁層１６を形成する樹脂は、その下層の保護層１５と同種、異種のいずれの絶縁性樹脂を用いても良く、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、嫌気性硬化樹脂等のいずれを用いても良い。尚、絶縁層１６の一部は、次の研磨工程で光発電素子１１の一部を露出させるように除かれるため、その部分には絶縁層１６を形成しない部分があっても良い。
【００４６】
［１０］研磨工程
絶縁層形成工程終了後に、研磨工程に進み、図１２に示すように、光発電パネル１０の裏面の絶縁層１６を研磨装置で研磨して平坦化すると共に、光発電素子１１の後端部のｐ型半導体層１１ｂを絶縁層１６から露出させると共に、該ｐ型半導体層１１ｂの露出面を平坦化する。尚、サンドブラストで研磨するようにしても良い。
【００４７】
［１１］ｐ電極形成工程
研磨工程終了後に、ｐ電極形成工程に進み、図１３に示すように、光発電パネル１０の裏面全体にｐ電極１７を各光発電素子１１のｐ型半導体層１１ｂの露出面に密着させるように形成する。このｐ電極１７を形成する導体は、前述したｎ電極１４と同じ導体でも良いし、異なる導体を用いても良く、ｐ電極１７の形成方法も、ｎ電極１４と同じ方法でも異なる方法でも良い。例えば、Ａｌ等の導体を光発電パネル１０の裏面全体に擦り付けて、その摩擦力と摩擦熱により、Ａｌ等の導体を各光発電素子１１のｐ型半導体層１１ｂの露出面と絶縁層１６に付着させてｐ電極１７を形成するようにしても良い。或は、アルミニウム箔等の導体箔を光発電パネル１０の裏面全体に貼り付けてｐ電極１７を形成しても良い。
【００４８】
［１２］レーザーシンタ工程
ｐ電極形成工程終了後に、レーザーシンタ工程に進み、ｐ電極１７と各光発電素子１１の後端部のｐ型半導体層１１ｂとの接合部分の中央部にレーザー光をスポット的に照射して、その部分をスポット的に加熱し、オーミックコンタクトを形成するためのｐ電極１７の熱処理（シンタ）を行う。
【００４９】
［１３］保護絶縁層形成工程
レーザーシンタ工程終了後に、保護絶縁層形成工程に進み、図１４に示すように、光発電パネル１０の裏面のｐ電極１７全面に、絶縁性樹脂を塗布して硬化させて保護絶縁層１８を形成し、ｐ電極１７全面を保護絶縁層１８で覆った状態にする。この保護絶縁層１８を形成する樹脂は、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、嫌気性硬化樹脂等のいずれを用いても良い。以上説明した各工程［１］〜［１３］を一通り実行すれば、光発電パネル１０の製造が完了する。
【００５０】
以上説明した本実施例１によれば、多数の粒状の光発電素子１１を格子点状に配列して透明樹脂層１２でパネル状に一体成形した光発電パネル１０において、光発電パネル１０の受光面側に、各光発電素子１１をそれぞれ覆う集光レンズ１３を成形型２５によって一体に成形するようにしたので、各光発電素子１１のサイズ（径寸法）や形状（真球度）に多少のばらつきがあっても、各光発電素子１１の表面に好ましい球状凸面形状の集光レンズ１３を形成でき、光発電パネル１０の要求品質レベルを満たしつつ、光発電素子１１の外径寸法や形状・真球精度に対する許容範囲を広げることができて、光発電素子１１の生産性向上、歩留まり向上を製品品質を落とさずに実現できる。しかも、成形型２５によって光発電パネル１０の受光面全域に隙間なく集光レンズ１３を成形できるため、光発電パネル１０で受光した光を効率良く光発電に寄与させることができて、発電効率を向上できる。これにより、光発電パネル１０の小型化や光発電素子１１の使用数の削減による低コスト化も期待できる。
【００５１】
しかも、本実施例１では、仮保持板２３を透明な材料で形成し、成形工程において、紫外線硬化型の樹脂液２６を用い、紫外線を仮保持板２３を透過させて該樹脂液２６に照射することで該樹脂液２６を硬化させるようにしたので、成形工程で、紫外線照射により集光レンズ１３や透明樹脂層１２を短時間で硬化させることができ、生産性を向上させることができる。
【００５２】
尚、本実施例１では、素子整列治具２１の各素子位置決め凹部２２にそれぞれ光発電素子１１を１個ずつ嵌め込むことで、多数の光発電素子１１を格子点状に整列させ、その状態で、仮保持板２３の粘着層に多数の光発電素子１１を格子点状に配列して粘着させるようにしたが、この他に、次のような光発電素子１１の整列方法を採用しても良い。例えば、素子整列治具に、素子位置決め凹部２２の代わりに、光発電素子１１の直径よりも僅かに大きい孔径の貫通孔を格子点状に形成し、この素子整列治具を、仮保持板２３上面の粘着層に僅かな隙間を隔てて対向させた状態で、素子整列治具の各貫通孔からそれぞれ光発電素子１１を１個ずつ貫通させて仮保持板２３の粘着層に押し付けることで、仮保持板２３の粘着層に多数の光発電素子１１を格子点状に配列して粘着させるようにしても良い。
【実施例２】
【００５３】
次に、本発明の実施例２を図１５乃至図１９に基づいて説明する。以下の説明では、上記実施例１と実質的に同一の部分には、同一符号を付して説明を簡略化する。
【００５４】
本実施例２の光発電パネル３０は、図１９に示すように、集光レンズ１３の受光面を、該集光レンズ１３を成形する成形型を兼ねる透明なレンズ保護カバー３１で覆うと共に、光発電パネル３０の裏面を絶縁性の裏カバー３２で覆って、該裏カバー３２の周縁部とレンズ保護カバー３１の周縁部とをシール材３３によって結合し、光発電パネル３０全体をレンズ保護カバー３１と裏カバー３２とで包み込んで密閉状態に封止（シール）したところに構成上の特徴がある。
【００５５】
この場合、レンズ保護カバー３１は、耐候性、耐摩耗性、紫外線カット性（集光レンズ１３の紫外線劣化防止）に優れた透明な樹脂で形成されている。一方、裏カバー３２は、耐候性、耐摩耗性、絶縁性に優れた樹脂で形成されている。裏カバー３２は、透明性や紫外線カット性は要求されないため、不透明又は半透明の樹脂や紫外線を透過する樹脂で形成しても良い。その他、レンズ保護カバー３１や裏カバー３２を形成する素材は、樹脂に限定されず、ガラス等、樹脂以外の素材で形成しても良いことは言うまでもない。
【００５６】
尚、本実施例２では、光発電パネル３０の裏面全体を覆う絶縁性の裏カバー３２が前記実施例１の保護絶縁層１８に相当する役割を果たすため、ｐ電極１７上に保護絶縁層１８を形成しない構成としているが、封止効果をより高めるために、ｐ電極１７上に保護絶縁層１８を形成しても良いことは言うまでもない。
【００５７】
或は、前記実施例１と同様の方法で光発電パネル３０裏面のｐ電極１７上に形成した保護絶縁層１８を裏カバーとして用い、この保護絶縁層１８（裏カバー）の周縁部とレンズ保護カバー３１の周縁部とを接着、熱融着等により接合するようにしても良い。
【００５８】
以上のように構成した本実施例２の光発電パネル３０は、次のような工程を経て製造される。
まず、集光レンズ１３を成形する成形型を兼ねる透明なレンズ保護カバー３１（図１５参照）と裏カバー３２を準備する。これらを樹脂で形成する場合は、真空成形法、射出成形法、圧縮成形法等により成形すれば良い。レンズ保護カバー３１の内側には、前記実施例１で使用した成形型２５のキャビティ２４と同じ形状のキャビティ３１ａを成形する。
【００５９】
そして、前記実施例１と同じく、［１］光発電素子整列工程、［２］仮保持工程を行い、図１６に示すように、仮保持板２３下面の粘着層に各光発電素子１１を格子点状に配列させた状態で粘着（仮保持）させる。
【００６０】
この後、成形工程に進み、図１６に示すように、成形型を兼ねるレンズ保護カバー３１のキャビティ３１ａ内に紫外線硬化型透明樹脂の樹脂液２６を注入する。この後、仮保持板２３の粘着層に粘着した各光発電素子１１をレンズ保護カバー３１の各キャビティ３１ａに位置合わせした状態で、仮保持板２３を下降させて、図１７に示すように、仮保持板２３の粘着層に粘着した各光発電素子１１をレンズ保護カバー３１のキャビティ１３ａの樹脂液２６に浸漬した状態にする。この際、樹脂液２６に対する光発電素子１１の浸漬量を調整すれば、集光レンズ１３の焦点に対して任意の高さ位置に光発電素子１１を配置することができる。尚、光発電素子１１を樹脂液２６に浸漬する際に、仮保持板２３の下面（粘着層）と樹脂液２６との間に隙間を持たせて、仮保持板２３の下面（粘着層）に樹脂液２６が付着しないようにする。
【００６１】
この後、仮保持板２３の上方から紫外線を下向きに照射する。これにより、紫外線を仮保持板２３を透過させて樹脂液２６に照射して該樹脂液２６を硬化させることで、レンズ保護カバー３１と集光レンズ１３と各光発電素子１１を保持する透明樹脂層１２とを一体化した光発電パネル３０を成形する。
【００６２】
成形工程終了後に、図１８に示すように、成形後の光発電パネル３０の裏面側から仮保持板２３を剥離する。
【００６３】
この後は、前記実施例１と同じく、［５］ｎ電極形成工程、［６］保護層（１層目の絶縁性樹脂層）形成工程、［７］サンドブラスト工程、［８］エッチング工程、［９］絶縁層（２層目の絶縁性樹脂層）形成工程、［１０］研磨工程、［１１］ｐ電極形成工程、［１２］レーザーシンタ工程を順番に実行する。
【００６４】
この後、図１８に示すように、光発電パネル３０裏面のｐ電極１７上に裏カバー３２を被せて、該裏カバー３２の周縁部とレンズ保護カバー３１の周縁部とをシール材３３によって結合し、光発電パネル３０全体をレンズ保護カバー３１と裏カバー３２とで包み込んで密閉状態に封止（シール）する。この封止方法は、熱融着、接着剤等の適宜の方法を用いれば良く、また、シール材３３を省略して、裏カバー３２の周縁部とレンズ保護カバー３１の周縁部とを熱融着、接着等により接合するようにしても良い。
【００６５】
以上説明した本実施例２では、集光レンズ１３のレンズ保護カバー３１を成形型として用いて集光レンズ１３を成形して、レンズ保護カバー３１付きの光発電パネル３０を成形するようにしたので、成形後の離型工程が不要になると共に、光発電パネル３０にレンズ保護カバー３１を取り付ける工程も不要となり、生産性を向上できる。しかも、集光レンズ１３とレンズ保護カバー３１とを異なる素材で形成できるため、これらを形成する素材の選択幅を広げることができ、例えば、集光レンズ１３を透明度の高い樹脂で形成し、レンズ保護カバー３１を、耐候性、耐摩耗性、紫外線カット性（集光レンズ１３の紫外線劣化防止）に優れた透明な樹脂（又はガラス）で形成するという具合に、集光レンズ１３とレンズ保護カバー３１とをそれぞれの使用目的に合わせた好適な素材で形成することができ、発電効率、耐久性、コスト性を向上させることができる。
【００６６】
しかも、光発電パネル３０全体をレンズ保護カバー３１と裏カバー３２とで包み込んで密閉状態に封止（シール）するようにしたので、光発電パネル３０の防水性を高めることができる。その他、本実施例２においても、前記実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
尚、各実施例１，２では、光発電素子１１の外周側をｎ型半導体層、内周側をｐ型半導体層としたが、これとは反対に、外周側をｐ型半導体層、内周側をｎ型半導体層としても良い。この場合、ｎ電極とｐ電極の位置も反対となり、レーザー光によるシンタリングによってｎ電極と光発電素子１１との接合部分にオーミックな接触抵抗部を形成するようにすれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施例１の製造方法で製造した光発電パネルの構造を示す縦断面図である。
【図２】実施例１の光発電パネルの製造方法における光発電素子整列工程を説明する図である。
【図３】実施例１の光発電パネルの製造方法における仮保持工程を説明する図である。
【図４】実施例１の光発電パネルの製造方法における成形工程を説明する図である（その１）。
【図５】実施例１の光発電パネルの製造方法における成形工程を説明する図である（その２）。
【図６】実施例１の光発電パネルの製造方法における成形工程を説明する図である（その３）。
【図７】実施例１の光発電パネルの製造方法における離型工程を説明する図である。
【図８】実施例１の光発電パネルの製造方法におけるｎ電極形成工程を説明する図である。
【図９】実施例１の光発電パネルの製造方法における保護層（１層目の絶縁性樹脂層）形成工程を説明する図である。
【図１０】実施例１の光発電パネルの製造方法におけるサンドブラスト工程を説明する図である。
【図１１】実施例１の光発電パネルの製造方法における絶縁層（２層目の絶縁性樹脂層）形成工程を説明する図である。
【図１２】実施例１の光発電パネルの製造方法における研磨工程を説明する図である。
【図１３】実施例１の光発電パネルの製造方法におけるｐ電極形成工程を説明する図である。
【図１４】実施例１の光発電パネルの製造方法における保護絶縁層形成工程を説明する図である。
【図１５】実施例２の光発電パネルの製造方法で用いる成形型兼用のレンズ保護カバーを示す断面図である。
【図１６】実施例２の光発電パネルの製造方法における成形工程を説明する図である（その１）。
【図１７】実施例２の光発電パネルの製造方法における成形工程を説明する図である（その２）。
【図１８】実施例２の成形後の光発電パネルから仮保持板を剥離した状態を示す図である。
【図１９】実施例２の光発電パネルの製造方法で製造される光発電パネルの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０…光発電パネル、１１…光発電素子、１２…透明樹脂層、１３…集光レンズ、１４…ｎ電極、１５…保護層（１層目の絶縁性樹脂層）、１６…絶縁層（２層目の絶縁性樹脂層）、１７…ｐ電極、１８…保護絶縁層、２１…素子整列治具、２２…素子位置決め凹部、２３…仮保持板、２４…集光レンズ成形キャビティ、２５…成形型、２６…樹脂液、３０…光発電パネル、３１…レンズ保護カバー、３２…裏カバー、３３…シール材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の粒状の光発電素子を格子点状に配列して透明樹脂でパネル状に一体成形した光発電パネルにおいて、
該光発電パネルの受光面側に、各光発電素子をそれぞれ覆うように集光レンズが前記透明樹脂で一体に成形されていることを特徴とする光発電パネル。
【請求項２】
該光発電パネルの裏面側に、前記各光発電素子を保持する透明樹脂層を透過した光を各光発電素子側に反射する光反射膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光発電パネル。
【請求項３】
該光発電パネルの裏面側に、前記各光発電素子の電極が前記光反射膜を兼ねるように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光発電パネル。
【請求項４】
前記集光レンズの直径Ｄと前記光発電素子の直径ｄとの比Ｄ／ｄがほぼｎ2 ／ｎ1 以上（但しｎ1 は集光レンズの外側の媒体の屈折率、ｎ2 は集光レンズの屈折率）となるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光発電パネル。
【請求項５】
前記各光発電素子の集光レンズが互いに接触するように形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光発電パネル。
【請求項６】
前記集光レンズの受光面が該集光レンズを成形する成形型を兼ねる透明なレンズ保護カバーで覆われていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光発電パネル。
【請求項７】
該光発電パネルの裏面が裏カバーで覆われて、該裏カバーの周縁部と前記レンズ保護カバーの周縁部とが結合されていることを特徴とする請求項６に記載の光発電パネル。
【請求項８】
多数の粒状の光発電素子を格子点状に配列して透明樹脂でパネル状に一体成形する光発電パネルの製造方法において、
仮保持板の片面に前記多数の光発電素子を格子点状に配列して仮保持させる仮保持工程と、
前記各光発電素子をそれぞれ受光面側から覆う集光レンズと前記各光発電素子を保持する透明樹脂層とを成形するための成形型内に前記透明樹脂の樹脂液を注入すると共に、前記仮保持板の片面に仮保持させた前記多数の光発電素子を該樹脂液に浸漬して該樹脂液を硬化させることで、前記集光レンズと前記各光発電素子を保持する透明樹脂層とを一体化した光発電パネルを成形する成形工程と、
前記光発電パネルを前記成形型から取り出すと共に、該光発電パネルから前記仮保持板を剥離する工程と
を含むことを特徴とする光発電パネルの製造方法。
【請求項９】
前記仮保持板を透明な材料で形成し、
前記成形工程において、紫外線硬化型の樹脂液を用い、紫外線を前記仮保持板を透過させて該樹脂液に照射することで該樹脂液を硬化させることを特徴とする請求項８に記載の光発電パネルの製造方法。
【請求項１０】
請求項６又は７に記載の光発電パネルを製造する方法において、
前記集光レンズを成形する成形型を兼ねる透明なレンズ保護カバーを形成する工程と、 前記レンズ保護カバー内に前記透明樹脂の樹脂液を注入すると共に、前記多数の光発電素子を格子点状に配列させるように位置決めして該樹脂液に浸漬して該樹脂液を硬化させることで、前記集光レンズと前記各光発電素子を保持する透明樹脂層と前記レンズ保護カバーとを一体化した光発電パネルを成形する成形工程と
を含むことを特徴とする光発電パネルの製造方法。
【請求項１１】
前記成形工程終了後に、前記光発電パネルの裏面に裏カバーを被せて、該裏カバーの周縁部と前記レンズ保護カバーの周縁部とを結合することを特徴とする請求項１０に記載の光発電パネルの製造方法。
【請求項１２】
予め、仮保持板の片面に前記多数の光発電素子を格子点状に配列して仮保持させた後、前記成形工程で、前記仮保持板の片面に仮保持させた前記多数の光発電素子を前記樹脂液に浸漬して該樹脂液を硬化させて前記光発電パネルを成形し、
前記成形工程終了後に、前記光発電パネルから前記仮保持板を剥離することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の光発電パネルの製造方法。
【請求項１】
多数の粒状の光発電素子を格子点状に配列して透明樹脂でパネル状に一体成形した光発電パネルにおいて、
該光発電パネルの受光面側に、各光発電素子をそれぞれ覆うように集光レンズが前記透明樹脂で一体に成形されていることを特徴とする光発電パネル。
【請求項２】
該光発電パネルの裏面側に、前記各光発電素子を保持する透明樹脂層を透過した光を各光発電素子側に反射する光反射膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光発電パネル。
【請求項３】
該光発電パネルの裏面側に、前記各光発電素子の電極が前記光反射膜を兼ねるように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光発電パネル。
【請求項４】
前記集光レンズの直径Ｄと前記光発電素子の直径ｄとの比Ｄ／ｄがほぼｎ2 ／ｎ1 以上（但しｎ1 は集光レンズの外側の媒体の屈折率、ｎ2 は集光レンズの屈折率）となるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光発電パネル。
【請求項５】
前記各光発電素子の集光レンズが互いに接触するように形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光発電パネル。
【請求項６】
前記集光レンズの受光面が該集光レンズを成形する成形型を兼ねる透明なレンズ保護カバーで覆われていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光発電パネル。
【請求項７】
該光発電パネルの裏面が裏カバーで覆われて、該裏カバーの周縁部と前記レンズ保護カバーの周縁部とが結合されていることを特徴とする請求項６に記載の光発電パネル。
【請求項８】
多数の粒状の光発電素子を格子点状に配列して透明樹脂でパネル状に一体成形する光発電パネルの製造方法において、
仮保持板の片面に前記多数の光発電素子を格子点状に配列して仮保持させる仮保持工程と、
前記各光発電素子をそれぞれ受光面側から覆う集光レンズと前記各光発電素子を保持する透明樹脂層とを成形するための成形型内に前記透明樹脂の樹脂液を注入すると共に、前記仮保持板の片面に仮保持させた前記多数の光発電素子を該樹脂液に浸漬して該樹脂液を硬化させることで、前記集光レンズと前記各光発電素子を保持する透明樹脂層とを一体化した光発電パネルを成形する成形工程と、
前記光発電パネルを前記成形型から取り出すと共に、該光発電パネルから前記仮保持板を剥離する工程と
を含むことを特徴とする光発電パネルの製造方法。
【請求項９】
前記仮保持板を透明な材料で形成し、
前記成形工程において、紫外線硬化型の樹脂液を用い、紫外線を前記仮保持板を透過させて該樹脂液に照射することで該樹脂液を硬化させることを特徴とする請求項８に記載の光発電パネルの製造方法。
【請求項１０】
請求項６又は７に記載の光発電パネルを製造する方法において、
前記集光レンズを成形する成形型を兼ねる透明なレンズ保護カバーを形成する工程と、 前記レンズ保護カバー内に前記透明樹脂の樹脂液を注入すると共に、前記多数の光発電素子を格子点状に配列させるように位置決めして該樹脂液に浸漬して該樹脂液を硬化させることで、前記集光レンズと前記各光発電素子を保持する透明樹脂層と前記レンズ保護カバーとを一体化した光発電パネルを成形する成形工程と
を含むことを特徴とする光発電パネルの製造方法。
【請求項１１】
前記成形工程終了後に、前記光発電パネルの裏面に裏カバーを被せて、該裏カバーの周縁部と前記レンズ保護カバーの周縁部とを結合することを特徴とする請求項１０に記載の光発電パネルの製造方法。
【請求項１２】
予め、仮保持板の片面に前記多数の光発電素子を格子点状に配列して仮保持させた後、前記成形工程で、前記仮保持板の片面に仮保持させた前記多数の光発電素子を前記樹脂液に浸漬して該樹脂液を硬化させて前記光発電パネルを成形し、
前記成形工程終了後に、前記光発電パネルから前記仮保持板を剥離することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の光発電パネルの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００６−２０３１５６（Ｐ２００６−２０３１５６Ａ）
【公開日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１７２６４９（Ｐ２００５−１７２６４９）
【出願日】平成１７年６月１３日（２００５．６．１３）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１５−１６年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「太陽光発電技術研究開発革新的次世代太陽光発電システム技術研究開発粒状シリコン太陽電池セル製造技術の研究開発」に係る委託業務、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００２３７２７１）富士機械製造株式会社 (775)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月１３日（２００５．６．１３）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１５−１６年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「太陽光発電技術研究開発革新的次世代太陽光発電システム技術研究開発粒状シリコン太陽電池セル製造技術の研究開発」に係る委託業務、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００２３７２７１）富士機械製造株式会社 (775)
【Ｆターム（参考）】
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