JP2008026113A - Defect inspection device of solar cell and method for inspecting defect of solar cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池及び太陽電池パネルの欠陥検査装置、特に太陽電池表面のクラック等の欠陥を検査する装置、及びその方法に関する。 The present invention relates to a defect inspection apparatus for solar cells and solar cell panels, and more particularly to an apparatus for inspecting defects such as cracks on the surface of a solar cell, and a method thereof.
従来、太陽電池及び太陽電池パネルの検査は、目視により太陽電池表面にクラックがあるか検査していた。検査員によりクラックを判定するレベルに差が有り、また、検査のミスもあった。また、検査に時間がかかるという問題もあった。 Conventionally, in the inspection of solar cells and solar cell panels, the surface of the solar cell is inspected for cracks by visual observation. There were differences in the level at which cracks were judged by inspectors, and there were also mistakes in inspection. There is also a problem that the inspection takes time.
そのため、太陽電池のクラック等の欠陥を一定の判定レベルで、短時間に検査することが望まれている。 Therefore, it is desired to inspect a defect such as a crack of a solar cell at a certain determination level in a short time.
特許文献１は、太陽電池表面に斜光照明、落射照明を当て、工業用ＴＶカメラにより撮像し、画像データをメモリに記憶し、斜光照明を当てたときと、落射照明を当てたときの画像を比較し、欠陥の判定をする検査装置を開示する。 Patent Document 1 applies oblique illumination and epi-illumination to the surface of a solar cell, picks up an image with an industrial TV camera, stores image data in a memory, and applies the oblique illumination and the image when epi-illumination is applied. An inspection apparatus for comparing and determining a defect is disclosed.
しかし、特許文献１の検査装置は、照明の切り換え等の操作が複雑である。また表面の反射により検査するため、表面のクラックしか検出することができず、内部のクラックは検出することができなかった。また、電気短絡状態等の組成による欠陥を検出することができなかった。 However, the inspection apparatus of Patent Document 1 has complicated operations such as switching of illumination. Further, since the inspection is performed by reflection on the surface, only the crack on the surface can be detected, and the internal crack cannot be detected. Moreover, the defect by composition, such as an electrical short circuit state, was not able to be detected.
特許文献２は、光源から光起電力素子に光を照射し、測定端子棒により起電力を測定する光起電力素子の特性検査装置を開示する。
特許文献２の検査装置は、起電力を測定する必要があり、そのための測定装置が必要である。特許文献２では、プローブで起電力を測定することにより、部分的な特性を検査することができるとしているが、欠陥の細かい形状を検出することはできなかった。
Patent Document 2 discloses a photovoltaic device characteristic inspection apparatus that irradiates a photovoltaic device with light from a light source and measures the electromotive force with a measurement terminal bar.
The inspection apparatus of patent document 2 needs to measure an electromotive force, and the measuring apparatus for it is required. In Patent Document 2, it is said that a partial characteristic can be inspected by measuring an electromotive force with a probe, but a fine shape of a defect cannot be detected.
そのため、太陽電池のクラックによる欠陥の検査を一定の判定レベルで、簡単に行うことができる検査装置と、検査方法が望まれている。 Therefore, an inspection apparatus and an inspection method that can easily perform inspection of defects due to cracks in solar cells at a certain determination level are desired.
本発明の目的は、太陽電池のクラック等の欠陥の検査を一定の判定レベルで簡単に行うことができる検査装置を提供することである。また、このような検査装置を使用した検査方法を提供することである。
本発明の他の目的は、内部のクラックも検出することができ、また、電気短絡状態等の組成による欠陥も検出することができる装置及び方法を提供することである。
本発明の他の目的は、欠陥の分布状態を検出することができる装置及び方法を提供することである。
An object of the present invention is to provide an inspection apparatus that can easily inspect defects such as cracks in a solar cell at a certain determination level. Another object of the present invention is to provide an inspection method using such an inspection apparatus.
Another object of the present invention is to provide an apparatus and method capable of detecting internal cracks and also detecting defects due to composition such as an electrical short circuit state.
Another object of the present invention is to provide an apparatus and method capable of detecting a distribution state of defects.
本発明では、太陽電池は正方向に電流を流すと発光する性質を用い、発光強度の違いにより欠陥を検出する。太陽電池に欠陥があると、欠陥部分の発光強度は正常な部分の発光強度と異なる。クラックが存在すると、クラックの部分には電流が流れないので、発光強度が弱くなる。また、電気的短絡状態の欠陥では、その部分に周囲より多くの電流が流れて、発光強度が強くなる。発光を目視、又はカメラで検出することにより、簡単に欠陥を検出することができる。 In the present invention, the solar cell uses the property of emitting light when a current is passed in the positive direction, and detects defects based on the difference in emission intensity. If there is a defect in the solar cell, the emission intensity of the defective part is different from the emission intensity of the normal part. If there is a crack, the current does not flow in the crack portion, so the emission intensity is weakened. In addition, in a defect in an electrical short-circuit state, a larger amount of current flows in that portion than the surrounding area, and the emission intensity is increased. By detecting light emission visually or with a camera, a defect can be easily detected.
本発明の１態様は、太陽電池を検査する装置であって、
前記太陽電池を載置する試料台と、
前記太陽電池に電流を印加する電源と、
前記太陽電池の画像を撮像するCCDカメラと、
前記CCDカメラによる撮像を制御し、前記CCDカメラにより撮像した画像を処理する制御演算装置と、を備える。
One aspect of the present invention is an apparatus for inspecting a solar cell,
A sample stage on which the solar cell is placed;
A power source for applying a current to the solar cell;
A CCD camera for capturing an image of the solar cell;
A control arithmetic unit that controls imaging by the CCD camera and processes an image captured by the CCD camera.
これにより、太陽電池の発光を肉眼で見ることによって、又は、太陽電池の発光をCCDカメラにより撮像した画像を肉眼で見ることによって、クラック等の欠陥を簡単に判定することができる。 As a result, defects such as cracks can be easily determined by viewing the light emitted from the solar cell with the naked eye, or viewing the image obtained by capturing the light emitted from the solar cell with a CCD camera.
前記試料台上には、複数の太陽電池を有する太陽電池パネルを載置することができ、
前記CCDカメラを移動するためのカメラ駆動装置を備え、
前記制御演算装置は、前記カメラ駆動装置を制御するための駆動制御部を備え、
前記カメラ駆動装置により前記CCDカメラを移動して、前記太陽電池パネルの各々の太陽電池の画像を撮像できることが好ましい。
これにより、太陽電池パネル内の複数の太陽電池を自動的に撮像することができる。
On the sample stage, a solar cell panel having a plurality of solar cells can be placed,
A camera driving device for moving the CCD camera;
The control arithmetic device includes a drive control unit for controlling the camera driving device,
It is preferable that the CCD camera can be moved by the camera driving device and an image of each solar cell of the solar cell panel can be taken.
Thereby, the some solar cell in a solar cell panel can be automatically imaged.
前記制御演算装置は、前記太陽電池の２つの画像から差分画像を作成し、前記差分画像を所定のしきい値で２値化し、差分２値化画像を作成することができる。
差分画像により、欠陥部を明確にすることができ、差分２値化画像により、欠陥部を強調した画像を見ることができる。
The control arithmetic device can create a difference image from two images of the solar cell, binarize the difference image with a predetermined threshold value, and create a difference binarized image.
The defect image can be made clear by the difference image, and the image in which the defect image is emphasized can be seen by the difference binary image.
前記太陽電池の２つの画像は、基準となる太陽電池の画像と、検査する太陽電池の画像でもよい。
検査対象の太陽電池を欠陥のない基準の画像と比較することにより、欠陥を容易に判定することができる。
The two images of the solar cell may be an image of a reference solar cell and an image of a solar cell to be inspected.
A defect can be easily determined by comparing the solar cell to be inspected with a reference image having no defect.
前記太陽電池の２つの画像は、所定の信頼性試験の前に撮像した画像と、前記信頼性試験の後に撮像した画像でもよい。
これにより、どの信頼性試験により欠陥が生じたか、客観的に明らかにすることができる。
The two images of the solar cell may be an image captured before a predetermined reliability test and an image captured after the reliability test.
This makes it possible to objectively clarify which reliability test caused the defect.
前記制御演算装置が、前記差分２値化画像により、前記太陽電池の欠陥を判定することもできる。
これにより、欠陥の判定まで、自動的に行うことができる。
The control arithmetic device can also determine the defect of the solar cell based on the difference binarized image.
Thereby, it can carry out automatically until the determination of a defect.
前記制御演算装置は、前記電源から前記太陽電池にかける電流をオンオフする電源オンオフ部を備え、前記CCDカメラが前記太陽電池の画像を撮像する間だけ、前記太陽電池にかける電流をオンにすることができる。
これにより、電流印加による太陽電池の過熱を防止することができる。
The control arithmetic unit includes a power on / off unit that turns on and off a current applied from the power source to the solar cell, and turns on a current applied to the solar cell only while the CCD camera captures an image of the solar cell. Can do.
Thereby, overheating of the solar cell due to current application can be prevented.
本発明の他の態様は、太陽電池を検査する方法であって、
試料台に載置した前記太陽電池に電流を印加し、
CCDカメラが、前記太陽電池の画像を撮像し、
制御演算装置が、前記CCDカメラにより撮像した画像を処理する太陽電池検査方法である。
Another aspect of the present invention is a method for inspecting a solar cell, comprising:
Apply current to the solar cell placed on the sample stage,
A CCD camera takes an image of the solar cell,
The control arithmetic device is a solar cell inspection method in which an image captured by the CCD camera is processed.
本発明によれば、太陽電池のクラック等の欠陥の検査を簡単に行うことができる。検査を自動化することができるので、太陽電池の欠陥の検査を一定のレベルで行うことができ、検査時間とコストを削減することができる。
また、検査の履歴を残すことにより、検査結果を容易に検索することができる。
また、太陽電池表面のクラックだけでなく、内部のクラックも検出することができる。 更に、電気短絡状態等の組成による欠陥も検出することができる。
更に、欠陥の分布状態も検出することができる。
According to the present invention, it is possible to easily inspect defects such as cracks in solar cells. Since the inspection can be automated, the inspection of the defects of the solar cell can be performed at a certain level, and the inspection time and cost can be reduced.
In addition, the inspection result can be easily retrieved by leaving the inspection history.
Further, not only cracks on the surface of the solar cell but also internal cracks can be detected. Furthermore, defects due to the composition such as an electrical short circuit state can also be detected.
Furthermore, the distribution state of defects can also be detected.
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の実施形態による太陽電池検査装置1の概略斜視図である。太陽電池検査装置1は、太陽電池パネル10を載置する試料台25と、太陽電池パネル10に電流を印加するための電源30と、太陽電池パネル10の画像を撮像するための対物レンズ36を有するCCDカメラ35と、CCDカメラ35を移動するための駆動装置40とを備える。また、制御演算装置50と、入力装置61と、出力装置62とを備える。 Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a schematic perspective view of a solar cell inspection apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The solar cell inspection apparatus 1 includes a sample stage 25 on which the solar cell panel 10 is placed, a power source 30 for applying a current to the solar cell panel 10, and an objective lens 36 for capturing an image of the solar cell panel 10. And a drive device 40 for moving the CCD camera 35. In addition, a control arithmetic device 50, an input device 61, and an output device 62 are provided.
試料台25には、太陽電池パネル10が適合する凹部が形成されている。図１では、太陽電池パネル10は、１枚の太陽電池10aからなるように示すが、太陽電池パネル10は、複数枚の太陽電池10aから構成されてもよい。なお、本明細書では、太陽電池10aとは１枚の太陽電池を言い、太陽電池パネル10とは太陽電池10aを電気的に接続し、貼り合わせたものを言う。試料台25上に載置された太陽電池パネル10に電流をかけるため、電極23を電源30の端子と導線で接続することができる。CCDカメラ35は、制御演算装置50からの指示により、太陽電池10aを撮像する。CCDカメラ35は、太陽電池パネル10を構成する１枚の太陽電池10aの表面全体を１度に撮像することができる。駆動装置40は、制御演算装置50からの指示により、CCDカメラ35を太陽電池パネル10の面と平行なx-y平面内で移動させることができ、またCCDカメラ35をｚ軸方向に移動させて、CCDカメラ35と太陽電池パネル10との距離を調節することができる。
制御演算装置50と、入力装置61と、出力装置62については、図６のブロック図を参照して後述する。
The sample table 25 is formed with a recess in which the solar cell panel 10 is fitted. In FIG. 1, the solar cell panel 10 is shown to be composed of one solar cell 10a, but the solar cell panel 10 may be composed of a plurality of solar cells 10a. In this specification, the solar cell 10a refers to a single solar cell, and the solar cell panel 10 refers to a solar cell 10a that is electrically connected and bonded. Since an electric current is applied to the solar cell panel 10 placed on the sample stage 25, the electrode 23 can be connected to the terminal of the power source 30 with a conductive wire. The CCD camera 35 images the solar cell 10a according to an instruction from the control arithmetic device 50. The CCD camera 35 can image the entire surface of one solar cell 10a constituting the solar cell panel 10 at a time. The drive device 40 can move the CCD camera 35 in an xy plane parallel to the surface of the solar cell panel 10 according to an instruction from the control arithmetic device 50, and can move the CCD camera 35 in the z-axis direction, The distance between the CCD camera 35 and the solar battery panel 10 can be adjusted.
The control arithmetic device 50, the input device 61, and the output device 62 will be described later with reference to the block diagram of FIG.
（太陽電池）
次に本発明の太陽電池検査装置1により欠陥を検査する太陽電池パネル10を構成する太陽電池10aについて説明する。本発明の実施形態では、GaAs系の太陽電池10aについて説明するが、本発明は、GaAs系に限らず、Si系等の太陽電池に使用することができる。
図２(A)は、GaAs系でInGaP/GaAs/Geの３層構造を有する太陽電池10aの上面図であり、(B)は下面図である。
図２(A)を参照すると、太陽電池10aの表面には、透明な上側電極21がストライプ状に形成されている。各上側電極21は、集電電極22で接続されている。集電電極22は、電極23により、外部の電極に接続される。
図２(B)を参照すると、太陽電池10aの裏面には、一面にp側電極11が形成されている。
(Solar cell)
Next, the solar cell 10a that constitutes the solar cell panel 10 that is inspected for defects by the solar cell inspection device 1 of the present invention will be described. In the embodiment of the present invention, a GaAs-based solar cell 10a will be described. However, the present invention is not limited to a GaAs-based solar cell, and can be used for a Si-based solar cell.
FIG. 2A is a top view of a solar cell 10a having a GaAs-based InGaP / GaAs / Ge three-layer structure, and FIG. 2B is a bottom view.
Referring to FIG. 2 (A), transparent upper electrodes 21 are formed in stripes on the surface of the solar cell 10a. Each upper electrode 21 is connected by a collecting electrode 22. The collecting electrode 22 is connected to an external electrode by the electrode 23.
Referring to FIG. 2B, a p-side electrode 11 is formed on the entire back surface of the solar cell 10a.
図３は、GaAs系太陽電池10aの断面図である。太陽電池10aはp側電極11の上に、p-Ge基板12、n-Ge層13、p-GaAs層14、n-GaAs層15、p-InGaP層16、n-InGaP層17が順に形成されている。n-InGaP層17上の一部には、n+-GaAs層19、n-側電極21が形成されている。n-InGaP層17上のn-側電極21がない部分には、反射防止膜18が形成されている。
p-Ge基板12とn-Ge層13とが、Geボトムセルを形成し、p-GaAs層14とn-GaAs層15とが、GaAsミドルセルを形成し、p-InGaP層16とn-InGaP層17とが、InGaPトップセルを形成する。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the GaAs solar cell 10a. In the solar cell 10a, a p-Ge substrate 12, an n-Ge layer 13, a p-GaAs layer 14, an n-GaAs layer 15, a p-InGaP layer 16, and an n-InGaP layer 17 are sequentially formed on the p-side electrode 11. Has been. On a part of the n-InGaP layer 17, an n + -GaAs layer 19 and an n-side electrode 21 are formed. An antireflection film 18 is formed on the n-InGaP layer 17 where the n-side electrode 21 is absent.
The p-Ge substrate 12 and the n-Ge layer 13 form a Ge bottom cell, the p-GaAs layer 14 and the n-GaAs layer 15 form a GaAs middle cell, and the p-InGaP layer 16 and the n-InGaP layer. 17 forms an InGaP top cell.
電源30により太陽電池10aに電流を印加するときは、下側のp側電極11を電源30の正極に接続して、正方向に電流を流す。
このInGaP/GaAs/Geの３層構造の太陽電池10aを室温でオン状態にするのに約3Vの電圧が必要である。５つ直列の太陽電池の場合、オン状態にするのに約15Vの電圧が必要である。このとき、約0.2Aの電流が流れる。
When a current is applied to the solar cell 10a by the power source 30, the lower p-side electrode 11 is connected to the positive electrode of the power source 30 and a current flows in the positive direction.
A voltage of about 3 V is required to turn on the solar cell 10a having the three-layer structure of InGaP / GaAs / Ge at room temperature. For a series of five solar cells, a voltage of about 15V is required to turn on. At this time, a current of about 0.2 A flows.
太陽電池パネル10は、通常複数枚の太陽電池10aから構成される。一例では、図４に示すように、太陽電池10aを５枚直列に接続し、この５枚の太陽電池10aを３列並列に接続する。即ち、5×3＝15枚の太陽電池10aで太陽電池パネル10を構成する。
図５に、太陽電池パネル10に約15V、即ち１枚の太陽電池10aあたり約3Vの電圧をかけたときの太陽電池10aの発光によるスペクトル照度を示す。発光波長は約900nmであることがわかる。CCDカメラ35のCCDは、この波長の光に感度を有するものである。
Si系等の太陽電池の検査に使用する場合は、Si系の太陽電池の発光波長（1000〜1300nmの赤外線）に感度を有するCCDを使用する。
GaAs系太陽電池の太陽光を電気に変換する変換効率は、約28％であり、シリコン太陽電池の約17％と比較して高い変換効率が得られている。
The solar cell panel 10 is usually composed of a plurality of solar cells 10a. In one example, as shown in FIG. 4, five solar cells 10a are connected in series, and the five solar cells 10a are connected in parallel in three rows. That is, the solar cell panel 10 is composed of 5 × 3 = 15 solar cells 10a.
FIG. 5 shows the spectral illuminance due to light emission of the solar cell 10a when a voltage of about 15V, that is, about 3V per one solar cell 10a, is applied to the solar cell panel 10. FIG. It can be seen that the emission wavelength is about 900 nm. The CCD of the CCD camera 35 is sensitive to light of this wavelength.
When used for inspection of Si-based solar cells, a CCD having sensitivity to the emission wavelength of the Si-based solar cells (infrared rays of 1000 to 1300 nm) is used.
The conversion efficiency of GaAs solar cells for converting sunlight into electricity is about 28%, which is higher than that of silicon solar cells, about 17%.
（ブロック図）
図６は、本発明の実施形態による太陽電池検査装置1の概略斜視図であり、制御演算装置50と、入力装置61と、出力装置62とをブロック図で示す。
制御演算装置50は、カメラ駆動装置40を制御する駆動制御部51と、カメラのシャッターを操作して撮像するカメラ制御部52と、電源のオンオフを制御する電源オンオフ部53とを含む。
(Block Diagram)
FIG. 6 is a schematic perspective view of the solar cell inspection device 1 according to the embodiment of the present invention, and shows a control arithmetic device 50, an input device 61, and an output device 62 in a block diagram.
The control arithmetic device 50 includes a drive control unit 51 that controls the camera driving device 40, a camera control unit 52 that operates the shutter of the camera to capture an image, and a power on / off unit 53 that controls power on / off.
駆動制御部51は、カメラ駆動装置40に駆動信号を送る。カメラ駆動装置40は、駆動信号により、CCDカメラ35を太陽電池パネル10の面と平行なx-y平面内で移動させることができ、またｚ軸方向に移動させて、CCDカメラ35と太陽電池パネル10との距離を調節することができる。
カメラ制御部52は、CCDカメラ35のシャッターを操作して、太陽電池10aの画像を撮像する。
電源オンオフ部53は、電源30をオンオフする。電源オンオフ部53は、CCDカメラ35の撮像と同期して、CCDカメラ35が太陽電池10aを撮像するときのみ、太陽電池パネル10に電流を印加することができる。
The drive control unit 51 sends a drive signal to the camera drive device 40. The camera driving device 40 can move the CCD camera 35 in the xy plane parallel to the surface of the solar cell panel 10 by the drive signal, and can move the CCD camera 35 and the solar cell panel 10 in the z-axis direction. Can be adjusted.
The camera control unit 52 operates the shutter of the CCD camera 35 to capture an image of the solar battery 10a.
The power on / off unit 53 turns the power source 30 on and off. The power on / off unit 53 can apply a current to the solar cell panel 10 only when the CCD camera 35 images the solar cell 10a in synchronization with the imaging of the CCD camera 35.
制御演算装置50は、CCDカメラ35により撮像した画像を処理する画像処理部56と、画像比較部57と、欠陥判定部58とを含む。制御演算装置50は、更に記憶部59を備える。
画像処理部56は、撮像した画像に圧縮処理等の必要な処理を行い、記憶部59に記憶する。
画像比較部57は、２つの画像の差分をとることにより、太陽電池10aの差分画像を作成することができる。
The control arithmetic device 50 includes an image processing unit 56 that processes an image captured by the CCD camera 35, an image comparison unit 57, and a defect determination unit 58. The control arithmetic device 50 further includes a storage unit 59.
The image processing unit 56 performs necessary processing such as compression processing on the captured image and stores it in the storage unit 59.
The image comparison unit 57 can create a difference image of the solar cell 10a by taking the difference between the two images.
検査対象の太陽電池10aの画像について、基準となる良品の太陽電池の画像と差分をとることができる。また、同じパネルに並んだ複数の太陽電池10aの画像の差分をとることができる。また、１つの太陽電池10aの所定の信頼性試験の前と後の画像の差分をとることができる。
差分画像を画素に区分し、画素毎に予め設定したしきい値で２値化し、差分がしきい値より大きい画素を欠陥部分「1」とし、差分がしきい値以下の画素を「0」とした差分２値化画像を作成することができる。この差分２値化画像を肉眼で見ることにより、容易に欠陥の判定を行うことができる。
The difference between the image of the solar cell 10a to be inspected and the image of a non-defective solar cell as a reference can be obtained. Moreover, the difference of the image of the some solar cell 10a arranged in the same panel can be taken. Further, the difference between the images before and after the predetermined reliability test of one solar cell 10a can be taken.
The difference image is divided into pixels, binarized with a preset threshold value for each pixel, pixels where the difference is greater than the threshold value are defined as defective portions "1", and pixels where the difference is less than the threshold value are set to "0" It is possible to create a binarized difference image. The defect can be easily determined by viewing the difference binary image with the naked eye.
更に、制御演算装置50により、欠陥の判定まで行う場合は、欠陥判定部58が、太陽電池10aの差分２値化画像に基づいて、欠陥の判定を行う。例えば、欠陥部分「1」の画素数が所定数より多いとき、不良と判定する。欠陥判定部58は、良又は不良の判定結果信号を出力することができる。
記憶部59は、画像比較を演算する式、欠陥を判定する式等の演算式、画像データ等のデータを記憶する。
Further, when the control calculation device 50 performs the determination up to the defect, the defect determination unit 58 determines the defect based on the difference binarized image of the solar cell 10a. For example, when the number of pixels of the defective portion “1” is greater than a predetermined number, it is determined as defective. The defect determination unit 58 can output a determination result signal of good or bad.
The storage unit 59 stores data such as an expression for calculating image comparison, an arithmetic expression such as an expression for determining a defect, and image data.
入力装置61は、キーボード等の公知の入力装置であり、パネルの面積と周長、全ての搭載機器の面積と周長を入力するのに使用される。
出力装置62は、ディスプレー等の公知の表示装置であり、太陽電池10aの画像、差分画像等の画像、欠陥判定結果を表示することができる。又は、出力装置62は、プリンター等の印刷装置でもよく、この場合は結果をプリントアウトすることができる。
The input device 61 is a known input device such as a keyboard, and is used to input the area and circumference of the panel and the area and circumference of all the mounted devices.
The output device 62 is a known display device such as a display, and can display an image of the solar cell 10a, an image such as a difference image, and a defect determination result. Alternatively, the output device 62 may be a printing device such as a printer, and in this case, the result can be printed out.
（フローチャート）
図７は、本発明の実施形態による太陽電池検査装置1を使用した、太陽電池パネルの検査方法を示すフローチャートである。太陽電池パネルの検査方法は、ステップS01で、太陽電池パネル10を試料台25に載置する。ステップS02で、太陽電池パネル10の電極23に電源を接続する。
ステップS03で、太陽電池10aの上にCCDカメラ35を移動し、太陽電池10aを撮像する位置を記憶部60に記憶する。複数の太陽電池10aを撮像する場合は、各太陽電池10aについて、カメラの位置を記憶する。
または、測定の都度カメラの位置を求めるのではなく、太陽電池パネルの種類ごとにカメラの位置を予め記憶部60に記憶しておき、太陽電池パネルの種類を入力することにより、カメラの位置を設定することもできる。
(flowchart)
FIG. 7 is a flowchart showing a solar cell panel inspection method using the solar cell inspection apparatus 1 according to the embodiment of the present invention. In the solar cell panel inspection method, the solar cell panel 10 is placed on the sample stage 25 in step S01. In step S02, a power source is connected to the electrode 23 of the solar cell panel 10.
In step S03, the CCD camera 35 is moved onto the solar cell 10a, and the position where the solar cell 10a is imaged is stored in the storage unit 60. When imaging a plurality of solar cells 10a, the camera position is stored for each solar cell 10a.
Alternatively, instead of obtaining the camera position for each measurement, the camera position is stored in advance in the storage unit 60 for each solar panel type, and the camera position is determined by inputting the solar panel type. It can also be set.
ステップS04で、太陽電池10aを撮像するため、CCDカメラ35をステップS03で求めた太陽電池10aの上の位置へ移動する。ステップS05で、電源オンオフ装置52により、電源30をオンにして、CCDカメラ35のシャッターを開き、太陽電池10aを撮像し、電源オンオフ装置52により、電源30をオフにする。ステップS06で、撮像した画像を記憶部60に記憶する。 In step S04, in order to image the solar cell 10a, the CCD camera 35 is moved to the position above the solar cell 10a obtained in step S03. In step S05, the power source 30 is turned on by the power on / off device 52, the shutter of the CCD camera 35 is opened, the solar cell 10a is imaged, and the power source 30 is turned off by the power on / off device 52. In step S06, the captured image is stored in the storage unit 60.
ステップS07で、試料台25に載置した全ての太陽電池10aの撮像が終了したかどうか求める。全ての太陽電池10aの撮像が終了していない場合は、次の太陽電池の測定のためステップS04に戻り、次の太陽電池10aの上にCCDカメラ35を移動して、太陽電池10aの撮像を続ける。 In step S07, it is determined whether imaging of all the solar cells 10a placed on the sample stage 25 has been completed. If imaging of all the solar cells 10a has not been completed, the process returns to step S04 for measurement of the next solar cell, and the CCD camera 35 is moved onto the next solar cell 10a to capture the image of the solar cell 10a. to continue.
ステップS07で、全ての太陽電池10aの撮像が終了した場合は、ステップS09へ行き、他の信頼性試験を実施するか否か求める。ここに信頼性試験には、振動試験、音響試験、熱衝撃試験、熱真空試験がある。これらの信頼性試験の前後に、太陽電池10aを撮像して、信頼性試験の前後で発光に違いが有る場合は、その信頼性試験により、太陽電池10aに欠陥が生じたことがわかる。 In step S07, when imaging of all the solar cells 10a is completed, the process goes to step S09 to determine whether or not to perform another reliability test. The reliability test includes a vibration test, an acoustic test, a thermal shock test, and a thermal vacuum test. When the solar cell 10a is imaged before and after these reliability tests and there is a difference in light emission before and after the reliability test, it can be seen from the reliability test that a defect occurred in the solar cell 10a.
他の信頼性試験を実施する場合は、ステップS10で所定の信頼性試験を実施して、ステップS01へ戻る。
これ以上他の信頼性試験を実施しない場合は、太陽電池パネルの検査を終了し、次に、撮像した画像の処理を行う。ステップS11で、２つの画像の差分画像を作成して、比較を行うことができる。差分画像を画素に区分し、画素毎に予め設定したしきい値で２値化し、差分がしきい値より大きい画素欠陥部分「1」とし、他を「0」とした差分２値化画像を作成することができる。
目視により差分画像又は差分２値化画像を見て、欠陥の判定を行うことができる。
比較には、例えば次の種類がある。
(1) １つの太陽電池の画像を基準の画像と比較する。
(2) １つの太陽電池の画像を同じパネル内の他の太陽電池の画像と比較する。
(3) １つの太陽電池について信頼性試験の前後の画像を比較する。
When performing another reliability test, a predetermined reliability test is performed in step S10, and the process returns to step S01.
If no other reliability test is performed, the inspection of the solar cell panel is terminated, and then the captured image is processed. In step S11, a difference image between the two images can be created and compared. The difference image is divided into pixels, binarized with a preset threshold value for each pixel, and a difference binarized image with the pixel defect portion “1” having a difference larger than the threshold value and the others being “0” Can be created.
The defect can be determined by visually checking the difference image or the difference binarized image.
For example, there are the following types of comparisons.
(1) Compare the image of one solar cell with the reference image.
(2) Compare the image of one solar cell with the image of other solar cells in the same panel.
(3) Compare the images before and after the reliability test for one solar cell.
制御演算装置50により差分画像又は差分２値化画像を作成するだけでなく、制御演算装置50により欠陥の判定まで行う場合は、差分２値化画像のデータを、欠陥判定部58に出力する。
ステップS12で、画像の比較に基づいて欠陥の判定を行う。欠陥の判定は、差分２値化画像から、欠陥部分「1」の数を求め、その数が所定数より多いとき、欠陥と判定する。そして、判定結果信号を出力し、判定結果を出力装置62に表示することができる。
太陽電池パネルの検査方法を終了する。
When the control arithmetic device 50 not only creates a difference image or a difference binarized image but also performs defect determination by the control arithmetic device 50, the data of the difference binarized image is output to the defect determination unit 58.
In step S12, a defect is determined based on the comparison of images. The defect is determined by determining the number of defect portions “1” from the difference binarized image and determining that the defect is greater than the predetermined number. Then, a determination result signal can be output and the determination result can be displayed on the output device 62.
The inspection method of the solar cell panel is finished.
ここで、太陽電池の欠陥の種類について説明する。クラックの原因としては、主に次の種類がある。これらを総称してクラックという。
(1) 真空中で、太陽電池をパネルに固定するための接着剤が膨張し気泡ができることによる割れ。
(2) 真空中で、太陽電池の下にあるカプトンテープから、ガスが出て膨張することによる割れ。
(3) 太陽電池パネルの基板となるハニカムコアが低温で収縮し、その力を太陽電池が受けることによる割れ。
(4) 太陽電池パネル作製時に発生する割れ。
Here, the types of solar cell defects will be described. There are mainly the following types of causes of cracks. These are collectively called cracks.
(1) Cracking due to expansion of the adhesive for fixing the solar cell to the panel in the vacuum, creating bubbles.
(2) Cracking due to gas expansion from the Kapton tape under the solar cell in vacuum.
(3) The honeycomb core that becomes the substrate of the solar cell panel shrinks at a low temperature and cracks due to the solar cell receiving the force.
(4) Cracks that occur during solar cell panel fabrication.
クラックがある部分は、電流が流れにくいため、周囲と比較して発光が少なく、暗くなる。逆に、周囲の発光がクラックの部分から漏れだし、明るく見える場合もある。
その他、発光がムラになる箇所もある。これは、クラックでない、電気短絡状態等の組成による欠陥と考えられる。
In the portion where there is a crack, current does not flow easily, so there is less light emission than the surrounding area, and the portion becomes dark. Conversely, the surrounding light emission may leak from the cracked part and appear bright.
In addition, there are places where light emission becomes uneven. This is considered to be a defect due to a composition such as an electrical short circuit state that is not a crack.
CCDカメラ（画素数1024×1024ピクセル）を使用して、クラックのない太陽電池とクラックのある太陽電池をCCDカメラで撮像し、本発明の装置により画像処理を行い、欠陥の検査を行った。
図８(A)は、クラックのない太陽電池をCCDカメラで撮像した画像であり、(B)はクラックのある太陽電池をCCDカメラで撮像した画像である。(C)は、(A)と(B)の２つの画像の差分画像を作成し、差分画像を２値化した画像である。(C)の差分２値化画像では、クラックが強調されているのが分る。本発明方法によれば、容易にクラックの判定を行うことができる。
Using a CCD camera (1024 × 1024 pixels), a crack-free solar cell and a cracked solar cell were imaged with the CCD camera, image processing was performed by the apparatus of the present invention, and defects were inspected.
FIG. 8A is an image obtained by imaging a solar cell without cracks with a CCD camera, and FIG. 8B is an image obtained by imaging a solar cell with cracks with a CCD camera. (C) is an image obtained by creating a difference image of the two images (A) and (B) and binarizing the difference image. It can be seen that cracks are emphasized in the difference binary image of (C). According to the method of the present invention, a crack can be easily determined.
本発明によれば、太陽電池の検査を簡単に行うことができる。そのため、太陽電池を利用する全ての産業に用いることができる。 According to the present invention, a solar cell can be easily inspected. Therefore, it can be used for all industries that use solar cells.
1 太陽電池検査装置
10 太陽電池パネル
10a 太陽電池
11 p側電極
12 p-Ge基板
13 n-Ge層
14 p-GaAs層
15 n-GaAs層
16 p-InGaP層
17 n-InGaP層
19 n+-GaAs層
21 n-側電極
22 集電電極
23 電極
25 試料台
30 電源
35 CCDカメラ
36 対物レンズ
40 駆動装置
50 制御演算装置
61 入力装置
62 出力装置
51 駆動制御部
52 カメラ制御部
53 電源オンオフ部
56 画像処理部
57 画像比較部
58 欠陥判定部
59 記憶部
1 Solar cell inspection equipment
10 Solar panel
10a solar cell
11 p-side electrode
12 p-Ge substrate
13 n-Ge layer
14 p-GaAs layer
15 n-GaAs layer
16 p-InGaP layer
17 n-InGaP layer
19 n + -GaAs layer
21 n-side electrode
22 Current collecting electrode
23 electrodes
25 Sample stage
30 Power supply
35 CCD camera
36 Objective lens
40 Drive unit
50 Control arithmetic unit
61 Input device
62 Output device
51 Drive controller
52 Camera control unit
53 Power ON / OFF section
56 Image processing section
57 Image comparison unit
58 Defect judgment section
59 Memory
Claims (14)
前記太陽電池を載置する試料台と、
前記太陽電池に電流を印加する電源と、
前記太陽電池の画像を撮像するCCDカメラと、
前記CCDカメラによる撮像を制御し、前記CCDカメラにより撮像した画像を処理する制御演算装置と、を備えることを特徴とする太陽電池検査装置。 A device for inspecting solar cells,
A sample stage on which the solar cell is placed;
A power source for applying a current to the solar cell;
A CCD camera for capturing an image of the solar cell;
A solar cell inspection apparatus comprising: a control arithmetic device that controls imaging by the CCD camera and processes an image captured by the CCD camera.
前記CCDカメラを移動するためのカメラ駆動装置を備え、
前記制御演算装置は、前記カメラ駆動装置を制御するための駆動制御部を備え、
前記カメラ駆動装置により前記CCDカメラを移動して、前記太陽電池パネルの各々の太陽電池の画像を撮像する請求項１に記載の太陽電池検査装置。 On the sample stage, a solar cell panel having a plurality of solar cells can be placed,
A camera driving device for moving the CCD camera;
The control arithmetic device includes a drive control unit for controlling the camera driving device,
The solar cell inspection apparatus according to claim 1, wherein the CCD camera is moved by the camera driving device to capture an image of each solar cell of the solar cell panel.
試料台に載置した前記太陽電池に電流を印加し、
CCDカメラが、前記太陽電池の画像を撮像し、
制御演算装置が、前記CCDカメラにより撮像した画像を処理することを特徴とする太陽電池検査方法。 A method for inspecting solar cells,
Apply current to the solar cell placed on the sample stage,
A CCD camera takes an image of the solar cell,
A control arithmetic device processes an image picked up by the CCD camera.
前記制御演算装置の駆動制御部がカメラ駆動装置を制御し、
前記カメラ駆動装置が、前記CCDカメラを移動して、前記太陽電池パネルの各々の太陽電池の画像を撮像する請求項８に記載の太陽電池検査方法。 A solar cell panel having a plurality of solar cells is placed on the sample stage,
The drive control unit of the control arithmetic device controls the camera driving device,
The solar cell inspection method according to claim 8, wherein the camera driving device moves the CCD camera to capture an image of each solar cell of the solar cell panel.
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