(57)【要約】【課題】  太陽電池の検査精度を上げることができる太陽電池の検査装置と検査方法を提供する。【解決手段】  第２の検査装置３０で、太陽電池パネル１０を構成する各太陽電池セルに電流を流してＥＬ発光させる。太陽電池セルの良好な部分は発光するが、欠陥部分は発光が弱くなるか発光しないことから、欠陥部分を推定する。つぎに、第３の検査装置４０で、太陽電池に通電すると、太陽電池セルの欠陥部分が加熱される。そこで、サーモ像撮影手段で太陽電池のサーモグラフィ画像を得て、温度の高い部分を欠陥と推定する。２つの測定方法で、欠陥部分と推定される部分を比較することで検証を行い、欠陥部分と推定したポイントを第１の検査装置２０のラマン分光法で検査する。【選択図】      図４
2011222735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の太陽電池セルを有する太陽電池の良否を判定する検査装置であって、第１の検査装置と、第２の検査装置および／又は第３の検査装置とを有し、
前記第１の検査装置が、
検査対象となる太陽電池の測定点にレーザ光を照射する投光手段と、
前記測定点における検査対象物から散乱されるラマン散乱光を分光してスペクトルを得る分光手段と、
前記分光手段で得たラマン散乱光のスペクトルから、前記測定点における太陽電池の状態を解析するスペクトル解析手段と、を有し、
前記第２の検査装置が、
検査対象となる太陽電池に電流を通電する電源手段と、
前記電源手段により通電された前記太陽電池からの発光光を撮影する発光光撮影手段と、
前記発光光撮影手段で撮影した太陽電池の撮影画像を解析するＥＬ像解析手段と、を有し、
前記第３の検査装置が、
検査対象となる太陽電池を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段により加熱された前記太陽電池の温度を測定するサーモ像撮影手段と、
前記サーモ像撮影手段で撮影した太陽電池の撮影画像を解析するサーモ像解析手段と、を有すること
を特徴とする太陽電池の検査装置。
【請求項２】
前記第２の検査装置の発光光撮影手段が太陽電池の表面側に配置され、前記第３の検査装置のサーモ像撮影手段が前記太陽電池の裏面側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の検査装置。
【請求項３】
前記第１の検査装置、前記第２の検査装置および前記第３の検査装置の全てを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池の検査装置。
【請求項４】
前記第１の検査装置の前記投光手段の焦点位置をｘ、ｙ、ｚの３軸方向に移動可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の太陽電池の検査装置。
【請求項５】
前記太陽電池が、複数の太陽電池セルを電気的に接続して平面的に配置し、封止樹脂を介して透明保護層とバックシートで表裏を挟んだラミネート構造の太陽電池パネルであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の太陽電池の検査装置。
【請求項６】
前記第３の検査装置の加熱手段が、検査対象となる太陽電池に電流を通電するものであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の太陽電池の検査装置。
【請求項７】
電源手段によって検査対象となる太陽電池に電流を通電する工程と、
前記通電によって前記太陽電池を発光させ、太陽電池セル毎の発光光を発光光撮影手段によって撮影する工程と、
前記発光光撮影手段で撮影した太陽電池の撮影画像からＥＬ像解析手段によって欠陥位置と推定される箇所を特定する工程と、
太陽電池を加熱手段によって加熱する工程と、
前記加熱によって前記太陽電池の温度分布をサーモ像撮影手段によって撮影する工程と、
前記サーモ像撮影手段で撮影した太陽電池の撮影画像からサーモ像解析手段によって欠陥位置と推定される箇所を特定する工程と、
前記ＥＬ像解析手段および／またはサーモ像解析手段によって欠陥位置と推定される測定点に投光手段によってレーザ光を照射する工程と、
レーザ光が照射された位置から散乱されるラマン散乱光を分光手段で分光する工程と、
前記分光手段で分光されたラマン散乱光のスペクトルから、前記測定点における太陽電池の状態を解析する工程と、
を有することを特徴とする太陽電池の検査方法。
【請求項８】
前記発光光撮影手段が太陽電池の表面側から撮影し、前記サーモ像撮影手段が前記太陽電池の裏面側から撮影することを特徴とする請求項７に記載の太陽電池の検査方法。
【請求項９】
前記太陽電池を加熱手段によって加熱する工程が、太陽電池に通電することで行われることを特徴とする請求項７又は８に記載の太陽電池の検査方法。
【請求項１０】
前記発光光撮影手段と前記サーモ像撮影手段との双方が前記太陽電池を表裏両面から撮影し、前記ＥＬ像解析手段およびサーモ像解析手段によって欠陥位置と推定された箇所を重ね合わせることで前記レーザ光を照射する測定点を定めることを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の太陽電池の検査方法。
【請求項１１】
前記太陽電池が、複数の太陽電池セルを電気的に接続して平面的に配置し、封止樹脂を介して透明保護層とバックシートで表裏を挟んだラミネート構造の太陽電池パネルであり、前記レーザ光を前記透明保護層および／又は前記充填材に照射し、得られたラマン散乱光からスペクトルを求め、該スペクトルから前記透明保護層および／又は前記充填材の欠陥状態を求める工程を有することを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載の太陽電池の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は少なくとも１つの太陽電池セルを備えた太陽電池を検査する太陽電池の検査装置及び検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽エネルギーの利用方法として、シリコン型の太陽電池が知られている。太陽電池の製造においては、太陽電池が目的の発電能力を有しているかどうかの性能評価が重要である。一般的な性能評価方法として、ソーラーシミュレータによる出力特性の測定を行っていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記のソーラーシミュレータとは異なる方法として、特許文献２の方法があった。この方法では、シリコンの多結晶型の太陽電池セルに対して順方向に電圧を印加することで、順方向に電流を流しエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）作用を生じさせ、発光状態から太陽電池セルの良否を判定する方法を提案している。太陽電池セルから発光されるＥＬ光を観察することによって、電流密度分布が分かり、電流密度分布の不均一から太陽電池セルの発光していない部分を欠陥のある部分と判断する。そして、１つの太陽電池セルからの発光光量を測定し、所定の光量があれば良品、この光量に達しない場合は、不良品と判断していた。
【０００４】
しかしながら、特許文献２の方法では、太陽電池セルからの発光光の明るさのみで良否の判断をしているので、たとえば、大きなクラックがあっても、明るさが所定の値以上であれば良品と判断される。しかし、大きなクラックがある場合は、急激に太陽電池としての能力が低下してしまう可能性が大きいので、不良品と判断すべきである。
【０００５】
また、特許文献３では、太陽電池の欠陥を基板クラック、電極破断、接触不良等の外的要因による欠陥と、基板材料の物性に起因する結晶欠陥、転移、結晶粒界等の内的要因による欠陥とに分けている。そして、内的欠陥は温度変化の影響を受けることに注目し、発光光の観測時に、太陽電池セルを加熱する。このようにすることで内的欠陥を縮小させて外的欠陥の判断を容易にし、外的欠陥と内的欠陥の種類を判断し易くするものである。
【０００６】
また、特許文献４では、太陽電池に順方向の電流を流し、温度分布を撮影して欠陥部分を特定する技術が記載されている。太陽電池に電流を流すと、電気的短絡部分には電流が多く流れ、それによって短絡部分が発熱するのを利用した方法である。しかし、この方法は感度および分解能が悪いため、太陽電池の欠陥を正確に検出することはできない。
【０００７】
また、特許文献５では、電源手段によって検査対象となる太陽電池内の太陽電池セルに電流を通電し、通電によって太陽電池セルを発光させ、太陽電池セル毎の発光光を撮影手段によって撮影している。そして、撮影した太陽電池セルの撮影画像について、撮影画像中の明暗が混在する部分における平均の明るさから閾値を決め、この閾値によって撮影画像を明部と暗部とに分け、明部と暗部とを２値化表示することによって強調し、太陽電池セルごとの欠陥の有無を判定する工程と、を有することを特徴としている。
【０００８】
この特許文献５の欠陥判定方法によれば、欠陥のパターンをダークエリア、基板クラック、フィンガー断線等のタイプごとに分け、タイプごとの閾値と比較することで、欠陥の判定を短時間で行うことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−８８４１９
【特許文献２】ＷＯ２００６／０５９６１５
【特許文献３】ＷＯ２００７／１２９５８５
【特許文献４】特開平８−３７３１７
【特許文献５】特許第４２３５６８５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特許文献５の方法では、マイクロクラックと結晶粒界との区別が困難な場合がある。すなわち、マイクロクラックと判断されたものが、詳細に調査すると、結晶粒界であったり、異物が混入していることが原因であったり、逆に、結晶粒界と思われたものが、実際には、クラックであったり、といった誤判定をするおそれがある。
【００１１】
本発明は、斯かる実情に鑑みてなされたもので、太陽電池の検査精度を上げることができる太陽電池の検査装置と検査方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために本発明に係る太陽電池の検査装置は、以下の構成を特徴としている。
【００１３】
１  １つ以上の太陽電池セルを有する太陽電池の良否を判定する検査装置であって、第１の検査装置と、第２の検査装置および／又は第３の検査装置とを有し、
前記第１の検査装置が、検査対象となる太陽電池の測定点にレーザ光を照射する投光手段と、前記測定点における検査対象物から散乱されるラマン散乱光を分光してスペクトルを得る分光手段と、前記分光手段で得たラマン散乱光のスペクトルから、前記測定点における太陽電池の状態を解析するスペクトル解析手段と、を有し、
前記第２の検査装置が、検査対象となる太陽電池に電流を通電する電源手段と、前記電源手段により通電された前記太陽電池からの発光光を撮影する発光光撮影手段と、前記発光光撮影手段で撮影した太陽電池の撮影画像を解析するＥＬ像解析手段と、を有し、
前記第３の検査装置が、検査対象となる太陽電池を加熱する加熱手段と、前記加熱手段により加熱された前記太陽電池の温度を測定するサーモ像撮影手段と、前記サーモ像撮影手段で撮影した太陽電池の撮影画像を解析するサーモ像解析手段と、を有することを特徴としている。
【００１４】
２  前記第２の検査装置の発光光撮影手段が太陽電池の表面側に配置され、前記第３の検査装置のサーモ像撮影手段が前記太陽電池の裏面側に配置されている構成とすることができる。
【００１５】
３  前記第１の検査装置、前記第２の検査装置および前記第３の検査装置の全てを備えている構成とすることができる。
【００１６】
４  前記第１の検査装置の前記投光手段の焦点位置をｘ、ｙ、ｚの３軸方向に移動可能である構成とすることができる。
【００１７】
５  前記太陽電池が、複数の太陽電池セルを電気的に接続して平面的に配置し、封止樹脂を介して透明保護層とバックシートで表裏を挟んだラミネート構造の太陽電池パネルである構成とすることができる。
【００１８】
６  前記第３の検査装置の加熱手段が、検査対象となる太陽電池に電流を通電するものである構成とすることができる。
【００１９】
上記の目的を達成するために本発明に係る太陽電池の検査方法は、以下の構成を特徴としている。
【００２０】
７  電源手段によって検査対象となる太陽電池に電流を通電する工程と、前記通電によって前記太陽電池を発光させ、太陽電池セル毎の発光光を発光光撮影手段によって撮影する工程と、前記発光光撮影手段で撮影した太陽電池の撮影画像からＥＬ像解析手段によって欠陥位置と推定される箇所を特定する工程と、太陽電池を加熱手段によって加熱する工程と、前記加熱によって前記太陽電池の温度分布をサーモ像撮影手段によって撮影する工程と、前記サーモ像撮影手段で撮影した太陽電池の撮影画像からサーモ像解析手段によって欠陥位置と推定される箇所を特定する工程と、前記ＥＬ像解析手段および／またはサーモ像解析手段によって欠陥位置と推定される測定点に投光手段によってレーザ光を照射する工程と、レーザ光が照射された位置から散乱されるラマン散乱光を分光手段で分光する工程と、前記分光手段で分光されたラマン散乱光のスペクトルから、前記測定点における太陽電池の状態を解析する工程と、を有することを特徴としている。
【００２１】
８  前記発光光撮影手段が太陽電池の表面側から撮影し、前記サーモ像撮影手段が前記太陽電池の裏面側から撮影する構成とすることができる。
【００２２】
９  前記太陽電池を加熱手段によって加熱する工程が、太陽電池に通電することで行われる構成とすることができる。
【００２３】
１０  前記発光光撮影手段と前記サーモ像撮影手段との双方が前記太陽電池を表裏両面から撮影し、前記ＥＬ像解析手段およびサーモ像解析手段によって欠陥位置と推定された箇所を重ね合わせることで前記レーザ光を照射する測定点を定める構成とすることができる。
【００２４】
１１  前記太陽電池が、複数の太陽電池セルを電気的に接続して平面的に配置し、封止樹脂を介して透明保護層とバックシートで表裏を挟んだラミネート構造の太陽電池パネルであり、前記レーザ光を前記透明保護層および／又は前記充填材に照射し、得られたラマン散乱光からスペクトルを求め、該スペクトルから前記透明保護層および／又は前記充填材の欠陥状態を求める工程を有する構成とすることができる。
【００２５】
本発明では、まず、第２の検査装置で太陽電池を構成する各太陽電池セルに電流を流してＥＬ発光させる。太陽電池セルの良好な部分は発光するが、欠陥部分は発光が弱くなるか発光しないことから、欠陥部分を推定することができる。
【００２６】
つぎに、第３の検査装置で、太陽電池に通電すると、太陽電池セルの欠陥部分が加熱される。そこで、サーモ像撮影手段で太陽電池のサーモグラフィ画像を得て、温度の高い部分を欠陥と推定する。
【００２７】
第２の検査装置のＥＬ発光法によって欠陥部分と推定される部分を、第３の検査装置のサーモグラフ法により欠陥部分と推定される部分とを比較することで検証を行い、欠陥部分と推定したポイントを第１の検査装置のラマン分光法で検査する。ラマン分光法は太陽電池セルのシリコン結晶等の状態の分析や、透明保護層や充填材の状態も正確に分析することができる。
【００２８】
上記では、第１から第３の検査装置全てを使用したが、第２の検査装置と第３の検査装置のいずれか一方により欠陥部分と推定される部分を取り出し、第１の検査装置でラマン分光法を用いても、正確な検査が可能である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の太陽電池の検査装置および検査方法によれば、太陽電池の欠陥を正確に把握することができる。また、欠陥の発生原因が分かる場合があるため、欠陥の発生を防止することができ、歩留まりの向上を図ることができる。
【００３０】
また、欠陥によっては、将来欠陥が大きくなるかどうかの判断も可能な場合もあり、現在の不良箇所のみならず、将来不良箇所になるおそれのある箇所も判定することが可能になる。これにより太陽電池を長期使用する場合の検査の信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】検査対象としての太陽電池パネルを模式的に示した図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は積層構造を示す分解断面図である。
【図２】１枚の太陽電池セルを受光面から見た平面図である。
【図３】本発明に係る太陽電池の検査装置の概略構成を示す図である。
【図４】第１の検査装置の拡大図である。
【図５】（ａ）は、第２の検査装置を用いて太陽電池パネルをＥＬ発光させた状態を、発光光撮影手段で撮影した画像である。（ｂ）は、第３の検査装置を用いて太陽電池パネルを加熱し、サーモグラフとして捉えた画像である。
【図６】図５を図面化したものである。
【図７】図６（ａ）と（ｂ）とを重ねた図である。
【図８】ラマン分光法による欠陥検査の例を示すスペクトルの線図で、（ａ）は欠陥の無い状態、（ｂ）は欠陥の状態である。
【図９】ラマンシフトを説明する図である。（ａ）は、シリコン結晶の大きさによるピーク形状の変化を示し、（ｂ）はシリコン基板に残留応力がある場合のピークの変化を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。
＜１＞太陽電池パネルの構成
まず本実施例の検査装置が扱う検査対象としての太陽電池パネル１０について説明する。図１は、検査対象としての太陽電池パネル１０の構造を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）はラミネート加工する前の断面図である。
【００３３】
図１（ａ）の平面図に示す様に、角型の太陽電池セル１８がリード線１９により複数個直列に接続されてストリング１５を形成している。そして、ストリング１５を複数列リード線１９により接続し、両端に電極１６、１７を接続したものが、検査対象としての太陽電池パネル１０となる。
【００３４】
太陽電池パネル１０の成形は以下のようにして行う。まず図１（ｂ）に示すように、下側に配置された透明保護層としてのカバーガラス１１上に充填材１３を置き、その上に複数個直列に接続されたストリング１５を置き、その上から充填材１４を配置し、最後に不透明な素材からなる裏面材１２を載せている。充填材１３、１４としては、ＥＶＡ樹脂（エチレンビニルアセテート）を使用している。この後、上記のように構成部材を積層しラミネート装置などにより、真空の加熱状態下で圧力を加え、ＥＶＡ樹脂を架橋反応させてラミネート加工する。
【００３５】
本発明の検査対象の太陽電池としては、上記の太陽電池パネル１０に限定されず、太陽電池セル１８が１枚だけのもの、太陽電池セル１８を複数枚直線的につないだストリング１５の状態のものも含まれる。また、ラミネート加工前後のどちらの状態でも検査対象とすることができる。
【００３６】
図２は、１枚の太陽電池セル１８を受光面から見た平面図である。太陽電池セル１８は薄板状のシリコン半導体の表面に電気を取り出すための電極であるバスバー１８ａが印刷されている。加えてシリコン半導体の表面には効率よく電流をバスバーに集めるためにバスバーと垂直方向にフィンガー１８ｂと呼ばれる細い導体が印刷されている。
【００３７】
図２に示す本発明の実施例では、検査対象として、一般にシリコンの多結晶型と呼ばれる太陽電池を例示している。しかし、本発明の検査装置および検査方法は、多結晶型に限定されず、単結晶型やシリコンアモルファスの薄膜式太陽電池にも適用可能である。
【００３８】
＜２＞太陽電池の検査装置の説明
次に、本発明の太陽電池の検査装置の構成を説明する。図３は、本発明に係る太陽電池の検査装置の概略構成を示す図である。図３に示す本発明の太陽電池の検査装置は、第１の検査装置２０と、第２の検査装置３０、および第３の検査装置４０と、全体制御部５０を備えている。
【００３９】
第１の検査装置２０は、ラマン分光法を用いる検査装置である。この第１の検査装置２０は、投光手段としての対物レンズ２１と、結像レンズ２２、スリット２３、分光手段２４およびスペクトル解析手段２５等を有している。
【００４０】
スペクトル解析手段２５は、図示しないが、パソコンなどを備え、分光手段２４で得たスペクトルをパソコンの制御部で実行するプログラムにより取り込み、メモリに記憶する。パソコンには基準データファイルがあり、ここには、シリコンは勿論、カバーガラス、充填材やバスバーなどの各種の物質の標準となるスペクトルの線図が格納されており、分光手段２４から取り込まれたスペクトルの線図と比較し、物質等を同定する。
【００４１】
第２の検査装置３０は、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）発光を用いた検査装置である。この検査装置は、検査対象となる太陽電池パネル１０に電流を通電する電源手段３１と、電源手段により通電された太陽電池セルからのＥＬの発光光を撮影する発光光撮影手段３２と、発光光撮影手段３２で撮影した太陽電池パネル１０の撮影画像を解析するＥＬ像解析手段３３と、を有する。
【００４２】
第３の検査装置４０は、サーモグラフを利用した検査装置である。この検査装置は、検査対象となる太陽電池パネル１０に通電して太陽電池セル内の欠陥部分を加熱する加熱手段４１と、加熱手段４１により加熱された前記太陽電池パネル１０の温度分布を撮影するサーモ像撮影手段４２と、サーモ像撮影手段４２で撮影した太陽電池パネル１０の撮影画像を解析するサーモ像解析手段４３と、を有する。加熱手段４１としては、第２の検査装置３０に使用される電源手段３１を共用してもよい。
【００４３】
全体制御部５０は、第１から第３の検査装置２０、３０、４０を、１つの検査装置として統一した動作をさせるものである。これは、パソコンを含み、太陽電池セル１８の間隔、ストリング／マトリックスの場合の太陽電池セル１８の数（縦、横）、太陽電池セル１８の寸法情報（バスバー１８ａの位置と本数、角の面取り、フィンガー１８ｂの配置、ディップ位置など）の設定情報等が入力され、インストールされたプログラムによって、第１から第３の検査装置２０、３０、４０を駆動する。また、第２の検査装置３０の検査結果と第３の検査装置４０の検査結果とから第１の検査装置２０で測定する測定点の位置情報（ｘ、ｙ座標）と、おおよそのｚ座標を決定する。さらに、移動装置を備え、第１の検査装置２０を測定点へと移動する。そして、第１の検査装置２０の測定結果から測定地点のｚ座標の修正値を求め、対物レンズ２１の焦点位置を修正された高さ（ｚ座標）に調整する。
【００４４】
＜３＞ラマン分光法による検査の概要
第１の検査装置２０による検査方法を、図４を用いて説明する。
投光手段としての対物レンズ２１は、図示しないレーザ光源から可視光の波長のレーザ光を、検査対象としての太陽電池パネル１０に照射する。レーザ光は、透明保護層としてのカバーガラス１１、充填材１３を透過して太陽電池セル１８の表面上で焦点を結び、焦点位置からラマン散乱光が生じる。ラマン散乱光は、照射したレーザ光より振動数がずれ、物質固有の振動数を持った散乱光である。
【００４５】
ラマン散乱光は、焦点位置からだけでなく光軸上の焦点の前後からも発散されるが、結像レンズ２２とスリット２３の作用により、焦点から発散された散乱光のみがスリットを通過して分光手段２４上で結像するようになっている。分光手段２４には回折格子と、ＣＣＤなどの撮像素子が設けられ、ラマン散乱光のスペクトルを得ることができる。
【００４６】
分光手段２４で得られたスペクトルは、スペクトル解析手段２５に入力されて、ここで予め登録されている種々の物質のスペクトルと比較することで、焦点位置にある物質を同定することができる。たとえば、結晶系のシリコンは５２０ｃｍ−１に、また、アモルファスのシリコンは４７０ｃｍ−１にピークを有する。
【００４７】
第１の検査装置２０は、ｘ、ｙ、ｚ軸の３軸方向に移動自在である。全体制御部５０により、ｘ、ｙ軸に沿って移動することで、太陽電池パネル１０の任意の位置に移動することができる。ｚ軸は、対物レンズ２１の光軸に沿った移動で、太陽電池パネル１０に接近・離反する。太陽電池パネル１０のカバーガラス１１と充填材１３とは透明である。したがって、対物レンズ２１の焦点位置は、カバーガラス１１の上側の表面から太陽電池セル１８の表面上までの間であれば、どこに合わせても、焦点位置におけるラマン散乱光を得ることができる。
【００４８】
太陽電池セル１８の表面にレーザ光の焦点を合わせるのは、たとえば、以下のようにする。
第１の検査装置２０をｚ軸上で移動して太陽電池セル１８の表面と思われる位置に移動させる。その位置でレーザ光を照射すると、焦点からのラマン反射光がスリット２３を通過して分光手段２４上に結像する。分光手段２４のスペクトルをスペクトル解析手段２５で、予め登録されている種々の物質のスペクトルと比較することで同定する。その結果、焦点位置の物質が、たとえば、透明保護層としてのカバーガラス１１であることが判明すれば、第１の検査装置２０をｚ軸上で図の下方に移動して同じことを行う。そして、次に充填材１３が検知されたら、さらにｚ軸方向に移動し、太陽電池セル１８の表面に達するまで繰り返す。太陽電池セル１８は不透明なので、第１の検査装置２０が下降し過ぎて、焦点位置が太陽電池セル１８の表面より図の下方になった場合は、分光手段２４でスペクトルを得られなくなることで判断できる。このようにして、太陽電池セル１８の表面に対物レンズ２１の焦点がくるように調整することができる。本発明の実施例では、対物レンズ２１をサブミクロン〜数百ミクロンずつ図の下方に移動することによって、太陽電池セル１８の表面に対物レンズ２１の焦点がくるように調整している。
【００４９】
なお、第１の検査装置２０では、カバーガラス１１や充填材１３中にある欠陥も検出可能である。すなわち、ｚ軸上を移動して、焦点がカバーガラス１１や充填材１３中になるようにすればよい。
【００５０】
＜４＞ＥＬ発光法による検査の概要
第２の検査装置３０による検査方法は、上記の特許文献５に詳細が記載されているので、ここでは簡単に説明する。検査対象としての太陽電池パネル１０に、順方向に所定電流を供給すると、太陽電池パネル１０内の太陽電池セル１８は、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）光源となり、発光する。しかし、欠陥部分では発光しないことから、発光光撮影手段３２でこの発光状態を撮影することで各太陽電池セル１８の欠陥を知ることができる。発光光撮影手段３２で撮影するＥＬ発光による発光光量は、微弱であり、暗室内で発光させて微弱な光を撮影している。このため、発光光撮影手段３２としては微量感度の良いカメラを用いる。このＥＬ発光法により、ダークエリア、マイクロクラック、フィンガー断線などが検知され、それぞれの位置を特定することができる。
【００５１】
＜５＞サーモグラフによる検査の概要
サーモグラフを利用した検査は、特許文献４に記載されているので、簡単に説明する。太陽電池の電極層の間に電圧が印加されると、通常、欠陥を含む部分では、周囲領域に比べて電場がより不均一になり、より大きくなる。局部的に不均一で大きな電場により、装置のこの部分の電極層間には、周囲部分に比べてより多くの電流が流れる。電流の流れは、熱発生につながるため、ＩＲサーモグラフィ、液晶顕微鏡技術、蛍光ミクロサーマル結像技術またはシュリーレン結像技術のようなサーモグラフィック技術を用いて、欠陥を含む部分を局部的な熱源として同定することができる。本願では、サーモ像撮影手段４２として赤外線カメラを使用し、太陽電池パネル１０の裏面材１２側（下側）から撮影している。サーモ像撮影手段４２の画像から、欠陥部分と推定される位置を特定することができる。
【００５２】
＜６＞本発明による検査方法
上記の３通りの検査方法のうち、第１の検査装置２０によるラマン分光法が最も正確な検査が可能である。しかし、ラマン分光法では、測定対象は点であり、走査して測定することは困難である。太陽電池パネル１０の全体を検査するとなると、測定点を少しずつずらして非常に多くの点で測定することになり、長時間を要し、かつ、測定装置も高額になる。一方、ＥＬ発光法やサーモグラフ法は、短時間で検査が可能であるが、検査精度に問題がある。そこで、本発明では、以下のようにして検査することとしている。検査対象としては、太陽電池パネル１０を用いているが、太陽電池セル１８でもストリング１５でもよい。
【００５３】
図５（ａ）は、第２の検査装置３０を用いて太陽電池パネル１０をＥＬ発光させた状態を、発光光撮影手段３２で表側から撮影した画像である。図５（ａ）の画像中では、欠陥部分は、ｙ軸方向に平行な暗線として現れている。
【００５４】
図５（ｂ）は、第３の検査装置４０を用いて太陽電池パネル１０に通電し、太陽電池セル１８の欠陥部分を加熱させてサーモグラフとして捉えた画像である。サーモ像撮影手段４２は、太陽電池パネル１０の下方に配置され、裏面材１２側から太陽電池パネル１０の温度分布を撮影している。ここでは、温度の高い部分、すなわち欠陥部分が白い丸として表れている。そして、大きい欠陥は大きな丸、小さな欠陥は小さな丸として現れている。また、この検査方法は、太陽電池パネル１０の裏面材１２側から撮影するので、第２の検査装置３０によるＥＬ発光法の撮影と同時に行うことができる。すなわち、図５（ａ）と（ｂ）は、同じ検査対象を表裏から同時に撮影したもので、被写体の同一性が確保されている。
【００５５】
図６（ａ）は図５（ａ）を、図６（ｂ）は図５（ｂ）をそれぞれ図面化したものである。図６（ａ）に示すＥＬ発光させた状態の画像中では、欠陥と推定される部分１８ｄは、ｙ軸方向に平行な暗線として示されている。図６（ｂ）に示すサーモグラフによる画像中では、欠陥と推定される部分１８ｅは丸として示されている。図７は、図６（ａ）と（ｂ）とを重ねた図である。これらの図から分かるように、ＥＬ発光による欠陥と推定される部分１８ｄと、サーモグラフによる欠陥と推定される部分１８ｅとは、ほぼ重なり合っていることが分かる。
【００５６】
以上の結果から、本発明では、ＥＬ検査装置で構造欠陥の可能性のあるポイントを検出し、その後、サーモグラフィで検証しつつ欠陥のおおよその場所を特定し、ラマン分光法により検査することとしている。たとえば、図７に示すように、第２の検査装置３０（ＥＬ検査装置）で検出したｙ軸方向に平行な暗線と、第３の検査装置４０（サーモグラフィー検査装置）で検出した白い丸とが重なる部分を欠陥の位置と推定し、第１の検査装置２０（ラマン検査装置）で検査する測定対象とする方法が考えられる。
【００５７】
ラマン分光法では、対物レンズ２１の焦点である小さな点が測定対象となるので、第２と第３の検査装置の画像を重ねて欠陥と推定された１箇所あたり、１点のみを測定点として測定してもよく、数点を測定点として測定してもよい。欠陥と推定される部分の大きさによって測定点を増減してもよい。図７の例では、ＥＬ発光による線状の欠陥と、サーモグラフによる円形の欠陥との重なりが９箇所あり、これらの１箇所ついて、数点ずつの測定点を設定している。測定個所はかなり多いが、それでも、ラマン分光法だけで太陽電池パネル１０全体を測定するのに比べ、大幅に測定点数を減少することができ、測定時間を短縮することができる。測定装置も安価に作ることができる。
【００５８】
また、本発明では、上記のようにして測定点を特定し、測定点に焦点を合わせ、その部分から例えば２００μｍ毎深さ方向に移動させて解析データを収集した。このようにすることにより、太陽電池セル１８の表面上に正確に焦点を合わせることができるだけでなく、カバーガラス１１、充填材１３についても解析データを収集することができる。また、同様に、バスバー１８ａについてもラマン分光法による解析をすることが可能である。
【００５９】
以上は、ＥＬ発光による欠陥とサーモグラフによる欠陥との重なり部分について検査しているが、測定点の決め方は、これに限定されない。
【００６０】
たとえば、ＥＬ発光による欠陥と、サーモグラフによる欠陥とを重ねた場合、ＥＬ発光による欠陥ではあるが、サーモグラフによる測定では欠陥とされていない部分もある。逆にサーモグラフでは欠陥と判断しているが、ＥＬ発光では欠陥とされていない部分もある。これらいずれか一方でのみ欠陥とされた部分についてもラマン分光法による検査対象としてもよい。要するに、ＥＬ検査法により検知された欠陥と、サーモグラフ検査法により検知された欠陥との双方を加味してラマン分光法による検査をすることがポイントである。
【００６１】
また、上記の実施例とは別に、ＥＬ発光法とサーモグラフ法のいずれか一方だけで測定し、欠陥として判断された箇所について測定点を定めてラマン分光法を適用する検査方法を採用してもよい。その場合、第２の検査装置３０と第３の検査装置４０のいずれか一方を省略することができ、検査装置を安価に製造することができる。
【００６２】
図８は、ラマン分光法による欠陥検査の例を示すスペクトルの線図である。（ａ）は欠陥の無い状態で、（ｂ）は欠陥の状態である。
【００６３】
太陽電池セル１８は、表面にシリコン基板が担持されているが、このシリコン基板の表面形状（平滑さ）や欠陥（空孔）の存在は、太陽電池の性能や信頼性に大きく影響をする。図８（ａ）は、太陽電池セルのシリコン基板に欠陥が無い場合のスペクトルの線図である。結晶系シリコンの特徴であることを示す約５２０ｃｍ−１の位置にピークが表れている。これに対し、図８（ｂ）は、測定個所にピークが全く見られないことから、測定点にはシリコンが無い状態の欠陥（たとえばクラック）であることが分かる。
【００６４】
太陽電池の製造工程で、シリコン基板の結晶性の低下や、残留歪みが発生する可能性がある。これらは、セルの密着性、電気抵抗、バンドギャップの変化、初期劣化や寿命などに大きな影響を与えることが知られている。
【００６５】
図９はラマンシフトを説明する図である。（ａ）は、シリコン結晶の大きさによるピーク形状の変化を示している。シリコン基板を形成するシリコン結晶が大きい場合は、図９（ａ）の実線に示すように、半値幅の小さい急峻な山形のピークが観測される。これに対し、多結晶構造になると、図９（ａ）の点線に示すように、半値幅の大きい、山の高さのやや低いピークとなる。アモルファスになると、ピーク位置も４７０ｃｍ−１にずれ、さらに半値幅が大きく、山の低いピークとなる。これにより、シリコン基板を構成するシリコン結晶の大きさを知ることができ、シリコン結晶の製造工程における問題点を知ることができる。
【００６６】
図９（ｂ）はシリコン基板に残留応力がある場合のピークの変化を示す図である。残留応力の無いシリコン基板の場合は、図９（ｂ）の実線に示すように、５２０ｃｍ−１にピークができる。しかし、引張方向の残留応力があると、図９（ｂ）の点線に示すようにピークが図の右側にシフトし、圧縮方向の残留応力があると、図９（ｂ）の二点鎖線に示すようにピークが図の左側にシフトする。
【００６７】
たとえば、残留応力が大きい（シフト量の大きい）シリコン基板の場合は、小さなクラックでも、時間の経過にしたがって大きく成長する可能性がある。また、残留応力があると、太陽電池セルの密着性、電気抵抗、バンドギャップの変化などに影響が現れ、信頼性に欠けることになる。従来の検査方法では、残留応力の検査ができなかったが、ラマン分光法により可能になった。そして、残留応力が大きいことが分かれば、製造方法を検討して、残留応力を小さくする対策を検討することができる。その結果、太陽電池の欠陥の発生を防止して品質の向上を図ることができる。
【００６８】
上記した他に、シリコン結晶、透明保護層又は充填材のいずれかに不純物が混入している場合も、ラマン分光法であれば、検出することができる。不純物の混入は、主に製造工程に問題があるので、対応も比較的に容易である。
【符号の説明】
【００６９】
１０      太陽電池パネル
１１      カバーガラス（透明保護層）
１２      裏面材
１３、１４  充填材
１５      ストリング
１８      太陽電池セル
１８ｄ、１８ｅ  欠陥部分
２０      第１の検査装置
２１      対物レンズ
２２      結像レンズ
２３      スリット
２４      分光手段
２５      スペクトル解析手段
３０      第２の検査装置
３１      電源手段
３２      発光光撮影手段
３３      ＥＬ像解析手段
４０      第３の検査装置
４１      加熱手段
４２      サーモ像撮影手段
４３      サーモ像解析手段
５０      全体制御部
【図１】
2011222735.tif 000003
【図２】
2011222735.tif 000004
【図３】
2011222735.tif 000005
【図４】
2011222735.tif 000006
【図５】
2011222735.tif 000007
【図６】
2011222735.tif 000008
【図７】
2011222735.tif 000009
【図８】
2011222735.tif 000010
【図９】
2011222735.tif 000011