JP3889938B2 - 太陽電池の内部割れ検査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は太陽電池の製造方法に関し、特に製造工程中において内部割れのある太陽電池セルを選別するための、太陽電池の内部割れ検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池は、太陽電池セルが数枚から数十枚接続される１枚の太陽電池モジュールとして形成される。太陽電池モジュールは、太陽電池セルが直列に接続されて、必要な電力を発電することができる。
【０００３】
太陽電池セルは、生産時に太陽電池セル材料であるシリコンウェハ内部にマイクロクラックと呼ばれる微小なヒビ、すなわち内部割れが生じることがある。このような欠陥がある太陽電池セルが混入した太陽電池モジュールは、製造工程中に該太陽電池セルが割れるという事態が発生する。太陽電池セルが割れた場合、割れ屑の除去および別の太陽電池セルを搭載するという補修工程を行う必要がある。このような新たな作業の追加によって、太陽電池モジュールの生産性が低下する。
【０００４】
また前記マイクロクラックのある太陽電池セルが割れずに搭載されて、太陽電池モジュールとして完成したとしても、マイクロクラックのある太陽電池セルは発電性能が不足しており、完成した太陽電池モジュールは、全体としての発電出力低下等の問題が発生する。
【０００５】
このようなマイクロクラックのある太陽電池セルを判定し、選別する従来の技術の方法として、たとえば特開平６−３０８０４２号公報に開示されている。特開平６−３０８０４２号公報に開示の従来の方法は、太陽電池セルに光を照射し、照射した光がウェハ表面で散乱した散乱光を検知することによってウェハ表面に生じているマイクロクラックを検出する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
現在、太陽電池発電システムは、住宅用などの需要が大幅に拡大している。太陽電池発電システムにおいて、最も大きな課題は、太陽電池発電システム全体の単位発電量あたりの生産コストを下げることである。太陽電池発電システム構成品の生産コストのうち太陽電池モジュールが非常に大きなウエイトを占める。したがって発電効率の向上とともに太陽電池モジュールの製造コスト低減化は、太陽電池発電システムのコスト低減に最も大きな効果を与える。
【０００７】
太陽電池モジュール製造ラインも、現在、他のエレクトロニクス産業と同様に、量産のための自動化が進んでいる。しかし他の高付加価値デバイスと少し考え方が異なり、いかに安定生産が行える安価な製造ラインにするかということは、太陽電池モジュール製造ラインにとっては非常に重要な課題である。
【０００８】
自動化を図って安定生産が行える安価な製造ラインを構築するには、製造工程途中での前記マイクロクラックに起因する太陽電池セルの割れを防止し、また完成した太陽電池モジュールの発電出力低下等を防止する必要がある。このようにして、太陽電池セルの歩留まりの向上が望まれる。
【０００９】
太陽電池セル材料のシリコンウェハ内部に生じた前記マイクロクラックを検知する方法は、従来は困難であったために、しばしば前述のような問題が発生し、太陽電池モジュールの生産性を低下させていた。
【００１０】
特開平６−３０８０４２号公報開示の従来の検査方法では、ウェハおよびソーラセル（太陽電池セル）の欠陥検出用光照射検査システムが提案されているが、ウェハ表面でのマイクロクラックの有無を判定しているので、ウェハ内部に発生しているマイクロクラック（内部割れ）を検知することはできないという問題がある。
【００１１】
またマイクロクラックの有無を検出する他の従来の方法として、特開平５−２５６８２６号公報に開示の技術がある。特開平５−２５６８２６号公報に開示の技術は、プリント配線基板上にはんだ付けされるコンタクトピンのマイクロクラックを検知する。具体的には、コンタクトピンのはんだ付け接続状態位置を加圧したとき、破壊音を検知することによって、はんだ付け位置でのマイクロクラックの有無を判断する。この技術では、はんだ付け位置付近以外の部分は湾曲せず、はんだ付け位置のマイクロクラックしか測定することができない。したがって基板上の他の部分のマイクロクラックを検知することができない。したがってこのような技術を太陽電池セルのマイクロクラックの判別に用いたとしても、太陽電池セル全体のマイクロクラックを一度に測定することができず、短時間でマイクロクラックを検知することができない。
【００１２】
したがって本発明は、上記課題の解決を図るべく発明し、太陽電池製造時において、太陽電池セルのウェハ内部に発生しているマイクロクラックを高精度で短時間に検知することができる太陽電池の内部割れ検査装置を提供することを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、太陽電池の内部割れ検査装置であって、
弾性および衝撃吸収性を有する材料からなる当接部を太陽電池セルに押付けて、太陽電池セル自体を強制的に湾曲させる湾曲手段と、
太陽電池セル湾曲時に発生する振動波を検知する検知手段と、
検知手段によって検知される振動波を分析する分析手段とを有することを特徴とする太陽電池の内部割れ検査装置である。
【００２０】
本発明に従えば、湾曲手段によって強制的に太陽電池セル自体を湾曲させることによって、太陽電池セルにマイクロクラックが生じている場合とそうでない場合とでは、湾曲させた時に発生する振動波が異なる。この振動波は、アコースティックエミッション（ acoustic emission ：以下単にＡＥと言う）と呼ばれる。このように太陽電池セルを湾曲させた時に発生するＡＥが異なり、検知手段によってこれを検知し、分析手段が分析することによって、太陽電池セル全体にマイクロクラックが生じているか否かを短時間で容易に判断することができる。
【００２１】
また破壊限度内で太陽電池セルを湾曲させることによって、太陽電池セルを破壊する必要がなくマイクロクラックの有無を判断できるので、製造されるすべての太陽電池セルに対して品質検査を行うことができる。これによって太陽電池セルの信頼性を向上させることができる。
また湾曲手段は、弾性および衝撃吸収性を有する材料からなる当接部を太陽電池セルに押付けることで、機械振動などの外部振動波の影響を抑えて、ＡＥを精度よく検知することができる。また当接部と太陽電池セルとが衝突するときの衝撃を緩和するとともに、当接部から太陽電池セルに与えられる荷重が一点に集中することを防ぎ、太陽電池セルの破損を防止することができる。
【００２２】
また本発明は、前記当接部は、半球状に形成されることを特徴とする。
本発明に従えば、当接部が半球状に形成されるので、太陽電池セルが湾曲しても、当接部を太陽電池セルの当接面に対して滑らかに当接させることができ、一点に荷重が集中することを防止することができる。これによって太陽電池セルの破損を防ぐことができる。
また本発明は、前記検知手段は、超音波センサと、超音波センサの一端部に取り付けられて太陽電池セルと当接する先端部と、超音波センサの他端部に取り付けられて支持台に当接する基端部とを含み、先端部と基端部とは、弾性および衝撃吸収性を有する材料から成ることを特徴とする。
本発明に従えば、検知手段は、先端部が太陽電池セルに当接した状態で、ＡＥの検知が開始される。先端部および基端部が弾性および衝撃吸収性を有する材料から成ることで、機械振動などの外部振動波の影響を抑えて、ＡＥを精度よく検知することができる。また先端部と太陽電池セルとが衝突するときの衝撃を緩和するとともに、先接部から太陽電池セルに与えられる荷重が一点に集中することを防ぎ、太陽電池セルの破損を防止することができる。
また本発明は、前記先端部は、半球状に形成されることを特徴とする。
本発明に従えば、先端部が半球状に形成されるので、太陽電池セルが湾曲しても、先端部を太陽電池セルの当接面に対して滑らかに当接させることができ、一点に荷重が集中することを防止することができる。これによって太陽電池セルの破損を防ぐことができる。
また本発明は、前記弾性および衝撃性を有する材料は、ラバーであることを特徴とする。
本発明に従えば、ラバーを用いることで、弾性および衝撃性を有する当接部を実現することができる。
また本発明は、前記湾曲手段は、太陽電池セルの隅部に荷重を加え、前記検知手段は、太陽電池セルの中心部付近に設けられることを特徴とする。
【００２３】
本発明に従えば、隅部に荷重を加えることによって太陽電池セルを隅部まで湾曲させることができ、隅部付近に生じるマイクロクラックも検知することができる。また検知手段は、太陽電池セルの中心部付近に設けられるので、太陽電池セルから発生するＡＥを検知する検知手段の検知範囲を小さくすることができ、低レベルのＡＥでも検知することができる。
【００２４】
また本発明は、前記湾曲手段は、対向する２カ所の隅部に同時に荷重を加えることを特徴とする。
【００２５】
本発明に従えば、太陽電池セルの２カ所の隅部に同時に荷重を加えるので、マイクロクラックがある場合、２カ所の隅部と別の２カ所の隅部とを順に湾曲させ、ＡＥの違いを分析することによってどの部位にどれほどの長さで生じているのかを判断することができる。
【００２６】
また本発明は、前記湾曲手段は、矩形板状の太陽電池セルの４つの隅部に同時に荷重を加えることを特徴とする。
【００２７】
本発明に従えば、４つの隅部に同時に荷重を加えるので、太陽電池セルを４つの隅部まで同時に湾曲させることができる。これによって４つの隅部付近のいずれにマイクロクラックが生じていても、太陽電池セルを一度湾曲させるだけで、マイクロクラックを検知することができる。
【００２８】
また本発明は、前記湾曲手段は、矩形板状の太陽電池セルの縁辺部に荷重を加え、前記検知手段は、太陽電池セルの中心部付近に設けられることを特徴とする。
【００２９】
本発明に従えば、縁辺部に荷重を加えることによって効果的に太陽電池セルを湾曲させることができ、荷重が加えられる縁辺部に向かって伸びるマイクロクラックを検知することができる。
【００３０】
また本発明は、前記湾曲手段は、対向する２カ所の縁辺部に同時に荷重を加えることを特徴とする。
【００３１】
本発明に従えば、太陽電池セルの対向する２カ所の縁辺部に同時に荷重を加えるので、マイクロクラックがある場合、２カ所の縁辺部と別の２カ所の縁辺部とを順に湾曲させ、ＡＥの違いを分析することによってどの部位にどれほどの長さで生じているのかを判断することができる。
【００３２】
また本発明は、前記湾曲手段は、太陽電池セルの４つの縁辺部に同時に荷重を加えることを特徴とする。
【００３３】
本発明に従えば、太陽電池セルの４つの周縁部に同時に荷重を加えることによって効果的に太陽電池セルを湾曲させることができる。
【００３４】
また本発明は、前記検知手段は、太陽電池セルの隅部または縁辺部に設けられ、前記湾曲手段は、太陽電池セルの中心部に荷重を加えることを特徴とする。
【００３５】
本発明に従えば、検知手段が隅部または周辺部に設けられることによって、隅部または周辺部のマイクロクラックを検出することが容易になる。また複数の検知手段を有することによって、各検知手段から得られるＡＥの違いを分析することによって、一度の湾曲動作によってマイクロクラックがある太陽電池セルのどの部位にマイクロクラックが生じているのかを判別することが容易である。
【００３８】
また本発明は、前記湾曲手段は、前記検知手段が配置される側と反対の面を押圧することによって、太陽電池セルに荷重を加え、湾曲させることを特徴とする。
【００３９】
本発明に従えば、太陽電池セルを押圧することによって、太陽電池セルを容易に湾曲させることができる。これによって隅部および縁辺部に簡単に荷重を加えることができる。
【００４０】
また本発明は、太陽電池の内部割れ検査装置であって、
太陽電池セル自体を強制的に湾曲させる湾曲手段と、
太陽電池セル湾曲時に発生する振動波を検知する検知手段と、
検知手段によって検知される振動波を分析する分析手段とを有し、
前記湾曲手段は、前記検知手段が配置される側の面を吸引することによって、太陽電池セルに荷重を加え、湾曲させることを特徴とする太陽電池の内部割れ検査装置である。
【００４１】
本発明に従えば、太陽電池セルの検知手段が配置される側の面を湾曲手段が吸引するので、その反対の面には太陽電池セルを湾曲させるための機構を設ける必要がなく空間が形成される。これによって太陽電池セルの検査装置への搭載を容易に行うことができ、湾曲検査工程を容易に自動化することができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例形態を図面に基づいて詳述する。なお、本発明はこれによって限定されるものではない。
【００４４】
図１は本発明における第１の実施形態の内部割れ検査装置１００を簡略化して、主要な部分を示す斜視図である。本発明は、太陽電池製造時において、太陽電池セル２の品質検査方法として、太陽電池セルを湾曲させる湾曲検査工程を有し、湾曲検査工程には、図１に示す検査装置１００が用いられる。
【００４５】
検査装置１００は、太陽電池セル２湾曲時に発生する振動波であるＡＥを測定することによって、太陽電池セル２の表面および内部に生じるマイクロクラックの有無を検査する装置である。検査装置１００によって太陽電池セル２にマイクロクラックが生じているか否かを判定し、マイクロクラックが生じている太陽電池セル２を排除して高信頼性を有する太陽電池モジュールを形成することができる。
【００４６】
太陽電池セル２は、シリコンウェハ内に設けられるｐ型半導体およびｎ型半導体によってｐｎ接合部を形成し、表面に電極などを形成して矩形板状に形成される。検査装置１００は、太陽電池セル全体を強制的に湾曲させる湾曲手段１０１と、超音波センサーを含んで構成される検知手段１と、太陽電池セル２を支持する図示しない支持手段とを有する。内部割れ検査が行われる太陽電池セル２は、検知手段１と押し込み棒３〜６との間に搭載される。
【００４７】
湾曲手段１０１は、太陽電池セル２の厚み方向他方側Ａ２の面２ａの４つの隅部をそれぞれ押圧する４つの押し込み棒３，４，５，６を有し、太陽電池セル２を厚み方向一方Ａ１に向かって押圧する。押し込み棒３〜６は、略角柱状に形成され、押し込み棒３〜６の長手方向一方側の端部には、半球状の当接部３ａ，４ａ，５ａ，６ａが設けられる。
【００４８】
当接部３ａ〜６ａは、長手方向一方側に向かって突出して形成され、それぞれが太陽電池セル２と当接する。当接部３ａ〜６ａは、ラバーなどの振動吸収性、したがって弾性を有する部材を用いることによって、機械的振動などの外部からのノイズを吸収することができる。また当接部３ａ〜６ａと太陽電池セル２との接触に起因するＡＥへの悪影響を低減することができる。
【００４９】
また当接部３ａ〜６ａは、半球状に形成されるので、太陽電池セル２が湾曲しても、太陽電池セル２の当接面に対して滑らかに当接することができ、一点に荷重が集中することを防止することができる。これによって太陽電池セル２の破損を防ぐことができる。このように当接部３ａ〜６ａが半球状に形成されることによって、太陽電池セル２が破損するのを防いで湾曲させ、より正確なＡＥを検知することができる。
【００５０】
検知手段１は、押し込み棒３〜６と対向する位置に設置される。検知手段１は、搭載される太陽電池セル２の押圧部材３〜６側の面と反対の面の中心位置に配置される。検知手段１は、超音波を検出するＡＥ（acoustic emission）センサ７と２つの振動吸収部材８，９とを有する。振動吸収部材８，９は、弾性を有し、外部からの振動を吸収するラバーまたはゴムなどから成る。一方の振動吸収部材８は半球状に形成され、先端部８ａが太陽電池セル２と当接する。一方の振動吸収部材８の底面とＡＥセンサ７の一端部とが連結され、ＡＥセンサ７の他端部と他方の振動吸収部材９とが連結される。他方の振動吸収部材９は、図示しない支持台に固定される。
【００５１】
図２は、検査装置１００が太陽電池セル２を湾曲させた状態を示す断面図である。太陽電池セル２は、厚み方向一方Ａ１側の面の中心部２ｂと、検知手段１の一方の振動吸収部材８の先端部８ａとが当接して検査装置１００に搭載される。４つの押し込み棒３〜６は、太陽電池セル２の厚み方向他方Ａ２側の面の４つの隅部（コーナー部）を同時に湾曲させる。これによって太陽電池セル２を一度湾曲させるだけで、太陽電池セル２全体が湾曲し、太陽電池セル２のいずれの部分にマイクロクラックが生じていても検知することができる。このとき一方の振動吸収部材８の先端部８ａは、半球状に形成されるので、太陽電池セル２の湾曲形状に沿って、太陽電池セル２と当接する。
【００５２】
また検査装置１００は、太陽電池セル２の対向する２個所の隅部を同時に、または各隅部を別々に順番に押圧して、太陽電池セル２を湾曲させてもよい。太陽電池セル２の隅部を順番に押圧して湾曲させることによって、隅部付近に生じるマイクロクラックをより確実に検出することができる。また２カ所の隅部と別の２カ所の隅部とを順に湾曲させ、ＡＥの違いを分析することによってどの部位にどれほどの長さで生じているのかを判断することができる。これによってマイクロクラックが発生する原因を知ることができ、マイクロクラックを低減させることができる。
【００５３】
図３は、検査装置１００の構成を概略的に示したブロック図である。湾曲手段１０１が、図２に示すように太陽電池セル２を湾曲させたとき、太陽電池セル２は、振動波である軋み音すなわちＡＥを発する。このＡＥを検知手段１のＡＥセンサ７が検知し、検知手段１は、ＡＥを電気信号として変換し増幅器１２に送る。増幅器１２に送られたＡＥ電気信号は、増幅器１２によって増幅されて分析手段であるコンピュータ１３に送られる。コンピュータ１３は、送られたＡＥ電気信号を分析し、マイクロクラックがある場合のＡＥであるか、それともマイクロクラックのない場合のＡＥであるかを判断する。
【００５４】
図４および図５は、太陽電池セル湾曲時に得られるＡＥの検出結果を示すグラフである。本発明者は、１２５ｍｍ角の太陽電池セル２を用いて内部割れの検査を行い、４つの押し込み棒３〜６によって太陽電池セル２の４つの隅部を同時に押圧して、２ｍｍ湾曲させたときのＡＥの変化を調べた。
【００５５】
太陽電池セル湾曲時に太陽電池セル２から発生する振動波（振動音）をＡＥセンサ７によって検知してコンピュータ１３で解析する。コンピュータ１３での信号解析ソフトには、（株）キーエンス製の『DATA ACQUISITION SYSTEM NR-350』を使用し、測定する波長は２０ｋＨｚ〜２ＭＨｚを使用する。
【００５６】
図４は、太陽電池セル２にマイクロクラック（内部割れ）がない場合の測定結果を示し、内部割れのない良好な太陽電池セル２は湾曲しても振動波（振動音）が発生せず、測定波長全域にわたって、測定開始から終了時まで、所定のレベル以下の低い振動レベルとなる。
【００５７】
図５は、太陽電池セル２にマイクロクラックがある場合の測定結果を示し、内部割れのある太陽電池セル２は、測定時に、測定した波形のある特定波長で鋭いピークが現れる。この理由は、マイクロクラックのある太陽電池セル２を湾曲させるために前記４つの隅部を押圧していくと、湾曲せずにマイクロクラックのあるところでズレまたは屈曲が生じ、軋み音が発生するためである。このことは、地殻内のプレート境界面または活断層が、受けている押圧力に耐えかねてズレが生じ、地震が発生する現象とよく似ている。すなわち、前記軋み音の有無をＡＥセンサ７で測定し解析して、太陽電池セル２のマイクロクラックの有無を判別することができる。
【００５８】
上述の実施の一形態では、矩形板状の太陽電池セルの４つの隅部をそれぞれ４つの押し込み棒３〜６によって同時に押込んで湾曲させているが、もちろん４つの隅部を同時でなく、対向する２個所の隅部を同時に、または各隅部を別々に順番に押付けて湾曲させてもよい。このように隅部ごとに異なって発生するＡＥを比較することによって、太陽電池セル２のどの部位にマイクロクラックがあるかを分析することができる。
【００５９】
また角形セルの４つの隅部（コーナ部）ではなく、４つの縁辺を押圧して太陽電池セルを湾曲させてもよい。縁辺部に荷重を加えることによって太陽電池セルを縁辺部まで湾曲させることができ、縁辺部付近に生じるマイクロクラックも検知することができる。また押圧した縁辺部に向かって延びるマイクロクラックを検知しやすくなる。
【００６０】
また太陽電池セルの対向する２カ所の縁辺部と別の２カ所の縁辺部とを順に湾曲させ、ＡＥの違いを分析することによってどの部位にどれほどの長さで生じているのかを判断することができる。
【００６１】
また太陽電池セルの４つの縁辺すなわち周縁部に同時に荷重を加えてもよく、一度の湾曲動作によってマイクロクラックをより詳しく検知することができる。また周縁部を押圧することによって、上記マイクロクラック（内部割れ）検知の方法は、角形セルのみならず丸形セルにも適用できる。なお湾曲させる度合いも、太陽電池セルである被検査セルが持つ弾性の限度内であれば、適当でよい。
【００６２】
以上のように本実施の形態に従えば、太陽電池セル自体を湾曲させることによって、太陽電池セル２から軋み音、すなわちＡＥを発生させて、それを検出することによって、太陽電池セル全体においてマイクロクラックが生じているか否かを短時間で判断することができる。
【００６３】
また破壊限度内で太陽電池セル全体を湾曲させることによって、非破壊で製造されるすべての太陽電池セルに対して品質検査を行うことができる。これによって太陽電池セルの信頼性を向上させることができる。
【００６４】
また本発明は、湾曲手段によって太陽電池セル全体を湾曲させることができるので、一回の湾曲動作によって太陽電池セル全体にクラックが生じているか否かを判定することができ、さらに短時間でマイクロクラックの有無を検知することができる。
【００６５】
また検知手段１は、ラバーなどの振動吸収部材８，９が超音波センサ７両端に取り付けられるので、外部からのノイズを超音波センサ７が検知することを防止することができる。また一方の振動吸収部材８が半球状に設けられるので、太陽電池セル２の湾曲に沿うように設けられる。したがって湾曲動作時に太陽電池セル２は、部分的に一方の振動吸収部材８に接触し、太陽電池セル２に作用する荷重を分散させて太陽電池セル２が破損することを防止することができる。
【００６６】
図６は、本発明における第２の実施形態の内部割れ検査装置２００を簡略化して、主要な部分を示す斜視図である。図６に示す検査装置２００は、図１に示す検査装置１００と類似しており、同様の構成については、説明を省略し同様の符号を付す。検査装置２００は、４つの検知手段１と、１つの押し込み棒１５とを有して構成される。各検知手段１および押し込み棒１５の構成は、図１に示す検査装置１００と同様である。
【００６７】
４つの検知手段１は、検査装置２００に搭載される太陽電池セル２の厚み方向一方側Ａ１に配置され、各当接部８ａが太陽電池セル２の４つの隅部に当接する。また押し込み棒１５は、厚み方向他方Ａ２側に配置され、太陽電池セル２の厚み方向他方側Ａ２の面の中心部付近を押圧する。これによって太陽電池セル２は、厚み方向一方向Ａ１に凸に湾曲する。
【００６８】
前述と同様に、湾曲手段が太陽電池セル２を湾曲させることによって、太陽電池セル２に生じる軋み音をＡＥセンサ７で測定し解析して、太陽電池セル２のマイクロクラックの有無を判別する。このとき異なるＡＥセンサ７からのＡＥ信号を比較することによって、唯１回の湾曲動作で、太陽電池セル２のどの部位にマイクロクラックがあるかまで判別することができる。また複数の検知手段によってＡＥ信号を得ることができるので、より正確なＡＥ信号を得ることができ、マイクロクラックの測定ミスを低減することができる。
【００６９】
図７は、本発明における第３の実施形態の内部割れ検査装置３００を簡略化して、主要な部分を示す斜視図である。図７に示す検査装置３００は、前述に示す図１に示す検査装置１００と同様の構成については、説明を省略し同様の符号を示す。検査装置３００は、図１に示す検査装置１００と同様な検知手段１を有し、検知手段１は、積載される太陽電池セル２の厚み方向一方Ａ１側に配置される。検知手段１は、太陽電池セル２の厚み方向一方Ａ１側の中央部に当接する。
【００７０】
また検査装置３００は、太陽電池セル２を湾曲させる湾曲手段３０１を有し、湾曲手段３０１は、太陽電池セル２を吸引する４つの吸引部材１６，１７，１８，１９を有する。各吸引部材１６〜１９は、積載される太陽電池セル２の厚み方向一方Ａ１側に配置される。
【００７１】
図８は、検査装置３００が太陽電池セル２を湾曲させた状態を示す断面図である。各吸引部材１６〜１９は、吸引機構を有し、太陽電池セル２の厚み方向一方向Ａ１側の４つの隅部を真空引き吸着して、太陽電池セル２を厚み方向他方Ａ２側に凸に湾曲させる。前述に記載の検査装置と同様に、軋み音の有無をＡＥセンサ７によって検知し解析して、太陽電池セル２のマイクロクラックの有無を判別する。この第３の実施例形態では、測定手段１の機構が被測定太陽電池セル２の片面側に全て配置されるので、被測定太陽電池セル２を検査装置３００の測定部１に搭載しやすくなる。これによって本発明における太陽電池の内部割れ検査手段を容易に全自動化することができ、生産工程を自動化することによって、太陽電池の製造コストをさらに低減させることができる。
【００７２】
また本発明は、ｐｎ接合が形成された太陽電池セルだけでなく、太陽電池セルとなる前の半導体ウェハ自体にも同様に適用することができる。また太陽電池セルおよびウェハは、矩形板状でなくてもよく、円板状または正方形板状であってもよい。また太陽電池セル２は、表面および裏面のどちらに荷重を加えてもよく、また検知手段１は、太陽電池セル２に対して、上方または下方のいずれに配置してもよい。さらに太陽電池セル２を立たせた状態で検査を行ってもよい。
【００７３】
【発明の効果】
本発明によれば、湾曲手段によって太陽電池セル自体を強制的に湾曲させ、そのときに該太陽電池セル自体から発する振動波（振動音）を検知手段によって検知して分析し、軋み音すなわちＡＥが生じているものを内部割れ（マイクロクラック）がある太陽電池セルであると判断することができる。
【００７４】
また太陽電池セル全体を湾曲させた時に、ＡＥを検知するので、短時間に太陽電池セル全体の合否を選別し、内部割れがある太陽電池セルを排除することが可能である。また太陽電池セルの表面および内部に生じているマイクロクラックを非破壊で検知することができ、高精度な検査を行うことができる。
また湾曲手段が、弾性および衝撃吸収性を有する材料からなる当接部を太陽電池セルに押付けることで、機械振動による外部振動波などのＡＥ以外の余分な振動を吸収し、検知手段がＡＥ以外の信号を拾うことを防止することができる。これによって精度よくＡＥを検知することができ、太陽電池のマイクロクラックの有無を精度よく判断することができる。また当接部と太陽電池セルとが衝突するときの衝撃を緩和するとともに、当接部から太陽電池セルに与えられる荷重が一点に集中することを防ぎ、太陽電池セルの破損を防止することができる。
【００７５】
このような検査方法は、容易に自動化することができる。これによって太陽電池モジュールの製造工程の合理化を行うことができ、製品の信頼性を向上するとともに安価な太陽電池モジュールを提供することができる。
また本発明によれば、当接部が半球状に形成されるので、太陽電池セルの湾曲時に、太陽電池セルの一点に荷重が集中することを防止することができ、太陽電池セルの破損を防ぐことができる。
また本発明によれば、検知手段の先端部および基端部が、弾性および衝撃吸収性を有する材料からなることで、機械振動による外部振動波などのＡＥ以外の余分な振動を吸収し、検知手段がＡＥ以外の信号を拾うことを防止することができる。これによって精度よくＡＥを検知することができ、太陽電池のマイクロクラックの有無を精度よく判断することができる。
また先端部と太陽電池セルとが衝突するときの衝撃を緩和するとともに、先接部から太陽電池セルに与えられる荷重が一点に集中することを防ぎ、太陽電池セルの破損を防止することができる。
また本発明によれば、先端部が半球状に形成されるので、太陽電池セルの湾曲時に、太陽電池セルの一点に荷重が集中することを防止することができ、太陽電池セルの破損を防ぐことができる。
【００７６】
また本発明によれば、隅部に荷重を加えることによって太陽電池セルを隅部まで湾曲させることができ、隅部付近に生じる内部割れも検知することができる。これによってさらに高精度な検査を行うことができる。
【００７７】
また本発明によれば、太陽電池セルの２カ所の隅部に同時に荷重を加えるので、内部割れがある場合、どの部位にどれほどの長さで生じているのかを判断することができる。これによって内部割れの原因を調べることが容易になり、内部割れの原因をなくして、生産性を向上することができる。
【００７８】
また本発明によれば、４つの隅部に同時に荷重を加えるので、太陽電池セルを４つの隅部まで同時に湾曲させることができる。これによって４つの隅部付近のいずれに内部割れが生じていても、太陽電池セルを一度湾曲させるだけで、内部割れを検知することができ、短時間で内部割れの検査を行うことができ、単位時間あたりに検査することができる太陽電池セルを増加させることができる。
【００７９】
また本発明によれば、縁辺部に荷重を加えることによって、周辺部付近に生じる内部割れを効果的に検知することができ、これによってさらに高精度な検査を行うことができる。
【００８０】
また本発明によれば、対向する２ヵ所の周縁部に同時に荷重を加えるので、内部割れがある場合、どの部位にどれほどの長さで生じているのかを判断することができる。これによって内部割れの原因を調べることが容易になり、内部割れの原因をなくして、生産性を向上することができる。
【００８１】
また本発明によれば、太陽電池セルの全周にわたって同時に荷重を加えるので、一度の湾曲動作によって、内部割れがある太陽電池セルを検知することができ、単位時間あたりに検査することができる太陽電池セルを増加させることができる。
【００８２】
また本発明によれば、複数の検知手段を有するので、各検知手段から得られるＡＥを分析することによって、太陽電池セルのどの部位にどれくらいの大きさのマイクロクラックが発生しているか否かを判断することができる。これによって内部割れの原因を調べることが容易になり、内部割れの原因をなくして、生産性を向上することができる。
また本発明によれば、前記湾曲手段が前記検知手段が配置される側と反対の面を押圧することで、太陽電池セルを容易に湾曲させることができる。これによって隅部および縁辺部に簡単に荷重を加えることができる。
【００８３】
また本発明によれば、検査装置に搭載される太陽電池セルの厚み方向他方側に空間が形成され、太陽電池セルの検査装置への搭載を容易に行うことができ、湾曲検査工程を容易に自動化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第１の実施形態の内部割れ検査装置１００を簡略化して、主要な部分を示す斜視図である。
【図２】検査装置１００が太陽電池セル２を湾曲させた状態を示す断面図である。
【図３】検査装置１００の構成を概略的に示したブロック図である。
【図４】太陽電池セル２にマイクロクラックがない場合の測定結果を示すグラフである。
【図５】太陽電池セル２にマイクロクラックがある場合の測定結果を示すグラフである。
【図６】本発明における第２の実施形態の内部割れ検査装置２００を簡略化して、主要な部分を示す斜視図である。
【図７】本発明における第３の実施形態の内部割れ検査装置３００を簡略化して、主要な部分を示す斜視図である。
【図８】検査装置３００が太陽電池セル２を湾曲させた状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 検知手段
２ 太陽電池セル
３，４，５，６，１５ 押し込み棒
７ ＡＥセンサ
８ 半球状ラバー
９ ラバー
１０ 支持台
１２ 増幅器
１３ コンピュータ
１６，１７，１８，１９ 吸引部材
Ａ１ 厚み方向一方
Ａ２ 厚み方向他方
【発明の属する技術分野】
本発明は太陽電池の製造方法に関し、特に製造工程中において内部割れのある太陽電池セルを選別するための、太陽電池の内部割れ検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池は、太陽電池セルが数枚から数十枚接続される１枚の太陽電池モジュールとして形成される。太陽電池モジュールは、太陽電池セルが直列に接続されて、必要な電力を発電することができる。
【０００３】
太陽電池セルは、生産時に太陽電池セル材料であるシリコンウェハ内部にマイクロクラックと呼ばれる微小なヒビ、すなわち内部割れが生じることがある。このような欠陥がある太陽電池セルが混入した太陽電池モジュールは、製造工程中に該太陽電池セルが割れるという事態が発生する。太陽電池セルが割れた場合、割れ屑の除去および別の太陽電池セルを搭載するという補修工程を行う必要がある。このような新たな作業の追加によって、太陽電池モジュールの生産性が低下する。
【０００４】
また前記マイクロクラックのある太陽電池セルが割れずに搭載されて、太陽電池モジュールとして完成したとしても、マイクロクラックのある太陽電池セルは発電性能が不足しており、完成した太陽電池モジュールは、全体としての発電出力低下等の問題が発生する。
【０００５】
このようなマイクロクラックのある太陽電池セルを判定し、選別する従来の技術の方法として、たとえば特開平６−３０８０４２号公報に開示されている。特開平６−３０８０４２号公報に開示の従来の方法は、太陽電池セルに光を照射し、照射した光がウェハ表面で散乱した散乱光を検知することによってウェハ表面に生じているマイクロクラックを検出する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
現在、太陽電池発電システムは、住宅用などの需要が大幅に拡大している。太陽電池発電システムにおいて、最も大きな課題は、太陽電池発電システム全体の単位発電量あたりの生産コストを下げることである。太陽電池発電システム構成品の生産コストのうち太陽電池モジュールが非常に大きなウエイトを占める。したがって発電効率の向上とともに太陽電池モジュールの製造コスト低減化は、太陽電池発電システムのコスト低減に最も大きな効果を与える。
【０００７】
太陽電池モジュール製造ラインも、現在、他のエレクトロニクス産業と同様に、量産のための自動化が進んでいる。しかし他の高付加価値デバイスと少し考え方が異なり、いかに安定生産が行える安価な製造ラインにするかということは、太陽電池モジュール製造ラインにとっては非常に重要な課題である。
【０００８】
自動化を図って安定生産が行える安価な製造ラインを構築するには、製造工程途中での前記マイクロクラックに起因する太陽電池セルの割れを防止し、また完成した太陽電池モジュールの発電出力低下等を防止する必要がある。このようにして、太陽電池セルの歩留まりの向上が望まれる。
【０００９】
太陽電池セル材料のシリコンウェハ内部に生じた前記マイクロクラックを検知する方法は、従来は困難であったために、しばしば前述のような問題が発生し、太陽電池モジュールの生産性を低下させていた。
【００１０】
特開平６−３０８０４２号公報開示の従来の検査方法では、ウェハおよびソーラセル（太陽電池セル）の欠陥検出用光照射検査システムが提案されているが、ウェハ表面でのマイクロクラックの有無を判定しているので、ウェハ内部に発生しているマイクロクラック（内部割れ）を検知することはできないという問題がある。
【００１１】
またマイクロクラックの有無を検出する他の従来の方法として、特開平５−２５６８２６号公報に開示の技術がある。特開平５−２５６８２６号公報に開示の技術は、プリント配線基板上にはんだ付けされるコンタクトピンのマイクロクラックを検知する。具体的には、コンタクトピンのはんだ付け接続状態位置を加圧したとき、破壊音を検知することによって、はんだ付け位置でのマイクロクラックの有無を判断する。この技術では、はんだ付け位置付近以外の部分は湾曲せず、はんだ付け位置のマイクロクラックしか測定することができない。したがって基板上の他の部分のマイクロクラックを検知することができない。したがってこのような技術を太陽電池セルのマイクロクラックの判別に用いたとしても、太陽電池セル全体のマイクロクラックを一度に測定することができず、短時間でマイクロクラックを検知することができない。
【００１２】
したがって本発明は、上記課題の解決を図るべく発明し、太陽電池製造時において、太陽電池セルのウェハ内部に発生しているマイクロクラックを高精度で短時間に検知することができる太陽電池の内部割れ検査装置を提供することを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、太陽電池の内部割れ検査装置であって、
弾性および衝撃吸収性を有する材料からなる当接部を太陽電池セルに押付けて、太陽電池セル自体を強制的に湾曲させる湾曲手段と、
太陽電池セル湾曲時に発生する振動波を検知する検知手段と、
検知手段によって検知される振動波を分析する分析手段とを有することを特徴とする太陽電池の内部割れ検査装置である。
【００２０】
本発明に従えば、湾曲手段によって強制的に太陽電池セル自体を湾曲させることによって、太陽電池セルにマイクロクラックが生じている場合とそうでない場合とでは、湾曲させた時に発生する振動波が異なる。この振動波は、アコースティックエミッション（ acoustic emission ：以下単にＡＥと言う）と呼ばれる。このように太陽電池セルを湾曲させた時に発生するＡＥが異なり、検知手段によってこれを検知し、分析手段が分析することによって、太陽電池セル全体にマイクロクラックが生じているか否かを短時間で容易に判断することができる。
【００２１】
また破壊限度内で太陽電池セルを湾曲させることによって、太陽電池セルを破壊する必要がなくマイクロクラックの有無を判断できるので、製造されるすべての太陽電池セルに対して品質検査を行うことができる。これによって太陽電池セルの信頼性を向上させることができる。
また湾曲手段は、弾性および衝撃吸収性を有する材料からなる当接部を太陽電池セルに押付けることで、機械振動などの外部振動波の影響を抑えて、ＡＥを精度よく検知することができる。また当接部と太陽電池セルとが衝突するときの衝撃を緩和するとともに、当接部から太陽電池セルに与えられる荷重が一点に集中することを防ぎ、太陽電池セルの破損を防止することができる。
【００２２】
また本発明は、前記当接部は、半球状に形成されることを特徴とする。
本発明に従えば、当接部が半球状に形成されるので、太陽電池セルが湾曲しても、当接部を太陽電池セルの当接面に対して滑らかに当接させることができ、一点に荷重が集中することを防止することができる。これによって太陽電池セルの破損を防ぐことができる。
また本発明は、前記検知手段は、超音波センサと、超音波センサの一端部に取り付けられて太陽電池セルと当接する先端部と、超音波センサの他端部に取り付けられて支持台に当接する基端部とを含み、先端部と基端部とは、弾性および衝撃吸収性を有する材料から成ることを特徴とする。
本発明に従えば、検知手段は、先端部が太陽電池セルに当接した状態で、ＡＥの検知が開始される。先端部および基端部が弾性および衝撃吸収性を有する材料から成ることで、機械振動などの外部振動波の影響を抑えて、ＡＥを精度よく検知することができる。また先端部と太陽電池セルとが衝突するときの衝撃を緩和するとともに、先接部から太陽電池セルに与えられる荷重が一点に集中することを防ぎ、太陽電池セルの破損を防止することができる。
また本発明は、前記先端部は、半球状に形成されることを特徴とする。
本発明に従えば、先端部が半球状に形成されるので、太陽電池セルが湾曲しても、先端部を太陽電池セルの当接面に対して滑らかに当接させることができ、一点に荷重が集中することを防止することができる。これによって太陽電池セルの破損を防ぐことができる。
また本発明は、前記弾性および衝撃性を有する材料は、ラバーであることを特徴とする。
本発明に従えば、ラバーを用いることで、弾性および衝撃性を有する当接部を実現することができる。
また本発明は、前記湾曲手段は、太陽電池セルの隅部に荷重を加え、前記検知手段は、太陽電池セルの中心部付近に設けられることを特徴とする。
【００２３】
本発明に従えば、隅部に荷重を加えることによって太陽電池セルを隅部まで湾曲させることができ、隅部付近に生じるマイクロクラックも検知することができる。また検知手段は、太陽電池セルの中心部付近に設けられるので、太陽電池セルから発生するＡＥを検知する検知手段の検知範囲を小さくすることができ、低レベルのＡＥでも検知することができる。
【００２４】
また本発明は、前記湾曲手段は、対向する２カ所の隅部に同時に荷重を加えることを特徴とする。
【００２５】
本発明に従えば、太陽電池セルの２カ所の隅部に同時に荷重を加えるので、マイクロクラックがある場合、２カ所の隅部と別の２カ所の隅部とを順に湾曲させ、ＡＥの違いを分析することによってどの部位にどれほどの長さで生じているのかを判断することができる。
【００２６】
また本発明は、前記湾曲手段は、矩形板状の太陽電池セルの４つの隅部に同時に荷重を加えることを特徴とする。
【００２７】
本発明に従えば、４つの隅部に同時に荷重を加えるので、太陽電池セルを４つの隅部まで同時に湾曲させることができる。これによって４つの隅部付近のいずれにマイクロクラックが生じていても、太陽電池セルを一度湾曲させるだけで、マイクロクラックを検知することができる。
【００２８】
また本発明は、前記湾曲手段は、矩形板状の太陽電池セルの縁辺部に荷重を加え、前記検知手段は、太陽電池セルの中心部付近に設けられることを特徴とする。
【００２９】
本発明に従えば、縁辺部に荷重を加えることによって効果的に太陽電池セルを湾曲させることができ、荷重が加えられる縁辺部に向かって伸びるマイクロクラックを検知することができる。
【００３０】
また本発明は、前記湾曲手段は、対向する２カ所の縁辺部に同時に荷重を加えることを特徴とする。
【００３１】
本発明に従えば、太陽電池セルの対向する２カ所の縁辺部に同時に荷重を加えるので、マイクロクラックがある場合、２カ所の縁辺部と別の２カ所の縁辺部とを順に湾曲させ、ＡＥの違いを分析することによってどの部位にどれほどの長さで生じているのかを判断することができる。
【００３２】
また本発明は、前記湾曲手段は、太陽電池セルの４つの縁辺部に同時に荷重を加えることを特徴とする。
【００３３】
本発明に従えば、太陽電池セルの４つの周縁部に同時に荷重を加えることによって効果的に太陽電池セルを湾曲させることができる。
【００３４】
また本発明は、前記検知手段は、太陽電池セルの隅部または縁辺部に設けられ、前記湾曲手段は、太陽電池セルの中心部に荷重を加えることを特徴とする。
【００３５】
本発明に従えば、検知手段が隅部または周辺部に設けられることによって、隅部または周辺部のマイクロクラックを検出することが容易になる。また複数の検知手段を有することによって、各検知手段から得られるＡＥの違いを分析することによって、一度の湾曲動作によってマイクロクラックがある太陽電池セルのどの部位にマイクロクラックが生じているのかを判別することが容易である。
【００３８】
また本発明は、前記湾曲手段は、前記検知手段が配置される側と反対の面を押圧することによって、太陽電池セルに荷重を加え、湾曲させることを特徴とする。
【００３９】
本発明に従えば、太陽電池セルを押圧することによって、太陽電池セルを容易に湾曲させることができる。これによって隅部および縁辺部に簡単に荷重を加えることができる。
【００４０】
また本発明は、太陽電池の内部割れ検査装置であって、
太陽電池セル自体を強制的に湾曲させる湾曲手段と、
太陽電池セル湾曲時に発生する振動波を検知する検知手段と、
検知手段によって検知される振動波を分析する分析手段とを有し、
前記湾曲手段は、前記検知手段が配置される側の面を吸引することによって、太陽電池セルに荷重を加え、湾曲させることを特徴とする太陽電池の内部割れ検査装置である。
【００４１】
本発明に従えば、太陽電池セルの検知手段が配置される側の面を湾曲手段が吸引するので、その反対の面には太陽電池セルを湾曲させるための機構を設ける必要がなく空間が形成される。これによって太陽電池セルの検査装置への搭載を容易に行うことができ、湾曲検査工程を容易に自動化することができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例形態を図面に基づいて詳述する。なお、本発明はこれによって限定されるものではない。
【００４４】
図１は本発明における第１の実施形態の内部割れ検査装置１００を簡略化して、主要な部分を示す斜視図である。本発明は、太陽電池製造時において、太陽電池セル２の品質検査方法として、太陽電池セルを湾曲させる湾曲検査工程を有し、湾曲検査工程には、図１に示す検査装置１００が用いられる。
【００４５】
検査装置１００は、太陽電池セル２湾曲時に発生する振動波であるＡＥを測定することによって、太陽電池セル２の表面および内部に生じるマイクロクラックの有無を検査する装置である。検査装置１００によって太陽電池セル２にマイクロクラックが生じているか否かを判定し、マイクロクラックが生じている太陽電池セル２を排除して高信頼性を有する太陽電池モジュールを形成することができる。
【００４６】
太陽電池セル２は、シリコンウェハ内に設けられるｐ型半導体およびｎ型半導体によってｐｎ接合部を形成し、表面に電極などを形成して矩形板状に形成される。検査装置１００は、太陽電池セル全体を強制的に湾曲させる湾曲手段１０１と、超音波センサーを含んで構成される検知手段１と、太陽電池セル２を支持する図示しない支持手段とを有する。内部割れ検査が行われる太陽電池セル２は、検知手段１と押し込み棒３〜６との間に搭載される。
【００４７】
湾曲手段１０１は、太陽電池セル２の厚み方向他方側Ａ２の面２ａの４つの隅部をそれぞれ押圧する４つの押し込み棒３，４，５，６を有し、太陽電池セル２を厚み方向一方Ａ１に向かって押圧する。押し込み棒３〜６は、略角柱状に形成され、押し込み棒３〜６の長手方向一方側の端部には、半球状の当接部３ａ，４ａ，５ａ，６ａが設けられる。
【００４８】
当接部３ａ〜６ａは、長手方向一方側に向かって突出して形成され、それぞれが太陽電池セル２と当接する。当接部３ａ〜６ａは、ラバーなどの振動吸収性、したがって弾性を有する部材を用いることによって、機械的振動などの外部からのノイズを吸収することができる。また当接部３ａ〜６ａと太陽電池セル２との接触に起因するＡＥへの悪影響を低減することができる。
【００４９】
また当接部３ａ〜６ａは、半球状に形成されるので、太陽電池セル２が湾曲しても、太陽電池セル２の当接面に対して滑らかに当接することができ、一点に荷重が集中することを防止することができる。これによって太陽電池セル２の破損を防ぐことができる。このように当接部３ａ〜６ａが半球状に形成されることによって、太陽電池セル２が破損するのを防いで湾曲させ、より正確なＡＥを検知することができる。
【００５０】
検知手段１は、押し込み棒３〜６と対向する位置に設置される。検知手段１は、搭載される太陽電池セル２の押圧部材３〜６側の面と反対の面の中心位置に配置される。検知手段１は、超音波を検出するＡＥ（acoustic emission）センサ７と２つの振動吸収部材８，９とを有する。振動吸収部材８，９は、弾性を有し、外部からの振動を吸収するラバーまたはゴムなどから成る。一方の振動吸収部材８は半球状に形成され、先端部８ａが太陽電池セル２と当接する。一方の振動吸収部材８の底面とＡＥセンサ７の一端部とが連結され、ＡＥセンサ７の他端部と他方の振動吸収部材９とが連結される。他方の振動吸収部材９は、図示しない支持台に固定される。
【００５１】
図２は、検査装置１００が太陽電池セル２を湾曲させた状態を示す断面図である。太陽電池セル２は、厚み方向一方Ａ１側の面の中心部２ｂと、検知手段１の一方の振動吸収部材８の先端部８ａとが当接して検査装置１００に搭載される。４つの押し込み棒３〜６は、太陽電池セル２の厚み方向他方Ａ２側の面の４つの隅部（コーナー部）を同時に湾曲させる。これによって太陽電池セル２を一度湾曲させるだけで、太陽電池セル２全体が湾曲し、太陽電池セル２のいずれの部分にマイクロクラックが生じていても検知することができる。このとき一方の振動吸収部材８の先端部８ａは、半球状に形成されるので、太陽電池セル２の湾曲形状に沿って、太陽電池セル２と当接する。
【００５２】
また検査装置１００は、太陽電池セル２の対向する２個所の隅部を同時に、または各隅部を別々に順番に押圧して、太陽電池セル２を湾曲させてもよい。太陽電池セル２の隅部を順番に押圧して湾曲させることによって、隅部付近に生じるマイクロクラックをより確実に検出することができる。また２カ所の隅部と別の２カ所の隅部とを順に湾曲させ、ＡＥの違いを分析することによってどの部位にどれほどの長さで生じているのかを判断することができる。これによってマイクロクラックが発生する原因を知ることができ、マイクロクラックを低減させることができる。
【００５３】
図３は、検査装置１００の構成を概略的に示したブロック図である。湾曲手段１０１が、図２に示すように太陽電池セル２を湾曲させたとき、太陽電池セル２は、振動波である軋み音すなわちＡＥを発する。このＡＥを検知手段１のＡＥセンサ７が検知し、検知手段１は、ＡＥを電気信号として変換し増幅器１２に送る。増幅器１２に送られたＡＥ電気信号は、増幅器１２によって増幅されて分析手段であるコンピュータ１３に送られる。コンピュータ１３は、送られたＡＥ電気信号を分析し、マイクロクラックがある場合のＡＥであるか、それともマイクロクラックのない場合のＡＥであるかを判断する。
【００５４】
図４および図５は、太陽電池セル湾曲時に得られるＡＥの検出結果を示すグラフである。本発明者は、１２５ｍｍ角の太陽電池セル２を用いて内部割れの検査を行い、４つの押し込み棒３〜６によって太陽電池セル２の４つの隅部を同時に押圧して、２ｍｍ湾曲させたときのＡＥの変化を調べた。
【００５５】
太陽電池セル湾曲時に太陽電池セル２から発生する振動波（振動音）をＡＥセンサ７によって検知してコンピュータ１３で解析する。コンピュータ１３での信号解析ソフトには、（株）キーエンス製の『DATA ACQUISITION SYSTEM NR-350』を使用し、測定する波長は２０ｋＨｚ〜２ＭＨｚを使用する。
【００５６】
図４は、太陽電池セル２にマイクロクラック（内部割れ）がない場合の測定結果を示し、内部割れのない良好な太陽電池セル２は湾曲しても振動波（振動音）が発生せず、測定波長全域にわたって、測定開始から終了時まで、所定のレベル以下の低い振動レベルとなる。
【００５７】
図５は、太陽電池セル２にマイクロクラックがある場合の測定結果を示し、内部割れのある太陽電池セル２は、測定時に、測定した波形のある特定波長で鋭いピークが現れる。この理由は、マイクロクラックのある太陽電池セル２を湾曲させるために前記４つの隅部を押圧していくと、湾曲せずにマイクロクラックのあるところでズレまたは屈曲が生じ、軋み音が発生するためである。このことは、地殻内のプレート境界面または活断層が、受けている押圧力に耐えかねてズレが生じ、地震が発生する現象とよく似ている。すなわち、前記軋み音の有無をＡＥセンサ７で測定し解析して、太陽電池セル２のマイクロクラックの有無を判別することができる。
【００５８】
上述の実施の一形態では、矩形板状の太陽電池セルの４つの隅部をそれぞれ４つの押し込み棒３〜６によって同時に押込んで湾曲させているが、もちろん４つの隅部を同時でなく、対向する２個所の隅部を同時に、または各隅部を別々に順番に押付けて湾曲させてもよい。このように隅部ごとに異なって発生するＡＥを比較することによって、太陽電池セル２のどの部位にマイクロクラックがあるかを分析することができる。
【００５９】
また角形セルの４つの隅部（コーナ部）ではなく、４つの縁辺を押圧して太陽電池セルを湾曲させてもよい。縁辺部に荷重を加えることによって太陽電池セルを縁辺部まで湾曲させることができ、縁辺部付近に生じるマイクロクラックも検知することができる。また押圧した縁辺部に向かって延びるマイクロクラックを検知しやすくなる。
【００６０】
また太陽電池セルの対向する２カ所の縁辺部と別の２カ所の縁辺部とを順に湾曲させ、ＡＥの違いを分析することによってどの部位にどれほどの長さで生じているのかを判断することができる。
【００６１】
また太陽電池セルの４つの縁辺すなわち周縁部に同時に荷重を加えてもよく、一度の湾曲動作によってマイクロクラックをより詳しく検知することができる。また周縁部を押圧することによって、上記マイクロクラック（内部割れ）検知の方法は、角形セルのみならず丸形セルにも適用できる。なお湾曲させる度合いも、太陽電池セルである被検査セルが持つ弾性の限度内であれば、適当でよい。
【００６２】
以上のように本実施の形態に従えば、太陽電池セル自体を湾曲させることによって、太陽電池セル２から軋み音、すなわちＡＥを発生させて、それを検出することによって、太陽電池セル全体においてマイクロクラックが生じているか否かを短時間で判断することができる。
【００６３】
また破壊限度内で太陽電池セル全体を湾曲させることによって、非破壊で製造されるすべての太陽電池セルに対して品質検査を行うことができる。これによって太陽電池セルの信頼性を向上させることができる。
【００６４】
また本発明は、湾曲手段によって太陽電池セル全体を湾曲させることができるので、一回の湾曲動作によって太陽電池セル全体にクラックが生じているか否かを判定することができ、さらに短時間でマイクロクラックの有無を検知することができる。
【００６５】
また検知手段１は、ラバーなどの振動吸収部材８，９が超音波センサ７両端に取り付けられるので、外部からのノイズを超音波センサ７が検知することを防止することができる。また一方の振動吸収部材８が半球状に設けられるので、太陽電池セル２の湾曲に沿うように設けられる。したがって湾曲動作時に太陽電池セル２は、部分的に一方の振動吸収部材８に接触し、太陽電池セル２に作用する荷重を分散させて太陽電池セル２が破損することを防止することができる。
【００６６】
図６は、本発明における第２の実施形態の内部割れ検査装置２００を簡略化して、主要な部分を示す斜視図である。図６に示す検査装置２００は、図１に示す検査装置１００と類似しており、同様の構成については、説明を省略し同様の符号を付す。検査装置２００は、４つの検知手段１と、１つの押し込み棒１５とを有して構成される。各検知手段１および押し込み棒１５の構成は、図１に示す検査装置１００と同様である。
【００６７】
４つの検知手段１は、検査装置２００に搭載される太陽電池セル２の厚み方向一方側Ａ１に配置され、各当接部８ａが太陽電池セル２の４つの隅部に当接する。また押し込み棒１５は、厚み方向他方Ａ２側に配置され、太陽電池セル２の厚み方向他方側Ａ２の面の中心部付近を押圧する。これによって太陽電池セル２は、厚み方向一方向Ａ１に凸に湾曲する。
【００６８】
前述と同様に、湾曲手段が太陽電池セル２を湾曲させることによって、太陽電池セル２に生じる軋み音をＡＥセンサ７で測定し解析して、太陽電池セル２のマイクロクラックの有無を判別する。このとき異なるＡＥセンサ７からのＡＥ信号を比較することによって、唯１回の湾曲動作で、太陽電池セル２のどの部位にマイクロクラックがあるかまで判別することができる。また複数の検知手段によってＡＥ信号を得ることができるので、より正確なＡＥ信号を得ることができ、マイクロクラックの測定ミスを低減することができる。
【００６９】
図７は、本発明における第３の実施形態の内部割れ検査装置３００を簡略化して、主要な部分を示す斜視図である。図７に示す検査装置３００は、前述に示す図１に示す検査装置１００と同様の構成については、説明を省略し同様の符号を示す。検査装置３００は、図１に示す検査装置１００と同様な検知手段１を有し、検知手段１は、積載される太陽電池セル２の厚み方向一方Ａ１側に配置される。検知手段１は、太陽電池セル２の厚み方向一方Ａ１側の中央部に当接する。
【００７０】
また検査装置３００は、太陽電池セル２を湾曲させる湾曲手段３０１を有し、湾曲手段３０１は、太陽電池セル２を吸引する４つの吸引部材１６，１７，１８，１９を有する。各吸引部材１６〜１９は、積載される太陽電池セル２の厚み方向一方Ａ１側に配置される。
【００７１】
図８は、検査装置３００が太陽電池セル２を湾曲させた状態を示す断面図である。各吸引部材１６〜１９は、吸引機構を有し、太陽電池セル２の厚み方向一方向Ａ１側の４つの隅部を真空引き吸着して、太陽電池セル２を厚み方向他方Ａ２側に凸に湾曲させる。前述に記載の検査装置と同様に、軋み音の有無をＡＥセンサ７によって検知し解析して、太陽電池セル２のマイクロクラックの有無を判別する。この第３の実施例形態では、測定手段１の機構が被測定太陽電池セル２の片面側に全て配置されるので、被測定太陽電池セル２を検査装置３００の測定部１に搭載しやすくなる。これによって本発明における太陽電池の内部割れ検査手段を容易に全自動化することができ、生産工程を自動化することによって、太陽電池の製造コストをさらに低減させることができる。
【００７２】
また本発明は、ｐｎ接合が形成された太陽電池セルだけでなく、太陽電池セルとなる前の半導体ウェハ自体にも同様に適用することができる。また太陽電池セルおよびウェハは、矩形板状でなくてもよく、円板状または正方形板状であってもよい。また太陽電池セル２は、表面および裏面のどちらに荷重を加えてもよく、また検知手段１は、太陽電池セル２に対して、上方または下方のいずれに配置してもよい。さらに太陽電池セル２を立たせた状態で検査を行ってもよい。
【００７３】
【発明の効果】
本発明によれば、湾曲手段によって太陽電池セル自体を強制的に湾曲させ、そのときに該太陽電池セル自体から発する振動波（振動音）を検知手段によって検知して分析し、軋み音すなわちＡＥが生じているものを内部割れ（マイクロクラック）がある太陽電池セルであると判断することができる。
【００７４】
また太陽電池セル全体を湾曲させた時に、ＡＥを検知するので、短時間に太陽電池セル全体の合否を選別し、内部割れがある太陽電池セルを排除することが可能である。また太陽電池セルの表面および内部に生じているマイクロクラックを非破壊で検知することができ、高精度な検査を行うことができる。
また湾曲手段が、弾性および衝撃吸収性を有する材料からなる当接部を太陽電池セルに押付けることで、機械振動による外部振動波などのＡＥ以外の余分な振動を吸収し、検知手段がＡＥ以外の信号を拾うことを防止することができる。これによって精度よくＡＥを検知することができ、太陽電池のマイクロクラックの有無を精度よく判断することができる。また当接部と太陽電池セルとが衝突するときの衝撃を緩和するとともに、当接部から太陽電池セルに与えられる荷重が一点に集中することを防ぎ、太陽電池セルの破損を防止することができる。
【００７５】
このような検査方法は、容易に自動化することができる。これによって太陽電池モジュールの製造工程の合理化を行うことができ、製品の信頼性を向上するとともに安価な太陽電池モジュールを提供することができる。
また本発明によれば、当接部が半球状に形成されるので、太陽電池セルの湾曲時に、太陽電池セルの一点に荷重が集中することを防止することができ、太陽電池セルの破損を防ぐことができる。
また本発明によれば、検知手段の先端部および基端部が、弾性および衝撃吸収性を有する材料からなることで、機械振動による外部振動波などのＡＥ以外の余分な振動を吸収し、検知手段がＡＥ以外の信号を拾うことを防止することができる。これによって精度よくＡＥを検知することができ、太陽電池のマイクロクラックの有無を精度よく判断することができる。
また先端部と太陽電池セルとが衝突するときの衝撃を緩和するとともに、先接部から太陽電池セルに与えられる荷重が一点に集中することを防ぎ、太陽電池セルの破損を防止することができる。
また本発明によれば、先端部が半球状に形成されるので、太陽電池セルの湾曲時に、太陽電池セルの一点に荷重が集中することを防止することができ、太陽電池セルの破損を防ぐことができる。
【００７６】
また本発明によれば、隅部に荷重を加えることによって太陽電池セルを隅部まで湾曲させることができ、隅部付近に生じる内部割れも検知することができる。これによってさらに高精度な検査を行うことができる。
【００７７】
また本発明によれば、太陽電池セルの２カ所の隅部に同時に荷重を加えるので、内部割れがある場合、どの部位にどれほどの長さで生じているのかを判断することができる。これによって内部割れの原因を調べることが容易になり、内部割れの原因をなくして、生産性を向上することができる。
【００７８】
また本発明によれば、４つの隅部に同時に荷重を加えるので、太陽電池セルを４つの隅部まで同時に湾曲させることができる。これによって４つの隅部付近のいずれに内部割れが生じていても、太陽電池セルを一度湾曲させるだけで、内部割れを検知することができ、短時間で内部割れの検査を行うことができ、単位時間あたりに検査することができる太陽電池セルを増加させることができる。
【００７９】
また本発明によれば、縁辺部に荷重を加えることによって、周辺部付近に生じる内部割れを効果的に検知することができ、これによってさらに高精度な検査を行うことができる。
【００８０】
また本発明によれば、対向する２ヵ所の周縁部に同時に荷重を加えるので、内部割れがある場合、どの部位にどれほどの長さで生じているのかを判断することができる。これによって内部割れの原因を調べることが容易になり、内部割れの原因をなくして、生産性を向上することができる。
【００８１】
また本発明によれば、太陽電池セルの全周にわたって同時に荷重を加えるので、一度の湾曲動作によって、内部割れがある太陽電池セルを検知することができ、単位時間あたりに検査することができる太陽電池セルを増加させることができる。
【００８２】
また本発明によれば、複数の検知手段を有するので、各検知手段から得られるＡＥを分析することによって、太陽電池セルのどの部位にどれくらいの大きさのマイクロクラックが発生しているか否かを判断することができる。これによって内部割れの原因を調べることが容易になり、内部割れの原因をなくして、生産性を向上することができる。
また本発明によれば、前記湾曲手段が前記検知手段が配置される側と反対の面を押圧することで、太陽電池セルを容易に湾曲させることができる。これによって隅部および縁辺部に簡単に荷重を加えることができる。
【００８３】
また本発明によれば、検査装置に搭載される太陽電池セルの厚み方向他方側に空間が形成され、太陽電池セルの検査装置への搭載を容易に行うことができ、湾曲検査工程を容易に自動化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第１の実施形態の内部割れ検査装置１００を簡略化して、主要な部分を示す斜視図である。
【図２】検査装置１００が太陽電池セル２を湾曲させた状態を示す断面図である。
【図３】検査装置１００の構成を概略的に示したブロック図である。
【図４】太陽電池セル２にマイクロクラックがない場合の測定結果を示すグラフである。
【図５】太陽電池セル２にマイクロクラックがある場合の測定結果を示すグラフである。
【図６】本発明における第２の実施形態の内部割れ検査装置２００を簡略化して、主要な部分を示す斜視図である。
【図７】本発明における第３の実施形態の内部割れ検査装置３００を簡略化して、主要な部分を示す斜視図である。
【図８】検査装置３００が太陽電池セル２を湾曲させた状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 検知手段
２ 太陽電池セル
３，４，５，６，１５ 押し込み棒
７ ＡＥセンサ
８ 半球状ラバー
９ ラバー
１０ 支持台
１２ 増幅器
１３ コンピュータ
１６，１７，１８，１９ 吸引部材
Ａ１ 厚み方向一方
Ａ２ 厚み方向他方
Claims (14)
- 太陽電池の内部割れ検査装置であって、
弾性および衝撃吸収性を有する材料からなる当接部を太陽電池セルに押付けて、太陽電池セル自体を強制的に湾曲させる湾曲手段と、
太陽電池セル湾曲時に発生する振動波を検知する検知手段と、
検知手段によって検知される振動波を分析する分析手段とを有することを特徴とする太陽電池の内部割れ検査装置。 - 前記当接部は、半球状に形成されることを特徴とする請求項１記載の太陽電池の内部割れ検査装置。
- 前記検知手段は、超音波センサと、超音波センサの一端部に取り付けられて太陽電池セルと当接する先端部と、超音波センサの他端部に取り付けられて支持台に当接する基端部とを含み、先端部と基端部とは、弾性および衝撃吸収性を有する材料から成ることを特徴とする請求項１または２記載の太陽電池の内部割れ検査装置。
- 前記先端部は、半球状に形成されることを特徴とする請求項３記載の太陽電池の内部割れ検査装置。
- 前記弾性および衝撃性を有する材料は、ラバーであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の太陽電池の内部割れ検査装置。
- 前記湾曲手段は、太陽電池セルの隅部に荷重を加え、前記検知手段は、太陽電池セルの中心部付近に設けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の太陽電池の内部割れ検査装置。
- 前記湾曲手段は、対向する２カ所の隅部に同時に荷重を加えることを特徴とする請求項６記載の太陽電池の内部割れ検査装置。
- 前記湾曲手段は、矩形板状の太陽電池セルの４つの隅部に同時に荷重を加えることを特徴とする請求項６記載の太陽電池の内部割れ検査装置。
- 前記湾曲手段は、矩形板状の太陽電池セルの縁辺部に荷重を加え、前記検知手段は、太陽電池セルの中心部付近に設けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の太陽電池の内部割れ検査装置。
- 前記湾曲手段は、対向する２カ所の縁辺部に同時に荷重を加えることを特徴とする請求項９記載の太陽電池の内部割れ検査装置。
- 前記湾曲手段は、太陽電池セルの４つの縁辺部に同時に荷重を加えることを特徴とする請求項９記載の太陽電池セルの内部割れ検査装置。
- 前記検知手段は、太陽電池セルの隅部または縁辺部に設けられ、前記湾曲手段は、太陽電池セルの中心部に荷重を加えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の太陽電池の内部割れ検査装置。
- 前記湾曲手段は、前記検知手段が配置される側と反対の面を押圧することによって、太陽電池セルに荷重を加え、湾曲させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の太陽電池の内部割れ検査装置。
- 太陽電池の内部割れ検査装置であって、
太陽電池セル自体を強制的に湾曲させる湾曲手段と、
太陽電池セル湾曲時に発生する振動波を検知する検知手段と、
検知手段によって検知される振動波を分析する分析手段とを有し、
前記湾曲手段は、前記検知手段が配置される側の面を吸引することによって、太陽電池セルに荷重を加え、湾曲させることを特徴とする太陽電池の内部割れ検査装置。
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