(57)【要約】　　　（修正有）【課題】太陽電池モジュールのＩＶ検査を、簡易な装置で簡単に行うことができる方法と装置を提供することを目的とする。さらに、太陽電池モジュールのＩＶ検査と絶縁試験を、簡単にかつ短時間で容易に行うことを可能とする検査装置を提供することを目的とする。【解決手段】太陽電池モジュール１の＋、−両端子間に電流計２２、直流電流源２１を直列接続するとともに、電圧計２３を並列に接続し、太陽電池が発電する極性方向に対して逆方向に一定電流を注入した時の電圧を測定する検査装置であり、注入する電流値が２水準以上１０水準以下であり、各々の電流注入時の電圧により太陽電池モジュール１の良否を判定する太陽電池モジュールのＩＶ検査装置１１と、太陽電池モジュールの絶縁性試験装置１２と、前記ＩＶ検査装置と前記絶縁性試験装置とを切り替える切り替え手段を備えた太陽電池モジュール検査装置。【選択図】　図３
2004047838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池モジュール、電流計、直流電流源を直列接続するとともに、電圧計を該太陽電池モジュールに対し並列に接続し、太陽電池が発電する極性方向に対して逆方向に一定電流を注入した時の電圧を測定する検査装置であり、注入する電流値が２水準以上１０水準以下であり、各々の電流注入時の電圧により太陽電池モジュールの良否を判定する太陽電池モジュールのＩＶ検査装置。
【請求項２】
注入電流値が２水準であり、第１の注入電流値が検査する太陽電池のＩｓｃの０．５〜１０倍であり、第２の注入電流値が前記Ｉｓｃの０．２倍以上であり、且つ前記第１注入電流値未満である請求項１に記載の太陽電池モジュールのＩＶ検査装置。
【請求項３】
太陽電池モジュールのＩＶ検査装置と、太陽電池モジュールの絶縁性試験装置と、前記ＩＶ検査装置と前記絶縁性試験装置とを切り替える切り替え手段を備え、前記切替手段は、前記ＩＶ特性測定の際には、太陽電池モジュールの一対の端子を前記ＩＶ特性測定装置に接続し、絶縁性試験の際には、太陽電池モジュールの一対の端子を短絡させ、この短絡端子と太陽電池モジュールのフレームなど露出金属部とを、前記絶縁性試験装置に接続する太陽電池モジュール検査装置であって、前記ＩＶ検査装置が請求項１または２に記載のＩＶ検査装置であることを特徴とする太陽電池モジュール検査装置。
【請求項４】
絶縁性試験装置が絶縁抵抗測定装置または耐電圧試験装置であることを特徴とする請求項３記載の太陽電池モジュール検査装置。
【請求項５】
太陽電池モジュールのＩＶ検査装置と、太陽電池モジュールの耐電圧試験機と、前記ＩＶ検査装置と前記耐電圧試験機とを切り替える切り替え手段と、耐電圧試験における高電圧印加時のリーク電流値を測定し判定する機構を備えたことを特徴とする請求項３記載の太陽電池モジュール検査装置。
【請求項６】
太陽電池モジュール、電流計、直流電流源を直列接続するとともに、電圧計を該太陽電池モジュールに対し並列に接続し、太陽電池が発電する極性方向に対して逆方向に一定電流を注入した時の電圧を測定する操作を、注入する電流値を２水準以上１０水準以下変更して行い、各々の電流注入時の電圧により太陽電池モジュールの良否を判定する検査方法。
【請求項７】
注入電流値が２水準であり、第１の注入電流値が検査する太陽電池のＩｓｃの０．５〜１０倍であり、第２の注入電流値が前記Ｉｓｃの０．２倍以上であり、且つ前記第１注入電流値未満である請求項６に記載の太陽電池モジュールの良否を判定する検査方法。
【請求項８】
太陽電池モジュールのＩＶ検査装置と、太陽電池モジュールの絶縁性試験装置を、切り替え手段により、前記ＩＶ特性測定の際には、太陽電池モジュールの一対の端子を前記ＩＶ特性測定装置に接続し、絶縁性試験の際には、太陽電池モジュールの一対の端子を短絡させ、この短絡端子と太陽電池モジュールのフレームなど露出金属部とを、前記絶縁性試験装置に接続する様に切り替えて太陽電池の良否を判定する検査方法。
【請求項９】
絶縁性試験装置が絶縁抵抗測定装置または耐電圧試験装置であることを特徴とする請求項８記載の太陽電池モジュールの良否を判定する検査方法。
【請求項１０】
太陽電池モジュールのＩＶ検査装置と、太陽電池モジュールの耐電圧試験機と、前記ＩＶ検査装置と前記耐電圧試験機とを切り替え手段により切り替えて、耐電圧試験における高電圧印加時のリーク電流値を測定する請求項８記載の太陽電池モジュールの良否を判定する検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池モジュールの製造工程におけるモジュール検査方法とその検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
薄膜半導体層を用いる太陽電池は、主として、ガラス基板上に透明電極層、半導体層、および裏面電極層を順次積層し、これらの成膜ごとにスクライブして、複数の太陽電池セルを形成、集積化され、裏面を封止樹脂やカバーフィルムで封止されて作製されている。さらにモジュールの形状に応じて、端子箱やフレームの取り付けなど組立工程を経て太陽電池モジュールが生産されている。
【０００３】
太陽電池モジュールについては、検査工程においてＩＶ特性を測定する。ＩＶ特性からは、太陽電池の性能を評価する上で必要な、開放電圧、短絡電流、曲線因子を求めることが出来る。
【０００４】
ＩＶ特性は通常、ソーラーシミュレータと呼ばれる装置により測定される。ソーラーシミュレータは、光源系と、直流電流源および電圧計を備えた測定系とにより構成され、太陽電池モジュールの裏面に設けられた一対の端子に測定系を接続した状態で、光源からパルス光を太陽電池モジュールに照射し、それに同期して測定系の直流電流源の電流を変化させて、順次、電圧を測定することにより、太陽電池としてのＩＶ特性を得るものである。
【０００５】
従来、太陽電池モジュール製造においては、太陽電池セルの封止後やモジュール組立後など工程途中の数箇所でソーラーシミュレータによるＩＶ特性の検査を実施し、特性を確認しながら製造していた。モジュール組立後の検査についてはシミュレータによるＩＶ特性測定を省略し、光照射下における電圧測定のみを実施していることもある。この場合、照度による影響を受けるほか、直列抵抗増大の不良モードでは検知できない可能性がある。
【０００６】
また、検査工程では耐電圧試験や絶縁抵抗による絶縁性能も検査する。耐電圧試験は太陽電池モジュールの一対の端子を短絡させて、これと太陽電池モジュールのフレーム等との間に所定の直流電圧を印加し、絶縁破壊等の有無を調べる。絶縁抵抗は、太陽電池モジュールの素子部とフレームなど露出金属部との絶縁抵抗を測定する。
【０００７】
従来、太陽電池モジュールのＩＶ特性の測定と耐電圧試験等の絶縁性試験は、それぞれ個別に、例えば最初に太陽電池モジュールをソーラーシミュレータに接続してＩＶ特性を測定し、次いで太陽電池モジュールをパルスソーラーシミュレータから外した後、太陽電池モジュールを耐電圧試験機に接続して耐電圧試験を行い、ついで耐電圧試験機からはずして絶縁抵抗計に接続して絶縁抵抗を測定する、というようになされていた。
【０００８】
これに対し、ソーラーシミュレータと絶縁性測定装置とを切り替え手段を介して接続した特性測定装置が提案されている（特開２００１−１０２６０９）。この技術はソーラーシミュレータによるＩＶ測定を行うものである。
【０００９】
太陽電池のＩＶ特性の測定法としては、暗状態で電流注入する方法も一般に知られている（特開２００１−１７４５３０）。ただし、特にアモルファス太陽電池では実際に太陽電池として発電する性能とは必ずしも一致せず、異なることが知られている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ソーラーシミュレータは、工程各所に設置するには非常に高価であるだけでなく、精度良く測定できるように維持するには多数のシミュレータに対して照度管理や頻繁な校正業務などメンテナンスが必要であり、負荷が非常に大きい。
【００１１】
また、上述のようなＩＶ特性および絶縁性試験の仕方によると、いちいち太陽電池モジュールと測定装置の接続および取り外しを繰り返す必要があるため、手間や時間がかかり、煩雑であった。
【００１２】
本発明は、このような事情の下になされ、太陽電池モジュールのＩＶ検査を、簡易な装置で簡単に行うことができる方法と装置を提供することを目的とする。さらに、太陽電池モジュールのＩＶ検査と絶縁試験を、簡単にかつ短時間で容易に行うことを可能とする検査装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記問題点を解決するため、鋭意検討を重ねた結果、暗状態の太陽電池モジュールに対し複数水準の所定電流を注入し、そのときの電圧値により判定するＩＶ検査によりモジュールの良否を判定できることを見出した。また、このＩＶ検査装置と絶縁試験装置を相互に切替え可能に接続しておくことにより、太陽電池モジュールに対する複数の検査や試験を、簡単に、かつ短時間で容易に行うことが可能であることを見出した。本発明は、かかる知見に基づくものである。
【００１４】
即ち、本発明は、暗状態の太陽電池に所定電流を注入し、そのときの電圧値により判定する太陽電池モジュールのＩＶ検査方法（太陽電池モジュール良否を判定する方法）とその検査装置を提供する。さらに、このＩＶ検査装置と、太陽電池モジュールの絶縁性試験装置と、前記ＩＶ検査装置と前記絶縁性試験装置とを切替える切替手段とを備え、前記切替手段は、太陽電池モジュールのＩＶ検査の際には、前記太陽電池モジュールの一対の端子を前記ＩＶ検査装置に接続し、前記太陽電池モジュールの絶縁性試験の際には、前記太陽電池モジュールの一対の端子を短絡させ、この短絡端子と前記太陽電池モジュールのフレームなど露出金属部とを、前記絶縁性試験装置に接続することを特徴とする太陽電池モジュールの検査装置、またはこのような測定方法を提供する。
【００１５】
絶縁性試験としては絶縁抵抗と耐電圧試験があるが、本発明においては、ＩＶ検査装置と絶縁抵抗測定装置とを切替え手段を介して接続した装置、ＩＶ検査装置と耐電圧測定装置とを切替え手段を介して接続した装置とすることが出来るとともに、ＩＶ検査装置、絶縁抵抗測定装置、および耐電圧測定装置の３者を切替え手段を介して接続した装置とすることも可能である。
【００１６】
また、ＩＶ検査装置と耐電圧測定装置とを切替え手段を介して接続した装置であって、絶縁抵抗を直接測定する代用として、耐電圧試験において高電圧印加時のリーク電流値を測定判定する機構を設けた装置とすることも可能である。
【００１７】
これらにより、３つの検査試験を単一の装置で測定することが可能となる。
【００１８】
以上のように構成される本発明の太陽電池モジュールの検査装置によると、各検査装置との接続と取り外しを繰り返すことなく、切替えスイッチによる切替えだけで、単一の検査装置により、複数の検査試験を、短時間で容易に行うことが可能である。またこの様な測定方法により簡易に太陽電池モジュールの良否を検査することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
【００２０】
まず、ＩＶ検査について詳細に説明する。図１に太陽電池モジュールの明状態と暗状態におけるＩＶ特性を示す。ここで、電流値は太陽電池として発電する向きとは逆を正として表現している。太陽電池に照射される光が強くなるに従い、暗状態から明状態へとＩＶ特性曲線が変化する。両状態におけるＩＶ特性は平行移動した同様の形状であるが、特にアモルファス太陽電池ではいくらか異なる。
【００２１】
たとえば、裏面封止後、正常に作動する太陽電池が、正常に組立工程を経て太陽電池モジュールに組み立てられると、その太陽電池モジュールの電流注入によるＩＶ特性は、元の太陽電池が示す電流注入によるＩＶ特性のままでで不変である。しかし、組立工程において接続不良や断線など不具合があった場合、電流注入によるＩＶ特性が正常品とは異なるものになる。組立工程で発生可能性のある不具合によるＩＶ特性の例を、不良１〜４として図２に示す。これより適当な電流値を２点選び、そのときの電圧により判定することにより不具合品を検知することができる。図２中の２つの両矢印の区間は、それぞれ電流Ｉ１、Ｉ２における電圧の良品判定範囲の例である。
【００２２】
電流値が１点では、判定値の設定によっては図中の接続不良１や２を良品と誤判定する可能性があり、好ましくない。多点になると太陽電池のＩＶ特性曲線の測定精度は向上するが、本発明ではＩＶ特性曲線を得るのが目的ではないので１０点以上は時間の無駄である。２〜１０点が好ましく、２〜３点がさらに好ましく、２点がもっとも好ましい。
【００２３】
選定する電流値は、ＩＶ曲線の立ち上がり部分で選定すると不具合品を精度良く検知することが可能で好ましい。選定する２点の注入電流値としては、第１の注入電流値が検査する太陽電池のＩｓｃの０．５〜１０倍が好ましく、０．５〜５倍がさらに好ましく、０．６〜２倍がもっとも好ましい。Ｉｓｃの１０倍を超える場合は、必要な定電流源の容量が大きくなりすぎるため無駄である。第２の注入電流値は前記第１注入電流値未満であり、且つ前記Ｉｓｃの０．２〜０．８倍が好ましく、０．３〜０．７倍がさらに好ましく、０．４〜０．６倍がもっとも好ましい。ここでＩｓｃはＪＩＳ　Ｃ　８９３５の太陽電池出力測定法により基準状態で測定した短絡電流である。
【００２４】
逆に、所定電圧値に対する電流値により、同様の判定をすることも可能ではあるが、ＩＶ曲線の立ち上がり部分で判定する場合、電流値の変動が大きいため、良品判定の範囲設定が非常に広くなり、不具合品検出の感度が低下し好ましくない。また、検査時のモジュールに当たる光の照度による影響も大きく、照度管理が必要である。
【００２５】
電流値に対する電圧値で判定する場合、検査環境の明るさによる電圧変動が小さく、検査時のモジュールに当たる光の照度管理は非常に簡略化することが可能である。検査時のモジュールに当たる光の照度は通常の屋内照明以下であればよく、１０００ルクス以下が好ましい。１０００ルクスを超えると、ＩＶ特性に及ぼす光の影響が無視できなくなる。
【００２６】
正常に動作する太陽電池が、組立工程を経てできた太陽電池モジュールの組立検査としては、上述のような検査方法により、高価なシミュレータを使用することなく、また厳重な検査環境の管理をすることなしに、精度良く組立不良を検出することができる。
【００２７】
さらに本発明の実施の形態について、図３を参照して説明する。図３は、本発明の１実施形態に係る太陽電池モジュールの検査装置を示す図である。図３に示す検査装置は、ＩＶ検査系１１と耐電圧試験機１２とが、切替え手段１３を介して組み合わされて構成されている。
【００２８】
ＩＶ検査系１１は、直流電流源２１と電流計２２、電圧計２３とを備えている。ＩＶ検査に際しては、ＩＶ検査系１１の一対の端子は、切替え手段１３を介して、太陽電池モジュール１に設けられた一対の端子２ａ，２ｂに接続される。
【００２９】
耐電圧試験機１２は、リーク電流を測定する電流計１４を備えており、太陽電池モジュール１の素子部３と、露出金属部との間の電圧を印加して耐電圧性能を試験するものであって、図３では太陽電池モジュール１に設けられた一対の端子２ａ，２ｂを短絡させ、露出金属部としてフレーム４との間に電圧を印加することによって、素子部３とフレーム４との間のリーク電流を測定し耐電圧性能を検査する。
【００３０】
切替え手段１３は、例えば、図４に示すような構成とすることが出来る。即ち、切替え手段１３は、第１の切替えスイッチ１３ａと、第２の切替えスイッチ１３ｂを備え、第１の切替えスイッチ１３ａは、太陽電池モジュール１のプラス端子２ａに接続されているとともに、ＩＶ検査系１１の一方の端子１１ａと、耐電圧試験機１２の一方の端子１２ａとに切替え可能に構成されている。
【００３１】
また、第２の切替えスイッチ１３ａは、太陽電池モジュール１のマイナス端子２ｂに接続されているとともに、ＩＶ検査系１１の他方の端子１１ｂと、絶縁抵抗測定装置１２の一方の端子１２ａとに切替え可能に構成されている。
【００３２】
次に、以上のように構成される、図３および図４に示す太陽電池モジュール検査装置を用いて、太陽電池モジュール１のＩＶ検査と耐電圧試験を実施する手順について説明する。
【００３３】
まず、切替え手段１３の第１の切替えスイッチ１３ａと第２の切替えスイッチ１３ｂを、図４において実線で示す位置に置く。即ち、第１の切替えスイッチ１３ａおよび第２の切替えスイッチ１３ｂにより、太陽電池モジュール１のプラス端子２ａマイナス端子２ｂとを短絡させるとともに、それを、耐電圧試験機１２の一方の端子１２ａに接続する。
【００３４】
この状態で、太陽電池モジュール１の耐電圧試験を実施する。試験に際しては、太陽電池モジュール１の端子とフレームとの間に所定電圧を印加し、リーク電流の測定と絶縁破壊の有無を試験する。
【００３５】
次に、耐電圧試験機１２からＩＶ検査系１１に接続を切替え、太陽電池モジュール１のＩＶ検査を実施する。即ち、切替え手段１３の第１の切替えスイッチ１３ａと第２の切替えスイッチ１３ｂを、図４において破線で示す位置に置く。即ち、第１の切替えスイッチ１３ａにより太陽電池モジュール１のプラス端子２ａとＩＶ検査系の一方の端子１１ａに接続する。
【００３６】
このような切替えは、手動で行うことも出来るが、リレーまたは電子スイッチを用いて自動的に行うことも可能である。
【００３７】
この状態で、ＩＶ検査系１１により太陽電池モジュール１のＩＶ検査を実施する。ＩＶ検査は次のように実施する。直流電流源２１により第１の水準の所定電流Ｉ１を太陽電池モジュールが発電する極性方向に対して逆方向に注入し、その時の電圧Ｖ１を測定し、次に第２の水準の所定電流Ｉ２を同様に注入して電圧Ｖ２を測定する。Ｖ１、Ｖ２が各々の所定範囲内の値であることを判定する。または両測定点間の傾きＲ＝（Ｖ１−Ｖ２）／（Ｉ１−Ｉ２）により判定する。
【００３８】
このようにして、本実施形態に係る測定装置によると、個別の測定装置との接続と取り外しを繰り返すことなく、切替えスイッチによる切替えだけで、単一の装置により、複数の検査を順次行うことが可能である。
【００３９】
なお、以上の実施形態では、ＩＶ検査系１１と耐電圧試験機１２とを切替え手段１３を介して接続した例について説明したが、本発明は、これに限られるものではない。例えば、耐電圧試験機１２に代わって、また耐電圧試験機１２とともに、絶縁抵抗計を、切替え手段１３を介してＩＶ検査系１１に接続し、一体化した装置として用いることも可能である。
【００４０】
絶縁抵抗値は耐電圧試験においては、たとえばアモルファス太陽電池モジュールではＪＩＳ　Ｃ　８９３９にて絶縁抵抗１００ＭΩ以上（ＤＣ１０００Ｖ印加時）と規定されている。耐電圧試験では印加電圧が１０００Ｖ以上になるが、オームの法則が成立つ仮定の元で、印加電圧に応じて１００ＭΩに相当するリーク電流値を指標とし、耐電圧試験において印加電圧が安定した状態でのリーク電流を電流計１４で測定し、その値による判定で絶縁抵抗測定を代用することもできる。
【００４１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の太陽電池モジュールのＩＶ検査装置、または太陽電池モジュールの良否を判定する検査方法によると、太陽電池モジュールの組立の良否がソーターシミュレータを使うことなく簡便な装置で判定することができるので、従来のように高価で、多大な負荷を伴うメンテナンスが不可欠な装置を複数台そろえる必要がなく、負荷軽減とコストダウンが可能となる。
【００４２】
さらに、本発明による検査装置を使用すると、ソーターシミュレータが不要なだけでなく、各検査装置との接続と取り外しを繰り返すことなく、切替えスイッチによる切替えだけで、単一の検査装置により、複数の検査試験を、短時間で容易に行うことが可能で、検査工程の大幅な工数削減とコストダウンが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】太陽電池モジュールの暗状態、明状態のＩＶ特性を示す図。
【図２】太陽電池モジュールの良品および不良品のＩＶ特性特性を示す図。
【図３】本発明の１形態にかかわる太陽電池モジュールの検査装置を示す説明図。
【図４】図３に示す太陽電池検査装置の切り替え手段を拡大して示す図。
【符号の説明】
１　　太陽電池モジュール
２ａ、２ｂ　　太陽電池モジュールの端子
３　　太陽電池モジュールの素子部
４　　フレーム
１１　　ＩＶ検査装置
１２　　耐電圧試験機
１３　　切り替え手段
１３ａ　　第１の切り替えスイッチ
１３ｂ　　第２の切り替えスイッチ
１４　　電流系
２１　　電流源
２２　　電流計
２３　　電圧計
【図１】
2004047838.tif 000003
【図２】
2004047838.tif 000004
【図３】
2004047838.tif 000005
【図４】
2004047838.tif 000006