JP2007078404A

JP2007078404A - 太陽電池パネル検査装置

Info

Publication number: JP2007078404A
Application number: JP2005263839A
Authority: JP
Inventors: Gatsuki Sato; 賀津紀佐藤; Toshihisa Honda; 俊久本多
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-09-12
Filing date: 2005-09-12
Publication date: 2007-03-29

Abstract

【課題】衛星搭載用の太陽電池では内在する太陽電池パネルのカバーガラスのクラックと結晶層の微細な内部の欠陥検査が求められている。
【解決手段】太陽電池パネルのカバーガラスのクラックと結晶層の微細な内部欠陥を検出する太陽電池パネル検査装置において、複数の照明素子が２次元配列されたアレイ型照明装置と、上記アレイ型照明装置から照射された太陽電池の披検査箇所を撮像するために、赤外域に感度を有する撮像素子から成るＣＣＤカメラにより可能にしたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は特に大量の太陽電池セルが貼られて成る太陽電池パネル検査装置に関する。

太陽電池セル内の結晶層のクラックを検出するために、光源を発してフィルタを通過した１．０μｍの光が、白紙にて散乱されて太陽電池パネルに様々な角度で入射し、ビデオカメラをパネルと対向させて散乱光が入射しているパネルの像を形成させて、パネルのカバーガラスのクラックと結晶層のクラックとを識別するために、非平行光を発する光源を、パネルに対して所定角度で配置するものは開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平０６−３０８０４２号公報（第１図）

従来の検査装置は、単一光源による非平行光を使用しているので、微細な内部欠陥部分で逆方向の照明光が相互に打ち消しあうため、太陽電池パネルのカバーガラスのクラックと結晶層の微細な内部のクラックを鮮明には撮像することができないという問題があった。

この発明は、係る課題を解決するために成されたものであり、高解像度で近赤外に感度を有する軽量小型なＣＣＤカメラを使用し、ＬＥＤランプ照明を２次元配列にすることで、被検体上で周期的な光強度になるようなランプ照明、すなわちパターン化された照明を用いることで、鮮明に欠陥を識別できる装置を提供することを目的としている。

この発明の太陽電池パネル検査装置は太陽電池の内部欠陥を検出する太陽電池パネル検査装置において、複数の照明素子が２次元配列されたアレイ型照明装置と、上記アレイ型照明装置から照射された太陽電池の披検査箇所を撮像するために、赤外域に感度を有する撮像素子を２次元配列されたＣＣＤカメラとから成るものである。

この発明は、複数の照明素子が２次元配列されて、各照明素子からの照射光が平行光で照射される２次元配列の照明用光源と、近赤外域に感度を有する撮像素子を２次元配列されたＣＣＤカメラとを使用して検査することにより、小型で安価な装置により検査が可能になるという効果が得られる。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係わる撮像装置を示す図であり、１はアレイ型照明装置、２は太陽電池、３はＣＣＤカメラ、４は搬送装置である。
アレイ型照明装置１は被検査体である太陽電池２に対して相対する位置にある撮像用ＣＣＤカメラ３に対して所定の角度に固定されている。

単結晶基板上に形成された発電層を有する、衛星搭載用太陽電池では内在する欠陥（特にクラック）は電気的な短絡を起す要因となり得る為に、排除する必要がある。
検査は半導体基板に対し透明な赤外線照明とカメラを用いるか、人間による目視検査によっている。

太陽電池パネルの大型化の中で検査の効率化を図る必要があり、半導体基板を透過する赤外光を赤外線カメラで見ることで内部欠陥を検出することはできる。

しかし、太陽電池（ＧａＡｓ）２の表面には反射防止用のガラス板が透明の接着剤にて貼られ（図では省略されている）ており、裏面全面に金属電極が形成されている太陽電池では、赤外線を透過させることができず、裏面電極で反射した赤外線が悪影響となり、微細な欠陥画像を撮像することができなかった。

太陽電池２の表面には反射防止用のガラス板が透明の接着剤にて貼られている。
撮像用ＣＣＤカメラ３は高解像度（概略画素数１００万程度）のカメラで素子が２次元に配列されたものであり、近赤外域に感度を有するＣＣＤカメラ３である。
被検査体である太陽電池２はステージ４の上を搬送されて検査される。

図２はアレイ型照明装置１の詳細図であり、５はＬＥＤランプ、６は回路基板である。
アレイ型照明装置１は、ＣＣＤカメラ３が感度を有する近赤外域の波長成分を多く含むものを選定すべきである。
また、アレイ型照明装置１からの照射光の波長成分は、アレイ型照明装置１またはＣＣＤカメラ３の前面にフィルタ等を使用して、ＣＣＤカメラ３の近赤外域の波長帯に効率よく利用することも可能である。

アレイ型照明装置１は、例えば、合計３４５個（縦１５行×横２３列）のＬＥＤランプ５を７．５ｍｍピッチで回路基板６上に２次元で規則的に配置したものである。
各ＬＥＤランプには通電用のリード配線（図には示されていない）を行い電流によって各ＬＥＤランプの照度を任意に調整できる。

図３は本発明で得られた太陽電池の検査画像例を示す図である。
ＬＥＤランプ配置に対応した周期的明暗パターンの中にクラック（左下から中央上へ伸びている）が明瞭に識別できる。
照射されるＬＥＤランプ１個当たりのビーム径が、クラックの幅に対して、概ねオーダ的に近い大きさで、平行光に照射されるので、照射された光はクラック周辺では屈折や回り込みでクラック周囲へ拡散され、クラック部が光の変化でクラック部の周辺との差異が明確になる。

従って、クラックが存在する部分に周期的な光量変化があると、その反射光は明るい部分では暗く、暗い部分では明るく見える為に、太陽電池に生じたクラックが強調されることで明瞭に識別ができる。

同様の効果はＧａＡｓ基板の太陽電池のみならず、Ｓi基板の太陽電池内の欠陥検知にも有効である。

実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２に係わる撮像装置用パンチ板型照明装置の外観図であり、７は光拡散板、８はパンチ板である。
図において、ＬＥＤランプ等の発光源を２次元状に配列しなくとも、単一光源を使用した場合でも、図２と同様の機能を実現する方法について説明する。

この発明の撮像装置を構成するパターン化された照明用光源としては、単一光源の前方に図４のように、光拡散板（導光板）７の前にパンチ板８を配置することで実現できる。
ここで、パンチ板８は例えば、直径２ｍｍの穴を板にパンチで打ち抜いて空けたものである。

光拡散板（導光板）７から照明され、パンチ板８の１個の穴から通過した光は平行光になり、２次元状に空けられた複数のパンチ板８の穴を通過した照明光は２次元状に照射される照明光により、複数の発光源を２次元状に配列しなくとも、実施の形態１と同様の効果が得られる。

実施の形態３．
図５は本発明の実施の形態３に係わる撮像装置用液晶シャッター型照明装置の外観図であり、９は液晶シャッターであり、７は図４と同じものである。
図において、この発明の撮像装置を構成するパターン化された照明用光源としては、光拡散板（導光板）７の前に液晶シャッター９を配置することで実現できる。
液晶シャッターでは光拡散板７から出力され、シャッターを通過する光の通過径を任意に設定できるので、光源と被検査体との距離に応じた適正な光照射径を選択できる。

実施の形態４．
図６は本発明の実施の形態４に係わる撮像装置用光スキャン型照明装置の外観図であり、１０はＬＥＤランプ、１１はポリゴンミラーであり、２〜４は図１と同じものである。
実施の形態１の２次元でアレイ状のＬＥＤランプを１個で実現する別の実現手段を図６に示した。

光源となるＬＥＤランプ１０で発行された概ね平行である照射ビームをポリゴンミラー１１で反射させ、被検査体へ２次元でスキャンしながら照射する。
このことにより、被検査体には、あたかも、２次元状の照明器具から照射されたことと同じ効果を実現できる。

この時に被検査体上で周期的な光量になるようにＬＥＤを制御することで周期的な光分布を得るように、制御部はＬＥＤランプの光強度を被検査体上で周期的な光強度パターンが得られるように電気的に制御する。
また、制御部はポリゴンミラーを２軸方向で回動するための制御を行う。

図７は本発明の実施の形態１〜４に係わる撮像装置を組込んだ自動検査装置の外観図であり、１２はドーリー、１３は太陽電池パネル、１４は撮像装置、１５は移動用アーム、１６は制御・記録装置である。

ドーリー１２に固定された太陽電池パネル１３の下側より近接させた本発明による撮像装置１４はＸ，Ｙ方向移動のアーム１５の上を移動して太陽電池パネル上のあらゆる太陽電池を撮像・検査することができる。

撮像された画像データは逐次、制御装置１６に転送され蓄積記録される。
ＣＣＤカメラは赤外線カメラに比べ小型・軽量であることやアレイ型照明装置は発熱しない等、自動機への組み込みの制約はない。

太陽電池１枚当たりの実画像取得から欠陥識別までを１０秒以下で処理していくことができる。
また、撮像装置の位置情報と連動させて画像を予め取得し、メモリーに記録した後に一括して画像処理を行い、欠陥のある太陽電池を選別することもできる。

実施の形態５では太陽電池パネルは横置きであるが、縦置きとしても何ら制約なく同様な装置が構成できることは明らかである。

本発明の実施の形態１に係わる撮像装置の構成図である。本発明の撮像装置用アレイ型照明装置の外観図である。本発明で得られた太陽電池の検査画像例を示す図である。本発明の実施の形態２に係わる撮像装置用パンチ板型照明装置の外観図である。本発明の実施の形態３に係わる撮像装置用液晶シャッター型照明装置の外観図である。本発明の実施の形態４に係わる撮像装置用光スキャン型照明装置の外観図である。本発明の実施の形態１〜４に係わる撮像装置を組込んだ自動検査装置の外観図である。

符号の説明

１アレイ型照明装置、２太陽電池、３ＣＣＤカメラ、４搬送装置、５ＬＥＤランプ、６回路基板、７光拡散板、８パンチ板、９液晶シャッター、１０ＬＥＤランプ、１１ポリゴンミラー、１２ドーリー、１３太陽電池パネル、１４撮像装置、１５移動用アーム、１６制御・記録装置。

Claims

太陽電池パネルの内部欠陥を検出する太陽電池パネル検査装置において、
複数の照明素子が２次元配列されたアレイ型照明装置と、
上記アレイ型照明装置から照射された太陽電池の披検査箇所を撮像するために、赤外域に感度を有する撮像素子から成るＣＣＤカメラと、
を具備したことを特徴とする太陽電池パネル検査装置。
上記照明素子として、ＬＥＤランプを使用することを特徴とする請求項１記載の太陽電池パネル検査装置。
上記アレイ型照明装置として、非平行光源の前に所定の穴径を有するパンチ板を配置することを特徴とする請求項２記載の太陽電池パネル検査装置。
上記アレイ型照明装置として、非平行光源の前に液晶シャッターを設置して電気的にシャッターの孔径を制御することを特徴とする請求項２記載の太陽電池パネル検査装置。
太陽電池パネルの内部欠陥を検出する検査装置において、
概ね平行である照射ビームを発生するための照明素子と、
上記照明素子から出力された照射ビームを、被検査体上へ２次元で照射するために２軸で回動するポリゴンミラーと、
上記照明素子の光強度を被検査体上で周期的な光強度パターンが得られるように電気的に制御し、上記ポリゴンミラーの２軸方向での回動を制御する制御部と、
上記ポリゴンミラーから２次元で照射された太陽電池の披検査箇所を撮像するために、赤外域に感度を有する撮像素子から成るＣＣＤカメラと、
を具備したことを特徴とする太陽電池パネル検査装置。
上記照明素子を制御して被検査体の太陽電池上で周期的な光強度パターンが得られることを特徴とする請求項１記載または請求項５記載の太陽電池パネル検査装置。
被検査体の太陽電池上へ、上記照明素子からの照射方向と相反する方向で、被検査体である太陽電池上を撮像するように上記ＣＣＤカメラを配置したことを特徴とする請求項１記載または請求項５記載の太陽電池パネル検査装置。