(57)【要約】【課題】被測定部からの光電流値およびインピーダンス値を精度良く求める。【解決手段】太陽電池評価装置１では、太陽電池９の被測定部９３に局所的にプローブ光が照射される。被測定部９３に光が照射された際に生じる電流は、被測定部９３近傍にて裏面電極９１５に接触する２本のプローブ２１を介して可変抵抗部６６へと導かれ、可変抵抗部６６における電圧値が取得される。そして、演算部６４により、可変抵抗部６６の複数の検出抵抗値に対応して取得された複数の測定電圧値に基づいて、等価回路モデル６３１における太陽電池９のインピーダンス値および被測定部９３からの光電流値が求められる。演算部６４では、測定電圧値の逆数を検出抵抗値の逆数の１次式にて表現し、１次項の係数の逆数を光電流値、１次項の係数を定数項により除算した値をインピーダンス値として求める。これにより、インピーダンス値および光電流値を精度良く求めることができる。【選択図】図４
2014135370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池の品質を評価する太陽電池評価装置であって、
太陽電池の被測定部に局所的に光を照射する光照射部と、
抵抗値が変更可能な可変抵抗部を有し、前記被測定部に光が照射された際に生じる電流を前記可変抵抗部へと導く測定回路と、
前記可変抵抗部における電圧値を取得する電圧測定部と、
前記可変抵抗部の複数の検出抵抗値にそれぞれ対応して前記電圧測定部により取得された複数の測定電圧値に基づいて、前記被測定部に光が照射された際の前記太陽電池および前記測定回路の等価回路モデルにおける前記太陽電池のインピーダンス値および前記被測定部からの光電流値を求める演算部と、
を備え、
前記演算部が、測定電圧値の逆数を検出抵抗値の逆数の１次式にて表現した場合の１次項の係数の逆数を前記光電流値として求め、前記１次項の係数を定数項により除算した値を前記インピーダンス値として求めることを特徴とする太陽電池評価装置。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池評価装置であって、
前記太陽電池の複数の被測定部について前記演算部により求められた複数のインピーダンス値を比較することにより、不具合を有する被測定部を検出する不具合検出部をさらに備えることを特徴とする太陽電池評価装置。
【請求項３】
請求項１に記載の太陽電池評価装置であって、
前記太陽電池の複数の被測定部について前記演算部により求められた複数の光電流値を比較することにより、不具合を有する被測定部を検出する不具合検出部をさらに備えることを特徴とする太陽電池評価装置。
【請求項４】
請求項１に記載の太陽電池評価装置であって、
前記太陽電池の前記被測定部について前記演算部により求められたインピーダンス値の絶対値である測定絶対値を、基準サンプルの基準被測定部について前記太陽電池の前記被測定部と同様の手法により求められたインピーダンス値の絶対値である基準値と比較し、前記測定絶対値が前記基準値の所定の割合以下である場合に、前記太陽電池の前記被測定部が不具合を有すると決定する不具合検出部をさらに備えることを特徴とする太陽電池評価装置。
【請求項５】
請求項１に記載の太陽電池評価装置であって、
前記太陽電池の前記被測定部について前記演算部により求められた光電流値の絶対値である測定絶対値を、基準サンプルの基準被測定部について前記太陽電池の前記被測定部と同様の手法により求められた光電流値の絶対値である基準値と比較し、前記測定絶対値が前記基準値の所定の割合以下である場合に、前記太陽電池の前記被測定部が不具合を有すると決定する不具合検出部をさらに備えることを特徴とする太陽電池評価装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の太陽電池評価装置であって、
前記光照射部から前記太陽電池の前記被測定部に照射される前記光がパルス光であることを特徴とする太陽電池評価装置。
【請求項７】
太陽電池の品質を評価する太陽電池評価方法であって、
ａ）太陽電池の被測定部に局所的に光を照射する工程と、
ｂ）抵抗値が変更可能な可変抵抗部を有する測定回路において、前記被測定部に光が照射された際に生じる電流を前記可変抵抗部へと導く工程と、
ｃ）前記可変抵抗部の抵抗値を複数の検出抵抗値に順次変更しつつ、前記可変抵抗部における電圧値を取得する工程と、
ｄ）前記複数の検出抵抗値にそれぞれ対応して前記ｃ）工程において取得された複数の測定電圧値に基づいて、前記被測定部に光が照射された際の前記太陽電池および前記測定回路の等価回路モデルにおける前記太陽電池のインピーダンス値および前記被測定部からの光電流値を求める工程と、
を備え、
前記ｄ）工程において、測定電圧値の逆数を検出抵抗値の逆数の１次式にて表現した場合の１次項の係数の逆数が前記光電流値として求められ、前記１次項の係数を定数項により除算した値が前記インピーダンス値として求められることを特徴とする太陽電池評価方法。
【請求項８】
請求項７に記載の太陽電池評価方法であって、
前記太陽電池の複数の被測定部について前記ｄ）工程にて求められた複数のインピーダンス値を比較することにより、不具合を有する被測定部を検出する工程をさらに備えることを特徴とする太陽電池評価方法。
【請求項９】
請求項７に記載の太陽電池評価方法であって、
前記太陽電池の複数の被測定部について前記ｄ）工程にて求められた複数の光電流値を比較することにより、不具合を有する被測定部を検出する工程をさらに備えることを特徴とする太陽電池評価方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の太陽電池評価方法であって、
前記太陽電池の前記被測定部について前記ｄ）工程にて求められたインピーダンス値の絶対値である測定絶対値を、基準サンプルの基準被測定部について前記太陽電池の前記被測定部と同様の手法により求められたインピーダンス値の絶対値である基準値と比較し、前記測定絶対値が前記基準値の所定の割合以下である場合に、前記太陽電池の前記被測定部が不具合を有すると決定する工程をさらに備えることを特徴とする太陽電池評価方法。
【請求項１１】
請求項７に記載の太陽電池評価方法であって、
前記太陽電池の前記被測定部について前記ｄ）工程にて求められた光電流値の絶対値である測定絶対値を、基準サンプルの基準被測定部について前記太陽電池の前記被測定部と同様の手法により求められた光電流値の絶対値である基準値と比較し、前記測定絶対値が前記基準値の所定の割合以下である場合に、前記太陽電池の前記被測定部が不具合を有すると決定する工程をさらに備えることを特徴とする太陽電池評価方法。
【請求項１２】
請求項７ないし１１のいずれかに記載の太陽電池評価方法であって、
前記ａ）工程において前記太陽電池の前記被測定部に照射される前記光がパルス光であることを特徴とする太陽電池評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池の品質を評価する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境問題への注目の高まりにより、クリーンな太陽光を利用する太陽電池の開発が行われている。太陽電池としては、例えば、シリコン結晶型、シリコン薄膜型、化合物半導体型等のものが実現されている。
【０００３】
また、太陽電池の開発に伴い、太陽電池の電気特性を測定する様々な手法が提案されている。例えば、特許文献１の評価装置では、太陽電池の評価対象のセルに、当該セルが分担している波長の単色光だけが小さく絞られて照射され、また、他のセルには、それぞれのセルの分担波長帯のバイアス光が連続照射される。そして、太陽電池の電気出力の中の上記変調に対応した変化を解析することで、評価対象のセルの特性が測定される。
【０００４】
特許文献２の太陽電池評価装置では、複数の太陽電池セルを跨いで光が照射されることにより太陽電池が導通状態とされた上で、評価対象の太陽電池セルの測定位置に局所的に光が照射されて短絡電流が測定される。また、分光エリプソメータにより、上記測定位置における太陽電池セルの複数種類の測定値が測定される。そして、これらの測定結果に基づき、太陽電池の電気特性の低下の原因の推定が行われる。
【０００５】
一方、特許文献３では、少なくとも一方が透明の２枚の導電性基板と、少なくともその間に設けられた、可逆な電気化学的酸化還元特性を示す物質を含有した電解質層からなる光電変換素子であって、光照射下での交流インピーダンス測定結果を所定の等価回路にてフィッティングして求められるＲＤが５Ω以下であるものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１１９６２９号公報
【特許文献２】特開２０１１−１５５２２５号公報
【特許文献３】特開２００５−４４６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１の評価装置では、太陽電池全体としての電気出力を取得しているため、微小領域に照射された単色光の変調による電流および電圧の変化から、評価対象のセルの特性を正確に測定することは困難である。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、太陽電池上における被測定部からの光電流値およびインピーダンス値を精度良く求めることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、太陽電池の品質を評価する太陽電池評価装置であって、太陽電池の被測定部に局所的に光を照射する光照射部と、抵抗値が変更可能な可変抵抗部を有し、前記被測定部に光が照射された際に生じる電流を前記可変抵抗部へと導く測定回路と、前記可変抵抗部における電圧値を取得する電圧測定部と、前記可変抵抗部の複数の検出抵抗値にそれぞれ対応して前記電圧測定部により取得された複数の測定電圧値に基づいて、前記被測定部に光が照射された際の前記太陽電池および前記測定回路の等価回路モデルにおける前記太陽電池のインピーダンス値および前記被測定部からの光電流値を求める演算部とを備え、前記演算部が、測定電圧値の逆数を検出抵抗値の逆数の１次式にて表現した場合の１次項の係数の逆数を前記光電流値として求め、前記１次項の係数を定数項により除算した値を前記インピーダンス値として求める。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の太陽電池評価装置であって、前記太陽電池の複数の被測定部について前記演算部により求められた複数のインピーダンス値を比較することにより、不具合を有する被測定部を検出する不具合検出部をさらに備える。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の太陽電池評価装置であって、前記太陽電池の複数の被測定部について前記演算部により求められた複数の光電流値を比較することにより、不具合を有する被測定部を検出する不具合検出部をさらに備える。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の太陽電池評価装置であって、前記太陽電池の前記被測定部について前記演算部により求められたインピーダンス値の絶対値である測定絶対値を、基準サンプルの基準被測定部について前記太陽電池の前記被測定部と同様の手法により求められたインピーダンス値の絶対値である基準値と比較し、前記測定絶対値が前記基準値の所定の割合以下である場合に、前記太陽電池の前記被測定部が不具合を有すると決定する不具合検出部をさらに備える。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の太陽電池評価装置であって、前記太陽電池の前記被測定部について前記演算部により求められた光電流値の絶対値である測定絶対値を、基準サンプルの基準被測定部について前記太陽電池の前記被測定部と同様の手法により求められた光電流値の絶対値である基準値と比較し、前記測定絶対値が前記基準値の所定の割合以下である場合に、前記太陽電池の前記被測定部が不具合を有すると決定する不具合検出部をさらに備える。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の太陽電池評価装置であって、前記光照射部から前記太陽電池の前記被測定部に照射される前記光がパルス光である。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、太陽電池の品質を評価する太陽電池評価方法であって、ａ）太陽電池の被測定部に局所的に光を照射する工程と、ｂ）抵抗値が変更可能な可変抵抗部を有する測定回路において、前記被測定部に光が照射された際に生じる電流を前記可変抵抗部へと導く工程と、ｃ）前記可変抵抗部の抵抗値を複数の検出抵抗値に順次変更しつつ、前記可変抵抗部における電圧値を取得する工程と、ｄ）前記複数の検出抵抗値にそれぞれ対応して前記ｃ）工程において取得された複数の測定電圧値に基づいて、前記被測定部に光が照射された際の前記太陽電池および前記測定回路の等価回路モデルにおける前記太陽電池のインピーダンス値および前記被測定部からの光電流値を求める工程とを備え、前記ｄ）工程において、測定電圧値の逆数を検出抵抗値の逆数の１次式にて表現した場合の１次項の係数の逆数が前記光電流値として求められ、前記１次項の係数を定数項により除算した値が前記インピーダンス値として求められる。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の太陽電池評価方法であって、前記太陽電池の複数の被測定部について前記ｄ）工程にて求められた複数のインピーダンス値を比較することにより、不具合を有する被測定部を検出する工程をさらに備える。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、請求項７に記載の太陽電池評価方法であって、前記太陽電池の複数の被測定部について前記ｄ）工程にて求められた複数の光電流値を比較することにより、不具合を有する被測定部を検出する工程をさらに備える。
【００１８】
請求項１０に記載の発明は、請求項７に記載の太陽電池評価方法であって、前記太陽電池の前記被測定部について前記ｄ）工程にて求められたインピーダンス値の絶対値である測定絶対値を、基準サンプルの基準被測定部について前記太陽電池の前記被測定部と同様の手法により求められたインピーダンス値の絶対値である基準値と比較し、前記測定絶対値が前記基準値の所定の割合以下である場合に、前記太陽電池の前記被測定部が不具合を有すると決定する工程をさらに備える。
【００１９】
請求項１１に記載の発明は、請求項７に記載の太陽電池評価方法であって、前記太陽電池の前記被測定部について前記ｄ）工程にて求められた光電流値の絶対値である測定絶対値を、基準サンプルの基準被測定部について前記太陽電池の前記被測定部と同様の手法により求められた光電流値の絶対値である基準値と比較し、前記測定絶対値が前記基準値の所定の割合以下である場合に、前記太陽電池の前記被測定部が不具合を有すると決定する工程をさらに備える。
【００２０】
請求項１２に記載の発明は、請求項７ないし１１のいずれかに記載の太陽電池評価方法であって、前記ａ）工程において前記太陽電池の前記被測定部に照射される前記光がパルス光である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明では、被測定部からの光電流値およびインピーダンス値を精度良く求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】一の実施の形態に係る太陽電池評価装置の側面図である。
【図２】太陽電池評価装置の底面図である。
【図３】太陽電池セルの断面図である。
【図４】太陽電池評価装置の構成を示すブロック図である。
【図５】等価回路モデルを示す図である。
【図６．Ａ】太陽電池の評価の流れを示す図である。
【図６．Ｂ】太陽電池の評価の流れを示す図である。
【図７】検出抵抗値と測定電圧値との関係を示す図である。
【図８】複数の被測定部における光電流値およびインピーダンス値を示す図である。
【図９】複数の被測定部における光電流値およびインピーダンス値を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、本発明の一の実施の形態に係る太陽電池評価装置１の側面図である。図２は、太陽電池評価装置１の底面図である。太陽電池評価装置１は、シリコン薄膜型太陽電池９（以下、単に「太陽電池９」という。）の品質の評価に利用される。太陽電池９では、帯状の複数の太陽電池セル９１が、図中のＺ方向に垂直な受光面９２に沿ってＸ方向に配列される。複数の太陽電池セル９１は互いに直列に接続され、太陽電池９の出力電圧は、太陽電池セル９１の出力電圧の和となる。図中のＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向は互いに垂直であり、以下では、Ｚ方向が上下方向に対応するものとして説明する。なお、Ｚ方向は必ずしも上下方向に対応する必要はない。
【００２４】
図３は太陽電池セル９１の断面図である。ただし、厚さを強調して示している。太陽電池セル９１は、水素化アモルファスシリコンを主成分とする発電層９１１を有する。発電層９１１の上側には、透明電極９１３およびガラス基板９１４が位置し、発電層９１１の下側には裏面電極９１５が位置する。
【００２５】
発電層９１１は、ｐ−ｉ−ｎ構造となっており、ｐ型半導体の層９１１１とｎ型半導体の層９１１２との間に真性半導体の層９１１３が形成される。発電層９１１では、吸収スペクトル帯のピーク値がおよそ５００ｎｍであり、可視光が照射されることにより、赤外光が照射される場合よりも効率良く発電が行われる。発電層９１１の各層９１１１〜９１１３の表面は、無数の起伏が形成されたテクスチャ構造となっており、発電層９１１における入射光の反射率が低下する。このような光の閉じ込め効果により、発電層９１１にて太陽光が効率良く吸収される。図３では、起伏を誇張して示している。
【００２６】
図１に示すように、太陽電池評価装置１は、プローブ部２と、プローブ部移動機構３と、光照射部４と、光照射部移動機構５とを備える。評価対象である太陽電池９は、Ｚ方向において、プローブ部２と光照射部４との間に配置され、図示省略の電池支持部により支持される。図１では、光照射部４の内部構造を実線にて描いている。
【００２７】
プローブ部２は、２本のプローブ２１を備える。プローブ部移動機構３は、図１および図２に示すように、第１移動機構３１と、第２移動機構３２と、進退機構３３とを備える。プローブ部２は、進退機構３３に固定される。進退機構３３は、プローブ部２をＺ方向に移動する。第２移動機構３２は、プローブ部２を進退機構３３と共にＸ方向に移動する。第１移動機構３１は、プローブ部２を進退機構３３および第２移動機構３２と共にＹ方向に移動する。第１移動機構３１、第２移動機構３２および進退機構３３は、例えば、モータにより駆動される。
【００２８】
第１移動機構３１および第２移動機構３２により、プローブ部２が太陽電池９と対向する領域にて水平方向に移動する。プローブ部２の水平方向への移動は、プローブ２１が太陽電池９から離間した状態で行われる。プローブ部２が所望の位置まで移動すると、進退機構３３により、プローブ部２が（＋Ｚ）方向へと移動され、２本のプローブ２１の先端が、太陽電池９の裏面電極９１５（図３参照）に接触する。
【００２９】
図１に示すように、光照射部４は、光源部４１と、チョッパ４２とを備える。光源部４１からは、波長が約５００ｎｍの単色光がプローブ光として出射される。チョッパ４２は、複数の開口を有する遮光部４３と、遮光部４３を回転する駆動部４４とを備える。光照射部４では、遮光部４３が一定の回転速度にて回転することにより、光源部４１からのプローブ光が、一定の間隔にて遮光部４３の開口を通過する。これにより、一定の周期のパルス光が、光軸Ｊ１に沿って太陽電池９の受光面９２に照射される。パルス光の周期は、０Ｈｚよりも大きく、かつ、４００Ｈｚ以下であることが好ましい。光照射部４からの光は小さく絞られており、太陽電池９上におけるプローブ光の照射領域の径は、太陽電池セル９１（図２参照）の幅よりも小さい。
【００３０】
光照射部移動機構５は、第１移動機構５１と、第２移動機構５２とを備える。第２移動機構５２は、光照射部４をＸ方向に移動する。第１移動機構５１は、光照射部４を第２移動機構５２と共にＹ方向に移動する。光照射部移動機構５により、光照射部４からのプローブ光が照射される照射領域が、太陽電池９上において移動する。第１移動機構５１および第２移動機構５２は、例えば、モータにより駆動される。
【００３１】
図４は、太陽電池評価装置１の構成を示すブロック図である。図４に示すように、太陽電池評価装置１は、測定ユニット６をさらに備える。測定ユニット６は、測定回路６１と、電圧測定部６２と、記憶部６３と、演算部６４と、不具合検出部６５とを備える。図４中では、測定回路６１は回路図にて示し、太陽電池９の一部を斜視断面図にて示す。また、図４では、太陽電池９上において太陽電池評価装置１による測定が行われる領域である被測定部９３に平行斜線を付す。被測定部９３は、一の太陽電池セル９１上に設定される。
【００３２】
太陽電池評価装置１では、光照射部４により、太陽電池９の被測定部９３の受光面９２に、局所的にプローブ光が照射される。プローブ部２の２本のプローブ２１は、被測定部９３近傍（被測定部９３を含む。）にて裏面電極９１５に接触する。例えば、被測定部９３の裏面電極９１５に一方のプローブ２１が接触し、被測定部９３が設定された太陽電池セル９１に隣接する他の太陽電池セル９１に他方のプローブ２１が接触する。
【００３３】
測定回路６１は、抵抗値が変更可能な可変抵抗部６６を有する。測定回路６１は、２本のプローブ２１の間に接続される。測定回路６１は、光照射部４からのプローブ光が被測定部９３の受光面９２側に照射された際に生じる電流である光電流を可変抵抗部６６へと導く。可変抵抗部６６は、並列に接続された複数組の検出用抵抗６６１およびスイッチ６６２を備える。本実施の形態では、６組の検出用抵抗６６１およびスイッチ６６２が設けられる。６つの検出用抵抗６６１の抵抗値は、それぞれ異なる。可変抵抗部６６では、６つのスイッチ６６２のうち１つのスイッチ６６２が選択されてＯＮとされることにより、当該１つのスイッチ６６２に対応する１つの検出用抵抗６６１が２本のプローブ２１間に接続される。
【００３４】
電圧測定部６２は、測定回路６１に接続され、可変抵抗部６６における電圧値を取得する。電圧測定部６２としては、例えば、ロックインアンプが利用される。電圧測定部６２には、上述のパルス光のＯＮ／ＯＦＦを示す信号が、光照射部４から参照信号として入力され、パルス光の照射に同期して可変抵抗部６６における電圧値が取得される。
【００３５】
測定ユニット６では、可変抵抗部６６において複数の検出用抵抗６６１が２本のプローブ２１間に１つずつ順次接続され、各検出用抵抗６６１が２本のプローブ２１間に接続された際の可変抵抗部６６における電圧値が、電圧測定部６２により順次取得される。
【００３６】
記憶部６３には、被測定部９３に光が照射された際の太陽電池９および測定回路６１の等価回路モデル６３１が記憶される。図５は、等価回路モデル６３１を示す図である。等価回路モデル６３１では、太陽電池９の被測定部９３と、測定回路６１の検出用抵抗６６１とが直列に接続されており、太陽電池９のインピーダンス９４が検出用抵抗６６１と並列に接続される。インピーダンス９４は、太陽電池９のシャント抵抗とシリーズ抵抗とを合成した合成インピーダンスである。電圧測定部６２は、検出用抵抗６６１の両端における電位差を取得する。
【００３７】
等価回路モデル６３１において、検出用抵抗６６１の抵抗値である検出抵抗値をＲｍとし、電圧測定部６２にて取得される電圧値である測定電圧値をＶｍとし、太陽電池９のインピーダンス９４の値（以下、「インピーダンス値」という。）をＺｍとし、被測定部９３からの光電流値をＩｐｈとすると、測定電圧値Ｖｍは、数１のように表される。
【００３８】
【数１】
2014135370.tif 000003
【００３９】
また、測定電圧値Ｖｍの逆数である（１／Ｖｍ）を、検出抵抗値の逆数である（１／Ｒｍ）の１次式にて表現すると、数１は数２のように変形される。
【００４０】
【数２】
2014135370.tif 000004
【００４１】
図４に示す演算部６４では、可変抵抗部６６の複数の検出抵抗値にそれぞれ対応して電圧測定部６２により取得された複数の測定電圧値に基づいて、等価回路モデル６３１における太陽電池９のインピーダンス値Ｚｍ、および、被測定部９３からの光電流値Ｉｐｈが求められる。不具合検出部６５では、演算部６４にて求められたインピーダンス値および光電流値の少なくとも一方に基づいて、不具合を有する被測定部９３を検出する。インピーダンス値および光電流値の具体的な求め方、並びに、不具合を有する被測定部９３の具体的な検出方法を次に説明する。
【００４２】
図６．Ａおよび図６．Ｂは、太陽電池評価装置１による太陽電池９の評価の流れの一例を示す図である。太陽電池評価装置１では、まず、プローブ部２が、プローブ部移動機構３により移動され、太陽電池９の（−Ｚ）側にて被測定部９３に対向する。２本のプローブ２１は、太陽電池９の裏面電極９１５に接触する。また、光照射部４が、光照射部移動機構５により移動され、太陽電池９の（＋Ｚ）側にて被測定部９３に対向する。
【００４３】
続いて、光照射部４から被測定部９３に局所的にプローブ光が照射される（ステップＳ１１）。被測定部９３からの光電流は、測定回路６１の可変抵抗部６６へと導かれる（ステップＳ１２）。
【００４４】
測定回路６１では、複数のスイッチ６６２が順次切り替えられることにより、複数の検出用抵抗６６１から一の検出用抵抗６６１が順次選択され、選択された検出用抵抗６６１が２本のプローブ２１間に接続される。そして、各検出用抵抗６６１が２本のプローブ２１間に接続された際の可変抵抗部６６における電圧値（すなわち、測定電圧値Ｖｍ）が、電圧測定部６２により順次取得される。換言すれば、可変抵抗部６６の抵抗値を、複数の検出用抵抗６６１に対応する複数の検出抵抗値Ｒｍに順次変更しつつ、当該複数の検出抵抗値Ｒｍにそれぞれ対応する複数の測定電圧値Ｖｍが、電圧測定部６２により順次取得される（ステップＳ１３）。
【００４５】
次に、演算部６４により、上述の複数の検出抵抗値Ｒｍと、ステップＳ１３にて取得された複数の測定電圧値Ｖｍとが、図７に示すようにプロットされる。図７では、検出抵抗値の逆数（１／Ｒｍ）が横軸であり、測定電圧値の逆数（１／Ｖｍ）が縦軸である。また、図７中において符号８１を付す直線は、プロットされた複数の点を１次式にて近似したものである。演算部６４では、上述の数２に基づいて、直線８１の傾きの逆数が、光電流値Ｉｐｈとして求められる。また、直線８１と縦軸との交点における測定電圧値の逆数（すなわち、切片）により、直線８１の傾きを除算した値が、インピーダンス値Ｚｍとして求められる。
【００４６】
換言すれば、演算部６４では、複数の測定電圧値の逆数（１／Ｖｍ）を、検出抵抗値の逆数（１／Ｒｍ）の１次式にて表現した場合の１次項の係数の逆数が、光電流値Ｉｐｈとして求められる。また、当該１次式の１次項を定数項により除算した値が、インピーダンス値Ｚｍとして求められる（ステップＳ１４）。なお、ステップＳ１４のように、複数の測定電圧値の逆数（１／Ｖｍ）を、検出抵抗値の逆数（１／Ｒｍ）の１次式にて表現して、光電流値Ｉｐｈおよびインピーダンス値Ｚｍが求められるのであれば、図７のようなプロットは行われなくてもよい。
【００４７】
一の被測定部９３について光電流値Ｉｐｈおよびインピーダンス値Ｚｍが求められると、プローブ部移動機構３および光照射部移動機構５が駆動され、プローブ部２および光照射部４が、次の被測定部９３と対向する位置に移動する。換言すれば、測定が行われる領域が、次の被測定部９３へと変更される（ステップＳ１５，Ｓ１６）。そして、ステップＳ１１に戻り、新たな被測定部９３についてステップＳ１１〜Ｓ１４が行われ、光電流値Ｉｐｈおよびインピーダンス値Ｚｍが求められる。
【００４８】
太陽電池評価装置１では、予め設定された複数の被測定部９３の全てについて、光電流値Ｉｐｈおよびインピーダンス値Ｚｍが求められるまで、ステップＳ１１〜Ｓ１６が繰り返される。本実施の形態では、４つの被測定部９３について、光電流値Ｉｐｈおよびインピーダンス値Ｚｍが求められる。
【００４９】
図８および図９はそれぞれ、４つの被測定部９３における光電流値Ｉｐｈおよびインピーダンス値Ｚｍの一例を示す図である。図中の横軸の番号１〜４は、１番目〜４番目の被測定部９３を示す。符号８２を付す実線はインピーダンス値Ｚｍを示し、符号８３を付す破線は光電流値Ｉｐｈを示す。
【００５０】
不具合検出部６５では、演算部６４により求められた複数のインピーダンス値Ｚｍが比較される（ステップＳ１７）。そして、他の被測定部９３と比べてインピーダンス値Ｚｍがある程度以上小さい被測定部９３が、不具合を有する被測定部として検出される。一のインピーダンス値Ｚｍを、他のインピーダンス値Ｚｍに比べてある程度以上小さいと判断する基準は、様々に設定されてよい。例えば、一の被測定部９３のインピーダンス値Ｚｍが、全被測定部９３におけるインピーダンス値Ｚｍの平均値の所定の割合以下である場合に、当該一の被測定部９３が、不具合を有する被測定部として検出される。
【００５１】
当該所定の割合は、太陽電池９に求められる品質等により様々に設定される。太陽電池９に求められる品質が比較的高い場合、当該所定の割合は、例えば９０％であり、比較的低い場合、例えば５０％である。所定の割合に係る上記記載は、後述するステップＳ２０，Ｓ２２，Ｓ２４における所定の割合についても同様である。
【００５２】
図８では、１番目の被測定部９３のインピーダンス値Ｚｍが、他の３つの被測定部９３のインピーダンス値Ｚｍと比べてある程度以上小さいため、１番目の被測定部９３が不具合を有する被測定部として検出される（ステップＳ１８）。不具合検出部６５では、検出された被測定部９３において、Ｐ３スクライブの際の素子分離不良、および、発電層９１１の膜厚不均一（特に、薄いｐ型半導体の層９１１１の膜厚不均一）の少なくとも一方に起因する不具合が生じていると判断される。
【００５３】
一方、図９に示すように、４つの被測定部９３のインピーダンス値Ｚｍがおよそ等しい場合は、４つの被測定部９３には、上述の素子分離不良および膜厚不均一の少なくとも一方に起因する不具合は生じていないと判断される。
【００５４】
続いて、不具合検出部６５において、演算部６４により求められた複数の光電流値Ｉｐｈが比較される（ステップＳ１９）。そして、他の被測定部９３と比べて光電流値Ｉｐｈがある程度以上小さい被測定部９３が、不具合を有する被測定部として検出される。一の光電流値Ｉｐｈを、他の光電流値Ｉｐｈに比べてある程度以上小さいと判断する基準は、インピーダンス値Ｚｍの場合と同様に、様々に設定されてよい。例えば、一の被測定部９３の光電流値Ｉｐｈが、全被測定部９３における光電流値Ｉｐｈの平均値の所定の割合（例えば、５０％や９０％）以下である場合に、当該一の被測定部９３が、不具合を有する被測定部として検出される。
【００５５】
図９に示すように、３番目の被測定部９３の光電流値Ｉｐｈが、他の３つの被測定部９３の光電流値Ｉｐｈと比べてある程度以上小さい場合、３番目の被測定部９３が不具合を有する被測定部として検出される（ステップＳ２０）。不具合検出部６５では、検出された被測定部９３において、発電層９１１の各層９１１１〜９１１３（図３参照）におけるテクスチャ構造の不良、および、各層９１１１〜９１１３における膜質不良の少なくとも一方に起因する不具合が生じていると判断される。
【００５６】
一方、図８に示すように、４つの被測定部９３の光電流値Ｉｐｈがおよそ等しい場合は、４つの被測定部９３には、上述のテクスチャ構造不良および膜質不良の少なくとも一方に起因する不具合は生じていないと判断される。
【００５７】
次に、不具合検出部６５では、各被測定部９３について演算部６４により求められたインピーダンス値Ｚｍの絶対値である測定絶対値Ｚｍａと、基準サンプルの基準被測定部について予め求められたインピーダンス値Ｚｍｓの絶対値である基準値Ｚｍｓａとが比較される（ステップＳ２１）。
【００５８】
基準サンプルは、太陽電池９と同様の構造を有する太陽電池であり、基準サンプル上の各位置において、上述の不具合が生じていないことが確認されている。基準被測定部は、被測定部９３と同様に基準サンプル上に設定される。基準被測定部のインピーダンス値Ｚｍｓは、上述の被測定部９３のインピーダンス値Ｚｍと同様の手法により求められる。基準被測定部のインピーダンス値Ｚｍｓ、および、基準値Ｚｍｓａは、予め記憶部６３に記憶されている。
【００５９】
不具合検出部６５では、被測定部９３のインピーダンス値Ｚｍの絶対値である測定絶対値Ｚｍａが、基準値Ｚｍｓａの所定の割合（例えば、５０％や９０％）以下である場合、当該被測定部９３が、上述の素子分離不良および膜厚不均一の少なくとも一方に起因する不具合を有すると決定される（ステップＳ２２）。換言すれば、当該被測定部９３が、不具合を有する被測定部として検出される。測定絶対値Ｚｍａが基準値Ｚｍｓａの所定の割合よりも大きい場合、被測定部９３には、上述の素子分離不良および膜厚不均一の少なくとも一方に起因する不具合は生じていないと判断される。
【００６０】
その後、不具合検出部６５では、各被測定部９３について演算部６４により求められた光電流値Ｉｐｈの絶対値である測定絶対値Ｉｐｈａと、基準サンプルの基準被測定部について予め求められた光電流値Ｉｐｈｓの絶対値である基準値Ｉｐｈｓａとが比較される（ステップＳ２３）。
【００６１】
不具合検出部６５では、被測定部９３の光電流値Ｉｐｈの絶対値である測定絶対値Ｉｐｈａが、基準値Ｉｐｈｓａの所定の割合（例えば、５０％や９０％）以下である場合、当該被測定部９３が、上述のテクスチャ構造不良および膜質不良の少なくとも一方に起因する不具合を有すると決定される（ステップＳ２４）。測定絶対値Ｉｐｈａが基準値Ｉｐｈｓａの所定の割合（例えば、５０％や９０％）よりも大きい場合、被測定部９３には、上述のテクスチャ構造不良および膜質不良の少なくとも一方に起因する不具合は生じていないと判断される。
【００６２】
以上に説明したように、太陽電池評価装置１では、太陽電池９の被測定部９３に局所的にプローブ光が照射される。被測定部９３に光が照射された際に生じる電流は、被測定部９３近傍にて裏面電極９１５に接触する２本のプローブ２１を介して可変抵抗部６６へと導かれ、可変抵抗部６６における電圧値が取得される。そして、演算部６４により、可変抵抗部６６の複数の検出抵抗値Ｒｍにそれぞれ対応して取得された複数の測定電圧値Ｖｍに基づいて、上述の等価回路モデル６３１における太陽電池９のインピーダンス値Ｚｍおよび被測定部９３からの光電流値Ｉｐｈが求められる。演算部６４では、測定電圧値Ｖｍの逆数を検出抵抗値Ｒｍの逆数の１次式にて表現し、１次項の係数の逆数が光電流値Ｉｐｈとして求められ、当該１次項の係数を定数項により除算した値がインピーダンス値Ｚｍとして求められる。これにより、被測定部９３に局所的に光を照射した場合のインピーダンス値Ｚｍおよび光電流値Ｉｐｈを精度良く求めることができる。
【００６３】
また、複数の被測定部９３についてインピーダンス値Ｚｍを求め、これら複数のインピーダンス値Ｚｍを比較することにより、不具合を有する被測定部９３を容易に検出することができる。さらに、検出された被測定部９３の不具合の要因が、上述の素子分離不良および膜厚不均一の少なくとも一方であることを、容易に推定することができる。
【００６４】
太陽電池評価装置１では、複数の被測定部９３について光電流値Ｉｐｈを求め、これら複数の光電流値Ｉｐｈを比較することにより、不具合を有する被測定部９３を容易に検出することができる。また、検出された被測定部９３の不具合の要因が、上述のテクスチャ構造不良および膜質不良の少なくとも一方であることを、容易に推定することができる。
【００６５】
太陽電池評価装置１では、被測定部９３について求められたインピーダンス値Ｚｍの絶対値である測定絶対値Ｚｍａが、基準サンプルの基準被測定部について求められたインピーダンス値Ｚｍｓの絶対値である基準値Ｚｍｓａと比較される。そして、測定絶対値Ｚｍａが基準値Ｚｍｓａの所定の割合以下である場合、被測定部９３が不具合を有すると決定される。これにより、互いに比較された複数の被測定部９３の全てにおいてインピーダンス値Ｚｍが低く、他の被測定部９３に比べてインピーダンス値Ｚｍがある程度以上低い被測定部９３が存在しない場合であっても、不具合を有する被測定部９３を容易に検出することができる。さらに、検出された被測定部９３の不具合の要因が、上述の素子分離不良および膜厚不均一の少なくとも一方であることを、容易に推定することができる。
【００６６】
また、測定絶対値Ｚｍａと基準値Ｚｍｓａとを比較する場合、太陽電池９上において１つの被測定部９３の測定のみを行った場合であっても、当該被測定部９３における不具合の存否を容易に判断することができる。さらに、当該被測定部９３が不具合を有している場合、不具合の要因が、上述の素子分離不良および膜厚不均一の少なくとも一方であることを、容易に推定することができる。
【００６７】
太陽電池評価装置１では、被測定部９３について求められた光電流値Ｉｐｈの絶対値である測定絶対値Ｉｐｈａが、基準サンプルの基準被測定部について求められた光電流値Ｉｐｈｓの絶対値である基準値Ｉｐｈｓａと比較される。そして、測定絶対値Ｉｐｈａが基準値Ｉｐｈｓａの所定の割合以下である場合、被測定部９３が不具合を有すると決定される。これにより、互いに比較された複数の被測定部９３の全てにおいて光電流値Ｉｐｈが低く、他の被測定部９３に比べて光電流値Ｉｐｈがある程度以上低い被測定部９３が存在しない場合であっても、不具合を有する被測定部９３を容易に検出することができる。さらに、検出された被測定部９３の不具合の要因が、上述のテクスチャ構造不良および膜質不良の少なくとも一方であることを、容易に推定することができる。
【００６８】
また、測定絶対値Ｉｐｈａと基準値Ｉｐｈｓａとを比較する場合、太陽電池９上において１つの被測定部９３の測定のみを行った場合であっても、当該被測定部９３における不具合の存否を容易に判断することができる。さらに、当該被測定部９３が不具合を有している場合、不具合の要因が、上述のテクスチャ構造不良および膜質不良の少なくとも一方であることを、容易に推定することができる。
【００６９】
上述のように、光照射部４から被測定部９３へと照射されるプローブ光はパルス光である。これにより、電圧測定部６２における測定に対するノイズの影響を抑制し、電圧測定部６２における測定精度を向上することができる。また、光の照射による被測定部９３の温度上昇を抑制することができるため、温度上昇に伴う被測定部９３の特性劣化を抑制することができる。
【００７０】
上述の太陽電池評価装置１では、様々な変更が可能である。
【００７１】
可変抵抗部６６に設けられる複数の検出用抵抗６６１（すなわち、可変抵抗部６６で設定可能な複数の抵抗値）は６つには限定されず、２つ以上であれば適宜変更されてよい。また、検出用抵抗６６１の抵抗値の大きさも適宜変更されてよい。
【００７２】
測定ユニット６では、例えば、ステップＳ１７〜Ｓ２４のうち、複数の被測定部９３のインピーダンス値Ｚｍを比較し、他の被測定部９３よりもインピーダンス値Ｚｍがある程度以上小さい被測定部９３を、不具合を有する被測定部として検出する工程（ステップＳ１７，Ｓ１８）のみが行われてもよい。ステップＳ１７〜Ｓ２４のうち、複数の被測定部９３の光電流値Ｉｐｈを比較し、他の被測定部９３よりも光電流値Ｉｐｈがある程度以上小さい被測定部９３を、不具合を有する被測定部として検出する工程（ステップＳ１９，Ｓ２０）のみが行われてもよい。
【００７３】
あるいは、ステップＳ１７〜Ｓ２４のうち、被測定部９３のインピーダンス値Ｚｍの絶対値である測定絶対値Ｚｍａを基準値Ｚｍｓａと比較し、測定絶対値Ｚｍａが、基準値Ｚｍｓａの所定の割合以下である場合に、被測定部９３を不具合を有する被測定部として検出する工程（ステップＳ２１，Ｓ２２）のみが行われてもよい。ステップＳ１７〜Ｓ２４のうち、被測定部９３の光電流値Ｉｐｈの絶対値である測定絶対値Ｉｐｈａを基準値Ｉｐｈｓａと比較し、測定絶対値Ｉｐｈａが、基準値Ｉｐｈｓａの所定の割合以下である場合に、被測定部９３を不具合を有する被測定部として検出する工程（ステップＳ２３，Ｓ２４）のみが行われてもよい。
【００７４】
測定ユニット６では、上述のステップＳ１７，Ｓ１８と、ステップＳ１９，Ｓ２０と、ステップＳ２１，Ｓ２２と、ステップＳ２３，Ｓ２４とのうち、２つ以上が組み合わされて実行されてもよい。また、ステップＳ１７，Ｓ１８と、ステップＳ１９，Ｓ２０と、ステップＳ２１，Ｓ２２と、ステップＳ２３，Ｓ２４とを実施する順序は、適宜変更されてよい。
【００７５】
上述のステップＳ１７〜Ｓ２４は、測定ユニット６の不具合検出部６５ではなく、作業者により行われてもよい。この場合、測定ユニット６では、不具合検出部６５が省略され、各被測定部９３に係るインピーダンス値Ｚｍおよび光電流値Ｉｐｈの取得のみが行われる。
【００７６】
光照射部４から被測定部９３へと照射されるプローブ光は、パルス光には限定されず、被測定部９３にプローブ光が連続的に照射されてもよい。電圧測定部６２として、ロックインアンプ以外の様々な装置（例えば、デジタルボルトメータ）が利用されてもよい。
【００７７】
上記実施の形態では、アモルファスシリコン型の太陽電池９の評価について説明したが、太陽電池評価装置１は、微結晶シリコン型の太陽電池の評価に利用されてもよい。微結晶シリコン型の太陽電池の評価では、ステップＳ２０，Ｓ２４において光電流値Ｉｐｈの異常から被測定部の不具合が検出される場合、不具合の要因の１つとして推定される膜質不良には、結晶化率の不均一が含まれる。また、太陽電池評価装置１は、２つの発電層が積層されたタンデム型の太陽電池や、３つ以上の発電層が積層された太陽電池の評価に利用されてもよい。例えば、タンデム型の太陽電池の評価が行われる際には、測定対象ではない方の発電層の吸収スペクトル帯のピーク値に近いバイアス光が、光照射部４から太陽電池全体に照射され、測定対象の発電層の吸収スペクトル帯のピーク値に近いプローブ光が、光照射部４から被測定部９３に局所的に照射される。バイアス光としては、例えば、キセノンランプやハロゲンランプからの光が、波長フィルタを介して照射される。
【００７８】
太陽電池評価装置１は、シリコン薄膜型太陽電池以外にも、色素増感型の薄膜型太陽電池や、ＣＩＧＳ太陽電池等の化合物半導体型の薄膜型太陽電池の評価に利用されてもよい。また、薄膜型太陽電池以外の太陽電池の評価に利用されてもよい。例えば、バス電極とフィンガー電極とが設けられた結晶シリコン型太陽電池の評価に太陽電池評価装置１が利用される場合、プローブ部２の一方のプローブ２１は、被測定部近傍のフィンガー電極に接続され、他方のプローブ２１が裏面電極に接続される。
【００７９】
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。
【符号の説明】
【００８０】
１    太陽電池評価装置
４    光照射部
９    太陽電池
６１    測定回路
６２    電圧測定部
６４    演算部
６５    不具合検出部
６６    可変抵抗部
９２    受光面
９３    被測定部
６３１    等価回路モデル
Ｓ１１〜Ｓ２４    ステップ
【図１】
2014135370.tif 000005
【図２】
2014135370.tif 000006
【図３】
2014135370.tif 000007
【図４】
2014135370.tif 000008
【図５】
2014135370.tif 000009
【図６．Ａ】
2014135370.tif 000010
【図６．Ｂ】
2014135370.tif 000011
【図７】
2014135370.tif 000012
【図８】
2014135370.tif 000013
【図９】
2014135370.tif 000014