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JP2002289901A - Mounting structure for photovoltaic element, and mounting method - Google Patents

Mounting structure for photovoltaic element, and mounting method

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Publication number
JP2002289901A
JP2002289901A JP2001084960A JP2001084960A JP2002289901A JP 2002289901 A JP2002289901 A JP 2002289901A JP 2001084960 A JP2001084960 A JP 2001084960A JP 2001084960 A JP2001084960 A JP 2001084960A JP 2002289901 A JP2002289901 A JP 2002289901A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photovoltaic element
metal body
photovoltaic
radiator
mounting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2001084960A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshifumi Takeyama
祥史 竹山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2001084960A priority Critical patent/JP2002289901A/en
Priority to US10/103,821 priority patent/US6803514B2/en
Publication of JP2002289901A publication Critical patent/JP2002289901A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a simple mounting structure and amounting method for a photovoltaic element, which can provide a photoelectric device such as a solar cell system, etc., at a low cost. SOLUTION: In the mounting structure for the photovoltaic element which possesses a photovoltaic element, having an electrode at a non-light-receiving face and a metal body for extracting the power generated by that photovoltaic element from/that photovoltaic element, that photovoltaic element is mounted on the first face of that metal body, and electrically insulated junction material is jointed to the second face.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池や、光電
センサなどの光電装置に関し、より詳しくは光起電力素
子の実装構造及び実装方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photoelectric device such as a solar cell or a photoelectric sensor, and more particularly, to a mounting structure and a mounting method of a photovoltaic element.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、温室効果すなわちCO2の増加に
よる地球の温暖化が問題となっており、CO2を排出し
ないクリーンなエネルギー源開発への要求がますます高
まっている。このようなエネルギー源の1つとして原子
力発電が挙げられるが、放射性廃棄物の問題等解決しな
ければならない問題が多く、より安全性の高いクリーン
なエネルギー源の提供に対する要求が高まってきてい
る。
In recent years, and global warming due to the increase in the greenhouse effect that is CO 2 becomes a problem, demand for clean sources of energy development that do not emit CO 2, has been increasingly. Nuclear power generation is one of such energy sources, but there are many problems that must be solved, such as the problem of radioactive waste, and the demand for providing a safer and cleaner energy source is increasing.

【0003】こうしたことから、将来期待されているク
リーンなエネルギー源の中でも、光起電力素子を用いた
太陽電池は、そのクリーンさ、安全性の高さ、取り扱い
の容易さという面から非常に注目されている。
For these reasons, among the clean energy sources expected in the future, a solar cell using a photovoltaic element has attracted much attention in terms of its cleanness, high safety, and easy handling. Have been.

【0004】現在、幾多の太陽電池が提案されており、
この中の幾つかは電力源として実際に使用されている。
そうした太陽電池は、単結晶シリコン或いは多結晶シリ
コンを用いた結晶系の太陽電池、非晶質シリコンを用い
た非晶質系の太陽電池、及び化合物半導体系の太陽電池
に大別される。また設置の形態により、例えば特開平5
−82820号公報に開示されるフレーム型太陽電池、
例えば特開平7−131048号公報に開示されるフレ
ームレス型太陽電池、例えば特開平8−177187号
公報、特開平11−97727号公報に開示される屋根
材一体型太陽電池、例えば特開平9−83006号公報
に開示されるような集光型太陽電池などに分類される。
At present, many solar cells have been proposed,
Some of them are actually used as power sources.
Such solar cells are roughly classified into a crystalline solar cell using single crystal silicon or polycrystalline silicon, an amorphous solar cell using amorphous silicon, and a compound semiconductor solar cell. Also, depending on the type of installation, for example, Japanese Patent Application Laid-Open
-82820, a frame solar cell disclosed in
For example, a frameless solar cell disclosed in JP-A-7-131048, for example, a roof material-integrated solar cell disclosed in JP-A-8-177187 and JP-A-11-97727, for example, JP-A-9-197 It is classified into a concentrating solar cell and the like as disclosed in JP-A-83006.

【0005】上述した太陽電池については、そのコスト
の中で最も大きな割合を占めるのは太陽電池を構成する
セル(光起電力素子)の材料費であり、そのため太陽電
池のコストを下げるには該光起電力素子の材料使用量を
減らすことが必要となってくる。集光型の太陽電池は、
高価な光起電力素子の能力を有効活用して発電コストを
低減するために、太陽光をレンズで数倍〜数百倍に集光
し、該太陽電池の光起電力素子への入射光量を増加させ
ることで、該光起電力素子の使用量を極力減らすように
した形態のものである。
[0005] In the above-mentioned solar cell, the material cost of the cells (photovoltaic elements) constituting the solar cell accounts for the largest proportion of the cost. It is necessary to reduce the amount of materials used for photovoltaic elements. Concentrating solar cells are
In order to reduce power generation costs by effectively utilizing the capability of expensive photovoltaic elements, sunlight is concentrated several times to several hundred times by a lens, and the amount of light incident on the photovoltaic elements of the solar cell is reduced. By increasing it, the usage of the photovoltaic element is reduced as much as possible.

【0006】上記特開平9−83006号公報に開示さ
れたものでは、ガラス、樹脂材料またはセラミックス等
の支持基板上に、砒素ガリウム等の太陽電池セルを配置
し、太陽電池セルから上部に向かって開口面積が広くな
るテーパ状の凹部を設け、該凹部に、ポリスチレン等か
らなり、表面がレンズ状に加工された高屈折率の集光構
造体が配置されている。
In the device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-83006, a solar cell such as arsenic gallium is disposed on a supporting substrate such as glass, resin material or ceramics, and the solar cell is directed upward from the solar cell. A tapered concave portion having a large opening area is provided, and a high-refractive-index light collecting structure made of polystyrene or the like and having a surface processed into a lens shape is arranged in the concave portion.

【0007】また、特開平7−231111号公報には
集光型太陽電池用基板の一例が開示されている。一辺が
2mm程の小型の太陽電池セルがデュアルインラインパ
ッケージ等の標準的なICタイプのキャリアに接続さ
れ、該キャリアをスルーホール基板等のプリント基板に
取り付けることによって、電気接続がなされる構造とな
っている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-231111 discloses an example of a concentrating solar cell substrate. A small solar cell with a side of about 2 mm is connected to a standard IC type carrier such as a dual in-line package, and the carrier is attached to a printed circuit board such as a through-hole board, so that electrical connection is made. ing.

【0008】一般的に知られる高集光型太陽発電システ
ムの構造を、図13を用いて説明する。図13(a)は
集光型太陽光発電システムの外観を示す模式図であり、
図13(b)は該集光型太陽光発電システムの集光型太
陽電池モジュールを説明する模式図であり、図14
(c)は該集光型太陽電池モジュールの光起電力素子周
辺を受光面より見た場合の模式図である。本集光型太陽
光発電システムは、太陽の動きに追尾する追尾装置10
9を備えた架台に、高集光型太陽電池モジュール115
を5段×4列に配置し、該高集光型太陽電池モジュール
によって起電された電力がリード線108を用いて外部
に取り出される構成の高集光型太陽発電システムであ
る。
The structure of a generally known high-concentration solar power generation system will be described with reference to FIG. FIG. 13A is a schematic diagram illustrating an appearance of a concentrating solar power generation system,
FIG. 13B is a schematic diagram illustrating a concentrating solar cell module of the concentrating solar power generation system, and FIG.
(C) is a schematic diagram when the periphery of the photovoltaic element of the concentrating solar cell module is viewed from the light receiving surface. This concentrating solar power generation system includes a tracking device 10 that tracks the movement of the sun.
9, a high-concentration solar cell module 115
Are arranged in 5 rows × 4 rows, and the power generated by the high-concentration solar cell module is taken out to the outside using the lead wire 108.

【0009】各々の集光型太陽電池モジュールは、回路
基板101上に実装された光起電力素子100と、該回
路基板101上に形成された回路パターン104を介し
光起電力素子によって起電された電力をモジュール外へ
と取り出す為の取り出し電極106及びリード線108
と、太陽光の集光による光起電力素子への著しい加熱を
防ぐ為に回路基板と銀ペースト102を介して密着され
るヒートシンク103と、太陽光線を回路基板101上
に実装された光起電力素子100に集光するためのフレ
ネルレンズ110を具備する。
Each of the concentrating solar cell modules is generated by a photovoltaic element via a photovoltaic element 100 mounted on a circuit board 101 and a circuit pattern 104 formed on the circuit board 101. Extraction electrode 106 and lead wire 108 for extracting the discharged power out of the module
A heat sink 103 adhered to the circuit board via a silver paste 102 to prevent remarkable heating of the photovoltaic element due to the condensing of sunlight; A Fresnel lens 110 for condensing light on the element 100 is provided.

【0010】集光型太陽電池モジュールに使用される光
起電力素子、及び光起電力素子の回路基板への実装方法
を夫々図15〜17を用いて説明する。
A photovoltaic element used in a concentrating solar cell module and a method of mounting the photovoltaic element on a circuit board will be described with reference to FIGS.

【0011】図15は集光型太陽電池に使用される光起
電力素子の一例を示す外観図であって、図15(a)は
単結晶からなる光起電力素子を受光面よりみた外観模式
図で、図15(b)は該光起電力素子の第一側面の外観
模式図、図15(c)は該光起電力素子の第二側面の外
観模式図、図15(d)は該光起電力素子を非受光面側
からみた外観模式図である。
FIG. 15 is an external view showing an example of a photovoltaic element used in a concentrating solar cell, and FIG. 15A is a schematic external view of a photovoltaic element made of a single crystal as viewed from a light receiving surface. FIG. 15B is a schematic view of the first side of the photovoltaic element, FIG. 15C is a schematic view of the second side of the photovoltaic element, and FIG. It is the external appearance schematic diagram which looked at the photovoltaic element from the non-light-receiving surface side.

【0012】図15中121は12mm□、厚さ125
μmの単結晶からなる光起電力素子であって、その太陽
光受光面にはテクスチャ構造及び反射防止膜が形成され
ている。また122、123は該光起電力素子の非受光
面に設けられた一対の取り出し電極であって、それぞれ
該光起電力素子のp極及びn極に接続された厚さ10μ
mのAl電極に、厚さ約0.01μmのAuが蒸着され
ている。
In FIG. 15, reference numeral 121 denotes 12 mm square, thickness 125
This is a photovoltaic element made of a single crystal of μm, and a texture structure and an antireflection film are formed on a sunlight receiving surface thereof. Reference numerals 122 and 123 denote a pair of extraction electrodes provided on the non-light-receiving surface of the photovoltaic element, each having a thickness of 10 μm connected to the p-pole and the n-pole of the photovoltaic element.
Au having a thickness of about 0.01 μm is deposited on the m Al electrodes.

【0013】集光型太陽電池に使用される光起電力素子
は、集光度を高めた太陽光を効率よく光起電力素子に照
射することが求められており、光起電力素子のアクティ
ブエリアを限りなく100%に近づけるために、その取
り出し電極は一般的にセルの非受光面に設けられてい
る。
A photovoltaic element used in a concentrating solar cell is required to efficiently irradiate the photovoltaic element with sunlight having a high degree of condensing, and the active area of the photovoltaic element must be increased. In order to approach 100% as much as possible, the extraction electrode is generally provided on the non-light receiving surface of the cell.

【0014】非受光面に電極を有する集光型太陽電池セ
ルは、ガラス、または樹脂材料、セラミックス等からな
る支持基板上に実装される。支持基板上に実装された太
陽電池セルの一例、図16、図17を用いて説明する。
The concentrating solar cell having an electrode on the non-light receiving surface is mounted on a supporting substrate made of glass, a resin material, ceramics, or the like. An example of a solar cell mounted on a supporting substrate will be described with reference to FIGS.

【0015】図16(1)中、101は所定の回路パタ
ーンを有する回路基板であって、通常0.5〜1mm程
度の厚さの支持基板上に、厚さ0.01〜1mm程度の
低抵抗材料からなる回路パターン104が形成される
が、ここでは25.4mm□、厚さ0.64mmのAl
23セラミックの両面にそれぞれ厚さ0.3mm、0.
25mmの無酸素銅箔をDirect Bond Co
pper方式により接合し、0.3mm厚の銅箔に回路
パターンを形成した基板を用いた。105は回路基板
に、光起電力素子や、取り出し電極を接合する為の接合
材であって、一般的に各種のはんだや、カーボンシート
が用いられるが、ここでは該回路基板の光電力素子の取
り出し電極122,123に対応する電極(図16には
図示せず)及び取り出し電極が配置される箇所に、錫鉛
共晶組成を有するクリームはんだをメタル版によるスク
リーン印刷方式により、厚さ120μmで印刷した。
In FIG. 16A, reference numeral 101 denotes a circuit board having a predetermined circuit pattern, which is usually formed on a supporting board having a thickness of about 0.5 to 1 mm and having a low thickness of about 0.01 to 1 mm. A circuit pattern 104 made of a resistive material is formed.
2 O 3 ceramic respective thickness 0.3mm on both sides, 0.
25mm oxygen-free copper foil was applied to Direct Bond Co.
A substrate bonded by a copper method and having a circuit pattern formed on a 0.3 mm thick copper foil was used. Reference numeral 105 denotes a bonding material for bonding the photovoltaic element and the extraction electrode to the circuit board. Generally, various solders and carbon sheets are used. A solder paste having a tin-lead eutectic composition is screen-printed with a metal plate to a thickness of 120 μm on the electrodes (not shown in FIG. 16) corresponding to the extraction electrodes 122 and 123 and the locations where the extraction electrodes are to be arranged. Printed.

【0016】図16(2)は、光起電力素子100が回
路基板101のクリームはんだ105上に配置され、取
り出し電極106が回路パターン104上に配置された
状態を示している。集光型太陽電池モジュールは図13
に示されるように集光した太陽光を有効利用するために
光起電力素子とフレネルレンズの相対位置が重要であ
る。よって光起電力素子と回路基板、回路基板とフレネ
ルレンズの支持筐体、該支持筐体とフレネルレンズが適
切な位置に配置されることが求められる。また取り出し
電極106は光起電力素子100によって起電された電
力を抵抗損失なく外部へ取り出すことが要求されてお
り、ここでは厚み0.7mm、幅15mm、長さ75m
mの無酸素銅箔が用いられている。
FIG. 16B shows a state where the photovoltaic element 100 is arranged on the cream solder 105 of the circuit board 101 and the extraction electrode 106 is arranged on the circuit pattern 104. Fig. 13 shows the concentrating solar cell module.
As shown in (1), the relative position between the photovoltaic element and the Fresnel lens is important for effectively utilizing the collected sunlight. Therefore, it is required that the photovoltaic element and the circuit board, the circuit board and the support casing of the Fresnel lens, and the support casing and the Fresnel lens are arranged at appropriate positions. Further, the extraction electrode 106 is required to extract the electric power generated by the photovoltaic element 100 to the outside without resistance loss. Here, the thickness is 0.7 mm, the width is 15 mm, and the length is 75 m.
m of oxygen-free copper foil is used.

【0017】図16(3)では、光起電力素子100、
及び取り出し電極106を配置した状態で回路基板10
1を加熱しクリームはんだ105を溶融した後冷却する
ことで、光起電力素子100、及び取り出し電極106
を回路基板上に実装した状態を示している。加熱条件
は、使用するクリームはんだ105の組成などによって
異なるが、錫鉛共晶組成を有するはんだの場合、少なく
とも2〜5秒間はんだの温度が195℃以上となるよう
加熱する必要がある。
In FIG. 16 (3), the photovoltaic element 100,
Circuit board 10 in a state in which
1 is cooled by melting the cream solder 105 and then cooling, so that the photovoltaic element 100 and the extraction electrode 106 are cooled.
Is mounted on a circuit board. The heating conditions vary depending on the composition of the cream solder 105 to be used, but in the case of a solder having a tin-lead eutectic composition, it is necessary to heat the solder to a temperature of 195 ° C. or higher for at least 2 to 5 seconds.

【0018】図16(4)では、取り出し電極106
に、例えば隣接する集光型太陽電池モジュールの取り出
し電極と接続するために、更なるリード線108をはん
だ等により接続した状態を示している。該リード線10
8も取り出し電極106同様、光起電力素子によって起
電された電力を抵抗損失なく外部へ接続することが要求
されており、ここではφ3mm、長さ350mmの銅電
線が用いられている。
In FIG. 16D, the extraction electrode 106
2 shows a state in which, for example, a further lead wire 108 is connected by soldering or the like in order to connect to an extraction electrode of an adjacent concentrating solar cell module. The lead wire 10
Similarly to the extraction electrode 106, it is required to connect the power generated by the photovoltaic element to the outside without resistance loss, and here, a copper wire of φ3 mm and length of 350 mm is used.

【0019】図17(5)では、銀ペースト102を使
用して、回路基板101とヒートシンク103を固定す
る状態を示している。集光型太陽電池においては、集光
によって加熱された光起電力素子100の熱をヒートシ
ンク103等の放熱器によって効率よく放熱することが
必要であって、熱伝導を高めるために部品間の接合部に
は、例えば1W/m・K以上の熱伝導率を持つ公知の銀
ペーストが好適に用いられる。ここでは日本エイブルス
ティック(株)製ABLEBOND 84−1LMI−
T1を用いた。銀ペーストによる接着は印刷等の公知の
手段によって、ヒートシンク上に銀ペーストを厚さ0.
35mmで均一に塗布した後、光起電力素子100を実
装した回路基板101を該ペースト状に配置し、150
℃のオーブンによって1時間加熱硬化することで接合を
行う。
FIG. 17 (5) shows a state where the circuit board 101 and the heat sink 103 are fixed using the silver paste 102. In the concentrating solar cell, it is necessary to efficiently radiate the heat of the photovoltaic element 100 heated by the condensing with a radiator such as the heat sink 103. For the part, a known silver paste having a thermal conductivity of, for example, 1 W / m · K or more is suitably used. Here, ABLEBOND 84-1LMI-
T1 was used. The silver paste is adhered to the heat sink by a known method such as printing.
After uniformly applying 35 mm, the circuit board 101 on which the photovoltaic element 100 is mounted is arranged in the paste form,
Bonding is performed by heating and curing in an oven at a temperature of 1 hour.

【0020】図17(6)、(7)は、上述した方法及
び材料を使って作成した集光型太陽電池モジュールを示
しており、図17(6)は該モジュールの正面図、図1
7(6)は斜視図である。
FIGS. 17 (6) and (7) show a concentrating solar cell module produced using the above-described method and material. FIG. 17 (6) is a front view of the module, and FIG.
7 (6) is a perspective view.

【0021】[0021]

【発明が解決しようとする課題】しかし図16,17に
示す光起電力素子の実装形態においては、光起電力素子
を実装する基板は、光起電力素子と同様もしくはそれ以
上に高価格な部品である為、集光型太陽電池のコストを
低減させる妨げになっているという問題があった。
However, in the photovoltaic element mounting form shown in FIGS. 16 and 17, the substrate on which the photovoltaic element is mounted is a component that is similar to or more expensive than the photovoltaic element. Therefore, there is a problem that the cost of the concentrating solar cell is hindered from being reduced.

【0022】また図16,17に示す光起電力素子の実
装形態においては、光起電力素子を基板上に実装する工
程、及び該光起電力素子実装済み基板とヒートシンクを
銀ペーストによって接合する工程があり、各々の工程に
加熱工程が有り、各工程の時間が長く、製造コストも高
くなるという問題があった。
In the embodiment of mounting the photovoltaic element shown in FIGS. 16 and 17, a step of mounting the photovoltaic element on a substrate, and a step of bonding the substrate on which the photovoltaic element is mounted and a heat sink with a silver paste However, there is a problem that each step has a heating step, and the time of each step is long and the manufacturing cost is high.

【0023】また、銀ペーストを硬化させるために光起
電力素子を実装した基板を150℃のオーブンに入れる
必要があり、素子の熱破壊が心配される。
Further, it is necessary to put the substrate on which the photovoltaic element is mounted in an oven at 150 ° C. in order to cure the silver paste.

【0024】また、回路基板としてセラミック基板を使
用した場合、例えば熱サイクルによって回路基板中のセ
ラミック層にクラックが入ることもあり得る。回路基板
にクラックが発生した場合、クラック部の熱伝導が極端
に低下し、光起電力素子の熱を十分放熱することができ
なくなることによって、光起電力素子の温度上昇による
発電効率の低下、更に光起電力素子と回路基板を接合し
ているはんだの溶融、更に光起電力素子の熱による故障
も考えられる。
When a ceramic substrate is used as a circuit board, cracks may occur in the ceramic layer in the circuit board due to, for example, thermal cycling. When a crack occurs in the circuit board, the heat conduction of the crack portion is extremely reduced, and the heat of the photovoltaic element cannot be sufficiently dissipated. Further, melting of the solder for joining the photovoltaic element and the circuit board, and failure of the photovoltaic element due to heat may be considered.

【0025】また図16,17に示す光起電力素子の実
装形態の実装方法においては、各材料が個別に供給され
るためバッチ処理が必要となり、高価な製造装置が必要
となるという問題もあった。
In the mounting method of the photovoltaic element mounting form shown in FIGS. 16 and 17, since each material is individually supplied, batch processing is required, and an expensive manufacturing apparatus is required. Was.

【0026】本発明は、従来技術における上述した問題
点を解決し、太陽電池等の光電装置の製造コストを低減
できる光起電力素子の実装構造及び実装方法を提供する
ことを目的とする。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the prior art and to provide a mounting structure and a mounting method of a photovoltaic element capable of reducing the manufacturing cost of a photoelectric device such as a solar cell.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するものであって、下述する構成の光起電力素子の実装
構造及び実装方法を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention, which achieves the above object, provides a mounting structure and a mounting method for a photovoltaic element having the following configuration.

【0028】上記課題を解決するための請求項1に記載
の発明は、非受光面に電極を有する光起電力素子と、該
光起電力素子によって起電された電力を該光起電力素子
外に取り出す為の金属体を具備する光起電力素子の実装
構造において、該金属体の第一面に該光起電力素子が接
合され、第二面には電気絶縁性接合材が接合されたこと
を特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a photovoltaic device having an electrode on a non-light receiving surface, and a device for generating electric power generated by the photovoltaic device outside the photovoltaic device. In a mounting structure of a photovoltaic element including a metal body for taking out the metal body, the photovoltaic element is bonded to a first surface of the metal body, and an electrically insulating bonding material is bonded to a second surface. It is characterized by.

【0029】ここで、金属体の第一面とは金属体の一表
面を指し、金属体の第二面とは金属体の第一面とは反対
側の表面を指す。
Here, the first surface of the metal body refers to one surface of the metal body, and the second surface of the metal body refers to a surface opposite to the first surface of the metal body.

【0030】この構造によれば、金属体がヒートスプレ
ッダとなり放熱機能を有することが可能であって、且つ
該金属体によって大電流が容易に取り出せる。また金属
体は光起電力素子の電極毎に電気的に分離する必要があ
り、例えば放熱器上に光起電力素子を実装した金属体を
固定した後に該金属体の一部を切り取ることによって、
該金属体を電気的に分離した複数の電極に分けられる
が、前記金属体の第二面に設けた電気絶縁性接合材は概
分離した複数の電極間の絶縁も確保するものである。
According to this structure, the metal body can serve as a heat spreader and have a heat radiation function, and a large current can be easily taken out by the metal body. Further, the metal body needs to be electrically separated for each electrode of the photovoltaic element, for example, by fixing a metal body having the photovoltaic element mounted on a radiator, cutting off a part of the metal body,
The metal body is divided into a plurality of electrically separated electrodes, and the electrically insulating bonding material provided on the second surface of the metal body ensures insulation between the plurality of substantially separated electrodes.

【0031】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の光起電力素子の実装構造において、前記金属体が、少
なくとも金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、コ
バルト、タングステンのいずれか、もしくはこれらの合
金を主成分とすることを好ましい態様として含むもので
ある。
According to a second aspect of the present invention, in the photovoltaic element mounting structure according to the first aspect, the metal body is at least one of gold, silver, copper, aluminum, nickel, iron, cobalt, and tungsten. Alternatively, a preferred embodiment includes those alloys as main components.

【0032】この構成によれば、金属体が高い導電性を
有することとなり、外部取り出し電極として好ましく使
用できる。
According to this configuration, the metal body has high conductivity, and can be preferably used as an external extraction electrode.

【0033】即ち、例えば集光型の太陽電池に使用され
る光起電力素子では1A以上の電流が起電されるため、
該光起電力素子によって起電された電力を外部に取り出
す為の電極においては、その電気抵抗損失が5%以下と
なるような高い導電性が求められており、導電性の高い
材料と十分な断面積をもつことが必要であるので、この
ような構成が好ましい。
That is, for example, a photovoltaic element used for a concentrating solar cell generates a current of 1 A or more.
An electrode for taking out the electric power generated by the photovoltaic element to the outside is required to have high conductivity such that the electric resistance loss is 5% or less. Such a configuration is preferred because it is necessary to have a cross-sectional area.

【0034】請求項3に記載の発明は、請求項1又は2
に記載の光起電力素子の実装構造において、前記金属体
が、厚さ0.05乃至2mmの板状形状を有することを
好ましい態様として含むものである。
The third aspect of the present invention is the first or second aspect.
In a preferred embodiment, the metal body has a plate-like shape having a thickness of 0.05 to 2 mm.

【0035】このような構成によれば、金属体が光起電
力素子の支持材としても好ましい構成となる。
According to such a configuration, the metal body is also a preferable configuration as a support for the photovoltaic element.

【0036】即ち、集光型太陽電池に使用される非受光
面に電極を有する薄型の光起電力素子は支持材を必要と
する。金属体は光起電力素子の支持材を兼ねる剛性が必
要であって厚さ0.05mm以上が望ましく、また厚い
金属体を使用した場合は、光起電力素子と金属体とを接
合した後の実使用において、各々の材料が持つ熱膨張率
の違いによって接合面が剥離する、光起電力素子にクラ
ックが発生する等の不良が発生する場合があり、厚さ2
mm以下が望ましい。
That is, a thin photovoltaic element having an electrode on a non-light-receiving surface used in a concentrating solar cell requires a support material. The metal body is required to have rigidity also serving as a support material for the photovoltaic element, and the thickness is desirably 0.05 mm or more.If a thick metal body is used, after the photovoltaic element and the metal body are joined together, In actual use, due to the difference in the coefficient of thermal expansion of each material, defects such as peeling of the bonding surface and cracking of the photovoltaic element may occur.
mm or less is desirable.

【0037】請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3
のうちのいずれか1項に記載の光起電力素子の実装構造
において、前記金属体が複数個の光起電力素子を同一フ
レーム上に搭載できる形状であることを好ましい態様と
して含むものである。
The invention described in claim 4 is the first to third aspects of the present invention.
In the mounting structure of the photovoltaic element according to any one of the above, it is preferable that the metal body has a shape capable of mounting a plurality of photovoltaic elements on the same frame.

【0038】この場合には、金属体に所定のパターンを
設けたロール状の金属体を連続的に供給し、該金属体上
に連続的に光起電力素子を実装後、個別に切り離すこと
ができる。即ち金属体を複数個のセルを同一フレーム上
に搭載できる形状とすることから、金属体の長手方向端
部に実装装置の送り構造に対応した間隔で切り欠き部も
しくは穴を設けることによって、連続的な製造が可能と
なってスループットが向上し製造コストを抑えることが
でき、更に既存の実装装置が使用できる。
In this case, it is possible to continuously supply a roll-shaped metal body provided with a predetermined pattern on the metal body, to continuously mount the photovoltaic elements on the metal body, and then to separate them individually. it can. That is, since the metal body has a shape that allows a plurality of cells to be mounted on the same frame, by providing notches or holes at intervals corresponding to the feed structure of the mounting device at the longitudinal end of the metal body, continuous As a result, throughput can be improved, manufacturing costs can be reduced, and existing mounting devices can be used.

【0039】請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4
のうちのいずれか1項に記載の光起電力素子の実装構造
において、前記光起電力素子と前記金属体の電気的な接
続が、少なくとも錫、鉛、銀、銅のいずれかを含む接合
材によって行われていることを好ましい態様として含む
ものである。
The invention according to claim 5 is the invention according to claims 1 to 4
In the mounting structure of the photovoltaic element according to any one of the above, the electrical connection between the photovoltaic element and the metal body includes a bonding material containing at least any one of tin, lead, silver, and copper Is included as a preferred embodiment.

【0040】この場合は、光起電力素子の電極と金属体
の接合が、上述した金属フィラーを含むペースト状の接
合材を供給後加熱又は加熱硬化するという容易な接合手
段によって高信頼性と高導電性を得ることができる。
In this case, the electrode of the photovoltaic element and the metal body are joined by the above-mentioned paste-like joining material containing a metal filler and then heated or cured by heating. Conductivity can be obtained.

【0041】請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5
のうちのいずれか1項に記載の光起電力素子の実装構造
において、前記電気絶縁性接合材が、熱伝導性を有する
粘着材を含有することを好ましい態様として含むもので
ある。
The invention described in claim 6 is the first to fifth aspects of the present invention.
In the mounting structure of the photovoltaic element according to any one of the above, it is preferable that the electrically insulating bonding material contains a thermally conductive adhesive material.

【0042】前記電気絶縁性接合材は金属体と放熱器の
絶縁を確保するものであるが、光起電力素子に生じた熱
を効率よく放熱器に逃がす必要があって、熱伝導性を有
する粘着材を含有する場合には、光起電力素子を実装し
た金属体と放熱器の接合を短時間で行うことができるの
で、光起電力素子の製造工程を簡略化できる。
The above-mentioned electrically insulating bonding material ensures insulation between the metal body and the radiator. However, it is necessary to efficiently release the heat generated in the photovoltaic element to the radiator, and has a heat conductivity. When the adhesive is contained, the joining of the metal body on which the photovoltaic element is mounted and the radiator can be performed in a short time, so that the manufacturing process of the photovoltaic element can be simplified.

【0043】請求項7に記載の発明は、請求項1乃至6
のうちのいずれか1項に記載の光起電力素子の実装構造
において、前記電気絶縁性接合材が、熱伝導性を有する
両面接着絶縁シートであることを好ましい態様として含
むものである。
The invention according to claim 7 is the invention according to claims 1 to 6
In the mounting structure of the photovoltaic element according to any one of the above, it is preferable that the electrically insulating bonding material is a double-sided adhesive insulating sheet having thermal conductivity.

【0044】この場合は、光起電力素子を実装した金属
体と通常金属体である放熱器の絶縁材を別途設ける必要
がないので実装構造が簡易な光起電力素子の実装構成が
提供できる。
In this case, it is not necessary to separately provide a metal body on which the photovoltaic element is mounted and a radiator, which is usually a metal body, so that a mounting structure of the photovoltaic element having a simple mounting structure can be provided.

【0045】請求項8に記載の発明は、請求項1乃至7
のうちのいずれか1項に記載の光起電力素子の実装構造
において、前記金属体の第二面が、電気絶縁性接合材を
介して放熱器を接合することを好ましい態様として含む
ものである。
The invention described in claim 8 is the invention according to claims 1 to 7
In the mounting structure of the photovoltaic element according to any one of the above, the second surface of the metal body preferably includes bonding a radiator via an electrically insulating bonding material.

【0046】このような構成によれば放熱効率を著しく
向上させることができる。
According to such a configuration, the heat radiation efficiency can be significantly improved.

【0047】請求項9に記載の発明は、請求項8に記載
の光起電力素子の実装構造において、前記放熱器の形状
において、少なくとも1つの平坦な面を有していること
を好ましい態様として含むものである。
According to a ninth aspect of the present invention, in the mounting structure of the photovoltaic element according to the eighth aspect, it is preferable that the radiator has at least one flat surface. Including.

【0048】この場合、上述した熱着シートによって接
合することが容易である。またヒートシンクの如き放熱
器は最も安価な自然空冷機器であって簡易な光起電力素
子の実装構造を提供できたため故障の心配も少ない。
In this case, it is easy to join with the above-mentioned heat-adhesive sheet. A radiator such as a heat sink is the cheapest natural air-cooled device and can provide a simple photovoltaic element mounting structure, so that there is little fear of failure.

【0049】請求項10に記載の発明は、請求項8又は
9に記載の光起電力素子の実装構造において、前記放熱
器の形状において、少なくとも2つの光起電力素子を搭
載できる長尺形状であることを好ましい態様として含む
ものである。
According to a tenth aspect of the present invention, in the mounting structure of the photovoltaic element according to the eighth or ninth aspect, the radiator has a long shape on which at least two photovoltaic elements can be mounted. This is included as a preferred embodiment.

【0050】この場合、長尺の放熱器が、上述した同一
フレームに複数の光起電力素子を実装した金属体の支持
材とすることができるため、複数の光起電力素子を1ユ
ニットとする場合に取り扱いが容易である。
In this case, since the long radiator can be used as a support for a metal body in which a plurality of photovoltaic elements are mounted on the same frame, the plurality of photovoltaic elements are made into one unit. Easy to handle in case.

【0051】上記課題を解決するための請求項11に記
載の発明は、非受光面に電極を有する光起電力素子と、
該光起電力素子によって起電された電力を該光起電力素
子外に取り出す為の金属体と、受光によって発生した熱
を放熱する為の放熱器を具備する光起電力素子の実装方
法において、前記金属体の第一面上の所定位置に、接合
材によって光起電力素子を接合する素子接合工程と、前
記金属体の第二面上の所定位置に、電気絶縁性接合材に
よって放熱器を接合する放熱器接合工程と、を少なくと
も含むことを特徴とする。
According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a photovoltaic device having an electrode on a non-light receiving surface,
A metal body for extracting power generated by the photovoltaic element out of the photovoltaic element, and a method for mounting a photovoltaic element including a radiator for radiating heat generated by light reception, At a predetermined position on the first surface of the metal body, an element bonding step of bonding the photovoltaic element with a bonding material, and at a predetermined position on the second surface of the metal body, a radiator with an electrically insulating bonding material. And a radiator bonding step of bonding.

【0052】このような実装方法によれば、上述した光
起電力素子の実装構造が実現可能である。
According to such a mounting method, the mounting structure of the photovoltaic element described above can be realized.

【0053】請求項12に記載の発明は、請求項11に
記載の光起電力素子の実装方法であって、前記素子接合
工程の後に、前記放熱器接合工程を行い、前記素子接合
工程においては、前記金属体の第一面上の所定位置に、
接合材を配置する工程と、前記金属体上の接合材が配置
された所定位置に前記光起電力素子を配置する工程と、
加熱により、前記接合材によって前記金属体と前記光起
電力素子とを接合する工程と、を少なくとも含み、前記
放熱器接合工程においては、前記放熱器上の所定位置
に、電気絶縁性接合材を配置する工程と、前記放熱具上
の所定位置に設けた電気絶縁性接合材上に、前記光起電
力素子を接合した金属体の、第二面側が接合する状態で
配置する工程と、前記光起電力素子の上面から押圧する
ことによって、前記金属体と前記放熱器を接合する工程
と、を少なくとも含むことを好ましい態様として含むも
のである。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the method for mounting a photovoltaic element according to the eleventh aspect, the radiator bonding step is performed after the element bonding step. At a predetermined position on the first surface of the metal body,
Arranging a bonding material, and arranging the photovoltaic element at a predetermined position where the bonding material on the metal body is arranged,
Bonding the metal body and the photovoltaic element with the bonding material by heating, at least, in the radiator bonding step, an electrically insulating bonding material is provided at a predetermined position on the radiator. Arranging, and arranging, on an electrically insulating bonding material provided at a predetermined position on the radiator, a metal body to which the photovoltaic element is bonded in a state where the second surface side is bonded; A step of joining the metal body and the radiator by pressing from the upper surface of the electromotive element, as a preferred embodiment.

【0054】このような実装方法によれば、既存のディ
スペンサ、スクリーン印刷機、チップマウント機、リフ
ロー炉等、公知の実装装置を組み合わせて使用すること
ができる。
According to such a mounting method, a known mounting device such as an existing dispenser, screen printer, chip mounter, reflow furnace, or the like can be used in combination.

【0055】請求項13に記載の発明は、請求項12に
記載の光起電力素子の実装方法において、前記金属体が
リードフレームであって、前記素子接合工程において
は、前記リードフレームを連続供給して、該リードフレ
ームに等間隔に前記光起電力素子を接合し、該素子接合
工程以降に、リードフレームを個別に切り離す工程を含
むことを好ましい態様として含むものである。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the method for mounting a photovoltaic element according to the twelfth aspect, the metal body is a lead frame, and the lead frame is continuously supplied in the element bonding step. In a preferred embodiment, the method further comprises the step of joining the photovoltaic elements to the lead frame at regular intervals and separating the lead frames individually after the element joining step.

【0056】このような実装方法によれば、金属体への
光起電力素子の実装が著しく簡素化できる。連続供給が
可能となる為、量産に向く対応ができる。チップマウン
タの製造装置の搬送系に対応してリードフレームの端部
に等間隔に切り欠きを設けることで、接合材の印刷・デ
ィスペンサ工程、チップマウンタ工程、リフロー工程を
連続した搬送ができる実装工程を設定できる。また既存
のチップマウンタ等の製造装置を使用することが出来る
ので、高価な製造装置を必要としない。
According to such a mounting method, mounting of the photovoltaic element on the metal body can be significantly simplified. Since continuous supply is possible, it is possible to respond to mass production. Mounting process that enables continuous transfer of bonding material printing / dispenser process, chip mounter process, and reflow process by providing notches at equal intervals at the ends of the lead frame corresponding to the transport system of the chip mounter manufacturing equipment Can be set. Further, since an existing manufacturing apparatus such as a chip mounter can be used, an expensive manufacturing apparatus is not required.

【0057】請求項14に記載の発明は、請求項12又
は13に記載の光起電力素子の実装方法において、前記
放熱器接合工程における押圧に使用する押圧手段が、気
体の注入により膨張する部分を有する構造体であり、該
膨張する部分によって前記押圧を行うことを好ましい態
様として含むものである。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the method of mounting the photovoltaic element according to the twelfth or thirteenth aspect, the pressing means used for pressing in the radiator bonding step is a portion expanded by gas injection. In a preferred embodiment, the pressing is performed by the expanding portion.

【0058】このような実装方法によれば、光起電力素
子を破壊することなく、光起電力素子を実装した金属体
を押圧し、該金属体を電気絶縁接合材によって放熱器に
固定することができる。
According to such a mounting method, the metal body on which the photovoltaic element is mounted is pressed without destroying the photovoltaic element, and the metal body is fixed to the radiator with an electrically insulating bonding material. Can be.

【0059】請求項15に記載の発明は、請求項11に
記載の光起電力素子の実装方法であって、前記放熱器接
合工程の後に、前記素子接合工程を行い、前記放熱器接
合工程においては、前記金属体の第二面上に、前記電気
絶縁性接合材を介して前記放熱器を接合する工程を含
み、前記素子接合工程においては、前記金属体の第一面
上の所定位置に、接合材を配置する工程と、前記金属体
上の接合材が配置された所定位置に前記光起電力素子を
配置する工程と、加熱により、前記接合材によって前記
金属体と前記光起電力素子とを接合する工程と、を少な
くとも含むことを好ましい態様として含むものである。
According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided the photovoltaic device mounting method according to the eleventh aspect, wherein the element bonding step is performed after the radiator bonding step. Includes a step of bonding the radiator on the second surface of the metal body via the electrically insulating bonding material, and in the element bonding step, at a predetermined position on the first surface of the metal body. Arranging a bonding material, arranging the photovoltaic element at a predetermined position on the metal body where the bonding material is arranged, and heating the metal body and the photovoltaic element with the bonding material. And a step of joining at least the following.

【0060】この場合、金属体に放熱器を接合後、素子
を接合することになるので、素子を金属体に実装する際
以後、放熱器を該金属体及び素子の支持材として使用す
ることができる。
In this case, after the radiator is bonded to the metal body, the element is bonded. Therefore, when the element is mounted on the metal body, the radiator may be used as a support for the metal body and the element. it can.

【0061】[0061]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。
Embodiments of the present invention will be described below.

【0062】(光起電力素子)本発明における光起電力
素子には、集光型太陽電池に用いられる非受光面に電極
を有する薄型の半導体素子等が好適に適用できるもので
ある。しかし、本発明は太陽電池以外の例えば光電セン
サなどの光起電力素子を用いた光電装置においても適用
可能である。光起電力素子の半導体材料としては、単結
晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコン、砒素ガ
リウム、アルミニウム−ガリウム砒素、インジウム燐、
ガリウム−インジウム燐等のIII−V族化合物半導体
などが好適に用いられる。
(Photovoltaic Element) As the photovoltaic element in the present invention, a thin semiconductor element having an electrode on a non-light receiving surface used for a concentrating solar cell can be suitably applied. However, the present invention is also applicable to a photoelectric device using a photovoltaic element such as a photoelectric sensor other than a solar cell. Semiconductor materials for photovoltaic devices include single crystal silicon, polycrystalline silicon, amorphous silicon, arsenic gallium, aluminum-gallium arsenide, indium phosphide,
Group III-V compound semiconductors such as gallium-indium phosphide are preferably used.

【0063】非受光面側に電極を形成する光起電力素子
では、素子の非受光面側にpn接合を設けるため素子の
厚みが特に薄いことが求められ、厚み200μm以下の
素子が好適に適用できる。光起電力素子非受光面には前
記pn接合と夫々電気的に接続した例えば金、銀、アル
ミニウム、ニッケル、銅等の公知の電極材料からなる電
極が、蒸着、スパッタ等の公知の手段によって設けられ
ておいる。また、結晶系の薄膜素子の形成方法としては
ワイヤソーによるシリコンインゴットからの切り出し後
に研磨を行う方法や、シリコン・オン・インシュレータ
ー(SOI)等の公知の方法が適用可能である。
In the case of a photovoltaic element in which an electrode is formed on the non-light receiving surface side, it is required that the element be particularly thin in order to provide a pn junction on the non-light receiving surface side of the element, and an element having a thickness of 200 μm or less is suitably used. it can. An electrode made of a known electrode material such as gold, silver, aluminum, nickel, or copper, which is electrically connected to the pn junction, is provided on the non-light-receiving surface of the photovoltaic element by a known means such as evaporation or sputtering. It has been. In addition, as a method of forming a crystalline thin film element, a known method such as a method of performing polishing after cutting out from a silicon ingot with a wire saw or a method of silicon-on-insulator (SOI) can be applied.

【0064】(金属体)本発明における金属体は、光起
電力素子を支持する支持材ともなり、且つ概光起電力素
子によって起電された電力をモジュール外へと取り出す
為の電極ともなるものである。金属体としては銅、銀、
アルミニウム、ニッケル、鉄、タングステン等のいずれ
か、もしくはこれらの合金を主成分とする公知の電気伝
導性材料が好適に適用でき、酸化防止などの必要に応じ
て所望の場所に金、銀、アルミニウム、ニッケル、錫、
鉛等の表面処理が施される。また優れた接合(はんだ付
け)性、ボンディング性、更には光起電力素子に生じた
熱を逃がす為に高い熱伝導性も要求される。
(Metal Body) The metal body in the present invention also serves as a support member for supporting the photovoltaic element, and also serves as an electrode for taking out the electric power generated by the photovoltaic element to the outside of the module. It is. Copper, silver,
A known electric conductive material containing any of aluminum, nickel, iron, tungsten, etc., or an alloy thereof as a main component can be suitably applied, and gold, silver, aluminum can be applied to a desired place as necessary, for example, to prevent oxidation. , Nickel, tin,
Surface treatment such as lead is performed. In addition, excellent bonding (soldering) properties and bonding properties, and high thermal conductivity for releasing heat generated in the photovoltaic element are required.

【0065】金属体の第一面側の光起電力素子が接合さ
れる光起電力素子搭載部には、光起電力素子で整流また
は起電された電流を半導体素子外部に取り出す為に、該
光起電力素子の電極形状に対応した回路パターンが設け
られており、金属体への回路パターンの形成方法として
はエッチングまたは型抜き等の公知の方法が摘要可能で
ある。
The photovoltaic element mounting portion to which the photovoltaic element on the first surface side of the metal body is joined is provided with a rectified or electromotive current by the photovoltaic element to take it out of the semiconductor element. A circuit pattern corresponding to the electrode shape of the photovoltaic element is provided. As a method for forming the circuit pattern on the metal body, a known method such as etching or die cutting can be used.

【0066】また金属体の少なくとも光起電力素子搭載
部は、例えば平面の如く光起電力素子の平面形状に一致
している。
At least the photovoltaic element mounting portion of the metal body conforms to the planar shape of the photovoltaic element, for example, as a plane.

【0067】更に、金属体はリードフレームの如く、例
えばロール状で連続的に供給され複数個の光起電力素子
を同一のフレームに等間隔に搭載できる形状を有しても
良い。
Further, the metal body may have a shape such as a lead frame that is continuously supplied in a roll shape, for example, and a plurality of photovoltaic elements can be mounted on the same frame at equal intervals.

【0068】更に、金属体は光起電力素子の電極毎に電
気的に分離する必要があり、例えば放熱器上に光起電力
素子を接合した金属体を固定した後に、該金属体の一部
をプレス切断機等により切り取ることによって、該金属
体を電気的に分離した複数の電極に分ける必要がある。
Further, the metal body must be electrically separated for each electrode of the photovoltaic element. For example, after fixing the metal body to which the photovoltaic element is joined on a radiator, a part of the metal body is fixed. It is necessary to divide the metal body into a plurality of electrically separated electrodes by cutting the metal body with a press cutter or the like.

【0069】(放熱器)本発明における放熱器は、集光
によって光起電力素子に生じた熱を放熱する為のもので
ある。集光型太陽電池モジュールでは太陽光をレンズで
数倍〜数百倍に集光するため、集光した部分での温度の
上昇が著しく、時に数百度に達することがあるため、放
熱器によって熱を逃がす必要がある。放熱器の特性を向
上させるには、放熱器表面の風速を上げるか放熱面積を
増大させることが必要であって、放熱器の種類としては
自然空冷機器、強制空冷機器、水冷機器等の公知の放熱
器、及び必要に応じては熱交換器を使用することもでき
る。その中でもヒートシンクはアルミニウム、銅等の押
し出し材によって安価に製造でき、簡単に放熱面積を増
やすことができるため放熱器の代表例となっており、使
用場所や用途によってプレート型、ピン型、タワー型等
の各種のヒートシンクが提案されている。
(Heat radiator) The heat radiator in the present invention is for radiating the heat generated in the photovoltaic element by the light collection. In a concentrating solar cell module, sunlight is concentrated several times to several hundred times by a lens, so the temperature of the concentrated part rises remarkably and sometimes reaches several hundred degrees. Need to escape. In order to improve the characteristics of the radiator, it is necessary to increase the wind speed on the surface of the radiator or increase the radiation area, and as the type of the radiator, there are known types such as natural air cooling equipment, forced air cooling equipment, and water cooling equipment. A radiator and, if necessary, a heat exchanger can also be used. Among them, the heat sink is a typical example of a radiator because it can be manufactured at low cost by using extruded materials such as aluminum and copper, and can easily increase the radiating area. Depending on the place of use and application, it is a plate type, pin type, tower type Various heat sinks have been proposed.

【0070】(電気絶縁性接合材)本発明の電気絶縁性
接合材は、金属体とヒートシンクの絶縁や、且つ金属体
を電気的に分離した複数の電極間の絶縁を確保する必要
がある。更に、集光によって光起電力素子に生じた熱を
放熱器に逃がす為に1W/m・K以上の高い熱伝導性も
要求される。このような電気絶縁性接合材として、アル
ミナ(Al23)、AlN、Si34、ベリリア等の公
知の金属酸化物、またはガラスなどに代表される無機絶
縁物、例えばエポキシ、フェノール、紙、ポリイミド、
ポリエステル、テフロン(登録商標)、または異種樹
脂、またはガラス繊維と樹脂とを組合せなどに代表され
る有機絶縁材を基材とし、例えば基材の両面に熱伝導率
が約2000W/m・Kのダイヤモンド、600W/m
・K以上の窒化ホウ素、約240〜450W/m・Kの
SiCやBeO、100〜200W/m・KのAlN、
30〜100W/m・KのSi34、約20W/m・K
のアルミナ(Al23)等の粉末を含浸させたシリコー
ン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等からなる公知の
放熱性接着剤または粘着材を設けたものが挙げられる。
また熱伝導性を向上させるために有機絶縁材中に例えば
ダイヤモンド、窒化ホウ素、SiC、BeO、AlN、
Si34、アルミナ(Al23)の粉末を含浸させて1
〜数十W/m・Kの高い熱伝導性を持つ基材とすること
もできる。
(Electrically Insulating Bonding Material) The electrically insulating bonding material of the present invention needs to ensure insulation between a metal body and a heat sink and insulation between a plurality of electrodes electrically separated from the metal body. Further, a high thermal conductivity of 1 W / m · K or more is required in order to release heat generated in the photovoltaic element by the light collection to the radiator. Examples of such an electrically insulating bonding material include known metal oxides such as alumina (Al 2 O 3 ), AlN, Si 3 N 4 , and beryllia; and inorganic insulators such as glass, such as epoxy and phenol. Paper, polyimide,
Polyester, Teflon (registered trademark), or a different resin, or an organic insulating material represented by a combination of glass fiber and resin as a base material, for example, having a thermal conductivity of about 2000 W / m · K on both surfaces of the base material Diamond, 600W / m
-Boron nitride of K or more, SiC or BeO of about 240 to 450 W / mK, AlN of 100 to 200 W / mK,
30-100 W / m · K Si 3 N 4 , about 20 W / m · K
And a known heat-radiating adhesive or adhesive made of a silicone resin, an epoxy resin, an acrylic resin or the like impregnated with a powder such as alumina (Al 2 O 3 ).
In order to improve thermal conductivity, for example, diamond, boron nitride, SiC, BeO, AlN,
1 impregnated with Si 3 N 4 , alumina (Al 2 O 3 ) powder
A base material having a high thermal conductivity of up to several tens of W / m · K can also be used.

【0071】上述した電気絶縁性接合材は、基材と接着
剤(粘着材)を別途設けたが、これらの機能を一体化し
たものとして、1W/m・K以上の高い熱伝導率を有す
る両面接着絶縁シートが挙げられる。例えばフィルム基
材を持つものとしてCHOMERICS製T404、T
414、基材と粘着材を一体化したものとして古河電気
工業製EN500/50−2、住友スリーエム製No9
882、No9885等の公知の接着シートなど各種公
知の電気絶縁性接合材が摘要可能である。
In the above-mentioned electric insulating bonding material, a base material and an adhesive (adhesive material) are separately provided, but as a unit having these functions integrated, it has a high thermal conductivity of 1 W / m · K or more. A double-sided adhesive insulating sheet may be used. For example, as having a film substrate, T404, T
414, No. 9 manufactured by Furukawa Electric Co., Ltd., No. 9 manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.
Various known electrically insulating bonding materials such as known adhesive sheets such as 882 and No. 9885 can be used.

【0072】[0072]

【実施例】以下、本発明の実施例を挙げて、本発明を詳
細に説明する。但し、これらの実施例は、本発明の内容
を例証するためのものであり、本発明はこれらの実施例
に限定されるものではない。
The present invention will be described below in detail with reference to examples of the present invention. However, these examples are for illustrating the contents of the present invention, and the present invention is not limited to these examples.

【0073】(実施例1)図1は本発明の実施例1にか
かる光起電力素子の実装構造、及び実装方法を説明する
模式図であって、図1中、1は12mm□、厚さ125
μmの単結晶シリコンからなる光起電力素子であって、
その太陽光受光面にはテクスチャ構造及び反射防止膜
(不図示)が形成されている。また該光起電力素子の非
受光面には上述の図14に示したような状態で一対の取
り出し電極(不図示)が設けられており、それぞれ該光
起電力素子のp極及びn極に接続された厚さ10μmの
Al電極に、厚さ約0.01μmのAuが蒸着されてい
る。
(Example 1) FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a mounting structure and a mounting method of a photovoltaic element according to Example 1 of the present invention. In FIG. 125
A photovoltaic device made of μm single crystal silicon,
A texture structure and an antireflection film (not shown) are formed on the sunlight receiving surface. Further, a pair of extraction electrodes (not shown) are provided on the non-light receiving surface of the photovoltaic element in the state shown in FIG. Au having a thickness of about 0.01 μm is vapor-deposited on the connected Al electrode having a thickness of 10 μm.

【0074】始めに、厚さ0.7mmの無酸素銅をプレ
ス加工等の公知の手段を用いて光起電力素子の電極接合
部と外部端子取り付け部とが一体化した複数の島から構
成される回路パターンを持つ金属体2を形成する(図1
(1))。
First, an oxygen-free copper sheet having a thickness of 0.7 mm is formed from a plurality of islands in which the electrode joining portion of the photovoltaic element and the external terminal attaching portion are integrated using known means such as press working. Forming a metal body 2 having a circuit pattern (FIG. 1)
(1)).

【0075】その後、上記金属体の光起電力素子1の電
極接合する位置に、金属体2と光起電力素子1との接合
材として錫鉛共晶組成を有するクリームはんだ4(千住
金属工業製OZ63−381F4−9.5)を公知のメ
タル版によるスクリーン印刷方式によって厚さ120μ
mで印刷する(図1(2))。
Thereafter, a cream solder 4 having a tin-lead eutectic composition (manufactured by Senju Metal Industry Co., Ltd.) is used as a bonding material between the metal body 2 and the photovoltaic element 1 at a position where the metal body is joined to the photovoltaic element 1. OZ63-381F4-9.5) having a thickness of 120 μm by a screen printing method using a known metal plate.
m (FIG. 1 (2)).

【0076】更に、上記金属体の所定位置に公知のチッ
プマウンタ装置を用いて光起電力素子1を配置する(図
1(3))。
Further, a photovoltaic element 1 is arranged at a predetermined position of the metal body using a known chip mounter device (FIG. 1 (3)).

【0077】更に、上記金属体を公知のリフロー装置を
用いて図3に示すような経時温度変化条件で加熱後冷却
することによってクリームはんだ4を溶融後凝固し、金
属体上に光起電力素子を実装することができる。
Further, the solder is melted and solidified by heating and cooling the above-described metal body using a known reflow apparatus under the temperature-dependent temperature change condition as shown in FIG. 3, and a photovoltaic element is formed on the metal body. Can be implemented.

【0078】次に、放熱器である42mm×42mm×
10mmのピン型ヒートシンク5(あすか電子サービス
社製K4242−10B)の中央部に、電気絶縁性接合
材として15mm□に成形した両面接着絶縁シート3
(CHOMERICS社製T404)を貼付する(図1
(4))。
Next, a radiator of 42 mm × 42 mm ×
At the center of a 10 mm pin type heat sink 5 (K4242-10B manufactured by Asuka Electronics Service Co., Ltd.), a double-sided adhesive insulating sheet 3 molded to 15 mm square as an electrically insulating bonding material.
(T404 manufactured by CHOMERICS) is attached (FIG. 1).
(4)).

【0079】更に、光起電力素子1を実装した金属体
を、ヒートシンク5上に貼付した両面接着絶縁シート3
上に配置し、図4に示す如くエアーバック方式のプレス
装置によって押圧して固着する。このプレス装置が本発
明の、気体の注入により膨張する部分を有する構造体に
対応する。
Further, a metal body on which the photovoltaic element 1 is mounted is attached to a heat sink 5 by a double-sided adhesive insulating sheet 3.
It is placed on top and fixed by pressing with an air bag type press device as shown in FIG. This pressing device corresponds to the structure of the present invention having a portion that expands by gas injection.

【0080】更に、必要に応じて図2(5)のカット位
置20のように金属体の一部を、例えばダイアモンドカ
ッター等の公知の手段のカッティング装置を用いてカッ
トすることにより、金属体を取り出し電極として使用す
ることができる(図2(6))。
Further, if necessary, a part of the metal body is cut using a known cutting device such as a diamond cutter as shown at a cutting position 20 in FIG. It can be used as an extraction electrode (FIG. 2 (6)).

【0081】(実施例2)図5,6は本発明の実施例2
にかかる光起電力素子の実装される金属体、及び実装方
法を説明する模式図であって、連続したリードフレーム
6の一部分を示すものである。
(Embodiment 2) FIGS. 5 and 6 show Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a metal body on which the photovoltaic element is mounted and a mounting method according to the first embodiment, and shows a part of a continuous lead frame 6.

【0082】幅100mm、厚さ0.3mm、長さ10
00mの42アロイからなる金属箔に、Roll to
Roll方式で連続的にプレス加工を行い、光起電力
素子の電極接合部と外部端子取り付け部とが一体化した
複数の島から構成される回路パターンを形成したリード
フレーム6を作成する(図5(1))。
[0082] Width 100 mm, thickness 0.3 mm, length 10
Roll to to metal foil made of 42m alloy
A lead frame 6 is formed by continuously performing a press process by a Roll method, and forming a circuit pattern including a plurality of islands in which an electrode bonding portion of a photovoltaic element and an external terminal mounting portion are integrated (FIG. 5). (1)).

【0083】更に、上述した連続するリードフレーム6
の、光起電力素子1の電極と接合する位置に、錫鉛共晶
組成を有するクリームはんだ4(千住金属工業製OZ6
3−381F4−9.5)をディスペンサによって塗布
する(図5(2))。クリームはんだ4は上面から見て
φ0.6mmの大きさの玉状で1.5mmピッチで並ぶ
ように塗布されている。
Further, the above-described continuous lead frame 6
At a position to be joined to the electrode of the photovoltaic element 1, a cream solder 4 having a tin-lead eutectic composition (OZ6 manufactured by Senju Metal Industry Co., Ltd.)
3-381F4-9.5) is applied by a dispenser (FIG. 5 (2)). The cream solder 4 is applied in a ball shape having a size of φ0.6 mm as viewed from above and arranged at a pitch of 1.5 mm.

【0084】更に、上述した連続するリードフレーム6
の所定位置に公知のチップマウンタ装置を用いて光起電
力素子1を配置した後、公知のリフロー装置を用いて図
3に示すような経時温度変化条件で加熱後冷却すること
によってクリームはんだ4を溶融後凝固し、リードフレ
ーム上に光起電力素子を実装することができる(図6
(3))。
Further, the above-described continuous lead frame 6
After the photovoltaic element 1 is arranged at a predetermined position using a known chip mounter device, the cream solder 4 is heated and cooled using a known reflow device under a temperature change condition as shown in FIG. After being melted and solidified, the photovoltaic element can be mounted on the lead frame (FIG. 6).
(3)).

【0085】図6(4)は上述した手段によってリード
フレーム4上に光起電力素子1を実装した後の状態を示
す模式図であって、カット位置21において、例えばダ
イアモンドカッター等の公知の手段を用いてリードフレ
ーム6をカットすることにより、実施例1の如く個々に
光起電力素子を実装した状態となる。
FIG. 6D is a schematic view showing a state after the photovoltaic element 1 is mounted on the lead frame 4 by the above-described means. At the cutting position 21, a known means such as a diamond cutter is used. By cutting the lead frame 6 by using the method, the photovoltaic elements are individually mounted as in the first embodiment.

【0086】実施例2における光起電力素子1は、実施
例1と同様に12mm□、厚さ125μmの単結晶から
なる光起電力素子であって、その太陽光受光面にはテク
スチャ構造及び反射防止膜が形成され、非受光面には一
対の取り出し電極が設けられている。
The photovoltaic element 1 in Example 2 is a single-crystal photovoltaic element having a thickness of 12 μm and a thickness of 125 μm as in Example 1, and has a texture structure and a reflection An prevention film is formed, and a pair of extraction electrodes is provided on the non-light receiving surface.

【0087】更に、図5,6には示していないが、実施
例1と同様に、放熱器である42mm×42mm×10
mmのピン型ヒートシンク(あすか電子サービス社製K
4242−10B)の中央部に、15mm□に成形した
両面接着絶縁シート(CHOMERICS社製T40
4)を貼付し、光起電力素子1を実装した金属体を、ヒ
ートシンク5上に貼付した両面接着絶縁シート上に配置
し、図4に示す如くエアーバック方式のプレスによって
押圧して固着する。
Although not shown in FIGS. 5 and 6, similar to the first embodiment, a radiator 42 mm × 42 mm × 10
mm heat sink (K manufactured by Asuka Denshi Service Co., Ltd.)
4242-10B), a double-sided adhesive insulating sheet (T40 manufactured by CHOMERICS Co., Ltd.)
4) is attached, and the metal body on which the photovoltaic element 1 is mounted is placed on the double-sided adhesive insulating sheet attached on the heat sink 5 and pressed and fixed by an air bag type press as shown in FIG.

【0088】更に、必要に応じて図2(5)のカット位
置20のように金属体の一部を、例えばダイアモンドカ
ッター等の公知の手段を用いてカットすることにより、
金属体を取り出し電極として使用することができる。
Further, if necessary, a part of the metal body is cut by a known means such as a diamond cutter as shown at a cut position 20 in FIG.
The metal body can be taken out and used as an electrode.

【0089】このような構成によれば光起電力素子を金
属体上に実装する際に、金属体がリードフレームとして
連続的に供給される為、連続的な製造製造が可能となっ
て製造コストを抑えることができ、更に既存のリードフ
レーム実装装置が使用できる。
According to such a configuration, when the photovoltaic element is mounted on a metal body, the metal body is continuously supplied as a lead frame. , And an existing lead frame mounting apparatus can be used.

【0090】(実施例3)図7,8は本発明の実施例3
にかかる光起電力素子の実装構造、及び実装方法を説明
する模式図であって、これらの図中、1は12mm□、
厚さ200μmの砒素ガリウムからなる光起電力素子で
あって、その太陽光受光面にはテクスチャ構造及び反射
防止膜が形成されている。また該光起電力素子の非受光
面には一対の取り出し電極が設けられており、それぞれ
該光起電力素子のp極及びn極に接続された厚さ10μ
mのAl電極に、厚さ約0.01μmのNiが蒸着され
ている。
(Embodiment 3) FIGS. 7 and 8 show Embodiment 3 of the present invention.
FIGS. 3A and 3B are schematic diagrams illustrating a mounting structure and a mounting method of the photovoltaic element according to the first embodiment.
This is a photovoltaic element made of arsenic gallium having a thickness of 200 μm, and a texture structure and an anti-reflection film are formed on the sunlight receiving surface. Further, a pair of extraction electrodes are provided on the non-light receiving surface of the photovoltaic element, and a thickness of 10 μm connected to the p-pole and the n-pole of the photovoltaic element, respectively.
About 0.01 μm thick Ni is deposited on the m Al electrodes.

【0091】始めに、実施例1と同様に、光起電力素子
の電極接合部と外部端子取り付け部とが一体化した複数
の島から構成される回路パターンを持つ厚さ0.7mm
の無酸素銅からなる金属体2の光起電力素子1の電極接
合する位置に、接合材として錫鉛共晶組成を有するクリ
ームはんだ4(千住金属工業製OZ63−381F4−
9.5)をメタル版によるスクリーン印刷方式によって
厚さ120μmで印刷し、該金属体の所定位置に光起電
力素子1を配置後リフロー装置によって加熱冷却を行う
ことで該金属体上に光起電力素子を実装する(図7
(1)〜(3))。
First, similarly to the first embodiment, a 0.7 mm-thick circuit pattern having a plurality of islands in which the electrode junction of the photovoltaic element and the external terminal mounting portion are integrated.
Solder 4 having a tin-lead eutectic composition as a joining material (OZ63-381F4- manufactured by Senju Metal Industry Co., Ltd.)
9.5) is printed with a thickness of 120 μm by a screen printing method using a metal plate, and a photovoltaic element 1 is arranged at a predetermined position of the metal body, and then heated and cooled by a reflow device, so that a photovoltaic element is formed on the metal body. Mounting the power element (Fig. 7
(1) to (3)).

【0092】本実施例においては、放熱器と金属体との
接合には、セラミック板を基材とし、該基材と放熱器の
接合には基材接合材として銀ペーストを使用し、前記基
材と光起電力素子を上部に実装した金属体の接合に熱伝
導性を有する粘着材を電気絶縁性接合材として使用し
た。
In this embodiment, a ceramic plate is used as a base material for joining the radiator and the metal body, and a silver paste is used as a base material joining material for joining the base material and the radiator. An adhesive having thermal conductivity was used as an electrically insulating bonding material for bonding the material and the metal body having the photovoltaic element mounted thereon.

【0093】厚さ0.32mm、15mm□のアルミナ
(Al23)からなるセラミック板の第一面に電気絶縁
性接合材として15mm□に成形した両面接着絶縁シー
ト3(古河電気工業社製EN500/50−2)を貼付
し、第二面には厚さ0.2mmの銀ペースト(日本エイ
ブルスティック(株)製ABLEBOND 84−1LM
I−T1)を均一に塗布し、放熱器である42mm×4
2mm×10mmのピン型ヒートシンク5(あすか電子
サービス社製K4242−10B)の中央部に配置後、
125℃のオーブンで2時間加熱することでヒートシン
クとセラミック板を固定する。更に、光起電力素子1を
実装した金属体を、前記セラミック板の第一面に貼付し
た両面接着絶縁シート上に配置し、図4に示す如くエア
ーバック方式のプレス装置によって押圧して固着する
(図7(4),図8(5),(6)。
A double-sided adhesive insulating sheet 3 (manufactured by Furukawa Electric Co., Ltd.) formed on the first surface of a ceramic plate made of alumina (Al 2 O 3 ) having a thickness of 0.32 mm and 15 mm □ as an electrically insulating joining material to a size of 15 mm □. EN500 / 50-2) and a silver paste having a thickness of 0.2 mm (ABLEBOND 84-1LM manufactured by Japan Ablestick Co., Ltd.) on the second surface.
I-T1) is uniformly applied, and a radiator 42 mm × 4
After being arranged at the center of a 2 mm × 10 mm pin type heat sink 5 (K4242-10B manufactured by Asuka Electronics Service Co., Ltd.),
The heat sink and the ceramic plate are fixed by heating in an oven at 125 ° C. for 2 hours. Further, the metal body on which the photovoltaic element 1 is mounted is placed on a double-sided adhesive insulating sheet attached to the first surface of the ceramic plate, and is pressed and fixed by an air bag type press as shown in FIG. (FIG. 7 (4), FIG. 8 (5), (6).

【0094】更に、必要に応じて図2(5)のカット位
置20のように金属体の一部を、例えばダイアモンドカ
ッター等の公知のカッティング手段を用いてカットする
ことにより、金属体を取り出し電極として使用すること
ができる。
Further, if necessary, a part of the metal body is cut by a known cutting means such as a diamond cutter as shown at a cutting position 20 in FIG. Can be used as

【0095】上述した実装方法では、セラミック基材の
両面に接合材を設けた後、加熱を行い第二面と放熱器の
接合を行ったが、セラミック第二面と放熱器の接合を行
った後、第一面への接合材貼付を行っても良く、ヒート
シンク5の中央部に第二面に銀ペーストを塗布したセラ
ミック板を配置し、加熱固定後、該セラミック板上に両
面接着絶縁シートを貼付することも可能である。
In the mounting method described above, the bonding material is provided on both surfaces of the ceramic base material, and then the heating is performed to bond the second surface and the radiator. However, the bonding of the ceramic second surface and the radiator is performed. Thereafter, a bonding material may be attached to the first surface. A ceramic plate coated with a silver paste is disposed on the second surface at the center of the heat sink 5, and after heating and fixing, a double-sided adhesive insulating sheet is placed on the ceramic plate. Can be attached.

【0096】(実施例4)図9,10は本発明の実施例
4にかかる光起電力素子の金属体、及び実装方法を説明
する模式図であって、集光型太陽電池レシーバ構造及び
該レシーバを使った集光型太陽電池モジュールを説明す
る。
(Embodiment 4) FIGS. 9 and 10 are schematic views illustrating a metal body and a mounting method of a photovoltaic element according to Embodiment 4 of the present invention. A concentrating solar cell module using a receiver will be described.

【0097】実施例4における光起電力素子1は、実施
例1と同様に12mm□、厚さ125μmの単結晶から
なる光起電力素子であって、その太陽光受光面にはテク
スチャ構造及び反射防止膜が形成され、非受光面には一
対の取り出し電極が設けられている。
The photovoltaic element 1 according to the fourth embodiment is a single-crystal photovoltaic element having a thickness of 12 μm and a thickness of 125 μm, as in the first embodiment. An prevention film is formed, and a pair of extraction electrodes is provided on the non-light receiving surface.

【0098】幅50mm、厚さ0.3mm、長さ100
0mの銅-タングステンからなる金属箔に、Roll
to Roll方式で連続的にプレス加工を行い、20
0mmピッチで光起電力素子の電極接合部を具備する回
路パターンを形成し、長手方向端部に実装装置の送り構
造に対応した穴を形成したリードフレーム6を作成す
る。
Width 50 mm, thickness 0.3 mm, length 100
Roll on a metal foil made of 0m copper-tungsten
Continuously press working by to Roll method, 20
A lead frame 6 is formed in which a circuit pattern having an electrode junction of a photovoltaic element is formed at a pitch of 0 mm, and a hole corresponding to a feed structure of a mounting device is formed at a longitudinal end.

【0099】更に、上述した連続するリードフレームの
光起電力素子1の電極接合する位置に、接合材として錫
鉛共晶組成を有するクリームはんだ4(千住金属工業製
OZ63-381F4−9.5)をディスペンサによっ
て塗布する。クリームはんだ4は上面から見てφ0.6
mmの大きさの玉状で1.5mmピッチで並ぶように塗
布される(図9(1))。
Further, a cream solder 4 having a tin-lead eutectic composition as a bonding material (OZ63-381F4-9.5 manufactured by Senju Metal Industry Co., Ltd.) is provided at a position where the electrode of the photovoltaic element 1 of the continuous lead frame is bonded. Is applied with a dispenser. Cream solder 4 is φ0.6 when viewed from above
It is applied so as to be arranged at a pitch of 1.5 mm in a ball shape having a size of mm (FIG. 9A).

【0100】更に、上述した連続するリードフレームの
所定位置に公知のチップマウンタ装置を用いて光起電力
素子1を配置した後、公知のリフロー装置を用いて図3
に示すような経時温度変化条件で加熱後冷却することに
よってクリームはんだ4を溶融後凝固し、リードフレー
ム上に光起電力素子を実装することができる(図9
(2))。
Further, after the photovoltaic element 1 is arranged at a predetermined position of the above-described continuous lead frame by using a known chip mounter device, and by using a known reflow device, FIG.
By heating and cooling under the temperature change conditions as shown in FIG. 9, the cream solder 4 is melted and solidified, and the photovoltaic element can be mounted on the lead frame (FIG. 9).
(2)).

【0101】上述した手段によってリードフレーム上に
光起電力素子を実装した後、リードフレームの光起電力
素子の対面に放熱器が配されるように200mmピッチ
で42mm×42mm×10mmのピン型ヒートシンク
5(あすか電子サービス社製K4242−10B)を配
置し、電気絶縁性接合材として15mm□に成形した両
面接着絶縁シート3(CHOMERICS社製T40
4)にて貼付する。リードフレームと、ヒートシンク5
は図3に示す如くエアーバック方式のプレスによって押
圧して固着する(図9(3))。
After mounting the photovoltaic element on the lead frame by the above-described means, a pin-type heat sink of 42 mm × 42 mm × 10 mm at a 200 mm pitch so that a radiator is arranged on the opposing surface of the photovoltaic element of the lead frame. 5 (K4242-10B manufactured by Asuka Denshi Service Co., Ltd.), and a double-sided adhesive insulating sheet 3 (T40 manufactured by CHOMERICS Co., Ltd.) formed into a 15 mm square as an electrically insulating bonding material.
Paste in 4). Lead frame and heat sink 5
Is pressed and fixed by an air bag type press as shown in FIG. 3 (FIG. 9 (3)).

【0102】更に、リードフレームを所定のカット位置
21(図9(3))において、例えばダイアモンドカッ
ター等の公知の手段を用いてリードフレームの所定位置
をカットすることにより、図10(4)の如く取り出し
端子を兼ねる金属体に200mmピッチで光起電力素子
及びヒートシンクを実装した。
Further, the lead frame is cut at a predetermined cutting position 21 (FIG. 9 (3)) by using a known means such as a diamond cutter to obtain a lead frame as shown in FIG. 10 (4). As described above, the photovoltaic element and the heat sink were mounted on the metal body also serving as the extraction terminal at a pitch of 200 mm.

【0103】上述した方法によって、金属体上に連続し
て直列化されている光起電力素子5個を1ユニットとな
るように金属体をカットし集光型太陽電池レシーバを作
成する。
According to the above-described method, the metal body is cut so that five photovoltaic elements serially arranged on the metal body constitute one unit, thereby producing a concentrating solar cell receiver.

【0104】図10(5)は図10(4)を側面から見
た図であって、図10(6)は上述した集光型太陽電池
レシーバをフレネルレンズ具備した集光型太陽電池モジ
ュール15に配置した状態を示す模式図である。
FIG. 10 (5) is a side view of FIG. 10 (4), and FIG. 10 (6) is a light collecting solar cell module 15 having the above-mentioned light collecting solar cell receiver provided with a Fresnel lens. FIG.

【0105】本実施例においては、Roll to R
oll 方式の如く1000mの長片の金属体に光起電
力素子を実装し、ヒートシンク取り付け後、光起電力素
子5個を1ユニットとなるように作成したが、例えば光
起電力素子5個が載るような長さ1500mmの金属体
をバッチ搬送し、光起電力素子5個を実装後、ヒートシ
ンクを取り付けて集光型太陽電池レシーバを作成する方
法も可能である。
In the present embodiment, Roll to R
A photovoltaic element was mounted on a long metal body of 1000 m as in the case of the all system, and after mounting a heat sink, five photovoltaic elements were formed as one unit. For example, five photovoltaic elements are mounted. A method of batch-transporting such a 1500 mm long metal body, mounting five photovoltaic elements, and attaching a heat sink to create a concentrating solar cell receiver is also possible.

【0106】(実施例5)図11は本発明の実施例5に
かかる光起電力素子の実装構造を示す模式図であって、
集光型太陽電池レシーバ構造及び該レシーバを使った集
光型太陽電池モジュールを説明する。図11(1)は金
属体上に光起電力素子を実装した状態を示す上面模式図
であって、図11(2)は上述した光起電力素子実装済
金属体に放熱器を実装した集光型太陽電池レシーバの実
装構造を示す上面模式図であって、図11(3)は図1
1(2)の正面模式図、図12(4)は図11(3)の
A−A’断面模式図、図12(5)は上述した集光型太
陽電池レシーバをフレネルレンズ等を具備する集光型太
陽電池モジュールに配置した状態を示す模式図である。
Embodiment 5 FIG. 11 is a schematic view showing a mounting structure of a photovoltaic element according to Embodiment 5 of the present invention.
A concentrating solar cell receiver structure and a concentrating solar cell module using the receiver will be described. FIG. 11A is a schematic top view showing a state in which a photovoltaic element is mounted on a metal body, and FIG. 11B is a collection diagram in which a radiator is mounted on the metal body on which the photovoltaic element is mounted. FIG. 11C is a schematic top view showing the mounting structure of the optical solar cell receiver, and FIG.
1 (2) is a schematic front view, FIG. 12 (4) is a schematic cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 11 (3), and FIG. 12 (5) includes the above-described concentrating solar cell receiver including a Fresnel lens and the like. It is a schematic diagram which shows the state arrange | positioned at the concentrating solar cell module.

【0107】実施例5は実施例4に対し、放熱器の構造
を変えた点が異なる。即ち、光起電力素子1を銅-タン
グステンからなる金属箔に200mmピッチで光起電力
素子を実装し、金属体上に連続して直列化されている光
起電力素子5個を1ユニットとなるよう1000mmピ
ッチで金属体をカットする。
The fifth embodiment differs from the fourth embodiment in that the structure of the radiator is changed. That is, the photovoltaic elements 1 are mounted on a metal foil made of copper-tungsten at a pitch of 200 mm, and five photovoltaic elements serially connected on a metal body constitute one unit. The metal body is cut at a pitch of 1000 mm.

【0108】光起電力素子を実装したリードフレームの
第二面に、15mm×880mmの両面接着絶縁シート
(CHOMERICS社製T404)を介して、アルミ
材を押し出し成形することによって42mm×10mm
の断面でフィン形状を有し、880mm長にカットした
ヒートシンクを接着固定する。
An aluminum material was extruded on the second surface of the lead frame on which the photovoltaic element was mounted via a 15 mm × 880 mm double-sided adhesive insulating sheet (T404 manufactured by CHOMERICS Co., Ltd.) to form a 42 mm × 10 mm.
A fin-shaped heat sink having a cross section of 880 mm and having a length of 880 mm is bonded and fixed.

【0109】更に、リードフレームを所定のカット位置
21において、例えばダイアモンドカッター等の公知の
手段を用いてリードフレームの所定位置をカットするこ
とにより、図11(2),(3),図12(4)の如く
200mmピッチで5個の光起電力素子で配置し、取り
出し電極を兼ねる金属体によって直列に接続されている
集光型太陽電池レシーバを提供できる。
Further, the lead frame is cut at a predetermined cut position 21 using a known means such as a diamond cutter, for example, to cut the lead frame at a predetermined position, as shown in FIGS. 11 (2), (3) and 12 ( As described in 4), it is possible to provide a concentrating solar cell receiver in which five photovoltaic elements are arranged at a pitch of 200 mm and connected in series by a metal body also serving as an extraction electrode.

【0110】上述する集光型太陽電池のレシーバ構造に
よれば、連続供給する金属体が光起電力素子の取り出し
電極となるばかりでなく、該金属体によって光起電力素
子を直列することが可能である。更に、押し出し成形に
よって連続的に作製されたヒートシンクは量産性に優れ
るばかりでなく、上記集光型太陽電池レシーバ及びモジ
ュールの支持材として使用することも可能である。
According to the above-described receiver structure of the concentrator photovoltaic cell, not only the metal body to be continuously supplied serves as an extraction electrode of the photovoltaic element but also the photovoltaic element can be connected in series by the metal body. It is. Furthermore, a heat sink continuously manufactured by extrusion molding is not only excellent in mass productivity, but also can be used as a support for the above concentrating solar cell receiver and module.

【0111】本実施例ではRoll to Roll
方式の如く1000mの長片の金属体に光起電力素子を
実装後、1000mmピッチでカットしたが、長さ10
00mmの金属体をバッチ搬送し、該金属体上に光起電
力素子5個を実装しても良い。
In this embodiment, Roll to Roll is used.
After mounting the photovoltaic element on a 1000 m long piece of metal as in the system, it was cut at a pitch of 1000 mm.
A metal body of 00 mm may be transported in a batch, and five photovoltaic elements may be mounted on the metal body.

【0112】また、本実施例では金属体に光起電力素子
を実装後、放熱器に接着固定したが、金属体を放熱器に
接着固定後、光起電力素子を実装しても良い。
In this embodiment, the photovoltaic element is mounted on the metal body and then bonded and fixed to the radiator. However, the metal body may be bonded and fixed to the radiator and then the photovoltaic element may be mounted.

【0113】また、放熱器押し出し成形方向に金属体を
配したが、押し出し成形方向に略直角に切り出して、押
し出し成形方向とは略直角方向となるよう金属体を配し
ても良い。
Although the metal body is arranged in the radiator extrusion molding direction, the metal body may be cut out substantially at right angles to the extrusion molding direction and arranged so as to be substantially perpendicular to the extrusion molding direction.

【0114】尚、実施例では、金属体に光起電力素子を
5個実装したが、光起電力素子が2個以上であればいず
れでも良く、多数個になる程量産性に優れた効果を発揮
する。
In this embodiment, five photovoltaic elements are mounted on a metal body. However, any number of photovoltaic elements may be used as long as the number is two or more. Demonstrate.

【0115】[0115]

【発明の効果】本発明によれば、非受光面に電極を有す
る光起電力素子と、非受光面に電極を有する光起電力素
子と、該光起電力素子によって起電された電力を該光起
電力素子外に取り出す為の金属体を具備する光起電力素
子の実装構造及び実装方法において、該金属体の第一面
に該光起電力素子が実装されており、第二面には電気絶
縁性接合材が接合されたことによって、金属体がヒート
スプレッダとなり放熱機能を有することが可能であっ
て、且つ該金属体によって大電流が容易に取り出せる。
また金属体が外部取り出し電極と光起電力素子の支持材
を兼ねることができ高価な回路基板を必要としない。
According to the present invention, a photovoltaic element having an electrode on a non-light-receiving surface, a photovoltaic element having an electrode on a non-light-receiving surface, and power generated by the photovoltaic element are transmitted to the photovoltaic element. In a mounting structure and a mounting method of a photovoltaic element including a metal body for taking out the photovoltaic element, the photovoltaic element is mounted on a first surface of the metal body, and a second surface By joining the electrically insulating joining material, the metal body becomes a heat spreader and can have a heat radiation function, and a large current can be easily taken out by the metal body.
In addition, the metal body can also serve as an external extraction electrode and a supporting material for the photovoltaic element, so that an expensive circuit board is not required.

【0116】更に、金属体の第二面が電気絶縁性接合材
を介して放熱器を接合することを特徴とすることによっ
て放熱効率を著しく向上させることができる。
Further, the radiator is joined to the second surface of the metal body via an electrically insulating joining material, whereby the heat radiation efficiency can be remarkably improved.

【0117】更に金属体を複数個の光起電力素子を同一
フレーム上に搭載できる形状とすることによって、金属
体に所定のパターンを設けたロール状の金属体を連続的
に供給し、該金属体上に連続的に光起電力素子を実装
後、個別に切り離すことができる。即ち金属体を複数個
の光起電力素子を同一フレーム上に搭載できる形状とす
ることから、金属体の長手方向端部に実装装置の送り構
造に対応した間隔で切り欠き部もしくは穴を設けること
によって、連続的な製造が可能となってスループットが
向上し製造コストを抑えることができ、更に既存の実装
装置が使用できる。
Further, by forming the metal body into a shape in which a plurality of photovoltaic elements can be mounted on the same frame, a roll-shaped metal body provided with a predetermined pattern on the metal body is continuously supplied. After the photovoltaic elements are continuously mounted on the body, they can be individually separated. That is, since the metal body has a shape capable of mounting a plurality of photovoltaic elements on the same frame, cutouts or holes are provided at the longitudinal ends of the metal body at intervals corresponding to the feed structure of the mounting device. As a result, continuous manufacturing is possible, the throughput is improved, the manufacturing cost can be reduced, and an existing mounting apparatus can be used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例1にかかる光起電力素子の実装構造、及
び実装方法を説明する模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a mounting structure and a mounting method of a photovoltaic element according to a first embodiment.

【図2】実施例1にかかる光起電力素子の実装構造、及
び実装方法を説明する模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a mounting structure and a mounting method of the photovoltaic device according to the first embodiment.

【図3】はんだへの加熱時の経時温度変化条件の一例を
示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a temperature change condition over time during heating of solder.

【図4】エアーバック方式のプレスを説明する模式図で
ある。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an air bag type press.

【図5】実施例2にかかる金属体、及び金属体への光起
電力素子の実装方法を説明する模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a metal body and a method of mounting a photovoltaic element on the metal body according to Example 2.

【図6】実施例2にかかる金属体、及び金属体への光起
電力素子の実装方法を説明する模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a metal body and a method of mounting a photovoltaic element on the metal body according to Example 2.

【図7】実施例3にかかる光起電力素子の実装構造、及
び実装方法を説明する模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a mounting structure and a mounting method of a photovoltaic element according to a third embodiment.

【図8】実施例3にかかる光起電力素子の実装構造、及
び実装方法を説明する模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a mounting structure and a mounting method of a photovoltaic element according to a third embodiment.

【図9】実施例4にかかる光起電力素子の実装構造、及
び実装方法を説明する模式図である。
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a mounting structure and a mounting method of a photovoltaic element according to a fourth embodiment.

【図10】実施例4にかかる光起電力素子の実装構造、
及び実装方法を説明する模式図である。
FIG. 10 shows a mounting structure of a photovoltaic device according to a fourth embodiment;
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a mounting method.

【図11】実施例5にかかる光起電力素子の実装構造、
及び実装方法を説明する模式図である。
FIG. 11 shows a mounting structure of a photovoltaic device according to a fifth embodiment,
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a mounting method.

【図12】実施例5にかかる光起電力素子の実装構造、
及び実装方法を説明する模式図である。
FIG. 12 is a mounting structure of a photovoltaic device according to a fifth embodiment;
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a mounting method.

【図13】従来の集光型太陽光発電システム及び集光型
太陽電池モジュールを説明する模式図である。
FIG. 13 is a schematic diagram illustrating a conventional concentrating solar power generation system and a concentrating solar cell module.

【図14】従来の集光型太陽光発電システム及び集光型
太陽電池モジュールを説明する模式図である。
FIG. 14 is a schematic diagram illustrating a conventional concentrating solar power generation system and a concentrating solar cell module.

【図15】集光型太陽電池モジュールに使用される光起
電力素子を説明する模式図である。
FIG. 15 is a schematic diagram illustrating a photovoltaic element used in a concentrating solar cell module.

【図16】従来の集光型太陽電池モジュールに使用され
る光起電力素子の実装方法を説明する模式図である。
FIG. 16 is a schematic diagram illustrating a method for mounting a photovoltaic element used in a conventional concentrating solar cell module.

【図17】従来の集光型太陽電池モジュールに使用され
る光起電力素子の実装方法を説明する模式図である。
FIG. 17 is a schematic view illustrating a method for mounting a photovoltaic element used in a conventional concentrating solar cell module.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光起電力素子 2 金属体 3 電気絶縁性接合材 4 接合材 5 放熱器 6 リードフレーム 7 基材 8 基材接合材 9 穴 10 フレネルレンズ 11,12 端子 15 太陽電池モジュール 100 光起電力素子 101 回路基板 102 銀ペースト 103 ヒートシンク 104 回路パターン 105 はんだ 106 取り出し電極 108 リード線 109 追尾装置 110 フレネルレンズ 115 太陽電池モジュール REFERENCE SIGNS LIST 1 photovoltaic element 2 metal body 3 electrically insulating bonding material 4 bonding material 5 radiator 6 lead frame 7 base material 8 base material bonding material 9 hole 10 Fresnel lens 11, 12 terminal 15 solar cell module 100 photovoltaic element 101 Circuit board 102 Silver paste 103 Heat sink 104 Circuit pattern 105 Solder 106 Extraction electrode 108 Lead wire 109 Tracking device 110 Fresnel lens 115 Solar cell module

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 非受光面に電極を有する光起電力素子
と、該光起電力素子によって起電された電力を該光起電
力素子外に取り出す為の金属体を具備する光起電力素子
の実装構造において、該金属体の第一面に該光起電力素
子が接合され、第二面には電気絶縁性接合材が接合され
たことを特徴とする光起電力素子の実装構造。
1. A photovoltaic device comprising: a photovoltaic device having an electrode on a non-light receiving surface; and a metal body for extracting power generated by the photovoltaic device to outside the photovoltaic device. In the mounting structure, the photovoltaic element is bonded to a first surface of the metal body, and an electrically insulating bonding material is bonded to a second surface.
【請求項2】 前記金属体が、少なくとも金、銀、銅、
アルミニウム、ニッケル、鉄、コバルト、タングステン
のいずれか、もしくはこれらの合金を主成分とすること
を特徴とする請求項1に記載の光起電力素子の実装構
造。
2. The method according to claim 1, wherein the metal body is at least gold, silver, copper,
The mounting structure for a photovoltaic element according to claim 1, wherein any one of aluminum, nickel, iron, cobalt, and tungsten, or an alloy thereof is a main component.
【請求項3】 前記金属体が、厚さ0.05乃至2mm
の板状形状を有することを特徴とする請求項1又は2に
記載の光起電力素子の実装構造。
3. The method according to claim 1, wherein the metal body has a thickness of 0.05 to 2 mm.
The mounting structure of a photovoltaic element according to claim 1, wherein the mounting structure has a plate shape.
【請求項4】 前記金属体が複数個の光起電力素子を同
一フレーム上に搭載できる形状であることを特徴とする
請求項1乃至3のうちのいずれか1項に記載の光起電力
素子の実装構造。
4. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the metal body has a shape capable of mounting a plurality of photovoltaic devices on the same frame. Mounting structure.
【請求項5】 前記光起電力素子と前記金属体の電気的
な接続が、少なくとも錫、鉛、銀、銅のいずれかを含む
接合材によって行われていることを特徴とする請求項1
乃至4のうちのいずれか1項に記載の光起電力素子の実
装構造。
5. The electrical connection between the photovoltaic element and the metal body is made by a bonding material containing at least one of tin, lead, silver, and copper.
5. A mounting structure of the photovoltaic element according to any one of Items 4 to 4.
【請求項6】 前記電気絶縁性接合材が、熱伝導性を有
する粘着材を含有することを特徴とする請求項1乃至5
のうちのいずれか1項に記載の光起電力素子の実装構
造。
6. The electric insulating bonding material according to claim 1, wherein the adhesive material has a heat conductive adhesive.
The mounting structure of the photovoltaic element according to any one of the above.
【請求項7】 前記電気絶縁性接合材が、熱伝導性を有
する両面接着絶縁シートであることを特徴とする請求項
1乃至6のうちのいずれか1項に記載の光起電力素子の
実装構造。
7. The mounting of the photovoltaic device according to claim 1, wherein the electrically insulating bonding material is a double-sided adhesive insulating sheet having thermal conductivity. Construction.
【請求項8】 前記金属体の第二面が、電気絶縁性接合
材を介して放熱器を接合することを特徴とする請求項1
乃至7に記載の光起電力素子の実装構造。
8. The radiator according to claim 1, wherein the second surface of the metal body is joined to a radiator via an electrically insulating joining material.
8. The mounting structure of the photovoltaic element according to any one of items 1 to 7.
【請求項9】 前記放熱器の形状において、少なくとも
1つの平坦な面を有していることを特徴とする請求項8
に記載の光起電力素子の実装構造。
9. The radiator according to claim 8, wherein said radiator has at least one flat surface.
3. The mounting structure of the photovoltaic element according to 1.
【請求項10】 前記放熱器の形状において、少なくと
も2つの光起電力素子を搭載できる長尺形状とすること
を特徴とする請求項8又は9に記載の光起電力素子の実
装方法。
10. The method for mounting a photovoltaic device according to claim 8, wherein the radiator has a long shape on which at least two photovoltaic devices can be mounted.
【請求項11】 非受光面に電極を有する光起電力素子
と、該光起電力素子によって起電された電力を該光起電
力素子外に取り出す為の金属体と、受光によって発生し
た熱を放熱する為の放熱器を具備する光起電力素子の実
装方法において、前記金属体の第一面上の所定位置に、
接合材によって光起電力素子を接合する素子接合工程
と、前記金属体の第二面上の所定位置に、電気絶縁性接
合材によって放熱器を接合する放熱器接合工程と、を少
なくとも含むことを特徴とする光起電力素子の実装方
法。
11. A photovoltaic device having an electrode on a non-light-receiving surface, a metal body for extracting power generated by the photovoltaic device out of the photovoltaic device, and heat generated by light reception. In a mounting method of a photovoltaic element including a radiator for radiating heat, at a predetermined position on the first surface of the metal body,
An element joining step of joining the photovoltaic elements with a joining material, and a radiator joining step of joining a radiator with an electrically insulating joining material at a predetermined position on the second surface of the metal body. Characteristic mounting method of photovoltaic element.
【請求項12】 請求項11に記載の光起電力素子の実
装方法であって、前記素子接合工程の後に、前記放熱器
接合工程を行い、前記素子接合工程においては、前記金
属体の第一面上の所定位置に、接合材を配置する工程
と、前記金属体上の接合材が配置された所定位置に前記
光起電力素子を配置する工程と、加熱により、前記接合
材によって前記金属体と前記光起電力素子とを接合する
工程と、を少なくとも含み、前記放熱器接合工程におい
ては、前記放熱器上の所定位置に、電気絶縁性接合材を
配置する工程と、前記放熱具上の所定位置に設けた電気
絶縁性接合材上に、前記光起電力素子を接合した金属体
の、第二面側が接合する状態で配置する工程と、前記光
起電力素子の上面から押圧することによって、前記金属
体と前記放熱器を接合する工程と、を少なくとも含むこ
とを特徴とする光起電力素子の実装方法。
12. The method for mounting a photovoltaic element according to claim 11, wherein the radiator bonding step is performed after the element bonding step, and the first bonding of the metal body is performed in the element bonding step. A step of arranging a bonding material at a predetermined position on a surface; a step of arranging the photovoltaic element at a predetermined position where the bonding material on the metal body is arranged; and heating the metal body by the bonding material. And bonding the photovoltaic element to the radiator. In the radiator bonding step, a step of disposing an electrically insulating bonding material at a predetermined position on the radiator; On the electrically insulating bonding material provided at a predetermined position, a step of arranging the metal body to which the photovoltaic element is bonded in a state where the second surface side is bonded, and pressing from the upper surface of the photovoltaic element. Joining the metal body and the radiator And a step of mounting the photovoltaic element.
【請求項13】 前記金属体がリードフレームであっ
て、前記素子接合工程においては、前記リードフレーム
を連続供給して、該リードフレームに等間隔に前記光起
電力素子を接合し、該素子接合工程以降に、リードフレ
ームを個別に切り離す工程を含むことを特徴とする請求
項12に記載の光起電力素子の実装方法。
13. The element joining step, wherein the metal body is a lead frame, and in the element joining step, the lead frame is continuously supplied, and the photovoltaic elements are joined to the lead frame at equal intervals. The method for mounting a photovoltaic element according to claim 12, further comprising a step of individually separating the lead frames after the step.
【請求項14】 前記放熱器接合工程における押圧に使
用する押圧手段が、気体の注入により膨張する部分を有
する構造体であり、該膨張する部分によって前記押圧を
行うことを特徴とする請求項12又は13に記載の光起
電力素子の実装方法。
14. The pressing means used for pressing in the radiator joining step is a structure having a portion that expands by injecting gas, and the pressing is performed by the expanding portion. Or a mounting method of the photovoltaic element according to 13.
【請求項15】 請求項11に記載の光起電力素子の実
装方法であって、前記放熱器接合工程の後に、前記素子
接合工程を行い、前記放熱器接合工程においては、前記
金属体の第二面上に、前記電気絶縁性接合材を介して前
記放熱器を接合する工程を含み、前記素子接合工程にお
いては、前記金属体の第一面上の所定位置に、接合材を
配置する工程と、前記金属体上の接合材が配置された所
定位置に前記光起電力素子を配置する工程と、加熱によ
り、前記接合材によって前記金属体と前記光起電力素子
とを接合する工程と、を少なくとも含むことを特徴とす
る光起電力素子の実装方法。
15. The method for mounting a photovoltaic element according to claim 11, wherein the element bonding step is performed after the radiator bonding step. Bonding the radiator on the two surfaces via the electrically insulating bonding material, wherein in the element bonding step, arranging a bonding material at a predetermined position on the first surface of the metal body And a step of disposing the photovoltaic element at a predetermined position where a bonding material on the metal body is disposed, and a step of bonding the metal body and the photovoltaic element by the bonding material by heating, A method for mounting a photovoltaic element, comprising at least:
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