(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルが直列接続されている太陽電池を評価する太陽電池評価装置であって、
前記太陽電池の複数のセルに光を照射する第１の光源と、
記太陽電池から出力される出力電流をそれぞれ検出する検出器と、
前記複数のセルのうちの一部のセルに対して前記第１の光源から照射される光の光量を変化させる手段と、
前記太陽電池の１つのセルに対して、部分的に光を照射する第２の光源と、
前記第２の光源からの光と、前記太陽電池の１つのセルとの相対位置を変化させて、走査を行う走査手段と、を備え、
前記光量を変化させる手段によって、前記第１の光源から前記１つのセルに入射する光が、前記１つのセル以外の残りのセルよりも低い光量となっている
太陽電池評価装置。
【請求項２】
前記光量を変化させる手段が、前記第１の光源と前記太陽電池の間に挿脱可能に配置されたフィルタであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池評価装置。
【請求項３】
前記フィルタが１つのセルに入射する光を減光する請求項２に記載の太陽電池評価装置。
【請求項４】
複数のセルが直列接続されている太陽電池を評価する太陽電池評価装置であって、
前記太陽電池の複数のセルに光を照射する第１の光源と、
前記太陽電池の１つのセルに対して、部分的に光を照射する第２の光源と、
前記第２の光源からの光と、前記太陽電池の１つのセルとの相対位置を変化させて、走査を行う走査手段と、
前記第２の光源から光が入射する前記１つのセルに対する前記第１の光源からの入射光量を、他のセルに対する第１の光源からの入射光量よりも低くする手段と、
前記第１の光源からの光と前記第２の光源からの光が重畳された状態で、前記太陽電池から出力される出力電流を検出する検出器と、を備える太陽電池評価装置。
【請求項５】
複数のセルが直列接続されている太陽電池を評価する太陽電池評価方法であって、
第１の光源からの光を前記太陽電池の複数のセルに照射して、前記太陽電池から出力される出力電流を検出するステップと、
前記複数のセルのうちの一部のセルに対して、前記第１の光源から照射される光の光量を変化させるステップと、
前記光量を変化させた状態で、前記太陽電池から出力される出力電流を検出するステップと、
前記第１の光源からの光と重畳する前記第２の光源からの光を、前記太陽電池の１つのセルに対して、部分的に照射して、前記出力電流を検出するステップと、
前記第２の光源からの光と、前記太陽電池の１つのセルとの相対位置を変化させて、走査を行うステップと、を備え、
前記第２の光源からの光が入射する１つのセルでは、前記第１の光源から入射する光が、前記１つのセル以外の残りのセルに入射する光よりも低い光量となっている
太陽電池評価方法。
【請求項６】
前記第１の光源と前記太陽電池の間に配置されるフィルタを用いて、前記光量を変化させる請求項５に記載の太陽電池評価方法。
【請求項７】
前記フィルタが１つのセルに入射する光を減光する請求項６に記載の太陽電池評価方法。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれか１項に記載の太陽電池評価方法によって太陽電池を評価するステップを有する太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池の性能評価を行う太陽電池評価装置、評価方法、及び、それを用いた太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池において、光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率（発電効率）は最も重要な性能の一つである。太陽電池の生産規模は発電電力の総量で評価されることが多く、生産規模を向上させるためには、変換効率の高い太陽電池を実現することが不可欠である。このため、様々な観点から、太陽電池の性能評価を行うことが望まれている。
【０００３】
特許文献１では、太陽電池モジュールの故障診断システムが開示されている。所定波長毎のバンドパスフィルタを用いて、故障診断を行っている。すなわち、太陽電池モジュール上にバンドパスフィルタを配置した状態で検査用の光を照射し、太陽電池モジュールからの出力電流を検出している。また、特許文献２では、ライン状の光を走査することで、太陽電池の評価を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２００４４７号公報
【特許文献２】特開２００４−２４７３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常、太陽電池モジュールは、複数のセルが直列接続された構成となっている。また、太陽電池に光を照射していない状態では、インピーダンスが非常に高くなってしまう。よって、特定のセルにのみ、光を照射しただけでは、電流を取り出すことが難しい。また、発電効率が違うセルが直列接続されている場合、セル全体に均一な光を照射したとしても、セル全体の電流値は、最も効率が低いセルとほぼ同じ値となってしまう。すなわち、複数のセルが直列接続されているため、全てのセルに同じ電流が流れることとなる。よって、発電効率が最も低いセルからの出力電流が、太陽電池モジュール全体からの出力電流と一致してしまう。よって、従来は、セル毎に、太陽電池の性能評価をすることができない。このように、複数のセルが直列接続されている場合に、様々な観点から評価する方法が確立されていなかった。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、複数のセルが直列接続されている場合であっても、様々な観点から評価することができる太陽電池評価装置、太陽電池評価方法、及び、それを用いた太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様に係る太陽電池評価装置は、複数のセルが直列接続されている太陽電池を評価する太陽電池評価装置であって、前記太陽電池の複数のセルに光を照射する第１の光源と、太陽電池から出力される出力電流をそれぞれ検出する検出器と、前記複数のセルのうちの一部のセルに対して前記第１の光源から照射される光の光量を変化させる手段と、を備えたものである。上記の構成によって、複数のセルが直列接続されている場合であっても、様々な観点から性能評価することができるようになる。
【０００８】
本発明の第２の態様に係る太陽電池評価方法は、上記の太陽電池評価装置であって、前記光量を変化させる手段によって、前記複数のセルのうち、１つのセルに入射する光の光量が、前記１つのセル以外の残りのセルに入射する光の光量よりも高く、又は低くなっているものである。これにより、セル毎に性能評価することができる。
【０００９】
本発明の第３の態様に係る太陽電池評価方法は、上記の太陽電池評価装置であって、前記太陽電池の１つのセルに対して、部分的に光を照射する第２の光源と、前記第２の光源からの光と、前記太陽電池の１つのセルとの相対位置を変化させて、走査を行う走査手段と、をさらに備え、前記光量を変化させる手段によって、前記第１の光源から前記１つのセルに入射する光が、前記１つのセル以外の残りのセルよりも低い光量となっているものである。これにより、発電効率分布を求めることができるようになる。
【００１０】
本発明の第４の態様に係る太陽電池評価方法は、上記の太陽電池評価装置であって、前記光量を変化させる手段が、前記第１の光源と前記太陽電池の間に挿脱可能に配置されたフィルタであることを特徴とするものである。これにより、簡便な構成で性能評価することができる。
【００１１】
本発明の第５の態様に係る太陽電池評価方法は、上記の太陽電池評価装置であって、前記フィルタが１つのセルに入射する光を減光するものである。これにより、簡便な構成で、セル毎に性能評価することができる。
【００１２】
本発明の第６の態様に係る太陽電池評価装置は、複数のセルが直列接続されている太陽電池を評価する太陽電池評価装置であって、前記太陽電池の複数のセルに光を照射する第１の光源と、前記太陽電池の１つのセルに対して、部分的に光を照射する第２の光源と、前記第２の光源からの光と、前記太陽電池の１つのセルとの相対位置を変化させて、走査を行う走査手段と、前記第２の光源から光が入射する前記１つのセルに対する前記第１の光源からの入射光量を、他のセルに対する第１の光源からの入射光量よりも低くする手段と、前記第１の光源からの光と前記第２の光源からの光が重畳された状態で、前記太陽電池から出力される出力電流を検出する検出器と、を備えるものである。これにより、発電効率分布を求めることができるようになり、様々な観点からの性能評価が可能となる。
【００１３】
本発明の第７の態様に係る太陽電池評価方法は、複数のセルが直列接続されている太陽電池を評価する太陽電池評価方法であって、第１の光源からの光を前記太陽電池の複数のセルに照射して、前記太陽電池から出力される出力電流を検出するステップと、前記複数のセルのうちの一部のセルに対して、前記第１の光源から照射される光の光量を変化させるステップと、前記光量を変化させた状態で、前記太陽電池から出力される出力電流を検出するステップと、を備えたものである。上記の方法によって、複数のセルが直列接続されている場合であっても、様々な観点から性能評価することができるようになる。
【００１４】
本発明の第８の態様に係る太陽電池評価方法は、上記の太陽電池評価方法であって、前記複数のセルのうち、１つのセルに入射する光の光量が、残りのセルに入射する光の光量よりも高く、又は低くなっている状態で、前記出力電流が検出されるものである。これによって、セル毎に性能を評価することができる。
【００１５】
本発明の第９の態様に係る太陽電池評価方法は、上記の太陽電池評価方法であって、前記第１の光源からの光と重畳する前記第２の光源からの光を、前記太陽電池の１つのセルに対して、部分的に照射して、前記出力電流を検出するステップと、前記第２の光源からの光と、前記太陽電池の１つのセルとの相対位置を変化させて、走査を行うステップと、をさらに備え、前記第２の光源からの光が入射する１つのセルでは、前記第１の光源から入射する光が、前記１つのセル以外の残りのセルに入射する光よりも低い光量となっているものである。これにより、発電効率分布を求めることができるようにな、様々な観点からの性能評価が可能となる。
【００１６】
本発明の第１０の態様に係る太陽電池評価方法は、上記の太陽電池評価方法であって、前記第１の光源と前記太陽電池の間に配置されるフィルタを用いて、前記光量を変化させるものである。これにより、簡便な構成で性能評価することができる。
【００１７】
本発明の第１１の態様に係る太陽電池評価方法は、上記の太陽電池評価方法であって、前記フィルタが１つのセルに入射する光を減光するものである。これにより、簡便な構成で、セル毎に性能評価することができる。
【００１８】
本発明の第１２の態様に係る太陽電池の製造方法は、上記の太陽電池評価方法によって太陽電池を評価するステップを有するものである。太陽電池２０の生産性の向上、及び低コスト化に資することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、複数のセルが直列接続されている場合であっても、セル毎に性能評価することができる太太陽電池評価装置、太陽電池評価方法、及び、それを用いた太陽電池の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係る太陽電池の評価装置の構成を模式的に示す側面図である。
【図２】太陽電池を模式的に示す上面図である。
【図３】本実施形態に係る太陽電池の評価装置において検出される出力電流を説明するための図である。
【図４】本実施形態に係る太陽電池の評価装置における別の評価方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施の形態を示すものであって、本発明の範囲が以下の実施の形態に限定されるものではない。以下の説明において、同一の符号が付されたものは実質的に同様の内容を示している。
【００２２】
本実施形態にかかる太陽電池の評価装置について図１を用いて説明する。図１に示すように、太陽電池２０の評価装置は、光源１１、フィルタ１２、ステージ１３、及び検出器１４、処理装置１５を備えている。
ステージ１３には、太陽電池２０が載置される。すなわち、評価対象となる太陽電池２０を用意して、ステージ１３上に載せる。太陽電池２０は、例えば、複数のセルからなる太陽電池モジュール（太陽電池パネル）である。太陽電池２０の上には、光源１１が設けられている。光源１１は、太陽電池２０に検査光を照射する。光源１１は、例えば、ソーラーシミュレータであり、太陽電池２０に対する照明光を出射する。したがって、光源１１からは、太陽光と同様のスペクトルの光が出射される。例えば、光源１１は、安定性の高いキセノンランプ、又はハロゲンランプなどを有している。フィルタを内蔵することで、キセノンランプ等からの白色光が擬似的な太陽光になる。さらに、光源１１はバンドルファイバ、又はフライアイレンズなどの均一化光学系（オプティカルインテグレータ）を有しており、空間的に均一な光を出射する。すなわち、空間的に一様な強度を持つ光が光源１１から出射する。なお、光源１１は、太陽電池２０よりも十分に広い領域に対して一様な光を出射する。光源１１については、ソーラーシミュレータに限られるものではない。また、外部からの光を遮光するため、評価装置全体をケース等で囲うようにしてもよい。
【００２３】
そして、光源１１から入射した検査光によって、太陽電池２０が発電する。そして、太陽電池２０は、発電量に応じた出力電流を出力する。太陽電池２０から出力された出力電流は、検出器１４によって検出される。そのため、検出器１４は、２つの検出端子を有しており、太陽電池２０のプラスとマイナスの端子に接続される。そして、検出器１４は、出力電流をＡ／Ｄ変換して、処理装置１５に出力する。処理装置１５は、この出力電流の測定値を記憶する。
【００２４】
さらに、太陽電池２０の上には、特定のセルに対して作用するフィルタ１２が載置される。フィルタ１２は、光源１１からの検査光の一部を減光する。これにより、太陽電池２０に入射する検査光の光量が減少する。フィルタ１２は、所定の透過率を有する減光フィルタ（ＮＤフィルタ）であり、太陽電池２０上に挿脱可能に設置されている。従って、フィルタ１２が有りの状態と、無しの状態のそれぞれに対して、出力電流が測定される。ここで、フィルタ１２に配置について、図２を用いて説明する。図２は、フィルタ１２が配置された太陽電池２０の構成を模式的に示す上面図である。図２に示すように、太陽電池２０には、複数のセル２１がマトリクス状に配列されている。ここでは、５×６＝３０個のセル２１が設けられている。上記のように、これらのセル２１は、直列接続されている。もちろん、１つの太陽電池２０のモジュールに設けられるセル２１の数は特に限定されるものではない。複数のセル２１は、ほぼ同じ大きさの矩形状になっている。
【００２５】
フィルタ１２は、１つのセル２１に入射する検査光を減衰するように配置されている。フィルタ１２は１つのセル２１と略同じ大きさになっており、そのセル２１上に配置されている。１つのセル２１に入射する検査光のみが減光され、残りの２９個のセル２１に入射する検査光は減光されない。１つのセル２１は検査光がフィルタ１２を介して入射し、他のセル２１はフィルタ１２を介さずに入射する。フィルタ１２は、例えば、透過率が５０％となってため、フィルタ１２への入射した検査光のうち、５０％が減光され、もう５０％は透過する。フィルタ１２が配置されたセル２１に入射する検査光の光量は半減する。換言すると、フィルタ１２が配置されたセル２１に入射する検査光の光量は、フィルタ１２が配置されていないセル２１の約半分となる。なお、フィルタ１２の透過率（遮光率）については、特に限定されるものではない。
【００２６】
１つのセル２１に対してフィルタ１２を配置した状態で、出力電流を検出する。その後、フィルタ１２を隣のセル２１上に移動する。隣のセル２１への光が減光された状態で、出力電流が検出される。この処理を繰り返して、太陽電池２０全体を検査する。ここでは、３０個のセルがあるため、３０回の測定が行われる。こうすることで、任意の１セル２１のみ、入射光量を変化させた状態で、出力電流を検出することができる。すなわち、任意の１つのセル２１が、残りのセル２１よりも入射光量が低くなっている状態で、太陽電池２０からの出力電流が測定される。さらに、フィルタ１２を太陽電池２０上から取り除いた状態でも、出力電流を測定する。
【００２７】
このようにすることで、各セルの特性を評価することができる。これについて、図３を用いて説明する。図３は、３つのセル２１ａ〜２１ｃが直列に接続されている状態を模式的に示す図である。図３に示すように、３つのセル２１ａ〜２１はセル単体の場合、発電効率が異なっている。例えば、セル２１ａ〜２１ｃを互いに接続しないセル単体の状態で、ある一定の光量を照射した場合、セル２１ａが４Ａの電流を出力し、セル２１ｂが６Ａの電流を出力し、セル２１ｃが８Ａの電流を出力するものと仮定する。一定強度の照明下において、各セル２１ａ〜２１ｃは、異なる電流を出力する。各セル２１ａ〜２１ｂが同じ面積であるとすると、セル２１ａが最も発電効率が低く、セル２１ｃが最も発電効率が高くなる。
【００２８】
しかしながら、上記のように、複数のセル２１を直列接続すると、セル２１ａ〜２１ｃに流れる電流が同じになる。従って、上記一定強度の照明下であっても、セル２１ａからの出力電流４Ａが、太陽電池２０全体の出力電流となってしまう。すなわち、セル単体での特性評価を行うことができなくなってしまう。
【００２９】
そこで、本実施形態では、フィルタ１２で１つのセル２１への光を減光した状態で、出力電流を検出している。以下、セル２１ａ〜２１ｃへの光をそれぞれ減光した場合に付いて説明する。なお、以下の説明では、フィルタ１２の透過率を５０％としている。
【００３０】
（ａ）セル２１ａへの光をフィルタ１２で減光する場合
セル２１ａの発電量は半減し、セル２１ａの出力電流が半減する。一方、セル２１ｂ、２１ｃへの入射光量は１００％のまま、すなわち、セル２１ａへの入射光量の２倍となる。たとえ、セル２１ｂ、セル２１ｃからの出力電流がそれぞれ６Ａ、８Ａとなる入射光量であったとしても、太陽電池２０全体の出力電流は２Ａとなる。このように、最も発電効率が低いセル２１ａをフィルタ１２で減光すると、透過率と出力電流が比例関係となる。すなわち、太陽電池２０からの出力電流は、透過率１００％で４Ａとなり、透過率５０％で２Ａとなる。
【００３１】
（ｂ）セル２１ｂへの光をフィルタ１２で減光した場合
セル２１ｂの発電量は半減するはずである。よって、セル２１ｂの出力電流が３Ａと半減する。一方、セル２１ａ、２１ｃへの入射光量は１００％のまま、すなわち、セル２１ｂへの入射光量の２倍となる。たとえ、セル２１ａ、セル２１ｃからの出力電流がそれぞれ４Ａ、８Ａとなる入射光量であったとしても、太陽電池２０全体の出力電流は３Ａとなる。このように、最も発電効率が低いセル２１ａではないセル２１ｂへの光をフィルタ１２で減光すると、透過率と出力電流が比例しなくなる。すなわち、太陽電池２０からの出力電流は、透過率１００％で４Ａとなり、透過率５０％で３Ａとなる。
【００３２】
（ｃ）セル２１ｃへの光をフィルタ１２で減光した場合
セル２１ｃの発電量は半減するはずである。よって、セル２１ｂの出力電流が４Ａと半減する。一方、セル２１ａ、２１ｂへの入射光量は１００％のまま、すなわち、セル２１ｃへの入射光量の２倍となる。たとえ、セル２１ｂからの出力電流が６Ａとなる入射光量であったとしても、太陽電池２０全体の出力電流は４Ａとなる。このように、最も発電効率が高いセル２１ｃをフィルタ１２への光で減光すると、透過率と出力電流が比例しなくなる。すなわち、太陽電池２０からの出力電流は、透過率１００％で４Ａとなり、透過率５０％で４Ａとなる。この例は、セル２１ｃの発電効率がセル２１ａの発電効率の２倍であるため、透過率５０％のフィルタ１２でセル２１ｃへの光を減光しても、出力電流は変わらない。
【００３３】
このように、太陽電池２０からの出力電流をフィルタ１２がある場合と無い場合の両方で検出する。これにより、ある任意の１セル以外のセルへの入射光量が一定のまま、該１セルへの入射光量が変化する。フィルタ１２の有無それぞれの場合の出力電流をセル毎に比較することで、各セルの発電能力を評価することができる。例えば、最も発電効率が低いセル２１ａ、すなわち発電能力が最も低いセル２１ａは、減光した場合の出力電流の変化が最も大きくなる。一方、セル２１ａよりも発電効率が高いセル２１ｂ、２１ｃ、すなわち発電能力が高いセル２１ｂ、２１ｃは、減光したとしても、出力電流の変化が小さくなる。そして、発電能力が高い程、変化の度合いが小さくなる。このように、フィルタ１２を配置した状態での出力電流をセル２１毎に、測定する。さらに、フィルタ１２を太陽電池２０上に配置しない状態で、出力電流を測定する。フィルタ１２を配置した状態と、配置していない状態の差が大きい程、発電効率が低いと推定することができる。
【００３４】
こうすることで、各セルの発電能力を評価することができ、セル毎に性能評価を評価することができる。よって、異なる観点からの評価が可能となり、太陽電池２０の生産性の向上に資することができる。また、太陽電池２０の出力端子を検出器１４に接続するだけでよいため、非破壊で評価することが可能となる。１つのセル２１への光を減光するフィルタ１２を用意するだけでよいため、装置を簡素化することができる。また、セル２１の大きさが同じ場合、フィルタ１２を共通化することができるため、部品点数の増加を防ぐことができる。なお、上記の説明では、フィルタ１２の透過率を５０％としたが、透過率の値は特に限定されるものではない。上記例では、説明の明確化のため、セル２１ｃの発電効率がセル２１ａの発電効率の２倍としたので、透過率を５０％と設定した。しかしながら、実際の太陽電池２０の場合、各セル２１の発電効率の差がそれほど大きくないため、透過率を大きくしても良い。例えば、発電効率が最も高いセルが最も低いセルよりも低くなる程度の発電量であればよい。
【００３５】
さらに、透過率の異なる複数のフィルタ１２を用意して、透過率（入射光量）と出力電流の関係をセル毎に求めても良い。フィルタ１２として、透過率を変えることができる透過率可変フィルタを用いても良い。例えば、液晶パネルに印加する電圧を変化させることで透過率可変フィルタを実現することができる。この場合、透過率を徐々に変化させて、出力電流が減少し始める透過率を求めても良い。また、透過率を変える場合、１つのセル２１に入射する検査光の入射光量を他のセル２１と同じ入射光量とした状態で、測定を行わなくても良い。
【００３６】
なお、上記の説明では、１つのセル２１への光を減光するフィルタ１２の位置を変化させることで、入射光量を変化させていたが、別の方法によって一部のセル２１への入射光量を変化させても良い。例えば、１つ以外の残りのセル２１に対してフィルタ１２を配置するようにしてもよい。この場合、全てのセル２１に一定の透過率を有するフィルタ１２を配置する。そして、全セル２１への光が減光されている状態で、出力電流を検出する。この状態では、全てのセル２１が均一に照明されている。その後、１つのセル２１のみ、フィルタ１２を取り除く。これにより、性能評価をするセル２１以外のすべてのセル２１に対して、フィルタ１２が配置された状態となる。一つのセル２１のみ、フィルタ１２が配置されていない状態として、出力電流を測定する。
【００３７】
フィルタ１２の位置を変えて、違う１つのセルへの光が減光されていない状態とする。そして、この状態で出力電流を測定する。これを繰り返し行い、１つのセル２１への光が減光されてない状態を、全てのセル２１に対して作り出す。これにより、ある任意の１セル以外のセルへの入射光量が一定のまま、該１セルへの入射光量が変化する。フィルタ１２がある状態と無い状態での出力電流をセル毎に、比較する。この場合も、発電効率が低いセル２１は、出力電流が大きく変化することになる。一方、発電効率が高いセル２１は、出力電流の変化が小さくなる。このように、フィルタ１２の有無によって、どの程度出力電流が変化するかを、セル毎に比較する。こうすることで、各セルの性能評価を行うことができる。なお、全てのセル２１にフィルタを配置することに代えて、光源１１の出力を変えても良い。このようにしても、弱い光強度で均一に照明することができる。この場合、全てのセル２１に対するフィルタ１２が不要となる。
【００３８】
もちろん、光源１１によって独立して入射光量を変えることができる場合、フィルタ１２を用いなくてもよい。すなわち、光源１１のパワーを制御することで、光源１１から照射される検査光の光量をセル毎に調整しても良い。
【００３９】
さらに、セル毎に評価するだけでなく、領域毎に評価を行うようにしてもよい。例えば、１列のセル２１に対してフィルタ１２を配置する。列毎に性能評価することができる。あるいは、片側半分にのみフィルタ１２を配置して、半分の領域毎に評価を行うようにしてもよい。すなわち、太陽電池２０に含まれる複数のセル２１のうち、一部のセル２１への入射光量を変化させればよい。これにより、一部のセル２１への入射光量が、他のセルへの入射光量と異なるものとなる。よって、領域ごとの性能評価が可能となる。
【００４０】
次に、各セルの発電効率分布を評価するための構成、及び方法について、図４を用いて説明する。図４は、評価装置の構成を模式的に示す側面図である。なお、本実施の形態では、図１で示した評価装置に加えて、スキャン光源１６が設けられている。なお、図１と同様の構成については、説明を省略する。
【００４１】
スキャン光源１６は、１つのセル２１を走査するためのスキャン光を発光する。スキャン光源１６から出射したスキャン光は、図示しないレンズ等によって、所定のスポット形状となる。点状のスポット光が太陽電池２０に照射される。なお、太陽電池２０上でのスポットの大きさは、１つのセル２１よりも小さくなっている。よって、スキャン光が、１つのセル２１に部分的に照射される。スキャン光は、光源１１を通過して、太陽電池２０に入射する。より具体的には、光源１１を構成する均一化光学系の光透過性部材（バンドルファイバ等）を通って、あるいは、光透過性部材の間を通って、スキャン光が太陽電池２０に入射する。
【００４２】
さらに、本実施の形態では、光源１１からの検査光が太陽電池２０全体に入射している。従って、太陽電池２０には、光源１１からの一様な検査光と、スキャン光源１６からのスポット光が重畳して照射されている。なお、図４においては、スキャン光源１６を光源１１の上に配置される構成としているが、スキャン光源１６が光源１１の外側に配置される構成としてもよい。この場合、斜め方向からスキャン光を入射させる。
このように、光源１１からの検査光が、バイアス光として太陽電池２０に照射される。このようなバイアス照明は、特開２００９−１１１２１５号公報や、特願２００９−２４９１５０号に記載されている構成を利用してもよい。
【００４３】
そして、スキャン光と、太陽電池２０との相対位置を変化させる。例えば、スキャン光源１６を駆動することで、太陽電池２０におけるスキャン光の入射位置が変化する。もちろん、ステージ１３を駆動することで、スキャン光の入射位置を変化させても良い。この場合、光源１１からの光が、太陽電池２０よりも十分に広い領域を一様に照明しているとすると、ステージ１３を駆動しても検査光の入射光量は変化しない。なお、ガルバノミラーや、ＡＯ素子などを用いて、スキャン光の入射角度を変化させてもよい。ここでは、ジグザク状やラスタ状にセル２１の全体を走査するよう、処理装置１５がスキャン光源１６等の駆動を制御する。また、スキャン光の入射位置を変化させながら、出力電流を測定する。出力電流の測定値は、走査位置に対応付けられて処理装置１５に記憶される。セル２１全体を走査することで、そのセル２１の発電効率分布を測定することができる。すなわち、スキャン光の強度が一定であるため、スキャン光が発電効率の高い箇所に入射した場合、出力電流が高くなり、低い箇所に入射した場合、出力電流が低くなる。このように、セル２１内を走査することで、太陽電池２０の発電効率分布を評価することができる。
【００４４】
さらに、本実施の形態では、スキャン光が入射するセル２１に対して、フィルタ１２が配置されている。すなわち、光源１１からの検査光、及び、スキャン光源１６からのスキャン光が、フィルタ１２を介して、セル２１に入射する。従って、ある一つのセル２１に入射する検査光、及びスキャン光が減衰している。フィルタ１２の透過率を十分に低くすると、フィルタ１２が配置されたセル２１の発電量によって出力電流が決まる。これにより、他のセル２１よりも発電効率の高いセル２１であっても、発電効率分布を測定することが可能となる。
【００４５】
例えば、図３に示すように、３つのセル２１が直列されている場合に付いて説明する。フィルタ１２を用いないとすると、発電効率が高いセル２１ｂ、セル２１ｃについて発電効率分布が測定できなくなる。フィルタ１２を用いないで、検査光とともにスキャン光を、セル２１ｃに照射したとする。この場合、セル２１ｃ内の発電効率の局所的な変化に関わらず、出力電流はセル２１ａによって決まってしまう。すなわち、検査光が減光されずに発電効率の最も低いセル２１ａに入射しているため、セル２１ｃ内をスキャン光で走査しても、出力電流は変化せずに４Ａのまま一定となる。
【００４６】
このように、複数のセル２１に発電効率のばらつきがある場合、発電効率の最も低いセル２１ａの発電効率によって、出力電流が決まってしまう。しかしながら、フィルタ１２を用いることで、フィルタ１２が配置されたセル２１の発電量で、出力電流が決まるようにある。よって、フィルタ１２の位置を変えていくことで、全てのセル２１に対して、発電効率分布を測定することができる。例えば、透過率が２５％のフィルタ１２でセル２１ｃへの光を減光すると、検査光による出力電流が８Ａ×０．２５＝２Ａとなる。検査光にスキャン光を重畳して入射すると、スキャン光の光量分だけ出力電流が増加する。具体的には、検査光による発電電流が２Ａで、スキャン光による発電電流が０．１Ａとすると、太陽電池２０からの出力電流が２．１Ａとなる。さらに、セル２１ｃの発電効率に空間的な分布があるため、スキャン光の位置に応じて出力電流が変化する。すなわち、発電効率分布に応じて、スキャン光による出力電流が０．１Ａから変動する。発電効率分布に応じて、出力電流も２．１Ａから変動する。セル２１ｃ内の発電効率分布に応じて、出力電流が変化する。
【００４７】
具体的には、セル２１ｃ内において、発電効率が高い箇所にスキャン光が入射すると、出力電流が高くなり、低い箇所に入射すると出力電流が低くなる。よって、出力電流の分布が、発電効率分布を反映したものとなる。このように、フィルタ１２で一つのセル２１への光を減光した状態でスキャン光を走査した時の、出力電流の分布を測定する。これにより、セル２１の発電効率の２次元分布を測定することができる。フィルタ１２を移動して、セル２１内の発電効率分布測定を各セルに対して行う。こうすることで、太陽電池２０全体の発電効率の２次元分布を測定することができる。
【００４８】
このように、スキャン光を照射する１つのセル２１のみをフィルタ１２で減光した状態とする。そして、この状態で検査光とスキャン光を重畳して照明する。これにより、セルの発電効率分布を評価することができ、様々な評価を行うことができる。さらに、スキャン光に加えて検査光が太陽電池２０全体に入射しているため、全てのセル２１で発電が行われる。これにより、発電していないセル２１が存在しなくなるため、インピーダンスが高くなるのを防ぐことができる。よって、実際の使用に近い状態で、発電効率分布を評価することができる。
【００４９】
なお、上記の説明では、スキャン光を点状のスポットとしたが、ライン状のスポットとして、照明しても良い。例えば、バンドルファイバやシリンドリカルレンズやスリット等で、スポットをライン状にする。この場合、ライン状の光と直交する方向に走査する。このようにしても、同様に発電効率の空間分布を測定することができる。また、上記の説明では、各セル２１が同じサイズとしたが、異なるサイズを直列接続した太陽電池２０についても、同様に評価することができる。これにより、各セルの発電性能を評価することができる。このように、さまざまな観点から太陽電池２０を評価することで、太陽電池２０の生産性の向上、及び低コスト化に資することができる。
また、フィルタなどの減光手段を用いることなく、特定のセルのみに光を照射することによっても同様の効果を奏することができる。例えば、入射光量をセル毎に独立して制御可能な光源を用意してもよい。そして、光源からの出力を調整することによって、各セルに入射する入射光量を制御しても良い。
【００５０】
上記の評価結果を処理装置１５のディスプレイに表示するようにしても良い。上記の評価方法を太陽電池の製造方法中に組み込んでも良い。すなわち、太陽電池の評価方法を太陽電池の製造方法における１工程とする。そして、この評価方法での評価によって太陽電池を検査する。例えば、非常に発電効率の低いセルを有する太陽電池を不適合品とする。このようにすることで、高い発電性能を有する太陽電池を提供することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１１  光源
１２  フィルタ
１３  ステージ
１４  検出器
１５  処理装置
１６  スキャン光源
２０  太陽電池
２１  セル
２１ａ〜２１ｃ  セル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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