(57)【要約】【課題】非破壊、かつ、簡単な検査装置の構成で、光起電力装置の出力特性を検出することが可能な光起電力装置の検査方法を提供する。【解決手段】この光起電力装置の検査方法は、少なくとも１つのｐｉｎ接合を有する光起電力装置に交流電圧を印加するステップと、前記交流電圧が印加された光起電力装置の応答出力を検出するステップとを備えている。【選択図】図１
2004221145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのｐｉｎ接合を有する光起電力装置に交流電圧を印加するステップと、
前記交流電圧が印加された光起電力装置の応答出力を検出するステップとを備えた、光起電力装置の検査方法。
【請求項２】
前記応答出力を検出するステップは、
前記交流電圧が印加された光起電力装置のアドミッタンスを検出するとともに、前記アドミッタンスに基づいて、前記ｐｉｎ接合を構成するｉ層の膜厚を測定するステップを含む、請求項１に記載の光起電力装置の検査方法。
【請求項３】
前記ｐｉｎ接合を構成するｉ層は、アモルファスシリコン層を含む、請求項１または２に記載の光起電力装置の検査方法。
【請求項４】
前記応答出力を検出するステップは、
前記交流電圧が印加された光起電力装置のアドミッタンス位相角を検出するとともに、前記アドミッタンス位相角に基づいて、前記ｐｉｎ接合の短絡成分を検出するステップを含む、請求項１〜３いずれか１項に記載の光起電力装置の検査方法。
【請求項５】
前記短絡成分を検出したｐｉｎ接合に、バイアス電圧を印加することによって、短絡不良を修復するステップをさらに備える、請求項４に記載の光起電力装置の検査方法。
【請求項６】
前記光起電力装置に印加される前記交流電圧の周波数は、５×１０１Ｈｚ以上５×１０５Ｈｚ以下に設定されている、請求項１〜５いずれか１項に記載の光起電力装置の検査方法。
【請求項７】
少なくとも１つのｐｉｎ接合を有する光起電力装置に交流電圧を印加するための交流電圧印加部と、
前記交流電圧が印加された光起電力装置の応答出力を検出するための出力検出部とを備えた、光起電力装置の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光起電力装置の検査装置および検査方法に関し、特に、ｐｉｎ接合を有する光起電力装置を検査するための光起電力装置の検査装置および検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ｐｉｎ接合を有する種々の光起電力装置（太陽電池）が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、ガラス基板上に、基板側薄膜電極、ｐｉｎ接合からなる非晶質半導体層（アモルファス半導体層）、金属薄膜および透明導電膜が、この順に積層されたユニットセルを複数含む集積型光起電力装置が開示されている。
【０００４】
また、従来では、上記特許文献１に開示されたような集積型光起電力装置の短絡不良や発電層（ｉ層）の膜厚を検査する方法が種々提案されている。
【０００５】
たとえば、従来の短絡不良を検出するための検査方法として、光照射設備を用いて擬似太陽光などの光を集積型光起電力装置に対して均一に照射するとともに、この光照射による集積型光起電力装置全体の出力特性およびユニットセル各段の出力特性を検査することによって、短絡不良を検出する方法が知られている。
【０００６】
また、従来の発電層（ｉ層）の膜厚測定方法の第１の例として、表面粗さ計による測定方法が知られている。この表面粗さ計による測定方法では、まず、光起電力装置の金属電極および透明導電膜の付いていないｐｉｎ層が露出している部分の一部にフォトレジストを形成する。そして、そのフォトレジストをマスクとして、フロンガス（ＣＦ４）と酸素ガス（Ｏ２）との混合ガスを用いて、ｐｉｎ層をドライエッチングした後、フォトレジストを除去する。この後、マスクで覆われていた部分と、ドライエッチングによりｐｉｎ層が除去された部分との間の段差の高さを、先端に針状の測定部が設けられた表面粗さ計を用いて測定することにより、ｐｉｎ層の総膜厚を測定する。そして、測定したｐｉｎ層の総膜厚からｐ層およびｎ層の膜厚の設計膜厚を差し引くことにより、ｉ層の膜厚が求められる。
【０００７】
また、従来の発電層（ｉ層）の膜厚測定方法の第２の例として、断面ＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）観察による測定方法が知られている。この断面ＳＥＭ観察による測定方法では、まず、光起電力装置の所定箇所を光起電力装置の表面に対して垂直方向に切断することにより、光起電力装置の断面を露出させる。そして、ＳＥＭを用いて、ｐｉｎ層と、ｐｉｎ層の上下両側に形成された他の層との２つの界面の間の距離を測定することによりｐｉｎ層の総膜厚を測定する。そして、ｐｉｎ層の総膜厚からｐ層およびｎ層の設計膜厚を差し引くことにより、ｉ層の膜厚が求められる。
【０００８】
また、従来の発電層（ｉ層）の膜厚測定方法の第３の例として、光感度測定による膜厚測定方法が知られている。この光感度測定による膜厚測定方法では、まず、暗室と分光器とを備えた検査装置を用いて、光照射に対する発電層（ｉ層）の光感度を測定する。そして、測定した光感度を縦軸にとるとともに、横軸に照射光の波長をとってグラフにあらわす。このグラフにおいて、光感度のピークは、発電層（ｉ層）の膜厚が厚くなるにしたがって、長波長側へ幅が大きくなることが知られている。これにより、このグラフと、予め作成された発電層（ｉ層）の膜厚と光感度との相関関係についての指標とを比較することにより、発電層（ｉ層）の膜厚が求められる。
【０００９】
また、従来の発電層（ｉ層）の膜厚測定方法の第４の例として、反射率スペクトル測定による膜厚測定方法が知られている。この反射率スペクトル測定による膜厚測定方法では、暗室と分光器とを備えた検査装置を用いて、照射光に対して発電層（ｉ層）により吸収されなかった分の光の反射率スペクトルを測定する。そして、測定した反射率スペクトルの強度を縦軸にとるとともに、照射光の波長を横軸にとってグラフにあらわす。このグラフでは、反射率スペクトルの縦軸方向への立ち上がりの角度は、発電層（ｉ層）の膜厚が厚くなるにしたがって小さくなることが知られている。これにより、このグラフと、予め作成された発電層（ｉ層）の膜厚と反射率スペクトルとの相関関係についての指標とを比較することにより、発電層（ｉ層）の膜厚が求められる。
【００１０】
【特許文献１】
特開平５−２５１７２３号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のｐｉｎ接合の短絡不良を検出するための検査方法では、擬似太陽光などの光を集積型光起電力装置に対して均一に照射することが可能な光照射設備が必要になるという不都合があった。これにより、集積型光起電力装置が大面積化するのに伴って、大型の光照射設備が必要となるという問題点があった。その結果、光起電力装置の検査装置が大型化するという問題点があった。このため、簡単な検査装置の構成で短絡不良を検出するのが困難であった。
【００１２】
また、上記した表面粗さ計による測定方法では、ドライエッチングを行うため、光起電力装置を非破壊で検査することが困難であるという問題点がある。また、上記した断面ＳＥＭ観察による測定方法でも、光起電力装置を切断するため、光起電力装置を非破壊で検査することが困難であるという問題点がある。
【００１３】
また、上記した光感度測定による発電層（ｉ層）の膜厚測定方法および反射率スペクトル測定による発電層（ｉ層）の膜厚測定方法では、非破壊で検査することが可能である一方、分光器と暗室とを備えた専用の検査装置が必要となるという不都合があった。これにより、検査装置の構成が複雑になるという問題点があった。その結果、簡単な装置構成で、発電層（ｉ層）の膜厚を測定するのは困難であった。
【００１４】
上記のように、従来では、非破壊、かつ、簡単な装置構成で、光起電力装置の短絡不良や発電層（ｉ層）の膜厚を検査するのは困難であった。
【００１５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、非破壊、かつ、簡単な検査装置の構成で、光起電力装置の短絡不良や発電層（ｉ層）の膜厚を検出することが可能な光起電力装置の検査方法を提供することである。
【００１６】
この発明のもう１つの目的は、上記の光起電力装置の検査方法において、短絡不良を検出したｐｉｎ接合を検査工程中で修復することである。
【００１７】
この発明のさらにもう１つの目的は、非破壊、かつ、簡単な装置構成で、短絡不良や発電層（ｉ層）の膜厚を検出することが可能な光起電力装置の検査装置を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明の第１の局面による光起電力装置の検査方法は、少なくとも１つのｐｉｎ接合を有する光起電力装置に交流電圧を印加するステップと、交流電圧が印加された光起電力装置の応答出力を検出するステップとを備えている。
【００１９】
この第１の局面による光起電力装置の検査方法では、上記のように、少なくとも１つのｐｉｎ接合を有する光起電力装置に交流電圧を印加するとともに、光起電力装置の応答出力を検出することによって、光照射設備などを必要とせず、かつ、非破壊で、ｐｉｎ接合を構成するｉ層（発電層）の膜厚やｐｉｎ接合の短絡成分などの光起電力装置の出力特性を検出することができる。これにより、非破壊、かつ、簡単な検査装置の構成で、光起電力装置のｉ層の膜厚や短絡不良を検出することができる。
【００２０】
上記第１の局面による光起電力装置の検査方法において、好ましくは、応答出力を検出するステップは、交流電圧が印加された光起電力装置のアドミッタンスを検出するとともに、アドミッタンスに基づいて、ｐｉｎ接合を構成するｉ層の膜厚を測定するステップを含む。このように構成すれば、容易に、非破壊、かつ、簡単な検査装置の構成でｐｉｎ接合を構成するｉ層の膜厚を測定することができる。
【００２１】
上記第１の局面による光起電力装置の検査方法において、好ましくは、ｐｉｎ接合を構成するｉ層は、アモルファスシリコン層を含む。このように構成すれば、アモルファス光起電力装置などにおいて、非破壊、かつ、簡単な検査装置の構成でｐｉｎ接合を構成するｉ層の膜厚を測定することができる。なお、この点は、実験により確認済である。
【００２２】
上記第１の局面による光起電力装置の検査方法において、好ましくは、応答出力を検出するステップは、交流電圧が印加された光起電力装置のアドミッタンス位相角を検出するとともに、アドミッタンス位相角に基づいて、ｐｉｎ接合の短絡成分を検出するステップを含む。このように構成すれば、容易に、非破壊、かつ、簡単な検査装置の構成でｐｉｎ接合の短絡成分を検出することができる。
【００２３】
この場合、好ましくは、短絡成分を検出したｐｉｎ接合に、バイアス電圧を印加することによって、短絡不良を修復するステップをさらに備える。このように構成すれば、短絡不良を検出したｐｉｎ接合を検査工程中で修復することができる。
【００２４】
上記第１の局面による光起電力装置の検査方法において、好ましくは、光起電力装置に印加される交流電圧の周波数は、５×１０１Ｈｚ以上５×１０５Ｈｚ以下に設定されている。この周波数範囲であれば、アドミッタンス位相角が９０°に近くなるので、精度を低下させることなく、コンデンサ容量Ｃを求める近似式Ｃ＝｜Ｙ｜／ω（｜Ｙ｜はアドミッタンスの絶対値、ωは周波数）を用いることができる。これにより、精度を低下させることなく、非破壊、かつ、簡単な検査装置の構成でｐｉｎ接合を構成するｉ層の膜厚を測定することができる。また、上記の周波数範囲であれば、ｐｉｎ接合の短絡不良があった場合に発生するシャント抵抗Ｒｓｈの低下をアドミッタンス位相角の変化を監視することにより、明確に検出することができる。これにより、確実に、非破壊、かつ、簡単な検査装置の構成でｐｉｎ接合の短絡成分を検出することができる。
【００２５】
この発明の第２の局面による光起電力装置の検査装置は、少なくとも１つのｐｉｎ接合を有する光起電力装置に交流電圧を印加するための交流電圧印加部と、交流電圧が印加された光起電力装置の応答出力を検出するための出力検出部とを備えている。
【００２６】
この第２の局面による光起電力装置の検査装置では、上記のように、交流電圧印加部を用いて、少なくとも１つのｐｉｎ接合を有する光起電力装置に交流電圧を印加するとともに、出力検出部を用いて、光起電力装置の応答出力を検出することによって、光照射設備などを必要とせず、かつ、非破壊で、ｐｉｎ接合を構成するｉ層（発電層）の膜厚やｐｉｎ接合の短絡成分などの光起電力装置の出力特性を検出することができる。これにより、非破壊、かつ、簡単な検査装置の構成で、光起電力装置のｉ層の膜厚や短絡不良を検出することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２８】
図１は、本発明の一実施形態による光起電力装置の検査方法に用いる検査装置の基本回路図である。図２は、アドミッタンス（Ｙ）とコンデンサ容量（Ｃ）との関係を示した図である。図３は、短絡のない正常なｐｉｎ接合を有するアモルファスシリコン光起電力装置のアドミッタンス位相角（θ）と測定周波数（ω）との相関関係を示した図である。図４は、表面粗さ計による測定方法から求めた発電層（ｉ層）の膜厚とコンデンサ容量（Ｃ）の逆数との関係を示した図である。まず、図１〜図４を参照して、本発明の一実施形態による光起電力装置の検査方法のうち、ｐｉｎ接合を構成するｉ層の膜厚測定方法について説明する。
【００２９】
本実施形態によるｐｉｎ接合を構成するｉ層の膜厚測定方法には、図１に示すように、インピーダンスアナライザまたはＬＣＲメータからなる出力検出部１が用いられる。出力検出部１は、交流電圧を印加したときのｐｉｎ接合を有する光起電力装置のユニットセルの応答出力を計測するために用いられる。この出力検出部１は、図１に示すように、交流電源２と、バイアス用直流電源３と、電流計４と、電圧計５とを備えている。なお、この交流電源２は、本発明における「交流電圧印加部」の一例である。また、交流電源２と、バイアス用直流電源３と、電流計４とは、それぞれ直列に接続されている。交流電源２は、電圧０．０５Ｖ、周波数１０Ｈｚ〜５×１０５Ｈｚの交流電圧を印加することが可能である。また、バイアス用直流電源３からは、応答出力の計測中は常に０〜−１Ｖの電圧が印加されている。
【００３０】
また、ｐｉｎ接合を有する光起電力装置のユニットセルは、図１に示すように、シャント抵抗成分（Ｒｓｈ）と、コンデンサ容量成分（Ｃ）との並列回路と見なすことができる。一般的に、コンデンサ容量（Ｃ）は、次の式（１）のように表される。
【００３１】
Ｃ＝ε０εＳ／ｄ      …（１）
ここで、Ｃはコンデンサ容量（Ｆ）、ε０は真空誘電率（８．８５４×１０−１２Ｆ／ｍ２）、εは比誘電率（Ｆ／ｍ２）、Ｓは電極面積（ｍ２）（ここではユニットセルの電極の面積）、ｄは電極間距離（ｍ）（ここでは発電層（ｉ層）の膜厚）である。
【００３２】
上記式（１）を変形すると、次の式（２）のように表すことができる。
【００３３】
ｄ＝ε０εＳ／Ｃ      …（２）
また、アドミッタンス（Ｙ）とコンデンサ容量（Ｃ）との関係は、次の式（３）のように表される。
【００３４】
｜Ｙ｜＝｛（ωＣ）２＋（１／Ｒｓｈ）２｝１／２      …（３）
ここで、ωは測定時に印加する交流電圧の周波数（以下、測定周波数と記す）（Ｈｚ）、Ｒｓｈはシャント抵抗（Ω）である。
【００３５】
また、上記式（３）の関係は、図２のように表すことができる。図２中において、θは、アドミッタンス位相角（°）である。
【００３６】
また、上記式（３）において、シャント抵抗（Ｒｓｈ）が十分に大きい場合には、１／Ｒｓｈは、０に近づくので、１／Ｒｓｈの項を無視することができる。この場合には、上記式（３）は次の式（４）のように近似することができる。
【００３７】
｜Ｙ｜＝ωＣ      …（４）
上記式（４）の近似式を変形すると、次の式（５）のような近似式になる。
【００３８】
Ｃ＝｜Ｙ｜／ω      …（５）
シャント抵抗（Ｒｓｈ）が十分に大きい場合には、上記近似式（５）を用いて、測定したアドミッタンス（Ｙ）と測定時の交流電圧の周波数（ω）とからコンデンサ容量（Ｃ）を求めることができる。
【００３９】
なお、シャント抵抗（Ｒｓｈ）が十分に大きい場合には、１／Ｒｓｈは０に近づくので、図２から、アドミッタンス位相角（θ）が９０°に近づくことがわかる。この場合には、上記近似式（５）を精度良く適用することができることがわかる。
【００４０】
上記近似式（５）を用いて精度良く膜厚を測定するためには、アドミッタンス位相角（θ）が９０°に近くなるような適切な測定周波数（ω）を選択する必要がある。適切な測定周波数とは、発電層であるｉ層のみが誘電体として振るまうとともに、その他の半導体層（ｐ層、ｎ層、透明導電膜など）は導電体として振るまうような周波数である。適切な測定周波数よりも周波数が高い場合には、発電層（ｉ層）以外の半導体層中のキャリアが、印加された交流電圧に追従することができなくなるので発電層（ｉ層）以外の半導体層も誘電体として振るまう。この場合、コンデンサ容量（Ｃ）が小さくなるので、図２から、アドミッタンス位相角（θ）も小さくなる。また、適切な測定周波数よりも周波数が低い場合には、発電層（ｉ層）以外の半導体層中のキャリアが印加された交流電圧に追従して発電層（ｉ層）中に注入されるので、発電層（ｉ層）を含めたすべての半導体層が導電体として振るまう。この場合、シャント抵抗（Ｒｓｈ）が小さくなるので、図２から、アドミッタンス位相角（θ）も小さくなる。
【００４１】
図３には、短絡のない正常なｐｉｎ接合を有するアモルファスシリコン光起電力装置について測定したアドミッタンス位相角（θ）と測定周波数（ω）との相関関係が示される。図３を参照して、短絡のない正常なｐｉｎ接合を有するアモルファスシリコン光起電力装置では、測定周波数（ω）が約３×１０４Ｈｚの時にアドミッタンス位相角（θ）は約８９°の最大値を示した。また、図３から、適切な測定周波数範囲（ω）は、５×１０１Ｈｚ〜５×１０５Ｈｚの範囲であると考えられる。測定周波数（ω）が、この範囲より大きい場合または小さい場合には、アドミッタンス位相角（θ）が急激に低下するので、コンデンサ容量（Ｃ）を求めるのに上記近似式（５）を適用するのが困難となるからである。
【００４２】
また、図４には、５×１０１Ｈｚ〜５×１０５Ｈｚの範囲の適切な測定周波数（ω）において測定したアドミッタンス（Ｙ）から上記近似式（５）を用いて求めたコンデンサ容量（Ｃ）の逆数と、従来知られている表面粗さ計による測定方法で測定した発電層（ｉ層）の膜厚（ｄ）との関係が示されている。図４を参照して、コンデンサ容量（Ｃ）の逆数と、表面粗さ計による測定方法で測定した発電層（ｉ層）の膜厚（ｄ）とは、正比例の関係を示すことがわかった。この正比例関係は、上記式（２）に表した関係と一致する。したがって、図４の正比例関係の比例定数をＡとすると、上記式（２）から次の式（６）のように表すことができる。
【００４３】
Ａ＝ε０εＳ      …（６）
上記式（６）に対して、ε０には真空誘電率（８．８５４×１０−１２Ｆ／ｍ２）、Ｓにはユニットセルの電極面積の実測値、およびＡには図４の正比例関係から求めた比例定数を代入することによって、短絡のない正常なｐｉｎ接合を有するアモルファスシリコン光起電力装置における比誘電率ε＝１３．３〜１３．４が求められた。
【００４４】
上記近似式（５）によって求めたコンデンサ容量（Ｃ）と、上記のようにして求めた比誘電率（ε）とを上記式（２）に代入することによって、発電層（ｉ層）の膜厚（ｄ）が求められる。
【００４５】
次に、本発明の一実施形態による光起電力装置の検査方法のうち、ｐｉｎ接合の短絡成分の検出方法について説明する。
【００４６】
ｐｉｎ接合に短絡が生じた場合には、シャント抵抗（Ｒｓｈ）が低下する。シャント抵抗（Ｒｓｈ）が低下することにより１／Ｒｓｈは増大するので、図２から、アドミッタンス位相角（θ）は低下することがわかる。これにより、アドミッタンス位相角（θ）を監視することによって、ｐｉｎ接合の短絡を検出することができる。
【００４７】
図５は、シャント抵抗成分（Ｒｓｈ）の異なる４つのｐｉｎ接合アモルファスシリコン光起電力装置の電流（Ｉ）−電圧（Ｖ）曲線とアドミッタンス位相角（θ）との関係を示した図である。図５を参照して、電流（Ｉ）−電圧（Ｖ）曲線において、直線Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３およびＢ４の傾きがそれぞれのユニットセルのシャント抵抗（Ｒｓｈ）に相当する。シャント抵抗（Ｒｓｈ）が小さくなるとアドミッタンス位相角（θ）が急激に低下することがわかる。また、実験結果から、アドミッタンス位相角（θ）が８０°未満となるユニットセルでは、ピンホールやユニットセルの分離部での導通などに起因するｐｉｎ接合の短絡不良がある可能性が高いことがわかった。なお、ピンホールでの導通に起因する短絡不良は、光起電力装置の作成時に発生したピンホールに金属電極の溶融物が入り込むことによって、金属電極と透明導電膜（裏面側）とを導電可能とする導通部が形成されることに起因して発生する。また、ユニットセルの分離部での導通に起因する短絡不良は、レーザを用いて１つの光起電力装置を複数のユニットセルに分離する時に金属電極の飛散物がユニットセルの分離部の内壁に付着することによって、金属電極と透明導電膜（裏面側）とを導電可能とする導通部が形成されることに起因して発生する。
【００４８】
図６は、上記した光起電力装置の検査方法を複数のユニットセルを含む集積型光起電力装置に適用する場合の検査装置の構成を示した概略図である。次に、図６を参照して、本発明の一実施形態による集積型光起電力装置用の検査装置の構成について説明する。
【００４９】
本発明の一実施形態による集積型光起電力装置用の検査装置は、図６に示すように、プローブユニット６と計測ユニット７とを備えている。プローブユニット６と計測ユニット７とは、信号ケーブル８によって接続されている。プローブユニット６は、集積型光起電力装置１００の複数のユニットセル１００ａの電極に同時に接点を取ることができる複数のスプリングプローブ９を備えている。また、計測ユニット７は、コントローラ、接点切替スイッチ、記憶装置、ＬＣＲメータおよびプログラマブル電源によって構成されている。接点切替スイッチは、一対のスプリングプローブ９間を順次測定していくためのスイッチ制御を行うために設けられている。記憶装置は、計測された膜厚の値などを記録するために設けられている。ＬＣＲメータは、ユニットセル１００ａに交流電圧を印加するとともに、交流電圧印加時のユニットセル１００ａのアドミッタンス（Ｙ）やアドミッタンス位相角（θ）を測定するために設けられている。なお、ＬＣＲメータは、本発明の「交流電圧印加部」および「出力検出部」の一例である。プログラマブル電源は、パルス状の逆バイアス電圧（電圧０．５Ｖ〜５Ｖ、電流リミット０．１Ａ、印加時間０．１秒〜１秒）を印加するために設けられている。
【００５０】
次に、図６を参照して、上記の集積型光起電力装置用の検査装置の動作について説明する。この集積型光起電力装置用の検査装置では、発電層（ｉ層）の膜厚の測定およびｐｉｎ接合の短絡成分の検出を行うとともに、ｐｉｎ接合の短絡成分を検出した場合には、その短絡不良を修復する。
【００５１】
まず、プローブユニット６の複数のスプリングプローブ９によって、集積型光起電力装置１００の複数のユニットセル１００ａの電極に対して同時に接点が取られる。そして、計測ユニット７のＬＣＲメータによって複数のユニットセル１００ａに対して、交流電圧が印加される。印加された交流電圧に対する応答として、すべてのユニットセル１００ａから電気信号がスプリングプローブ９およびプローブユニット６を介して計測ユニット７へ送られる。この際、接点切替スイッチによって、隣り合う１対のスプリングプローブ９間の電気信号のみが計測ユニット７に送られるとともに、順次、隣のスプリングプローブ９間の電気信号が送られるようにスイッチ制御が行われる。なお、一対のスプリングプローブ９間は、１つのユニットセル１００ａに相当するので、接点切替スイッチのスイッチ制御により、印加された交流電圧に対する各ユニットセル１００ａの応答出力（電気信号）が検知される。
【００５２】
そして、検知された各ユニットセル１００ａの応答出力に基づいて、ＬＣＲメータにより各ユニットセル１００ａのアドミッタンス（Ｙ）およびアドミッタンス位相角（θ）が計測される。測定されたアドミッタンス位相角（θ）が８０°以上の場合には、上記式（２）および上記近似式（５）を用いることにより、発電層の膜厚（ｄ）の計算が行われる。そして、算出された発電層の膜厚（ｄ）の値が記憶装置に記録される。その後、続いて、隣のユニットセル１００ａの計測が行われる。
【００５３】
ここで、本実施形態では、測定されたアドミッタンス位相角（θ）が８０°未満の場合には、短絡不良であると判断し、そのユニットセル１００ａのみにプログラマブル電源によってパルス状の逆バイアス電圧（電圧０．５Ｖ〜５Ｖ、電流リミット０．１Ａ、印加時間０．１秒〜１秒）を印加する。これにより、ピンホールやユニットセル１００ａの分離部で形成されている導通部が焼き切られたり、酸化による導通部の絶縁体化が行われたりすることによって、短絡不良を修復する。そして、その逆バイアス電圧を印加したユニットセルについて、再度、ＬＣＲメータによりアドミッタンス位相角（θ）の計測が行われる。アドミッタンス位相角（θ）が８０°以上になれば、発電層（ｉ層）の膜厚（ｄ）が計算された後、記憶装置に発電層の膜厚（ｄ）の値が記録される。アドミッタンス位相角（θ）が８０°以上にならない場合は、再度、パルス状の逆バイアス電圧の印加が行われる。パルス状の逆バイアス電圧の印加とアドミッタンス位相角（θ）の計測とを何度か繰り返しても、アドミッタンス位相角（θ）が８０°以上にならない場合は、隣のユニットセル１００ａの計測に移る。
【００５４】
図７は、短絡不良箇所の多い集積型光起電力装置の初期状態と、図６に示した検査装置を用いてパルス電圧処理を行った後とのアドミッタンス位相角（θ）の分布を比較した図である。図８は、図７で用いた短絡不良箇所の多い集積型光起電力装置について、アドミッタンス（Ｙ）から計算された発電層（ｉ層）の膜厚の分布を示した図である。
【００５５】
図７を参照して、初期状態において、アドミッタンス位相角（θ）が低い値を示している集積段（ユニットセル）が、パルス電圧処理後は、アドミッタンス位相角（θ）が向上していることがわかる。すなわち、短絡不良箇所が修復されていることがわかる。この集積型光起電力装置の出力電力は、初期状態の２３．５Ｗからパルス電圧処理後には２６．３Ｗとなり、約１２％向上した。
【００５６】
また、図８を参照して、測定したアドミッタンス（Ｙ）の値から計算された発電層（ｉ層）の膜厚（ｄ）は、３００ｎｍ近傍の値を示している。この値は、発電層（ｉ層）の設計膜厚とほぼ一致している。また、集積段数が１〜１５付近と、６５〜８０付近とでは、膜厚が３００ｎｍよりも若干小さくなる傾向を示している。この傾向は、膜厚の実測値の傾向と一致している。なお、図８中には、発電層（ｉ層）の膜厚が局所的に小さくなっている集積段（ユニットセル）が見られる。この集積段（ユニットセル）は、図７から、パルス電圧処理を施してもアドミッタンス位相角（θ）があまり向上しなかった集積段（ユニットセル）であることがわかる。すなわち、この集積段（ユニットセル）では、パルス電圧処理を施してもｐｉｎ接合の短絡不良が修復されなかったと考えられる。このため、この集積段（ユニットセル）では、正確な測定が行われていないので、図８中の局所的に小さな膜厚の値は、その集積段の実際の発電層の膜厚（ｄ）を示していないと考えられる。
【００５７】
本実施形態では、上記のように、少なくとも１つのｐｉｎ接合を有する光起電力装置に交流電圧を印加するとともに、光起電力装置のアドミッタンス（Ｙ）およびアドミッタンス位相角（θ）を検出することによって、光照射設備などを必要とせず、かつ、非破壊で、ｐｉｎ接合を構成するｉ層（発電層）の膜厚およびｐｉｎ接合の短絡成分を検出することができる。これにより、非破壊、かつ、簡単な検査装置の構成で、ｉ層の膜厚およびｐｉｎ接合の短絡成分を検出することができる。
【００５８】
また、本実施形態では、短絡成分を検出したｐｉｎ接合に、バイアス電圧を印加することによって、短絡不良を修復することによって、短絡不良を検出したｐｉｎ接合を検査工程中で修復することができる。
【００５９】
また、本実施形態では、光起電力装置に印加される交流電圧の周波数を５×１０１Ｈｚ以上５×１０５Ｈｚ以下に設定することによって、アドミッタンス位相角が９０°に近くなるので、精度を低下させることなく、容量Ｃを求める近似式Ｃ＝｜Ｙ｜／ωを用いることができる。これにより、精度を低下させることなく、非破壊、かつ、簡単な検査装置の構成でｐｉｎ接合を構成するｉ層の膜厚を測定することができる。また、上記の周波数範囲であれば、ｐｉｎ接合の短絡不良があった場合に発生するシャント抵抗Ｒｓｈの低下をアドミッタンス位相角の変化を監視することにより、明確に検出することができる。これにより、確実に、非破壊、かつ、簡単な検査装置の構成でｐｉｎ接合の短絡成分を検出することができる。
【００６０】
また、本実施形態では、ｐｉｎ接合を有する光起電力装置に交流電圧を印加するとともに、交流電圧が印加された光起電力装置のアドミッタンスおよびアドミッタンス位相角を検出するＬＣＲメータを含む計測ユニット７を設けることによって、光照射設備などを必要とせず、かつ、非破壊で、ｐｉｎ接合を構成するｉ層の膜厚やｐｉｎ接合の短絡成分などの光起電力装置の出力特性を検出することができる。これにより、非破壊、かつ、簡単な検査装置の構成で、光起電力装置の出力特性を検出することができる。
【００６１】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００６２】
たとえば、上記実施形態では、交流電圧が印加された光起電力装置の応答出力として、アドミッタンスおよびアドミッタンス位相角を検出したが、本発明はこれに限らず、アドミッタンスおよびアドミッタンス位相角以外の応答出力を検出するようにしても良い。
【００６３】
また、図６に示した集積型光起電力装置用の検査装置では、交流電圧を印加するとともに、アドミッタンスおよびアドミッタンス位相角を検出するものとしてＬＣＲメータを用いたが、本発明はこれに限らず、インピーダンスアナライザなどの他の同様の機能を有する装置を用いても良い。
【００６４】
また、上記実施形態では、ｐｉｎ接合を構成するｉ層がアモルファスシリコン層によって形成されている光起電力装置に対して、本発明の検査装置および検査方法を適用したが、本発明はこれに限らず、ｉ層がアモルファスシリコン以外の材料からなる層によって形成された光起電力装置に適用しても良い。たとえば、ｉ層が結晶系シリコン層などによって形成された光起電力装置に適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による光起電力装置の検査方法に用いる検査装置の基本回路図である。
【図２】アドミッタンス（Ｙ）とコンデンサ容量（Ｃ）との関係を示した図である。
【図３】短絡のない正常なｐｉｎ接合を有するアモルファスシリコン光起電力装置のアドミッタンス位相角（θ）と測定周波数（ω）との相関関係を示した図である。
【図４】表面粗さ計による測定方法から求めた発電層（ｉ層）の膜厚とコンデンサ容量（Ｃ）の逆数との関係を示した図である。
【図５】シャント抵抗成分（Ｒｓｈ）の異なる４つのｐｉｎ接合アモルファスシリコン光起電力装置の電流（Ｉ）−電圧（Ｖ）曲線とアドミッタンス位相角（θ）との関係を示した図である。
【図６】上記した光起電力装置の検査方法を複数のユニットセルを含む集積型光起電力装置に適用する場合の検査装置の構成を示した概略図である。
【図７】短絡不良箇所の多い集積型光起電力装置の初期状態と、図６に示した検査装置を用いてパルス電圧処理を行った後とのアドミッタンス位相角（θ）の分布を比較した図である。
【図８】図７で用いた短絡不良箇所の多い集積型光起電力装置について、アドミッタンス（Ｙ）から計算された発電層（ｉ層）の膜厚の分布を示した図である。
【符号の説明】
１  出力検出部
２  交流電源（交流電圧印加部）
３  バイアス用直流電源
４  電流計
５  電圧計
６  プローブユニット
７  計測ユニット
８  信号ケーブル
９  スプリングプローブ
１００  集積型光起電力装置
１００ａ  ユニットセル
【図１】
2004221145.tif 000003
【図２】
2004221145.tif 000004
【図３】
2004221145.tif 000005
【図４】
2004221145.tif 000006
【図５】
2004221145.tif 000007
【図６】
2004221145.tif 000008
【図７】
2004221145.tif 000009
【図８】
2004221145.tif 000010