(57)【要約】【課題】廉価な設備で、太陽電池などの大面積の機能素子を精度よく、しかも短いタクト時間を保持したままで測定することができ、生産コストを低減可能とする光起電力素子等の機能素子の測定法、測定装置および製造方法を提供する。【解決手段】光起電力素子の受光面の一部領域のみに光を照射することにより一部領域の電流・電圧特性と前記光起電力素子の温度を測定し（Ｓ１００）、Ｓ１００で測定した前記光起電力素子の温度を用いて、次の測定時刻における前記光起電力素子の温度および暗電流の電流・電圧特性を算出し（Ｓ１１０）、前記暗電流の電流・電圧特性を用い、さらに前記受光面の一部領域以外の領域に光を照射することにより、前記一部領域以外の領域の電流・電圧特性を測定（Ｓ１２０）することで、全領域の光起電力素子の電流・電圧特性（Ｓ１３０）および必要な特性値（Ｓ１４０）を測定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を光起電力素子に照射する照射手段と、前記光起電力素子の電圧・電流特性を測定する電圧・電流特性手段と、前記光起電力素子の温度を測定する温度測定手段と、前記電圧・電流特性に基づいて光起電力素子の特性を算出する算出手段と、を有する光起電力素子特性の測定装置であって、
前記光起電力素子の第一の領域に光を照射した状態および暗状態で、各電圧ごとに測定される電流に基づいて前記第一の領域における電圧・電流特性を測定し、並びに、前記光起電力素子の温度を測定し、
前記測定された温度に基づいて、次の測定時の温度並びに該温度における光起電力素子の暗状態における電流値を算出し、
前記算出された暗状態の電流値と、前記光起電力素子の前記第一の領域以外の領域に光を照射した状態で各電圧ごとに測定される電流とに基づいて前記第一の領域以外の領域における電圧・電流特性を測定し、
前記次の測定時の温度並びに該温度における光起電力素子の暗状態における電流値の算出、並びに、前記記第一の領域以外の領域の測定を、必要に応じて繰り返し行い、それらの測定結果から前記光起電力素子の全体領域における特性を算出することを特徴とする光起電力素子特性の測定装置。
【請求項２】
前記測定された温度に基づいて、次の測定時の温度を算出するときに用いる関数は、前記光起電力素子の温度をパラメータとして持つ時刻の関数であることを特徴とする請求項１に記載の光起電力素子特性の測定装置。
【請求項３】
前記次の測定時の温度における光起電力素子の暗状態における電流値は、ダイオード特性式を用いて算出することを特徴とする請求項１に記載の光起電力素子特性の測定装置。
【請求項４】
さらに、前記全体領域における特性に基づき、前記光起電力素子の特性値を計算することを特徴とする請求項１に記載の光起電力素子特性の測定装置。
【請求項５】
前記特性値には、短絡電流、開放電圧、直列抵抗値および短絡抵抗値の、少なくとも一つが含まれることを特徴とする請求項４に記載の光起電力素子特性の測定装置。
【請求項６】
光起電力素子特性の測定装置を用いる測定方法であって、
前記光起電力素子の第一の領域に光を照射した状態および暗状態で、各電圧ごとに測定される電流に基づいて前記第一の領域における電圧・電流特性を測定し、並びに、前記光起電力素子の温度を測定する工程と、
前記測定された温度に基づいて、次の測定時の温度並びに該温度における光起電力素子の暗状態における電流値を算出する工程と、
前記算出された暗状態の電流値と、前記光起電力素子の前記第一の領域以外の領域に光を照射した状態で各電圧ごとに測定される電流とに基づいて前記第一の領域以外の領域における電圧・電流特性を測定する工程と、
前記次の測定時の温度並びに該温度における光起電力素子の暗状態における電流値の算出、並びに、前記記第一の領域以外の領域の測定を、必要に応じて繰り返し行い、それらの測定結果から前記光起電力素子の全体領域における特性を算出する工程と、
を有することを特徴とする光起電力素子特性の測定方法。
【請求項７】
前記測定された温度に基づいて、次の測定時の温度を算出するときに用いる関数は、前記光起電力素子の温度をパラメータとして持つ時刻の関数であることを特徴とする請求項６に記載の光起電力素子特性の測定方法。
【請求項８】
前記次の測定時の温度における光起電力素子の暗状態における電流値は、ダイオード特性式を用いて算出することを特徴とする請求項６に記載の光起電力素子特性の測定方法。
【請求項９】
さらに、前記全体領域における特性に基づき、前記光起電力素子の特性値を計算することを特徴とする請求項６に記載の光起電力素子特性測定方法。
【請求項１０】
前記特性値には、短絡電流、開放電圧、直列抵抗値および短絡抵抗値のうちの少なくとも一つが含まれることを特徴とする請求項９に記載の光起電力素子特性の測定方法。
【請求項１１】
光起電力素子の特性測定装置を制御して、請求項６乃至請求項１０のいずれか１項に記載の測定を実行することを特徴とするプログラム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のプログラムが記録されたことを特徴とする記録媒体。
【請求項１３】
光起電力素子を作製し、前記光起電力素子に集電電極、正極リード端子および保護層を形成して太陽電池を製造する太陽電池の製造方法であって、
前記製造した太陽電池の特性値を、請求項６乃至請求項１０のいずれか１項に記載の光起電力素子特性の測定方法を用いて測定することを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項１４】
温度依存性を示す機能素子の測定方法であって、
第一工程と第二工程において測定対象物に温度差を許し、
前記第一工程で該対象物の温度及び特性値を測定し、
前記第二工程において該対象物の特性値を測定し、
予め定められた関係に基づいて前記第一工程時の温度と関係づけられた前記第二工程時の温度に基づいて前記第二工程で測定された特性値が計算処理される、ことを特徴とする測定方法。
【請求項１５】
該関係は前記第一工程で測定された該測定対象物の温度をパラメーターとして持つ時刻の関数である請求項１４に記載の測定方法。
【請求項１６】
前記第二工程を複数回行う請求項１５に記載の測定方法。
【請求項１７】
光起電力素子の電流電圧特性を測定する請求項１４または１５に記載の測定方法。
【請求項１８】
温度依存性を示す機能素子の測定装置であって、
第一工程と第二工程における測定対象物の温度差を許し、
前記第一工程で該対象物の温度及び特性値を測定し、
前記第二工程において該対象物の特性値を測定し、
予め定められた関係に基づいて前記第一工程時の温度と関係づけられた第二工程時の温度に基づいて前記第二工程で測定した特性値の計算処理が行われる、
ことを特徴とする測定装置。
【請求項１９】
該関係は前記第一工程で測定された該測定対象物の温度をパラメーターとして持つ時刻の関数である請求項１８に記載の測定装置。
【請求項２０】
前記第二工程が複数回行なわれる請求項１９に記載の測定装置。
【請求項２１】
光起電力素子の電流電圧特性を測定する請求項１９または２０に記載の測定装置。
【請求項２２】
温度依存性を示す機能素子の測定方法を用いる光起電力素子の製造方法であって、
第一工程と第二工程において測定対象物に温度差を有し、
前記第一工程で該対象物の温度及び特性値を測定し、
前記第二工程において該対象物の特性値を測定し、
予め定められた関係に基づいて前記第一工程時の温度と関係づけられた前記第二工程時の温度に基づいて前記第二工程で測定された特性値の計算処理を行う、ことを特徴とする測定方法を用いて光起電力素子の電流電圧特性を測定し良否判定を行う工程を有する光起電力素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光起電力素子の測定法、測定装置および製造方法ならびに機能素子の測定方法および測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デバイス等の生産時における良否判定において行われるそのデバイスの特性値の測定には種々の制約が伴う。例えば、まずデバイスの特性値は製品の良否を判定に使用されるものであるからその測定は正確性を期さなければならない。
【０００３】
そのためには、測定結果に影響を及ぼす全ての測定条件を考慮し測定環境を整えなければならない。また各測定環境に求められる条件範囲も必要とされる測定精度から求められる範囲を十分に満たしている必要がある。
【０００４】
しかしながら、正確なデバイスの特性値の測定環境を整備することは、通常、測定装置コストの上昇や測定速度の低下を伴う。開発過程で行われる測定と異なり、生産時の測定は、測定装置のコストダウンやタクト時間を短縮するのための測定の高速化が生産全体のコストダウンに必須となってくる。
【０００５】
たとえば、光起電力素子のひとつである太陽電池の変換効率等の特性評価は、ＩＣ等のロジック素子の評価と異なり厳密な定量測定が必要であり、その測定量の絶対値を正確に測定することが求められる。たとえば、正確な電流値を測定するためにはノイズの影響を低下させるためにサンプリング時間を長くしなければならないし、温度条件を整える必要もある。
【０００６】
しかし、サンプリング時間を長くすることは、測定自体のタクト時間の増加を招いてしまう。また温度条件を整えるということは、高価な恒温装置を備えることによるコストの増大だけでなく、温度安定のための時間が必要であるからこれも時間の増加の要因ともなる。
【０００７】
近年、太陽電池はコスト低減のために大面積化の方向に進む傾向にあるが、太陽電池の大面積化は、それを評価するため測定装置の光源や電流・電圧源も大型化する必要がある。しかしながら、測定装置が大型化するとその価格は加速度的に高価になるため大面積化のコスト低減の効果を減殺してしまう。
【０００８】
この問題の解決策としては、例えば、特開平１１−２６７８５号公報に部分測定法が開示されている。この部分測定法は、大きな面積の太陽電池に、それより有効照射面積の小さい光源を用いて一部分にのみ光を照射して電流・電圧特性を測定し、陰になって暗状態になっている部分の暗電流を排除して、正確な光照射状態の電流・電圧特性を得るといった手法である。そのため、光源や電流・電圧電源が小容量のもので済みコスト削減に大変有効な手法である。
【０００９】
部分測定法によれば、セル特性の面内分布がある場合にもセル内の数箇所を数回に分けて測定することにより、精度よく測定することが可能である。
【００１０】
しかしながら、部分測定法においてもそれぞれの測定が時間的に一致しないために、それぞれの測定タイミングにおける測定環境パラメーターを正確に把握し、考慮する必要がある。
【００１１】
特に温度は、その測定結果に大きく影響するものであり、さらに温度は、光照射によりそれ自身の変化が引き起こされてしまう場合もあり、測定結果に与える影響は深刻である。そのため複数回の測定を行って正確な測定結果を得る場合には、各測定回ごとに、温度の影響が排除された測定を行わなければならない。
【００１２】
すなわち、部分測定法では、１箇所の特性を得るのに、温度の影響を排除するため２回の測定を行わなければならない。このために、部分測定法では、分割数が増えると全体の測定時間が著しく長くなってしまう。また温度自体の測定も比較的時間がかかってしまうため、測定回数を増やした場合には、その分全体の測定時間が増加してしまう。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記説明したように、部分測定法では、温度の影響が排除するために行う測定回数の増加は、その分全体の測定時間（タクト時間）の増加を招き、生産効率を著しく下げてしまうという問題を引き起こす。
【００１４】
温度測定を複数回行うのを避けるために、測定環境の温度を一定にすることも考えられるが、上記説明したように大面積の太陽電池の特性値を測定するためには、大容量の恒温装置が必要となる。しかしながら、大容量の恒温装置は非常に高価であり、温度測定を減らしてコストダウンを図るために大容量の恒温装置を用いることは、結果的に太陽電池のコスト上昇を招いてしまう。
【００１５】
本発明は、上記従来技術の問題点を個々にあるいはまとめて解決するためになされたものであり、その目的は、光起電力素子の特性を精度よく、しかも短時間に測定する光起電力素子の測定法、測定装置および製造方法を提供することである。また本発明の別の目的は、生産コストを低減可能とする光起電力素子の測定法、測定装置および製造方法を提供することである。またさらに、本発明の別の目的は、廉価な設備で、光起電力素子の測定法、測定装置および製造方法を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る一実施形態の測定方法は、以下の構成を有する。すなわち、光を光起電力素子に照射する照射手段と、前記光起電力素子の電圧・電流特性を測定する電圧・電流特性手段と、前記光起電力素子の温度を測定する温度測定手段と、前記電圧・電流特性に基づいて光起電力素子の特性を算出する算出手段と、を有する光起電力素子特性の測定装置であって、前記光起電力素子の第一の領域に光を照射した状態および暗状態で、各電圧ごとに測定される電流に基づいて前記第一の領域における電圧・電流特性を測定し、並びに、前記光起電力素子の温度を測定し、前記測定された温度に基づいて、次の測定時の温度並びに該温度における光起電力素子の暗状態における電流値を算出し、前記算出された暗状態の電流値と、前記光起電力素子の前記第一の領域以外の領域に光を照射した状態で各電圧ごとに測定される電流とに基づいて前記第一の領域以外の領域における電圧・電流特性を測定し、前記次の測定時の温度並びに該温度における光起電力素子の暗状態における電流値の算出、並びに、前記記第一の領域以外の領域の測定を、必要に応じて繰り返し行い、それらの測定結果から前記光起電力素子の全体領域における特性を算出することを特徴とする。
【００１７】
ここで、例えば、前記測定された温度に基づいて、次の測定時の温度を算出するときに用いる関数は、前記光起電力素子の温度をパラメータとして持つ時刻の関数であることが好ましい。
【００１８】
ここで、例えば、前記次の測定時の温度における光起電力素子の暗状態における電流値は、ダイオード特性式を用いて算出することが好ましい。
【００１９】
ここで、例えば、さらに、前記全体領域における特性に基づき、前記光起電力素子の特性値を計算することが好ましい。
【００２０】
ここで、例えば、前記特性値には、短絡電流、開放電圧、直列抵抗値および短絡抵抗値の、少なくとも一つが含まれることが好ましい。
【００２１】
上記目的を達成するための本発明に係る一実施形態の画像形成光起電力素子特性の測定装置を用いる測定方法は、以下の構成を有する。すなわち、光起電力素子特性の測定装置を用いる測定方法であって、前記光起電力素子の第一の領域に光を照射した状態および暗状態で、各電圧ごとに測定される電流に基づいて前記第一の領域における電圧・電流特性を測定し、並びに、前記光起電力素子の温度を測定する工程と、前記測定された温度に基づいて、次の測定時の温度並びに該温度における光起電力素子の暗状態における電流値を算出する工程と、前記算出された暗状態の電流値と、前記光起電力素子の前記第一の領域以外の領域に光を照射した状態で各電圧ごとに測定される電流とに基づいて前記第一の領域以外の領域における電圧・電流特性を測定する工程と、前記次の測定時の温度並びに該温度における光起電力素子の暗状態における電流値の算出、並びに、前記記第一の領域以外の領域の測定を、必要に応じて繰り返し行い、それらの測定結果から前記光起電力素子の全体領域における特性を算出する工程と、を有することを特徴とする。
【００２２】
ここで、例えば、前記測定された温度に基づいて、次の測定時の温度を算出するときに用いる関数は、前記光起電力素子の温度をパラメータとして持つ時刻の関数であることを特徴とする。
【００２３】
ここで、例えば、前記次の測定時の温度における光起電力素子の暗状態における電流値は、ダイオード特性式を用いて算出することが好ましい。
【００２４】
ここで、例えば、さらに、前記全体領域における特性に基づき、前記光起電力素子の特性値を計算することをが好ましい。
【００２５】
ここで、例えば、前記特性値には、短絡電流、開放電圧、直列抵抗値および短絡抵抗値のうちの少なくとも一つが含まれることが好ましい。
【００２６】
上記目的を達成するための本発明に係る一実施形態のプログラムは、以下の構成を有する。すなわち、光起電力素子の特性測定装置を制御して、上記に記載の測定を実行することを特徴とする。
【００２７】
上記目的を達成するための本発明に係る一実施形態の記録媒体は、以下の構成を有する。すなわち、上記に記載のプログラムが記録されたことを特徴とする。上記目的を達成するための本発明に係る一実施形態の太陽電池の製造方法は、以下の構成を有する。すなわち、光起電力素子を作製し、前記光起電力素子に集電電極、正極リード端子および保護層を形成して太陽電池を製造する太陽電池の製造方法であって、前記製造した太陽電池の特性値を、上記に記載の光起電力素子特性の測定方法を用いて測定することを特徴とする。
【００２８】
上記目的を達成するための本発明に係る一実施形態の測定方法は、以下の構成を有する。すなわち、温度依存性を示す機能素子の測定方法であって、第一工程と第二工程において測定対象物に温度差を許し、前記第一工程で該対象物の温度及び特性値を測定し、前記第二工程において該対象物の特性値を測定し、予め定められた関係に基づいて前記第一工程時の温度と関係づけられた前記第二工程時の温度に基づいて前記第二工程で測定された特性値が計算処理されることを特徴とする。
【００２９】
ここで、例えば、該関係は前記第一工程で測定された該測定対象物の温度をパラメーターとして持つ時刻の関数であることが好ましい。
【００３０】
ここで、例えば、前記第二工程を複数回行うが好ましい。
【００３１】
ここで、例えば、上記測定方法は、光起電力素子の電流電圧特性を測定することが好ましい。
【００３２】
上記目的を達成するための本発明に係る一実施形態の測定装置は、以下の構成を有する。すなわち、温度依存性を示す機能素子の測定装置であって、第一工程と第二工程における測定対象物の温度差を許し、前記第一工程で該対象物の温度及び特性値を測定し、前記第二工程において該対象物の特性値を測定し、予め定められた関係に基づいて前記第一工程時の温度と関係づけられた第二工程時の温度に基づいて前記第二工程で測定した特性値の計算処理が行われることを特徴とする。
【００３３】
上記目的を達成するための本発明に係る一実施形態の光起電力素子の製造方法は、以下の構成を有する。すなわち、温度依存性を示す機能素子の測定方法を用いる光起電力素子の製造方法であって、第一工程と第二工程において測定対象物に温度差を有し、前記第一工程で該対象物の温度及び特性値を測定し、前記第二工程において該対象物の特性値を測定し、予め定められた関係に基づいて前記第一工程時の温度と関係づけられた前記第二工程時の温度に基づいて前記第二工程で測定された特性値の計算処理を行うことを特徴とする測定方法を用いて光起電力素子の電流電圧特性を測定し良否判定を行う工程を有することを特徴とする。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明に係る実施形態の機能素子の特性値の測定方法、測定装置ならびにその測定方法を用いた機能素子の製造方法について説明する。
【００３５】
なお以下の説明では、本発明に係る機能素子の一例として、光起電力素子を用い、その特性値の測定方法および測定装置ならびに光起電力素子の製造方法について、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明の範囲を記載例に限定する趣旨のものではない。
【００３６】
［複数回の分割測定による光起電力素子の特性値測定］
最初に、本実施形態の光起電力素子の特性値測定装置を用いる光起電力素子の特性値の測定方法について説明する。
【００３７】
本測定方法では、大きな面積の光起電力素子を複数領域に分け、各領域毎に別々にそれぞれ光照射して複数回の測定を行い、次に、これらの測定値を用いて光起電力素子全体の特性値を測定する。
【００３８】
このように光起電力素子を複数領域に分け、複数回の測定をすることによって、特に装置コストの高い光源を小型化することができ、大幅なコストダウンを実現することができる。
【００３９】
なお以下の説明では、説明を簡単にするため、光起電力素子をＡ、Ｂの２領域に分ける場合について説明するが、分ける領域は３領域以上であっても良い。
【００４０】
まず、本実施形態の測定方法の説明に先だって、その理解を容易とするために、従来行われている暗電流データの測定法の問題点、すなわち暗電流データの測定に時間がかかる点について説明する。
【００４１】
［従来の暗電流測定法における問題：図２］
図２は光起電力素子１０１の模式図であり光照射面から見た図で有効部の大きさが１０ｃｍ×２０ｃｍである。
【００４２】
この光起電力素子１０１をそれぞれ１０ｃｍ×１０ｃｍの領域Ａ１０２と領域Ｂ１０３の二つの領域に分けて測定し、光起電力素子全体の光照射時の電流・電圧特性（以下光照射特性と略す）を得る説明をするが、２領域以上の複数領域であっても同様な拡張が可能である。なお領域Ａ１０２と領域Ｂ１０３は等価回路で考えた場合不図示の集電電極により並列につながっている。
【００４３】
まず、最初に領域Ａ１０２に光を照射した状態で電流・電圧特性を測定し、次に領域Ｂ１０３に光を照射した状態で電流・電圧特性の測定を行い、これらの測定データから光起電力素子１０１全体の変換効率等の諸特性値を算出する。
【００４４】
しかしこれらの測定データのままでは領域Ａ１０２、領域Ｂ１０３それぞれの領域の正しい光照射特性にはならないために、ここから正しい変換効率等の諸特性値を導き出すことはできない。これは光照射時の光起電力素子の光照射特性は、光子吸収による光励起キャリアによる光電流と熱励起に起因するキャリアによる暗電流の重ね合わせとして観測されるものであり、たとえば正しい領域Ａ１０２の光照射特性は領域Ａ１０２での光電流と領域Ａ１０２での暗電流の足し合わせとしてのみ与えられるからである。
【００４５】
しかしこのように領域Ａ１０２だけに光を照射して電流・電圧測定を行っても、領域Ａ１０２と領域Ｂ１０３は並列につながっているために領域Ｂ１０３の暗電流が測定データに余計に重畳されるため領域Ａ１０２における正しい光照射特性にはならない。
【００４６】
そこで領域Ａ１０２に光を照射した状態での電流・電圧特性データを、ある電圧時に観測される電流値から同じ電圧時の領域Ｂ１０３部に流れる暗電流の電流値を差し引いて補正をする必要がある。
【００４７】
そのために測定の際には光照射時特性の測定をするのに先立って領域Ｂ１０３の暗電流特性を測定する必要がある。ところが暗電流測定では領域Ａ１０２部と領域Ｂ１０３部を分離することができないので領域Ａ１０２部と領域Ｂ１０３部の足し合わせの暗電流特性しか測定することができない。
【００４８】
しかしながら暗電流特性に関しては場所による違いはあまり大きくないため、観測される全体の電流値を領域Ｂ１０３部の面積と全体の面積とで比例配分して考えればよい。このようにして得られた領域Ｂ１０３部の暗電流特性データを用いて、領域Ａ１０２に光を照射した状態で測定した電流・電圧データを補正することにより正しい領域Ａ１０２部の光照射特性を得る事ができる。
【００４９】
つぎに領域Ｂ１０３部の光照射特性も同様に領域Ｂ１０３部に光照射した状態での電流・電圧特性を測定し、そこから領域Ａ１０２部の暗電流成分を差し引いて補正することにより導きだすことができる。
【００５０】
ここで暗電流のデータはすでに１回測定しておりこれを領域Ａ１０２部の面積と全体の面積とで比例配分して領域Ａ１０２部の暗電流成分を導きだすことができれば全体の測定時間を大幅に短縮することができる。この時間短縮は分割する領域が多いほど省略できる時間が増えるために効果的となる。
【００５１】
しかしながら暗電流特性は非常に大きな温度依存性があるために１回目と２回目の測定時に温度差が有る場合１回目の暗電流特性のデータを単純に比例計算して使用することはできない。
【００５２】
そのため温度差が有る場合にはその都度暗電流特性を測定行いこのその都度測定した暗電流特性のデータを用いて補正をし、光照射特性を出さなければならない。すなわち温度変化がある場合には著しく測定時間がかかってしまうという問題が起きることを意味している。
【００５３】
［本実施形態に係る特性値の測定方法の概要：図１］
次に、本実施形態に係る特性値の測定方法について、まず詳細な説明の前に、その概要について説明する。
【００５４】
図１は、光起電力素子の特性値の測定方法を示すフローチャートである。
【００５５】
まず、ステップＳ１００において、光起電力素子の分割された領域Ａにおいて、第１回目の光照射電流・電圧特性の測定およびその時の光起電力素子温度を測定する。第１回目の領域Ａの測定では、図２の１０２に示す領域について、図１のステップＳ１００の枠内に記載した１）〜３）の内容の測定および計算を行う。
【００５６】
すなわち、各電圧ごとに、１）光照射状態時および暗状態時における電流値を測定し、２）測定結果に基づき領域Ａにおける暗電流値を算出し、３）光照射状態時における電流値から算出された領域Ａにおける暗電流値を引いて（マイナスして）領域Ａにおける光照射電流値を算出する。
【００５７】
このようにして、測定した光電流・電圧特性の一例を図３に示す。
【００５８】
図３において、１は、領域Ａにおける光照射状態時の電流値を各電圧値ごとにプロットした一例であり、２は、領域Ａにおける暗状態時の電流値を各電圧値ごとにプロットした一例であり、３は、１−２、すなわち、各電圧値ごとに領域Ａにおける光照射状態時の電流値から暗状態時の電流流値を引いた電流値（領域Ａにおける光照射電流値）をプロットした一例である。
【００５９】
次に、ステップＳ１１０において、図１のステップＳ１１０の枠内に記載した式を用いて、第１回目の測定温度データに基づいて、第２回目の測定時刻における光起電力素子温度を予測し、さらにこの予測温度における暗状態時の電流値を算出する。
【００６０】
次に、ステップＳ１２０において、図１のステップＳ１２０の枠内に記載した１）、２）内容の測定および計算を行う。
【００６１】
すなわち、光起電力素子の分割された領域Ｂにおいて、各電圧ごとに１）光照射状態時の電流値を測定し、２）ステップＳ１１０より算出される暗状態時の電流値を用いて、領域Ｂにおける暗電流値を算出し、３）光照射状態時における電流値から算出された領域Ｂにおける暗電流値を引いて（マイナスして）領域Ｂにおける光照射電流値を算出する。
【００６２】
次に、ステップＳ１３０において、領域Ａ、領域Ｂでそれぞれ求められた光電流・電圧特性を並列に加算し、光起電力素子の全領域の光電流・電圧特性を算出する。
【００６３】
次に、ステップＳ１４０において、光起電力素子の全領域の光電流・電圧特性に基づいて、光起電力素子の特性値（例えば、短絡電流、開放電圧、直列抵抗、短絡抵抗）を算出する。
【００６４】
以下、上記説明した内容について詳細に説明する。
【００６５】
［本測定方法］
次に本発明の測定方法を利用した場合について説明する。
【００６６】
本発明を利用した形態では先に言及した２回目以降の暗電流データの測定を省略することにより全体の測定時間を大幅に短縮するものである。
【００６７】
これは暗電流の温度依存性を利用して１回目の暗電流データから２回目以降の暗電流データを推測して実際の測定を行うことなく補正に用いるデータを得るものである。すなわち２回目以降の測定時刻の温度を予測し、この温度における暗電流特性を予め決定された関係式温度依存性を用い計算により暗電流特性を推定し、このデータを用いて補正を行い高速な測定を実現するものである。
【００６８】
［装置：図４〜６］
次に本発明の装置の一例の説明とその動作とあわせて更に詳細な説明をする。図４、図５は本発明の一例のそれぞれ正面図と側面図である。また図６は電気系統図である。
【００６９】
図４〜図６において、光源にはＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ２のソーラーシミュレーター２０１を用い　シャッター２０２はコントローラーＰＣ４０１により開閉が制御されている。２０３は搬送ベルトで、光起電力素子１０１はこの上に載せられ前工程から測定位置に搬送される。
【００７０】
測定位置に搬送されてきた光起電力素子１０１は回転機構付試料ステージ２０４が下からせりあがり搬送ベルト２０３から浮き上がりマスク２０５に押し付けられ固定される。この時には外光が光起電力素子１０１上に漏れないようになっており完全に暗状態に遮光されている。
【００７１】
またマスク２０５の光起電力素子１０１と接する底面は図７のようにオフセットされた１０ｃｍ×１０ｃｍの開口部５０１が空いておりシャッター２０２を開けることによりこの開口部５０１を通して所望の領域にのみ光を照射することができる。
【００７２】
固定された光起電力素子１０１は不図示のコンタクトプローブにより図４に示すような電気的接続が確保される。このとき放射温度計３０１により光起電力素子１０１の温度を測定しコントローラーＰＣ４０１にストアする。先の電気的接続が確保された後シャッター２０２閉のまま暗状態で直流電源４０２から電圧を掃引印可し電圧計４０３と電流計４０４で電圧及び電流を同期して読み取る。
【００７３】
この暗状態データはコントローラーＰＣ４０１に転送されストアされる。つぎにシャッター２０２を開け領域Ａに光を照射して先と同様に電圧を掃引印可して電流・電圧データを取得する。
【００７４】
次に試料ステージ２０４を半分だけ下げ１８０度回転させることにより光起電力素子１０１を反転させた後、再び試料ステージ２０４を上げ再度マスク２０５に密着固定をする。そしてシャッター２０２を開け領域Ｂのみに光を照射し先と同様に電圧を掃引印可し電圧計４０３と電流計４０４で電圧及び電流を同期して読み取る。
【００７５】
次にこれら得られたデータから補正計算して光起電力素子全体の電流・電圧特性を導出する過程を説明する。まずある電圧における一回目の領域Ａへの光照射状態時の電流値からおなじ電圧における一回目の暗状態時での電流値の全体に対する領域Ｂの面積比に相当する電流値を差し引き領域Ａの光照射電流値を算出する。これをすべての電圧について計算すれば領域Ａの光照射電流・電圧特性が得られる。
【００７６】
次に領域Ｂの光照射電流・電圧特性を計算するがこのときには一回目に測定した暗状態の電圧電流データを次のように補正をして用いる。まず二回目の測定時における光起電力素子１０１の温度を計算推定する。今回は光起電力素子１０１の温度がまわりの雰囲気とのみの熱交換により温度が変化していくといった状態での測定であるので、以下のような式（１）を適用した。
【００７７】
【数１】
2004022597.tif 000003
【００７８】
ここでＴ０は二回目の測定時における光起電力素子１０１の温度、Ｔａは雰囲気温度、Ｔ０は初期温度で一回目に測定した光起電力素子１０１の温度である。ｃは光起電力素子１０１の熱容量、λは光起電力素子１０１と雰囲気との熱伝導率である。ｔは温度測定時から二回目の測定の時間である。
【００７９】
今回は先の式を適用して計算推定しているが、これは当然測定装置の熱力学的体系によって決まるものであり状況により最適な計算式が適用されるものである。また光起電力素子の初期の温度や雰囲気温度等が一定な場合等は計算をせずに予め測定しておいたデータのデータベース等を作成しそこから温度データを抽出するといった手法もとることができる。
【００８０】
先の初期温度Ｔ０と一回目の暗状態の電流・電圧特性データから温度Ｔ０における電流・電圧特性を得る。これには以下に示すダイオード特性の式（２）を用いた。
【００８１】
【数２】
2004022597.tif 000004
【００８２】
Ｊは電流密度、Ｊ０はプリフィックス、ｅは電荷素量、ｎは理想定数、ｋはボルツマン定数、Ｖは電圧、Ｔは温度である。
【００８３】
この式にＴ０を代入し一回目の暗状態の電流・電圧データからフィッティングを行い、Ｊ０を決定する。この決定したＪ０と温度Ｔ０を式２に代入することによって差し引くべき領域Ａの暗電流電流・電圧特性を知ることができる。
【００８４】
なお今回はダイオード特性の式を用いているがこれは測定対象物の温度依存性によって最適な関係式が用いられるべきものであり本関係式により本発明が限定されるものではない。
【００８５】
二回目の光照射状態の各電圧における電流から先の補正した暗電流特性を用い同じ電圧における電流値に全体の面積に対する領域Ａの面積の比をかけた電流値を差し引き、これを全ての電圧値について計算することにより領域Ｂの光照射電流・電圧特性を得る。
【００８６】
最後に領域Ａと領域Ｂの光照射電流・電圧特性を並列に足し合わせることにより全体の光照射電流・電圧特性が得られる。この光照射電流・電圧特性から短絡電流、開放電圧、曲性因子、変換効率等の諸特性値を得る。これらの計算はコントローラーＰＣ４０１により測定とともにリアルタイムに実行される。
【００８７】
【実施例】
以下に実施例をあげて本発明をより詳細に説明するが、本発明がこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００８８】
【実施例１】
本例では図８に示す、有効部２０ｃｍ×１０ｃｍのトリプル構成アモルファス半導体太陽電池６０１を測定対象物とした。測定装置は発明の実施形態で説明した装置を用いた。マスク２０５の開口部は１０ｃｍ×１０ｃｍとした。この時太陽電池を予め加熱し初期温度Ｔ０が２４〜３０℃の範囲で変化させて本発明の測定を行った。
【００８９】
この時、温度及び暗特性の温度依存性の関係はそれぞれ式１、式２を用いている。式２の理想定数ｎは３．８を用いた。また雰囲気温度Ｔａは２５．０℃で行った。比較例１として本発明と違い二回目の測定時にも暗状態の電流・電圧測定を行いこのデータを二回目の光照射特性の補正に用いた方法で温度条件をそろえて測定を行った。実施例１と比較例１の測定により得られた太陽電池の各特性値の結果をそれぞれ表１と表２に示す。
【００９０】
【表１】
2004022597.tif 000005
【００９１】
【表２】
2004022597.tif 000006
【００９２】
各温度における実施例１と比較例１の諸特性値の値は非常によい一致をみせておりこれは本発明の測定法での測定値の正確性を示すものである。なお温度の上昇とともに変換効率が低下しているがこれは通常みられる開放電圧の低下によるものであり、通常行う補正をして２５℃の標準温度条件に合わせこめばよい。
【００９３】
以上の結果から本発明によれば測定対象物の温度条件の如何にかかわらず、その測定工程の短縮化を実現しながらも正確な測定値を得られることがわかった。
【実施例２】
次に本発明の測定装置を検査工程に適用した太陽電池製造法および太陽電池の生産におけるタクト時間の計測について、図９に示すフローチャートを用いて説明する。
【００９４】
ステップＳ２００において、大きさ２１ｃｍ×１１ｃｍのＳＵＳ４３０基板上６０２に反射層としてＡｌ　２００ｎｍ、反射増加層としてＺｎＯ　２μｍをスパッタリングにより形成し、その上にＣＶＤ法によりトリプル構成のアモルファス半導体光起電力層を設け、更にその上にＩｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２といった酸化金属の透明導電層を設けた素子を５００枚用意する。
【００９５】
次にこれらを次のような工程を持つ自動工程装置を用いて連続的に太陽電池を生産しタクト時間を計測した。
【００９６】
まずステップＳ２１０において、素子の透明導電層をエッチングにより部分的に除去し発電領域を２０ｃｍ×１０ｃｍの大きさに分離独立させる。
【００９７】
次にステップＳ２２０において、光起電力層の欠陥によりショートを起こしている部分を無効化するために発電領域にパッシベーションを施す。
【００９８】
次にステップＳ２３０において、発電した電流をロスなく収集する為に銅ワイヤーをカーボンペーストにより図６の様に接着し集電電極６０３を形成する。
【００９９】
次にステップＳ２４０において、更に銀グラッド銅箔を用いて正極リード端子６０４を取り付ける。正極リード端子６０４は集電電極６０２で集められ大きくなった電流を更にロスすることなく外部に取り出す役割を持つ。
【０１００】
次にステップＳ２５０において、この上に東燃製ハードコート材ファインハードをスプレーで塗布し熱風乾燥炉で８０℃から１９０℃にランプ状に昇温させる温度条件で乾燥硬化させて保護層を形成した。
【０１０１】
最後にステップＳ２６０において、実施例１で行った測定法で特性値を算出し良否判定を行った。特性値としては、得られた光起電力素子全体の電流・電圧特性（例えば、図３に一例を示す図）から得られる開放電圧、短絡電流、直列抵抗、短絡抵抗などの特性値を用いた。
【０１０２】
この時の５００枚完成させるまでの総時間から１枚当たりの平均タクト時間を計算した。測定結果を図１０に示す。なお図１０には、比較例２として良否判定の工程での測定方法を比較例１で行った方法を用いて同じように５００枚生産した場合についても合わせて載せた。
【０１０３】
図１０より、本発明の生産方法では完成に要した時間は約１１２分であり、１枚あたりのタクト時間は１３．４４秒となった。一方、比較例２の場合には、完成までに要した時間は約１４９分であり１枚あたりのタクト時間は１７．８８秒になった。このことから、本発明の生産方法では、従来の方法に比べ、１枚あたりのタクト時間を４．４４秒短縮することができた。
【０１０４】
以上のことから、本発明の生産方法は、大幅なタクト時間の短縮を実現できることが分かった。
【０１０５】
【他の実施形態】
なお、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ、インターフェース機器、リーダ、画像記録装置など）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置に適用してもよい。
【０１０６】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【０１０７】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【０１０８】
本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明した図１のフローチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。
【０１０９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光起電力素子の特性を精度よく、しかも短時間に測定する光起電力素子の測定法、測定装置および製造方法を提供できる。また、生産コストを低減可能とする光起電力素子の測定法、測定装置および製造方法を提供できる。またさらに、廉価な設備で、光起電力素子の測定法、測定装置および製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光起電力素子の特性値の測定方法を説明するフローチャートである。
【図２】本発明に係る光起電力素子の領域を分割して、各領域毎に特性値をそれぞれ測定するため一例を示す図である。
【図３】光起電力素子の光照射状態、暗状態における電圧・電流特性を説明する図である。
【図４】本発明に係る光起電力素子の特性値測定装置の一例を示す正面図である。
【図５】本発明に係る光起電力素子の特性値測定装置の一例を示す側面図である。
【図６】本発明に係る光起電力素子の特性値測定装置の電気的接続の一例を示す系統図である。
【図７】本発明に係る光起電力素子の特性値測定装置のマスクの底面を示す模式図である。
【図８】本発明の実施例２と比較例２で用いた太陽電池の正面図である。
【図９】太陽電池の製造方法を説明するフローチャートである。
【図１０】太陽電池の特性値の測定時間を比較した図である。
【符号の説明】
１０１　光起電力素子
１０２　分割して測定する際に光を照射する領域Ａ
１０３　分割して測定する際に光を照射する領域Ｂ
２０１　ソーラーシミュレーター
２０２　シャッター
２０３　搬送ベルト
２０４　回転機構付試料ステージ
２０５　マスク
３０１　放射温度計
４０１　コントローラーＰＣ
４０２　直流電源
４０３　電圧計
４０４　電流計
５０１　開口部
６０１　太陽電池（光起電力素子）
６０２　ＳＵＳ基板
６０３　集電電極
６０４　正極リード端子
【図１】
2004022597.tif 000007
【図２】
2004022597.tif 000008
【図３】
2004022597.tif 000009
【図４】
2004022597.tif 000010
【図５】
2004022597.tif 000011
【図６】
2004022597.tif 000012
【図７】
2004022597.tif 000013
【図８】
2004022597.tif 000014
【図９】
2004022597.tif 000015
【図１０】
2004022597.tif 000016