太陽電池セルの電流電圧出力特性および欠陥の検査装置
【課題】 太陽電池を製造する際の生産効率および歩留まりを向上さるために、太陽電池の構成部材である太陽電池セルの発電性能や欠陥の有無を高速および高精度で測定する検査装置を提供する。
【解決手段】 本発明の太陽電池セルの検査装置は、被測定物となる太陽電池セルの電流電圧特性を測定するＩＶ測定部と、前記太陽電池セルの欠陥を検査する欠陥検査部を有する構成とした。
【解決手段】 本発明の太陽電池セルの検査装置は、被測定物となる太陽電池セルの電流電圧特性を測定するＩＶ測定部と、前記太陽電池セルの欠陥を検査する欠陥検査部を有する構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽電池セルの電流電圧特性の測定および欠陥の検査が可能な検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽エネルギーの利用方法として、シリコン型の太陽電池が知られている。太陽電池の製造においては、太陽電池が目的の発電能力を有しているかどうかの性能評価が重要である。性能評価には、通常、出力特性の測定がされる。
【０００３】
出力特性は、光照射下において、太陽電池の電流電圧特性を測定する光電変換特性として行われる。光源としては、太陽光が望ましいのであるが、天候により強度が変化することから、ソーラシミュレータが使用されている。ソーラシミュレータでは、太陽光に代えてキセノンランプやメタルハライドランプ等を使用している。また、これらの光源を長時間点灯していると、温度上昇などにより光量が変化する。そこで、これらのランプのフラッシュ光を用い、横軸を電圧、縦軸を電流として、収集したデータをプロットすることにより太陽電池の出力特性曲線を得ている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ソーラシミュレータと異なる方法として、特許文献２では、シリコンの多結晶型の太陽電池素子に対して順方向に電圧を印加することで、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）を生じさせる方法を提案している。太陽電池素子から発光されるＥＬを観察することによって、電流密度分布が分かり、電流密度分布の不均一から太陽電池素子の欠陥を知ることができる。すなわち、発光しない部分が欠陥部分と判断でき、この欠陥部分の面積が予め決められた量より少なければ、所定の発電能力を有するものと判断できることになる。
【０００５】
図１０は、特許文献２に記載された測定装置の構成を模式的に示す図である。測定装置１０は、暗室１１と、この暗室１１の上部に設けられたＣＣＤカメラ１２と、暗室１１の床面に載置された太陽電池セル１３に電流を流す電源１４と、ＣＣＤカメラ１２からの画像信号を処理する画像処理装置１５とから構成されている。
【０００６】
暗室１１には窓１１ａがあり、ここにＣＣＤカメラ１２のファインダー１２ａがあって、ここから肉眼で覗くことで、ＣＣＤカメラ１２の撮影画像を確認することができる。画像処理装置１５としては、パソコンを使用している。
【特許文献１】特開２００７−８８４１９
【特許文献２】ＷＯ／２００６／０５９６１５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
太陽電池は、図９のように構成されている。図９は、太陽電池Ｍの構成の説明図で、（ａ）は、太陽電池の内部の太陽電池セルが分かるように記載した平面図で、（ｂ）はその断面図である。
【０００８】
図９（ａ）の平面図に示す様に、太陽電池は角型の太陽電池セル２８がリード線２９により複数個直列に接続されたストリング２５を形成し、さらにそのストリングを複数列リード線２９により接続した構成となっている。
【０００９】
また太陽電池の断面構造は、図９（ｂ）に示す様に、上側に配置された裏面材２２と下側に配置された透明カバーガラス２１の間に、充填材２３、２４を介して複数列のストリング２５をサンドイッチした構成を有する。
【００１０】
裏面材２２は例えばポリエチレン樹脂などの材料が使用される。充填材２３、２４には例えばＥＶＡ樹脂（ポリエチレンビニルアセテート樹脂）などが使用される。ストリング２５は、上記のように電極２６、２７の間に、太陽電池セル２８をリード線２９を介して接続した構成である。
【００１１】
このような太陽電池Ｍは、上記のように構成部材を積層しラミネート装置などにより、真空の加熱状態下で圧力を加え、ＥＶＡを架橋反応させてラミネート加工して得られる。
【００１２】
このような太陽電池のコストを削減する要求がある。このためには、太陽電池の歩留まりの向上（生産性の向上）が必要である。したがって太陽電池の構成部材である太陽電池セルをストリング状（図９（ａ）の２５）またはマトリックス状のパネル（図９（ａ）の３０）に接続加工される際に、所定の発電能力を有し、クラック・フィンガー断線・欠けなどの欠陥が無い太陽電池セルを使用する必要である。したがって太陽電池セル単体で発電性能および欠陥の有無を太陽電池セルをストリング状またはマトリックス状に接続加工する前に測定検査する必要がある。
【００１３】
本発明は、斯かる実情に鑑みてなされたもので、太陽電池を製造する際の生産性および歩留まりを向上さるために、太陽電池の構成部材である太陽電池セルの発電性能および欠陥の有無を高速および高精度で測定する検査装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するための本発明の太陽電池セルの検査装置の一つの形態は、被測定物となる太陽電池セルの電流電圧出力特性を測定するＩＶ測定部と、前記太陽電池セルの欠陥を測定する欠陥検査部を有することを特徴としている。
【００１５】
上記の形態の太陽電池セルの検査装置を以下のような構成とすることもできる。
【００１６】
前記ＩＶ測定部は、光源手段、光量調整手段、端子接続手段、負荷指令手段、ＩＶ特性解析手段、ＩＶ測定データ収集手段、ＩＶ測定部制御手段およびＩＶ特性表示手段を有し、さらに前記欠陥測定部は、電源手段、撮影手段、通電手段、画像解析手段、欠陥表示手段および欠陥検査部制御手段を有するように構成することもできる。
【００１７】
前記欠陥検査部は、撮影手段を配置した暗室内に被測定物である太陽電池セルを搬入および搬出するための開口部を設けるように構成することもできる。
【００１８】
前記欠陥検査部の前に、前記太陽電池セルの加熱部を設け、前記欠陥検査部において前記加熱部にて加熱された太陽電池セルの欠陥を測定する構成とすることもできる。またこの構成の検査装置において、前記ＩＶ測定部の前に、前記太陽電池セルの予熱部を設けることもできる。
【００１９】
前記欠陥検査部の後にマーキング部を設け、前記ＩＶ測定部および前記欠陥検査部の太陽電池セルの検査結果を太陽電池セルにマーキングするような構成とすることもできる。
【００２０】
前記ＩＶ測定部、前記欠陥検査部における前記被測定物の搬入および搬出は、吸着機能を有する搬送ベルトにより行うように構成することもできる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の太陽電池セルの検査装置は、被測定物となる太陽電池セルの電流電圧特性を測定するＩＶ測定部と、前記太陽電池セルの欠陥を測定する欠陥検査部を有するので、１台の装置で太陽電池セルの電流電圧特性及び欠陥の有無を測定することができるので、太陽電池セルの検査を高効率で行うことができる。
また本発明の太陽電池セルの検査装置により良好と判断された太陽電池セルは、後工程の製造装置、例えばハンダ付け装置などを本発明の検査装置に接続し図９（ａ）に示すストリング２５を製造することも可能である。これにより太陽電池の生産性を飛躍的に向上させることが可能となる。さらに製造される太陽電池をランク分けすることができる。
【００２２】
前記ＩＶ測定部は、光源手段、光量調整手段、端子接続手段、負荷調整手段、ＩＶ測定データ収集手段、ＩＶ特性解析手段、ＩＶ特性表示手段およびＩＶ測定部制御手段を有し、さらに前記欠陥検査部は、電源手段、撮影手段、通電手段、画像解析手段、欠陥表示手段および欠陥測定部制御手段を有する。このように構成するとにより、太陽電池セルを、その電流電圧出力特性によりランク分けしたり、その欠陥の有無の程度によりランク分けをすることができる。太陽電池セルを有効に活用することが可能になる。
【００２３】
前記欠陥検査部は、撮影手段を配置した遮光性部材で構成された筐体内に被測定物である太陽電池セルを搬入および搬出するための常時開口している開口部を設けることにより欠陥検査部の暗室の遮光用のシャッターを設ける必要がなく、またシャッターが閉じる動作が不要になり、太陽電池セルの検査時間を短縮することができる。
【００２４】
前記欠陥検査部の前に、前記太陽電池セルの加熱部を設け、前記欠陥検査部において前記加熱部にて加熱された太陽電池セルの欠陥を検査する構成とすることにより、太陽電池セルの欠陥のうちクラックをＥＬ発光により欠陥検査する際にセルが昇温しているので結晶粒界を除外した状態で検査できるのでクラックを正確に判定することができる。
このように太陽電池セルを加熱する場合に、ＩＶ測定部の前に予熱部を設けることによりタクトタイムが長くなることなく太陽電池セルを加熱してＥＬ発光により欠陥検査を正確に行うことができる。
【００２５】
前記欠陥検査部の後にマーキング部を設け、前記ＩＶ測定部および前記欠陥検査部の太陽電池セルの検査結果の情報を太陽電池セルにマーキングすることにより、以下の効果が得られる。
太陽電池の製造工程において太陽電池セルの欠陥に起因する太陽電池の性能不良が発生した場合に、どのような欠陥により性能不良が発生したか追跡することができ、欠陥検査部の判定基準を修正することが可能である。また太陽電池を実際に使用している時に、性能不良が発生した場合に、どのような欠陥により性能不良が発生したか追跡することができ、欠陥検査部の判定基準を修正することが可能である。
【００２６】
前記ＩＶ測定部、前記欠陥検査部における前記被測定物の搬入および搬出は、吸着機能を有する搬送ベルトを使用しているので、太陽電池セルを搬送中に位置ずれすることがなく太陽電池セルのＩＶ特性および欠陥の有無を正確に検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】被測定物である太陽電池セルの説明図である。
【図２】本発明の実施例１の検査装置の全体構成の正面図である。
【図３】本発明の実施例１の検査装置のＩＶ測定部の構成の説明図である。
【図４】端子接続手段（通電手段）の説明図である。
【図５】ＩＶ測定部の電流電圧出力特性測定のブロック図である。
【図６】本発明の実施例１の検査装置の欠陥検査部の説明図である。
【図７】本発明の実施例２の検査装置の全体構成の正面図である。
【図８】本発明の実施例３の検査装置の全体構成の正面図である。
【図９】本発明の検査装置にて測定する太陽電池の構成の説明図で（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図１０】従来の太陽電池の検査装置の構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
＜１＞被測定物（太陽電池セル）
図１は、太陽電池セル２００の構成を示す図である。図１（ａ）は、太陽電池セル２００を表側接続電極側（以下、表側という）から見た平面図である。図１（ｂ）は、太陽電池セル２００を裏側接続電極側（以下、裏側という）から見た平面図である。
太陽電池セル２００は、厚さを略０．１６ｍｍとする矩形状の平板形状に形成されている。図１（ａ）に示すように、本実施形態に係る太陽電池セル２００の表側には、太陽電池セル２００の一辺から対向する一辺に亘って２本の表側接続電極２０１が設けられている。また太陽電池セル２００の表側には、表側接続電極２０１に直交するように太陽電池セル２００の一辺から対向する一辺に亘って複数のフィンガー部２０３が設けられている。また、図１（ｂ）に示すように、太陽電池セ２００の裏側には、表側接続電極２０１と同様に太陽電池セル１０の一辺から対向する一辺に亘って２本の裏側接続電極２０２が、設けられている。表側接続電極２０１および裏側接続電極２０２の表面には、タブリードとハンダ付けするためのハンダがコーティングされている。なお表側接続電極と裏側接続電極をバスバーという。
【００２９】
＜２＞装置の全体構成
本発明の装置１００は、図２に示すように、セル投入部４０、セル搬送部５０、ＩＶ測定部６０、欠陥検査部７０、およびセル搬出部８０からなる。セル投入部４０は、ストッカーに収納された測定前の被測定物である太陽電池セルを、セル搬送部の投入側にセットする。セル搬送部５０は、被測定物である太陽電池セルを搬送しＩＶ測定部および欠陥検査部に供給し測定完了した太陽電池セルを搬出部のセル搬出位置まで搬送する。ＩＶ測定部６０は、太陽電池セルのＩＶ特性（電流電圧出力特性）を測定する。欠陥検査部７０は、太陽電池セルの欠陥（フィンガー断線、クラック、欠け等）を検査する。セル搬出部８０は、セル搬出位置に搬送された太陽電池セルをランク分けしてストッカーに収納する。各部の詳細は、以下説明する。
【００３０】
＜２＞セル投入部の構成
太陽電池セル投入部４０は、太陽電池セル２００をセル搬送部５０の投入位置に供給する。図２に示すように、太陽電池セル投入部４０には、セルローディング装置４１が備えられている。セルローディング装置４１は、検査前の被測定物である太陽電池セル２００が重ねて収容されたストッカー４２から搬送部５０までを往復して移動することができる。具体的には、セルローディング装置４１は、ストッカー４２から太陽電池セル２００を一枚ごと吸着させた後、搬送部５０の搬送ベルト５１上の所定の位置（投入位置）に載置する。
【００３１】
＜３＞セル搬送部の構成
搬送部５０は、太陽電池セル２００を位置決めしながら、ＩＶ測定部６０、欠陥検査部７０およびセル搬出部８０に間欠搬送する工程を行う。図２に示すように、搬送部５０には、搬送ベルト５１、搬送ローラ５５ａ、５５ｂ、吸着装置５６等が備えられている。搬送ベルト５１は、セル投入部４０側の位置に配設された搬送ローラ５５ａと、セル搬出部８０側の位置に配設された搬送ローラ５５ｂとに巻回されている。搬送ベルト５１は、金属製等の薄い平板状のベルトである。また、搬送ローラ５５ａ、５５ｂの回転軸に接続された図示しないローラ駆動装置が駆動することにより、各搬送ローラ５５ａ、５５ｂが矢印方向に回転する。各搬送ローラ５５ａ、５５ｂの回転により、搬送ベルト５１の搬送面５２に載置された太陽電池セルは、ＩＶ測定部６０、欠陥検査部７０およびセル搬出部８０の順に搬送される。
【００３２】
また、吸着装置５６は、搬送ベルト５１の搬送面５２の下側に搬送ベルト５１の移動方向に亘って配設されている。尚図２においては、搬送ベルト５１との間に隙間を持たせて記載している。実際は、図３、図４、図６のようになっている。吸着装置５６は、搬送面５２に載置された太陽電池セル２００を搬送ベルト５１に吸着させて位置決めを行うことができる。また、図２に示すように、搬送ベルト５１には、搬送ベルト５１の移動方向に亘って複数の吸着孔５３（図４参照）が連続して形成されている。本実施形態の搬送ベルト５１には、搬送ベルト５１の幅方向における左右両側に２列の吸着孔５３が形成されている。各々１列ずつの吸着孔５３は、搬送ベルト５１上に載置された太陽電池セルのバスバー以外の箇所を吸着できる位置に複数個形成される。
【００３３】
＜４＞ＩＶ測定部６０の構成
本ＩＶ測定部は、太陽電池セルに疑似太陽光を照射し、太陽電池セルから出力される電流電圧特性の測定を行う部分である。以下ＩＶ測定部の構成について説明する。
【００３４】
＜４−１＞ＩＶ測定部６０の全体構成
図３は、ＩＶ測定部６０の構成を示す。図３において、（ａ）は太陽電池セル２００の搬送方向を直角な方向から見た正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。ＩＶ測定部は、略矩形箱形の筐体６１内に光源手段６２、光量調整手段６３、端子接続手段６４（図４参照）および被測定物である太陽電池セル２００が配置されている。また筐体６１には、＜２＞で説明したセル搬入部の搬送ベルトが通過できるような構成となっている。筐体６１には、搬送ベルトの通過部分のみ開口部６１ａが設けられている。この開口部は、搬送ベルトが筐体６１へ入る部分と出る部分の２箇所設けられている。さらにこの開口部の寸法は、被測定物である太陽電池セル２００とセル搬送部が通過できるように決められる。
本ＩＶ測定部の筐体外に負荷指令手段６５、ＩＶ特性解析手段６６、ＩＶ測定データ収集手段６７、ＩＶ測定部制御手段６８およびＩＶ特性表示手段６９が設けられている。
【００３５】
＜４−２＞光源手段６２
ＩＶ測定部に使用される、光源用ランプとして、キセノンランプやメタルハライドランプ等が用いられる。本実施形態の場合、図３に示すように光源用ランプは略矩形箱形の筐体６１の上部に設けられている。
【００３６】
＜４−３＞光量調整手段６３
光量調整手段は、図３に示すように光源ランプと被測定物である太陽電池セルの間にフィルター等を設け適正なスペクトル分布を有する疑似太陽光を照射する。また照射光の強度は、光源ランプ６２の電源回路６２ａ（図５参照）からのランプ電圧を調整することにより、適正な強度の照射光を被測定物である太陽電池セルに照射する。
【００３７】
＜４−４＞端子接続手段６４
端子接続手段は、図４に示すように、太陽電池セルの表面側（受光面側）のバスバー部２０１と裏面側のバスバー部２０２にプローブＰを接触させて、太陽電池セルに照射光を照射させた際に発生する電流出力および電圧出力を取り出す。太陽電池セルにて発生する電流出力および電圧出力は、ＩＶ特性解析手段６６に転送される。プローブＰは太陽電池セルの表面側と裏面側とで昇降式となっている。
【００３８】
以下ＩＶ測定部の出力特性測定のブロック図（図５）を参照しながら説明する。
＜４−５＞負荷指令手段６５
太陽電池セルの表面側（受光面側）に照射光の照度が規定の照度であることが確認された後、ＩＶ測定部制御手段６８により電子負荷装置６５aに負荷指示値を指示し被測定体の太陽電池セルに印加する電流または電圧を変更する。
【００３９】
＜４−６＞ＩＶ特性解析手段６６
ＩＶ特性解析手段６６は、電子負荷装置６５ａから太陽電池セルに印加する電流を時間的に変化させながら出力される電圧を計測し、その結果を保存して太陽電池セルの出力特性曲線のデータを作成し、所定の出力特性を有するか否か判断する。解析手段としては、パソコンなどのコンピュータを使用することができる。上記の場合は、電子負荷装置からの指示値を電流制御した場合であるが、電圧制御することも可能である。この場合は出力電流を測定することになる
【００４０】
＜４−７＞ＩＶ測定データ収集手段６７
ＩＶ測定データ収集手段は、太陽電池セル２００が出力する電流と電圧、及び、照度検出器６２ｂから検出される照度のデータを収集する。このＩＶ測定データ収集手段は、データ処理ボードとアナログ出力ボードを備え、アナログ信号をデジタル信号に変換して収集する電子回路を主体に形成したデータ収集ボードとして構成したものである。
【００４１】
＜４−８＞ＩＶ測定部制御手段６８
ＩＶ測定部制御手段は、ＩＶ測定部の光源手段６２、端子接続手段６４、負荷指令手段６５、ＩＶ特性解析手段６６、ＩＶ測定データ収集手段６７、ＩＶ特性表示手段６９を制御する。ＩＶ特性解析手段６６は、パソコンを使用しても良いし、別置きの制御装置としても良い。
【００４２】
＜４−９＞ＩＶ特性表示手段６９
ＩＶ特性表示手段は、ＩＶ特性解析手段６６にて作成した太陽電池セルの出力特性曲線を表示する。出力特性曲線を表示は、パソコンのディスプレイに表示させても良いし、別途表示器を設け表示させても良い。
【００４３】
＜４−１０＞ＩＶ測定部の動作
太陽電池セルは、図３に示すように、受光面を上に向けて搬送ベルトにて吸着されてＩＶ測定部に搬入される。太陽電池セルは、セル投入部にて搬送ベルトに対して所定の位置に吸着されるので位置のずれは搬送方向の搬送ベルトの停止位置のばらつき程度であり、ＩＶ測定には十分対応可能である。
【００４４】
ＩＶ測定部に到達した太陽電池セルは、図４に示すように、端子接続手段により、太陽電池セルの表面側と裏面側のバスバー部に、プローブ端子Ｐが接続される。太陽電池セルには、光源ランプにより受光面側（表面側）に光源光が照射される。照射光は、パルス状に照射される。パルス波形としては、波形の頂部が４ｍｓｅｃ〜１０ｍｓｅｃの平坦部を有するミドルパルス波形等が使用される。太陽電池セルに照射される照射光の照度は、測定前に照度検出器６２ｂにより確認される。この照射光の照度の確認は、被測定物である太陽電池セル毎に行う必要はなく、定期的に確認すれば良い。規定照度であることを確認した後、測定を行う。光源ランプの発光は、１回発光でもよいし、複数回とし、予備測定を行いその後本測定を行っても良い。
【００４５】
電流電圧出力特性測定は、図５に示すように、ＩＶ測定部制御手段６８により負荷指令手段６５へ電流制御または電圧制御により一定時間間隔で電流指令値または電圧出力値を変更する。電流制御の場合は、電流指令値を変更しながら電圧出力値を取得する。１回の光源ランプの発光で２００点から４００点の電流および電圧の測定データが得られる。この一定時間間隔毎の電流および電圧の測定データをＩＶ測定データ収集手段６７にて収集し、ＩＶ特性解析手段６６に転送しＩＶ特性曲線および出力特性曲線を作成する。その後、得られたＩＶ特性曲線および出力特性曲線は、ＩＶ特性表示手段６９により表示させる。
電流電圧出力特性測定が電圧制御の場合は、電圧指令値を変更しながら電流出力値を取得し、上記と同様の動作を行う。
【００４６】
また出力された電流および電圧の測定データをＩＶ特性解析手段６６に転送しＩＶ特性曲線および出力特性曲線を作成する以外に、太陽電池セルの出力特性結果の情報にランク分けした情報を付与する。この各太陽電池セルの出力特性結果の情報とランク情報は、太陽電池セルと紐づけされ本発明の検査装置の全体制御装置９０に転送され格納される。
【００４７】
＜５＞欠陥検査部７０の構成
本欠陥検査部は、太陽電池セルに順方向の電流を印加し、太陽電池セルをＥＬ発光させることによりセルのマイクロクラックなどの欠陥検査を行う部分である。以下欠陥検査部の構成について説明する。
【００４８】
＜５−１＞欠陥検査部の全体構造
図６は、欠陥検査部の構成を示す図で、（ａ）は太陽電池セル２００の搬送方向を直角な方向から見た正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。略矩形箱形の暗室内７１にＥＬ発光した状態のセル画像を撮影するためのカメラ７４、被測定物である太陽電池セルおよび通電手段７３（図４参照）が設けられている。また欠陥検査部には、＜２＞で説明したセル搬入部の搬送ベルトが通過できるような構成となっている。また暗室には、搬送ベルトの通過部分のみ開口部７２が設けられている。この開口部は、搬送ベルトが暗室へ入る部分と出る部分の２箇所設けられている。さらにこの開口部の寸法は、以下のように決められる。開口部の幅寸法は、搬送ベルトにて吸着された太陽電池セルを暗室内に搬入できるように、また欠陥検査が終了し暗室から太陽電池を搬出できるよう、太陽電池セルの幅よりも僅か広い程度でよい。開口部の高さ寸法は、搬送ベルトとセルの厚さの合計よりも大きければ良い。しかし開口部の高さ寸法の隙間は、欠陥検査の際に太陽電池セルの画像撮影に支障ないように極力少なくすることが望ましい。
【００４９】
このように暗室の搬送ベルトの通過部分に必要最低限の寸法の開口部を設けることにより、開口部の扉の開閉動作の確認が不要になり太陽電池セルの欠陥検査の高速化を図ることができる。
【００５０】
＜５−２＞太陽電池セルの暗室内へ位置決め
太陽電池セルは、セル投入部にて搬送ベルトに対して所定の位置に搬送されるので位置のずれは搬送方向の暗室内の搬送ベルトの停止位置のばらつき程度である。撮影用カメラで画像撮影が可能であれば特に搬送方向に対する精密な位置決め手段は、不要である。
【００５１】
＜５−３＞通電手段
通電手段７３は、図４に示すように、ＩＶ測定部の端子接続手段６４と同様の構成となっている。太陽電池セルの表面側（受光面側）と裏面側のバスバー部にプローブＰを接触させ、電源手段（図１０の電源１４）により太陽電池セルに順方向の電流を印加する。プローブはセルの表面側と裏面側とで昇降式となっている。
【００５２】
＜５−４＞撮影用カメラ
撮影用カメラ７４は、図示のように暗室上部に固定されている。太陽電池セルから発するＥＬ発光は、１，０００ｎｍから１，３００ｎｍの波長の微弱な光であり、暗室内で発光させ、撮影用カメラ７４でこの微弱な光を撮影する。このため、撮影用カメラ７４としては微弱な光に対する感度の良いＣＣＤカメラを用いる必要がある。
【００５３】
＜５−５＞その他機器
上記の他に、図示を省略するが、図１０の従来例で示した電源１４やパソコンを利用した画像処理装置１５が設けられている。
【００５４】
＜５−６＞欠陥検査部の動作
太陽電池セルは、受光面を上に向けて搬送ベルトにて吸着されて本欠陥検査部の暗室内に搬入される。太陽電池セルは、セル投入部にて搬送ベルトに対して所定の位置に吸着される。欠陥検査部における太陽電池セルの位置のずれは搬送方向の暗室内の吸着ベルトの停止位置のばらつき程度であるが、ごく僅かである。したがってその停止位置のばらつきは、撮影用カメラの画像処理により十分対応可能である。
【００５５】
暗室７１の所定の位置に達した太陽電池セルは、図示しない電源手段との間で通電手段によりプローブＰが太陽電池セルのバスバー部に接続がされる。太陽電池セルは、暗室内に配置されている。太陽電池セルに電源から順方向の電流を流す。太陽電池セルがＥＬ発光するので、カメラ７４で撮影する。暗室は、一部開口部があるものの最小限にしているので太陽電池セル２００から発するＥＬ光の撮影には問題ない。
【００５６】
撮影用カメラ７４により撮影した画像は、図示しないパソコンなどからなる画像処理装置１５（図１０参照）に画像データを送る。画像処理装置は、各太陽電池セルの画像から発光しない部分を取り出して分析し、太陽電池セルの合否を判断する。尚撮影画像を分析し欠陥の種類や暗部の状況、検査した欠陥（フィンガー断線・クラック・欠け等）の程度によりによりランク付けを行うことも可能である。
【００５７】
また欠陥検査部にて欠陥検査した結果に基づき太陽電池セルをランク分けした情報は、太陽電池セルと紐づけされ本発明の検査装置の全体制御装置９０に転送され格納される。
【００５８】
＜６＞セル搬出部の構成
太陽電池セル搬出部８０は、ＩＶ測定部６０および欠陥検査部７０にて測定および検査が完了した太陽電池セル２００をストッカーなどに収納する。
図２に示すように、セル搬出部８０には、セルアンローディング装置８１が備えられている。セルアンローディング装置８１は、搬出位置からストッカー８２まで往復して移動する。具体的には、セルアンローディング装置８１は、搬出位置から測定および検査が完了した太陽電池セル２００を一枚ごと吸着させた後、ストッカー８２の位置に載置する。
【００５９】
ストッカー８２は、測定検査した太陽電池セル２００の結果によりランク分けして収納できるようにランク毎のストッカー８２ａ〜８２ｄを用意することができる。ストッカーの数量は、本実施例の数量には限定されることはなく適宜変更することができる。太陽電池セル２００は、太陽電池セル２００毎に全体制御装置９０に保存された出力特性結果の情報とランク情報、および欠陥検査結果とランク情報に基づきストッカー８２に収納される。
【００６０】
このように太陽電池セルをランク分けすることにより、ランク分けされた太陽電池セル毎にアッセンブラ装置（ストリンガー装置）によりハンダ付けして図９（ａ）のストリング２５を製造することができる。したがって製造されたストリング２５もランク分けが可能となる。同一ランクのストリングを複数列使用してマトリックス状に形成することにより太陽電池モジュールのランク分けをすることができる。これにより太陽電池モジュールの歩留まりを向上させることができる。
【００６１】
また本発明の検査装置をアッセンブラ装置（ストリンガー装置）と直結することにより太陽電池モジュールの生産性を更に向上させることができる。
【実施例２】
【００６２】
本実施例では、図７に示すように、ＩＶ測定部と欠陥検査部の間に加熱部３００を設け被測定物である太陽電池セル２００を５０℃程度に加熱する。加熱された太陽電池セルを欠陥検査部へ搬送し太陽電池セルの欠陥を検査する。加熱部の構成を以下に説明する。
【００６３】
＜７＞加熱部の構成
加熱部３００は、太陽電池セル２００を加熱する工程を行う。
図７（ａ）に示すように、本実施形態の加熱部３００には、加熱炉３０１内に搬送ベルト５１の上部に、ヒータ３０２が備えられている。ヒータ３０２の数量は、１つ以上で良く、使用するヒータの加熱能力に応じて、複数個設けることができる。ただしヒータ３０２の数量は、本発明の装置の搬送方向の長さを考慮すると極力数量を少なくすることが望ましい。またヒータ３０２を複数個設ける場合は、太陽電池セルの搬送方向と直角な方向に並列状態で設けることが望ましい。各ヒータ３０２は、例えば熱風ヒータやＩＲランプ等を使用することができる。また各ヒータ３０２は、搬送ベルト５１で搬送されている太陽電池セル２００を直接加熱する他、加熱炉３０１内の雰囲気を加熱することで、太陽電池セル２００全体を満遍なく加熱する。
【００６４】
さらに、各ヒータ３０２は、全体制御装置９０内の温度制御装置により加熱する温度がコントロールされている。具体的には、加熱炉３０１内には、搬送ベルト５１に近接した位置に図示しない温度検出装置が設けられている。温度制御装置は、温度検出装置に基づいて、太陽電池セルが所定の温度になるように制御している。
【００６５】
本発明の検査装置のサイクルタイムを短縮する必要がある場合は、図７（ｂ）に示すように、ＩＶ測定部の前に予熱部３０４を設けることができる。予熱部３０４の加熱炉３０３内にヒータ３０２が設けられている。これにより太陽電池セルを、その電流電圧特性に影響を及ぼさない程度の温度に加熱することができる。
【００６６】
尚欠陥検査部前で太陽電池セルを加熱する温度は、通常５０℃に程度に設定される。この温度は、以下のように設定される。欠陥検査部において太陽電池セルに順方向の電圧を印加しＥＬ発光させ、カメラで太陽電池セルを撮影し、太陽電池セル内にフィンガー断線・クラック・欠け等の欠陥が存在すると、その撮影画像には線状や面状の暗部が形成される。この撮影画像には、太陽電池セル内に存在する結晶粒界も線状の暗部として現れる。太陽電池セルをある温度に加熱するとこの結晶粒界が消滅する。これにより線状の暗部のうち結晶粒界による暗部をクラックによる暗部と判定することがなくなる。したがって太陽電池セル内の欠陥判定の精度を向上させることができる。このように加熱部３００の加熱温度は設定される。
【実施例３】
【００６７】
本実施例では、図８に示すように、本発明の実施例１の検査装置の欠陥検査部の搬出側にマーキング部４００を設けている。尚実施例２の検査装置に本実施例と同様の形態でマーキング部を設けることもできる。マーキングの方法としては、公知のレーザマーキング加工などが使用できる。マーキング部では、ＩＶ測定部の出力特性測定結果とそのランク情報、および欠陥検査部にて検査した欠陥検査結果とそのランク情報をバーコード化したり、ＱＲコード化して太陽電池セルの発電に影響しない箇所にレーザ加工によりマークを付与する。本実施例の図面では、マーキング部は太陽電池セルの受光面側の上方に配置されているが、マーキング部をセル搬出部の下方に配置することも可能である。このように太陽電池セルに測定結果や検査結果をマークすることにより、以下のような効果が発現する。太陽電池の製造工程において太陽電池セルの欠陥に起因する太陽電池の性能不良が発生した場合に、どのような欠陥により性能不良が発生したか追跡することができ、欠陥検査部の判定基準を修正することが可能である。また太陽電池を実際に使用している時に、性能不良が発生した場合に、どのような欠陥により性能不良が発生したか追跡することができ、欠陥検査部の判定基準を修正することが可能である。
【００６８】
これにより太陽電池セルの品質を高精度に検査することができ、太陽電池モジュールの生産性や歩留まりを格段に向上させることができる。
【符号の説明】
【００６９】
１００ 検査装置
２００ 太陽電池セル（被測定物）
３００ 加熱部
３０４ 予熱部
４００ マーキング部
１１ 暗室
１２ ＣＣＤカメラ
１３ 太陽電池セル
１４ 電源
１５ 画像処理装置
２１ 透明カバーガラス
２２ 裏面材
２３、２４ 充填材
２５ ストリング
２６、２７ 電極
２８ 太陽電池セル
２９ リード線
３０ マトリックス
４０ セル投入部
４１ セルローディング装置
４２ ストッカー
５０ セル搬送部
５１ 搬送ベルト
５２ 搬送面
５３ 吸着孔
５５ 搬送ローラ
５６ 吸着装置
６０ ＩＶ測定部
６１ 筐体
６２ 光源手段
６３ 光量調整手段
６４ 端子接続手段
６５ 負荷指令手段
６６ ＩＶ特性解析手段
６７ ＩＶ測定データ収集手段
６８ ＩＶ測定部制御手段
６９ ＩＶ測特性表示手段
７０ 欠陥検査部
７１ 筐体
７２ 開口部
７３ 通電手段
７４ 撮影用カメラ
８０ セル搬出部
８１ セルアンローディング装置
８２ ストッカー
９０ 全体制御装置
Ｍ 太陽電池
Ｐ プローブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽電池セルの電流電圧特性の測定および欠陥の検査が可能な検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽エネルギーの利用方法として、シリコン型の太陽電池が知られている。太陽電池の製造においては、太陽電池が目的の発電能力を有しているかどうかの性能評価が重要である。性能評価には、通常、出力特性の測定がされる。
【０００３】
出力特性は、光照射下において、太陽電池の電流電圧特性を測定する光電変換特性として行われる。光源としては、太陽光が望ましいのであるが、天候により強度が変化することから、ソーラシミュレータが使用されている。ソーラシミュレータでは、太陽光に代えてキセノンランプやメタルハライドランプ等を使用している。また、これらの光源を長時間点灯していると、温度上昇などにより光量が変化する。そこで、これらのランプのフラッシュ光を用い、横軸を電圧、縦軸を電流として、収集したデータをプロットすることにより太陽電池の出力特性曲線を得ている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ソーラシミュレータと異なる方法として、特許文献２では、シリコンの多結晶型の太陽電池素子に対して順方向に電圧を印加することで、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）を生じさせる方法を提案している。太陽電池素子から発光されるＥＬを観察することによって、電流密度分布が分かり、電流密度分布の不均一から太陽電池素子の欠陥を知ることができる。すなわち、発光しない部分が欠陥部分と判断でき、この欠陥部分の面積が予め決められた量より少なければ、所定の発電能力を有するものと判断できることになる。
【０００５】
図１０は、特許文献２に記載された測定装置の構成を模式的に示す図である。測定装置１０は、暗室１１と、この暗室１１の上部に設けられたＣＣＤカメラ１２と、暗室１１の床面に載置された太陽電池セル１３に電流を流す電源１４と、ＣＣＤカメラ１２からの画像信号を処理する画像処理装置１５とから構成されている。
【０００６】
暗室１１には窓１１ａがあり、ここにＣＣＤカメラ１２のファインダー１２ａがあって、ここから肉眼で覗くことで、ＣＣＤカメラ１２の撮影画像を確認することができる。画像処理装置１５としては、パソコンを使用している。
【特許文献１】特開２００７−８８４１９
【特許文献２】ＷＯ／２００６／０５９６１５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
太陽電池は、図９のように構成されている。図９は、太陽電池Ｍの構成の説明図で、（ａ）は、太陽電池の内部の太陽電池セルが分かるように記載した平面図で、（ｂ）はその断面図である。
【０００８】
図９（ａ）の平面図に示す様に、太陽電池は角型の太陽電池セル２８がリード線２９により複数個直列に接続されたストリング２５を形成し、さらにそのストリングを複数列リード線２９により接続した構成となっている。
【０００９】
また太陽電池の断面構造は、図９（ｂ）に示す様に、上側に配置された裏面材２２と下側に配置された透明カバーガラス２１の間に、充填材２３、２４を介して複数列のストリング２５をサンドイッチした構成を有する。
【００１０】
裏面材２２は例えばポリエチレン樹脂などの材料が使用される。充填材２３、２４には例えばＥＶＡ樹脂（ポリエチレンビニルアセテート樹脂）などが使用される。ストリング２５は、上記のように電極２６、２７の間に、太陽電池セル２８をリード線２９を介して接続した構成である。
【００１１】
このような太陽電池Ｍは、上記のように構成部材を積層しラミネート装置などにより、真空の加熱状態下で圧力を加え、ＥＶＡを架橋反応させてラミネート加工して得られる。
【００１２】
このような太陽電池のコストを削減する要求がある。このためには、太陽電池の歩留まりの向上（生産性の向上）が必要である。したがって太陽電池の構成部材である太陽電池セルをストリング状（図９（ａ）の２５）またはマトリックス状のパネル（図９（ａ）の３０）に接続加工される際に、所定の発電能力を有し、クラック・フィンガー断線・欠けなどの欠陥が無い太陽電池セルを使用する必要である。したがって太陽電池セル単体で発電性能および欠陥の有無を太陽電池セルをストリング状またはマトリックス状に接続加工する前に測定検査する必要がある。
【００１３】
本発明は、斯かる実情に鑑みてなされたもので、太陽電池を製造する際の生産性および歩留まりを向上さるために、太陽電池の構成部材である太陽電池セルの発電性能および欠陥の有無を高速および高精度で測定する検査装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するための本発明の太陽電池セルの検査装置の一つの形態は、被測定物となる太陽電池セルの電流電圧出力特性を測定するＩＶ測定部と、前記太陽電池セルの欠陥を測定する欠陥検査部を有することを特徴としている。
【００１５】
上記の形態の太陽電池セルの検査装置を以下のような構成とすることもできる。
【００１６】
前記ＩＶ測定部は、光源手段、光量調整手段、端子接続手段、負荷指令手段、ＩＶ特性解析手段、ＩＶ測定データ収集手段、ＩＶ測定部制御手段およびＩＶ特性表示手段を有し、さらに前記欠陥測定部は、電源手段、撮影手段、通電手段、画像解析手段、欠陥表示手段および欠陥検査部制御手段を有するように構成することもできる。
【００１７】
前記欠陥検査部は、撮影手段を配置した暗室内に被測定物である太陽電池セルを搬入および搬出するための開口部を設けるように構成することもできる。
【００１８】
前記欠陥検査部の前に、前記太陽電池セルの加熱部を設け、前記欠陥検査部において前記加熱部にて加熱された太陽電池セルの欠陥を測定する構成とすることもできる。またこの構成の検査装置において、前記ＩＶ測定部の前に、前記太陽電池セルの予熱部を設けることもできる。
【００１９】
前記欠陥検査部の後にマーキング部を設け、前記ＩＶ測定部および前記欠陥検査部の太陽電池セルの検査結果を太陽電池セルにマーキングするような構成とすることもできる。
【００２０】
前記ＩＶ測定部、前記欠陥検査部における前記被測定物の搬入および搬出は、吸着機能を有する搬送ベルトにより行うように構成することもできる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の太陽電池セルの検査装置は、被測定物となる太陽電池セルの電流電圧特性を測定するＩＶ測定部と、前記太陽電池セルの欠陥を測定する欠陥検査部を有するので、１台の装置で太陽電池セルの電流電圧特性及び欠陥の有無を測定することができるので、太陽電池セルの検査を高効率で行うことができる。
また本発明の太陽電池セルの検査装置により良好と判断された太陽電池セルは、後工程の製造装置、例えばハンダ付け装置などを本発明の検査装置に接続し図９（ａ）に示すストリング２５を製造することも可能である。これにより太陽電池の生産性を飛躍的に向上させることが可能となる。さらに製造される太陽電池をランク分けすることができる。
【００２２】
前記ＩＶ測定部は、光源手段、光量調整手段、端子接続手段、負荷調整手段、ＩＶ測定データ収集手段、ＩＶ特性解析手段、ＩＶ特性表示手段およびＩＶ測定部制御手段を有し、さらに前記欠陥検査部は、電源手段、撮影手段、通電手段、画像解析手段、欠陥表示手段および欠陥測定部制御手段を有する。このように構成するとにより、太陽電池セルを、その電流電圧出力特性によりランク分けしたり、その欠陥の有無の程度によりランク分けをすることができる。太陽電池セルを有効に活用することが可能になる。
【００２３】
前記欠陥検査部は、撮影手段を配置した遮光性部材で構成された筐体内に被測定物である太陽電池セルを搬入および搬出するための常時開口している開口部を設けることにより欠陥検査部の暗室の遮光用のシャッターを設ける必要がなく、またシャッターが閉じる動作が不要になり、太陽電池セルの検査時間を短縮することができる。
【００２４】
前記欠陥検査部の前に、前記太陽電池セルの加熱部を設け、前記欠陥検査部において前記加熱部にて加熱された太陽電池セルの欠陥を検査する構成とすることにより、太陽電池セルの欠陥のうちクラックをＥＬ発光により欠陥検査する際にセルが昇温しているので結晶粒界を除外した状態で検査できるのでクラックを正確に判定することができる。
このように太陽電池セルを加熱する場合に、ＩＶ測定部の前に予熱部を設けることによりタクトタイムが長くなることなく太陽電池セルを加熱してＥＬ発光により欠陥検査を正確に行うことができる。
【００２５】
前記欠陥検査部の後にマーキング部を設け、前記ＩＶ測定部および前記欠陥検査部の太陽電池セルの検査結果の情報を太陽電池セルにマーキングすることにより、以下の効果が得られる。
太陽電池の製造工程において太陽電池セルの欠陥に起因する太陽電池の性能不良が発生した場合に、どのような欠陥により性能不良が発生したか追跡することができ、欠陥検査部の判定基準を修正することが可能である。また太陽電池を実際に使用している時に、性能不良が発生した場合に、どのような欠陥により性能不良が発生したか追跡することができ、欠陥検査部の判定基準を修正することが可能である。
【００２６】
前記ＩＶ測定部、前記欠陥検査部における前記被測定物の搬入および搬出は、吸着機能を有する搬送ベルトを使用しているので、太陽電池セルを搬送中に位置ずれすることがなく太陽電池セルのＩＶ特性および欠陥の有無を正確に検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】被測定物である太陽電池セルの説明図である。
【図２】本発明の実施例１の検査装置の全体構成の正面図である。
【図３】本発明の実施例１の検査装置のＩＶ測定部の構成の説明図である。
【図４】端子接続手段（通電手段）の説明図である。
【図５】ＩＶ測定部の電流電圧出力特性測定のブロック図である。
【図６】本発明の実施例１の検査装置の欠陥検査部の説明図である。
【図７】本発明の実施例２の検査装置の全体構成の正面図である。
【図８】本発明の実施例３の検査装置の全体構成の正面図である。
【図９】本発明の検査装置にて測定する太陽電池の構成の説明図で（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図１０】従来の太陽電池の検査装置の構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
＜１＞被測定物（太陽電池セル）
図１は、太陽電池セル２００の構成を示す図である。図１（ａ）は、太陽電池セル２００を表側接続電極側（以下、表側という）から見た平面図である。図１（ｂ）は、太陽電池セル２００を裏側接続電極側（以下、裏側という）から見た平面図である。
太陽電池セル２００は、厚さを略０．１６ｍｍとする矩形状の平板形状に形成されている。図１（ａ）に示すように、本実施形態に係る太陽電池セル２００の表側には、太陽電池セル２００の一辺から対向する一辺に亘って２本の表側接続電極２０１が設けられている。また太陽電池セル２００の表側には、表側接続電極２０１に直交するように太陽電池セル２００の一辺から対向する一辺に亘って複数のフィンガー部２０３が設けられている。また、図１（ｂ）に示すように、太陽電池セ２００の裏側には、表側接続電極２０１と同様に太陽電池セル１０の一辺から対向する一辺に亘って２本の裏側接続電極２０２が、設けられている。表側接続電極２０１および裏側接続電極２０２の表面には、タブリードとハンダ付けするためのハンダがコーティングされている。なお表側接続電極と裏側接続電極をバスバーという。
【００２９】
＜２＞装置の全体構成
本発明の装置１００は、図２に示すように、セル投入部４０、セル搬送部５０、ＩＶ測定部６０、欠陥検査部７０、およびセル搬出部８０からなる。セル投入部４０は、ストッカーに収納された測定前の被測定物である太陽電池セルを、セル搬送部の投入側にセットする。セル搬送部５０は、被測定物である太陽電池セルを搬送しＩＶ測定部および欠陥検査部に供給し測定完了した太陽電池セルを搬出部のセル搬出位置まで搬送する。ＩＶ測定部６０は、太陽電池セルのＩＶ特性（電流電圧出力特性）を測定する。欠陥検査部７０は、太陽電池セルの欠陥（フィンガー断線、クラック、欠け等）を検査する。セル搬出部８０は、セル搬出位置に搬送された太陽電池セルをランク分けしてストッカーに収納する。各部の詳細は、以下説明する。
【００３０】
＜２＞セル投入部の構成
太陽電池セル投入部４０は、太陽電池セル２００をセル搬送部５０の投入位置に供給する。図２に示すように、太陽電池セル投入部４０には、セルローディング装置４１が備えられている。セルローディング装置４１は、検査前の被測定物である太陽電池セル２００が重ねて収容されたストッカー４２から搬送部５０までを往復して移動することができる。具体的には、セルローディング装置４１は、ストッカー４２から太陽電池セル２００を一枚ごと吸着させた後、搬送部５０の搬送ベルト５１上の所定の位置（投入位置）に載置する。
【００３１】
＜３＞セル搬送部の構成
搬送部５０は、太陽電池セル２００を位置決めしながら、ＩＶ測定部６０、欠陥検査部７０およびセル搬出部８０に間欠搬送する工程を行う。図２に示すように、搬送部５０には、搬送ベルト５１、搬送ローラ５５ａ、５５ｂ、吸着装置５６等が備えられている。搬送ベルト５１は、セル投入部４０側の位置に配設された搬送ローラ５５ａと、セル搬出部８０側の位置に配設された搬送ローラ５５ｂとに巻回されている。搬送ベルト５１は、金属製等の薄い平板状のベルトである。また、搬送ローラ５５ａ、５５ｂの回転軸に接続された図示しないローラ駆動装置が駆動することにより、各搬送ローラ５５ａ、５５ｂが矢印方向に回転する。各搬送ローラ５５ａ、５５ｂの回転により、搬送ベルト５１の搬送面５２に載置された太陽電池セルは、ＩＶ測定部６０、欠陥検査部７０およびセル搬出部８０の順に搬送される。
【００３２】
また、吸着装置５６は、搬送ベルト５１の搬送面５２の下側に搬送ベルト５１の移動方向に亘って配設されている。尚図２においては、搬送ベルト５１との間に隙間を持たせて記載している。実際は、図３、図４、図６のようになっている。吸着装置５６は、搬送面５２に載置された太陽電池セル２００を搬送ベルト５１に吸着させて位置決めを行うことができる。また、図２に示すように、搬送ベルト５１には、搬送ベルト５１の移動方向に亘って複数の吸着孔５３（図４参照）が連続して形成されている。本実施形態の搬送ベルト５１には、搬送ベルト５１の幅方向における左右両側に２列の吸着孔５３が形成されている。各々１列ずつの吸着孔５３は、搬送ベルト５１上に載置された太陽電池セルのバスバー以外の箇所を吸着できる位置に複数個形成される。
【００３３】
＜４＞ＩＶ測定部６０の構成
本ＩＶ測定部は、太陽電池セルに疑似太陽光を照射し、太陽電池セルから出力される電流電圧特性の測定を行う部分である。以下ＩＶ測定部の構成について説明する。
【００３４】
＜４−１＞ＩＶ測定部６０の全体構成
図３は、ＩＶ測定部６０の構成を示す。図３において、（ａ）は太陽電池セル２００の搬送方向を直角な方向から見た正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。ＩＶ測定部は、略矩形箱形の筐体６１内に光源手段６２、光量調整手段６３、端子接続手段６４（図４参照）および被測定物である太陽電池セル２００が配置されている。また筐体６１には、＜２＞で説明したセル搬入部の搬送ベルトが通過できるような構成となっている。筐体６１には、搬送ベルトの通過部分のみ開口部６１ａが設けられている。この開口部は、搬送ベルトが筐体６１へ入る部分と出る部分の２箇所設けられている。さらにこの開口部の寸法は、被測定物である太陽電池セル２００とセル搬送部が通過できるように決められる。
本ＩＶ測定部の筐体外に負荷指令手段６５、ＩＶ特性解析手段６６、ＩＶ測定データ収集手段６７、ＩＶ測定部制御手段６８およびＩＶ特性表示手段６９が設けられている。
【００３５】
＜４−２＞光源手段６２
ＩＶ測定部に使用される、光源用ランプとして、キセノンランプやメタルハライドランプ等が用いられる。本実施形態の場合、図３に示すように光源用ランプは略矩形箱形の筐体６１の上部に設けられている。
【００３６】
＜４−３＞光量調整手段６３
光量調整手段は、図３に示すように光源ランプと被測定物である太陽電池セルの間にフィルター等を設け適正なスペクトル分布を有する疑似太陽光を照射する。また照射光の強度は、光源ランプ６２の電源回路６２ａ（図５参照）からのランプ電圧を調整することにより、適正な強度の照射光を被測定物である太陽電池セルに照射する。
【００３７】
＜４−４＞端子接続手段６４
端子接続手段は、図４に示すように、太陽電池セルの表面側（受光面側）のバスバー部２０１と裏面側のバスバー部２０２にプローブＰを接触させて、太陽電池セルに照射光を照射させた際に発生する電流出力および電圧出力を取り出す。太陽電池セルにて発生する電流出力および電圧出力は、ＩＶ特性解析手段６６に転送される。プローブＰは太陽電池セルの表面側と裏面側とで昇降式となっている。
【００３８】
以下ＩＶ測定部の出力特性測定のブロック図（図５）を参照しながら説明する。
＜４−５＞負荷指令手段６５
太陽電池セルの表面側（受光面側）に照射光の照度が規定の照度であることが確認された後、ＩＶ測定部制御手段６８により電子負荷装置６５aに負荷指示値を指示し被測定体の太陽電池セルに印加する電流または電圧を変更する。
【００３９】
＜４−６＞ＩＶ特性解析手段６６
ＩＶ特性解析手段６６は、電子負荷装置６５ａから太陽電池セルに印加する電流を時間的に変化させながら出力される電圧を計測し、その結果を保存して太陽電池セルの出力特性曲線のデータを作成し、所定の出力特性を有するか否か判断する。解析手段としては、パソコンなどのコンピュータを使用することができる。上記の場合は、電子負荷装置からの指示値を電流制御した場合であるが、電圧制御することも可能である。この場合は出力電流を測定することになる
【００４０】
＜４−７＞ＩＶ測定データ収集手段６７
ＩＶ測定データ収集手段は、太陽電池セル２００が出力する電流と電圧、及び、照度検出器６２ｂから検出される照度のデータを収集する。このＩＶ測定データ収集手段は、データ処理ボードとアナログ出力ボードを備え、アナログ信号をデジタル信号に変換して収集する電子回路を主体に形成したデータ収集ボードとして構成したものである。
【００４１】
＜４−８＞ＩＶ測定部制御手段６８
ＩＶ測定部制御手段は、ＩＶ測定部の光源手段６２、端子接続手段６４、負荷指令手段６５、ＩＶ特性解析手段６６、ＩＶ測定データ収集手段６７、ＩＶ特性表示手段６９を制御する。ＩＶ特性解析手段６６は、パソコンを使用しても良いし、別置きの制御装置としても良い。
【００４２】
＜４−９＞ＩＶ特性表示手段６９
ＩＶ特性表示手段は、ＩＶ特性解析手段６６にて作成した太陽電池セルの出力特性曲線を表示する。出力特性曲線を表示は、パソコンのディスプレイに表示させても良いし、別途表示器を設け表示させても良い。
【００４３】
＜４−１０＞ＩＶ測定部の動作
太陽電池セルは、図３に示すように、受光面を上に向けて搬送ベルトにて吸着されてＩＶ測定部に搬入される。太陽電池セルは、セル投入部にて搬送ベルトに対して所定の位置に吸着されるので位置のずれは搬送方向の搬送ベルトの停止位置のばらつき程度であり、ＩＶ測定には十分対応可能である。
【００４４】
ＩＶ測定部に到達した太陽電池セルは、図４に示すように、端子接続手段により、太陽電池セルの表面側と裏面側のバスバー部に、プローブ端子Ｐが接続される。太陽電池セルには、光源ランプにより受光面側（表面側）に光源光が照射される。照射光は、パルス状に照射される。パルス波形としては、波形の頂部が４ｍｓｅｃ〜１０ｍｓｅｃの平坦部を有するミドルパルス波形等が使用される。太陽電池セルに照射される照射光の照度は、測定前に照度検出器６２ｂにより確認される。この照射光の照度の確認は、被測定物である太陽電池セル毎に行う必要はなく、定期的に確認すれば良い。規定照度であることを確認した後、測定を行う。光源ランプの発光は、１回発光でもよいし、複数回とし、予備測定を行いその後本測定を行っても良い。
【００４５】
電流電圧出力特性測定は、図５に示すように、ＩＶ測定部制御手段６８により負荷指令手段６５へ電流制御または電圧制御により一定時間間隔で電流指令値または電圧出力値を変更する。電流制御の場合は、電流指令値を変更しながら電圧出力値を取得する。１回の光源ランプの発光で２００点から４００点の電流および電圧の測定データが得られる。この一定時間間隔毎の電流および電圧の測定データをＩＶ測定データ収集手段６７にて収集し、ＩＶ特性解析手段６６に転送しＩＶ特性曲線および出力特性曲線を作成する。その後、得られたＩＶ特性曲線および出力特性曲線は、ＩＶ特性表示手段６９により表示させる。
電流電圧出力特性測定が電圧制御の場合は、電圧指令値を変更しながら電流出力値を取得し、上記と同様の動作を行う。
【００４６】
また出力された電流および電圧の測定データをＩＶ特性解析手段６６に転送しＩＶ特性曲線および出力特性曲線を作成する以外に、太陽電池セルの出力特性結果の情報にランク分けした情報を付与する。この各太陽電池セルの出力特性結果の情報とランク情報は、太陽電池セルと紐づけされ本発明の検査装置の全体制御装置９０に転送され格納される。
【００４７】
＜５＞欠陥検査部７０の構成
本欠陥検査部は、太陽電池セルに順方向の電流を印加し、太陽電池セルをＥＬ発光させることによりセルのマイクロクラックなどの欠陥検査を行う部分である。以下欠陥検査部の構成について説明する。
【００４８】
＜５−１＞欠陥検査部の全体構造
図６は、欠陥検査部の構成を示す図で、（ａ）は太陽電池セル２００の搬送方向を直角な方向から見た正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。略矩形箱形の暗室内７１にＥＬ発光した状態のセル画像を撮影するためのカメラ７４、被測定物である太陽電池セルおよび通電手段７３（図４参照）が設けられている。また欠陥検査部には、＜２＞で説明したセル搬入部の搬送ベルトが通過できるような構成となっている。また暗室には、搬送ベルトの通過部分のみ開口部７２が設けられている。この開口部は、搬送ベルトが暗室へ入る部分と出る部分の２箇所設けられている。さらにこの開口部の寸法は、以下のように決められる。開口部の幅寸法は、搬送ベルトにて吸着された太陽電池セルを暗室内に搬入できるように、また欠陥検査が終了し暗室から太陽電池を搬出できるよう、太陽電池セルの幅よりも僅か広い程度でよい。開口部の高さ寸法は、搬送ベルトとセルの厚さの合計よりも大きければ良い。しかし開口部の高さ寸法の隙間は、欠陥検査の際に太陽電池セルの画像撮影に支障ないように極力少なくすることが望ましい。
【００４９】
このように暗室の搬送ベルトの通過部分に必要最低限の寸法の開口部を設けることにより、開口部の扉の開閉動作の確認が不要になり太陽電池セルの欠陥検査の高速化を図ることができる。
【００５０】
＜５−２＞太陽電池セルの暗室内へ位置決め
太陽電池セルは、セル投入部にて搬送ベルトに対して所定の位置に搬送されるので位置のずれは搬送方向の暗室内の搬送ベルトの停止位置のばらつき程度である。撮影用カメラで画像撮影が可能であれば特に搬送方向に対する精密な位置決め手段は、不要である。
【００５１】
＜５−３＞通電手段
通電手段７３は、図４に示すように、ＩＶ測定部の端子接続手段６４と同様の構成となっている。太陽電池セルの表面側（受光面側）と裏面側のバスバー部にプローブＰを接触させ、電源手段（図１０の電源１４）により太陽電池セルに順方向の電流を印加する。プローブはセルの表面側と裏面側とで昇降式となっている。
【００５２】
＜５−４＞撮影用カメラ
撮影用カメラ７４は、図示のように暗室上部に固定されている。太陽電池セルから発するＥＬ発光は、１，０００ｎｍから１，３００ｎｍの波長の微弱な光であり、暗室内で発光させ、撮影用カメラ７４でこの微弱な光を撮影する。このため、撮影用カメラ７４としては微弱な光に対する感度の良いＣＣＤカメラを用いる必要がある。
【００５３】
＜５−５＞その他機器
上記の他に、図示を省略するが、図１０の従来例で示した電源１４やパソコンを利用した画像処理装置１５が設けられている。
【００５４】
＜５−６＞欠陥検査部の動作
太陽電池セルは、受光面を上に向けて搬送ベルトにて吸着されて本欠陥検査部の暗室内に搬入される。太陽電池セルは、セル投入部にて搬送ベルトに対して所定の位置に吸着される。欠陥検査部における太陽電池セルの位置のずれは搬送方向の暗室内の吸着ベルトの停止位置のばらつき程度であるが、ごく僅かである。したがってその停止位置のばらつきは、撮影用カメラの画像処理により十分対応可能である。
【００５５】
暗室７１の所定の位置に達した太陽電池セルは、図示しない電源手段との間で通電手段によりプローブＰが太陽電池セルのバスバー部に接続がされる。太陽電池セルは、暗室内に配置されている。太陽電池セルに電源から順方向の電流を流す。太陽電池セルがＥＬ発光するので、カメラ７４で撮影する。暗室は、一部開口部があるものの最小限にしているので太陽電池セル２００から発するＥＬ光の撮影には問題ない。
【００５６】
撮影用カメラ７４により撮影した画像は、図示しないパソコンなどからなる画像処理装置１５（図１０参照）に画像データを送る。画像処理装置は、各太陽電池セルの画像から発光しない部分を取り出して分析し、太陽電池セルの合否を判断する。尚撮影画像を分析し欠陥の種類や暗部の状況、検査した欠陥（フィンガー断線・クラック・欠け等）の程度によりによりランク付けを行うことも可能である。
【００５７】
また欠陥検査部にて欠陥検査した結果に基づき太陽電池セルをランク分けした情報は、太陽電池セルと紐づけされ本発明の検査装置の全体制御装置９０に転送され格納される。
【００５８】
＜６＞セル搬出部の構成
太陽電池セル搬出部８０は、ＩＶ測定部６０および欠陥検査部７０にて測定および検査が完了した太陽電池セル２００をストッカーなどに収納する。
図２に示すように、セル搬出部８０には、セルアンローディング装置８１が備えられている。セルアンローディング装置８１は、搬出位置からストッカー８２まで往復して移動する。具体的には、セルアンローディング装置８１は、搬出位置から測定および検査が完了した太陽電池セル２００を一枚ごと吸着させた後、ストッカー８２の位置に載置する。
【００５９】
ストッカー８２は、測定検査した太陽電池セル２００の結果によりランク分けして収納できるようにランク毎のストッカー８２ａ〜８２ｄを用意することができる。ストッカーの数量は、本実施例の数量には限定されることはなく適宜変更することができる。太陽電池セル２００は、太陽電池セル２００毎に全体制御装置９０に保存された出力特性結果の情報とランク情報、および欠陥検査結果とランク情報に基づきストッカー８２に収納される。
【００６０】
このように太陽電池セルをランク分けすることにより、ランク分けされた太陽電池セル毎にアッセンブラ装置（ストリンガー装置）によりハンダ付けして図９（ａ）のストリング２５を製造することができる。したがって製造されたストリング２５もランク分けが可能となる。同一ランクのストリングを複数列使用してマトリックス状に形成することにより太陽電池モジュールのランク分けをすることができる。これにより太陽電池モジュールの歩留まりを向上させることができる。
【００６１】
また本発明の検査装置をアッセンブラ装置（ストリンガー装置）と直結することにより太陽電池モジュールの生産性を更に向上させることができる。
【実施例２】
【００６２】
本実施例では、図７に示すように、ＩＶ測定部と欠陥検査部の間に加熱部３００を設け被測定物である太陽電池セル２００を５０℃程度に加熱する。加熱された太陽電池セルを欠陥検査部へ搬送し太陽電池セルの欠陥を検査する。加熱部の構成を以下に説明する。
【００６３】
＜７＞加熱部の構成
加熱部３００は、太陽電池セル２００を加熱する工程を行う。
図７（ａ）に示すように、本実施形態の加熱部３００には、加熱炉３０１内に搬送ベルト５１の上部に、ヒータ３０２が備えられている。ヒータ３０２の数量は、１つ以上で良く、使用するヒータの加熱能力に応じて、複数個設けることができる。ただしヒータ３０２の数量は、本発明の装置の搬送方向の長さを考慮すると極力数量を少なくすることが望ましい。またヒータ３０２を複数個設ける場合は、太陽電池セルの搬送方向と直角な方向に並列状態で設けることが望ましい。各ヒータ３０２は、例えば熱風ヒータやＩＲランプ等を使用することができる。また各ヒータ３０２は、搬送ベルト５１で搬送されている太陽電池セル２００を直接加熱する他、加熱炉３０１内の雰囲気を加熱することで、太陽電池セル２００全体を満遍なく加熱する。
【００６４】
さらに、各ヒータ３０２は、全体制御装置９０内の温度制御装置により加熱する温度がコントロールされている。具体的には、加熱炉３０１内には、搬送ベルト５１に近接した位置に図示しない温度検出装置が設けられている。温度制御装置は、温度検出装置に基づいて、太陽電池セルが所定の温度になるように制御している。
【００６５】
本発明の検査装置のサイクルタイムを短縮する必要がある場合は、図７（ｂ）に示すように、ＩＶ測定部の前に予熱部３０４を設けることができる。予熱部３０４の加熱炉３０３内にヒータ３０２が設けられている。これにより太陽電池セルを、その電流電圧特性に影響を及ぼさない程度の温度に加熱することができる。
【００６６】
尚欠陥検査部前で太陽電池セルを加熱する温度は、通常５０℃に程度に設定される。この温度は、以下のように設定される。欠陥検査部において太陽電池セルに順方向の電圧を印加しＥＬ発光させ、カメラで太陽電池セルを撮影し、太陽電池セル内にフィンガー断線・クラック・欠け等の欠陥が存在すると、その撮影画像には線状や面状の暗部が形成される。この撮影画像には、太陽電池セル内に存在する結晶粒界も線状の暗部として現れる。太陽電池セルをある温度に加熱するとこの結晶粒界が消滅する。これにより線状の暗部のうち結晶粒界による暗部をクラックによる暗部と判定することがなくなる。したがって太陽電池セル内の欠陥判定の精度を向上させることができる。このように加熱部３００の加熱温度は設定される。
【実施例３】
【００６７】
本実施例では、図８に示すように、本発明の実施例１の検査装置の欠陥検査部の搬出側にマーキング部４００を設けている。尚実施例２の検査装置に本実施例と同様の形態でマーキング部を設けることもできる。マーキングの方法としては、公知のレーザマーキング加工などが使用できる。マーキング部では、ＩＶ測定部の出力特性測定結果とそのランク情報、および欠陥検査部にて検査した欠陥検査結果とそのランク情報をバーコード化したり、ＱＲコード化して太陽電池セルの発電に影響しない箇所にレーザ加工によりマークを付与する。本実施例の図面では、マーキング部は太陽電池セルの受光面側の上方に配置されているが、マーキング部をセル搬出部の下方に配置することも可能である。このように太陽電池セルに測定結果や検査結果をマークすることにより、以下のような効果が発現する。太陽電池の製造工程において太陽電池セルの欠陥に起因する太陽電池の性能不良が発生した場合に、どのような欠陥により性能不良が発生したか追跡することができ、欠陥検査部の判定基準を修正することが可能である。また太陽電池を実際に使用している時に、性能不良が発生した場合に、どのような欠陥により性能不良が発生したか追跡することができ、欠陥検査部の判定基準を修正することが可能である。
【００６８】
これにより太陽電池セルの品質を高精度に検査することができ、太陽電池モジュールの生産性や歩留まりを格段に向上させることができる。
【符号の説明】
【００６９】
１００ 検査装置
２００ 太陽電池セル（被測定物）
３００ 加熱部
３０４ 予熱部
４００ マーキング部
１１ 暗室
１２ ＣＣＤカメラ
１３ 太陽電池セル
１４ 電源
１５ 画像処理装置
２１ 透明カバーガラス
２２ 裏面材
２３、２４ 充填材
２５ ストリング
２６、２７ 電極
２８ 太陽電池セル
２９ リード線
３０ マトリックス
４０ セル投入部
４１ セルローディング装置
４２ ストッカー
５０ セル搬送部
５１ 搬送ベルト
５２ 搬送面
５３ 吸着孔
５５ 搬送ローラ
５６ 吸着装置
６０ ＩＶ測定部
６１ 筐体
６２ 光源手段
６３ 光量調整手段
６４ 端子接続手段
６５ 負荷指令手段
６６ ＩＶ特性解析手段
６７ ＩＶ測定データ収集手段
６８ ＩＶ測定部制御手段
６９ ＩＶ測特性表示手段
７０ 欠陥検査部
７１ 筐体
７２ 開口部
７３ 通電手段
７４ 撮影用カメラ
８０ セル搬出部
８１ セルアンローディング装置
８２ ストッカー
９０ 全体制御装置
Ｍ 太陽電池
Ｐ プローブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物となる太陽電池セルの電流電圧出力特性を測定するＩＶ測定部と、前記太陽電池セルの欠陥を測定する欠陥検査部を有することを特徴とする太陽電池セルの検査装置。
【請求項２】
前記ＩＶ測定部は、光源手段、光量調整手段、端子接続手段、負荷指令手段、ＩＶ特性解析手段、ＩＶ測定データ収集手段、ＩＶ測定部制御手段およびＩＶ特性表示手段を有し
さらに前記欠陥測定部は、電源手段、撮影手段、通電手段、画像解析手段、欠陥表示手段および欠陥検査部制御手段を有することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池セルの検査装置。
【請求項３】
前記欠陥検査部は、撮影手段を配置した暗室に被測定物である太陽電池セルを搬入および搬出するための開口部を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池セルの検査装置。
【請求項４】
前記欠陥検査部の前に、前記太陽電池セルの加熱部を設け、前記欠陥検査部において前記加熱部にて加熱された太陽電池セルの欠陥を測定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の太陽電池セルの検査装置。
【請求項５】
前記ＩＶ測定部の前に、前記太陽電池セルの予熱部を設けたことを特徴とする請求項４に記載の太陽電池セルの検査装置。
【請求項６】
前記欠陥検査部の後にマーキング部を設け、前記ＩＶ測定部および前記欠陥検査部の太陽電池セルの検査結果を太陽電池セルにマーキングすることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の太陽電池セルの検査装置。
【請求項７】
前記ＩＶ測定部、前記欠陥検査部における前記被測定物の搬入および搬出は、吸着機能を有する搬送ベルトにより行うことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の太陽電池セルの検査装置。
【請求項１】
被測定物となる太陽電池セルの電流電圧出力特性を測定するＩＶ測定部と、前記太陽電池セルの欠陥を測定する欠陥検査部を有することを特徴とする太陽電池セルの検査装置。
【請求項２】
前記ＩＶ測定部は、光源手段、光量調整手段、端子接続手段、負荷指令手段、ＩＶ特性解析手段、ＩＶ測定データ収集手段、ＩＶ測定部制御手段およびＩＶ特性表示手段を有し
さらに前記欠陥測定部は、電源手段、撮影手段、通電手段、画像解析手段、欠陥表示手段および欠陥検査部制御手段を有することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池セルの検査装置。
【請求項３】
前記欠陥検査部は、撮影手段を配置した暗室に被測定物である太陽電池セルを搬入および搬出するための開口部を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池セルの検査装置。
【請求項４】
前記欠陥検査部の前に、前記太陽電池セルの加熱部を設け、前記欠陥検査部において前記加熱部にて加熱された太陽電池セルの欠陥を測定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の太陽電池セルの検査装置。
【請求項５】
前記ＩＶ測定部の前に、前記太陽電池セルの予熱部を設けたことを特徴とする請求項４に記載の太陽電池セルの検査装置。
【請求項６】
前記欠陥検査部の後にマーキング部を設け、前記ＩＶ測定部および前記欠陥検査部の太陽電池セルの検査結果を太陽電池セルにマーキングすることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の太陽電池セルの検査装置。
【請求項７】
前記ＩＶ測定部、前記欠陥検査部における前記被測定物の搬入および搬出は、吸着機能を有する搬送ベルトにより行うことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の太陽電池セルの検査装置。
【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２０１１−１３８９８１（Ｐ２０１１−１３８９８１Ａ）
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９９１２３（Ｐ２００９−２９９１２３）
【出願日】平成２１年１２月２９日（２００９．１２．２９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＱＲコード
【出願人】（７０９００２３０３）日清紡メカトロニクス株式会社 (43)
【出願人】（５０９０４５３１３）日清紡アルプステック株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２９日（２００９．１２．２９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＱＲコード
【出願人】（７０９００２３０３）日清紡メカトロニクス株式会社 (43)
【出願人】（５０９０４５３１３）日清紡アルプステック株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
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