CN112017982A - 探针和太阳能电池单元用测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供探针，该探针能够改善太阳能电池单元的输出测量的再现性和耐久性，用于太阳能电池单元的电气特性的测量的探针(3)包括：在厚度方向层叠的多个薄板件(3A)；以及将所述多个薄板件(3A)从外侧沿厚度方向夹持的一对盖体(3B)，所述薄板件(3A)包括：长条薄板状的主体部(31)；多个接触件(32)，是在所述主体部(31)的长边方向具有规定宽度的薄板，以宽度方向与所述主体部(31)的长边方向一致的方式排列设置；以及弹簧要素(33)，由细线形成，并且分别将所述主体部(31)与所述多个接触件(32)之间连接，所述一对盖体(3B)具备一对倒伏限制部(36)，将所述接触件(32)相对于厚度方向夹持，用以限制该接触件(32)的倒伏。

Description

探针和太阳能电池单元用测量装置

技术领域

本发明涉及太阳能电池单元的输出测量中使用的探针以及采用此探针的太阳能电池单元用测量装置。

背景技术

根据太阳能电池单元在从太阳模拟器照射光时发电的电流、电压特性的测量结果，进行太阳能电池单元的质量检查和分类。

例如在无母线的太阳能电池单元的情况下，在以往具有母线电极的位置配置棒状的探针并使其与多个指形电极接触，测量太阳能电池单元的输出。

可是，通过丝网印刷形成于太阳能电池单元的表面的指形电极在高度上会产生微小偏差。因此，在以往的探针中，各指形电极的接触状态不稳定，每次测量时电阻也大幅变化，在测量的再现性上存在问题。

为了解决这种问题，本发明人提出了一种大致梳齿状的棒状探针，其具备由金属细线形成的线状的多个接触件以及用于弹性支撑各接触件的弹簧要素(参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献1：日本专利2018-234001号

本发明人针对上述的棒状探针进行认真探讨后首次发现，通过进一步减小各接触件的姿势变化，能够进一步提高太阳能电池单元的输出测量的再现性和耐久性。

发明内容

本发明基于上述发现，目的是进一步改善太阳能电池单元的输出测量的再现性和耐久性。

即，本发明的探针，用于太阳能电池单元的电气特性的测量，其特征在于包括：在厚度方向层叠的多个薄板件；以及将所述多个薄板件从外侧沿厚度方向夹持的一对盖体，所述薄板件包括：长条薄板状的主体部；多个接触件，是在所述主体部的长边方向具有规定宽度的薄板，并以宽度方向与所述主体部的长边方向一致的方式排列设置；以及弹簧要素，由细线形成，并且分别将所述主体部和所述多个接触件之间连接，所述一对盖体具备一对倒伏限制部，所述一对倒伏限制部将所述接触件相对于厚度方向夹持，用以限制该接触件的倒伏。

按照这种构成，能够通过弹簧要素非常柔软地支撑各接触件，即使在太阳能电池单元的各指形电极间存在高度差异，当将探针向太阳能电池单元按压时也能由所述弹簧要素的弹性将其差异吸收。

而且，由于利用所述一对倒伏限制部限制各接触件的倒伏，所以将探针向太阳能电池单元按压时可以使各接触件的姿势大体一致。因此，在各接触件中不易产生姿势的不同导致的接触状态的变化。

因此，可以使太阳能电池单元的输出特性测量中的再现性比以往进一步提高。此外，因为在接触件中不易产生大幅姿势变化和变形，因此还可以提高作为探针的耐久性。

为了将所述接触件的倒伏限制在规定范围内，并且为了让所述弹簧要素吸收指形电极中的凹凸而使所述接触件能在押压方向自由移动，优选所述一对倒伏限制部具备一对平行板，其内侧面与所述接触件的面板部之间形成有间隙。

为了使所述一对平行板和所述接触件的面板部之间形成微小间隙，并将该间隙保持固定，优选所述一对倒伏限制部具备垫片结构，所述垫片结构介于所述一对平行板之间并将所述一对平行板的分离间隔保持为规定值。

作为所述垫片结构的具体实施方式，可以列举从一对平行板向彼此的对置面突出的一对凸出部，通过使所述一对凸出部彼此接触，将所述一对平行板的分离间隔保持在规定值。

为了使多个所述接触件集中并沿所述主体部的长边方向排列，并且在所述凸出部与所述接触件不相互干涉的情况下使所述一对凸出部彼此接触，优选所述多个接触件的至少一部分上形成有供所述凸出部插通的孔或用于使所述凸出部迂回的缺口。

为了在设有所述盖体的情况下也能使所述弹簧要素大幅变形并非常柔软地支撑所述接触件，优选所述弹簧要素以比所述主体部向外侧突出的方式相对于所述薄板件的厚度方向弯曲，所述一对盖体还具备将所述弹簧要素的至少一部分露出的开口部。

为了利用本发明的探针使任意个接触件容易接触太阳能电池单元的各指形电极，优选所述多个接触件沿所述主体部的长边方向每隔规定间隔设置，至少两个薄板件中的所述多个接触件的设置周期错开。

例如为了防止在连续3个指形电极中两端的两个指形电极被一个接触件接通，正中的指形电极接触不到接触件，优选所述多个接触件的配置方向的长度尺寸设定为小于各指形电极的设置间隔的2倍。

作为设置所述多个接触件的间隔的具体例，可以列举所述规定间隔设定成使多个所述接触件与1个或2个指形电极接触。

例如为了形成适合用四端子法等测量太阳能电池单元的I－V特性的探针，优选相对于厚度方向重叠的所述多个薄板件中，至少一个所述薄板件为电压测量用的薄板件，其他的所述薄板件为电流测量用的薄板件，还具备形成在电压测量用的所述薄板件和电流测量用的所述薄板件之间的绝缘层。

按照具备本发明的探针以及与所述探针连接的电流电压测量机构的太阳能电池单元用测量装置，在太阳能电池单元的输出测量中相比以往能够提高再现性和装置的耐久性。

按照上述本发明的探针，由于通过从外侧夹持具备所述接触件的所述薄板件的所述盖体形成所述倒伏限制部，因此可以防止探针按压太阳能电池单元时所述接触件倒伏而姿势变化。其结果，在各测量中可以使多个接触件的姿势大体保持一定，相比以往能够提高太阳能电池单元的输出测量中的再现性和探针的耐久性。

附图说明

图1是表示本发明一个实施方式的探针和太阳能电池单元用测量装置的示意图。

图2是表示同实施方式中的针对太阳能电池单元的探针的配置的示意图。

图3是同实施方式中的探针的立体示意图。

图4是将同实施方式中的各薄板件的局部放大的俯视示意图。

图5是同实施方式中的探针的纵断面图。

附图标记说明

100 太阳能电池单元用测量装置

3 探针

3A 薄板件

31 主体部

32 接触件

33 弹簧要素

3B 盖体

34 固定部

35 开口部

36 倒伏限制部

37 平行板

38 凸出部

具体实施方式

参照图1至图5说明本发明一个实施方式的探针3和采用探针3的太阳能电池单元测量装置100。本实施方式的太阳能电池单元测量装置100用于测量太阳能电池单元SC的I－V特性，例如用于评价制造的太阳能电池单元SC并按照其特性进行分类。在本实施方式中，作为太阳能电池单元SC例如异质结太阳能电池等高效率太阳能电池的I－V特性成为测量对象。

接着简要说明构成太阳能电池单元测量装置100的各部分，该太阳能电池单元测量装置100如图1所示至少包括：对太阳能电池单元SC照射模拟太阳光的太阳模拟器1；控制太阳模拟器1的照射控制部13；承载太阳能电池单元SC的试样台2；与太阳能电池单元SC的表面形成的指形电极F接触的探针3；测量太阳能电池单元SC的I－V特性的I－V测试器5；以及进行各部分的控制和各种计算的控制计算装置6(电脑)。

太阳模拟器1由底面开口的大致长方体形状的箱体11以及收容在箱体11的内部的上表面侧的光源12构成。光源12是例如形成为大致环形的长弧氙灯，将模拟太阳光作为闪光(脉冲光)对所述太阳能电池单元SC照射。

照射控制部13控制太阳模拟器1对太阳能电池单元SC照射的模拟太阳光的照射状态。

试样台2与真空泵22连接，以便能够吸附保持太阳能电池单元SC的背面，并且由冷机21对试样台2进行冷却，以便在I－V输出测量时将所述太阳能电池单元SC的温度固定保持在作为测量条件被推荐的温度。

I－V测试器5至少包括：负载电源，若太阳能电池单元SC承载在试样台2上则与该太阳能电池单元SC电连接，并且对太阳能电池单元SC扫描施加电压；施加电压控制部，控制负载电源对太阳能电池单元SC施加的电压；以及电流电压测量机构，所述电流电压测量机构由电流计、电压计构成，在由负载电源对太阳能电池单元SC进行施加电压的扫描期间，所述电流计、电压计借助探针3测量从该太阳能电池单元SC输出的电流、电压。控制计算装置6根据由I－V测试器5测量的电流、电压，计算太阳能电池单元SC的I－V特性、最大输出Pmax、短路电流Isc和开路电压Voc等。

接着具体说明棒状的探针3。

探针3固定在未图示的驱动机构上，以相对于承载在试样台2上的太阳能电池单元SC接触分离的方式沿上下方向被驱动。探针3借助电缆连接于I－V测试器5内的电流计、电压计。

在第1实施方式中，如图2所示，针对一个太阳能电池单元SC，有合计5个探针3以和各指形电极F垂直的方式平行配置。即，太阳能电池单元SC是无母线太阳能电池单元，利用银膏等将用于使从基板的各点输出的电流集中的多个指形电极F平行地丝网印刷。换句话说各指形电极F隔开规定间隔设置，本实施方式的探针3以其长边方向沿各指形电极F的配置方向的方式配置。而且，探针3配置成同时与各指形电极F接触。这里，配置探针3的位置也是在后工序中从多个太阳能电池单元SC形成太阳能板时形成金属丝电极等的位置。

通过丝网印刷形成的各指形电极F，由于形成在基板表面的反射结构等的细微的凹凸和印刷精度的问题，其高度上产生偏差。具体不仅沿延伸方向观察一个指形电极F时高度是变化的，而且在各指形电极F中配置探针3的点上的高度也分别略微不同。

因此，当探针为刚体状构件而不能吸收各指形电极F的高度差异的情况下，仅以相对于基板表面形成为高于其他指形电极F的指形电极F支撑探针3，因此有可能无法与全部指形电极F接触。如果在指形电极F中的若干个未与探针3接触的状态下测量I－V特性，则会因为过小地评价电流或电压而不能进行准确测量。

因此，本实施方式的探针3以下述方式构成：即使在与各指形电极F的接触点处存在高度差异，也能够吸收高度差异，以实现与全部指形电极F的良好的接触状态。

具体如图3至图5所示，通过把由导电体形成的2枚薄板件3A在厚度方向重叠贴合，并且用一对盖体3B将层叠后的薄板件3A在厚度方向上从外侧夹持而形成探针3。

如图3和图4所示，所述薄板件3A包括：长条薄板状的主体部31；多个接触件32，相对于主体部31的长边方向具有规定宽度，并且沿主体部31的长边方向对齐排列；以及弹簧要素33，由细线形成并连接主体部31和接触件32之间。

这里薄板件3A例如通过对铜合金的薄板进行冲压加工和弯曲加工，形成由细线形成的弹簧要素33。这里，薄板件3A的厚度例如在1mm以下，弹簧要素33的直径也在1mm以下。

主体部31呈大致长条长方形板状，其两端部被未图示的驱动机构保持。此外，该主体部31把从太阳能电池单元SC经由接触件32和弹簧要素33的电流或电压向电流计或电压计传递。各薄板件3A的主体部31粘接为一体。在本实施方式中，一个薄板件3A是电流测量用，另一个薄板件3A是电压测量用。在电压测量用的薄板件3A与电流测量用的薄板件3A之间例如由绝缘纸形成绝缘层的状态下各自之间分别由粘接剂粘接。即，利用本实施方式的一个探针3可以进行电流测量和电压测量双方。

如图4和图5所示，在本实施方式中，接触件32是相对于主体部31的长边方向具有规定宽度的长方形状的薄板部分，并且每隔规定间隔周期性配置。这里，接触件32形成以相对太阳能电池单元SC接触离开方向为长边方向、以主体部31的长边方向为短边方向的长方形状。各接触件32的短边方向的长度尺寸即宽度尺寸设定成小于指形电极F的设置间隔的2倍。例如接触件32的宽度尺寸和设置间隔构成为，接触件32能接触1个或2个指形电极F。本实施方式中接触件32如图5所示，主体部31与接触件32在自然状态中配置在大体同一平面上。接触件32的一部分上形成有用于插通后述凸出部38的孔或者用于使凸出部38迂回的缺口。如图4所示两个薄板件3A中的接触件32的设置间隔相同，但其周期错开半个周期。

如图3至图5所示，弹簧要素33是分别连接主体部31与多个接触件32之间的细线。弹簧要素33将一个接触件32的两端分别单独连接到主体部31上。换句话说，各接触件32被单独弹性支撑，在各个接触件32中产生独立的位移。各弹簧要素33形状相同，相对于薄板件3A的厚度方向呈弯曲的大致正弦波状。另外，本实施方式中各弹簧要素33的振幅大体固定，但是根据位置，振幅也可以不同。此外，两个薄板件3A的各自的弹簧要素33，其朝向对称，在层叠的状态下一个薄板件3A中邻接的弹簧要素33之间的空间被另一个薄板件3A的弹簧要素33插入。此外，如图5所示，各个薄板件3A的接触件32通过弹簧要素33的弹性恢复力向内侧押合。

如图3和图5所示，盖体3B具备：粘贴固定在主体部31上的固定部34；将所述弹簧要素33的至少一部分向盖体3B的外侧露出的开口部35；以及倒伏限制部36，将层叠的薄板件3A的接触件32相对于厚度方向从外侧夹持，以限制接触件32的倒伏。

固定部34是大致长条长方形板状的部分，相对于薄板件3A以绝缘的状态固定。另外，在本实施方式中，由于固定部34相对于薄板件3A绝缘，所以在薄板件3A上连接用于测量电流或电压的端子，但是也可以例如将固定部34和薄板件3A以导通的状态固定，借助固定部34或设置于固定部34的导电体测量太阳能电池单元SC的电流或电压。

开口部35是在盖体3B的中央部分开口的大致长方形状的部分，使弹簧要素33中向外侧膨出的各部分向盖体3B的外侧露出。即，由于形成有开口部35，所以即使弹簧要素33上产生变形时弹簧要素33也不会被妨碍。

如图5所示，倒伏限制部36具备：一对平行板37，将设置在开口部35的下侧的接触件32在厚度方向上夹持；以及垫片结构，将平行板37间的分离间隔保持固定。

如图5的断面图所示，一对平行板37夹持接触件32并与接触件32的面板部保持微小间隙。即，即便接触件32在探针3与太阳能电池单元SC接触离开方向上产生位移，其面板部也不会接触平行板37，因此移动不受阻碍。此外，由于平行板37与接触件32的面板部之间只存在少许间隙，所以接触件32位移时其姿势变化范围限制在极为有限的范围内。因此，实质上接触件32只能在探针3的接触离开方向上位移。另外，关于平行板37与接触件32之间的间隙，根据可允许的接触件32的姿势变化量设定为规定值。

垫片结构由从一对平行板37的内侧面朝向彼此的对置面突出的一对凸出部38构成。向薄板件3A粘贴盖体3B时，以通过各凸出部38接触使平行板37彼此不能再进一步靠近的方式使平行板37的内侧面与接触件32的面板部之间的间隙保持规定值。本实施方式中各凸出部38在主体部31的长边方向上隔开规定间隔排列设置，不论平行板37的位置而保持大体固定的分离间隔。

按照上述结构的本实施方式的探针3，盖体3B由将接触件32的从基端侧起一半左右覆盖并夹持的平行板37构成倒伏限制部36，所以当将探针3向太阳能电池单元SC按压时，接触件32基本不会发生倒伏，只会发生接触离开方向的位移。

因此，可以防止发生如下情况：由于发生倒伏而使各接触件32与指形电极的接触状态因姿势变化而改变，从而发生测量的再现性降低。此外，如图5的断面图所示，在本实施方式中，薄板件3A的主体部31和接触件32处于同一平面上，并配置成相对于接触离开方向排列在一条直线上，所以即使在探针3按压太阳能电池单元SC时，也会对接触件32施加直向的力，不易产生力矩。因此也不易产生接触件32的姿势变化。

说明其他的实施方式。

在本实施方式中，弹簧要素是形成为相对于厚度方向弯曲的正弦波状的细线，但是本发明不限于此。例如，弹簧要素形成为正弦波状时，该波的数量不限于本实施方式所示的，弹簧要素也可以形成为大致S状。此外，也可以是在弹簧要素的各部分上振幅发生变化。而且，可以仅在包含主体部和接触件的平面内形成弹簧要素，只在该平面内发生变形。具体弹簧要素可以是在平面内弹性变形的大致<形的细线。

按照上述方式的弹簧要素，盖体也可以不具备开口部。

薄板件的层叠不限于2枚，也可以是3枚以上。此外，形成垫片结构的凸出部不限于本实施方式所示的。例如可以是以从一个平行板到达另一个平行板的面板部的方式仅在单侧形成凸出部。

此外，在不违背本发明的发明思想的范围内可以实施各种实施方式的变形和各实施方式的局部组合。

Claims (11)

1.一种探针，用于太阳能电池单元的电气特性的测量，其特征在于包括：

在厚度方向层叠的多个薄板件；以及

将所述多个薄板件从外侧沿厚度方向夹持的一对盖体，

所述薄板件包括：

长条薄板状的主体部；

多个接触件，是在所述主体部的长边方向具有规定宽度的薄板，并以宽度方向与所述主体部的长边方向一致的方式排列设置；以及

弹簧要素，由细线形成，并且分别将所述主体部和所述多个接触件之间连接，

所述一对盖体具备一对倒伏限制部，所述一对倒伏限制部将所述接触件相对于厚度方向夹持，用以限制该接触件的倒伏。

2.根据权利要求1所述的探针，其特征在于，所述一对倒伏限制部具备一对平行板，其内侧面与所述接触件的面板部之间形成有间隙。

3.根据权利要求2所述的探针，其特征在于，所述一对倒伏限制部具备垫片结构，所述垫片结构介于所述一对平行板之间并将所述一对平行板的分离间隔保持为规定值。

4.根据权利要求3所述的探针，其特征在于，所述垫片结构是从一对平行板向彼此的对置面突出的一对凸出部，通过使所述一对凸出部彼此接触，将所述一对平行板的分离间隔保持在规定值。

5.根据权利要求4所述的探针，其特征在于，所述多个接触件的至少一部分上形成有供所述凸出部插通的孔或用于使所述凸出部迂回的缺口。

6.根据权利要求1所述的探针，其特征在于，

所述弹簧要素以比所述主体部向外侧突出的方式相对于所述薄板件的厚度方向弯曲，

所述一对盖体还具备将所述弹簧要素的至少一部分露出的开口部。

7.根据权利要求1所述的探针，其特征在于，

所述多个接触件沿所述主体部的长边方向每隔规定间隔设置，

至少两个薄板件中的所述多个接触件的设置周期错开。

8.根据权利要求7所述的探针，其特征在于，所述多个接触件的配置方向的长度尺寸设定为小于各指形电极的设置间隔的2倍。

9.根据权利要求7所述的探针，其特征在于，所述规定间隔设定成使多个所述接触件与1个或2个指形电极接触。

10.根据权利要求1所述的探针，其特征在于，

相对于厚度方向重叠的所述多个薄板件中，至少一个所述薄板件为电压测量用的薄板件，其他的所述薄板件为电流测量用的薄板件，

还具备形成在电压测量用的所述薄板件和电流测量用的所述薄板件之间的绝缘层。

11.一种太阳能电池单元用测量装置，其特征在于包括：

如权利要求1所述的探针；以及

与所述探针连接的电流电压测量机构。

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