(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板上に多数の太陽電池セルが略第１方向に沿って並列されている太陽電池であって、前記各太陽電池セルがこの第１方向に対して直交する略第２方向に沿って延出されている太陽電池の欠陥検査装置において、
互いに隣接する前記太陽電池セルに順方向電圧とは逆方向の第１の電圧を印加する第１の電圧印加手段と、
この逆方向の第１の電圧の印加に伴い、前記太陽電池セルの前記第２方向に沿って流れる電流が生成する磁場の強さを、前記第２方向に沿った位置に関連付けて検出する磁場検出手段と、
前記第２方向に沿った位置に関連付けられた前記磁場の強さの出力分布に基づき、前記太陽電池セルに生ずる電気的な欠陥部の有無及び前記欠陥部が生じている箇所において前記欠陥部の位置を特定する欠陥位置特定手段と、
を具備することを特徴とする太陽電池の欠陥検査装置。
【請求項２】
前記磁場の強さを、前記第１及び第２方向を含む面に対して略直交する第３方向に沿う第１の磁界成分及び前記第１方向に沿う第２の磁界成分に分解するとき、
前記磁場検出手段は、前記第１及び第２の磁界成分の少なくとも一方を検出するよう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欠陥検査装置。
【請求項３】
前記磁場検出手段は、前記磁場の強さを検出する磁気センサ部と前記磁気センサ部を前記第２方向に沿って移動し、前記移動に伴う移動位置を検知する位置検知部を備える移動手段を具備することを特徴とする、請求項１若しくは請求項２に記載の太陽電池の欠陥検査装置。
【請求項４】
前記移動手段は、外部からの指令に従って、複数の移動速度から選択された速度に設定され、前記磁気センサ部を前記第２方向に沿って移動することを特徴とする、請求項３に記載の太陽電池の欠陥検査装置。
【請求項５】
前記磁場検出手段は、前記第２方向に沿って所定の間隔を空けて配置されている複数の磁気センサ部を含み、前記欠陥位置特定手段は、前記複数の磁気センサ部の出力から前記欠陥部の位置を特定することを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載の太陽電池の欠陥検査装置。
【請求項６】
前記第１の電圧印加手段は、前記逆方向の第１の電圧に相当する直流電圧に、ある交流周波数を有する交流電圧が重畳された電圧を前記互いに隣接する前記太陽電池セルに印加する電源部を含み、前記磁場検出手段は、前記磁場の強さを表す信号から前記交流周波数の成分を抽出する抽出手段を備えることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の太陽電池の欠陥検査装置。
【請求項７】
前記抽出手段は、共振回路部、バンドパスフィルタ部、同期検波回路部、直交検波回路部、フーリエ変換回路のいずれかであることを特徴とする請求項６に記載の太陽電池の欠陥検査装置。
【請求項８】
前記磁場検出手段は、ホール素子センサ、ＭＩセンサ、コイルを含むセンサ、コイルとキャパシタで構成される共振回路を含むセンサ、若しくはフラックスゲートセンサのいずれかのセンサを具備することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の太陽電池の欠陥検査装置。
【請求項９】
前記太陽電池セルに所定の電流を流し、前記磁場検出手段の誤差要因を補正するキャリブレーション処理を実行するキャリブレーション部を更に具備することを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の太陽電池の欠陥検査装置。
【請求項１０】
前記太陽電池セルの一端部領域に前記逆方向の第１の電圧を印加する前記第１の電圧印加手段に加えて、前記互いに隣接する前記太陽電池セルの他端部領域に前記順方向電圧とは逆方向の第２の電圧を印加する第２の電圧印加手段を具備し、前記磁場検出手段は、前記一端部領域及び他端部領域間の領域に流れる電流が作る前記磁場の強さを前記第２方向に沿った位置に関連付けて検出することを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の太陽電池の欠陥検査装置。
【請求項１１】
前記第１の電圧印加手段は、前記逆方向の第１の電圧を印加する電圧印加部及びこの電圧印加部を前記第２方向に沿って搬送する搬送手段を有し、前記欠陥位置特定手段で特定された箇所若しくはこの箇所を含む領域に前記電圧印加部を搬送し、前記逆方向の第１の電圧を徐々に増加しながら印加して、逆方向に電流が流れなくなるまで、前記逆方向の第１の電圧を昇圧する逆方向電圧の昇圧手段を具備することを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の太陽電池の欠陥検査装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の欠陥検査装置を備える太陽電池の製造装置。
【請求項１３】
絶縁性基板上に多数の太陽電池セルが略第１方向に沿って並列されている太陽電池であって、前記各太陽電池セルがこの第１方向に対して直交する略第２方向に沿って延出されている太陽電池の欠陥検査方法において、
互いに隣接する前記太陽電池セルに順方向電圧とは逆方向の第１の電圧を印加する第１の電圧印加工程と、
この逆方向の第１の電圧の印加に伴い、前記太陽電池セルの前記第２方向に沿って流れる電流が生成する磁場の強さを、前記第２方向に沿った位置に関連付けて検出する磁場検出工程と、
前記第２方向に沿った位置に関連付けられた前記磁場の強さの出力分布に基づき、前記太陽電池セルに生ずる電気的な欠陥部の有無及び前記欠陥部が生じている箇所において前記欠陥部の位置を特定する欠陥位置特定工程と、
を具備することを特徴とする太陽電池の欠陥検査方法。
【請求項１４】
前記欠陥位置特定工程は、前記磁場の強さの出力分布の変化を前記第２方向に沿った位置に関連付ける磁場分布検出工程及び前記磁場の強さの出力分布の変化が所定の大きさ以上である前記第２方向に沿った箇所或いは区域を前記欠陥部の位置と特定する工程を含むことを特徴とする請求項１３に記載の太陽電池の欠陥検査方法。
【請求項１５】
前記欠陥位置特定工程は、磁気センサを前記第２方向に沿って移動しながら、移動位置と関連付けた前記磁場の強さを調べる工程を含むことを特徴とする請求項１３或いは請求項１４に記載の太陽電池の欠陥検査方法。
【請求項１６】
前記欠陥位置特定工程は、比較的速い速度で移動しながら前記磁場の強さを粗く調べて欠陥が生じている領域を特定する工程と、この工程の結果に基づき、前記欠陥の疑いの薄い領域は高速の第１速度で通過し、前記欠陥の疑いの濃い領域は第１速度よりも遅い第２速度で比較的ゆっくり前記磁気センサを移動しながら高精度に調べる工程を含むことを特徴とする請求項１５に記載の太陽電池の欠陥検査方法。
【請求項１７】
前記欠陥位置特定工程は、前記第２方向に沿って複数のセンサで複数の箇所の磁場の強さを実質的に同時に調べる工程を含み、前記磁場の強さを表すデータから前記欠陥部が存在する領域を特定する工程を更に含むことを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の太陽電池の欠陥検査方法。
【請求項１８】
前記第１の電圧印加工程では、前記逆方向の第１の電圧に相当する直流電圧にある交流周波数を有する交流電圧が重畳された電圧を前記互いに隣接する前記太陽電池セルに印加する工程を含み、前記磁場検出工程は、前記磁場の強さを表す信号から前記交流周波数の成分を抽出する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１３〜請求項１７のいずれかに記載の太陽電池の欠陥検査方法。
【請求項１９】
前記太陽電池セルの一端部領域に前記逆方向の第１の電圧を印加する前記第１の電圧印加工程に加えて、前記互いに隣接する前記太陽電池セルの他端部領域に前記順方向電圧とは逆方向の第２の電圧を印加する第２の電圧印加工程を具備し、前記磁場検出工程は、前記一端部領域及び他端部領域間の領域に流れる電流が作る前記磁場の強さを前記第２方向に沿った位置に関連付けて検出することを特徴とする請求項１３〜請求項１８のいずれかに記載の太陽電池の欠陥検査方法。
【請求項２０】
前記第１の電圧印加工程は、前記逆方向の第１の電圧を印加する電圧印加部を第２方向に沿って搬送しながら実施する搬送工程を含み、前記欠陥位置特定工程で特定された箇所若しくはこの箇所を含む領域に前記電圧印加部を搬送し、前記逆方向の第１の電圧を徐々に増加しながら印加して、逆方向に電流が流れなくなるまで、前記逆方向の第１の電圧を昇圧することを特徴とする工程を更に含むことを特徴とする請求項１３〜請求項１９のいずれかに記載の欠陥検査方法。
【請求項２１】
請求項１３〜１９のいずれかに記載の欠陥検査方法を含む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、太陽電池の製造工程において生じた欠陥を検出する欠陥検査装置及び欠陥検査方法に係り、特に、この欠陥検査装置及び欠陥検査方法を太陽電池の製造工程に組み入れた太陽電池の製造装置および製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、地球規模の温暖化防止対策の一環として太陽電池が注目され、開発されている。このような太陽電池のうち薄膜型太陽電池は、例えば、ガラスやプラスチックなどの透明基板上に表面電極（透明）、アモルファスシリコン（薄膜シリコン）、金属からなる裏面電極を順に積層した構造を有している。また、アモルファスシリコンは、基板側からp型−ｉ型−n型の三層構造に形成され、透明基板側から光が照射されると、透明基板、表面電極を通過した光がアモルファスシリコンにあたり、アモルファスシリコンに電気が発生されて太陽電池における発電がされている。このアモルファスシリコンは、p型側がプラス、n型側がマイナスとなり、ダイオード特性を有している。
【０００３】
ところで、このような薄膜型太陽電池は、その製造工程において、表面電極上にアモルファスシリコンを形成する際に、アモルファスシリコン中にピンホール等の欠陥が発生することがある。このピンホールが生じると、その後のアモルファスシリコン上に裏面電極を形成する工程において、電極材料がピンホール内に入り込むことがあり、このピンホールに進入した電極部分が表面電極と裏面電極と間に短絡（ショート）を生じさせる虞がある。この短絡（ショート）が原因で、薄膜型太陽電池の変換効率（太陽電池に当てた光量を電気に変換する効率）が低下し、薄膜型太陽電池の性能が著しく劣化される。
【０００４】
特許文献１には、太陽電池を構成する複数のセルに逆電圧を印加して、欠陥部に所定の電流を流し、欠陥部をジュール熱により変質・絶縁する技術が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、特許文献1の欠点を解決するものとして、セルの長手方向に沿って複数のプローブが配置され、この複数のプローブがセルに接触させられて欠陥部を焼損する技術が開示されている。この特許文献２に開示される技術によれば、複数のプローブがセルに複数箇所で接触されていることから、適切なプローブが選択されることによって欠陥部を焼損によってリペアするに必要な電流値、換言すれば、印加電圧値を低くすることができる。
【０００６】
特許文献３には、プローブがローラー型に整形され、ローラーを介して逆電圧を印加したまま、該ローラーをセルの長手方向に転がしながら欠陥の箇所の位置を精度良く検出し、その検出した箇所で逆方向（又は順方向）に電流を流し、欠陥部を焼損することができる技術が開示されている。この特許文献３によれば、電流値を特許文献２に開示された方法に比べて更に低く抑えることができ、最小限の電流で欠陥部を焼損できる。しかも、プローブの本数（この例ではローラーの数）もセルの本数だけでよく、結果として、装置のコスト上昇を抑え、耐久性も向上させる効果を期待することができる。
【０００７】
特許文献４には、プローブとセルの表面とで大きな電流をやり取りすることを止めて、非接触で電池の内部欠陥を調べるという技術が開示されている。即ち、太陽電池に負荷を接続した上で光を照射して、或いは、太陽電池に外部の電流源を接続して電流を流す欠陥検査方法が開示されている。この欠陥検査方法においては、もし、セルに流れる電流があれば、電流の作る磁場を観測することができる。この磁場の成分を直交３方向に配置された磁気センサで捕らえて、３次元の全ての方向に画像処理を行い、その結果を表示させることで、内部の諸々の欠陥が判明する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−０９１６７４号公報
【特許文献２】特開平１０−００４２０２号公報
【特許文献３】特開２０１０−２３２５４７号公報
【特許文献４】特開２０１０−１７１０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
薄膜型太陽電池の技術的進歩は目覚しいものがあり、太陽電池の種類や特性も多様化している。例えば、薄膜シリコン太陽電池で化合物系の太陽電池では、使用する希少金属の種類などによってＣＩＳ太陽電池、ＣＩＧＳ太陽電池、ＣｄＴｅ太陽電池など種類が増加している。ところが、薄膜型太陽電池が多様化するにともない、短絡部除去のために印加される逆電圧の印加時間や電圧値は、薄膜型太陽電池の種類や特性によって異なるものとなり、このため、生産ラインに流れる薄膜型太陽電池に対して適切なチューニングが行われなければならない。
【００１０】
このように薄膜型太陽電池を実際に製造する生産ラインでは、薄膜型太陽電池の短絡部除去のために、タクトタイムの短縮と、多様化された薄膜型太陽電池の特性に応じたチューニングという２つの課題があるにも関わらず上に挙げた諸文献１−４では、これらの課題について述べられていない。
【００１１】
また、特許文献１に開示された欠陥部に電流を流して欠陥部を焼損する技術においては、欠陥部とプローブとの間の距離が判明せず、従って、過大な電圧を印加せざるを得ず、欠陥部には過大な電流が流れ、太陽電池を損傷する虞がある。この観点からも、短絡箇所が特定されて最小限のリペア電流で短絡部の除去処理が実施されることが望まれている。
【００１２】
更に、特許文献２に開示された複数のプローブをセル上に接触配置して欠陥部を検査し、この欠陥部を焼損する技術によれば、セルに流れる電流を低く維持したまま欠陥部を焼損してリペアすることができ、初期の目的を達成することができる。しかし、プローブの本数が膨大になり、装置のコストを高めるだけでなく、プローブの耐久性を高め、太陽電池との接触抵抗を良好にするために、金或いはロジュウムなどの貴金属が使われることで、装置が非常に高価になる問題がある。また、プローブがロッドとパイプとの組み合わせの構造となっていることから、機械的な摩耗を避けることができず、装置の故障頻度も高くなり、また、プローブの定期交換を必要するという欠点がある。また、十分な接触圧をプローブと太陽電池表面との間に確保する必要もあり、プローブの本数の増加に伴い、太陽電池を押し付ける物理的な圧力も大きくなり、それだけ装置の設計も高剛性に設計しなければならない問題がある。
【００１３】
更にまた、特許文献３に開示されたローラー型のプローブで欠陥箇所を検出して欠陥部を焼損する技術においては、ローラーを介してセル表面に低抵抗値で電流を供給できる材料として最適なものが少ないなど、実用化には幾つかの課題が残されている。
【００１４】
また、特許文献４に開示された電流の作る磁場を観測する方法によれば、磁気に着目しているという点で従来にない技術であるが、磁気センサを太陽電池全面にわたって移動させ、その結果を画像処理するという、非常に時間のかかる手法を採用していることに加えて、短絡部の検出という薄膜系の太陽電池製造ラインにおける特有の課題についても、なんらの解決手法も提示していない。
【００１５】
この発明の目的は、上述したような課題に鑑みなされたものであって、短時間で、欠陥部の位置を検知できる太陽電池の欠陥検査装置及びその方法を提供するにある。
【００１６】
また、この発明の目的は、欠陥部の位置を検知できる太陽電池の欠陥検査装置及びその方法を製造工程に組み込み、しかも、作業効率を高めることができ、製品の品質を維持することができる太陽電池の製造装置及び製造方法を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
請求項１に係る実施の形態の発明によれば、
絶縁性基板上に多数の太陽電池セルが略第１方向に沿って並列されている太陽電池であって、前記各太陽電池セルがこの第１方向に対して直交する略第２方向に沿って延出されている太陽電池の欠陥検査装置において、
互いに隣接する前記太陽電池セルに順方向電圧とは逆方向の第１の電圧を印加する第１の電圧印加手段と、
この逆方向の第１の電圧の印加に伴い、前記太陽電池セルの前記第２方向に沿って流れる電流が生成する磁場の強さを、前記第２方向に沿った位置に関連付けて検出する磁場検出手段と、
前記第２方向に沿った位置に関連付けられた前記磁場の強さの出力分布に基づき、前記太陽電池セルに生ずる電気的な欠陥部の有無及び前記欠陥部が生じている箇所において前記欠陥部の位置を特定する欠陥位置特定手段と、
を具備することを特徴とする太陽電池の欠陥検査装置が提供される。
【００１８】
請求項２に係る実施の形態の発明によれば、
前記磁場の強さを、前記第１及び第２方向を含む面に対して略直交する第３方向に沿う第１の磁界成分及び前記第１方向に沿う第２の磁界成分に分解するとき、
前記磁場検出手段は、前記第１及び第２の磁界成分の少なくとも一方を検出するよう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欠陥検査装置が提供される。
【００１９】
請求項３に係る実施の形態の発明によれば、
前記磁場検出手段は、前記磁場の強さを検出する磁気センサ部と前記磁気センサ部を前記第２方向に沿って移動し、前記移動に伴う移動位置を検知する位置検知部を備える移動手段を具備することを特徴とする、請求項１若しくは請求項２に記載の太陽電池の欠陥検査装置が提供される。
【００２０】
請求項４に係る実施の形態の発明によれば、
前記移動手段は、外部からの指令に従って、複数の移動速度から選択された速度に設定され、前記磁気センサ部を前記第２方向に沿って移動することを特徴とする、請求項３に記載の太陽電池の欠陥検査装置が提供される。
【００２１】
請求項５に係る実施の形態の発明によれば、
前記磁場検出手段は、前記第２方向に沿って所定の間隔を空けて配置されている複数の磁気センサ部を含み、前記欠陥位置特定手段は、前記複数の磁気センサ部の出力から前記欠陥部の位置を特定することを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載の太陽電池の欠陥検査装置が提供される。
【００２２】
請求項６に係る実施の形態の発明によれば、
前記第１の電圧印加手段は、前記逆方向の第１の電圧に相当する直流電圧に、ある交流周波数を有する交流電圧が重畳された電圧を前記互いに隣接する前記太陽電池セルに印加する電源部を含み、前記磁場検出手段は、前記磁場の強さを表す信号から前記交流周波数の成分を抽出する抽出手段を備えることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の太陽電池の欠陥検査装置が提供される。
【００２３】
請求項７に係る実施の形態の発明によれば、
前記抽出手段は、共振回路部、バンドパスフィルタ部、同期検波回路部、直交検波回路部、フーリエ変換回路のいずれかであることを特徴とする請求項６に記載の太陽電池の欠陥検査装置が提供される。
【００２４】
請求項８に係る実施の形態の発明によれば、
前記磁場検出手段は、ホール素子センサ、ＭＩセンサ、コイルを含むセンサ、コイルとキャパシタで構成される共振回路を含むセンサ、若しくはフラックスゲートセンサのいずれかのセンサを具備することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の太陽電池の欠陥検査装置が提供される。
【００２５】
請求項９に係る実施の形態の発明によれば、
前記太陽電池セルに所定の電流を流し、前記磁場検出手段の誤差要因を補正するキャリブレーション処理を実行するキャリブレーション部を更に具備することを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の太陽電池の欠陥検査装置が提供される。
【００２６】
請求項１０に係る実施の形態の発明によれば、
前記太陽電池セルの一端部領域に前記逆方向の第１の電圧を印加する前記第１の電圧印加手段に加えて、前記互いに隣接する前記太陽電池セルの他端部領域に前記順方向電圧とは逆方向の第２の電圧を印加する第２の電圧印加手段を具備し、前記磁場検出手段は、前記一端部領域及び他端部領域間の領域に流れる電流が作る前記磁場の強さを前記第２方向に沿った位置に関連付けて検出することを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の太陽電池の欠陥検査装置が提供される。
【００２７】
請求項１１に係る実施の形態の発明によれば、
前記第１の電圧印加手段は、前記逆方向の第１の電圧を印加する電圧印加部及びこの電圧印加部を前記第２方向に沿って搬送する搬送手段を有し、前記欠陥位置特定手段で特定された箇所若しくはこの箇所を含む領域に前記電圧印加部を搬送し、前記逆方向の第１の電圧を徐々に増加しながら印加して、逆方向に電流が流れなくなるまで、前記逆方向の第１の電圧を昇圧する逆方向電圧の昇圧手段を具備することを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の太陽電池の欠陥検査装置が提供される。
【００２８】
請求項１２に係る実施の形態の発明によれば、
請求項１〜１１のいずれかに記載の欠陥検査装置を備える太陽電池の製造装置が提供される。
【００２９】
請求項１３に係る実施の形態の発明によれば、
絶縁性基板上に多数の太陽電池セルが略第１方向に沿って並列されている太陽電池であって、前記各太陽電池セルがこの第１方向に対して直交する略第２方向に沿って延出されている太陽電池の欠陥検査方法において、
互いに隣接する前記太陽電池セルに順方向電圧とは逆方向の第１の電圧を印加する第１の電圧印加工程と、
この逆方向の第１の電圧の印加に伴い、前記太陽電池セルの前記第２方向に沿って流れる電流が生成する磁場の強さを、前記第２方向に沿った位置に関連付けて検出する磁場検出工程と、
前記第２方向に沿った位置に関連付けられた前記磁場の強さの出力分布に基づき、前記太陽電池セルに生ずる電気的な欠陥部の有無及び前記欠陥部が生じている箇所において前記欠陥部の位置を特定する欠陥位置特定工程と、
を具備することを特徴とする太陽電池の欠陥検査方法が提供される。
【００３０】
請求項１４に係る実施の形態の発明によれば、
前記欠陥位置特定工程は、前記磁場の強さの出力分布の変化を前記第２方向に沿った位置に関連付ける磁場分布検出工程及び前記磁場の強さの出力分布の変化が所定の大きさ以上である前記第２方向に沿った箇所或いは区域を前記欠陥部の位置と特定する工程を含むことを特徴とする請求項１３に記載の太陽電池の欠陥検査方法が提供される。
【００３１】
請求項１５に係る実施の形態の発明によれば、
前記欠陥位置特定工程は、磁気センサを前記第２方向に沿って移動しながら、移動位置と関連付けた前記磁場の強さを調べる工程を含むことを特徴とする請求項１３或いは請求項１４に記載の太陽電池の欠陥検査方法が提供される。
【００３２】
請求項１６に係る実施の形態の発明によれば、
前記欠陥位置特定工程は、比較的速い速度で移動しながら前記磁場の強さを粗く調べて欠陥が生じている領域を特定する工程と、この工程の結果に基づき、前記欠陥の疑いの薄い領域は高速の第１速度で通過し、前記欠陥の疑いの濃い領域は第１速度よりも遅い第２速度で比較的ゆっくり前記磁気センサを移動しながら高精度に調べる工程を含むことを特徴とする請求項１５に記載の太陽電池の欠陥検査方法が提供される。
【００３３】
請求項１７に係る実施の形態の発明によれば、
前記欠陥位置特定工程は、前記第２方向に沿って複数のセンサで複数の箇所の磁場の強さを実質的に同時に調べる工程を含み、前記磁場の強さを表すデータから前記欠陥部が存在する領域を特定する工程を更に含むことを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の太陽電池の欠陥検査方法が提供される。
【００３４】
請求項１８に係る実施の形態の発明によれば、
前記第１の電圧印加工程では、前記逆方向の第１の電圧に相当する直流電圧にある交流周波数を有する交流電圧が重畳された電圧を前記互いに隣接する前記太陽電池セルに印加する工程を含み、前記磁場検出工程は、前記磁場の強さを表す信号から前記交流周波数の成分を抽出する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１３〜請求項１７のいずれかに記載の太陽電池の欠陥検査方法が提供される。
【００３５】
請求項１９に係る実施の形態の発明によれば、
前記太陽電池セルの一端部領域に前記逆方向の第１の電圧を印加する前記第１の電圧印加工程に加えて、前記互いに隣接する前記太陽電池セルの他端部領域に前記順方向電圧とは逆方向の第２の電圧を印加する第２の電圧印加工程を具備し、前記磁場検出工程は、前記一端部領域及び他端部領域間の領域に流れる電流が作る前記磁場の強さを前記第２方向に沿った位置に関連付けて検出することを特徴とする請求項１３〜請求項１８のいずれかに記載の太陽電池の欠陥検査方法が提供される。
【００３６】
請求項２０に係る実施の形態の発明によれば、
前記第１の電圧印加工程は、前記逆方向の第１の電圧を印加する電圧印加部を第２方向に沿って搬送しながら実施する搬送工程を含み、前記欠陥位置特定工程で特定された箇所若しくはこの箇所を含む領域に前記電圧印加部を搬送し、前記逆方向の第１の電圧を徐々に増加しながら印加して、逆方向に電流が流れなくなるまで、前記逆方向の第１の電圧を昇圧することを特徴とする工程を更に含むことを特徴とする請求項１３〜請求項１９のいずれかに記載の欠陥検査方法が提供される。
【００３７】
請求項２１に係る実施の形態の発明によれば、
請求項１３〜１９のいずれかに記載の欠陥検査方法を含む太陽電池の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００３８】
この発明によれば、太陽電池の電極間の電気的な絶縁状態の健全性を検査し、ピンホール等の欠陥が生じている箇所を特定し、その欠陥箇所に直接的にリペア電流を与えて補修することが可能な欠陥検査装置及びその方法を提供することができる。
【００３９】
また、この発明によれば、この欠陥検出及び補修を含む作業効率を高め、製品の品質を維持することができる太陽電池の製造装置を提供することができる。
【００４０】
上述した短絡以外にも、例えばセルの区画を加工する際に、区画加工が不十分で、合い隣り合う２本のセル間の電気抵抗が低く、電流の一部が漏洩するといった不具合もあることから、これらの短絡及び電流漏洩を纏めて以下の説明では、「欠陥」と称し、その部位を「欠陥部」と称する。なお、本発明は面積が極めて広い薄膜太陽電池において適用されれば、その効果が一層明瞭に得られるものである。
【００４１】
この発明の太陽電池の製造装置及び製造方法の種々の実施の形態によれば、より詳細には、次のような技術上の効果を実現することができる。
【００４２】
(1)  短時間で欠陥部の位置を検知することができる。
【００４３】
(2)  熟練していない現場の作業員にも、非常に明瞭に欠陥の位置を特定できる。
【００４４】
(3)  太陽電池の表面に従来技術のような大きな押し付け力を与えることを必要とせず、従って、検査対象としての太陽電池をキズつける恐れを大幅に除去することができる。
【００４５】
(4)  欠陥部の位置を極めて高精度に特定できることから、補修（以下、この明細書では、リペアと称する。）に必要な電圧値を低く抑えることができ、結果的に検査対象としての太陽電池を傷めることを防止することができる。
【００４６】
(5)  個々の処理が並列で進められるために、タクトタイムの短縮要望に応えることができる。
【００４７】
(6)  欠陥部の存否を電流の有無で判断することなく、瞬時に判別できる実施の形態によれば、製造装置のコストを低く抑えながら検査がすることができる。
【００４８】
(7)  逆電圧を印加するプローブがセルの両端に配置され、欠陥部を流れる電流があれば、当該欠陥部の前後で磁気の向きが逆転する現象が起きることに着目した実施の形態によれば、一層感度の高い欠陥の位置検出を実現することができる。
【００４９】
(8)  欠陥部の検出をおこなうセンサが故障してセンサ出力がなくなるような場合にあっても、他の検出センサの出力により、欠陥検出を見逃す確率を低下させることなく、欠陥検出することが可能な検査システムを提供することができる。
【００５０】
(9)  太陽電池に印加する逆電圧が直流に交流を重畳（直流＋交流）した電圧に設定され、印加した交流の周波数成分のみが抽出され、雑音の周波数成分を除去する実施の形態によれば、ノイズに強い欠陥検査が可能な太陽電池の欠陥検査装置を提供することができる。
【００５１】
(10)  耐久性の観点からはプローブに比べて非常に有利であり、かつ近年小型で安価な磁気センサが市場に出回り始めたことから、これら磁気センサをマトリックス状に配列する実施の形態によれば、欠陥部の位置を容易にかつ短時間で特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】この発明の第１の実施の形態に係る太陽電池の欠陥検査装置を模示的に示す平面図である。
【図２Ａ】図１に示された太陽電池２のセル構造を例示した、模示的な断面図である。
【図２Ｂ】図１に示された制御部が有する定電流垂下特性を示す電流―電圧のグラフである。
【図３】図１に示されるIII-III断面に沿ってシミュレーションで計算されたセル位置と垂直方向磁場の大きさとの関係を示すグラフである
【図４】この発明の第２の実施の形態に係る太陽電池の欠陥検査装置を模示的に示す平面図である。
【図５】図４に示す欠陥検査装置において、Ｖ−Ｖ断面に沿ってシミュレーションで計算されたセル位置と磁場の大きさとの関係を示す水平磁界のグラフである。
【図６】図１に示す欠陥検査装置において、連続して隣接するセルＣｎ、Ｃｎ＋１に欠陥部Ｄが生じている場合においてIII-III断面に沿ってシミュレーションで計算されたセル位置と磁場の大きさとの関係を示す水平磁界のグラフである。
【図７】図１に示す欠陥検査装置において、あるセルＣｎ＋１の両側に隣接するセルＣｎ、Ｃｎ＋２に欠陥部Ｄが生じている場合においてIII-III断面に沿うセル位置に対して検出される水平磁界の分布を示すグラフである。
【図８】図４に示す欠陥検査装置において、連続して隣接するセルＣｎ、Ｃｎ＋１に欠陥部Ｄが生じている場合において、Ｖ−Ｖ断面に沿うセル位置に対して検出される水平磁界の分布を示すグラフである。
【図９】図４に示す欠陥検査装置において、あるセルＣｎ＋１の両側に隣接するセルＣｎ、Ｃｎ＋２に欠陥部Ｄが生じている場合において、Ｖ−Ｖ線に沿うセル位置に対して検出される水平磁界の分布を示すグラフである。
【図１０】この発明の第３の実施の形態に係る太陽電池の欠陥検査装置を模示的に示す平面図である。
【図１１】図１０に示す欠陥検査装置であって、同一セルに複数の欠陥が生じている太陽電池を模示的に示す平面図である。
【図１２Ａ】この発明の第４の実施の形態に係る太陽電池の欠陥検査装置を模示的に示す平面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａに示す太陽電池の欠陥検査装置におけるプローブに印加される逆電圧波形を示す波形図である。
【図１２Ｃ】図１２Ａに示す太陽電池の欠陥検査装置における信号を処理する回路のブロック図である。
【図１３Ａ】この発明の第５の実施の形態に係る太陽電池の欠陥検査装置を模示的に示す平面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａに示される太陽電池の欠陥検査装置の一部を拡大して模示的に示す平面図である。
【図１４】第５の実施の形態が適用される欠陥検査部を備えた製造装置における各部の配置を、その鉛直断面で見た概略的に示す概略図である。
【図１５Ａ】この発明の第６の実施の形態に係る太陽電池の欠陥検査装置を模示的に示す平面図である。
【図１５Ｂ】図１５Ａに示される太陽電池の欠陥検査装置の一部を拡大して模示的に示す平面図である。
【図１６】第６の実施の形態が適用される欠陥検査部を備えた製造装置における各部の配置を概略的に示す概略図である。
【図１７Ａ】この発明の実施の形態に係る太陽電池の製造装置におけるキャリブレーション工程の一例を示す模式図である。
【図１７Ｂ】この発明の実施の形態に係る太陽電池の製造装置におけるキャリブレーション工程の他の例を示す模式図である。
【図１７Ｃ】この発明の実施の形態に係る太陽電池の製造装置におけるキャリブレーション工程の更にまた他の例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下、本発明の実施の形態に係る太陽電池の製造装置および製造方法ついて、詳細に説明する。
【００５４】
以下の実施の形態において、磁気センサとして直流的な磁界を検出することができるセンサ、例えば、ホール素子センサ、或いは、ＭＩ(Magneto-Impedance)センサを用いることができる。これらのセンサは、非常に小型でかつ価格も手頃なレベルのものが入手可能である。
【００５５】
〔第１の実施の形態〕
図１には、この発明の第１の実施の形態に係る太陽電池２の製造装置における太陽電池を検査する検査工程部が模示的に示されている。また、図２Ａには、図１に例示される太陽電池２の構造が概略的に断面で示されている。
【００５６】
図２Ａに示される太陽電池２は、薄膜型太陽電池と称せられ、ストライプ状の複数の太陽電池セルＣｊが並列されて構成されている。各太陽電池セルＣｊは、一例として、ガラス或いはプラスチックなどの透明基板１２上に、ＩＴＯなどの透明で比較的に高抵抗の表面電極１４、アモルファスシリコン（薄膜シリコン）１６及び金属からなる表面電極１４に比べて十分に低抵抗の金属からなる裏面電極１８が順次積層されている積層構造を有している。
【００５７】
ここで、透明基板１２として近年、フレキシブルな透明材料或いは太陽電池の軽量化を目的に樹脂材が用いられている。アモルファスシリコン１６は、基板１２側からp型−ｉ型−n型のアモルファスシリコン１６−１，１６−２，１６−３の三層構造に形成されている。この太陽電池セルＣｊは、透明基板１２側から光が照射されると、透明基板１２、表面電極１４を通過した光がアモルファスシリコン１６に照射され、発電部としてのアモルファスシリコン１６に電気が発生されて太陽電池における発電がなされる。このアモルファスシリコン１６は、p型側がプラスに、n型側がマイナスに設定されて表面電極１４及び裏面電極１８間に順方向電圧を発生するダイオード特性を有している。また、アモルファスシリコン１６は、例えば、１μｍ程の厚さＴ０を有し、裏面電極１８が例えば、略１ｃｍの幅Ｌ０を有するように形成されている。ストライプ状の太陽電池セルＣｊでは、その裏面電極１８の側端部が隣接するストライプ状の太陽電池セルＣｊの表面電極１４に接続され、複数の太陽電池セルＣｊが互いに直列に接続されて太陽電池２を構成している。このように、太陽電池２は、多数の上下に細長いストライプ状のセルＣｊが水平方向に並列され、これらのセルが電気的に直列結合されて太陽電池として完成品に製造されている。各セルＣｊには、j番目（整数）のセルを意味する付記ｊが付され、セルを特定している。図１には、セルＣｊのあるセルとしてセルＣｎ及びセルＣｎ＋１が示されている。
【００５８】
尚、図２Ａは、この発明の太陽電池を検査する検査装置の理解を助ける為に示され、図２Ａに示される太陽電池セルの構造及びこの構造の理解の為の各部の材料は、一例として例示されている。従って、この構造及びこの構造を組成する材料を有する太陽電池セルのみに、この発明が適用されるものではないことは明らかである。この発明は、複数の太陽電池セルＣｊを備える太陽電池２であれば、種々の構造或いは種々のタイプであっても、適用可能であることは明らかである。
【００５９】
上述したような薄膜型太陽電池２では、その製造工程において、表面電極１４上にアモルファスシリコン１６を形成する際に、発電部としてのアモルファスシリコン１６中にピンホールなどの欠陥Ｄが発生することがある。このピンホール等の欠陥Ｄが生じると、その後のアモルファスシリコン１６上に裏面電極１８を形成する工程において、裏面電極１８の電極材料がピンホール内に入り込み、このピンホールに進入した電極部分が表面電極１４と裏面電極１８と間に短絡（ショート）を生じさせる。
【００６０】
図１に示される製造装置においては、太陽光線が入射される太陽電池２の受光面（この明細書では、この受光面を単に上面と称する。）が下方に向けられた状態で太陽電池２が検査工程に移送されている。従って、検査工程では、太陽電池の受光面に対向する面（この明細書では、単に裏面と称する。）に設けられた裏面電極１８が上側に向けられている。
【００６１】
図１に示す製造装置では、この欠陥Ｄを検出する為に多数のプローブＰｊ（図１には、代表的なプローブとして符号Ｐｎ、Ｐｎ＋１が付されている。）がストライプ状の太陽電池セルＣの裏面電極１８に接触するように太陽電池セルＣｊの配列方向に沿って配列されている。また、ストライプ状の太陽電池セルＣｊ間の境界上には、磁気を検出する複数の磁気センサＳｊ（図１には、代表的な磁気センサとして符号Ｓｎ、Ｓｎ＋１が付されている。）が搬送部としてのゴンドラＧ上に載置されている。このゴンドラＧは、ストライプ状の太陽電池セルＣの長手方向に沿って移動され、磁気センサＳｊがこのゴンドラＧの移動とともに移動し、移動に伴い太陽電池セルＣｊの長手方向に沿って磁場ＨＶが検出(検知）される。図１にＣ−Ｃ断面で示される領域において、磁気センサＳｎ、Ｓｎ＋１が検出する検出磁場ＨＶの変化が図１の左側に特性グラフとして示されている。Ｃ−Ｃ断面は、太陽セルＣｎの長手方向に相当し、検出磁場ＨＶは、図１の図面中右下に定められる座標系におけるｚ方向がプラスに定められている。
【００６２】
この座標系における座標軸は、太陽電池が屋外に設置された状態を基準とする太陽電池２が配置される空間上の座標軸が定義されている。図１では、太陽電池２の裏側を示していることから、セルＣｊの長手方向の軸ｘは、紙面上、左方向が正に定められ、セルＣｊの長手方向のｙ軸は、紙面上、上方が正に定められている。また、上述したｚ軸は、紙面に対向する下向きに設定される。後に説明する実施の形態においても、同様にこの座標軸が設定されている。この座標軸は、太陽電池２の裏側を示すために定義されていることから、太陽電池２の向き等に誤解を生じる虞があり、誤解に基づく混乱を避ける観点から、実施の形態ごとに座標軸を書き添えている。
【００６３】
１枚の太陽電池に生ずる欠陥部Ｄは、製造技術に依存してその数が変化するとともに同一の製造工程でも常に一定数で生ずることはない。この明細書では、発明の理解を助けるために、最初に１つの欠陥がある場合について説明し、次に複数の欠陥があるような太陽電池に関して説明する。
【００６４】
図１に示すように、検査装置は、電源部４及び制御部６から構成される検出回路部５を備えている。この太陽電池のn番目のセルＣｎに欠陥Ｄが生じているものとする。検査に際してプローブＰｎから各太陽電池セルＣｎの端部（図中最上部）に逆電圧が電源制御部５から印加される。電源制御部５は、ここで、太陽電池セルＣｎがダイオード特性を有することから、プローブＰｎからの印加電圧は、上述したように逆電圧と称し、発電時の電流の流れる方向とは逆向きの電圧として定義される。
【００６５】
図１に示すようにｎ番目のセルＣｎに接触するプローブＰｎに外部電源４のプラス極が接続され、プローブＰｎ＋１には、外部電源４のマイナス極が接続されている。外部電源４とプローブＰｎとの間には、好ましくは、制御部６が接続されている。このような外部電源４の接続に伴い、外部電源４からの電流は、太陽電池セルＣｎの裏面電極１８の矢印Ｍ１で示すように、ｙ軸に沿って図の下方に向けて流される。この電流は、太陽電池セルＣｎに生じた欠陥部Ｄにおいて、太陽電池セルＣｎの内部(アモルファスシリコン層)を通過して表面電極１４に達し、欠陥部Ｄの位置で、表面電極１４に接続されている隣接するセルＣｎ＋１の裏面電極１８に流入される。そして、電流は、セルＣｎ＋１の裏面電極１８のｙ軸方向に沿って矢印Ｍ２で示すように、図の上方に向けて流れ、プローブＰｎ＋１に達し、外部電源４に戻されることとなる。
【００６６】
ここで、太陽電池セルＣｎ＋１の表面電極１４を介して裏面電極１８以外に向けて流れる電流もあるが、表面電極１４の電気抵抗は、既に述べたように裏面電極１８の電気抵抗に比べて極端に大きいことから、殆どの電流は、裏面電極１８を介して流れ、表面電極１４を介してプローブＰｎ＋１の近傍まで到達する電流を無視することができる。
【００６７】
この太陽電池セルＣｎ、Ｃｎ＋１、プローブＰｎ、Ｐｎ＋１及び外部電源４間に接続される制御部６は、図２Ｂに示すような定電流垂下特性を有している。この制御部６が有する定電流垂下特性によってセルＣｎ、Ｃｎ＋１に流れる電流及び印加電圧が予め定められた所定の電圧値Ｖmax及び電流値Ｉmax以下に制限され、過大電流が流れ、或いは、過大な電圧が印加されることが防止される。この制御部６は、好ましくは、電流を検知する電流検出機能有している。この電流検出機能によって、電流の流れから、この太陽電池セルＣｎには、欠陥部Ｄがあることを直ちに検知することができる。
【００６８】
但し、この電流検知に伴う電流情報だけからは、欠陥Ｄが太陽電池セルＣｎのどこにあるか、また、当該セルの長手方向に「幾つあるのか」までを検出することができないことに注意されたい。
【００６９】
セルＣｎ、Ｃｎ＋１の裏面電極１８を往復する電流ループは、電流路の周囲に磁界を形成している。この磁界を検出するべく、任意の相隣り合うセルＣｊ、Ｃｊ＋１の境界部に磁気センサＳｊが配置されている。上述した例では、相隣り合うセルＣｎ、Ｃｎ＋１の境界部に磁気センサＳｎが配置されている。これら磁気センサＳｊは、駆動部７で駆動されるゴンドラＧ（点線で示されている。）に載置され、このゴンドラＧによって磁気センサＳｊが矢印Ｍ１及びＭ２で示すようにセンサ上限位置Ｌ１及びセンサ下限位置Ｌ２間で太陽電池セルＣｎの長手方向に沿って移動される。この磁気センサＳｊの移動は、ゴンドラＧを移動する駆動部７のモータに設けられた位置検出部としてのエンコーダ７Ａ等の位置情報センサにより検出され、磁気センサＳｊの位置を示す位置信号として処理部９に出力されている。図１に示される磁気センサＳｊは、裏面電極１８に垂直な方向の磁気Ｈｖに対して感度を有するにその方向が選定され配置されている。
【００７０】
ゴンドラＧがプローブＰｎの直近のセンサ上限位置Ｌ１から移動をスタートして図１に矢印Ｍ１で示すように太陽電池セルＣｎの長手方向に沿ってセンサ下限位置Ｌ２に向けて移動される。この移動に伴い、磁気センサＳｎは、特性グラフに示されるように、ｚ軸に沿った下向きの磁気Ｈ（Ｓｎ）を検出して出力する。この磁気出力Ｈ（Ｓｎ）は、センサＳｎがセンサ上限位置Ｌ１から欠陥部Ｄが検出されるまでの間、理論上、略一定に維持され、欠陥部Ｄを通過する際に磁気出力Ｈ（Ｓｎ）が急激に低下される。また、磁気出力Ｈ（Ｓｎ）は、欠陥部Ｄの位置からセンサ下限位置Ｌ１間においては、磁気出力Ｈ（Ｓｎ）の出力が略0に維持される。従って、磁気出力Ｈ（Ｓｎ）が急激に変化する箇所は、欠陥部Ｄに相当し、この箇所が欠陥部Ｄであると判別することができる。このとき、隣のセンサＳｎ＋１の磁気出力Ｈ（Ｓｎ＋１）は、センサＳｎの出力Ｈ（Ｓｎ）に比べて低い絶対値を有し、逆位相で出力されているが、同様に欠陥部Ｄを通過した際に出力Ｈ（Ｓｎ＋１）は、急激に０に変化される。磁気出力Ｈ（Ｓｎ）及び磁気出力Ｈ（Ｓｎ＋１）は、図示しない信号処理回路で適切なレベルの電気信号に変換されて、欠陥検知部（図示せず）に供給され、欠陥の有無の判断と、位置の同定が行われる。
【００７１】
この検出システムでは、２つのセンサＳｎ及びセンサＳｎ＋１からの出力Ｈ（Ｓｎ）及びＨ（Ｓｎ＋１）のいずれでも欠陥Ｄの検出が可能であることから、検出システムには冗長性があることとなり、一方のセンサが故障したとしても、欠陥部を見逃す確率を低くすることができるという利点がある。
【００７２】
尚、ここで外部より印加する逆電圧電源は、図面を簡略化する目的から、検出回路部５内に１つが描かれているが、すべての相隣合うセルＣｊにも同様に逆電圧を印加する電源部４及び制御部６が設けられることは明らかである。このように多数の電源を回路内に設ける一例としては、特開２０１０−２３２５４７に例示される回路がある。
【００７３】
図３には、図１に示されるIII-III断面に沿ってシミュレーションで計算された磁場の大きさが示されている。この図３のグラフは、次のような前提下のシミュレーションで計算されている。即ち、電流の密度はIII-III線に沿うセル電極断面内では一様であり、図１において欠陥部付近を除いて下向きに流れている。また、欠陥部Ｄでは、電流の向きが左右方向成分を有するが、この左右方向成分は、無視して計算されている。また、磁場のセンサＳｊがセルＣｊの表面から高さｈ（ｈ＝０．５Ｌ０）の位置にあるものとして計算している。ここで、Ｌ０は、セルＣｊの幅に相当している。図３の縦軸は、計算された磁場を無次元化（規格化）して表示している。この値にセル断面の幅方向の単位長さあたりの電流密度Ｉ０を掛けて２πで除したものが、本来の磁場の強さ（単位：A/m）となる。また、図３の横軸は、太陽セルＣｊのセル配列に相当し、セル（Ｃｎ−１、Ｃｎ、Ｃｎ＋１、Ｃｎ＋２）の領域がこの横軸下に併記されている。
【００７４】
シミュレーションの結果によれば、短絡部のあるセルＣｎ及び隣接するセルＣｎ＋１との境界部で、垂直磁場が最大値を示し、その方向は、z軸の方向、即ち垂直下向きであることが分かる。図１に示す第１の実施の形態で、磁気センサＳｊがセル境界に位置をされる理由は、境界部で垂直磁場が最大値を示すことにある。この境界位置から両隣にセルの幅Ｌ０だけ隔てた位置では、磁気の方向は、反転するものの、磁気が現れ、その磁気は更にその隣の境界線上に設けたセンサＳｊでも観測することができる。この検出の冗長性は、実は１つではなくて、多数のセンサが冗長性を持ことから、図１に示される実施の形態では、センサ故障に対する頑強性が非常に高い製造装置を作ることができる。
【００７５】
次に、２つの欠陥部Ｄ１，Ｄ２（図示せず）が同一セルＣｊで離れた２箇所（ｘ１、ｙ１）及び（ｘ２、ｙ２）で生じている場合について説明する。欠陥Ｄ１では、抵抗値が殆ど無く短絡しているようなときは、流れる電流値は、最初の欠陥部Ｄ１までは強く、そこから次の欠陥部Ｄ２までは基本的に流れないこととなる。したがって、センサＳｊからの磁気出力Ｈ（Ｓｊ）は、最初の欠陥部の位置で急落し、その先では出力しなくなる。このようなタイプの欠陥に対しては、欠陥検査における見落としが生ずる虞がある。しかし、欠陥Ｄ１、Ｄ２がセル境界部の区画作業が不完全なために起きる漏洩程度の欠陥である場合は、最初の欠陥部Ｄ１でセンサ出力が急落した後、次の欠陥Ｄ２における短絡部位置で更にもう一度急落して０に低下される。従ってこのようなタイプの欠陥に対しては、磁気出力Ｈ（Ｓｊ）における出力急落の場所に注目すれば、欠陥部が仮に同じセルに２ケあっても、検知可能であり、その位置を特定できる。同様に、後者のタイプの欠陥部が同じセルでｍ個あるときにも、磁気出力がｍ回に分けて急落されることから、その欠陥箇所（場所）は、ゴンドラＧの駆動部７のエンコーダ７Ａからの位置出力で容易に特定することができる。第１の実施の形態によれば、同一セルＣｊに複数の欠陥がある場合には、欠陥部Ｄの型によっては、見落としが生ずるものの、その場合でも少なくともプローブに一番近い欠陥部、あるいは最も抵抗値の低い欠陥部は検出できる。この点ついては、更に後に詳述する。
【００７６】
第１の実施の形態では、制御部６には、電流検出機能があることから、この電流検出の結果によって、欠陥部ＤがあるセルＣｊを見出すことができる。制御部６で、いずれのセルも電流が０である場合には、欠陥部Ｄがないことになり、その後の検査を省略して、次の工程に移ることができる。また、いずれかのセルＣｊから電流が検出される場合には、そのセルＣｊだけを注目して磁気センサＳｊに及びエンコーダ７Ａの出力に基づいて位置特定すれば良く、作業を簡素化できる。欠陥の位置特定作業は、ゴンドラＧを連続的に移動していることから、駆動、加速、減速、停止の作業を繰り返す必要がなく、作業時間も節約することが可能となる。
【００７７】
尚、制御部６に、電流検出機能がなくとも、基本的には磁気センサＳｊの出力から欠陥部Ｄの検査が可能である。図１に示す装置においても、殆どの場合、問題なく欠陥部Ｄの検査作業を進めることができる。但し、全てのセルＣｊの磁気センサＳｊからの出力の有無が先ず調べられて、それから位置が探査されることが好ましく、確実に欠陥部Ｄを検出することができる。但し、欠陥部がプローブの直ぐ傍に発生している場合には、この電流検出機能がなければ、欠陥部Ｄを見逃す虞がある。特に、ゴンドラＧは、機構的な大きさがあることから、欠陥部Ｄを見逃す場合があることを排除することは、できない。
【００７８】
磁気センサＳｊの出力が連続量として扱われる場合には問題とならないが、離散量として扱われる場合には次のような課題があり、対策が必要となる。
【００７９】
現在、アモルファスシリコンを初めとする薄膜太陽電池は、概略１００本程のストライプ状セルＣｊを有している。多くの製造装置では、セルＣｊ毎に検査処理を電気的に切り替えている。一方で、図１に示されるような実施の形態に係るゴンドラＧは、モータ等でなるべく一定速度で駆動するのが製造時間の短縮が図られる上で、合理的である。そうすると、得られるセンサ出力は、連続量ではなくなり、サンプリング周期ごとに得られる、離散データとなる。ゴンドラＧの移動速度にも依存するが、タクトタイムを短くしようとすると（換言すれば生産量を上げようとすると）、移動速度は必然的に速くなり、一つのセルＣｊに関しては、ある検査のポイントから次の検査ポイントまでの空間上の距離も長くならざるを得ない。即ち、欠陥部Ｄで、センサ出力が急変するとしても、その箇所（場所）は長くなった２つの測定点の「どこかに」あるというだけで、正確には特定できない。ここで、検査工程に続くリペア工程で、欠陥部Ｄを有する太陽電池セルをリペアする際には、欠陥部Ｄの位置精度が高ければ高いほど、印加電圧を与える電極が高い精度で欠陥部Ｄに向けて移動できれば、より低い電圧で欠陥部を焼ききることができる。従って、タクトタイムが速くなったときには、次のようにゴンドラＧの速度を制御することが必要とされる。
【００８０】
このゴンドラＧの速度制御は、前記処理部９からの指令に基づき駆動部７がその駆動速度を設定する。より具体的には、ゴンドラＧの速度制御においては、ゴンドラＧが図１に符号Ｍ１で示される下方向に移動の際には、移動速度が比較的早い欠陥検索速度に設定される。この欠陥検索速度での欠陥部Ｄの欠陥検索において短絡部としての欠陥部Ｄの概略位置が判明した後においては、ゴンドラＧが符号Ｍ２で示されるように元の位置（ホームポジション）に戻される。この戻される移動においては、欠陥部Ｄが検出される区間までは、往きにおける欠陥検索速度よりも早い第１速度で戻され、欠陥部Ｄが検出された区間では、欠陥検索速度よりも十分に低速の第２速度で駆動される。このようにゴンドラＧの移動速度を適切に設定することで、欠陥部Ｄの位置分解能を向上させることができ、結果としてタクトタイムを改善することができる。
【００８１】
〔第２の実施の形態〕
図４には、第２の実施の形態に係る欠陥検査装置が示されている。図１に示される同一部品、同一部分には、同一符号を付してその説明を省略することができるものとする。
【００８２】
第２の実施の形態に係る欠陥検査装置について、主に第１の実施の形態との相違を中心に説明する。第２実施の形態では、磁気センサＳｊは、水平方向（ｘ方向）で磁気感度を示すように配置されている。また、第１の実施の形態では、磁気センサＳｊがセルＣｊの境界に配置されるに対してこの第２の実施の形態では、各セルＣｊに対して磁気センサＳｊは、セルＣｊの概ね中央部に対向するように配置されている。
【００８３】
図５は、図４におけるＶ−Ｖ線に沿ったセル断面における水平磁界の分布を示している。この図５に示されたシミュレーションの結果によれば、磁気ベクトルの水平方向成分は、セルＣｊのおよそ中央部で最大値を示している。また、このセンサ位置配置では、隣接センサＳｎ＋１では、センサ出力の符号が逆転され、しかも、センサ出力の絶対値は、ほぼ同一の結果が得られている。このことは、第１の実施の形態に比べて第２の実施の形態におけるセンサ配置においては、センサＳｊが有する冗長性を格段に向上することができる。即ち、あるセンサＳｎが故障しても、隣接するセンサＳｎ＋１がセンサＳｎの故障を充分に補完することができ、欠陥部Ｄの検出に失敗する確率を大幅に改善することができる。冗長性だけではなく、後述するように、欠陥部Ｄが連続し、相隣り合う２本のセルに欠陥部があるような場合に、より積極的に、欠陥部Ｄのセル連続存在性を検出することができる。
【００８４】
第２の実施の形態では、外部電源４に接続される制御部６には、特に電流を検出する電流検出機能を与えなくとも良い。この理由は、プローブＰｊは、通常接触対象に対して直角に押し付けられていることから、プローブＰｊを介して電流が供給されれば磁界がこのプローブＰｊで検出することができることに起因している。もし、プローブＰｊに電流が流れるのであれば、その電流が作る磁界は、ｘ−ｙ平面内でプローブＰｊを中心とする同心円を描き、ゴンドラＧがホームポジションに戻されている初期状態では、この磁気の同心円が水平方向に感度をもつ磁気センサＳｊによって好都合に検知される。この事実は、第１の実施の形態の電流検出機能と全く同じ機能を第２の実施の形態に係る磁気センサが持つことを意味している。
【００８５】
第２の実施の形態に於いても第１の実施の形態と同様に、離散データ化された計測システムに対して、ゴンドラＧの矢印Ｍ１及びＭ２の移動でゴンドラＧの移動速度を変えることにより、タクトタイムの向上を図ることができる。
【００８６】
太陽電池ユニットにおいては、同時に２つのセルＣｊに欠陥が生じている場合もある。このような場合にあっても、本発明を適用することができる。
【００８７】
図６は、図１に示す欠陥検査装置において、隣接するセルＣｎ、Ｃｎ＋１に欠陥部Ｄが生じている場合におけるセンサＳｊで検出される水平磁界とＶ−Ｖ線に沿うセル位置との関係を示すシュミュレーションで得られたグラフを示している。また、図７は、図１に示す欠陥検査装置において、正常なセルＣｎ＋１の両側に配置された２つのセルＣｎ、Ｃｎ＋２に欠陥がある場合におけるセンサＳｊで検出される水平磁界とＶ−Ｖ線に沿うセル位置との関係を示すシュミュレーションで得られたグラフを示している。図６及び図７に示すいずれのグラフも、第１の実施の形態に係る欠陥検査装置における磁気分布及びグラフ中に記載されているように実際に磁気センサＳｊが出力する測定値がひし形で示す点として示されている。尚、説明の簡略化するために、欠陥部Ｄの欠陥の型は、いずれのセルとも短絡型の欠陥であるものとする。
【００８８】
図６において、連続するセルＣｎ及びＣｎ＋１に欠陥があると、磁気センサＳｎ-１、Ｓｎ、Ｓｎ＋１及びＳｎ＋２の出力量は、ひし形で示す点のように、極めて特徴的に配列される。このひし形で示したデータ以外は、センサＳｊが設けられていないことから、検出されることはない。このような特徴的な配列のデータが取得される際には、隣接するセルＣｎ及びＣｎ＋１に欠陥が生じていることとなる。ここで、セル境界に配置された磁気センサＳｎ、Ｓｎ＋１からのセンサ出力が正の大きな値を示すことから、これら磁気センサＳｎ、Ｓｎ＋１の左側（セル境界の左側）に位置するセルＣｎ及びＣｎ＋１に欠陥が生じていることとなる。ひし形で示したデータから複数の欠陥がある旨を判断できなくても、ゴンドラＧの位置座標と検出磁気が急落する位置との関係から、欠陥部Ｄが２つのセルＣｎ及びＣｎ＋１のいずれかにあることが判明する。２つの欠陥位置が同じｙ座標位置にある確率は、極めて低く、従って、磁気が消滅する位置は、２本のセルで異なっていることが一般的であるからである。
【００８９】
図７は、１つの正常なセルＣｎ＋１の両側のセルＣｎ及びセルＣｎ＋２に欠陥Ｄが生じている場合におけるＶ−Ｖ線に沿うセル位置磁気の分布及びセンサ出力値を示している。このような欠陥部Ｄが生ずる欠陥配置に対しては、図７に示すように２つの山（磁気センサＳｎ、Ｓｎ＋２からのセンサ出力であって、ピーク出力に相当している。）が明瞭に現れ、欠陥部Ｄがたった一つしかない場合に準じたデータが得られる。正の大きな出力（ピーク出力）を発生するセル境界に配置される磁気センサＳｎ、Ｓｎ＋２の左側に配置されるセルＣｎ及びＣｎ＋２に欠陥が生じていることとなる。したがってこのような場合にも、欠陥部Ｄを見落とすことなく欠陥部Ｄの検出が可能である。
【００９０】
次に、同じく連続する隣り合うセルＣｎ、Ｃｎ＋１に欠陥部Ｄがある場合及びセル配列中の途中に正常なセルＣｎ＋１の両側の２つのセルＣｎ及びＣｎ＋２に欠陥がある場合について、第２の実施の形態に係る磁気センサＳｊの配置を有する欠陥検査装置におけるシュミュレーション結果を図８及び図９を参照して説明する。
【００９１】
図８は、図４に示す欠陥検査装置において、隣接するセルＣｎ、Ｃｎ＋１に欠陥部Ｄが生じている場合において、Ｖ−Ｖ線に沿うセル位置に対して検出される水平磁界の分布を示している。また、図９は、図４に示す欠陥検査装置において、ある正常なセルＣｎ＋１の両側に隣接するセルＣｎ、Ｃｎ＋２に欠陥部Ｄが生じている場合において、Ｖ−Ｖ線に沿うセル位置に対して検出される水平磁界の分布を示している。図８及び図９においては、セル中央部上に配置された磁気センサＳｎ、Ｓｎ＋１及びＳｎ＋２からのセンサ出力がひし形で示した点として示されている。
【００９２】
図８に示されるように連続するセルＣｎ及びＣｎ＋１に欠陥があると、磁気センサＳｎ、Ｓｎ＋１及びＳｎ＋２の出力量は、ひし形で示す点として示されるように、極めて特徴的に直線的に配列される。このひし形で示すデータ以外は、センサＳが設けられていないことから、検出されることはない。この直線的な配列のデータが取得される際には、隣接するセルＣｎ及びＣｎ＋１に欠陥が生じていることとなる。ここで、セルＣｎ上に配置された磁気センサＳｎからのセンサ出力が正の大きな値を示すことから、この磁気センサＳｎが位置するセルＣｎに欠陥が生じていることとなる。また、セルＣｎ＋２上に配置された磁気センサＳｎ＋２からのセンサ出力が負の大きな値を示すことから、この磁気センサＳｎ＋２の左側（セル境界の左側）に位置するセルＣｎ＋１に欠陥が生じていることとなる。ひし形で示すデータから欠陥がある旨を判断できなくても、ゴンドラＧの位置座標と検出磁気が急上昇或いは急落する位置との関係から、欠陥部Ｄが２つのセルＣｎ及びＣｎ＋１のいずれかにあることが判明する。２つの欠陥位置が同じｙ座標位置にある確率は、極めて低く、従って、磁気が消滅する位置は、２本のセルで異なっていることが一般的であるからである。
【００９３】
図９に示すように互いに隣接する３つのセルＣｎ、Ｃｎ＋１及びＣｎ＋２の中央部に配置されるセンサＳｎ、Ｓｎ＋１及びＳｎ＋２からの出力は、極性の異なる３つ極大値が交互に検出される。従って、図９に示されるセンサＳｎ、Ｓｎ＋１及びＳｎ＋２からの出力特性は、図５に示す特性とは明瞭に区別され、ある単一のセルＣｎに欠陥がある場合の出力と判断されることが防止される。この図９に示す磁気センサＳｎ、Ｓｎ＋１及びＳｎ＋２からの出力（ひし形で示す出力の分布）から明らかなように、セルＣｎ、Ｃｎ＋２上に配置された磁気センサＳｎ、Ｓｎ＋２からのセンサ出力で正の大きな値であるから、この磁気センサＳｎ、Ｓｎ＋２が位置するセルＣｎ、Ｃｎ＋２に欠陥が生じていることとなる。また、セルＣｎ＋１、Ｃｎ＋３上に配置された磁気センサＳｎ＋１、Ｓｎ＋３からのセンサ出力が負の大きな値を示すことから、この磁気センサＳｎ＋１、Ｓｎ＋３の左側（セル境界の左側）に位置するセルＣｎ＋１、Ｃｎ＋３に欠陥が生じていることとなる。
【００９４】
図９に示す太陽電池の例では、極性が同じ大きな値が極性の異なる大きな値を挟んで現れるから、この場合も図５及び８の例と明瞭に区別される。また、前述のように、センサ出力値が急変するポイントもセル毎に異なっていることから、欠陥部Ｄを見落とす確率は低下される。また、正常なセルが中間に配置された２つ以上のセルＣｊに欠陥があるような太陽電池の例では、検出される磁気分布は、１つのセルＣｊにのみ欠陥を有する際の磁気分布の形に近づき、単にその磁気分布の形が複数あるだけなので、欠陥を見落す虞がない。
【００９５】
〔第３の実施の形態〕
図１０には、更に第３の実施の形態に係る太陽電池の欠陥検査装置を模示的に示している。上述のように使用する磁気センサのタイプが垂直方向の磁気成分を検出するタイプであっても、また、水平方向の磁気成分を検出するタイプであっても、基本的には実質的に同一である。従って、説明の簡素化のために、第３の実施の形態に係る図１０に示す欠陥検査装置では、水平方向の磁気成分を検知できる形式のセンサＰｊを使用している。図１０において、逆電圧を印加する第１列のプローブＲ１Ｐｊは、第１及び第２の実施の形態同様に図１０の上方に設けられている。この第１列のプローブ列に加えて、図１０の下方にも同様のタイプの第２列のプローブＲ２Ｐｊが設けられている。ここで、第１及び第２列のプローブＲ１Ｐｊ、Ｒ２Ｐｊには、第１及び第２列に属するプローブであることを示す符号Ｒ１、Ｒ２を付して両者を区別している点に注意されたい。そして、第１列のプローブＲ１Ｐｊには、第１及び第２の実施の形態で説明したように、外部電源４−Ｒ１及び制御部６−Ｒ１の直列回路がプローブＲ１Ｐｎ、Ｒ１Ｐｎ＋１間に接続されて逆電圧がこれらプローブＲ１Ｐｎ、Ｒ１Ｐｎ＋１に加えられている。同様に、第２列のプローブＲ２Ｐｊにも、外部電源４−Ｒ２及び制御部６−Ｒ２の直列回路がプローブＰｎ、Ｐｎ＋１間に接続されて逆電圧がこれらプローブＲ１Ｐｎ、Ｒ１Ｐｎ＋１に加えられている。
【００９６】
このような欠陥検査装置によれば、セルＣｎにおいては、欠陥Ｄに向けて電流１Ｉ及び２Ｉが図１０に示すように短絡部としての欠陥部Ｄに流れ込む一方、セルＣｎ＋１では短絡部としての欠陥部Ｄから互いに反対の方向に電流１Ｉ及び２Ｉが流れることになる。電流１Ｉ及び２Ｉは、流れる方向が反対であるから、これら電流の作る磁界は、図１０の左側に示すように欠陥部Ｄの両側で磁場の極性が反転される。この出力グラフから明らかなように、磁界の出力の変化量が前述した図４に示す第２の実施の形態と比較して大きく、また、セルの長手方向で磁場の極性が反転されて出力されている。ここで、欠陥部Ｄがｙ方向のいずれかの位置にあるかに依存して、これら２つの理論出力値の大きさは異なるが、その差分である出力変化量の絶対値は、ほぼ一定に維持されることとなる。従って、第３の実施の形態においては、より低い電圧がプローブから印加されていても、欠陥を見出すことができる利点があるばかりでなく、太陽電池の大きさが大きくなっても、上下領域部の２点から逆電圧が印加されていることから、逆電圧のレベルを小さくしつつも、充分に大きな電流値の確保、言い換えれば充分に大きな磁界の発生が期待できる利点がある。このことは、太陽電池が大型化に向けられている今日では、より技術的に有利な効果であるとすることができる。
【００９７】
第３の実施の形態によれば、図１１に示すように、同一セルＣｊに２つの短絡型の欠陥部Ｄ１、Ｄ２が生じている場合には、図１１の左側に示すような磁場の特性が得られることから、特性値の急変箇所が欠陥位置Ｄ１、Ｄ２となって現れ、欠陥部Ｄ１、Ｄ２を発見する確率を向上させることができる。この第３の実施の形態は、プローブ列Ｒの数と同一セル内における複数の欠陥部Ｄの発見との間に強い相関があること示唆している。この相関に関しては、後で詳述するので、その説明を参照されたい。
【００９８】
第３の実施の形態では、図４に示す第２の実施の形態２と同様に水平方向の磁界に感度を有するセンサＳｊを用いているが、このようなセンサＳｊに限定されることなく、第１の実施の形態と同様に垂直方向に感度を有するセンサＳｊをセルＣｊの境界線上に設けても良い。
【００９９】
〔第４の実施の形態〕
図１２Ａは、この発明の第４の実施の形態に係る欠陥検査装置を示している。この装置も多い水平方向磁界に感度を有するセンサＰｊがセルＣｊの中央に対向して配置されている。この第４の実施の形態においては、図１２Ｂに示すように、直流成分Ｖｄｃに交流成分［Ｖｐ−ｐ］を重畳した電圧ＶがセルＣｊ間に印加され、磁気センサ信号から印加した交流成分［Ｖｐ−ｐ］と同一の周波数成分だけが取り出されて、磁気量が測定されている。セルに印加する逆方向電圧は、交流のピーク時にセルＣｊの逆耐電圧を超えないことが必要である。また、交流の逆のピーク時に、セルＣｊに順方向電圧が印加されることにならないようにするのが望ましい。これらの関係を式で表現すると、各々、
ＤＣ電圧［Ｖｄｃ］＋ＡＣ電圧［Ｖｐ−ｐ］÷２ ≦ セルの逆耐電圧
ＤＣ電圧［Ｖｄｃ］ ≧ ＡＣ電圧［Ｖｐ−ｐ］÷２
となる。
【０１００】
第１の実施の形態において図２Ｂを参照して定電流垂下特性を例示して説明したように、セルＣｊに流す電流も、また、電圧も所定値以下に設定して、過大な電流がセルＣｊに流れ、過大な電圧がセルＣｊに印加されることがないようにすることが必要であり、第４の実施の形態においても、この点は同様である。但し、第４の実施の形態においては、電圧或いは電流に制限が与えられると、交流波形が歪み、正確な磁気量を得られなく虞がある。従って、交流のピーク時に、電圧及び電流の制限値を超えないようにすることが必要とされる。
【０１０１】
このような制約を満たすことを前提として、より大きな交流を印加すれば、ノイズに対して信号が大きくなり、Ｓ／Ｎ比を向上してより正確に欠陥位置を発見することができる。一方、太陽電池に与えるダメージを小さくすることを優先するのであれば、印加する直流及び交流は、より小さいほうが望ましいので、これらを勘案して適切な印加レベルを選定することが好ましい。
【０１０２】
次に、セルＣｊに印加する交流成分の周波数について説明する。
【０１０３】
交流成分の周波数ｆ０が高すぎる場合は、セルＣｊ間の容量と主にセルＣｊの表面電極の抵抗によって、プローブＰｊに近いところと遠いところとでは交流電流値に差が生じ、好ましくない。一方、周波数ｆ０が低すぎると、平均化によるノイズ除去のための時間が多くかかることになる。これらの相反する条件を両立させる一例として、セルＣｊ間の容量Ｃ０とセル両端間の抵抗Ｒとから、高域遮断周波数：ｆc＝１÷（２πＣＲ）が求められ、この高域遮断周波数ｆcに対して十分に低い周波数ｆ０、一例として十分の一程度の周波数ｆ０が選択の基準とすることができる。実際には、セルＣｊの間の容量Ｃ０は、集中定数ではなく、セルＣｊ間に分布定数的に発生し、実際の高域遮断周波数ｆcもまた異なる。しかし、ここでは、あくまで周波数ｆ０の目安を知ることが目的なので、この差異は問題とはしないこととする。例えば、セルＣｊの端から端までの抵抗Ｒが１ｋΩ、セルＣｊ間の容量Ｃ０が１０００ｐＦの場合、高域遮断周波数ｆcは、約１５９ｋＨｚとなる。よって一例としてこの十分の一の、１５．９ｋＨｚ程度を目安として、周波数ｆ０を選択することができる。なおこの周波数ｆ０はさらに、周囲からの雑音成分やその高調波成分とは異なる周波数として、雑音を効果的に除去できるようにするのが好ましい。
【０１０４】
第４の実施の形態では、図１２Ｃにブロック３２で示されるように、外部電源３２から図１２Ｂで示すような交流成分及び直流成分を含む電圧が発生されて太陽電池２のセルＣｊに印加される。太陽電池２においては、ブロック３４で示すように、セルＣｊに流れる電流によって生じる交番磁界が磁気センサＳｊで検出されて交流成分を含む磁気信号Ｈ（Ｓｊ）が出力される。この磁気センサ信号Ｈ（Ｓｊ）は、ＡＣ信号処理部３６に供給されて印加された交流の周波数成分ｆ０のみが欠陥検出信号として抽出される。磁気信号Ｈ（Ｓｊ）からは、周囲からの雑音成分等が除去されて欠陥検出信号を生成することができ、さらに時間平均化によって雑音成分等の影響をより低減することができる。その結果、図１２Ｃに示す信号処理でより正確な磁気量を検出することができる。
【０１０５】
ＡＣ信号処理部３６において、磁気センサ信号Ｈ（Ｓｊ）から印加した交流の周波数成分のみを抽出するためには、バンドパスフィルタ或いは共振回路等を用いて抽出した交流の周波数成分の大きさをも出力することができる。例えば、抽出された交流が整流・平滑化されて直流として出力されても良く、また、抽出した交流がＡ／Ｄ変換されて演算によってその大きさを知ることもできる。磁気センサ信号Ｈ（Ｓｊ）がディジタル式のオシロスコープに与えられ、平均化機能或いは電圧値出力機能が使用されて、磁気センサ信号Ｈ（Ｓｊ）の大きさをも検出することもできる。また、同期検波及び直交検波やフーリエ変換（ＦＦＴを含む）を用いれば、振幅情報に加えて位相情報も得られ、より正確な欠陥位置特定のために使用できる。なお、同期検波やフーリエ変換のような機能や平均化機能を実現している電子計測器として、周波数特性分析器（ＦＲＡ）や、ロックインアンプ、ボックスカーインテグレータ等が市販されている。特にロックインアンプは、雑音に埋もれた微小な信号を抽出することができるので、磁気センサ出力が小さい場合には特に好ましい結果が得られる。このため、印加する電圧レベルを一層低く下げることができ、太陽電池表面を傷める可能性を下げることができるから、製造工程における歩留まりも向上するという効果をも期待することができる。
【０１０６】
例えば、ＡＣ信号処理部３６としてＦＲＡが使用される場合には、直流バイアスを併用したＦＲＡの発振部出力をそのまま、或いは、増幅器を介して太陽電池２に印加し、磁気センサＳｊの出力をＦＲＡの分析入力部に与える。ＦＲＡでは、分析入力部に与えられた信号の、発振部の周波数成分をフーリエ変換によって抽出し、その大きさや位相を知ることができる。さらに必要に応じて平均化を行うことができる。
【０１０７】
またＡＣ信号処理部３６としてロックインアンプを使用する場合は、外部電源から印加した交流をロックインアンプの参照信号にも与えると共に、磁気センサの出力をロックインアンプの入力部に与える。ロックインアンプでは、入力部に与えられた信号を参照信号によって位相検波し、参照信号の周波数成分の大きさや位相を知ることができる。さらに必要に応じて平均化を行い、信号−雑音比（S/N比）を向上させることができる。
【０１０８】
第１、第２及び第３の実施の形態で説明したように、直流のみが印加される場合には、５０Ｈｚの商用周波数が周囲から雑音成分として磁気センサ信号Ｈ（Ｓｊ）に混入することがある。このような場合、この影響を低減するためには、少なくとも、５０Ｈｚの１周期＝２０ｍｓ以上の平均化を行う必要がある。さらに１０周期を平均化して雑音の影響をより低減するためには、２００ｍｓもの時間がかかることになる。これに対して、前述のように例えば１５．９ｋＨｚを使用した場合は、これ以外の周波数成分は除去されるので、５０Ｈｚ成分も除去される。よって最低１５．９ｋＨｚの１周期≒０．０６３ｍｓの平均化時間で済み、１０周期の平均化を行なった場合でも０．６３ｍｓの平均化時間で済む。よって直流のみを印加する場合よりも、測定時間を大幅に短縮することができる。また直流のみを印加する場合と同じ時間の平均化を行なう場合は、より高度に雑音の影響を低減できる。
【０１０９】
また、第１、第２及び第３の実施の形態に記載したように、直流のみが用いられる場合には、直流磁界を検出できる磁気センサを使用する必要があり、前述のようにホール素子センサ或いはＭＩセンサが用いられる。
【０１１０】
これに対して、第４の実施の形態のようにバイアス交流電圧（直流＋交流）を用いる場合は、交流磁界だけを検出できればよいので、フラックスゲートセンサ、或いは、単なるコイルをセンサとして用いることもできる。更に、コイルに並列にキャパシタを設け、その共振周波数を抽出したい周波数に合わせれば、センサＳｊにおいても不要な周波数成分を除去できるので、測定回路の簡素化や測定時間の短縮を図りつつ、より正確な欠陥位置検出が可能となる。
【０１１１】
〔第５の実施の形態〕
これまでの説明で明らかなように、移動可能なゴンドラにセンサ群を搭載して「連続的に」磁気を検出するように構成したにも関わらず、現実には「離散データ」に基づいて欠陥が検出されている。これに対して、離散データを取り扱うことを前提として、必要な空間分解能が予め与えられている第５の実施の形態に係る欠陥検査装置が図１３Ａに示されている。この図１３Ａを参照して第５の実施の形態に係る欠陥検査装置を説明する。
【０１１２】
第５の実施の形態に係る欠陥検査装置は、特に、太陽電池の生産量が増えて、所定のタクトタイム以内では、欠陥の検出並びに欠陥の位置特定に加えてリペア作業を両立させることが難しい場合に有効である。この第５の実施の形態では、多数の磁気センサＳｊは、x-y平面内では移動されず、x-y平面内に一定間隔に固定配置されている。磁気センサＳｊが固定されていることから、逆電圧を印加するプローブＰｊは、太陽電池パネルの端に置く必要がなくなり、欠陥の検出に最適な場所に置けるようになる。
【０１１３】
図１３Ａは、太陽電池２を既に説明したと同様に裏面側から見た平面図を示し、太陽電池２では、既に述べた実施の形態と同様に、ｙ方向に伸びるストライプ状の複数のセルＣｎが配列されている。白丸のマークで示す第１のプローブ列Ｒ１Ｐｊと第２のプローブ列Ｒ２Ｐｊとが図１３Ａに示すように太陽電池２上で間隔を空けて配置され、残りの空間には、矩形で示す水平方向の磁気に感度をもつ磁気センサＳｊがマトリックス状に配置されている。より詳細には、磁気センサＳｊは、第１の方向（セルＣｊの配列方向）では、セルＣｊが配置されるセルピッチを有し、第２の方向（セルＣｊの延出方向）では欠陥検出の解像度に相関を有するセンサピッチ（所定間隔）を有し、行列(マトリックス）に配置されている。三角形の塗りつぶしで示すマークは、次工程のリペア時の逆電圧を印加するプローブＰｊの配置場所を示している。図１３Ａは、欠陥検査工程において欠陥を検査するに必要なセンサＳｊ等の配置のみを図示すべきであるが、次のリペアを行う装置におけるリペアの説明を容易に理解できるようにする為に三角形の塗りつぶしマークを図１３Ａに付している。
【０１１４】
図１３Ａにおいて、２つのプローブ列Ｒ１Ｐｊ及びＲ２Ｐｊの間の距離を２等分して１つの距離ｙ０とする。この距離ｙ０を単位として、セルＣｊの長手方向（ｙ方向）が４等分されて４つの区間に区分されている。以下の説明では、この４つに区分された領域Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４を長手方向に沿って第１、第２、第３及び第４区分領域と称する。夫々の区分領域Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４には、基本的に矩形マークで示されるように２つの磁気センサＳｊが配置している。
【０１１５】
但し、第２及び第３区分領域Ｄ２及びＤ３間には、余分な磁気センサＳｉが配置されている。
【０１１６】
磁気センサＳｊ、Ｓｉ及びプローブ列Ｒ１Ｐｊ、Ｒ２Ｐｊは、当然ながら、太陽電池２の側にではなく、装置側に設置され、太陽電池パネル２が装置に搬送された状態で、図１３Ａに示すような相対位置関係に磁気センサＳｊ、Ｓｉ及びプローブ列Ｒ１Ｐｊ、Ｒ２Ｐｊが配置されるように設計されている。
【０１１７】
このように設計された装置に搬入された太陽電池パネル２に１つの欠陥Ｄが図１３Ｂに示すように生じているものとする。図１３Ｂにも、リペア用のプローブＲＰ１，ＲＰ２が配置されるべき位置が黒塗りの三角マークで示されている。この三角マークは、次のリペア工程の製造装置におけるリペア用のプローブＲＰ１，ＲＰ２が配置されるべき位置を示し、検査工程においては、リペア用のプローブＲＰ１，ＲＰ２が実際には、配置されていないことに注意されたい。
【０１１８】
第２のプローブ列Ｒ２ＰｊのあるプルーブＰｊから逆電圧が印加されると、電流は、欠陥部Ｄに向けて流れることから、センサＳｊ１及びＳｊ１からのセンサ出力Ｈ１、Ｈ２は、略同一レベルで出力され、センサＳｊ３及びＳｊ４からのセンサ出力Ｈ３、Ｈ４は、ゼロレベルで出力される。これらのレベルのデータだけでは、欠陥Ｄの位置は、センサＳｊ２、Ｓｊ３との間、及びセンサＳｊ１、Ｓｊ４の間にあると判断される。これらのレベルのデータによれば、実際には一つの欠陥Ｄしか生じていないにも拘わらず、２つの欠陥Ｄがある可能性があると判断される。
【０１１９】
次のリペア工程では、黒塗りの三角マークで示す位置に配置された焼損用のプローブＲＰ１，ＲＰ２から逆方向の電流が供給されて欠陥Ｄがリペアされる。このリペア工程において、２つのリペア用のプローブＲＰ１、ＲＰ２のうち、アンダーラインを付した三角マークのプローブＲＰ１は、白丸で示す検査用のプローブＰｊと同一の機能を有し、装置のコストを下げる意味からは全くのムダなプローブに相当している。リペア装置ではこれを省いて、欠陥検査用の工程に留まっている間に、このセンサＳｊ１、Ｓｊ４の間にあるプローブＲＰ１で逆電圧を印加して、仮に、プローブＲＰ１によるリペアがムダな作業であっても、リペア作業を済ましておくほうが好ましい。このコストダウン観点から、再び図１３Ａを参照すると、２つのプローブ列Ｒ１Ｐｊ、Ｒ２Ｐｊに一番近いリペア用のプローブＲＰには、夫々黒塗りの三角マークにアンダーラインが付与されているのがわかる。これらはリペア装置を設計する際に、省略することができるプローブであることを示している。ここで、リペア工程におけるリペア用のプローブは、始めからマトリックス状に平面配置されていることは、絶対条件ではなく、図示の位置に移動可能なように構成された少数のプローブ群で構成しても良いことを明記しておく。また、リペア工程では、リペア用のプローブＲＰ１、ＲＰ２から逆方向の電圧が徐々に増加しながらリペアすべき欠陥部Ｄに印加され、逆方向に電流が流れなくなる電流が供給される。このようなリペア工程におけるリペアを実現する為にリペア用のプローブＲＰ１、ＲＰ２には、電圧が次第に昇圧される逆方向電圧の昇圧回路(図示せず）を備えることが好ましい。この昇圧回路は、図１等に示す検出回路部５と同様に構成しても良いことは明らかである。
【０１２０】
図１３Ａに示したセンサ配置の場合、欠陥位置の特定における分解能を以下に計算する。ｙ方向のセルＣｊの長さは、４×ｙ０であり、磁気センサＳｊの１セルあたりの個数は、９ケであるから、センサの間隔Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４は、４×ｙ０÷９であることが判る。例えば、４×ｙ０が１４００ｍｍの太陽電池２では、156mmとなる。もし、リペア工程のプローブ位置をちょうどセンサの間隔の中央部に定めると、欠陥部とリペア用プローブＲＰから欠陥Ｄまでの距離の最大値は、１５６／２＝７８ｍｍになる。この距離であれば、十分に実用的な距離に相当している。この距離よりも、更にリペア時の最大距離を縮めたければ、検査用のプローブ列が３列用意されて、同じような設計思想で設計すれば良い。その場合には、磁気センサＳｊの個数が更に５ケ増えるため、１４個のセンサ数になり、センサ同士の間隔は、１４００÷１４＝１００ｍｍになり、リペア装置におけるプローブと欠陥との最大距離は、１００÷２＝５０ｍｍに縮まることとなる。最大距離は、あくまで最大になった場合の数字であり、現実には、これより低いので、十分な仕様と判断することができる。リペア工程における逆電圧を印加するリペアは、すべてのプローブである必要はなく、検出された欠陥が存在する区間にあるプローブだけで良いことは言うまでもない。
【０１２１】
図１４は、この発明の実施の形態に係る欠陥検査部を備えた製造装置を示している。図１４は、太陽電池パネル２の搬送方向に沿った鉛直内断面内における概略的配置を示している。図１４においては、セルＣｊの長手方向もまた図１４における左右方向に向いているものとする。製造装置に、搬送ローラー４４によって太陽電池パネル２が搬入され、位置決め手段（図示しない）によって、1点鎖線で表示する位置で太陽電池パネル２が停止されると、リフト用の空気圧シリンダー４６によって、実線で示す高さまで太陽電池パネル２が持ち上げられる。この持ち上げ量は、検査用のプローブＰｎがセルＣｊに接触しないような位置関係にあった太陽電池パネル２が持ち上げられてプローブＰｎがセルＣｊに正規の接触圧で接触されるような高さに設定される。同時にまた、磁気センサの高さは、持ち上げられたパネルの位置から、所定の高さになるように決められる。この状態で、欠陥の検査及びその位置の同定が行われ、この作業の終了後、再びリフト用の空気圧シリンダー４６が作動して、1点鎖線で示す位置まで下ろされ、搬送用ローラー４４によって次のリペア装置に送られる。このように構成することで、マトリックス状に配置された磁気センサＳｊは、相対位置を変える必要がなく、更に製造装置に対しても固定した位置に設計することができる。
【０１２２】
太陽電池の生産量が極端に多くなく、リペアまで含めた所定のタクトタイムに収まりそうなレベルの生産量を対象とする製造装置に適した実施の形態として、図１５Ａから図１６に示される第５の実施の形態に係る製造装置がある。
【０１２３】
図１５Ａ及び図１５Ｂにおいては、図１３Ａ及び図１３Ｂに示される配置とは異なり、磁気センサＳｊは、点線で示すように、パネル２の下側に配置されている。逆電圧の印加及びリペアに使うプローブ列Ｒ１Ｐｊ、Ｒ２Ｐｊは、移動可能なゴンドラＧ１、Ｇ２に装着され、モータによりゴンドラＧ１、Ｇ２が図１５Ａの紙面に対して上下に駆動できるよう構造を有している。このプローブ列Ｒ１Ｐｊ、Ｒ２Ｐｊとそれを載せるゴンドラＧ１、Ｇ２は、基本的に１セットあれば良いが、ここでは説明に汎用性を持たせるために２セット用意している。この例では、ゴンドラＧ１は、区分領域Ｄ１及びＤ２を移動領域とし、ゴンドラＧ２は、区分領域Ｄ３及びＤ４を移動領域とする。
【０１２４】
〔第６の実施の形態〕
図１６は、第６の実施の形態に係る製造装置をその鉛直断面内で見た各部の配置を示している。図１６においても、セルＣの長手方向とパネルの搬送方向とは、一致している場合を例示している。図１６で、磁気センサＳｊは、リフト用空気圧シリンダー４６の出力ロッドに接してパネル２を持ち上げるリフト板(図示せず）に装着されている。ここで、パネル２が持ち上げられるときには、リフト板とパネル２との距離が変わることなく、一緒に持ち上げられる。この構造により、磁気センサＳｊは、可能な限りパネル表面に近い場所を占めることができ、欠陥の検出感度を高く維持できる。
【０１２５】
第６の実施の形態は、第５の実施の形態に比べると、やや厚めのガラス板若しくは透明樹脂で作られている透明基板１２がセンサＳｊとセル電極との間にあることから、センサＳｊとセル電極との間の距離が大きくなり、距離が大きくなるにともない感度が低下するが、システム全体の感度がこの発明の適用により向上していること、及び印加する逆電圧の電圧値を僅かに上げることで、充分に対処することができる。この第６の実施の形態によれば、プローブＰｊとセンサ群Ｒ１Ｓｊ、Ｒ２Ｓｊとが物理的に干渉しないので、プローブＰｊを移動可能とすることができ、欠陥の位置の特定が終われば直ちにその場所にプローブＰｊを移動させて、リペア作業に移ることができる。つまり、リペア用の製造装置を別に設けることが不要になるといった経済効果が得られる。従って、第６の実施の形態は、所定のタクトタイムが比較的長く取れる場合に好適する。
【０１２６】
第１から第４の実施の形態では、センサＳｊをセル数の個数だけ並べ、セルＣｊの長手方向に移動させて欠陥検出する例を説明している。また、図１３Ａ〜図１６を参照する第５及び第６の実施の形態では、センサＳｊが縦横にマトリクス状に並列されてセンサＳｊが移動されない構成が示されている。これらの構成の対比として、より少数のセンサが縦横に移動されて欠陥検査が実施されても良い。また、センサＣｊがセル長手方向に並べられて、セル毎に横移動されて欠陥検査が実施されても良い。
【０１２７】
〔第７の実施の形態〕
第１〜第４の実施の形態のように、センサＳｊがセル長手方向に移動されて欠陥が検出される場合は、セルＣｊのたわみ或いはゴンドラＧのレールの歪み等によって、セルＣｊとセンサＳｊの距離が変化することがあり、センサＳｊの出力も変化する虞がある。このため、センサ出力の変化は、欠陥検出の誤検出を招く可能性がある。
【０１２８】
図１３Ａ及び図１５Ａに示すようにセンサＳｊが縦横にマトリクス状に並べられる場合には、センサＳｊ間の感度誤差或いは出力オフセット電圧のばらつきによっても同様に、欠陥を誤検出する可能性がある。
【０１２９】
このような問題を解決するために、予め、図１７Ａ〜図１７Ｃに示すように電源Ｖpre、Ｖpre２，Ｖpre３からセルの長手方向に一定の電流Ｉpre１、Ｉpre２，Ｉpre３を流して、センサＳｊの移動或いはセンサＳｊ間のばらつきを予めキャリブレーションすることが好ましい。このキャリブレーションによって、実際の欠陥検査時には、キャリブレーション結果によって磁気センサＳｊの感度等を逆補正することによって、正確な測定を行うことができる。このキャリブレーションは、処理部９からのキャリブレーション指令に基づいて電源Ｖpre、Ｖpre２，Ｖpre３を備える検出回路部５がプローブを介してセルＣｊに一定の電流Ｉpre１、Ｉpre２，Ｉpre３を供給し、磁気センサＳｊで磁気を測定することによって実現することができる。
【０１３０】
以上詳述したように、この発明によれば、太陽電池に接触するプローブの本数を著しく減らし、かつプローブを介して印加する外部電源電圧を低く設定することができる。従って、太陽電池に損傷を与える確率を低下することができる。特に、第３及び第４の実施の形態によれば、この印加電圧をより低下させることもできる。
【０１３１】
始めに、セルに逆電圧を印加した段階で、もし電流が流れるセルが１本も無ければ、その後の作業を省略して次の工程に移ることができ、効率の良い製造ラインを構築することもできる。
【０１３２】
この発明によれば、短絡欠陥があれば、少なくても２つの磁気センサの出力が得られることを利用して、検出用のセンサに万一の故障が生じても、欠陥が検出されずに次の工程に商品が流れてしまうような事態を未然に防止することができ、品質管理の優れた製造装置を実現することができる。
【０１３３】
また、電流の流れるセルＣｊが１本、或いは数本しかない場合にも、その短絡欠陥の場所を的確に特定できることから、リペア用のプローブを短絡場所の近くにおくことができ、従ってリペア時の電圧を低くしてもリペアできる充分な電流を流すことができる。即ち、リペアが容易で、しかも、リペアを早く終了することができる利点がある。ここでは、リペアそのものには触れなかったが、従来技術のように逆方向に過剰な電流を流して、欠陥部位を焼損させ、もって、電気的な絶縁物に変換させる手法を用いることができる。この逆電流を流すには、例えば、図１に示すプローブ列が一体に構成されてｙ方向に移動可能にし、狙った場所にプローブｐｊが来るようにモータ等で駆動して、電流を流すように構成すればよい。第１及び第２の実施の形態に例示したプローブとは、別にリペア専用のプローブ列がゴンドラに固定され、短絡位置に移動できるようにしても良く、或いは、他の製造装置にセルが搬送されてリペア作業が施されても良い。
【０１３４】
更にまた、ここで例示した磁気センサは、垂直方向または水平方向に感度を有しているとしているが、これに限定される必要はない。磁気センサは、垂直方向の磁気ベクトル及び水平方向の磁気ベクトルをベクトル的に加算したものが本来の磁気ベクトルの方向及び大きさになるから、設計上の都合でx-z平面内で任意の傾き方向に感度を有するように変更しても良い。この場合、セルの幅方向（x方向）の特定位置で、磁気ベクトルが最も大きくなるように設定し、その最大となる位置付近にセンサを設置することが望ましい。
【０１３５】
更にまた、この発明の実施の形態によれば、直流に交流を重畳した電圧をセル間に印加し、磁気センサからは印加した交流の周波数成分だけを抽出して用いることができる。このような構成により高速、かつノイズに強い計測システムを構築することができる。この実施の形態においては、より低い印加電圧であっても検査装置を実現することができ、商品である太陽電池の製造工程におけるキズの発生を低く抑えることができる。
【０１３６】
また、この実施の形態によれば、磁気センサとして単なるコイルを用いることができるので、複数の磁気センサを使用する場合であってもコスト上昇を抑えることができる。さらにこのコイルにキャパシタを並列接続して共振回路を構成することにより、印加した交流の周波数成分のみを抽出することもできるので、測定回路等の簡易化を図ることもできる。
【符号の説明】
【０１３７】
２．．．太陽電池、４、４−Ｒ１、４−Ｒ２．．．外部電源、５、５−Ｒ１、５−Ｒ２．．．検出回路部、６、６−Ｒ１、６−Ｒ２．．．制御部、Ｃｊ、Ｃｎ、Ｃｎ＋１．．．太陽電池セル、１２．．．透明基板、１４．．．表面電極、１６．．．アモルファスシリコン（薄膜シリコン）、１８．．．裏面電極、Ｄ．．．欠陥或いは欠陥部、Ｐｊ、Ｐｎ、Ｐｎ＋１．．．プローブ、Ｓｊ，Ｓｎ、Ｓｎ＋１．．．磁気センサ、Ｇ．．．ゴンドラ、３６．．．ＡＣ信号処理部
【図１】
0005751893.tif 000002
【図２Ａ】
0005751893.tif 000003
【図２Ｂ】
0005751893.tif 000004
【図３】
0005751893.tif 000005
【図４】
0005751893.tif 000006
【図５】
0005751893.tif 000007
【図６】
0005751893.tif 000008
【図７】
0005751893.tif 000009
【図８】
0005751893.tif 000010
【図９】
0005751893.tif 000011
【図１０】
0005751893.tif 000012
【図１１】
0005751893.tif 000013
【図１２Ａ】
0005751893.tif 000014
【図１２Ｂ】
0005751893.tif 000015
【図１２Ｃ】
0005751893.tif 000016
【図１３Ａ】
0005751893.tif 000017
【図１３Ｂ】
0005751893.tif 000018
【図１４】
0005751893.tif 000019
【図１５Ａ】
0005751893.tif 000020
【図１５Ｂ】
0005751893.tif 000021
【図１６】
0005751893.tif 000022
【図１７Ａ】
0005751893.tif 000023
【図１７Ｂ】
0005751893.tif 000024
【図１７Ｃ】
0005751893.tif 000025