JP4866954B2 - 太陽電池セル測定用試料台 - Google Patents
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Description
プローブバー62aはバスバー電極の幅に収まるような薄い金属板であって、その下端から複数の電流測定プローブ63及び1本の電圧測定プローブ64が突出する。前者の複数の電流測定プローブ63はいずれもプローブバー62aの本体である金属板を介して受光面電流出力端子65に電気的に接続されている。後者の電圧測定プローブ64は金属板との間に介在する絶縁部材により金属板から絶縁され、電線で表面電圧出力端子66に接続されている。
太陽電池セル50の裏面電極に接する金属プレート61は裏面電流出力端子68に接続されている。金属プレート61の中央には貫通孔が設けられており、その貫通孔には1本の電圧測定プローブ67が挿入されている。電圧測定プローブ67は上端が太陽電池セル50の裏面電極の中央に接触し、金属プレート61から絶縁された状態で電線により裏面電圧出力端子69に接続されている。なお、各プローブの内部には、各プローブ先端を一定の押圧力で電極に接触させるためのバネが組み込まれている。
測定の際には、金属プレート61に載置された太陽電池セル50のバスバー電極にプローブバー62aの各プローブを押し当てた状態で太陽電池セル50に疑似太陽光を真上から照射する。このとき、プローブバーは太陽電池セル50に対して垂直にし、プローブバーの影がバスバー電極の幅内に収まるようにする。この状態で、疑似太陽光の照射により太陽電池セル50から出力される電流及び電圧を、電流出力端子65、68に接続された電流計及び電圧出力端子66、69に接続された電圧計により四端子法にて測定する。
図12(a)(b)に示す試料台60c、60dは太陽電池セル50の下に金属プレートではなくプローブバーが配置されたものである。図12(a)に示す試料台60cでは上下のプローブバーが図11(a)に示したプローブバー62aと同じもの、つまり電圧測定プローブ64が1本のものである。図12(b)に示す試料台60dでは上下のプローブバーが図11(b)に示したプローブバー62bと同じもの、つまり電圧測定プローブ64が複数のものである。
しかし、従来の太陽電池セル測定用試料台では電圧については太陽電池セルの平均的な電圧を測定することしか想定されていなかったため、1枚の太陽電池セル内の各部の電位分布を測定することができなかった。
a)複数の電圧測定プローブが一列に配置されたプローブバーと、
b)前記プローブバーのプローブ先端に対向するように配置された、測定対象の太陽電池セルが載置される試料載置部と、
c)前記電圧測定プローブのそれぞれに独立に電気的に接続された複数の電圧出力端子が配置されたターミナル部と
を備えることを特徴とする。
a)電圧測定プローブを有するプローブバーと、
b)前記プローブバーのプローブ先端に対向するように配置されており、複数の裏面電圧測定プローブが試料載置面に2次元的に配置された試料載置部と、
c)前記裏面電圧測定プローブのそれぞれに独立に電気的に接続された複数の裏面電圧出力端子が配置されたターミナル部と
を備えることを特徴とする。
なお、薄膜で構成された発電層が透明基板上に形成された薄膜太陽電池セルでは、一般に発電層と基板の間に透明電極を設ける。透明電極は比較的電気抵抗が大きいため、それによる電圧降下が大きく、セル内の各部の電位分布が顕著に現れやすい。そのため、薄膜太陽電池セルでは電位分布を測定することの重要性が高く、そのような薄膜太陽電池セルの電気特性を評価する際に本発明の太陽電池セル測定用試料台は特に有用である。
金属板171は太陽電池セル50のバスバー電極の幅に収まるような厚さの薄い金属板であり、上下方向に貫かれた複数の貫通孔のそれぞれに表面電圧測定プローブ172と電流測定プローブ173が挿入され固定されている。
表面電圧測定プローブ172は金属板171との間に介在する絶縁部材により金属板171から絶縁されており、各表面電圧測定プローブ172には電線181がそれぞれに独立に接続されている。電線181は太陽電池セル50に照射される光を遮らないように金属板171の上面からはみ出さないようにその上面に固定され、各電線181に独立に接続するピンを有するプローブバー用コネクタ182に接続される。
電流測定プローブ173は金属板171に電気的に接続するように固定され、金属板171の端には電線183が取り付けられる。この電線183と試料載置プレート12に取り付けられている電線122により、太陽電池セル50の出力電流を測定することができる。
なお、表面電圧測定プローブ172及び電流測定プローブ173の内部には各プローブ先端を一定の押圧力で太陽電池セル50に接触させるためのバネが組み込まれている。
プローブバー17の固定位置の調整を容易にするために、プローブバー保持部19とテーブル15の間にはレール191が配置されており、プローブバー保持部19はレール191上の任意の位置で固定することができる。
同様に、裏面電圧測定プローブ20の配置が異なるプローブ固定部21及びその配置に応じた貫通孔16を有する試料載置プレート12をそれぞれ複数用意しておき、それらを適宜交換してもよい。これにより、太陽電池セル50の裏面の電圧測定ポイントを変更することができる。
また、プローブがパスバー電極の幅方向の中心からずれると、ずれ側のフィンガー電極から送られる電流はバスバー電極を幅方向に比較的短い距離だけ通過してプローブに到達する。一方、その反対側のフィンガー電極から送られる電流はバスバー電極を幅方向に比較的長い距離だけ通過してプローブに到達する。このようにずれ側とその反対側において上記各距離が異なると、それぞれにおいてバスバー電極の抵抗値等による電圧降下に差違が生じる。そのため、プローブバーの位置によってプローブから出力される電圧が変化する。特にバスバー電極の幅が狭いときには、プローブのずれにより、ずれ側とその反対側の上記距離の比率が大きく変化することになるため、プローブのずれが出力電圧に大きく影響する。
これらのような状況の下では、従来の1本の電圧測定プローブを表面電極に接触させる方法では、プローブの接触位置によって大きな電圧測定誤差を生ずることがある。そのため、その測定値は1枚の太陽電池セル全体の電気特性を評価するためのデータとしては適当でない。
これに対し本発明では、複数の電圧測定プローブを表面電極に接触させ、各接点の電位を独立に測定するため、得られた複数の測定値に基づいて1枚の太陽電池セル内の平均的な電位を算出することができる。このような平均的な電位の値は、上記従来の方法による1点の測定値とは異なり大きな誤差が生じにくいため、1枚の太陽電池セル全体の電気特性を評価するためのデータとしてより適当である。
なお、薄膜太陽電池セルでは、結晶系シリコン太陽電池セルとは異なり基板にシリコンウエハを用いないため、大型化が容易であり、1辺を1m以上にすることもできる。本実施例の太陽電池セル測定用試料台40では、そのような大型の太陽電池セルを測定対象としてもよく、もちろん結晶系シリコン太陽電池セルと同程度の比較的小型のものを測定対象としてもよい。また、薄膜太陽電池セルはアモルファスシリコン太陽電池セルに限らず、GaAs等の化合物系太陽電池セル、色素増感太陽電池や有機薄膜太陽電池等の有機系太陽電池セル等であってもよい。
なお、薄膜太陽電池セル70全体の電気特性を評価する際には、このように複数の短冊状セルのうちの両端のセルにプローブバー47を接触させればよく、薄膜太陽電池セル70内の特定の領域の電気特性を評価する際には、その特定領域に対応する短冊状セルにプローブバー47を接触させればよい。
また、プローブバー47の本数は2本に限らず、例えば1本であっても、複数の短冊状セルと同じ数であってもよい。
図6ではプローブバー47には電圧測定プローブ473しか配置されていないが、実施例1と同様に、電流を測定するための電流測定プローブを別途配置してもよい。
11…試料台部
12、42…試料載置プレート
122、181、183、221…電線
13…カバー
14…支柱
15…テーブル
16…貫通孔
17、47…プローブバー
171…金属板
172…表面電圧測定プローブ
173、473…電流測定プローブ
182…プローブバー用コネクタ
19…プローブバー保持部
191…レール
20…裏面電圧測定プローブ
21…プローブ固定部
222…プローブ固定部側コネクタ
23…昇降機構
231…支持部
232…くさび部材
233…ボールねじ
24…ハンドル
30…ターミナル部
31…表面電圧出力端子
32…裏面電圧出力端子
33…表面電圧用コネクタ
34…裏面電圧用コネクタ
45…多ピンコネクタ
50…太陽電池セル
51…フィンガー電極
52…バスバー電極
53…裏面電極
60a、60b、60c、60d…試料台
61…金属プレート
62a、62b…プローブバー
63…電流測定プローブ
64…電圧測定プローブ
65…受光面電流出力端子
66…表面電圧出力端子
67…電圧測定プローブ
68…裏面電流出力端子
69…裏面電圧出力端子
70…薄膜太陽電池セル
71…基板
72…透明電極
73…発電層
74…表層電極
Claims (5)
- a)複数の電圧測定プローブが一列に配置されたプローブバーと、
b)前記プローブバーのプローブ先端に対向するように配置された、測定対象の太陽電池セルが載置される試料載置部と、
c)前記電圧測定プローブのそれぞれに独立に電気的に接続された複数の電圧出力端子が配置されたターミナル部と
を備えることを特徴とする太陽電池セル測定用試料台。 - 前記電圧測定プローブの配置が異なる複数種類のプローブバーを交換可能に保持するプローブバー保持部を備えることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池セル測定用試料台。
- 前記試料載置部が、複数の裏面電圧測定プローブが試料載置面に2次元的に配置されたものであるとともに、
前記ターミナル部が、前記裏面電圧測定プローブのそれぞれに独立に電気的に接続された複数の裏面電圧出力端子を有するものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の太陽電池セル測定用試料台。 - 前記試料載置部が、
a)試料載置面からその裏面まで貫通する複数の貫通孔を有する試料載置プレートと、
b)前記試料載置プレートの裏面に対向するように配置されており、該試料載置プレート側の面における前記貫通孔に対応する位置に各貫通孔を貫く長さの前記裏面電圧測定プローブが固定されたプローブ固定部と
を備えることを特徴とする請求項3に記載の太陽電池セル測定用試料台。 - a)電圧測定プローブを有するプローブバーと、
b)前記プローブバーのプローブ先端に対向するように配置されており、複数の裏面電圧測定プローブが試料載置面に2次元的に配置された試料載置部と、
c)前記裏面電圧測定プローブのそれぞれに独立に電気的に接続された複数の裏面電圧出力端子が配置されたターミナル部と
を備えることを特徴とする太陽電池セル測定用試料台。
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