(57)【要約】      （修正有）【課題】太陽電池セルの検査を簡便かつ正確に行うことができる検査装置および検査方法を提供する。【解決手段】通電すると発光現象を起こす太陽電池１の電極に所定の電流を供給する電源４と、電源４に接続され、太陽電池１の発光面となる正面側に形成された電極に面で接触し、太陽電池１に所定の電流を供給する、少なくとも太陽電池１の正面側に形成された電極との接触面に導電性及び光透過性を有する正面側電極３と、電源４に接続され、太陽電池１の裏面側に形成された電極に接触する裏面側電極２と、太陽電池１の正面側から見た発光状態を検出する発光状態検出手段５と、発光状態検出手段５が検出した発光状態に基づいて、太陽電池の不良を検出する不良検出手段６と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電すると発光現象を起こす太陽電池の電極に所定の電流を供給する電源と、
前記電源に接続され、前記太陽電池の発光面となる正面側に形成された前記電極に面で接触し、前記太陽電池に所定の電流を供給する、少なくとも前記太陽電池の正面側に形成された前記電極との接触面に導電性及び光透過性を有する正面側電極と、
前記電源に接続され、前記太陽電池の裏面側に形成された前記電極に接触する裏面側電極と、
前記太陽電池の正面側から見た発光状態を検出する発光状態検出手段と、
前記発光状態検出手段が検出した発光状態に基づいて、前記太陽電池の不良を検出する不良検出手段と、
を有することを特徴とする太陽電池の検査装置。
【請求項２】
前記正面側電極は、少なくとも、光透過性を有する板状基板と、当該板状基板の前記太陽電池の正面側に形成された前記電極との接触面に形成された導電性及び光透過性を有する膜とからなることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の検査装置。
【請求項３】
前記正面側電極は、全体が導電性及び光透過性を有する材質からなることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の検査装置。
【請求項４】
前記膜は、前記太陽電池の正面側に形成された前記電極の形状と同一形状にパターニングされていることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池の検査装置。
【請求項５】
前記正面側電極の導電性及び光透過性を有する材質は、金属酸化物系、金属薄膜系、又は有機化合物系のいずれかであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の太陽電池の検査装置。
【請求項６】
前記発光状態検出手段は、前記太陽電池の正面側から発光状態を撮像する撮像手段であり、４００〜３０００ｎｍの波長の光について、全波長域にわたって、もしくは一部の波長域にわたって感度を有するカメラであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の検査装置。
【請求項７】
前記不良検出手段は、前記太陽電池の発光面を撮像した画像を、所定数の画素に分割し、前記分割された画素毎の受光強度を、正常な太陽電池を通電した場合における前記分割された画素毎の受光強度と比較することによって、前記太陽電池の発光現象の乱れを検出して不良を検出する手段であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の検査装置。
【請求項８】
通電すると発光現象を起こす太陽電池の発光面となる正面側に形成された電極に、少なくとも当該電極との接触面に導電性及び光透過性を有する正面側電極を接触させる工程と、
前記太陽電池の裏面側に形成された電極に裏面側電極を接触させる工程と、
前記正面側電極及び前記裏面側電極を通して前記太陽電池に所定の電流を供給し、前記太陽電池を発光させる工程と、
前記太陽電池の正面側から見た発光状態を検出する工程と、
検出した前記発光状態に基づいて、前記太陽電池の不良を検出する工程と、
を有することを特徴とする太陽電池の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池の割れや欠け等の欠陥の検査装置に関し、太陽電池に通電して発光させ、その発光状態の乱れを検出することによって太陽電池の良否を判定する装置に関する。なお、太陽電池とは、太陽電池セルそのもの、又は太陽電池セルを複数接続した太陽電池モジュール若しくは太陽電池パネルなど複合的なものを含む概念とする。以下では、単に太陽電池セルとして説明する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池セルに電流を導通させ、その際に生じる発光特性を解析することによって、太陽電池セルの出力特性の検査、すなわち太陽電池セルの品質を評価する方法が知られている。この太陽電池セルの出力特性を評価する方法は、太陽電池セルの製造後の検査や太陽電池の研究開発において行われる。
検査方法としては、例えば特許文献１に開示されているように、太陽電池セルに電流を印加するためのくし歯型の電極を太陽電池セルのバスバー電極に接触させて電流を流すことでエレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬとする）を生じさせ、ＥＬ発光強度に閾値を設けその強弱によって、目に見えない割れ、欠けなどの欠陥を検出し良否判定を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２００６／０５９６１５Ａ１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されているようなくし歯型の電極を用いる太陽電池への電流の流し方では、（１）くし歯型の電極である細いコンタクトピンをバネの圧力によってバスバー電極に押し当てるため、太陽電池セルに割れや欠けが発生するという問題がある。割れや欠けが発生しなくとも、バスバー電極にはコンタクトピンの接触痕が残るという問題がある。（２）また、コンタクトピンが接触するのは太いバスバー電極のみであるため、太陽電池セルの端部においては、フィンガー電極の細さに起因する電気抵抗により、発光強度が弱くなり、評価用の画像が暗くなるために評価が難しいという問題がある。（３）コンタクトピンの本数や配置によっては太陽電池セルの中央部においても、部分的に発光強度が弱くなり、評価が難しくなるという問題がある。（４）バスバー電極の大きさや配置間隔は、太陽電池セルの大きさによって変化し、太陽電池セルの大きさが年々小型化するにあたって、バスバー電極の大きさが縮小化し、均一な給電が将来的に担保できない可能性が出てくるという問題がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、太陽電池セルの中央部に位置するバスバー電極から離れている太陽電池セルの端部おいて、発光強度を低下させることなく全体的に均一に発光させることで、太陽電池セルの検査を簡便かつ正確に行うことができる太陽電池の検査装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、通電すると発光現象を起こす太陽電池１の電極１ａ、１ｂ、１ｃに所定の電流を供給する電源４と、電源４に接続され、太陽電池１の発光面となる正面側に形成された電極１ａ、１ｂに面で接触し、太陽電池１に所定の電流を供給する、少なくとも太陽電池の正面側に形成された電極１ａ、１ｂとの接触面に導電性及び光透過性を有する正面側電極３と、電源に接続され、太陽電池１の裏面側に形成された電極１ｃに接触する裏面側電極２と太陽電池の正面側から見た発光状態を検出する発光状態検出手段５と、発光状態検出手段５が検出した発光状態に基づいて、太陽電池１の不良を検出する不良検出手段６と、を有することを特徴とする太陽電池の検査装置を提案する。
【０００７】
第２の発明は、正面側電極３は、少なくとも、光透過性を有する板状基板３ａと、当該板状基板３ａの太陽電池１の正面側に形成された電極１ａ、１ｂとの接触面に形成された導電性及び光透過性を有する膜３ｂとからなることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の検査装置を提案する。
【０００８】
第３の発明は、正面側電極は、全体が導電性及び光透過性を有する材質３３からなることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の検査装置を提案する。
【０００９】
第４の発明は、膜３ｂは、太陽電池１の正面側に形成された電極１ａ、１ｂの形状と同一形状にパターニングされていることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池の検査装置を提案する。
【００１０】
第５の発明は、正面側電極３、３３の導電性及び光透過性を有する材質は、金属酸化物系、金属薄膜系、又は有機化合物系のいずれかであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の太陽電池の検査装置を提案する。
【００１１】
第６の発明は、発光状態検出手段５は、太陽電池１の正面側から発光状態を撮像する撮像手段であり、４００〜３０００ｎｍの波長の光について、全波長域にわたって、もしくは一部の波長域にわたって感度を有するカメラであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の検査装置を提案する。
【００１２】
第７の発明は、不良検出手段６は、太陽電池１の発光面を撮像した画像を、所定数の画素に分割し、分割された画素毎の受光強度を、正常な太陽電池を通電した場合における分割された画素毎の受光強度と比較することによって、太陽電池１の発光現象の乱れを検出して不良を検出する手段であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の検査装置を提案する。
【００１３】
第８の発明は、通電すると発光現象を起こす太陽電池１の発光面となる正面側に形成された電極１ａ、１ｂに、少なくとも当該電極１ａ、１ｂとの接触面に導電性及び光透過性を有する正面側電極３を接触させる工程４０２と、太陽電池１の裏面側に形成された電極１ｃに裏面側電極２を接触させる工程４０１と、正面側電極３及び裏面側電極２を通して太陽電池１に所定の電流を供給し、太陽電池１を発光させる工程４０３と、太陽電池１の正面側から見た発光状態を検出する工程４０４と、検出した発光状態に基づいて、太陽電池１の不良を検出する工程４０５と、を有することを特徴とする太陽電池の検査方法を提案する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、太陽電池セルの端部おいて、発光強度を低下させることなく均一に発光させることができ、太陽電池セルの検査を簡便かつ正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態例を示す斜視図である。
【図２】図１の上面図である。
【図３】図１の縦断面図である。
【図４】検査工程を示す図である。
【図５】他の実施形態例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態例を示す太陽電池の検査装置１００の斜視図である。１は太陽電池セル、２は裏面側電極、３は正面側電極、４は電源、５は発光状態検出手段、６は不良検出手段、７はスイッチを示す。
太陽電池セル１は、発光面とは反対側の裏面全体が接触するように裏面側電極２に載置され、発光面となる正面側には、正面側電極３が発光面全体に接触するように載置されている。
【００１７】
裏面側電極２は、導電性を有する平板状の電極である。なお、裏面側電極２は、電極全体が導電性を有していなくても、太陽電池セル１の裏面側に形成された電極との接触面のみに導電性の膜が形成された電極構造、又は太陽電池セル１の裏面側に形成された電極の一部に接触するような電極構造でも構わない。また、裏面側電極２に太陽電池セル１を吸着保持するための吸着孔を設け、真空吸着により太陽電池セル１を裏面側電極２に保持しても構わない。
【００１８】
正面側電極３は、可視光から赤外光を透過する板状基板としてのガラス板３ａの一方の面に光を透過する透明な導電性の膜３ｂが形成され、全体として光を透過する透明な電極を構成する。そして、正面側電極３の透明な導電性の膜３ｂが形成された面が太陽電池セル１の発光面に形成された電極に接触している。
なお、光透過性を有する板状基板は、ガラス板以外に、プラスチックや石英など、ＥＬ画像の観察を妨げないものであれば種類を問わない。
【００１９】
裏面側電極２、及び正面側電極３の一方の面に形成された透明な導電性の膜３ｂには、電源４が接続されている。電源４は、通常の直流電源を用いることができ、評価に必要な電流を太陽電池セルに供給できる程度の容量があれば良い。
太陽電池セル１は、一般的な結晶シリコン型の太陽電池であり、ｐｎ接合に順方向電流を導通させて、太陽電池セルを発光させる。図３に示すように、太陽電池セル１のｐ型半導体側に形成された電極と接触している裏面側電極２に電源４の正極が接続され、太陽電池セル１のｎ型半導体側に形成された電極に接触している正面側電極３に電源４の負極が接続される。シリコン型の半導体を用いた太陽電池の場合、特に１０００ｎｍ〜１３００ｎｍの領域の波長の光が観測される。
【００２０】
発光状態検出手段５は、太陽電池セル１の正面側からの発光状態を撮影する撮像手段であり、不図示の取り付け手段によって正面側電極３の上方に設けられている。撮像手段としては、４００〜３０００ｎｍの波長の光について、全波長域にわたって、又は一部の波長域にわたって感度を有するカメラである。この実施例では、可視光領域から近赤外領域に感度を有するＣＣＤカメラを用いている。なお、撮像手段としては、ＣＣＤカメラ以外に、ＩｎＧａＡｓカメラ、ビジコンカメラなどを用いてもよい。なお、上述の波長域については、この範囲に限定されるものではなく、太陽電池の素子の種類によって、さらに長波長の３０００ｎｍ〜２００００ｎｍの赤外領域に感度を有する発光状態検出手段５を設けても良い。
【００２１】
不良検出手段６は、発光状態検出手段５により撮像された発光面の画像を所定数の画素に分割し、この分割された画素毎の受光強度を、正常な太陽電池を通電した場合における上記分割された画素毎の受光強度と比較することによって、太陽電池セル１の発光現象の乱れを検出して太陽電池セル１の不良を検出する。
【００２２】
図２は、図１の実施形態に係る太陽電池の検査装置１００を上から見た図である。裏面側電極２に載置された太陽電池セル１の上に、正面側電極３が載置されている。太陽電池セル１の発光面に、発電による電気エネルギーを取り出すための櫛歯状の複数のフィンガー電極１ｂと、そのフィンガー電極１ｂに対して直角に接続して発電による電気エネルギーを取り出す２本のバスバー電極１ａが、例えば、スクリーン印刷、蒸着、スパッタ法により形成されている。正面側電極３は、太陽電池セル１の全面を覆う大きさを有しており、太陽電池セル１の表面から凸状に形成されているフィンガー電極１ｂ及びバスバー電極１ａに接触するように載置されている。
なお、図２では、発光状態検出手段５としてのＣＣＤカメラ及び不良検出手段６は、図示するのを省略している。
【００２３】
図３は、図１の実施形態に係る太陽電池の検査装置１００の縦断面図である。太陽電池セル１の発光面とは反対側の面にある電極１ｃに裏面側電極２を接触させ、発光面に正面側電極３を接触させる。上述したように、正面側電極３は、光を透過するガラス板３ａの一方の面に光を透過する数μｍの透明な導電性の膜３ｂが形成されている。この実施形態では、透明な導電性の膜３ｂの一例として、酸化インジウム（Ｉｎ３Ｏ３）に酸化スズ（ＳｎＯ３）をドープしたＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）と呼ばれる材料を用いており、これを蒸着、又はスパッタ法などによりガラス板３ａの全面に成膜している。したがって、太陽電池セル１の発光面に形成されたバスバー電極１ａ及びフィンガー電極１ｂの全領域に対して、正面側電極３の面全体を接触させることができる。なお、透明な導電性の膜３ｂとしては、太陽電池に給電することができ、かつ可視光から赤外光を透過することができる材料であれば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）又は酸化スズ（ＳｎＯ２）などの金属酸化物系、金属薄膜系、又は有機化合物系の材料を用いたものを使用してもよい。
【００２４】
ガラス板は、石英ガラス、光学ガラス等の光の透過率の高いガラスから構成され、太陽電池セル１が発光する上述の波長域の光を透過させる。
正面側電極３の端部には、透明な導電性の膜３ｂに導通している端子８が設けられ、透明な導電性の膜３ｂと電源４の負極とがスイッチ７を介して電気的に接続されている。また、裏面側電極２の端部には、端子９が設けられ、電源４の正極に電気的に接続されている。
なお、スイッチ７は、機械的なスイッチ、又は半導体スイッチのどちらでも良く、裏面側電極２の端部に設けられた端子９と電源４との間に設けられても良い。
【００２５】
次に、図４を用いて太陽電池セル１の検査工程について説明する。先ず、太陽電池セル１をその裏面側に形成された電極１ｃを下にして裏面側電極２の上に接触するように載置する（ステップ４０１）。太陽電池セル１の発光面となる正面側に形成されたバスバー電極１ａ及びフィンガー電極１ｂの上に正面側電極３を、その透明な導電性の膜３ｂがそれらの電極に接触するように載置する（ステップ４０２）。
【００２６】
この際、正面側電極３のガラス板３ａの重量によって、太陽電池セル１の裏面側の電極１ｃと裏面側電極２との間、及び太陽電池セル１の正面側のバスバー電極１ａ及びフィンガー電極１ｂと正面側電極３の導電性の膜３ｂとの間がそれぞれしっかりと接触することで、太陽電池セル１に電源４が電気的に接続され、電源４及びスイッチ７を含む閉回路が形成される。
【００２７】
次に、スイッチ７をオン状態にして、ｐｎ接合型のシリコン半導体からなる太陽電池セル１のｐｎ接合に順方向電流を導通させ、太陽電池セルを発光させる（ステップ４０３）。
なお、一般的には、太陽電池セルの発光状態を検出しやすくするために、暗箱又は暗室内で太陽電池セルの検査が行われる。
【００２８】
太陽電池セル１から発光した光の発光強度を発光状態検出手段５としてのＣＣＤカメラにより検出する（ステップ４０４）。
検出した発光強度は、不良検出手段６によって画像解析され、太陽電池セル１の良否が判定される（ステップ４０５）。
【００２９】
この検査装置によれば、正面側電極３の導電性の膜３ｂの面全体で太陽電池セル１の発光面に接触させることができる。しがたって、発光面に形成されたバスバー電極１ａのみならず、櫛歯状の複数のフィンガー電極１ｂにも電極を接触させることができ、太陽電池セル１の端部においても発光強度を低下させることなく均一に発光させることができ、太陽電池セル１の検査を簡便かつ正確に行うことができる。
【００３０】
また、従来のように、くし歯型の電極である細いコンタクトピンをバスバー電極に押し当てることをせず、正面側電極３の導電性の膜３ｂの面全体で接触させるために、検査時における太陽電池セル１の割れや欠けの発生を抑えることができる。
【００３１】
また、従来では、コンタクトピンの本数や配置によっては太陽電池セル１の中央部においても、隣り合うコンタクトピンの間で発光強度が弱くなるという問題があったが、本発明では、正面側電極３の導電性の膜３ｂの面全体で接触させるため、発光強度を低下させることなく均一に発光させることができる。
さらに、太陽電池セル１の電極構造が変化した場合でも、本発明では、正面側電極３の導電性の膜３ｂの面全体で接触させるため、太陽電池セル１の電極構造に影響されることがない。
【００３２】
また、一般的に太陽電池セルは反っているため、評価用のＥＬ画像を撮影する際のピント調整が困難であるが、本発明のように平板状の電極で太陽電池セルを挟むことにより反りを相殺することができるため、より明確な画像撮影ができる。
【００３３】
ここで、正面側電極３を太陽電池セル１の上に載置する機構としては、アーム手段によって正面側電極３を吸着保持して太陽電池セル１の上に載置する構成、正面側電極３が裏面側電極２に対して所定の傾斜角度で可動可能に取り付けられ、傾斜角度を狭めて太陽電池セル１の上に載置する構成、正面側電極３が裏面側電極２に対向して平行に上下動可能に取り付けられ、正面側電極３と裏面側電極２との間隔を相対的に狭めて太陽電池セル１の上に載置するなどの構成を採用することができる。
【００３４】
図５は、本発明の他の実施形態例に係る太陽電池の検査装置２００を示す縦断面図である。前述の実施形態とは、正面側電極の構成が異なり、その他の構成は同じである。
この実施形態における正面側電極３３は、電極の全体が透明な板状の導電性物質によって形成されている。導電性物質としては、前述の実施形態と同様に、酸化スズを含む酸化インジウム（ＩＴＯ）を使用しているが、これに限らず、酸化亜鉛（ＺｎＯ）又は酸化スズ（ＳｎＯ２）などの材料を用いたものを使用してもよい。
【００３５】
太陽電池セル１のバスバー電極１ａ及びフィンガー電極１ｂに正面側電極３３の全面がしっかりと接触していない場合には接触抵抗が大きくなるため、所定の押圧力で正面側電極３３を太陽電池セル１に押圧して接触抵抗を小さくする必要があるが、正面側電極３３がある程度厚みのある基板であれば、基板自体の自重によって、太陽電池セル１の電極に接触させることができる。
また、フィルム状に薄くした導電性物質から形成された正面側電極３３を使用した場合でも、不図示の押し付け手段を用いて太陽電池セル１に押し付けてあげることで、バスバー電極１ａ及びフィンガー電極１ｂの全面に接触させることができる。
【００３６】
また、正面側電極３として、ガラス板に太陽電池セルの電極の形状と同一形状にパターニングされた数μｍの透明な導電性の膜を形成したものでもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１：太陽電池セル（太陽電池）
１ａ：バスバー電極
１ｂ：フィンガー電極
１ｃ：太陽電池セルの裏面側に形成された電極
２：裏面側電極
３：正面側電極
３ａ：ガラス板
３ｂ：導電性の膜
４：電源
５：発光状態検出手段
６：不良検出手段
７：スイッチ
８，９：端子
３３：正面側電極（導電性の板）
【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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