(57)【要約】【課題】  太陽電池に関する複数の検査手法による性能検査を、１つの装置で効率的かつ円滑に実施すること。【解決手段】  太陽電池検査装置１は、太陽電池セルの性能を評価する太陽電池検査装置であって、太陽電池セルを載置する導電性表面７ａを有する電極板７と、電極板７を支持する基台部３と、電極板７の導電性表面７ａに沿ったＹ軸方向に沿って延在しており、導電性表面７ａに対向して伸びるプローブピン２３をＹ軸方向に沿って複数有し、電極板７の導電性表面７ａに対して接近及び離脱が可能なように、枠体部５によって回動自在に支持されたプローブ支持板９とを備え、電極板７には、導電性表面７ａ上のＸ軸方向に沿って延びる溝部１１が複数並行して形成され、プローブピン２３は、プローブ支持板９が導電性表面７ａに接近した状態で複数の溝部１１の間に位置するように設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池の性能を評価する太陽電池検査装置であって、
前記太陽電池を載置する平面状の導電性表面を有する電極板と、
前記電極板を支持する支持部と、
前記電極板の前記導電性表面に沿った第１の方向に沿って延在しており、前記導電性表面に対向して伸びる導電性ピンを前記第１の方向に沿って複数有し、前記電極板の前記導電性表面に対して接近及び離脱が可能なように、前記支持部によって回動自在に支持された電極支持部材とを備え、
前記電極板には、前記導電性表面上の前記第１の方向に対して略垂直な第２の方向に沿って延びる第１の溝部が複数並行して形成され、
前記導電性ピンは、前記電極支持部材が前記導電性表面に接近した状態で複数の前記第１の溝部の間に位置するように設けられている、
ことを特徴とする太陽電池検査装置。
【請求項２】
前記電極支持部材は、さらに、前記導電性表面上の前記第２の方向に沿ってスライド可能に設けられている、
ことを特徴とする請求項１記載の太陽電池検査装置。
【請求項３】
前記電極支持部材は、前記支持部に対して固定するためのネジ部材を有し、
前記支持部と前記電極支持部材との間には、前記電極支持部材を前記導電性表面から離れる方向に付勢するバネ部材がさらに設けられている、
ことを特徴とする請求項２記載の太陽電池検査装置。
【請求項４】
前記電極板には、複数の前記第１の溝部を第１の方向に沿って繋ぐように、第２の溝部がさらに形成されている、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池の性能を評価する太陽電池検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保護の観点からクリーンなエネルギー源として太陽エネルギーを使用する太陽電池が広く用いられるようになってきている。このような太陽電池を構成する太陽電池素子はシリコン系半導体、ガリウムヒ素系半導体等の半導体によって形成されており、太陽電池素子の光導電効果および光起電力効果等を評価することは太陽電池の性能評価のために重要である。
【０００３】
例えば、従来の太陽電池素子の評価方法としては、太陽電池素子に対して順方向に直流電流を導入し、その結果太陽電池素子から生じる光の発光特性を検出することにより、太陽電池素子の性能を評価する方法が知られている（下記特許文献１参照）。
【０００４】
また、太陽電池素子に対してＬＥＤ等の発光素子を用いて光を照射し、その結果生じた太陽電池パネルからの発光をＣＣＤカメラ等の撮像素子によって検出する装置も知られている（下記特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００６／０５９６１５号
【特許文献２】特開２００８−２２４４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したような従来の太陽電池の評価方法は、対象となる太陽電池素子の組成や、評価の目的等に応じて適宜使い分けられるが、評価方法に応じて検査装置も使い分ける必要があるため、検査工程が複雑化し、検査装置も全体として大規模化してしまう傾向にある。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、太陽電池に関する複数の検査手法による性能検査を、１つの装置で効率的かつ円滑に実施することが可能な太陽電池検査装置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】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の太陽電池検査装置は、太陽電池の性能を評価する太陽電池検査装置であって、太陽電池を載置する平面状の導電性表面を有する電極板と、電極板を支持する支持部と、電極板の導電性表面に沿った第１の方向に沿って延在しており、導電性表面に対向して伸びる導電性ピンを第１の方向に沿って複数有し、電極板の導電性表面に対して接近及び離脱が可能なように、支持部によって回動自在に支持された電極支持部材とを備え、電極板には、導電性表面上の第１の方向に対して略垂直な第２の方向に沿って延びる第１の溝部が複数並行して形成され、導電性ピンは、電極支持部材が導電性表面に接近した状態で複数の第１の溝部の間に位置するように設けられている。
【０００９】
このような太陽電池検査装置によれば、電極板の導電性表面に太陽電池セルが載置されることにより、太陽電池セルの受光面の反対側の裏面に形成された電極が電極板に電気的に接続されると同時に、電極支持部材が電極板の導電性表面に向けて接近するように回動されることにより、電極支持部材に設けられた導電性ピンが、太陽電池セルの受光面上に所定間隔で設けられた電極に電気的に接続される。これにより、１つの装置で、太陽電池セルに順方向電流を供給しながらの受光面からの発光検出と、太陽電池セルの受光面に光を照射しながらの受光面からの発光検出との両方を行うことができる。このとき、電極板の導電性表面に設けられた第１の溝部内が外部から吸引されることにより太陽電池セルの裏面上の電極が導電性表面に安定して吸着されるとともに、導電性ピンが第１の溝部の間に位置することにより、太陽電池セルに対する外力を低減して太陽電池セルの破損を防止することができる。その結果として、２つの検査手法による太陽電池セルの性能検査を、１つの装置で効率的かつ円滑に実施することができる。
【００１０】
電極支持部材は、さらに、導電性表面上の第２の方向に沿ってスライド可能に設けられていることが好適である。この場合、太陽電池セルの様々な電極の形成パターンに柔軟に対応して性能検査を実行させることができる。
【００１１】
また、電極支持部材は、支持部に対して固定するためのネジ部材を有し、支持部と電極支持部材との間には、電極支持部材を導電性表面から離れる方向に付勢するバネ部材がさらに設けられていることも好適である。かかる構成を採れば、太陽電池セルの電極の形成パターンに対応して電極支持部材の位置を調整する際に、太陽電池セルへの導電性ピンの接触を防止して太陽電池セルの受光面における損傷を防止することができる。
【００１２】
また、電極板には、複数の第１の溝部を第１の方向に沿って繋ぐように、第２の溝部がさらに形成されていることも好適である。かかる第２の溝部を有することで、太陽電池セルを電極板の導電性表面に吸引するための吸引孔の数を削減することができ、吸引機構の構成を単純化することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、太陽電池に関する複数の検査手法による性能検査を、１つの装置で効率的かつ円滑に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の好適な一実施形態に係る太陽電池検査装置の平面図である。
【図２】図１の太陽電池検査装置の側面図である。
【図３】一般的な太陽電池セルの構成を示す断面図である。
【図４】（ａ）は、太陽電池セルの平面図、（ｂ）は、太陽電池セルの裏面図である。
【図５】図１のプローブ支持板の取付構造を示す縦断面図である。
【図６】一般的な太陽電池セルの構成を示す断面図である。
【図７】図１の太陽電池検査装置１を用いて得られた受光面画像を示す図である。
【図８】本発明の変形例に係る電極板の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る太陽電池検査装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、各図面は説明用のために作成されたものであり、説明の対象部位を特に強調するように描かれている。そのため、図面における各部材の寸法比率は、必ずしも実際のものとは一致しない。
【００１６】
図１は、本発明の好適な一実施形態に係る太陽電池検査装置１の平面図、図２は、図１の太陽電池検査装置１の側面図である。
【００１７】
太陽電池検査装置１は、太陽電池モジュールを構成する太陽電池セルの性能を評価するための装置であり、２つの検査手法に対応している。第一の手法は、太陽電池素子に対して順方向にバイアスすることで生じる励起光であるエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）を検出する手法であり、第二の手法は太陽電池素子に対して光を照射することで生じる励起光であるフォトルミネッセンス（ＰＬ）を検出する手法である。
【００１８】
ここで、太陽電池検査装置１は、図３，図４に示すような構造を有する一般的な太陽電池セルＳを検査対象としている。図３は、太陽電池セルＳの断面図、図４（ａ）は、太陽電池セルＳの受光面側から見た平面図、図４は、太陽電池セルＳの裏面図である。すなわち、全体として矩形平板状を成す太陽電池セルＳは、結晶シリコンにより構成され、Ｐ形層１０１の受光面側にＮ形層１０２及び反射防止膜１０３がこの順で積層され、Ｐ形層１０１の受光面と反対側の裏面側にはＰ＋形層１０４が形成されている。さらに、裏面には、その全面にわたって裏面電極１０５が形成され、受光面には、所定の間隔で受光面の縁部に沿って略平行になるように、２本のストライプ状の受光面電極１０６が形成されている。なお、太陽電池セルＳの受光面のサイズや、受光面電極１０６の本数及び間隔は、太陽電池セルＳの種類によって様々なものを検査対象としうる。
【００１９】
図１及び図２に戻って、太陽電池検査装置１は、略矩形状の基台部（支持部）３と、基台部３に取り付けられた略矩形枠状の枠体部（支持部）５と、基台部３に搭載された略矩形状の電極板７と、枠体部５に支持された長尺状のプローブ支持板（電極支持部材）９とを備えている。
【００２０】
電極板７は、基台部３の中央に埋め込まれて固定された銅板等の金属板であり、その表面には平面状の導電性表面７ａを有している。この電極板７は、太陽電池セルＳをその裏面電極１０５を導電性表面７ａに接した状態で載置するための部材であり、裏面電極１０５との接続用の電極部材として機能する。この電極板７は、基台部３の内部の配線部材を介して基台部３の側面に設けられた負電極同軸コネクタ１７ａに電気的に接続されている。
【００２１】
また、電極板７には、導電性表面７ａ上の導電性表面７ａの縁部に平行なＸ軸方向に沿って延びるように、略等間隔に複数の直線状の溝部１１が並行して形成され、導電性表面７ａ上のこれらの溝部１１の端部の間には、複数の溝部１１をＸ軸方向に対して垂直なＹ軸方向に沿って繋ぐように、直線状の２本の溝部１３がさらに形成されている。言い換えれば、導電性表面７ａ上には、Ｘ軸及びＹ軸方向に沿った矩形状の溝部が一対の溝部１１と一対の溝部１３によって形成され、その矩形状の溝部の対向する二辺をＸ軸方向に沿ってバイパスするように複数の溝部１１がさらに形成されている。これらの溝部１１，１３は、検査対象の太陽電池セルＳの裏面の大きさに対応して、太陽電池セルＳを電極板７に載置した際に、溝部１１，１３の形成部位の全体が太陽電池セルＳによって覆われるように、その長さおよび位置が設定されている。
【００２２】
さらに、溝部１１および溝部１３のいずれかの部位には、基台部３の内部に向けて貫通する貫通孔１５が形成されている。なお、貫通孔１５は、電極板７の中央付近に形成されることが好ましい。電極板７の中央付近に貫通孔１５を形成することによって、太陽電池セルＳを均一に吸着することができ、太陽電池セルＳを吸着により破壊する恐れを低減することができる。この貫通孔１５は、基台部３の内部で基台部３の側面に突出して設けられた吸引口１８に繋がっており、吸引口１８から外部に溝部１１，１３内の空気を吸引することにより電極板７の導電性表面７ａに太陽電池セルＳの裏面を吸着させるために設けられる。
【００２３】
枠体部５は、Ｙ軸方向における端部が、基台部３に固定されたヒンジ部１９によって軸支されており、基台部３に対してＸ軸に沿った端辺を中心にして回動自在にされている。すなわち、枠体部５を基台部３に向けて接近させることにより、その枠体部５の内側の中空部２１に電極板７を収めることができ、逆に枠体部５を基台部３から離脱させることにより、中空部２１を電極板７から遠ざけることができる。
【００２４】
この枠体部５には、基台部３に向けて閉じた状態でＹ軸方向に沿って中空部２１に架け渡されるように、プローブ支持板９が複数本、枠体部５の対向する枠体の間に取り付けられている。このプローブ支持板９は、Ｙ軸方向に延在する長尺状の平板部材であり、ＹＺ平面に沿うように取り付けられている。さらに、このプローブ支持板９には、Ｚ軸方向に向けて導電性表面７ａに対向して伸びる導電性のプローブピン（導電性ピン）２３が、Ｙ軸方向に沿ってほぼ等間隔に複数貫通して固定されている。なお、これらのプローブピン２３は、枠体部５を閉じた際にその先端が導電性表面７ａ上に形成された２つの溝部１１の中間点の近傍に位置するように設けられ、金メッキが施されたニッケル等の導電性金属によって形成されている。ここで、枠体部５には、銅板等からなる導通部２０が形成されており、この導通部２０が枠体部５及び基台部３の内部の配線部材を介して、正電極同軸コネクタ１７ｂと電気的に接続されている。したがって、プローブ支持板９の端に形成された導電部材と導通部２０と電気的に接続することで、プローブピン２３と正電極同軸コネクタ１７ｂとが電気的に接続可能となり、太陽電池セルＳに適切な電圧を印加できる。なお、導通部２０はプローブ支持板９が配置可能な範囲にわたって形成されることが好ましい。これにより、プローブ支持板９の数および配置位置にかかわらず、プローブ支持板９との電気的な接続が可能となる。また、導通部２０は、枠体部５のプローブ支持板９が取り付けられる箇所に形成されていればよい。
【００２５】
このような構成のプローブ支持板９は、プローブピン２３の先端が電極板７の導電性表面７ａに対して接近及び離脱が可能なように、枠体部５によって回動自在に支持されることになる。また、プローブ支持板９を枠体部５とともに導電性表面７ａに接近させた状態では、プローブピン２３の先端が導電性表面７ａ上の溝部１１の位置と重なることが防止される。
【００２６】
ここで、枠体部５に対するプローブ支持板９の取付構造の詳細について説明する。図５は、プローブ支持板９の取付構造を示すＹＺ平面に沿った縦断面図である。同図に示すように、プローブ支持板９を枠体部５に取り付ける際には、プローブ支持板９の端部の枠体部５に向けて（枠体部５を閉じた状態ではＺ軸方向に）貫通する貫通孔に、固定ネジ（ネジ部材）２７が挿入される。また、枠体部５をＺ軸方向から挟むようにネジ受け部２５が取り付けられ、このネジ受け部２５のネジ穴にプローブ支持板９を貫通する固定ネジ（ネジ部材）２７が螺入される（図５（ａ））。さらに、プローブ支持板９と枠体部５との間には、固定ネジ２７を緩めた際にプローブ支持板９を電極板７の導電性表面７ａから離れる方向に（枠体部５を閉じた状態では＋Ｚ軸方向に）付勢するバネ部材２９が内蔵されている。この状態で、固定ネジ２７をさらに締め付けていくと、プローブ支持板９が下がりその下端面Ａが枠体部５に当接する（図５（ｂ））。さらに、固定ネジ２７を締めていくと、ネジ受け部２５が持ち上がり、ネジ受け部２５の下部の上端面Ｂが枠体部５に当接することで、プローブ支持板９が枠体部５に対して固定される（図５（ｃ））。このような取付構造により、プローブ支持板９は、その両端における固定ネジ２７を緩めて図５（ａ）のような状態にすることによって、枠体部５を閉じた状態でプローブピン２３の向きを保ったままで枠体部５の中空部２１の縁部に沿って（Ｘ軸方向に沿って）スライド可能にされている。
【００２７】
以上説明した太陽電池検査装置１によれば、電極板７の導電性表面７ａ上に太陽電池セルＳが載置されることにより、太陽電池セルＳの裏面電極１０５が電極板７に電気的に接続されると同時に、プローブ支持板９が電極板７の導電性表面７ａに向けて接近するように回動されることにより、プローブ支持板９に設けられた複数のプローブピン２３が、太陽電池セルＳの受光面電極１０６の形成パターンに合わせて、受光面電極１０６の表面全体に均等に接続される。これにより、太陽電池検査装置１の導電性表面７ａの斜め上方から励起光を照射する照明装置と、太陽電池検査装置１の上方に太陽電池セルＳの受光面からの光を検出するためのＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラ等の撮像装置とを準備することで、太陽電池セルＳを構成する太陽電池素子全体に順方向電流を供給しながらの受光面からの発光検出（ＥＬ検出法）と、太陽電池セルの受光面全体に光を照射しながらの受光面からの発光検出（ＰＬ検出法）との両方を行うことができる。
【００２８】
このとき、電極板７の導電性表面７ａに設けられた溝部１１，１３内を外部から吸引することにより、太陽電池セルＳの裏面電極１０５が導電性表面７ａに安定して吸着される。さらに、プローブピン２３が２つの溝部１１の間に位置しているので、プローブピン２３と受光面電極１０６とを接続する際の太陽電池セルＳに対する外力を低減して太陽電池セルＳの破損を防止することができる。その結果として、２つの検査手法による太陽電池セルの性能検査を、１つの装置で効率的かつ円滑に実施することができる。
【００２９】
また、プローブ支持板９は、導電性表面７ａ上のＸ軸方向に沿ってスライド可能に設けられているので、太陽電池セルＳの様々な受光面電極の形成パターンに柔軟に対応して性能検査を実行させることができる。
【００３０】
さらに、溝部１３はプローブピン２３の配列方向に対して垂直なＸ軸方向に形成されているので、太陽電池セルＳの裏面電極１０５と導電性表面７ａの接触面積が広がる。これは、一般的な太陽電池セルＳは、図６に示すように、受光面電極１０６の形成方向に対して垂直な方向に湾曲しやすい性質を持っており、溝部１３によってこの湾曲を確実に低減できるからである。これにより、接触面積を拡げることができることはもちろん、太陽電池セルＳの変形時に加えられるプローブピン２３による外力による太陽電池セルＳの破損も防ぐことができる。さらに、プローブ支持板９をスライドさせてプローブピン２３の位置を調整する際に、溝部１１とプローブピン２３との位置が重なることがなく、太陽電池セルＳの破損をより一層防止できる。
【００３１】
また、プローブ支持板９の枠体部５に対する取付構造によれば、太陽電池セルＳの受光面電極１０６の形成パターンに対応して、枠体部５を閉じた状態でプローブ支持板９の位置を微調整する際に、太陽電池セルＳへのプローブピン２３の接触を防止して太陽電池セルＳの受光面における損傷を防止することができる。
【００３２】
また、電極板７の導電性表面７ａには、溝部１１をＹ軸方向に沿ってバイパスするように溝部１３がさらに形成されているので、太陽電池セルＳを導電性表面７ａに吸引するための貫通孔の数を削減することができ、吸引機構の構成を単純化することができる。
【００３３】
図７には、本実施形態の太陽電池検査装置１を用いて得られた多結晶シリコン太陽電池セルの受光面画像を示しており、（ａ）は、ＰＬ検出法により得られた画像データ、（ｂ）は、ＥＬ検出法により得られた画像データである。これらの結果を見てわかるように、画像データ中において太陽電池素子の欠陥部分であるクラックが輝度の低い部分として現れている（丸印で囲んだ部分）。このように太陽電池検査装置１によれば、２つの検査手法による受光面の評価結果を良好に得ることができる。
【００３４】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態の電極板７の構造に関しても様々な変形態様を採ることができ、図８に示す電極板２０７のように、溝部１３Ａを、複数の溝部１１を蛇行させて繋げるように、すなわち、隣接する２つの溝部１１でＵ字状を成すように形成されてもよい。また、溝部１１，１３は、必ずしも直線状に形成されている必要は無く、Ｘ軸方向またはＹ軸方向に伸びていればジグザグ状であっても円弧状であってもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１…太陽電池検査装置、３…基台部（支持部）、５…枠体部（支持部）、７，２０７…電極板、７ａ…導電性表面、９…プローブ支持板（電極支持部材）、１１，１３，１３Ａ…溝部、２３…プローブピン（導電性ピン）、２７…固定ネジ（ネジ部材）、２９…バネ部材、Ｓ…太陽電池セル。  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
2011009283.tif 000009
【図７】
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