受光或发光用半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术揭示一种受光用半导体装置，作为该装置中的太阳能球１０用透光的外壳构件１１覆盖球形太阳能电池１的外表面，并设有连接太阳能电池１的电极６、７的电极构件１４、１５。外壳构件１１由将两等分体粘接的封壳１２和充填在其内部固化的充填材料１３组成。能将多个太阳能球１０矩阵状配置并构成并联而且串联连接的太阳能电池板，或将多个球形太阳能电池１矩阵状配置、并用透明的外壳构件覆盖构成太阳能电池板。还能将多个太阳能电池１串成一串再并联连接，构成用透明的外壳构件将它们覆盖的棒状或带状的太阳能电池带。因能用外壳构件１１聚光，故能扩大太阳能电池１的受光区。另外，本发明专利技术也阐述了一种用外壳构件覆盖代替太阳能电池１的具有发光功能的球形半导体器件而构成的发光用半导体装置。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及受光或发光用半导体装置，特别涉及用具有透光性的外壳构件覆盖具有受光或发光功能的球形半导体器件的外表面、以改善其聚光性能或光发射性能的装置，可适用于太阳能电池、照明装置、显示装置等各种用途。
技术介绍
以往，人们研究出一种技术，在p型或n型半导体构成的直径小的球形半导体元件的表面通过扩散层形成pn结，使这些大量的球形半导体元件和公共的电极并联连接，应用于太阳能电池、或半导体光催化剂。在美国专利第3,998,659号公报中揭示了以下的例子，即在n型球形半导体的表面形成P型扩散层，使大量的球形半导体的扩散层与公共的薄膜状的电极(正极)连接，同时大量的球形半导体的n型芯部还与公共的薄膜状的电极(负极)连接，这样构成太阳能电池。在美国专利第4,021,323号公报中揭示了一种太阳能转换器(半导体组件)，它是将P型球形半导体元件和n型球形半导体元件串联配置，使这些半导体与公共的薄膜状的电极连接，同时还使这些半导体元件的扩散层和公共的电解液接触，让太阳光照射，使电解液产生电解。在美国专利第4,582,588号公报或美国专利第5,469,020号公报中揭示的采用球形单元的组件中，因为采用与薄片状的公共电极连接来安装各球形单元，所以也适用于并联连接多个球形单元，但这种方法不适宜多个球形单元串联连接。另外，本专利技术的专利技术者如美国专利第6,204,545号公报或美国专利第6,294,822号公报所示，提出一种方案，即在由P型半导体或n型半导体构成的球形半导体元件上形成扩散层、pn结及1对电极的颗粒状发光或受光半导体器件，还在美国专利第6,204,545号公报中提出一种半导体组件的方案，即将众多的半导体器件串联连接，或将该多个串联连接体再并联连接，能适用于太阳能电池、供水电解等的光催化剂装置、各种发光器件、或彩色显示器等。在这种半导体组件中，若因任一串联连接体中任一半导体器件故障而呈开路状态，则在包含该半导体元件的串联电路上就没有电流流过，该串联连接体中其它正常的半导体器件也变成功能停止状态，半导体组件的输出降低。因此，本申请的专利技术者提出多个国际专利申请，该申请着眼于一种串并联连接结构，它将多个半导体单元配置成矩阵状，串联连接各列的半导体单元，同时还并联连接各行的半导体元件。但是，在美国专利第6,204,545号公报的半导体组件中，由于采用通过半导体单元电极之间互相连接而串联连接多个半导体单元、并将多列这种串联连接体在平面上并排的结构，另外，因半导体单元的一对电极又非常小，所以采用所述串并联连接结构时，制造技术复杂，难以制造大型的半导体组件，半导体组件的制造成本亦增加。如前所述，本专利技术的专利技术者提出的球形半导体器件因为是直径1～3mm左右的小直径的器件，故例如在构成太阳能电池板或发光面板时，要将大量球形半导体器件以数mm的间隔作矩阵状配置。这时，需要非常多数量的球形半导体器件，制作费用也高。因此，考虑到在太阳能电池板的情况下，因对各列球形半导体器件附设聚光用柱面聚光透镜，故加大列间的间隔，从而能减少所需球形半导体器件的数量。但是，需要根据太阳光的入射方向相应改变聚光透镜的位置、姿势，而能可活动地支持聚光透镜并进行姿势控制用的机构因为其结构复杂，而且昂贵，故实用性差。另外，在用于照明、或显示装置的发光面板的情况下，小粒的球形半导体器件发出的光的亮度容易过高，难以构成以适度的亮度柔和地发光的发光面板。本专利技术之目的在于提供一种提高将光聚光于受光用球形半导体器件的聚光功能的受光用半导体器件、一种呈多行、多列配置的多个球形半导体器件中不容易因部分球形半导体器件的故障而受到影响并能提高聚光功能的受光用半导体器件、一种以列为单位并联连接配置成一列或多列的多个球形半导体器件并能提高聚光功能的受光用半导体器件、及一种使发光用球形半导体器件发出的光扩散的光扩散功能提高的发光用半导体装置。
技术实现思路
本专利技术涉及的受光或发光用半导体装置，具有受光功能或发光功能的至少1个的球形半导体器件，所述球形半导体器件包括外形为球形的P型或n型的半导体晶体、在该半导体晶体的表层形成近似球面形的pn结、及连接该pn结的两端并隔着pn结的曲率中心而位于两侧的一对电极，并设置外壳构件，该外壳构件用具有所述球形半导体器件的直径1/4以上厚度的透光性壁覆盖球形半导体器件的外表面，其外表面做成球面或部分球面而构成。在该半导体装置为受光用半导体装置的情况下，外来光射入外壳构件的外表面，该入射光之大部在表面折射，射入外壳构件的内部，到达球形半导体器件，产生光电动势。由于外壳构件外表面做成球面或部分球面，所以即使改变入射光的入射方向，也和前述一样到达球形半导体器件产生光电动势。由于外壳构件用具有球形半导体器件的直径1/4以上的厚度的透光性壁覆盖球形半导体器件的外表面，所以外壳构件能发挥其聚光功能，扩大各球形半导体器件周围的受光面积，增大到达各球形半导体器件的光量。在该半导体装置为发光用半导体装置的情况下，从近似球面形的pn结产生的光几乎向所有的方向发射，从外壳构件的球面或部分球面形的外表面向外界发射。由于外壳构件用具有球形半导体器件的直径1/4以上的厚度的透光性壁覆盖球形半导体器件的外表面，所以能发挥外壳构件扩散光的作用，扩大发光光源的大小，缓和发光光源射出的光的亮度，向外射出柔和的光。这里，也可根据需要采用以下的构成。(a)所述外壳构件可以有形成该外壳构件的外表面部分的球形透光封壳、及由充填在该封壳内并使其固化的透光性合成树脂形成的充填材料。(b)在所述外壳构件的外表面上形成大量微小的光漫反射面。(c)设置分别与所述球形半导体器件的1对电极连接、并贯穿外壳构件一直延伸至外壳构件外表面的1对电极构件。(d)以多行多列的矩阵形式配置用外表面做成球面的所述外壳构件分别覆盖的多个球形半导体器件，设置电气串联连接各行或各列的多个球形半导体器件的串联连接机构、及电气并联连接各行或各列的多个球形半导体器件的并联连接机构。(e)多个球形半导体器件配置成多行多列的矩阵状，设置电气并联连接各行或各列的多个球形半导体器件的导电连接机构，所述外壳构件具有分别覆盖多个球形半导体器件的近似球形的多个外壳部分、及和多个外壳部分做成一体的板状部分。(f)所述导电连接机构由用多根导体线和与这些多根导体线垂直配置的多根绝缘线构成的网状结构中的所述多根导体线构成。(g)本专利技术的其它受光或发光用半导体装置，具有受光功能或发光功能的多个球形半导体器件，所述各球形半导体器件包括外形为球形的P型或n型的半导体晶体、在该半导体晶体的表层形成的近似球面形的pn结、及与该pn结两端连接并隔着pn结的曲率中心而位于两侧的1对电极，将所述多个球形半导体元排成一列配置，设置电气并联连接这些多个球形半导体器件的导电连接机构，还设置外壳构件，该外壳构件用具有所述球形半导体器件的直径1/4以上厚度的透光性壁共同覆盖多个球形半导体器件的外表面，具有圆筒形的外表面。(h)本专利技术其它的受光或发光用半导体装置，具有受光功能或发光功能的多个球形半导体器件，所述各球形半导体器件包括外形为球形的P型或n型半导体晶体、在该半导体晶体的表面形成的近似球面形的pn结、及连接该pn结两端并隔着pn结的曲率中心而位于两侧的1对电极，多列配置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种受光或发光用半导体装置，具有受光功能或发光功能的至少１个球形半导体器件，其特征在于，所述球形半导体器件包括外形为球形的ｐ型或ｎ型的半导体晶体、在该半导体晶体的表层近似呈球面状形成的ｐｎ结、及连接该ｐｎ结两端并隔着ｐｎ结的曲率中心 而位于两侧的１对电极，并设置外壳构件，该外壳构件用具有所述球形半导体器件的直径１／４以上厚度的透光性壁覆盖球形半导体器件的外表面，其外表面做成球面或部分球面而构成。

【技术特征摘要】
1.一种受光或发光用半导体装置，具有受光功能或发光功能的至少1个球形半导体器件，其特征在于，所述球形半导体器件包括外形为球形的P型或n型的半导体晶体、在该半导体晶体的表层近似呈球面状形成的pn结、及连接该pn结两端并隔着pn结的曲率中心而位于两侧的1对电极，并设置外壳构件，该外壳构件用具有所述球形半导体器件的直径1/4以上厚度的透光性壁覆盖球形半导体器件的外表面，其外表面做成球面或部分球面而构成。2.如权利要求1所述的受光或发光用半导体装置，其特征在于，所述外壳构件的外表面做成球面，该外壳构件包括形成该外壳构件外表面一侧部分的透光的封壳、及由充填在该封壳内固化的透光合成树脂形成的充填材料。3.如权利要求1所述的受光或发光用半导体装置，其特征在于，所述外壳构件外表面上形成多个、微小的光漫反射面。4.如权利要求1至3中任一项所述的受光或发光用半导体装置，其特征在于，设置1对电极构件，分别与所述球形半导体器件的1对电极连接，并且贯穿所述外壳构件，一直延伸至外壳构件的外表面。5.如权利要求1至3中任一项所述的受光或发光用半导体装置，其特征在于，分别用外表面做成球面的所述外壳构件覆盖的多个球形半导体器件配置成多行、多列的矩阵状，还设置电气串联连接各行或各列多个球形半导体器件的串联连接机构、及电气并联连接各行或各列多个球形半导体器件的并联连接机构。6.如权利要求1所述的受光或发光用半导体装置，其特征在于，多个球形半导体器件设置成多行、多列的矩阵状，并设置电气并联连接各行或各列多个半导体器件的导电连接机构，所述外壳构件具有分别覆盖多个球形半导体器件的近似球形的多个外壳部分、及和多个外壳部分做成一体的板状部分。7.如权利要求6所述的受光或...

【专利技术属性】
技术研发人员：中田仗祐，
申请(专利权)人：中田仗祐，
类型：发明
国别省市：JP[日本]