(57)【要約】シリコン半導体を主用部材とする太陽電池の性能評価を行う太陽電池の評価方法であって、上記太陽電池を構成する太陽電池素子に対して、順方向に直流電流を導入させる電流導入工程と、上記電流導入工程によって、上記太陽電池素子から生じる光の発光特性を検出する発光検出工程と、を含む方法によれば、大型の設備を要することなく、簡便かつ正確に太陽電池の光電変換性能について評価することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池の性能評価を行う太陽電池の評価方法であって、
上記太陽電池を構成する太陽電池素子に対して、順方向に直流電流を導入する電流導入工程と、
上記電流導入工程によって、上記太陽電池素子から生じる光の発光特性を検出する発光検出工程と、を含み、
上記太陽電池素子は、シリコン半導体を主要部材として構成されるものであることを特徴とする太陽電池の評価方法。
【請求項２】
さらに、上記発光検出工程において検出した発光特性のうち発光強度の強弱を指標として、発光強度が所定の値より大きい場合には評価を良好と判定し、発光強度が所定の値より小さい場合には評価を不良と判定する判定工程を含むことを特徴する請求項１に記載の太陽電池の評価方法。
【請求項３】
さらに、上記発光検出工程において検出した発光特性のうち発光強度に基づいて、少数キャリアの拡散長を算出し、当該拡散長を指標として、太陽電池の性能を判定する判定工程を含むことを特徴する請求項１に記載の太陽電池の評価方法。
【請求項４】
上記電流導入工程において導入する電流強度は、上記太陽電子素子の作動電流と略同じ強度であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池の評価方法。
【請求項５】
上記電流導入工程において導入する電流強度を変化させ、かつ、
上記発光検出工程において、上記電流導入工程における電流強度の変化に応じて、上記太陽電池素子から生じる光の発光特性の変化を検出するとともに、
さらに上記電流強度の変化および発光特性の変化に基づいて、上記太陽電池素子のダイオード因子を算出する工程を有することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の評価方法。
【請求項６】
上記シリコン半導体は、単結晶、多結晶、またはアモルファスのシリコン半導体であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池の評価方法。
【請求項７】
上記発光検出工程にて検出する光の波長が、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍの領域の光であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の太陽電池の評価方法。
【請求項８】
太陽電池の光電変換性能についての評価を行う太陽電池の評価装置であって、
上記太陽電池を構成する太陽電池素子に対して、順方向に直流電流を導入させる電流導入手段と、
上記電流導入手段により電流が導入されることによって、上記太陽電池素子から生じる光の発光特性を検出する発光検出手段と、を備え、
上記太陽電池素子は、シリコン半導体を主要部材として構成されるものであることを特徴とする太陽電池の評価装置。
【請求項９】
さらに、上記発光検出手段によって検出された発光特性のうち、発光強度の強弱を指標として、発光強度が所定の値より大きい場合には評価を良好と判定し、発光強度が所定の値より小さい場合には評価を不良と判定する判定手段を備えることを特徴する請求項８に記載の太陽電池の評価装置。
【請求項１０】
さらに、上記発光検出手段によって検出した発光特性のうち、発光強度に基づいて、少数キャリアの拡散長を算出し、当該拡散長を指標として、太陽電池の性能を判定する判定手段を備えることを特徴する請求項８に記載の太陽電池の評価装置。
【請求項１１】
上記電流導入手段は、導入する電流強度を変化させるものであり、かつ、
上記発光検出手段は、上記電流導入手段における電流強度の変化に応じて、上記太陽電池素子から生じる光の発光特性の変化を検出するものであるとともに、
さらに、上記電流強度の変化および発光特性の変化に基づいて、上記太陽電池素子のダイオード因子を算出する算出手段を有することを特徴とする請求項８に記載の太陽電池の評価装置。
【請求項１２】
請求項８〜１１のいずれか１項に記載の太陽電池の評価装置が、構造物に設置されている太陽電池の評価を実行する工程と、
判定装置が、上記太陽電池の評価の結果に基づき、上記太陽電池において、所定の値より性能が低下している太陽電池素子が存在するか否かを判定する工程と、
交換指示装置が、上記所定の値より性能が低下している太陽電池素子の交換を、通信ネットワークを介して、太陽電池素子の交換事業者に対して指示する工程と、を含むことを特徴とする太陽電池のメンテナンス方法。
【請求項１３】
請求項８〜１１のいずれか１項に記載の太陽電池の評価装置と、
上記評価装置の評価結果に基づき、構造物に設置されている太陽電池において、所定の値より性能が低下している太陽電池素子が存在するか否かを判定する判定装置と、
上記所定の値より性能が低下している太陽電池素子の交換を、通信ネットワークを介して、太陽電池素子の交換事業者に対して指示する交換指示装置と、を備えることを特徴とする太陽電池のメンテナンスシステム。
【請求項１４】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の太陽電池の評価方法を一工程として含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、大型の検査機器等を用いることなく、簡便かつ正確に太陽電池の光電変換性能についての評価を行うための太陽電池の評価方法及び評価装置並びにその利用に関し、特に、太陽電池（例えば、太陽電池モジュール又は太陽電池パネル、もしくは太陽電池素子そのもの）を構成する太陽電池素子に電流を導通させ、その際に生じる発光特性を解析することによって簡便かつ正確に太陽電池の光電変換性能についての評価を行うための太陽電池の評価方法及び評価装置並びにその利用に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  地球環境を保全するために太陽エネルギーの利用が進み、一般のビルや家庭の屋根や壁にも太陽電池を複数接続した太陽電池素子からなる太陽電池モジュールの敷設が進みつつある。しかしながら、Ｓｉ（シリコン）等からなる太陽電池は、高コストのために思うように普及できていない。【０００３】  太陽電池が高コストである原因の一つに、太陽電池モジュールに対して太陽光を照射した際の出力特性の検査工程、すなわち太陽電池モジュールの品質を評価する工程の存在が挙げられる。この太陽電池モジュールの出力特性を評価する工程は、太陽電池モジュー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重要な測定項目である。【０００４】  一般的に、太陽電池へ直接太陽光を照射して太陽電池モジュールの出力特性の評価することは、天候により強度が変動する等の理由により、困難である。このため、通常、太陽電池モジュールの出力特性の評価工程においては、実際の太陽光の替わりに、主にＸｅ（キセノン）ランプやハロゲンランプを使用した光源、いわゆるソーラシミュレータが太陽電池の出力特性評価用の光源として用いられている（例えば、特許文献１参照）。また、上述したＸｅランプやハロゲンランプ以外の光源として、ＬＥＤを用いて太陽電池を評価する方法も開発されている（例えば、特許文献２参照）。【０００５】  また、上記ソーラシミュレータ以外で太陽電池の性能を評価する方法として、電子線やレーザビームを用い、誘起される電流や電圧を測定し少数キャリア拡散長ならびに欠陥（粒界粒内）を解析する方法、いわゆるＥＢＩＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）やＬＢＩＣ（Ｌａｓｅｒ  Ｂｅａｍ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）が広く用いられている。【０００６】  上述したＥＢＩＣやＬＢＩＣによれば、太陽電池の局所的な電気的活性度や少数キャリアの拡散長を測定・評価することができる。そして、その結果を用いることにより、太陽電池の変換効率や品質を評価することができる（非特許文献１参照）。【０００７】  さらに、太陽電池はｐｎ接合を有し発光ダイオード（ＬＥＤ）とほぼ同様の構造であることから、ＬＥＤに一般的に用いられるガリウムヒ素系単結晶半導体からなる太陽電池素子（ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ）が開発されている。そして、このようなガリウムヒ素系単結晶半導体からなる太陽電池素子に対して、順方向にバイアスすることでエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）を生じさせ、そのＥＬを観察することにより、電流密度分布の不均一から生じるＥＬ強度面内不均一性の評価、及びｐｎ接合をリークさせる欠陥の評価を行う技術が報告されている（例えば、非特許文献２、３）。
〔特許文献１〕
特開２００２−４８７０４号公報（公開日：平成１４（２００２）年２月１５日）
〔特許文献２〕
特開２００４−２８１７０６号公報（公開日：平成１６（２００４）年１０月７日）
〔非特許文献１〕
Ｎ．Ｓａｋｉｔａｎｉ，ｅｔ  ａｌ．，“Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  ａｔ  Ｇｒａｉｎ  Ｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ  ｉｎ  Ｐｏｌｙ−Ｓｉ  Ｓｏｌａｒ  Ｃｅｌｌｓ  ｗｉｔｈ  Ｌａｓｅｒ  Ｂｅａｍ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｃｕｒｒｅｎｔ”Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｐｈｅｎｏｍｅｎａ  Ｖｏｌ．９３（２００３），ｐｐ．３５１−３５４
〔非特許文献２〕
Ｔａｔｓｕｙａ  Ｔａｋａｍｏｔｏ，ｅｔ  ａｌ．，“ＳＴＵＤＹ  ＯＮ  ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥ  ＵＮＩＦＯＲＭＩＴＹ  ＯＦ  ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ  ＴＡＮＤＥＭ  ＳＯＬＡＲ  ＣＥＬＬＳ  ＢＹ  ＵＳＩＮＧ  ＰＨＯＴＬＵＭＩＮＥＳＣＥＮＣＥ  ＡＮＤ  ＥＬＥＣＴＲＯＬＵＭＩＮＥＳＣＥＮＣＥ  ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ”，ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ  ａｔ  ｔｈｅ  １４ｔｈ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ  Ｓｏｌａｒ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，３０  Ｊｕｎｅ−４  Ｊｕｌｙ，１９９７  ｉｎ  Ｂａｒｃｅｌｏｎａ，Ｓｐａｉｎ
〔非特許文献３〕
高本達也著、博士（工学）学位論文、「ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓタンデム構造太陽電池の高効率化とその物性に関する研究」、豊田工業大学大学院工学研究科  １９９９年１月提出
しかしながら、上述したソーラシミュレータやＥＢＩＣ、ＬＢＩＣの装置は、大がかりの装置が必要であるため、高額の設備投資が必要となる。また、装置を稼動して行う実際の評価方法も複雑であるという問題がある。すなわち、太陽電池素子の性能を評価・測定する測定器自体が高額であること、及び測定に時間がかかること等の理由から、太陽電池の製造コストのうちの評価に要するコストが低下しないという問題がある。【０００８】  また、ソーラシミュレータを用いて、太陽電池の出荷検査する場合、太陽電池モジュール全体の出力電流・出力電圧を測定することになる。この場合、太陽電池モジュール全体の光電変換効率について検査することになり、モジュールのどの位置の太陽電池素子の変換効率が悪いのかを詳細に解析できない。【０００９】  さらに、ＥＢＩＣやＬＢＩＣの装置では、例えば、電子線を照射するために電子顕微鏡が、レーザビームを照射するために多波長光源が必要であるという設備上の制限も多く、容易に太陽電池モジュールの評価方法を実施できないという問題がある。【００１０】  また、ＥＬ法を用いることにより、ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓの単結晶からなる太陽電池素子について、ＥＬ強度面内不均一性の評価及びｐｎ接合をリークさせる欠陥の評価を行う技術は開発されているが、太陽電子素子として現在最も汎用されているシリコン系材料を用いた太陽電池素子についての性能評価の技術は、未だ開発されていない。【００１１】  そもそもＩｎＧａＰ／ＧａＡｓは、もともとＬＥＤ材料として汎用されているものであり、順方向にバイアスすることにより容易に発光することは周知の事実であるから、ＥＬ法を用いて性能評価を行うという発想は比較的得やすい。しかしながら、シリコン半導体は、間接遷移でありながら特殊な条件下（低温下、高電界印加下など）では、発光遷移（ホットキャリアなどによる）や制動輻射による発光が観測され、物性や機能評価には使用されていることがわずかに報告されているのみであり、シリコン半導体が上記特殊条件以外の通常条件では発光するという事実は一切報告されていない。それゆえ、シリコン半導体は、ＬＥＤ等の発光材料として用いられていない。【００１２】  このように、シリコン半導体の発光特性は十分とは言えず、明らかにＧａＡｓとその性質が異なるため、シリコン半導体からなる太陽電池素子の性能評価に関して、ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓにおける知見をそのまま用いることはできない。【００１３】  また、上記非特許文献２、３に開示されているＩｎＧａＰ／ＧａＡｓに関する知見は、ガリウムヒ素系半導体の単結晶からなる太陽電池素子についてのものである。ここで、単結晶の半導体では通常電子物性に面内分布がなく、一様に素子を形成できるため、評価はそれほど困難ではない。しかし、多結晶の半導体を用いる場合、面内分布が生じるため、素子性能が大きく左右され、単結晶に比べてより精密な評価が必要となる。【００１４】  したがって、大がかりな設備を要することなく、簡便かつ正確に太陽電池モジュールの光電変換性能について評価することができる太陽電池の評価方法及び評価装置並びにその利用の開発が強く求められていた。特に、シリコン多結晶太陽電池は実用化が急展開してお���、その高性能化に資する太陽電池の評価方法等の開発が急務となっている。
【発明の開示】
【００１５】  本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、大型の設備を要することなく、簡便かつ正確に太陽電池モジュールの光電変換性能について評価することができる太陽電池の評価方法及び評価装置並びにその利用を提供することにある。
【００１６】  本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、単結晶及び／又は多結晶の半導体シリコンに対して、順方向電流を注入したところ、室温下の通常のキャリア注入条件においてもルミネセンスが観測されることを見出し、かつ、その発光強度が光電変換性能に大きな影響を及ぼす少数キャリアの拡散長の分布と１：１で対応しているという新事実を実験的に確認し、本願発明を完成させるに至った。本発明は、かかる新規知見に基づいて完成されたものであり、以下の発明を包含する。
（１）太陽電池の性能評価を行う太陽電池の評価方法であって、上記太陽電池を構成する太陽電池素子に対して、順方向に直流電流を導入する電流導入工程と、上記電流導入工程によって、上記太陽電池素子から生じる光の発光特性を検出する発光検出工程と、を含み、上記太陽電池素子は、シリコン半導体を主要部材として構成されるものである太陽電池の評価方法。
（２）さらに、上記発光検出工程において検出した発光特性のうち発光強度の強弱を指標として、発光強度が所定の値より大きい場合には評価を良好と判定し、発光強度が所定の値より小さい場合には評価を不良と判定する判定工程を含む（１）に記載の太陽電池の評価方法。
（３）さらに、上記発光検出工程において検出した発光特性のうち発光強度に基づいて、少数キャリアの拡散長を算出し、当該拡散長を指標として、太陽電池の性能を判定する判定工程を含む（１）に記載の太陽電池の評価方法。
（４）上記電流導入工程において導入する電流強度は、上記太陽電子素子の作動電流と略同じ強度である（１）〜（３）のいずれかに記載の太陽電池の評価方法。
（５）上記電流導入工程において導入する電流強度を変化させ、かつ、上記発光検出工程において、上記電流導入工程における電流強度の変化に応じて、上記太陽電池素子から生じる光の発光特性の変化を検出するとともに、さらに上記電流強度の変化および発光特性の変化に基づいて、上記太陽電池素子のダイオード因子を算出する工程を有する（１）に記載の太陽電池の評価方法。
（６）上記シリコン半導体は、単結晶、多結晶、またはアモルファスのシリコン半導体である（１）〜（５）のいずれかに記載の太陽電池の評価方法。
（７）上記発光検出工程にて検出する光の波長が、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍの領域の光である（１）〜（６）のいずれかに記載の太陽電池の評価方法。
（８）太陽電池の光電変換性能についての評価を行う太陽電池の評価装置であって、上記太陽電池を構成する太陽電池素子に対して、順方向に直流電流を導入させる電流導入手段と、上記電流導入手段により電流が導入されることによって、上記太陽電池素子から生じる光の発光特性を検出する発光検出手段と、を備え、上記太陽電池素子は、シリコン半導体を主要部材として構成されるものである太陽電池の評価装置。
（９）さらに、上記発光検出手段によって検出された発光特性のうち、発光強度の強弱を指標として、発光強度が所定の値より大きい場合には評価を良好と判定し、発光強度が所定の値より小さい場合には評価を不良と判定する判定手段を備える（８）に記載の太陽電池の評価装置。
（１０）さらに、上記発光検出手段によって検出した発光特性のうち、発光強度に基づいて、少数キャリアの拡散長を算出し、当該拡散長を指標として、太陽電池の性能を判定する判定手段を備える（８）に記載の太陽電池の評価装置。
（１１）上記電流導入手段は、導入する電流強度を変化させるものであり、かつ、上記発光検出手段は、上記電流導入手段における電流強度の変化に応じて、上記太陽電池素子から生じる光の発光特性の変化を検出するものであるとともに、さらに、上記電流強度の変化および発光特性の変化に基づいて、上記太陽電池素子のダイオード因子を算出する算出手段を有する（８）に記載の太陽電池の評価装置。
（１２）上記（８）〜（１１）のいずれかに記載の太陽電池の評価装置が、構造物に設置されている太陽電池の評価を実行する工程と、判定装置が、上記太陽電池の評価の結果に基づき、上記太陽電池において、所定の値より性能が低下している太陽電池素子が存在するか否かを判定する工程と、交換指示装置が、上記所定の値より性能が低下している太陽電池素子の交換を、通信ネットワークを介して、太陽電池素子の交換事業者に対して指示する工程と、を含む太陽電池のメンテナンス方法。
（１３）上記（８）〜（１１）のいずれかに記載の太陽電池の評価装置と、上記評価装置の評価結果に基づき、構造物に設置されている太陽電池において、所定の値より性能が低下している太陽電池素子が存在するか否かを判定する判定装置と、上記所定の値より性能が低下している太陽電池素子の交換を、通信ネットワークを介して、太陽電池素子の交換事業者に対して指示する交換指示装置と、を備える太陽電池のメンテナンスシステム。
（１４）上記（１）〜（７）のいずれかに記載の太陽電池の評価方法を一工程として含むことを特徴とする太陽電池の製造方法。
【００１７】  なお、上記太陽電池の評価装置における判定手段の他、メンテナンス方法・メンテナンスシステムの各機能ブロック（例えば、判定装置、交換指示装置）は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記各手段として動作させることにより上記評価装置等をコンピュータにて実現させる制御プログラム、及びそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。
【００１８】  本発明に係る太陽電池の評価方法又は評価装置によれば、順方向電流注入によるエレクトロルミネセンス法を用いているため、従来の太陽電池の評価方法や評価装置に比べて、大がかりな設備を要することなく、簡便かつ正確に太陽電池の光電変換性能について評価することができるという効果を奏する。
【００１９】  さらに、本発明に係る太陽電池の評価方法又は評価装置は、従来の技術に比べて、例えば、（ｉ）走査プローブ（電子線、レーザ）が不要であり、簡便な測定を行い得る、（ｉｉ）大型の設備が不要なため、製品状態（製造工場で完成した状態、又は構造物に設置された状態）で観察・評価を行うことが可能である、等の理由により、構造物に設置されている太陽電池の評価を定期的に行う、メンテナンス方法又はメンテナンスシステムといったビジネスモデルを構築することもできる。かかるメンテナンス方法又はメンテナンスシステムによれば、今までほとんど行われていなかった、構造物に設置済みの太陽電池の定期的なメンテナンスを行うことができる。さらに、性能の低下した太陽電池素子のみを選択して交換することができ、太陽電池モジュール全体を交換する必要がなく、非常に効率的かつ低コストである。
【００２０】  本発明のさらに他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分わかるであろう。また、本発明の利益は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】太陽電池モジュールの基本的な構成及び動作原理について模式的に示す図である。
【図２】太陽電池素子に対して、順方向に電流を導入する様子を模式的に示す図である。
【図３】本実施の形態に係るメンテナンスシステムの一例を模式的に示した機能ブロック図を示す図である。
【図４】本実施の形態に係るメンテナンスシステムのフローの一例を示す図である。
【図５（ａ）】電流を注入した際のＳｉ太陽電池素子の発光の様子を撮影した画像を示す図である。
【図５（ｂ）】電流を注入した際のＳｉ太陽電池素子の少数キャリア（電子）の拡散長を示す図である。
【図６】Ｓｉ太陽電池素子に電流を注入した場合の発光強度（ＥＬ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）と太陽電池モジュールから発せられた光の波長（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）を解析した結果を示す図である。
【図７（ａ）】Ｓｉ太陽電池素子に対して注入する電流の大きさと発光強度の関係を検討した結果を示す図である。
【図７（ｂ）】Ｓｉ太陽電池素子の拡散長と発光強度との関連性を解析した結果を示す図である。
【図８】単結晶のＳｉ太陽電池素子に対して電流を導入した場合の発光の様子をとらえた画像を示す図である。
【図９】単結晶のＳｉ太陽電池素子に対して電流を導入した場合の発光強度を調べた結果を示す図である。
【図１０】本実施の形態に係る太陽電池の評価装置を模式的に示す図である。
【図１１】図７（ｂ）の結果のうち、特に、導入電流の大きさ（Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）が６ｍＡ／ｃｍ２，１３．５ｍＡ／ｃｍ２，１８．７ｍＡ／ｃｍ２の場合について、Ｓｉ太陽電池素子の拡散長と発光強度との関連性を解析した結果を別のグラフとして示す図である。
【図１２】単結晶シリコンおよび多結晶シリコンを用いた太陽電池素子に関して、電流密度を変化させた場合の発光強度（ＥＬ強度）の変化を調べた結果を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】  １０  評価装置
１１  電流導入部（電流導入手段）
１２  発光検出部（発光検出手段）
２０  判定装置（判定装置、判定手段）
３０  交換指示装置
４０  通信ネットワーク
１００  メンテナンスシステム
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】  本発明の一実施形態について以下に詳細に説明する。【００２４】  ＜１．太陽電池の評価方法＞
図１を用いて、太陽電池モジュールの基本的な構成及び動作原理について簡単に説明する。ここでは、説明の便宜のため、シリコン半導体製の太陽電池素子を例に挙げて説明する。なお、本明細書において、文言「太陽電池素子」とは、光導電効果及び／又は光起電力効果によって光を受けて電流を発生させる最小構成単位の意であり、例えば、１０ｃｍ〜１５ｃｍ角のものが挙げられる。また、「太陽電池モジュール」とは、この太陽電池素子が複数連結されて構成されているものいい、例えば、上記太陽電池素子を１０〜５０枚程度連結した、０．５ｍ〜１ｍ角程度のものを挙げることができる。なお、本明細書では「太陽電池モジュール」の中には、モジュールの集合体である「太陽電池パネル」を含む。また、単に「太陽電池」と称した場合は、太陽電池素子，太陽電池モジュール，または太陽電池パネルのいずれか、あるいはその全てを表すものとする。【００２５】  同図に示すように、シリコン半導体からなる太陽電池素子は、ｐ型シリコン層（以下「ｐ層」）の表面に薄いｎ型シリコン層（以下「ｎ層」）が形成されている構成である（なお、ここでは図示しないが、例えば、ｐ＋／ｎ型の太陽電池素子も存在し、同様に本発明を適用することができる）。ここで、Ｌｐはｎ層での少数キャリアである正孔の拡散長、Ｌｎはｐ層での少数キャリアである電子の拡散長、Ｗはｐｎ接合により形成された空乏層幅（電子も正孔も存在せずに、電界が存在する領域）である。拡散長は、簡単には光で生成された少数キャリアが多数キャリアと再結合して消滅せずに移動（拡散）できる距離である。【００２６】  光はｎ層の表面から照射される。このｎ層には多数のドナーが含まれているため、Ｌｐは短くなる。そのため、ｎ層は薄くし、光の吸収はほとんどｐ層で行う。図１の空乏層端からＬｎの範囲内で光により生成された電子・正孔対のうち、少数キャリアの電子は左方向に拡散し、空乏層に達することができる。この電子は、空乏層内の電界でｎ層側に移動し、光電流となる。一方、Ｌｎより離れたところで光により生成された電子・正孔対の電子は、空乏層に達するまでに多数キャリアの正孔と再結合し、熱になるため、光電流に寄与しない。【００２７】  このため、ｐ層の少数キャリアである電子の拡散長が長ければ長いほど、太陽電池素子の深部で生成した電子も電流に寄与することになり、光電変換性能が向上するといえる。このように、太陽電池素子において、少数キャリア（電子）の拡散長と光電変換性能とは密接に関連している。【００２８】  ここで、本発明者は、鋭意研究の結果、シリコン半導体からなる太陽電池素子に対して、電流を順方向に導通させると、ｐ層に少数キャリアの電子を注入することになり、その電子と正孔とがｐ層のなかで再結合することにより発光することを発見した。そして、さらに鋭意検討を重ねた結果、その発光特性のなかでも特に発光強度と少数キャリアの拡散長の分布とが１対１で対応している関係を見出した。したがって、太陽電池素子に電流を導入し発光させ、その発光特性を指標として、当該太陽電池素子の光電変換性能を簡便かつ正確に評価することができるという本願発明を完成させた。【００２９】  すなわち、本発明に係る太陽電池の評価方法��、太陽電池の性能評価を行う太陽電池の評価方法であって、少なくとも、上記太陽電池（例えば、太陽電池モジュール、若しくは太陽電池素子そのもの）を構成する太陽電池素子に対して、順方向に直流電流を導入させる電流導入工程と、上記電流導入工程によって、上記太陽電池素子から生じる光の発光特性を検出する発光検出工程と、を含む方法であればよい。すなわち、上記工程以外の具体的な工程、材料、条件、使用する機器・装置等は特に限定されるものではなく、従来公知の方法等を好適に利用可能である。【００３０】  ここで、本明細書中、文言「性能評価」とは、太陽電池モジュールやその構成部材である太陽電池素子における光導電効果及び／又は光起電力効果についての性能評価の意である。また、上述したように、光電変換性能と少数キャリアの拡散長とは密接に関連しているため、少数キャリアの拡散長の評価を行うこともできる。【００３１】  電流導入工程において、「順方向に直流電流を導入」とは、図２に示すように、いわゆる順方向にバイアスすることであり、太陽電池素子のｐｎ接合のｐ型領域側に正（＋）、ｎ型領域側に負（−）の極性の外部電圧を印加することにより、順方向に直流電流を導入させることになる。【００３２】  本工程において、太陽電池素子に対して電流を導通させるための装置としては、従来公知の電源等を好適に利用することができ、特に限定されるものではないが、例えば、一般的な定電流源を用いることができる。【００３３】  また、発光検出工程では、太陽電池素子からの光の発光特性を検出できる従来公知の光検出手段を用いることができ、その具体的な構成等は特に限定されるものではない。例えば、ＣＣＤカメラ等の従来公知の光検出器を用いることができる。また、発光特性の検出は、大型の光検出器や１次元走査のいわゆるラインスキャナを用いて、１度に太陽電池モジュール全体の発光特性を検出してもよいし、また、小型の光検出器を用いて、太陽電池モジュールの特定の位置の発光特性のみを検出してもよい。すなわち、光の検出工程については、その具体的な方法等は特に限定されるものではなく、従来公知の技術を好適に用いることができる。【００３４】  また、文言「発光特性」とは、発光強度、分光特性（各スペクトラムの発光強度）を含むものである。【００３５】  本発明に係る太陽電池の評価方法によれば、太陽電池素子が直列に複数連結して構成されている太陽電池モジュールの場合、１度の電流導入にて太陽電池モジュール全体の性能評価を行うことができる。すなわち、１度の電流導入を実行すれば、太陽電池モジュールを構成する全太陽電池素子に電流が流通することになるため、全太陽電池素子が発光する。この場合、本発明において、ルミネセンス面内分布の瞬時一括測定を行うことも可能である。具体的には、例えば、ＣＣＤなどによる２次元一括ならびに１次元ラインスキャナによる大面積対応を挙げることができるが、これに限定されるものではない。すなわち、太陽電池モジュール全体の発光特性を大型の光検出手段や１次元走査のラインスキャナにて１度に検出すれば、太陽電池モジュールのどの位置の太陽電池素子の性能が低下しているかを一目瞭然的に判断することができ、極めて簡便に評価��きる。勿論、太陽電池素子１つのみの性能評価を行うことも可能である。【００３６】  さらに、本発明に係る太陽電池の評価方法では、さらに、上記発光検出工程において、検出した発光特性のうち発光強度の強弱を指標として、発光強度が所定の値より大きい場合には評価を良好と判定し、発光強度が所定の値より小さい場合には評価を不良と判定する判定工程を含むことが好ましい。【００３７】  ここで「所定の値」とは、適宜設定可能であり、特に限定されるものではない。例えば、この値より低下した場合、十分な光電変換性能が得られないとするような、いわゆる閾値であってもよいし、また製造工場で生産した良品の太陽電池素子及び／又は不良品の太陽電池素子における発光特性の平均値を予め測定しておき、この値を所定の値としてもよい。【００３８】  また、本判定工程では、例えば、発光強度を数値化して所定の値と比較してもよいし、発光特性を検出する光検出器としてＣＣＤカメラのような発光特性をそのままデジタル処理する機器を使用した場合、測定した発光強度をデジタル信号化して、予めデジタル化してある所定の値と比較してもよい。すなわち、本判定工程は、測定した発光特性と予め設定してある基準値とを比較して判定する工程であればよく、その具体的な方法としては従来公知の技術を好適に用いることができる。【００３９】  上記のように、判定工程を含むことにより、簡便かつ正確に性能・品質の良し悪しを判定することができる。【００４０】  さらに、本太陽電池の評価方法では、上記発光検出工程において検出した発光特性のうち発光強度に基づいて、少数キャリアの拡散長を算出し、当該拡散長を指標として、太陽電池モジュールの性能を判定する判定工程を含んでいてもよい。具体的には、後述する実施例の図７（ｂ）や図１１に示すように、小数キャリアの拡散長と発光特定（例えば、発光強度）とは、相関関係がある。そして、上述したように、少数キャリアの拡散長と太陽電池素子の性能とは密接に関連している。【００４１】  このため、発光特性から少数キャリアの拡散長を算出し、その結果に基づいて太陽電池素子の性能を評価することができる。少数キャリアの拡散長を算出する具体的な手法としては、例えば、後述の図７（ｂ）や図１１に示すように、発光特性と少数キャリアの拡散長とをプロットした図からアナログ的な計算により算出することができる。なお、少数キャリアの拡散長の値の判断基準として、素子の構造に左右され、明確に定めることはできないが、長ければ長いほど好ましい。【００４２】  また、上記太陽電池の評価方法によって評価対象の太陽電池素子としては、従来公知の半導体材料を主要構成成分とする太陽電池素子であればよく、特に限定されるものではないが、好適にはシリコン半導体を主要部材として構成されているものが好ましい。本明細書において「主要部材として構成されているもの」とは、シリコン半導体を主要な構成部材として備えていれば、その他にどのような部材、部品が設けられていてもよいという意である。【００４３】  シリコン半導体は間接遷移でありながら特殊な条件下（低温下、高電界印加下など）では、発光遷移（ホットキャリアなどによる）や制動輻射による発光が観測され、物性���機能評価には使用されてきており、例えば、Ｓｉ集積回路の製品評価用の装置は市販されている（浜松ホトニクスなどが販売）。しかしながら、シリコン半導体は間接遷移であるため、もともとエレクトロルミネッセンスに適したものではなく、通常条件（上述した特殊な条件以外の条件）では、これまで発光することはほとんど報告されておらず、それゆえ、ＬＥＤ用としても用いられていない。【００４４】  この点が、上述したＧａＡｓと大きく異なる点である。すなわち、ＧａＡｓは、ＬＥＤ用の使用に好適な材料であって、もともとエレクトロルミネッセンスを生じやすいものである。つまり、ＧａＡｓとシリコン半導体とは、明らかにその性質を異にするものである。したがって、ＧａＡｓの知見をそのままシリコン半導体に用いることはたとい当業者であってもできないことである。【００４５】  にもかかわらず、本発明者は、鋭意研究を行った結果、通常条件では発光することがほとんど報告されていないシリコン半導体からなる太陽電池素子が順方向に電流を導入することにより発光し、その発光強度と少数キャリアの拡散長とが密接に対応していることを見出した。この知見は、科学的発見として賞賛されるとともに、この知見から生ずる発明は産業上利用可能な発明であり、十分に特許性を満足するものである。【００４６】  上記太陽電池素子に用いられるシリコン半導体は、単結晶、多結晶、またはアモルファスのシリコン半導体であることが好ましい。なかでも特に、多結晶のシリコン半導体を主要構成部材として備える太陽電池素子であることが好ましい。多結晶のシリコン半導体を主要構成部材として用いて太陽電池素子を作製した場合、均一な面内分布を得ることが困難であるため、本発明に係る評価方法を用いた品質評価・性能チェックが非常に重要なものとなる。【００４７】  また、後述する実施例に示すように、単結晶及び／又は多結晶のシリコン半導体を主要構成部材とする太陽電池素子に、順方向に電流を導入させると、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍの波長領域の光を強く発する。したがって、本発明に係る太陽電池の評価方法では、上記発光検出工程にて検出する光の波長として、特に、１０００ｎｍ〜１３００ｎｍの領域の光を感度よく検出することにより、シリコン半導体製の太陽電池素子の性能評価を一層正確に行うことができる。【００４８】  また、上記電流導入工程において、導入する電流強度は、上記太陽電子素子の作動電流と略同じ強度であることが好ましい。ここで「太陽電池素子の作動電流」とは、評価対象の太陽電池素子に太陽光を照射した際に、実際に光電変換により発生する電流のことの意である。例えば、シリコン半導体製の太陽電池素子だと５〜４０ｍＡ／ｃｍ２であるが、この値に限定されるものではなく、各種太陽電子素子の材料・組成に応じて、適宜変更可能であることはいうまでもない。なお、上記数値範囲外であっても本発明の作用効果を奏することができる合理的な数値範囲は本発明の技術的範囲に含まれる。【００４９】  このように、実動作条件下での評価を行うことによって、より一層正確に性能の評価が可能となる。【００５０】  なお、本発明に係る太陽電池の評価方法では、太陽電池モジュールが多数の太陽電池素子が直��に連結されて構成されている場合を想定して説明しているが、仮に、太陽電池モジュールが多数の太陽電池素子が並列に連結されて構成されている場合であっても、太陽電池素子が直列にて連結されている領域ごとに評価を行うことが可能である。【００５１】  また、本発明において、太陽電池素子に順方向電流を注入した後、ルミネセンス強度をＣＣＤカメラなどで直接測光観察する他、例えば、バンドパスフィルタ等を用いて分光分布測定や分光器による詳細スペクトラム測定を行い、これらの結果を併せて解析することも可能である。特に、多波長分光感度による拡散長の絶対測定結果と併せると絶対値の分布解析も可能となる。なお、この場合でも、本発明は従来のものとは異なり、プローブ光を用いないのが特長である。【００５２】  以上のように、本発明に係る太陽電池の評価方法によれば、従来の太陽電池の評価方法に比べて、大がかりな設備を要することなく、簡便かつ正確に太陽電池素子の光電変換性能について評価することができる。具体的には、本発明に係る太陽電池の評価方法又は評価装置は、順方向電流注入によるエレクトロルミネセンス法を用いているため、従来の技術に比べて、例えば、（ｉ）走査プローブ（電子線、レーザ）が不要であり、簡便な測定を行い得る、（ｉｉ）大型の設備が不要なため、製品状態（製造工場で完成した状態、又は構造物に設置された状態）で観察・評価を行うことが可能である、（ｉｉｉ）実動作条件下（太陽光照射下では５〜４０ｍＡ／ｃｍ２の注入条件と同等）での評価を行うことができ、より正確に性能の評価が可能となる、（ｉｖ）スペクトル解析による詳細な物性解析への展開が可能である、等の特有の効果を奏する。【００５３】  さらに、逆方向電圧や高電界印加下による発光解析と容易に組み合わせることができ、少数キャリア物性とそれが影響を及ぼす素子性能の総合的評価が可能となる。【００５４】  また、本発明に係る太陽電池の評価方法では、上記電流導入工程において導入する電流強度を変化させ、かつ、上記発光検出工程において、上記電流導入工程における電流強度の変化に応じて、上記太陽電池素子から生じる光の発光特性の変化を検出するとともに、さらに上記電流強度の変化および発光特性の変化に基づいて、上記太陽電池素子のダイオード因子を算出する工程を有するものであってもよい。【００５５】  ここで、変化させる電流強度の範囲は、実動作条件（例えば、５〜４０ｍＡ／ｃｍ２）で行うことが好ましい。【００５６】  上記方法においてダイオード因子を算出する具体的な手法としては、例えば、後述する実施例の図１２に示すように、電流強度の変化（電流密度〔ｍＡ／ｃｍ２〕）と発光特性（例えば、発光強度等）の変化とを対数グラフ（ｘ軸として電流強度の変化、ｙ軸として発光特性の変化）としてプロットする。この場合、上記グラフの傾きが太陽電池素子のダイオード因子を表す。【００５７】  ダイオード因子は、その値が“１”に近いほど理想的なｐ−ｎ接合が形成できていることになり、エネルギー変換効率の点で有利となることが知られている。このため、上記グラフの傾きが“１”に近ければ太陽電池素子の性能が良好と判断でき、一方その傾きが“１”から離れるにつれ（１より大きくなるにつれ）、性能が不良と判断できる。つまり、本評価方法は、さらにダイオード因子が“１”に近いか否かに応じて太陽電池の性能を評価する工程を含んでいてもよいといえる。なお、上述の説明では、理想的な「拡散電流」成分が“１”であるということであり、その他の成分（再結合電流成分等）が混入すると、傾きは“１”よりも大きくなる。例えば、混入する成分が再結合電流のみであると傾きは“２”となる。【００５８】  また、後述の実施例に示すように、検証の結果、発光強度が強いほど上記グラフの傾きは“１”に近づくことが確認できている。また、太陽電池素子に単結晶のシリコン半導体を用いた場合、拡散電流が支配的となり傾きが略“１”となり、また、太陽電池素子に多結晶のシリコン半導体を用いた場合、他の電流成分の影響が大きくなることがわかった。【００５９】  また、本発明に係る太陽電池の評価方法は、上述した方法以外でも、標準サンプルと比較して、性能の良・不良を判定してもよい。具体的には、例えば、あらかじめ（または事後的に）標準サンプルについて、本太陽電池の評価方法を実施しておく。そして、この標準サンプルの評価結果と、評価対象の太陽電池の評価結果とを比較することにより、簡便かつ確実に評価対象の太陽電池の性能を評価することができる。【００６０】  なお、本発明に係る評価方法によれば、定性的な評価だけでなく、定量的な評価を行うことも可能である。例えば、発光強度の強弱のみを確認することにより、定性的に太陽電池の性能評価を行うことができるし、一方、発光特性を数値化して、その太陽電池素子の位置情報と数値情報とを厳密に解析することにより、定量的な評価を行うこともできる。なお、かかる定量的な評価の具体的な方法としては、本明細書の内容と出願当時の技術常識に基づけば、当業者であれば容易に実施することができるであろう。【００６１】  ＜２．太陽電池の評価装置＞
本発明に係る太陽電池の評価装置は、太陽電池の光電変換性能についての評価を行う太陽電池の評価装置であって、上記太陽電池を構成する太陽電池素子に対して、順方向に直流電流を導入させる電流導入部（電流導入手段）と、上記電流導入部により電流が導入されることによって、上記太陽電池素子から生じる光の発光特性を検出する発光検出部（発光検出手段）と、を備えるものであればよく、その他の具体的な構成、大きさ、形状等の条件は特に限定されるものではない。【００６２】  電流導入部は、太陽電池素子に対して順方向に直流電流を注入するための、いわゆる直流バイアスを印加することができる電流導入手段であればよく、その具体的な構成等は特に限定されるものではない。すなわち、本電流導入手段は、上記＜１＞欄にて説明した「電流導入工程」を実行するものであればよいといえる。例えば、従来公知の定電流源や定電圧源等を用いることができる。【００６３】  また、本電流導入部は、太陽電池素子の作動電流と略同じ強度の電流を導入することが好ましい。【００６４】  発光検出部は、順方向バイアスされることによって太陽電池素子が発光した際に、その発光特性を検出することができる発光検出手段であればよく、その具体的な構成等は特に限定されるものではない。すなわち、本発光検出部は、上記＜１＞欄にて説明した「発光検出工程」を実行するものであればよい。例えば、ＣＣＤカメラやイメージインテンシファイアー等の従来公知の光検出器を好適に用いることができる。なお、ここでいう「発光特性」とは、上述のものと同義である。【００６５】  したがって、本発明に係る太陽電池の評価装置は、上記＜１＞欄で説明した「太陽電池の評価方法」を実行するためのものと換言できる。【００６６】  本発明に係る太陽電池の評価装置の評価対象は、上記方法と同様に、特に限定されるものではなく、半導体製の太陽電池一般に利用可能であるが、なかでも特にシリコン半導体を主要構成部材として備えるものを対象とすることが好ましい。このようなシリコン半導体を用いた太陽電池素子の場合、特に１０００ｎｍ〜１３００ｎｍの発光が観察されるため、上記発光検出部は、この領域（近赤外領域）の波長の光を検出できるものであることが好ましい。【００６７】  さらに、本発明に係る太陽電池の評価装置は、上記発光検出部によって検出された発光特性のうち、発光強度の強弱を指標として、発光強度が所定の値より大きい場合には評価を良好と判定し、発光強度が所定の値より小さい場合には評価を不良と判定する判定部（判定手段）を備えることが好ましい。本判定部は、上記＜１＞欄にて説明した「判定工程」を実行するものであればよく、その具体的な構成等は特に限定されるものではない。例えば、従来公知のコンピュータ等の演算装置を好適に用いることができる。なお、ここでいう「所定の値」とは、上記＜１＞欄と同義であるため、ここではその説明を省略する。【００６８】  また、本発明に係る太陽電池の評価装置は、ラインスキャナ等の１次元走査機構のほか、２次元走査が可能な機構の走査部（走査手段）を備えていてもよい。かかる走査部を備えることにより、多数の太陽電池素子を備えた大型の太陽電池モジュール全体をスキャニング���ながら評価することができる。なお、走査部は、評価装置に設けていてもよいし、また逆に、評価対象の太陽電池素子に設けてもよい。なお、走査部によるスキャニングを行うことなく、太陽電池素子の上方から太陽電池モジュール全体を一度に評価することもできるし、太陽電池モジュールの一部分のみを評価することも可能である。【００６９】  また、本発明に係る太陽電池の評価装置では、さらに、上記発光検出部によって検出した発光特性のうち、発光強度に基づいて、少数キャリアの拡散長を算出し、当該拡散長を指標として、太陽電池モジュールの性能を判定する判定部（判定手段）を備えていてもよい。この判定部は、上記＜１＞欄で述べた判定方法を実施するための判定手段といえる。それゆえ、本手段が行う具体的な内容については上記＜１＞欄を参酌できる。【００７０】  また、本発明に係る太陽電池の評価装置では、上記電流導入部は、導入する電流強度を変化させるものであり、かつ、上記発光検出部は、上記電流導入部における電流強度の変化に応じて、上記太陽電池素子から生じる光の発光特性の変化を検出するものであるとともに、さらに、上記電流強度の変化および発光特性の変化に基づいて、上記太陽電池素子のダイオード因子を算出する算出部（算出手段）を有するものであってもよい。上記算出部も、上記＜１＞欄で述べた評価方法を実施するための算出手段であればよく、従来公知の演算装置などを好適に用いることができる。それゆえ、本算出部が行う具体的な内容については上記＜１＞欄を参酌できる。つまり、本評価装置は、さらにダイオード因子が“１”に近いか否かに応じて太陽電池の性能を評価する評価部を含んでいてもよいといえる。【００７１】  また、本太陽電池の評価装置に関しては、上述した以外の事項についても、上記＜１＞欄で述べた太陽電池の評価方法に関する記載を適宜参酌・利用することができることはいうまでもない。【００７２】  次に、図１０に基づいて、本発明に係る太陽電池の評価装置の一実施形態について説明する。同図に示すように、本実施の形態に係る太陽電池の評価装置１０は、暗箱１、発光検出部１２、くし型プローブ４、銅板５、直流電源６、判定部２０を備えている。また、太陽電池素子７を評価対象としている。なお、太陽電池素子７は、太陽電池素子が複数個連結したモジュールであってもよい。【００７３】  暗箱１は、太陽電池素子７の発光特性を検出しやすくするための暗状態を形成するためのものである。なお、暗箱１には、窓穴が形成されている。この窓穴は、鉛直方向に設けられた太陽電池モジュールあるいはパネルを評価する際に用いられるものである。【００７４】  発光検出部１２は、ＣＣＤカメラからなる発光検出手段として機能するものであり、クールドＣＣＤ（Ｃｏｏｌｅｄ  ＣＣＤ（−５０℃））２と、レンズ３とを備えている。発光検出部１２は、９０°回転可能に形成されている。これにより、鉛直方向に設けられた太陽電池モジュールを評価することができる。なお、上記レンズとしては通常のレンズやズームレンズ（Ｚｏｏｍ  Ｌｅｎｓ）を用いることができる。【００７５】  また、発光検出部１２としてＣＣＤカメラを用いて、サイズの違う太陽電池素子７を構成するセル（太陽電��素子）を評価する場合、下記表１に記載したような性能のＣＣＤカメラを用いることができる。【００７６】
【表１】
2006059615.tif 000002
具体的には、通常撮影モードでは、図１０に示すようにＣＣＤカメラを太陽電池素子の上部に設置して撮影を行うが、モジュール撮影モードの場合は、太陽電池モジュールを暗箱１の外に設置し、ＣＣＤカメラを９０°回転させて撮影・測定する。【００７７】  なお、通常撮影モードの場合の評価対象となる太陽電池素子７のサイズ（セルサイズ）は、例えば、大きさ：約１０，２０，１００，１５０，１６０，２００ｍｍ□、厚さ：０．３ｍｍ以下のものを用いることができる。【００７８】  また、本実施の形態では、発光検出部１２のレンズ３と太陽電池素子７との間の距離は、１５０ｍｍ以上４００ｍｍ以内に設定され、発光検出部１２は太陽電池素子７との間を上下移動可能に設置されることが好ましい。【００７９】  くし型プローブ４は、太陽電池素子７に電流を印加するための表面コンタクトである。くし型プローブ４は、図示するように、くし型形状のプローブ１対から構成されており、太陽電池素子７を構成する太陽電池素子の電極１つにつき、くし１本が対応している。プローブの形状がくし型構造である場合、太陽電池素子７に均一に電流を印加することができるため、好ましい。【００８０】  特に、１００，１５０，２００ｍｍ□セルに対して用いるくし型プローブは、各パスバー電極の長さ・両電極間幅が異なるものとしてもよい。例えば、アトシステム製のくし状プローブ１対を用いることができる。この場合、２本のくし状プローブの幅間隔は調整可能なように構成されていることが好ましい。また、くし状プローブにおける“くし”同士の間隔は、特に限定されないが、例えば、９ｍｍであればよい。また、プローブのくし１本の太さは１ｍｍのものを使用できる。なお、くし型プローブは電極１本あたり１つ用いることが好ましい。【００８１】  なお、太陽電池素子が１０，２０ｍｍ□である場合、くし型プローブを用いることなく、ポジショーナーからのプローブ（１ヶ）を用いてもよい。【００８２】  また、銅板５は裏面コンタクトとして機能する。例えば、金メッキ銅板を用いることができる。この場合、太陽電池素子７を全面吸引することが好ましい。例えば、セルサイズが変化するので同中心状の正方形のみぞを掘り吸引することにより、安定性が向上する。上記みぞのサイズとしては、例えば、８ｍｍ□、１８ｍｍ□、９８ｍｍ□、１４８ｍｍ□、１９５ｍｍ□のものを挙げることができる。また、温度センサー及び／又は冷却装置を設けることが好ましい。太陽電池素子の温度を一定に保つことができ、測定・評価精度が向上するためである。【００８３】  直流電源６としては、通常のＤＣ  ｐｏｗｅｒ  ｓｕｐｐｌｙ（１ｍＡ〜５０Ａ）のものを用いることができる。なお、電圧は、太陽電池素子や太陽電池素子を評価する場合は５Ｖ程度でよいが、太陽電池モジュールを評価する場合は、１００Ｖ程度であることが好ましい。【００８４】  また、上記くし型プローブ４、銅板５、および直流電源６は、電流導入部１１として機能する。なお、くし型プローブ４は直流電源６のマイナス側と固定接続されており、銅板５は直流電源６のプラス側と固定接続されている。【００８５】  判定部２０は、太陽電池素子７の性能を評価する判定手段として機能するものである。本実施の形態では、イメージプロセッサー（Ｉｍａｇｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を用いている。用いるソフトウェアは、本発明の目的を達せられるものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、以下のような構成のソフトウェアを用いることが好ましい。【００８６】  ・画像の８ｂｉｔ（２８＝２５６階調）または１６ｂｉｔ（２１６＝６５５３６階調）保存可能なもの。【００８７】  ・太陽電子素子の発光特性を検出（撮影）後、画面上で範囲選択して、輝度プロファイルデータを取得・保存できるもの。【００８８】  ・分光可能なもの。【００８９】  ・高感度画像を取得できるもの（ｉｍａｇｅ  ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒカメラ）、例えば、逆方向電流印加時のエミッション測定ができるもの。【００９０】  また、以下の構成があれば、より好ましい。【００９１】  ・データを表計算ソフトで読み込み、画像とすると、撮影像の９０度回転した状態になっている点を改善したもの。【００９２】  ・ビニングモードの簡易な切り替えが可能なもの。【００９３】  ・発光強度のヒストグラムの自動作成プログラム。【００９４】  ・発光強度の弱い部分（暗い部分）の長さや幅の自動測定。１センチ以上のものの自動検出。【００９５】  ・選択範囲の発光強度の平均値算出。←グリッド部分の値を差し引いた平均値も測定できることが好ましい。【００９６】  暗箱１内には、発光検出部１２、くし型プローブ４、銅板５、および太陽電池素子７が設置されている。発光検出部１２は、太陽電池素子７の発光特性を検出できる位置に設置されている。本実施の形態の場合、発光検出部１２は、太陽電池素子７の上部に設けられている。【００９７】  本太陽電池の評価装置１０の評価動作を説明する。まず、電流導入部１１により太陽電池素子７を構成するの太陽電池素子に対して電流が導入される。それに応じて太陽電池素子が発光する。発光検出部１２は、太陽電池素子の発光特性（本実施の形態の場合、発光強度）を検出する。発光検出部１２と判定部２０とは接続されており、発光検出部１２の検出結果は判定部２０に送られる。最後に判定部２０は、当該検出結果に基づいての太陽電池素子７を構成する太陽電池素子の性能を評価する。【００９８】  以上のように、本発明に係る太陽電池の評価装置によれば、上記＜１＞欄で説明した太陽電池の評価方法を簡便かつ確実に実施することができる。この場合、従来の評価装置のように、大型かつ複雑な装置は必要なく、簡便な装備で正確に太陽電池素子の性能を評価することができる。【００９９】  なお、上述の説明では、主として太陽電池素子や太陽電池素子の評価装置や評価方法について述べてきたが、本発明はこれに限られるものではなく、太陽電池モジュールが複数連結された太陽電池パネルの評価も行うことができる。この場合、必要に応じて、印加する電流の強度や電圧、プローブの形状等を適宜変更できる。例えば、順方向電流を太陽電池素子１つあたり、１〜８０〔ｍＡ／ｃｍ２〕に相当する総電流となるように設定すればよい。また、太陽電池モジュールの大きさに応じて、暗箱から暗室へ変更してもよい。さらに、上述したように、太陽電池モジュールを鉛直方向に設置して、図１０における発光検出部１２を９０°回転させて撮��に用いてもよい。【０１００】  ＜３．利用＞
上述したように、本発明に係る太陽電池の評価方法及び評価装置は、従来の太陽電池の評価方法や評価装置に比べて、大がかりな設備を要することなく、簡便かつ正確に太陽電池モジュールの光電変換性能について評価することができる。【０１０１】  さらに、本発明に係る太陽電池の評価方法又は評価装置は、従来の技術に比べて、例えば、走査プローブ（電子線、レーザ）が不要であり、簡便な測定を行い得る、また大型の設備が不要なため、製品状態（製造工場で完成した状態、又は構造物に設置された状態）で観察・評価を行うことが可能である、等の理由により、構造物に設置されている太陽電池の評価を定期的に行う、メンテナンス方法又はメンテナンスシステムといったビジネスモデルを構築することができる。【０１０２】  すなわち、本発明には、上述した太陽電池の評価装置が、構造物に設置されている太陽電池モジュールの評価を実行する工程と、判定手段が、上記太陽電池モジュールの評価の結果に基づき、上記太陽電池モジュールにおいて、所定の値より性能が低下している太陽電池素子が存在するか否かを判定する工程と、交換指示手段が、上記所定の値より性能が低下している太陽電池素子の交換を、通信ネットワークを介して、太陽電池素子の交換事業者に対して指示する工程と、を含む太陽電池のメンテナンス方法が含まれる。【０１０３】  また、本発明には、上記メンテナンス方法を実行するためのメンテナンスシステムも含まれる。本発明に係るメンテナンスシステムは、上述した太陽電池の評価装置と、上記評価装置の評価結果に基づき、構造物に設置されている太陽電池モジュールにおいて、所定の値より性能が低下している太陽電池素子が存在するか否かを判定する判定装置と、上記所定の値より性能が低下している太陽電池素子の交換を、通信ネットワークを介して、太陽電池素子の交換事業者に対して指示する交換指示装置と、を備えるものであればよい。【０１０４】  本明細書において、文言「構造物に設置されている太陽電池モジュール」とは、家屋やマンション等の居住施設やショッピングモールやオフィスビル等の商業施設等の構造物に、既に設置されている太陽電池モジュールをいい、例えば、太陽電池モジュールの製造工場において、製造中又は製造直後の太陽電池であって、構造物に設置されていないものは除く意である。【０１０５】  図３に、本実施の形態に係るメンテナンスシステムの一例を模式的に示した機能ブロック図を示す。同図に示すように、本発明に係るメンテナンスシステム１００は、評価装置１０、判定装置２０、交換指示装置３０を備えている。評価装置１０は、電流導入部１１、発光検出部１２を備えている。交換指示装置３０は、通信ネットワーク４０を介して、交換事業者の端末５０と接続されている。なお、通信ネットワーク４０及び／又は交換事業者の端末５０は、上記メンテナンスシステムに含まれていてもよいし、外部の任意のネットワークや任意の端末を利用してもよい。【０１０６】  電流導入部１１は、上述の電流導入手段として機能するものであり、上記電流導入工程を実行するものである。発光検出部１１は、上述の発光検出手段として機能するものであり、上記発光検出工程を実行するものである。【０１０７】  判定装置２０は、上記評価装置の評価結果に基づき、構造物に設置されている太陽電池モジュールにおいて、所定の値より性能が低下している太陽電池素子が存在するか否かを判定するものであり、コンピュータ等の従来公知の演算装置を好適に用いることができる。【０１０８】  交換指示装置３０は、上記所定の値より性能が低下している太陽電池素子の交換を、通信ネットワークを介して、太陽電池素子の交換事業者に対して指示するものであり、例えば、インターネット等の通信回線に接続可能なコンピュータ等の演算装置を用いることができる。【０１０９】  なお、本実施の形態では判定装置２０と交換指示装置３０とを別々の装置として記載しているが、１台のコンピュータを判定装置及び交換指示装置として用いることができることは言うまでもない。【０１１０】  また、通信ネットワーク４０は、例えば、有線を用いた専用回線であってもよいし、インターネット等の回線を用いてもよい。また、携帯電話回線や無線を用いたネットワークを利用することもできる。【０１１１】  交換事業者の端末５０は、交換指示装置３０からの交換指示を認識できる端末であればよく、好ましくは、表示部（例えば、ＣＲＴやＬＣＤ等のディスプレイ）又は出力部（例えば、プリンタ）を備えていることが好適である。【０１１２】  次いで、図４に、本実施の形態に係るメンテナンスシステムのフローの一例を示す。同図に示すように、まず、メンテナンスシステム１００において、評価装置１０の電流導入部１１が、メンテナンス対象の太陽電池モジュールに対して電流導入工程を行う（ステップ１、以下ステップを“Ｓ”と記載する）。次に、評価装置１０における発光検出部１２が、Ｓ１の処理によって太陽電池から発した光の発光特性を検出する（Ｓ２）。【０１１３】  次いで、判定装置２０が、発光検出部１２の検出結果に基づき、構造物に設置されている太陽電池モジュールにおいて、所定の値より性能が低下している太陽電池素子が存在するか否かを判定する（Ｓ３）。そして、Ｓ４において、判定装置２０が、所定の値より性能が低下している太陽電池素子が存在すると判定した場合（“Ｙ”）、Ｓ５に移行する。Ｓ５では、交換指示装置３０が、通信ネットワーク４０を介して、交換事業者の端末５０に対して、性能が劣化した太陽電池素子の交換を連絡し、処理を終了する。【０１１４】  一方、Ｓ４において、判定装置２０が、所定の値より性能が低下している太陽電池素子が存在しないと判定した場合（“Ｎ”）、そのまま処理を終了する。【０１１５】  以上のように、本発明に係る太陽電池のメンテナンス方法又はメンテナンスシステムによれば、大型の装置を用いる必要はなく、簡便な評価装置を用いて容易に太陽電池の品質評価を行うことができるため、構造物に設置済みの太陽電池モジュールであっても定期的にメンテナンスを行うことが可能である。このため、太陽電池モジュールの品質を一定のレベルに維持することができる。【０１１６】  上述したように、従来、太陽電池の評価を行うためには、大型の装置を用いる必要があり、家屋等の構造物に設置された太陽電池モジュールの性能を評価し、定期的にメンテナンスを行うことが不可能であった。しかし、本発明は、従来���ように大型の装置を必要としないため、初めて構造物に設置されている太陽電池の性能を評価することが可能となった。【０１１７】  また、上述したように、ソーラシミュレータ等を用いた従来の性能評価では、太陽電池モジュール全体の光電変換効率について検査することになり、モジュールのどの位置の太陽電池素子の変換効率が悪いのかを詳細に解析できない。このため、仮に太陽電池モジュールの性能が低下していることが判明した場合でも、太陽電池モジュール一式全体を交換する必要があり、非常に無駄が多い。【０１１８】  一方、本発明によれば、太陽電池モジュールを構成する多くの太陽電池素子のうち、どの太陽電池素子の性能が低下しているのかを発光特性を指標として、一目で判断することができる。このため、太陽電池モジュール全体を交換する必要がなく、性能の低下した太陽電池素子のみの交換が可能であり、極めて効率的である。【０１１９】  燦燦と降り注ぐ太陽光線から、太陽電池を用いて直接電気エネルギーを発生する太陽光発電は、近年、その技術開発が急激に進歩し、日常の電力発生法として利用されるようになっている。２１世紀の人類文明を化石エネルギー汚染から守る本格的なクリーンエネルギーとしてその普及が期待されている。【０１２０】  太陽光発電は入力となる太陽輻射エネルギーが無尽蔵で、しかも“ただ”であるという太陽エネルギー本来のメリットの他に、半導体の量子光電効果を利用していることに起因して熱エネルギーを媒介としないことから、可動部分がなく、“静かで安全、無公害”な電気エネルギーの取得法と考えられている。こうした種々の特長を有しながら、太陽電池には高価な高純度なシリコン等を用いる必要があり、発電コストが高いことが普及を阻んでいる大きな原因の一つである。そのコスト高の一つとして、その高額さゆえに、性能が低下したからといって全体を交換することは事実上不可能であり、設置済みの太陽電池モジュールについて適切なメンテナンス方法がないことも太陽電池の普及を阻む原因の一つでもあった。【０１２１】  しかし、本発明に係る太陽電池のメンテナンス方法又はメンテナンスシステムによれば、上述したように、設置済みの太陽電池モジュールについても容易にメンテナンスを行うことができる。このため、本発明は、単に太陽電池モジュールの製造の際に、製品検査を行うためだけに用いられるものではなく、太陽電池モジュールの普及に寄与するメンテナンス方法へも利用可能である。このように本発明は、単に一産業上の有用性だけでなく、地球環境の面からも非常に有用なものである。【０１２２】  また、本発明を用いることにより、例えば、外光の無い状態（例えば、夜や暗室）で、太陽電池からの発光を赤外線ＣＣＤカメラにて撮影し、当該撮影後の画像の濃淡をあらかじめ決めておいた基準データと比較（コンピュータによる情報処理等による比較処理）することにより、メンテナンスを行うことも可能である。この場合、例えば、発光強度が低下している部分（例えば、白い部分）が一定以上の割合で存在すると、太陽電池素子の交換時期であると判定することができる。【０１２３】  なお、上記の説明では、太陽電池の評価装置の一部の例を用いたメンテナンス方法やメンテナ��スシステムについて説明したが、当然、上記メンテナンス方法やメンテナンスシステムには、本明細書において説明した様々な太陽電池の評価装置を好適に用いることができることを念のため付言しておく。【０１２４】  最後に、上記評価装置、判定装置、交換指示装置等のメンテナンスシステムの各ブロック（以下単に「評価装置等」と称する）は、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにＣＰＵを用いてソフトウェアによって実現してもよい。【０１２５】  すなわち、上記評価装置等は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ）、上記プログラムを格納したＲＯＭ（ｒｅａｄ  ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ）、上記プログラム及び各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである評価装置等の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記評価装置等に供給し、そのコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。【０１２６】  上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。【０１２７】  また、評価装置等１０を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを、通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（ｖｉｒｔｕａｌ  ｐｒｉｖａｔｅ  ｎｅｔｗｏｒｋ）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。【０１２８】  以下実施例を示し、本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることはいうまでもない。さらに、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、それぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。【０１２９】  〔実施例〕
多結晶のシリコン半導体からなるＳｉ太陽電池素子に対して、順方向に５〜４０ｍＡ／ｃｍ２の電流を注入して解析した。本実施例では、エミッション顕微鏡（浜松ホトニクス社製、ＰＨＥＭＯＳ−２００）を用いた。使用したＳｉ太陽電池素子の大きさは１ｃｍ×１ｃｍである。まず、電流を注入した際のＳｉ太陽電池素子の様子を撮影した画像を図５（ａ），図５（ｂ）に示す。図５（ａ）は、Ｓｉ太陽電池素子の発光の様子を示す図であり、図５（ｂ）は、Ｓｉ太陽電池素子の少数キャリア（電子）の拡散長を示す図である。【０１３０】  図５（ａ）に示すように、Ｓｉ太陽電池素子に電流を注入すると、Ｓｉ太陽電池素子が強く発光していることがわかる。なお、白っぽく見える部分が強く発光している領域であり、黒く見える部分が発光の弱い領域である（なお、カラー画像の場合、赤くなっている部分が強く発光しており、黄から青い部分が発光の弱い部分である）。例えば、図５（ａ）中の波線で囲んだ領域Ａ〜Ｆは発光の弱い領域である。【０１３１】  また、図５（ｂ）には少数キャリアの拡散長の分布を示しており、グレーに見える領域は拡散長の長い領域であり、白っぽく見える部分と黒く見える部分は拡散長が短くなっている領域である（なお、カラー画像の場合、赤・橙色に近づくほど拡散長が長い部分であり、色が青から紫に近づくにつれて拡散長が短くなっていく）。例えば、図５（ｂ）中の波線で囲んだ領域Ａ〜Ｆは拡散長が短くなっている領域である。【０１３２】  これら図５（ａ），図５（ｂ）に示すように、Ｓｉ太陽電池素子に電流を注入した場合に強く発光している部分と拡散長が長い部分とが一致しており、また弱く発光する部分と拡散長が短い部分とが一致していることがわかる。このことから、Ｓｉ太陽電池素子に電流を注入した場合の発光強度等の発光特性と少数キャリアの拡散長とは密接に関連していることがわかった。ここで、少数キャリアの拡散長は、太陽電池の光電変換効率と連動していることから、Ｓｉ太陽電池素子に電流を注入した際の発光特性について、さらに詳細に解析した。【０１３３】  具体的には、まず、Ｓｉ太陽電池素子に５〜４０ｍＡ／ｃｍ２の電流を注入した場合の発光強度（ＥＬ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）と太陽電池モジュールから発せられた光の分光特性を解析した。その結果を図６に示す。なお、分光特性は、分光器（日本分光（株）製  Ｍ５０）、及びゲルマニウム検出器（ＥＤＩＮＢＵＲＧＨＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ社製、ＥＩ−Ｌ）を用いて、操作マニュアルに従い測定した。【０１３４】  同図に示すように、Ｓｉ太陽電池素子に対して電流を注入した場合、波長１０００ｎｍ〜１３００ｎｍにピークを有する発光が認められた。なお、このピークは複数の分光スペクトルから構成されている可能性もあるため、現在鋭意解析中である。【０１３５】  次に、Ｓｉ太陽電池素子に対して注入する電流の大きさと発光強度の関係を検討した。その結果を図７（ａ）に示す。同図に示すように、注入する電流が大きくなるにつれ、発光強度も強くなっていくことがわかった。【０１３６】  次いで、Ｓｉ太陽電池素子の拡散長と発光強度との関連性を解析した結果を図７（ｂ）に示す。なお、図７（ｂ）には、それぞれ導入する電流の大きさを変���させた場合の結果を示している。【０１３７】  同図に示すように、電流の大きさが異なる場合であっても、発光強度と少数キャリアの拡散長とは比例関係にあることがわかった。ここで、少数キャリアの拡散長が増加すれば、太陽電池の光電変換能が向上することが知られている。このため、太陽電池に電流を導入し、その際の発光強度を指標として、当該太陽電池の光電変換性能を評価することができることがわかった。【０１３８】  また、図７（ｂ）の結果のうち、特に導入電流の大きさ（Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）が６ｍＡ／ｃｍ２，１３．５ｍＡ／ｃｍ２，１８．７ｍＡ／ｃｍ２の場合について、Ｓｉ太陽電池素子の拡散長と発光強度との関連性を解析した結果を別のグラフとして図１１に示す。図１１中、上の２本の直線は左側の縦軸を使用し、下の１本のみ右側の縦軸を使用して示している。これは発光強打が広い範囲で変化したためである。同図より、発光強度と拡散長とは比例関係にあることがわかった。【０１３９】  続いて、単結晶のシリコン半導体を用いたＳｉ太陽電池素子についても、電流を導入することにより、発光が認められるか否かを検討した。その結果を図８、図９に示す。図８には、単結晶のＳｉ太陽電池素子に対して電流を導入した場合の発光の様子をとらえた画像を示す。図９には、単結晶のＳｉ太陽電池素子に対して電流を導入した場合の発光強度を調べた結果を示す。【０１４０】  これらの図に示すように、単結晶のシリコンを用いた太陽電池素子も多結晶シリコンを用いた場合と同様に、電流を順方向に注入することにより、発光が認められることを確認した。【０１４１】  また、単結晶シリコンおよび多結晶シリコンを用いた太陽電池素子に関して、電流密度を変化させた場合の発光強度（ＥＬ強度）の変化を調べた。具体的には１５ｃｍ□の結晶系シリコンからなる太陽電池素子に対して電流を導入して、発光強度を調べた。【０１４２】  その結果を図１２に示す。同図に示すように、単結晶シリコンを用いた太陽電池素子は、拡散電流が支配的なため、傾きが略１となることがわかった。また、多結晶シリコンの場合、他の電流成分の影響を受けるが、ＥＬ強度が強いほど傾きは１に近づくことがわかった。この傾きは、ダイオード因子を表し、１に近いほど、太陽電池素子の性能が良好となる。【０１４３】  なお、発明を実施するための最良の形態の項においてなした具体的な実施態様または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する特許請求の範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１４４】  本発明に係る太陽電池の評価方法等は、太陽電池モジュールを製造するの際に行われる品質検査だけでなく、例えば、設置済みの太陽電池モジュールの定期的なメンテナンスにも利用可能であり、単なる検査機器等にとどまらず、広範な産業上の利用可能性が存在する。
【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（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図６】
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【図７（ａ）】
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【図７（ｂ）】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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