JP2011119629A - Device and method of evaluating multijunction solar cell - Google Patents

Device and method of evaluating multijunction solar cell Download PDF

Info

Publication number
JP2011119629A
JP2011119629A JP2010044931A JP2010044931A JP2011119629A JP 2011119629 A JP2011119629 A JP 2011119629A JP 2010044931 A JP2010044931 A JP 2010044931A JP 2010044931 A JP2010044931 A JP 2010044931A JP 2011119629 A JP2011119629 A JP 2011119629A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
solar cell
unit
cell
convergent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2010044931A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Ikeda
健志 池田
Yasuki Karita
保樹 刈田
Hiroshi Machida
博 町田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FINESENSING CORP
Original Assignee
FINESENSING CORP
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by FINESENSING CORP filed Critical FINESENSING CORP
Priority to JP2010044931A priority Critical patent/JP2011119629A/en
Publication of JP2011119629A publication Critical patent/JP2011119629A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and device for measurement, capable of finding partial troubles for each cell of a multijunction solar cell having a structure such that cells made of semiconductor materials having different forbidden band widths are laminated and connected in series. <P>SOLUTION: Only light of a wavelength allotted to cells to be evaluated is extracted small and irradiated to modulate its intensity. Other cells connected in series are sequentially radiated by light in the shared wavelength band of each cell. Characteristics of the cell to be evaluated are measured by analyzing changes corresponded to the above modulation in electrical output thereby. Characteristics of all the cells are measured by radiating light sources having wavelength bands corresponding to two or more cells in order. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、多接合型太陽電池を評価するための装置及び方法に係わるものである。   The present invention relates to an apparatus and method for evaluating a multijunction solar cell.

多接合型太陽電池は、太陽光のスペクトルを幾つかの波長帯に分け、波長帯毎に異なる材料を使い、分担して光電変換する。多くの場合、禁制帯幅の異なる半導体材料で出来たpn接合をセルと呼ぶ基本構成とし、これらのセルを順次積み重ねて直列接続した構造になっている。それぞれのセルのp層n層の厚さや周辺の不純物密度の適否、材料の穴や傷或は割れなどの欠陥の多寡などが変換効率に大きく影響する。   The multi-junction solar cell divides the spectrum of sunlight into several wavelength bands, uses different materials for each wavelength band, and shares and photoelectrically converts them. In many cases, a pn junction made of a semiconductor material having a different forbidden bandwidth is used as a basic structure called a cell, and these cells are sequentially stacked and connected in series. The thickness of the p layer and n layer of each cell, the suitability of the surrounding impurity density, the number of defects such as holes, scratches or cracks in the material greatly affect the conversion efficiency.

この様な太陽電池の評価法としては、当初より我国ではソーラシミュレータによる擬似太陽光を被評価太陽電池に照射し、その時の電気出力の大小で評価する方法が採られている。しかし、この方法だけでは、設計上目標とした性能より劣る場合に、改良・改善の方向付けができない。特に多接合型太陽電池の場合、単層のものに比べ構造が複雑な為、どのセルのどの部分がどのように劣っているのかを知り、それに連なる可能性の強い原因を推測して、対策を順次講じることが必要である。   As an evaluation method of such a solar cell, from the beginning, a method has been adopted in which pseudo solar light from a solar simulator is irradiated to the solar cell to be evaluated and the electric output at that time is evaluated. However, with this method alone, improvement and improvement directions cannot be made if the performance is inferior to the design target. Especially in the case of multi-junction solar cells, the structure is more complicated than that of a single layer, so it is possible to know which part of which cell is inferior and what is likely to lead to it, and take measures Must be taken sequentially.

どのセルに問題があるのかを知る手掛かりは、その太陽電池の分光感度を知ることにある。日本工業規格(JIS C 8944)に「多接合太陽電池分光感度特性測定方法」が述べられている。これは、セルが直列になった多接合型太陽電池にバイアス光を照射しつつ、電球などからの連続光を分光器で分光した光をチョッパでオン・オフして照射し、被評価太陽電池の電気出力を上記光チョッパの周波数・位相でロックイン検波することで、分光感度特性を得るものである。もし、感度が悪いなどの問題があれば、このスペクトルから、セル毎の問題点を推測することが可能な場合もある。しかし、推測の域を出ない上、セルに部分的な欠陥がある場合には、この方法では手掛りを得るのは難しい。さらに、この方法では、装置が大型で高価な物となり、その適用範囲にも限界がある。   A clue to know which cell has a problem is to know the spectral sensitivity of the solar cell. “Japanese Industrial Standard (JIS C 8944)” describes a “multijunction solar cell spectral sensitivity characteristic measurement method”. This is a solar cell to be evaluated by irradiating a multi-junction solar cell in which cells are connected in series with a chopper to irradiate light obtained by splitting continuous light from a light bulb with a spectroscope. Is obtained by lock-in detection of the electrical output at the frequency and phase of the optical chopper. If there is a problem such as poor sensitivity, it may be possible to estimate the problem for each cell from this spectrum. However, it is difficult to obtain a clue with this method when the cell does not go out of speculation and the cell has a partial defect. Furthermore, with this method, the apparatus becomes large and expensive, and its application range is limited.

各セルの部分的な欠陥を見つける手法として、太陽電池に順方向電流を流して発光させ、このEL発光を画像として観察して、微細な穴や割れなどの欠陥を見つける手法が最近開発され、装置の提供もされている。これは、pn接合に順電流を流せば発光が起きると言うLEDと同じ現象を太陽電池にも起こさせ、注入発光の強弱がセルの接合の出来具合や材料堆積の良否を表すとの考えから出ている。画像として欠陥箇所が暗く目視できることから、比較的大面積を一望の元に観察でき、簡単で直感に訴え易いことから注目されている。しかし、このEL発光の波長が赤外域にあって画像観測するのが容易ではない、材料によってその発光強度が大幅に異なる、また全てのセルがセル毎に評価できるわけではないので、一部の不良は除けても改良に向けてのフィードバックは十分ではない。   As a method for finding partial defects in each cell, a method has been recently developed in which a forward current is passed through a solar cell to emit light, and this EL emission is observed as an image to find defects such as fine holes and cracks. Equipment is also provided. This is because the phenomenon that light emission occurs when a forward current is applied to the pn junction is caused to the solar cell, and the intensity of the injected light emission indicates the quality of the cell junction and the material deposition. Out. Since the defective part can be visually observed as an image, it is attracting attention because it can be observed with a relatively large area with a view, and it is easy and appealing intuitively. However, since the EL emission wavelength is in the infrared region and image observation is not easy, the emission intensity varies greatly depending on the material, and not all cells can be evaluated for each cell. Even if the defect is excluded, the feedback for improvement is not enough.

また、レーザ光を照射して照射場所のpn接合部に誘起される電流を観察するLBIC法なる評価法も知られている。これは、pn接合に光が当ると起電力が発生するという太陽電池なら当然の現象を使い、細く絞れるレーザ光を光源にして、太陽電池面の限られた領域を照射し、照射位置を変えて起電力を比較し、場所による優劣を調べるものである。しかし、この方法では、多接合型太陽電池の場合、直列になった複数のセルの一方で起電力が発生しても他方にも分担波長域の 光が当たっていなければ、光の当たっていないセルが導通しないため、外からは出力を得られず、多接合型には実用化されてはいない。   An evaluation method called LBIC method is also known in which a laser beam is irradiated to observe a current induced in a pn junction at an irradiation place. This is a natural phenomenon of a solar cell in which an electromotive force is generated when light hits the pn junction, using a narrowly squeezed laser beam as a light source, irradiating a limited area of the solar cell surface, and changing the irradiation position Compare the electromotive force and examine the superiority or inferiority depending on the location. However, in this method, in the case of a multi-junction solar cell, even if an electromotive force is generated in one of a plurality of cells connected in series, light is not applied unless light in a shared wavelength region is applied to the other cell. Since the cell does not conduct, an output cannot be obtained from the outside, and it has not been put to practical use in a multi-junction type.

特許文献1には、太陽電池全面を照射して導通させた上でスポット状の光を太陽電池の測定対象部分に照射して、測定対象部分を評価する装置が開示されている。この方法によれば、測定対象部分に限定して評価することができ、欠陥の発見に役立つと考えられる。しかし、この装置では測定対象部分の接合されたセル全体としての評価が得られるのみであり、個々のセルの評価は得ることができず、欠陥を持つセルを同定することができない。   Patent Document 1 discloses an apparatus that irradiates the entire surface of a solar cell and conducts it, and then irradiates the measurement target portion of the solar cell with a spot-like light to evaluate the measurement target portion. According to this method, it is possible to evaluate only the measurement target portion, and it is considered useful for finding defects. However, with this apparatus, it is possible to obtain only the evaluation of the whole cell to which the measurement target portion is joined, and it is not possible to obtain the evaluation of individual cells, and it is not possible to identify a cell having a defect.

更に、個々のセルの評価が得られて欠陥を持つセルが同定されたとしても、セル全体としての特性のみでは、その製造工程において欠陥が発生した理由を推測することは困難である。かかる理由を推測するためには、セルを細分したセルの部分についての測定が必要となる。セルの中での特性の変化についての情報は欠陥が発生した理由の推定材料となるからである。例えば、セルの左から右へ感度が落ちていたとすると成膜装置のガスの流れや温度に傾きがあることが推定され、セルの中の一部分に線状や点状の欠陥があれば粒界の生成や各工程中或は工程間の ゴミの付着などが推定される。これらの結果を元に、推定される工程や工程間の装置や条件(流量、温度)を変更したり、修正することで改善を進めることになる 。   Further, even if evaluation of individual cells is obtained and a cell having a defect is identified, it is difficult to guess the reason why the defect has occurred in the manufacturing process only by the characteristics of the entire cell. In order to infer such a reason, it is necessary to measure a portion of a cell obtained by subdividing the cell. This is because the information on the change in characteristics in the cell is an estimation material for the reason why the defect has occurred. For example, if the sensitivity decreases from the left to the right of the cell, it is estimated that there is a gradient in the gas flow and temperature of the film formation apparatus, and if there are linear or dotted defects in a part of the cell, the grain boundary Generation of dust and adhesion of dust during each process or between processes. Based on these results, improvement can be promoted by changing or correcting the estimated process and the apparatus and conditions (flow rate, temperature) between the processes.

欠陥が発生した理由の推定は、セル(半導体デバイス)の歩留を向上させるためにその生産工程を改善するために有用である。しかし、セルを細分したセルの部分についての特性を測定して欠陥が発生した理由を推定する方法は開示されていない。   The estimation of the reason why the defect has occurred is useful for improving the production process in order to improve the yield of the cell (semiconductor device). However, there is no disclosure of a method for estimating the reason why a defect has occurred by measuring characteristics of a cell portion obtained by subdividing the cell.

特開2009−111215号公報JP 2009-11115 A

禁制帯幅の異なる半導体材料で出来たセルを積層して直列接続した構造になっている多接合型太陽電池のセル毎に部分的問題点を見つけられるような測定法と測定装置を提供することが課題である。   To provide a measurement method and a measurement apparatus that can find a partial problem for each cell of a multi-junction solar cell having a structure in which cells made of semiconductor materials having different forbidden bandwidths are stacked and connected in series. Is an issue.

評価対象のセルが分担している波長の光だけを小さく絞って照射し、その強度を変化させる。直列に繋がるその他のセルにはそれぞれのセルの分担波長帯の光を連続照射する。又は、近傍のセルにそれぞれのセルの分担波長帯の光を連続照射して電気的に導通させる。この時の電気出力の中の上記変化に対応した出力変化を検出・解析することで、評価対象のセルの特性を測定する。複数のセルについて、それに対応した波長域の光源を同様に順次照射することで、全てのセルの特性を測定する。
更に、セルを細分化してセルの部分の特性を測定し、セルに欠陥がある場合にセルの中での特性の変化に基づいて欠陥が発生した理由の推測に資する情報を得る。
Only the light of the wavelength shared by the cell to be evaluated is irradiated with a small aperture, and the intensity is changed. Other cells connected in series are continuously irradiated with light in the shared wavelength band of each cell. Alternatively, the neighboring cells are continuously irradiated with light in the shared wavelength band of each cell and electrically connected. The characteristics of the cell to be evaluated are measured by detecting and analyzing the output change corresponding to the change in the electrical output at this time. The characteristics of all the cells are measured by sequentially irradiating a plurality of cells with light sources in the corresponding wavelength range in the same manner.
Further, the characteristics of the cell portion are measured by subdividing the cell, and when the cell has a defect, information contributing to the estimation of the reason why the defect has occurred is obtained based on the change in the characteristic in the cell.

請求項1に係る発明の多接合型太陽電池の評価装置は、
評価対象領域のみに光を照射する収束型光照射部を備え、
前記評価対象領域と同等又はより広い領域に光を照射する発散型光照射部を備え、
前記収束型光照射部は光源である半導体発光素子の発光強度を時間的に変化させた光を照射し、
太陽電池の電気出力のうち前記変化と所定の関係にあるものを測定する測定部を備えることを特徴とする。
前段落に述べた課題を解決するための手段を実現している。
ここで、「評価対象領域」とは、評価対象のセルがその領域において直列接続されたセルの一つとして含まれる領域を言う。
「評価対象領域と同等又はより広い領域」とは、原則として評価対象領域自身又は評価対象領域を含むより広い領域である。しかし、発散型光照射部によって照射される光は、評価対象セルに直列に繋がるセルを照射するためのものであり、この目的が達成される限り必ずしも原則のとおりの領域でなくてもよい。
「時間的に変化させた」とは、収束型光照射部の発光強度を時間的に変調し、或は別に用意する発令部からの指示に基づいて発光/消光することを言う。下記実施例1における「系統制御情報処理部」が発令部に該当する。
「所定の関係」とは、光源の発光強度の変化と太陽電池の電気出力を表すような電気信号の部分との関係を言う。発光強度変調に同期して増減する関係、例えば、光源を一定の周波数で変調した場合に、その周波数でロックイン検波して得られる電流が「所定の関係」にあるものである。或は、別に用意する発令部からの指示に基づいて収束型光照射部の発光/消光が制御され、発令部からの指示に基づいて測定部が測定し、それぞれの指示タイミングにおける発光強度と測定値の関係も「所定の関係」にあるものである。
収束型光照射部の発光強度を時間的に変化させ、太陽電池の電気出力のうち変化と所定の関係にあるものを測定することによって、評価対象のセルの特性を確実に測定することが可能である。
光源として半導体発光素子を用いることにより、発光される光の波長が容易に選択でき、評価対象のセルが分担している波長の光及び直列に繋がる他のセルが分担している波長の光を容易に得ることができる。電球など連続スペクトル光源からの光を分光器で分光して特定波長を抽出したり、干渉フィルタで特定波長を抽出して照射したりする場合に比べ、半導体発光素子を光源にした場合は、素子を指定することが波長を選択することになり、照射光パワー密度を数桁大きくでき、電流の増減・断続が照射光の強弱・有無に直結し、装置が簡単且つ小型になる。
An evaluation device for a multi-junction solar cell of the invention according to claim 1 comprises:
It has a convergent light irradiation unit that irradiates light only to the evaluation target region,
A divergent light irradiating unit that irradiates light to a region equivalent to or wider than the evaluation target region,
The convergent light irradiating unit irradiates light with a temporal change in emission intensity of a semiconductor light emitting element as a light source,
It comprises a measuring unit for measuring the electrical output of the solar cell that has a predetermined relationship with the change.
A means to solve the problem described in the previous paragraph is realized.
Here, the “evaluation target region” refers to a region where the evaluation target cell is included as one of the cells connected in series in the region.
“A region equal to or wider than the evaluation target region” is, in principle, a wider region including the evaluation target region itself or the evaluation target region. However, the light irradiated by the divergent light irradiation unit is for irradiating a cell connected in series with the evaluation target cell, and may not necessarily be a region in principle as long as this object is achieved.
“Changed in time” means that the light emission intensity of the convergent light irradiating unit is temporally modulated, or light emission / quenching is performed based on an instruction from a separate commanding unit. The “system control information processing unit” in Example 1 below corresponds to the issuing unit.
“Predetermined relationship” refers to a relationship between a change in light emission intensity of a light source and a portion of an electric signal representing the electric output of a solar cell. A relationship that increases or decreases in synchronization with emission intensity modulation, for example, when a light source is modulated at a certain frequency, a current obtained by lock-in detection at that frequency is in a “predetermined relationship”. Alternatively, the light emission / extinction of the convergent light irradiating unit is controlled based on an instruction from a separate commanding unit, and the measurement unit measures based on the command from the commanding unit. The value relationship is also in the “predetermined relationship”.
It is possible to reliably measure the characteristics of the cell to be evaluated by changing the emission intensity of the convergent light irradiator over time and measuring the solar cell electrical output that has a predetermined relationship with the change. It is.
By using a semiconductor light emitting element as the light source, the wavelength of the emitted light can be easily selected, and the light of the wavelength shared by the evaluation target cell and the light of the wavelength shared by other cells connected in series can be selected. Can be easily obtained. Compared to the case where light from a continuous spectrum light source such as a light bulb is dispersed with a spectroscope to extract a specific wavelength, or when a specific wavelength is extracted with an interference filter and irradiated, the light emitting element is used as a light source. The selection of the wavelength will select the wavelength, and the irradiation light power density can be increased by several orders of magnitude. The increase / decrease / interruption of the current is directly linked to the intensity of the irradiation light, which makes the apparatus simple and compact.

請求項2に係る発明の多接合型太陽電池の評価装置は、
太陽電池に直流電圧バイアスをかけるバイアス発生部を備え、
前記収束型光照射部、前記発散型光照射部、前記測定部及び前記電圧バイアス発生部を制御する系統制御情報処理部を備え、
前記系統制御情報処理部は、前記発散型光照射部からの光照射のみによって太陽電池に生ずる開放電圧に相当する電圧バイアスをかけた状態で前記収束型光照射部及び前記発散型光照射部からの光照射を行い、このときの電流を前記測定部に測定させるように制御することを特徴とする。
直列に繋がる2以上のセルに光を照射し、各々のセルに電圧が発生するので、セルのうちの1つまたは2つ以上に逆バイアスがかかり、セルが損傷する 可能性がある。開放電圧に相当する電圧バイアスをかけることで、逆バイアスの発生を予防している。
An evaluation apparatus for a multi-junction solar cell according to a second aspect of the present invention provides:
It has a bias generator that applies a DC voltage bias to the solar cell,
A system control information processing unit that controls the convergent light irradiation unit, the divergent light irradiation unit, the measurement unit, and the voltage bias generation unit;
The system control information processing unit, from the convergent light irradiation unit and the diverging light irradiation unit in a state where a voltage bias corresponding to an open voltage generated in a solar cell is applied only by light irradiation from the diverging light irradiation unit. It is characterized in that control is performed so that the measurement unit measures the current at this time.
Since two or more cells connected in series are irradiated with light and a voltage is generated in each cell, one or more of the cells are reverse-biased, and the cells may be damaged. Generation of reverse bias is prevented by applying a voltage bias corresponding to the open circuit voltage.

請求項3に係る発明の多接合型太陽電池の評価装置は、
前記収束型光照射部は波長の異なる2以上の半導体発光素子を備え、
前記系統制御情報処理部は前記2以上の半導体発光素子の中から評価対象のセルに吸収される波長の光を発光する半導体発光素子を選択して発光させるように制御することを特徴とする。
半導体発光素子は特定波長の光を発することができ、評価対象のセルが分担する波長の照射光を容易に得ることができる。
An evaluation apparatus for a multi-junction solar cell according to a third aspect of the present invention provides:
The convergent light irradiation unit includes two or more semiconductor light emitting elements having different wavelengths,
The system control information processing unit controls a semiconductor light emitting element that emits light having a wavelength absorbed by the evaluation target cell from the two or more semiconductor light emitting elements so as to emit light.
The semiconductor light emitting device can emit light having a specific wavelength, and can easily obtain irradiation light having a wavelength shared by the cell to be evaluated.

請求項4に係る発明の多接合型太陽電池の評価装置は、
前記系統制御情報処理部は前記発散型光照射部が発光する光の波長分布に前記収束型光照射部が発光する波長が含まれないように制御することを特徴とする。
発散型光照射部の発する光に評価対象のセルが反応することがなく、収束型光照射部が発光する光による評価対象のセルの評価が容易である。
また、同一波長の光を発散型光照射部と収束型光照射部の両方に用いる必要がなくなり、光源の半導体素子は原則として1波長につき1つでよく、装置作製 のコストが軽減される。
An evaluation apparatus for a multi-junction solar cell according to a fourth aspect of the present invention provides:
The system control information processing unit controls the wavelength distribution of light emitted from the divergent light irradiation unit so that the wavelength emitted from the convergent light irradiation unit is not included.
The evaluation target cell does not react to the light emitted by the divergent light irradiation unit, and the evaluation of the evaluation target cell by the light emitted from the convergent light irradiation unit is easy.
In addition, it is not necessary to use light of the same wavelength for both the divergent light irradiating part and the converging light irradiating part, and in principle, only one semiconductor element of the light source is required per wavelength, and the cost for manufacturing the device is reduced.

請求項5に係る発明の多接合型太陽電池の評価装置は、
前記収束型光照射部の光源たる半導体発光素子が半導体レーザであることを特徴とする。
半導体レーザはコヒーレンスが良く、収束型照射光照射部からの光が照射される領域を小さい部分へ絞り込むことができ、セルのより細密な部分を評価することができる。
An evaluation device for a multi-junction solar cell of the invention according to claim 5 is:
The semiconductor light emitting element as a light source of the convergent light irradiation unit is a semiconductor laser.
Since the semiconductor laser has good coherence, the region irradiated with light from the convergent irradiation light irradiation unit can be narrowed down to a small part, and a finer part of the cell can be evaluated.

請求項6に係る発明の多接合型太陽電池の評価装置は、
前記収束型光照射部及び前記発散型光照射部がそれぞれ1本の光ファイバを介して光を照射することを特徴とする。
光ファイバが使えて引き回しに好都合であり、光源から評価対象領域へ向けて容易に光を導くことができる。また、光通信用の既存部品の一部を変更するだけで使用することができる。
An evaluation device for a multi-junction solar cell of the invention according to claim 6 is:
The convergent light irradiating unit and the diverging light irradiating unit each irradiate light through one optical fiber.
An optical fiber can be used, which is convenient for routing, and light can be easily guided from the light source toward the evaluation target region. Moreover, it can be used only by changing a part of the existing parts for optical communication.

請求項7に係る発明の多接合型太陽電池の評価装置は、
前記収束型光照射部と前記発散型光照射部が光源の半導体発光素子を共有し、共有された光源の半導体発光素子からの光を光スイッチで切り替えて前記収束型光照射部又は前記発散型光照射部のいずれかに使用することを特徴とする。
光源の半導体素子の数を少なくすることができ、装置作成のコストが軽減される。
An evaluation device for a multi-junction solar cell of the invention according to claim 7 comprises:
The convergent light irradiator and the divergent light irradiator share a semiconductor light emitting element as a light source, and the light from the shared semiconductor light emitting element is switched by an optical switch so that the convergent light irradiator or the divergent type is emitted. It is used for any one of the light irradiation sections.
The number of semiconductor elements of the light source can be reduced, and the cost for creating the device is reduced.

請求項8に係る発明の多接合型太陽電池の評価装置は、
太陽電池、前記収束型光照射部及び前記発散型光照射部の少なくとも1つを移動させて評価対象領域を前記前記収束型光照射部からの光が照射される位置に配置するための移動機構を備えることを特徴とする。
移動機構により太陽電池、前記収束型光照射部及び前記発散型光照射部の少なくとも1つを移動させて、2以上の評価対象領域を連続的に評価することができる。
An evaluation device for a multi-junction solar cell according to an invention according to claim 8 comprises:
A moving mechanism for moving at least one of the solar cell, the convergent light irradiating unit, and the divergent light irradiating unit to place the evaluation target region at a position irradiated with light from the convergent light irradiating unit. It is characterized by providing.
At least one of the solar cell, the convergent light irradiating unit, and the divergent light irradiating unit can be moved by the moving mechanism, and two or more evaluation target regions can be continuously evaluated.

請求項9に係る発明の多接合型太陽電池の評価方法は、
上記の多接合型太陽電池の評価装置を用いることを特徴とする。
上記の多接合型太陽電池の評価装置のメリットを活用して多接合型太陽電池の評価を行うことができる。
The method for evaluating a multi-junction solar cell according to claim 9 is as follows:
The evaluation apparatus for the multi-junction solar cell described above is used.
The multijunction solar cell can be evaluated by utilizing the merit of the evaluation device for the multijunction solar cell.

請求項10に係る発明の太陽電池の評価装置は、
評価対象領域のみに光を照射する収束型光照射部を備え、
前記評価対象領域と同等又はより広い領域に光を照射する発散型光照射部を備え、
前記収束型光照射部は光源である半導体発光素子の発光強度を時間的に変化させた光を照射し、
太陽電池の電気出力のうち前記変化と所定の関係にあるものを測定する測定部を備えることを特徴とする。
本願発明の多接合型太陽電池の評価装置に係る技術は、他の太陽電池にも適用し得る。
The solar cell evaluation apparatus of the invention according to claim 10 comprises:
It has a convergent light irradiation unit that irradiates light only to the evaluation target region,
A divergent light irradiating unit that irradiates light to a region equivalent to or wider than the evaluation target region,
The convergent light irradiating unit irradiates light with a temporal change in emission intensity of a semiconductor light emitting element as a light source,
It comprises a measuring unit for measuring the electrical output of the solar cell that has a predetermined relationship with the change.
The technology according to the multijunction solar cell evaluation apparatus of the present invention can be applied to other solar cells.

特性をセル毎に測定することができ、欠陥を有するセルを特定できる。更に、セルを細分化したセルの部分の特性が評価でき、問題点が加工法にあるのか、使用材料にあるのか、設計パラメータにあるのかなどが分かり、改良へ向けての的確で迅速なフィードバックが可能になる。これによって、多接合型太陽電池の開発が著しく加速される。また、製造歩留が向上して、製造原価が下がって価格の低減や利益の上積みに貢献する 。   Characteristics can be measured for each cell, and a cell having a defect can be identified. In addition, the characteristics of the subdivided cells can be evaluated, and it can be understood whether the problem lies in the processing method, the material used, or the design parameters, and accurate and prompt feedback for improvement Is possible. This significantly accelerates the development of multi-junction solar cells. In addition, manufacturing yields will improve and manufacturing costs will decrease, contributing to lower prices and higher profits.

図1は、2接合型太陽電池の基本構成、その分光感度及び等価回路を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a two-junction solar cell, its spectral sensitivity, and an equivalent circuit. 図2は、2接合型太陽電池の評価装置の構成及び光照射部光学系の例を示す図である。(実施例1)FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a configuration of a two-junction solar cell evaluation apparatus and a light irradiation unit optical system. Example 1 図3は、評価原理を示す図である。(実施例1)FIG. 3 is a diagram showing the evaluation principle. Example 1 図4は、3接合型太陽電池の分光感度曲線を示す図である。(実施例2)FIG. 4 is a diagram showing a spectral sensitivity curve of a three-junction solar cell. (Example 2) 図5は、3接合型太陽電池の断面模式図である。(実施例2)FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a three-junction solar cell. (Example 2) 図6は、光照射部に光ファイバを使った場合の光照射部を示す図である。(実施例3)FIG. 6 is a diagram illustrating a light irradiation unit when an optical fiber is used for the light irradiation unit. (Example 3) 図7は、収束型光照射部及び発散型光照射部の光学系の例を示す図である。(実施例4)FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the optical system of the convergent light irradiating unit and the divergent light irradiating unit. Example 4 図8は、多接合型太陽電池の評価装置の例を示す図である。(実施例5)FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an evaluation apparatus for a multi-junction solar cell. (Example 5)

以下、本発明に係る実施形態を、2接合型太陽電池評価及び3接合型太陽電池評価への応用を例に、図面を参照しつつ説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings, taking as an example application to two-junction solar cell evaluation and three-junction solar cell evaluation.

図1(a)は、2接合型太陽電池の基本構成を示す断面図である。ガラス基板10の表面には、ITOなどの導電性透明電極材11がコートされている。導電性透明電極材11をコートしたガラス基板が、太陽電池製作時の基板となっており、まず例えばアモルファスシリコンp層とn層とを形成して第1セル12とし、この上(太陽電池としては、下)に例えば多結晶シリコンのp層とn層とを形成して第2セル13としている。最後に銀などの金属膜を形成して電極14とした後、保護膜を被せて太陽電池1としている。使用に際しては、図中に示すようにガラス基板10の側から光を照射する。λ1は、第1セル(12)の分担する波長300nmから600nmの光のうち代表的波長を示し、波長λ1の光は第1セル(12)でその大部分が吸収され、第2セル(13)には殆ど到達しない。また、同様にλ2は、600nmから900nmの光の波長を示し、波長λ2の光は第1セル(12)では殆ど吸収されないが、第2セル(13)ではその殆どが吸収される。   Fig.1 (a) is sectional drawing which shows the basic composition of a 2 junction type solar cell. The surface of the glass substrate 10 is coated with a conductive transparent electrode material 11 such as ITO. The glass substrate coated with the conductive transparent electrode material 11 is a substrate for manufacturing a solar cell. First, for example, an amorphous silicon p-layer and an n-layer are formed to form the first cell 12, and this (as a solar cell) The second cell 13 is formed by forming, for example, a p-layer and an n-layer of polycrystalline silicon in the lower part. Finally, after forming a metal film such as silver to form the electrode 14, the solar cell 1 is formed by covering with a protective film. In use, light is irradiated from the glass substrate 10 side as shown in the figure. λ1 represents a representative wavelength of light having a wavelength of 300 nm to 600 nm shared by the first cell (12). Most of the light having the wavelength λ1 is absorbed by the first cell (12), and the second cell (13 ) Is hardly reached. Similarly, λ2 indicates the wavelength of light from 600 nm to 900 nm, and light of wavelength λ2 is hardly absorbed in the first cell (12), but most of it is absorbed in the second cell (13).

図1(b)は、この太陽電池の分光特性を示す図である。図中の第1セルと表記した破線は、第1セルの感度特性を示し、第2セルと表記した破線は第2セルの感度特性を示している。全体と表記した実線はこの2接合型太陽電池全体としての感度特性を示している。350nmから500nmの光を照射するとほぼ第1セルのみに起電力を生じ、700nmより長い波長の光を照射すると、第1セルでは吸収されることなく透過し、第2セルで起電力を生ずる。これ等の中間である500nmから700nmの波長の光を照射すると第1セルと第2セルの両方で起電力を生じる。以下の実施例1では、λ1としてほぼ第1セルだけの特性を示す波長405nmを、λ2としてほぼ第2セルのみの特性を反映する波長780nmを選んだ。   FIG.1 (b) is a figure which shows the spectral characteristic of this solar cell. In the figure, the broken line indicated as the first cell indicates the sensitivity characteristic of the first cell, and the broken line indicated as the second cell indicates the sensitivity characteristic of the second cell. The solid line denoted as the whole indicates the sensitivity characteristics of the entire two-junction solar cell. When irradiating light of 350 nm to 500 nm, only an electromotive force is generated only in the first cell, and when irradiating light having a wavelength longer than 700 nm, it is transmitted without being absorbed in the first cell, and an electromotive force is generated in the second cell. When light having a wavelength of 500 nm to 700 nm, which is the middle of these, is irradiated, an electromotive force is generated in both the first cell and the second cell. In Example 1 below, a wavelength of 405 nm indicating the characteristics of only the first cell is selected as λ1, and a wavelength of 780 nm reflecting the characteristics of only the second cell is selected as λ2.

図1(c)には、この太陽電池の電気的な等価回路を示す。図中のD1は、第1セルのpn接合を示し、D2は第2セルのpn接合を示している。このD1に波長λ1の光を照射すると起電力を生ずる。その開放電圧Vo1は光が弱い場合は光強度に依存するが、ある程度以上あれば光強度を増してもpn接合を構成する材料のバンドギャップエネルギーとフェルミレベル差で決まる値に収束する。従って、開放電圧Vo1ではセルの良否は僅かしか反映しない。これはD2に対する開放電圧Vo2に対しても同論である。   FIG. 1C shows an electrical equivalent circuit of this solar cell. In the figure, D1 indicates the pn junction of the first cell, and D2 indicates the pn junction of the second cell. When this D1 is irradiated with light of wavelength λ1, an electromotive force is generated. The open-circuit voltage Vo1 depends on the light intensity when the light is weak, but if it exceeds a certain level, even if the light intensity is increased, it converges to a value determined by the band gap energy of the material constituting the pn junction and the Fermi level difference. Therefore, the open / closed voltage Vo1 reflects only a little of the quality of the cell. This is the same for the open circuit voltage Vo2 with respect to D2.

図2は、2接合型太陽電池の評価装置の概要構成及び光学系の例を示す図である。同図(a)はシステム構成の概念図である。被評価太陽電池1に、系統制御情報処理部4に制御された収束型光照射部、発散型光照射部からの光を、ハーフミラーを介して同軸にしてさらに照射面に垂直に照射している。その電気出力を探針で拾い、測定部へ供給する。測定部の出力は系統制御情報処理部4で処理され、X−Y微動台駆動部からの位置情報と照らし合わせて、数値情報を出力する。また、これ等を画像出力部へ送ってセル毎の面内分布を画像化して出力する。
なお、図では収束光照射部と発散光照射部から照射される光の光軸が一致しているが、同図(b)又は(c)に示される如く、一致しないこととしてもよい。
FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of an evaluation apparatus for a two-junction solar cell and an example of an optical system. FIG. 1A is a conceptual diagram of the system configuration. The solar cell 1 to be evaluated is irradiated with light from the converging light irradiating unit and the diverging light irradiating unit controlled by the system control information processing unit 4 coaxially through a half mirror and further irradiated perpendicularly to the irradiation surface. Yes. The electrical output is picked up by a probe and supplied to the measurement unit. The output of the measurement unit is processed by the system control information processing unit 4, and numerical information is output in comparison with the position information from the XY fine movement base drive unit. Also, these are sent to the image output unit, and the in-plane distribution for each cell is imaged and output.
In the figure, the optical axes of the light emitted from the convergent light irradiating unit and the divergent light irradiating unit coincide with each other, but they may not coincide as shown in FIG.

同図(b)は第1セルを評価する場合の光学系とその動作を図解している。同図中LS1は収束型光照射部を示し、発振波長がλ1の半導体レーザL11と発振波長がλ2の半導体レーザL12、これ等の光を対象太陽電池1面上に収束させるための第1レンズ及び第2レンズ、波長λ2の光を効率的に反射する表面鏡と波長λ1の光は反射するが波長λ2の光は透過する第1ハーフミラーとを備えている。半導体レーザL11から出た波長λ1の光が第1レンズを経て第1ハーフミラーで反射されて後の光軸と、半導体レーザL12から出た波長λ2の光が第2レンズを経て表面鏡で反射されさらに第1ハーフミラーを透過して後の光軸とは高精度に合致させてあり、共に評価対象の太陽電池1面上の狭い領域に収束する。収束径は15ミクロン以下とすることが好ましい。これ等の照射光は、光軸が対象面に垂直で、最大光強度は0.5mW以下とすることが好ましい。   FIG. 2B illustrates the optical system and its operation when evaluating the first cell. In the figure, LS1 denotes a converging light irradiating unit, which includes a semiconductor laser L11 having an oscillation wavelength of λ1, a semiconductor laser L12 having an oscillation wavelength of λ2, and a first lens for converging these lights on the surface of the target solar cell 1. And a second lens, a surface mirror that efficiently reflects light of wavelength λ2, and a first half mirror that reflects light of wavelength λ1 but transmits light of wavelength λ2. The light of wavelength λ1 emitted from the semiconductor laser L11 is reflected by the first half mirror through the first lens and the light axis after the light of wavelength λ2 emitted from the semiconductor laser L12 is reflected by the surface mirror through the second lens. Further, the light beam passes through the first half mirror and is aligned with the optical axis after the high accuracy, and both converge in a narrow area on the surface of the solar cell 1 to be evaluated. The convergent diameter is preferably 15 microns or less. These irradiation lights preferably have an optical axis perpendicular to the target surface and a maximum light intensity of 0.5 mW or less.

また、同図中LS2は発散型光照射部を示し、発振波長がλ1の半導体レーザL21と発振波長がλ2の半導体レーザL22、波長λ2の光を効率的に反射する表面鏡と波長λ1の光は反射するが波長λ2の光は透過する第2ハーフミラーとを備えている。半導体レーザL21から出た波長λ1の光が第2ハーフミラーで反射された後の光軸と、半導体レーザL22から出た波長λ2の光が表面鏡で反射されさらに第2ハーフミラーを透過した後の光軸とはほぼ合致させてある。なお、発散型光照射部においては照射領域を限定する必要性が小さく、収束型光照射部に比して光軸の合致の精度は低くとも許容される。また、評価対象の太陽電池1面上の上記収束型光照射部LS1が照射する点を中心にその周辺数ミリメートルを照射するように設定してある。照射光強度は数mW程度であることが好ましい。これら収束型光照射部、発散型光照射部は共に光通信の波長多重化に際し多用されるBIDI或はBOSAと呼ばれる部品と同様の物である。このような光学系の場合には、半導体レーザに球レンズ付外装品を使えば照射面への光の収束手段が既に付いていることになる。尚、収束型光照射部LS1の光軸は照射対象面に垂直にし、この発散型光照射部の光軸は照射対象面に対して僅かに傾けて機械的干渉を避けているが、先の図(a)の様に、ハーフミラーを用いて両光軸を合わせて共に対象照射面に垂直としてもよい。同図(b)又は(c)に示される如く僅かに傾けて機械的干渉を避けることで、高価な部品点数を減らすことができる。   In the figure, LS2 denotes a divergent light irradiating unit, a semiconductor laser L21 having an oscillation wavelength λ1, a semiconductor laser L22 having an oscillation wavelength λ2, a surface mirror that efficiently reflects light having a wavelength λ2, and light having a wavelength λ1. And a second half mirror that transmits light of wavelength λ2. After the light of wavelength λ1 emitted from the semiconductor laser L21 is reflected by the second half mirror, and after the light of wavelength λ2 emitted from the semiconductor laser L22 is reflected by the surface mirror and further passes through the second half mirror Is substantially coincident with the optical axis. In the divergent light irradiating unit, it is not necessary to limit the irradiation region, and even if the accuracy of matching the optical axes is low as compared with the convergent light irradiating unit, it is allowed. Moreover, it has set so that the periphery several millimeters may be irradiated centering on the point which the said convergent light irradiation part LS1 on the solar cell 1 surface of evaluation object irradiates. The irradiation light intensity is preferably about several mW. Both the convergent light irradiating unit and the divergent light irradiating unit are similar to parts called BIDI or BOSA, which are frequently used in wavelength multiplexing of optical communication. In the case of such an optical system, means for converging light on the irradiated surface is already provided if an external product with a ball lens is used for the semiconductor laser. The optical axis of the convergent light irradiation unit LS1 is perpendicular to the irradiation target surface, and the optical axis of the divergent light irradiation unit is slightly inclined with respect to the irradiation target surface to avoid mechanical interference. As shown in the figure (a), both optical axes may be aligned using a half mirror so that both are perpendicular to the target irradiation surface. The number of expensive parts can be reduced by slightly tilting to avoid mechanical interference as shown in FIG.

同図(b)に示す光学系を使って2接合型太陽電池1の第1セルを評価する場合、収束型光照射部LS1の半導体レーザL11を時間的に変調し(例えば1kHz矩形波状にオン・オフ動作させ)、波長λ1の光を太陽電池1面上に照射すると共に、発散型光照射部LS2の半導体レーザL22を定出力で連続動作させて、周辺を波長λ2の光で照射する。同図(c)は同様に、第2セルを評価する場合を示している。この場合には、収束型光照射部LS1の半導体レーザL12を時間的に変調して動作させ、波長λ2の光を対象の太陽電池1面上に照射し、同時に発散型光照射部LS2の半導体レーザL21を定出力で連続動作させて波長λ1の光を照射する。
測定部は、太陽電池1に探針を当てて電気出力を取出し、例えば50Ωの負荷抵抗を繋いでその両端電圧を測定する。このとき、直流としては10mV程度、上記時間的な変調に対応する成分としては、0.1mV〜2mV程度の出力が得られる。上記時間的な変調に対応する成分は、変調に対応する検波(例えば1kHz矩形波状にオン・オフ動作させさせた場合にはロックインアンプを用いた1kHzでのロックイン検波)によってノイズを避ける。
When the first cell of the two-junction solar cell 1 is evaluated using the optical system shown in FIG. 5B, the semiconductor laser L11 of the convergent light irradiation unit LS1 is temporally modulated (for example, turned on in a 1 kHz rectangular waveform). The light is irradiated on the surface of the solar cell 1 and the semiconductor laser L22 of the divergent light irradiating unit LS2 is continuously operated at a constant output to irradiate the periphery with light of the wavelength λ2. FIG. 5C similarly shows a case where the second cell is evaluated. In this case, the semiconductor laser L12 of the converging light irradiating unit LS1 is operated with time modulation, and the light of wavelength λ2 is irradiated onto the surface of the target solar cell 1, and at the same time the semiconductor of the divergent light irradiating unit LS2 The laser L21 is continuously operated at a constant output to irradiate light having a wavelength λ1.
The measuring unit applies a probe to the solar cell 1 to take out an electric output, and measures the voltage across the terminal by connecting a load resistance of 50Ω, for example. At this time, an output of about 10 mV as the direct current and about 0.1 mV to 2 mV as the component corresponding to the temporal modulation is obtained. The component corresponding to the temporal modulation avoids noise by detection corresponding to the modulation (for example, lock-in detection at 1 kHz using a lock-in amplifier when an on / off operation is performed in a 1 kHz rectangular waveform).

図3は、評価原理を示す図である。以下、本測定の物理的意味を、図3に基づいて説明する。同図(a)は2接合型太陽電池のバンド構造図を示している。第1セルと第2セルのpn接合が直列に繋がっていて、表側の第1セルにはバンドギャップの広い材料(例えばアモルファスシリコン)が使われ、第2セルにはバンドギャップの狭い材料(例えば多結晶シリコン)が使われている。2つのセルの間には不純物を多量に添加されて縮退したp+層とn+層とがあって、オーミックに繋がっている。同図(b)の様に、波長λ2の光を照射すると、第1セルは透過し無反応であるが、第2セルでは吸収して多くの電子と正孔とを作る。太陽電池の両端が開放されておれば、ほぼ0.7Vの開放電圧Vo2を生ずる。ここに同図(c)のように波長λ1を照射するとその殆どを第1セルで吸収し、ほぼ1.4Vの開放電圧Vo1を発し、端子間開放電圧は約2.1Vとなる。   FIG. 3 is a diagram showing the evaluation principle. Hereinafter, the physical meaning of this measurement will be described with reference to FIG. FIG. 2A shows a band structure diagram of a two-junction solar cell. The pn junctions of the first cell and the second cell are connected in series. A material having a wide band gap (for example, amorphous silicon) is used for the first cell on the front side, and a material having a narrow band gap (for example, for example, amorphous silicon) is used for the second cell. Polycrystalline silicon) is used. Between the two cells, there are a p + layer and an n + layer which are degenerated by adding a large amount of impurities, and are connected in ohmic fashion. As shown in FIG. 5B, when the light of wavelength λ2 is irradiated, the first cell is transmitted and unreacted, but the second cell absorbs and generates many electrons and holes. If both ends of the solar cell are open, an open circuit voltage Vo2 of approximately 0.7V is generated. When the wavelength λ1 is irradiated as shown in FIG. 5C, most of the light is absorbed by the first cell, and an open circuit voltage Vo1 of about 1.4V is generated, and the open circuit voltage between the terminals is about 2.1V.

同図(d)は発散型光照射部より波長λ2の光を収束型光照射部より波長λ1の光を照射し、端子間を短絡した場合のバンドダイアグラムを示している。かかる照射は第1セルの特性を測定する目的で行われる。ここで、波長λ2の光は3mW程度なので0.2mA程度の、波長λ1の光は0.5mW程度なので0.01mA程度の電流相当の光電変換が起こっている。電流値は発電量の少ない第1セルで制限され、約0.01mAが流れている。両端子間は、低抵抗銅線で結ばれているので電位差はなく、第2セルには、余剰のキャリアが貯まってn領域のフェルミレベルが上昇した状態、即ち、第1セルのp領域のレベルを若干持上げて弱く逆バイスした形になる筈である。この逆バイアス値は、高々0.7V迄なので、第1セルのバンドギャップに比べれば小さく、あまり大きな問題にはならない。しかし、第2セルの特性を測定する場合には波長λ1の光と波長λ2の光の強度が逆であり、バンドギャップの大きな第1セルが強く励起され、第2セルの励起が無いか弱い。このときは、第1セルの開放電圧迄ではあるが、端子間を短絡した状態では同図(e)の様に第2セルは大きく逆バイアスされることがある。太陽電池は、このような逆方向バイアスには弱い可能性が高く、特に3接合以上の多接合型太陽電池では、開放電圧も上がり、短絡することで他セルを破壊しかねない。   FIG. 4D shows a band diagram when the light of wavelength λ2 is irradiated from the divergent light irradiating unit and the light of wavelength λ1 is irradiated from the converging light irradiating unit, and the terminals are short-circuited. Such irradiation is performed for the purpose of measuring the characteristics of the first cell. Here, photoelectric conversion corresponding to a current of about 0.01 mA occurs because the light of wavelength λ2 is about 3 mW and is about 0.2 mA, and the light of wavelength λ1 is about 0.5 mW. The current value is limited by the first cell with a small amount of power generation, and about 0.01 mA flows. Since the two terminals are connected by a low resistance copper wire, there is no potential difference. In the second cell, surplus carriers are accumulated and the Fermi level of the n region is raised, that is, in the p region of the first cell. The level should be slightly lifted to form a weak reverse vice. Since the reverse bias value is up to 0.7 V at most, it is smaller than the band gap of the first cell and does not cause a great problem. However, when measuring the characteristics of the second cell, the intensities of the light of wavelength λ1 and the light of wavelength λ2 are opposite, the first cell having a large band gap is strongly excited and the second cell is not excited or weak. At this time, although it is up to the open circuit voltage of the first cell, the second cell may be largely reverse-biased as shown in FIG. A solar cell is likely to be vulnerable to such a reverse bias. In particular, in a multi-junction solar cell having three or more junctions, the open-circuit voltage also increases, and short-circuiting may destroy other cells.

以上の状況を電圧−電流特性で同図(f)に示す。曲線100、101及び102は、それぞれ第1セルの無照射下、波長λ2の光の照射下、波長λ2の光と波長λ1の光との照射下での特性を示し、曲線200、201及び202は、それぞれ第2セルの無照射下、波長λ2の光の照射下、波長λ2の光と波長λ1の光との照射下での特性を示す。これ等2セルの直列接続の結果たる太陽電池1の無照射下での特性は曲線300で、波長λ2の光の照射下での特性は曲線301で、波長λ2の光と波長λ1の光との照射下での特性は曲線302で示されている。外部から知れるのはこの曲線300、301そして302のみである。曲線301が横軸(電流ゼロの線)と交わる点をAとし、この直上の曲線302上の点をBとする。波長λ2の光を照射して得られる点Aの電圧を測定し、その電圧でバイアスして波長λ2の光と波長λ1の光との同時照射下での電流を測る。こうすることで、上述の逆バイアス状態を作ることなく、狙ったセルの短絡電流を知ることができる。この間のバンド図を同図(g)に示す。図中、電池の記号は上記バイアス電圧を表している。   The above situation is shown in FIG. Curves 100, 101, and 102 show the characteristics of the first cell without irradiation, with light with wavelength λ2, and with light with wavelength λ2 and light with wavelength λ1, respectively. These show the characteristics when the second cell is not irradiated, irradiated with light of wavelength λ2, and irradiated with light of wavelength λ2 and light of wavelength λ1, respectively. The non-irradiated characteristics of the solar cell 1 as a result of the series connection of these two cells are a curve 300, and the characteristics of the solar cell 1 under irradiation with light of wavelength λ2 are curve 301, and light of wavelength λ2 and light of wavelength λ1 The characteristic under irradiation is indicated by curve 302. Only these curves 300, 301 and 302 are known from the outside. A point where the curve 301 intersects the horizontal axis (zero current line) is A, and a point on the curve 302 immediately above this point is B. A voltage at a point A obtained by irradiating light of wavelength λ2 is measured, and biased with the voltage, current under simultaneous irradiation of light of wavelength λ2 and light of wavelength λ1 is measured. By doing so, it is possible to know the short-circuit current of the targeted cell without creating the above-described reverse bias state. A band diagram during this period is shown in FIG. In the figure, the symbol of the battery represents the bias voltage.

同図(f)に於いて、曲線301は無照射時の曲線300より僅かに上に描いてあるが、原理的には第1セルが波長λ2光に対する感度を有さず曲線301は曲線300に一致する。しかし、第1セルに僅かながら感度があり、光電変換が起こって電子−正孔が発生している場合にも上記のとおり、逆バイアスを発生させないための電圧バイアス値を求めることができる。   In FIG. 5F, the curve 301 is drawn slightly above the non-irradiated curve 300, but in principle, the first cell has no sensitivity to light of wavelength λ2, and the curve 301 is the curve 300. Matches. However, even when the first cell is slightly sensitive and photoelectric conversion occurs and electrons and holes are generated, the voltage bias value for preventing the reverse bias can be obtained as described above.

以上述べたことを電気的等価回路で表せば同図(h)から(j)に示すようになる。主に第2セル即ちD2に感度を持つ波長λ2の光を照射すると、太陽電池1の開放電圧は同図(h)に示すようにほぼD2の開放電圧Vo2として現れる。この電圧のバイアスをかけて、同図(i)の様に、波長λ1の光を照射すれば、電位差としてVo1が得られる。この端子間に十分低い電気抵抗Rを(j)のように繋いで短絡電流Is1を求める。このR(例えば50Ω)とIs1(例えば0.04mA)との積である電圧は数ミリボルト(ここでは2mV以下)と小さい。波長λ1の光を1kHzの矩形波で変調して照射している場合には、上記電圧をこの周波数でロックインすることで、雑音を除いて必要な電流だけを得ることができる。この短絡電流Is1を収束型光照射部からの波長λ1の光出力で除算すれば、第1セルのその場所の局所的な変換効率が得られる。   The above description can be expressed by an electrical equivalent circuit as shown in FIGS. When light having a wavelength λ2 having sensitivity is mainly applied to the second cell, that is, D2, the open circuit voltage of the solar cell 1 appears as an open circuit voltage Vo2 of approximately D2, as shown in FIG. If this voltage is biased and light of wavelength λ1 is irradiated as shown in FIG. 5I, Vo1 is obtained as a potential difference. The short-circuit current Is1 is obtained by connecting a sufficiently low electric resistance R between these terminals as shown in (j). The voltage that is the product of R (for example, 50Ω) and Is1 (for example, 0.04 mA) is as small as several millivolts (here, 2 mV or less). When light having a wavelength λ1 is modulated and irradiated with a rectangular wave of 1 kHz, by locking the voltage at this frequency, only necessary current can be obtained without noise. If this short-circuit current Is1 is divided by the light output of wavelength λ1 from the convergent light irradiator, the local conversion efficiency at that location of the first cell can be obtained.

同様に、第2セルを評価する場合には、発散型光照射部LS2からの波長λ1の光をバイアス光として照射し、得られる開放電圧で電気的にバイアスした状態で、収束型光照射部LS1から波長λ2の光を断続的に照射して、ロックインアンプを使って低抵抗RとIs2との積である電圧を求める。この様にして、多接合型太陽電池1の面上のある一点に於ける短絡電流Is2を得る。同様に、短絡電流Is2を収束型光照射部からの波長λ2の光出力で除算すれば、第2セルのその場所の局所的な変換効率が得られる。   Similarly, when evaluating the second cell, the convergent light irradiating unit is irradiated with light of wavelength λ1 from the divergent light irradiating unit LS2 as bias light and electrically biased with the obtained open-circuit voltage. Light having a wavelength λ2 is intermittently emitted from LS1, and a voltage that is a product of the low resistance R and Is2 is obtained using a lock-in amplifier. In this way, a short-circuit current Is2 at a certain point on the surface of the multi-junction solar cell 1 is obtained. Similarly, if the short-circuit current Is2 is divided by the light output of the wavelength λ2 from the convergent light irradiator, the local conversion efficiency at that location of the second cell can be obtained.

次に評価点を1mm移動させて、同様に短絡電流Is1及びIs2を得る。1mmずつ移動させて同様な測定を繰り返し行なうことで、Is1及びIs2の分布が求まる。即ち、第1セルの短絡電流分布と第2セルの短絡電流分布が求まることになる。こうして得た短絡電流分布は簡単に画像化でき、一見して直感的に変化がわかるようにすることができる。ここでは位置の移動を1mmステップとしたが、10ミクロン程度に細かく動かすことも移動機構の性能範囲で自由に選べる。光源が半導体レーザである場合にも、例えば図7(d)や図7(e)の光学系を使用して、照射領域を十分に狭くすることができ、10ミクロン程度の移動に対応して測定することができる。   Next, the evaluation point is moved by 1 mm to similarly obtain the short-circuit currents Is1 and Is2. The distribution of Is1 and Is2 is obtained by repeating the same measurement by moving 1 mm at a time. That is, the short-circuit current distribution of the first cell and the short-circuit current distribution of the second cell are obtained. The short-circuit current distribution obtained in this way can be easily imaged, and the change can be understood intuitively at a glance. Here, the movement of the position is set to 1 mm step, but fine movement to about 10 microns can be freely selected within the performance range of the moving mechanism. Even when the light source is a semiconductor laser, the irradiation area can be sufficiently narrowed by using, for example, the optical system shown in FIGS. 7D and 7E. Can be measured.

以上の動作を実現するための系統制御情報処理部4による制御について説明する。
先ず、操作者が位置などの操作確認を行なった後、スタートボタンを押すと、その位置を系統制御情報処理部4が読取り記憶した後、発散型光照射部の波長λ2の発光素子に発光の指示を出す。被評価太陽電池の開放電圧に等しい電圧をバイアス発生部に発生させておく。この状態で、収束型光照射部の波長λ1の発光素子にオン−オフ発光の指示を出す。続いて、測定部に被評価太陽電池の電極と上記定電圧電源との間に流れる電流をロックイン等により測定させる。この値を記憶しておく。
次に、発散型光照射部の波長λ1の発光素子に発光の指示を出す。測定部に被評価太陽電池の電極の開放電圧を調べさせ、この電圧に等しい電圧をバイアス発生部に発生させておく。この状態で、収束型光照射部の波長λ2の発光素子にオン−オフ発光の指示を出す。測定部に被評価太陽電池の電極と上記定電圧電源との間に流れる電流をロックイン等を介して測定させ、この値を記憶しておく。次に、光照射位置を変える。これは作業者が釦を押すなどしてXY駆動部を動かし、その位置を系統制御情報処理部4が読取り記憶してもよいし、予め「系統制御情報処理部」にプログラムされている位置へ向かうよう系統制御情報処理部4からXY駆動部へ指示を出し、パルスモータを動かして位置を変え、位置情報が予め決められた位置に一致した時静止する方法でも良い。また、被評価太陽電池を動かさずに、光照射部をXY駆動部で動かしてもよい。この位置で、系統制御情報処理部4から上記の制御を繰り返す。
この様にして得た各位置に於ける電流値を順に出力表示部に出してグラフ化し、被評価太陽電池の受光面の各セルについての電流のグラフを表示する。
Control by the system control information processing unit 4 for realizing the above operation will be described.
First, when the operator confirms the operation of the position, etc., and presses the start button, the system control information processing unit 4 reads and stores the position, and then the light emitting element having the wavelength λ2 of the divergent light irradiation unit emits light. Give instructions. A voltage equal to the open circuit voltage of the solar cell to be evaluated is generated in the bias generator. In this state, an on / off light emission instruction is issued to the light emitting element having the wavelength λ1 of the convergent light irradiation unit. Subsequently, the current flowing between the electrode of the solar cell to be evaluated and the constant voltage power source is measured by the measurement unit by lock-in or the like. This value is stored.
Next, a light emission instruction is issued to the light emitting element having the wavelength λ1 of the divergent light irradiation unit. The measurement unit is made to check the open voltage of the electrode of the solar cell to be evaluated, and a voltage equal to this voltage is generated in the bias generation unit. In this state, an on-off light emission instruction is issued to the light emitting element having the wavelength λ2 of the convergent light irradiation unit. The measurement unit measures the current flowing between the electrode of the solar cell to be evaluated and the constant voltage power source via a lock-in or the like, and stores this value. Next, the light irradiation position is changed. The operator may move the XY drive unit by pressing a button or the like, and the system control information processing unit 4 may read and store the position, or to a position programmed in advance in the “system control information processing unit”. A method may be used in which an instruction is sent from the system control information processing unit 4 to the XY driving unit so that the position is changed by moving the pulse motor, and when the position information matches a predetermined position. Further, the light irradiation unit may be moved by the XY drive unit without moving the solar cell to be evaluated. At this position, the above control is repeated from the system control information processing unit 4.
The current values at the respective positions obtained in this way are sequentially output to the output display unit and graphed, and a current graph for each cell on the light receiving surface of the solar cell to be evaluated is displayed.

一般に短絡電流は、それぞれのセルの空乏層の厚さやpn接合の深さ或は光で誘起された少数キャリアの寿命或は拡散距離並びに粒界等を反映しているので、上記電流のグラフにおいて電流値が受光面の一方へ傾きを持っているのであれば、製膜時の厚さ分布や不純物添加の濃度分布を示唆していることになる。局所的な凹みが見える場合には、製膜時のゴミの付着による穴が疑われる。また、線状に低い場所があるなら粒界や素材の割れが疑われる。これ等の異常がIs1の分布で見られるなら第1セルの製膜過程を、Is2の分布に見られるなら第2セルの製造工程を中心にした改善のきっかけとなる。   In general, the short-circuit current reflects the thickness of the depletion layer of each cell, the depth of the pn junction, the lifetime of minority carriers induced by light, the diffusion distance, and the grain boundary. If the current value has an inclination to one side of the light receiving surface, this indicates a thickness distribution during film formation or a concentration distribution of impurity addition. If a local dent is visible, a hole due to the adhesion of dust during film formation is suspected. In addition, if there is a linear low place, it is suspected that the grain boundary or material cracks. If these abnormalities are found in the distribution of Is1, the film formation process of the first cell is triggered, and if the abnormalities are found in the distribution of Is2, it leads to an improvement centering on the manufacturing process of the second cell.

このような短絡電流の相対的変化は、画像化することによりその把握が容易になる。この目的のためには、光出力や短絡電流の精度は画像を見て相対的変化の概要が分かる程度のものであればよく、装置の取り扱いや保守が容易になる。但し、測定中のレーザ出力の変化は画像にも影響を与えるので、光出力で駆動電流を微調整する所謂APC(自動光出力制御)駆動を行うことが好ましい。   Such a relative change in the short-circuit current can be easily grasped by imaging. For this purpose, the accuracy of the optical output and short-circuit current need only be such that the outline of the relative change can be seen by looking at the image, and the handling and maintenance of the apparatus becomes easy. However, since the change in the laser output during measurement also affects the image, it is preferable to perform so-called APC (automatic light output control) driving in which the drive current is finely adjusted by the light output.

この実施例では、評価しようとしているセルの短絡電流より、他のセルの短絡電流のほうが大きいことが必要である。言い換えれば発散型光照射部の光出力が大きいことと十分発電能力のある波長範囲に入っていることが重要である。この観点からは、図1(b)に於けるシリコン系2接合型太陽電池では、λ1を500nm付近に、λ2を700nm付近に選ぶのが良いと思われる。ここではそれを選ばず、それぞれ405nm、780nmを選んでいる。これは安価に入手できる半導体レーザの波長域から選んだからである。この場合、第1セルを評価する際にバイアス光として発散型光照射部から照射する波長λ2、即ち780nmの光は必ずしも第2セルの発電能力のピークにある必要はない。また、測定しようとするセルには個体差があり、図1(b)のとおりのスペクトル感度を示すとは限らない。この場合にも逆バイアスが発生することのないよう、発散型光照射部から照射する各波長帯の光出力は、収束型光照射部から照射する光出力の5倍以上にすることが好ましい。   In this embodiment, it is necessary that the short-circuit current of other cells is larger than the short-circuit current of the cell to be evaluated. In other words, it is important that the light output of the divergent light irradiating unit is large and that it is in a wavelength range with sufficient power generation capability. From this point of view, in the silicon-based two-junction solar cell shown in FIG. 1B, it is preferable to select λ1 near 500 nm and λ2 near 700 nm. In this case, 405 nm and 780 nm are selected, respectively. This is because it is selected from the wavelength range of semiconductor lasers that can be obtained at low cost. In this case, when the first cell is evaluated, the light with the wavelength λ2, that is, 780 nm emitted from the divergent light irradiation unit as the bias light does not necessarily have to be at the peak of the power generation capability of the second cell. Further, there are individual differences in the cells to be measured, and the spectrum sensitivity as shown in FIG. Also in this case, it is preferable that the light output of each wavelength band irradiated from the divergent light irradiating unit is not less than 5 times the light output irradiated from the converging light irradiating unit so that a reverse bias does not occur.

ここまでは、2接合型太陽電池の評価について説明してきたが、次は3接合型太陽電池の評価について説明する。図4は、3接合型太陽電池の分光感度曲線を示す図である。また、図5は、3接合型太陽電池の断面模式図である。3接合型太陽電池2は、Ge基板上にGeセル511、その上にInGaAsセル512、さらにその上にInGaPセル513を形成し、InGaPセル側から照射して出力を得る化合物結晶によるものであり、図5(a)において、514及び515はそれぞれ電極である。これら三つのセル評価に適した光の波長として、405nm(λ1)、780nm(λ2)及び1310nm(λ3)を選んだ。これらの波長では、それぞれ1つのセルに強い感度を持ち、それ以外のセルには殆ど感度が無い。先の2接合太陽電池への応用例と同じく3接合型太陽電池へも同様に応用できる。を図5(a)に、電気的等価回路を同図(b)に示す。   Up to this point, the evaluation of the two-junction solar cell has been described. Next, the evaluation of the three-junction solar cell will be described. FIG. 4 is a diagram showing a spectral sensitivity curve of a three-junction solar cell. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a three-junction solar cell. The three-junction solar cell 2 is made of a compound crystal in which a Ge cell 511 is formed on a Ge substrate, an InGaAs cell 512 is formed thereon, an InGaP cell 513 is further formed thereon, and an output is obtained by irradiation from the InGaP cell side. In FIG. 5A, reference numerals 514 and 515 denote electrodes. As light wavelengths suitable for these three cell evaluations, 405 nm (λ1), 780 nm (λ2), and 1310 nm (λ3) were selected. At these wavelengths, one cell has strong sensitivity, and the other cells have almost no sensitivity. Similar to the application example to the previous two-junction solar cell, it can be similarly applied to the three-junction solar cell. FIG. 5A shows an electrical equivalent circuit, and FIG.

この3接合型太陽電池を評価するには、収束型光照射部、発散型光照射部共に波長λ1、λ2及びλ3で発振する半導体レーザをそれぞれ備える。InGaPセルを評価する際には、波長λ2及び波長λ3の光を発散型光照射部から照射し、その時の開放電圧に相当するVo2+Vo3でバイアスしておく。そこへオン−オフ変調したλ1の光を第一の光照射部から照射し、その時端子間に流れる電流Is1を評価する。この際、InGaAsセル(D2)とGeセル(D3)で発生する電子、正孔密度がInGaPセル(D1)で発生するそれより十分大きくなるよう、波長λ2と波長λ3の光を照射する第二の光照射部からの光出力はそれぞれ数mW程度、波長λ1の光を照射する第一の光照射部からの光出力は0.5mW程度として差をつけることが好ましい。   In order to evaluate this three-junction solar cell, each of the convergent light irradiator and the divergent light irradiator is provided with a semiconductor laser that oscillates at wavelengths λ1, λ2, and λ3. When evaluating the InGaP cell, light of wavelengths λ2 and λ3 is irradiated from the divergent light irradiating unit, and biased with Vo2 + Vo3 corresponding to the open circuit voltage at that time. The light of λ1 modulated on-off is irradiated from the first light irradiation unit, and the current Is1 flowing between the terminals at that time is evaluated. At this time, the second light is irradiated with light of wavelengths λ2 and λ3 so that the density of electrons and holes generated in the InGaAs cell (D2) and Ge cell (D3) is sufficiently higher than that generated in the InGaP cell (D1). It is preferable that the light output from each of the light irradiators is approximately several mW, and the light output from the first light irradiator that irradiates light of wavelength λ1 is approximately 0.5 mW.

同様に、InGaAsセル(D2)を評価する際には、波長λ3及び波長λ1の光を発散型光照射部から照射し、その時の開放電圧に相当するVo3+Vo1でバイアスしておく。そこへオン−オフ変調した波長λ2の光を収束型光照射部から照射し、その時端子間に流れる電流Is2を評価する。Geセル(D3)を評価する際には、波長λ1及び波長λ2の光を発散型光照射部から照射し、その時の開放電圧に相当するVo1+Vo2でバイアスしておく。そこへオン−オフ変調した波長λ3の光を収束型光照射部から照射し、その時端子間に流れる電流Is3を評価する。   Similarly, when the InGaAs cell (D2) is evaluated, light of wavelength λ3 and wavelength λ1 is irradiated from the divergent light irradiation unit, and biased with Vo3 + Vo1 corresponding to the open circuit voltage at that time. The light of wavelength λ2 that is on-off modulated there is irradiated from the convergent light irradiation unit, and the current Is2 flowing between the terminals at that time is evaluated. When evaluating the Ge cell (D3), light of wavelengths λ1 and λ2 is irradiated from the divergent light irradiation unit, and biased by Vo1 + Vo2 corresponding to the open circuit voltage at that time. The light of wavelength λ3 that is on-off modulated there is irradiated from the convergent light irradiation unit, and the current Is3 flowing between the terminals at that time is evaluated.

さらに4接合、5接合と接合の多い太陽電池も、光源を増やすことにより、同様に評価できる。いずれの場合にも、収束型光照射部からの照射光パワーより発散型光照射部からの照射光パワーの方が数倍乃至10倍大きくしておくことが好ましいことは同様である。   Furthermore, solar cells with many 4 junctions and 5 junctions can be similarly evaluated by increasing the number of light sources. In any case, it is preferable that the irradiation light power from the divergent light irradiation unit is preferably several times to ten times larger than the irradiation light power from the convergent light irradiation unit.

本実施例は、収束型光照射部及び発散型光照射部に関するものである。収束型光照射部及び発散型光照射部以外の部分は、実施例1又は実施例2と同様である。
図6は光照射部に光ファイバを使った場合の光照射部を示す図である。同図(a)において、収束型光照射部の光源1、光源2、・・光源nはn個の波長で発光するn個の半導体レーザを表し、発散型光照射部中の光源1、光源2、・・光源nも収束型光照射部に於けるものと同じ波長を含む半導体発光素子を表している。細い破線 は光学的結合を表しており、光源に光ファイバ付半導体レーザを用いれば、破線部は光ファイバを表すことになる。図中、合波手段とあるのは、複数の光源からの光波を合成して1つの光波とするものであり、通常は、図2(b)又は(c)に示すような表面鏡やハーフミラーを用いた構成により実現される。しかし、このハーフミラーを作る際には誘電体多層膜厚を高精度に制御して成膜しなければならず、少量では到って高価に付く。そこで、光源に半導体発光素子を使うことを前提に、若干の挿入損の増加は覚悟して、光ファイバ用の合波器を使って、波長帯の異なる幾つもの半導体発光を1本の光ファイバに纏めて収束型光照射部或は発散型光照射部とすればよい。但し図6(a)の様に収束手段を設けることが好ましい。
The present embodiment relates to a convergent light irradiator and a divergent light irradiator. Portions other than the convergent light irradiator and the divergent light irradiator are the same as those in the first or second embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing a light irradiation unit when an optical fiber is used for the light irradiation unit. In FIG. 2A, light source 1, light source 2,... Light source n of the convergent light irradiating unit represents n semiconductor lasers emitting at n wavelengths, and light source 1 and light source in the divergent light irradiating unit. 2,... The light source n represents a semiconductor light emitting element including the same wavelength as that in the convergent light irradiation section. The thin broken line represents optical coupling. If a semiconductor laser with an optical fiber is used as the light source, the broken line represents the optical fiber. In the figure, the means for combining means that light waves from a plurality of light sources are combined into one light wave, and usually a surface mirror or half as shown in FIG. 2 (b) or (c). This is realized by a configuration using a mirror. However, when making this half mirror, the film thickness of the dielectric multilayer must be controlled with high precision, and a small amount is extremely expensive. Therefore, on the premise that a semiconductor light emitting element is used as a light source, a slight increase in insertion loss is prepared, and an optical fiber multiplexer is used to emit several semiconductor light sources having different wavelength bands into one optical fiber. The convergent light irradiating part or the divergent light irradiating part may be used. However, it is preferable to provide convergence means as shown in FIG.

さらに、収束型光照射部が照射している光の波長帯は、拡散型光照射部が照射する波長帯にある必要はない。従って、全ての波長帯に亘って1式のみの発光素子を揃え、光スイッチで切替えて、第一の光照射部から照射する際には、駆動電流値を低く抑え、第二の光照射部から照射する場合には、駆動電流を高めに設定すればよい。こうすれば、高価な光源を多数揃える必要が無く、簡単に安くできる。この場合の光照射部を図6(b)に示す。n個の波長域に対してそれぞれ1個のファイバ付半導体レーザを用意し、系統制御情報処理部からの指示に従いこれ等のレーザの動作条件を整え、光スイッチで進路を切替えればよい。収束型光照射部としては、原則として1個の光源しか使わないので、この実施例の場合には、合波手段は不要である。なお、光源は収束型光照射部に利用されるので、拡散型光照射部が利用する場合にも半導体レーザである。   Furthermore, the wavelength band of the light irradiated by the convergent light irradiation unit need not be in the wavelength band irradiated by the diffusion light irradiation unit. Therefore, when only one set of light emitting elements is arranged over all the wavelength bands and switched by the optical switch and irradiated from the first light irradiation unit, the drive current value is kept low, and the second light irradiation unit When irradiating from, the drive current may be set higher. In this way, it is not necessary to prepare a large number of expensive light sources, and it can be easily reduced. The light irradiation part in this case is shown in FIG.6 (b). One fiber-attached semiconductor laser is prepared for each of the n wavelength regions, the operating conditions of these lasers are adjusted in accordance with instructions from the system control information processing unit, and the path is switched by an optical switch. In principle, only one light source is used as the convergent light irradiating unit, and therefore, in this embodiment, no multiplexing means is required. Since the light source is used for the converging light irradiation unit, the semiconductor laser is used even when the diffusion light irradiation unit is used.

また、発散型光照射部の光は小さく収束させる必要がないので、光源にLEDやSLDを採用することも可能である。最近、LEDの高出力化も進み、ミリワット級のLEDも簡単に入手可能であるばかりでなく、LEDの方が半導体レーザより大幅に安く、装置全体の廉価化に繋がる。LEDの出力が不足なら、複数個使うことも可能である。この場合、図6(a)において、発散型光照射部の光源にLED又はSLDを用いる。   Further, since the light from the divergent light irradiation unit is small and does not need to be converged, it is also possible to employ an LED or SLD as the light source. Recently, higher output of LEDs has progressed, and not only are LEDs of milliwatt class readily available, but LEDs are much cheaper than semiconductor lasers, leading to a reduction in the overall cost of the apparatus. If the LED output is insufficient, a plurality of LEDs can be used. In this case, in FIG. 6A, an LED or SLD is used as the light source of the divergent light irradiation unit.

本実施例は、収束型光照射部及び発散型光照射部の光学系に関するものである。具体的には、図6に示された合波手段から先の光を照射する部分に関するものである。収束型光照射部及び発散型光照射部の光学系以外は、実施例1〜3と同様である。図7は、収束型光照射部及び発散型光照射部の光学系の例を示す図である。   The present embodiment relates to an optical system of a convergent light irradiating unit and a divergent light irradiating unit. Specifically, the present invention relates to a portion that irradiates light from the multiplexing means shown in FIG. Except for the optical system of the convergent light irradiating part and the divergent light irradiating part, it is the same as in Examples 1-3. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the optical system of the convergent light irradiating unit and the divergent light irradiating unit.

同図(a)は、収束型光照射部及び発散型光照射部から来る2本の光ファイバを束ねただけの簡単な物の例である。収束型光照射部からの光701はファイバ71を経て照射され、発散型光照射部からの光702はファイバ72を経て照射される。ファイバ71はコアー711及びクラッド712を有し、ファイバ72はコアー721及びクラッド722を有する。両ファイバは共に単一モードファイバなので、コアー径は最大でも10ミクロン程度である。この光ファイバの端面から出た光は、片角約10度程度で拡がる。太陽電池面上1mm程度に近づけて測定する場合、収束型光照射部からの光は黒丸710で示す直径約350ミクロンの領域に拡がる。発散型光照射部からの光はファイバ72の断端を約500ミクロン後退させて照射面では拡がって直径約500ミクロンの領域を照射する。これでも簡単な試作品評価には十分使える。   FIG. 4A is an example of a simple object in which two optical fibers coming from a convergent light irradiating unit and a divergent light irradiating unit are simply bundled. Light 701 from the convergent light irradiation unit is irradiated through the fiber 71, and light 702 from the divergent light irradiation unit is irradiated through the fiber 72. The fiber 71 has a core 711 and a clad 712, and the fiber 72 has a core 721 and a clad 722. Since both fibers are single mode fibers, the core diameter is about 10 microns at the maximum. The light emitted from the end face of the optical fiber spreads at about 10 degrees on one side. When the measurement is performed close to about 1 mm on the surface of the solar cell, the light from the convergent light irradiating part spreads in a region having a diameter of about 350 microns indicated by a black circle 710. The light from the divergent light irradiating part retreats the stump of the fiber 72 by about 500 microns and spreads on the irradiation surface to irradiate a region having a diameter of about 500 microns. This is enough for simple prototype evaluation.

同図(b)は、発散型光照射部光702を、コアー731の太い多モードファイバ73を通して照射面に大きく拡がるようにした例を示している。この場合には先の例の様にファイバ端を後退させるなどの注意が必要なくなる。さらに、図(c)の様に1本の単一モード光ファイバ74のコアー741に収束型光照射部からの光をクラッド742に発散型光照射部からの光を入れて伝送すれば、出射端からは収束型光照射部からの光710を中心に、発散型光照射部からの光720が同心円状に放射され、照射面での両光の位置関係やファイバ端の位置関係を心配する必要が無くなる。また、この場合光ファイバ74としてダブルクラッドファイバを用いれば、外側に本来のクラッド743があるので、このファイバの屈曲に対しても安定した伝送と照射が期待できる。   FIG. 5B shows an example in which the divergent light irradiating portion light 702 is greatly spread on the irradiation surface through the thick multimode fiber 73 of the core 731. In this case, care such as retreating the fiber end as in the previous example is not necessary. Furthermore, if the light from the converging light irradiating unit is transmitted to the core 741 of one single-mode optical fiber 74 as shown in FIG. From the end, the light 720 from the divergent light irradiating part is emitted concentrically around the light 710 from the converging light irradiating part, and there is concern about the positional relationship between the two lights on the irradiation surface and the positional relationship between the fiber ends. There is no need. Further, in this case, if a double clad fiber is used as the optical fiber 74, the original clad 743 is provided on the outer side, so that stable transmission and irradiation can be expected even when the fiber is bent.

同図(d)は、上記ダブルクラッドファイバ74の先にレンズ76をつけた例を示している。ファイバ74とレンズ76との光軸を合わせ、維持する為にスリーブ75を介している。これにより焦点位置の調整も可能となる。このようにレンズ76を置くことで、光ファイバ74から出射した後発散する光を再度収束させることが可能になり、コアー741の直径に近い15ミクロン程度迄光を絞ることができる。クラッドモードとして伝播してきた発散光もこのレンズ76で収束傾向になるが、モードサイズが大きいことからその直径は約150ミクロン程度である。   FIG. 4D shows an example in which a lens 76 is attached to the tip of the double clad fiber 74. A sleeve 75 is used to align and maintain the optical axes of the fiber 74 and the lens 76. As a result, the focal position can be adjusted. By placing the lens 76 in this way, it becomes possible to converge again the light that diverges after being emitted from the optical fiber 74, and the light can be narrowed down to about 15 microns close to the diameter of the core 741. The divergent light propagating as the cladding mode also tends to converge with this lens 76, but its diameter is about 150 microns because of the large mode size.

同図(e)は先のレンズ76の代わりにGRINレンズ77を使う例を示している。GRINレンズは、光通信用として光ファイバとの結合が採り易いスリーブ78(フェルールでもよい)に挿入して光軸合せとその保持が容易なように作られている。このGRINレンズ77と同じ原理のグレイデッドインデックスファイバを使うことも考えられる。何れにしても光照射部先端を細くすることが容易なので、出射端面と対象物との間の距離を小さくしても照射位置が見えないなどといった問題が起き難い。また、レンズ76に比べても軽量且つ安価である。軽量であれば、この光照射部を高速で移動させることも可能になり、結果として画像を迅速に作れ、評価を速める事も可能になる。延いては、工程処理時間の短縮、原価低減にまで繋がる。   FIG. 4E shows an example in which a GRIN lens 77 is used instead of the previous lens 76. The GRIN lens is made to be easily inserted into a sleeve 78 (which may be a ferrule) that can be easily coupled to an optical fiber for optical communication so that the optical axis can be aligned and held easily. It is conceivable to use a graded index fiber having the same principle as that of the GRIN lens 77. In any case, since it is easy to make the tip of the light irradiating portion narrow, it is difficult to cause a problem that the irradiation position cannot be seen even if the distance between the emitting end face and the object is reduced. Further, it is lighter and cheaper than the lens 76. If it is lightweight, it is possible to move the light irradiation unit at a high speed, and as a result, it is possible to quickly create an image and speed up the evaluation. As a result, the process processing time is shortened and the cost is reduced.

本実施例は、太陽電池を生産する生産ラインにおいて本発明を適用して検査を行うものである。生産ラインにおいては、コンベア等により太陽電池を移動させながら生産する。太陽電池は、ガラス基板に覆われた受光面と反対側から生産の作業をするため、受光面が下面になるように配されることが通常である。コンベア等による太陽電池の移動を停止し、静止した太陽電池に対して下側から光を照射して検査を行う。図8は、多接合型太陽電池の評価装置の例を示す図である。図8(a)に示す多接合型太陽電池の評価装置を図2(a)に示した実施例1の太陽電池の評価装置と比較すると、以下の相違がある。(1)収束型光照射部21及び発散型光照射部22は収束型及び発散型光照射部83として一体化され、収束型及び発散型光照射部83にはLED照射ヘッド84が備えられている。(2)X−Y微動台駆動部を有さず、被評価太陽電池の下部に配されたLED照射ヘッド84が系統制御情報処理部4の制御に従ったXY座標に移動する。他の部分は実施例1と同様である。   In this embodiment, inspection is performed by applying the present invention in a production line for producing solar cells. In the production line, production is performed while moving the solar cell by a conveyor or the like. Solar cells are usually arranged so that the light-receiving surface is on the lower surface in order to perform production work from the side opposite to the light-receiving surface covered with the glass substrate. The movement of the solar cell by a conveyor or the like is stopped, and the stationary solar cell is inspected by irradiating light from below. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an evaluation apparatus for a multi-junction solar cell. When the multijunction solar cell evaluation apparatus shown in FIG. 8A is compared with the solar cell evaluation apparatus of Example 1 shown in FIG. 2A, there are the following differences. (1) The convergent light irradiating unit 21 and the divergent light irradiating unit 22 are integrated as a convergent and divergent light irradiating unit 83, and the convergent and divergent light irradiating unit 83 includes an LED irradiation head 84. Yes. (2) The LED irradiation head 84 arranged at the lower part of the solar cell to be evaluated moves to the XY coordinates according to the control of the system control information processing unit 4 without having the XY fine movement table driving unit. Other parts are the same as those in the first embodiment.

図8(b)に示すように、被評価太陽電池の下側にLED照射ヘッド84があり、LED照射ヘッド84は系統制御情報処理部4に制御されて被評価太陽電池の検査を実施する部分(評価対象領域)の真下に移動する。この移動は、LED照射ヘッド84に接続されたワイヤーやガイド部材(図示しない)を系統制御情報処理部4が制御することによって行うことができる。LED照射ヘッド84は図8(c)に示すように被評価太陽電池85のガラス基板86に近接している。本実施例の被評価太陽電池は、その全体の太陽電池モジュールが多数の細長い形状のサブモジュール85(図において85a、85b、85cで示す)に区切られ、各サブモジュールは隣接するサブモジュールと電気的に直列に接続されている。サブモジュール85の幅は10mm程度、長さは1500mm程度であり。100個程度のサブモジュールを有する太陽電池(1000mm×1500mm程度の大きさのもの)である。   As shown in FIG. 8B, there is an LED irradiation head 84 on the lower side of the solar cell to be evaluated, and the LED irradiation head 84 is controlled by the system control information processing unit 4 to inspect the solar cell to be evaluated. Move directly below (evaluation target area). This movement can be performed by the system control information processing unit 4 controlling a wire or a guide member (not shown) connected to the LED irradiation head 84. The LED irradiation head 84 is close to the glass substrate 86 of the solar cell 85 to be evaluated as shown in FIG. In the solar cell to be evaluated of this example, the entire solar cell module is divided into a number of elongated sub-modules 85 (indicated by 85a, 85b, 85c in the figure), and each sub-module is electrically connected to an adjacent sub-module. Are connected in series. The width of the submodule 85 is about 10 mm, and the length is about 1500 mm. This is a solar cell (having a size of about 1000 mm × 1500 mm) having about 100 submodules.

LED照射ヘッド84を被評価太陽電池側から見ると、図8(d)に示すように、その中央部に収束型光照射ヘッド81を有し、周縁部に発散型光照射ヘッド82を有する。LED照射ヘッド84は被評価太陽電池に近接しており、収束型光照射ヘッド81から照射された光はその真上にある評価対象領域に照射される。収束型光照射ヘッド81の大きさ及び形状は、評価対象領域の大きさ及び形状と同一である。このように、LED照射ヘッド84が被評価太陽電池に近接しているため、収束型の光の照射についても収束させる必要性が小さく光源にLEDを採用することができる。発散型光照射ヘッド82から照射された光は、評価対象領域を含む被評価太陽電池の部分に照射される。なお、LED照射ヘッド25の収束型光照射ヘッド81及び発散型光照射ヘッド82は、図8(e)または(f)のように配置してもよい。図8(e)の配置によれば収束型光照射ヘッド81と発散型光照射ヘッド82とが同形であり、単一の部品を使用してLED照射ヘッドの生産コストを抑制することができる。図8(f)の配置によれば収束型光照射ヘッド81の周縁が完全に発散型光照射ヘッド81によって囲まれ、評価対象領域の全部に発散型光照射部からの光を確実に照射することができる。   When the LED irradiation head 84 is viewed from the side of the solar cell to be evaluated, as shown in FIG. 8 (d), it has a converging light irradiation head 81 at the center and a diverging light irradiation head 82 at the periphery. The LED irradiation head 84 is close to the solar cell to be evaluated, and the light irradiated from the convergent light irradiation head 81 is irradiated to the evaluation target region directly above it. The size and shape of the convergent light irradiation head 81 are the same as the size and shape of the evaluation target region. As described above, since the LED irradiation head 84 is close to the solar cell to be evaluated, it is not necessary to converge the convergent light irradiation, and the LED can be used as the light source. The light irradiated from the divergent light irradiation head 82 is irradiated to the portion of the solar cell to be evaluated including the evaluation target region. Note that the convergent light irradiation head 81 and the divergent light irradiation head 82 of the LED irradiation head 25 may be arranged as shown in FIG. According to the arrangement of FIG. 8E, the convergent light irradiation head 81 and the divergent light irradiation head 82 have the same shape, and the production cost of the LED irradiation head can be suppressed by using a single component. According to the arrangement of FIG. 8 (f), the periphery of the convergent light irradiation head 81 is completely surrounded by the divergent light irradiation head 81, and the light from the divergent light irradiation unit is reliably irradiated to the entire evaluation target region. be able to.

収束型光照射ヘッド81及び発散型光照射ヘッド82はバンドルファイバによって光源に接続されており、また、LED照射ヘッドは被評価太陽電池に近接しているので、収束型光照射ヘッド81から光が照射される被評価太陽電池の部分全体に一様な強度の光を照射することができる。これにより、1回の照射によって比較的広い面積に対する評価を行うことができる。例えば、図8(b)において収束型光照射ヘッド81のサイズを10mm×3mmとすることができる。面積が広いため問題のあるセルを特定することが困難になるが、問題がないことの確認を目的とする生産段階の検査では、1回の照射によって評価される面積を広くして検査全体の所要時間を短縮することが重視される。収束型光照射ヘッド81の幅を10mm(サブモジュールの幅)にできるので、LED照射ヘッド84をサブモジュールの真下に配してそのサブモジュールに沿って逐次移動させることで1つのサブモジュールの検査が効率的に行える。1つのサブモジュールの検査が終了したらLED照射ヘッド84を次のサブモジュールの真下に移動させて次のサブモジュールの検査を行うことができる。   The convergent light irradiation head 81 and the divergent light irradiation head 82 are connected to the light source by a bundle fiber, and the LED irradiation head is close to the solar cell to be evaluated. It is possible to irradiate light of uniform intensity over the entire portion of the solar cell to be evaluated. Thereby, evaluation with respect to a comparatively wide area can be performed by one irradiation. For example, in FIG. 8B, the size of the convergent light irradiation head 81 can be set to 10 mm × 3 mm. The large area makes it difficult to identify problematic cells, but in production-stage inspections for the purpose of confirming that there are no problems, the area to be evaluated by one irradiation is widened and the entire inspection is performed. Emphasis is placed on shortening the required time. Since the width of the convergent light irradiation head 81 can be set to 10 mm (the width of the submodule), the LED irradiation head 84 is arranged directly below the submodule and sequentially moved along the submodule to inspect one submodule. Can be done efficiently. When the inspection of one submodule is completed, the next submodule can be inspected by moving the LED irradiation head 84 directly below the next submodule.

図8(g)は、収束型及び発散型光照射部83を表す。光源1、光源2、・・光源nはn個の波長で発光するn個のLEDである。各光源と合波手段87及び88とはバンドルファイバによって接続され光が伝達される。バンドルファイバの各ファイバの光強度を均一にするため、光源とバンドルファイバの間に図8(h)に示すような均一化域を設けてもよい。合波手段87と収束型光照射ヘッド81、及び、合波手段86と発散型光照射ヘッド82もバンドルファイバによって接続され光が伝達される。系統制御情報処理部4は、光源1、光源2、・・光源nのうちの1つの光源のみを時間変調して発光させて単一波長の光を合波手段87に伝達する。この光は収束型光照射ヘッド81に伝達される。系統制御情報処理部4は、光源1、光源2、・・光源nのうちの合波手段87に伝達した波長の光を除く(n−1)種の波長の光を時間変調させずに合波手段88に伝達する。これらの光は合波手段88によって合波されて発散型光照射ヘッド82に伝達される。単一波長の光の光源を逐次切り替えてこの動作を繰り返すことにより、全てのセルが評価される。   FIG. 8G shows the converging-type and diverging-type light irradiation unit 83. Light source 1, light source 2,... Light source n is n LEDs that emit light at n wavelengths. Each light source and the multiplexing means 87 and 88 are connected by a bundle fiber to transmit light. In order to make the light intensity of each fiber of the bundle fiber uniform, a uniform region as shown in FIG. 8H may be provided between the light source and the bundle fiber. The multiplexing means 87 and the convergent light irradiation head 81, and the multiplexing means 86 and the divergent light irradiation head 82 are also connected by a bundle fiber to transmit light. The system control information processing unit 4 time-modulates only one of the light source 1, the light source 2,..., The light source n to emit light, and transmits light having a single wavelength to the multiplexing unit 87. This light is transmitted to the convergent light irradiation head 81. The system control information processing unit 4 combines the light of the (n-1) types of wavelengths, excluding the light of the light source 1, the light source 2,. Is transmitted to the wave means 88. These lights are combined by the combining means 88 and transmitted to the divergent light irradiation head 82. All cells are evaluated by repeating this operation by sequentially switching the light source of single wavelength light.

LED照射ヘッド84は、1つでなく2つ以上設けることもできる。例えば図8(i)のように1つのサブモジュール85aの1つの評価対象領域の真下に1つのLED照射ヘッド84を配することに代えて、図8(j)のように3つのサブモジュール85a、85b及び85cの真下に3つのLED照射ヘッドを設けて3つのサブモジュールの検査を同時に実行することもできる。または、1つのサブモジュールの2箇所以上の真下に2つ以上のLED照射ヘッドを設けて検査を同時に実行することもできる。太陽電池の検査全体の所要時間を短縮することができる。この際、同時に検査される2つ以上の検査対象のセルの短絡電流を測定する方法が問題となるが、太陽電池の構造に基づき同時に検査される2つ以上の検査対象のセルの短絡電流が干渉しないならば2つ以上の探針を設ければよく、干渉する場合にも収束型光照射部から照射される時間的に変調した光の変調の周波数または位相をLED照射ヘッド毎に異なるものとすることで各セルの短絡電流を測定することができる。   Two or more LED irradiation heads 84 may be provided instead of one. For example, instead of placing one LED irradiation head 84 directly under one evaluation target area of one submodule 85a as shown in FIG. 8 (i), three submodules 85a as shown in FIG. 8 (j). , 85b and 85c, and three LED irradiation heads can be provided to perform inspection of three submodules simultaneously. Alternatively, two or more LED irradiation heads may be provided immediately below two or more locations of one submodule, and the inspection may be performed simultaneously. The time required for the entire inspection of the solar cell can be shortened. At this time, a method of measuring the short-circuit current of two or more cells to be inspected simultaneously becomes a problem, but the short-circuit current of two or more cells to be inspected simultaneously based on the structure of the solar cell If the interference does not occur, two or more probes may be provided. Even in the case of interference, the modulation frequency or phase of the temporally modulated light emitted from the convergent light irradiating unit differs for each LED irradiation head. By doing so, the short-circuit current of each cell can be measured.

2つ以上のLED照射ヘッド84を設けることに替えて、1つの図8(c)の形状のLED照射ヘッドを図8(k)のように用いて2つ以上のサブモジュールの検査を同時に実行することもできる。バンドルファイバを用いることにより、LED照射ヘッド光強度は場所によらず一定にでき、1つのLED照射ヘッドを2箇所以上の検査に用いることができる。この場合、各サブモジュールは電気回路としては直列に接続されていることと等価であり、各サブモジュールの電圧及び電流をそれぞれ測定するための探針を設ける。また、直列に接続された各サブモジュールの電圧及び電流が測定できる範囲の数のサブモジュールを同時に評価することができる。なお、図8(j)のように複数の照射ヘッドを用いても同様の検査が可能である。   Instead of providing two or more LED irradiation heads 84, one LED irradiation head having the shape shown in FIG. 8C is used as shown in FIG. You can also By using the bundle fiber, the light intensity of the LED irradiation head can be made constant regardless of the place, and one LED irradiation head can be used for two or more inspections. In this case, each submodule is equivalent to being connected in series as an electric circuit, and a probe for measuring the voltage and current of each submodule is provided. In addition, it is possible to simultaneously evaluate the number of submodules within the range in which the voltage and current of each submodule connected in series can be measured. It should be noted that the same inspection can be performed using a plurality of irradiation heads as shown in FIG.

(実施例の拡張)
本発明の実施形態は、上記実施例に限定されるものではない。本発明の本質を保ったままで、上記実施例とは異なる実施が可能である。以下に、かかる例を示す。
光源の時間的な変調は、矩形波のオン・オフ以外にさまざまなものが考えられる。例えば正弦波としてもよい。要するに、光照射部の変調に対応する電圧又は電流の変化を測定部によって測定できればよい。系統制御情報処理部が光照射部及び測定部を制御しているので、光照射部の変調に合わせて測定部を制御すればよい。
系統制御情報処理部は、実施例のように全体を自動制御しなくてもよい。一部に人手による作業を含んでもよく、また、1つの系統制御情報処理部でなく、例えば光照射部、測定部及びバイアス発生部を別々に制御してもよい。
移動機構を備えずに、他の機構によって光が照射される位置をコントロールしてもよい。たとえば、収束型光照射部及び発散型光照射部を回転等させて太陽電池上を走査してもよい。
収束型光照射部の光量の時間変化は「変調」としているが、「発光/消光」としてもよい。
収束型光照射部及び発散型光照射部の光源は、単一でなく冗長性を持たせて、例えば波長毎に2つの光源を用いて、1の光源の故障時に他の光源を使用するようにしてもよい。
実施例5に示した2つ以上のセルを同時に評価する方法は、他の実施例においても適用可能である。
実施例5において、太陽電池を静止させて検査しているが、LED照射ヘッドの太陽電池に対するXY位置を制御できる限り、太陽電池が移動していてもよい。
(Extended example)
Embodiments of the present invention are not limited to the above examples. While maintaining the essence of the present invention, implementation different from the above embodiments is possible. Such an example is shown below.
Various types of temporal modulation of the light source can be considered in addition to the on / off of the rectangular wave. For example, it may be a sine wave. In short, it is only necessary that the measurement unit can measure a change in voltage or current corresponding to the modulation of the light irradiation unit. Since the system control information processing unit controls the light irradiation unit and the measurement unit, the measurement unit may be controlled in accordance with the modulation of the light irradiation unit.
The system control information processing unit may not automatically control the whole as in the embodiment. Some operations may include manual work, and instead of one system control information processing unit, for example, a light irradiation unit, a measurement unit, and a bias generation unit may be controlled separately.
You may control the position where light is irradiated by another mechanism, without providing a moving mechanism. For example, the solar cell may be scanned by rotating the convergent light irradiating unit and the divergent light irradiating unit.
Although the time change of the light amount of the convergent light irradiation unit is “modulation”, it may be “light emission / quenching”.
The light sources of the convergent light irradiating unit and the divergent light irradiating unit are not single and have redundancy. For example, two light sources are used for each wavelength, and another light source is used when one light source fails. It may be.
The method of simultaneously evaluating two or more cells shown in the fifth embodiment can be applied to other embodiments.
In Example 5, the solar cell is stationary and inspected, but the solar cell may be moved as long as the XY position of the LED irradiation head with respect to the solar cell can be controlled.

多接合型太陽電池のセル毎に部分的問題点を見つけられるような測定装置及び測定方法であり、多接合型太陽電池の研究開発における利用が期待される。また、量産ラインでの検査工程における利用も期待される。   It is a measuring apparatus and measuring method that can find a partial problem for each cell of a multi-junction solar cell, and is expected to be used in research and development of multi-junction solar cells. It is also expected to be used in the inspection process on the mass production line.

1 太陽電池
12 第1セル
13 第2セル
21 収束型光照射部
22 発散型光照射部
23 バイアス発生部
24 測定部
4 系統制御情報処理部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solar cell 12 1st cell 13 2nd cell 21 Convergence type light irradiation part 22 Divergent type light irradiation part 23 Bias generation part 24 Measurement part 4 System | system | group control information processing part

Claims (10)

評価対象領域のみに光を照射する収束型光照射部を備え、
前記評価対象領域と同等又はより広い領域に光を照射する発散型光照射部を備え、
前記収束型光照射部は光源である半導体発光素子の発光強度を時間的に変化させた光を照射し、
太陽電池の電気出力のうち前記変化と所定の関係にあるものを測定する測定部を備えることを特徴とする多接合型太陽電池の評価装置。
It has a convergent light irradiation unit that irradiates light only to the evaluation target region,
A divergent light irradiating unit that irradiates light to a region equivalent to or wider than the evaluation target region,
The convergent light irradiating unit irradiates light with a temporal change in emission intensity of a semiconductor light emitting element as a light source,
An evaluation device for a multi-junction solar cell, comprising: a measurement unit that measures a predetermined relationship with the change among the electrical outputs of the solar cell.
太陽電池に直流電圧バイアスをかけるバイアス発生部を備え、
前記収束型光照射部、前記発散型光照射部、前記測定部及び前記電圧バイアス発生部を制御する系統制御情報処理部を備え、
前記系統制御情報処理部は、前記発散型光照射部からの光照射のみによって太陽電池に生ずる開放電圧に相当する電圧バイアスをかけた状態で前記収束型光照射部及び前記発散型光照射部からの光照射を行い、このときの電流を前記測定部に測定させるように制御することを特徴とする請求項1に記載の多接合型太陽電池の評価装置。
It has a bias generator that applies a DC voltage bias to the solar cell,
A system control information processing unit that controls the convergent light irradiation unit, the divergent light irradiation unit, the measurement unit, and the voltage bias generation unit;
The system control information processing unit, from the convergent light irradiation unit and the diverging light irradiation unit in a state where a voltage bias corresponding to an open voltage generated in a solar cell is applied only by light irradiation from the diverging light irradiation unit. The multi-junction solar cell evaluation apparatus according to claim 1, wherein the light is irradiated and the current at this time is controlled to be measured by the measurement unit.
前記収束型光照射部は波長の異なる2以上の半導体発光素子を備え、
前記系統制御情報処理部は前記2以上の半導体発光素子の中から評価対象のセルに吸収される波長の光を発光する半導体発光素子を選択して発光させるように制御することを特徴とする請求項1または2に記載の多接合型太陽電池の評価装置。
The convergent light irradiation unit includes two or more semiconductor light emitting elements having different wavelengths,
The system control information processing unit performs control to select a semiconductor light emitting element that emits light having a wavelength absorbed by an evaluation target cell from the two or more semiconductor light emitting elements and to emit light. Item 3. The evaluation device for a multijunction solar cell according to Item 1 or 2.
前記系統制御情報処理部は前記発散型光照射部が発光する光の波長分布に前記収束型光照射部が発光する波長が含まれないように制御することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の多接合型太陽電池の評価装置。   The system control information processing unit controls the wavelength distribution of light emitted from the divergent light irradiating unit so that the wavelength emitted by the convergent light irradiating unit is not included. The multijunction solar cell evaluation apparatus according to any one of the preceding claims. 前記収束型光照射部の光源たる半導体発光素子が半導体レーザであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の多接合型太陽電池の評価装置。   The multijunction solar cell evaluation apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the semiconductor light emitting element as a light source of the convergent light irradiation unit is a semiconductor laser. 前記収束型光照射部及び前記発散型光照射部がそれぞれ1本の光ファイバを介して光を照射することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の多接合型太陽電池の評価装置。   The multi-junction solar cell according to any one of claims 1 to 5, wherein each of the convergent light irradiating unit and the divergent light irradiating unit irradiates light through one optical fiber. Evaluation device. 前記収束型光照射部と前記発散型光照射部が光源の半導体発光素子を共有し、共有された光源の半導体発光素子からの光を光スイッチで切り替えて前記収束型光照射部又は前記発散型光照射部のいずれかに使用することを特徴とする請求項6に記載の多接合型太陽電池の評価装置。   The convergent light irradiator and the divergent light irradiator share a semiconductor light emitting element as a light source, and the light from the shared semiconductor light emitting element is switched by an optical switch so that the convergent light irradiator or the divergent type is emitted. The multijunction solar cell evaluation apparatus according to claim 6, wherein the evaluation apparatus is used for any one of the light irradiation units. 太陽電池、前記収束型光照射部及び前記発散型光照射部の少なくとも1つを移動させて評価対象領域を前記前記収束型光照射部からの光が照射される位置に配置するための移動機構を備えることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の多接合型太陽電池の評価装置。   A moving mechanism for moving at least one of the solar cell, the convergent light irradiating unit, and the divergent light irradiating unit to place the evaluation target region at a position irradiated with light from the convergent light irradiating unit. The multi-junction solar cell evaluation apparatus according to claim 1, comprising: 請求項1〜8のいずれか1項に記載の多接合型太陽電池の評価装置を用いることを特徴とする多接合型太陽電池の評価方法。   A multi-junction solar cell evaluation method using the multi-junction solar cell evaluation device according to claim 1. 評価対象領域のみに光を照射する収束型光照射部を備え、
前記評価対象領域と同等又はより広い領域に光を照射する発散型光照射部を備え、
前記収束型光照射部は光源である半導体発光素子の発光強度を時間的に変化させた光を照射し、
太陽電池の電気出力のうち前記変化と所定の関係にあるものを測定する測定部を備えることを特徴とする太陽電池の評価装置。
It has a convergent light irradiation unit that irradiates light only to the evaluation target region,
A divergent light irradiating unit that irradiates light to a region equivalent to or wider than the evaluation target region,
The convergent light irradiating unit irradiates light with a temporal change in emission intensity of a semiconductor light emitting element as a light source,
An evaluation apparatus for a solar cell, comprising: a measurement unit that measures an electrical output of the solar cell having a predetermined relationship with the change.
JP2010044931A 2009-10-28 2010-03-02 Device and method of evaluating multijunction solar cell Pending JP2011119629A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010044931A JP2011119629A (en) 2009-10-28 2010-03-02 Device and method of evaluating multijunction solar cell

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009247494 2009-10-28
JP2009247494 2009-10-28
JP2010044931A JP2011119629A (en) 2009-10-28 2010-03-02 Device and method of evaluating multijunction solar cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011119629A true JP2011119629A (en) 2011-06-16

Family

ID=44284580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010044931A Pending JP2011119629A (en) 2009-10-28 2010-03-02 Device and method of evaluating multijunction solar cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011119629A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016007105A (en) * 2014-06-20 2016-01-14 株式会社Screenホールディングス Inspection device and inspection method
JP2018038184A (en) * 2016-08-31 2018-03-08 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Evaluation method and evaluation device for solar battery and evaluation program for solar battery
WO2023080149A1 (en) * 2021-11-08 2023-05-11 学校法人帝京大学 Operating voltage estimation device and operating voltage estimation method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016007105A (en) * 2014-06-20 2016-01-14 株式会社Screenホールディングス Inspection device and inspection method
JP2018038184A (en) * 2016-08-31 2018-03-08 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Evaluation method and evaluation device for solar battery and evaluation program for solar battery
WO2023080149A1 (en) * 2021-11-08 2023-05-11 学校法人帝京大学 Operating voltage estimation device and operating voltage estimation method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7733111B1 (en) Segmented optical and electrical testing for photovoltaic devices
JP5804362B2 (en) Inspection apparatus and inspection method
JP2008002858A (en) Optical semiconductor inspecting apparatus
US9222970B2 (en) Fault position analysis method and fault position analysis device for semiconductor device
TWI588457B (en) An apparatus for measuring the optoelectronic characteristics of the light-emitting diode
JP6418542B2 (en) Inspection apparatus and inspection method
JP2011119629A (en) Device and method of evaluating multijunction solar cell
JP5509414B2 (en) Solar cell evaluation apparatus and solar cell evaluation method
JP5835795B2 (en) Inspection method and inspection apparatus
KR101165385B1 (en) Optical inspection method and apparatus using light-guide electricity probe
Kim et al. Transmission-type laser THz emission microscope using a solid immersion lens
US11581849B2 (en) Measurement method of subcell photocurrents and their matching degree of a multi-junction photovoltaic cell
JP2010238906A (en) Device and method of measuring output characteristics of solar cell
JPH0388372A (en) Luminouse power measuring device for semiconductor light emitting device
CN1365005A (en) Comprehensive measuring method for the optical and electric characters of semiconductor laser
JP2010278192A (en) Solar cell evaluation device
JP2001059816A (en) Evaluation method of membrane
CN215931623U (en) Photoelectric material and device characterization system
US20120139551A1 (en) Electrical and opto-electrical characterization of large-area semiconductor devices
JP2013170864A (en) Inspection device and inspection method
CN116470960A (en) LED modulation bandwidth rapid test system and test method
JPS62283684A (en) Optical probe unit
CN101261157A (en) Rapid response infrared detector and method for making same
JPS6025244A (en) Semiconductor valuation device
US8798961B2 (en) High speed spectrometer