JP2000269526A - 光起電力素子の検査方法及び検査装置 - Google Patents

光起電力素子の検査方法及び検査装置

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JP2000269526A
JP2000269526A JP11072764A JP7276499A JP2000269526A JP 2000269526 A JP2000269526 A JP 2000269526A JP 11072764 A JP11072764 A JP 11072764A JP 7276499 A JP7276499 A JP 7276499A JP 2000269526 A JP2000269526 A JP 2000269526A
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JP
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electrode
photovoltaic element
electrodes
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counter
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JP11072764A
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English (en)
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Wataru Shinohara
亘 篠原
Keisho Yamamoto
恵章 山本
Shinichi Miyahara
真一 宮原
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非接触での検査が可能であって、膜損傷を発
生させることがなく、しかも、検査時間が短い光起電力
素子の検査方法及び検査装置を提供する。 【解決手段】 隣合う光起電力素子20の表面電極13から
所定距離(1000μm以下)隔てて対向電極1を対向配置
し、対向電極1と表面電極13との間で空気を誘電体とす
るコンデンサを形成し、対向電極1に誘起される電位を
電位検出計2にて検出する。隣合う光起電力素子20,20
間でのこのような誘起電位の差(ΔV)を開放電圧とし
て測定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光起電力素子の特
性を非接触にて検査する方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】絶縁性基板に基板側電極,発電層,表面
電極をこの順に重畳させた構成をなす複数の光起電力素
子を、隣合う光起電力素子間で基板側電極と表面電極と
を電気的に接続させることにより複数段直列接続させ
て、太陽電池は構成される。このような太陽電池の特性
を表す一指標として開放電圧(Voc)があり、製造した
太陽電池における開放電圧を測定し、その測定結果に基
づいて、製造した太陽電池の良,不良を判定している。
【0003】図5は、この開放電圧の従来の測定方法の
実施状態を示す図である。図中20,20は、ガラス基板10
に例えばTCOからなる基板側電極11,例えばa−Si
からなる発電層12,例えばAgからなる表面電極13をこ
の順に重畳してなる光起電力素子であり、隣合う光起電
力素子20,20同士は、一方の光起電力素子20の基板側電
極11と他方の光起電力素子20の表面電極13とが接続され
た態様で電気的に直列接続されている。そして、接触式
の検出針(プローブ)30を、隣合う光起電力素子20,20
の表面電極13,13に接触させ、隣合う光起電力素子20,
20間の電圧を測定し、その測定電圧を開放電圧としてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように従来では、
表面電極13にプローブ30を接触させて開放電圧を測定し
ているので、その接触圧によって表面電極13及び/また
はその下方の発電層12に膜損傷が発生して光電変換特性
が劣化する可能性がある。また、その測定に膨大な時間
が必要であるという問題がある。
【0005】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、非接触での検査が可能であり、膜損傷を発生さ
せることがなく、しかも、検査時間の大幅な短縮を図れ
る光起電力素子の検査方法及び検査装置を提供すること
を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る光起電力
素子の検査方法は、表面に電極を有する光起電力素子を
検査する方法において、前記電極に空間を介して対向す
る対向電極を設け、前記電極と該対向電極との間でコン
デンサを形成し、前記対向電極に誘起される電位を検出
することを特徴とする。
【0007】請求項2に係る光起電力素子の検査方法
は、請求項1において、前記電極と前記対向電極との間
隔は1000μm以下であることを特徴とする。
【0008】請求項3に係る光起電力素子の検査方法
は、請求項1または2において、隣合う両光起電力素子
に前記対向電極を夫々設け、その各対向電極に誘起され
る電位の差を更に検出することを特徴とする。
【0009】請求項4に係る光起電力素子の検査装置
は、表面に電極を有する光起電力素子を検査する装置に
おいて、前記電極に空間を介して対向配置される対向電
極と、前記電極と該対向電極との間でのコンデンサ形成
によって前記対向電極に誘起される電位を検出する手段
とを備えることを特徴とする。
【0010】請求項5に係る光起電力素子の検査装置
は、請求項4において、隣合う両光起電力素子に前記対
向電極を夫々設け、その各対向電極に誘起される電位の
差を検出する手段を更に備えることを特徴とする。
【0011】本発明では、検査対象の光起電力素子の表
面電極に空間を介して対向する対向電極を設け、その対
向電極と表面電極との間にコンデンサを形成する。そし
て、その対向電極に誘起される電位を検出し、その検出
値に基づいて光起電力素子の良,不良を判定する。この
ように、非接触にて検査を行うので、従来のような膜損
傷の発生は回避される。また、短時間で検査を完了でき
る。
【0012】また、本発明では、対向電極と表面電極と
の間隔を1000μm以下とする。よって、大面積の光起電
力素子の検査にも対応できる。
【0013】更に、本発明では、隣合う光起電力素子の
表面電極に夫々対向電極を設け、隣合う光起電力素子の
各対向電極に誘起される電位の差を測定して、その測定
値を開放電圧とする。よって、非接触で開放電圧の測定
が可能であり、従来のような膜損傷の発生は回避され
る。また、短時間で開放電圧の測定を完了できる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面を参照して具体的に説明する。図1は、本発明
による開放電圧測定の実施状態を示す概念図である。図
中20,20は、例えばガラス基板10に、例えばTCOから
なる基板側電極11,例えばa−Siからなる発電層12,
例えばAgからなる表面電極13をこの順に重畳してなる
光起電力素子であり、隣合う光起電力素子20,20同士
は、一方の光起電力素子20の基板側電極11と他方の光起
電力素子20の表面電極13とが接続された態様で電気的に
直列接続されている。
【0015】各光起電力素子20,20の表面電極13,13の
上方には、所定距離(1000μm以下)を隔てて、例えば
Auからなる対向電極1,1が夫々対向配置されてい
る。各対向電極1,1には、一端が接地された電位検出
計2,2が接続され、各対向電極1,1の電位を検出で
きるようになっている。
【0016】このような構成では、各対向電極1,1と
各光起電力素子20,20の表面電極13,13との間に、空気
を誘電体とするコンデンサが夫々形成される。そこで、
各対向電極1,1に誘起される電位を電位検出計2,2
で検出し、その検出値の差を一方の光起電力素子20の開
放電圧とする。一方の光起電力素子20における検出電位
をV、これに隣合う他方の光起電力素子20における検出
電位をV+ΔVとした場合、両検出電位の差ΔVが一方
の光起電力素子20の開放電圧となる。このようにして求
めた各光起電力素子20における開放電圧(ΔV)の大き
さに基づき、各光起電力素子20の良,不良を判定する。
【0017】図2は、各光起電力素子20での開放電圧を
順次求めて各光起電力素子20の良,不良を判定できるよ
うにした本発明の検査装置の具体的な構成を示す図であ
る。なお、図2において、図1と同一部分には同一番号
を付している。
【0018】図1と同様に、ガラス基板10に基板側電極
11,発電層12,表面電極13をこの順に重畳してなる多数
の光起電力素子20を電気的に直列接続させた検査対象の
太陽電池が、X−Yステージ3上に載置されており、そ
の太陽電池は矢符方向に移送される。隣合う光起電力素
子20,20の上方には、各光起電力素子20,20の表面電極
13,13と所定距離(1000μm以下)を隔てて対向電極
1,1が対向するように、対向電極1,1をその先端部
に取り付けたテフロン樹脂製の電極設置体4が設けられ
ている。
【0019】電極設置体4における対向電極1,1間の
距離は、太陽電池における光起電力素子20の分割ピッチ
と等しく、隣合う光起電力素子20,20間に跨がるように
両対向電極1,1が設置されている。また、各対向電極
1,1には、図1と同様に、一端が接地された電位検出
計2,2が接続されている。
【0020】この電極設置体4は、基台5に設置されて
おり、基台5には、対向電極1,1と表面電極13,13と
の距離が一定になるように制御する光学系6も設置され
ている。この光学系6は、内部にレンズ,ミラー等を含
み、レーザ光を表面電極13表面に照射し、その反射光を
検出することにより、対向電極1,1と表面電極13,13
との距離が一定になるように制御するレーザオートフォ
ーカス機能を有している。
【0021】このような構成により、検査対象の太陽電
池がX−Yステージ3上を移送されるタイミングに同期
して、隣合う光起電力素子20,20の表面電極13,13に所
定距離を隔てて対向するように対向電極1,1が位置決
めされる。前述したように、各対向電極1,1と各表面
電極13,13との間に、空気を誘電体とするコンデンサを
夫々形成し、各対向電極1,1に誘起される電位を電位
検出計2,2で検出し、その検出値(V,V+ΔV)の
差(ΔV)を移送上流側の光起電力素子20の開放電圧と
する。このようにして求めた各光起電力素子20における
開放電圧(ΔV)の大きさに基づき、各光起電力素子20
の良,不良を判定する。
【0022】図3は、10段構成の太陽電池での各光起電
力素子20における開放電圧(ΔV)の測定値の一例を示
すグラフである。図3において、横軸は光起電力素子20
の段数を示し、縦軸は実際の測定値を基準となる1cm
角サイズの小面積セルの開放電圧により規格化した規格
化開放電圧を示している。また、良,不良の判定基準を
0.9 (図3のグラフ中の破線)としている。図3に示す
グラフの例では、4段目と6段目との光起電力素子20が
不良であると判定できる。
【0023】複数の光起電力素子20をレーザパターニン
グ形成する機構に、図2に示したような検査装置を組み
込ませるようにした場合、レーザパターニング工程と同
時に開放電圧の測定を行うことができ、大幅な測定時間
の短縮を図れる。
【0024】本発明では、対向電極1と表面電極13との
間の距離を1000μm以下にする。以下、この理由につい
て説明する。図4は、対向電極1に誘起される電位
(V)を検出するための等価回路を示す。
【0025】光起電力素子20の表面電極13に対向するよ
うに対向電極1を所定の位置に設けた後、スイッチを閉
じることによってコンデンサの放電が開始する。この
際、式(1)に示す過渡電流が流れ、この電流値を測定
することにより、式(2)の関係から電位を概算でき
る。 I=−(V/R)・exp(−t/RC) …(1) 但し、 V:対向電極1に誘起される電位(V), I:電流(A), R:抵抗(Ω), C:コンデンサ容量(F), t:時間(s) t=0(s)の場合に、V=−IR …(2)
【0026】しかし、このときの測定系(テスター等)
の一般的な性能(応答速度≒1ms,電流測定精度≒10
μA)を考慮した場合、式(3),式(4)の条件を満
たす必要がある。即ち、電流測定に要する時間(1m
s)以上の放電時定数が必要であると共に、電流測定精
度以上の電流量が必要である。 τ=RC≧1ms …(3) V/R≧10μA …(4) 但し、 τ:コンデンサ放電の時定数(s)
【0027】ここで、V:対向電極1に誘起される電位
の大きさは、光起電力素子の場合には約1V程度である
ので、V=1Vとすると、式(4)の条件から式(5)
の条件が求まり、更に式(5),式(3)の条件から式
(6)の条件が求まる。 R≦1×105 (Ω) …(5) C≧1×10-8(F) …(6)
【0028】式(5)において、C=1×10-8Fとした
場合、式(7)の関係から、対向電極1,表面電極13間
の距離dと対向電極1の面積Sとの関係として、表1の
ような組合せが求まる。 C=ε・(S/d) …(7) 但し、 ε:空気の誘電率(≒8.85×10-12 (F/m)), S:対向電極1の面積(m2 ), d:対向電極1,表面電極13間の距離(m)
【0029】
【表1】
【0030】表1において、対向電極1の面積Sは、太
陽電池の単一光起電力素子20の面積よりも小さく設定し
なければいけない。一般的なアモルファスシリコン系の
太陽電池の単一光起電力素子の面積が1m2 を越えるこ
とはないと考えても問題なく、本発明における非接触検
査では、対向電極1と表面電極13との間の距離は1000μ
m以下にする必要がある。
【0031】なお、上述した実施の形態では、対向電極
1の材料として金を用いたが、金以外に銀,白金,アル
ミニウム,銅,ニッケル等の材料を使用しても、同様の
効果を奏する。
【0032】また、上述した実施の形態では、基板とし
てガラス製の絶縁性基板を用いているが、ステンレス基
板に絶縁膜を形成したものを利用しても良い。また、ア
モルファスシリコン系の光起電力素子の場合について説
明したが、結晶系の光起電力素子の場合も同様に行える
ことは勿論である。
【0033】
【発明の効果】以上のように本発明では、光起電力素子
の電極に空間を介して対向する対向電極を設け、その対
向電極と光起電力素子の電極との間にコンデンサを形成
して、対向電極に誘起される電位を検出するようにした
ので、非接触にて検査を行うことが可能であって、従来
のような膜損傷の発生を回避できて検査処理に伴う特性
劣化を防止できると共に、検査時間の大幅な短縮化を図
れる。
【0034】また、本発明では、対向電極と光起電力素
子の電極との間隔を1000μm以下としたので、大面積の
光起電力素子の検査にも対応できる。
【0035】更に、本発明では、隣合う光起電力素子の
電極に対向させて夫々対向電極を設け、隣合う光起電力
素子の各対向電極に誘起される電位の差を測定して開放
電圧を求めるので、非接触で開放電圧の測定が可能であ
って、従来のような膜損傷の発生を回避できて測定処理
に伴う特性劣化を防止できると共に、測定時間の大幅な
短縮化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の検査方法の実施状態を示す概念図であ
る。
【図2】本発明の検査装置の構成例を示す図である。
【図3】各光起電力素子における規格化開放電圧を表す
グラフである。
【図4】対向電極に誘起される電位を検出するための等
価回路図である。
【図5】従来の検査方法の実施状態を示す図である。
【符号の説明】
1 対向電極 2 電位検出計 3 X−Yステージ 6 光学系 13 表面電極 20 光起電力素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮原 真一 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 Fターム(参考) 5F051 BA14 KA09

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に電極を有する光起電力素子を検査
    する方法において、前記電極に空間を介して対向する対
    向電極を設け、前記電極と該対向電極との間でコンデン
    サを形成し、前記対向電極に誘起される電位を検出する
    ことを特徴とする光起電力素子の検査方法。
  2. 【請求項2】 前記電極と前記対向電極との間隔は1000
    μm以下である請求項1記載の光起電力素子の検査方
    法。
  3. 【請求項3】 隣合う両光起電力素子に前記対向電極を
    夫々設け、その各対向電極に誘起される電位の差を更に
    検出する請求項1または2記載の光起電力素子の検査方
    法。
  4. 【請求項4】 表面に電極を有する光起電力素子を検査
    する装置において、前記電極に空間を介して対向配置さ
    れる対向電極と、前記電極と該対向電極との間でのコン
    デンサ形成によって前記対向電極に誘起される電位を検
    出する手段とを備えることを特徴とする光起電力素子の
    検査装置。
  5. 【請求項5】 隣合う両光起電力素子に前記対向電極を
    夫々設け、その各対向電極に誘起される電位の差を検出
    する手段を更に備える請求項4記載の光起電力素子の検
    査装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5165799B2 (ja) * 2009-12-22 2013-03-21 株式会社アルバック 太陽電池の評価方法及び評価装置
JP2015036671A (ja) * 2013-08-16 2015-02-23 横河電機株式会社 光起電力測定システム

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5165799B2 (ja) * 2009-12-22 2013-03-21 株式会社アルバック 太陽電池の評価方法及び評価装置
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