DE202008014036U1

DE202008014036U1 - Inspektionsvorrichtung für Photovoltaik-Bauelemente

Info

Publication number: DE202008014036U1
Application number: DE202008014036U
Authority: DE
Original assignee: Nisshinbo Industries Inc; Nisshin Spinning Co Ltd
Current assignee: Nisshinbo Holdings Inc
Priority date: 2007-10-22
Filing date: 2008-10-21
Publication date: 2009-01-22
Anticipated expiration: 2018-10-22
Also published as: JP2009105112A; EP2053386A2; EP2053386A3; US8004270B2; KR20090040852A; TW200935076A; JP4153021B1; CN101419269A; TWI425233B; US20090102453A1; KR101454929B1

Abstract

Inspektionsvorrichtung für Photovoltaik-Bauelemente, die Folgendes umfasst:
eine Dunkelkammer mit einer flachen Oberseite;
eine transparente Platte, die auf der Oberseite der Dunkelkammer angeordnet ist, um die Photovoltaik-Bauelemente als ein Inspektionsobjekt anzuordnen; und
eine Kamera, die in der Dunkelkammer angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Spezifikation beansprucht Priorität aus der japanischen Patentanmeldung Nr. 2007-273538 , eingereicht am 22. Oktober 2007 beim japanischen Patentamt, deren ganzer Inhalt hiermit durch Bezugnahme in den vorliegenden Text aufgenommen wird.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Inspektionsvorrichtung, die dazu dient, die allgemeine Leistung von Photovoltaik-Bauelementen zu überprüfen, wie zum Beispiel einer Photovoltaik-Zelle, einer Photovoltaik-Kette, die durch eine Reihenschaltung der Photovoltaik-Zellen gebildet wird, einer Platte aus Photovoltaik-Elementen, die durch Parallelschalten mehrerer Photovoltaik-Ketten gebildet wird, und dergleichen.
Beschreibung des Standes der Technik
Es ist allgemein bekannt, ein Photovoltaik-Bauelement aus Silizium zur Nutzung von Solarenergie zu verwenden. Bei der Herstellung der Photovoltaik-Bauelemente ist es wichtig zu beurteilen, ob das Photovoltaik-Bauelement eine vorgegebene Stromerzeugungsfähigkeit aufweist. Die Bewertung erfolgt in der Regel durch Messen der Leistungsabgabeeigenschaften des Bauelements.
Die Leistungsabgabeeigenschaften sind die photovoltaischen Umwandlungseigenschaften, die durch Messen von Strom-Spannungs-Eigenschaften von Photovoltaik-Bauelementen unter Lichteinstrahlung ermittelt werden. Als Lichtquelle wird Sonnenlicht bevorzugt. Da sich jedoch die Intensität des Sonnenlichts je nach den Witterungsverhältnissen ändert, wird ein Solarsimulator verwendet. In dem Solarsimulator wird eine Xenonlampe, eine Metallhalogenlampe oder dergleichen als eine Alternative zum Sonnenlicht verwendet. Wenn die oben erwähnte Lichtquelle lange Zeit eingeschaltet war, so steigt ihre Temperatur oder dergleichen, was zu einer Veränderung ihrer Lichtintensität führt. Darum ist es durch Verwenden der oben erwähnten Lichtquelle als Blitzlicht möglich, die Leistungsabgabekennlinie der Photovoltaik-Bauelemente auf der Grundlage erfasster Daten zu erstellen, indem man eine Spannung als die horizontale Achse und einen Strom als die vertikale Achse einstellt (siehe zum Beispiel die japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 2007-88419 ).
Das folgende Verfahren, das sich von dem Solarsimulator unterscheidet, ist in der Patentschrift WO/2006/059615 offenbart. Durch Anlegen einer Spannung an ein polykristallines Silizium-Photovoltaik-Bauelement in einer Durchlassrichtung sendet das Photovoltaik-Bauelement elektrolumineszentes Licht (im Weiteren einfach als "EL-Licht" genannt) aus. Dadurch wird das Photovoltaik-Bauelement geprüft. Durch Untersuchen des von dem Photovoltaik-Bauelement ausgesendeten EL-Lichts ist es möglich, die Verteilung der Stromdichte des Photovoltaik-Bauelements zu erhalten. Defekte des Photovoltaik-Bauelements können anhand einer ungleichmäßigen Verteilung der Stromdichte erkannt werden. Und zwar wird ein Abschnitt, der kein EL-Licht aussendet, als ein defekter Abschnitt befunden, und es kann entschieden werden, dass das Photovoltaik-Bauelement eine vorgegebene Stromerzeugungskapazität besitzt, wenn die Gesamtfläche der defekten Abschnitte kleiner als ein vorgegebener Betrag ist.
Die Struktur der in der Patentschrift WO/2006/059615 beschriebenen Inspektionsvorrichtung ist schematisch in 9 veranschaulicht. Eine Inspektionsvorrichtung 10 enthält eine Dunkelkammer 11, eine CCD-Kamera 12, die in einem oberen Abschnitt der Dunkelkammer 11 angeordnet ist, eine Stromquelle 14, die Strom an eine Photovoltaik-Zelle 13 anlegt, die auf dem Boden der Dunkelkammer 11 angeordnet ist, und eine Bildverarbeitungsvorrichtung 15, die Bildsignale von der CCD-Kamera 12 verarbeitet.
Die Dunkelkammer 11 ist mit einem Fenster 11a versehen, wo ein Sucher 12a der CCD-Kamera 12 angeordnet ist. Somit kann ein Bild, das durch die CCD-Kamera 12 aufgenommen werden soll, mit einem Blick durch den Sucher 12a überprüft werden. Als Bildverarbeitungsvorrichtung 15 wird ein Computer verwendet.
In der Inspektionsvorrichtung 10, die in 9 veranschaulicht ist, ist die Photovoltaik-Bauelementzelle 13 unten in der Dunkelkammer 11 angeordnet und wird durch die Kamera von oben her fotografiert. Da jedoch das von der Photovoltaik-Zelle 13 ausgesendete EL-Licht ein schwacher Lichtstrahl mit einer Wellenlänge zwischen 1.000 nm und 1.300 nm ist, kann er nur detektiert werden, wenn die Photovoltaik-Zelle innerhalb der Dunkelkammer 11 angeordnet ist. Falls es sich bei dem Inspektionsobjekt um ein Stück einer Photovoltaik-Zelle handelt, so beträgt ihre Größe ungefähr 100 mm × 100 mm, so dass sie in einer kleinen Dunkelkammer angeordnet werden kann.
Falls es sich hingegen bei dem Inspektionsobjekt um eine Photovoltaik-Bauelementeplatte handelt, so beträgt ihre Größe ungefähr 2 m × 1 m. Folglich muss die Dunkelkammer 11 eine Abmessung haben, die in der Lage ist, die Photovoltaik-Bauelementeplatte aufzunehmen. Des Weiteren muss die Photovoltaik-Bauelementeplatte als das Inspektionsobjekt innerhalb der Dunkelkammer so angeordnet werden, dass sie durch die CCD-Kamera 12 fotografiert werden kann. Darum muss eine Tür in der Dunkelkammer vorhanden sein, damit die Photovoltaik-Bauelementeplatte in die Dunkelkammer hinein und aus der Dunkelkammer heraus transportiert werden kann. Wenn die Inspektionsvorrichtung so konfiguriert ist, dass das Inspektionsobjekt in die Dunkelkammer hinein transportiert werden kann, so muss, wenn die angeordnete Tür geschlossen ist, ein Abschattungseffekt gewährleistet sein. Es ist ebenfalls notwendig, dass die Inspektionsvorrichtung mit einem Positionierungselement und einem Führungselement zum Transportieren der Photovoltaik-Bauelemente in die Dunkelkammer der Inspektionsvorrichtung versehen ist. Des Weiteren ist es ebenfalls notwendig, dass die Inspektionsvorrichtung mit einem Stromversorgungsmittel zum Anlegen eines Stroms an die Photovoltaik-Bauelemente in der Dunkelkammer versehen ist. Dadurch wird die Dunkelkammer kompliziert in ihrer Struktur und teuer im Preis.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben erwähnten Probleme entwickelt, und es ist darum eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kostengünstige und einfach aufgebaute Inspektionsvorrichtung bereitzustellen, um die Photovoltaik-Bauelemente zum Aussenden von EL-Licht durch Anlegen eines Stroms an die Photovoltaik-Bauelemente in einer Durchlassrichtung anzuregen.
Um die oben beschriebenen Aufgaben zu erfüllen, enthält die Inspektionsvorrichtung für Photovoltaik-Bauelemente gemäß der vorliegenden Erfindung: eine Dunkelkammer mit einer flachen Oberseite; eine transparente Platte, die in der Oberseite der Dunkelkammer angeordnet ist, um die Photovoltaik-Bauelemente als Inspektionsobjekt anzuordnen; und eine Kamera, die in der Dunkelkammer angeordnet ist.
Es kann die Konfiguration verwendet werden, dass die Inspektionsvorrichtung mit einem Antriebsmechanis mus versehen ist, um die Kamera in der Dunkelkammer zu bewegen.
Es kann die Konfiguration verwendet werden, dass die Inspektionsvorrichtung mit einem Abschattungsmittel versehen ist, um Lichtstrahlen abzuschatten, die durch einen Spalt an der Grenze zwischen der transparenten Platte und dem auf der transparenten Platte angeordneten Photovoltaik-Bauelement in die Dunkelkammer eindringen. Es kann die Konfiguration verwendet werden, dass die Inspektionsvorrichtung mit einem Führungselement versehen ist, das ein Abschattungsmittel auf der Oberseite aufweist, um die Photovoltaik-Bauelemente während des Transports in die Inspektionsvorrichtung zu führen.
Gemäß der Inspektionsvorrichtung für die Photovoltaik-Bauelemente der vorliegenden Erfindung ist es durch Anordnen der Photovoltaik-Bauelemente als das Inspektionsobjekt auf der transparenten Platte in der Oberseite der Dunkelkammer von der Außenseite der Dunkelkammer her möglich, die Kamera in der Dunkelkammer zum Fotografieren der Photovoltaik-Bauelemente zu verwenden. Da an die Photovoltaik-Bauelemente während des Fotografierens ein Strom angelegt wird, senden die Photovoltaik-Bauelemente EL-Licht aus. Der Zustand des Aussendens von EL-Licht der Photovoltaik-Bauelemente wird durch die Kamera fotografiert. Gemäß der Analyse, die durch die Bildverarbeitungsvorrichtung, die mit der Kamera verbunden ist, ausgeführt wird, ist es möglich zu überprüfen, ob die Photovoltaik-Bauelemente einen Defekt haben oder nicht.
Die Photovoltaik-Bauelemente können inspiziert werden, indem man sie auf der Oberseite der Dunkelkammer von der Außenseite der Dunkelkammer her anordnet; darum ist es nicht notwendig, eine Tür zum Transportieren der Photovoltaik-Bauelemente als das Inspektionsobjekt in die Dunkelkammer hinein oder aus der Dunkelkammer heraus anzuordnen. Dementsprechend ist es möglich, die Struktur der Dunkelkammer zu vereinfachen und sie dadurch so klein wie möglich zu konstruieren.
Wenn des Weiteren das Inspektionsobjekt die Photovoltaik-Bauelementeplatte ist, so wird die Photovoltaik-Bauelementeplatte in einer Fertigungsstrecke (Fertigungsvorrichtung, wie zum Beispiel einer Laminiervorrichtung) in dem Zustand transportiert, dass die Lichtempfangsseite nach unten weist. Da die Inspektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung mit einer transparenten Platte auf der Oberseite der Dunkelkammer versehen ist, ist es möglich, die Photovoltaik-Bauelementeplatte auf der Inspektionsvorrichtung anzuordnen, ohne sie umzudrehen.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung deutlich, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gelesen wird, in denen in den verschiedenen Ansichten gleiche Bezugszahlen ähnliche oder identische Teile bezeichnen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist eine Draufsicht, die eine Inspektionsvorrichtung für Photovoltaik-Bauelemente gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
1B ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in 1A.
1C ist eine rechtsseitige Ansicht, die die Inspektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2A ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration einer Kamera und eines Antriebsmechanismus für die Kamera der Inspektionsvorrichtung für die Photovoltaik-Bauelemente gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2B ist eine Vorderansicht von 2A.
2C ist eine rechtsseitige Ansicht von 2A.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform 1 eines Abschattungsmittels der Inspektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
4A ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration von Ausführungsform 2 eines Abschattungsmittels der Inspektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
4B ist eine Schnittansicht, die den angebrachten Zustand des Abschattungsmittels veranschaulicht.
4C ist eine Schnittansicht entlang der Linie C-C in 4B.
5A ist eine perspektivische Ansicht, die einen zerlegten Zustand von Ausführungsform 3 des Abschattungsmittels der Inspektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
5B ist eine Draufsicht, die einen zusammengebauten Zustand von 5A veranschaulicht.
6A ist eine Draufsicht, die einen Antriebsmechanismus des Abschattungsmittels in 5A und 5B veranschaulicht.
6B ist eine linksseitige Ansicht von 6A.
6C ist eine Schnittansicht entlang der Linie D-D in 6A.
7A ist eine Draufsicht, die eine Ausführungsform 4 des Abschattungsmittels der Inspektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, das in einem Führungselement zum Führen der Photovoltaik-Bauelemente während des Transports angeordnet ist.
7B ist eine Schnittansicht entlang der Linie E-E in 7A.
8A ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration der Photovoltaik-Bauelemente erläutert, die durch die Inspektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung inspiziert werden.
8B ist eine Schnittansicht davon.
9 ist eine Ansicht, die schematisch eine Konfiguration einer herkömmlichen Inspektionsvorrichtung für Photovoltaik-Bauelemente veranschaulicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im Weiteren werden Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben. Dabei werden spezielle Fachbegriffe verwendet, die aber allein dem Zweck der Klarheit dienen, und die vorliegende Offenbarung darf nicht auf diese gewählten speziellen Fachbegriffe beschränkt werden. Es versteht sich, dass jedes konkrete Element auch alle technischen Äquivalente beinhaltet, die in einer ähnlichen Weise funktionieren und ein ähnliches Ergebnis hervorbringen.
1. Inspektionsobjekt: Photovoltaik-Modul
Zuerst wird ein Beispiel eines Inspektionsobjekts 200 beschrieben, das durch eine Inspektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung inspiziert wird. 8A ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration der Photovoltaik-Bauelemente erläutert, die durch die Inspektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung inspiziert werden; und 8B ist eine Schnittansicht von 8A. In 8A sind Photovoltaik-Zellen in den Photovoltaik-Bauelementen deutlich veranschaulicht.
Wie in der Draufsicht von 8A veranschaulicht, wird das Photovoltaik-Modul (und zwar das Inspektionsobjekt 200) folgendermaßen gebildet:
Mehrere quadratische Photovoltaik-Zellen 28 werden durch Anschlussdrähte 29 in Reihe geschaltet, so dass eine Kette 25 entsteht. Des Weiteren werden mehrere Spalten von Ketten 25 durch Anschlussdrähte 29 verbunden, um das Photovoltaik-Modul zu bilden.
Die Photovoltaik-Bauelemente als das Inspektionsobjekt 200 können entweder aus lediglich einer einzelnen Photovoltaik-Zelle 28 gebildet werden, oder sie können aus der Kette 25 gebildet werden, in der die mehreren Photovoltaik-Zellen 28 in einer geraden Linie verbunden sind, oder sie können eine Photovoltaik-Bauelementeplatte 30 bilden, in der die mehreren Spalten von Ketten 25 parallel angeordnet sind und die Photovoltaik-Bauelementzellen 28 in einer Matrix angeordnet sind.
Wie in 8B veranschaulicht, wird die Konfiguration des Inspektionsobjekts – im Querschnittsaufbau betrachtet – gebildet, indem die mehreren Spalten von Ketten 25 zwischen Füllelementen 23 und 24 angeordnet werden, die wiederum zwischen einem Rückseitenelement 22, das auf einer Oberseite angeordnet ist, und einem transparenten Deckglas 21, das auf einer Unterseite angeordnet ist, angeordnet sind.
Das Rückseitenelement 22 besteht zum Beispiel aus Polyethylenharz oder dergleichen. Die Füllelemente 23 und 24 bestehen zum Beispiel aus EVA-Harz (Polyethylenvinylacetatharz). Wie oben beschrieben, wird die Kette 25 gebildet, indem die Photovoltaik-Zellen 28 mit Anschlussdrähten 29 zwischen Elektroden 26 und 27 verbunden werden.
Das Photovoltaik-Bauelementemodul erhält man durch Übereinanderlegen der oben erwähnten Bauelemente und Laminieren. Der Laminierprozess erfolgt durch Pressen mit Druck unter Erwärmung im Vakuum, um das EVA-Harz mit einem Laminator oder dergleichen zu vernetzen.
Des Weiteren kann eine Art von Photovoltaik-Bauelementen, die allgemein als Dünnfilmtyp bezeichnet wird, als das Inspektionsobjekt 200 verwendet werden.
Zum Beispiel erhält man eine typische Struktur dieser Photovoltaik-Bauelemente vom Dünnfilmtyp in der folgenden Weise:
Abscheiden eines Stromerzeugungselements, das aus einer transparenten Elektrode, einem Halbleiter und einer Rückseitenelektrode besteht, mittels Vakuumaufdampfung auf das transparente Deckglas, das an der Unterseite angeordnet ist; Anordnen des transparenten Deckglases an der Unterseite; Abdecken der auf dem Glas angeordneten Photovoltaik-Bauelemente mit den Füllelementen; Abdecken der Füllelemente mit dem Rückseitenelement; und Laminieren der übereinandergelegten Bauelemente mit einem Laminator.
Diese Art des Photovoltaik-Moduls vom Dünnfilmtyp, das als das Inspektionsobjekt 200 dient, ersetzt lediglich kristalline Zellen durch die oben erwähnten Stromerzeugungselemente, und die grundlegende Ver siegelungsstruktur ist mit dem Fall der kristallinen Zellen in der vorangegangenen Beschreibung identisch.
2. Gesamtkonfiguration der Inspektionsvorrichtung
1A ist eine Draufsicht, die eine Inspektionsvorrichtung für Photovoltaik-Bauelemente gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; 1B ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in 1A; und 1C ist eine rechtsseitige Ansicht, die die Inspektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 2A ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration einer Kamera und eines Antriebsmechanismus für die Kamera der Inspektionsvorrichtung für die Photovoltaik-Bauelemente gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; 28 ist eine Vorderansicht von 2A; und 2C ist eine rechtsseitige Ansicht von 2A.
Die Inspektionsvorrichtung 100 für das Photovoltaik-Bauelement gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in den Zeichnungen veranschaulicht, weist eine würfel- oder kastenförmige Dunkelkammer 110 auf. Eine transparente Platte 112 ist an einer flachen Oberseite 111 davon angeordnet. Die transparente Platte 112 besteht aus Kunstharz, zum Beispiel Acrylharz, oder aus Glas. Eine Kamera 120 zum Inspizieren der Photovoltaik-Bauelemente, die als das Inspektionsobjekt 200 dienen, und ein Mechanismus zum Bewegen der Kamera sind in der Dunkelkammer angeordnet. Es ist zu beachten, dass es entsprechend der Art der Nutzung auch möglich ist, nur die Kamera ohne den Bewegungsmechanismus in der Dunkelkammer anzuordnen. Die Oberseite 111 besteht aus Abschattungsmaterialien, um zu verhindern, dass Lichtstrahlen in die Dunkelkammer 110 eindringen, mit Ausnahme der transparenten Platte 112. Es ist ebenfalls möglich, die gesamte Oberseite 111 als eine transparente Platte auszubilden, wenn die Photovoltaik-Bau elemente als das Inspektionsobjekt 200 auf der Oberseite 111 angeordnet werden, und dann wird die gesamte Oberseite 111, einschließlich des Inspektionsobjekt 200, noch mit einem Abschattungsmittel abgedeckt. Mit Ausnahme der Oberseite 111 bestehen die anderen 4 Seitenflächen und die Bodenfläche aus einem Abschattungselement. Des Weiteren ist die Oberseite 111 mit einem Paar Führungselemente 114, 114 versehen, um das Inspektionsobjekt 200 während des Transports in die Inspektionsvorrichtung zu führen. Die Entfernung zwischen einem Paar Führungselemente 114, 114 wird gemäß der Abmessung des Inspektionsobjekts 200 eingestellt.
3. Führen des Inspektionsobjekts 200 für Transport und Positionierung
Das Führungselement 114 ist eine schmale und lange Schiene mit einem rechteckigen Profil. Auf der Oberseite 111 der Inspektionsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Paar der Führungselemente 114 entlang einer Richtung des Transports des Inspektionsobjekts 200 angeordnet. Auf der inneren Seitenfläche jedes Führungselements 114 sind mehrere Rollen 115 angeordnet. Das Inspektionsobjekt 200 wird durch die mehreren Rollen 115 transportiert. Darum hat während des Transports und der Inspektion des Inspektionsobjekts 200 das Deckglas 21 an der Unterseite keinen Kontakt mit der transparenten Platte 112 in der Oberseite 111 der Inspektionsvorrichtung 100. Entsprechend der Abmessung des Inspektionsobjekts 200 wird das Führungselement 114 durch eine bewegliche Schiene 116, Vorschubspindeln 117, die auf einer Einfuhrseite und einer Ausfuhrseite der Inspektionsvorrichtung angeordnet sind, und ein Handrad 118 eingestellt. Jede Vorschubspindel 117 auf beiden Seiten besteht aus 2 Spindeln. Eine der Spindeln 117 ist eine rechtsläufige Spindel, und die andere ist eine linksläufige Spindel. Durch Drehen des Handrades 118 bewegen sich die Führungselemente 114 und 114 dicht aufeinander zu oder voneinander weg, wobei die Mittelposition zwischen dem einen Führungselement 114 und dem anderen Führungselement 114 beibehalten bleibt. Des Weiteren sind die Vorschubspindeln 117 auf der Einfuhrseite und der Ausfuhrseite durch eine Querwelle 113 mit Kegelrädern verbunden. Wenn das Handrad 118 gedreht wird, so können sich die Vorschubspindeln 117 auf beiden Seiten dank der Kegelräder gleichzeitig drehen.
Eine Seitenfläche des Führungselements 114 ist mit einem Positionierungselement 119 versehen, das mit Hilfe eines Aktuators oder dergleichen von der Innenseite des Führungselements 114 herausgeschoben und zurückgezogen wird. Die Position des transportierten Inspektionsobjekts 200 wird in der Transportrichtung durch Herausschieben des Positionierungselements 119 eingestellt. Das Positionierungselement 119 braucht nicht nur so konfiguriert zu sein, dass es von der Innenseite des Führungselements 114 herausgeschoben und zurückgezogen wird, sondern kann auch so konfiguriert sein, dass es von einer oberen Position des Führungselements auf- oder absteigt, oder von dem Führungselement abwärts gedreht wird.
4. Fotokamera
Das von dem Inspektionsobjekt 200 ausgesendete EL-Licht ist ein schwacher Lichtstrahl von einer Wellenlänge zwischen 1.000 nm und 1.300 nm, der in der Dunkelkammer 110 ausgesendet wird, und der schwache Lichtstrahl wird mit Hilfe der Fotokamera 120 fotografiert. Darum ist es notwendig, eine CCD-Kamera mit einer hohen Lichtempfindlichkeit als die Fotokamera 120 zu verwenden. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Si-CCD-Kamera des Modells C9299-02 von der Firma Hamamatsu Photonics K. K. verwendet.
5. Bewegungsmechanismus für die Kamera in der Dunkelkammer
Die Konfiguration des Bewegungsmechanismus für die Kamera ist in 2A, 2B und 2C veranschaulicht. Die Dunkelkammer 110 ist mit der Kamera 120 und einem Y-Achsen-Führungsteil 130 zum Bewegen der Kamera 120 in der Y-Achsen-Richtung versehen. Ein Motor 132 ist an einem Ende des Y-Achsen-Führungsteils 130 angeordnet. Die Kamera 120 wird entsprechend der Rotation des Motors 132 vorwärts oder rückwärts entlang der Y-Achsen-Richtung bewegt.
Beide Enden des Y-Achsen-Führungsteils 130 werden durch das X-Achsen-Führungsteil 140 bzw. 140 gestützt. Das Y-Achsen-Führungsteil 130 kann vorwärts oder rückwärts auf dem X-Achsen-Führungsteil 140 und 140 entlang der X-Achsen-Richtung durch einen Motor 142 und einen Steuerriemen 144 auf beiden Seiten bewegt werden. In der oben erwähnten Konfiguration bilden das X-Achsen-Führungsteil 140 und 140, das Y-Achsen-Führungselement 130, die Motoren 132 und 142 und der Steuerriemen 144 den Antriebsmechanismus für die Kamera 120. Es ist möglich, für das X-Achsen-Führungsteil 140, 140 und das Y-Achsen-Führungsteil 130 verschiedene Arten von Linearaktuatoren zu verwenden. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Kugelumlaufspindel verwendet.
Durch Steuern der Umdrehungen der Motoren 132 und 142 des Antriebsmechanismus kann die Kamera 120 zu jeder beliebigen Position in der X-Y-Ebene bewegt werden, um es zu ermöglichen, das Inspektionsobjekt 200 an jeder beliebigen Position zu fotografieren.
Das Antriebsmittel ist nicht auf die oben erwähnte Ausführungsform, wo ein Motor und eine Kugelumlaufspindel verwendet werden, beschränkt. Es können verschiedene Arten von Linearaktuatoren verwendet werden.
6. Die anderen Instrumente
Zusätzlich zu den oben erwähnten Mitteln ist die Inspektionsvorrichtung 100 der vorliegenden Erfindung – obgleich in den Zeichnungen nicht veranschaulicht – mit einer Stromquelle 14 und einer Bildverarbeitungsvorrichtung 15 versehen, wobei ein Computer als herkömmliche Inspektionsvorrichtung, wie in 9 veranschaulicht, verwendet wird.
7. Verwendung der Inspektionsvorrichtung
Es folgt eine Beschreibung der Verwendung der Inspektionsvorrichtung für die Photovoltaik-Bauelemente der vorliegenden Erfindung in dem Beispiel, in dem die Photovoltaik-Bauelementeplatte als das Inspektionsobjekt 200 verwendet wird.
Nachdem die Photovoltaik-Bauelementeplatte in einem Laminator oder dergleichen hergestellt wurde, wird sie durch die Transportvorrichtung oder dergleichen vor der Inspektionsvorrichtung für die Photovoltaik-Bauelemente der vorliegenden Erfindung transportiert. Die transportierte Photovoltaik-Bauelementeplatte wird durch das Paar Führungselemente 114, 114 während der Bewegung auf den Rollen 115, die an der Innenseite der Führungselemente angeordnet sind, geführt und erreicht die Oberseite der Dunkelkammer 110. Danach wird die Photovoltaik-Bauelementeplatte in der Transportrichtung durch Herausschieben des Positionierungselements 119, das an der Innenseite des Führungselements 114 angeordnet ist, in einer solchen Weise positioniert, dass das Positionierungselement 119 durch einen Aktuator oder dergleichen herausgeschoben und zurückgezogen wird.
Die Photovoltaik-Bauelementeplatte als das Inspektionsobjekt 200 erreicht eine vorgegebene Position der Dunkelkammer 110, hält dann auf der trans parenten Platte 112 der Dunkelkammer 110 an, wobei die transparente Glasplatte an der Unterseite angeordnet ist, und wird mit einer Stromquelle verbunden, die in den Zeichnungen nicht gezeigt ist. Da das Inspektionsobjekt 200 kleiner als die transparente Platte 112 ist, dringen von der Grenze zwischen dem Inspektionsobjekt 200 und der transparenten Platte 112 Lichtstrahlen in die Dunkelkammer ein. Darum wird ein Abschattungsmittel, das weiter unten beschrieben wird, angeordnet, um den gesamten oberen Abschnitt der Dunkelkammer 110 von der Oberseite des Inspektionsobjekts 200 her abzudecken. Die Stromquelle versorgt das Inspektionsobjekt 200 in einer Durchlassrichtung mit Strom, damit das Inspektionsobjekt 200 EL-Licht aussendet, das durch die Kamera 120 fotografiert wird.
In dem Fall, dass die Inspektionsvorrichtung 100 der vorliegenden Erfindung dafür verwendet wird, den gesamten Teil des Inspektionsobjekts 200 zu fotografieren und die Photovoltaik-Bauelemente anhand des erhaltenen Bildes zu inspizieren, ist es möglich, die Kamera 120 auf dem Boden der Dunkelkammer 110 zu befestigen, ohne dass sie mit dem Bewegungsmechanismus versehen werden muss. In diesem Fall kann das Inspektionsobjekt 200 die Photovoltaik-Zelle 28, die Photovoltaik-Bauelementekette 25, die durch Verbinden mehrerer Photovoltaik-Zellen 28 mit Anschlussdrähten gebildet wird, oder die Photovoltaik-Bauelementeplatte 30 sein, in der die mehreren Spalten von Ketten 25 parallel angeordnet sind und die Photovoltaik-Zellen 28 in einer Matrix angeordnet sind.
In dem Fall, dass die Inspektionsvorrichtung 100 der vorliegenden Erfindung dafür verwendet wird, die jeweiligen Photovoltaik-Zellen 28 zu fotografieren, die in einer Matrix in der Photovoltaik-Bauelementeplatte 30 angeordnet sind, und anhand der erhaltenen Bilder zu inspizieren, wird der Bewegungsmechanismus so ange ordnet, dass er die Kamera 120 in der Dunkelkammer 110 bewegen kann.
Durch Steuern der Rotation der Motoren 132 und 142 in dem Antriebsmechanismus fotografiert die Kamera 120 jeweilige Photovoltaik-Zellen 28, die in einer Matrix in der Photovoltaik-Bauelementeplatte 30 angeordnet sind, und die erhaltenen Bilddaten werden an die (in den Zeichnungen nicht gezeigte) Bildverarbeitungsvorrichtung übermittelt, die aus einem Computer und dergleichen besteht. Die Bildverarbeitungsvorrichtung extrahiert jene Abschnitte, die kein EL-Licht aussenden, aus dem Bild der jeweiligen Photovoltaik-Zellen und analysiert sie. Ob die jeweiligen Photovoltaik-Zellen 28 brauchbar oder unbrauchbar sind, entscheidet sich anhand der erhaltenen Bilddaten der jeweiligen Photovoltaik-Zellen. Ob die Photovoltaik-Bauelementeplatte 30 als Ganzes brauchbar ist oder nicht, entscheidet sich anhand der analysierten Ergebnisse für alle Photovoltaik-Zellen.
Es können jeweilige Photovoltaik-Zellen oder jeweils ein paar Stücke von Photovoltaik-Zellen fotografiert werden, indem die Kamera bewegt wird, und die Photovoltaik-Bauelementeplatte 30 als Ganzes kann fotografiert werden, indem man die Kamera unbeweglich fixiert.
8. Abschattungsmittel
In der obigen Beschreibung wird dargelegt, dass die Abschattungsmittel die gesamte Oberseite 111 der Dunkelkammer 110 bedecken. Jedoch ist im Fall der Photovoltaik-Bauelementeplatte 30 das aus Harz bestehende Rückseitenelement 22 auf der Rückseite nicht transparent und besitzt einen ausreichenden Abschattungseffekt. Darüber hinaus besteht die Oberseite 111 der Dunkelkammer 110 aus Elementen mit Abschattungseffekt, mit Ausnahme der transparenten Platte 112. In dem Fall, dass das Inspektionsobjekt 200 in engem Kontakt zu der transparenten Platte 112 angeordnet ist und größer als die transparente Platte 112 ist, bedeckt das Inspektionsobjekt 200 die gesamte transparente Platte 112. Darum ist das Abschattungsmittel nicht notwendig.
Wenn jedoch das Inspektionsobjekt 200 kleiner als die transparente Platte 112 ist oder von der transparenten Platte 112 fortbewegt wird, so dass von dem Spalt her Lichtstrahlen in die Dunkelkammer 110 eindringen können, so ist es notwendig, die Oberseite der Dunkelkammer mit dem Abschattungsmittel abzudecken. Das Abschattungsmittel wird im Weiteren ausführlicher beschrieben.
8-1. Ausführungsform 1 des Abschattungsmittels
In der vorliegenden Ausführungsform ist das Abschattungsmittel als ein Abschattungselement 302 konfiguriert, das die gesamte Oberseite 111 der Dunkelkammer 110 bedeckt, wie in 3 veranschaulicht. Eine Seite in der Breitenrichtung der Inspektionsvorrichtung 100 der vorliegenden Erfindung ist mit einer Basis 301 des Abschattungsmittels 300 versehen. Das Abschattungselement 302 ist folgendermaßen konfiguriert. Das Abschattungselement 302 wird durch zwei Arme 303 gestützt. Die Arme 303 werden jeweils durch zwei Luftzylinder 304 um eine drehende Mittelachse C herum gedreht, so dass das Abschattungselement 302 angehoben und abgesenkt wird.
Das Bezugszeichen W in 3 bezeichnet ein Gegengewicht, wenn sich das Abschattungselement 302 dreht, anhebt oder absenkt. Das Abschattungselement 302 wird geschlossen (abgesenkt), während das Inspektionsobjekt 200 inspiziert wird. Das Abschattungselement 302 wird geöffnet (angehoben), während das Inspektionsobjekt 200 in die Inspektionsvorrichtung 100 hinein transportiert wird.
Das Abschattungselement 302 ist ein Kasten, dessen Unterseite geöffnet ist und der aus dünnen Platten, wie zum Beispiel Stahl, besteht. Eine Abschattungsdecke 305 aus Gummi ist in dem unteren Teil von vier Seiten des Abschattungselements 302 befestigt, um einen Abschattungseffekt zu gewährleisten.
Die Abschattungsdecke 305 kann in der Weise konfiguriert sein, dass man Stoffstreifen, die einen Lichtabschattungseffekt aufweisen, zu einem Bündel zusammenfasst, ähnlich wie das Ende eines Wischmops. Die Abschattungsdecke 305 kann auch so konfiguriert sein, dass man Fasern, die einen Abschattungseffekt aufweisen, in einer bürstenartigen Weise einsetzt.
Die vertikale Bewegung des Abschattungselements 302 ist nicht auf eine vertikale Aufwärts- und Abwärtsbewegung durch Drehung, wie in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben, beschränkt. Obgleich in den Zeichnungen nicht gezeigt, kann das Abschattungselement 302 auch in der Weise vertikal mit einem Aktuator nach oben und nach unten bewegt werden, dass man Pfosten an jeder von vier Ecken der Inspektionsvorrichtung 100 zum Führen des Abschattungselements 302 verwendet.
8-2. Ausführungsform 2 des Abschattungsmittels
4A ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration von Ausführungsform 2 des Abschattungsmittels der Inspektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; 4B ist eine Schnittansicht, die den angebrachten Zustand von Ausführungsform 2 des Abschattungsmittels veranschaulicht; und 4C ist eine Schnittansicht entlang der Linie C-C in 45.
Das Abschattungsmittel 400 in 4A zum Verhindern des Eindringens von Lichtstrahlen durch einen rahmen artigen Spalt zwischen der transparenten Platte 112 und dem Inspektionsobjekt 200 wird konfiguriert, indem man einen Schwamm 402 oder dergleichen mit Abschattungseffekt an einer steifen Platte 401 aus Metall, Harz oder dergleichen anbringt. Der Schwamm 402 wird auf der Fläche angeordnet, die die transparente Platte 112 berührt. Es ist akzeptabel, wenn das Abschattungsmittel 400 eine Abmessung aufweist, die mindestens den rahmenartigen Spalt zwischen der transparenten Platte 112 und dem Inspektionsobjekt 200 abdecken kann.
In der vorliegenden Ausführungsform, wie in 4B veranschaulicht, ist die Rückseite der Oberseite 111 der Inspektionsvorrichtung 100 mit einem Paar L-förmiger Metallschienenelemente 403, 403 versehen. Das rahmenartige Abschattungsmittel 400 ist, wie in 4A veranschaulicht, zwischen das Paar Metallschienenelemente 403, 403 eingesetzt. Ein Ende des Metallschienenelements 403 ist mit einem Endanschlag 404 versehen, um das Abschattungsmittel 400 zu positionieren. Der Schwamm 402 steht in engem Kontakt zu der transparenten Platte 112. Eine Seitenfläche der Dunkelkammer 110 der Inspektionsvorrichtung 100 kann geöffnet und geschlossen werden, um das Abschattungsmittel 400 entsprechend der Abmessung des Inspektionsobjekts zu verändern.
8-3. Ausführungsform 3 des Abschattungsmittels
Die vorliegende Ausführungsform ist ein alternatives Beispiel der Ausführungsform 2 des Abschattungsmittels, das in dem Fall verwendet wird, dass die Abmessung des Inspektionsobjekts 200 in einem geringen Maß verändert wird. Das Abschattungsmittel 500 besteht aus Abschattungsplatten in 2 Paaren (insgesamt 4 Abschattungsplatten), die entsprechend der Abmessung des Inspektionsobjekts 200 automatisch durch einen Aktuator bewegt werden.
Seine Konfiguration wird mit Bezug auf 5A und 5B beschrieben. Die in 4A veranschaulichte rahmenartige Abschattungsplatte ist in ein Paar Abschattungsplatten 501, 501 und ein anderes Paar Abschattungsplatten 502, 502 unterteilt, also insgesamt 4 Platten, wie in 5A veranschaulicht. Ähnlich Ausführungsform 2, wie in 4A veranschaulicht, sind die 2 Paare der Abschattungsplatten 501 und 502 auf der Rückseite der Oberseite 111 der Inspektionsvorrichtung 100 angeordnet. Jede Abschattungsplatte 501 ist eine rechteckige Platte mit Abschattungseffekt. Jede Abschattungsplatte 502 ist mit einer Nut M versehen, in die die Abschattungsplatten 501 hineingeschoben werden.
Die Abschattungsplatten 501 und 502 sind wie in 5B veranschaulicht angeordnet. Eine Öffnungsgröße der Abschattungsplatten 501 und 502 wird entsprechend der Abmessung des Inspektionsobjekts 200 verändert, indem jedes Paar Abschattungsplatten 501 und 502 dicht zueinander bzw. voneinander fort bewegt wird.
6A, 6B und 6C veranschaulichen den Antriebsmechanismus zum Ändern der Öffnungsgröße der Abschattungsplatten 501 und 502 in 5A und 5B. 6A ist eine Draufsicht davon; 6B ist eine linksseitige Ansicht davon; und 6C ist eine Schnittansicht entlang der Linie D-D in 6A.
Wie in den Zeichnungen veranschaulicht, ist das Paar Abschattungsplatten 501 durch zwei Spindeln 503, 503 verbunden, die jeweils seitlich auf beiden Seiten davon angeordnet sind. Eine der Spindeln 503 besteht aus einer rechtsläufigen Spindel und einer linksläufigen Spindel. Die zwei Spindeln 503, 503 auf beiden Seiten werden durch einen Motor 504 über Steuerriemen 505 bzw. 505 gedreht. Acht Lagerböcke 507, in denen die zwei Spindeln 503 und der Motor 504 gelagert sind, sind an geeigneten Stellen der Inspektionsvorrichtung 100 angebracht. Das Paar Abschattungsplatten 501 kann entsprechend der Drehung des Motors 504 nahe zueinander oder voneinander weg bewegt werden. Die Position jeder Abschattungsplatte 501 wird durch einen in den Zeichnungen nicht gezeigten Codierer bestätigt. Obgleich es in den Zeichnungen nicht veranschaulicht ist, ist die Konfiguration des Antriebsmechanismus der Abschattungsplatten 502 und 502 der gleiche wie der für die Abschattungsplatten 501 und 501. Durch die oben erwähnte Konfiguration kann ihre Öffnungsgröße entsprechend der Abmessung des Inspektionsobjekts 200 verändert werden.
8-4. Ausführungsform 4 des Abschattungsmittels
Das Abschattungsmittel der vorliegenden Ausführungsform soll verhindern, dass Lichtstrahlen durch die Grenze zwischen der transparenten Platte 112 und dem Inspektionsobjekt 200 eindringen. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Abschattungsmittel 600, das im Folgenden beschrieben wird, in dem Paar Führungselemente 114 angeordnet, die die Photovoltaik-Bauelemente während des Transports in die Inspektionsvorrichtung 100 hinein führen, wie in 7A und 7B veranschaulicht.
Die Abschattungsdecke 601 ist an der Außenseite eines jeden des Paares Führungselemente 114 angebracht. Die Abschattungsdecke 601 ist ein gummiartiges Flachmaterial mit Abschattungseffekt. Die Abschattungsdecke 601 hängt von dem Führungselement 114 herab und bedeckt die Grenze zwischen der transparenten Platte 112 und der Oberseite 111 der Inspektionsvorrichtung 100 mit dem durchhängenden Teil. Lichtstrahlen, die durch den Spalt in der Transportrichtung des Inspektionsobjekts 200 des rahmenartigen Spalts eindringen, können durch die Abschattungsdecke 601 abgeschattet werden. Andererseits enthält der Spalt, der vertikal zu der Transportrichtung des Inspektionsobjekts 200 verläuft, den Spalt der Einfuhrseite und den Spalt der Ausfuhrseite der Inspektionsvorrichtung. Eine rechteckige Abschattungsplatte 602 ist auf der Einfuhrseite und der Ausfuhrseite zwischen dem Paar Führungselemente 114 angeordnet. Da die Abschattungsplatte 602 ebenfalls an der transparenten Platte 112 angeordnet ist, ist es erwünscht, dass die Abschattungsplatte 602 aus Hartgummi mit Abschattungseffekt besteht, so dass sie nicht die transparente Platte 112 beschädigt. Da des Weiteren ein Abstand von der transparenten Platte 112 der Dunkelkammer 110 zu dem Inspektionsobjekt 200 besteht, ist die Abschattungsplatte 602 mit einem Paar blockartiger Abschattungselemente 603 verbunden. Der Teil des Paares blockartiger Elemente 603, der Kontakt mit dem Inspektionsobjekt 200 hat, ist mit einem schwammartigen Element 604 angebracht, das Flexibilität und einen Abschattungseffekt aufweist. Die blockartigen Elemente 603 werden zusammengedrückt, so dass sie Kontakt mit dem Inspektionsobjekt 200 haben und dadurch Lichtstrahlen abschatten können. Dementsprechend wird der Spalt, der vertikal zu der Transportrichtung des Inspektionsobjekts 200 verläuft (und zwar die Spalte auf der Einfuhrseite und der Ausfuhrseite der Inspektionsvorrichtung 100) abgeschattet. Gemäß der oben erwähnten Konfiguration besteht das Abschattungsmittel 600 aus der Abschattungsdecke 601, der Abschattungsplatte 602, den blockartigen Elementen 603 und den schwammartigen Elementen 604.
In der vorliegenden Erfindung ist es akzeptabel, das Abschattungsmittel jeweils in den Ausführungsformen 1 bis 4 zu verwenden. Es ist ebenfalls möglich, eine Kombination mehrerer Abschattungsmittel in den Ausführungsformen 1 bis 4 zu verwenden, um den Abschattungseffekt zu verbessern.
Da in der Inspektionsvorrichtung 100 für die Photovoltaik-Bauelemente gemäß der vorliegenden Erfindung die Photovoltaik-Bauelemente außerhalb der Dunkelkammer angeordnet sein können, ist es nicht notwendig, die Dunkelkammer mit einer Tür zu versehen, um das Inspektionsobjekt 200 in die Dunkelkammer hinein oder aus der Dunkelkammer heraus zu transportieren. Des Weiteren können die Stromquelle und die Drähte zum Anlegen von Strom an die Photovoltaik-Bauelemente außerhalb der Dunkelkammer 110 angeordnet sein, ohne sie darin anordnen zu müssen. Dadurch kann die Struktur der Dunkelkammer vereinfacht werden.
Die Inspektionsvorrichtung 100 für Photovoltaik-Bauelemente der vorliegenden Erfindung kann zur Verwendung in einem Fertigungsprozess zum Herstellen einer Photovoltaik-Bauelementeplatte oder dergleichen installiert werden. In diesem Fall ist die Photovoltaik-Bauelementeplatte auf der Oberseite 111 der Dunkelkammer 110 angeordnet, wobei die Lichtempfangsseite nach unten weist. In einem gängigen Herstellungsprozess, wie zum Beispiel dem Laminierungsprozess der Photovoltaik-Bauelementeplatte oder dergleichen, wird die Photovoltaik-Bauelementeplatte so transportiert, dass die Lichtempfangsseite nach unten weist. Darum braucht die Photovoltaik-Bauelementeplatte nicht umgedreht zu werden, wenn sie auf der Inspektionsvorrichtung 100 angeordnet wird. Dementsprechend kann der Fertigungsprozess vereinfacht werden.
Da viele offenkundig stark voneinander verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung realisiert werden können, ohne von ihrem Geist und Geltungsbereich abzuweichen, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf ihre konkreten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern dass ihr Geltungsbereich allein durch die angehängten Ansprüche definiert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 2007-273538 [0001]
- JP 2007-88419 [0004]
- WO 2006/059615 [0005, 0006]

Claims

Inspektionsvorrichtung für Photovoltaik-Bauelemente, die Folgendes umfasst: eine Dunkelkammer mit einer flachen Oberseite; eine transparente Platte, die auf der Oberseite der Dunkelkammer angeordnet ist, um die Photovoltaik-Bauelemente als ein Inspektionsobjekt anzuordnen; und eine Kamera, die in der Dunkelkammer angeordnet ist.
Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Dunkelkammer mit einem Antriebsmechanismus versehen ist, der dafür konfiguriert ist, die Kamera darin zu bewegen.
Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 1, die des Weiteren ein Abschattungsmittel umfasst, das dafür konfiguriert ist zu verhindern, dass Lichtstrahlen durch einen Spalt zwischen der transparenten Platte und den auf der transparenten Platte angeordneten Photovoltaik-Bauelementen in die Dunkelkammer eindringen.
Inspektionsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Führungselement, das Abschattungsmittel aufweist und dafür konfiguriert ist, die Photovoltaik-Bauelemente während des Transports zu führen, auf der Oberseite angeordnet ist.