JP2018105680A - Inspection device for solar panel and method for inspecting solar panel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エレクトロルミネッセンス(EL)を利用した太陽電池パネルの検査装置、及び太陽電池パネルの検査方法に関する。 The present invention relates to a solar cell panel inspection apparatus and a solar cell panel inspection method using electroluminescence (EL).
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パネルに不具合が生じていないかを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 the solar cell panel used for power generation for defects.
太陽電池パネルの検査では、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。太陽電池パネルにおける欠陥の有無の検査を行う方法の一つに、エレクトロルミネッセンス(EL)を利用したEL検査法が知られている。一般に、半導体に所定のエネルギーを与えると、半導体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電気エネルギーによって与える方法をエレクトロルミネッセンス(EL)という。太陽電池パネルのEL検査においては、半導体である太陽電池セルに禁制帯幅以上のエネルギーを持つ電流を印加すると、半導体中に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、これらの欠陥等は電気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、半導体結晶は正常な結晶よりも小さい強度のエネルギーの光(EL光)を放出する。この現象を利用し、EL発光によって得られた情報から太陽電池パネルの欠陥を検知することができる。 In the inspection of the solar cell panel, the presence or absence of defects such as “cracks (including microcracks)” and “disconnection” is usually confirmed. An EL inspection method using electroluminescence (EL) is known as one of methods for inspecting the presence or absence of defects in a solar cell panel. In general, when predetermined energy is given to a semiconductor, light is generated when excited electrons in the semiconductor transition to a ground state. Here, the method of applying the predetermined energy by electric energy is referred to as electroluminescence (EL). In an EL inspection of a solar battery panel, when a current having energy larger than the forbidden band width is applied to a solar battery cell that is a semiconductor, electrons and holes are generated in the semiconductor, and light is emitted when they are recombined. At this time, if there are defects or impurities in the semiconductor crystal, these defects affect the recombination process of electrons and holes formed when electric energy is applied, and the semiconductor crystal is more than a normal crystal. Also emits light (EL light) with low intensity energy. Using this phenomenon, it is possible to detect defects in the solar cell panel from information obtained by EL emission.
通常、太陽電池パネルは、太陽光を効率よく利用するために陰の影響の少ない場所に設置される。例えば、建物に太陽電池パネルを設置する場合、屋上等の高所に設置される。また、自動車等の乗り物に太陽電池パネルを設置する場合は、ルーフやボンネットの上に設置される。太陽電池パネルは、一度設置されると取り外すことが想定されていないため、現場で迅速且つ簡便に検査を行えることが望まれている。 Usually, a solar cell panel is installed in a place with little influence of shade in order to use sunlight efficiently. For example, when installing a solar cell panel in a building, it is installed at a high place such as a rooftop. Moreover, when installing a solar cell panel in vehicles, such as a motor vehicle, it installs on a roof or a bonnet. Since the solar cell panel is not supposed to be removed once installed, it is desired that the solar cell panel can be inspected quickly and easily on site.
これまで、本出願人は、太陽電池パネルの検査装置として、撮影画像の補正機能を備えたEL検査装置を開発した(例えば、特許文献1を参照)。特許文献1の太陽電池パネルの検査装置は、主に最近の大型化した太陽電池パネルを検査するために開発したものであり、そのための構成として、太陽電池パネルにEL発光を誘起させる直流電源と、太陽電池パネルの検査面全体を一括撮影可能な短焦点広角レンズを有するカメラとを備えている。
So far, the present applicant has developed an EL inspection device having a function of correcting a photographed image as a solar cell panel inspection device (see, for example, Patent Document 1). The solar cell panel inspection apparatus of
特許文献1の太陽電池パネルのEL検査装置は、太陽電池パネルをインライン方式で連続的に検査することを想定したものである。すなわち、この検査装置は、出荷前の太陽電池パネルを暗室内でEL方式により連続検査するものである。そのため、EL検査を行うにあたって、太陽電池パネルの欠陥を高精度で発見できるように、強力なEL発光が誘起される検査条件が望ましい。また、特許文献1のように、検査室で太陽電池パネルの検査を行う場合、事前に検査環境を整えることができるため、検査を実施する際に設備面で制約を受けることは少ない。ちなみに、特許文献1では、検査対象の太陽電池パネルにEL発光を誘起させるための電源として直流電源が使用されており、これはEL検査装置の専用設備として設けられるものである。
The EL inspection apparatus for solar cell panels of
これに対し、屋外に既に設置されている太陽電池パネルの検査では、出荷前の製品の検査程の高精度の検査は必要でない場合もあり、むしろ、迅速且つ簡便に検査を実施できることが求められている。しかしながら、屋外の太陽電池パネルの検査は、常に同じ条件や環境で実施できるわけではなく、インフラが整備されていない環境や、過酷な状況下での検査が強いられることもある。とりわけ、EL方式による検査では、現場において電源等の検査に必要な設備の確保が重要課題となっており、どのような状況でも迅速且つ簡便に利用できるEL検査装置が望まれている。 On the other hand, in the inspection of solar cell panels that are already installed outdoors, high-accuracy inspection as inspecting products before shipment may not be necessary, but rather, it is required that inspection can be performed quickly and easily. ing. However, inspection of outdoor solar cell panels cannot always be performed under the same conditions and environment, and may be forced to be performed in environments where infrastructure is not established or in harsh conditions. In particular, in the inspection by the EL method, it is important to secure facilities necessary for the inspection of the power source and the like at the site, and an EL inspection apparatus that can be used quickly and easily in any situation is desired.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、屋外等において迅速且つ簡便に利用できる太陽電池パネルのEL検査装置、及び太陽電池パネルのEL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 problems, and an object thereof is to provide a solar cell panel EL inspection apparatus and a solar cell panel EL inspection method that can be used quickly and easily outdoors.
上記課題を解決するための本発明に係る太陽電池パネルの検査装置の特徴構成は、
エレクトロルミネッセンス(EL)を利用した太陽電池パネルの検査装置であって、
前記太陽電池パネルに交流を印加するための交流電力を発生する交流電源と、
前記太陽電池パネルの表面を撮影するカメラと、
を備え、
前記交流電力は、前記太陽電池パネルにEL発光を誘起させる交流のインピーダンスが1kΩ以上となるように設定されていることにある。
The characteristic configuration of the inspection apparatus for solar cell panel according to the present invention for solving the above problems is as follows.
An inspection device for a solar cell panel using electroluminescence (EL),
An AC power source for generating AC power for applying AC to the solar cell panel;
A camera for photographing the surface of the solar cell panel;
With
The AC power is set such that an AC impedance for inducing EL emission in the solar cell panel is 1 kΩ or more.
太陽電池パネルは、それ自体が半導体製品であり、特定の方向の電流のみが通過できるように構成されている。また、太陽電池パネルには、異常時に発生し得る発熱等を防止するため、バイパスダイオードが接続されている。通常、バイパスダイオードには電流は流れないが、例えば、太陽電池パネルのバスバーのハンダ付けがはがれるなどして高抵抗化すると、電流はインターコネクタからバイパスダイオード回路の方に迂回し、太陽電池パネルの配線の過熱が防止されるようになっている。
本構成の太陽電池パネルの検査装置によれば、太陽電池パネルに交流を印加して検査を行うものであるため、交流電源として商用電源を利用することができる。その際に交流電源が発生する交流電力は、太陽電池パネルにEL発光を誘起させる交流のインピーダンスが1kΩ以上となるように設定されているため、特定の方向に流れる電流によって太陽電池パネルの検査に必要な程度のEL発光を誘起させることができる。このような商用電源を利用できる本構成の太陽電池パネルの検査装置は、利便性に優れているため、屋外に既に設置されている太陽電池パネルについて、迅速且つ簡便に検査を行うことができる。
The solar cell panel itself is a semiconductor product, and is configured to allow only a current in a specific direction to pass therethrough. In addition, a bypass diode is connected to the solar cell panel in order to prevent heat generation or the like that may occur at the time of abnormality. Normally, no current flows through the bypass diode, but when the resistance of the solar panel bus bar is removed, for example, by increasing the resistance, the current is diverted from the interconnector to the bypass diode circuit, and the solar panel's Wiring is prevented from overheating.
According to the solar cell panel inspection apparatus of this configuration, since an inspection is performed by applying an alternating current to the solar cell panel, a commercial power source can be used as an AC power source. In this case, the AC power generated by the AC power source is set so that the AC impedance for inducing EL light emission in the solar cell panel is 1 kΩ or more. Therefore, the current flowing in a specific direction is used to inspect the solar cell panel. Necessary degree of EL emission can be induced. Since the solar cell panel inspection apparatus of the present configuration that can use such a commercial power supply is excellent in convenience, it can quickly and easily inspect solar cell panels that are already installed outdoors.
本発明に係る太陽電池パネルの検査装置において、
前記交流のインピーダンスが3kΩ以上となるように設定されていることが好ましい。
In the solar cell panel inspection apparatus according to the present invention,
It is preferable that the AC impedance is set to be 3 kΩ or more.
本構成の太陽電池パネルの検査装置によれば、太陽電池パネルにEL発光を誘起させる交流のインピーダンスが3kΩ以上となるように設定されているため、発電回路に逆向きの半波が流れることが確実に防止しつつ、特定の方向に流れる電流によって太陽電池パネルの検査に十分なEL発光を誘起させることができる。 According to the solar cell panel inspection apparatus of this configuration, since the impedance of alternating current that induces EL emission in the solar cell panel is set to be 3 kΩ or more, a reverse half wave may flow in the power generation circuit. While preventing reliably, EL light emission sufficient for the inspection of a solar cell panel can be induced by a current flowing in a specific direction.
本発明に係る太陽電池パネルの検査装置において、
前記交流電源は、出力が100V又は200Vの交流電力を発生する交流発電機であることが好ましい。
In the solar cell panel inspection apparatus according to the present invention,
The AC power supply is preferably an AC generator that generates AC power with an output of 100V or 200V.
本構成の太陽電池パネルの検査装置によれば、交流電源として出力が100V又は200Vの交流電力を発生する交流発電機を用いることで、一般家庭用の電源(商用電源)と同じ電力が供給可能となる。従って、通常のコンセントがあれば、どのような場所であっても、迅速且つ簡便に検査を行うことができる。 According to the solar cell panel inspection apparatus of this configuration, the same power as a general household power supply (commercial power supply) can be supplied by using an AC generator that generates 100V or 200V AC power as the AC power supply. It becomes. Therefore, if there is a normal outlet, the inspection can be performed quickly and easily at any place.
本発明に係る太陽電池パネルの検査装置において、
順方向の電流を通過させる第一LEDと、逆方向の電流を通過させる第二LEDとが並列に接続されてなる回路検査部をさらに備え、
前記太陽電池パネルの検査時において、前記交流電源と前記回路検査部との間に検査対象の太陽電池パネルを配置するように構成されていることが好ましい。
In the solar cell panel inspection apparatus according to the present invention,
The circuit further comprises a circuit inspection unit in which a first LED that passes a forward current and a second LED that passes a reverse current are connected in parallel.
It is preferable that the solar cell panel to be inspected is arranged between the AC power supply and the circuit inspection unit during the inspection of the solar cell panel.
本構成の太陽電池パネルの検査装置によれば、順方向の電流を通過させる第一LEDと、逆方向の電流を通過させる第二LEDとが並列に接続されてなる回路検査部を使用し、交流電源と回路検査部との間に検査対象の太陽電池パネルを配置することで、太陽電池パネルの状態(正常/故障)が第一LED及び第二LEDの点灯状態に反映されるため、異常発生箇所を特定することができ、その結果、迅速且つ簡便に検査できることに加えて、より正確な検査結果を得ることができる。 According to the inspection device of the solar cell panel of this configuration, a circuit inspection unit is used in which a first LED that passes a forward current and a second LED that passes a reverse current are connected in parallel. By placing the solar cell panel to be inspected between the AC power supply and the circuit inspection unit, the state (normal / failure) of the solar cell panel is reflected in the lighting state of the first LED and the second LED. The occurrence location can be specified, and as a result, in addition to being able to inspect quickly and easily, a more accurate inspection result can be obtained.
本発明に係る太陽電池パネルの検査装置において、
前記太陽電池パネルは、太陽電池セルが複数接続された太陽電池モジュールであることが好ましい。
In the solar cell panel inspection apparatus according to the present invention,
The solar cell panel is preferably a solar cell module in which a plurality of solar cells are connected.
本構成の太陽電池パネルの検査装置によれば、通常、太陽電池パネル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ため、販売されている殆どのタイプの太陽電池パネルについて検査を行うことができる。 According to the solar cell panel inspection apparatus of this configuration, since the solar cell panel is usually commercialized as a solar cell module to which a plurality of cells are connected, it is possible to inspect most types of solar cell panels that are sold. It can be performed.
本発明に係る太陽電池パネルの検査装置において、
前記太陽電池パネルは、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{銅(Copper)−インジウム(Indium)−ガリウム(Gallium)−セレン(Selenium)}系化合物太陽電池であることが好ましい。
In the solar cell panel inspection apparatus according to the present invention,
The solar cell panel is a single crystal silicon solar cell, a polycrystalline silicon solar cell, or a CIGS {copper-indium-gallium-selenium} -based compound solar cell. Is preferred.
本構成の太陽電池パネルの検査装置によれば、上述の各種タイプの太陽電池パネルの検査に対応することができる。 According to the solar cell panel inspection apparatus of this configuration, it is possible to cope with the inspection of the various types of solar cell panels described above.
上記課題を解決するための本発明に係る太陽電池パネルの検査方法の特徴構成は、
エレクトロルミネッセンス(EL)を利用した太陽電池パネルの検査方法であって、
前記太陽電池パネルに交流を印加する電流印加工程と、
前記太陽電池パネルの表面を撮影する撮影工程と、
を備え、
前記電流印加工程において、前記太陽電池パネルにEL発光を誘起させる交流のインピーダンスを1kΩ以上に設定することにある。
The characteristic configuration of the method for inspecting a solar cell panel according to the present invention for solving the above problems is as follows.
A method for inspecting a solar cell panel using electroluminescence (EL),
A current application step of applying alternating current to the solar cell panel;
A photographing step of photographing the surface of the solar cell panel;
With
In the current application step, an AC impedance for inducing EL emission in the solar cell panel is set to 1 kΩ or more.
本構成の太陽電池パネルの検査方法によれば、上述の太陽電池パネルの検査装置と同様の優れた作用効果を奏することができる。すなわち、太陽電池パネルに交流を印加する際、そのインピーダンスが1kΩ以上となるように設定されているため、特定の方向に流れる電流によって太陽電池パネルの検査に必要な程度のEL発光を誘起させることができる。そして、このような検査方法によれば、商用の電源を利用できるため、利便性に優れており、屋外に既に設置されている太陽電池パネルについて、迅速且つ簡便に検査を行うことができる。 According to the method for inspecting a solar cell panel of this configuration, the same excellent operational effects as those of the above-described solar cell panel inspection device can be achieved. That is, when an alternating current is applied to the solar cell panel, the impedance is set to be 1 kΩ or more, so that the EL light emission necessary for the inspection of the solar cell panel is induced by the current flowing in a specific direction. Can do. And according to such a test | inspection method, since a commercial power source can be utilized, it is excellent in convenience and can test | inspect quickly and simply about the solar cell panel already installed outdoors.
以下、本発明の太陽電池パネルの検査装置に関する実施形態を、図1〜図5に基づいて説明する。本発明の太陽電池パネルの検査方法については、太陽電池パネルの検査装置の中であわせて説明する。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。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments relating to a solar cell panel inspection apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. The solar cell panel inspection method of the present invention will be described in the solar cell panel inspection apparatus. However, the present invention is not intended to be limited to the configurations described in the embodiments and drawings described below.
[第一実施形態]
図1は、本発明の第一実施形態に係る太陽電池パネルの検査装置(以下、単に「検査装置」と称する。)100の説明図である。検査装置100は、半導体に電気エネルギーを付与したときに発生するエレクトロルミネッセンス(EL)を利用して太陽電池パネルMを検査するものである。太陽電池パネルMは、一般に、太陽電池セルSが複数接続された太陽電池モジュールとして構成される。本発明の検査装置100は、例えば、48〜72枚の太陽電池セルが直列に接続された太陽電池モジュールとしての太陽電池パネルの検査に使用可能であるが、特に、60枚又は72枚の太陽電池セルからなる太陽電池パネルの検査に好適である。検査対象の太陽電池パネルMとしては、例えば、単結晶シリコン型太陽電池、多結晶シリコン型太陽電池、CIGS{銅(Copper)−インジウム(Indium)−ガリウム(Gallium)−セレン(Selenium)}系化合物太陽電池等が挙げられる。
[First embodiment]
FIG. 1 is an explanatory view of a solar cell panel inspection apparatus (hereinafter simply referred to as “inspection apparatus”) 100 according to a first embodiment of the present invention. The
本発明の検査装置100は、太陽電池パネルMに交流を印加するための交流電力を発生する交流電源10と、太陽電池パネルMの表面を撮影するカメラ20とを備える。交流電源10により、太陽電池パネルに交流を印加する電流印加工程が実施され、カメラ20により、太陽電池パネルの表面を撮影する撮影工程が実施される。
The
本発明の検査装置100は、上述の特許文献1に例示される従来のEL検査装置とは異なり、電源に交流電源10を使用することに大きな特徴がある。交流電源10としては、商用電源の他に、交流発電機を使用することが可能である。交流発電機の種類や性能等については特に限定されないが、汎用性、コスト、入手可能性の点において、出力が100V又は200Vの交流電力を発生する交流発電機が好ましい。このような交流発電機であれば、商用電源と同じ交流電力(50Hz又は60Hz)を発生することができる。すなわち、交流発電機を用いることで、一般家庭用の電源(商用電源)と同じ電力が供給可能となるため、通常のコンセントがあれば、どのような場所であっても、迅速且つ簡便に太陽電池パネルMの検査を行うことができる。
Unlike the conventional EL inspection apparatus exemplified in
ここで、太陽電池パネルMのEL検査を実施するにあたり、検査に必要な程度のEL発光を太陽電池パネルMに誘起させるためには、検査対象の太陽電池パネルMに応じて、交流電源10から太陽電池パネルMに印加する交流の周波数とインピーダンスとの関係を把握しておく必要がある。そこで、上記関係について、以下の考察を行った。
Here, in order to induce the EL light emission to the extent necessary for the inspection when the EL inspection of the solar cell panel M is performed, the
図2は、太陽電池パネルMに関する説明図である。図2(a)は、太陽電池パネルMの概略構成図である。上述のように、太陽電池パネルMは複数のセルSが直列に接続された太陽電池モジュールとして構成され、太陽電池パネルMどうしも所望の枚数が直列に接続される。図2(a)では4枚の太陽電池パネルMを例示している。夫々の太陽電池パネルMを構成するセルSは、負の電荷を有する電子を多く含むn型半導体と、正の電荷を有するホールを多く含むp型半導体とが接合されたものである。ホールがn型半導体に入ると電子と結合する。これと同様に、電子がp型半導体に入るとホールと結合する。このように、n型半導体とp型半導体とが接合した際、接合面では電子もホールもない空乏層と呼ばれる領域が形成される。この空乏層には電界が生じており、空乏層に太陽光が入射すると光が半導体に吸収されて電子とホールが生じ、これらが電界で押し出されることにより外部回路へ電流として流れる。この一連の仕組みが発電である。太陽電池パネルMで生成された電流は直流であり、電気として利用するためには交流に変換する必要がある。図2(a)に示すように、太陽電池パネルMの各配線は接続箱1に集約されており、接続箱1はさらにパワーコンディショナー2に接続されている。太陽電池パネルMで発電された直流は、パワーコンディショナー2によって交流に変換され、工場、オフィス、住居等で電力として利用される。
FIG. 2 is an explanatory diagram relating to the solar cell panel M. FIG. FIG. 2A is a schematic configuration diagram of the solar cell panel M. FIG. As described above, the solar cell panel M is configured as a solar cell module in which a plurality of cells S are connected in series, and a desired number of solar cell panels M are connected in series. FIG. 2A illustrates four solar cell panels M. Each cell S constituting each solar cell panel M is formed by joining an n-type semiconductor containing many negatively charged electrons and a p-type semiconductor containing many positively charged holes. When holes enter the n-type semiconductor, they combine with electrons. Similarly, when electrons enter the p-type semiconductor, they combine with holes. Thus, when the n-type semiconductor and the p-type semiconductor are joined, a region called a depletion layer having no electrons or holes is formed on the joint surface. An electric field is generated in the depletion layer. When sunlight enters the depletion layer, the light is absorbed by the semiconductor to generate electrons and holes, which are pushed out by the electric field and flow as current to the external circuit. This series of mechanisms is power generation. The current generated by the solar cell panel M is a direct current, and it is necessary to convert it into an alternating current in order to use it as electricity. As shown in FIG. 2A, each wiring of the solar cell panel M is concentrated in the
図2(b)は、太陽電池パネルMを構成する1枚のセルSにおける等価回路図である。太陽電池パネルM全体の構成は上記のとおりであるが、電気回路図で考えた場合、太陽電池パネルMを構成する1枚のセルSは、図2(b)に示すように定電流源(I成分)、並列ダイオード(D成分)、直列抵抗(Rs成分)、及び並列抵抗(Rsh成分)の組み合わせで表すことができる。太陽電池パネルMはセルSを直列に接続したモジュール構造をしているが、図2(b)に示す等価回路がセルSの枚数だけ直列に接続したものと考えることができる。従って、太陽電池モジュールの等価回路図は、直列抵抗等の各成分の値は変わるものの、セルSが1枚のときと同様に図2(b)の等価回路図として表すことができる。 FIG. 2B is an equivalent circuit diagram of one cell S constituting the solar battery panel M. The configuration of the entire solar cell panel M is as described above. However, when considered in terms of an electric circuit diagram, one cell S constituting the solar cell panel M has a constant current source (as shown in FIG. 2B). I component), parallel diode (D component), series resistance (Rs component), and parallel resistance (Rsh component). Although the solar cell panel M has a module structure in which the cells S are connected in series, it can be considered that the equivalent circuit shown in FIG. Accordingly, the equivalent circuit diagram of the solar cell module can be expressed as the equivalent circuit diagram of FIG. 2B, as in the case of one cell S, although the values of the components such as the series resistance change.
図3は、太陽電池パネルMの検査に関する説明図である。図3(a)は、太陽電池パネルMに交流を印加したときの交流波の流れを示す図である。図3(b)は、図3(a)から導かれる実質的な等価回路図である。上記のとおり、セルS内には空乏層が形成され電界が生じている。ここに交流を印加すると、交流波は空乏層を電荷が蓄えられるコンデンサとして捉えるため、図3(a)に示すように、等価回路図には容量性リアクタンス(C成分)を表記することができる。そして、図3(a)中の矢印で示すように、交流波は並列抵抗(Rsh成分)を通らず、電気容量の大きいコンデンサを通る。つまり、太陽電池パネルMの発電回路は、一種のダイオードとして機能し、図3(a)において、実線で示してある部分の誘導性リアクタンス(L成分)、直列抵抗(Rs成分)、及び容量性リアクタンス(C成分)を通ることとなる。従って、図3(b)に示すように、太陽電池パネルMに交流波を入力した場合の等価回路図は、実質的には直列抵抗(Rs成分)と誘導性リアクタンス(L成分)と容量性リアクタンス(C成分)とで表される等価回路図となる。 FIG. 3 is an explanatory diagram relating to the inspection of the solar cell panel M. FIG. FIG. 3A is a diagram showing the flow of alternating current waves when alternating current is applied to the solar cell panel M. FIG. FIG. 3B is a substantial equivalent circuit diagram derived from FIG. As described above, a depletion layer is formed in the cell S and an electric field is generated. When alternating current is applied here, the alternating current wave captures the depletion layer as a capacitor that can store electric charge, so that capacitive reactance (C component) can be expressed in the equivalent circuit diagram as shown in FIG. . And as shown by the arrow in Fig.3 (a), an alternating current wave does not pass parallel resistance (Rsh component), but passes a capacitor | condenser with a large electrical capacitance. That is, the power generation circuit of the solar cell panel M functions as a kind of diode, and in FIG. 3A, the inductive reactance (L component), series resistance (Rs component), and capacitive part shown by the solid line in FIG. It will pass through the reactance (C component). Therefore, as shown in FIG. 3B, the equivalent circuit diagram when an AC wave is input to the solar panel M is substantially a series resistance (Rs component), an inductive reactance (L component), and a capacitive property. This is an equivalent circuit diagram represented by reactance (C component).
図3(b)のような等価回路図で表されるとき、Zをインピーダンス(Ω)、Rを抵抗(Ω)、ωを角周波数(rad/s)とすると、次の式(1)が成り立つ。 When expressed as an equivalent circuit diagram as shown in FIG. 3B, when Z is impedance (Ω), R is resistance (Ω), and ω is angular frequency (rad / s), the following equation (1) is obtained. It holds.
式(1)において、角周波数ωは次の式(2)を意味する。 In the formula (1), the angular frequency ω means the following formula (2).
式(1)において、インピーダンスZが一定以上であれば、太陽電池パネルMの発電回路にバイアス電流(逆向きの半波)が流れず、特定の方向に流れる電流(順方向の半波)によって太陽電池パネルMの検査に十分なEL発光を誘起させることができる。そのためには、ω(すなわち、周波数f)の値を太陽電池パネルMの種類に応じて適切に選択する必要がある。そこで、交流の周波数fを変更しながら式(1)及び式(2)により各種太陽電池パネルMのインピーダンスZを計測し、太陽電池パネルMに印加する交流の周波数fとインピーダンスZとの関係を明らかにした。 In equation (1), if the impedance Z is equal to or greater than a certain value, the bias current (reverse half wave) does not flow in the power generation circuit of the solar panel M, but the current flowing in a specific direction (forward half wave) EL light emission sufficient for the inspection of the solar cell panel M can be induced. For this purpose, the value of ω (that is, frequency f) needs to be appropriately selected according to the type of solar cell panel M. Therefore, the impedance Z of various solar cell panels M is measured by the equations (1) and (2) while changing the AC frequency f, and the relationship between the AC frequency f and the impedance Z applied to the solar cell panel M is determined. Revealed.
図4は、各種の太陽電池パネルに交流を印加したときに計測されるインピーダンスZと周波数fとの関係を示すグラフである。図4では、(a)単結晶シリコン型太陽電池(6インチ、60セル)、(b)多結晶シリコン型太陽電池(6インチ、60セル)、(c)薄膜型CIGS系化合物太陽電池(ソーラーフロンティア株式会社製太陽電池モジュール 製品名:SF145−K)について、夫々の太陽電池パネルに印加する交流の周波数fを42Hzから5MHzまで変化させたときに計測されるインピーダンスZを示してある。(a)単結晶シリコン型太陽電池においては、交流の周波数が1000Hz以下であれば、交流のインピーダンスが1kΩ以上となった。この場合、太陽電池パネルMに検査に必要な程度のEL発光が誘起され、確実にEL検査を実施することができる。同様に、(b)多結晶シリコン型太陽電池においては、交流の周波数が1000Hz以下であることが望ましく、(c)薄膜型CIGS系化合物太陽電池においては、交流の周波数が20000Hz以下であることが望ましいことが判明した。なお、太陽電池パネルMの種類に関わらず、確実にEL検査を実施するためには、交流電源10から発生させる交流電力において、交流のインピーダンスが3kΩ以上となるように設定されていることが好ましい。この場合、太陽電池パネルMの発電回路に逆向きの半波が流れることが確実に防止され、特定の方向に流れる電流によって太陽電池パネルMの検査に十分なEL発光を誘起させることができる。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between impedance Z and frequency f measured when alternating current is applied to various solar cell panels. In FIG. 4, (a) a single crystal silicon solar cell (6 inches, 60 cells), (b) a polycrystalline silicon solar cell (6 inches, 60 cells), (c) a thin film CIGS compound solar cell (solar Frontier Corporation solar cell module Product name: SF145-K) shows the impedance Z measured when the frequency f of alternating current applied to each solar cell panel is changed from 42 Hz to 5 MHz. (A) In the single crystal silicon type solar cell, when the AC frequency was 1000 Hz or less, the AC impedance was 1 kΩ or more. In this case, EL light emission required for the inspection is induced in the solar cell panel M, and the EL inspection can be surely performed. Similarly, in (b) a polycrystalline silicon type solar cell, the AC frequency is desirably 1000 Hz or less, and (c) in a thin film type CIGS compound solar cell, the AC frequency may be 20000 Hz or less. It turns out to be desirable. Regardless of the type of solar cell panel M, in order to perform the EL inspection with certainty, the AC power generated from the
交流電源10によって交流が印加された太陽電池パネルMは、図1に示すように、カメラ20を用いて検査面のEL発光状態が撮影される。なお、図1では、紙面の関係でカメラ20は太陽電池パネルMの側方に配置されているように描かれているが、実際にはカメラ20は太陽電池パネルMの正面に配置され、正面から太陽電池パネルMの表面全体を撮影可能である。カメラ20で撮影された太陽電池パネルMのEL発光画像は、予め撮影しておいた正常な太陽電池パネルMのEL発光画像と比較することで、クラックや断線等の欠陥を認識することができる。
As shown in FIG. 1, the solar cell panel M to which alternating current is applied by the alternating
カメラ20は、EL発光の波長に感度を有するものであれば特に限定されないが、CCDセンサやCMOSセンサ等の受光素子を搭載したデジタルカメラを好適に利用することができる。カメラ20による太陽電池パネルMの撮影は、通常、検査員がカメラ20のシャッターを直接操作することにより実施されるが、カメラ20を無線LANやIEEE802.15.1(いわゆる、Bluetooth(登録商標))を介して携帯情報通信機器(スマートホン、タブレット端末等)と同期させ、当該携帯情報通信機器によってシャッター操作を行うことも可能である。また、検査対象の太陽電池パネル20が高所にある場合など、撮影環境が厳しい場合は、カメラ20を小型無人航空機(ドローン等)に搭載し、携帯情報通信機器とあわせて遠隔でシャッター操作を行うことも可能である。
The
カメラ20は、画像処理機能を備えるものであってもよい。例えば、カメラ20で撮影された画像からノイズを含むバックグラウンド画像を差し引くことにより、ノイズが低減されたEL発光画像に加工することができる。このように、撮影された画像に対して適切な処理を施すことによって、太陽電池パネルMの検査面の欠陥の判定に利用可能な鮮明な処理画像を得ることができる。なお、カメラ20による撮影画像が鮮明である場合は、撮影画像の画像処理を特に実施する必要はない。従って、カメラ20の画像処理機能は、必要に応じて設ければよい任意の構成である。
The
以上のように、第一実施形態の検査装置100によれば、交流電源10と、カメラ20とを備えることで、太陽電池パネルMを迅速且つ簡便に検査することができる。
As described above, according to the
[第二実施形態]
図5は、本発明の第二実施形態に係る太陽電池パネルの検査装置(以下、単に「検査装置」と称する。)200の説明図である。検査装置200は、第一実施形態の検査装置100に発電回路又はバイパスダイオード回路を検査するための回路検査部30を追加したものである。従って、交流電源10及びカメラ20は、第一実施形態の検査装置100のものと同様であるため、これらの説明は省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 5 is an explanatory view of a solar cell panel inspection apparatus (hereinafter simply referred to as “inspection apparatus”) 200 according to the second embodiment of the present invention. The
回路検査部30は、トランスを介して、第一LED31と、第二LED32とを並列接続したものである。ここで、第一LED31及び第二LED32は、夫々の電流通過方向が互いに反対となるように配置されている。このように配置することで、第一LED31には、交流電源10から太陽電池パネルMの発電回路を通って再び交流電源10に戻って来る交流波(プラス電圧の半波)のみ通過することができる。一方、第二LED32には、交流電源10から太陽電池パネルMのバイパスダイオード回路を通って再び交流電源10に戻って来る交流波(マイナス電圧の半波)のみ通過することができる。
The circuit test |
太陽電池パネルMの検査を行う際には、図5に示すように、交流電源10と回路検査部30との間に検査対象の太陽電池パネルMが配置される。このような配置とすることで、太陽電池パネルMの状態(正常/故障)が回路検査部30の第一LED31及び第二LED32の点灯状態に反映されるため、異常発生箇所を特定することが可能となる。具体的には、以下の4通りの点灯パターンより、太陽電池パネルMの発電回路及びバイパスダイオード回路の状態を判定することができる。
When the solar cell panel M is inspected, as shown in FIG. 5, the solar cell panel M to be inspected is disposed between the
(1)第一LED:点灯/第二LED:点灯
この場合、第一LED31には、交流電源10から太陽電池パネルMの発電回路を通って再び交流電源10に戻って来る交流波(プラス電圧の半波)が通過していることになる。また、第二LED32には、交流電源10から太陽電池パネルMのバイパスダイオード回路を通って再び交流電源10に戻って来る交流波(マイナス電圧の半波)が通過していることになる。従って、第一LED31及び第二LED32の両方が点灯している場合は、太陽電池パネルMの発電回路及びバイパスダイオード回路が共に正常であると判断できる。
(1) First LED: lighting / second LED: lighting In this case, the
(2)第一LED:点灯/第二LED:消灯
この場合、第一LED31には、交流電源10から太陽電池パネルMの発電回路を通って再び交流電源10に戻って来る交流波(プラス電圧の半波)が通過していることになる。一方、第二LED32には、交流電源10から太陽電池パネルMのバイパスダイオード回路を通って再び交流電源10に戻って来る交流波(マイナス電圧の半波)は通過していないことになる。従って、第一LED31が点灯し、第二LED32が消灯している場合は、太陽電池パネルMのバイパスダイオード回路が異常であると判断できる。
(2) First LED: On / Second LED: Off In this case, the
(3)第一LED:消灯/第二LED:点灯
この場合、第一LED31には、交流電源10から太陽電池パネルMの発電回路を通って再び交流電源10に戻って来る交流波(プラス電圧の半波)は通過していないことになる。一方、第二LED32には、交流電源10から太陽電池パネルMのバイパスダイオード回路を通って再び交流電源10に戻って来る交流波(マイナス電圧の半波)が通過していることになる。従って、第一LED31が消灯し、第二LED32が点灯している場合は、太陽電池パネルMの発電回路が異常であると判断できる。
(3) First LED: Off / Second LED: On In this case, the
(4)第一LED:消灯/第二LED:消灯
この場合、第一LED31及び第二LED32には、何れも交流電源10からの交流波が通過していないことになる。従って、第一LED31が消灯し、第二LED32が消灯している場合は、太陽電池パネルMのバイパスダイオード回路及び発電回路が共に異常であると判断できる。
(4) First LED: Off / Second LED: Off In this case, neither the
以上のように、第二実施形態の検査装置200によれば、交流電源10と、カメラ20と、検査回路部30とを備えることで、太陽電池パネルMを迅速且つ簡便に検査できることに加えて、太陽電池パネルMにおける異常発生箇所を正確に特定することができる。
As described above, according to the
本発明の太陽電池パネルの検査装置、及び太陽電池パネルの検査方法は、太陽電池の検査に利用されるものであるが、エレクトロミネッセンス(EL)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 panel inspection apparatus and solar cell panel inspection method of the present invention are used for solar cell inspection, but solar cells can be used as long as they can be inspected by electroluminescence (EL). It is also possible to use it for inspection of other devices.
10 交流電源
20 カメラ
30 回路検査部
31 第一LED
32 第二LED
100 検査装置
200 検査装置
S 太陽電池セル
M 太陽電池パネル(太陽電池モジュール)
10
32 Second LED
100
Claims (7)
前記太陽電池パネルに交流を印加するための交流電力を発生する交流電源と、
前記太陽電池パネルの表面を撮影するカメラと、
を備え、
前記交流電力は、前記太陽電池パネルにEL発光を誘起させる交流のインピーダンスが1kΩ以上となるように設定されている太陽電池パネルの検査装置。 An inspection device for a solar cell panel using electroluminescence (EL),
An AC power source for generating AC power for applying AC to the solar cell panel;
A camera for photographing the surface of the solar cell panel;
With
The alternating current power is a solar cell panel inspection apparatus set so that an alternating current impedance for inducing EL emission in the solar cell panel is 1 kΩ or more.
前記太陽電池パネルの検査時において、前記交流電源と前記回路検査部との間に検査対象の太陽電池パネルを配置するよう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パネルの検査装置。 The circuit further comprises a circuit inspection unit in which a first LED that passes a forward current and a second LED that passes a reverse current are connected in parallel.
The solar according to any one of claims 1 to 3, wherein a solar cell panel to be inspected is arranged between the AC power source and the circuit inspection unit during the inspection of the solar cell panel. Battery panel inspection device.
前記太陽電池パネルに交流を印加する電流印加工程と、
前記太陽電池パネルの表面を撮影する撮影工程と、
を備え、
前記電流印加工程において、前記太陽電池パネルにEL発光を誘起させる交流のインピーダンスを1kΩ以上に設定する太陽電池パネルの検査方法。 A method for inspecting a solar cell panel using electroluminescence (EL),
A current application step of applying alternating current to the solar cell panel;
A photographing step of photographing the surface of the solar cell panel;
With
A method for inspecting a solar cell panel, wherein in the current application step, an alternating current impedance for inducing EL emission in the solar cell panel is set to 1 kΩ or more.
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