クラック検査装置
【課題】導電体層を有しない太陽電池セルについてもクラック検査を実行可能とする。
【解決手段】太陽電池セル１１の下面側に配設されてこの下面に電波を照射する送信アンテナ２と、太陽電池セル１１の上面側に配設された受信アンテナ４と、受信アンテナ４によって受信された電波の電力を検出する電力検出部６と、電力検出部６で検出された電波の電力に基づいて太陽電池セル１１の上面における電波の検出有無を判別し、その判別結果に基づいて太陽電池セル１１についてのクラック１２の有無を検査する処理部７とを備えている。
【解決手段】太陽電池セル１１の下面側に配設されてこの下面に電波を照射する送信アンテナ２と、太陽電池セル１１の上面側に配設された受信アンテナ４と、受信アンテナ４によって受信された電波の電力を検出する電力検出部６と、電力検出部６で検出された電波の電力に基づいて太陽電池セル１１の上面における電波の検出有無を判別し、その判別結果に基づいて太陽電池セル１１についてのクラック１２の有無を検査する処理部７とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池セルに発生しているクラックの有無を検査するクラック検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のクラック検査装置として、下記特許文献１において開示されたクラック検査装置が知られている。このクラック検査装置は、少なくとも半導体層と導電体層とが積層された太陽電池素子に対向配置され、太陽電池素子に交流磁界を作用させて渦電流を誘起すると共に、誘起された渦電流を検出して渦電流信号として出力するプローブコイルと、プローブコイルから出力された渦電流信号を互いに位相が９０°異なる２つの信号成分に分離する信号処理部と、信号処理部で分離された何れかの信号成分の振幅変化に基づいて、太陽電池素子に生じたクラックを検出する検出部とを備えている。
【０００３】
このクラック検査装置によれば、太陽電池素子の導電体層においてクラックが生じている部位では、クラックが生じていない部位と比べて誘起される渦電流の流路が変化するため、検出した渦電流信号の振幅や位相も変化することになり、これにより導電体層に生じたクラック、ひいては半導体層に生じたクラックを精度良く検出することが可能である。また、太陽電池素子への渦電流の誘起や渦電流信号の検出は、太陽電池素子に対向配置したプローブコイルを用いて実施できるため、非接触でクラックの検出が可能であると共に、太陽電池素子を加熱したり応力を付与する必要がないため、高速にクラックを検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３１９３０３号公報（第３−４頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記のクラック検査装置には、以下の解決すべき課題が存在している。すなわち、上記の公報に記載されているように、金属材料で構成された被検査対象に生じた傷を検出する手法として、渦電流を利用する検査渦流探傷法が公知であるが、半導体の導電率は金属の導電率の１０−６〜１０−８倍の値であるため、一般的には極めて微弱な渦電流しか発生しない。このため、従来では、半導体材料としてのシリコンで構成された太陽電池セルに渦流探傷法が適用されることはなかったが、このクラック検査装置では、半導体層と導電体層とが積層されて構成された太陽電池セルの場合には、半導体層にクラックが生じているときには、半導体層に積層された導電体層の対応する部位にもほぼ確実にクラックが生じていることに着目して、導電体層に生じたクラックを導電体層に渦電流を誘起することによって検出することで、半導体層に生じたクラックを間接的に検出している。
【０００６】
しかしながら、このクラック検査装置には、半導体材料としてのシリコンのみで構成された太陽電池セルなどのように導電体層を有しない太陽電池セルについては、クラック検査が行えないという解決すべき課題が相変わらず存在している。
【０００７】
本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであり、導電体層を有しない太陽電池セルについてもクラック検査を実行し得るクラック検査装置、およびクラック検査方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成すべく請求項１記載のクラック検査装置は、太陽電池セルの一方の面側に配設されて当該一方の面に電波を照射する送信アンテナと、前記太陽電池セルの他方の面側に配設された受信アンテナと、当該受信アンテナによって受信された前記電波の電力を検出する電力検出部と、当該電力検出部で検出された前記電波の前記電力に基づいて前記太陽電池セルの前記他方の面側における前記電波の検出有無を判別し、当該判別結果に基づいて当該太陽電池セルについてのクラックの有無を検査する処理部とを備えている。
【０００９】
また、請求項２記載のクラック検査装置は、請求項１記載のクラック検査装置において、前記受信アンテナは微小ループアンテナで構成され、前記処理部は、前記受信アンテナで前記他方の面を走査しつつ前記電力検出部によって検出された前記太陽電池セルの各部位での前記電波の前記電力に基づいて当該各部位における前記電波の検出有無を判別し、当該判別結果に基づいて当該太陽電池セルの当該各部位での前記クラックの有無を検査する。
【００１０】
また、請求項３記載のクラック検査装置は、請求項１または２記載のクラック検査装置において、前記送信アンテナは、広帯域の電波を照射可能な広帯域アンテナで構成され、前記電力検出部は、前記送信アンテナから照射された前記広帯域の電波の周波数毎の前記電力を検出し、前記処理部は、前記電力検出部によって検出された前記周波数毎の前記電力に基づいて当該各周波数の電波の検出有無を判別し、当該判別結果に基づいて前記クラックの有無を検査する。
【００１１】
また、請求項４記載のクラック検査装置は、請求項１から３のいずれかに記載のクラック検査装置において、良品の前記太陽電池セルについての前記電波の検出有無についての判別結果を示す電波検出基準データを記憶する記憶部を備え、前記処理部は、前記電力検出部によって検出された前記電力に基づいて判別した前記電波の検出有無についての前記判別結果と前記記憶部に記憶されている前記電波検出基準データとを比較して、当該比較結果に基づいて前記クラックの有無を検査する。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載のクラック検査装置では、太陽電池セルの一方の面に送信アンテナから電波が照射されている状態において、電力検出部が太陽電池セルの他方の面側に配設された受信アンテナが受信する電波の電力を検出し、処理部が、この電波の電力に基づいて太陽電池セルの他方の面側において電波の検出の有無を判別し、この判別結果に基づいて太陽電池セルについてのクラックの有無を検査する。
【００１３】
したがって、このクラック検査装置によれば、渦電流を利用しない構成のため、渦電流を発生させる導電体層を有する太陽電池セルのみならず、このような導電体層を有せずに半導体材料としてのシリコンのみで構成された太陽電池セルについても、クラックの有無を確実に検査することができる。
【００１４】
請求項２記載のクラック検査装置では、微小ループアンテナで受信アンテナを構成し、処理部は、受信アンテナで太陽電池セルの他方の面を走査しつつ電力検出部によって検出された太陽電池セルの各部位での電波の電力に基づいてこの各部位における電波の検出有無を判別し、この判別結果に基づいて太陽電池セルの各部位でのクラックの有無を検査する。したがって、このクラック検査装置によれば、太陽電池セルのいずれの部位にクラックが存在しているかについても検査することができる。
【００１５】
請求項３記載のクラック検査装置では、送信アンテナが広帯域の電波を照射し、電力検出部が受信した電波の周波数毎の電力を検出し、処理部が、電力検出部によって検出された電波の周波数毎の電力に基づいて各周波数の電波が検出されたか否かを判別する。したがって、このクラック検査装置によれば、クラックの長さに応じて、ある周波数の電波はこのクラックから漏れ出し、ある周波数の電波は漏れ出さないという現象が太陽電池セルにおいて発生するものの、様々な長さのクラックについて、その存在の有無を検査することができる。
【００１６】
請求項４記載のクラック検査装置では、良品の太陽電池セルについての電波の検出有無についての判別結果を示す電波検出基準データが記憶された記憶部を備え、処理部は、電力検出部によって検出された電力に基づく電波の検出有無についての判別結果と電波検出基準データとを比較して、この比較結果に基づいてクラックの有無を検査する。したがって、このクラック検査装置によれば、クラックの存在に起因した電波の漏れ出しのみを確実に検出することができるため、クラックの検査精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】クラック検査装置１の構成図である。
【図２】受信アンテナ４による太陽電池セル１１に対する走査経路、および電波の検出の有無を検査される太陽電池セル１１における各部位との関係を示す太陽電池セル１１の平面図である。
【図３】受信アンテナ４の正面図である。
【図４】電波検出基準データＤｆｒに含まれている周波数ｆ１（＝３．２５ＧＨｚ）の電波についての太陽電池セル１１の各部位での検出の有無を示す検査結果である。
【図５】クラック１２の存在している太陽電池セル１１について得られた電波検出データＤｆに含まれている周波数ｆ１の電波についての太陽電池セル１１の各部位での検出の有無を示す検査結果である。
【図６】図４に示す電波検出基準データＤｆｒと図５に示す電波検出データＤｆとの差分を示す説明図である。
【図７】電波検出基準データＤｆｒに含まれている周波数ｆ２（＝７．７５ＧＨｚ）の電波についての太陽電池セル１１の各部位での検出の有無を示す検査結果である。
【図８】クラック１２の存在している太陽電池セル１１について得られた電波検出データＤｆに含まれている周波数ｆ２の電波についての太陽電池セル１１の各部位での検出の有無を示す検査結果である。
【図９】図７に示す電波検出基準データＤｆｒと図８に示す電波検出データＤｆとの差分を示す説明図である。
【図１０】クラック検査装置１Ａの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、クラック検査装置の実施の形態について説明する。
【００１９】
最初に、クラック検査装置１の構成について図面を参照して説明する。
【００２０】
クラック検査装置１は、図１に示すように、送信アンテナ２、送信部３、受信アンテナ４、移動機構５、電力検出部６、処理部７、記憶部８および出力部９を備え、検査対象体である太陽電池セル１１についてクラック１２の有無を検査可能に構成されている。なお、太陽電池セル１１は、一例として外形が平面視方形に形成されて、例えば、平面に形成された例えば誘電体で形成されたステージ（不図示）の上面（例えば、上面に形成した凹部内）に載置されるなどして、フラットな状態で、Ｘ軸およびＹ軸に平行な一の平面（Ｘ−Ｙ平面）内に予め規定された検査位置に配設される。また、太陽電池セル１１には、単結晶シリコン型、多結晶シリコン型、アモルファスシリコン型など様々な構造の太陽電池セルが含まれる。
【００２１】
送信アンテナ２は、自己補対アンテナやホーンアンテナなどの広帯域アンテナ（本例では一例として自己補対アンテナ）で構成されている。また、送信アンテナ２は、太陽電池セル１１の一方の面側（図１では一例として下面側）であって、一例として、図１に示すように、太陽電池セル１１を平面視した状態においてその中央部分に配設されている。また、送信アンテナ２は、送信部３から出力される高周波信号Ｓ１を入力して、広帯域の電波を太陽電池セル１１の一方の面に照射する。
【００２２】
送信部３は、一例として信号発生器で構成されて、処理部７からトリガ信号Ｓ２を入力したときに、高周波信号Ｓ１を送信アンテナ２に出力する。本例では、送信部３は、高周波信号Ｓ１として広帯域の信号であるインパルス信号を出力する。この構成により、送信アンテナ２は、高周波信号Ｓ１を入力して、広帯域の電波を照射する。なお、送信部３は、インパルス信号を出力する構成に代えて、高周波信号Ｓ１（一例としてマイクロ波）の周波数をスイープさせて出力する構成を採用することもでき、この構成によっても、送信アンテナ２から広帯域の電波を照射させることができる。
【００２３】
受信アンテナ４は、太陽電池セル１１の他方の面側（図１では上面側）に配設されている。本例では、一例として、受信アンテナ４は、図３に示すように、セミリジッドケーブル４ａおよび導体部４ｂを備えた微小ループアンテナで構成されている。具体的には、受信アンテナ４では、直線状のセミリジッドケーブル４ａにおける先端側（同図中の下端側）が半円（円弧）状に形成されると共に、この半円状の部位における先端から内部導体４ｃを突出させている。導体部４ｂは、導電性部材（一例として、セミリジッドケーブルの外部導体）を用いて、一例として、セミリジッドケーブル４ａにおける上記した半円状の部位と同じ直径の半円（円弧）状に形成されている。また、この導体部４ｂは、その一端（同図中の上端）Ａがセミリジッドケーブル４ａにおける直線状の部位と半円状の部位との境界部（半円状の部位の基部）Ｃに電気的に接続される（一例として半田付けされる）と共に、その他端（同図中の下端）Ｂがセミリジッドケーブル４ａにおける半円状の部位の先端から突出している内部導体４ｃの先端と電気的に接続されている（一例として半田付けされている）。この構成により、セミリジッドケーブル４ａにおける半円状の部位、この部位の先端から突出する内部導体４ｃ、および導体部４ｂが、全体として１ターンのループ状に形成されている。また、受信アンテナ４のループ状部分の直径は、一例として５ｍｍ程度（ループ状部分の一周長は約１５ｍｍ）に構成されている。
【００２４】
この構成により、受信アンテナ４の共振周波数が送信アンテナ２から照射される電波の周波数帯域（１０ＧＨｚ以下の周波数帯域）に対して十分に高い周波数（約２０ＧＨｚ）に規定されるため、本例の受信アンテナ４は、送信アンテナ２から照射される電波に対する感度がほぼ一定となる特性を有している。
【００２５】
移動機構５は、例えば、受信アンテナ４をＸ軸方向に沿って移動させるＸ軸移動部、およびＸ軸移動部をＹ軸方向に沿って移動させるＹ軸移動部（いずれも図示せず）を備えて構成されている。この構成により、移動機構５は、図１に示すように、ループ状部分を太陽電池セル１１側に位置させ、かつこのループ状部分を太陽電池セル１１から若干離間させた状態で、処理部７から出力される制御信号Ｓ３に基づいて、太陽電池セル１１における任意の部位の上方に受信アンテナ４を移動可能となっている。具体的には、移動機構５は、処理部７によって制御されて、図２において一点鎖線で示す経路に沿ってつづら折れ状に、太陽電池セル１１の上方で受信アンテナ４を移動させる。なお、同図に示すつづら折れの間隔は、発明の理解を容易にするため、実際よりも粗い間隔で記載されている。
【００２６】
電力検出部６は、一例としてスペクトラムアナライザを用いて構成されて、同軸ケーブル１０を介して受信アンテナ４に接続されている。また、電力検出部６は、処理部７から出力されるトリガ信号Ｓ４に同期して、受信アンテナ４が受信する電波の周波数毎の電力（以下、「周波数特性」ともいう）を検出すると共に、検出したこの周波数特性を示すデータ（以下、「特性データ」ともいう）Ｄ１を処理部７に出力する。本例では、電力検出部６は、図２に示すように、移動機構５によって受信アンテナ４がスタート位置Ｐｓからエンド位置Ｐｅまで移動される間に、トリガ信号Ｓ４に同期して周波数特性を検出することにより、同図中において破線で示す各部位（一点鎖線で示される受信アンテナ４の移動経路に沿って等間隔で規定された太陽電池セル１１の各部位（模式的に円形で表す部位））Ｑでの周波数特性を検出（走査）して、特性データＤ１を出力する。
【００２７】
処理部７は、ＣＰＵ（図示せず）を備えて構成されて、送信部３、移動機構５および電力検出部６に対する制御を実行する。また、処理部７は、電力検出部６から入力した太陽電池セル１１の各部位Ｑでの特性データＤ１に基づいて、この部位Ｑ毎に、予め規定された周波数の電波が検出されたか否かを判別する判別処理を実行する。本例では、送信アンテナ２から照射される電波の周波数帯域は、１０ＧＨｚ以下の周波数帯域であるため、処理部７は、この判別処理において、この周波数帯域に含まれる検査周波数帯域（一例として、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚ）内の各検査周波数（例えば、最低周波数である１ＧＨｚから最高周波数である１０ＧＨｚまでの、一定の周波数間隔（一例として０．２５ＧＨｚ間隔）で規定された３６種類の各周波数）の電波が検出されたか否かを判別する。
【００２８】
具体的には、処理部７は、太陽電池セル１１の部位Ｑ毎に、特性データＤ１から得られる各検査周波数での電波の電力と、この各周波数について予め決められた電力（しきい値）とを比較して、算出された電力がしきい値以上となる周波数の電波が検出された部位Ｑについては、この周波数の電波がこの部位Ｑにおいて検出されたと判別し、算出された電力がしきい値未満となる周波数の電波が検出された部位Ｑについては、この周波数の電波はこの部位Ｑにおいて検出されないと判別する。処理部７は、このようにして判別した太陽電池セル１１の各部位Ｑでの各周波数の電波についての検出の有無を、周波数毎に、各部位Ｑに対応付けて電波検出データＤｆとして記憶部８に記憶させる。
【００２９】
また、処理部７は、判別処理で求めた電波検出データＤｆと、予め記憶部８に記憶されている電波検出基準データＤｆｒとを比較し、この比較結果に基づいて太陽電池セル１１についてのクラック１２の有無を検査する検査処理を実行する。この場合、電波検出基準データＤｆｒは、良品の太陽電池セル１１に対して判別処理を実行して求められた電波検出データＤｆである。この検査処理では、処理部７は、各周波数毎に、太陽電池セル１１の各部位Ｑについての電波検出データＤｆと電波検出基準データＤｆｒとを比較し、電波検出基準データＤｆｒでは電波が検出されていないとの判別結果であった部位Ｑにおいて、電波検出データＤｆでは電波が検出されたとの判別結果となっているという比較結果のときには、この部位Ｑ内にクラックが存在していると判別する。処理部７は、このようにして判別した各部位Ｑでのクラックの有無を、各周波数毎に、各部位Ｑに対応付けて検査結果データＤｃとして記憶部８に記憶させる。
【００３０】
記憶部８は、ＲＯＭやＲＡＭなどの半導体メモリで構成されて、処理部７のワークメモリとして機能して、電力検出部６から取得した特性データＤ１、判別処理で求めた電波検出データＤｆ、および検査処理で求めた検査結果データＤｃが記憶されると共に、処理部７のための動作プログラム、および判別処理の際に処理部７が使用する電波検出基準データＤｆｒ（検査対象とする太陽電池セル１１についての電波検出基準データＤｆｒ）が予め記憶されている。
【００３１】
次いで、クラック検査装置１の動作について説明する。一例として、太陽電池セル１１（外形は、１００ｍｍ×１００ｍｍの正方形）には、図１，２に示すように、長さの異なる２つのクラック１２（クラック１２ａ（長さは約４３ｍｍ），クラック１２ｂ（長さは約８０ｍｍ））が存在しているものとする。また、太陽電池セル１１は、応力や熱などが加わらない状態で、検査位置に予め配設されているものとする。また、記憶部８には、この太陽電池セル１１についての電波検出基準データＤｆｒが予め記憶されているものとする。この電波検出基準データＤｆｒには、３６種類の検査周波数の電波についての太陽電池セル１１の各部位Ｑでの検出の有無を示す検査結果が含まれている。また、一例として、検査周波数が３．２５ＧＨｚの電波についての太陽電池セル１１の各部位Ｑでの検出の有無を示す検査結果（図４参照）、および検査周波数が７．７５ＧＨｚの電波についての太陽電池セル１１の各部位Ｑでの検出の有無を示す検査結果（図７参照）を含む０．２５ＧＨｚ毎の各検査周波数の電波についての太陽電池セル１１の各部位Ｑでの検出の有無を示す検査結果（図示せず）が含まれているものとして、以下説明する。
【００３２】
なお、図４，７に示される各検査結果において斜線を付した各領域Ｅ１，Ｅ２，Ｆ１は、これらの領域Ｅ１，Ｅ２，Ｆ１に含まれる各部位Ｑにおいて、対応する検査周波数の電波が検出されたことを示している。クラックの発生していない良品の太陽電池セル１１において、その周縁で電波が検出される部位Ｑが存在している理由としては、送信アンテナ２から照射された電波の、この周縁から他方の面側（受信アンテナ４が配置されている面側）への回り込みによるものと考えられる。また、良品の太陽電池セル１１についての電波検出基準データＤｆｒは、送信アンテナ２や送信部６の特性（指向性や照射される電波の電力）、および太陽電池セル１１の特性（形状や大きさなど）に応じて変化するが、送信アンテナ２が特定されると共に照射電力が一定に維持され、かつ太陽電池セル１１が特定された状態では一定となる。
【００３３】
まず、処理部７は、移動機構５に対して制御信号Ｓ３を出力することにより、図２において一点鎖線で示す移動経路に沿った受信アンテナ４の一定速度での移動（走査）を太陽電池セル１１の一方の面側（図１中の上面側）で開始させる。また、処理部７は、受信アンテナ４の移動の開始に合わせて、送信部３および電力検出部６への一定時間間隔でのトリガ信号Ｓ２，Ｓ４の出力も開始する。これにより、図２に示すように、受信アンテナ４が、移動機構５によってスタート位置Ｐｓからエンド位置Ｐｅまで移動される間、同図中において破線で示される各部位Ｑに位置する状態のときに、送信部３が高周波信号（インパルス信号）Ｓ１を送信アンテナ２に出力して、送信アンテナ２が広帯域の電波を太陽電池セル１１の一方の面側（図１中の下面側）全域に照射し、電力検出部６が受信アンテナ４で受信される電波の周波数特性を検出して、特性データＤ１を出力する。また、処理部７は、電力検出部６から特性データＤ１が出力される都度、この特性データＤ１を取得して、太陽電池セル１１における各部位Ｑに対応させて記憶部８に記憶させる。これにより、受信アンテナ４による太陽電池セル１１の一方の面に対する電波検出の走査が完了する。
【００３４】
次いで、処理部７は、記憶部８に記憶されている太陽電池セル１１の各部位Ｑについての特性データＤ１に基づいて、判別処理を実行する。この判別処理では、処理部７は、検査周波数毎に、太陽電池セル１１の各部位Ｑにおいて、この検査周波数の電波が検出されたか否かの判別を実行する。また、処理部７は、判別した太陽電池セル１１の各部位Ｑでの各検査周波数の電波についての検出の有無を、検査周波数毎に、各部位Ｑに対応付けて電波検出データＤｆとして記憶部８に記憶させる。
【００３５】
具体的に、３．２５ＧＨｚの検査周波数（以下、検査周波数ｆ１ともいう）を例に挙げて説明すると、図５に示すように、良品の太陽電池セル１１において検査周波数ｆ１の電波が検出された領域Ｅ１，Ｅ２に加えて、クラック１２ｂ全体を含む領域（斜線を付した領域）Ｅ３に含まれる各部位Ｑ（図示は省略している）において、この検査周波数ｆ１の電波が検出されている。その一方で、クラック１２ｂよりも長さの短い（約１／２の長さの）クラック１２ａに関しては、この検査周波数ｆ１の電波は検出されていない。なお、図５に示すように、クラック１２ａは、その一部が領域Ｅ３に含まれているものの、上記したように、この領域Ｅ３はクラック１２ｂから漏れ出た電波が検出された部位Ｑを含む領域であると考えられるため、クラック１２ａからの検査周波数ｆ１の電波の漏れ出しは極めて少ない。この理由としては、クラック１２ａの長さが、検査周波数ｆ１の電波の１／２波長（長さ：４６．１ｍｍ）よりも短いためであると考えられる。
【００３６】
また、他の例として、７．７５ＧＨｚの検査周波数（以下、検査周波数ｆ２ともいう）では、図８に示すように、良品の太陽電池セル１１において検査周波数ｆ２の電波が検出された領域Ｆ１に加えて、クラック１２ａのほぼ全体を含む領域（斜線を付した領域）Ｆ２と、クラック１２ｂにおける中央部分から太陽電池セル１１の中央寄りに位置する端部手前までを含む領域（斜線を付した領域）Ｆ３とにおいて、この検査周波数ｆ２の電波が検出されている。検査周波数ｆ１のときとは異なり、この検査周波数ｆ２ではクラック１２ａを含む部位Ｑにおいて電波が検出されるが、この理由としては、クラック１２ａの長さが、検査周波数ｆ２の電波の１／２波長（長さ：１９．３ｍｍ）よりも長いためであると考えられる。
【００３７】
続いて、処理部７は、判別処理で求めた電波検出データＤｆと、予め記憶部８に記憶されている電波検出基準データＤｆｒとを比較することにより、太陽電池セル１１についてのクラック１２の有無を検査する検査処理を実行する。具体的には、処理部７は、上記したように、検査周波数毎に、太陽電池セル１１の各部位Ｑについて、電波検出基準データＤｆｒ（良品の太陽電池セル１１）では電波が検出されていないとの判別結果であったものが、電波検出データＤｆでは電波が検出されたとの判別結果となっているときには、この部位Ｑ内に、太陽電池セル１１の他方の面に照射された電波を一方の面に漏れ出させるクラックが存在していると判別する。処理部７は、このようにして判別した各部位Ｑでのクラックの有無を、検査周波数毎に、各部位Ｑに対応付けて検査結果データＤｃとして記憶部８に記憶させる。
【００３８】
具体的に、３．２５ＧＨｚの検査周波数ｆ１を例に挙げて説明すると、この検査周波数ｆ１についての検査結果データＤｃは、図４に示す電波検出基準データＤｆｒに含まれている領域Ｅ１，Ｅ２を、図５に示す電波検出データＤｆから省くことと等価である。この結果、３．２５ＧＨｚの検査周波数ｆ１の電波についての電波検出データＤｆは、図６に示すように、領域Ｅ３のみが存在するデータとなる。
【００３９】
また、７．７５ＧＨｚの検査周波数ｆ２については、この検査周波数ｆ２についての検査結果データＤｃは、図７に示す電波検出基準データＤｆｒに含まれている領域Ｆ１を、図８に示す電波検出データＤｆから省くことと等価である。この結果、７．７５ＧＨｚの検査周波数ｆ２の電波についての電波検出データＤｆは、図９に示すように、領域Ｆ２，Ｆ３のみが存在するデータとなる。
【００４０】
最後に、処理部７は、いずれかの検査周波数において、太陽電池セル１１のいずれかの部位Ｑにクラックが存在していることを検出したときには、クラックが存在していると検出された検査周波数についての検査結果データＤｃを出力部９に表示させる。一方、いずれの検査周波数においても、クラックが存在していないことを検出したときには、その旨を出力部９に表示させる。これにより、この検査処理が完了する。このようにして、処理部７による検査処理の結果が出力部９に表示されるため、出力部９に表示される検査結果に基づいて、太陽電池セル１１にクラック１２が存在しているか否かを容易に検査することができる。また、図６，９に示すようにして、クラック１２が存在していると判別された各部位Ｑと、存在していないと判別された部位Ｑとを異なる態様で画像として出力部９に表示することにより、太陽電池セル１１のいずれの部位Ｑにクラック１２が存在しているかについても容易に検査することができる。
【００４１】
このように、このクラック検査装置１では、太陽電池セル１１の一方の面に送信アンテナ２から電波が照射されている状態において、電力検出部６が太陽電池セル１１の他方の面側に配設された受信アンテナ４が受信する電波についての特性データＤ１を検出し、処理部７が、この特性データＤ１に基づいて太陽電池セル１１の他方の面側において電波が検出されたか否か（電波の検出の有無）を判別することにより、太陽電池セル１１についてのクラック１２の有無を検査する。
【００４２】
したがって、このクラック検査装置１によれば、渦電流を利用しない構成のため、渦電流を発生させる導電体層を有する太陽電池セルのみならず、このような導電体層を有せずに半導体材料としてのシリコンのみで構成された太陽電池セル１１についても、クラック１２の有無を確実に検査することができる。
【００４３】
また、このクラック検査装置１では、微小ループアンテナで受信アンテナ４を構成し、処理部７は、受信アンテナ４で太陽電池セル１１の他方の面を走査しつつ電力検出部６によって検出された太陽電池セル１１の各部位Ｑでの電波の電力に基づいてこの各部位Ｑにおいて電波が検出されたか否か（電波の検出の有無）を判別することにより、太陽電池セル１１の各部位Ｑでのクラック１２の有無を検査する。したがって、このクラック検査装置１によれば、太陽電池セル１１のいずれの部位Ｑにクラック１２が存在しているかについても検査することができる。
【００４４】
また、このクラック検査装置１では、送信アンテナ２が広帯域の電波を照射し、電力検出部６が受信した電波の検査周波数毎の電力を検出し、処理部７が、電力検出部６によって検出された電波の検査周波数毎の電力に基づいて各検査周波数の電波が検出されたか否か（電波の検出の有無）を判別する。この場合、上記したように、太陽電池セル１１では、クラック１２の長さに応じて、ある検査周波数の電波はこのクラック１２から漏れ出し、ある検査周波数の電波は漏れ出さないという現象が発生する。
【００４５】
本例では、３．２５ＧＨｚの検査周波数ｆ１の電波については、図５に示すように、長いクラック１２ｂについては、このクラック１２ｂ全体を覆う領域に含まれる各部位Ｑで検出されているが、短いクラック１２ａについては殆ど検出される部位Ｑが存在していない。その一方で、７．７５ＧＨｚの検査周波数ｆ２の電波については、図８に示すように、短いクラック１２ａについては、このクラック１２ａのほぼ全体を覆う領域に含まれる各部位Ｑで検出されているが、長いクラック１２ｂについてはその全体に亘っては検出されておらず、一部の部位Ｑでのみ検出されている。このことから、長さの短いクラック１２からは波長の短い（周波数の高い）電波が漏れ出し易く、逆に長さの長いクラック１２からは波長の長い（周波数の低い）電波が漏れ出し易いという傾向があると考えられる。
【００４６】
しかしながら、このクラック検査装置１によれば、太陽電池セル１１に送信アンテナ２から広帯域の電波を照射して検査する構成のため、様々な長さのクラック１２について、その存在の有無を検査することができる。
【００４７】
また、このクラック検査装置１では、良品の太陽電池セル１１についての各検査周波数の電波の検出有無についての判別結果を示す電波検出基準データＤｆｒが記憶された記憶部８を備え、処理部７は、電力検出部６によって検出された各検査周波数の電力に基づく各検査周波数の電波の検出有無についての判別結果（電波検出データＤｆ）と電波検出基準データＤｆｒとを比較して、その比較結果に基づいてクラック１２の有無を検査する。したがって、このクラック検査装置１によれば、クラック１２の存在に起因した電波の漏れ出しのみを確実に検出することができるため、クラック１２の検査精度を向上させることができる。
【００４８】
なお、上記の構成に限定されない。例えば、送信アンテナ２を自己補対アンテナで構成し、受信アンテナ４を微小ループアンテナで構成した例について上記したが、図１０に示すクラック検査装置１Ａのように、送信アンテナ２および受信アンテナ４の双方についてホーンアンテナを使用する構成を採用することもできる。なお、このクラック検査装置１Ａは、送信アンテナ２および受信アンテナ４を除く他の構成要素についてはクラック検査装置１と同一であるため、同図に示す構成要素以外の構成要素については図示は省略している。
【００４９】
このクラック検査装置１Ａでは、送信アンテナ２および受信アンテナ４を構成する各ホーンアンテナは、図１０に示すように、隙間Ｇを空けて対向配置される。また、太陽電池セル１１は、この隙間Ｇに配設されると共に、移動機構５により、同一平面内で移動される。つまり、移動機構５により、太陽電池セル１１と、ホーンアンテナで構成された送信アンテナ２および受信アンテナ４とが相対的に移動させられる。このクラック検査装置１Ａによれば、上記したクラック検査装置１と同様の効果を奏しつつ、太陽電池セル１１について、ホーンアンテナの開口部に対応した広範囲な部位Ｑを一回の電波の送受信で検査することができるため、検査時間を短縮することができる。
【００５０】
また、上記したクラック検査装置１では、送信アンテナ２を広帯域アンテナとしての自己補対アンテナで構成し、受信アンテナ４を微小ループアンテナで構成した例について上記したが、送信アンテナ２を微小ループアンテナで構成し、受信アンテナ４を自己補対アンテナなどの広帯域アンテナで構成することもできる。この構成によれば、微小ループアンテナの方が、広帯域アンテナよりもアンテナ利得が低いため、送信アンテナ２としての微小ループアンテナから太陽電池セル１１以外の方向に照射される電磁波の強度を抑圧することができ、その結果、クラック検査装置から外部に漏れる電磁波を大幅に低減することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１ クラック検査装置
２ 送信アンテナ
４ 受信アンテナ
６ 電力検出部
７ 処理部
８ 記憶部
１１ 太陽電池セル
１２ クラック
Ｄｆｒ 電波検出基準データ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池セルに発生しているクラックの有無を検査するクラック検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のクラック検査装置として、下記特許文献１において開示されたクラック検査装置が知られている。このクラック検査装置は、少なくとも半導体層と導電体層とが積層された太陽電池素子に対向配置され、太陽電池素子に交流磁界を作用させて渦電流を誘起すると共に、誘起された渦電流を検出して渦電流信号として出力するプローブコイルと、プローブコイルから出力された渦電流信号を互いに位相が９０°異なる２つの信号成分に分離する信号処理部と、信号処理部で分離された何れかの信号成分の振幅変化に基づいて、太陽電池素子に生じたクラックを検出する検出部とを備えている。
【０００３】
このクラック検査装置によれば、太陽電池素子の導電体層においてクラックが生じている部位では、クラックが生じていない部位と比べて誘起される渦電流の流路が変化するため、検出した渦電流信号の振幅や位相も変化することになり、これにより導電体層に生じたクラック、ひいては半導体層に生じたクラックを精度良く検出することが可能である。また、太陽電池素子への渦電流の誘起や渦電流信号の検出は、太陽電池素子に対向配置したプローブコイルを用いて実施できるため、非接触でクラックの検出が可能であると共に、太陽電池素子を加熱したり応力を付与する必要がないため、高速にクラックを検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３１９３０３号公報（第３−４頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記のクラック検査装置には、以下の解決すべき課題が存在している。すなわち、上記の公報に記載されているように、金属材料で構成された被検査対象に生じた傷を検出する手法として、渦電流を利用する検査渦流探傷法が公知であるが、半導体の導電率は金属の導電率の１０−６〜１０−８倍の値であるため、一般的には極めて微弱な渦電流しか発生しない。このため、従来では、半導体材料としてのシリコンで構成された太陽電池セルに渦流探傷法が適用されることはなかったが、このクラック検査装置では、半導体層と導電体層とが積層されて構成された太陽電池セルの場合には、半導体層にクラックが生じているときには、半導体層に積層された導電体層の対応する部位にもほぼ確実にクラックが生じていることに着目して、導電体層に生じたクラックを導電体層に渦電流を誘起することによって検出することで、半導体層に生じたクラックを間接的に検出している。
【０００６】
しかしながら、このクラック検査装置には、半導体材料としてのシリコンのみで構成された太陽電池セルなどのように導電体層を有しない太陽電池セルについては、クラック検査が行えないという解決すべき課題が相変わらず存在している。
【０００７】
本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであり、導電体層を有しない太陽電池セルについてもクラック検査を実行し得るクラック検査装置、およびクラック検査方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成すべく請求項１記載のクラック検査装置は、太陽電池セルの一方の面側に配設されて当該一方の面に電波を照射する送信アンテナと、前記太陽電池セルの他方の面側に配設された受信アンテナと、当該受信アンテナによって受信された前記電波の電力を検出する電力検出部と、当該電力検出部で検出された前記電波の前記電力に基づいて前記太陽電池セルの前記他方の面側における前記電波の検出有無を判別し、当該判別結果に基づいて当該太陽電池セルについてのクラックの有無を検査する処理部とを備えている。
【０００９】
また、請求項２記載のクラック検査装置は、請求項１記載のクラック検査装置において、前記受信アンテナは微小ループアンテナで構成され、前記処理部は、前記受信アンテナで前記他方の面を走査しつつ前記電力検出部によって検出された前記太陽電池セルの各部位での前記電波の前記電力に基づいて当該各部位における前記電波の検出有無を判別し、当該判別結果に基づいて当該太陽電池セルの当該各部位での前記クラックの有無を検査する。
【００１０】
また、請求項３記載のクラック検査装置は、請求項１または２記載のクラック検査装置において、前記送信アンテナは、広帯域の電波を照射可能な広帯域アンテナで構成され、前記電力検出部は、前記送信アンテナから照射された前記広帯域の電波の周波数毎の前記電力を検出し、前記処理部は、前記電力検出部によって検出された前記周波数毎の前記電力に基づいて当該各周波数の電波の検出有無を判別し、当該判別結果に基づいて前記クラックの有無を検査する。
【００１１】
また、請求項４記載のクラック検査装置は、請求項１から３のいずれかに記載のクラック検査装置において、良品の前記太陽電池セルについての前記電波の検出有無についての判別結果を示す電波検出基準データを記憶する記憶部を備え、前記処理部は、前記電力検出部によって検出された前記電力に基づいて判別した前記電波の検出有無についての前記判別結果と前記記憶部に記憶されている前記電波検出基準データとを比較して、当該比較結果に基づいて前記クラックの有無を検査する。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載のクラック検査装置では、太陽電池セルの一方の面に送信アンテナから電波が照射されている状態において、電力検出部が太陽電池セルの他方の面側に配設された受信アンテナが受信する電波の電力を検出し、処理部が、この電波の電力に基づいて太陽電池セルの他方の面側において電波の検出の有無を判別し、この判別結果に基づいて太陽電池セルについてのクラックの有無を検査する。
【００１３】
したがって、このクラック検査装置によれば、渦電流を利用しない構成のため、渦電流を発生させる導電体層を有する太陽電池セルのみならず、このような導電体層を有せずに半導体材料としてのシリコンのみで構成された太陽電池セルについても、クラックの有無を確実に検査することができる。
【００１４】
請求項２記載のクラック検査装置では、微小ループアンテナで受信アンテナを構成し、処理部は、受信アンテナで太陽電池セルの他方の面を走査しつつ電力検出部によって検出された太陽電池セルの各部位での電波の電力に基づいてこの各部位における電波の検出有無を判別し、この判別結果に基づいて太陽電池セルの各部位でのクラックの有無を検査する。したがって、このクラック検査装置によれば、太陽電池セルのいずれの部位にクラックが存在しているかについても検査することができる。
【００１５】
請求項３記載のクラック検査装置では、送信アンテナが広帯域の電波を照射し、電力検出部が受信した電波の周波数毎の電力を検出し、処理部が、電力検出部によって検出された電波の周波数毎の電力に基づいて各周波数の電波が検出されたか否かを判別する。したがって、このクラック検査装置によれば、クラックの長さに応じて、ある周波数の電波はこのクラックから漏れ出し、ある周波数の電波は漏れ出さないという現象が太陽電池セルにおいて発生するものの、様々な長さのクラックについて、その存在の有無を検査することができる。
【００１６】
請求項４記載のクラック検査装置では、良品の太陽電池セルについての電波の検出有無についての判別結果を示す電波検出基準データが記憶された記憶部を備え、処理部は、電力検出部によって検出された電力に基づく電波の検出有無についての判別結果と電波検出基準データとを比較して、この比較結果に基づいてクラックの有無を検査する。したがって、このクラック検査装置によれば、クラックの存在に起因した電波の漏れ出しのみを確実に検出することができるため、クラックの検査精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】クラック検査装置１の構成図である。
【図２】受信アンテナ４による太陽電池セル１１に対する走査経路、および電波の検出の有無を検査される太陽電池セル１１における各部位との関係を示す太陽電池セル１１の平面図である。
【図３】受信アンテナ４の正面図である。
【図４】電波検出基準データＤｆｒに含まれている周波数ｆ１（＝３．２５ＧＨｚ）の電波についての太陽電池セル１１の各部位での検出の有無を示す検査結果である。
【図５】クラック１２の存在している太陽電池セル１１について得られた電波検出データＤｆに含まれている周波数ｆ１の電波についての太陽電池セル１１の各部位での検出の有無を示す検査結果である。
【図６】図４に示す電波検出基準データＤｆｒと図５に示す電波検出データＤｆとの差分を示す説明図である。
【図７】電波検出基準データＤｆｒに含まれている周波数ｆ２（＝７．７５ＧＨｚ）の電波についての太陽電池セル１１の各部位での検出の有無を示す検査結果である。
【図８】クラック１２の存在している太陽電池セル１１について得られた電波検出データＤｆに含まれている周波数ｆ２の電波についての太陽電池セル１１の各部位での検出の有無を示す検査結果である。
【図９】図７に示す電波検出基準データＤｆｒと図８に示す電波検出データＤｆとの差分を示す説明図である。
【図１０】クラック検査装置１Ａの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、クラック検査装置の実施の形態について説明する。
【００１９】
最初に、クラック検査装置１の構成について図面を参照して説明する。
【００２０】
クラック検査装置１は、図１に示すように、送信アンテナ２、送信部３、受信アンテナ４、移動機構５、電力検出部６、処理部７、記憶部８および出力部９を備え、検査対象体である太陽電池セル１１についてクラック１２の有無を検査可能に構成されている。なお、太陽電池セル１１は、一例として外形が平面視方形に形成されて、例えば、平面に形成された例えば誘電体で形成されたステージ（不図示）の上面（例えば、上面に形成した凹部内）に載置されるなどして、フラットな状態で、Ｘ軸およびＹ軸に平行な一の平面（Ｘ−Ｙ平面）内に予め規定された検査位置に配設される。また、太陽電池セル１１には、単結晶シリコン型、多結晶シリコン型、アモルファスシリコン型など様々な構造の太陽電池セルが含まれる。
【００２１】
送信アンテナ２は、自己補対アンテナやホーンアンテナなどの広帯域アンテナ（本例では一例として自己補対アンテナ）で構成されている。また、送信アンテナ２は、太陽電池セル１１の一方の面側（図１では一例として下面側）であって、一例として、図１に示すように、太陽電池セル１１を平面視した状態においてその中央部分に配設されている。また、送信アンテナ２は、送信部３から出力される高周波信号Ｓ１を入力して、広帯域の電波を太陽電池セル１１の一方の面に照射する。
【００２２】
送信部３は、一例として信号発生器で構成されて、処理部７からトリガ信号Ｓ２を入力したときに、高周波信号Ｓ１を送信アンテナ２に出力する。本例では、送信部３は、高周波信号Ｓ１として広帯域の信号であるインパルス信号を出力する。この構成により、送信アンテナ２は、高周波信号Ｓ１を入力して、広帯域の電波を照射する。なお、送信部３は、インパルス信号を出力する構成に代えて、高周波信号Ｓ１（一例としてマイクロ波）の周波数をスイープさせて出力する構成を採用することもでき、この構成によっても、送信アンテナ２から広帯域の電波を照射させることができる。
【００２３】
受信アンテナ４は、太陽電池セル１１の他方の面側（図１では上面側）に配設されている。本例では、一例として、受信アンテナ４は、図３に示すように、セミリジッドケーブル４ａおよび導体部４ｂを備えた微小ループアンテナで構成されている。具体的には、受信アンテナ４では、直線状のセミリジッドケーブル４ａにおける先端側（同図中の下端側）が半円（円弧）状に形成されると共に、この半円状の部位における先端から内部導体４ｃを突出させている。導体部４ｂは、導電性部材（一例として、セミリジッドケーブルの外部導体）を用いて、一例として、セミリジッドケーブル４ａにおける上記した半円状の部位と同じ直径の半円（円弧）状に形成されている。また、この導体部４ｂは、その一端（同図中の上端）Ａがセミリジッドケーブル４ａにおける直線状の部位と半円状の部位との境界部（半円状の部位の基部）Ｃに電気的に接続される（一例として半田付けされる）と共に、その他端（同図中の下端）Ｂがセミリジッドケーブル４ａにおける半円状の部位の先端から突出している内部導体４ｃの先端と電気的に接続されている（一例として半田付けされている）。この構成により、セミリジッドケーブル４ａにおける半円状の部位、この部位の先端から突出する内部導体４ｃ、および導体部４ｂが、全体として１ターンのループ状に形成されている。また、受信アンテナ４のループ状部分の直径は、一例として５ｍｍ程度（ループ状部分の一周長は約１５ｍｍ）に構成されている。
【００２４】
この構成により、受信アンテナ４の共振周波数が送信アンテナ２から照射される電波の周波数帯域（１０ＧＨｚ以下の周波数帯域）に対して十分に高い周波数（約２０ＧＨｚ）に規定されるため、本例の受信アンテナ４は、送信アンテナ２から照射される電波に対する感度がほぼ一定となる特性を有している。
【００２５】
移動機構５は、例えば、受信アンテナ４をＸ軸方向に沿って移動させるＸ軸移動部、およびＸ軸移動部をＹ軸方向に沿って移動させるＹ軸移動部（いずれも図示せず）を備えて構成されている。この構成により、移動機構５は、図１に示すように、ループ状部分を太陽電池セル１１側に位置させ、かつこのループ状部分を太陽電池セル１１から若干離間させた状態で、処理部７から出力される制御信号Ｓ３に基づいて、太陽電池セル１１における任意の部位の上方に受信アンテナ４を移動可能となっている。具体的には、移動機構５は、処理部７によって制御されて、図２において一点鎖線で示す経路に沿ってつづら折れ状に、太陽電池セル１１の上方で受信アンテナ４を移動させる。なお、同図に示すつづら折れの間隔は、発明の理解を容易にするため、実際よりも粗い間隔で記載されている。
【００２６】
電力検出部６は、一例としてスペクトラムアナライザを用いて構成されて、同軸ケーブル１０を介して受信アンテナ４に接続されている。また、電力検出部６は、処理部７から出力されるトリガ信号Ｓ４に同期して、受信アンテナ４が受信する電波の周波数毎の電力（以下、「周波数特性」ともいう）を検出すると共に、検出したこの周波数特性を示すデータ（以下、「特性データ」ともいう）Ｄ１を処理部７に出力する。本例では、電力検出部６は、図２に示すように、移動機構５によって受信アンテナ４がスタート位置Ｐｓからエンド位置Ｐｅまで移動される間に、トリガ信号Ｓ４に同期して周波数特性を検出することにより、同図中において破線で示す各部位（一点鎖線で示される受信アンテナ４の移動経路に沿って等間隔で規定された太陽電池セル１１の各部位（模式的に円形で表す部位））Ｑでの周波数特性を検出（走査）して、特性データＤ１を出力する。
【００２７】
処理部７は、ＣＰＵ（図示せず）を備えて構成されて、送信部３、移動機構５および電力検出部６に対する制御を実行する。また、処理部７は、電力検出部６から入力した太陽電池セル１１の各部位Ｑでの特性データＤ１に基づいて、この部位Ｑ毎に、予め規定された周波数の電波が検出されたか否かを判別する判別処理を実行する。本例では、送信アンテナ２から照射される電波の周波数帯域は、１０ＧＨｚ以下の周波数帯域であるため、処理部７は、この判別処理において、この周波数帯域に含まれる検査周波数帯域（一例として、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚ）内の各検査周波数（例えば、最低周波数である１ＧＨｚから最高周波数である１０ＧＨｚまでの、一定の周波数間隔（一例として０．２５ＧＨｚ間隔）で規定された３６種類の各周波数）の電波が検出されたか否かを判別する。
【００２８】
具体的には、処理部７は、太陽電池セル１１の部位Ｑ毎に、特性データＤ１から得られる各検査周波数での電波の電力と、この各周波数について予め決められた電力（しきい値）とを比較して、算出された電力がしきい値以上となる周波数の電波が検出された部位Ｑについては、この周波数の電波がこの部位Ｑにおいて検出されたと判別し、算出された電力がしきい値未満となる周波数の電波が検出された部位Ｑについては、この周波数の電波はこの部位Ｑにおいて検出されないと判別する。処理部７は、このようにして判別した太陽電池セル１１の各部位Ｑでの各周波数の電波についての検出の有無を、周波数毎に、各部位Ｑに対応付けて電波検出データＤｆとして記憶部８に記憶させる。
【００２９】
また、処理部７は、判別処理で求めた電波検出データＤｆと、予め記憶部８に記憶されている電波検出基準データＤｆｒとを比較し、この比較結果に基づいて太陽電池セル１１についてのクラック１２の有無を検査する検査処理を実行する。この場合、電波検出基準データＤｆｒは、良品の太陽電池セル１１に対して判別処理を実行して求められた電波検出データＤｆである。この検査処理では、処理部７は、各周波数毎に、太陽電池セル１１の各部位Ｑについての電波検出データＤｆと電波検出基準データＤｆｒとを比較し、電波検出基準データＤｆｒでは電波が検出されていないとの判別結果であった部位Ｑにおいて、電波検出データＤｆでは電波が検出されたとの判別結果となっているという比較結果のときには、この部位Ｑ内にクラックが存在していると判別する。処理部７は、このようにして判別した各部位Ｑでのクラックの有無を、各周波数毎に、各部位Ｑに対応付けて検査結果データＤｃとして記憶部８に記憶させる。
【００３０】
記憶部８は、ＲＯＭやＲＡＭなどの半導体メモリで構成されて、処理部７のワークメモリとして機能して、電力検出部６から取得した特性データＤ１、判別処理で求めた電波検出データＤｆ、および検査処理で求めた検査結果データＤｃが記憶されると共に、処理部７のための動作プログラム、および判別処理の際に処理部７が使用する電波検出基準データＤｆｒ（検査対象とする太陽電池セル１１についての電波検出基準データＤｆｒ）が予め記憶されている。
【００３１】
次いで、クラック検査装置１の動作について説明する。一例として、太陽電池セル１１（外形は、１００ｍｍ×１００ｍｍの正方形）には、図１，２に示すように、長さの異なる２つのクラック１２（クラック１２ａ（長さは約４３ｍｍ），クラック１２ｂ（長さは約８０ｍｍ））が存在しているものとする。また、太陽電池セル１１は、応力や熱などが加わらない状態で、検査位置に予め配設されているものとする。また、記憶部８には、この太陽電池セル１１についての電波検出基準データＤｆｒが予め記憶されているものとする。この電波検出基準データＤｆｒには、３６種類の検査周波数の電波についての太陽電池セル１１の各部位Ｑでの検出の有無を示す検査結果が含まれている。また、一例として、検査周波数が３．２５ＧＨｚの電波についての太陽電池セル１１の各部位Ｑでの検出の有無を示す検査結果（図４参照）、および検査周波数が７．７５ＧＨｚの電波についての太陽電池セル１１の各部位Ｑでの検出の有無を示す検査結果（図７参照）を含む０．２５ＧＨｚ毎の各検査周波数の電波についての太陽電池セル１１の各部位Ｑでの検出の有無を示す検査結果（図示せず）が含まれているものとして、以下説明する。
【００３２】
なお、図４，７に示される各検査結果において斜線を付した各領域Ｅ１，Ｅ２，Ｆ１は、これらの領域Ｅ１，Ｅ２，Ｆ１に含まれる各部位Ｑにおいて、対応する検査周波数の電波が検出されたことを示している。クラックの発生していない良品の太陽電池セル１１において、その周縁で電波が検出される部位Ｑが存在している理由としては、送信アンテナ２から照射された電波の、この周縁から他方の面側（受信アンテナ４が配置されている面側）への回り込みによるものと考えられる。また、良品の太陽電池セル１１についての電波検出基準データＤｆｒは、送信アンテナ２や送信部６の特性（指向性や照射される電波の電力）、および太陽電池セル１１の特性（形状や大きさなど）に応じて変化するが、送信アンテナ２が特定されると共に照射電力が一定に維持され、かつ太陽電池セル１１が特定された状態では一定となる。
【００３３】
まず、処理部７は、移動機構５に対して制御信号Ｓ３を出力することにより、図２において一点鎖線で示す移動経路に沿った受信アンテナ４の一定速度での移動（走査）を太陽電池セル１１の一方の面側（図１中の上面側）で開始させる。また、処理部７は、受信アンテナ４の移動の開始に合わせて、送信部３および電力検出部６への一定時間間隔でのトリガ信号Ｓ２，Ｓ４の出力も開始する。これにより、図２に示すように、受信アンテナ４が、移動機構５によってスタート位置Ｐｓからエンド位置Ｐｅまで移動される間、同図中において破線で示される各部位Ｑに位置する状態のときに、送信部３が高周波信号（インパルス信号）Ｓ１を送信アンテナ２に出力して、送信アンテナ２が広帯域の電波を太陽電池セル１１の一方の面側（図１中の下面側）全域に照射し、電力検出部６が受信アンテナ４で受信される電波の周波数特性を検出して、特性データＤ１を出力する。また、処理部７は、電力検出部６から特性データＤ１が出力される都度、この特性データＤ１を取得して、太陽電池セル１１における各部位Ｑに対応させて記憶部８に記憶させる。これにより、受信アンテナ４による太陽電池セル１１の一方の面に対する電波検出の走査が完了する。
【００３４】
次いで、処理部７は、記憶部８に記憶されている太陽電池セル１１の各部位Ｑについての特性データＤ１に基づいて、判別処理を実行する。この判別処理では、処理部７は、検査周波数毎に、太陽電池セル１１の各部位Ｑにおいて、この検査周波数の電波が検出されたか否かの判別を実行する。また、処理部７は、判別した太陽電池セル１１の各部位Ｑでの各検査周波数の電波についての検出の有無を、検査周波数毎に、各部位Ｑに対応付けて電波検出データＤｆとして記憶部８に記憶させる。
【００３５】
具体的に、３．２５ＧＨｚの検査周波数（以下、検査周波数ｆ１ともいう）を例に挙げて説明すると、図５に示すように、良品の太陽電池セル１１において検査周波数ｆ１の電波が検出された領域Ｅ１，Ｅ２に加えて、クラック１２ｂ全体を含む領域（斜線を付した領域）Ｅ３に含まれる各部位Ｑ（図示は省略している）において、この検査周波数ｆ１の電波が検出されている。その一方で、クラック１２ｂよりも長さの短い（約１／２の長さの）クラック１２ａに関しては、この検査周波数ｆ１の電波は検出されていない。なお、図５に示すように、クラック１２ａは、その一部が領域Ｅ３に含まれているものの、上記したように、この領域Ｅ３はクラック１２ｂから漏れ出た電波が検出された部位Ｑを含む領域であると考えられるため、クラック１２ａからの検査周波数ｆ１の電波の漏れ出しは極めて少ない。この理由としては、クラック１２ａの長さが、検査周波数ｆ１の電波の１／２波長（長さ：４６．１ｍｍ）よりも短いためであると考えられる。
【００３６】
また、他の例として、７．７５ＧＨｚの検査周波数（以下、検査周波数ｆ２ともいう）では、図８に示すように、良品の太陽電池セル１１において検査周波数ｆ２の電波が検出された領域Ｆ１に加えて、クラック１２ａのほぼ全体を含む領域（斜線を付した領域）Ｆ２と、クラック１２ｂにおける中央部分から太陽電池セル１１の中央寄りに位置する端部手前までを含む領域（斜線を付した領域）Ｆ３とにおいて、この検査周波数ｆ２の電波が検出されている。検査周波数ｆ１のときとは異なり、この検査周波数ｆ２ではクラック１２ａを含む部位Ｑにおいて電波が検出されるが、この理由としては、クラック１２ａの長さが、検査周波数ｆ２の電波の１／２波長（長さ：１９．３ｍｍ）よりも長いためであると考えられる。
【００３７】
続いて、処理部７は、判別処理で求めた電波検出データＤｆと、予め記憶部８に記憶されている電波検出基準データＤｆｒとを比較することにより、太陽電池セル１１についてのクラック１２の有無を検査する検査処理を実行する。具体的には、処理部７は、上記したように、検査周波数毎に、太陽電池セル１１の各部位Ｑについて、電波検出基準データＤｆｒ（良品の太陽電池セル１１）では電波が検出されていないとの判別結果であったものが、電波検出データＤｆでは電波が検出されたとの判別結果となっているときには、この部位Ｑ内に、太陽電池セル１１の他方の面に照射された電波を一方の面に漏れ出させるクラックが存在していると判別する。処理部７は、このようにして判別した各部位Ｑでのクラックの有無を、検査周波数毎に、各部位Ｑに対応付けて検査結果データＤｃとして記憶部８に記憶させる。
【００３８】
具体的に、３．２５ＧＨｚの検査周波数ｆ１を例に挙げて説明すると、この検査周波数ｆ１についての検査結果データＤｃは、図４に示す電波検出基準データＤｆｒに含まれている領域Ｅ１，Ｅ２を、図５に示す電波検出データＤｆから省くことと等価である。この結果、３．２５ＧＨｚの検査周波数ｆ１の電波についての電波検出データＤｆは、図６に示すように、領域Ｅ３のみが存在するデータとなる。
【００３９】
また、７．７５ＧＨｚの検査周波数ｆ２については、この検査周波数ｆ２についての検査結果データＤｃは、図７に示す電波検出基準データＤｆｒに含まれている領域Ｆ１を、図８に示す電波検出データＤｆから省くことと等価である。この結果、７．７５ＧＨｚの検査周波数ｆ２の電波についての電波検出データＤｆは、図９に示すように、領域Ｆ２，Ｆ３のみが存在するデータとなる。
【００４０】
最後に、処理部７は、いずれかの検査周波数において、太陽電池セル１１のいずれかの部位Ｑにクラックが存在していることを検出したときには、クラックが存在していると検出された検査周波数についての検査結果データＤｃを出力部９に表示させる。一方、いずれの検査周波数においても、クラックが存在していないことを検出したときには、その旨を出力部９に表示させる。これにより、この検査処理が完了する。このようにして、処理部７による検査処理の結果が出力部９に表示されるため、出力部９に表示される検査結果に基づいて、太陽電池セル１１にクラック１２が存在しているか否かを容易に検査することができる。また、図６，９に示すようにして、クラック１２が存在していると判別された各部位Ｑと、存在していないと判別された部位Ｑとを異なる態様で画像として出力部９に表示することにより、太陽電池セル１１のいずれの部位Ｑにクラック１２が存在しているかについても容易に検査することができる。
【００４１】
このように、このクラック検査装置１では、太陽電池セル１１の一方の面に送信アンテナ２から電波が照射されている状態において、電力検出部６が太陽電池セル１１の他方の面側に配設された受信アンテナ４が受信する電波についての特性データＤ１を検出し、処理部７が、この特性データＤ１に基づいて太陽電池セル１１の他方の面側において電波が検出されたか否か（電波の検出の有無）を判別することにより、太陽電池セル１１についてのクラック１２の有無を検査する。
【００４２】
したがって、このクラック検査装置１によれば、渦電流を利用しない構成のため、渦電流を発生させる導電体層を有する太陽電池セルのみならず、このような導電体層を有せずに半導体材料としてのシリコンのみで構成された太陽電池セル１１についても、クラック１２の有無を確実に検査することができる。
【００４３】
また、このクラック検査装置１では、微小ループアンテナで受信アンテナ４を構成し、処理部７は、受信アンテナ４で太陽電池セル１１の他方の面を走査しつつ電力検出部６によって検出された太陽電池セル１１の各部位Ｑでの電波の電力に基づいてこの各部位Ｑにおいて電波が検出されたか否か（電波の検出の有無）を判別することにより、太陽電池セル１１の各部位Ｑでのクラック１２の有無を検査する。したがって、このクラック検査装置１によれば、太陽電池セル１１のいずれの部位Ｑにクラック１２が存在しているかについても検査することができる。
【００４４】
また、このクラック検査装置１では、送信アンテナ２が広帯域の電波を照射し、電力検出部６が受信した電波の検査周波数毎の電力を検出し、処理部７が、電力検出部６によって検出された電波の検査周波数毎の電力に基づいて各検査周波数の電波が検出されたか否か（電波の検出の有無）を判別する。この場合、上記したように、太陽電池セル１１では、クラック１２の長さに応じて、ある検査周波数の電波はこのクラック１２から漏れ出し、ある検査周波数の電波は漏れ出さないという現象が発生する。
【００４５】
本例では、３．２５ＧＨｚの検査周波数ｆ１の電波については、図５に示すように、長いクラック１２ｂについては、このクラック１２ｂ全体を覆う領域に含まれる各部位Ｑで検出されているが、短いクラック１２ａについては殆ど検出される部位Ｑが存在していない。その一方で、７．７５ＧＨｚの検査周波数ｆ２の電波については、図８に示すように、短いクラック１２ａについては、このクラック１２ａのほぼ全体を覆う領域に含まれる各部位Ｑで検出されているが、長いクラック１２ｂについてはその全体に亘っては検出されておらず、一部の部位Ｑでのみ検出されている。このことから、長さの短いクラック１２からは波長の短い（周波数の高い）電波が漏れ出し易く、逆に長さの長いクラック１２からは波長の長い（周波数の低い）電波が漏れ出し易いという傾向があると考えられる。
【００４６】
しかしながら、このクラック検査装置１によれば、太陽電池セル１１に送信アンテナ２から広帯域の電波を照射して検査する構成のため、様々な長さのクラック１２について、その存在の有無を検査することができる。
【００４７】
また、このクラック検査装置１では、良品の太陽電池セル１１についての各検査周波数の電波の検出有無についての判別結果を示す電波検出基準データＤｆｒが記憶された記憶部８を備え、処理部７は、電力検出部６によって検出された各検査周波数の電力に基づく各検査周波数の電波の検出有無についての判別結果（電波検出データＤｆ）と電波検出基準データＤｆｒとを比較して、その比較結果に基づいてクラック１２の有無を検査する。したがって、このクラック検査装置１によれば、クラック１２の存在に起因した電波の漏れ出しのみを確実に検出することができるため、クラック１２の検査精度を向上させることができる。
【００４８】
なお、上記の構成に限定されない。例えば、送信アンテナ２を自己補対アンテナで構成し、受信アンテナ４を微小ループアンテナで構成した例について上記したが、図１０に示すクラック検査装置１Ａのように、送信アンテナ２および受信アンテナ４の双方についてホーンアンテナを使用する構成を採用することもできる。なお、このクラック検査装置１Ａは、送信アンテナ２および受信アンテナ４を除く他の構成要素についてはクラック検査装置１と同一であるため、同図に示す構成要素以外の構成要素については図示は省略している。
【００４９】
このクラック検査装置１Ａでは、送信アンテナ２および受信アンテナ４を構成する各ホーンアンテナは、図１０に示すように、隙間Ｇを空けて対向配置される。また、太陽電池セル１１は、この隙間Ｇに配設されると共に、移動機構５により、同一平面内で移動される。つまり、移動機構５により、太陽電池セル１１と、ホーンアンテナで構成された送信アンテナ２および受信アンテナ４とが相対的に移動させられる。このクラック検査装置１Ａによれば、上記したクラック検査装置１と同様の効果を奏しつつ、太陽電池セル１１について、ホーンアンテナの開口部に対応した広範囲な部位Ｑを一回の電波の送受信で検査することができるため、検査時間を短縮することができる。
【００５０】
また、上記したクラック検査装置１では、送信アンテナ２を広帯域アンテナとしての自己補対アンテナで構成し、受信アンテナ４を微小ループアンテナで構成した例について上記したが、送信アンテナ２を微小ループアンテナで構成し、受信アンテナ４を自己補対アンテナなどの広帯域アンテナで構成することもできる。この構成によれば、微小ループアンテナの方が、広帯域アンテナよりもアンテナ利得が低いため、送信アンテナ２としての微小ループアンテナから太陽電池セル１１以外の方向に照射される電磁波の強度を抑圧することができ、その結果、クラック検査装置から外部に漏れる電磁波を大幅に低減することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１ クラック検査装置
２ 送信アンテナ
４ 受信アンテナ
６ 電力検出部
７ 処理部
８ 記憶部
１１ 太陽電池セル
１２ クラック
Ｄｆｒ 電波検出基準データ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池セルの一方の面側に配設されて当該一方の面に電波を照射する送信アンテナと、
前記太陽電池セルの他方の面側に配設された受信アンテナと、
当該受信アンテナによって受信された前記電波の電力を検出する電力検出部と、
当該電力検出部で検出された前記電波の前記電力に基づいて前記太陽電池セルの前記他方の面側における前記電波の検出有無を判別し、当該判別結果に基づいて当該太陽電池セルについてのクラックの有無を検査する処理部とを備えているクラック検査装置。
【請求項２】
前記受信アンテナは微小ループアンテナで構成され、
前記処理部は、前記受信アンテナで前記他方の面を走査しつつ前記電力検出部によって検出された前記太陽電池セルの各部位での前記電波の前記電力に基づいて当該各部位における前記電波の検出有無を判別し、当該判別結果に基づいて当該太陽電池セルの当該各部位での前記クラックの有無を検査する請求項１記載のクラック検査装置。
【請求項３】
前記送信アンテナは、広帯域の電波を照射可能な広帯域アンテナで構成され、
前記電力検出部は、前記送信アンテナから照射された前記広帯域の電波の周波数毎の前記電力を検出し、
前記処理部は、前記電力検出部によって検出された前記周波数毎の前記電力に基づいて当該各周波数の電波の検出有無を判別し、当該判別結果に基づいて前記クラックの有無を検査する請求項１または２記載のクラック検査装置。
【請求項４】
良品の前記太陽電池セルについての前記電波の検出有無についての判別結果を示す電波検出基準データを記憶する記憶部を備え、
前記処理部は、前記電力検出部によって検出された前記電力に基づいて判別した前記電波の検出有無についての前記判別結果と前記記憶部に記憶されている前記電波検出基準データとを比較して、当該比較結果に基づいて前記クラックの有無を検査する請求項１から３のいずれかに記載のクラック検査装置。
【請求項１】
太陽電池セルの一方の面側に配設されて当該一方の面に電波を照射する送信アンテナと、
前記太陽電池セルの他方の面側に配設された受信アンテナと、
当該受信アンテナによって受信された前記電波の電力を検出する電力検出部と、
当該電力検出部で検出された前記電波の前記電力に基づいて前記太陽電池セルの前記他方の面側における前記電波の検出有無を判別し、当該判別結果に基づいて当該太陽電池セルについてのクラックの有無を検査する処理部とを備えているクラック検査装置。
【請求項２】
前記受信アンテナは微小ループアンテナで構成され、
前記処理部は、前記受信アンテナで前記他方の面を走査しつつ前記電力検出部によって検出された前記太陽電池セルの各部位での前記電波の前記電力に基づいて当該各部位における前記電波の検出有無を判別し、当該判別結果に基づいて当該太陽電池セルの当該各部位での前記クラックの有無を検査する請求項１記載のクラック検査装置。
【請求項３】
前記送信アンテナは、広帯域の電波を照射可能な広帯域アンテナで構成され、
前記電力検出部は、前記送信アンテナから照射された前記広帯域の電波の周波数毎の前記電力を検出し、
前記処理部は、前記電力検出部によって検出された前記周波数毎の前記電力に基づいて当該各周波数の電波の検出有無を判別し、当該判別結果に基づいて前記クラックの有無を検査する請求項１または２記載のクラック検査装置。
【請求項４】
良品の前記太陽電池セルについての前記電波の検出有無についての判別結果を示す電波検出基準データを記憶する記憶部を備え、
前記処理部は、前記電力検出部によって検出された前記電力に基づいて判別した前記電波の検出有無についての前記判別結果と前記記憶部に記憶されている前記電波検出基準データとを比較して、当該比較結果に基づいて前記クラックの有無を検査する請求項１から３のいずれかに記載のクラック検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−５４７５０（Ｐ２０１１−５４７５０Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０２１５１（Ｐ２００９−２０２１５１）
【出願日】平成２１年９月２日（２００９．９．２）
【出願人】（０００２１４８３６）長野日本無線株式会社 (140)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２日（２００９．９．２）
【出願人】（０００２１４８３６）長野日本無線株式会社 (140)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]