(57)【要約】【課題】安価で簡易に欠陥を判定することができる太陽電池の検査装置及び検査方法を提供する。【解決手段】太陽電池セル１、２、…が直列に接続された太陽電池の検査装置で、点光源１０１ａ、１０１ｂ、…が複数配置された光源１０１と、検査対象の太陽電池セルに対応する点光源を選択的に消灯、検査対象以外の太陽電池セルに対応する点光源を選択的に点灯するように光源を制御する光源制御回路１０２、太陽電池からの出力電流が所定の閾値を超える場合、検査対象の太陽電池セルは欠陥を有すると判定するデータ処理装置１０７を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池セルが直列に接続された太陽電池の検査装置であって、
前記太陽電池に光を照射する点光源が複数配置された光源と、
前記太陽電池のうち、検査対象の前記太陽電池セルに対応する前記点光源を選択的に消灯し、検査対象以外の前記太陽電池セルに対応する前記点光源を選択的に点灯するように、前記光源を制御する光源制御回路と、
前記太陽電池から出力された電流が所定の閾値を超える場合に、前記検査対象の前記太陽電池セルは欠陥を有すると判定する判定装置と、
を備えることを特徴とする太陽電池の検査装置。
【請求項２】
前記判定装置は、
前記太陽電池から出力された電流を電圧に変換する電流／電圧変換抵抗と、
前記電流／電圧変換抵抗により変換された前記電圧を与えられてデジタルデータを出力するＡＤ変換器と、
前記ＡＤ変換器により出力された前記デジタルデータを用いて、前記太陽電池から出力された電流が前記所定の閾値を超える場合に、前記検査対象の前記太陽電池セルは欠陥を有すると判定した結果を出力するデータ処理装置と、
前記データ処理装置から出力された前記判定結果を与えられて表示を行う表示器と、
を有することを特徴とする請求項１記載の太陽電池の検査装置。
【請求項３】
前記点光源は、ＬＥＤであることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池の検査装置。
【請求項４】
前記点光源は、波長がそれぞれ異なる複数種類の点光源を含み、
前記光源において、それぞれの前記太陽電池セルに対応する前記点光源には、前記複数種類の点光源が含まれるように配置されており、
前記光源制御回路は、検査対象の前記太陽電池セルに対応する前記点光源を消灯し、検査対象以外の前記太陽電池セルに対応する前記点光源に含まれる前記複数種類の点光源のうちいずれかを選択的に点灯することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の太陽電池の検査装置。
【請求項５】
前記光源制御回路において、検査対象以外の前記太陽電池セルに前記点光源が光を照射する照度は、検査対象以外の前記太陽電池セルにおいて発生した電圧により検査対象の前記太陽電池セルに印加される逆バイアス電圧が、検査対象の前記太陽電池セルを破壊しないように制御されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の太陽電池の検査装置。
【請求項６】
太陽電池セルが直列に接続された太陽電池の検査方法であって、
前記太陽電池に光を照射する点光源が複数配置された光源と、
前記太陽電池のうち、検査対象の前記太陽電池セルと検査対象以外の前記太陽電池セルとに応じて、対応する前記点光源の点灯、消灯を選択的に制御する光源制御回路と、
前記太陽電池から出力された電流に基づいて、前記太陽電池セルの欠陥の有無を判定する判定装置とを備える検査装置を用いて、
前記光源制御回路により、検査対象の前記太陽電池セルに対応する前記点光源を選択的に消灯し、検査対象以外の前記太陽電池セルに対応する前記点光源を選択的に点灯し、
前記判定装置により、前記太陽電池から出力された電流が所定の閾値を超える場合に、前記検査対象の前記太陽電池セルは欠陥を有すると判定することを特徴とする太陽電池の検査方法。
【請求項７】
前記点光源は、波長がそれぞれ異なる複数種類の点光源を含み、
前記光源において、それぞれの前記太陽電池セルに対応する前記点光源には、前記複数種類の点光源が含まれるように配置されており、
前記光源制御回路により、検査対象の前記太陽電池セルに対応する前記点光源を消灯し、検査対象以外の前記太陽電池セルに対応する前記点光源に含まれる前記複数種類の点光源のうちいずれかを選択的に点灯することを特徴とする請求項６に記載の太陽電池の検査方法。
【請求項８】
前記光源制御回路により、検査対象以外の前記太陽電池セルに前記点光源が光を照射する照度は、検査対象以外の前記太陽電池セルにおいて発生した電圧により検査対象の前記太陽電池セルに印加される逆バイアス電圧が、検査対象の前記太陽電池セルを破壊しないように制御されることを特徴とする請求項６又は７に記載の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、太陽電池の欠陥等を検査するための装置及び検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の環境意識の高まりとともに、ますます多くの太陽電池が市場に流通するに至っている。こうした中で、太陽電池そのものの性能を検査し、欠陥のある太陽電池を製造工程で特定し、除去することは重要である。
【０００３】
下記の特許文献１には、エレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬと称する）法による検査装置が開示されている。これは、太陽電池に順電流を印加すると発光するという特性に基づいて、クラックや欠け等の欠陥を画像表示するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００６−５９６１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＥＬ法による検査方法では、多結晶型太陽電池セルの検査に用いた場合、順電流を流したときに多結晶型太陽電池に存在する発電する粒界部と発電しない粒界部の影響を受けてしまい、多結晶型太陽電池セルの粒界模様と欠陥とを画像により判別することが困難であるという問題があった。
【０００６】
また、レーザ光を用いた検査方法では、太陽電池の製造工程におけるインラインでの要求事項である高速処理に対応して検査速度を上げると、検査精度が低下するという課題が存在した。また、レーザ光を用いた検査装置は、装置自体の価格も高額であった。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑み、安価で簡易に欠陥を判定することができる太陽電池の検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の太陽電池セルが直列に接続された太陽電池の検査装置は、
前記太陽電池に光を照射する点光源が複数配置された光源と、
前記太陽電池のうち、検査対象の前記太陽電池セルに対応する前記点光源を選択的に消灯し、検査対象以外の前記太陽電池セルに対応する前記点光源を選択的に点灯するように、前記光源を制御する光源制御回路と、
前記太陽電池から出力された電流が所定の閾値を超える場合に、前記検査対象の前記太陽電池セルは欠陥を有すると判定する判定装置と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の太陽電池セルが直列に接続された太陽電池の検査方法は、
前記太陽電池に光を照射する点光源が複数配置された光源と、
前記太陽電池のうち、検査対象の前記太陽電池セルと検査対象以外の前記太陽電池セルとに応じて、対応する前記点光源の点灯、消灯を選択的に制御する光源制御回路と、
前記太陽電池から出力された電流に基づいて、前記太陽電池セルの欠陥の有無を判定する判定装置とを備える検査装置を用いて、
前記光源制御回路により、検査対象の前記太陽電池セルに対応する前記点光源を選択的に消灯し、検査対象以外の前記太陽電池セルに対応する前記点光源を選択的に点灯し、
前記判定装置により、前記太陽電池から出力された電流が所定の閾値を超える場合に、前記検査対象の前記太陽電池セルは欠陥を有すると判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の太陽電池の検査装置及び検査方法によれば、光源を移動させる複雑な機構を必要とせず点光源を選択的に点灯する簡易な制御により欠陥の検出が可能であり、検査装置の構成が簡易化され、検査に要する時間も削減され、欠陥検出のためにクラック等の高解像度の画像を再現する必要性が排除され、検査に要するコスト及び時間を低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１による太陽電池の検査装置の全体の概略構成を示した斜視図及びブロック図である。
【図２】同実施の形態１による太陽電池の検査装置が有する表示器に表示される検査結果の一例を示した説明図である。
【図３】本発明の実施の形態２による太陽電池の検査装置の全体の概略構成を示した斜視図及びブロック図である。
【図４】アモルファス太陽電池及び結晶系太陽電池の波長に対する分光感度の特性、ＬＥＤの波長に対する輝度の特性を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
（１）実施の形態１
図１に、本発明の実施の形態１による太陽電池の検査装置の全体の概略構成を示す。
【００１４】
この検査装置は、光源１０１、光源制御回路１０２、載置台１０３、電流／電圧変換抵抗１０４、増幅器１０５、Ａ／Ｄ変換器１０６、データ処理装置１０７、表示器１０８を備えている。
【００１５】
載置台１０３は、太陽電池Ｓを載置するものであり、検査対象の太陽電池Ｓが受光面を下に向けて載置される。載置台１０３は、ガラス等、透明な材料により形成されていることが好ましい。尚、太陽電池Ｓは、以降、太陽電池セルが直列に接続されたストリングを含むモジュールを指すものとする。
【００１６】
光源１０１は載置台１０３の下面に配置され、後述するように点光源を複数備え、載置台１０３に載置された太陽電池Ｓに向けて光を照射するものである。
【００１７】
光源制御回路１０２は、光源１０１におけるそれぞれの点光源の点灯、消灯を選択的に制御するものである。
【００１８】
太陽電池Ｓにおける図示されていない信号出力用の電極と、コンタクトプローブ１０９ａ、１０９ｂとが接続される。
【００１９】
電流／電圧変換抵抗１０４は、その両端がコンタクトプローブ１０９ａ、１０９ｂの間に接続されており、太陽電池Ｓの電極から出力された電流を電圧に変換するものである。
【００２０】
増幅器１０５は、二つの入力端子が電流／電圧変換抵抗１０４の両端にそれぞれ接続されており、電流／電圧変換抵抗１０４により変換された電圧を増幅して電圧を出力するものである。
【００２１】
Ａ／Ｄ変換器１０６は、増幅器１０５で増幅した電圧をデジタルデータに変換するものである。
【００２２】
データ処理装置１０７は、与えられたデジタルデータを用いて、太陽電池の欠陥の有無を判定した検査結果を生成し、さらに画像表示に必要な処理を行って出力するものである。
【００２３】
表示器１０８は、データ処理装置１０７からの出力を与えられて、検査結果の画像表示を行うものである。
【００２４】
このような構成を備えた検査装置を用いて、太陽電池の欠陥を検査する方法について説明する。
【００２５】
載置台１０３上に、検査対象としての太陽電池Ｓが受光面を下方に向けて載置されている。この状態で、載置台１０３の下面に配置された光源１から太陽電池Ｓへ向けて光が照射される。尚、光源１０１はＬＥＤ等の点光源１０１ａ、１０１ｂ、…が複数配列され、太陽電池Ｓの全体を網羅するよう載置台１０３の下方に配置されている。また、光源１０１は載置台１０３と一体化された構造を有するものであってもよい。
【００２６】
この状態で、光源制御回路１０２により、太陽電池Ｓにおける検査対象の太陽電池セルの真下に位置する複数の光源が全て同時に消灯する。図１では、検査対象となっている1番目の太陽電池セル１の真下に位置する例えば４個の光源１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄが消灯状態となる。さらに、検査対象以外の太陽電池セル２、３、４、…のそれぞれの真下に配置された光源は、全て点灯状態となる。
【００２７】
この状態で、太陽電池Ｓの信号出力用の電極から出力された電流が、コンタクトプローブ１０９ａ、１０９ｂを介して流れ、電流／電圧変換抵抗１０４により電圧に変換され、増幅器１０５により増幅される。増幅器１０５から出力された電圧がＡＤ変換器１０６によりデジタルデータに変換される。
【００２８】
ＡＤ変換器１０６から出力されたデジタルデータがデータ処理装置１０７に与えられ、太陽電池Ｓの欠陥の有無が判定され、表示器１０８において検査結果が画像表示される。
【００２９】
ここで、個々の太陽電池セルは、直列に接続された電流源及びダイオードと、この電流源及びダイオードに対して並列に接続された並列抵抗（Ｒｓｈ）と、電流源及びダイオードに対して直列に接続された直列抵抗とを有する等化回路で表現することができる。
【００３０】
このような太陽電池セルが複数個直列に接続されたストリングにおいて、検査対象以外の太陽電池セルには光が照射されて発電電流が発生する。しかし、検査対象の太陽電池セルには光が照射されないため、発電電流は発生しない。検査対象の太陽電池セルが良好である場合、並列抵抗（Ｒｓｈ）は十分な大きさを有している。よって、検査対象の太陽電池セルの並列抵抗（Ｒｓｈ）を迂回して、検査対象以外の太陽電池セルの発電電流が流れることがないため、太陽電池Ｓ全体からは電流が殆ど流れない。この結果、電流／電圧変換抵抗１０４において電流は殆ど検出されない。
【００３１】
これに対し、検査対象の太陽電池セルに欠陥がある場合、並列抵抗（Ｒｓｈ）の抵抗値が小さい。このため、この並列抵抗（Ｒｓｈ）を経由して、検査対象以外の太陽電池セルの発電電流が流れる。これにより、電流／電圧変換抵抗１０４において電流が検出される。
【００３２】
従って、電流／電圧変換抵抗１０４に流れる電流の大きさに基づいて並列抵抗（Ｒｓｈ）の値を簡易的に評価し、太陽電池Ｓの欠陥を判定することができる。
【００３３】
１番目の太陽電池セル１の検査が完了した後、２番目の太陽電池セル１が検査対象となる。光源制御回路１０２により、２番目の太陽電池セル２の真下に配置された光源のみが消灯され、他の全ての光源が点灯される。３番目以降の残りの太陽電池セルに対して、同様な手順で検査が行われていく。
【００３４】
こうして、太陽電池Ｓの全ての太陽電池セルの検査が完了するまで、同様の処理が行われていき、各太陽電池セルの欠陥の有無の判定結果が画像表示される。
【００３５】
図２に、表示器１０８に表示される検査結果の一例を示す。１番目から９番目まで９個の太陽電池セル１、２、…、９が配置された太陽電池セルＳにおいて、それぞれの太陽電池セルを検査対象としたときに検出された電流値の測定結果を図２（ｂ）に示し、この場合に得られた画像表示を図２（ａ）に示す。
【００３６】
１番目から９番目までの太陽電池セル１〜９のうち、２番目、６番目、８番目の太陽電池セル２、６、８を検査対象としたときに検出された電流値が、図２（ｂ）に示されたように欠陥の有無を判定する閾値電流値Ithより大きく、欠陥があると判定される。このような欠陥のある太陽電池セルは、図２（ａ）に示されたように白く画像表示される。
【００３７】
図２（ａ）に示された画像表示においてハッチングが施された他の太陽電池セル１、３、４、５、７、９は、いずれも検査対象となったときに検出された電流値が、図２（ｂ）に示されたように閾値電流値Ithより小さく欠陥が無いと判定される。このように欠陥の無い太陽電池セルは、欠陥のある太陽電池セルより相対的に黒く画像表示される。
【００３８】
本実施の形態１によれば、光源を移動させる複雑な機構を用いることなく、それぞれの点光源の点灯、消灯を選択的に制御するという簡易な制御のみで太陽電池の検査が可能であるため、検査装置の構成が簡易化される。また、太陽電池セルの欠陥の有無の判定のためにクラック等の詳細な画像を作成する必要性が排除され、検査に要するコスト及び時間を低減することが可能である。
【００３９】
（２）実施の形態２
本発明の実施の形態２による太陽電池の検査装置及び検査方法について、その構成を示した図３を用いて説明する。
【００４０】
本実施の形態２では、光源１において、それぞれの点光源２０１ａが、少なくとも２種類の異なる波長を有する点光源が組み合わされて配置された構成を有する。ここでは、第１の波長を有する複数の点光源２０１ａ１と、第１の波長と異なる第２の波長を有するハッチングが施された複数の点光源２０１ａ２とが配置されている。
【００４１】
そして、１個の太陽電池セルに対応する一つの区画内に、少なくとも２種類の異なる波長を有する点光源、ここでは第１の波長を有する点光源２０１ａ１と、第２の波長を有する点光源２０１ａ２が配置されている。
【００４２】
そして光源制御回路２０２により、いずれかの波長を有する点光源が選択され点灯する。ここでは、例えば第１の波長、第２の波長のうち第１の波長が選択されたときは点光源２０１ａ１のみが点灯し、他の点光源２０１ａ２は消灯する。
【００４３】
上記実施の形態１における載置台１０３、電流／電圧変換抵抗１０４、増幅器１０５、Ａ／Ｄ変換器１０６、データ処理装置１０７、表示器１０８、コンタクトプローブ１０９ａ、１０９ｂに関する構成は、本実施の形態２においても同様に用いられ、同様に電流／電圧変換抵抗１０４に流れる電流が検出され、太陽電池Ｓの欠陥が検査される。
【００４４】
図４に、太陽電池の特性とこれに対応する光源の波長との関係を示す。
【００４５】
太陽電池の波長に対する分光感度は、図４（ａ）に示されたように、例えばアモルファス太陽電池、結晶系太陽電池等のように種類により異なる。
【００４６】
そこで、それぞれの太陽電池で高い分光感度が得られる波長の光源を選択する。ここでは、アモルファス太陽電池の検査を行う場合は、図４（ｂ）に示されたように、アモルファス太陽電池で高い分光感度が得られる波長Ａを有する光源を選択して点灯し、他の波長を有する光源は消灯する。結晶系太陽電池の検査を行う場合は、結晶系太陽電池で高い分光感度が得られる波長Ｂを有する光源を選択して点灯し、他の波長を有する光源は消灯する。
【００４７】
このように本実施の形態２によれば、検査対象の太陽電池の分光感度に対応した波長を有する光源を選択的に用いることで、特性に応じた適切な検査を行うことができる。
【００４８】
本発明の幾つかの実施の形態について説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の技術的範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の技術的範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００４９】
例えば、上記実施の形態１、２では点光源としてＬＥＤが用いられている。しかし、点光源はＬＥＤには限定されない。但し、点光源に用いる光源は、検査対象以外の太陽電池セルに選択的に光を照射し、検査対象セルには殆ど光が照射されないようにすることで、検査対象セルの非発電状態を良好に保ち、並列抵抗（Ｒｓｈ）に流れる電流の測定精度を高めることができることが望ましい。
【００５０】
また、上記実施の形態２では、波長の異なる光を照射する点光源として２種類設けられている。しかし、それぞれに波長が異なる３種類以上の点光源を、各々の太陽電池セルに対応して配置してもよい。この場合も実施の形態２と同様に、光源制御回路によりそれぞれの点光源の点灯、消灯を選択的に制御する。
【００５１】
さらに、光源制御回路において検査対象以外の太陽電池セルに光を照射する照度は、検査対象以外の太陽電池セルにおいて発生した電圧によって検査対象の太陽電池セルに印加される逆バイアス電圧が、検査対象の太陽電池セルを破壊しない程度に制御されることが望ましい。
【００５２】
尚、上記実施の形態２では、太陽電池の種類として、アモルファス太陽電池、結晶系太陽電池を例として挙げている。しかし、本発明はこれらの太陽電池には限定されず、さらに化合物太陽電池等、あらゆる種類の太陽電池に対して適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１０１、２０１  光源
１０２、２０２  光源制御回路
１０３  載置台
１０４  電流／電圧変換抵抗
１０５  増幅器
１０６  Ａ／Ｄ変換器
１０７  データ処理装置
１０８  表示器
１０９ａ、１０９ｂ  コンタクトプローブ
【図１】
2013122998.tif 000003
【図２】
2013122998.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013122998.tif 000006