KR101055790B1 - 태양전지 교류 전계발광 화상검사 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양전지의 전계발광 화상을 검사하여 태양전지 내부의 결함을 판정하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양전지 셀 또는 모듈 양단에 소정의 주기를 갖는 교류 전력을 인가하고 태양전지에서 발생되는 전계발광 화상을 카메라로 검출하여 태양전지 내부의 결함 정보를 추출하고 품질을 판정하는 것을 특징으로 하는 태양전지 교류 전계발광 화상 방법 및 검사 장치에 관한 것이다.
본 발명은 태양전지의 내부결함을 판정하기 위한 전계발광 화상검사를 실현함에 있어서, 태양전지 셀 및 모듈의 미세균열, 접촉저항 및 내부저항, 열점 등 다양한 태양전지 내부결함 정보를 동시에 추출하고, 측정 시료의 가열 손상을 방지하여, 보다 안전하고 신속하며 정밀하게 검사할 수 있는 태양전지 교류 전계발광 화상검사 방법 및 장치를 제공하고자 하는 것이다.
태양전지, 내부결함, 전계발광, 교류, 화상검사
Description
본 발명은 태양전지의 전계발광 화상을 검사하여 태양전지 내부의 결함을 판정하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양전지 셀 또는 모듈 양단에 소정의 주기를 갖는 교류 전력을 인가하고 태양전지에서 발생되는 전계발광 화상을 카메라로 검출하여 태양전지 내부의 결함 정보를 추출하고 품질을 판정하는 것을 특징으로 하는 태양전지 교류 전계발광 화상 방법 및 검사 장치에 관한 것이다.
일반적으로 태양전지는 옥외 설치되어 자연광 또는 집광된 태양광 아래에서 장기간 동안 지속적으로 사용되므로, 태양전지의 성능과 수명의 보장은 최종 사용자나 제조원 모두에게 중요하다. 태양전지 성능 검사 방법은 국제 표준 규격에 의하여 출력특성의 검사와 환경 신뢰성 및 내구성 검사로 이루어지는데, 출력특성의 검사는 제품 제조 공정에서 전수검사로 실시되어 품질관리에 활용되고 있는 반면, 각종 신뢰성 검사는 파괴성 검사에 해당하여 전수검사를 수행할 수 없다.
태양전지의 내부에 위치하거나 크기가 미세하여 눈으로 잘 관찰되지 않는 제품 결함이 존재하는 경우 장시간 사용 시 진행성 불량으로 발전하여 태양전지의 성능을 약화시키고 수명을 단축시키는 요소가 될 수 있으므로 제품 출하시 이를 검사할 필요가 있다. 이러한 진행성 불량 결함은 제품 제조 공정 중에 발생될 수도 있으므로 결함의 발생이 예상되는 제조 공정에서도 미리 검사하여 처리할 필요가 있다.
태양전지의 내부결함은 구성하는 소재의 특성과 소자의 구조 및 제조 공법에 따라 다양한 형태로 존재할 수 있다. 실리콘(Si) 및 갈륨아세나이드(GaAs) 등 결정형 반도체 태양전지는 구조적으로 내구성이 약한 반도체 소재의 기판을 사용하므로 기계적 충격이나 열적 팽창 수축 등에 의하여 기판이 갈라지거나 깨지기 쉽다. 기판 내에 미세 균열(micro-crack)이 존재하는 경우 진행성 불량으로 발전될 가능성이 매우 높다.
또한 결정형 반도체 태양전지의 전극을 형성하는 과정에서 금속 페이스트가 충분한 전기적 접촉을 형상하지 못하는 경우 부분적으로 접촉저항이 커져 성능의 저하를 나타낼 수 있다.
또한 결정형 반도체 태양전지의 전극을 형성하는 과정에서 금속 물질이 기판 내부에 침투하는 경우 분류저항(shunt resistance)으로 작용하여 전류분포의 불균형에 의해 전체 출력 성능을 저하시키거나, 열점(hot spot) 결함으로 작용하여 태양전지 사용 시에 부분적으로 역전압이 인가되는 경우 전류가 누설되고 고열이 발생하여 소자가 손상될 수도 있다.
내구성이 우수한 유리 기판 또는 유연성 기판을 사용하는 박막형 태양전지의 경우에도 적층 및 전극 패턴 형성 과정에서 패턴의 불일치, 식각 이물질 등에 의해 전기적 단락, 접촉저항 및 분류저항 등 진행성 결함이 형성될 수 있다.
태양전지의 내부결함을 검사한 방법으로서 종래에는 초음파 열화상, X선 투과, 적외선 열화상, 적외선 분광법, 광유도 전류 측정 등 다양한 방법이 시도되었으나, 자극점이나 검출기를 스캔하는 방법은 검사에 소요되는 시간이 길고, 산업용 적외선 또는 열화상 카메라를 사용하는 경우 해상도가 낮고 고가의 비용이 필요하여 고속 측정과 대면적 검사가 요구되는 태양전지 전수검사 방법으로는 적합하지 않다.
태양전지의 내부결함을 화상으로 검사하는 방법으로서 태양전지의 양단에 직류 전원을 인가하여 발생되는 전계발광 화상을 카메라로 측정하는 방법이 최근 제시되고 있다. 반도체 접합 구조에 의하여 다이오드 특성을 갖는 소자에 소정의 전원을 인가하는 경우 소재의 특성 및 소자의 구조에 따라 전자-정공 재결합에 의하여 전계발광 현상을 나타낼 수 있는 것은 일반적으로 잘 알려져 있는데, 이를 태양전지에 적용하여 발생되는 전계발광 화상으로부터 내부의 결함을 검출하고자 하는 것이다.
실리콘계 태양전지의 경우 발생되는 전계발광 스펙트럼은 950～1300 nm의 근적외선(near infrared) 영역에 해당되며, 적외선 화상 카메라 또는 근적외선 감도가 우수한 보급형 CCD 카메라를 사용하여 측정할 수 있다. 실리콘계 태양전지는 인다이렉트(indirect) 밴드갭 구조를 가지므로 전계발광 효율이 낮아 화상 검출시 충 분한 노출 시간이 필요하다.
태양전지에 순방향의 직류 전원를 인가하였을 때 태양전지 표면에서 발생되는 전계발광의 세기는 해당 부분에 대한 전류분포에 비례하는 것으로 알려져 있으며(문헌 1 참조) 태양전지 내부의 구조적인 결함, 내부 저항, 이물질 등에 의해 불균형한 전류 분포가 형성되면 전계발광 세기의 상대적인 공간 분포가 화상으로 검출될 수 있다. (문헌 2 참조).
태양전지에 역방향의 직류 전원을 인가하였을 때에는 전계발광 화상으로부터 다이오드 구조에서의 항복(breakdown) 현상과 관련된 내부 결함이 관찰되는데 이는 전류의 누설 및 열점으로 작용되는 것으로 알려져 있다. (문헌 3 참조).
문헌 4의 국제특허 WO2007/129585Al는 실리콘계 태양전지의 전계발광 화상을 카메라로 측정하는 방법을 제시하고 있는데, 태양전지의 광변환 동작시의 구동전류 크기의 직류를 순방향으로 인가하여 발생하는 전계발광 화상을 검출하여 소수전하확산길이(minority carrier diffusion length)의 2차원 분포를 얻어 태양전지의 불량을 판정하는 것을 특징으로 하고 있다.
문헌 5의 국제특허 WO2008/095467Al는 인다이렉트 밴드갭 구조를 갖는 반도체 소재의 p-n 접합형 태양전지의 밴드내전이(intraband transition) 특성의 전계발광 화상을 검출하여 기계적인 결함을 검사하는 방법을 제시하고 있는데, 전계발광 파장역역에 대하여 선택적으로 광학 필터를 적용하여 층별 전계발광 화상을 비교할 수 있는 것을 특징으로 하고 있다. 이 경우에도 전계발광 구동을 위하여 순방향의 직류 바이어스를 인가하는 방식을 적용하고 있다.
암실 환경에서 태양전지에 순방향의 직류전원을 인가하면 다이오드 특성에 의하여 인가된 전압의 크기에 따라 비선형적인 전류가 흐르게 되는데 측정 시료에 따라 에너지 변환효율에 차이가 있거나 기계적인 결함 등이 존재하는 경우 전류의 크기가 시료에 따라 다를 수 있다. 또한 역방향의 고압전원을 인가하면 다이오드의 항복 특성에 의해 과전류가 흐르게 되고 이는 측정 시료의 열적 파괴를 가져온다. 따라서 태양전지 시료에 전류가 흐르면 주울(Joule) 열이 발생하여 온도가 상승되므로 전계발광 화상 검사시 시료에 따라 측정 온도의 편차가 발생하게 되거나 온도 과열시 시료의 특성이 파손될 수 있는 문제점이 있다.
전계발광 화상검사를 태양전지 제품 검사에 사용하는 경우 검출 카메라의 노출 시간이 충분히 제공되어야 하는 반면 검사 속도를 높이기 위하여 노출 시간을 제한하여야 할 필요가 있다. 순방향 전계발광 화상과 역방향 전계발광 화상이 제공하는 결함의 정보는 서로 다르므로 전체 결함 정보를 취득하기 위하여 직류 방식으로 전원을 인가하는 경우 순방향 및 역방향으로 최소 2회의 화상 촬영이 요구되므로 검사 속도가 반감되는 단점이 있다.
종래기술의 문헌정보
[문헌 1] Takashi Fuyuki et. al., Appl. Phys. Lett., 86, 262108 (2005)
[문헌 2] T. Trupke et. al., Proceeding of 22nd European Photovoltaic Solar Energy Conference, Milano, Italy, p22-31 (2007)
[문헌 3] Otwin Breitenstei et. al., Prog. Photovolt. Res. Appl., 16, 325 (2008)
[문헌 4] WO 2007/129585 Al, 2007.11.15
[문헌 5] WO 2008/095467 Al, 2008.09.14
본 발명은 태양전지의 내부결함을 판정하기 위한 전계발광 화상검사를 실현함에 있어서, 태양전지 셀 및 모듈의 미세균열, 접촉저항 및 내부저항, 열점 등 다양한 태양전지 내부결함 정보를 동시에 추출하고, 측정 시료의 가열을 방지하여, 보다 안전하고 신속하며 정밀하게 검사할 수 있는 태양전지 전계발광 화상검사 방법 및 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명은 태양전지의 내부결함을 판정하기 위한 전계발광 화상검사를 실현함에 있어서, 태양전지 셀 또는 모듈 양단에 소정의 주기를 갖는 교류 전력를 인가하여 짧은 시간 동안 반복되는 순방향 및 역방향으로의 진폭 변조(modulation)에 의한 교류 전계발광을 구동함으로써, 피측정 태양전지의 가열을 방지하고 각 순방향 및 역방향 전계발광 화상검사에서 검출되는 내부결함을 동시에 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 교류 전계발광 화상 검사 방법은 태양전지 셀 및 모듈의 전계발광 화상을 단 1회 촬영함으로써 각 순방향 및 역방향 전계발광 화상이 제공하는 기계 적 균열, 접촉저항 및 미세균열, 열점 등 다양한 태양전지 내부결함 정보를 동시에 추출할 수 있을 뿐 아니라, 측정 시료의 가열 및 손상을 방지하여, 보다 안전하고 신속하며 정밀하게 검사할 수 있는 태양전지 전계발광 화상검사 방법 및 장치를 제공하는 효과가 있다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 태양전지 교류 전계발광 화상검사 방법의 구성도로서, 피측정 태양전지(1)의 전극 양단에 전기적으로 접속되어 소정의 주기를 갖는 교류 전압 또는 전류를 인가할 수 있는 전원공급수단(2)과, 상기 피측정 태양전지(1)로부터 발생되는 전계발광 화상을 카메라를 사용하여 검출하는 화상검출수단(3)과, 검출된 전계발광 화상으로부터 태양전지의 내부결함 정보를 추출하는 화상처리수단(4)으로 구성되어, 상기 전원공급수단(2)으로 피측정 태양전지(1)에 교류 전압 또는 전류를 인가하였을 때 피측정 태양전지(1)에서 발생하는 전계발광 화상을 상기 화상검출수단(3)으로 검출하고 상기 화상처리수단(4)으로 태양전지 내부결함 정보를 추출 판정함으로써 태양전지 전계발광 화상검사 기능을 구현한다.
상기 피측정 태양전지(1)는 태양전지 셀 또는 모듈로서, 이를 구성하는 주 소재가 가시광선 또는 근적외선 영역에서 전계발광 특성을 나타내는 단결정, 다결정, 미세결정, 나노결정 또는 비정질 실리콘계 반도체, 갈륨아세나이드(GaAs) 등 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체, Cd-Te 등 카드뮴계 화합물 반도체, Cu-In-Ga-S 등 Cu-In계 화합물 반도체 및 TiO2 등 산화물 반도체 및 염료복합체(Dye)와 유기물 반도체인 것을 특징으로 한다.
상기 전원공급수단(2)은 상기 피측정 태양전지(1) 전극 양단에 전기적으로 접속되어 소정의 주기를 갖는 교류 전압 또는 전류를 인가함으로써 짧은 시간 동안 반복되는 순방향 및 역방향으로의 진폭 변조(modulation)에 의해 교류 전계발광을 구동할 수 있는 교류 전원공급 장치이다.
상기 화상검출수단(3)은 피측정 태양전지(1)의 수광면 방향에 위치하여 수광면으로부터 복사되는 광화상을 촬영하는 카메라 장치로서, 하나 또는 복수의 카메라로 구성될 수 있으며, 취득된 화상 정보를 아날로그 또는 디지털 신호로 화상처리수단(4)에 제공하는 기능을 수행한다.
상기 화상처리수단(4)은 화상검출수단(3)으로부터 제공되는 아날로그 또는 디지털 화상신호를 디지털 화상 데이터로 변환하는 화상데이터 획득부(41)와, 획득된 화상데이터로부터 결함정보를 자동으로 추출하여 품질을 판정하는 결함검출부(42)와 추출된 결함정보 및 품질판정 결과를 디지털 신호로 출력하는 결함정보출력부(43)로 구성된다.
도 2는 상기 전원공급수단(2)을 사용하여 태양전지에 인가되는 다양한 교류 형태의 출력 파형을 나타낸 것이다. 정현파, 사각파, 톱니파, 램프 펄스파 등의 교류 출력 파형은 변조 주파수를 제어함으로써 교류 출력 주기를 선택적으로 설정할 수 있다. 교류 출력의 최대값을 순방향으로 설정하고 최소값을 역방향으로 설정하 면 순방향의 출력과 역방향의 출력을 짧은 시간 내에 교대로 반복적으로 인가할 수 있어 순방향과 역방향의 전계발광이 반복적으로 구동됨으로써 상기 화상검출수단(3)으로 촬영되는 전계발광 화상에는 순방향의 전계발광 화상과 역방향의 전계발광 화상이 중첩되어 촬영된다. 이 때 상기 전원공급수단(2)이 제공하는 교류 출력의 주기는 상기 화상검출수단(3)의 촬영 노출 시간에 비하여 충분히 작아야 한다. 특히, 상기 전원공급수단(2)은 순방향으로 고전류를, 역방향으로 고전압을 고속으로 스위칭하여 인가할 수 있으므로 다이오드 특성을 지니는 피측정 태양전지 셀 혹은 모듈에 대해 전기적 파괴를 보호할 수 있는데 효과적이다. 상기 전원공급수단(2)의 교류 출력으로 사각파를 사용하는 경우 사각 펄스의 폭을 제어함으로써 순방향 전계발광 화상과 역방향 전계발광 화상의 검출 세기를 조절할 수 있다.
도 3은 다결정 실리콘 태양전지 셀에 순방향으로 직류 전압을 인가하였을 때 발생되는 전계발광 화상으로써, 셀 내부에 기계적인 균열로 추정되는 결함(51)과 전극 접촉불량으로 추정되는 결함(52)이 관찰되고 있다.
도 4는 도 3과 동일한 다결정 실리콘 태양전지 셀에 역방향으로 직류 전압을 인가하였을 때 발생되는 전계발광 화상으로써, 셀 내부에 열점으로 추정되는 결함(53)이 관찰되고 있다.
도 5는 도 2 및 도 3과 동일한 다결정 실리콘 태양전지 셀에 펄스 형태의 교류 전압을 인가하였을 때 발생되는 전계발광 화상으로써, 셀 내부에 기계적인 균열로 추정되는 결함(51)과 전극 접촉불량으로 추정되는 결함(52)과 열점으로 추정되는 결함(53)이 하나의 화상에서 동시에 관찰되고 있다. 이때 인가된 교류 전압의 최대값은 순방향의 전압이며 최소값은 역방향의 전압이다.
도 6는 또 다른 다결정 실리콘 태양전지 셀에 펄스 형태의 교류 전압을 인가하였을 때 발생되는 전계발광 화상으로써, 셀 내부에 미세균열(micro-crack)으로 추정되는 결함(54)과 열점으로 추정되는 결함(53)이 하나의 화상에서 동시에 관찰되고 있다. 이때 인가된 교류 전압의 최대값은 순방향의 전압이며 최소값은 역방향의 전압이다.
도 7는 다결정 실리콘 태양전지 셀에 역방향으로 직류 전압을 인가하였을 때 태양전지 셀의 항복 현상 또는 셀 모서리 부분에서의 단락 현상으로 추정되는 과전류가 발생하여 셀이 손상되는 장면을 카메라로 포착한 화상이다.
도 8은 단결정 실리콘 태양전지 모듈에 펄스 형태의 교류 전압을 인가하였을 때 발생되는 전계발광 화상으로써, 셀 내부에 기계적인 균열로 추정되는 결함(51)과 전극 접촉불량으로 추정되는 결함(52) 및 미세균열로 추정되는 결함(54)이 하나의 화상에서 동시에 관찰되고 있다.
도 9는 본 발명의 태양전지 교류 전계발광 화상검사 장치의 구성도로서, 피측정 태양전지의 전극 양단에 전기적으로 접속되어 소정의 주기를 갖는 교류 전압 또는 전류를 인가할 수 있는 전원공급장치부와, 상기 피측정 태양전지로부터 발생되는 전계발광 화상을 카메라를 사용하여 검출하는 화상검출장치부와, 검출된 전계발광 화상으로부터 태양전지의 내부결함 정보를 추출하는 화상처리장치부로 구성되어, 상기 전원공급장치로 피측정 태양전지에 교류 전압 또는 전류를 인가하였을 때 피측정 태양전지에서 발생하는 전계발광 화상을 상기 화상검출장치로 검출하고 상 기 화상처리장치로 태양전지 내부결함 정보를 추출 판정함으로써 태양전지 전계발광 화상검사 기능을 구현한다.
상기 전원공급장치부는 소정의 전원을 제공하기 위한 아날로그 전력부와 이를 제어하기 위한 디지털 제어부로 구성되어 상기 피측정 태양전지 전극 양단에 전기적으로 접속되어 임의의 주기를 갖는 교류 전압 또는 전류를 인가하기 위한 회로 장치이다.
상기 화상검출장치부는 피측정 태양전지의 수광면 방향에 위치하여 수광면으로부터 방출되는 광화상을 촬영하는 카메라 장치로서, 하나 또는 복수의 카메라로 구성될 수 있으며, 취득된 화상 정보를 아날로그 또는 디지털 신호로 화상처리장치부에 제공하는 기능을 수행한다.
상기 화상처리장치부는 화상검출장치부로부터 제공되는 아날로그 또는 디지털 화상신호를 디지털 화상 데이터로 변환하는 화상데이터 획득장치와, 획득된 화상데이터로부터 결함정보를 자동으로 추출하여 품질을 판정하는 결함검출장치와 추출된 결함정보 및 품질판정 결과를 디지털 신호로 출력하는 결함정보출력장치로 구성된다.
이와 같이 교류 전압 또는 교류 전류를 인가하여 태양전지 셀 또는 모듈의 전계발광 화상을 검사하는 방법을 사용함으로써 태양전지 내부에 존재하는 기계적 균열, 접촉저항 및 미세균열, 열점 등 다양한 태양전지 내부결함 정보를 동시에 추출할 수 있을 뿐 아니라, 측정 시료의 가열 및 손상을 방지하여 보다 안전하고 신속하며 정밀하게 검사할 수 있는 태양전지 전계발광 화상검사 장치를 구현할 수 있 다.
1 Hz ～ 10 KHz 범위의 변조 주파수를 제어하여 -20 V ～ +20 V의 전압 범위와 -10 A ～ +10 A 전류 범위의 사각파형 출력을 제공하는 교류 전원공급장치와, 도 9의 측광감도 스펙트럼(31) 특성을 갖는 1360x1024 해상도의 Luetron P142AM 실리콘 CCD 카메라 및 64MB, 85MHz, PCI-X를 지원하는 Camera Link 프레임 그래버와 제어 PC 및 자체 개발된 화상 처리 소프트웨어로 구성된 도 1과 같은 태양전지 교류 전계발광 화상검사 장치를 제작하였다. 본 장치를 사용하여 156 mm x 156 mm 크기의 다결정 태양전지에 대하여 순방향으로 6 A의 전류와 역방향으로 -8.5 V의 전압을 반복적으로 출력하는 순방향 전류제어-역방향 전압제어 방식의 사각 펄스 형태의 교류 전원을 인가하고 태양전지에서 발생하는 전계발광 화상을 노출시간 1000 msec로 측정하여 도 5 및 도 6과 같은 전계발광 화상을 얻었다. 이 때 인가한 교류 전원의 주파수는 100 Hz이며 순방향 펄스의 듀티 비율은 80％이다. 측정된 전계발광 화상으로부터 셀 내부에 기계적인 균열로 추정되는 결함(51)과 전극 접촉불량으로 추정되는 결함(52), 열점으로 추정되는 결함(53) 및 미세균열으로 추정되는 결함(54) 등 복수의 내부 결함이 단일 전계발광 측정 화상에서 동시에 관찰되었다.
본 발명의 태양전지 전계발광 화상검사 장치는 태양전지 셀 및 모듈 제조 시 최종 제품의 전수 출하검사 및 공정별 검사 장비로 사용될 수 있으며, 태양전지 소재 및 소자 개발 시 태양전지 특성을 평가하기 위한 성능 시험 및 분석 장비로 활 용될 수 있다.
도 1은 태양전지 교류 전계발광 화상검사 장치의 구성도: (1)피측정 태양전지, (2)전원공급수단, (3)화상검출수단, (4)화상처리수단, (41)화상데이터획득부, (42)결함검출부, (43)결함정보출력부.
도 2는 태양전지 교류 전계발광 화상검사 장치의 전원공급수단이 제공하는 교류 형태의 출력 파형: (a)정현파, (b)사각파, (c)톱니파 및 (d)램프 펄스파
도 3은 다결정 실리콘 태양전지 셀에 순방향으로 직류 전압을 인가하였을 때 발생되는 전계발광 화상: 기계적인 균열로 추정되는 결함(51) 및 전극 접촉불량으로 추정되는 결함(52).
도 4는 도 3과 동일한 다결정 실리콘 태양전지 셀에 역방향으로 직류 전압을 인가하였을 때 발생되는 전계발광 화상: 열점으로 추정되는 결함(53).
도 5는 도 2 및 도 3과 동일한 다결정 실리콘 태양전지 셀에 펄스 형태의 교류 전압을 인가하였을 때 발생되는 전계발광 화상: 기계적인 균열로 추정되는 결함(51), 전극 접촉불량으로 추정되는 결함(52) 및 열점으로 추정되는 결함(53).
도 6는 다결정 실리콘 태양전지 셀에 펄스 형태의 교류 전압을 인가하였을 때 발생되는 전계발광 화상: 미세균열로 추정되는 결함(54) 및 열점으로 추정되는 결함(53).
도 7는 다결정 실리콘 태양전지 셀에 역방향으로 직류 전압을 인가하였을 때 과전류가 발생하여 셀이 손상되는 장면을 카메라로 포착한 화상.
도 8은 단결정 실리콘 태양전지 모듈에 펄스 형태의 교류 전압을 인가하였을 때 발생되는 전계발광 화상: 기계적인 균열로 추정되는 결함(51), 전극 접촉불량으로 추정되는 결함(52) 및 미세균열로 추정되는 결함(54).
도 9는 보급형 실리콘 CCD 카메라의 측광감도 스펙트럼(31)과 단결정 실리콘 태양전지의 전계발광 스펙트럼(32)을 규격화하여 나타낸 그래프.
Claims (14)
- 태양전지의 내부결함을 판정하기 위한 화상검사 방법에 있어서,태양전지 셀 또는 모듈의 전극 양단에 전기적으로 접속되어 소정의 주기와 파형을 갖는 순방향의 전압 또는 전류와 역방향의 전압 또는 전류를 교대로 출력하는 교류 전력을 인가하는 전원공급수단과,상기 태양전지 셀 또는 모듈에서 발생되는 전계발광 화상을 카메라를 사용하여 검출하는 화상검출수단을 구비하여,상기 전원공급수단으로 소정 주기와 파형을 갖는 교류 전력을 인가하였을 때 태양전지 셀 또는 모듈에서 발생하는 교류 전계발광 화상을 상기 화상검출수단으로 검출하여 태양전지 내부결함 정보를 추출하는 것을 특징으로 하는 태양전지 교류 전계발광 화상검사 방법.
- 청구항 1에 있어서,상기 태양전지 셀 또는 모듈을 구성하는 주 소재가 가시광선 또는 근적외선 영역에서 전계발광 특성을 나타내는 단결정, 다결정, 미세결정, 나노결정 또는 비정질 실리콘계 반도체, 갈륨아세나이드(GaAs) 등 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체, Cd-Te 등 카드뮴계 화합물 반도체, Cu-In-Ga-S 등 Cu-In계 화합물 반도체 및 TiO2 등 산화물 반도체 및 염료복합체와 유기물 반도체인 것을 특징으로 하는 태양전지 교류 전계발광 화상검사 방법.
- 청구항 1에 있어서,상기 전원공급수단이 제공하는 교류 전력의 출력 파형이 정현파, 사각파, 톱니파, 램프 펄스파와 같은 주기함수인 것을 특징으로 하는 태양전지 교류 전계발광 화상검사 방법.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,상기 전원공급수단이 제공하는 교류 출력 파형이 순방향 펄스와 역방향 펄스로 구성되어 순방향 펄스폭과 역방향 펄스폭의 듀티 비율을 조절할 수 있는 사각파 주기함수인 것을 특징으로 하는 태양전지 교류 전계발광 화상검사 방법.
- 청구항 1에 있어서,상기 전원공급수단이 제공하는 교류 전력의 주기가 1000 msec 이하인 것을 특징으로 하는 태양전지 교류 전계발광 화상검사 방법.
- 청구항 1에 있어서,상기 화상검출수단이 전계발상 화상의 검출을 위한 측광 파장대역이 가시광선 영역과 근적외선 영역을 포함하는 실리콘계의 1차원 또는 2차원 배열 측광소자를 사용하는 카메라임을 특징으로 하는 태양전지 교류 전계발광 화상검사 방법.
- 태양전지의 내부결함을 판정하기 위한 화상검사 장치를 구현함에 있어서,태양전지 셀 또는 모듈의 전극 양단에 전기적으로 접속되어 소정의 주기와 파형을 갖는 순방향의 전압 또는 전류와 역방향의 전압 또는 전류를 교대로 출력하는 교류 전력을 인가하는 전원공급수단을 제공하는 전원공급장치부와,상기 태양전지 셀 또는 모듈에서 발생되는 전계발광 화상을 카메라를 사용하여 검출하는 화상검출수단을 제공하는 화상검출장치부와,상기 전계발광 화상으로부터 태양전지 셀 또는 모듈의 내부결함 정보를 자동으로 추출하는 화상처리수단을 제공하는 화상처리장치부를 구비하여,상기 전원공급장치부로 소정의 주기와 파형을 갖는 교류 전력을 인가하였을 때 태양전지 셀 또는 모듈에서 발생하는 전계발광 화상을 상기 화상검출장치부로 검출하고 상기 화상처리장치부에서 태양전지 내부결함 정보를 자동으로 추출하는 것을 특징으로 하는 태양전지 교류 전계발광 화상검사 장치.
- 청구항 8에 있어서,상기 전원공급장치부가 제공하는 교류 전력의 출력 파형이 정현파, 사각파, 톱니파, 램프 펄스파와 같은 주기함수인 것을 특징으로 하는 태양전지 교류 전계발광 화상검사 장치.
- 삭제
- 청구항 8에 있어서,상기 전원공급장치부가 제공하는 교류 출력 파형이 순방향 펄스와 역방향 펄스로 구성되어 순방향 펄스폭과 역방향 펄스폭의 듀티 비율을 조절할 수 있는 사각파 주기함수인 것을 특징으로 하는 태양전지 교류 전계발광 화상검사 장치.
- 청구항 8에 있어서,상기 전원공급장치부가 제공하는 교류 전력의 주기가 1000 msec 이하인 것을 특징으로 하는 태양전지 교류 전계발광 화상검사 장치.
- 청구항 8에 있어서,상기 화상검출장치부는 전계발상 화상의 검출을 위한 측광 파장대역이 가시광선 영역과 근적외선 영역을 포함하는 실리콘계의 1차원 또는 2차원 배열 측광소자를 사용하는 카메라임을 특징으로 하는 태양전지 교류 전계발광 화상검사 장치.
- 청구항 8에 있어서,상기 화상처리장치부에 있어서,상기 화상검출장치부로부터 제공되는 아날로그 또는 디지털 화상신호를 디지털 화상 데이터로 변환하는 화상데이터 획득부와, 획득된 화상데이터로부터 결함정보를 자동으로 추출하여 품질을 판정하는 결함검출부와, 추출된 결함정보 및 품질판정 결과를 아날로그 또는 디지털 신호로 출력하는 결함정보출력부로 구성되어,검출된 전계발광 화상신호 데이터로부터 태양전지 셀 또는 모듈의 내부결함 정보를 자동으로 추출하고 품질판정 결과를 아날로그 또는 디지털 신호로 출력하는 것을 특징으로 하는 태양전지 교류 전계발광 화상검사 장치.
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