CN101419269A

CN101419269A - 太阳能电池检查装置

Info

Publication number: CN101419269A
Application number: CNA2008101690668A
Authority: CN
Inventors: 笠原昌人; 涩谷俊绪
Original assignee: Nisshinbo Industries Inc
Current assignee: Nisshinbo Holdings Inc
Priority date: 2007-10-22
Filing date: 2008-10-20
Publication date: 2009-04-29
Also published as: KR101454929B1; TW200935076A; JP2009105112A; US8004270B2; TWI425233B; US20090102453A1; DE202008014036U1; EP2053386A3; JP4153021B1; EP2053386A2; KR20090040852A

Abstract

本发明提供一种向太阳能电池顺向通电使其电致发光(EL)的太阳能电池检查装置，包括：结构简单且廉价的暗室(110)，所述暗室具有平整的上表面(111)；透明板(112)，所述透明板设置于所述暗室(110)的上表面，用于装载作为被测物(200)的太阳能电池；照相机(120)，所述照相机设置于所述暗室(110)内部；以及驱动机构，所述驱动机构用于在所述暗室内移动所述照相机。

Description

太阳能电池检查装置

技术领域

本发明涉及一种对太阳能电池单元、将太阳能电池单元串接后形成的电池串、以及将多个电池串平行配置后形成的太阳能电池板等、太阳能电池的一般性能进行检查的太阳能电池检查装置。

背景技术

众所周知，硅太阳能电池为太阳能的一种利用方式。制造太阳能电池时，该太阳能电池是否具有预期的发电能力的性能评价是很重要的。进行性能评价时，通常测定太阳能电池的输出特性。

输出特性是在光照射下通过测定太阳能电池的电流电压特性而得到的光电转换特性。作为照射光源，理想的是太阳光，但由于太阳光的强度因天气的影响而变化，所以太阳光模拟器也被使用。太阳光模拟器使用氙灯或金属卤化物灯等来替代太阳光。然而，这些光源在长时间点灯时，由于温度上升等原因，其光量会有所变化。因此，使用所述氙灯或金属卤化物灯的闪光，将电压作为横轴、电流作为纵轴，通过将获得的数据作图、得到太阳能电池的输出特性曲线(例如，参照专利文献1)。

专利文献2公开了一种和太阳光模拟器不同的方法，所述方法对多晶硅的太阳能电池元件施加顺向电压，使其发生电致发光(Electroluminescence，EL)。通过观察从太阳能电池元件发出的EL光，可以得知电流密度分布。通过不均一的电流密度分布可以判断太阳能电池元件中的缺陷，也就是说，不发光的部分即为缺陷部分。如果所述缺陷部分的面积小于预定量，可判定所述的太阳能电池元件具有预期的发电能力。

附图9表示专利文献2中所记载的检查装置的结构模式图。检查装置10由下列部件构成：暗室11；CCD照相机12，其设置于所述暗室11上部；电源14，其向装载于暗室11的地面上的太阳能电池单元13通电流；以及图像处理装置15，其用于处理来自CCD照相机12的图像信号。

暗室11设置有窗口11a，所述窗口11a中设置有CCD照相机12的取景器12a。通过从取景器12a用肉眼观察，可以确认CCD照相机12的摄影图像。作为图像处理装置15，使用计算机。

附图9所示的检查装置10是将太阳能电池单元13置于下方，从上方用照相机进行摄影的装置；然而，从太阳能电池单元13发出的EL为波长1000nm～1300nm的微弱光线，不在暗室11中便无法检测到。如果被检物只是一块太阳能电池单元，由于其面积只有100平方毫米左右，所以小的暗室11也是可以的。

然而，如果被检物是太阳能电池板的话，其面积将有2m×1m左右，暗室11也必须有能容纳该被检物的面积。此外，作为被测物的太阳能电池板，如果不放进暗室，则CCD照相机12无法摄影；因此，暗室必须设置有能放入或取出太阳能电池板的门扇。如果像这样检查装置为搬入所述暗室的构造，在所设置的门扇关闭时，必须确保其遮光性。另外，暗室内还必须设置有用于确定搬入到检查装置中的太阳能电池位置的定位部件以及搬送导向部件。此外，暗室内还必须设置给太阳能电池通电流的通电部件。这样一来，会使暗室在结构上变得复杂、在价格上变得昂贵。

专利文献1：日本特开2007-88419

专利文献2：WO/2006/059615

发明内容

本发明鉴于以上问题而提出，目的在于提供一种向太阳能电池顺向通电使其电致发光(EL)、结构简单且廉价的太阳能电池检查装置。

为实现上述目的，本发明的太阳能电池检查装置包括：暗室，所述暗室具有平整的上表面；透明板，所述透明板设置于所述暗室的所述上表面，用于装载作为被检物的太阳能电池；以及照相机，所述照相机设置于所述暗室的内部。

本发明的检查装置，还可以在所述暗室中设置有驱动机构，所述驱动机构用于在所述暗室内移动所述照相机。

此外，本发明的检查装置可以设置遮光部件，所述遮光部件用于遮挡从所述透明板和装载于所述透明板上的所述太阳能电池之边界的空隙进入暗室内的光线；本发明的检查装置也可以在所述上表面设置导向部件，所述导向部件用于引导所述太阳能电池的搬送，并具有遮光部件。

根据本发明的太阳能电池检查装置，将作为被测物的太阳能电池从暗室的外面放置于暗室上表面的透明板上，暗室中的照相机就可以对太阳能电池的图像进行摄影。摄影时，预先已给太阳能电池通电，因此太阳能电池发生EL发光。用照相机对所述的发光情况进行摄影，根据与照相机连接的图像处理装置的分析，可以得知太阳能电池有无缺陷。

将太阳能电池从暗室的外面装载于暗室的上表面，即可以对其进行检查，所以没有必要为作为被测物的太阳能电池的放入或取出而设置门扇。因此，可以使暗室结构简单、实现小型化。

另外，当被测物是太阳能电池板时，在生产线(积层装置等生产装置)中，将太阳能电池板的受光面朝下搬送，由于本发明的检查装置在暗室的上表面设置有透明板，因此无需将太阳能电池板进行翻转，即可装载于本发明的检查装置上。

附图说明

图1是本发明的太阳能电池检查装置的结构示意图，(a)是其俯视图，(b)是(a)图的B-B剖面图，(c)是其右视图；

图2是本发明的太阳能电池检查装置中的照相机及照相机驱动装置的结构图，(a)是其俯视图，(b)是其主视图，(c)是其右视图；

图3是本发明的太阳能电池检查装置的遮光部件的实施方式1的立体图；

图4是本发明的太阳能电池检查装置的遮光部件的实施方式2的结构图，(a)是遮光部件的立体图，(b)是说明遮光部件的组装结构的剖面图，(c)是(b)的C-C剖面图；

图5是本发明的太阳能电池检查装置的遮光部件的实施方式3的结构图，(a)是表示分解状态的立体图，(b)是表示组装状态的俯视图；

图6是图5中遮光部件的驱动机构示意图，(a)是其俯视图，(b)是其左视图，(c)是(a)的D-D剖面图；

图7是在本发明的太阳能电池检查装置中，用于引导搬送太阳能电池的导向部件中设置了遮光部件的实施方式4的结构图，(a)是其俯视图，(b)是(a)的E-E俯视图；

图8是用本发明的太阳能电池检查装置测定的太阳能电池的结构示意图，(a)是其俯视图，(b)是其剖面图；

图9是现有技术的太阳能电池检查装置结构的模式图。

具体实施方式

以下，结合附图，对本发明的实施例进行说明。

1、被测物(太阳能电池组件)

首先，对本发明的检查装置的检查对象即被测物200的例子进行说明。图8是用本发明的太阳能检查装置测定的太阳能电池的结构说明图，(a)是为了解太阳能电池的内部的太阳能电池单元而作的俯视图，(b)是其剖面图。

如图8(a)的俯视图所示，作为被测物200的太阳能电池组件是将多块四方形的太阳能电池单元28通过导线29串联连接后形成电池串25，然后通过导线29将多列的所述电池串连接而构成的。

作为被测物200的太阳能电池，可以是由一块太阳能电池单元28构成，也可以是多块太阳能电池单元28直线连接后形成的电池串25，或者是多列的电池串25平行排布，或是太阳能电池单元28呈矩阵状配置后所形成的太阳能电池板30。

如图8(b)所示，被测物的剖面结构为：设置在上侧的背面材料22和设置在下方的透明覆盖玻璃21之间，通过充填材料23、24夹着多列的电池串25而形成的三明治式的构造。

背面材料22例如可以使用聚乙烯树脂等材料。充填材料23、24例如可以使用EVA树脂(聚乙烯醋酸乙烯树脂)等。电池串25是如上述那样在电极26、27之间通过导线29连接太阳能电池单元28而形成的。

这样的太阳能电池组件，通过积层装置等如上述那样将构材进行积层，并在真空的加热状态下加压，使EVA进行交联反应，再进行积层加工后获得。

另外，被测物200可以使用通常被称为薄膜式的太阳能电池。

这种薄膜式太阳能电池的代表结构例，可以用如下方法获得：在设置于下方的透明覆盖玻璃上，预先蒸镀由透明电极、半导体和背电极构成的发电元件。然后在这种薄膜式太阳能电池组件中，透明覆盖玻璃设置在最下方，透明覆盖玻璃上的太阳能电池元件上覆盖充填材料，再在充填材料上覆盖背面材料。并且，这样的薄膜式太阳能电池组件可同样采用积层加工获得。

如此得到的作为被测物200的薄膜式太阳能电池组件，仅仅是将结晶型单元换成了蒸镀型的电子元件，因此，基本的密封构造和上述的结晶型单元的情况相同。

2、检查装置的整体结构

图1是本发明的太阳能电池检查装置的结构示意图，(a)是其俯视图，(b)是(a)图的B-B剖面图，(c)是其右视图。图2是本发明的太阳能电池检查装置中的照相机及照相机驱动装置的结构示意图，(a)是其俯视图，(b)是其主视图，(c)是其右视图。这些图中所示的本发明的太阳能电池检查装置100具有四方形箱状的暗室110。且暗室110的平整上表面111上安装有透明板112。所述透明板112由丙烯酸树脂等合成树脂或玻璃制成。暗室内安装有照相机120以及其移动机构。所述照相机120用于检查测定作为被测物200的太阳能电池。但是，根据用途，也可以不安装照相机120的移动机构。上表面111除透明板112之外，还具有防止光线进入暗室110的遮光性材料。如果上表面111上装载了作为被测物200的太阳能电池后，用遮光部件将包括被测物200的整个上表面111覆盖的话，也可以将整个上表面111做成透明板。此外，除上表面以外，其他的四个侧面以及底面均由遮光性部件构成。上表面111还设置有对被测物200的搬送进行导向的一对导向部件114。所述导向部件114、114之间的距离，可以根据被测物200的尺寸进行变更。

3、被测物的搬送导向及定位

在本发明的检查装置100的上表面，沿被测物200的搬送方向设置有一对剖面呈矩形的细长轨道状的导向部件114。各导向部件114的内侧侧面设置有多个辊子115；被测物200在辊子115上移动从而被搬送。因此，被测物200在搬送中以及在测定中，下方的覆盖玻璃21不会和检查装置100的上表面111的透明板112发生接触。此外，根据被测物200的宽度尺寸，所述导向部件114可以通过设置在检查装置的被测物200搬入侧以及搬出侧的移动用轨116、进给螺杆117以及手柄118进行适当调整。即，进给螺杆117一侧是右旋螺纹，另一侧是左旋螺纹，通过转动手柄118，导向部件114与导向部件114在中心位置固定的状态下相互靠近、分离。此外，搬入侧和搬出侧的进给螺杆117通过具有锥齿轮的横轴113连接在一起，当转动手柄118时，两侧的进给螺杆117通过锥齿轮能够同时转动。

在一侧的搬送导向部件114的一端侧面设置有通过调节器等可以调节伸缩的定位金属件119。通过使该定位金属件119突出，在搬送方向上对被搬送的被测物200进行定位。定位金属件119并非一定是从导向部件114的侧面伸缩的结构，也可以是从导向部件114的上方上下移动或从导向部件114旋转下降等结构。

4、摄影用的照相机

从被测物200发出的EL光是具有1000nm～1300nm波长的微弱光线。在暗室中使其发光后，用摄影用的照相机120对该微弱光线进行摄影。因此，作为摄影用的照相机120，必须使用对微弱光线具有良好灵敏度的CCD照相机。在本实施方式例中，使用浜松Photonics制造的C9299-02型Si-CCD照相机。

5、暗室内部的照相机移动机构

图2是照相机的移动机构的结构图。暗室110内部设置有照相机120以及在Y轴方向移动照相机120的Y轴导向部130。在Y轴导向部130的一端设置有电动机132。通过电动机132的旋转，可以使照相机120在Y轴方向上前进或后退。

Y轴导向部130的两端分别支撑在X轴导向部140、140上。通过电动机142和两侧的同步皮带144，Y轴导向部130可以在X轴导向部140上沿X轴方向前进或后退。在上述结构中，X轴导向部140和140、Y轴导向部130、电动机132和142以及同步皮带144构成照相机120的驱动机构。X轴导向部140和140以及Y轴导向部130可以使用各种线型调节器，在本实施例中，使用滚珠丝杠。

通过控制驱动机构的电动机132、142的旋转，可以将照相机120在X-Y平面内移动到任意位置，从而使被测物200各点的全面摄影成为可能。

驱动方式并非限定于使用电动机以及滚珠丝杠的上述实施例，也可以使用各种线型调节器。

6、其他装置

除了上述装置之外，虽然在本发明的太阳能电池检查装置中未作标示，还包括图9的现有技术例中标示的电源14以及利用了计算机的图像处理装置15。

7、检查装置的使用方法

以太阳能电池板作为被测物200为例，对本发明的太阳能电池检查装置的使用方法进行说明。

用积层装置等制造的太阳能电池板运出后，用传送带等搬送至本发明的太阳能电池检查装置前。搬送来的太阳能电池板在一对导向部件114、114之间被导向，在导向部件内侧设置的辊子115上移动后到达暗室110上方。随后，通过使导向部件114的侧面设置的定位金属件119突出，从而在搬送方向上对太阳能电池板进行定位。所述定位金属件119可以通过调节器等调节伸缩。

抵达暗室110的规定位置的作为被测物200的太阳能电池板，透明玻璃板朝下在暗室110的透明板112的上方停止，和未图示的电源连接。由于被测物200比透明板112小，所以光线会从周围进入暗室内；因此，从被测物200上方用后述遮光部件覆盖整个暗室110的上部。从电源向被测物200进行顺向通电，被测物200发生EL发光，用照相机120进行摄影。

由本发明的检查装置100对被测物200进行整体摄影，并根据得到的摄影图像进行检查时，不用设置移动机构，将照相机120固定在暗室110的底部就可以进行摄影。在这种情况下，作为被测物200，可以是太阳能电池单元28、多块太阳能电池单元28通过导线连接后形成的电池串25、多列电池串25矩阵状设置并通过导线连接后形成的太阳能电池板30中的任意一种。

利用本发明的检查装置100对太阳能电池板30中矩阵状设置的太阳能电池单元28一块一块地进行摄影并对得到的摄影图像进行检查时，为了能够在暗室内移动照相机，设置移动机构进行摄影。

通过控制驱动机构的电动机132、142的旋转，照相机120对太阳能电池板30中矩阵状设置的太阳能电池单元28一块一块地进行摄影，得到的图像资料传送至未图示的由计算机等组成的图像处理装置。该图像处理装置从各太阳能电池单元的图像中取出没有发光的部分进行分析，判断每块太阳能电池单元28是否合格，根据所有的太阳能电池单元合格与否的判断结果，判断整个太阳能电池板30是否合格。

需要说明的是用照相机120进行摄影时，移动照相机，可以每次对单块的太阳能电池单元进行摄影，也可以每次对数块电池单元进行摄影；或者不移动照相机，对固定了的太阳能电池板30进行整体摄影。

8、遮光部件

上述的说明中，遮光部件覆盖了暗室110的整个上表面111。然而，在是太阳能电池板30的情形下，背面的树脂制的背面材料22是不透明的，具有足够的遮光性能。而且，暗室110的上表面111除了透明板112之外均由遮光性材料构成。因此，当被测物200和透明板112密合且比透明板112大、被测物200完全覆盖透明板112整体时，不需要遮光部件。

然而，当被测物200比透明板112小、或没有和透明板112密合时，光线会从缝隙进入暗室110内，因此就有必要用遮光部件将暗室上表面覆盖。以下，对遮光部件进行具体说明。

8-1、遮光部件的实施方式1

如图3所示，在本实施方式中，形成了由遮光盖302覆盖整个暗室110的上表面111的上部的结构。本发明的检查装置100宽度方向上的任意一端设置有遮光部件300的基座301。遮光盖302由两根悬臂303支撑，所述悬臂303分别通过两个气缸304以旋转中心轴C为中心的旋转而上下移动。

图3中的符号W是遮光盖302被旋转从而上下运动时的平衡重。所述遮光盖302在被测物200的检查测定时，处于下降状态；在被测物200被搬入本检查装置100时，遮光盖302处于打开(上升)状态。

遮光盖302由钢等的薄板制成，具有下方呈开放式的箱形。所述遮光盖302的下方安装有橡胶制成的密封片材305，可以确保遮光。

所述密封片材305可以具有如下结构：将有遮光性的布制成窄条状后，编成扫除用的拖把前部的模样；或将有遮光性的纤维植成刷子状。

此外，所述遮光盖302的上下移动，不仅可以采用本实施方式的通过旋转而上下移动的方式，也可以采用在本发明的检查装置100的四角设置未图示的遮光盖的支柱(支柱同时在遮光盖上下移动时起导向作用)，遮光盖通过调节器的调节而上下移动的方式。

8-2、遮光部件的实施方式2

图4是遮光部件的实施方式2的结构图，(a)是遮光部件的立体图，(b)是说明遮光部件的组装结构的剖面图，(c)是(b)的C-C剖面图。图4所示的遮光部件400是对在透明板112和被测物200之间形成的方框状空隙进行遮光的部件，在金属制成、合成树脂等制成的具有刚性的板材401上粘贴具有遮光性的海绵402等。海绵402粘贴于板材401和透明板112接触一侧的面上。遮光部件400的尺寸只要能覆盖透明板112和被测物200之间形成的方框状空隙就可以。

如图4(b)所示，在本实施方式中，本发明的检查装置100的上表面111的背面设置有一对呈L形状的条轨金属件403、403。在所述的一对条轨金属件403、403之间插入图4(a)所示的具有方框形状的遮光部件400。L形条轨金属件403的一端设置有制动部件404，对遮光部件400进行定位。海绵402和透明板112密合。将本发明的检查装置100的暗室110的侧面预先制成可以开启关闭的结构，根据被测物的尺寸更换遮光部件400。

8-3、遮光部件的实施方式3

本实施方式是遮光部件的实施方式2的变形例，适用于被测物200的尺寸小批量改变的情况。遮光部件500由两对共四块遮光板构成，可以根据被测物200的尺寸由调节器自动移动四块遮光板。

根据图5对遮光部件500的结构进行说明。在本实施方式中，图4(a)中呈方框状的遮光板，如图5(a)所示，由四块遮光板、即一对遮光板501、501和另外一对遮光板502、502所构成。和图4所示的实施方式2相同，这四块遮光板设置于本发明的检测装置100的上表面111的背面。遮光板501是具有遮光性的矩形板。另外，遮光板502中设置有可供遮光板501嵌入且可滑动的沟M。

遮光板501和502按图5(b)所示配置，根据被测物200的尺寸，通过调节器使各对遮光板501、502靠近或远离，从而变更开口尺寸。

变更图5中的遮光板501、502开口尺寸的驱动机构如图6所示。图6中，(a)是其俯视图，(b)是其左视图，(c)是(a)的D-D剖面图。如图所示，一对遮光板501和遮光板501通过两个螺杆503、503连接。两个螺杆503，一侧为右旋，另一侧为左旋。两侧的螺杆503、503由一个电动机504通过同步皮带505、505旋转驱动。支撑螺杆503的8个托架507以及电动机504固定于适当场所。通过电动机504的旋转驱动，可以使一对遮光板501、501相互靠近或远离。遮光板501的位置由未图示的编码器(encoder)确定。虽然没有在图中表示，遮光板502、502也具有相同的结构。由此，遮光板的开口尺寸可以与被测物200的尺寸相配合。

8-4、遮光部件的实施方式4

本实施方式是遮挡在透明板112和被测物200之间形成的方框状间隙的遮光部件。本实施方式中，如图7所示，在将太阳能电池搬入本发明的检查装置100并对其进行导向的导向部件114中，设置有以下将要进行说明的遮光部件600。

在一对导向部件114的两外侧，分别安装有遮光片材601。遮光片材601是具有遮光性的橡胶片材，下垂到导向部件114的下方，下垂部分覆盖在检测装置100的上表面111和透明板112的边界部分上。利用该遮光片材可以对形成的方框状间隙中被测物200在搬送方向上的间隙进行覆盖遮光。此外，和被测物200的搬送方向呈直角的方向上的间隙，即为检查装置的搬入侧和搬出侧的间隙。为了覆盖所述这些间隙，在一对导向部件114之间的搬入侧和搬出侧设置有矩形遮光板602。因为遮光板602也设置在透明板112上，因此，其材质最好是具有遮光性的硬质橡胶，从而不会划伤透明板112。此外，因为暗室110的透明板112和被测物200之间有距离，所以遮光板602还与一对具有遮光性的块状部件603连接。在所述一对块状部件603和被测物200的接触部位上设置有具有柔软性且具有遮光性的海绵状的部件604，块状部件603受压后和被测物200发生接触，确保遮光。根据所述构造，和被测物200的搬送方向呈直角的方向上的间隙，(即检查装置100的搬入侧的间隙和搬出侧的间隙)被遮光。在以上的构造中，遮光片材601、遮光板602，块状部件603以及海绵状部件604构成遮光部件600。

本发明中，实施方式1至4中的遮光部件可以各自单独使用；为提高遮光性，实施方式1至4中的遮光部件也可以多个组合使用。

在本发明的太阳能电池检测装置100中，太阳能电池只需装载于暗室的外面即可，因此，暗室中没有必要设置搬入或搬出被测物200的门扇。此外，用于给太阳能电池通电流的电源以及电线也可以设置在暗室110的外面，没有必要设置在暗室内。因此，可以简化暗室的结构。

此外，本发明的太阳能电池检查装置100可以在太阳能电池板等的生产工序中配置使用。此时，将太阳能电池板的受光面朝下，放置在暗室110的上表面111上。在太阳能电池板的积层加工等通常的加工工序中，太阳能电池板的受光面是朝下搬送的，因此当放置于检查装置100上时，没有必要将太阳能电池板进行翻转，可以简化生产工序。

Claims

1、一种太阳能电池检查装置，其特征为，包括：

暗室，所述暗室具有平整的上表面；

透明板，所述透明板设置于所述暗室的所述上表面，用于装载作为被测物的太阳能电池；以及

照相机，所述照相机设置于所述暗室的内部。

2、根据权利要求1所述的太阳能电池检查装置，其特征为：

所述暗室中设置有驱动机构，所述驱动机构用于在所述暗室内移动所述照相机。

3、根据权利要求1所述的太阳能电池检查装置，其特征为：

还包括遮光部件，所述遮光部件用于遮挡从所述透明板和装载于所述透明板上的所述太阳能电池之边界的空隙进入暗室内的光线。

4、根据权利要求2所述的太阳能电池检查装置，其特征为：

5、根据权利要求1至4中任一项所述的太阳能电池检查装置，其特征为：

所述上表面设置有导向部件，所述导向部件具有遮光部件，并用于引导所述太阳能电池的搬送。