(57)【要約】【課題】半導体試料の内部電界に関する劣化・欠陥を定量的に検査し得る技術を提供する。【解決手段】開放状態の太陽電池モジュール９が検査パルス光ＬＰ１１の照射に応じて放射する電磁波ＬＴ１の開放強度が検出される。また、検査装置１００は、開放状態の基準太陽電池モジュール９Ｒが検査パルス光ＬＰ１１の照射に応じて放射する電磁波ＬＴ１の開放基準強度が検出される。開放強度と開放基準強度との差分が取得されることにより、内部電界に関する劣化・欠陥が定量的に検査される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐ型半導体およびｎ型半導体を有する半導体試料を検査する検査装置であって、
前記半導体試料を保持する保持部と、
前記保持部に保持された前記半導体試料に所定波長の検査光を照射する検査光照射部と、
前記半導体試料が前記検査光の照射に応じて放射する電磁波の強度を検出する電磁波検出部と、
前記半導体試料が開放状態のときに放射する電磁波の開放強度と、前記半導体試料の基準である基準半導体試料が開放状態のときに放射する電磁波の開放基準強度との差分である開放差分を取得する差分取得部と、
を備える、検査装置。
【請求項２】
請求項１の検査装置であって、
前記保持部に保持された前記半導体試料における前記ｐ型半導体および前記ｎ型半導体間の電気的接続を開放／短絡の間で切り替えることによって、前記半導体試料を開放状態および短絡状態とする開放／短絡回路部、
をさらに備え、
前記差分取得部は、
前記半導体試料が短絡状態のときに前記検査光の照射に応じて放射する電磁波の短絡強度と、前記基準半導体試料が短絡状態のときに前記検査光の照射に応じて放射する電磁波の短絡基準強度との差分である短絡差分を取得する、検査装置。
【請求項３】
請求項２の検査装置であって、
前記差分取得部は、
前記開放差分と、前記短絡差分とを合算する、検査装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項の検査装置であって、
前記検査光照射部は、パルス状の前記検査光を出射するレーザを有し、
前記電磁波検出部は、
パルス状の検出光を受光したときに前記電磁波の強度を検出する電磁波検出器と、
前記検出光が前記電磁波検出器に到達する時間を、前記電磁波が前記電磁波検出器に到達する時間に対して相対的に遅延させる遅延部と、
を有する、検査装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項の検査装置であって、
前記半導体試料の表面を前記検査光で走査する走査機構と、
前記検査光で前記半導体試料の表面を走査したときに前記半導体試料の各部分が放射する電磁波の強度に基づいて画像を生成する画像生成部、
とを含む、検査装置。
【請求項６】
請求項２の検査装置であって、
前記半導体試料の表面を前記検査光で走査する走査機構と、
前記検査光で前記半導体試料の表面を走査したときに前記半導体試料の各部分が放射する電磁波の強度に基づいて画像を生成する画像生成部と、
を備え、
前記開放／短絡回路部は、ｎ型半導体層およびｐ型半導体層の間の電気的接続を開放および短絡の間で切り替えるリレースイッチを備える、検査装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項の検査装置であって、
前記半導体試料が、太陽電池モジュールである、検査装置。
【請求項８】
ｐ型半導体およびｎ型半導体を有する半導体試料を検査する検査装置であって、
前記半導体試料を保持する保持部と、
前記保持部に保持された前記半導体試料における前記ｐ型半導体および前記ｎ型半導体間の電気的接続を開放および短絡の間で切り替えることによって、前記半導体試料を開放状態および短絡状態とする開放／短絡回路部と、
前記保持部に保持された前記半導体試料に所定波長の検査光を照射する検査光照射部と、
前記半導体試料が前記検査光の照射に応じて放射する電磁波の強度を検出する電磁波検出部と、
前記半導体試料が開放状態のときに前記検査光の照射に応じて放射する電磁波の開放強度と、前記半導体試料が短絡状態のときに前記検査光の照射に応じて放射する電磁波の短絡強度との差分を取得する差分取得部と、
を備える、検査装置。
【請求項９】
ｐ型半導体およびｎ型半導体を有する半導体試料を検査する検査方法であって、
(a) 前記半導体試料を保持部で保持する工程と、
(b) 前記保持部に保持された前記半導体試料に所定波長の検査光を照射する工程と、
(c) 前記半導体試料が前記検査光の照射に応じて放射する電磁波の強度を検出する工程と、
(d) 前記半導体試料が開放状態のときに放射する電磁波の開放強度と、前記半導体試料の基準である基準半導体試料が開放状態のときに放射する電磁波の開放基準強度との差分である開放差分を取得する工程と、
を含む、検査方法。
【請求項１０】
ｐ型半導体およびｎ型半導体を有する半導体試料を検査する検査方法であって、
(a) 前記半導体試料を保持部で保持する工程と、
(b) 前記保持部に保持された前記半導体試料における前記ｐ型半導体および前記ｎ型半導体間の電気的接続を開放および短絡の間で切り替えることによって、前記半導体試料を開放状態および短絡状態とする工程と、
(c) 前記保持部に保持された前記半導体試料に所定波長の検査光を照射する工程と、
(d) 前記半導体試料が前記検査光の照射に応じて放射する電磁波の強度を検出する工程と、
(e) 前記半導体試料が開放状態のときに前記検査光の照射に応じて放射する電磁波の開放強度と、前記半導体試料が短絡状態のときに前記検査光の照射に応じて放射する電磁波の短絡強度との差分を取得する工程と、
を含む、検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体試料の欠陥・劣化等を検査する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
フェムト秒レーザーパルスを、半導体試料に照射することで、光励起キャリアが内部電界によって加速され、テラヘルツ（Terahertz：THz）波が発生することが知られている。その原理を、材料・デバイス分析システムに応用した装置が、レーザテラヘルツエミッション顕微鏡（Laser Terahertz Emission Microscope：ＬＴＥＭ）として知られている。
【０００３】
上記技術を、例えば太陽電池に応用した場合、太陽電池内のサブピコ秒オーダーの内部電界の変化および光励起キャリアの振舞いを可視化することができ、太陽電池の変換効率向上のための情報を得ることができる（特許文献１）。
【０００４】
また、上記技術を、結晶Ｓｉ太陽電池などのモジュール評価にも応用可能である。すなわち、太陽電池の完成品や、不良品の検査・分析にも利用できる。近年、特に、メガソーラーなどにおける高システム電圧の印加と高温多湿などの環境条件により比較的短期間で出力が低下する現象（電圧誘起劣化、Potential Induced Degradation：ＰＩＤ）が知られている。ＰＩＤは、太陽電池表面のガラス内のナトリウムがイオン化することによる、空乏層の内部電界異常が原因と考えられているものの、十分な解明はなされておらず、さらなる原因究明が望まれている。
【０００５】
ここで、太陽電池モジュールについて、ＰＩＤなどの内部電界異常について検査する場合、非破壊で行うことが望ましい。従来の非破壊の検査方法としては、Ｉ−Ｖ特性評価、エレクトルミネセンス（Electro Luminescence：ＥＬ）法、フォトルミネセンス（Photo Luminescence：ＰＬ）法、レーザ光誘起電流（Laser Beam Induced Current：ＬＢＩＣ）計測などが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１７５４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の検査方法の場合、Ｉ−Ｖ特性評価、ＥＬ法、ＬＢＩＣ計測では電極を必要とするため、電極部を含む電気回路全体の影響を受ける。このため、電極部の劣化と半導体部の劣化の切り分けが困難であった。また、ＥＬ法およびＰＬ法においては、励起キャリアの輻射再結合の発光を検出するため、発光を伴わない現象の分析には不向きであり、また、定量的な評価が困難であった。
【０００８】
本発明は、半導体試料の内部電界に関する劣化・欠陥を定量的に検査し得る技術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】
【０００９】
上記の課題を解決するため、第１態様は、ｐ型半導体およびｎ型半導体を有する半導体試料を検査する検査装置であって、前記半導体試料を保持する保持部と、前記保持部に保持された前記半導体試料に所定波長の検査光を照射する検査光照射部と、前記半導体試料が前記検査光の照射に応じて放射する電磁波の強度を検出する電磁波検出部と、前記半導体試料が開放状態のときに放射する電磁波の開放強度と、前記半導体試料の基準である基準半導体試料が開放状態のときに放射する電磁波の開放基準強度との差分である開放差分を取得する差分取得部とを備える。
【００１０】
また、第２態様は、第１態様の検査装置であって、前記保持部に保持された前記半導体試料における前記ｐ型半導体および前記ｎ型半導体間の電気的接続を開放／短絡の間で切り替えることによって、前記半導体試料を開放状態および短絡状態とする開放／短絡回路部、をさらに備え、前記差分取得部は、前記半導体試料が短絡状態のときに前記検査光の照射に応じて放射する電磁波の短絡強度と、前記基準半導体試料が短絡状態のときに前記検査光の照射に応じて放射する電磁波の短絡基準強度との差分である短絡差分を取得する。
【００１１】
また、第３態様は、第２態様の検査装置であって、前記差分取得部は、前記開放差分と、前記短絡差分とを合算する。
【００１２】
また、第４態様は、第１態様から第３態様のいずれか１つの検査装置であって、前記検査光照射部は、パルス状の前記検査光を出射するレーザを有し、前記電磁波検出部は、パルス状の検出光を受光したときに前記電磁波の強度を検出する電磁波検出器と、前記検出光が前記電磁波検出器に到達する時間を、前記電磁波が前記電磁波検出器に到達する時間に対して相対的に遅延させる遅延部とを有する。
【００１３】
また、第５態様は、第１態様から第４態様のいずれか１つの検査装置であって、前記半導体試料の表面を前記検査光で走査する走査機構と、前記検査光で前記半導体試料の表面を走査したときに前記半導体試料の各部分が放射する電磁波の強度に基づいて画像を生成する画像生成部とを含む。
【００１４】
また、第６態様は、第２態様の検査装置であって、前記半導体試料の表面を前記検査光で走査する走査機構と、前記検査光で前記半導体試料の表面を走査したときに前記半導体試料の各部分が放射する電磁波の強度に基づいて画像を生成する画像生成部とを備え、前記開放／短絡回路部は、ｎ型半導体層およびｐ型半導体層の間の電気的接続を開放および短絡の間で切り替えるリレースイッチを備える。
【００１５】
また、第７態様は、第１態様から第６態様のいずれか１項の検査装置であって、前記半導体試料が、太陽電池モジュールである。
【００１６】
また、第８態様は、ｐ型半導体およびｎ型半導体を有する半導体試料を検査する検査装置であって、前記半導体試料を保持する保持部と、前記保持部に保持された前記半導体試料における前記ｐ型半導体および前記ｎ型半導体間の電気的接続を開放および短絡の間で切り替えることによって、前記半導体試料を開放状態および短絡状態とする開放／短絡回路部と、前記保持部に保持された前記半導体試料に所定波長の検査光を照射する検査光照射部と、前記半導体試料が前記検査光の照射に応じて放射する電磁波の強度を検出する電磁波検出部と、前記半導体試料が開放状態のときに前記検査光の照射に応じて放射する電磁波の開放強度と、前記半導体試料が短絡状態のときに前記検査光の照射に応じて放射する電磁波の短絡強度との差分を取得する差分取得部とを備える。
【００１７】
また、第９態様は、ｐ型半導体およびｎ型半導体を有する半導体試料を検査する検査方法であって、(a)前記半導体試料を保持部で保持する工程と、(b)前記保持部に保持された前記半導体試料に所定波長の検査光を照射する工程と、(c)前記半導体試料が前記検査光の照射に応じて放射する電磁波の強度を検出する工程と、(d)前記半導体試料が開放状態のときに放射する電磁波の開放強度と、前記半導体試料の基準である基準半導体試料が開放状態のときに放射する電磁波の開放基準強度との差分である開放差分を取得する工程とを含む。
【００１８】
また、第１０態様は、ｐ型半導体およびｎ型半導体を有する半導体試料を検査する検査方法であって、(a)前記半導体試料を保持部で保持する工程と、(b)前記保持部に保持された前記半導体試料における前記ｐ型半導体および前記ｎ型半導体間の電気的接続を開放および短絡の間で切り替えることによって、前記半導体試料を開放状態および短絡状態とする工程と、(c)前記保持部に保持された前記半導体試料に所定波長の検査光を照射する工程と、(d)前記半導体試料が前記検査光の照射に応じて放射する電磁波の強度を検出する工程と、(e)前記半導体試料が開放状態のときに前記検査光の照射に応じて放射する電磁波の開放強度と、前記半導体試料が短絡状態のときに前記検査光の照射に応じて放射する電磁波の短絡強度との差分を取得する工程とを含む。
【発明の効果】
【００１９】
第１態様から第７態様の検査装置によると、開放状態の半導体試料が放射する電磁波の開放強度は、主に、半導体試料の内部電界の大きさに依存し得る。このため、開放強度とその開放強度の基準である開放基準強度との差分を取得することによって、半導体試料における内部電界に関する劣化・欠陥を有効に検査し得る。
【００２０】
第２の態様の検査装置によると、短絡状態の半導体試料が放射する電磁波の短絡強度は、内部電界に殆ど依存しない。このため、短絡強度とその短絡強度の基準である短絡基準強度との差分を取得することによって、内部電界に関すること以外の劣化・欠陥を有効に検査し得る。
【００２１】
第３の態様の検査装置によると、開放差分と短絡差分とを合算することによって、半導体試料の総合的な劣化・欠陥を高感度に検出し得る。
【００２２】
第４態様の検査装置によると、パルス状の検査光を半導体試料に照射することによって、半導体試料がパルス状の電磁波を放射する。電磁波検出器に到達するパルス状の検出光に相対的な遅延を与えることによって、電磁波の検出タイミングを変更できる。これによって電磁波の強度を異なる位相毎に検出できるため、電磁波の時間波形の復元が可能となる。
【００２３】
第５態様の検査装置によると、半導体試料を検査光で走査することによって、半導体試料が放射する電磁波の強度を画像化できる。このため、開放強度の画像と、開放基準強度の画像から、差分を示す開放差分画像を生成することによって、内部電界に関する劣化・欠陥がある部分の特定、および、その劣化・欠陥を定量的に検査できる。
【００２４】
第６態様の検査装置によると、リレースイッチによって、半導体試料を開放状態および短絡状態を高速に切り替えることができる。これによって、検査で半導体試料の表面を走査するときに、各計測点で電磁波強度を計測する都度、半導体試料を開放状態および短絡状態の間で連続的に切り替えることができる。この場合、開放状態および短絡状態の半導体試料を検査光で別々に走査するときに比べて、走査時間を短縮し得る。
【００２５】
第７態様の検査装置によると、太陽電池モジュールの内部電界に関する異常を検査できる。特に、太陽電池の劣化現象として知られるＰＩＤ（Potential Induced Degradation）について、ＰＩＤ以外の異常と区別して検査し得る。
【００２６】
第８態様の検査装置によると、半導体試料における、内部電界の生じるｐ型半導体およびｎ型半導体の境界領域の劣化・欠陥の度合いに応じて、半導体試料が放射する電磁波の強度が変化し得る。内部電界に関する劣化・欠陥は、短絡強度には影響が小さく、開放強度に大きく影響する。このため、短絡強度と開放強度との差分を取得することによって、内部電界に関する劣化・欠陥を有効に検査し得る。
【００２７】
第９態様の検査方法によると、開放強度とその開放強度の基準である開放基準強度との差分を取得することによって、半導体試料における内部電界に関する劣化・欠陥を有効に検査し得る。
【００２８】
第１０態様の検査方法によると、短絡強度と開放強度との差分を取得することによって、内部電界に関する劣化・欠陥を有効に検査し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１実施形態の検査装置１００の概略構成図である。
【図２】太陽電池モジュール９を示す概略断面図である。
【図３】第１実施形態の制御部１６とその他の要素の接続関係を示すブロック図である。
【図４】太陽電池モジュール９のＰＩＤによるＩ−Ｖ特性の変化を示す図である。
【図５】ＰＩＤが起こっていない開放状態の太陽電池モジュール９のバンド構造を示す図である。
【図６】ＰＩＤの進行により開放電圧Ｖｏｃの低下が生じた、開放状態の太陽電池モジュール９のバンド構造を示す図である。
【図７】短絡状態の太陽電池モジュール９のバンド構造を示す図である。
【図８】検査パルス光ＬＰ１１の照射光量を決定する流れを示す図である。
【図９】短絡状態の基準太陽電池モジュール９Ｒから放射された電磁波ＬＴ１の時間波形ＴＷ１を示す図である。
【図１０】照射光量に応じた電磁波ＬＴ１の振幅強度特性を示す図である。
【図１１】第１実施形態のイメージング検査の流れを示す図である。
【図１２】照射光量の検査パルス光ＬＰ１１の照射に応じて基準太陽電池モジュール９Ｒが放射する電磁波ＬＴ１の時間波形ＴＷ１１，ＴＷ１２を示す図である。
【図１３】太陽電池モジュール９または基準太陽電池モジュール９Ｒを検査パルス光ＬＰ１１で走査する様子を示す図である。
【図１４】太陽電池モジュール９のＰＩＤの進行による電磁波強度の変化を示す図である。
【図１５】イメージング計測に基づいて、太陽電池モジュール９を分析する際に得られる画像を示す図である。
【図１６】第２実施形態の検査例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。図面においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数が誇張または簡略化して図示されている場合がある。
【００３１】
＜１．  第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の検査装置１００の概略構成図である。検査装置１００は、検査対象物である半導体試料（半導体デバイスまたはフォトデバイス）に対し、パルス光を照射し、該パルス光の照射に応じて検査対象物から放射される電磁波（例えば、周波数が０．１ＴＨｚ〜１０ＴＨｚのテラヘルツ波）を検出することによって、半導体試料の検査を行う。
【００３２】
本願において、半導体デバイスとは、半導体によりトランジスタ、集積回路（ＩＣやＬＳＩ）、抵抗またはコンデンサなどにより構成される電子装置をいう。また、フォトデバイスとは、フォトダイオード、ＣＭＯＳセンサ若しくはＣＣＤセンサなどのイメージセンサ、太陽電池またはＬＥＤなど、半導体の光電効果を利用する電子装置をいう。
【００３３】
以下では、半導体試料が、フォトデバイスの一種である板状の太陽電池モジュール９である場合について、具体的に説明する。なお、太陽電池モジュール９の表面９Ｓは、平面状に形成されているものとするが、曲面状などに形成されていてもよい。
【００３４】
図１に示すように、検査装置１００は、ステージ１１、検査光照射部１２、電磁波検出部１３、遅延部１４、ステージ移動機構１５および制御部１６を備える。
【００３５】
ステージ１１は、図示を省略する固定手段によって、太陽電池モジュール９をステージ１１上に固定して保持する。固定手段としては、太陽電池モジュール９を挟持する挟持具を利用したもの、粘着性シート、または、ステージ１１の表面に形成される吸着孔などが例示される。ただし、太陽電池モジュール９を保持できるのであれば、これら以外の固定手段が採用されてもよい。
【００３６】
検査光照射部１２は、パルス光を出射する光源として、フェムト秒レーザ１２１を備えている。フェムト秒レーザ１２１は、例えば、３００ｎｍ（ナノメートル）以上１．５μｍ（マイクロメートル）以下の可視光領域を含む波長のパルス光（パルス光ＬＰ１）を放射する。好適な例としては、中心波長が８００ｎｍ付近であり、周期が数ｋＨｚ〜数百ＭＨｚ、パルス幅が１０〜１５０フェムト秒程度の直線偏光のパルス光が、フェムト秒レーザから放射される。もちろん、その他の波長領域（例えば、青色波長（４５０〜４９５ｎｍ）、緑色波長（４９５〜５７０ｎｍ）の可視光波長）のパルス光が出射されるようにしてもよい。
【００３７】
フェムト秒レーザ１２１から出射されたパルス光ＬＰ１は、ハーフミラーＨＭ１によって、２つに分光される。分光された一方のパルス光（検査パルス光ＬＰ１１）は、太陽電池モジュール９へ導かれる。また、もう一方のパルス光（検出用パルス光ＬＰ２１）は、電磁波を検出する電磁波検出部１３の検出器１３１へと導かれる。検出用パルス光ＬＰ２１の光強度は、例えば５ｍＷ程度とされる。
【００３８】
検査パルス光ＬＰ１１は、パルス光は、光チョッパ１２３によって数ｋＨｚ（例えば、２ｋＨｚまたは４ｋＨｚ）の変調がかけられる。なお、変調素子として、ＡＯＭ（Acousto-Optic Modulator）などを用いてもよい。光チョッパ１２３によって変調された検査パルス光ＬＰ１１は、ガルバノミラー１２５を介して太陽電池モジュール９の表面に導かれる。
【００３９】
フェムト秒レーザ１２１が出射するパルス光ＬＰ１の光量は可変とされており、その光量の変更は制御部１６によって制御される。パルス光ＬＰ１の光量を変更することによって、太陽電池モジュール９に照射する検査パルス光ＬＰ１１の光量を変更できる。なお、フェムト秒レーザ１２１が出射するパルス光ＬＰ１の光量を変更する代わりに、パルス光ＬＰ１の光路上、あるいは、検査パルス光ＬＰ１１の光路上に、光量を変更する装置を配設してもよい。
【００４０】
ガルバノミラー１２５は、検査パルス光ＬＰ１１の光路を変更することによって、太陽電池モジュール９に対して予め設定された検査範囲内を検査パルス光ＬＰ１１で走査する。ガルバノミラー１２５は、ガルバノミラー駆動機構１２７によって駆動される。検査パルス光ＬＰ１１は、ガルバノミラー１２５によって、太陽電池モジュール９に対して、検査パルス光ＬＰ１１の光軸に垂直な２方向に走査しつつ照射される。ガルバノミラー１２５およびガルバノミラー駆動機構１２７は、走査機構の一例である。なお、ガルバノミラー１２５の代わりに、ポリゴンミラー、ピエゾミラー、音響光学素子などを用いることも可能である。
【００４１】
後述するステージ移動機構１５が、検査パルス光ＬＰ１１に対してステージ１１を移動させることによって、太陽電池モジュール９上の所定の検査範囲を検査パルス光ＬＰ１１で走査し得る。これに加えて、ガルバノミラー１２５を用いることによって、走査を効率的に行い得る。
【００４２】
太陽電池モジュール９の内部電界が存在する部位に、禁制帯幅を超えるエネルギーを持つ検査パルス光ＬＰ１１が照射されると、光励起キャリア（自由電子および自由正孔）が発生し、内部電場によって加速される。これにより、パルス状の電流が発生することとなり、それに応じて電磁波ＬＴ１が発生することとなる。内部電界は、例えばｐｎ接合部やショットキー接合部などに発生していることが知られている。
【００４３】
電磁波ＬＴ１は、内部電界の状態（強さや向きなど）に依存して発生する。つまり、ｐｎ接合やｐｎ接合に接続されている配線状況などに依存して、電磁波ＬＴ１が発生する。このため、電磁波ＬＴ１を検出することによって、太陽電池モジュール９の特性を検査できる。
【００４４】
太陽電池モジュール９が放射した電磁波ＬＴ１は、放物面鏡Ｍ１，Ｍ２において集光される。より詳細には、放物面鏡Ｍ１，Ｍ２は、検査パルス光ＬＰ１１が照射される表面９Ｓと同じ側に放射される電磁波ＬＴ１を集光する。そして、集光された電磁波ＬＴ１は、検出器１３１に入射する。
【００４５】
検出器１３１は、検出用パルス光ＬＰ２１が入射する光伝導アンテナで構成され得る。検出用パルス光ＬＰ２１は、光チョッパ１４５によって数ｋＨｚの変調がかけられる。
【００４６】
光伝導アンテナとしては、ダイポール型、ボウタイ型およびスパイラル型などが知られている。ダイポール型の光伝導アンテナは、光が入射したときに電子および正孔を生成する光伝導膜と、光伝導膜上に平行に形成された金属製の一対の平行伝送線（電極）とを備える。一対の平行伝送線各々の中央部には、内向きに延びてギャップを形成する出っ張り（アンテナ）が設けられている。また、一対の平行伝送線間には、電流計が設けられる。
【００４７】
アンテナ間のギャップに検出用パルス光ＬＰ２１を照射すると、光伝導膜において光励起キャリアが生成される。光励起キャリアが生成されても、電磁波ＬＴ１が入射していない状態では、ギャップ間に電位差が生じていないため、電流は発生しない。一方、電磁波ＬＴ１が検出用パルス光ＬＰ２１と重なるタイミングで入射すると、電磁波ＬＴ１の強度に比例した電位差がギャップ間に瞬時的に発生し、電流が瞬時的に発生する。この電流値は、図示しないロックインアンプやＡ／Ｄ変換回路などを介して適宜デジタル量に変換される。
【００４８】
このように、電磁波検出部１３は、光伝導アンテナを備えることにより、検出用パルス光ＬＰ２１の照射に応じて太陽電池モジュール９が放射する電磁波ＬＴ１の電界強度を検出する。なお、検出器１３１に、光伝導アンテナ以外の素子、例えば非線形光学結晶を適用し得る。
【００４９】
ハーフミラーＨＭ１から検出器１３１までの検出用パルス光ＬＰ２１の光路上には、遅延部１４が設けられている。遅延部１４は、検出用パルス光ＬＰ２１が検出器１３１に到達する時間を変更し得る。遅延部１４は、遅延ステージ１４１および遅延ステージ移動機構１４３を備えている。
【００５０】
遅延ステージ１４１は、検出用パルス光ＬＰ２１を入射方向に折り返させる折り返しミラー１０Ｍを備えている。遅延ステージ移動機構１４３は、制御部１６の制御に基づいて、検出用パルス光ＬＰ２１の入射方向に沿って遅延ステージ１４１を平行移動させる。遅延ステージ１４１が平行移動することによって、検出用パルス光ＬＰ２１の光路長が連続的に変更され得る。
【００５１】
遅延ステージ１４１は、電磁波ＬＴ１が検出器１３１に到達する時間と、検出用パルス光ＬＰ２１が検出器１３１へ到達する時間との時間差を変更する。つまり、遅延ステージ１４１により、検出用パルス光ＬＰ２１の光路長を変化させることによって、検出器１３１において電磁波ＬＴ１の電界強度を検出するタイミング（検出タイミングまたはサンプリングタイミング）が遅延される。
【００５２】
遅延ステージ１４１の代わりに、電気光学効果を起こす電気光学素子（結晶）（特開２００９−１７５１２７号公報など）を利用して、検出用パルス光ＬＰ２１に遅延を与えてもよい。また、検出用パルス光ＬＰ２１の光路長を変更する代わりに、検査パルス光ＬＰ１１の光路長、もしくは、太陽電池モジュール９が放射した電磁波ＬＴ１の光路長を変更してもよい。いずれの場合においても、検出用パルス光ＬＰ２１が検出器１３１に到達する時間を、電磁波ＬＴ１が検出器１３１に到達する時間に対して相対的に遅延できる。つまり、検出器１３１が、電磁波ＬＴ１の電場強度の検出タイミングを遅延できる。
【００５３】
ステージ移動機構１５は、ステージ１１を二次元平面内で移動させる装置であり、例えばＸ−Ｙテーブルなどで構成されている。ステージ移動機構１５は、ステージ１１に保持された太陽電池モジュール９を、検査光照射部１２に対して相対的に移動させる。検査装置１００は、ステージ移動機構１５によって、太陽電池モジュール９をその表面に平行な２次元平面内で任意の位置に移動させる。ステージ移動機構１５は、照射位置変更部の一例である。
【００５４】
図２は、太陽電池モジュール９を示す概略断面図である。なお、図２においては、太陽電池モジュール９を表面９Ｓに垂直な平面で切断したときの断面を示している。
【００５５】
太陽電池モジュール９は、表面電極９１と、ｎ型半導体層９４と、ｐ型半導体層９５と、裏面電極９７とを備える。ｎ型半導体層９４は、ｐ型半導体層９５の上側（表面９Ｓ側）に積層されており、ｎ型半導体層９４およびｐ型半導体層９５の接合部（ｐｎ接合部）に、空乏層９６が形成される。表面電極９１は、ｎ型半導体層９４の上面に形成されている。表面電極９１は、直線状に延びるバスバー電極部９１１と、そのバスバー電極部９１１から側方に延びる多数のフィンガー電極部９１３とを含む（図１３参照）。裏面電極９７は、ｐ型半導体層９５の下面に形成されている。
【００５６】
また、太陽電池モジュール９は、ｎ型半導体層９４の上面に設けられた表面電極９１を封止する封止材９８０と、その封止材９８０の上面を覆う表面保護材としての強化ガラス９８１とを備える。また、太陽電池モジュール９は、ｐ型半導体層９５の下面に設けられた裏面電極９７を封止する封止材９８２と、その封止材９８２の下面を覆う裏面保護部材としてのバックシート９８３とを備える。
【００５７】
ｎ型半導体層９４、ｐ型半導体層９５の材料は、特に限定されないが、例えば、シリコン（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ガリウムヒ素（ＧａＮ）、酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）などが挙げられる。
【００５８】
なお、図示を省略するが、太陽電池モジュール９のｎ型半導体層９４の上面には、反射防止膜などが設けられ得る。また、ｎ型半導体層９４とｐ型半導体層９５との間に、真性半導体層が挟み込まれていてもよい。
【００５９】
図２に示すように、検査装置１００は、ｎ型半導体層９４とｐ型半導体層９５との間の電気的接続を開放／短絡の間で切り替える開放／短絡回路９００を備える。開放／短絡回路９００は、電線９０２と、電線９０２上に設けられたリレースイッチ９０４とを備える。
【００６０】
電線９０２は、一端がｎ型半導体層９４の上面に形成された表面電極９１に接続され、他端がｐ型半導体層９５の下面に形成された裏面電極９７に接続される。電線９０２は、表面電極９１と裏面電極９７とを電気的に接続する導体である。なお、図２においては、図示の都合上、電線９０２は、封止材９８０，９８２内部を通って表面電極９１（フィンガー電極部９１３）および裏面電極９７に接続されるように描かれている。しかしながら、電線９０２は、表面電極９１および裏面電極９７各々における、封止材９８０，９８２から外部に引き出された導体部分に接続されてもよい。
【００６１】
リレースイッチ９０４は、制御部１６からの制御信号に基づいて、電線９０２を開閉することにより、太陽電池モジュール９を開放状態および短絡状態の間で切り替える。リレースイッチ９０４の代わりに、半導体スイッチなどを利用し得る。
【００６２】
図１に示すように、検査装置１００は、太陽電池モジュール９に対して、検査時に逆バイアス電圧を印加する逆バイアス電圧印加回路９９を備える。逆バイアス電圧印加回路９９は、太陽電池モジュール９の表面電極９１および裏面電極９７に接続される。逆バイアス電圧印加回路９９は、ｐ型半導体層９５に負電圧を印加し、ｎ型半導体層９４に正電圧を印加する（逆方向バイアスをかける）。
【００６３】
逆バイアス電圧印加回路９９が太陽電池モジュール９に逆方向バイアスをかけると、ｎ型半導体層９４およびｐ型半導体層９５の各領域で多数キャリアが不足し、接合部付近の空乏層９６がさらに大きくなり、内部電界が強まる。これによって、太陽電池モジュール９が放射する電磁波ＬＴ１の強度が大きくなる。したがって、電磁波検出部１３の電磁波ＬＴ１の検出感度を向上できる。
【００６４】
逆バイアス電圧印加回路９９が印加する電圧の大きさを可変としてもよい。また、逆バイアス電圧印加回路９９は、制御部１６によって制御されるようにするとよい。なお、逆バイアス電圧印加回路９９は、必須の構成ではなく、省略することも可能である。
【００６５】
＜制御部１６＞
図３は、第１実施形態の制御部１６とその他の要素の接続関係を示すブロック図である。制御部１６のハードウェアとしての構成は、一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部１６は、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭ、及び、制御用アプリケーションを備える。
【００６６】
図２に示すように、制御部１６は、フェムト秒レーザ１２１、検出器１３１、遅延ステージ移動機構１４３、ステージ移動機構１５、ガルバノミラー駆動機構１２７、開放／短絡回路９００および逆バイアス電圧印加回路９９に接続されており、これらの各要素の動作を制御したり、あるいは、これらの各要素からデータを受け取ったりする。
【００６７】
また、制御部１６は、画像生成部２１、時間波形復元部２３および差分取得部２５に接続されている。画像生成部２１、時間波形復元部２３および差分取得部２５は、制御部１６が備えるＣＰＵによって実現される機能としてもよいし、専用の回路によってハードウェア的に実現されてもよい。
【００６８】
画像生成部２１は、太陽電池モジュール９の各計測点が検査パルス光ＬＰ１１に応じて放射した電磁波ＬＴ１の強度を視覚化した電界強度画像を生成する。この電界強度画像においては、電界強度の相違が、例えば、異なる色または異なる模様などで視覚的に表現される。
【００６９】
時間波形復元部２３は、検出器１３１にて検出される電場強度に基づいて、太陽電池モジュール９が放射する電磁波ＬＴ１の時間波形を復元する。具体的には、遅延ステージ１４１を移動させることによって、検出用パルス光ＬＰ２１が検出器１３１に到達する時間を変更する。これによって、検出器１３１が電磁波ＬＴ１を検出するタイミングが変更される。すなわち、電磁波ＬＴ１について、異なる位相毎の電界強度が検出されることとなる。時間波形復元部２３は、このようにして検出された異なる位相毎の電界強度を、時間軸に沿ってプロットすることによって、電磁波ＬＴ１の時間波形を復元する。
【００７０】
差分取得部２５は、短絡状態および開放状態の各状態で太陽電池モジュール９が放射する電磁波ＬＴ１の強度の差分を取得する。後述するように、画像生成部２１は、開放状態または短絡状態各々の太陽電池モジュール９が放射する電磁波の強度と、基準の電磁波の強度との差分を取得する。この基準の電磁波の強度は、基準太陽電池モジュール９Ｒが放射する電磁波の強度（基準強度）である。ここで、基準太陽電池モジュール９Ｒは、図２に示す検査対象である太陽電池モジュール９と同一の構造を有しており、その太陽電池モジュール９を検査する上で基準となる半導体試料（基準半導体試料）である。ここでは、基準太陽電池モジュール９Ｒは、予め所定の検査（ＥＬ法、ＬＰ法、ＬＢＩＣ計測または電磁波ＬＴ１の計測など）によって、ＰＩＤによる劣化が起こっていないことが確認された未劣化の（あるいはそれに等価な）太陽電池モジュール９としている。ただし、基準太陽電池モジュール９Ｒが未劣化の太陽電池モジュール９であることは必須ではない。
【００７１】
制御部１６には、モニター１７および操作入力部１８が接続されている。モニター１７は、液晶ディスプレイなどの表示装置であり、オペレータに対して各種画像情報を表示する。モニター１７には、カメラ２０などで撮影された太陽電池モジュール９の表面９Ｓの画像、太陽電池モジュール９が放射した電磁波ＬＴ１の計測結果、時間波形復元部２３が復元した電磁波ＬＴ１の時間波形、画像生成部２１が生成した画像などが適宜表示される。
【００７２】
また、モニター１７には、検査条件を設定するために必要なＧＵＩ（Graphical User Interface）画面を表示する。検査条件としては、例えば、計測用プローブ光を照射する太陽電池モジュール９上の位置（検査位置）、または、検査パルス光ＬＰ１１で太陽電池モジュール９の表面を走査する範囲（検査エリア）、その走査における照射ピッチなどが想定され得る。また、検査条件として、検査パルス光ＬＰ１１のフォーカス位置（太陽電池モジュール９の表面９Ｓに垂直な方向の位置）、ビーム径、光量などが想定され得る。さらに、検査条件として、電磁波検出部１３が備えるロックインアンプの時定数、積算時間などが想定され得る。
【００７３】
操作入力部１８は、マウスおよびキーボードなどの各種入力デバイスで構成され得る。オペレータは操作入力部１８を介して所定の操作入力を行うことにより、制御部１６に対して命令を行う。なお、モニター１７がタッチパネルとして構成されてもよく、この場合には、モニター１７が操作入力部１８として機能し得る。
【００７４】
カメラ２０は、例えば、太陽電池モジュール９の表面９Ｓ上における、検査パルス光ＬＰ１１の照射位置の特定に利用され得る。
【００７５】
制御部１６には、各種データが格納される記憶部３１が接続されている。記憶部３１は、ハードディスクなどの固定ディスクの他、可搬メディア（例えば磁気メディア、光ディスクメディアまたは半導体メモリなど）、または主記憶メモリなどで構成されていてもよい。また、制御部１６と記憶部３１とは、ネットワーク回線を介して接続されていてもよい。
【００７６】
＜太陽電池モジュール９の劣化＞
次に、図４〜図７を参照しつつ、太陽電池モジュール９の劣化について説明する。
【００７７】
図４は、太陽電池モジュール９のＰＩＤ（Potential Induced Degradation）によるＩ−Ｖ特性の変化を示す図である。図４中、横軸は電圧であり、縦軸は電流を示している。また、ＩＶカーブ１Ｃは、ＰＩＤが起こっていない太陽電池モジュール９のＩ−Ｖ特性を示しており、ＩＶカーブ２Ｃ，３Ｃ，４Ｃは、この順にＰＩＤによる劣化が進んだ太陽電池モジュール９のＩ−Ｖ特性を示している。すなわち、ＩＶカーブ４Ｃが最も劣化が進んだ太陽電池モジュール９のＩ−Ｖ特性を示している。
【００７８】
図４に示すように、太陽電池モジュール９のＰＩＤが進むと、最大出力Ｐｍａｘの低下、開放電圧Ｖｏｃの低下が顕著に起こる。また、太陽電池モジュール９のＰＩＤが進むと、並列抵抗Ｒｓｈの低下も顕著に起こる。
【００７９】
より詳細には、ＩＶカーブ１Ｃが示す状態の短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃ、および、並列抵抗Ｒｓｈは、初期状態である。この状態からＰＩＤが進むと、ＩＶカーブ２Ｃが示すように、短絡電流Ｉｓｃはほぼ維持されるが、開放電圧Ｖｏｃは減少し、並列抵抗Ｒｓｈは大幅に減少する。さらにＰＩＤが進むと、ＩＶカーブ３Ｃが示すように、短絡電流Ｉｓｃが少し減少し、開放電圧Ｖｏｃおよび並列抵抗Ｒｓｈが大幅に減少する。さらにＰＩＤが進むと、ＩＶカーブ４Ｃが示すように、短絡電流Ｉｓｃ、開放電圧Ｖｏｃおよび並列抵抗Ｒｓｈが大幅に減少する。
【００８０】
図５は、ＰＩＤが起こっていない開放状態の太陽電池モジュール９のバンド構造を示す図である。図５に示すように、バンドの電位差は、開放電圧Ｖｏｃと、内蔵電位Ｖｄを用いると、Ｖｄ−Ｖｏｃで表される。太陽電池モジュール９が放射する電磁波ＬＴ１（テラヘルツ波）は、空乏層９６に発生する内部電界、すなわち、バンドの電位差Ｖｄ−Ｖｏｃを反映する値となる。
【００８１】
図５に示すｈνは、太陽電池モジュール９に照射される光のエネルギーである。開放電圧Ｖｏｃは光照射による光起電力の電位であり、内蔵電位Ｖｄは、半導体材料（ｎ型半導体層９４およびｐ型半導体層９５）の接合面でキャリア密度差による拡散とドリフトが釣り合い、各々のフェルミ準位が一致したときの電位（図７参照）である。
【００８２】
図６は、ＰＩＤの進行により開放電圧Ｖｏｃの低下が生じた、開放状態の太陽電池モジュール９のバンド構造を示す図である。図６に示すように、開放電圧Ｖｏｃが低下することによって、バンドの電位差（Ｖｄ−Ｖｏｃ）が増加することとなる。したがって、検査パルス光ＬＰ１１を照射したときに太陽電池モジュール９が放射する電磁波ＬＴ１の強度は、ＰＩＤが起こっていないときよりも増加することとなる。したがって、電磁波ＬＴ１の強度の増加を検出することによって、ＰＩＤの進行（内部電界に関する異常）を検出し得る。
【００８３】
太陽電池モジュール９の電磁波ＬＴ１の増加を検出するためには、未劣化の太陽電池モジュール９である基準太陽電池モジュール９Ｒ（基準半導体試料）が放射する電磁波ＬＴ１の強度と比較するとよい。この基準太陽電池モジュール９Ｒは、検査対象の太陽電池モジュール９の基準であって、予め所定の検査（ＥＬ法、ＬＰ法、ＬＢＩＣ計測または電磁波ＬＴ１の計測など）によってＰＩＤによる劣化が起こっていないことが確認された（あるいはそれに等価な）太陽電池モジュール９とするとよい。
【００８４】
図７は、短絡状態の太陽電池モジュール９のバンド構造を示す図である。図７に示すように、短絡状態では、開放電圧Ｖｏｃはゼロとなる。このため、内蔵電位Ｖｄが支配的なバンドの電位差となる。短絡状態の太陽電池モジュール９が放射する電磁波ＬＴ１の強度には、ＰＩＤによる開放電圧Ｖｏｃの低下が関与しない。したがって、短絡状態の太陽電池モジュール９が放射する電磁波ＬＴ１の強度の減少を計測することによって、太陽電池モジュール９のＰＩＤ以外の劣化・欠陥（例えば、表面電極９１（特に、フィンガー電極部９１３）の浮きや断線または細線化など）を検出し得る。
【００８５】
＜太陽電池モジュール９の検査＞
次に、検査装置１００が実行する太陽電池モジュール９の検査について説明する。なお、以下に説明する各工程は、特に断らない限り、検査装置１００の各要素が制御部１６の制御下で動作することにより行われるものとする。
【００８６】
＜検査パルス光ＬＰ１１の光量設定＞
検査装置１００において実施される検査では、検査パルス光ＬＰ１１を太陽電池モジュール９（または基準太陽電池モジュール９Ｒ）に照射し、その照射に応じて放射される電磁波ＬＴ１が検出器１３１によって検出される。ここで、電磁波ＬＴ１の強度が低いと、ノイズなどの影響により検出器１３１にて検出が困難となる。このため、一定強度を超える電磁波ＬＴ１を放射させる検査パルス光ＬＰ１１を、太陽電池モジュール９（または基準太陽電池モジュール９Ｒ）に照射することが望ましい。一方で、検査パルス光ＬＰ１１の光量を大きくすると、電磁波ＬＴ１は増加するものの、光量があるレベルを超えると、電磁波ＬＴ１の強度が飽和し減少に転じ得る（図１０参照）。そこで、ここでは、太陽電池モジュール９を適正に検査する上で、適正な検査パルス光ＬＰ１１の適正な光量が決定される。
【００８７】
図８は、検査パルス光ＬＰ１１の照射光量を決定する流れを示す図である。検査パルス光ＬＰ１１の光量設定のため、未劣化の基準太陽電池モジュール９Ｒがステージ１１に設置される（ステップＳ１）。
【００８８】
続いて、短絡状態の基準太陽電池モジュール９Ｒが放射する電磁波ＬＴ１の時間波形が復元される（ステップＳ２）。具体的に、ステップＳ２では、検査パルス光ＬＰ１１について、基準太陽電池モジュール９Ｒに対する照射位置、フォーカス位置およびビーム径などが適宜調整される。そして、開放／短絡回路９００により短絡状態とされた基準太陽電池モジュール９Ｒに対して、標準光量の検査パルス光ＬＰ１１が照射される。この標準光量は、短絡状態の基準太陽電池モジュール９Ｒに検査パルス光ＬＰ１１を照射した場合に、電磁波検出部１３において十分に検出可能な電磁波ＬＴ１が放射されるときの、その検査パルス光ＬＰ１１の光量とされる。
【００８９】
ステップＳ２では、標準光量の検査パルス光ＬＰ１１の照射に応じて基準太陽電池モジュール９Ｒが放射する電磁波ＬＴ１の強度を、検出器１３１が検出する。このとき、遅延部１４が、検出用パルス光ＬＰ２１に遅延を与えることによって、検出器１３１が電磁波ＬＴ１の異なる位相毎の強度を検出する。時間波形復元部２３は、検出された強度に基づいて、短絡状態の基準太陽電池モジュール９Ｒが放射した電磁波ＬＴ１の時間波形を復元する。図９は、短絡状態の基準太陽電池モジュール９Ｒから放射された電磁波ＬＴ１の時間波形ＴＷ１を示す図である。図９において、横軸は時間（遅延時間）を示しており、縦軸は電界強度を示している。
【００９０】
続いて、短絡状態の基準太陽電池モジュール９Ｒについて、検査パルス光ＬＰ１１の光量に対する電磁波ＬＴ１の振幅強度特性が計測される（ステップＳ３）。具体的には、検査パルス光ＬＰ１１の光量を変更しつつ、短絡状態の基準太陽電池モジュール９Ｒが放射する電磁波ＬＴ１の振幅強度が計測される。電磁波ＬＴ１の振幅強度を計測するため、検出器１３１が電磁波ＬＴ１の最大強度を検出し得るように、遅延部１４が検出用パルス光ＬＰ２１に与える遅延時間が固定される。より具体的には、ステップＳ２において図９に示す時間波形ＴＷ１が復元された場合、時間波形ＴＷ１がピーク（最大）をとる時間ｔ１に、遅延時間が固定される。このように遅延時間を固定することによって、基準太陽電池モジュール９Ｒが放射する電磁波ＬＴ１の最大強度（すなわち、振幅強度）を検出し得る。これにより、ノイズなどの影響により電磁波ＬＴ１が検出不能となることを低減できる。
【００９１】
続いて、開放状態の基準太陽電池モジュール９Ｒが放射する電磁波ＬＴ１の時間波形が復元される（ステップＳ４）。ステップＳ４は、開放／短絡回路９００によって基準太陽電池モジュール９Ｒが開放状態とされる点以外は、ステップＳ２と同様である。具体的には、標準光量の検査パルス光ＬＰ１１を基準太陽電池モジュール９Ｒに照射し、基準太陽電池モジュール９Ｒが放射する電磁波ＬＴ１の計測が行われる。この標準光量は、開放状態の基準太陽電池モジュール９Ｒに検査パルス光ＬＰ１１を照射した場合に、検出器１３１にて十分に検出可能な電磁波ＬＴ１が放射されるときの、その検査パルス光ＬＰ１１の光量とされる。このような標準光量の検査パルス光ＬＰ１１の照射によって基準太陽電池モジュール９Ｒが放射した電磁波ＬＴ１の時間波形が、時間波形復元部２３によって復元される。
【００９２】
続いて、開放状態の基準太陽電池モジュール９Ｒについて、検査パルス光ＬＰ１１の光量に対する電磁波ＬＴ１の振幅強度特性が計測される（ステップＳ５）。具体的に、ステップＳ５では、ステップＳ３と同様に、遅延部１４が検出用パルス光ＬＰ２１に与える遅延時間が、ステップＳ４にて復元された時間波形がピークをとる時間に固定される。そして、異なる光量の検査パルス光ＬＰ１１を開放状態の基準太陽電池モジュール９Ｒに照射したときに、基準太陽電池モジュール９Ｒが放射する電磁波ＬＴ１の強度各々が、電磁波検出部１３によって計測される。
【００９３】
続いて、ステップＳ３およびステップＳ５で計測された振幅強度特性に基づいて、太陽電池モジュール９を検査するために適正な検査パルス光ＬＰ１１の照射光量が決定される（ステップＳ６）。この照射光量の決定について、図１０を参照しつつ説明する。
【００９４】
図１０は、照射光量に応じた電磁波ＬＴ１の振幅強度特性を示す図である。図１０中、横軸は照射光量を示し、縦軸は振幅強度を示す。また、図１０中、特性線１１ＣはステップＳ３にて計測された短絡状態の基準太陽電池モジュール９Ｒの特性を示しており、特性線１２ＣはステップＳ５にて計測された開放状態の基準太陽電池モジュール９Ｒの特性を示している。
【００９５】
特性線１１Ｃ，１２Ｃが示すように、照射光量の増加に応じて電磁波ＬＴ１の振幅強度は増加するものの、照射光量がある一定レベルを超えると電磁波ＬＴ１の振幅強度は減少に転じる。また、基準太陽電池モジュール９Ｒが放射する電磁波ＬＴ１の振幅強度は、短絡状態（特性線１１Ｃ）よりも開放状態（特性線１２Ｃ）の方が小さい。太陽電池モジュール９を検査するために照射される検査パルス光ＬＰ１１の照射光量は、開放状態についての特性線Ｃ１２が極大になるときの光量Ｑｍａｘよりも小さい光量Ｑ１に設定される。
【００９６】
なお、図１０においては、ＰＩＤが進んだ太陽電池モジュール９の特性線１３Ｃ，１４Ｃを図示している。特性線１３Ｃは短絡状態の太陽電池モジュール９の特性を示し、特性線１４Ｃは開放状態の太陽電池モジュール９の特性を示している。
【００９７】
特性線１４Ｃが示すように、ＰＩＤが進むにつれて電磁波ＬＴ１の強度が大きくなり得る。また、特性線１３Ｃが示すように、ＰＩＤが進むにつれて電磁波ＬＴ１の強度が僅かに小さくなる。そこで、基準太陽電池モジュール９Ｒを用いて照射光量を設定することによって、太陽電池モジュール９のＰＩＤの進行の大小にかかわらず、検出器１３１にて検出し得る強度の電磁波ＬＴ１を太陽電池モジュール９から放射させ得る。
【００９８】
なお、基準太陽電池モジュール９Ｒ（または太陽電池モジュール９）は、開放状態のときのほうが、短絡状態のときよりも、放射する電磁波ＬＴ１が小さい。このため、開放状態の基準太陽電池モジュール９Ｒが放射する電磁波ＬＴ１の時間波形のみを復元して、適正光量を決定してもよい。すなわち、ステップＳ２，Ｓ３の短絡状態の基準太陽電池モジュール９Ｒについての電磁波ＬＴ１の計測を省略してもよい。
【００９９】
＜太陽電池モジュール９のイメージング検査＞
検査パルス光ＬＰ１１の照射光量が設定されると、イメージング検査が行われる。イメージング検査では、太陽電池モジュール９およびその基準である基準太陽電池モジュール９Ｒについて、各計測点で放射された電磁波ＬＴ１の強度が画像化される（イメージング）。そして、生成された画像を利用して、検査対象の太陽電池モジュール９のＰＩＤの有無やその進行度合い、あるいは、ＰＩＤ以外の劣化・欠陥などが検査される。
【０１００】
図１１は、第１実施形態のイメージング検査の流れを示す図である。ここではまず、未劣化の基準太陽電池モジュール９Ｒについてのイメージング計測が行われ（ステップＳ１１〜ステップＳ１５）、次いで、検査対象の太陽電池モジュール９についてイメージング計測が行われる（ステップＳ１６〜ステップＳ１７）。そして、それらの計測結果に基づく画像（電磁波強度画像）が生成され（ステップＳ１８）、太陽電池モジュール９のＰＩＤに関する分析が行われる（ステップＳ１９）。
【０１０１】
＜基準太陽電池モジュール９Ｒのイメージング計測＞
まず、基準太陽電池モジュール９Ｒのイメージング計測を行うため、基準太陽電池モジュール９Ｒがステージ１１に保持される（ステップＳ１１）。
【０１０２】
次に、基準太陽電池モジュール９Ｒが検査パルス光ＬＰ１１の照射に応じて放射する電磁波ＬＴ１の時間波形が復元される（ステップＳ１２）。このときに照射される検査パルス光ＬＰ１１の光量は、図８に示す処理で設定された照射光量とされる。また、太陽電池モジュール９は、開放／短絡回路９００によって、短絡状態とされる。なお、太陽電池モジュール９は開放状態とされていてもよい。
【０１０３】
図１２は、照射光量の検査パルス光ＬＰ１１の照射に応じて基準太陽電池モジュール９Ｒが放射する電磁波ＬＴ１の時間波形ＴＷ１１，ＴＷ１２を示す図である。図１２中、横軸は時間（遅延時間）を示し、縦軸は電磁波強度を示している。時間波形ＴＷ１１は短絡状態の電磁波ＬＴ１のものであり、時間波形ＴＷ１２の電磁波ＬＴ１のものである。ステップＳ１２において、基準太陽電池モジュール９Ｒを短絡状態としたときには時間波形ＴＷ１１が取得され、基準太陽電池モジュール９Ｒを開放状態としたときには時間波形ＴＷ１２が取得される。
【０１０４】
イメージング計測用の遅延時間（遅延部１４が検出用パルス光ＬＰ２１に与える遅延時間）の設定が行われる（ステップＳ１３）。イメージング計測では、多数の計測点について電磁波ＬＴ１を計測する。そこで、計測時間を短くするため、遅延時間（すなわち、検出器１３１の検出タイミング）が固定されて行われる。このイメージング計測用の遅延時間は、できるだけ強度の大きい電磁波ＬＴ１を検出できる遅延時間に設定されることが望ましい。ここでは、ステップＳ１２で復元された時間波形において、電磁波強度がピークとなるときの遅延時間が、イメージング計測用の遅延時間に設定される。例えば、ステップＳ１２において、図１２に示す時間波形ＴＷ１１（または時間波形ＴＷ１２）が取得された場合、時間ｔ１１において電磁波強度がピークを取る。このため、この時間ｔ１１が、遅延時間に設定される。
【０１０５】
続いて、イメージング計測の条件設定が行われる（ステップＳ１４）。具体的に、電磁波ＬＴ１を計測する計測エリア、計測ピッチ（計測点の間隔）、電磁波検出部１３のロックインアンプの時定数・積算時間などが挙げられる。イメージング計測の条件設定は、オペレータが操作入力部１８を介してパラメータの入力操作または変更操作を行うことにより実行され得る。計測ピッチは、例えば１００μｍ以下（例えば、２０〜３０μｍ）とするとよい。また、基準太陽電池モジュール９Ｒにおいてイメージング計測を行う計測エリアは、太陽電池モジュール９で検査すべきエリアに対応する位置とされる。
【０１０６】
続いて、イメージング計測が行われる（ステップＳ１５）。ステップＳ１５では、具体的には、基準太陽電池モジュール９Ｒの表面９Ｓのうち、ステップＳ１４で設定された計測エリアを、ステップＳ６で決定された照射光量の検査パルス光ＬＰ１１で走査する。このとき、ステップＳ１４で設定された計測ピッチで決定される、計測エリア内の複数の計測点各々に検査パルス光ＬＰ１１を照射し、各計測点から放射される電磁波ＬＴ１が計測される。
【０１０７】
図１３は、太陽電池モジュール９または基準太陽電池モジュール９Ｒを検査パルス光ＬＰ１１で走査する様子を示す図である。図１３に示すように、太陽電池モジュール９および基準太陽電池モジュール９Ｒの表面９Ｓには、縦方向（ｙ軸方向）に延びるバスバー電極部９１１と、該バスバー電極部９１１から横方向（ｘ軸方向）に延びる複数のフィンガー電極部９１３とが設けられている。
【０１０８】
図１３に示すように、検査パルス光ＬＰ１１は、スポット状の照射範囲（スポットＳＰ１１）に照射される。イメージング計測では、検査パルス光ＬＰ１１のスポットＳＰ１１を、計測エリアをなぞるようにｘ軸方向（フィンガー電極部９１３の延びる方向）に沿って往復に移動させるとよい。また、ｘ軸方向ではなく、ｙ軸方向に沿ってスポットＳＰ１１を移動させてもよい。また、フィンガー電極部９１３などの電極部が、検査パルス光ＬＰ１１を通過しない素材で形成されている場合、電磁波ＬＴ１が殆ど発生しない。このため、電極部にスポットＳＰ１１が重ならないように、計測点が設定されてもよい。例えば、電極部がＩＴＯ（酸化インジウムスズ）などで形成された透明性電極である場合には、電極部上にも計測点が設定され得る。
【０１０９】
イメージング計測では、各計測点に検査パルス光ＬＰ１１を照射する際、開放／短絡回路９００のリレースイッチ９０４が制御されることによって、基準太陽電池モジュール９Ｒが短絡状態および開放状態の間で連続的に切替えられる。これによって、計測エリアを検査パルス光ＬＰ１１で１回走査する間に、短絡状態および開放状態各々の電磁波ＬＴ１を連続的に計測できる。この場合、短絡状態および開放状態各々について個別に走査するときに比べて、計測時間を短縮し得る。ただし、短絡状態および開放状態各々についての走査が別々に行われてもよい。
【０１１０】
図１１に戻って、基準太陽電池モジュール９Ｒについてのイメージング計測が完了すると、検査対象の太陽電池モジュール９のイメージング計測が行われる。具体的には、基準太陽電池モジュール９Ｒがステージ１１から搬出され、代わりに検査対象の太陽電池モジュール９がステージ１１に設置される（ステップＳ１６）。そして、太陽電池モジュール９のイメージング計測が行われる（ステップＳ１７）。ステップＳ１７のイメージング計測は、ステップＳ１５で行われるイメージング計測と同様であるため、詳細な説明を省略する。また、ステップＳ１７のイメージング計測は、ステップＳ１４で設定された条件と同一の条件で行われるとよい。
【０１１１】
続いて、基準太陽電池モジュール９Ｒおよび基準太陽電池モジュール９Ｒのイメージング計測結果に基づき、画像生成部２１が電磁波強度画像を生成する（ステップＳ１８）。具体的には、ステップＳ１５における短絡状態の基準太陽電池モジュール９Ｒのイメージング計測結果に基づき、各計測点で放射された電磁波ＬＴ１の強度（以下、「短絡基準強度」とも称する。）を示す短絡基準強度画像が生成される。また、ステップＳ１５における開放状態の基準太陽電池モジュール９Ｒのイメージング計測に基づき、各計測点で放射された電磁波ＬＴ１の強度（以下、「開放基準強度」とも称する。）を示す開放基準強度画像が生成される。
【０１１２】
さらに、ステップＳ１７における短絡状態の太陽電池モジュール９のイメージング計測結果に基づき、各計測点で放射された電磁波ＬＴ１の強度（以下、「短絡強度」とも称する。）を示す短絡強度画像が生成される。また、ステップＳ１７における開放状態の太陽電池モジュール９のイメージング計測に基づき、各計測点で放射された電磁波ＬＴ１の強度（以下、「開放強度」とも称する。）を示す開放強度画像が生成される。
【０１１３】
ステップＳ１８にて生成された各画像を用いて、検査対象である太陽電池モジュール９の分析が行われる（ステップＳ１９）。この分析の詳細については、図１４および図１５を参照しつつ説明する。
【０１１４】
＜太陽電池モジュール９の分析＞
また、図１４は、太陽電池モジュール９のＰＩＤの進行による電磁波強度の変化を示す図である。図１４中、横軸はＰＩＤの進行度（出力低下率）を示しており、縦軸は電磁波強度（振幅強度）を示している。図１５は、イメージング計測に基づいて、太陽電池モジュール９を分析する際に得られる画像を示す図である。
【０１１５】
図１４中、線２１Ｃは短絡状態の太陽電池モジュール９から放射された電磁波ＬＴ１の強度（短絡強度）を示しており、線２２Ｃは開放状態で放射される電磁波の強度（開放強度）を示している。
【０１１６】
線２２Ｃに着目すると、ＰＩＤの進行に応じて放射する電磁波ＬＴ１の強度（開放強度）が大きくなっている。これは、図４〜図７にて説明したように、開放状態の太陽電池モジュール９ではバンドの電位差がＰＩＤによる内部電界の低下の影響を大きく受けるためと考えられる。このことから、開放強度の初期値との相違量を検出することによって、ＰＩＤの進行度を検出し得る。
【０１１７】
開放強度の初期値との相違量は、実際に計測された太陽電池モジュール９の開放強度から、初期値、すなわち、未劣化である基準太陽電池モジュール９Ｒの開放基準強度を差し引くことによって得られる差分値（以下、「開放差分」とも称する。）とし得る。この開放差分は、図１４中、領域１１Ａに相当する。そこで、ステップＳ１９では、図１５に示すように、画像生成部２１が、イメージング計測に基づいて生成した開放強度画像４１から、開放基準強度画像４１Ｓを差し引く。これによって、太陽電池モジュール９における各計測点の開放差分を示す開放差分画像４１Ｄが取得される。この開放差分画像４１Ｄを分析することによって、太陽電池モジュール９の計測エリア内において、ＰＩＤが進行している部位、および、その部位におけるＰＩＤの進行度合いを検出し得る。したがって、太陽電池モジュール９における内部電界に関する劣化・欠陥の度合いを定量的に検査し得る。
【０１１８】
図１４に戻って、線２１Ｃに着目すると、短絡状態では、ＰＩＤの進行に関わらず、電磁波ＬＴ１の強度の変化は小さい。これは、図７において説明したように、短絡状態の太陽電池モジュール９ではバンドの電位差がＰＩＤによる内部電界の低下の影響を殆ど受けないため、と考えられる。このため、太陽電池モジュール９において、短絡強度の変化は、ＰＩＤ以外の劣化・欠陥（例えば、電極部の劣化・欠陥）が主な原因と考えられる。
【０１１９】
短絡強度の初期値との相違量は、実際に計測された太陽電池モジュール９の短絡強度から、初期値、すなわち、未劣化である基準太陽電池モジュール９Ｒの短絡基準強度を差し引ことによって得られる差分値（以下、「短絡差分」とも称する）とし得る。短絡差分は、図１４中、領域１２Ａに相当する。そこで、ステップＳ１９では、図１５に示すように、画像生成部２１が、イメージング計測から得られた短絡強度画像４３から、短絡基準強度画像４３Ｓを差し引く。これによって、各計測点における短絡差分を示す短絡差分画像４３Ｄが生成される。この短絡差分画像４３Ｄを分析することによって、太陽電池モジュール９の計測エリアにおいて、ＰＩＤ以外の劣化・欠陥（例えば、電極部の劣化・欠陥）が発生している部位、および、その部位における劣化・欠陥の進行度合いを検出し得る。すなわち、太陽電池モジュール９の内部電界に関すること以外の劣化・欠陥を定量的に検査し得る。
【０１２０】
また、ＰＩＤによる劣化・欠陥を示し得る開放差分と、ＰＩＤ以外の劣化・欠陥を示し得る短絡差分とを合算することによって、太陽電池モジュール９の総合的な劣化・欠陥を高感度で検出し得る。そこで、ステップＳ１９では、図１５に示すように、画像生成部２１は、開放差分画像４１Ｄが示す開放差分と短絡差分画像４３Ｄが示す短絡差分とを合算することによって、合算画像４５Ｄを生成する。なお、電極部の劣化・欠陥などがある場合、短絡強度は初期値である短絡基準強度よりも小さくなり得る。したがって、短絡強度から短絡基準強度を差し引いたものを短絡差分とした場合、短絡差分は負の値となり得る。この場合、開放差分と短絡差分とを合算した合算画像４５Ｄは、開放差分から短絡差分を差し引くことによって生成される。一方、短絡基準強度から短絡強度を差し引いたものを短絡差分とした場合には、短絡差分は正の値となり得る。この場合、開放差分と短絡差分とを合算した合算画像４５Ｄは、開放差分と短絡差分とを足し合わせることによって生成される。
【０１２１】
開放差分画像４１Ｄは主にＰＩＤによる開放強度の相違量を示し得るものであり、短絡差分画像４３ＤはＰＩＤ以外による短絡強度の相違量を示し得るものである。このため、これらを合算した合算画像４５Ｄは、ＰＩＤの進行度およびＰＩＤ以外の劣化・欠陥を総合的に反映した画像となり得る。したがって、合算画像４５Ｄが生成されることによって、太陽電池モジュール９の計測エリアにおける各計測点の劣化・欠陥を、高感度に検出することが可能となり得る。
【０１２２】
＜変形例＞
検査対象の太陽電池モジュール９が複数ある場合は、ステップＳ１６およびステップＳ１７を、全ての太陽電池モジュール９について繰り返し行うことによって、太陽電池モジュール９各々のイメージング計測を連続して行えばよい。そして、全ての太陽電池モジュール９各々のイメージング計測結果と、基準太陽電池モジュール９Ｒの計測結果との差分を取ることによって、各太陽電池モジュール９の分析を行うとよい。
【０１２３】
また、図１１の説明では、基準太陽電池モジュール９Ｒのイメージング計測を先に行った後、検査対象の太陽電池モジュール９のイメージング計測を行っている。しかしながら、先に検査対象の太陽電池モジュール９についてイメージング計測を行ってもよい。この場合、ステップＳ１２〜ステップＳ１４のイメージング計測のための各準備処理（遅延時間の設定、計測エリアなどの条件設定）は、検査対象の太陽電池モジュール９を用いて行うとよい。
【０１２４】
＜２．  第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。なお、以降の説明において、既に説明した要素と同様の機能を有する要素については、同じ符号またはアルファベット文字を追加した符号を付して、詳細な説明を省略する場合がある。
【０１２５】
第１実施形態では、太陽電池モジュール９のＰＩＤの進行度などを検査するために、未劣化の基準太陽電池モジュール９Ｒのイメージング計測結果を準備している。しかしながら、基準太陽電池モジュール９Ｒのイメージング計測結果を準備することは必須ではない。
【０１２６】
例えば、図１４中、線２１Ｃが示すように、短絡状態の太陽電池モジュール９が放射する電磁波ＬＴ１の短絡強度は、ＰＩＤの進行度の影響を殆ど受けない。このため、ＰＩＤの進行による短絡強度の低下は、開放強度の増加に比べると、十分に小さい。このため、開放強度と短絡強度の差分値をとることによって、ＰＩＤの進行を検出し得る。この差分値は、図１４中、線２１Ｃと線２２Ｃとの間に挟まれた領域１３Ａに対応する。
【０１２７】
図１６は、第２実施形態の検査例を示す図である。図１６に示すように、本例では、画像生成部２１が、太陽電池モジュール９の短絡強度を示す短絡強度画像５１から、太陽電池モジュール９の開放強度を示す開放強度画像４１の差分を取ることによって、差分画像４７Ｄを取得する。この差分画像４７Ｄを生成することによって、ＰＩＤが発生している部位、および、その進行度合いを検査し得る。
【０１２８】
なお、本実施形態では、検査パルス光ＬＰ１１の照射光量の設定（図８参照）は、検査対象の太陽電池モジュール９を用いて行われる。具体的には、短絡状態及び開放状態各々の太陽電池モジュール９について、照射光量に応じた電磁波ＬＴ１の振幅強度特性が取得される（それぞれ、ステップＳ３，ステップＳ５に相当）。この特性に基づき、太陽電池モジュール９に照射される検査パルス光ＬＰ１１の適正な照射光量が設定される（ステップＳ６に相当）。
【０１２９】
また、本実施形態の検査では、図１１に示したステップＳ１２〜ステップＳ１４のイメージング計測のための各準備処理（遅延時間の設定、計測エリアなどの条件設定）は、検査対象の太陽電池モジュール９を用いて行われる。
【０１３０】
本実施形態の検査の場合、基準太陽電池モジュール９Ｒを準備する必要がなく、かつ、基準太陽電池モジュール９Ｒについてのメージング計測も行う必要がない。このため、太陽電池モジュール９について、ＰＩＤなどの内部電界に関する劣化・欠陥の有無、および、その進行度合いについての定量的な検査を、より簡便に行うことができる。
【０１３１】
＜３．  第３実施形態＞
上記第１、第２実施形態の検査装置１００では、表面電極９１および裏面電極９７が形成され、強化ガラスなどで保護された太陽電池モジュール９を検査対象としている。しかしながら、太陽電池セルや電極（表面電極９１のうち一方または双方）を有さない太陽電池セルであっても、内部電界の劣化・欠陥を高精度に検出し得る。
【０１３２】
電極を有さない太陽電池用セルの場合、開放／短絡回路９００によって、ｎ型半導体層９４およびｐ型半導体層９５間を短絡することは困難である。しかしながら、太陽電池用セルを開放状態として、太陽電池用セルが放射する電磁波ＬＴ１を計測することが可能である。したがって、開放状態の太陽電池用セルが放射する電磁波ＬＴ１の強度（開放強度）の、初期値からの相違量を検出することによって、太陽電池用セルの内部電界の劣化・欠陥を検査し得る。また、開放強度の初期値は、太陽電池用セルの基準である未劣化の基準太陽電池用セルが放射する電磁波ＬＴ１の強度（開放基準強度）とし得る。したがって、開放強度から開放基準強度を差し引くことによって、開放強度の相違量を求めることができるため、太陽電池用セルにおける内部電界の劣化・欠陥の進行度合いを検査し得る。
【０１３３】
以上のように、検査装置１００によると、電極形成前の太陽電池用セルについても、内部電界の劣化・欠陥などの有無、および、その度合いを定量的に検査し得る。
【０１３４】
この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせたり、省略したりすることができる。
【符号の説明】
【０１３５】
１００  検査装置
１１  ステージ
１２  検査光照射部
１２１  フェムト秒レーザ
１２５  ガルバノミラー
１２７  ガルバノミラー駆動機構
１３  電磁波検出部
１３１  検出器
１４  遅延部
１４３  遅延ステージ移動機構
１５  ステージ移動機構
１６  制御部
２１  画像生成部
２３  時間波形復元部
２５  差分取得部
４１  開放強度画像
４１Ｄ  開放差分画像
４１Ｓ  開放基準強度画像
４３  短絡強度画像
４３Ｄ  短絡差分画像
４３Ｓ  短絡基準強度画像
４５Ｄ  合算画像
４７Ｄ  差分画像
５１  短絡強度画像
９００  短絡回路
９０４  リレースイッチ
９  太陽電池モジュール
９Ｒ  基準太陽電池モジュール
９１  表面電極
９１１  バスバー電極部
９１３  フィンガー電極部
９４  ｎ型半導体層
９５  ｐ型半導体層
９６  空乏層
９７  裏面電極
ＬＰ１１  検査パルス光
ＬＰ２１  検出用パルス光
ＬＴ１  電磁波
【図１】
2018141675.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2018141675.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2018141675.tif 000014
【図１３】
2018141675.tif 000015
【図１４】
2018141675.tif 000016
【図１５】
2018141675.tif 000017
【図１６】
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