(57)【要約】  集合的に薄膜太陽モジュールを形成する複数の太陽電池の中から太陽電池の欠陥領域を特定するための方法及び試験システムが提供される。プローブが、複数の太陽電池の１つ又はそれ以上の異なる領域に設けられた電気的接触部と隣接して実質的に同時にセットされるように配置された複数のテストフィンガーを含み、各テストフィンガーが、１つ又は複数の太陽電池の異なる領域からの電気的出力を受信する。光源が、試験の間に太陽電池によって電気的出力に変換される光を放出する。測定回路が、太陽電池の異なる領域から受信した電気的出力の特性を測定し、測定回路によって測定された特性を示す測定値信号を送信する。さらに、制御ユニットが、測定値信号を受信し、測定値信号の少なくとも一部に基づいて太陽モジュールの異なる領域の少なくとも１つが、欠陥領域であることを示す可視的な表示を形成し、また、太陽モジュール上の欠陥領域の位置を示す。
2010525311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集合的に薄膜太陽モジュールを形成する複数の太陽電池の中から太陽電池の欠陥領域を特定するための試験システムであって、
前記試験システムが、
前記複数の太陽電池の１つ又はそれ以上の異なる領域に設けられた電気接触部に隣接してそれぞれ実質的に同時にセットされるように配置された複数のテストフィンガーを備えたプローブであって、前記各テストフィンガーが、１つまたはそれ以上の前記太陽電池の異なる領域からの電気的出力を受信するように構成されたプローブと、
試験の間に前記太陽電池によって電気的出力に変換される光を放出する光源と、
前記太陽電池の異なる領域から受信した前記電気的出力の特性を測定しかつ測定回路によって測定された前記特性を示す測定値信号を送信する測定回路と、
前記測定値信号を受信しかつ可視的表示を形成するように前記測定回路と動作可能に結合された制御ユニットであって、前記可視的表示が、前記測定値信号の少なくとも一部に基づき前記太陽モジュールの異なる領域の少なくとも１つが欠陥領域であることを示し、前記太陽モジュール上における前記欠陥領域の位置を示すように構成された制御ユニットと、
を備えることを特徴とする試験システム。
【請求項２】
前記太陽モジュールの概略像をグラフを使用して表しかつ前記太陽モジュール上の前記欠陥領域の位置をグラフを使用して特定するための表示ユニットをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の試験システム。
【請求項３】
前記表示ユニットが、前記異なる領域の位置に関連した前記異なる領域に対する前記電気的出力のグラフ表示を表示することを特徴とする請求項２に記載の試験システム。
【請求項４】
前記複数のテストフィンガーが、共通の太陽電池の異なる領域に設けられた電気的接触部と隣接して実質的に同時にセットされるようにそれぞれ配置されたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の試験システム。
【請求項５】
前記複数のテストフィンガーが、前記太陽モジュールの異なる太陽電池の領域に設けられた電気的接触部と隣接して実質的に同時にセットされるようにそれぞれ配置されたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の試験システム。
【請求項６】
前記プローブ及び前記太陽モジュールの少なくとも１つの位置を調節する輸送装置であって、前記複数の各太陽電池に沿って位置する複数の異なる領域に設けられた電気的接触部と隣接するように前記テストフィンガーを実質的に同時に設置する輸送装置をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の試験システム。
【請求項７】
前記各フィンガーから前記測定回路へ前記電気的出力を選択的に通信するように、前記プローブに動作可能に結合されたスイッチングユニットをさらに含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の試験システム。
【請求項８】
前記スイッチングユニットが、単一のフィンガーから一度に前記測定回路に前記電気的出力を連続して通信することを特徴とする請求項７に記載の試験システム。
【請求項９】
前記光源が、試験の間において、前記太陽電池によって前記電気的出力に変換される光の強度を変える可変の光源であることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の試験システム。
【請求項１０】
電気的出力信号が、前記１つ又はそれ以上の太陽電池の個々の開回路電圧であることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の試験システム。
【請求項１１】
太陽モジュールの第一寸法に沿って区分されかつ前記太陽モジュールの第二寸法に沿って広がる複数の隣接する太陽電池を備えた試験された薄膜太陽モジュールを製造する方法であって、前記太陽モジュールの前記第二寸法に沿ったバリエーションに対して電気的出力が試験され、前記方法が、
前記太陽モジュールの少なくとも１つの太陽電池に光を当てる段階と、
前記太陽モジュールの前記第二寸法に沿った第一位置における少なくとも１つの太陽電池の電気的出力を受信する段階と、
前記太陽モジュールの前記第二寸法に沿った第二位置における少なくとも１つの太陽電池の電気的出力を受信する段階であって、前記第二位置が、前記第一位置と異なる段階と、
前記第一及び第二位置における前記太陽電池からの前記電気的出力が、所定値と少なくとも等しいかどうかを測定するために、前記第二寸法に沿った前記第一及び第二位置における前記太陽電池からの前記電気的出力と所定値との比較を行う段階と、
前記第一及び第二位置の少なくとも一方における前記太陽電池からの前記電気的出力が、前記所定値と少なくとも等しくない場合に、前記太陽モジュールの前記第二寸法に沿った前記太陽電池の前記第一及び第二位置の少なくとも一方が、前記太陽モジュールの欠陥領域であること特定する段階と、
前記太陽モジュールの他の領域に対する前記欠陥領域の位置を示す段階と、
を含む方法。
【請求項１２】
前記太陽モジュールの前記第二寸法に沿った前記第一及び第二位置における前記太陽電池の前記電気的出力を受信する段階が、
前記第一位置における前記太陽電池の電気的接触部と、プローブから伸びる第一の複数のテストフィンガーとの間の通信を設定する段階と、
前記プローブが前記第二寸法に沿った前記第二位置と隣接して位置するように前記プローブ及び前記太陽モジュールの少なくとも１つの位置を調節する段階と、
前記第二位置における前記太陽電池の電気的接触部と前記プローブから伸びる前記第一テストフィンガーとの間の通信を設定する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記太陽モジュールの隣接する太陽電池の電気的接触部と前記プローブから伸びる第二の複数のテストフィンガーとの間の通信を設定する段階を含むことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記太陽モジュールの前記第二寸法に沿った前記第一及び第二位置における前記太陽電池の前記電気的出力を受信する段階が、
複数のテストフィンガーを備えたプローブを前記太陽モジュールと隣接して位置させる段階であって、前記プローブから伸びる第一テストフィンガーが、前記第一位置における前記太陽電池に設けられた電気的接触部と隣接するように配置され、前記プローブから伸びる第二テストフィンガーが、前記第二位置における前記太陽電池に設けられた他の電気的接触部と隣接するように配置される段階と、
前記第一テストフィンガーと前記電気的接触部との間の通信を設定する段階と、
前記第二テストフィンガーと前記他の電気的接触部との間の通信を設定する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
複数の隣接する太陽電池の異なる１つと通信するようにそれぞれ配置された複数のテストフィンガーを備えたプローブであって、複数の隣接する前記太陽電池が、複数の前記太陽電池のそれぞれからの電気的出力を受信するために太陽モジュールの第一寸法に沿って配置され、試験の間において、前記第一寸法における前記太陽モジュールの実質的に全体にわたって広がるように前記複数のテストフィンガーが配置されるプローブと、
試験の間において、前記太陽電池によって前記電気的出力に変換される光を放出する光源と、
前記太陽モジュールの第二寸法に沿った複数の試験位置に前記プローブを配置するように、前記プローブ及び前記太陽モジュールの少なくとも１つの位置を調節するドライバーと、
試験の間において、前記テストフィンガーに取り込まれた前記複数の太陽電池からの前記電気的出力を評価し、前記太陽モジュールの全体の出力に対する試験された前記各太陽電池の貢献度を示す値を生成する測定回路と、
を含むことを特徴とする太陽モジュールの故障部位を特定するための試験システム。
【請求項１６】
前記複数のテストフィンガーのそれぞれを順々に連続して選択するためのスイッチングユニットであって、前記各テストフィンガーによって受信された前記電気的出力が前記測定回路と通信されるスイッチングユニットをさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の試験システム。
【請求項１７】
前記スイッチングユニットが、一度に単一のテストフィンガーを選択することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の試験システム。
【請求項１８】
前記測定回路が、試験される前記各太陽電池の開回路電圧を測定することを特徴とする請求項１５から１７のいずれか一項に記載の試験システム。
【請求項１９】
試験される前記各太陽電池の貢献度を表す値と所定値との比較を行い、前記比較の少なくとも一部に基づいて故障した太陽電池を示すコンパレータをさらに含むことを特徴とする請求項１５から１８のいずれか一項に記載の試験システム。
【請求項２０】
前記テストフィンガーが、前記太陽モジュールの幅の実質的に全体にわたって広がるように配置され、前記ドライバーが、前記太陽モジュールに設けられた前記太陽電池を試験するように、前記太陽モジュールの長さに沿った前記プローブの位置を調節することを特徴とする請求項１５から１９のいずれか一項に記載の試験システム。
【請求項２１】
試験される前記各太陽電池の貢献度を表す値と所定値との比較を行い、前記比較の少なくとも一部に基づいて故障した太陽電池を示し、前記太陽モジュール上の故障した前記太陽電池の位置を示すコンパレータをさらに含むことを特徴とする請求項２０に記載の試験システム。
【請求項２２】
前記コンパレータが、電気的出力対前記太陽モジュール上の位置のグラフ表示として前記故障した太陽電池の位置を示すことを特徴とする請求項２１に記載の試験システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、故障を検出するための薄膜太陽モジュールの試験を目的として行われるものであり、さらに具体的には、要望どおりに動作しないいずれの個々の試験された太陽電池を特定するために、互いに直列に電気的に接続された複数の個々の太陽電池を試験する装置及び方法に対して行われるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、結晶シリコンＰＶ電池と称される太陽（“ＰＶ”）電池が、光吸収半導体として機能する結晶シリコンから形成された基板を含む。太陽からの光エネルギーが、シリコン内に吸収され、電気エネルギーに変換される。単一−結晶シリコンのインゴットから切り出された単一−結晶シリコンウェハーが、ほとんどの場合に使用されるが、これは、これらが、有利な変換効率を示し、その結果、所望の出力の電気エネルギーを生成するためである。
【０００３】
しかしながら、結晶シリコンＰＶ電池が、重大な欠点を有し、最も注目すべきものとして、コスト、大きさ及び耐久性が含まれる。単一−結晶シリコンインゴットが、非常に長く、費用がかかり、熱及び圧力に弱いプロセスによって製造される。さらに、また、単一−結晶シリコンが、半導電材料であり、従来型のマイクロプロセッサの多くがこれから形成される。これにより、単一−結晶シリコンから形成された限られた数のウェハーの供給、及び同様に、このようなウェハーに関連する高コストに対して重要な要求が生じる。
【０００４】
また、単一−結晶シリコンウェハーを製造するプロセスが、個々のＰＶ電池が形成されるウェハーの最大直径を制限する。通常、単一−結晶シリコンインゴットが、熱いシリコン融液から得られる。単一−結晶シリコンが、インゴットの重心軸から外側に放射状に成長し、直径がますます大きくなる。しかしながら、単一−結晶シリコンの成長が認められる期間が長くなるにつれ、温度及び／又は圧力変動、インゴットが融液から得られる速度、融液内の不純物のような条件により、シリコン結晶格子内に欠陥がさらに入り込みやすくなる。従って、所望の電気エネルギー出力を生成するのに十分大きなＰＶ電池のアレイを形成するために、多くの単一−結晶シリコンウェハーが必要とされる。上記のコストを考慮した結果、これが、しばしば、商業的応用に対して経済上実用的でない結晶シリコンＰＶ電池を形成する。
【０００５】
さらに、結晶シリコンＰＶ電池は、通常、壊れ易く、湿気のような環境条件の影響を受け易い。このため、しっかりした筐体内にアレイ状のＰＶ電池を密封することが要求され、このような結晶ＰＶ電池のアレイに対する追加費用が発生する。
【０００６】
これらの欠点を考慮し、ＰＶ電池技術の進歩が、薄膜ＰＶ電池を中心に進められてきた。結晶ＰＶ電池と異なり、薄膜ＰＶ電池が、非晶質シリコン又は他の多結晶材料のようなあまり厳しくない処理要件を備えた材料から形成された光吸収半導体を含む。さらに、薄膜ＰＶ電池が、約１マイクロメートル（即ち、１００万分の１メートル）の厚さであることが可能であり、それらの結晶対応物よりも光吸収材料が少なくてすむ。薄膜ＰＶ電池が、柔軟性基板上に実現され、高い耐久性を備えることが可能である。単一−結晶半導体材料が必要とされないため、薄膜ＰＶ電池の光吸収半導体が、広範囲におよぶ堆積技術の助けとなる。薄膜ＰＶ電池が、１ｍ２から４ｍ２以上にまで及ぶ表面積を有する大きな基板上にアレイを形成することが可能である。
【０００７】
薄膜ＰＶ電池が、さらに費用効率が高くかつ容易に入手可能な材料を含むが、これらが、平均的に、結晶シリコンＰＶ電池ほど十分な電気エネルギーを生成しない。結晶シリコンＰＶ電池と比較して個々の薄膜ＰＶ電池の平均出力が低いために、同程度の出力電圧を生成するために必要とされる結晶シリコンＰＶ電池よりも、薄膜ＰＶ電池のアレイが、大きくなり、多くの個々の薄膜ＰＶ電池を含む。このような薄膜ＰＶ電池のアレイが予想どおりに機能しない場合、これは、しばしば、ひとつ又はそれ以上の個々の薄膜ＰＶ電池における欠陥により生じたものである。しかしながら、このようなアレイ内の電池の数が多いために、障害となる電池の配置が、困難でありかつ時間のかかるタスクである。
【０００８】
従って、当業界において、集合的に薄膜太陽モジュールを形成する薄膜ＰＶ電池を試験するための方法及び装置が必要である。この方法及び装置が、モジュール内において、所望の出力を生成しない薄膜ＰＶ電池を特定することが可能であり、モジュール内において、これらの薄膜ＰＶ電池の位置を特定することが可能である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
１つの態様によると、本発明が、集合的に薄膜太陽モジュールを形成する複数の太陽電池の中から太陽電池の欠陥領域を特定するための試験システムを提供する。この試験システムが、複数の太陽電池の１つ又はそれ以上の異なる領域に設けられた電気接触部に隣接してそれぞれ実質的に同時にセットされるように配置された複数のテストフィンガー（ｔｅｓｔ  ｆｉｎｇｅｒｓ）を備えたプローブを含む。各テストフィンガーが、１つ又はそれ以上の太陽電池の異なる領域からの電気的出力を受信する。この試験システムが、さらに、試験の間に太陽電池によって電気的出力に変換される光を放出する光源と、太陽電池の異なる領域から受信した電気的出力の特性を測定しかつ測定回路によって測定された特性を示す測定値信号を送信する測定回路とを含む。測定値信号を受信しかつ可視的表示を形成するための制御ユニットが、動作可能なように、測定回路と結合され、この可視的表示が、測定値信号の少なくとも一部に基づき太陽モジュールの異なる領域の少なくとも１つが欠陥領域であることを示し、太陽モジュール上における欠陥領域の位置を示す。
【００１０】
他の態様によると、本発明が、太陽モジュールの第一寸法に沿って区分されかつ太陽モジュールの第二寸法に沿って広がる複数の隣接する太陽電池を備えた薄膜太陽モジュールを試験する方法を提供し、太陽モジュールの第二寸法に沿ったバリエーションに対して電気的出力が試験される。本方法が、太陽モジュールの少なくとも１つの太陽電池に光を当てる段階、太陽モジュールの第二寸法に沿う第一位置における少なくとも１つの太陽電池の電気的出力を受信する段階、及び太陽モジュールの第二寸法に沿う第二位置における少なくとも１つの太陽電池の電気的出力を受信する段階を含み、第二位置が、第一位置と異なる。本方法が、さらに、第一及び第二位置における太陽電池からの電気的出力が、所定値と少なくとも等しいかどうかを測定するために、第二寸法に沿った第一及び第二位置における太陽電池から電気的出力と所定値との比較を行う段階、並びに、第一及び第二位置の少なくとも一方における太陽電池からの電気的出力が、所定値と少なくとも等しくない場合に、太陽モジュールの第二寸法に沿った太陽電池の第一及び第二位置の少なくとも一方が、太陽モジュールの欠陥領域であること特定する段階とを含む。また、このような欠陥領域の位置が、太陽モジュールの他の領域に対して示される。
【００１１】
さらに他の態様によると、本発明が、太陽モジュールの故障部位を特定するための試験システムを提供する。本試験システムが、複数の隣接する太陽電池の異なる１つと通信するようにそれぞれ配置された複数のテストフィンガーを備えたプローブを含み、この複数の隣接する太陽電池が、複数の太陽電池のそれぞれからの電気的出力を受信するために太陽モジュールの第一寸法に沿って配置される。試験の間、第一寸法において、太陽モジュールの実質的に全体にわたって広がるように、複数のテストフィンガーが、配置される。本試験システムが、さらに、試験の間に太陽電池によって電気的出力に変換される光を放出する光源と、太陽モジュールの第二寸法に沿った複数の試験位置にプローブを配置するように、プローブ及び太陽モジュールの少なくとも１つの位置を調節するドライバーと、を含む。試験の間、測定回路が、テストフィンガーに取り込まれた複数の太陽電池からの電気的出力を評価し、太陽モジュールの全体の出力に対する試験された各太陽電池の貢献度を示す値を生成する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】電気的に直列に接続された複数の太陽電池を備えた薄膜太陽モジュールの部分斜視図である。
【図２】本発明の一態様による、薄膜太陽モジュールの故障部位を特定するための試験システムの略図である。
【図３】本発明の一態様による図２における３−３ラインに沿った試験下での薄膜太陽モジュール、プローブ及び光源の配置の部分断面図である。
【図４】本発明の一態様による試験方法を示したフローダイアグラムである。
【図５】本発明の一態様による制御ユニットによって生成された太陽電池の欠陥領域のグラフ表示の例である。
【図６】本発明の一態様による薄膜太陽モジュールの故障部位を特定するための試験システムの略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明が、ある部品及び部品配置に物理的に形成されてよく、その実施形態が、本願明細書において詳細に記載され、これに関する部品を形成する添付図面に図示される。
【００１４】
便宜のみのために、本願明細書において、いくつかの専門用語が使用されるが、これは、本発明を制限するものではない。本願明細書において使用される相対的な用語が、図面を参照して最も理解され、同等な参照符号が、同等又は同様な事項を特定するために使用される。さらに、図面において、いくつかの特徴がある程度図式的形式で示されうる。
【００１５】
本願明細書において複数の部材が後ろに続く“少なくとも１つの”という表現が、本願明細書において使用された場合、部材の１つ、又は、部材の１つ以上の組み合わせを意味するということにも注意すべきである。本出願において、例えば、“少なくとも１つの第一小型装置及び第二小型装置”という表現が、第一小型装置、第二小型装置、又は第一小型装置と第二小型装置を意味する。同様に、本出願において、“少なくとも１つの第一小型装置、第二小型装置及び第三小型装置”が、第一小型装置、第二小型装置、第三小型装置、第一小型装置と第二小型装置、第一小型装置と第三小型装置、第二小型装置と第三小型装置、又は第一小型装置と第二小型装置と第三小型装置を意味する。
【００１６】
直列に相互接続された複数の薄膜太陽電池１２を含む太陽モジュール１０が、図１に示される。太陽電池１２が直列に接続されることによって、各太陽電池１２の開回路電圧（Ｖｏｃ）が、累積的な方法で合計される。適当な数の太陽電池１２が、太陽モジュール１０に設けられることが可能であり、特定の用途に応じた適当な開回路電圧が生成されるが、このような太陽モジュール１０が、通常、太陽モジュール１０の幅方向Ｗにおいて１ｍあたり約８０−３００の太陽電池１２を含む。
【００１７】
図１における各薄膜太陽電池１２が、例えば、実質的に透明なインジウムスズ酸化物（“ＩＴＯ”）又は亜鉛酸化物（ＺｎＯ）の層のような、いずれの適当な透明導電性酸化物の層から形成された露出された電気的接触部１４を含む。非晶質シリコン１６又は他の適当な光吸収材料の層が、内部接触部１８から露出された接触部１４を分離する。太陽電池１２の様々な層が、ガラス又は他の適当な絶縁体から形成された実質的に透明な基板２０に支持される。
【００１８】
図２にさらに明確に描かれているように、複数の薄膜太陽電池１２（通常８０−３００個の電池／ｍ）が、直列に相互接続され、基板２０上において互いに実質的に平行に配置される。そのように配置された太陽電池１２が、太陽モジュール１０の幅寸法Ｗに沿って区分され、図２における幅寸法Ｗの“スタック”構成を示すように、互いに向かい合うこれらの長い端部がごく接近して配置される。同様に、各太陽電池１２が、太陽モジュール１０の長さ寸法Ｌに沿って広がり、通常、太陽モジュール１０の対向する端末側終端に向かって、太陽モジュールのほぼ全体の長さＬまで広がる。太陽電池１２がそのように直列に接続され、これらのそれぞれの開回路電圧（Ｖｏｃ）が合計され、１つの最も外側の太陽電池が、ポジティブセル（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｃｅｌｌ）２２として機能し、そこに、全ての太陽電池１２の累積的開回路電圧（Ｖｏｃ）が示される。同様に、反対の最も外側の太陽電池が、基準セル２４として機能し、そこに、例えば、場合によっては接地された基準電圧（Ｖｒ）が存在する。
【００１９】
図２に示された太陽モジュール１０が、幅寸法Ｗのほぼ全体に沿って区分されかつ基板２０上に最大数の太陽電池１２を支持するように長さ寸法Ｌに実質的に及ぶ範囲に沿って広がる太陽電池１２を含む。しかしながら、他の太陽モジュール１０が、１つの寸法のみ（長さＬ又は幅Ｗ）に沿って区分され又は広がる太陽電池１２を含むことが可能である。
【００２０】
太陽電池１２上又は太陽電池１２を相互接続するパターニングライン上における局所欠陥が、太陽モジュール１０内において、個々の太陽電池１２の電気的品質に、従って、太陽モジュール１０の全体の開回路電圧（Ｖｏｃ）に強く影響を及ぼす短絡又は他の欠陥を引き起こす。図４に示され、以下においてより詳細に論じられるように、試験下における太陽電池１２の１つの上での位置９における開回路電圧（Ｖｏｃ）の低下（ｄｉｐ
）は、このような局所欠陥の結果である。さらに、各太陽電池１２の開回路電圧（Ｖｏｃ）が、このような局部欠陥の位置に依存して基板２０の長さ寸法Ｌに沿って変化することが可能であり、太陽電池１２における、欠陥の分離及び位置づけを困難にする。
【００２１】
太陽モジュール１０の電気的特性に影響を及ぼすこのような局部欠陥を探すための本発明の実施形態による試験システム２６が、図２にも示される。試験システム２６が、集合的に薄膜太陽モジュール１０を形成する太陽電池１２の１つ又はそれ以上の欠陥領域を特定することが可能である。図のように、試験システムが、太陽電池１２と通信するためのプローブ２８を含む。太陽電池１２によって放出された電気的出力信号が、プローブ２８を介して試験システム２６に取り込まれる。太陽電池１２によって発せられ、プローブ２８に取り込まれた電気的出力信号が、試験システム２６によって評価される電気量を含み、試験下において太陽電池１２の部分が、望みどおり機能しているかどうかを測定する。太陽電池１２の部分の操作を評価するために測定されることが可能な電気的特性の例が、太陽電池１２の様々な異なる領域における開回路電圧（Ｖｏｃ）、太陽電池１２の複数の異なる領域において生成された電流、及び太陽電池１２の試験された領域内に欠陥が存在する可能性を示すために測定されることが可能な他のいずれの適当な電気的特性を含む。
【００２２】
図２及び３に示されるように、プローブ２８が、外側に広がる複数のテストフィンガー３０を含み、プローブ２８から離れて、試験される太陽電池１２の領域に設けられた１つ又は複数の電気的接触部と接触する。テストフィンガー３０は、バネ接点のようないずれの適当な電気的接触部であることが可能であり、複数の太陽電池１２に設けられた露出された電気的接触部１４と、それぞれ実質的に同時に接触するように、又は少なくとも隣接して位置するように、配置される。この方法で配置されると、フィンガー３０を支持するプローブ２８が、太陽モジュール１０を形成する太陽電池１２の一群の少なくとも１つの寸法の多くの部分にわたって広がる。図２及び３において、プローブ２８及び従ってテストフィンガー３０が、多くの部分の、及びいくつかの実施形態によると、太陽モジュール１０を形成する太陽電池１２の群の全体上における幅Ｗ寸法に区分される。このような実施形態において、テストフィンガー３０に、実質的に同時に、全ての太陽電池１２に設けられた露出された接触部１４の領域との電気通信がもたらされることが可能である。この方法による実施的に同時である通信の確立が、以下に記載されるように測定される太陽電池１２の各領域からプローブ２８に電気的出力信号を導くために必要とされる時間の長さを最小化する。
【００２３】
テストフィンガー３０が、試験下における太陽モジュール１０の第一寸法（即ち、図２に示された実施形態における幅寸法Ｗ）において、太陽モジュール１０を形成する太陽電池１２の一群にわたって実質的に全体的に広がるように配置される。太陽電池１２を形成する薄膜が、太陽モジュール１０の第二寸法（即ち、図２に示された実施形態における長さ寸法Ｌ）に沿って長手方向に広がり、第二寸法が、第一寸法とほぼ垂直である。従って、適当な数のテストフィンガー３０が、プローブ２８に設けられ、テストフィンガー３０が、試験下において、太陽モジュール１０の幅寸法Ｗに沿って区分された各太陽電池１２と通信するように配置される。プローブ２８及びテストフィンガー３０が、太陽モジュール１０の長さ寸法Ｌ内において、薄膜太陽電池１２に沿った複数の異なる位置３２に移動されることが可能である。あるいは、長さ寸法Ｌに沿った薄膜太陽電池１２の露出された接触部１４上における様々な位置に対するフィンガー３０の所望の相対位置を確定するように、太陽モジュール１０が、移動させられることが可能である。さらに他の実施形態には、テストフィンガー３０の位置と太陽モジュール１０の位置の両方を調節することが含まれる。
【００２４】
幅寸法Ｗの全体にわたって実質的に広がる適当な数及び配置のテストフィンガー３０を備え、長さ寸法Ｌに沿った複数の異なる位置３２でテストフィンガー３０を介して電気的出力信号を受信することで、試験システム２６が、単一パス内での太陽モジュールの表面の少なくとも代表的な部分にわたる太陽モジュール１０の操作を効果的に評価することが可能となり、太陽モジュール１０に関するフィンガー３０及びプローブ２８のマルチプルパスを必要としない。図２に示された例示的な実施形態が、長さ寸法Ｌに沿った３つの異なる位置を含み、この位置で、フィンガー３０が、太陽電池１２の露出された接触部１４と通信を行い、太陽電池１２の電気的出力信号を受信するが、いずれの所望の数の位置３２が選択されることが可能である。
【００２５】
スイッチユニット３４が、動作可能なように、測定回路３６とプローブ２８との間に結合され、テストフィンガー３０から測定回路３０に電気的出力信号を送信するために、複数のテストフィンガー３０が、測定回路３６に選択的に結合される。測定回路３６が、フィンガー３０を介して試験システム２６に取り込まれた電気的出力信号の１つ又はそれ以上の特性を測ることが可能ないずれの電気回路であることが可能である。図２の実施形態において、測定回路３６が、各太陽電池１２にわたる開回路電圧を測定するためのマルチメーターであるが、代替の実施形態によるマルチメーターが、太陽電池１２を流れる電流と、太陽モジュール１０の全体の開回路電圧と、太陽モジュール１０が、光エネルギーを所望の電気的エネルギーに変換するかどうかを示すようなその量の目標値と比較されることが可能ないずれの他の特性との内で少なくとも１つを測定することが可能である。
【００２６】
測定回路３６が、各テストフィンガー３０に取り込まれた電気的出力信号に対する特性に値を測定し割り当て、制御ユニット３８に送信されるこのような値のそれぞれを表す測定値信号を生成することが可能である。制御ユニット３８が、例えば、制御ユニット３８と通信して、電子メモリデバイスに記憶されたコンピューター−実行可能命令を解析するマイクロプロセッサ−ベース−コンピューターであることが可能である。本願明細書に記載するように、コンピューター−実行可能命令が、記憶のために制御ユニット３８によって開始される段階を定義し、少なくとも一時的に、測定値信号が、電気的出力信号の測定された特性を表し、同じく、太陽電池１２の欠陥領域の存在及び位置を示し、試験システム２６の操作を制御する。
【００２７】
制御ユニット３８が、測定ユニット３６によって生成された受信測定値信号を評価し、太陽電池１２の試験領域が、少なくとも一部は測定値信号に基づいて欠陥品であるかどうかを決定する。例えば、測定ユニット３６が、太陽電池１２の試験領域の１つにおける開回路電圧の値に比例した大きさを有する測定値信号を生成することが可能である。測定値信号の大きさが、制御ユニット３８によって、所定の最小値と比較され、この最小値を超える測定値信号が、太陽電池１２の適切な機能領域の開回路電圧を表す。制御ユニット３８によって実施された比較により、測定値信号の大きさが、所定の最小値を下回ることが明らかになった場合、制御ユニット３８が、測定された開回路電圧が、太陽電池１２の適切な機能領域に必要とされる最小電圧を満足しないことを決定し、それと同じことを示すことが可能である。
【００２８】
電気モーター又は他の適したアクチュエーターのようなドライバー４６が、プローブ２８及び太陽モジュール１０の少なくとも１つを移動させるように設けられることも可能であり、太陽モジュール１０の第二寸法に沿った複数の試験位置３２にテストフィンガー３０及びプローブ２８を位置づける。ドライバーを、任意的に、トラック（図示しない）とつなげることが可能であり、第二寸法に沿った太陽モジュール１０の一部上にプローブ２８の位置を調整し、時々、テストフィンガー３０と、太陽電池１２の露出された接触部１４に沿った位置３２との間に接点を形成することを停止させる。試験システム２６が、各接触時間が決められた太陽電池１２に沿った複数の試験位置３２での試験測定を行うことが可能である。本発明の他の実施形態が、プローブ２８が固定されたままで、太陽モジュール１０を移動させるドライバー４６を含む。プローブ２８及び太陽モジュール１０の少なくとも１つを移動させるために、制御ユニット３８が、動作可能であり、ドライバー４６の操作を制御するように連結され、太陽モジュール１０を形成する太陽電池１２の長さＬに沿った露出された接触部１４とフィンガー３０との間の接点を形成する。図２に示すように、制御ユニット３８とドライバー４６との間の通信チャンネル４８が、ワイヤレス通信チャンネル４８を形成する一組のアンテナ５０を含むが、ワイヤー接続のようないずれの適切な通信チャンネルが本発明の範囲に含まれる。
【００２９】
制御ユニット３８が、太陽モジュール１０上の太陽電池１２の１つ又はそれ以上の欠陥領域の存在及び位置を示すためにオペレーターによって観察されることが出来る可視的な表示を生成する表示装置４０を含むことも可能である。表示装置４０が、従来のコンピューターモニター、例えば、及び／又はプリンター、プロッター又は可視的なものを生成するデバイスなどの他のもの、及び任意的に太陽電池１２上の１つ又はそれ以上の欠陥領域及びそれらの位置を示す情報のハードコピーアウトプットであることが可能である。
【００３０】
図３が、テストフィンガー３０を含むプローブ２８と１つ又はそれ以上の光源４２との間に配置された太陽モジュール１０の断面を示す。試験の間、太陽モジュール１０が、光源４２から放射された光エネルギー４４で照射され、太陽電池１２によって電気的出力信号に変換される。光源４２が、単一ランプ、ランプのアレイ、ソリッドステート若しくは有機発光デバイス、又は太陽モジュール１０に設けられた太陽電池１２の群の全体に均一な光量及び適切な波長のスペクトルを提供する他のいずれの適切な光源であることが可能である。代替の実施形態によると、光源４２が、可変−強度の光エネルギー４４を放射することが可能である。各太陽電池１２ａ、１２ｂ、１２ｃ．．．１２＊と対応するテストフィンガー３０が、各太陽電池１２の露出された接触部１４と実質的に同時に通信するためのプローブ２８に設けられる。テストフィンガー３０が、幅寸法Ｗに沿って配置され、太陽モジュール１０の幅寸法Ｗの実質的に全体にわたる。試験の間、光エネルギー４４が、太陽電池１２上に付与され、電気的エネルギーに変換される。太陽電池１２が照射されている間、テストフィンガー３０が、太陽電池１２が広がる太陽モジュール１０の長さ寸法Ｌに沿った異なる位置３２において、太陽電池１２の露出された接触部１４と接触させられる。
【００３１】
使用時、試験システム２６が、薄膜太陽モジュール１０を組み立てるプロセスの一部として使用されることが可能であり、これらがエンドユーザーに供給される前に、故障した太陽モジュール１０を試験する。本発明の実施形態による薄膜太陽モジュール１０を試験する試験方法の実施形態が、図４のフローダイアグラムに示される。上記のように、試験された太陽モジュール１０が、太陽モジュール１０の第一寸法Ｗに沿って区分されかつ太陽モジュール１０の第二寸法Ｌに沿って広がる複数の隣接する太陽電池１２を含み、電気的出力信号が、太陽モジュール１０の第二寸法に沿ったバリエーションに対して、試験される。
【００３２】
ステップ１００において、プローブ２８及びテストフィンガー３０の位置が、ドライバー４６によって、太陽電池１２の長さＬに沿った初期試験位置３２に調整され、各フィンガー３０と太陽電池１２の露出された接触部との間の接触が形成される。任意に、フィンガー３０と太陽電池１２の対応する露出された接触部１４との間のこの接触が、実質的に同時に生じることが可能であり、全てのテストフィンガー３０が、バッチとして、露出された接触部１４と接触し、又は連続して、テストフィンガー３０と露出された１４との間の接触が、連続して生じる。ステップ１１０において、太陽モジュール１０を形成する１つ又はそれ以上の太陽電池１２の少なくとも一部が、１つ又はそれ以上の光源４２からの光エネルギー４４によって照射される。
【００３３】
照射されている間に、第二寸法に沿った初期試験位置３２にて少なくとも１つの各太陽電池１２によって生成され放射された電気的エネルギーを含む電気的出力信号が、ステップ１２０において、フィンガー３０を介して試験システム２６によって受信される。残り（ｒｅｍａｉｎｄｅｒ）の試験システム２６に取り込まれる太陽電池１２によって放射された電気的エネルギーを通過させるテストフィンガー３０が、スイッチユニット３４によって個々に選択されることが可能である。各テストフィンガー３０が、連続して１つずつ、又はいずれの所望のオーダー及び所望の数で選択されることが可能である。各テストフィンガー３０が、スイッチユニット３４によって選択され、ステップ１３０において、テストフィンガー３０に取り込まれた出力信号（又は信号の代表（ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ））が、測定回路３６に通信され、出力信号の開回路電圧のような電気的特性が測定される。
【００３４】
測定された電気的特性が、測定回路３６によって生成された測定値信号によって表されることが可能であり、ステップ１４０において、測定値信号が、制御ユニット３８に送信される。制御ユニット３８が、コンピューター−アクセシブルメモリ内に、少なくとも一時的に、測定値信号によって表される量を保存し、測定値信号を評価することが可能である。測定値信号が、適切な測定値信号と太陽電池１２の欠陥領域を示す測定された電気的特性を表す測定値信号とを区別する所定の閾値と比較されることが可能である。
【００３５】
この比較が、制御ユニット３８によって内部的に裏側で行われることが可能であり、その結果、この比較に基づいていずれの欠陥領域の存在を示すことが可能である。他の実施形態によると、制御ユニット３８が、実際の比較をオペレーターに任せ、代わりに、第一の比較を行うことなく測定値信号を示す。このような実施形態に対し、制御ユニット３８が、現在の試験位置３２での測定値信号を可視的に表示し、及び任意で、図５を参照しながら後述される１つ又はそれ以上の太陽電池１２の長さＬに沿った全ての試験位置３２を表示することが可能であり、オペレーターが、太陽電池１２の欠陥領域の存在及びこのようないずれの欠陥領域の位置を用意に見つけ出すことが可能となる。
【００３６】
初期位置３２でのテストフィンガー３０を介した各太陽電池１２の電気的出力を受信した後に、ステップ１５０において、フィンガー３０が、太陽モジュール１０を形成する太陽電池１２の長さＬに沿った全ての所望の試験位置３２での電気的出力信号を受信したかどうかを制御ユニット３８が決定する。太陽モジュール１０を形成する太陽電池１２の長さに沿った各所望の試験位置３２において、電気的出力信号がフィンガー３０によって受信されていない場合、次に、ステップ１６０における制御ユニット３８の制御下において、プローブ２８及び太陽モジュール１０の少なくとも１つが、ドライバー４６の操作によって異なる位置３２に移動させられる、このプロセスが繰り返される。
【００３７】
ステップ１５０において、太陽電池１２の長さＬに沿った全ての所望の試験位置３２にて、各太陽電池１２の電気的出力が、テストフィンガー３０を介して試験システム２６に取り込まれたことが確定した場合、次に、ステップ１７０において、制御ユニット３８が、太陽電池１２に沿ったいずれの欠陥領域が存在するかどうかを示す。また、この表示が、太陽モジュール１０上のこのようないずれの欠陥領域の位置をオペレーターに提供する。この表示は、制御ユニット３８に送信された測定値信号の評価の結果であり、各太陽電池１２の長さＬに沿った異なる試験位置３２での開回路電圧を表し、太陽モジュール１０の全体表面上の太陽電池１２の性能を効果的に“マッピング”する。
【００３８】
太陽電池１２のいずれの欠陥領域の表示が、実際は、図５に示されたプロットのように、グラフであることが可能である。上記のように、各太陽電池１２の長さＬに沿った各試験位置３２での開回路電圧又は他の電気的特性を表す測定値信号の比較が、制御ユニット３８によって実施されることが可能である。図５に示されたプロットが、試験下において、太陽モジュール１０に設けられた個々の太陽電池１２の長さＬに沿った２１の試験位置３２での開回路電圧を示す。図に示すように、開回路電圧値が、ライン５４と同じプロット上のライン５２を形成するように結合されることが可能であり、このラインが、試験の間、太陽電池１２の特定の照射に対し太陽電池１２の様々な領域によって生成されることが見込まれる最小開回路電圧を表す。制御ユニット３８によって生成されたこのグラフ表示から、この領域にて生成された開回路電圧が、最小電圧ライン５６を下回っているため、試験位置２３数字（９）と対応する太陽電池１２の領域が欠陥品であることが決定されることが可能である。太陽モジュール１０の各太陽電池１２に対し、個別のグラフ表示が、制御ユニット３８によって形成されることが可能であり、及び／又は共通のグラフ表示が、全ての太陽電池１２に対するデータを組み合わせることが可能である。
【００３９】
図６が、本発明の代替の実施形態を示す。図に示すように、太陽モジュール１０が、この場合も、幅寸法Ｗに沿って区分されかつ長さ寸法Ｌに沿って長手方向に広がる太陽電池１２を含む。それぞれがそこから伸びる複数のテストフィンガー３０を含む複数のプローブ２８が、太陽モジュール１０の最も外側の太陽電池１２と隣接して位置される。最も外側の太陽電池１２の１つが、太陽モジュール１０の基準端子又は負極（−）であり、他の最も外側の太陽電池１２が、太陽モジュール１０の正極（＋）である。太陽電池１２が直列に接続されているため、太陽モジュール１０の２つの最も外側の太陽電池１２（即ち、正極及び負極）にわたる開回路電圧が、結合された全ての個々の太陽電池１２の累積的な開回路電圧である。
【００４０】
共通（ｃｏｍｍｏｎ）プローブ２８に設けられた各テストフィンガー３０が、太陽モジュール１０の長さ寸法Ｌに沿った露出された電気的接触部１４の異なる試験位置３２と、実質的に同時に接続されることが可能である。共通（ｃｏｍｍｏｎ）太陽電池１２の長さ寸法Ｌに沿って位置した各試験位置３２にて試験システム２６に取り込まれた電気的信号が、プローブ２８を移動させることなく、実質的に同時に又は連続してテストフィンガー３０に取り込まれることが可能である。太陽モジュール１０の全体の開回路電圧である２つの最も外側の太陽電池１２にわたる開回路電圧が、太陽電池１２の長さ寸法Ｌに沿った異なる各試験位置３２にて、試験に対して一度最初に配置されたプローブ２８を移動させることなく、試験システム２６に取り込まれることが可能である。
【００４１】
上記実施形態と同じように、光源４２が、太陽モジュール１０を照射することが可能であり、それに応じて、太陽電池１２による電気的エネルギーの生成をもたらす。各プローブ２８のテストフィンガー３０が、それらのそれぞれの太陽電池１２の長さ寸法Ｌに沿った複数の異なる試験位置３２と接触する間、対向する（ｏｐｐｏｓｉｎｇ）テストフィンガー３０の対応する組にわたる開回路電圧又は他の電気的特性が、測定回路３６によって測定されることが可能である。制御ユニット３８が、測定された電気的特性に基づき、太陽モジュール１０の長さ寸法Ｌに沿ったいずれの開回路電圧の変化を評価する。同様に、図５に示されるようなグラフ表示が、制御ユニット３８によって形成されることが可能であり、複数の異なる試験位置３２にて太陽電池１２の長さＬに沿って試験された開回路電圧又は他の電気的特性のいずれかが欠陥があるかどうかを示す。このようなグラフ表示が、例えば、ミリボルト対太陽電池１２の長さに沿った位置における開回路電圧のプロットを含むことが可能である。これを下回ると試験領域が欠陥を有するとされる最小閾値電圧を示す図５におけるライン５６のような付加的な可視的表示が、含まれることも可能である。
【００４２】
本願明細書の上記において、実例となる実施形態が記載された。本発明の一般的範囲から逸脱することなく、上記装置及び方法に変更及び修正が組み込まれうることは当業者には明らかである。本発明の範囲内にこのような全ての修正及び変更が含まれうることが意図される。
【符号の説明】
【００４３】
１０  太陽モジュール
１２  太陽電池
１４  電気的接触部
１６  非晶質シリコン
１８  内部接触部
２０  基板
２６  試験システム
２８  プローブ
３０  テストフィンガー
３２  試験位置
３４  スイッチユニット
３６  測定回路
３８  制御ユニット
４０  表示装置
４６  ドライバー
４８  通信チャンネル
５０  アンテナ
Ｌ  長さ寸法
Ｗ  幅寸法
【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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【国際調査報告】
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