JP2011222735A - 太陽電池の検査方法および検査装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 第2の検査装置30で、太陽電池パネル10を構成する各太陽電池セルに電流を流してEL発光させる。太陽電池セルの良好な部分は発光するが、欠陥部分は発光が弱くなるか発光しないことから、欠陥部分を推定する。つぎに、第3の検査装置40で、太陽電池に通電すると、太陽電池セルの欠陥部分が加熱される。そこで、サーモ像撮影手段で太陽電池のサーモグラフィ画像を得て、温度の高い部分を欠陥と推定する。2つの測定方法で、欠陥部分と推定される部分を比較することで検証を行い、欠陥部分と推定したポイントを第1の検査装置20のラマン分光法で検査する。
【選択図】 図4
Description
前記第1の検査装置が、検査対象となる太陽電池の測定点にレーザ光を照射する投光手段と、前記測定点における検査対象物から散乱されるラマン散乱光を分光してスペクトルを得る分光手段と、前記分光手段で得たラマン散乱光のスペクトルから、前記測定点における太陽電池の状態を解析するスペクトル解析手段と、を有し、
前記第2の検査装置が、検査対象となる太陽電池に電流を通電する電源手段と、前記電源手段により通電された前記太陽電池からの発光光を撮影する発光光撮影手段と、前記発光光撮影手段で撮影した太陽電池の撮影画像を解析するEL像解析手段と、を有し、
前記第3の検査装置が、検査対象となる太陽電池を加熱する加熱手段と、前記加熱手段により加熱された前記太陽電池の温度を測定するサーモ像撮影手段と、前記サーモ像撮影手段で撮影した太陽電池の撮影画像を解析するサーモ像解析手段と、を有することを特徴としている。
<1>太陽電池パネルの構成
まず本実施例の検査装置が扱う検査対象としての太陽電池パネル10について説明する。図1は、検査対象としての太陽電池パネル10の構造を示す図で、(a)は平面図、(b)はラミネート加工する前の断面図である。
次に、本発明の太陽電池の検査装置の構成を説明する。図3は、本発明に係る太陽電池の検査装置の概略構成を示す図である。図3に示す本発明の太陽電池の検査装置は、第1の検査装置20と、第2の検査装置30、および第3の検査装置40と、全体制御部50を備えている。
第1の検査装置20による検査方法を、図4を用いて説明する。
投光手段としての対物レンズ21は、図示しないレーザ光源から可視光の波長のレーザ光を、検査対象としての太陽電池パネル10に照射する。レーザ光は、透明保護層としてのカバーガラス11、充填材13を透過して太陽電池セル18の表面上で焦点を結び、焦点位置からラマン散乱光が生じる。ラマン散乱光は、照射したレーザ光より振動数がずれ、物質固有の振動数を持った散乱光である。
第1の検査装置20をz軸上で移動して太陽電池セル18の表面と思われる位置に移動させる。その位置でレーザ光を照射すると、焦点からのラマン反射光がスリット23を通過して分光手段24上に結像する。分光手段24のスペクトルをスペクトル解析手段25で、予め登録されている種々の物質のスペクトルと比較することで同定する。その結果、焦点位置の物質が、たとえば、透明保護層としてのカバーガラス11であることが判明すれば、第1の検査装置20をz軸上で図の下方に移動して同じことを行う。そして、次に充填材13が検知されたら、さらにz軸方向に移動し、太陽電池セル18の表面に達するまで繰り返す。太陽電池セル18は不透明なので、第1の検査装置20が下降し過ぎて、焦点位置が太陽電池セル18の表面より図の下方になった場合は、分光手段24でスペクトルを得られなくなることで判断できる。このようにして、太陽電池セル18の表面に対物レンズ21の焦点がくるように調整することができる。本発明の実施例では、対物レンズ21をサブミクロン〜数百ミクロンずつ図の下方に移動することによって、太陽電池セル18の表面に対物レンズ21の焦点がくるように調整している。
第2の検査装置30による検査方法は、上記の特許文献5に詳細が記載されているので、ここでは簡単に説明する。検査対象としての太陽電池パネル10に、順方向に所定電流を供給すると、太陽電池パネル10内の太陽電池セル18は、EL(エレクトロルミネッセンス)光源となり、発光する。しかし、欠陥部分では発光しないことから、発光光撮影手段32でこの発光状態を撮影することで各太陽電池セル18の欠陥を知ることができる。発光光撮影手段32で撮影するEL発光による発光光量は、微弱であり、暗室内で発光させて微弱な光を撮影している。このため、発光光撮影手段32としては微量感度の良いカメラを用いる。このEL発光法により、ダークエリア、マイクロクラック、フィンガー断線などが検知され、それぞれの位置を特定することができる。
サーモグラフを利用した検査は、特許文献4に記載されているので、簡単に説明する。太陽電池の電極層の間に電圧が印加されると、通常、欠陥を含む部分では、周囲領域に比べて電場がより不均一になり、より大きくなる。局部的に不均一で大きな電場により、装置のこの部分の電極層間には、周囲部分に比べてより多くの電流が流れる。電流の流れは、熱発生につながるため、IRサーモグラフィ、液晶顕微鏡技術、蛍光ミクロサーマル結像技術またはシュリーレン結像技術のようなサーモグラフィック技術を用いて、欠陥を含む部分を局部的な熱源として同定することができる。本願では、サーモ像撮影手段42として赤外線カメラを使用し、太陽電池パネル10の裏面材12側(下側)から撮影している。サーモ像撮影手段42の画像から、欠陥部分と推定される位置を特定することができる。
上記の3通りの検査方法のうち、第1の検査装置20によるラマン分光法が最も正確な検査が可能である。しかし、ラマン分光法では、測定対象は点であり、走査して測定することは困難である。太陽電池パネル10の全体を検査するとなると、測定点を少しずつずらして非常に多くの点で測定することになり、長時間を要し、かつ、測定装置も高額になる。一方、EL発光法やサーモグラフ法は、短時間で検査が可能であるが、検査精度に問題がある。そこで、本発明では、以下のようにして検査することとしている。検査対象としては、太陽電池パネル10を用いているが、太陽電池セル18でもストリング15でもよい。
11 カバーガラス(透明保護層)
12 裏面材
13、14 充填材
15 ストリング
18 太陽電池セル
18d、18e 欠陥部分
20 第1の検査装置
21 対物レンズ
22 結像レンズ
23 スリット
24 分光手段
25 スペクトル解析手段
30 第2の検査装置
31 電源手段
32 発光光撮影手段
33 EL像解析手段
40 第3の検査装置
41 加熱手段
42 サーモ像撮影手段
43 サーモ像解析手段
50 全体制御部
Claims (11)
- 1つ以上の太陽電池セルを有する太陽電池の良否を判定する検査装置であって、第1の検査装置と、第2の検査装置および/又は第3の検査装置とを有し、
前記第1の検査装置が、
検査対象となる太陽電池の測定点にレーザ光を照射する投光手段と、
前記測定点における検査対象物から散乱されるラマン散乱光を分光してスペクトルを得る分光手段と、
前記分光手段で得たラマン散乱光のスペクトルから、前記測定点における太陽電池の状態を解析するスペクトル解析手段と、を有し、
前記第2の検査装置が、
検査対象となる太陽電池に電流を通電する電源手段と、
前記電源手段により通電された前記太陽電池からの発光光を撮影する発光光撮影手段と、
前記発光光撮影手段で撮影した太陽電池の撮影画像を解析するEL像解析手段と、を有し、
前記第3の検査装置が、
検査対象となる太陽電池を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段により加熱された前記太陽電池の温度を測定するサーモ像撮影手段と、
前記サーモ像撮影手段で撮影した太陽電池の撮影画像を解析するサーモ像解析手段と、を有すること
を特徴とする太陽電池の検査装置。 - 前記第2の検査装置の発光光撮影手段が太陽電池の表面側に配置され、前記第3の検査装置のサーモ像撮影手段が前記太陽電池の裏面側に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池の検査装置。
- 前記第1の検査装置、前記第2の検査装置および前記第3の検査装置の全てを備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の太陽電池の検査装置。
- 前記第1の検査装置の前記投光手段の焦点位置をx、y、zの3軸方向に移動可能であ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の検査装置。
- 前記太陽電池が、複数の太陽電池セルを電気的に接続して平面的に配置し、封止樹脂を介して透明保護層とバックシートで表裏を挟んだラミネート構造の太陽電池パネルであることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の太陽電池の検査装置。
- 前記第3の検査装置の加熱手段が、検査対象となる太陽電池に電流を通電するものであ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の検査装置。
- 電源手段によって検査対象となる太陽電池に電流を通電する工程と、
前記通電によって前記太陽電池を発光させ、太陽電池セル毎の発光光を発光光撮影手段によって撮影する工程と、
前記発光光撮影手段で撮影した太陽電池の撮影画像からEL像解析手段によって欠陥位置と推定される箇所を特定する工程と、
太陽電池を加熱手段によって加熱する工程と、
前記加熱によって前記太陽電池の温度分布をサーモ像撮影手段によって撮影する工程と、
前記サーモ像撮影手段で撮影した太陽電池の撮影画像からサーモ像解析手段によって欠陥位置と推定される箇所を特定する工程と、
前記EL像解析手段および/またはサーモ像解析手段によって欠陥位置と推定される測定点に投光手段によってレーザ光を照射する工程と、
レーザ光が照射された位置から散乱されるラマン散乱光を分光手段で分光する工程と、
前記分光手段で分光されたラマン散乱光のスペクトルから、前記測定点における太陽電池の状態を解析する工程と、
を有することを特徴とする太陽電池の検査方法。 - 前記発光光撮影手段が太陽電池の表面側から撮影し、前記サーモ像撮影手段が前記太陽電池の裏面側から撮影することを特徴とする請求項7に記載の太陽電池の検査方法。
- 前記太陽電池を加熱手段によって加熱する工程が、太陽電池に通電することで行われることを特徴とする請求項7又は8に記載の太陽電池の検査方法。
- 前記発光光撮影手段と前記サーモ像撮影手段との双方が前記太陽電池を表裏両面から撮影し、前記EL像解析手段およびサーモ像解析手段によって欠陥位置と推定された箇所を重ね合わせることで前記レーザ光を照射する測定点を定めることを特徴とする請求項7から9のいずれかに記載の太陽電池の検査方法。
- 前記太陽電池が、複数の太陽電池セルを電気的に接続して平面的に配置し、封止樹脂を介して透明保護層とバックシートで表裏を挟んだラミネート構造の太陽電池パネルであり、前記レーザ光を前記透明保護層および/又は前記充填材に照射し、得られたラマン散乱光からスペクトルを求め、該スペクトルから前記透明保護層および/又は前記充填材の欠陥状態を求める工程を有することを特徴とする請求項7から10のいずれかに記載の太陽電池の検査方法。
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