JP2009164165A - 太陽電池検査装置及び太陽電池欠陥判定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 太陽電池セルに一定電流を供給してEL発光させ(S7)、セル毎にセルよりの発光光を撮影し(S10)、撮影したセル画像を強調処理して暗部の形状を解析して(S50)セルの良否判断を行う。また問題があると判定した欠陥部分を強調した強調画像を視認可能に表示(S16)する。
【選択図】 図3
Description
1.太陽電池内の太陽電池セルの良否を判定可能な太陽電池検査装置であって、遮光空間で検査対象太陽電池に一定電流を供給する電源供給手段と前記電源供給手段により電源が供給された前記検査対象太陽電池セル毎にセルよりの発光光を撮影する撮影手段と、前記撮影手段で撮影したセル撮影画像を解析する解析手段と、前記解析手段の解析結果を可視表示する表示手段とを備え、前記解析手段は、前記撮影手段で撮影したセル撮影画像を強調処理することによりセル撮影画像の暗部の形状を解析してセルの良否判断を可能とすることを特徴とする。
4.前記解析手段は、マイクロクラックの検出判定を行うことで将来不良に発展するおそれのある太陽電池セルの状態を判定することもできる。
6.前記表示手段は、前記解析手段が問題があると判定した暗部を強調して表示したセル画像と、前記撮影手段で撮影したセル撮影画像とを同時に視認可能に表示することもできる。
まず本実施の形態例の検査装置が扱う検査対象100の例について説明する。
図6の平面図に示す様に、検査対象100である太陽電池パネル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により接続した構成となっている。
さらに、角型の太陽電池セル28の例について説明する。図8は、太陽電池セルを受光面から見た平面図である。セルは薄板状のシリコン半導体の表面に電気を取り出すための電極であるバスバーが印刷されている。加えてシリコン半導体の表面には効率よく電流をバスバーに集めるためにバスバーと垂直方向にフィンガーと呼ばれる細い導体が印刷されている。
この薄膜式の代表的な構造例では、図7において下側に配置された透明なカバーガラスには、予め透明電極、半導体、裏面電極からなる発電素子が蒸着してある。
太陽電池セルの欠陥は、その発生原因によってその形状に特徴を有している。図9はフィンガーが断線した場合の暗部の特徴を示している。フィンガー断線の場合はこのようにフィンガーの方向に沿って長方形の暗部が現れる。
それに対してラミネート加工による圧縮や輸送中、およびモジュール製作工程中のハンドリングによる荷重や衝撃力に起因するクラックはバスバーの近辺には限らず領域Lにも発生する。このクラックは前述のハンダ付けによるクラックより寸法が大きくなる傾向がある。またこれらのクラックは半導体が硬くもろい物性を有しているため、折れ曲がった部分を持っているが、比較的単純な形状になる傾向がある。
図1の本発明に係る一発明の実施の形態例の太陽電池検査装置の概略構成を示すブロック図において、10は本実施の形態例の全体制御を司ると共に、本実施の形態例の太陽電池良否判定処理を実行する制御部であり、パーソナルコンピュータシステムで構成できる。20は制御部10で実行するプログラムや各種処理データを記憶するメモリ、30は検査対象の太陽電池パネルの良否判定の基準データが登録されている基準データファイルである。
(1)太陽電池セルに対する発光条件、
(2)セル間隔(カメラの移動ピッチ)、
(3)ストリング/マトリックスの場合のセル数(縦、横)、
(4)セル寸法情報(バスバー位置、角の面取り、フィンガーの配置、ディップ位置など)の設定情報
セルの寸法情報設定は、基本パターンの穴埋め方式と図形情報から設定する方式の両方法が設定可能であり、図形情報から設定する場合には図形情報としてDXF形式、BMP形式ファイルの対応しており、穴埋め方式の場合には例えばバスバーの本数が1本の場合、2本の場合、3本の場合など、複数のパターンを選択可能である。
(5)画像処理条件
(6)撮影条件
カメラ駆動機構800は、四角の箱形の暗室810の平らな上面811に、アクリル樹脂などの合成樹脂製又はガラス製の透明板812が取り付けられている。透明板812以外は、暗室810に光を入れないような遮光性の素材からなる構成にしている。透明板812と検査対象100との隙間は適宜遮光材で覆う必要がある。もっとも、上面811に検査対象100として太陽電池を載せた後、検査対象100を含む上面811の全体を、遮光手段で覆うことにすれば、上面811全体を透明板にしてもよい。上面以外の4つの側面と底面は全て遮光性の部材としている。上面811には、検査対象100の搬送をガイドする一対のガイド部材814が設けられている。
しかし、検査対象100の方が透明板より小さければ、隙間から光が暗室810内に入るので、遮光手段で覆う必要がある。覆う範囲は、最低で、透明板812と測定対象100との間に額縁状にできる隙間だけである。したがって、遮光手段は、最低で、この隙間を覆う大きさがあればよいことになる。
駆動機構のモータ832、842の回転制御によって、カメラ500は、太陽電池パネルにマトリックス状に配置されている太陽電池セルを1枚ずつ撮影し、図示しないパソコンなどからなる画像処理装置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(暗部またはカゲ)を取り出して分析し、太陽電池セルごとの良否を判断し、全ての太陽電池セルについての良否の結果から、太陽電池パネル全体としての良否を判断する。
以上の構成を備える本実施の形態例の検査装置による太陽電池パネルの欠陥検査の方法を図3のフローチャートを参照して以下に説明する。
先ずステップS1において、図2に示す暗室810の上面811に検査対象100として太陽電池パネルを位置決め載置する。続くステップS3において、載置した検査対象の太陽電池パネルの端子部にプローブ75を接続して測定電流制御部70より電流を印加できるようにする。
次にステップS22において、検査対象の太陽電池パネルのセル毎に割り当てたシーケンス番号を一つカウントアップ(歩進)する。そして続くステップS24において、カウントアップしたシーケンス番号を調べ、検査対象の太陽電池パネルのすべてのセルに対する撮影及び判定処理が修了したか否かを調べる。すべてのセルに対する処理を終了していない場合にはステップS30に進み、位置決め機構制御部80に指示を出してカメラ位置決め機構800を制御してカメラ500を次のセル撮影位置に移動位置決めする。そしてステップS7に進み、次のセルに対する撮影処理及び判定処理を行う。
次に図4を参照して図3のステップS50に示す撮影画像処理の詳細を説明する。
画像処理は、まず撮影したセル画像に対して光量が少ない領域を抽出する。次に、抽出した光量の少ない領域又は形状を図9・図10・図11の太陽電池セルの欠陥のパターンに基づき画像処理する。画像処理条件は基準データファイル30に登録されており、以下の処理を順次行うことになる。
そして、検査対象がセル単体である場合にはセルの判定結果がそのまま製品としての総合判定結果となる。一方、検査対象がストリング、マトリックスの場合、製品としての良否の自動判定を以下の手順で行うこととしている。
本実施の形態例の太陽電池欠陥検査装置においては、撮影画像を解析して問題があると判定した暗部を、その表示部に強調表示する機能を有している。本太陽電池欠陥検査装置による自動判定を止め、図3のS18においてこの機能を使用して検査者が表示部を見て手動判定することもできる。検査者による手動判定の場合は、以下のとおりとなる。
検査者は、図3のステップS18において、検査者は強調表示した画像を見て良否判定結果キーボード400から指示入力する。なお、表示部600がタッチパネルである場合には、表示部600の表示画面にタッチすることで指示入力としても良い。
上述したステップS16の判定画像における欠陥部分を強調した画像とは、以上に説明した解析処理において撮影画像の暗部を解析した結果、バスバー部分などの本来的に発光しない部分に対応する暗部を除く、通常EL発光していなければならない部分が暗部として認識された場合には、以下の強調画像となる。
20 メモリ
30 基準データファイル
40 入出力制御部
50 カメラ制御部
70 測定電流制御部
75 プローブ
80 位置決め機構制御部
900 外部記憶装置
100 太陽電池パネル(検査対象)
500 カメラ
800 カメラ位置決め機構
810 暗室
811 検査装置の上面
812 透明板
830 y軸ガイド部
840 x軸ガイド部
832,842 駆動機構のモータ
814 ガイド部材
Claims (12)
- 太陽電池内の太陽電池セルの良否を判定可能な太陽電池検査装置であって、
遮光空間で検査対象太陽電池に一定電流を供給する電源供給手段と、
前記電源供給手段により電源が供給された前記検査対象太陽電池セル毎にセルよりの発光光を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段で撮影したセル撮影画像を解析する解析手段と、
前記解析手段の解析結果を可視表示する表示手段とを備え、
前記解析手段は、前記撮影手段で撮影したセル撮影画像を強調処理することによりセル撮影画像の暗部の形状を解析してセルの良否判断を可能とすることを特徴とする太陽電池検査装置。 - 請求項1に記載の太陽電池検査装置であって、
前記表示手段は前記解析手段が問題があると判定した暗部を強調して表示することを特徴とする太陽電池検査装置。 - 前記撮影手段は、複数の太陽電池セルを連続して撮影し、前記解析手段は、前記撮影手段の撮影した隣接するセル間隔に対する良否判定も行うことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の太陽電池検査装置。
- 前記解析手段は、マイクロクラックの検出判定を行うことで将来不良に発展するおそれのある太陽電池セルの状態を判断可能とすることを特徴とする請求項1乃至請求項3に記載の太陽電池検査装置。
- 前記解析手段は、セル撮影画像の暗部の形状に加えて暗部の方向及び位置も解析してセルの状態判断を行なうことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の太陽電池検査装置。
- 前記表示手段は、前記解析手段が問題があると判定した暗部を強調して表示したセル画像と、前記撮影手段で撮影したセル撮影画像とを同時に視認可能に表示可能とすることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の太陽電池検査装置。
- 請求項1乃至請求項6に記載の太陽電池検査装置における太陽電池欠陥判定方法であって、
遮光空間で検査対象太陽電池セルに一定電流を供給し、電源が供給されたことによる前記検査対象太陽電池セル毎にセルよりの発光光を撮影し、
前記撮影したセル撮影画像を強調処理することによりセル撮影画像の暗部の形状を解析してセルの良否判断を可能とすることを特徴とする太陽電池欠陥判定方法。 - 請求項7に記載の太陽電池欠陥判定方法であって、
前記解析結果において問題があると判定した暗部を強調して表示することを特徴とする太陽電池欠陥判定方法。 - 前記太陽電池セルの撮影は、複数の太陽電池セルを連続して撮影し、セル撮影画像の暗部の判定は隣接するセル間隔に対しても行い、隣接するセルの配設状況の良否判定も行うことを特徴とする請求項7または請求項8に記載の太陽電池欠陥判定方法。
- 前記撮影画像の解析において、マイクロクラックの検出判定を行うことで将来不良に発展するおそれのある太陽電池セルの状態を判断可能とすることを特徴とする請求項7乃至請求項9に記載の太陽電池欠陥判定方法。
- 前記撮影画像の解析において、セル撮影画像の暗部の形状に加えて暗部の方向及び位置も解析してセルの状態判断を行なうことを特徴とする請求項7乃至請求項10に記載の太陽電池欠陥判定方法。
- 前記問題があると判定した暗部を強調して表示したセル画像と、撮影したセル撮影画像とを同時に視認可能に表示可能とすることを特徴とする請求項7乃至請求項11に記載の太陽電池欠陥判定方法。
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