專利名稱：受光或發(fā)光用半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及受光或發(fā)光用半導(dǎo)體裝置，特別涉及用具有透光性的外殼構(gòu)件覆蓋具有受光或發(fā)光功能的球形半導(dǎo)體器件的外表面、以改善其聚光性能或光發(fā)射性能的裝置，可適用于太陽(yáng)能電池、照明裝置、顯示裝置等各種用途。
背景技術(shù)：
以往，人們研究出一種技術(shù)，在p型或n型半導(dǎo)體構(gòu)成的直徑小的球形半導(dǎo)體元件的表面通過(guò)擴(kuò)散層形成pn結(jié)，使這些大量的球形半導(dǎo)體元件和公共的電極并聯(lián)連接，應(yīng)用于太陽(yáng)能電池、或半導(dǎo)體光催化劑。
在美國(guó)專利第3,998,659號(hào)公報(bào)中揭示了以下的例子，即在n型球形半導(dǎo)體的表面形成P型擴(kuò)散層，使大量的球形半導(dǎo)體的擴(kuò)散層與公共的薄膜狀的電極(正極)連接，同時(shí)大量的球形半導(dǎo)體的n型芯部還與公共的薄膜狀的電極(負(fù)極)連接，這樣構(gòu)成太陽(yáng)能電池。
在美國(guó)專利第4,021,323號(hào)公報(bào)中揭示了一種太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換器(半導(dǎo)體組件)，它是將P型球形半導(dǎo)體元件和n型球形半導(dǎo)體元件串聯(lián)配置，使這些半導(dǎo)體與公共的薄膜狀的電極連接，同時(shí)還使這些半導(dǎo)體元件的擴(kuò)散層和公共的電解液接觸，讓太陽(yáng)光照射，使電解液產(chǎn)生電解。
在美國(guó)專利第4,582,588號(hào)公報(bào)或美國(guó)專利第5,469,020號(hào)公報(bào)中揭示的采用球形單元的組件中，因?yàn)椴捎门c薄片狀的公共電極連接來(lái)安裝各球形單元，所以也適用于并聯(lián)連接多個(gè)球形單元，但這種方法不適宜多個(gè)球形單元串聯(lián)連接。
另外，本發(fā)明的發(fā)明者如美國(guó)專利第6,204,545號(hào)公報(bào)或美國(guó)專利第6,294,822號(hào)公報(bào)所示，提出一種方案，即在由P型半導(dǎo)體或n型半導(dǎo)體構(gòu)成的球形半導(dǎo)體元件上形成擴(kuò)散層、pn結(jié)及1對(duì)電極的顆粒狀發(fā)光或受光半導(dǎo)體器件，還在美國(guó)專利第6,204,545號(hào)公報(bào)中提出一種半導(dǎo)體組件的方案，即將眾多的半導(dǎo)體器件串聯(lián)連接，或?qū)⒃摱鄠€(gè)串聯(lián)連接體再并聯(lián)連接，能適用于太陽(yáng)能電池、供水電解等的光催化劑裝置、各種發(fā)光器件、或彩色顯示器等。在這種半導(dǎo)體組件中，若因任一串聯(lián)連接體中任一半導(dǎo)體器件故障而呈開路狀態(tài)，則在包含該半導(dǎo)體元件的串聯(lián)電路上就沒(méi)有電流流過(guò)，該串聯(lián)連接體中其它正常的半導(dǎo)體器件也變成功能停止?fàn)顟B(tài)，半導(dǎo)體組件的輸出降低。
因此，本申請(qǐng)的發(fā)明者提出多個(gè)國(guó)際專利申請(qǐng)，該申請(qǐng)著眼于一種串并聯(lián)連接結(jié)構(gòu)，它將多個(gè)半導(dǎo)體單元配置成矩陣狀，串聯(lián)連接各列的半導(dǎo)體單元，同時(shí)還并聯(lián)連接各行的半導(dǎo)體元件。
但是，在美國(guó)專利第6,204,545號(hào)公報(bào)的半導(dǎo)體組件中，由于采用通過(guò)半導(dǎo)體單元電極之間互相連接而串聯(lián)連接多個(gè)半導(dǎo)體單元、并將多列這種串聯(lián)連接體在平面上并排的結(jié)構(gòu)，另外，因半導(dǎo)體單元的一對(duì)電極又非常小，所以采用所述串并聯(lián)連接結(jié)構(gòu)時(shí)，制造技術(shù)復(fù)雜，難以制造大型的半導(dǎo)體組件，半導(dǎo)體組件的制造成本亦增加。
如前所述，本發(fā)明的發(fā)明者提出的球形半導(dǎo)體器件因?yàn)槭侵睆?～3mm左右的小直徑的器件，故例如在構(gòu)成太陽(yáng)能電池板或發(fā)光面板時(shí)，要將大量球形半導(dǎo)體器件以數(shù)mm的間隔作矩陣狀配置。這時(shí)，需要非常多數(shù)量的球形半導(dǎo)體器件，制作費(fèi)用也高。因此，考慮到在太陽(yáng)能電池板的情況下，因?qū)Ω髁星蛐伟雽?dǎo)體器件附設(shè)聚光用柱面聚光透鏡，故加大列間的間隔，從而能減少所需球形半導(dǎo)體器件的數(shù)量。但是，需要根據(jù)太陽(yáng)光的入射方向相應(yīng)改變聚光透鏡的位置、姿勢(shì)，而能可活動(dòng)地支持聚光透鏡并進(jìn)行姿勢(shì)控制用的機(jī)構(gòu)因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且昂貴，故實(shí)用性差。
另外，在用于照明、或顯示裝置的發(fā)光面板的情況下，小粒的球形半導(dǎo)體器件發(fā)出的光的亮度容易過(guò)高，難以構(gòu)成以適度的亮度柔和地發(fā)光的發(fā)光面板。
本發(fā)明之目的在于提供一種提高將光聚光于受光用球形半導(dǎo)體器件的聚光功能的受光用半導(dǎo)體器件、一種呈多行、多列配置的多個(gè)球形半導(dǎo)體器件中不容易因部分球形半導(dǎo)體器件的故障而受到影響并能提高聚光功能的受光用半導(dǎo)體器件、一種以列為單位并聯(lián)連接配置成一列或多列的多個(gè)球形半導(dǎo)體器件并能提高聚光功能的受光用半導(dǎo)體器件、及一種使發(fā)光用球形半導(dǎo)體器件發(fā)出的光擴(kuò)散的光擴(kuò)散功能提高的發(fā)光用半導(dǎo)體裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及的受光或發(fā)光用半導(dǎo)體裝置，具有受光功能或發(fā)光功能的至少1個(gè)的球形半導(dǎo)體器件，所述球形半導(dǎo)體器件包括外形為球形的P型或n型的半導(dǎo)體晶體、在該半導(dǎo)體晶體的表層形成近似球面形的pn結(jié)、及連接該pn結(jié)的兩端并隔著pn結(jié)的曲率中心而位于兩側(cè)的一對(duì)電極，并設(shè)置外殼構(gòu)件，該外殼構(gòu)件用具有所述球形半導(dǎo)體器件的直徑1/4以上厚度的透光性壁覆蓋球形半導(dǎo)體器件的外表面，其外表面做成球面或部分球面而構(gòu)成。
在該半導(dǎo)體裝置為受光用半導(dǎo)體裝置的情況下，外來(lái)光射入外殼構(gòu)件的外表面，該入射光之大部在表面折射，射入外殼構(gòu)件的內(nèi)部，到達(dá)球形半導(dǎo)體器件，產(chǎn)生光電動(dòng)勢(shì)。由于外殼構(gòu)件外表面做成球面或部分球面，所以即使改變?nèi)肷涔獾娜肷浞较?，也和前述一樣到達(dá)球形半導(dǎo)體器件產(chǎn)生光電動(dòng)勢(shì)。
由于外殼構(gòu)件用具有球形半導(dǎo)體器件的直徑1/4以上的厚度的透光性壁覆蓋球形半導(dǎo)體器件的外表面，所以外殼構(gòu)件能發(fā)揮其聚光功能，擴(kuò)大各球形半導(dǎo)體器件周圍的受光面積，增大到達(dá)各球形半導(dǎo)體器件的光量。
在該半導(dǎo)體裝置為發(fā)光用半導(dǎo)體裝置的情況下，從近似球面形的pn結(jié)產(chǎn)生的光幾乎向所有的方向發(fā)射，從外殼構(gòu)件的球面或部分球面形的外表面向外界發(fā)射。由于外殼構(gòu)件用具有球形半導(dǎo)體器件的直徑1/4以上的厚度的透光性壁覆蓋球形半導(dǎo)體器件的外表面，所以能發(fā)揮外殼構(gòu)件擴(kuò)散光的作用，擴(kuò)大發(fā)光光源的大小，緩和發(fā)光光源射出的光的亮度，向外射出柔和的光。
這里，也可根據(jù)需要采用以下的構(gòu)成。
(a)所述外殼構(gòu)件可以有形成該外殼構(gòu)件的外表面部分的球形透光封殼、及由充填在該封殼內(nèi)并使其固化的透光性合成樹脂形成的充填材料。
(b)在所述外殼構(gòu)件的外表面上形成大量微小的光漫反射面。
(c)設(shè)置分別與所述球形半導(dǎo)體器件的1對(duì)電極連接、并貫穿外殼構(gòu)件一直延伸至外殼構(gòu)件外表面的1對(duì)電極構(gòu)件。
(d)以多行多列的矩陣形式配置用外表面做成球面的所述外殼構(gòu)件分別覆蓋的多個(gè)球形半導(dǎo)體器件，設(shè)置電氣串聯(lián)連接各行或各列的多個(gè)球形半導(dǎo)體器件的串聯(lián)連接機(jī)構(gòu)、及電氣并聯(lián)連接各行或各列的多個(gè)球形半導(dǎo)體器件的并聯(lián)連接機(jī)構(gòu)。
(e)多個(gè)球形半導(dǎo)體器件配置成多行多列的矩陣狀，設(shè)置電氣并聯(lián)連接各行或各列的多個(gè)球形半導(dǎo)體器件的導(dǎo)電連接機(jī)構(gòu)，所述外殼構(gòu)件具有分別覆蓋多個(gè)球形半導(dǎo)體器件的近似球形的多個(gè)外殼部分、及和多個(gè)外殼部分做成一體的板狀部分。
(f)所述導(dǎo)電連接機(jī)構(gòu)由用多根導(dǎo)體線和與這些多根導(dǎo)體線垂直配置的多根絕緣線構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的所述多根導(dǎo)體線構(gòu)成。
(g)本發(fā)明的其它受光或發(fā)光用半導(dǎo)體裝置，具有受光功能或發(fā)光功能的多個(gè)球形半導(dǎo)體器件，所述各球形半導(dǎo)體器件包括外形為球形的P型或n型的半導(dǎo)體晶體、在該半導(dǎo)體晶體的表層形成的近似球面形的pn結(jié)、及與該pn結(jié)兩端連接并隔著pn結(jié)的曲率中心而位于兩側(cè)的1對(duì)電極，將所述多個(gè)球形半導(dǎo)體元排成一列配置，設(shè)置電氣并聯(lián)連接這些多個(gè)球形半導(dǎo)體器件的導(dǎo)電連接機(jī)構(gòu)，還設(shè)置外殼構(gòu)件，該外殼構(gòu)件用具有所述球形半導(dǎo)體器件的直徑1/4以上厚度的透光性壁共同覆蓋多個(gè)球形半導(dǎo)體器件的外表面，具有圓筒形的外表面。
(h)本發(fā)明其它的受光或發(fā)光用半導(dǎo)體裝置，具有受光功能或發(fā)光功能的多個(gè)球形半導(dǎo)體器件，所述各球形半導(dǎo)體器件包括外形為球形的P型或n型半導(dǎo)體晶體、在該半導(dǎo)體晶體的表面形成的近似球面形的pn結(jié)、及連接該pn結(jié)兩端并隔著pn結(jié)的曲率中心而位于兩側(cè)的1對(duì)電極，多列配置所述多個(gè)球形半導(dǎo)體器件，設(shè)置以列為單位電氣并聯(lián)連接這些多列中的各個(gè)多個(gè)球形半導(dǎo)體器件的導(dǎo)電連接機(jī)構(gòu)，還設(shè)置外殼構(gòu)件，該外殼構(gòu)件用具有厚度大于和所述球形半導(dǎo)體器件的直徑大致相等的厚度的透光性壁共同覆蓋多個(gè)球形半導(dǎo)體器件的外表面，還具有分別覆蓋多列球形半導(dǎo)體器件的近似圓柱形的多個(gè)圓柱部分。
(i)所述球形半導(dǎo)體器件具有包括所述pn結(jié)在內(nèi)的光電動(dòng)勢(shì)發(fā)生部分。
(j)所述球形半導(dǎo)體器件具有包括所述pn結(jié)在內(nèi)的電光變換部分。


圖1為球形半導(dǎo)體器件的放大剖視圖。
圖2為太陽(yáng)能球的放大剖視圖。
圖3為圖2的太陽(yáng)能球的放大側(cè)視圖。
圖4為外殼構(gòu)件的主要部分放大剖視圖。
圖5為表示液狀透明合成樹脂充填入封殼內(nèi)部的狀態(tài)的放大剖視圖。
圖6、圖7為用于分別說(shuō)明受光時(shí)光的行為的太陽(yáng)能球的放大剖視圖。
圖8為將圖2的太陽(yáng)能球多行、多列地配置成太陽(yáng)能電池板的主要部分放大俯視面。
圖9為沿圖8的IX-IX線的放大剖視圖。
圖10為圖8的太陽(yáng)能電池板的等效電路的電路圖。
圖11為將圖10的等效電路進(jìn)行部分變更后的等效電路部分圖。
圖12為涉及變更例的太陽(yáng)能球的放大剖視圖。
圖13為形成圖12的太陽(yáng)能球形狀的金屬模具和球形太陽(yáng)能球及1對(duì)電極構(gòu)件的放大剖視圖。
圖14為涉及別的變更例的太陽(yáng)能球的放大剖視圖。
圖15～圖17為與涉及其它實(shí)施形態(tài)的太陽(yáng)能球有關(guān)的附圖，其中圖15為太陽(yáng)能電池板時(shí)主要部分放大俯視圖，圖16為沿圖15的XVI-XVI線剖視圖，圖17為沿圖15的XVII-XVII線剖視圖。
圖18～圖21為與涉及其它實(shí)施形態(tài)的太陽(yáng)能電池板和太陽(yáng)能電池帶有關(guān)的附圖，圖18為太陽(yáng)能電池板的俯視圖，圖19為外殼的側(cè)視圖，圖20為太陽(yáng)能電池帶的放大剖視圖，圖21為沿圖20的XXI-XXI線的剖視圖。
圖22為涉及變更例的太陽(yáng)能電池板局部放大剖視圖。
圖23為涉及其它實(shí)施形態(tài)的發(fā)光球的放大剖視圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照

實(shí)施本發(fā)明的最佳形態(tài)。
首先，對(duì)組裝入作為受光用半導(dǎo)體裝置的太陽(yáng)能電池板的球形太陽(yáng)能電池1進(jìn)行說(shuō)明。此外，該球形太陽(yáng)能電池1相當(dāng)于球形半導(dǎo)體器件。
圖1為球形太陽(yáng)能電池1的放大剖面圖，該球形太陽(yáng)能電池1將由電阻率1Ωm左右的P型硅單晶形成的直徑約0.6～2.0mm的球狀晶體2作為原材料而構(gòu)成。該球形晶體2的下端形成直徑約0.6mm的平坦面3，在該球形晶體2的表面形成將磷(P)擴(kuò)散而成的n+型擴(kuò)散層4(厚約0.4～0.5μm)和近似球面形的pn結(jié)5。還有，所述平坦面3的直徑0.6mm為直徑2.0mm的球形晶體2時(shí)的大小。
隔著球形晶體2的中心(近似球面形的pn結(jié)5的曲率中心)對(duì)向的兩端部上設(shè)置1對(duì)電板6、7(正極6、負(fù)極7)，正極6配置在平坦面3，正極6連接球形晶體2，負(fù)極7連接n+型擴(kuò)散層4。除正極6和負(fù)極7以外的整個(gè)表面上形成由SiO2或TiO2的絕緣膜構(gòu)成的防反射膜8(厚約0.6～0.7μm)。正極6例如用鋁糊燒結(jié)而成，負(fù)極7用銀糊燒結(jié)而成。
這樣，用本發(fā)明者在美國(guó)專利第6,204,545號(hào)公報(bào)中提出的方法制作球狀晶體2后，通過(guò)形成平坦面3、n+型擴(kuò)散層4、1對(duì)電極6、7、防反射膜8，能制成球形太陽(yáng)能電池1。制作球形晶體2時(shí)，采用高度約14m的落下管，作為原料的P型硅的顆粒在落下管的上端的內(nèi)部加熱熔融后使其一面自由落下，一面利用表面張力的作用，使其保持圓球形，并同時(shí)凝固，從而制成大致圓球形的球形晶體2。此外，球形晶體2也可以不用落下管，而利用機(jī)械的研磨方式等方法形成球形或大致球形的晶體。
能通過(guò)對(duì)球形晶體2的一部分進(jìn)行機(jī)械研磨而形成所述平坦面3，因形成了該平坦面3，球形晶體2就不易滾動(dòng)，能用真空鑷子將其吸附，辨別正極6和負(fù)極7。然后，在形成n+型擴(kuò)散層4時(shí)，是在利用SiO2等將球形晶體2的平坦面3及其外周部分遮蔽的狀態(tài)下，用公知的方法或所述公報(bào)揭示的方法，使作為n型雜質(zhì)的磷(P)在球形晶體2的表面上擴(kuò)散。1對(duì)電極6、7、防反射膜8也能用公知的方法或所述公報(bào)揭示的方法形成。該球形太陽(yáng)能電池1具有光電變換功能，接受太陽(yáng)光后，產(chǎn)生0.5～0.6V的光電動(dòng)勢(shì)。
以下，對(duì)用透光性外殼構(gòu)件11覆蓋所述球形太陽(yáng)能電池1外表面的結(jié)構(gòu)的作為半導(dǎo)體裝置的太陽(yáng)能球10進(jìn)行說(shuō)明。
圖2為所述太陽(yáng)能球10的放大剖視圖，該太陽(yáng)能球10由位于中心部的球形太陽(yáng)能電池1、以具有太陽(yáng)能電池1直徑1/4以上的厚度的透光性壁覆蓋該太陽(yáng)能電池1的外表面的外殼構(gòu)件11、和1對(duì)電極14、15構(gòu)成。該外殼構(gòu)件11是使引入球形太陽(yáng)能電池1的光的光量增大用的構(gòu)件，該外殼構(gòu)件11用具有透光性的球殼形的封殼12和充填在該封殼12內(nèi)的透光性的充填材料13構(gòu)成。
所述封殼12用透明、絕緣的合成樹脂(例如聚碳酸酯、丙烯樹脂、多芳基化合物、合成樹脂、聚硅酮、聚酯等)或透明玻璃構(gòu)成，壁厚例如為0.2～1.0mm。為了將太陽(yáng)能電池1裝在該封殼12內(nèi)，所以封殼12是通過(guò)將1對(duì)半球狀的封殼兩等分體12a粘接而構(gòu)成球形封殼12。
為了盡可能多地將從外部射入該封殼12的光引入封殼12內(nèi)，在封殼12的外表面上形成如圖4所示的尖尖的棱錐狀的微小凹凸12b。該微小的凹凸12b可能是如圖中所示那樣尖尖的棱錐狀的凹凸體，也可以形成曲率半徑小的部分凸球面。
所述充填材料13為將保持液態(tài)的透明、絕緣合成樹脂(例如合成樹脂、聚硅硐樹脂等為主要成分的充填劑)充入封殼12內(nèi)后加熱或用紫外線照射而固化。外殼構(gòu)件11的透光性壁的厚度(從封殼12的表面至太陽(yáng)能電池1的厚度)最好為太陽(yáng)能電池1的直徑的1/4以上，在透光性壁厚度比所述直徑的1/4要薄時(shí)，幾乎不能得到增大光量的功能。外殼構(gòu)件11的透光性壁的壁厚如過(guò)厚，則無(wú)助于引入太陽(yáng)能電池1的光的光量增加的部分增多，所以最好外殼構(gòu)件11的透光性壁的壁厚取太陽(yáng)能電池1的直徑的1/4～5倍左右的厚度。
還有，為了減少封殼12表面對(duì)光的反射，最好構(gòu)成封殼12的材料的折射率盡量接近1.0，構(gòu)成充填材料13的合成樹脂的折射率盡量大。此外，還可以用多層封殼構(gòu)成所述外殼構(gòu)件11的大部分，采取從中心側(cè)向外側(cè)使光的折射率分段減小的結(jié)構(gòu)。
所述1對(duì)電極構(gòu)件14、15最好用導(dǎo)電性能優(yōu)良的金屬(例如、銅、銀、鎳)構(gòu)成。一個(gè)電極構(gòu)件14穿過(guò)形成于外殼構(gòu)件11的孔，該電極構(gòu)件14的前端用焊錫或?qū)щ娦哉辰觿┡c太陽(yáng)能電池l的正極6連接，該電極構(gòu)件14的外端向封殼12外表面的外側(cè)凸出規(guī)定長(zhǎng)度。另一個(gè)電極構(gòu)件15穿過(guò)形成于外殼構(gòu)件11的孔，該電極構(gòu)件15的前端用焊錫或?qū)щ娦哉辰觿┖吞?yáng)能電池1的負(fù)極7連接，電極構(gòu)件15的外端向封殼12的外表面的外側(cè)凸出規(guī)定長(zhǎng)度。
制作所述太陽(yáng)能球10時(shí)，預(yù)先準(zhǔn)備好太陽(yáng)能電池1、1對(duì)半球狀封殼兩等分體12a、1對(duì)電極構(gòu)件14、15、充填材料13的液體原料，先將1對(duì)電極構(gòu)件14、15安裝在球形太陽(yáng)能電池1上，將帶有該1對(duì)電極構(gòu)件14、15的太陽(yáng)能電池1裝在1對(duì)封殼兩等分體12a內(nèi)后，使上述封殼兩等分體12a對(duì)接成球狀，在兩個(gè)半球的接觸面上用粘接劑粘合，形成球形封殼12。
接著，如圖5所示，使一個(gè)電極構(gòu)件14從封殼12的一個(gè)孔中向外凸出，使另一個(gè)電極構(gòu)件15設(shè)置成從封殼12的另一個(gè)孔中向內(nèi)側(cè)避開的狀態(tài)，在該狀態(tài)下，如圖中箭頭所示，液態(tài)的充填原料充填入封殼12內(nèi)，然后將太陽(yáng)能電池1定位在封殼12內(nèi)的中心位置上，接著例如通過(guò)照射紫外線，使原料固化，形成充填材料13。
如圖6所示，對(duì)該太陽(yáng)能球10的作用進(jìn)行說(shuō)明，例如太陽(yáng)光射入時(shí)，由于外殼構(gòu)件11做成球形，利用折射作用將射入其外表面的光引入中心部，利用外殼構(gòu)件11的聚光作用，引入球形太陽(yáng)能電池l的光的光量顯著增大。而且利用封殼12和充填材料13的邊界面上的反射，也能獲得一種將光封閉在內(nèi)部的作用，所以能增大球形太陽(yáng)能電池1接受到的光的光量。
還有，在圖6中太陽(yáng)能球10的封殼12的下半部表面上形成反射膜的情況下，能進(jìn)一步增大球形太陽(yáng)能電池1接受到的光的光量。圖7表示太陽(yáng)光西斜的狀態(tài)，由于外殼構(gòu)件11的外表面是球面，所以能以和圖6的情況大致相同的條件受光。
以下，對(duì)裝入多個(gè)所述太陽(yáng)能球10而構(gòu)成的太陽(yáng)能電池板20進(jìn)行說(shuō)明。如圖8、圖9所示，該太陽(yáng)能電池板20由透光和絕緣的合成樹脂制的基板21、在該基板21上多行多列配置的多個(gè)太陽(yáng)能球10、串聯(lián)連接這些太陽(yáng)能球10的串聯(lián)連接機(jī)構(gòu)22a、并聯(lián)連接各行的太陽(yáng)能球10的并聯(lián)連接機(jī)構(gòu)22b、及覆蓋基板21和串聯(lián)連接機(jī)構(gòu)22a和并聯(lián)連接機(jī)構(gòu)22b的上側(cè)表面的透光的合成樹脂表面罩23等構(gòu)成。所述基板21例如為30cm×30cm大小，用透明的合成樹脂(例如，聚碳酸酯、丙烯樹脂、多芳基化合物、合成樹脂、聚硅酮、聚酯等)或透明玻璃構(gòu)成，厚度例如為3.0～5.0mm。在該基板21的上表面形成配置太陽(yáng)能球10用的近似半球狀的凹部24，隔開規(guī)定間隔形成多行、多列的矩陣狀。如圖8所示，所述串聯(lián)連接機(jī)構(gòu)22a和并聯(lián)連接機(jī)構(gòu)22b用在基板21的上表面的平面部分的、和行方向平行地形成的多條帶狀導(dǎo)電膜25構(gòu)成。該帶狀導(dǎo)電膜25由透明的導(dǎo)電合成樹脂或金屬膜(例如鎳等)構(gòu)成。
多個(gè)太陽(yáng)能球10的電極構(gòu)件14、15都安裝成使其極性一致平行地朝向一個(gè)方向，所述太陽(yáng)能球10裝在多行、多列的凹部24中。例如正極6一側(cè)的電極構(gòu)件14向著圖8的上方，負(fù)極7一側(cè)的電極構(gòu)件15向著圖8的下方，各電極構(gòu)件14、15用焊錫或?qū)щ娦哉辰觿┡c對(duì)應(yīng)的帶狀導(dǎo)電膜25連接。
即，各行的多個(gè)太陽(yáng)能球10利用其兩側(cè)的帶狀導(dǎo)電膜25并聯(lián)連接，各列的太陽(yáng)能球10通過(guò)多條帶狀導(dǎo)電膜25串聯(lián)連接。金屬薄板構(gòu)成的正極端子26(外部引線)連接電流輸出側(cè)終端的帶狀導(dǎo)電膜25，與該電流輸出側(cè)終端的帶狀導(dǎo)電膜25相反一側(cè)的終端的帶狀導(dǎo)電膜25連接和前述同樣的負(fù)極端子27(參照?qǐng)D10)。
所述基板21的上側(cè)表面中，多個(gè)太陽(yáng)能球10以外的部分上形成由透光、絕緣的合成樹脂構(gòu)成的表面罩23，形成多個(gè)太陽(yáng)能球10的上半部凸出在表面罩23外的狀態(tài)。為防止光向該太陽(yáng)能電池板20的下面透過(guò)，在基板21的下表面形成金屬制反射膜28。但反射膜28不一定是必須的，也可省略。
在該太陽(yáng)能電池板20上，因能用設(shè)在各太陽(yáng)能球10上的外殼構(gòu)件11聚光，讓太陽(yáng)能電池1受光，因此能擴(kuò)大每一個(gè)太陽(yáng)能電池1所分擔(dān)的受光區(qū)。由此，每一個(gè)太陽(yáng)能電池1的發(fā)電量增加，太陽(yáng)能電池1的利用效率提高，能夠加大太陽(yáng)能電池1的排列間隔，減少太陽(yáng)能電池1的需要數(shù)量。因太陽(yáng)能電池板20的各太陽(yáng)能球10的側(cè)表面為半球狀，所以從3維空間的所有方向來(lái)的光都能引入球形太陽(yáng)能電池1，即使光的射入方向改變，發(fā)電性能也不會(huì)降低。
該太陽(yáng)能電池板20中，假定在將太陽(yáng)能球10例如配置成5行10列時(shí)，該太陽(yáng)能電池板20的等效電路如圖10所示，由50個(gè)太陽(yáng)能球10的光電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的電流就從正極端子26流入外部電路。
在該太陽(yáng)能電池板20中，由于各列的太陽(yáng)能球10并聯(lián)連接，各行的太陽(yáng)能球10串聯(lián)連接，所以即使在任何一個(gè)太陽(yáng)能球10由于故障或太陽(yáng)光被遮住而功能降低或喪失時(shí)，也僅僅是那些太陽(yáng)能球10引起的光電動(dòng)勢(shì)降低或停止，正常的太陽(yáng)能球10的輸出能通過(guò)具有并聯(lián)連接關(guān)系的其它太陽(yáng)能球10分流輸出，所以幾乎不會(huì)由于部分太陽(yáng)能電池1的故障或功能降低而產(chǎn)生不良的影響，成為可靠性及耐用性俱優(yōu)的太陽(yáng)能電池板20。
這里如圖11所示，最好在負(fù)極端子27附近設(shè)置防逆流用二極管29。即在該太陽(yáng)能電池板20與電池連接那樣的情況下，由于在夜間太陽(yáng)能電池板20停止中，若電流從電池反向流出時(shí)，會(huì)損壞太陽(yáng)能電池板20，所以利用防逆流用二極管29，不讓反向電流流動(dòng)。
以下說(shuō)明所述太陽(yáng)能球10的變更形態(tài)。
在圖12所示的太陽(yáng)能球10A中，設(shè)置由一種充填材料組成的外殼構(gòu)件11A，來(lái)代替所述外殼構(gòu)件11。在制作這一太陽(yáng)能球10A時(shí)，如圖1 3所示，是將太陽(yáng)能電池1上連接了1對(duì)電極構(gòu)件14、15的太陽(yáng)能電池1放入金屬模16、17內(nèi)，再在金屬模16、17的空腔18內(nèi)注入透光、絕緣的熔融狀態(tài)的合成樹脂(例如聚碳酸酯、丙烯樹脂等)使其固化，從而能作成太陽(yáng)能球10A。但是，最好在該太陽(yáng)能球10A的外表面上形成和圖4同樣的微小的光漫反射用的凹凸。
接著說(shuō)明所述太陽(yáng)能球的其它變更形態(tài)。
在圖14所示的太陽(yáng)能球10B上，形成的外殼構(gòu)件11B是除去球體下部約1/3那樣的部分的球形，外殼構(gòu)件11B的上側(cè)表面形成部分球面，外殼構(gòu)件11B的底面形成平面狀。外殼構(gòu)件11B用透光、絕緣的合成樹脂材料構(gòu)成。太陽(yáng)能電池1配置在外殼構(gòu)件11B的球體的中心，負(fù)極7和正極6各朝上或朝下，正極6僅從底面稍微凸出，連接負(fù)極7的電極構(gòu)件15B穿過(guò)外殼構(gòu)件11B，凸出在其外表面之外。外殼構(gòu)件11B的底面上形成與正極6分開的金屬反射膜19。
在這種太陽(yáng)能球10B中，在接受從上方射入的光的性能方面和所述太陽(yáng)能球10、10A相等，因?yàn)樾纬闪朔瓷淠?9，所以向下透過(guò)的光的光量減少。由于能節(jié)約外殼構(gòu)件11B的材料，所以材料費(fèi)就能節(jié)省。
其它的實(shí)施形態(tài)1……(參考圖15～圖17)以下，說(shuō)明裝入多個(gè)所述球形太陽(yáng)能電池1的太陽(yáng)能電池板50的其它實(shí)施形態(tài)。這里，該太陽(yáng)能電池板50相當(dāng)于半導(dǎo)體裝置。在圖15～圖17所示的太陽(yáng)能電池板50上，多個(gè)球形太陽(yáng)能電池1配置成多行、多列的矩陣狀，并設(shè)置電氣并聯(lián)連接各行或各列的多個(gè)太陽(yáng)能電池1的導(dǎo)電連接機(jī)構(gòu)，還設(shè)置分別覆蓋多個(gè)太陽(yáng)能電池1的近似球形的多個(gè)外殼部分52、及和多個(gè)外殼部分52形成一體的板狀部分53構(gòu)成的外殼構(gòu)件51。
所述太陽(yáng)能電池1位于外殼部分52的中心，外殼部分52利用透光性的壁覆蓋太陽(yáng)能電池1的外表面，各外殼部分52和相鄰的外殼部分52形成一體。外殼部分52的透光性壁的厚度最好為太陽(yáng)能電池1的直徑1/4以上的厚度。該外殼部分52能獲得和所述太陽(yáng)能球10的外殼構(gòu)件11同樣的功能。
所述導(dǎo)電連接機(jī)構(gòu)用由多根導(dǎo)電線54、和與這些導(dǎo)電線54垂直配置的多根絕緣線55組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)56中的所述多根導(dǎo)電線54構(gòu)成。在該網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)56中，沿太陽(yáng)能電池1的列的各1對(duì)導(dǎo)電線54隔開和太陽(yáng)能電池1的直徑相等的間隔設(shè)置，沿太陽(yáng)能電池1的行的各一對(duì)絕緣線55隔開和太陽(yáng)能電池1的直徑相等的間隔設(shè)置。
制作這種太陽(yáng)能電池板50時(shí)，預(yù)先備好利用矩形的邊框構(gòu)件57支持四周的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)56、和多個(gè)太陽(yáng)能電池1，該網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)56上如圖15所示配置多個(gè)太陽(yáng)能電池1。這時(shí)，多個(gè)太陽(yáng)能電池1的正極6設(shè)置成向著圖15的左方，負(fù)極7設(shè)置成向著圖15的右方。在上述情況下，因能將各太陽(yáng)能電池1嵌入網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)56的網(wǎng)孔中定位固定，故能簡(jiǎn)便高效地將多個(gè)太陽(yáng)能電池1裝在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)56上。
接著將各太陽(yáng)能電池1的正極6用焊錫或?qū)щ娦哉辰觿┡c對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電線54連接，將各太陽(yáng)能電池1的負(fù)極7用焊錫和導(dǎo)電性粘接劑與對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電線54連接。然后，將裝有該多個(gè)太陽(yáng)能電池1的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)56放在注射成形裝置的規(guī)定的金屬模具中，將液態(tài)的透光、絕緣的合成樹脂(例如聚碳酸酯、丙烯樹脂等)注入該金屬模的成形腔中，形成圖15～圖17所示的太陽(yáng)能電池板50。在該成形后，從模子中取出成形品，按照點(diǎn)劃線58的位置切斷網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)56的四周部分，從邊框構(gòu)件57上分開后，形成圖15所示的狀態(tài)。
該太陽(yáng)能電池板50上，利用1對(duì)導(dǎo)電線54組成的導(dǎo)電連接機(jī)構(gòu)并聯(lián)連接各列多個(gè)太陽(yáng)能電池1，各列太陽(yáng)能電池1的輸出電壓為0.5～0.6V。在欲提高太陽(yáng)能電池板50的輸出電壓的場(chǎng)合，若通過(guò)露出在四周的導(dǎo)電線54將多列太陽(yáng)能電池1串聯(lián)連接，則該太陽(yáng)能電池板50的等效電路就變成和圖10所示的電路同樣的電路。這里，也可如圖11所示，設(shè)置防止逆流用的1個(gè)或多個(gè)二極管。
在該太陽(yáng)能電池板50中，基本上能取得和前述的太陽(yáng)能電池板20大致一樣的作用。而且，由于是上下對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，來(lái)自上方的光和來(lái)自下方的光都能同等地受光，所以能構(gòu)成貼在窗玻璃上的太陽(yáng)能電池板、或代替窗玻璃的太陽(yáng)能電池板。但是，在使該太陽(yáng)能電池板50只接受從上面一側(cè)射入的光的情況下，可以在太陽(yáng)能電池板50的下面用鍍膜等方法形成反射膜。
而且，在該太陽(yáng)能電池板50上，由于不是準(zhǔn)備多個(gè)前述的太陽(yáng)能球10后將它們裝配成面板狀，而是利用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)56將多個(gè)太陽(yáng)能電池1裝配成面板狀，然后通過(guò)注射成形做成太陽(yáng)能電池板50，所以制作工序道數(shù)少，有利于降低生產(chǎn)成本。此外，也能用透明的玻璃構(gòu)成外殼構(gòu)件51。
其它實(shí)施形態(tài)2……(參照?qǐng)D18～圖21)以下說(shuō)明將裝入多個(gè)前述球形太陽(yáng)能電池1的太陽(yáng)能電池帶61裝配成板狀的太陽(yáng)能電池板60。這里，該太陽(yáng)能電池帶61相當(dāng)于半導(dǎo)體裝置，該太陽(yáng)能電池板60也相當(dāng)于半導(dǎo)體裝置。如圖18、圖19所示，太陽(yáng)能電池板60用透明的合成樹脂的外殼62、和放在該外殼62中例如5條太陽(yáng)能電池帶61構(gòu)成。
外殼62將5個(gè)能放入太陽(yáng)能電池帶61的近似園筒形的電池帶安放部分63并排形成一體，各電池帶安放部分63的下端形成凸緣64。如圖20、21所示，太陽(yáng)能電池帶61包括排成1列的多個(gè)球形太陽(yáng)能電池1、將這些太陽(yáng)能電池1并聯(lián)連接的導(dǎo)電連接機(jī)構(gòu)65、用具有太陽(yáng)能電池1的直徑1/4以上的厚度的透光性壁共同覆蓋多個(gè)太陽(yáng)能電池1的外表面的外殼構(gòu)件66，外殼構(gòu)件66具有園筒形的外表面。
太陽(yáng)能電池1和前述實(shí)施形態(tài)中說(shuō)明過(guò)的一樣，多個(gè)太陽(yáng)能電池1保持正極6向著圖20的左方、負(fù)極7向著圖20的右方的狀態(tài)，使導(dǎo)電方向一致，配置成和相鄰的太陽(yáng)能電池1之間僅隔開稍微間隙的狀態(tài)。導(dǎo)電連接機(jī)構(gòu)65的構(gòu)成主體為1對(duì)金屬制的細(xì)導(dǎo)電線65a、65b。該導(dǎo)電線65a、65b例如用銅、鋁、鎳、銀合金或金合金等構(gòu)成。多個(gè)太陽(yáng)能電池1的正極6利用焊錫或?qū)щ娦院铣蓸渲謩e與導(dǎo)電線65a連接，多個(gè)太陽(yáng)能電池1的負(fù)極7利用焊錫或?qū)щ娦院铣蓸渲謩e與導(dǎo)電線65b連接，用透明的外殼構(gòu)件66覆蓋這些太陽(yáng)能電池1和導(dǎo)電連接機(jī)構(gòu)65。外殼構(gòu)件66用透明、絕緣的合成樹脂(例如聚碳酸酯、多芳化合物、合成樹脂、聚硅酮、聚酯等)構(gòu)成，有的情況用硬質(zhì)的合成樹脂構(gòu)成，也有的情況用軟質(zhì)的柔軟的合成樹脂構(gòu)成。所述導(dǎo)電線65a、65b的一端從外殼構(gòu)件66凸出規(guī)定長(zhǎng)度，電能可以從該凸出的部分向外取出。
該太陽(yáng)能電池帶61形成和前述外殼62相等的長(zhǎng)度，如圖24所示，分別將5個(gè)太陽(yáng)能電池帶61放在外殼62的5個(gè)電池帶安放部分63中，如圖18所示用外部導(dǎo)線67連接，從而能串聯(lián)連接5條太陽(yáng)能電池帶61。這時(shí)，設(shè)各太陽(yáng)能電池帶61的光電動(dòng)勢(shì)為約0.6V，則利用圖18所示的太陽(yáng)能電池板60能產(chǎn)生約3.0V的光電動(dòng)勢(shì)。
在該太陽(yáng)能電池板60上，外殼構(gòu)件66的外表面是圓筒面而不是球面，但和所述外殼構(gòu)件11幾乎相同，從各個(gè)方向射來(lái)的光易被引入球形太陽(yáng)能電池1，使受光量增大，起到擴(kuò)大太陽(yáng)能電池1受光區(qū)的作用。此外，前述的外殼62不是必須品，也可以將5條太陽(yáng)能電池帶61并排粘接在一起，或裝在透明的一對(duì)面板之間。
這里，再對(duì)使用所述太陽(yáng)能電池帶61的其它使用例子作補(bǔ)充說(shuō)明。太陽(yáng)能電池帶61也能用于太陽(yáng)能電池板60以外的形態(tài)。例如在作為移動(dòng)型電子設(shè)備的電源使用時(shí)，可以將太陽(yáng)能電池帶61裝在項(xiàng)鏈、胸針、袖口、手提包、皮帶、帽子、眼鏡等裝飾品或裝飾品之一部分上。
這時(shí)，根據(jù)需需如用軟性的柔軟的合成樹脂構(gòu)成外殼構(gòu)件66，就變成柔軟的太陽(yáng)能電池帶61。另外，也能將多根太陽(yáng)能電池帶61配置成一串或環(huán)形，在電氣上串聯(lián)連接。
在所述太陽(yáng)能電池帶61上，因多個(gè)太陽(yáng)能電池1并聯(lián)連接，各太陽(yáng)能電池帶61的光電動(dòng)勢(shì)的電壓大致固定(0.5～0.6V)，所以例如用5條或6條太陽(yáng)能電池帶61串聯(lián)連接，就能產(chǎn)生約3.0V光電動(dòng)勢(shì)，并通過(guò)適當(dāng)設(shè)定串聯(lián)連接的太陽(yáng)能電池帶61的數(shù)量，也能產(chǎn)生所需電壓的光電動(dòng)勢(shì)。而且，雖然各個(gè)太陽(yáng)能電池1產(chǎn)生的電流較小，但由于能產(chǎn)生與裝入太陽(yáng)能電池帶61的太陽(yáng)能電池1的數(shù)量對(duì)應(yīng)的電流，所以具有良好的通用性。
所述太陽(yáng)能電池帶61的結(jié)構(gòu)并不限于圖中示出的例子，例如也可以采用加大設(shè)定太陽(yáng)能電池1和太陽(yáng)能電池1之間的間隔、用球形外殼構(gòu)件或近似球形的外殼覆蓋各太陽(yáng)能電池1的外表面的結(jié)構(gòu)。另外，也可采用將太陽(yáng)能電池帶縱橫交叉組合成網(wǎng)那樣的結(jié)構(gòu)。
另外，作為將太陽(yáng)能電池帶61并排組成的太陽(yáng)能電池板的例子，例如也能如圖22所示，將多條太陽(yáng)能電池帶61A的外殼構(gòu)件66A(相當(dāng)于圓筒部分)做成一體，構(gòu)成太陽(yáng)能電池板60A。
以下，對(duì)改變所述實(shí)施形態(tài)或變更實(shí)施形態(tài)的各種例子進(jìn)行說(shuō)明。
1)也可以采用n型硅單晶形成的球形晶體，代替所述太陽(yáng)能電池1中P型硅單晶形成的球形晶體2，形成P型擴(kuò)散層，代替n型擴(kuò)散層4。但是，此時(shí)正極6和負(fù)極7的極性顛倒。
另外，也可以在球形晶體2上形成平坦面3、及位于該平坦面3相反一側(cè)和平坦面3平行的平坦面，該平坦面的大小不同于平坦面3，在該平坦面上設(shè)置負(fù)極7。但上述的平坦面，并非必須，可以省略。
另外，也可以采用在內(nèi)部有絕緣材料制的球形的芯材、用半導(dǎo)體單晶體覆蓋該芯材的外表面的結(jié)構(gòu)的球形晶體，代替球形晶體2。
2)也可以采用陶瓷布線底板、金屬布線玻璃底板、或透明合成樹脂板形成的薄板代替所述太陽(yáng)能電池板30中的印刷線路板。另外，在太陽(yáng)能電池板30上也可用引線焊接方法來(lái)電氣連接太陽(yáng)能電池1。
3)在所述實(shí)施形態(tài)中，是以太陽(yáng)能球、太陽(yáng)能電池板、太陽(yáng)能電池帶等受光用半導(dǎo)體裝置為例進(jìn)行說(shuō)明，但本發(fā)明也同樣適用于發(fā)光球、發(fā)光面板、發(fā)光帶等發(fā)光用半導(dǎo)體裝置。在這種發(fā)光用半導(dǎo)體裝置的場(chǎng)合，通過(guò)裝入利用電光變換而發(fā)光的粒狀的發(fā)光二極管(LED)代替前述的球形太陽(yáng)能電池1，從而能制造出由小球發(fā)光的半導(dǎo)體裝置、由面板平面發(fā)光的半導(dǎo)體裝置、由帶狀體發(fā)光的半導(dǎo)體裝置。也可以采用本申請(qǐng)的發(fā)明者在美國(guó)專利第6,204,545號(hào)公報(bào)中提及的球形發(fā)光二極管或與其類似結(jié)構(gòu)的球形發(fā)光二極管作為該發(fā)光二極管。
這里，對(duì)具有量子阱結(jié)構(gòu)的球形發(fā)光二極管的一個(gè)例子進(jìn)行說(shuō)明。
圖23示出的球形發(fā)光二極管70(相當(dāng)于球形半導(dǎo)體器件)包括透明的球形蘭寶石71(例如，直徑為0.6～5.0mm)、由在該球形蘭寶石71的表面呈薄膜狀形成的球面形的GaN(氮化鎵)形成的緩沖層72、在該緩沖層72的表面呈薄膜狀形成的球面形的n型GaN層73、在該n型GaN層73的表面呈薄膜狀形成的球面形InGaN(銦鎵氮化物)形成的發(fā)光層74、在該發(fā)光層74的表面呈薄膜狀形成的球面形的P型GaN層75、及1對(duì)電極76和77(陽(yáng)極76和陰極77)等。所述緩沖層72或發(fā)光層74能用MOCVD法等公知的方法在球形蘭寶石71的表面上形成。
陽(yáng)極76和陰極77隔著球形發(fā)光二極管70的中心并排設(shè)置在一直線上，陽(yáng)極76和陰線77位于球形發(fā)光二極管70的兩端部。由歐姆接觸形成的陽(yáng)極76連接P型GaN層75，由歐姆接觸形成的陰極77連接n型GaN層73。在該發(fā)光二極管70上，當(dāng)電流從陽(yáng)極76向陰極77沿正方向流動(dòng)時(shí)，從pn結(jié)附近發(fā)出與發(fā)光層74的材料相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的光，并向外發(fā)射。
在形成所述發(fā)光層74的InxGa1-xN中，若增大In的組分x，則發(fā)光波長(zhǎng)變長(zhǎng)。例如x＝0.2時(shí)，發(fā)出波長(zhǎng)λp＝465nm的藍(lán)色光，x＝0.45時(shí)，發(fā)出波長(zhǎng)λp＝520nm的綠色光。相當(dāng)于發(fā)光用半導(dǎo)體裝置的發(fā)光用球80由以下幾部分構(gòu)成，即球形發(fā)光二極管70、用具有球形發(fā)光二極管70的直徑1/4以上的厚度的透光性壁覆蓋該球形發(fā)光二極管70的外表面的其外表面為球面或部分球面而構(gòu)成的外殼構(gòu)件81、以及與一對(duì)電極76和77連接并凸出在外殼構(gòu)件81的外表面之外的1對(duì)電極構(gòu)件82和83(外部引線)等。一個(gè)電極構(gòu)件82用導(dǎo)電粘接劑連接正極76，另一個(gè)電極構(gòu)件83用導(dǎo)電粘接劑連接負(fù)極77。所述外殼構(gòu)件81用透明、絕緣的合成樹脂(例如環(huán)氧樹脂等)構(gòu)成。從球形發(fā)光二極管70的發(fā)光層74發(fā)出的光(圖中用箭頭示出)如圖中所示，包括貫穿球形蘭寶石71的光在內(nèi)，向各個(gè)方向發(fā)射。這時(shí)，球形發(fā)光二極管70發(fā)出的光，因從外殼構(gòu)件81的全部表面發(fā)射，所以發(fā)光光源擴(kuò)大，從發(fā)光光源發(fā)出的光的亮度降低，發(fā)出的光就變得柔和。此外，外殼構(gòu)件81中還可根據(jù)需要摻入使光擴(kuò)散用的擴(kuò)散劑(例如玻璃粉末等)。也可以將所述發(fā)光球81單獨(dú)作為發(fā)光器件使用，但也可以將球形發(fā)光二極管70或發(fā)光球80做成如前所述的太陽(yáng)能電池板20、50、60那樣的發(fā)光面板，又可以做成如前所述的太陽(yáng)能電池帶61那樣的發(fā)光帶。還有，有時(shí)還采用在發(fā)光球80、發(fā)光面板、或發(fā)光帶的一面設(shè)置發(fā)射膜、只向與這一面相反一側(cè)發(fā)光的結(jié)構(gòu)。另外，球形發(fā)光二極管70不過(guò)是一個(gè)例子，也可采用發(fā)紅光的、發(fā)白光的、發(fā)各種顏色的光的發(fā)光二極管。
還有，也可以采用球狀的GaN晶體體代替所述球形蘭寶石71，這時(shí)能省去所述GaN的緩沖層72。
4)所述球形太陽(yáng)能電池1是以硅半導(dǎo)體制成的受光用半導(dǎo)體元件為例進(jìn)行說(shuō)明的，但是也能用SiGe、GaAs及其化合物、InP及其化合物、CuInSe2及其化合物、CdTe及其化合物等半導(dǎo)體構(gòu)成有光電變換功能的受光用半導(dǎo)體元件。
或者，在裝入發(fā)光用半導(dǎo)體元件構(gòu)成發(fā)光用半導(dǎo)體組件時(shí)，也能用GaAs及其化合物、InP及其化合物、GaP及其化合物、GaN及其化合物、SiC及其化合物等半導(dǎo)體構(gòu)成有電光變換功能的發(fā)光用半導(dǎo)體元件。
權(quán)利要求
1.一種受光或發(fā)光用半導(dǎo)體裝置，具有受光功能或發(fā)光功能的至少1個(gè)球形半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述球形半導(dǎo)體器件包括外形為球形的P型或n型的半導(dǎo)體晶體、在該半導(dǎo)體晶體的表層近似呈球面狀形成的pn結(jié)、及連接該pn結(jié)兩端并隔著pn結(jié)的曲率中心而位于兩側(cè)的1對(duì)電極，并設(shè)置外殼構(gòu)件，該外殼構(gòu)件用具有所述球形半導(dǎo)體器件的直徑1/4以上厚度的透光性壁覆蓋球形半導(dǎo)體器件的外表面，其外表面做成球面或部分球面而構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的受光或發(fā)光用半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述外殼構(gòu)件的外表面做成球面，該外殼構(gòu)件包括形成該外殼構(gòu)件外表面一側(cè)部分的透光的封殼、及由充填在該封殼內(nèi)固化的透光合成樹脂形成的充填材料。
3.如權(quán)利要求1所述的受光或發(fā)光用半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述外殼構(gòu)件外表面上形成多個(gè)、微小的光漫反射面。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的受光或發(fā)光用半導(dǎo)體裝置，其特征在于，設(shè)置1對(duì)電極構(gòu)件，分別與所述球形半導(dǎo)體器件的1對(duì)電極連接，并且貫穿所述外殼構(gòu)件，一直延伸至外殼構(gòu)件的外表面。
5.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的受光或發(fā)光用半導(dǎo)體裝置，其特征在于，分別用外表面做成球面的所述外殼構(gòu)件覆蓋的多個(gè)球形半導(dǎo)體器件配置成多行、多列的矩陣狀，還設(shè)置電氣串聯(lián)連接各行或各列多個(gè)球形半導(dǎo)體器件的串聯(lián)連接機(jī)構(gòu)、及電氣并聯(lián)連接各行或各列多個(gè)球形半導(dǎo)體器件的并聯(lián)連接機(jī)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1所述的受光或發(fā)光用半導(dǎo)體裝置，其特征在于，多個(gè)球形半導(dǎo)體器件設(shè)置成多行、多列的矩陣狀，并設(shè)置電氣并聯(lián)連接各行或各列多個(gè)半導(dǎo)體器件的導(dǎo)電連接機(jī)構(gòu)，所述外殼構(gòu)件具有分別覆蓋多個(gè)球形半導(dǎo)體器件的近似球形的多個(gè)外殼部分、及和多個(gè)外殼部分做成一體的板狀部分。
7.如權(quán)利要求6所述的受光或發(fā)光用半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電連接機(jī)構(gòu)由用多根導(dǎo)體線和與這些多根導(dǎo)體線垂直配置的多根絕緣線構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的所述多根導(dǎo)體線形成。
8.一種受光或發(fā)光用半導(dǎo)體裝置，具有受光功能或發(fā)光功能的多個(gè)球形半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述各球形半導(dǎo)體器件包括外形為球形的P型或n型的半導(dǎo)體晶體、在該半導(dǎo)體晶體的表層近似呈球面形形成的pn結(jié)、及連接該pn結(jié)兩端并隔著pn結(jié)的曲率中心而位于兩側(cè)的1對(duì)電極，將所述多個(gè)球形半導(dǎo)體器件排成一列，設(shè)置電氣并聯(lián)連接這些多個(gè)球形半導(dǎo)體器件的導(dǎo)電連接機(jī)構(gòu)，還設(shè)置外殼構(gòu)件，該外殼構(gòu)件用具有所述球形半導(dǎo)體器件的直徑1/4以上厚度的透光性壁共同覆蓋多個(gè)球形半導(dǎo)體器件的外表面，具有圓筒狀的外表面。
9.一種受光或發(fā)光用半導(dǎo)體裝置，具有受光功能或發(fā)光功能的多個(gè)球形半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述各球形半導(dǎo)體器件包括外形為球形的P型或n型的半導(dǎo)體晶體、該半導(dǎo)體晶體的表層上近似呈球面形地形成的pn結(jié)、及連接該pn結(jié)兩端并隔著pn結(jié)的曲率中心而位于兩側(cè)的一對(duì)電極，將所述多個(gè)球形半導(dǎo)體器件配置成多列，設(shè)置以列為單位電氣并聯(lián)連接所述多列中的各個(gè)多個(gè)球形半導(dǎo)體器件的導(dǎo)電連接機(jī)構(gòu)，還設(shè)置外殼構(gòu)件，該外殼構(gòu)件用具有厚度大于和所述球形半導(dǎo)體器件的直徑大致相等厚度的透光性的壁共同覆蓋多個(gè)球形半導(dǎo)體器件的外表面，還有分別覆蓋多列球形半導(dǎo)體器件的近似圓柱形的多個(gè)圓柱部分。
10.如權(quán)利要求1至3、5至9中任一項(xiàng)所述的受光或發(fā)光用半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述球形半導(dǎo)體器件具有包括所述pn結(jié)在內(nèi)的光電動(dòng)勢(shì)發(fā)生部分。
11.如權(quán)利要求1至3、5至9中任一項(xiàng)所述的受光或發(fā)光用半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述球形半導(dǎo)體器件具有包括所述pn結(jié)在內(nèi)的電光變換部分。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種受光用半導(dǎo)體裝置，作為該裝置中的太陽(yáng)能球10用透光的外殼構(gòu)件11覆蓋球形太陽(yáng)能電池1的外表面，并設(shè)有連接太陽(yáng)能電池1的電極6、7的電極構(gòu)件14、15。外殼構(gòu)件11由將兩等分體粘接的封殼12和充填在其內(nèi)部固化的充填材料13組成。能將多個(gè)太陽(yáng)能球10矩陣狀配置并構(gòu)成并聯(lián)而且串聯(lián)連接的太陽(yáng)能電池板，或?qū)⒍鄠€(gè)球形太陽(yáng)能電池1矩陣狀配置、并用透明的外殼構(gòu)件覆蓋構(gòu)成太陽(yáng)能電池板。還能將多個(gè)太陽(yáng)能電池1串成一串再并聯(lián)連接，構(gòu)成用透明的外殼構(gòu)件將它們覆蓋的棒狀或帶狀的太陽(yáng)能電池帶。因能用外殼構(gòu)件11聚光，故能擴(kuò)大太陽(yáng)能電池1的受光區(qū)。另外，本發(fā)明也闡述了一種用外殼構(gòu)件覆蓋代替太陽(yáng)能電池1的具有發(fā)光功能的球形半導(dǎo)體器件而構(gòu)成的發(fā)光用半導(dǎo)體裝置。
文檔編號(hào)H01L31/0216GK1582502SQ01823900
公開日2005年2月16日 申請(qǐng)日期2001年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月25日
發(fā)明者中田仗祐 申請(qǐng)人:中田仗祐