JP2008071989A - 太陽電池電極用検査装置及び太陽電池電極の検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複層構造の電極を有する太陽電池において、太陽電池製造における歩留の向上をするため、複層電極形成工程後の電極品質を精度良く検査する方法及びその検査装置を提供する。
【解決手段】太陽電池に形成されたフィンガー電極３を検査する太陽電池電極用検査装置において、少なくとも、フィンガー電極３に電流供給端子４を介して電流を供給するための電流電源と、フィンガー電極３の所望区間内における電位差を電圧測定端子５を介して測定するための電圧測定器を有し、電圧測定端子５は、所望区間内の電位差を測定する位置に配置され、電流供給端子４は、電圧測定端子５を挟む位置に配置されるものであり、電流値と電位差からフィンガー電極３の所望区間内における抵抗値を求めるための抵抗計算器と、求められた抵抗値からフィンガー電極３の導通を判定するための判定装置とを具備するものであることを特徴とする太陽電池電極用検査装置。
【選択図】図４

Description

本発明は太陽電池に形成されたフィンガー電極を検査する装置及びその検査方法に関する。

太陽電池の電極は、一般に太陽電池用の基板上に導電性ペーストをスクリーン印刷した後、焼成することで作製される。このような電極は、基板の受光面とその裏面にそれぞれ形成されるが、特に受光面に形成される太陽電池の電極には、フィンガー電極とバスバー電極とがある。バスバー電極は、基板の受光面上にその全面を横切るようにして二本平行に形成され、フィンガー電極は、バスバー電極と直角に交差するようにして複数本が基板の全長にわたって形成される。

上記のようなスクリーン印刷法で作製されたフィンガー電極やバスバー電極といった太陽電池の電極は、印刷工程後、電極がパターン通りに印刷されているかという検査を行っている。この検査工程は、従来、電極の印刷後、目視によって印刷品質を検査する方法や電極印刷面を撮影装置により撮影し、画像処理によって印刷品質を検査する方法がある。この画像処理による方法は、背景となる基板と印刷された導電性ペーストとの間における反射光の波長や明るさの差で、基板と導電性ペーストとを区別している（例えば特許文献１参照）。

近年、太陽電池の高効率化のために、電極構造は、フィンガー電極の幅を縮小、もしくは維持しながら、電極抵抗を減少させることが求められている。これは、フィンガー電極幅の縮小によって実質上受光面積の拡大をしながら、電極抵抗の減少によって直列抵抗を削減するためである。

このような要求への解決策としては、太陽電池電極構造の二層化がある。これによって、フィンガー電極の幅を変えずに、もしくはフィンガー電極の幅を縮小し、電極抵抗を減少させることができる。

しかし、電極構造を二層化した太陽電池は、上記のような画像処理による電極検査工程を経ても、最終的な太陽電池製品のソーラシミュレータによる発電性能検査工程で、直列抵抗が所望の値より増大している太陽電池、つまり欠陥のある電極を有する太陽電池が電極一層型の太陽電池よりも多く発見されるという問題が発生していた。従って、電極検査工程で電極の欠陥が発見されないまま最終的な発電性能検査工程まで見過ごされることにより、電極二層型太陽電池製造の歩留が電極一層型太陽電池製造の歩留よりも極端に悪かった。

また、上記からもわかるように、特許文献１のように画像処理による検査方法を二層化した太陽電池に適用すると検査精度が極端に落ちるため、太陽電池電極の二層目以降の印刷品質を検査する手段として画像処理による検査方法を実質上適用することができなかった。

特開２００４−２０２５４号公報

そこで、本発明は上記の問題を解決するためになされたものであって、複層構造の電極を有する太陽電池において、太陽電池製造における歩留の向上をするため、複層電極形成工程後の電極品質を精度良く検査する方法及びその検査装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、太陽電池に形成されたフィンガー電極を検査する太陽電池電極用検査装置において、少なくとも、
前記フィンガー電極に電流供給端子を介して電流を供給するための電流電源と、
前記フィンガー電極の所望区間内における電位差を電圧測定端子を介して測定するための電圧測定器を有し、
前記電圧測定端子は、前記フィンガー電極の所望区間内の電位差を測定する位置に配置され、前記電流供給端子は、前記電圧測定端子を挟む位置に配置されるものであり、
前記電流値と前記電位差から前記フィンガー電極の所望区間内における抵抗値を求めるための抵抗計算器と、
該抵抗計算器で求められた前記抵抗値から前記フィンガー電極の導通を判定するための判定装置とを具備するものであることを特徴とする太陽電池電極用検査装置を提供する（請求項１）。

また、本発明は、太陽電池に形成されたフィンガー電極を検査する検査方法において、
前記フィンガー電極の検査したい所望区間の両端に電圧測定端子を配置し、
前記フィンガー電極の検査したい所望区間の外側に電流供給端子を配置し、
該電流供給端子を介して電流電源から前記フィンガー電極に電流を供給し、
前記フィンガー電極の所望区間内における電位差を前記電圧測定端子を介して電圧測定器で測定し、
前記電流電源により供給した電流値と、前記電圧測定器で測定された前記電位差により、前記フィンガー電極の所望区間内における抵抗値を抵抗計算器により求め、
該抵抗計算器で求めた前記抵抗値から前記フィンガー電極の導通の良否を判定装置により判定し、前記太陽電池に形成された前記フィンガー電極の導通を検査することを特徴とする太陽電池電極の検査方法を提供する（請求項６）。

このように、太陽電池に形成されたフィンガー電極を検査する際、フィンガー電極の検査したい所望区間の両端に電圧測定端子を配置し、該所望区間の外側に電流供給端子を配置し、電流電源からフィンガー電極に電流供給端子を介して電流を供給し、フィンガー電極の所望区間内における電位差を電圧測定端子を介して電圧測定器で測定し、電流電源により供給した電流値と、電圧測定器で測定された電位差により、フィンガー電極の所望区間内における抵抗値を抵抗計算器により求め、その抵抗値からフィンガー電極の導通の良否を判定装置により判定することにより、複層電極を有する太陽電池であっても、画像処理による検査方法を用いずに、電極の品質を精度良く検査することができる。

また、本発明のようにフィンガー電極の導通を検査することによって、精度良くフィンガー電極の断線や欠陥を判定できるため、電極不良の太陽電池が増えてきた段階で、その原因に早急に対処でき、その後に続く太陽電池製造において不良品の発生数を最小に抑えることができ、全体として太陽電池製造における歩留を向上することができる。

この場合、前記電圧測定端子は、前記太陽電池面内に３個以上配置され、前記フィンガー電極内の電流経路に対して直列、又は並列となる複数の所望区間の電位差を同時に測定できるものであることが好ましく（請求項２）、また、前記フィンガー電極の検査したい所望区間の両端に電圧測定端子を配置する際、該電圧測定端子を前記太陽電池面内に３個以上配置し、前記フィンガー電極内の電流経路に対して直列、又は並列となる複数の所望区間の電位差を同時に測定することが好ましい（請求項７）。

このように、フィンガー電極の検査したい所望区間の両端に電圧測定端子を配置する際、太陽電池面内に電圧測定端子を３個以上配置し、フィンガー電極内の電流経路に対して直列、又は並列となる複数の所望区間の電位差を同時に測定することにより、太陽電池の電極抵抗の面内分布を同時に測定することが可能となる。この結果、フィンガー電極で断線又は欠陥のある領域の絞り込みを行うことができ、検査精度が向上するとともに、スクリーン印刷用版の清掃作業の効率が向上する。

さらに本発明において、前記電流供給端子は、複数の前記フィンガー電極に接触させるための電流先端部品を具備するものであることが好ましく（請求項３）、また、前記フィンガー電極の検査したい所望区間の外側に電流供給端子を配置する際、該電流供給端子の具備する電流先端部品を複数の前記フィンガー電極に接触させることが好ましい（請求項８）。

さらに、前記電圧測定端子は、複数の前記フィンガー電極に接触させるための電圧先端部品を具備するものであることが好ましく（請求項４）、また、前記フィンガー電極の検査したい所望区間の両端に電圧測定端子を配置する際、該電圧測定端子の具備する電圧先端部品を複数の前記フィンガー電極に接触させることが好ましい（請求項９）。

このように、フィンガー電極の検査したい所望区間の外側に電流供給端子を配置する際、電流供給端子の具備する電流先端部品を複数のフィンガー電極に接触させることにより、また、フィンガー電極の検査したい所望区間の両端に電圧測定端子を配置する際、電圧測定端子の具備する電圧先端部品を複数のフィンガー電極に接触させることにより、複数のフィンガー電極を同時に検査し易くなるため、検査スピードが向上される。

この場合、前記電流先端部品及び／又は前記電圧先端部品の形状が、回転できる車輪形状、又はベルト式ローラ形状とすることができ（請求項５）、回転できる車輪形状、又はベルト式ローラ形状の前記電流先端部品及び／又は前記電圧先端部品を複数の前記フィンガー電極に接触させることができる（請求項１０）。

このように、電流先端部品及び／又は前記電圧先端部品の形状を、回転できる車輪形状とすることで、ベルトコンベアなどによる太陽電池の搬送途中に、電流先端部品及び／又は前記電圧先端部品をフィンガー電極の一本一本に順に接触させることができる。その結果、太陽電池の搬送を間欠的に停止させることなく検査を行うことができる上、電流供給端子及び／又は電圧測定端子の構造を単純化することができる。また、電流先端部品及び／又は前記電圧先端部品の形状を、ベルト式ローラ形状とすると、電流供給端子及び／又は電圧測定端子を簡単な形状で複数本のフィンガー電極に接触させることができる。

本発明に従う太陽電池電極用検査装置及び太陽電池電極の検査方法であれば、画像処理による検査方法を用いずに、二層以上のフィンガー電極の品質を精度良く判定することができ、太陽電池製造における歩留の向上をすることができる。

近年の太陽電池は、その性能を高めるために電極構造を二層化したものが製造されるようになってきている。しかし、そのような二層化された太陽電池の電極を、電極形成工程後に検査する際、従来の画像処理による電極検査工程を経ても、最終的な太陽電池製品の発電性能検査工程で、欠陥のある電極を有する太陽電池が電極一層型の太陽電池よりも多く発見されるという問題が生じていた。

本発明者は、画像処理による電極検査方法には、太陽電池電極を二層化することによって生じる以下の問題点に気づいた。

太陽電池用の基板上に形成されるフィンガー電極において、二層目に印刷される導電性ペーストは、一層目に印刷されている印刷ペーストと似た色をしている上、印刷される形状は一層目と同じである。このため、印刷面を撮影して、画像処理を行う方法では、二層目の断線箇所でも、画像処理では下層の一層目のペーストを二層目のペーストと見なしてしまうため、同じ箇所で一層目と二層目の両方に断線が生じていない限り、画像だけの検査では、二層目の断線を発見できない。結局、画像処理では印刷済みの一層目のペーストと新たに印刷した二層目のペーストとの区別をつけられず、実質上二層目の電極の印刷品質の検査を行うことができない。

この現実に対して、本発明者は、複層構造の電極を有する太陽電池において、画像処理による検査方法を用いずに、フィンガー電極の検査したい区間の導通を測定すれば精度良く検査できることを想到し、本発明を完成させた。以下、本発明の実施の形態について具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

図４は、本発明に係る太陽電池電極用検査装置の回路の模式図である。この図に示されているように、本発明による太陽電池電極用検査装置１１は、太陽電池用基板１上に形成されたフィンガー電極３に電流供給端子４を介して電流を供給するための電流電源と、フィンガー電極３の所望区間内における電位差を電圧測定端子５を介して測定するための電圧測定器を有し、電圧測定端子５は、フィンガー電極３の所望区間内の電位差を測定する位置に配置され、電流供給端子４は、電圧測定端子５を挟む位置に配置されるものであり、電流値と電位差からフィンガー電極３の所望区間内における抵抗値を求めるための抵抗計算器と、その抵抗値からフィンガー電極３の導通を判定するための判定装置とを具備するものである。

図４のような太陽電池用検査装置であれば、複層電極を有する太陽電池であっても、画像処理による電極用検査装置を用いずに、太陽電池用基板上に形成された電極の品質を精度良く検査することができ、以下に説明する太陽電池電極の検査方法を実行できる装置となる。

また、図１は、図４の装置における電流供給端子と電圧測定端子の一実施例を示す図である。基板１上に幅の広いバスバー電極２が２本と、それに直交して幅の狭いフィンガー電極３が多数本形成されている。これに対して、基板１に形成されたフィンガー電極３の検査したい所望区間が、フィンガー電極の両端であるときは、電流供給端子４をフィンガー電極３の両端に配置し、その内側に電圧測定端子５を配置できる。

図１では、複数本のフィンガー電極を同時に測定できるように電流供給端子４と電圧測定端子５が複数本あるフィンガー電極の端を全て架橋するような形をしているが、フィンガー電極３の所望区間内の電圧を１本でも測定できる形であれば、電流供給端子４と電圧測定端子５の形はどのような形状でもよい。

次に、図２は本発明に係る電圧測定端子の配置の一形態を示す図である。太陽電池用基板１に形成されたバスバー電極２及びフィンガー電極３において、フィンガー電極の上の束と下の束を分けて抵抗値を測定する場合、電流供給端子４はフィンガー電極３の両端に配置され、電圧測定端子５は図２のように４個配置することもできる。

また、図３は本発明に係る電圧測定端子の配置の別形態を示す図である。太陽電池用基板１に形成されたバスバー電極２及びフィンガー電極３において、フィンガー電極の上の束と下の束、さらに詳しくフィンガー電極の太陽電池面内抵抗分布を検査したい場合は、電流供給端子４はフィンガー電極３の両端に配置し、電圧測定端子５は図３のように２本形成されているバスバー電極２の間に電圧測定端子５を入れ、合計６個の電圧測定端子５を配置することもできる。

このように、フィンガー電極内の電流経路に対して直列、又は並列となる複数の所望区間の電位差を同時に測定できるように、太陽電池面内に電圧測定端子を３個以上配置できる装置であれば、太陽電池の電極抵抗の面内分布を同時に詳しく測定することが可能となる。そして、フィンガー電極で断線又は欠陥のある領域の絞り込みを行うことができ、検査精度が向上するとともに、スクリーン印刷用版の清掃作業の効率が向上する。

次に、図５は本発明に係る電流供給端子の具備する電流先端部品の第１形態を示した図である。電流供給端子４は、その先端部分に、基板１に形成されたフィンガー電極３と接触しやすくするため、複数のバネ６を介して複数の電流先端部品７を具備している。

また、図６は本発明に係る電流供給端子の具備する電流先端部品の第２形態を示した図である。電流供給端子４は、その先端部分に、基板１に形成されたフィンガー電極３と接触しやすくするため、電流先端部品７としてスポンジ８の下面に膜状導電体９を貼り付けたものでもよい。

そして、本発明に係る電圧測定端子が具備する電圧先端部品は、図５、図６で示した電流供給端子が具備する電流先端部品の形態と同様の形態とすることができる。

このように、電流供給端子は、複数のフィンガー電極に接触させるための電流先端部品を具備するもの、または、電圧測定端子は、複数のフィンガー電極に接触させるための電圧先端部品を具備するものであることにより、個々のフィンガー電極の高さに合わせて先端部品が複数のフィンガー電極と接触できるので、フィンガー電極の高さの凹凸に関係なく電気的接触が図られ、複数のフィンガー電極を同時に検査し易くなり、検査スピードが向上される。

そして、さらに検査スピードを上げる場合は、本発明の太陽電池電極用検査装置を太陽電池のベルトコンベア方式の量産装置に組み込むことも可能である。この場合、太陽電池の搬送は、間欠的には行われないので、図７、図８、図１０のような先端部品とすることが好ましい。

図７は本発明に係る電流供給端子の具備する電流先端部品の第３形態を示した図である。電流供給端子４はバネ６を介して回転可能な車輪形状の電流先端部品７を１個具備している。そして、ベルトコンベア１０上を移動する太陽電池基板１上に形成されたフィンガー電極３の上を電流先端部品７がなぞるように走行する。また、電圧先端部品も図７と同様の態様とできる。

これによって、電流先端部品又は電圧先端部品は太陽電池の移動に伴って順にフィンガー電極と接触し、移動しながらの検査が可能となる。また、フィンガー電極と接触する電流又は電圧先端部品の形状が車輪形状であるので、フィンガー電極や基板との摩擦を軽減でき、太陽電池の傷や破壊の発生を防ぐことができる。さらに、少ない先端部品の数でフィンガー電極一本一本を走査的に検査でき、太陽電池面内での抵抗分布を測定できる。

次に、図８は本発明に係る電流供給端子の具備する電流先端部品の第４形態を示した図である。電流供給端子４はバネ６を介して回転可能な車輪形状の電流先端部品７を２個具備している。そして、ベルトコンベア１０上を移動する太陽電池基板１上に形成されたフィンガー電極３の上を電流先端部品７がなぞるように走行する。また、電圧先端部品も図８と同様の態様とできる。

このように、電流供給又は電圧測定端子が車輪形状の電流又は電圧先端部品を複数具備することによって、具備した先端部品の個数分だけ同一のフィンガー電極を測定することができるので、電圧測定回数が増え、測定精度を向上させることができる。

図７や図８といった車輪形状の先端部品以外には、図１０のような先端部品の形状とすることもできる。図１０は本発明に係る電流供給端子の具備する電流先端部品の第５形態を示した図である。電流供給端子４はベルト式ローラ形状の電流先端部品７を具備する。そして、ベルトコンベア１０上を移動する太陽電池基板１上に形成されたフィンガー電極３の上を電流先端部品７がなぞるように走行する。また、電圧先端部品も図１０と同様の態様とできる。

このように、電流供給又は電圧測定端子がベルト式ローラ形状の電流又は電圧先端部品を具備することによって、複数本のフィンガー電極に渡って接触を保つことができ、ベルトコンベア上で複数本のフィンガー電極の電圧値を同時に測定できる上に、接触の確実性を向上させることができる。

そして、前述した太陽電池電極用検査装置により太陽電池用の基板上に形成されたフィンガー電極の導通を検査する方法を、図４を参照しながら説明する。
まず、電流電源によって、フィンガー電極３の検査したい所望区間に電流供給端子４から定電流を供給する。その所望区間は、通常、印刷領域全体の導通を判定するために、基板１の対辺にある電極の両端間とすることが望ましい。しかし、特に注目した区間について導通検査を行う場合は、その区間の両端間に定電流を供給する。該供給する電流は、特に定電流でなくても良く、直流でも交流でも構わない。その電流値は、０．１ｍＡから１Ａが望ましい。

電圧測定端子５は、定電流を供給された電極内の抵抗を測定したい所望区間に対して、例えば、図１のように配置される。そして、配置された各電圧測定端子間の電位差を電圧測定器で測定する。次に、測定した電位差とその区間を流れる電流値から、抵抗計算器においてフィンガー電極の所望区間内における抵抗値を求める。この場合、計算に用いる電流値は、測定区間を直列に分割しているだけであれば、供給した電流値と等価であるが、測定区間を並列に分割している時には、電極本数比で電流値を配分する。最後に、求められた抵抗値からフィンガー電極の導通の良否を判定装置により判定する。

このような方法で太陽電池用の基板上に形成されたフィンガー電極を検査すれば、複層電極を有する太陽電池であっても、画像処理による検査方法を用いずに、電極の品質を精度良く検査することができる。また、フィンガー電極の導通を検査することによって、精度良くフィンガー電極の断線や欠陥を判定できるため、電極不良の太陽電池が増えてきた段階で、その原因に早急に対処でき、その後に続く太陽電池製造において不良品の発生数を最小に抑えることができ、全体として太陽電池製造における歩留を向上することができる。

さらに、検査原理が、二次元情報を用いた画像処理によらないため、電極が複層構造になっていても二層目以降の導通を判定できるという利点を有している。しかも、本発明の検査方法では、より低い抵抗値という、元来、太陽電池の電極に求められる機能に対して、直接検査を行うことから、本発明による検査方法は、極めて合理的な検査方法である。

そして、フィンガー電極の導通を検査したい所望区間の両端に電圧測定端子を配置する際、該電圧測定端子を図２や図３のように太陽電池面内に３個以上配置し、フィンガー電極内の電流経路に対して直列、又は並列となる複数の所望区間の電位差を同時に測定することもできる。

このように複数の所望区間の電位差を同時に測定することにより、太陽電池の電極抵抗の面内分布を同時に測定できるので、フィンガー電極で断線又は欠陥のある領域の絞り込みを行うことができ、検査精度が向上するとともに、スクリーン印刷用版の清掃作業の効率が向上する。

電圧測定端子の具備する電圧先端部品の配置は、図９に示すような配置とすることもできる。図９は本発明に係るベルトコンベアに搬送される途中の太陽電池に対する電圧先端部品の配置の一例を示す図である。ベルトコンベア１０に搬送される太陽電池は、基板１上に形成されたフィンガー電極３を複数の区間で検査すべく、図９のように電圧先端部品１２を配置している。このように配置することにより、検査区間をフィンガー電極の両端やバスバー電極の内側などにすることができ、様々な区間を測定することが可能である。

また、本発明の検査方法では、フィンガー電極の導通を検査したい所望区間の外側に電流供給端子を配置する際、該電流供給端子の具備する図５又は図６のような電流先端部品を複数のフィンガー電極３に接触させ、又はフィンガー電極の導通を検査したい所望区間の両端に電圧測定端子を配置する際、該電圧測定端子の具備する電圧先端部品を複数のフィンガー電極に接触させることが好ましい。

このように電流又は電圧先端部品を複数のフィンガー電極に接触するように電流供給又は電圧測定端子を配置することにより、複数のフィンガー電極を同時に検査し易くなるため、検査スピードが向上する。

前述したように、本発明の太陽電池電極用検査装置は、太陽電池のベルトコンベア方式の量産装置に組み込むことも可能であるため、図７、図８、図１０のように、回転できる車輪形状、又はベルト式ローラ形状の前記電流先端部品及び／又は前記電圧先端部品を複数のフィンガー電極に接触させることが好ましい。

このように、前記電流先端部品及び／又は前記電圧先端部品の形状を、回転できる車輪形状とすることで、太陽電池の搬送途中に、電流先端部品及び／又は前記電圧先端部品をフィンガー電極の一本一本に順に接触させることができる。その結果、太陽電池の搬送を間欠的に停止させることなく検査を行うことができるので、検査スピードを上げることができる。また、前記電流先端部品及び／又は前記電圧先端部品の形状が、ベルト式ローラ形状のものを配置した場合、複数本のフィンガー電極に接触させることができるので、ベルトコンベア上で複数本のフィンガー電極の電圧値を同時に測定できる。

また、本発明の方法では、意図的にフィンガー電極を断線させる設計となっている太陽電池の検査に対して有効である。そのような太陽電池の例を図１１に示す。図１１は中央付近のフィンガー電極がない太陽電池の一例を示したものである。基板１上に形成されたバスバー電極２間の中央付近にフィンガー電極３を形成しない太陽電池である。

このような太陽電池が製造される理由は、次の通りである。フィンガー電極内を流れる電流は、バスバー電極に近いほど大きくなることから、バスバー電極間の中央付近のフィンガー電極内を流れる電流値は小さい。そこで、太陽光によってできる影を減らして短絡電流を増加させることによる効率向上を目的として、バスバー電極間の中央付近のフィンガー電極を取り除くことがある。

本発明による検査方法は、図１１に示すような太陽電池に対しても、図１２に示すように端子を配置することで、フィンガー電極の導通の良否を検査することができる。図１２は図１１のような太陽電池において、本発明に係る電流供給端子４と電圧測定端子５の配置の一例を示す図である。

最後に、判定装置による判定基準について説明する。フィンガー電極の導通の良否を判定するには、判定基準となる閾値が必要になる。その閾値は、太陽電池の効率と測定値との関係から求める。例えば、故意に電極を断線させた太陽電池における電極の抵抗値と、良品の太陽電池の電極の抵抗値を比較し、閾値をそれらの値の間とすることなどが有効である。当然、この閾値は、太陽電池の電極構造によって大きく変化する。

尚、本発明による検査の実施は、電極焼成後、電極乾燥後、電極印刷後、のいずれにおいても可能である。
前述のように、早期に印刷の不良を発見するためには、二層目印刷直後に検査を行うことが望ましい。しかし、電極印刷直後では印刷された導電性ペーストが乾燥していないため、測定端子の接触によって電極の破壊が生じる上に、印刷部以外の面に導電性ペーストが付着してしまう。そこで、その対策が必要である。

その対策のひとつとして、測定端子接触部への二層目印刷の不実施がある。この場合、通常考えられる端子接触部は、フィンガー電極の先端、もしくはバスバー電極間の中央付近である。それらの場所は、前述したようにバスバー電極から離れているためにフィンガー電極内を流れる電流は小さく、フィンガー電極内の抵抗値が高くても変換効率に及ぼす影響は小さい。

このため、電流供給端子や電圧測定端子が配置される場所の電極構造を一層構造にして、接触端子を二層目ではなく一層目に接触させることで、測定を行うことが可能である。また、焼成後や乾燥後に検査をすれば、電極への接触端子の接触により、接触端子に導電性ペーストが付着することはない。

以下、本発明の実施例をあげてさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
＜太陽電池電極の作製＞
３族元素のガリウムを不純物元素とするｐ型単結晶太陽電池用シリコンウエーハ（１００ｍｍ角、面方位｛１００｝、基板厚２５０μｍ、抵抗率１．０Ωｃｍ）を、水酸化カリウム水溶液によりエッチングしてダメージ層を取り除く。
さらにＩＰＡを混入した水酸化カリウム水溶液により、反射防止構造であるテクスチャ構造を形成する。
引き続き、受光面側にＰＯＣｌ_３液体ソースを利用した熱拡散によって５族元素のリンを不純物としたｎ領域を受光面に作製する。また、この工程は塗布拡散、もしくはイオン注入法によって行うこともできる。
ここで、太陽光反射防止と表面保護をかねて、プラズマＣＶＤ法によって膜厚７０ｎｍの窒化膜を受光面上に形成する。この窒化膜の成膜には、ＰＶＤ法を用いても問題ない。

次に、裏面（受光面と反対側の面）全面に対し、アルミニウム粉末を含む導電性ペーストを印刷し、乾燥する。
さらに、受光面に対し、銀粉末を含む導電性ペーストをフィンガー電極とバスバー電極の形状に印刷し、乾燥する。
ここで、本発明による検査装置の評価のために、通常の二層電極構造の太陽電池と、意図的に二層目を断線させた二層電極構造の太陽電池とを作製する。
意図的に二層目のみを断線させるために、一枚の太陽電池内に形成されるフィンガー電極の総数５０本の内、５本分の二層目印刷用の版開口部をテープで塞ぎ、二層目印刷を行った。
次に、基板を７５０℃で３分間焼成する。
そして、ソーラシミュレータ（光強度：１ｋＷ／ｍ^２、スペクトル：ＡＭ１．５グローバル）を用いて、作製した太陽電池の出力特性を測定した。得られた出力特性を、次の表１に示す。

＜太陽電池電極の検査＞
そして、本発明による検査装置によってフィンガー電極の抵抗値を測定した。
測定では、図１に示すように端子を接続した。すなわち、電流供給端子をフィンガー電極の両端の全てに接続するとともに、電位差測定端子もフィンガー電極の両端の全て（ただし、電流供給端子の内側）に接続させた。供給電流は、交流で１０ｍＡとした。その測定結果も、表１に示す。

この結果から、故意にフィンガー電極の二層目を断線させた太陽電池とそうでない太陽電池との間で、変換効率（直列抵抗）に差が生じるとともに、それに対応してフィンガー電極の抵抗値にも差が生じていることがわかる。

このことから、本発明による検査装置及び検査方法では、フィンガー電極の抵抗値を測定することによって、太陽電池が二層構造であるフィンガー電極であったとしても、二層目が断線した太陽電池とそうでない太陽電池との判定ができることがわかる。

（実施例２）
実施例１の結果から、今回の実験に用いた形式の太陽電池における検査の閾値を７８ｍΩとし、その妥当性を確認するために、意図的にフィンガー電極を断線させるようなことはせずに太陽電池を、再度１００枚作製した。そして、それらの太陽電池を、実施例１と同様の方法で測定し、その後、変換効率を調べた。その測定結果を表２に示す。

その結果、本発明による検査装置は、１００枚中２枚を不良と判別した。また、変換効率の点では、本発明による検査装置で不良と判定された太陽電池は、良品と判定された太陽電池よりも、変換効率の平均値が約０．４％低かった。
このことから、本発明による検査装置は、太陽電池製造工程における電極検査装置としての役割を十分に果たすことができることがわかる。特に、二層構造のフィンガー電極の検査装置に適している。

（比較例１）
実施例２と同じ太陽電池を画像処理による検査装置を用いて検査した。ここでの検査基準（閾値）は、フィンガー電極の断線箇所が１箇所以上で不良とした。検査の結果、試料１００枚とも良品と判定された。

ここで比較例１の画像処理による検査装置が全て良品と判定した理由は、仮にフィンガー電極に断線があったとしても、一層目と二層目の同じ場所で断線が発生していなかったためである。これに対し、本発明による検査装置は、一層目もしくは二層目に独立して断線やくびれが発生した場合においても電極の品質を検査できることが分かる。

尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

図４の装置における電流供給端子と電圧測定端子の一実施例を示す図である。 本発明に係る電圧測定端子の配置の一形態を示す図である。 本発明に係る電圧測定端子の配置の別形態を示す図である。 本発明に係る太陽電池電極用検査装置の回路の模式図である。 本発明に係る電流供給端子の具備する電流先端部品の第１形態を示した図である。 本発明に係る電流供給端子の具備する電流先端部品の第２形態を示した図である。 本発明に係る電流供給端子の具備する電流先端部品の第３形態を示した図である。 本発明に係る電流供給端子の具備する電流先端部品の第４形態を示した図である。 本発明に係るベルトコンベアに搬送される途中の太陽電池に対する電圧先端部品の配置の一例を示す図である。 本発明に係る電流供給端子の具備する電流先端部品の第５形態を示した図である。 中央付近のフィンガー電極がない太陽電池の一例を示したものである。 図１１のような太陽電池における、本発明に係る電流供給端子と電圧測定端子の配置の一例を示す図である。

符号の説明

１…基板、 ２…バスバー電極、 ３…フィンガー電極、
４…電流供給端子、 ５…電圧測定端子、 ６…バネ、
７…電流先端部品、 ８…スポンジ、 ９…膜状導電体、
１０…ベルトコンベア、 １１…太陽電池電極用検査装置、
１２…電圧先端部品。

Claims (10)

1. 太陽電池に形成されたフィンガー電極を検査する太陽電池電極用検査装置において、少なくとも、
   前記フィンガー電極に電流供給端子を介して電流を供給するための電流電源と、
   前記フィンガー電極の所望区間内における電位差を電圧測定端子を介して測定するための電圧測定器を有し、
   前記電圧測定端子は、前記フィンガー電極の所望区間内の電位差を測定する位置に配置され、前記電流供給端子は、前記電圧測定端子を挟む位置に配置されるものであり、
   前記電流値と前記電位差から前記フィンガー電極の所望区間内における抵抗値を求めるための抵抗計算器と、
   該抵抗計算器で求められた前記抵抗値から前記フィンガー電極の導通を判定するための判定装置とを具備するものであることを特徴とする太陽電池電極用検査装置。
2. 前記電圧測定端子は、前記太陽電池面内に３個以上配置され、前記フィンガー電極内の電流経路に対して直列、又は並列となる複数の所望区間の電位差を同時に測定できるものであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池電極用検査装置。
3. 前記電流供給端子は、複数の前記フィンガー電極に接触させるための電流先端部品を具備するものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の太陽電池電極用検査装置。
4. 前記電圧測定端子は、複数の前記フィンガー電極に接触させるための電圧先端部品を具備するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の太陽電池電極用検査装置。
5. 前記電流先端部品及び／又は前記電圧先端部品の形状が、回転できる車輪形状、又はベルト式ローラ形状であるものであることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の太陽電池電極用検査装置。
6. 太陽電池に形成されたフィンガー電極を検査する検査方法において、
   前記フィンガー電極の検査したい所望区間の両端に電圧測定端子を配置し、
   前記フィンガー電極の検査したい所望区間の外側に電流供給端子を配置し、
   該電流供給端子を介して電流電源から前記フィンガー電極に電流を供給し、
   前記フィンガー電極の所望区間内における電位差を前記電圧測定端子を介して電圧測定器で測定し、
   前記電流電源により供給した電流値と、前記電圧測定器で測定された前記電位差により、前記フィンガー電極の所望区間内における抵抗値を抵抗計算器により求め、
   該抵抗計算器で求めた前記抵抗値から前記フィンガー電極の導通の良否を判定装置により判定し、前記太陽電池に形成された前記フィンガー電極の導通を検査することを特徴とする太陽電池電極の検査方法。
7. 前記フィンガー電極の検査したい所望区間の両端に電圧測定端子を配置する際、該電圧測定端子を前記太陽電池面内に３個以上配置し、前記フィンガー電極内の電流経路に対して直列、又は並列となる複数の所望区間の電位差を同時に測定することを特徴とする請求項６に記載の太陽電池電極の検査方法。
8. 前記フィンガー電極の検査したい所望区間の外側に電流供給端子を配置する際、該電流供給端子の具備する電流先端部品を複数の前記フィンガー電極に接触させることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の太陽電池電極の検査方法。
9. 前記フィンガー電極の検査したい所望区間の両端に電圧測定端子を配置する際、該電圧測定端子の具備する電圧先端部品を複数の前記フィンガー電極に接触させることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の太陽電池電極の検査方法。
10. 回転できる車輪形状、又はベルト式ローラ形状の前記電流先端部品及び／又は前記電圧先端部品を複数の前記フィンガー電極に接触させることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の太陽電池電極の検査方法。

Images