JPWO2011104881A1 - 太陽電池の改修方法、太陽電池の製造方法、この製造方法により製造された太陽電池、太陽電池の改修装置、太陽電池の製造装置及び検査装置、これらの装置を製造工程に用いた太陽電池 - Google Patents

Abstract

太陽電池の短絡部の除去処理を効率的に行うことができる太陽電池の改修方法、この改修方法を適用した太陽電池の製造方法、この製造方法により製造された太陽電池、太陽電池の改修装置、太陽電池の製造装置及び検査装置、これらの装置を製造工程に用いた太陽電池を提供する。薄膜型太陽電池１００の太陽電池セル１０５の単位長さ当たりの抵抗値をパラメータとして入力し、太陽電池セル１０５に対し点状のプローブピン３０５ａ、３０５ｂを介して逆電圧を印加するプローブ部３０５の太陽電池セル１０５上での移動位置を算出し、この移動位置にプローブ部３０５を移動させ、プローブピン３０５ａ、３０５ｂを太陽電池セル１０５に接触させて逆電圧を印加してリーク電流を検出し、リーク電流が許容リーク電流以下になったとき短絡部除去の処理を終了する。

Description

本発明は、太陽電池の製造工程で生じるピンホールによる短絡部を除去する太陽電池の改修方法、この改修方法を適用した太陽電池の製造方法、この製造方法により製造された太陽電池、太陽電池の改修装置、太陽電池の製造装置及び検査装置、これらの装置を製造工程に用いた太陽電池に関するものである。

最近、地球規模の温暖化防止対策の一環として太陽電池が注目されている。

このような太陽電池のうち薄膜型太陽電池は、例えば、ガラスやプラスチックなどの透明基板上に表面電極（透明）、アモルファスシリコン（薄膜シリコン）、金属からなる裏面電極を順に積層している。このうちのアモルファスシリコンは、基板側からp型−ｉ型−n型の三層構造になっていて、透明基板側から光が照射されると、透明基板、表面電極を通過した光がアモルファスシリコンにあたり、アモルファスシリコンに電気を発生することにより発電するようになっている。この場合、アモルファスシリコンは、p型側がプラス、n型側がマイナスとなり、ダイオード特性を有している。

ところで、このような薄膜型太陽電池は、その製造工程において、表面電極上にアモルファスシリコンを形成する際に、アモルファスシリコン中にピンホールなどの欠陥が発生することがある。すると、その後のアモルファスシリコン上に裏面電極を形成する際に、電極材料がピンホール内に入り込むことがあり、この部分で表面電極と裏面電極間に短絡部（ショート）が発生し、これが原因で、薄膜型太陽電池の変換効率（太陽電池に当てた光量を電気に変換する効率）が低下し、薄膜型太陽電池の性能を著しく劣化させることがある。

従来、薄膜型太陽電池の短絡部を除去する短絡部除去方法として、特許文献１に開示されるように複数の点状接触部を有する印加部材、又は線状や面状の接触部を有する印加部材を短絡部除去対象となる太陽電池セルの電極に接触させ、これらの印加部材を介して太陽電池セルに対して逆電圧を印加することにより短絡部を除去する方法が知られている。

特許３７４０６１８号公報 特許４４１１３３８号公報

しかし、このような特許文献１に開示される短絡部除去方法では、印加部材が点状接触部を有する場合、点状接触部の個数が少ないと、太陽電池セルの電極面上での点状接触部の位置と短絡部の位置との間の距離が大きくなることがあり、印加部材と短絡部の間の電極面での抵抗による電圧降下のため、逆電圧を印加しても短絡部に十分な電流を流すことができず、短絡部の除去ができないことがある。

そこで、逆電圧として、より高い電圧を印加することも考えられるが、このような高い電圧を印加すると、薄膜型太陽電池のダイオードの逆耐電圧を超えてしまい、薄膜型太陽電池を破損してしまう虞が生じる。

また、印加部材の点状接触部の個数を大幅に増やすことで、点状接触部の位置と短絡部の位置との間の距離を小さくできるようにすることも考えられる。しかし、点状接触部の個数が増加すると、メンテナンスの際に点状接触部を交換するのに多大な時間と労力を要するという問題がある。さらに、複数の短絡部が存在する場合には、それらすべての短絡部に同時に十分な電流を流すことが必要となるため、より大電力の電源装置を用いる必要が生じ、コストアップになると共に装置が大型化するという問題も生じる。

また、印加部材が線状又は面状接触部を有する場合、太陽電池セルの電極面に対する線状又は面状接触部の接触面積が大きくなるため、電極表面の広範囲に亘って傷を付けてしまい製品価値を低下させることがある。

一方、最近の薄膜型太陽電池では、製造歩留まりを高めるために、例えば図５（ｂ）に示すように太陽電池セル１００を複数（図示例では３個）に分割するものが一般的になりつつある。太陽電池セルの分割については、例えば、特許文献２に記載されている。しかし、このような分割された太陽電池セルに、上述の複数の点状接触部を有する印加部材を採用すると、分割された各太陽電池セルに対し同じ個数の点状接触部が接触されないことがあり、同一の逆電圧を印加できないことがある。例えば、図５（ｂ）に示すように太陽電池セル１００の分割数が「３」の場合、点状接触部の個数が「６」ならば、各分割セルあたり２個所の接触部が得られるが、点状接触部の個数が「５」の場合は、各分割セルあたり１個所の場合と２個所の場合が混在し、さらに２個所の点状接触部が得られる分割セルも接触点の分布がアンバランスになってしまう。このため、この場合も印加部材の点状接触部の個数を大幅に増加させることが考えられるが、上述したと同様にメンテナンスの際に点状接触部を交換するのに多大な時間と労力を要するという問題を生じる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、太陽電池の短絡部除去処理を効率的に行うことができる太陽電池の改修方法、この改修方法を採用した太陽電池の製造方法、この製造方法により製造された太陽電池、太陽電池の改修装置、太陽電池の製造装置及び検査装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、太陽電池を構成する太陽電池セルに対して１点で接触する点状接触部を有する電圧印加手段より逆電圧を印加する第１のステップと、前記太陽電池セルに対して前記電圧印加手段の移動位置を算出する第２のステップと、前記第２のステップで算出された移動位置に基づいて前記太陽電池セルに対する前記電圧印加手段の位置を設定する第３のステップと、前記逆電圧の印加により前記太陽電池に流れるリーク電流を測定するとともに、前記リーク電流が予め設定されたリーク電流許容値以下になったとき短絡部除去の処理を終了する第４のステップと、を具備したことを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１のステップは、前記太陽電池セルに対して１点で接触する点状接触部を前記太陽電池セルの数と同数又は前記太陽電池セルの数より少ない数有するプローブユニットにより逆電圧を印加し、前記第３のステップは、前記プローブユニットを前記太陽電池セルの長手方向に沿って平行移動させるとともに、前記太陽電池セルに対して上下方向に移動させることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、太陽電池を構成する太陽電池セルの単位長さ当たりの抵抗値をパラメータとして設定する第１のステップと、前記パラメータに基づいて前記太陽電池セルに対して逆電圧を印加する点状接触部を有する電圧印加手段の移動位置を算出する第２のステップと、前記第２のステップで算出された移動位置に基づいて前記太陽電池セルに対する前記電圧印加手段の位置を設定する第３のステップと、前記電圧印加手段の点状接触部より前記太陽電池セルに逆電圧を印加する第４のステップと、前記逆電圧の印加により前記太陽電池に流れるリーク電流を測定するとともに、前記リーク電流が予め設定されたリーク電流許容値以下になったとき短絡部除去の処理を終了する第５のステップとを具備したことを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記第１のステップは、さらに太陽電池セルの分割数をパラメータとして設定し、前記第２のステップは、前記第１のステップで設定されたパラメータに基づいて前記電圧印加手段の移動位置を算出することを特徴としている。

請求項５記載の発明は、請求項３又は４記載の発明において、前記第２のステップは、前記第１のステップで設定されたパラメータに基づいて
（Ｌ／２ＮＤ）＜（１／ｒ）×（（Ｖ／Ａ）−Ｒ）
（但し、Ｎは電圧印加手段の移動個所数であり整数、Ｌは太陽電池セルの長さ、Ｄは太陽電池セルの分割数であり整数、ｒは太陽電池セルの単位長さ当たりの抵抗値、Ｖは太陽電池セルの最大印加電圧、Ａは太陽電池セルのリミット電流値、Ｒは太陽電池セルの並列抵抗値である。）
より、前記電圧印加手段の移動個所数Ｎを算出し、さらに
Ｘ＝Ｌ／２ＤＮ
より前記電圧印加手段の移動距離Ｘを算出することを特徴としている。

請求項６記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一記載の太陽電池の改修方法を製造工程に適用したことを特徴とする太陽電池の製造方法である。

請求項７記載の発明は、請求項５記載の太陽電池の改修方法を製造工程に適用したことを特徴とする太陽電池の製造方法である。

請求項８の発明は、請求項６記載の太陽電池の製造方法により製造されることを特徴とする太陽電池である。

請求項９の発明は、請求項７記載の太陽電池の製造方法により製造されることを特徴とする太陽電池である。

請求項１０記載の発明は、太陽電池を構成する太陽電池セルに逆電圧を印加する、前記太陽電池セルに対して１点で接触する点状接触部を有する電圧印加手段と、前記太陽電池セルに対して前記電圧印加手段の移動位置を算出する移動位置算出手段と、前記移動位置算出手段で算出された移動位置に基づいて前記太陽電池セルに対する前記電圧印加手段の位置を設定する位置設定手段と、前記逆電圧の印加により前記太陽電池に流れるリーク電流を測定するとともに、前記リーク電流が予め設定されたリーク電流許容値以下になったとき短絡部除去の処理を終了するリーク電流判定手段と、を具備したことを特徴としている。

請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の発明において、前記電圧印加手段は複数の点状接触部を有するプローブユニットからなり、該プローブユニットは、前記太陽電池セルに対して１点で接触する点状接触部を前記太陽電池セルの数と同数又は少ない数有し、前記位置設定手段は、前記プローブユニットを前記太陽電池セルの長手方向に沿って平行移動させるとともに、前記太陽電池セルに対して上下方向に移動させる移動機構を有することを特徴としている。

請求項１２記載の発明は、太陽電池を構成する太陽電池セルの単位長さ当たりの抵抗値をパラメータとして設定するパラメータ設定手段と、前記太陽電池セルに逆電圧を印加する点状接触部を有する電圧印加手段と、前記パラメータに基づいて前記太陽電池セルに対して前記電圧印加手段の移動位置を算出する移動位置算出手段と、前記移動位置算出手段で算出された移動位置に基づいて前記太陽電池セルに対する前記電圧印加手段の位置を設定する位置設定手段と、前記逆電圧の印加により前記太陽電池に流れるリーク電流を測定するとともに、前記リーク電流が予め設定されたリーク電流許容値以下になったとき短絡部除去の処理を終了するリーク電流判定手段とを具備したことを特徴としている。

請求項１３記載の発明は、請求項１２記載の発明において、前記パラメータ設定手段は、さらに太陽電池セルの分割数をパラメータとして設定し、前記移動位置算出手段は、前記パラメータ設定手段で設定されたパラメータに基づいて前記電圧印加手段の移動位置を算出することを特徴としている。

請求項１４記載の発明は、請求項１２又は１３記載の発明において、移動位置算出手段は、前記パラメータ設定手段で設定されたパラメータに基づいて
（Ｌ／２ＮＤ）＜（１／ｒ）×（（Ｖ／Ａ）−Ｒ）
（但し、Ｎは電圧印加手段の移動個所数であり整数、Ｌは太陽電池セルの長さ、Ｄはセルの分割数であり整数、ｒは太陽電池セルの単位長さ当たりの抵抗値、Ｖは太陽電池セルの最大印加電圧、Ａは太陽電池セルのリミット電流値、Ｒは太陽電池セルの並列抵抗値である。）
より、前記電圧印加手段の移動個所数Ｎを算出し、さらに
Ｘ＝Ｌ／２ＤＮ
より前記電圧印加手段の移動距離Ｘを算出することを特徴としている。

請求項１５記載の発明は、請求項１２又は１３記載の発明において、前記パラメータ設定手段は、表示手段と入力手段のインターフェースを有し、前記表示手段にパラメータを表示し、このパラメータを入力する機能を有することを特徴としている。

請求項１６記載の発明は、請求項１４記載の発明において、前記パラメータ設定手段は、表示手段と入力手段のインターフェースを有し、前記表示手段にパラメータを表示し、このパラメータを入力する機能を有することを特徴としている。

請求項１７記載の発明は、請求項１０乃至１３、１６のいずれか一記載の太陽電池の改修装置を製造工程に適用したことを特徴とする太陽電池の製造装置である。

請求項１８記載の発明は、請求項１４記載の太陽電池の改修装置を製造工程に適用したことを特徴とする太陽電池の製造装置である。

請求項１９記載の発明は、請求項１５記載の太陽電池の改修装置を製造工程に適用したことを特徴とする太陽電池の製造装置である。

請求項２０記載の発明は、請求項１０乃至１３、１６のいずれか一記載の太陽電池の改修装置を適用したことを特徴とする太陽電池の検査装置である。

請求項２１記載の発明は、請求項１４記載の太陽電池の改修装置を適用したことを特徴とする太陽電池の検査装置である。

請求項２２記載の発明は、請求項１５記載の太陽電池の改修装置を適用したことを特徴とする太陽電池の検査装置である。

請求項２３記載の発明は、請求項１０乃至１３、１６のいずれか一記載の装置を製造工程に適用したことを特徴とする太陽電池である。

請求項２４記載の発明は、請求項１４記載の装置を製造工程に適用したことを特徴とする太陽電池である。

請求項２５記載の発明は、請求項１５記載の装置を製造工程に適用したことを特徴とする太陽電池である。

本発明によれば、太陽電池セルあたり１個の点状接触部により多数の点状接触部を配置したのと同じ効果を得られるので、点状接触部の定期交換を簡単かつ短時間で行うことができ、メンテナンスに要する費用を低減できる。また多数の点状接触部や線状・面状の接触部を用いる場合と比較して、逆電圧印加のための電源装置が小規模のものですむので、コストが低減でき装置も小型化できる。

また、本発明によれば、太陽電池セルに対して太陽電池セルあたり１個の点状接触部を点接触させるので、太陽電池セルとの接触面を最小限にでき、太陽電池セル表面に傷を付けるようなことが少なくなり、高い品質を確保できる。

さらに、本発明によれば、パラメータとして設定される太陽電池セルの単位長さ当たりの抵抗値とセル分割数から電圧印加手段の移動回数を太陽電池ごとに最適なものに設定でき、これによりタクトタイムの短縮が図れ、生産性を向上できる。

図１は、本発明に適用される薄膜型太陽電池の製造工程の一例を示す図。 図２は、薄膜型太陽電池の概略構成及びプローブピンを示す図。 図３は、本発明の一実施の形態の短絡部改修装置の概略構成を示す図。 図４は、一実施の形態に適用されるパラメータの入力例を示す図。 図５は、一実施の形態に適用される太陽電池セルの分割を説明する図。 図６は、一実施の形態に適用されるプローブ部の移動を説明する図。 図７は、一実施の形態の作用を説明するフローチャート。 図８は、一実施の形態の短絡部に印加される階段状の逆電圧を説明する図。 図９は、一実施の形態の短絡部に流れるリーク電流とリーク電流許容値の関係を説明する図。 図１０は、薄膜型太陽電池として最良なＩ−Ｖ特性を示す図。 図１１は、薄膜型太陽電池の改修前後のＩ−Ｖ特性を示す図。

以下、本発明の一実施の形態を図面に従い説明する。

図１は、本発明に適用される薄膜型太陽電池の製造工程の一例を示すものである。

この場合、まず、洗浄されたガラス、プラスチックなどの透明基板１０１上に表面電極(透明電極)１０２を形成し（図１（ａ））、この表面電極１０２をパターンニングする（図１（ｂ））。次に、パターンニングした表面電極１０２上にアモルファスシリコン（薄膜シリコン）１０３を形成し（図１（ｃ））、このアモルファスシリコン１０３をパターンニングする（図１（ｄ））。次に、パターンニングしたアモルファスシリコン１０３上に銀などの金属からなる裏面電極１０４を形成し（図１（ｅ））、この裏面電極１０４をパターンニングする（図１（ｆ））。これにより、図２に示すように太陽電池セル１０５を複数並設した構造の薄膜型太陽電池１００が得られる。この場合、各太陽電池セル１０５は、互いに直列に接続されている。なお、図２に示す薄膜型太陽電池１００は、図１と同一部分には同符号を付している。

その後、検査装置１０６により、薄膜型太陽電池１００の各太陽電池セル１０５について各種の検査を行う。具体的には、各太陽電池セル１０５について図１０に示すような電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）を測定し、この結果、得られたＩ−Ｖ特性を評価することで、太陽電池セル１０５ごとの性能を確認する。この場合、測定対象の太陽電池セル１０５について、所望する性能が確認できない場合は、上述したようにアモルファスシリコン１０３に生じたピンホールによって表面電極１０２と裏面電極１０４間が短絡している可能性が高いと判断する。このような場合、検査装置１０６では、後述する短絡部改修装置を用いて短絡部を除去する。この短絡部改修装置では、太陽電池セル１０５に対して階段状の逆電圧、つまり、上述したアモルファスシリコン１０３のダイオード特性に対して逆方向の階段状の電圧を印加して短絡部にジュール熱を発生させ、この熱で、短絡部を酸化して絶縁物に変化させるか短絡部を焼き切るなどして短絡部を除去し、性能の回復を図るようにしている。このような短絡部除去処理を行った後は、改めてＩ−Ｖ特性を測定し直し、太陽電池セル１０５の性能を確認する。

この場合、短絡部除去処理によって性能回復が図れたか否かの確認は、以下のようにして行う。まず、短絡部除去を実行する前に、薄膜太陽電池１００の複数の太陽電池セル１０５についてＩ−Ｖ特性を測定する。図１１（ａ）は、複数(図示例では４個)の太陽電池セル１０５のＩ−Ｖ特性の測定結果を示すもので、ここでは良好なＩ−Ｖ特性を示す太陽電池セル１０５（ｃ１、ｃ２）に対して劣悪なＩ−Ｖ特性を示す太陽電池セル１０５（ｃ３、ｃ４）が混在している。次に、階段状の逆電圧Ｖａを用いて複数の太陽電池セル１０５に対して短絡部除去を実行する。そして、再度Ｉ−Ｖ特性を測定し、複数の太陽電池セル１０５の中で良好なＩ−Ｖ特性を示す太陽電池セル１０５に対し、他の太陽電池セル１０５のＩ−Ｖ特性が近づいたか否かを確認する。図１１（ｂ）は、短絡部除去を実行した後の複数の太陽電池セル１０５のＩ−Ｖ特性の測定結果を示すもので、ここでは、良好なＩ−Ｖ特性を示す太陽電池セル１０５（ｃ１、ｃ２）に対して他の太陽電池セル１０５（ｃ３、ｃ４）のＩ−Ｖ特性が近づき、短絡部除去処理によって性能回復が図れたことが確認できる。

なお、ここでは、分かり易さのため、Ｉ−Ｖ特性測定、短絡部除去、Ｉ−Ｖ特性測定、という３ステップを用いる例を挙げたが、本発明での短絡部除去は、リーク電流により良否判定を行っているので、Ｉ−Ｖ特性の測定の一方あるいは両方を省略することも可能である。

その後、最終処理部１０７に移行して、組立て配線やラミネートなどの最終処理を行い、薄膜型太陽電池１００を完成する。

図３は、このような製造工程の検査装置１０６において適用される短絡部改修装置の概略構成を示している。

図３において、３０１は演算処理を行う演算処理部で、この演算処理部３０１には、表示・入力部３０２、計測処理部３０３及び搬送制御部３０４が接続されている。表示・入力部３０２は、パラメータ設定手段を有するもので、液晶表示装置などのディスプレイ手段とキーボード、マウス、タッチパネルなどの入力手段のインターフェースを有し、入力手段により、ディスプレイ手段上に、例えば、パラメータとして図４に示すように太陽電池セル１０５の単位長さ当たりの抵抗値４０１と太陽電池セル１０５の分割数４０２を表示させ、これらのパラメータを演算処理部３０１に入力し、また、演算処理部３０１からの各種の表示情報をディスプレイ手段に表示する機能を有している。ここで、単位長さ当たりの抵抗値４０１は、予め太陽電池セル１０５について実測された抵抗値と太陽電池セル１０５の実際の長さとにより求められた数値である。また、分割数４０２は、図５（ａ）に示すように太陽電池セル１０５を複数並設した構造の薄膜型太陽電池１００の分割数を「１」（分割なし）とし、図５（ｂ）に示すように太陽電池セル１０５を、さらに長手方向に多分割、例えば、分割セル１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃで示すように３分割したときの分割数を「３」としている。

計測処理部３０３は、演算処理部３０１の測定指示により逆電圧を生成し、この逆電圧を、電圧印加手段としてのプローブ部３０５を介して薄膜型太陽電池１００の短絡除去処理対象の太陽電池セル１０５に印加し、また、プローブ部３０５を介して太陽電池セル１０５に流れる電流（リーク電流）を取り込み演算処理部３０１に出力する。この場合、逆電圧は、予め設定される電圧印加時間と電圧ステップ値により階段状をした電圧として生成される。逆電圧についての詳細は後述する。

プローブ部３０５は、図２に示すように点状接触部として１つの太陽電池セル１０５あたり１本のプローブピン３０５ａ、３０５ｂを有し、これらプローブピン３０５ａ、３０５ｂの先端を薄膜型太陽電池１００の隣接する２つの太陽電池セル１０５（これらの太陽電池セル１０５は直列に接続されている。）の裏面電極１０４面に各別に点接触可能にしている。より具体的には、プローブ部３０５は、図６に示すように１つの太陽電池セル１０５あたり１本のプローブピン３０５ａ、３０５ｂ…（図示例では１１本）を有したプローブユニットからなっており、これらのプローブピン３０５ａ、３０５ｂ…を、各々対応する太陽電池セル１０５に対して同時に点接触可能にしている。

搬送制御部３０４は、位置設定手段を有するもので、演算処理部３０１の制御情報に基づいて太陽電池セル１０５に対するプローブ部３０５の位置を設定可能にしている。この場合、搬送制御部３０４は、図６に示すように演算処理部３０１の制御情報に基づいてプローブ部３０５を太陽電池セル１０５の長手方向ａに沿って平行移動させるとともに、下上方向ｂに移動させ、プローブピン３０５ａ、３０５ｂの先端を太陽電池セル１０５の裏面電極１０４面に対して接触又は離間させる。また、搬送制御部３０４は、演算処理部３０１の制御情報に基づいて薄膜型太陽電池１００を検査装置１０６に搬入して定められた位置まで移動し、短絡部除去の処理や性能の確認が終了したのち、薄膜型太陽電池１００を検査装置１０６から搬出するようにもしている。

演算処理部３０１は、プローブ部３０５の移動位置を算出する移動位置算出手段、リーク電流許容値算出手段及びリーク電流判定手段などを有している。移動位置算出手段は、表示・入力部３０２で設定されるパラメータに基づいて、下記の（１）（２）式によりプローブ部３０５の太陽電池セル１０５に対する移動個所数と移動距離を算出する。つまり、
（Ｌ／２ＮＤ）＜（１／ｒ）×（（Ｖ／Ａ）−Ｒ）…（１）
（但し、Ｎはプローブ部３０５の移動個所数であり整数、Ｌは太陽電池セルの長さ、Ｄは太陽電池セルの分割数であり整数、ｒは太陽電池セルの単位長さ当たりの抵抗値、Ｖは太陽電池セルの最大印加電圧、Ａは太陽電池セルのリミット電流値、Ｒは太陽電池セルの並列抵抗値である。）
より、図６に示す太陽電池セル１０５の長手方向ａに対するプローブ部３０５の移動個所数を算出し、
Ｘ＝Ｌ／２ＤＮ…（２）
より太陽電池セル１０５の長手方向ａに対する移動距離を算出する。

なお、ここでの最大印加電圧Ｖ、リミット電流値Ａ、並列抵抗値Ｒは、薄膜型太陽電池１００の仕様ごとに設定されるものである。このうちの並列抵抗値３０２ｃは、薄膜型太陽電池１００のｐｎ接合周辺における漏れ電流などにより決定されるものである。

また、リーク電流許容値算出手段及びリーク電流判定手段は、プローブ部３０５で生成される逆電圧と並列抵抗Ｒを用いてリーク電流許容値を算出するとともに、プローブ部３０５を介して取り込まれるリーク電流とリーク電流許容値とを比較し、リーク電流がリーク電流許容値以下になったことを判定すると、短絡部除去の処理を終了する。

次に、このように構成された短絡部改修装置の作用を図７に従い説明する。

まず、ステップ７００で、太陽電池セル１０５の単位長さ当たりの抵抗値４０１と太陽電池セル１０５の分割数４０２を設定する。この場合、表示・入力部３０２の入力手段の操作によりディスプレイ手段に単位長さ当たりの抵抗値４０１と太陽電池セル１０５の分割数４０２のパラメータを表示させ（図４参照）、これらパラメータを演算処理部３０１に入力する。ここで、単位長さ当たりの抵抗値４０１は、予め太陽電池セル１０５について実測された抵抗値と太陽電池セル１０５の実際の長さとにより求められた数値である。また、分割数４０２は、例えば、図２に示すように太陽電池セル１０５の分割なしの場合は、分割数「１」とし、図５に示すように太陽電池セル１０５が、分割セル１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃで示すように３分割されているときは分割数を「３」とする。

次に、ステップ７０１で、プローブ部３０５の移動位置を算出する。この場合、演算処理部３０１により表示・入力部３０２で設定されるパラメータに基づいて、上述した（１）（２）式によりプローブ部３０５の太陽電池セル１０５に対する移動個所数と移動距離を算出する。

具体的には、まず（１）式において、仮に、太陽電池セルの長さＬ＝１４０ｃｍ、太陽電池セルの最大印加電圧Ｖ＝１０Ｖ、太陽電池セルのリミット電流値Ａ＝１Ａ及び太陽電池セルの並列抵抗値Ｒ＝１００ｍΩとすると、単位長さ当たりの抵抗値ｒ＝１、分割数Ｄ＝１の場合、（１）式より７．０７＜Ｎとなって、移動個所数Ｎ＝８が得られる。次に、（２）式より移動個所数Ｎ＝８により移動距離Ｘは、Ｘ＝８．７５ｃｍとして得られる。また、分割数Ｄ＝３の場合は、（１）式より２．３６＜Ｎとなって、移動個所数Ｎ＝３が得られ、（２）式より移動個所数Ｎ＝３により移動距離Ｘは、Ｘ＝７．７８ｃｍとして得られる。

次に、ステップ７０２で、逆電圧Ｖａを初期化し、この後、ステップ７０３に進み、搬送制御部３０４によりプローブ部３０５をステップ７０２で算出された移動距離Ｘだけ太陽電池セル１０５の長手方向ａに沿って平行移動させる。そして、ステップ７０４で、プローブ部３０５を下方向に移動させ、プローブピン３０５ａ、３０５ｂ先端を太陽電池セル１０５に接触させる。

次に、ステップ７０５に進み、太陽電池セル１０５へ印加される逆電圧Ｖａの最大値Ｖａｍ（図８参照）を超えたかが判断される。ここでは、まだ逆電圧Ｖａは印加されておらず、Ｎｏと判断され、ステップ７０６に進む。

ステップ７０６では、太陽電池セル１０５に対して逆電圧Ｖａを印加する。この場合、逆電圧Ｖａは、図８に示すように電圧印加時間Δｔごとに電圧ステップ値ΔＶａずつ上昇する階段状をしている。これら電圧印加時間Δｔ及び電圧ステップ値ΔＶａは、薄膜型太陽電池１００の種類や特性に対して最適な組合せを予め実験などの手法を用いて見つけ出したものが用いられる。

この場合の逆電圧Ｖａは、最初、図８に示す電圧ステップ値ΔＶａ（図示ａで示す部分）分が電圧印加時間Δｔだけ印加される。

次に、ステップ７０７で、太陽発電セル１０５の短絡部に流れるリーク電流Ｉａを測定する。リーク電流Ｉａは、プローブ部３０５を介して取り込まれる。そして、ステップ７０８で、プローブ部３０５を介して検出されたリーク電流Ｉａがリーク電流許容値Ｉｏ以下かが判断される。

この場合、リーク電流許容値Ｉｏは、上述した並列抵抗値Ｒと薄膜型太陽電池１００に逆電圧Ｖａに基づいて算出され設定される。ここでのリーク電流許容値Ｉｏは、電圧ステップ値ΔＶａずつ上昇する逆電圧Ｖａごとに計算され、図９に示すように階段状のリーク電流許容値Ｉｏ１、Ｉｏ２、…、Ｉｏｎとして設定される。これらのリーク電流許容値Ｉｏ１、Ｉｏ２、…、Ｉｏｎは、実際に並列抵抗値Ｒと逆電圧Ｖａにより計算される電流値より僅かに大きな値に設定される。

そして、プローブ部３０５を介して最初に検出されたリーク電流Ｉａ１が、階段状のリーク電流許容値Ｉｏの最初のリーク電流許容値Ｉｏ１以下かが判断される。ここで、図９に示すように、リーク電流Ｉａ１がリーク電流許容値Ｉｏ１より大きく、Ｎｏであれば、ステップ７０９に進む。

ステップ７０９では、電圧ステップ値ΔＶａを１ステップ分上昇して、ステップ７０５に戻り、ここで、太陽電池セル１０５へ印加される逆電圧Ｖａが最大値Ｖａｍを超えておらずＮｏと判断されると、ステップ７０６に進み、次の逆電圧Ｖａ（図６のｂで示す部分）を電圧印加時間Δｔだけ印加する。そして、このとき検出されるリーク電流Ｉａ２を階段状リーク電流許容値Ｉｏの次のリーク電流許容値Ｉｏ２と比較する（ステップ７０７、７０８）。

以下、同様にして電圧印加時間Δｔごとに逆電圧Ｖａを電圧ステップ値ΔＶａづつ上昇させながら電圧印加時間Δｔだけ太陽発電セル１０５に印加するような動作を繰り返す。

その後、逆電圧Ｖａにより太陽発電セル１０５の短絡部に流れるリーク電流により発生するジュール熱によって短絡部が酸化して絶縁物に変化するか短絡部が焼き切られると、つまり、短絡部が除去されリーク電流Ｉａが急激に減少すると、つまり、図９に示すようにリーク電流Ｉａｎがリーク電流許容値Ｉｏｎ以下に低下すると、ステップ７０８でＹｅｓと判断され、ステップ７１０に進む。ステップ７１０では、プローブ部３０５を上方向に移動させ、プローブピン３０５ａ、３０５ｂ先端を太陽電池セル１０５から離間させる。そして、短絡部除去処理に関するデータを不図示の記憶部に記憶するとともに、太陽発電セル１０５の短絡部が除去されたことを表示・入力部３０２のディスプレイ手段に表示して処理を終了する。

一方、ステップ７０６からステップ７０９で逆電圧Ｖａを電圧印加時間Δｔごとに電圧ステップ値ΔＶａづつ上昇させながら太陽発電セル１０５に印加する動作を繰り返しても、リーク電流Ｉａがリーク電流許容値Ｉｏ以下にならない場合、つまり、太陽発電セル１０５の短絡部が除去できない場合は、ステップ７０５において、太陽電池セル１０５へ印加される逆電圧Ｖａが最大値Ｖａｍを超えたことが判断されるのを待って、ステップ７１１に進む。ステップ７１１では、一旦プローブ部３０５を上方向に移動させ、プローブピン３０５ａ、３０５ｂ先端を太陽電池セル１０５から離間させる。

そして、ステップ７１２で、太陽電池セル１０５上の全ての移動位置での短絡部除去処理が終了したかが判断される。ここで、太陽電池セル１０５上でのプローブ部３０５の移動位置が残っていて、Ｎｏと判断されると、ステップ７０２に戻って、逆電圧Ｖａを初期化したのち、ステップ７０３に進み、搬送制御部３０４によりプローブ部３０５をステップ７０２で算出された移動距離Ｘだけ太陽電池セル１０５の長手方向ａに沿ってさらに平行移動させる。

次に、ステップ７０４で、プローブ部３０５を下方向に移動させ、プローブピン３０５ａ、３０５ｂ先端を太陽電池セル１０５面に接触させ、以下、上述したと同様な動作が繰り返し実行する。一方、ステップ７１１で、Ｙｅｓと判断された場合は、太陽電池セル１０５上でのプローブ部３０５の移動位置が残っておらず、全てのプローブ部３０５の移動位置において短絡部除去処理ができなかったこととして、その旨のデータを不図示の記憶部に記憶するとともに、太陽発電セル１０５の短絡部除去が不調に終わったことを表示・入力部３０２のディスプレイ手段に表示して処理を終了する。

このように本発明では、薄膜型太陽電池１００の太陽電池セル１０５の単位長さ当たりの抵抗値をパラメータとして入力し、１つの太陽電池セル１０５あたり１本のプローブピン３０５ａ、３０５ｂを介して逆電圧を印加するプローブ部３０５の太陽電池セル１０５上での移動位置を算出し、この算出された移動位置にプローブ部３０５を移動させるとともに、プローブピン３０５ａ、３０５ｂを太陽電池セル１０５に接触させ、プローブピン３０５ａ、３０５ｂを介して逆電圧を印加してリーク電流を検出し、リーク電流が許容リーク電流以下になったとき短絡部除去のための処理を終了するようにした。これにより、点状接触部は、太陽電池セル１０５ごとに１本のプローブピン３０５ａ、３０５ｂのみで、従来の印加部材の点状接触部の個数を多数配置したものと同じ効果を得ることができるので、点状接触部の数を大幅に少なくでき、その分、これら点状接触部の定期交換を簡単かつ短時間で行うことができ、これによって生産ラインの停止による生産性の低下を避けることができ、さらにメンテナンスに要する費用を低減することもできる。さらに、多数の点状接触部や線状・面状の接触部を用いる場合と比較して、逆電圧印加のための電源装置が小規模のものですむので、コストが低減でき、装置の小型化を図ることができる。

また、太陽電池セル１０５に対して点状のプローブピン３０５ａ、３０５ｂを点接触させているので、プローブピン３０５ａ、３０５ｂと太陽電池セル１０５との接触面を小さくすることができ、太陽電池の製造過程で太陽電池セル１０５の電極表面に傷を付けるようなことも少なくなり、太陽電池の高い品質を確保できる。

さらに、予めパラメータとして設定された太陽電池セル１０５の単位長さ当たりの抵抗値４０１とセル分割数から、太陽電池セル１０５に最適なプローブ部３０５の移動位置、つまり移動個所数と移動距離が求められ、プローブ部３０５の移動が制御されるので、プローブ部３０５の移動回数を太陽電池ごとに最適なものに設定できる。これによりタクトタイムの短縮が図れ、生産性を向上させることができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。上述した実施の形態では、薄膜型太陽電池について述べたが、ハイブリッド型太陽電池や多接合型太陽電池などの他の太陽電池にも適用できる。

さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。

１００…薄膜型太陽電池、１０１…透明基板、１０２…表面電極
１０３…アモルファスシリコン、１０４…裏面電極
１０５…太陽電池セル、１０６…検査装置、１０７…最終処理部
３０１…演算処理部、３０２…表示・入力部
３０２ａ…電圧印加時間、３０２ｂ…電圧ステップ値
３０２ｃ…並列抵抗値、３０３…計測処理部
３０４…搬送制御部、３０５…プローブ部
３０５ａ．３０５ｂ…プローブピン

Claims (25)

1. 太陽電池を構成する太陽電池セルに対して１点で接触する点状接触部を有する電圧印加手段より逆電圧を印加する第１のステップと、
   前記太陽電池セルに対して前記電圧印加手段の移動位置を算出する第２のステップと、
   前記第２のステップで算出された移動位置に基づいて前記太陽電池セルに対する前記電圧印加手段の位置を設定する第３のステップと、
   前記逆電圧の印加により前記太陽電池に流れるリーク電流を測定するとともに、前記リーク電流が予め設定されたリーク電流許容値以下になったとき短絡部除去の処理を終了する第４のステップと、
   を具備したことを特徴とする太陽電池の改修方法。
2. 前記第１のステップは、前記太陽電池セルに対して１点で接触する点状接触部を前記太陽電池セルの数と同数又は前記太陽電池セルの数より少ない数有するプローブユニットにより逆電圧を印加し、
   前記第３のステップは、前記プローブユニットを前記太陽電池セルの長手方向に沿って平行移動させるとともに、前記太陽電池セルに対して上下方向に移動させることを特徴とする請求項１記載の太陽電池の改修方法。
3. 太陽電池を構成する太陽電池セルの単位長さ当たりの抵抗値をパラメータとして設定する第１のステップと、
   前記パラメータに基づいて前記太陽電池セルに対して逆電圧を印加する点状接触部を有する電圧印加手段の移動位置を算出する第２のステップと、
   前記第２のステップで算出された移動位置に基づいて前記太陽電池セルに対する前記電圧印加手段の位置を設定する第３のステップと、
   前記電圧印加手段の点状接触部より前記太陽電池セルに逆電圧を印加する第４のステップと、
   前記逆電圧の印加により前記太陽電池に流れるリーク電流を測定するとともに、前記リーク電流が予め設定されたリーク電流許容値以下になったとき短絡部除去の処理を終了する第５のステップと
   を具備したことを特徴とする太陽電池の改修方法。
4. 前記第１のステップは、さらに太陽電池セルの分割数をパラメータとして設定し、
   前記第２のステップは、前記第１のステップで設定されたパラメータに基づいて前記電圧印加手段の移動位置を算出することを特徴とする請求項３記載の太陽電池の改修方法。
5. 前記第２のステップは、前記第１のステップで設定されたパラメータに基づいて
   （Ｌ／２ＮＤ）＜（１／ｒ）×（（Ｖ／Ａ）−Ｒ）
   （但し、Ｎは電圧印加手段の移動個所数であり整数、Ｌは太陽電池セルの長さ、Ｄは太陽電池セルの分割数であり整数、ｒは太陽電池セルの単位長さ当たりの抵抗値、Ｖは太陽電池セルの最大印加電圧、Ａは太陽電池セルのリミット電流値、Ｒは太陽電池セルの並列抵抗値である。）
   より、前記電圧印加手段の移動個所数Ｎを算出し、さらに
   Ｘ＝Ｌ／２ＤＮ
   より前記電圧印加手段の移動距離Ｘを算出することを特徴とする請求項３又は４記載の太陽電池の改修方法。
6. 請求項１乃至４のいずれか一記載の太陽電池の改修方法を製造工程に適用したことを特徴とする太陽電池の製造方法。
7. 請求項５記載の太陽電池の改修方法を製造工程に適用したことを特徴とする太陽電池の製造方法。
8. 請求項６記載の太陽電池の製造方法により製造されることを特徴とする太陽電池。
9. 請求項７記載の太陽電池の製造方法により製造されることを特徴とする太陽電池。
10. 太陽電池を構成する太陽電池セルに逆電圧を印加する、前記太陽電池セルに対して１点で接触する点状接触部を有する電圧印加手段と、
    前記太陽電池セルに対して前記電圧印加手段の移動位置を算出する移動位置算出手段と、
    前記移動位置算出手段で算出された移動位置に基づいて前記太陽電池セルに対する前記電圧印加手段の位置を設定する位置設定手段と、
    前記逆電圧の印加により前記太陽電池に流れるリーク電流を測定するとともに、前記リーク電流が予め設定されたリーク電流許容値以下になったとき短絡部除去の処理を終了するリーク電流判定手段と、
    を具備したことを特徴とする太陽電池の改修装置。
11. 前記電圧印加手段は複数の点状接触部を有するプローブユニットからなり、該プローブユニットは、前記太陽電池セルに対して１点で接触する点状接触部を前記太陽電池セルの数と同数又は少ない数有し、
    前記位置設定手段は、前記プローブユニットを前記太陽電池セルの長手方向に沿って平行移動させるとともに、前記太陽電池セルに対して上下方向に移動させる移動機構を有することを特徴とする請求項１０記載の太陽電池の改修装置。
12. 太陽電池を構成する太陽電池セルの単位長さ当たりの抵抗値をパラメータとして設定するパラメータ設定手段と、
    前記太陽電池セルに逆電圧を印加する点状接触部を有する電圧印加手段と、
    前記パラメータに基づいて前記太陽電池セルに対して前記電圧印加手段の移動位置を算出する移動位置算出手段と、
    前記移動位置算出手段で算出された移動位置に基づいて前記太陽電池セルに対する前記電圧印加手段の位置を設定する位置設定手段と、
    前記逆電圧の印加により前記太陽電池に流れるリーク電流を測定するとともに、前記リーク電流が予め設定されたリーク電流許容値以下になったとき短絡部除去の処理を終了するリーク電流判定手段と、
    を具備したことを特徴とする太陽電池の改修装置。
13. 前記パラメータ設定手段は、さらに太陽電池セルの分割数をパラメータとして設定し、
    前記移動位置算出手段は、前記パラメータ設定手段で設定されたパラメータに基づいて前記電圧印加手段の移動位置を算出することを特徴とする請求項１２記載の太陽電池の改修装置。
14. 移動位置算出手段は、前記パラメータ設定手段で設定されたパラメータに基づいて
    （Ｌ／２ＮＤ）＜（１／ｒ）×（（Ｖ／Ａ）−Ｒ）
    （但し、Ｎは電圧印加手段の移動個所数であり整数、Ｌは太陽電池セルの長さ、Ｄはセルの分割数であり整数、ｒは太陽電池セルの単位長さ当たりの抵抗値、Ｖは太陽電池セルの最大印加電圧、Ａは太陽電池セルのリミット電流値、Ｒは太陽電池セルの並列抵抗値である。）
    より、前記電圧印加手段の移動個所数Ｎを算出し、さらに
    Ｘ＝Ｌ／２ＤＮ
    より前記電圧印加手段の移動距離Ｘを算出することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の太陽電池の改修装置。
15. 前記パラメータ設定手段は、表示手段と入力手段のインターフェースを有し、前記表示手段にパラメータを表示し、このパラメータを入力する機能を有することを特徴とする請求項１２又は１３記載の太陽電池の改修装置。
16. 前記パラメータ設定手段は、表示手段と入力手段のインターフェースを有し、前記表示手段にパラメータを表示し、このパラメータを入力する機能を有することを特徴とする請求項１４記載の太陽電池の改修装置。
17. 請求項１０乃至１３、１６のいずれか一記載の太陽電池の改修装置を製造工程に適用したことを特徴とする太陽電池の製造装置。
18. 請求項１４記載の太陽電池の改修装置を製造工程に適用したことを特徴とする太陽電池の製造装置。
19. 請求項１５記載の太陽電池の改修装置を製造工程に適用したことを特徴とする太陽電池の製造装置。
20. 請求項１０乃至１３、１６のいずれか一記載の太陽電池の改修装置を適用したことを特徴とする太陽電池の検査装置。
21. 請求項１４記載の太陽電池の改修装置を適用したことを特徴とする太陽電池の検査装置。
22. 請求項１５記載の太陽電池の改修装置を適用したことを特徴とする太陽電池の検査装置。
23. 請求項１０乃至１３、１６のいずれか一記載の装置を製造工程に適用したことを特徴とする太陽電池。
24. 請求項１４記載の装置を製造工程に適用したことを特徴とする太陽電池。
25. 請求項１５記載の装置を製造工程に適用したことを特徴とする太陽電池。

Images