JP2015059781A

JP2015059781A - Solar cell inspection apparatus and solar cell inspection method

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Publication number: JP2015059781A
Application number: JP2013192600A
Authority: JP
Inventors: 和美高野; Kazumi Takano
Original assignee: AITESU KK; Ites Co Ltd
Current assignee: AITESU KK; Ites Co Ltd
Priority date: 2013-09-18
Filing date: 2013-09-18
Publication date: 2015-03-30
Anticipated expiration: 2033-09-18
Also published as: JP6104112B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solar cell inspection apparatus configured to reduce the influence of noise caused by irregularly reflected light in inspecting a solar cell by means of PL inspection, and to improve the accuracy of detecting defect or poor quality of the solar cell.SOLUTION: A solar cell inspection apparatus 100 using a photoluminescence (PL) includes: an LED light source 10 for surface-irradiating a solar cell M to be inspected with inspection light L; a power source 20 for applying a reverse bias current to the solar cell M; an imaging unit 30 for imaging a surface to be inspected of the solar cell; an image processing unit 40 which processes an image of the surface C to be inspected; and a display unit 50 which displays a processed image processed by the image processing unit 40. The image processing unit 40 forms a difference image between a first PL emission image obtained by surface-irradiating the solar cell M with no reverse bias current applied thereon with the inspection light L, and a second PL emission image obtained by surface-irradiating the solar cell M with the reverse bias current applied thereon with the inspection light L, as a processed image.

Description

本発明は、フォトルミネッセンス（ＰＬ）を利用した太陽電池検査装置、及び太陽電池検査方法に関する。 The present invention relates to a solar cell inspection apparatus and a solar cell inspection method using photoluminescence (PL).

近年、環境に配慮したクリーンなエネルギーへの関心の高まりから、エネルギー源が無尽蔵に存在する太陽光を利用した太陽光発電が注目されている。太陽光発電によって長期的に安定したエネルギーを供給するためには、発電に使用する太陽電池に不具合が生じていないか定期的に検査する必要がある。 In recent years, solar power generation using sunlight, which has an inexhaustible energy source, has attracted attention due to the growing interest in clean energy that is environmentally friendly. In order to supply long-term stable energy by solar power generation, it is necessary to periodically inspect solar cells used for power generation for defects.

太陽電池の検査では、通常、「クラック（マイクロクラックを含む）」や「断線」等の欠陥の有無の確認が行われる。太陽電池における欠陥の有無の検査を行う方法の一つに、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）検査法がある。ＥＬ検査法とは、太陽電池に電流を印加したときに太陽電池が発光する現象（これを、エレクトロルミネッセンス現象と言う。）を利用した検査法である。太陽電池パネルに欠陥等が存在すると、欠陥箇所ではＥＬの発光強度が低下する。そこで、この現象を利用し、太陽電池の欠陥を検知する。ＥＬ検査法は、太陽電池を設置した状態のまま検査ができる等、利便性に優れた検査法ではある。しかしながら、ＥＬ発光によって得られた情報が、太陽電池の電極の不良に起因する欠陥であるか、あるいは、半導体の品質不良に起因する欠陥であるかを判別することは困難である。従って、ＥＬ検査法のみでは、太陽電池の欠陥に対して適切に対処することができず、品質の劣化を見落としてしまう虞がある。 In the inspection of solar cells, it is usually checked for the presence or absence of defects such as “cracks (including microcracks)” and “disconnections”. One of methods for inspecting the presence or absence of defects in a solar cell is an EL (electroluminescence) inspection method. The EL inspection method is an inspection method using a phenomenon in which a solar cell emits light when an electric current is applied to the solar cell (this is referred to as an electroluminescence phenomenon). If a defect or the like is present in the solar cell panel, the EL emission intensity is reduced at the defective portion. Therefore, the defect of the solar cell is detected using this phenomenon. The EL inspection method is an inspection method excellent in convenience, for example, the inspection can be performed with the solar cell installed. However, it is difficult to determine whether the information obtained by EL emission is a defect caused by a defective electrode of a solar cell or a defect caused by a poor quality of a semiconductor. Therefore, the EL inspection method alone cannot properly deal with defects in the solar cell, and there is a risk that quality deterioration may be overlooked.

一方、ＥＬ検査法の他に、ＰＬ（フォトルミネッセンス）を利用したＰＬ検査法が知られている。一般に、物質に所定のエネルギーを与えると、物質中の励起された電子が基底状態に遷移する際に光が発生する。ここで、上記の所定のエネルギーを光によって与える方法をＰＬ（フォトルミネッセンス）と言う。ＰＬは物質中に存在する不純物や欠陥に影響を受けることが知られている。太陽電池の検査においては、半導体である太陽電池に禁制帯幅以上のエネルギーを持つ光を照射すると、光の吸収に伴って電子と正孔が生成され、これらが再結合する際に発光する。このとき、半導体結晶中に欠陥や不純物が存在すると、これらの欠陥等は光エネルギーを与えたときに形成される電子と正孔との再結合過程に影響を及ぼし、半導体結晶はその結晶固有の発光とは異なるエネルギーの光を放出する。この現象を利用し、ＰＬ発光によって得られた情報から太陽電池の欠陥を検知することができる。 On the other hand, in addition to the EL inspection method, a PL inspection method using PL (photoluminescence) is known. In general, when a predetermined energy is given to a substance, light is generated when excited electrons in the substance transition to a ground state. Here, the method of giving the predetermined energy by light is referred to as PL (photoluminescence). It is known that PL is affected by impurities and defects present in the substance. In solar cell inspection, when a solar cell, which is a semiconductor, is irradiated with light having energy greater than the forbidden band width, electrons and holes are generated as light is absorbed, and light is emitted when they are recombined. At this time, if defects or impurities exist in the semiconductor crystal, these defects affect the recombination process of electrons and holes formed when light energy is applied, and the semiconductor crystal is unique to the crystal. It emits light with energy different from luminescence. Using this phenomenon, it is possible to detect a defect in the solar cell from information obtained by PL emission.

従来、ＰＬ検査法を利用した太陽電池の検査装置として、ＰＬ光を検出するための高速光検出器と、光源の発光の位相と高速光検出器の出力信号との位相差を求める位相比較器と、試料測定位置を移動しながら、各測定点における位相差を解析、処理してＰＬの空間的な強度分布及び寿命分布、又はその相関分布を求める信号処理装置とから構成される検査装置があった（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１によれば、上記のような構成を採用することにより、試料から発生するＰＬの蛍光強度及び蛍光寿命、又はその相関の空間的な分布像を高速で得ることが可能になるとされている。 Conventionally, as a solar cell inspection device using the PL inspection method, a high-speed photodetector for detecting PL light, and a phase comparator for obtaining a phase difference between the light emission phase of the light source and the output signal of the high-speed photodetector And a signal processing device that analyzes and processes the phase difference at each measurement point while moving the sample measurement position to obtain the spatial intensity distribution and lifetime distribution of PL or its correlation distribution. (For example, see Patent Document 1). According to Patent Document 1, by adopting the configuration as described above, it is possible to obtain a spatial distribution image of PL fluorescence intensity and fluorescence lifetime generated from a sample, or a correlation thereof at high speed. Yes.

また、ＰＬ検査法を利用して、太陽電池のクラック等の欠陥の検査を一定の判定レベルで簡単に行うことができる検査装置があった（例えば、特許文献２を参照）。特許文献２によれば、ＰＬ検査装置の照射装置に２つのＬＥＤユニットを備え、撮像装置にフィルターユニットを備えていることを特徴としており、このような構成にすることによって、太陽電池の異なる層の発光を分離して撮像することができるとされている。 In addition, there has been an inspection apparatus that can easily inspect defects such as cracks in solar cells at a certain determination level using the PL inspection method (see, for example, Patent Document 2). According to Patent Document 2, the irradiation device of the PL inspection device includes two LED units, and the imaging device includes a filter unit. With such a configuration, different layers of the solar cell are provided. It is supposed that it is possible to take an image by separating the emitted light.

特開平２−２６８２５６号公報JP-A-2-268256 特開２００８−２２４４３２号公報JP 2008-224432 A

通常、太陽電池は光を効率よく吸収するために表面に凹凸の加工が施されている。このため、ＰＬ検査装置の光源から太陽電池の検査面に検査光を照射すると、検査光の一部が太陽電池の表面で乱反射し、その乱反射光がＰＬ検査装置のカメラに入射することがある。この場合、本来撮影したいＰＬ発光画像に乱反射光がノイズとして重なることになり、太陽電池の欠陥検査の精度が劣るという問題があった。 Usually, a solar cell has a surface with irregularities to efficiently absorb light. For this reason, when the inspection light is irradiated on the inspection surface of the solar cell from the light source of the PL inspection device, a part of the inspection light is irregularly reflected on the surface of the solar cell, and the irregularly reflected light may enter the camera of the PL inspection device. . In this case, there is a problem that irregularly reflected light overlaps with a PL emission image originally intended to be photographed as noise, and the accuracy of defect inspection of the solar cell is inferior.

この点に関し、上記の特許文献１や特許文献２に開示されているＰＬ検査装置は、太陽電池に光を照射してＰＬ発光の強度分布を解析し、検査対象面を画像化することによって不純物等の欠陥を見つけ出しているものの、上記のようなノイズに関して何ら対策を講じていない。従って、ノイズが欠陥検査の邪魔となり、正確な検査を行うことができない場合がある。このように、従来のＰＬ検査装置では、検査精度の点において改善の余地があった。 In this regard, the PL inspection apparatus disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 described above is an impurity by irradiating light to a solar cell, analyzing the intensity distribution of PL light emission, and imaging the inspection target surface. However, no countermeasures are taken with respect to the above noise. Therefore, noise may interfere with defect inspection, and accurate inspection may not be performed. Thus, the conventional PL inspection apparatus has room for improvement in terms of inspection accuracy.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ＰＬ検査法を利用して太陽電池の検査を行う際、乱反射光によるノイズの影響を低減し、太陽電池の欠陥や品質不良を検出する精度を向上させた太陽電池検査装置、及び太陽電池検査方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems. When a solar cell is inspected using the PL inspection method, the influence of noise caused by irregularly reflected light is reduced, and defects or quality defects of the solar cell are detected. An object of the present invention is to provide a solar cell inspection device and a solar cell inspection method with improved accuracy.

上記課題を解決するための本発明に係る太陽電池検査装置の特徴構成は、
フォトルミネッセンス（ＰＬ）を利用した太陽電池検査装置であって、
検査対象の太陽電池に検査光を面照射するＬＥＤ光源と、
前記太陽電池に逆バイアス電流を印加する電源と、
前記太陽電池の検査面を撮影する撮影部と、
前記検査面の画像を処理する画像処理部と、
前記画像処理部によって処理された処理画像を表示する表示部と、
を備え、
前記画像処理部は、逆バイアス電流を印加していない状態の太陽電池に前記検査光を面照射して得られる第一ＰＬ発光画像と、逆バイアス電流を印加している状態の太陽電池に前記検査光を面照射して得られる第二ＰＬ発光画像との差分画像を前記処理画像として作成することにある。 The characteristic configuration of the solar cell inspection apparatus according to the present invention for solving the above problems is as follows.
A solar cell inspection device using photoluminescence (PL),
An LED light source for surface-irradiating inspection light onto a solar cell to be inspected;
A power source for applying a reverse bias current to the solar cell;
An imaging unit for imaging the inspection surface of the solar cell;
An image processing unit for processing an image of the inspection surface;
A display unit for displaying a processed image processed by the image processing unit;
With
The image processing unit includes a first PL emission image obtained by irradiating the inspection light on a solar cell in a state where a reverse bias current is not applied, and a solar cell in a state where a reverse bias current is applied. A difference image from the second PL emission image obtained by surface irradiation with the inspection light is created as the processed image.

上記課題で説明したように、従来のＰＬ法を用いた検査装置は、太陽電池に検査光を照射する際に同時に発生する乱反射光（ノイズ）が検査の精度を悪化させてしまうという問題があった。
この点、本構成の太陽電池検査装置では、画像処理部によって、逆バイアス電流を印加していない状態の太陽電池に検査光を面照射して得られる第一ＰＬ発光画像と、逆バイアス電流を印加している状態の太陽電池に検査光を面照射して得られる第二ＰＬ発光画像との差分画像が処理画像として作成される。ここで、第一ＰＬ発光画像はＰＬ発光と乱反射光によるノイズとからなる発光画像であり、第二ＰＬ発光画像はＰＬ発光を抑えたノイズを含むバックグラウンド画像となる。従って、この２つの画像の差分を取ることで、乱反射光によるノイズの影響を低減したＰＬ発光画像が得られ、太陽電池の欠陥等を正確に検出することが可能となる。 As described in the above problem, the conventional inspection apparatus using the PL method has a problem that the diffusely reflected light (noise) generated simultaneously when the solar cell is irradiated with the inspection light deteriorates the inspection accuracy. It was.
In this regard, in the solar cell inspection apparatus of this configuration, the image processing unit uses the first PL emission image obtained by surface-irradiating the inspection light to the solar cell in a state where no reverse bias current is applied, and the reverse bias current. A difference image from the second PL emission image obtained by surface-irradiating the inspection light onto the applied solar cell is created as a processed image. Here, the first PL light emission image is a light emission image composed of PL light emission and noise caused by irregular reflection light, and the second PL light emission image is a background image containing noise with suppressed PL light emission. Therefore, by taking the difference between the two images, a PL light emission image in which the influence of noise caused by the diffusely reflected light is reduced can be obtained, and it becomes possible to accurately detect defects or the like of the solar cell.

本発明に係る太陽電池検査装置において、
前記太陽電池は、複数のセルが接続された太陽電池モジュールとして構成されていることが好ましい。 In the solar cell inspection apparatus according to the present invention,
The solar battery is preferably configured as a solar battery module in which a plurality of cells are connected.

複数のセルが連なった太陽電池モジュールでは、各セルを直列に接続するバスバーをショートさせた状態で検査対象の一つのセルに検査光を照射すると、当該セルのみでＰＬ発光が起こる。その理由は、検査対象としているセルと隣接するセルとの間には電流が非常に流れ難いため、検査対象のセル内に大部分のキャリアが溜まり、これらが再結合する際にＰＬ発光するからである。また、検査光を照射したセルの表面からは乱反射光も発生する。つまり、検査対象のセルに対して単純に検査光を照射しただけでは、適切なバックグラウンド画像を取得することができない。そのため、検査光を照射したときのＰＬ発光画像とバックグラウンド画像との差分を取っても、正味のＰＬ発光画像を取得することができず、その結果、太陽電池の検査精度が劣るという問題があった。
この点、本構成の太陽電池検査装置は、複数のセルが連なった太陽電池モジュールの検査において、第二ＰＬ発光画像を撮影する際に逆バイアス電流を印加する。複数のセルが連なった太陽電池モジュールに逆バイアス電流を印加してモジュール全体を通電可能な状態にすると、検査対象のセルにキャリアが溜まることがなく、ＰＬ発光はほぼ起こらない。本発明者は、この現象に着目し、太陽電池モジュールであっても、ＰＬ発光を利用した欠陥検査が可能となる装置を開発した。具体的には、先ず、電流を印加していない状態でのＰＬ発光による画像を取得する（第一ＰＬ発光画像）。第一ＰＬ発光画像は、ＰＬ発光とノイズとが重なった画像である。続いて、逆バイアス電流を印加した状態でＰＬ発光による画像を取得する（第二ＰＬ発光画像）。第二ＰＬ発光画像は、ＰＬ発光を抑えたノイズを含むバックグラウンド画像である。そして、これらの第一ＰＬ発光画像と第二ＰＬ発光画像との差分を解析することにより、ノイズの影響を低減した差分画像を処理画像として表示する。これにより、太陽電池モジュールの欠陥等を正確に検出することができる。
また、通常、太陽電池は複数のセルが接続された太陽電池モジュールとして製品化されている。本発明に係る太陽電池検査装置であれば、太陽電池モジュールを分解等せず、太陽電池を非破壊検査によって検査することができる。そのため、本発明の検査装置は実用性に優れており、太陽電池の長期信頼性の向上にも寄与することができる。 In a solar cell module in which a plurality of cells are connected, if a test light is irradiated to one cell to be inspected in a state where a bus bar connecting the cells in series is short-circuited, PL light emission occurs only in the cell. The reason is that current hardly flows between the cell to be inspected and the adjacent cell, so most of the carriers accumulate in the cell to be inspected, and PL light is emitted when they recombine. It is. Further, irregularly reflected light is also generated from the surface of the cell irradiated with the inspection light. That is, an appropriate background image cannot be acquired by simply irradiating the inspection target cell with the inspection light. Therefore, even if the difference between the PL emission image and the background image when the inspection light is irradiated is taken, a net PL emission image cannot be obtained, and as a result, the inspection accuracy of the solar cell is inferior. there were.
In this regard, the solar cell inspection device of this configuration applies a reverse bias current when taking a second PL emission image in the inspection of the solar cell module in which a plurality of cells are connected. When a reverse bias current is applied to a solar cell module in which a plurality of cells are connected so that the entire module can be energized, carriers do not accumulate in the cell to be inspected, and PL emission hardly occurs. The present inventor has paid attention to this phenomenon, and has developed a device that enables defect inspection using PL light emission even for a solar cell module. Specifically, first, an image by PL light emission in a state where no current is applied is acquired (first PL light emission image). The first PL light emission image is an image in which PL light emission and noise overlap. Subsequently, an image by PL light emission is acquired with a reverse bias current applied (second PL light emission image). The second PL light emission image is a background image including noise in which PL light emission is suppressed. Then, by analyzing the difference between the first PL light emission image and the second PL light emission image, a difference image in which the influence of noise is reduced is displayed as a processed image. Thereby, the defect of a solar cell module, etc. can be detected correctly.
Moreover, the solar cell is usually commercialized as a solar cell module in which a plurality of cells are connected. With the solar cell inspection apparatus according to the present invention, the solar cell can be inspected by nondestructive inspection without disassembling the solar cell module. Therefore, the inspection apparatus of the present invention is excellent in practicality, and can contribute to improvement of long-term reliability of the solar cell.

本発明に係る太陽電池検査装置において、
前記太陽電池は、単結晶シリコン型太陽電池、多結晶シリコン型太陽電池、又はＣＩＧＳ系化合物太陽電池であることが好ましい。 In the solar cell inspection apparatus according to the present invention,
The solar cell is preferably a single crystal silicon solar cell, a polycrystalline silicon solar cell, or a CIGS compound solar cell.

本構成の太陽電池検査装置は、検査対象となる太陽電池が、単結晶シリコン型太陽電池、多結晶シリコン型太陽電池、又はＣＩＧＳ系化合物太陽電池であれば、ＰＬ法によって適切に欠陥検査を実行することができる。 If the solar cell to be inspected is a single crystal silicon type solar cell, a polycrystalline silicon type solar cell, or a CIGS compound solar cell, the solar cell inspection device of this configuration appropriately performs defect inspection by the PL method. can do.

本発明に係る太陽電池検査装置において、
前記ＬＥＤ光源は、前記太陽電池の検査面より大きい範囲に亘って前記検査光を面照射可能に構成されていることが好ましい。 In the solar cell inspection apparatus according to the present invention,
It is preferable that the LED light source is configured to be able to irradiate the inspection light over a range larger than the inspection surface of the solar cell.

本構成の太陽電池検査装置は、太陽電池の検査面全体に亘って確実に検査光を照射することができる。そのため、検査面全体に対して欠陥の有無を確実に検出することができ、欠陥検査の精度が向上する。そして、太陽電池の品質向上に寄与することができる。 The solar cell inspection apparatus with this configuration can reliably irradiate inspection light over the entire inspection surface of the solar cell. Therefore, the presence or absence of a defect can be reliably detected with respect to the entire inspection surface, and the accuracy of defect inspection is improved. And it can contribute to the quality improvement of a solar cell.

本発明に係る太陽電池検査装置において、
前記差分画像に基づいて、前記太陽電池の状態を判定する判定部を備えることが好ましい。 In the solar cell inspection apparatus according to the present invention,
It is preferable to provide the determination part which determines the state of the said solar cell based on the said difference image.

本構成の太陽電池検査装置は、第一ＰＬ発光画像と第二ＰＬ発光画像との差分画像（処理画像）から、太陽電池の欠陥を判定する判定部を備えているため、半導体不良に起因する太陽電池の欠陥の有無や欠陥の程度を判定することができる。 The solar cell inspection device of this configuration includes a determination unit that determines a defect of the solar cell from the difference image (processed image) between the first PL light emission image and the second PL light emission image. The presence or absence of defects in the solar cell and the degree of defects can be determined.

本発明に係る太陽電池検査装置において、
前記表示部は、前記判定部による判定結果を表示することが好ましい。 In the solar cell inspection apparatus according to the present invention,
It is preferable that the display unit displays a determination result by the determination unit.

本構成の太陽電池検査装置は、判定部よる判定結果が表示部に表示されるため、画像処理部によって処理された処理画像と合わせて、検査面の不良箇所を容易に確認することができる。 Since the determination result by the determination unit is displayed on the display unit, the solar cell inspection device having this configuration can easily check the defective portion of the inspection surface together with the processed image processed by the image processing unit.

上記課題を解決するための本発明に係る太陽電池検査方法の特徴構成は、
フォトルミネッセンス（ＰＬ）を利用した太陽電池検査方法であって、
検査対象の太陽電池に検査光を面照射する照射工程と、
前記太陽電池に逆バイアス電流を印加する電流印加工程と、
前記太陽電池の検査面を撮影する撮影工程と、
前記検査面の画像を処理する画像処理工程と、
処理された画像を表示する表示工程と、
を包含し、
前記画像処理工程において、逆バイアス電流を印加していない状態の太陽電池に前記検査光を面照射して得られる第一ＰＬ発光画像と、逆バイアス電流を印加している状態の太陽電池に前記検査光を面照射して得られる第二ＰＬ発光画像との差分画像を作成することにある。 The characteristic configuration of the solar cell inspection method according to the present invention for solving the above problems is as follows.
A solar cell inspection method using photoluminescence (PL),
An irradiation process for irradiating the solar cell to be inspected with inspection light;
Applying a reverse bias current to the solar cell; and
A photographing step of photographing the inspection surface of the solar cell;
An image processing step for processing an image of the inspection surface;
A display process for displaying the processed image;
Including
In the image processing step, the first PL emission image obtained by surface irradiation of the inspection light on the solar cell in a state where no reverse bias current is applied, and the solar cell in a state where a reverse bias current is applied A difference image from the second PL emission image obtained by surface irradiation with the inspection light is created.

本構成の太陽電池検査方法であれば、上記の太陽電池検査装置と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、第一ＰＬ発光画像と第二ＰＬ発光画像との差分を取ることで、乱反射光によるノイズ（以降、単に「ノイズ」と称する。）の影響を低減したＰＬ発光画像が得られ、太陽電池の欠陥等を正確に検出することが可能となる。 If it is the solar cell test | inspection method of this structure, the effect similar to said solar cell test | inspection apparatus can be acquired. That is, by taking the difference between the first PL light emission image and the second PL light emission image, a PL light emission image in which the influence of noise caused by diffusely reflected light (hereinafter simply referred to as “noise”) is reduced can be obtained. It is possible to accurately detect defects and the like.

図１は、太陽電池のＰＬ発光に関する説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram regarding PL light emission of a solar cell. 図２は、太陽電池検査装置を用いてセルに対してＰＬ検査を実施したときのＰＬ発光強度を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the PL emission intensity when the PL inspection is performed on the cell using the solar cell inspection apparatus. 図３は、本発明の太陽電池検査装置の概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the solar cell inspection apparatus of the present invention. 図４は、太陽電池検査装置を用いて実施する太陽電池検査方法のフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart of a solar cell inspection method performed using the solar cell inspection apparatus.

以下、本発明の太陽電池検査装置、及び太陽電池検査方法に関する実施形態を、図１〜図４に基づいて説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施形態や図面に記載される構成に限定されることを意図しない。 Hereinafter, an embodiment relating to a solar cell inspection device and a solar cell inspection method of the present invention will be described with reference to FIGS. However, the present invention is not intended to be limited to the configurations described in the embodiments and drawings described below.

〔太陽電池検査装置〕
初めに、本発明の太陽電池検査装置を開発するにあたり、本発明者はＰＬ検査法を利用した太陽電池検査装置とＰＬ発光との関係について以下のような考察をした。これについて図１に基づいて説明する。 [Solar cell inspection equipment]
First, in developing the solar cell inspection apparatus of the present invention, the present inventor considered the following relationship between the solar cell inspection apparatus using the PL inspection method and PL emission. This will be described with reference to FIG.

図１は、太陽電池のＰＬ発光に関する説明図である。図１（ａ）は、１つのセルで構成されている太陽電池をオープンにした状態で検査光を照射した場合におけるＰＬ発光の様子を示している。図１（ｂ）は、１つのセルで構成されている太陽電池をショートさせた状態で検査光を照射した場合におけるＰＬ発光の様子を示している。図１（ｃ）は、複数のセルが接続された太陽電池モジュールにおいて、各セルを直列に接続するバスバーをショートさせた状態で検査対象のセルに検査光を照射した場合における当該セルのＰＬ発光の様子を示している。図２は、太陽電池検査装置を用いてセルに対してＰＬ検査を実施したときのＰＬ発光強度を示すグラフである。 FIG. 1 is an explanatory diagram regarding PL light emission of a solar cell. Fig.1 (a) has shown the mode of PL light emission when test | inspection light is irradiated in the state which opened the solar cell comprised by one cell. FIG.1 (b) has shown the mode of PL light emission when test | inspection light is irradiated in the state which short-circuited the solar cell comprised by one cell. FIG. 1 (c) shows a PL light emission of a cell in a case where a test cell is irradiated with test light in a state where a bus bar connecting each cell in series is short-circuited in a solar cell module in which a plurality of cells are connected. The state of is shown. FIG. 2 is a graph showing the PL emission intensity when the PL inspection is performed on the cell using the solar cell inspection apparatus.

図１（ａ）に示すように、１つのセルで構成されている太陽電池をオープンにした状態で検査光を照射すると、太陽電池を構成する半導体結晶中に電子と正孔（この２つを合わせてキャリアと称する。）が生成され蓄積し、それらが再結合する際にＰＬ発光が起こる。このとき、検査光の一部がセルの表面によって乱反射する。そのため、このときの太陽電池の発光の様子をカメラで撮影すると、ＰＬ発光と乱反射光（ノイズ）とが重なった発光画像が得られる。一方、図１（ｂ）に示すように、１つのセルで構成されている太陽電池をショートさせた状態で検査光を照射すると、セル内は通電可能な状態となるため、半導体結晶中のキャリアが滞留することはない。そのため、ほぼＰＬ発光は起こらず、実質的にセル表面での乱反射のみが起こる。このときの太陽電池の発光の様子をカメラで撮影すると、乱反射光（ノイズ）による画像が得られる。従って、オープン状態（図１（ａ））及びショート状態（図１（ｂ））において検査光を照射した場合の夫々の撮影画像の差分から、ノイズの影響を低減した正味のＰＬ発光画像を得ることができる。そして、このＰＬ発光画像から太陽電池の欠陥検出をすることができる。 As shown in FIG. 1 (a), when inspection light is irradiated with a solar cell composed of one cell being opened, electrons and holes (the two are inserted into the semiconductor crystal constituting the solar cell). Together, they are called carriers.) Are generated and accumulated, and PL emission occurs when they recombine. At this time, part of the inspection light is irregularly reflected by the cell surface. Therefore, when the state of light emission of the solar cell at this time is photographed with a camera, a light emission image in which PL light emission and irregularly reflected light (noise) are overlapped is obtained. On the other hand, as shown in FIG. 1 (b), when the test light is irradiated in a state where a solar cell composed of one cell is short-circuited, the inside of the cell becomes in a state where electricity can be passed. Will not stay. Therefore, almost no PL emission occurs, and only diffuse reflection on the cell surface substantially occurs. When the state of light emission of the solar cell at this time is photographed with a camera, an image of diffusely reflected light (noise) is obtained. Therefore, a net PL emission image with reduced influence of noise is obtained from the difference between the respective captured images when the inspection light is irradiated in the open state (FIG. 1A) and the short state (FIG. 1B). be able to. And the defect detection of a solar cell can be performed from this PL light emission image.

次に、複数のセルが接続された太陽電池モジュールにおいて、各セルを直列に接続するバスバーをオープンにした状態で検査対象のセルに検査光を照射した場合、上記の図１（ａ）で説明した現象と同様の現象が起こる。つまり、当該検査対象のセルでＰＬ発光が起こるのと同時に、セル表面では乱反射も起こるため、この発光の様子を撮影すると、ＰＬ発光とノイズとが重なった発光画像が得られる。このときの発光強度は、例えば、図２のグラフ中にＸで示したプロフィールのようになる。続いて、図１（ｃ）に示すように、複数のセルが連なった太陽電池モジュールにおいて、各セルを直列に接続するバスバーをショートさせた状態で検査対象のセルに検査光を照射すると、この場合でも当該セルにおいてＰＬ発光が起こる。その理由は、検査光を照射したセルに隣接するセルには電流が非常に流れ難いため、検査光を照射したセルの半導体結晶中のキャリアは隣接するセルへ移動することが困難となるからである。従って、検査光を照射したセルに大部分のキャリアが溜まることとなり、これらのキャリアが再結合することにより、ＰＬ発光が起こる。一方、この場合もセル表面での乱反射は起こるため、このときの検査対象セルを撮影すると、ＰＬ発光とノイズとが重なった発光画像となり、図２のグラフ中にＹで示したプロフィールのような発光強度が観測される。ただし、バスバーをショートさせたことによりキャリアの拡散が若干許容されるため、プロフィールＹはプロフィールＸと比べてＰＬ発光強度は若干低くなっている。しかしながら、図２のプロフィールＸ及びプロフィールＹを見ると、太陽電池モジュールでは、オープン状態であってもショート状態であっても、両者の発光強度は大きくは変わらない。これは、太陽電池モジュールでは、回路の状態に関わらず、一つのセルに検査光を照射しただけでは回路全体が通電可能な状態とはならないため、オープン状態であってもショート状態であっても検査対象のセルにＰＬ発光が起こり、さらに、当該セルの表面では乱反射が発生し、ＰＬ発光画像とノイズとが重なった画像が検出されるためである。従って、太陽電池モジュールの欠陥検査では、図１（ａ）及び（ｂ）で説明したような一つのセルのみで構成される太陽電池と同様の方法でＰＬ検査を行っても、各画像の差分からノイズの影響を低減した正味のＰＬ発光画像を取得することは困難である。そのため、太陽電池モジュールでは、ＰＬ検査法による太陽電池検査を正確に実施できないという問題があった。 Next, in the solar cell module to which a plurality of cells are connected, when the inspection light is irradiated to the cell to be inspected in a state where the bus bar connecting the cells in series is opened, it is described with reference to FIG. The same phenomenon occurs. That is, since PL light emission occurs in the cell to be inspected and diffused reflection also occurs on the cell surface, when this light emission state is photographed, a light emission image in which PL light emission and noise overlap is obtained. The light emission intensity at this time is, for example, a profile indicated by X in the graph of FIG. Subsequently, as shown in FIG. 1C, in the solar cell module in which a plurality of cells are connected, when the inspection light is irradiated to the inspection target cell in a state where the bus bar connecting the cells in series is short-circuited, Even in this case, PL emission occurs in the cell. The reason is that it is difficult for the current in the cell adjacent to the cell irradiated with the inspection light to flow, so that it becomes difficult for carriers in the semiconductor crystal of the cell irradiated with the inspection light to move to the adjacent cell. is there. Therefore, most of the carriers accumulate in the cell irradiated with the inspection light, and PL emission occurs when these carriers recombine. On the other hand, since irregular reflection on the cell surface also occurs in this case, photographing the cell to be inspected at this time results in a light emission image in which PL light emission and noise are overlapped, like the profile indicated by Y in the graph of FIG. Luminescence intensity is observed. However, since the carrier diffusion is slightly allowed by shorting the bus bar, the PL emission intensity of the profile Y is slightly lower than that of the profile X. However, when looking at the profile X and profile Y in FIG. 2, in the solar cell module, the light emission intensity of both is not greatly changed regardless of whether it is in an open state or a short state. This is because in a solar cell module, the entire circuit cannot be energized just by irradiating one cell with inspection light regardless of the circuit state. This is because PL light emission occurs in the cell to be inspected, and irregular reflection occurs on the surface of the cell, and an image in which the PL light emission image and noise overlap is detected. Therefore, in the defect inspection of the solar cell module, even if the PL inspection is performed by the same method as that of the solar cell composed of only one cell as described in FIGS. Therefore, it is difficult to obtain a net PL emission image with reduced noise. Therefore, the solar cell module has a problem that the solar cell inspection by the PL inspection method cannot be performed accurately.

そこで、本発明の太陽電池検査装置は、上記のような問題を解決するため、以下に説明する構成を採用した。図３は、本発明の太陽電池検査装置（以下、単に「検査装置」と称する。）１００の説明図である。図３（ａ）は、検査装置１００の概略構成図である。図３（ｂ）は、太陽電池Ｍの一部（一列のモジュール）を示したものであり、検査対象セルの検査面Ｃに対してＰＬ検査を行ったときのセルの様子を示した説明図である。図３（ａ）に示すように、検査装置１００は、太陽電池Ｍの検査対象となる検査面Ｃに検査光Ｌを面照射するＬＥＤ光源１０と、太陽電池Ｍに逆バイアス電流を印加する電源２０と、太陽電池Ｍの検査面Ｃを撮影する撮影部であるカメラ３０と、カメラ３０で撮影された検査面Ｃの画像を処理する画像処理部４０と、処理画像を表示する表示部であるディスプレイ５０とを備えている。また、任意の構成要素として、画像処理部４０によって作成された差分画像により太陽電池Ｍの状態を判定する判定部６０を備えている。以下、検査装置１００の各構成について詳細に説明する。 Therefore, the solar cell inspection apparatus of the present invention employs the configuration described below in order to solve the above problems. FIG. 3 is an explanatory diagram of a solar cell inspection apparatus (hereinafter simply referred to as “inspection apparatus”) 100 of the present invention. FIG. 3A is a schematic configuration diagram of the inspection apparatus 100. FIG. 3B shows a part (one row of modules) of the solar cell M, and is an explanatory diagram showing a state of the cell when the PL inspection is performed on the inspection surface C of the inspection target cell. It is. As shown in FIG. 3A, the inspection apparatus 100 includes an LED light source 10 that irradiates the inspection surface C to be inspected of the solar cell M with the inspection light L, and a power source that applies a reverse bias current to the solar cell M. 20, a camera 30 that is an imaging unit that images the inspection surface C of the solar cell M, an image processing unit 40 that processes an image of the inspection surface C captured by the camera 30, and a display unit that displays the processed image. And a display 50. Moreover, the determination part 60 which determines the state of the solar cell M by the difference image produced by the image process part 40 as an arbitrary component is provided. Hereinafter, each configuration of the inspection apparatus 100 will be described in detail.

＜太陽電池＞
図３（ａ）に示すように、本実施形態の太陽電池Ｍは、同一のサイズの太陽電池セル１が６×１０＝６０枚接続された太陽電池モジュールを構成する。太陽電池Ｍは、載置台２に載置される。本発明の検査装置１００は、太陽電池Ｍを構成するセル１を一枚ずつ検査するものとし、本明細書において検査面Ｃとは、その一枚のセル全体を意味する。太陽電池Ｍは、単結晶シリコン型太陽電池、多結晶シリコン型太陽電池、又はＣＩＧＳ系化合物太陽電池｛銅（Ｃｏｐｐｅｒ）−インジウム（Ｉｎｄｉｕｍ）−ガリウム（Ｇａｌｌｉｕｍ）−セレン（Ｓｅｌｅｎｉｕｍ）系化合物太陽電池｝のいずれかの太陽電池である。これらの種類の太陽電池であれば、検査装置１００により、太陽電池Ｍの半導体不良に起因する欠陥を検出することができる。 <Solar cell>
As shown to Fig.3 (a), the solar cell M of this embodiment comprises the solar cell module by which the 6 * 10 = 60 solar cell 1 of the same size was connected. The solar cell M is mounted on the mounting table 2. The inspection apparatus 100 of the present invention inspects the cells 1 constituting the solar cell M one by one, and the inspection surface C in this specification means the entire cell. The solar cell M is a single crystal silicon solar cell, a polycrystalline silicon solar cell, or a CIGS compound solar cell {copper-indium-gallium-selenium compound solar cell}. Any one of the solar cells. With these types of solar cells, the inspection device 100 can detect defects caused by semiconductor defects in the solar cell M.

＜ＬＥＤ光源＞
従来の太陽電池のＰＬ検査装置は、検査光としてレーザー光を使用するものであった。レーザー光は強度が強く、エネルギーが高い等の利点がある。ところが、レーザー光は照射面積を大きくすることが難しいため、検査対象のセルの面積が広範囲になると、検査に長時間を要したり、装置が大規模になってコストが掛かるといった問題があった。そこで、本発明の検査装置１００では、検査光としてＬＥＤを採用し、広い範囲に亘って光を照射可能な面光源を使用している。ＰＬ発光を発生させるための照射光の波長は、太陽電池半導体の種類によって固有のものである。例えば、上掲の太陽電池であれば、８００〜８５０ｍｍの波長領域の光を照射光（検査光）とすることが好ましい。 <LED light source>
A conventional solar cell PL inspection apparatus uses laser light as inspection light. Laser light has advantages such as high intensity and high energy. However, since it is difficult to increase the irradiation area of the laser beam, when the area of the cell to be inspected becomes wide, there is a problem that it takes a long time for the inspection or the apparatus becomes large and costs high. . Therefore, in the inspection apparatus 100 of the present invention, an LED is used as the inspection light, and a surface light source capable of irradiating light over a wide range is used. The wavelength of the irradiation light for generating the PL light emission is unique depending on the type of the solar cell semiconductor. For example, in the above-described solar cell, it is preferable to use light in the wavelength region of 800 to 850 mm as irradiation light (inspection light).

図３（ａ）に示すように、ＬＥＤ光源１０は、太陽電池Ｍの検査面Ｃより一回り程度大きい範囲（図３（ａ）の破線で囲っている部分）に亘って、検査光Ｌを面照射することができる。これにより、ＬＥＤ光源１０から照射される検査光Ｌは、検査面Ｃ全体を含むように確実に面照射される。ここで、図３（ａ）中の破線で囲っている部分に示されているように、検査面Ｃからはみ出した部分にも検査光Ｌが照射されることがある。このため、当該部分においてもＰＬ発光が起こり、後述するＰＬ発光時の検査面Ｃの様子を撮影した画像に影響を与えるのではないか、という懸念が生じる。しかし、検査面Ｃからはみ出した部分に光が照射されたとしても、当該部分を有するセルでは発生したキャリアは直ちに拡散してしまうため、キャリアの再結合は起こらない。このため、検査対象のセルの周囲のセルではＰＬ発光には至らない。従って、検査面Ｃ以外のセル１（検査面Ｃと隣接するセル）において、検査光Ｌによって照射される可能性のある部分に、検査光Ｌが照射されないように予めマスク等で覆いを設ける必要はない。 As shown in FIG. 3A, the LED light source 10 emits the inspection light L over a range (a portion surrounded by a broken line in FIG. 3A) that is slightly larger than the inspection surface C of the solar cell M. Surface irradiation can be performed. As a result, the inspection light L emitted from the LED light source 10 is reliably irradiated so as to include the entire inspection surface C. Here, as shown in the part surrounded by the broken line in FIG. 3A, the inspection light L may also be irradiated to the part protruding from the inspection surface C. For this reason, PL light emission also occurs in this portion, and there is a concern that it may affect an image obtained by photographing the state of the inspection surface C during PL light emission described later. However, even if light is irradiated to a portion that protrudes from the inspection surface C, the generated carriers are immediately diffused in the cell having the portion, so that carrier recombination does not occur. For this reason, PL emission does not occur in cells around the cell to be inspected. Therefore, in the cells 1 other than the inspection surface C (cells adjacent to the inspection surface C), it is necessary to provide a cover with a mask or the like in advance so that the portion that may be irradiated with the inspection light L is not irradiated with the inspection light L. There is no.

ＬＥＤ光源１０は、検査面Ｃに検査光Ｌを確実に面照射できるように最適な位置にセットされる。さらに、ＬＥＤ光源１０は、太陽電池Ｍを構成する各セル１を一枚ずつ検査できるように、縦横方向に移動可能に構成される。ただし、載置台２の方を移動可能に構成し、載置台２を動かして検査対象のセル１を変更することも可能である。ＬＥＤ光源１０の最適な位置への設定や検査対象面の移動は、手動で操作してもコンピューターで制御しても構わない。 The LED light source 10 is set at an optimal position so that the inspection light L can be reliably irradiated onto the inspection surface C. Further, the LED light source 10 is configured to be movable in the vertical and horizontal directions so that each cell 1 constituting the solar cell M can be inspected one by one. However, the mounting table 2 can be configured to be movable, and the mounting table 2 can be moved to change the cell 1 to be inspected. The setting of the LED light source 10 to the optimum position and the movement of the inspection target surface may be performed manually or controlled by a computer.

＜電源＞
電源２０は、太陽電池Ｍに逆バイアス電流を印加するため、太陽電池Ｍのバスバーに接続される。なお、太陽電池Ｍに元々電源が接続されている場合は、その電源を逆バイアス電流印加用の電源として利用することも可能である。電源２０をオフにした状態では（太陽電池Ｍに逆バイアス電流を印加しない状態）、太陽電池Ｍには電流が流れないため、ＬＥＤ光源１０から検査光Ｌを面照射すると検査面Ｃの半導体結晶中にキャリアが生成し、蓄積される。そして、これらのキャリアが再結合すると、ＰＬによる発光が起こる。この発光をＰＬ発光Ｌ１とする。このとき、検査光Ｌの一部は検査面Ｃにより乱反射した乱反射光Ｌ２となる。従って、電源２０をオフにした状態で検査光Ｌを照射すると、検査面Ｃからの光は、ＰＬ発光Ｌ１と乱反射光Ｌ２とが重なったものとなる。これを、第一ＰＬ発光とする。一方、図３（ｂ）に示すように、電源２０をオンにした状態では（太陽電池Ｍに逆バイアス電流を印加した状態）、太陽電池Ｍが通電可能な状態となるため、ＬＥＤ光源１０から検査光Ｌを面照射しても検査面Ｃの半導体結晶中にキャリアは生成され難い。そのため、キャリアの再結合による発光（ＰＬ発光）はほぼ起こらない。このときの検査面Ｃからの光は、実質的に検査面Ｃにより乱反射した乱反射光Ｌ２のみである。これを第二ＰＬ発光とする。このように、電源２０をオン又はオフの状態にしてＰＬ検査を行うと、夫々異なったＰＬ発光現象が観測される。 <Power supply>
The power source 20 is connected to the bus bar of the solar cell M in order to apply a reverse bias current to the solar cell M. When a power source is originally connected to the solar cell M, the power source can also be used as a power source for applying a reverse bias current. In a state where the power source 20 is turned off (a state in which no reverse bias current is applied to the solar cell M), no current flows through the solar cell M. Therefore, when the inspection light L is irradiated from the LED light source 10 onto the surface, the semiconductor crystal on the inspection surface C Carriers are generated and accumulated inside. When these carriers recombine, light emission by PL occurs. This light emission is referred to as PL light emission L1. At this time, a part of the inspection light L becomes irregularly reflected light L2 that is irregularly reflected by the inspection surface C. Accordingly, when the inspection light L is irradiated with the power source 20 turned off, the light from the inspection surface C is a combination of the PL light emission L1 and the irregular reflection light L2. This is the first PL light emission. On the other hand, as shown in FIG. 3B, when the power source 20 is turned on (a state in which a reverse bias current is applied to the solar cell M), the solar cell M can be energized. Even when the inspection light L is irradiated on the surface, carriers are hardly generated in the semiconductor crystal on the inspection surface C. Therefore, light emission due to carrier recombination (PL light emission) hardly occurs. The light from the inspection surface C at this time is only the irregularly reflected light L2 that is substantially irregularly reflected by the inspection surface C. This is referred to as second PL light emission. Thus, when the PL inspection is performed with the power supply 20 turned on or off, different PL emission phenomena are observed.

＜撮影部＞
撮影部であるカメラ３０は、第一ＰＬ発光（電源２０オフの状態）及び第二ＰＬ発光（電源２０オンの状態）における検査面Ｃの様子を夫々撮影する。上記にて説明したとおり、第一ＰＬ発光は、検査光ＬよってＰＬ発光Ｌ１と乱反射光Ｌ２とが重なった光であり、このときの検査面Ｃの様子がカメラ３０で撮影される。この撮影画像を第一ＰＬ発光画像とする。一方、第二ＰＬ発光は、太陽電池Ｍに逆バイアス電流を印加した状態（電源２０オンの状態）で検査光Ｌを面照射するため、ＰＬ発光Ｌ１が抑えられ、乱反射光Ｌ２のみの様子、つまり検査面Ｃのバックグラウンド画像がカメラ３０で撮影される。この撮影画像を第二ＰＬ発光画像とする。第一ＰＬ発光画像及び第二ＰＬ発光画像は、次に説明する画像処理部４０で処理されるため、例えば、ハードディスク等にデータとして記憶される。 <Shooting Department>
The camera 30 serving as an imaging unit shoots the state of the inspection surface C in the first PL light emission (power source 20 off state) and the second PL light emission (power source 20 on state). As described above, the first PL light emission is light in which the PL light emission L1 and the irregular reflection light L2 are overlapped by the inspection light L, and the state of the inspection surface C at this time is photographed by the camera 30. This captured image is defined as a first PL emission image. On the other hand, since the second PL light emission irradiates the inspection light L in a state where a reverse bias current is applied to the solar cell M (power supply 20 is on), the PL light emission L1 is suppressed, and only the irregularly reflected light L2 is observed. That is, the background image of the inspection surface C is taken by the camera 30. This captured image is defined as a second PL light emission image. Since the first PL emission image and the second PL emission image are processed by the image processing unit 40 described below, for example, they are stored as data in a hard disk or the like.

カメラ３０は、ＬＥＤ光源１０と同様に、検査面Ｃ全体を確実に撮影できるように、最適な位置にセットされる。一つセル１の検査面Ｃの撮影が完了したら、カメラ３０は、ＬＥＤ光源１０とともに、次の検査対象となるセル１に応じた所定の位置に移動する。そして、この移動を繰り返して太陽電池Ｍの全体の走査が行われる。カメラ３０の最適な位置への設定や検査対象面への移動は、手動で操作してもコンピューターで制御しても構わない。 Similarly to the LED light source 10, the camera 30 is set at an optimal position so that the entire inspection surface C can be reliably imaged. When the imaging of the inspection surface C of one cell 1 is completed, the camera 30 moves to a predetermined position according to the cell 1 to be inspected next together with the LED light source 10. And this movement is repeated and the whole solar cell M is scanned. The setting of the camera 30 to the optimum position and the movement to the inspection target surface may be performed manually or controlled by a computer.

＜画像処理部＞
画像処理部４０は、カメラ３０にて撮影され、データとして記憶されている第一ＰＬ発光画像及び第二ＰＬ発光画像から、両者の発光画像の差分画像を作成する。第一ＰＬ発光画像は、ＰＬ発光Ｌ１の発光画像と乱反射光Ｌ２の画像（ノイズ）とが重なった画像である。第一ＰＬ発光画像の断面は、図２ではプロフィールＸとして示されている。一方、第二ＰＬ発光画像は、ＰＬ発光Ｌ１を抑えたノイズを含むバックグラウンド画像である。第二ＰＬ発光画像の断面は、図２ではプロフィールＺとして示されている。プロフィールＸとプロフィールＺとでは、発光強度に大きな差があることが示されている。従って、この第一ＰＬ発光画像及び第二ＰＬ発光画像の差分画像を作成することにより、ノイズが低減されたＰＬ発光画像を取得することができる。なお、画像処理部４０によって作成された差分画像が鮮明であれば、検査面Ｃの状態をより正確に把握することができる。そのため、例えば、この差分画像について移動平均によるスムージング処理を施して差分画像の粗さを調整することが好ましい。また、差分画像に対して所定の閾値を設定し、この閾値より大きい強度のノイズを差分画像から排除することも有効である。このように、差分画像に対して適切な処理を施すことによって、検査面Ｃの欠陥を判定することが可能な処理画像、つまり正味のＰＬ発光画像を取得することができる。 <Image processing unit>
The image processing unit 40 creates a difference image between the light emission images of the first PL light emission image and the second PL light emission image captured by the camera 30 and stored as data. The first PL emission image is an image in which the emission image of the PL emission L1 and the image (noise) of the irregularly reflected light L2 overlap. The cross section of the first PL emission image is shown as profile X in FIG. On the other hand, the second PL emission image is a background image including noise in which the PL emission L1 is suppressed. The cross section of the second PL emission image is shown as profile Z in FIG. It is shown that there is a large difference in emission intensity between profile X and profile Z. Therefore, by creating a difference image between the first PL light emission image and the second PL light emission image, a PL light emission image with reduced noise can be acquired. If the differential image created by the image processing unit 40 is clear, the state of the inspection surface C can be grasped more accurately. Therefore, for example, it is preferable to adjust the roughness of the difference image by performing a smoothing process using a moving average on the difference image. It is also effective to set a predetermined threshold value for the difference image and exclude noise having a strength greater than the threshold value from the difference image. In this way, by performing an appropriate process on the difference image, a processed image that can determine a defect on the inspection surface C, that is, a net PL emission image can be acquired.

＜表示部＞
表示部であるディスプレイ５０は、画像処理部４０で作成された処理画像を表示する。画像処理部４０による処理画像がディスプレイ５０に表示されることにより、検査面Ｃの欠陥箇所を容易に特定することができる。また、ＰＬ検査によれば、ＥＬ検査では電極に起因する欠陥であるか、または半導体不良に起因する欠陥なのかを判別することが困難であった欠陥原因を明らかにすることができる。従って、ＰＬ検査画像をディスプレイ５０に表示することにより、太陽電池Ｍの不具合について欠陥原因に応じて対処し易くなり、太陽電池Ｍの品質向上に大きく寄与することができる。 <Display section>
The display 50 serving as a display unit displays the processed image created by the image processing unit 40. By displaying the processed image by the image processing unit 40 on the display 50, it is possible to easily identify the defective portion of the inspection surface C. Further, according to the PL inspection, it is possible to clarify the cause of the defect in which it is difficult to determine whether the defect is due to the electrode or the defect due to the semiconductor defect in the EL inspection. Therefore, by displaying the PL inspection image on the display 50, it becomes easy to deal with the defect of the solar cell M according to the cause of the defect, and can greatly contribute to the quality improvement of the solar cell M.

＜判定部＞
上記のように、検査面Ｃの欠陥の有無や欠陥箇所の特定は、画像処理部４０から取得した処理画像（ＰＬ発光画像）をディスプレイ５０に表示させることにより目視で確認することができる。しかし、目視による確認は検査員の目に依るため、微小な欠陥を見落としてしまう虞がある。そこで、検査装置１００には、太陽電池Ｍの半導体に起因する欠陥をより確実に検出できるように判定部６０を設けることができる。判定部６０は、画像処理部４０によって作成された差分画像から太陽電池Ｍの状態を判定する。例えば、サンプルとして欠陥の無い良品の太陽電池にＰＬを行ったときのＰＬ発光画像（サンプル画像とする。）を予め撮影し、ハードディスク等に記憶させておく。判定部６０は、このサンプル画像と、画像処理部４０で得られた処理画像（ＰＬ発光画像）とを比較する。このとき、ディスプレイ５０に判定部６０の判定結果を表示することが好ましい。この場合、ディスプレイ５０には、画像処理部４０による処理画像（ＰＬ発光画像）とともに、判定部６０による欠陥判定結果が同時に表示されるため、検査面Ｃの欠陥の有無や欠陥の程度を容易に判断することが可能となる。その結果、太陽電池Ｍの欠陥検出の精度、及び検査の信頼性が向上する。 <Determining unit>
As described above, the presence / absence of a defect on the inspection surface C and the identification of the defective portion can be visually confirmed by displaying the processed image (PL emission image) acquired from the image processing unit 40 on the display 50. However, since the visual confirmation depends on the eyes of the inspector, there is a possibility that a minute defect may be overlooked. Therefore, the inspection device 100 can be provided with the determination unit 60 so that defects caused by the semiconductor of the solar cell M can be detected more reliably. The determination unit 60 determines the state of the solar cell M from the difference image created by the image processing unit 40. For example, a PL light emission image (referred to as a sample image) when PL is performed on a non-defective solar cell as a sample is taken in advance and stored in a hard disk or the like. The determination unit 60 compares this sample image with the processed image (PL emission image) obtained by the image processing unit 40. At this time, it is preferable to display the determination result of the determination unit 60 on the display 50. In this case, since the defect determination result by the determination unit 60 is simultaneously displayed on the display 50 together with the processed image (PL emission image) by the image processing unit 40, the presence or absence of defects on the inspection surface C and the degree of defects are easily determined. It becomes possible to judge. As a result, the accuracy of defect detection of the solar cell M and the reliability of inspection are improved.

〔太陽電池検査方法〕
次に、検査装置１００を用いた太陽電池検査方法について、図４に示したフローチャートに基づいて説明する。 [Solar cell inspection method]
Next, a solar cell inspection method using the inspection apparatus 100 will be described based on the flowchart shown in FIG.

＜照射工程（ステップ１）＞
初めに、複数のセル１が直接に接続されたモジュールとして構成される太陽電池Ｍを、検査装置１００の載置台２に載置する。太陽電池Ｍは、単結晶シリコン型太陽電池、多結晶シリコン型太陽電池、又はＣＩＧＳ系化合物太陽電池のいずれかの太陽電池である。太陽電池Ｍを構成するセル１のうち、検査対象となるセルを選択し、当該セルを検査面Ｃとする。次に、検査光Ｌを検査面Ｃに面照射するように、ＬＥＤ光源１０を最適な位置にセットする。ステップ１では、太陽電池Ｍに電流を印加しない状態でＰＬ検査を行う。このため、電源２０をオフにしておく。検査光Ｌの波長領域は、太陽電池の種類によって固有の波長領域がある。例えば、上掲の太陽電池であれば、８００〜８５０ｍｍの波長領域の検査光を使用する。検査光Ｌを検査面Ｃに面照射すると、太陽電池Ｍには電流が印加されていないため、検査面Ｃのセル１にはキャリアが生成され、蓄積し、キャリアの再結合によってＰＬ発光Ｌ１が起こる。このとき、検査光Ｌが検査面Ｃに乱反射することによって乱反射光Ｌ２が同時に発生する。そのため、このときの検査面Ｃからの光は、ＰＬ発光Ｌ１と乱反射光Ｌ２とが重なった光となる。これを第一ＰＬ発光とする。 <Irradiation process (Step 1)>
First, the solar cell M configured as a module in which a plurality of cells 1 are directly connected is placed on the mounting table 2 of the inspection apparatus 100. The solar cell M is a solar cell of any one of a single crystal silicon type solar cell, a polycrystalline silicon type solar cell, and a CIGS type compound solar cell. A cell to be inspected is selected from the cells 1 constituting the solar battery M, and the cell is set as an inspection surface C. Next, the LED light source 10 is set at an optimal position so that the inspection light L is irradiated onto the inspection surface C. In Step 1, a PL inspection is performed in a state where no current is applied to the solar cell M. For this reason, the power supply 20 is turned off. The wavelength region of the inspection light L has a unique wavelength region depending on the type of solar cell. For example, in the above-described solar cell, inspection light in the wavelength region of 800 to 850 mm is used. When the inspection light C is irradiated onto the inspection surface C, no current is applied to the solar cell M. Therefore, carriers are generated and accumulated in the cell 1 on the inspection surface C, and the PL emission L1 is generated by recombination of the carriers. Occur. At this time, the irregularly reflected light L2 is generated simultaneously by the irregular reflection of the inspection light L on the inspection surface C. Therefore, the light from the inspection surface C at this time is light in which the PL light emission L1 and the irregular reflection light L2 overlap. This is the first PL light emission.

＜撮影工程（ステップ２）＞
ステップ２では、第一ＰＬ発光における検査面Ｃの様子をカメラ３０で撮影する。カメラ３０で撮影するにあたって、検査面Ｃのセル１全体を確実に撮影するように、カメラ３０を最適な位置にセットする。撮影された画像はＰＬ発光Ｌ１と乱反射光Ｌ２に由来するノイズとが重なった光であり、これを第一ＰＬ発光画像とする。第一ＰＬ発光画像は、データとしてハードディスク等に記憶される。 <Photographing process (Step 2)>
In step 2, the state of the inspection surface C in the first PL emission is photographed by the camera 30. When photographing with the camera 30, the camera 30 is set at an optimal position so as to surely photograph the entire cell 1 of the inspection surface C. The photographed image is light in which the PL light emission L1 and noise derived from the irregular reflection light L2 are overlapped, and this is defined as a first PL light emission image. The first PL emission image is stored as data on a hard disk or the like.

＜逆バイアス電流印加工程（ステップ３）＞
第一ＰＬ発光画像を取得した後、ステップ３では、太陽電池Ｍに逆バイアス電流を印加して太陽電池Ｍを通電可能な状態にする。これは、ステップ１で行った照射工程によるＬＥＤ光源１０から検査光Ｌを検査面Ｃに照射した状態で、電源２０をオンにする。太陽電池Ｍに逆バイアス電流が印加されると、生成されたキャリアは直ちに拡散するため、検査面Ｃにおいてキャリアの再結合は起こらない。そのため、検査対象のセル１に検査光Ｌを面照射してもＰＬ発光Ｌ１はほぼ起こらず、実質的に乱反射光Ｌ２のみが起こる。これを第二ＰＬ発光とする <Reverse bias current application step (step 3)>
After acquiring the first PL light emission image, in step 3, a reverse bias current is applied to the solar cell M so that the solar cell M can be energized. In this state, the power source 20 is turned on in a state where the inspection light C is irradiated from the LED light source 10 in the irradiation process performed in Step 1. When a reverse bias current is applied to the solar cell M, the generated carriers are immediately diffused, so that no carrier recombination occurs on the inspection surface C. For this reason, even when the inspection light L is irradiated onto the surface of the cell 1 to be inspected, the PL light emission L1 hardly occurs and substantially only the irregularly reflected light L2 occurs. This is the second PL emission

＜撮影工程（ステップ４）＞
ステップ４では、第二ＰＬ発光における検査面Ｃの様子をカメラ３０で撮影する。第二ＰＬ発光は第一ＰＬ発光とは異なり、検査光Ｌの面照射によってＰＬ発光Ｌ１はほぼ起こらない。そのため、ステップ４で撮影された画像は、ＰＬ発光Ｌ１が抑えられ、実質的にノイズのみからなる検査面Ｃのバックグラウンド画像となる。これを第二ＰＬ発光画像とする。第二ＰＬ発光画像は、データとしてハードディスク等に記憶される。 <Photographing process (step 4)>
In step 4, the camera 30 captures an image of the inspection surface C in the second PL light emission. Unlike the first PL light emission, the second PL light emission hardly causes the PL light emission L1 due to the surface irradiation of the inspection light L. For this reason, the image captured in step 4 is a background image of the inspection surface C, in which the PL emission L1 is suppressed and substantially consists of noise only. This is the second PL emission image. The second PL emission image is stored as data in a hard disk or the like.

＜画像処理工程（ステップ５）＞
ステップ５では、ステップ２及びステップ４で撮影され、データとして記憶されている第一ＰＬ発光画像と第二ＰＬ発光画像との差分を取って差分画像（処理画像）を作成する。２つの画像の差分を取ることで、ノイズの影響を低減したＰＬ発光画像が得られる。画像処理工程で作成した差分画像は、必要に応じて、移動平均によるスムージング処理を行ったり、差分画像に対して設定された所定の閾値との比較から余分なノイズを排除することによって、検査面Ｃの欠陥を判定することが可能な処理画像、つまり正味のＰＬ発行画像に加工することも可能である。 <Image processing step (step 5)>
In step 5, a difference image (processed image) is created by taking the difference between the first PL light emission image and the second PL light emission image which are photographed in step 2 and step 4 and stored as data. By taking the difference between the two images, a PL emission image with reduced influence of noise can be obtained. The difference image created in the image processing step is subjected to a smoothing process using a moving average, if necessary, or by removing excess noise from comparison with a predetermined threshold set for the difference image. It is also possible to process a processed image that can determine a C defect, that is, a net PL issued image.

＜欠陥判定工程（ステップ６）＞
ステップ５の画像処理工程で取得した処理画像（ＰＬ発光画像）を目視で確認することにより、欠陥の有無の判定、及び欠陥箇所の確認をすることができる。しかし、上述したように、より正確な欠陥検査を行うため、ステップ６として、判定部６０による欠陥判定工程を行うことが好ましい。
ステップ６では、ステップ５で得られた処理画像から、検査面Ｃの欠陥の有無を判定部６０によって判定する。例えば、サンプルとして欠陥の無い良品の太陽電池のＰＬ発光画像を予め取得しておき、処理画像と比較することにより、欠陥の有無の判定を行う。検査面Ｃに半導体不良に起因する欠陥がある場合、当該欠陥がある箇所はサンプル画像とは異なって見える。これにより、太陽電池Ｍの欠陥箇所を発見することができる。 <Defect determination step (step 6)>
By visually confirming the processed image (PL emission image) acquired in the image processing step of step 5, it is possible to determine the presence or absence of a defect and to confirm the defect location. However, as described above, in order to perform a more accurate defect inspection, it is preferable to perform a defect determination step by the determination unit 60 as step 6.
In step 6, the determination unit 60 determines the presence or absence of a defect on the inspection surface C from the processed image obtained in step 5. For example, a PL emission image of a non-defective solar cell having no defect is acquired in advance as a sample, and the presence or absence of a defect is determined by comparing with a processed image. When there is a defect due to a semiconductor defect on the inspection surface C, the portion having the defect looks different from the sample image. Thereby, the defective part of the solar cell M can be discovered.

＜表示工程（ステップ７）＞
ステップ７では、ステップ５で取得したＰＬ発光画像とともに、ステップ６で判定部６０が行った欠陥判定の結果をディスプレイ５０に表示する。これにより、画像処理部４０によって作成された検査面ＣのＰＬ発光画像（処理画像）と併せて、検査面Ｃの不良箇所を容易に視認することができる。 <Display process (Step 7)>
In step 7, along with the PL emission image acquired in step 5, the result of the defect determination performed by the determination unit 60 in step 6 is displayed on the display 50. Thereby, together with the PL emission image (processed image) of the inspection surface C created by the image processing unit 40, the defective portion of the inspection surface C can be easily visually recognized.

＜検査続行の判定（ステップ８）＞
ステップ８では、検査面Ｃについてステップ１〜ステップ７の一連の検査工程が終了すると、他のセル１についても欠陥検査を続行するか判断する。太陽電池Ｍを構成するセル１の検査が全て終了した、あるいは、他のセル１の検査を行わない場合（Ｓ８；ＮＯ）は、欠陥検査を終了する。他のセル１について検査をする場合（Ｓ８；ＹＥＳ）は、ステップ９の工程へと進む。 <Determination of inspection continuation (step 8)>
In Step 8, when the series of inspection processes in Step 1 to Step 7 is completed for the inspection surface C, it is determined whether or not to continue the defect inspection for other cells 1 as well. When all the inspections of the cells 1 constituting the solar battery M have been completed, or when the other cells 1 are not inspected (S8; NO), the defect inspection is ended. If another cell 1 is to be inspected (S8; YES), the process proceeds to step 9.

＜セルの移動（ステップ９）＞
ステップ８で、欠陥検査続行と判断されたら、次の検査対象となるセル１に対してＰＬ検査を行うために最適な位置へＬＥＤ光源１０及びカメラ３０が移動する。ＬＥＤ光源１０及びカメラ３０の移動は、手動で、又はコンピューター制御によって行うことができる。ＬＥＤ光源１０及びカメラ３０を所定の位置に移動させた後は、新たに検査対象となるセル１の検査面Ｃに対してステップ１〜ステップ７の各工程を実施する。このように、各ステップの工程を繰り返すことにより、太陽電池Ｍを構成する全てのセル１の欠陥検査を行うことができる。その結果、太陽電池Ｍの半導体不良に起因する欠陥を確実に検出することができる。本発明の太陽電池検査方法によれば、欠陥原因に応じて適切に対処することができるため、太陽電池Ｍの品質維持及び品質向上を実現することができる。 <Move cell (step 9)>
If it is determined in step 8 that the defect inspection is to be continued, the LED light source 10 and the camera 30 are moved to optimum positions for performing the PL inspection on the cell 1 to be inspected next. The movement of the LED light source 10 and the camera 30 can be performed manually or by computer control. After the LED light source 10 and the camera 30 are moved to predetermined positions, the steps 1 to 7 are performed on the inspection surface C of the cell 1 to be newly inspected. Thus, the defect inspection of all the cells 1 constituting the solar cell M can be performed by repeating the process of each step. As a result, it is possible to reliably detect a defect caused by a semiconductor defect of the solar cell M. According to the solar cell inspection method of the present invention, it is possible to appropriately cope with the cause of the defect, so that the quality maintenance and quality improvement of the solar cell M can be realized.

本発明の太陽電池検査装置、及び太陽電池検査方法は、太陽電池の検査に利用されるものであるが、フォトルミネッセンスにより検査可能な半導体であれば、太陽電池以外のデバイスの検査に利用することも可能である。 The solar cell inspection apparatus and the solar cell inspection method of the present invention are used for inspection of solar cells, but if they are semiconductors that can be inspected by photoluminescence, they should be used for inspection of devices other than solar cells. Is also possible.

１セル
１０ＬＥＤ光源
２０電源
３０カメラ（撮影部）
４０画像処理部
５０ディスプレイ（表示部）
６０判定部
１００太陽電池検査装置
Ｃ検査面
Ｌ検査光
Ｌ１ＰＬ発光
Ｌ２乱反射光（ノイズ）
Ｍ太陽電池 1 cell 10 LED light source 20 power supply 30 camera (shooting unit)
40 Image processing unit 50 Display (display unit)
60 Determination Unit 100 Solar Cell Inspection Device C Inspection Surface L Inspection Light L1 PL Emission L2 Diffuse Reflected Light (Noise)
M solar cell

Claims

フォトルミネッセンス（ＰＬ）を利用した太陽電池検査装置であって、
検査対象の太陽電池に検査光を面照射するＬＥＤ光源と、
前記太陽電池に逆バイアス電流を印加する電源と、
前記太陽電池の検査面を撮影する撮影部と、
前記検査面の画像を処理する画像処理部と、
前記画像処理部によって処理された処理画像を表示する表示部と、
を備え、
前記画像処理部は、逆バイアス電流を印加していない状態の太陽電池に前記検査光を面照射して得られる第一ＰＬ発光画像と、逆バイアス電流を印加している状態の太陽電池に前記検査光を面照射して得られる第二ＰＬ発光画像との差分画像を前記処理画像として作成する太陽電池検査装置。 A solar cell inspection device using photoluminescence (PL),
An LED light source for surface-irradiating inspection light onto a solar cell to be inspected;
A power source for applying a reverse bias current to the solar cell;
An imaging unit for imaging the inspection surface of the solar cell;
An image processing unit for processing an image of the inspection surface;
A display unit for displaying a processed image processed by the image processing unit;
With
The image processing unit includes a first PL emission image obtained by irradiating the inspection light on a solar cell in a state where a reverse bias current is not applied, and a solar cell in a state where a reverse bias current is applied. A solar cell inspection apparatus that creates a difference image from the second PL emission image obtained by surface irradiation with inspection light as the processed image.

前記太陽電池は、複数のセルが接続された太陽電池モジュールとして構成されている請求項１に記載の太陽電池検査装置。 The solar cell inspection device according to claim 1, wherein the solar cell is configured as a solar cell module in which a plurality of cells are connected.

前記太陽電池は、単結晶シリコン型太陽電池、多結晶シリコン型太陽電池、又はＣＩＧＳ系化合物太陽電池である請求項１又は２に記載の太陽電池検査装置。 The solar cell inspection device according to claim 1, wherein the solar cell is a single crystal silicon solar cell, a polycrystalline silicon solar cell, or a CIGS compound solar cell.

前記ＬＥＤ光源は、前記太陽電池の検査面より大きい範囲に亘って前記検査光を面照射可能に構成されている請求項１〜３の何れか一項に記載の太陽電池検査装置。 The said LED light source is a solar cell test | inspection apparatus as described in any one of Claims 1-3 comprised so that a surface irradiation of the said test | inspection light is possible over the range larger than the test | inspection surface of the said solar cell.

前記差分画像に基づいて、前記太陽電池の状態を判定する判定部を備える請求項１〜４の何れか一項に記載の太陽電池検査装置。 The solar cell inspection apparatus according to claim 1, further comprising a determination unit that determines a state of the solar cell based on the difference image.

前記表示部は、前記判定部による判定結果を表示する請求項５に記載の太陽電池検査装置。 The solar cell inspection apparatus according to claim 5, wherein the display unit displays a determination result by the determination unit.

フォトルミネッセンス（ＰＬ）を利用した太陽電池検査方法であって、
検査対象の太陽電池に検査光を面照射する照射工程と、
前記太陽電池に逆バイアス電流を印加する電流印加工程と、
前記太陽電池の検査面を撮影する撮影工程と、
前記検査面の画像を処理する画像処理工程と、
処理された画像を表示する表示工程と、
を包含し、
前記画像処理工程において、逆バイアス電流を印加していない状態の太陽電池に前記検査光を面照射して得られる第一ＰＬ発光画像と、逆バイアス電流を印加している状態の太陽電池に前記検査光を面照射して得られる第二ＰＬ発光画像との差分画像を作成する太陽電池検査方法。 A solar cell inspection method using photoluminescence (PL),
An irradiation process for irradiating the solar cell to be inspected with inspection light;
Applying a reverse bias current to the solar cell; and
A photographing step of photographing the inspection surface of the solar cell;
An image processing step for processing an image of the inspection surface;
A display process for displaying the processed image;
Including
In the image processing step, the first PL emission image obtained by surface irradiation of the inspection light on the solar cell in a state where no reverse bias current is applied, and the solar cell in a state where a reverse bias current is applied A solar cell inspection method for creating a difference image with a second PL emission image obtained by surface irradiation with inspection light.