JP2012114229A - 電気特性測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の区画素子を有する太陽電池の電気特性を測定する際に、複数の区画素子に同時に電流を流すことを可能とし、装置の簡素化及び小型化、低コスト化を可能とした電気特性測定装置を提供する。
【解決手段】本発明の電気特性測定装置は、電気的に区画された帯状を成す複数の区画素子２１を電気的に接続してなる太陽電池１０について、前記区画素子の電気特性を測定するものであって、互いに並列して配された複数の前記区画素子のそれぞれに対して、該区画素子の表面に接して、前記区画素子の短辺方向に沿って２組以上並列して有する電極群（第一ユニット）３８と、非接地とされ、前記電極のそれぞれに対して電圧を供給する電源４０と、を備え、前記電極によって前記複数の区画素子に同時に電圧を印加させ、前記複数の区画素子のそれぞれの電気特性を測定すること、を特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、太陽電池の電気特性を測定する、電気特性測定装置に関する。

エネルギーの効率的な利用の観点から、近年、太陽電池はますます広く一般に利用されつつある。特に、シリコン単結晶を利用した太陽電池は単位面積当たりのエネルギー変換効率に優れている。しかし一方でシリコン単結晶を利用した太陽電池は、シリコン単結晶インゴットをスライスしたシリコンウエハを用いるため、インゴットの製造に大量のエネルギーが費やされ、製造コストが高い。特に屋外などに設置される大面積の太陽電池をシリコン単結晶を利用して実現しようとすると、相当にコストが掛かるのが現状である。そこで、より安価に製造可能なアモルファス（非晶質）シリコン薄膜を利用した太陽電池が、ローコストな太陽電池として普及している。

アモルファスシリコン太陽電池は、光を受けると電子とホールを発生するアモルファスシリコン膜（ｉ型）を、ｐ型およびｎ型のシリコン膜ではさんだｐｉｎ接合と呼ばれる層構造の半導体膜を用いて、この半導体膜の両面にそれぞれ電極を形成したものである。太陽光によって発生した電子とホールは、ｐ型半導体とｎ型半導体との電位差によって活発に移動し、これが連続的に繰り返されることで両面の電極に電位差が生じる。

こうしたアモルファスシリコン太陽電池の具体的な構成としては、例えば、受光面側となるガラス基板にＴＣＯなどの透明電極を下部電極として成膜し、この上にアモルファスシリコンからなる半導体膜と、上部電極となるＡｇ薄膜などを形成してなる。このような上下電極と半導体膜からなる光電変換体を備えたアモルファスシリコン太陽電池は、基板上に広い面積で均一に各層を成膜しただけでは電位差が小さく、抵抗値の問題もあるため、例えば、光電変換体を所定のサイズごとに電気的に区画した区画素子を形成し、互いに隣接する区画素子どうしを電気的に接続してなる。具体的には、基板上に広い面積で均一に形成した光電変換体に、レーザー光などでスクライブ線（スクライブライン）と称される溝を形成して多数の短冊状の区画素子とし、この区画素子どうしを電気的に直列に接続した構造とする。

ところで、こうした構造のアモルファスシリコン太陽電池は製造段階で幾つかの構造欠陥が生じることが知られている。例えば、アモルファスシリコン膜の成膜時にパーティクルが混入したりピンホールが生じることにより、上部電極と下部電極とが局所的に短絡することがある。また、基板上に光電変換体を形成した後に、スクライブ線によって多数の区画素子に分割する際に、このスクライブ線に沿って上部電極を成す金属膜が溶融して下部電極に達し、上部電極と下部電極とが局所的に短絡することもある。

このように、光電変換体が半導体膜を挟んで上部電極と下部電極との間で局所的に短絡するような構造欠陥が生じると、発電電圧の低下や光電変換効率が低下するといった不具合を引き起こす原因となる。このため、従来のアモルファスシリコン太陽電池の製造工程では、こうした短絡等の構造欠陥を検出し、構造欠陥が生じている箇所を除去することにより、不具合を修復している。

例えば、帯状の太陽電池セル（区画素子）に対して、長辺方向の全域に渡って断続的ないし連続的に接する印加部材（電極）を介して、互いに隣接する太陽電池セルのそれぞれにバイアス電圧を印加し、短絡部（欠陥）を除去する太陽電池の欠陥除去装置が提案されている。

このような、太陽電池の欠陥除去装置において、従来は接地された電源を用いて逆バイアス電圧を印加していた。そのため同時に複数のセルに逆バイアスを印加することができなかった。図１１は、ＰＩＮ接合をダイオードで表記した太陽電池に、接地された電源で逆バイアスを印加し、欠陥を修復（評価）するときの等価回路を示す図である。ここで欠陥はダイオードと並列に接続された抵抗Ｒとして表すことができる。

図１１に示すように、逆バイアス電源Ｖから流れ出す電流Ｉは、セルＤと欠陥Ｒに流れる電流の合計になる。等価回路的には逆バイアスを印加した理想的なセルには電流がほとんど流れないため、電流Ｉは欠陥Ｒに流れる電流とみなすことができる。大きな欠陥の抵抗値は小さく、小さな欠陥の抵抗は大きいため、電流Ｉは欠陥存在の評価、すなわちセルの評価の一つに用いることができる。

通常、一つの薄膜太陽電池モジュールは１００以上のセルから構成されているため、１つずつセルの逆バイアス処理を行っていては時間がかかるので同時に複数のセルに逆バイアス処理を行うことを考える。図１２に、セルＤ１〜Ｄ１０が直列接続された太陽電池に複数（図１１ではＶ１〜Ｖ４）の接地電源を用いて逆バイアス処理を行う場合の等価回路を示す。

図１２に示すように、セルＤ７に逆バイアスを印加する電源Ｖ３の正極から流れ出た電流は欠陥Ｒを経由してＶ３の負極へ戻る電流Ｉ１とＤ８，Ｄ９を流れてＶ４の負極に流れ込み接地を経由してＶ３の負極に流れるＩ２（図１２に点線で表示）が存在する。Ｖ３から流れ出る電流はＩ１とＩ２の合計になるためＶ３から流れ出る電流で欠陥Ｒの評価を行うことができなくなってしまう。

このような問題を解決するため、一つの装置内に複数の太陽電池を格納し各担当の領域に分けて処理を行う方法が用いられている（例えば、特許文献１参照。）。例えば装置内に２枚の太陽電池を格納し、前半分と後半分とで処理担当領域を分けて行う。２枚の太陽電池を同時に（１セルずつ）処理することにより、見かけ上の処理速度を２倍にすることができる。

しかしながら、この方法では、装置の大きさが格納される太陽電池の枚数に応じて大きくなり、搬送機構、位置決め機構の数も増え、それに合わせて制御装置も複雑になり装置が高価なものとなっていた。

特開２００１−２３７４４０号公報

本発明は、このような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、複数の区画素子を有する太陽電池の電気特性を測定する際に、一枚の太陽電池が有する複数の区画素子に同時に電流を流すことを可能とし、装置の簡素化及び小型化、低コスト化を可能とした電気特性測定装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の電気特性測定装置は、少なくとも第一電極層、半導体層、第二電極層を有する光電変換体が基板の一面に形成され、該光電変換体は所定のサイズごとに電気的に区画された、帯状を成す複数の区画素子を成し、互いに隣接する前記区画素子どうしを電気的に接続してなる太陽電池について、前記区画素子の電気特性を測定する電気特性測定装置であって、互いに並列して配された複数の前記区画素子のそれぞれに対して、該区画素子の表面に接して、前記区画素子の短辺方向に沿って２組以上並列して有する電極群と、非接地とされ、前記電極のそれぞれに対して電圧を供給する電源と、を備え、前記電極によって前記複数の区画素子に同時に電圧を印加させ、前記複数の区画素子のそれぞれの電気特性を測定すること、を特徴とする。
本発明の請求項２に記載の電気特性測定装置は、請求項１において、前記電極群を少なくとも２つ以上形成し、それぞれの電極群を互いに前記区画素子の特定の規格分だけずらして配置したことを特徴とする。
本発明の請求項３に記載の電気特性測定装置は、請求項１または２において、前記電極を介してバイアス電圧を印加し、構造欠陥を除去する修復手段を更に備えたことを特徴とする。

本発明の電気特性測定装置では、互いに並列して配された前記複数の区画素子の表面に接する電極のそれぞれに対して電圧を供給する電源が非接地とされているので、該電源の正極から流れ出た電流は、欠陥を経由してのみ該電源に戻れるため、該電源から流れ出る電流を用いて電気特性の測定を行うことができる。これにより前記複数の区画素子のそれぞれの電気特性を測定する際に、前記電極によって前記複数の区画素子に同時に電圧を印加させることができる。これにより一枚の太陽電池が有する前記複数の区画素子に同時に電流を流すことを可能とし、従来のように複数の太陽電池を格納し各担当の領域に分けて処理する必要がなくなる。その結果、本発明では、搬送機構、制御装置を簡素化することができ、装置の簡素化及び小型化、低コスト化を可能とした電気特性測定装置を提供することができる。

アモルファスシリコン型太陽電池の一例を示す要部拡大斜視図。 アモルファスシリコン型太陽電池の一例を示す断面図。 太陽電池の製造方法の概要を示すフローチャート。 構造欠陥の存在例と欠陥修復後の様子を示す断面図。 本発明の電気特性測定装置の一例を示す断面図。 セルが直列接続された太陽電池に対して、非接地電源を用いて逆バイアス処理を行う場合の等価回路を示す図。 摺動電極群において、ユニット内でスイッチ切り替えを行う場合の回路の一例と、そのスイッチ切り替え状態を示す図。 図７に続く、スイッチ切り替え状態を示す図。 従来の接地電源を含むユニットの使用例を示す断面図。 本発明の非接地電源を含むユニットの使用例を示す断面図。 太陽電池に接地電源で逆バイスを印加し、欠陥を修復（評価）するときの等価回路を示す図。 セルが直列接続された太陽電池に複数の接地電源を用いて逆バイアス処理を行う場合の等価回路を示す図。

以下、本発明に係る電気特性測定装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。

本発明の電気特性測定装置は、少なくとも第一電極層、半導体層、第二電極層を有する光電変換体が基板の一面に形成され、該光電変換体は所定のサイズごとに電気的に区画された、帯状を成す複数の区画素子を成し、互いに隣接する前記区画素子どうしを電気的に接続してなる太陽電池について、前記区画素子の電気特性を測定するものである。
なお、以下の説明では、本発明の電気特性測定装置を用いて太陽電池の電気特性（ここでは抵抗値）を測定することにより欠陥を検出し、必要に応じて欠陥を修復する場合を例に挙げて説明するが、本発明の電気特性測定装置の使用目的はこの場合に限定されるものではない。

図１は、本発明の電気特性測定装置により電気特性が測定されるアモルファスシリコン型の太陽電池の一例を示す要部拡大斜視図である。また、図２は図１の太陽電池の層構成を示す断面図である。太陽電池１０は、透明な絶縁性の基板１１の一面１１ａに光電変換体１２を形成してなる。基板１１は、例えば、カラスや透明樹脂など、太陽光の透過性に優れ、かつ耐久性のある絶縁材料で形成されていればよい。こうした基板１１の他面１１ｂ側から太陽光Ｓを入射させる。

光電変換体１２は、基板１１側から順に第一電極層（下部電極）１３、半導体層１４、第二電極層（上部電極）１５を積層してなる。第一電極層（下部電極）１３は、透明な導電材料、例えば、ＴＣＯ、ＩＴＯなどの光透過性の金属酸化物から形成されていればよい。また、第二電極層（上部電極）１５は、Ａｇ，Ｃｕなど導電性の金属膜によって形成されていればよい。

半導体層１４は、例えば、図２の上部に示すように、ｐ型アモルファスシリコン膜１７とｎ型アモルファスシリコン膜１８との間にｉ型アモルファスシリコン膜１６を挟んだｐｉｎ接合構造を成す。そして、この半導体層１４に太陽光が入射すると電子とホールが生じて、ｐ型アモルファスシリコン膜１７とｎ型アモルファスシリコン膜１８との電位差によって活発に移動し、これが連続的に繰り返されることで第一電極層１３と第二電極層（上部電極）１５との間に電位差が生じる（光電変換）。

光電変換体１２は、スクライブ線（スクライブライン）１９によって、例えば外形が短冊状の多数の区画素子２１，２１…に分割されている。この区画素子２１，２１…は互いに電気的に区画されるとともに、互いに隣接する区画素子２１どうしの間で、例えば電気的に直列に接続される。これにより、光電変換体１２は、区画素子２１，２１…を全て電気的に直列に繋いだ形態となり、高い電位差の電流を取り出すことができる。スクライブ線１９は、例えば、基板１１の一面に均一に光電変換体１２を形成した後、レーザー光線などによって光電変換体１２に所定の間隔で溝を形成することにより形成すれば良い。

なお、こうした光電変換体１２をなす第二電極層（上部電極）１５の上に、さらに絶縁性の樹脂などからなる保護層（図示せず）を形成するのが好ましい。

以上のような構成の太陽電池を製造するための製造方法を説明する。図３は太陽電池の製造方法を段階的に示したフローチャートである。このうち、特に、本発明の電気特性測定装置を用いて電気特性を測定することによる構造欠陥の検出から修復に至る工程について詳述する。
まず、図１に示すように、透明な基板１１の一面１１ａに上に光電変換体１２を形成する（光電変換体の形成工程：Ｐ１）。光電変換体１２は、例えば、基板１１側から順に第一電極層（下部電極）１３、半導体層１４、第二電極層（上部電極）１５を積層したものであればよい。

こうした光電変換体１２の形成途上で、図４に示すように、半導体層１４にコンタミネーションが混入する構造欠陥Ａ１や、半導体層１４に微細なピンホールが生じる構造欠陥Ａ２などの不具合が発生する場合がある。こうした構造欠陥Ａ１，Ａ２は、第一電極層１４と第二電極層１５との間を局所的に短絡（リーク）させ、発電効率を低下させる。

次に、光電変換体１２に向けて、例えばレーザー光線などを照射して、スクライブ線（スクライブライン）１９を形成し、短冊状の多数の区画素子２１，２１…に分割する（区画素子の形成工程：Ｐ２）。

こうしたスクライブ線１９の形成途上でも、図４に示すように、レーザー照射位置のズレなどによって第二電極層１５をなす金属が溶融してスクライブ線１９の溝内に流下する構造欠陥Ａ３などの不具合が発生する場合がある。こうした構造欠陥Ａ３は、第一電極層１４と第二電極層１５との間を局所的に短絡（リーク）させ、発電効率を低下させる。

以上のような工程を経て形成された太陽電池１０は、次に、欠陥領域特定・修復工程（Ｐ３）を経てから、保護層などを形成（Ｐ５）して完成する。本発明の電気特性測定装置において、欠陥領域特定・修復工程（Ｐ３）は、複数の区画素子からなるセル（互いに隣接する２つの区画素子を繋いで構成されるものを１セルと呼ぶ）を同時に測定するものである。後述する図５には、「４セル」を同時に測定する構成例を示す。１つの太陽電池１０を構成する全ての区画素子（全てのセル）の測定が完了するまで、繰り返し行われる。すなわち、全ての区画素子（全てのセル）の測定が完了していない場合には、未測定の複数の区画素子（ｎセル）がある位置へ電極を移動（Ｐ４）して、上記の欠陥領域特定・修復工程（Ｐ３）が行われる。
ここで、「欠陥領域特定」とは、それぞれの区画素子内で上述したＡ１〜Ａ３に代表される構造欠陥が存在する領域を特定することを意味する。「修復」とは、この欠陥領域特定により検出された、欠陥が存在する領域を除去して修復を行うことを意味する。
以下では、本発明の電気特性測定装置を用いて、上述した欠陥領域特定・修復工程を行う具体例を述べる。

図５は、本発明の電気特性測定装置の一例を示す模式的な断面図である。
本発明の電気特性測定装置１は、互いに並列して配された複数の前記区画素子２１のそれぞれに対して、該区画素子２１の表面に接しつつ該区画素子２１の短辺方向に沿って２組以上並列して有する電極群３８を備える。

図５に示した電気特性測定装置１の構成例では、互いに隣接する２つの区画素子２１，２１の表面にそれぞれ接して、１組を成す電極３１ａ，３１ｂ（３１）を、区画素子２１の短辺方向Ｙに沿って複数組（図５では４組）配列され、電極群３８（第一ユニット）を構成している。

電極３１ａ，３１ｂ（３１）には、引出配線及び電流計を介して電源４０（Ｖ１〜Ｖ４）から電圧が印加される。

そして、特に本発明の電気特性測定装置１は、前記電極３１ａ，３１ｂのそれぞれに対して電圧を供給する電源４０が、非接地とされていることを特徴とする。ここで、本発明において、「非接地」とは、その他の電源と絶縁されており、アース（接地電位）を介しても電気的な接続が無いことを意味する。

従来の問題を解決するために、本発明では、電極３１ａ，３１ｂ（３１）のそれぞれに対して電圧を供給する電源４０を非接地にした。図６に、セルＤ１〜Ｄ１０が直列接続された太陽電池に複数（図６では４個）の非接地電源４０（Ｖ１〜Ｖ４）を用いて逆バイアス処理を行う場合の等価回路を示す。ここで、セルＤ１〜Ｄ１０は、上述した区画素子に相当する。
電源４０を非接地にすることにより、Ｄ７に逆バイアスを印加する非接地電源Ｖ３の正極から流れ出た電流はＤ８，Ｄ９を経てＶ４の負極に流れ込んでＶ３の負極に戻ってくることができないため、Ｖ４方向へは流れることはできない。すなわち、Ｖ３から流れ出た電流は欠陥Ｒを経由してのみＶ３に戻れるため、Ｖ３から流れ出る電流Ｉを用いて欠陥Ｒの評価を行うことができる。
なお、電源４０は、ここではＤＣ（直流）電源を例として揚げているが、本発明はこれに限定されず、ＡＣ（交流）電源であってもよい。

このように、本発明の電気特性測定装置１では、互いに並列して配された前記複数の区画素子の表面に接して、電極３１ａ，３１ｂ（３１）のそれぞれに対して電圧を供給する電源４０（Ｖ１〜Ｖ４）が非接地とされているので、前記複数の区画素子２１のそれぞれの電気特性を測定する際に、前記電極３１ａ，３１ｂ（３１）によって前記複数の区画素子２１に同時に電圧を印加させることができる。これにより一枚の太陽電池１０が有する前記複数の区画素子２１に同時に電流を流すことを可能とし、従来のように複数の太陽電池を格納し各担当の領域に分けて処理する必要がなくなる。その結果、本発明の電気特性測定装置１は、複数の太陽電池を運ぶための搬送機構、複数の太陽電池の位置決め等を行う制御装置を簡素化することができ、装置の簡素化及び小型化、低コスト化を可能とすることができる。

本実施形態の電気特性測定装置１では、上述した電極３１ａ，３１ｂ（３１）を、区画素子２１の短辺方向Ｙに沿って複数組配列した電極群３８（第一ユニット）を形成する。この電極群（第一ユニット）３８を、太陽電池１０の区画素子２１に接した状態として、区画素子２１の構造欠陥を検出し、所望のレベルの構造欠陥が発見された時にはバイアス電圧を印加して、その構造欠陥が見つかった領域を除去する。

電極群３８が備える電極３１ａ，３１ｂ（３１）の数は、特に限定されるものではないが、本実施形態においては、電極群３８は、区画素子２１の短辺方向Ｙに沿って配列された例えば２０〜４０組の電極３１ａ，３１ｂ（３１）を備えている。なお。図５では説明の簡素化のため４組の電極３１ａ，３１ｂ（３１）のみ示している。
電極群３８が、複数組の電極３１ａ，３１ｂ（３１）を備えることで、従来のように装置内に複数の太陽電池を格納しなくても、太陽電池１０に対する構造欠陥の検出及び除去処理の効率を上げることが可能となる。

図５において、電極群（第一ユニット）３８は、１枚の太陽電池１０を構成する複数（１００〜１６０）の区画素子２１，２１・・の一端から他端に向けて、セルあたり２つ飛びに位置する、区画素子２１，２１に対して検査、修復を行う。具体的には、図５の場合には、「セルＤ１、Ｄ４、Ｄ７、Ｄ１０」に対して、同時に検査、修復が行われる（工程α）。

次に、電極群（第一ユニット）３８と太陽電池１０との間を非接触状態とした上で、両者を（紙面横方向へ）１セル分だけ相対移動させてから、電極群（第一ユニット）３８と太陽電池１０との間を接触状態とし、「セルＤ２、Ｄ５、Ｄ８、Ｄ１１（不図示）」に対して、同時に検査、修復が行われる（工程β）。
次いで、同様に、電極群（第一ユニット）３８と太陽電池１０との間を非接触状態とした上で、両者を（紙面横方向へ）１セル分だけ相対移動させてから、電極群（第一ユニット）３８と太陽電池１０との間を接触状態とし、「セルＤ３、Ｄ６、Ｄ９、Ｄ１２（不図示）」に対して、同時に検査、修復が行われる（工程γ）。
上記のとおり３回繰り返すことにより、図５に示した全てのセルＤ１〜Ｄ１０（＋不図示のセルＤ１１、Ｄ１２）の検査・修復が完了する（図３に示すＰ３、Ｐ４参照）。

その後、不図示のセルＤ１３〜Ｄ２２が、前述したセルＤ１〜Ｄ１０に相当するような位置に、電極群（第一ユニット）３８と太陽電池１０との間を非接触状態とした上で、両者を（紙面横方向へ）相対移動させる。そして、上述した工程α〜工程γと同様の操作、すなわち、検査、修復を行う。
このような操作を、１枚の太陽電池１０上にある全ての区画素子（１００〜１６０）２１に対して検査、修復が行われるまで、繰り返し実行する。
以上により、１つの太陽電池１０において、全ての区画素子２１，２１・・に存在する構造欠陥の検出、修復を完了することができる。
なお、上述した例では、電極群（第一ユニット）３８が１つの場合を示したが、電極群（第一ユニット）３８を複数配置し、電極群（第一ユニット）３８を互いに前記区画素子の特定の規格分（例えば５０セル分）だけずらして配置してもよい。

抵抗値の測定には、測定バイアス電圧の印加と、電流値の測定とを兼ねた１組２つの電極３１ａ，３１ｂ（３１）による２探針式の測定方法によって行えば良い。

なお、抵抗値の測定には、２探針式の測定以外にも、例えば、所定値の測定バイアス電圧の印加と電圧値の測定とを別な電極で行う２組４つの電極からなる４探針式の測定方法を用いても良い。

そして、特に本発明の電気特性測定装置では、電極３１ａ，３１ｂ（３１）のそれぞれに対して電圧を供給する電源４０が非接地とされているので、該電源４０の正極から流れ出た電流は、欠陥を経由してのみ該電源４０に戻れるため、該電源４０から流れ出る電流を用いて欠陥（抵抗）の電気特性の測定を行うことができる。これにより前記複数の区画素子２１のそれぞれの電気特性を測定する際に、前記電極３１ａ，３１ｂによって前記複数の区画素子２１に同時に電圧を印加させることができる。これにより一枚の太陽電池が有する前記複数の区画素子２１に同時に電流を流すことを可能とし、従来のように複数の太陽電池を格納し各担当の領域に分けて処理する必要がなくなる。その結果、本発明の電気特性測定装置１は、搬送機構、制御装置を簡素化することができ、装置の簡素化及び小型化、低コスト化を可能とすることができる。

このように、本発明では、電源４０を非接地とすることで、同一の電極群（第一ユニット）３８内であれば、複数の区画素子２１における欠陥の検出、修復を同時に行うことができるようになった。さらに、欠陥の修復後に、良好な電流−電圧特性が得られているかの電気特性の測定も、複数の区画素子２１について同時に行うことができる。

≪本発明の別の形態≫
図７及び図８は、本発明の別の形態を示す。この形態では、図９に示すように、検査が行われる複数の領域（Ｚ１〜Ｚ４）ごとに、複数の電極を有する第二ユニット（Ｕ１〜Ｕ４）を有する。一つの第二ユニットが有する電極の数は、測定する太陽電池のセルの数より少ない。この第二ユニット（Ｕ１〜Ｕ４）は、領域（Ｚ１〜Ｚ４）ごとにずらして設置され、全ユニットの各々の電極が、太陽電池の各セルに対応する。太陽電池は、領域（Ｚ１〜Ｚ４）間で移送され、それぞれの領域で検査されることにより、全てのセルが検査される。なお、領域毎（Ｚ１〜Ｚ４）に、複数の第二ユニットが決められたセル数分だけ離されて配置されてもよい。図７〜８は、第二ユニットＵ内で、スイッチ切り替えを行う場合の回路の一例と、そのスイッチ切り替え状態を示す図である。

図８は、図７に続く、スイッチ切り替え状態を示す図である。
つまり、図７、８における第二ユニットＵでは、非接地とされた１つの電源Ｖｓに対して４組の電極３１ａ，３１ｂ（３１）が並列に接続され、スイッチを切り替えることにより、選択された１組の電極３１ａ，３１ｂ（３１）が電源Ｖｓに接続されるように構成されている。

図７及び図８に示した回路の場合、第二ユニットＵは、「図７（ａ）→図７（ｂ）→図７（ｃ）→図８（ｄ）→図８（ｅ）→図８（ｆ）」の順番で作動し、図７（ａ）の初期状態から始まり、最後に図８（ｆ）の初期状態に戻る。その際、各々の状態［図７（ｂ）、図７（ｃ）、図８（ｄ）、図８（ｅ）］では、各セル［セルＤ１、セルＤ２、セルＤ３、セルＤ４］の検査、修復が行われる。

以下では、図面を参照して、各々の状態について詳細に説明する。
まず、図７（ａ）は初期状態を表しており、第二ユニットＵが全てのセルＤ１〜Ｄ４と電気的に接続されていない状態にある。
図７（ｂ）では、セルＤ１の検査、修復を行うため、端子Ｐ１が接点ｂ２と、端子Ｐ２が接点ｂ５と接続される。これにより、第二ユニットＵが備えた電源Ｖｓは、接点ｂ１、ｂ２介して端子Ｐ１がＤ１の一端側ｂ３に、接点ｂ５、ｂ６介して端子Ｐ２がＤ１の他端側ｂ４に、それぞれ電気的に接続された状態となる。ゆえに、セルＤ１の検査、修復が可能となる。その際、電源Ｖｓを非接地にすることにより、Ｄ１に逆バイアスを印加する非接地電源Ｖｓの正極から流れ出た電流はＤ２〜ｄ４を経てＶｓの負極に戻ってくることができない。すなわち、Ｖｓから流れ出た電流はセルＤ１に内在される欠陥（不図示）を経由してのみＶｓに戻れるため、Ｖｓから流れ出る電流Ｉを用いてセルＤ１に内在される欠陥（不図示）の評価を行うことが可能となる。

図７（ｃ）では、セルＤ２の検査、修復を行うため、端子Ｐ２が接点ｃ２と、端子Ｐ３が接点ｃ５と接続される。これにより、第二ユニットＵが備えた電源Ｖｓは、接点ｃ１、ｃ２介して端子Ｐ２がＤ２の一端側ｃ３に、接点ｃ５、ｃ６介して端子Ｐ３がＤ２の他端側ｃ４に、それぞれ電気的に接続された状態となる。ゆえに、図７（ｂ）にて説明したのと同様の理由により、セルＤ２の検査、修復が可能となる。
図８（ｄ）では、セルＤ３の検査、修復を行うため、端子Ｐ３が接点ｄ２と、端子Ｐ４が接点ｄ５と接続される。これにより、第二ユニットＵが備えた電源Ｖｓは、接点ｄ１、ｄ２介して端子Ｐ３がＤ３の一端側ｄ３に、接点ｄ５、ｄ６介して端子Ｐ４がＤ３の他端側ｄ４に、それぞれ電気的に接続された状態となる。ゆえに、図７（ｂ）にて説明したのと同様の理由により、セルＤ３の検査、修復が可能となる。

図８（ｅ）では、セルＤ４の検査、修復を行うため、端子Ｐ４が接点ｅ２と、端子Ｐ５が接点ｅ５と接続される。これにより、第二ユニットＵが備えた電源Ｖｓは、接点ｅ１、ｅ２介して端子Ｐ４がＤ４の一端側ｅ３に、接点ｅ５、ｅ６介して端子Ｐ５がＤ４の他端側ｅ４に、それぞれ電気的に接続された状態となる。ゆえに、図７（ｂ）にて説明したのと同様の理由により、セルＤ４の検査、修復が可能となる。
最後に、図８（ｆ）は初期状態を表しており、第二ユニットＵが全てのセルＤ１〜Ｄ４と電気的に接続されていない状態にある。
上述したとおり、本発明に係る第二ユニットＵにおいては、電源Ｖｓが非接地とされていることから、「図７（ａ）→図７（ｂ）→図７（ｃ）→図８（ｄ）→図８（ｅ）→図８（ｆ）」の順番で作動することにより、隣接した位置にある各セル［セルＤ１、セルＤ２、セルＤ３、セルＤ４］であっても、各セルに対する検査、修復を順に行うこと可能となる。

図７及び図８に示した回路を備えた第二ユニットは、４つのセル（Ｄ１〜Ｄ４）に対応可能とした構成であるが、この対応可能なセルの個数は適宜調整できる。
また、図７及び図８に示した回路を備えた第二ユニットならば、特定の第二ユニットの近傍に別の第二ユニットを配置しても、第二ユニットどうしは互いに影響を及ぼすことなく、各第二ユニットが担当する各セルに対する検査、修復を順に行うこと可能となる。
つまり、本発明によれば、図８に示すように、１つの太陽電池モジュール１０が複数のセル（不図示：例えば１００〜１６０個のセル）から構成される場合であっても、上述した１つの第二ユニットが複数のセル（例えば２５〜４０個のセル）に対応可能な回路を持つことにより、４つの第二ユニット（Ｕ１〜Ｕ４）を用いた構成を採用すれば、当該太陽電池モジュールの複数のセルに対して、４つの領域（Ｚ１〜Ｚ４）を同時に検査、修復を行うことが可能となる。ゆえに、本発明によれば、４つの第二ユニット（Ｕ１〜Ｕ４）が同時に１つの太陽電池モジュール１０に電気的に接続されるように、１つのステージ（図９）を用意すればよい。

これに対して、従来の太陽電池に接地電源で逆バイスを印加し、欠陥を修復（評価）する等価回路（図１１、図１２）では、上述した本発明の４つのユニットを用いた構成を真似ようとしても、各ユニット同士が他の隣接ユニットに悪影響を及ぼすことから、本発明のように各ユニットは太陽電池モジュールの複数のセルに対して、同時に検査、修復を行うことができない。したがって、図１１や図１２に示す従来の接地電源を用いた等価回路の場合、複数の区画素子（ｎセル）を同時に測定（し欠陥を修復）する工程のタクトタイムを稼ごうとした場合には、例えば図１０に示すような、４つの第二ユニット（Ｕ１〜Ｕ４）が個別に太陽電池モジュールに電気的に接続されるように、４つのステージ［図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）、図１０（ｄ）］を用意する必要がある。これにより、図１０（ａ）〜（ｄ）の各ステージは、４つの領域（Ｚ１〜Ｚ４）を順に検査、修復を行うことが可能となる。

つまり、本発明を採用すれば、従来に比べて４分の１の設置スペースが有れば、太陽電池モジュールを構成する各セルに対する検査、修復が可能となるので、本発明は電気特性測定装置の小型に寄与する。換言すると、本発明に係る電気特性測定装置は、従来と同様の設置スペースがあれば、４倍の処理速度で、太陽電池モジュールを構成する各セルに対する検査、修復を行うことができる能力を備えていることを意味する。

また、上述した実施形態では、電気特性測定装置１によって太陽電池１０の構造欠陥が検出された場合、逆バイアス電圧を印加することにより、該欠陥を修復していたが、必ずしも欠陥を修復しなくてもよい。例えば欠陥の大きさ（抵抗の大きさ）について閾値を決めておき、閾値により修復可能な欠陥についてはすぐに修復するが、微細な欠陥については、修復しなくても構わない。
また、電気特性測定装置１によって太陽電池１０の構造欠陥が多く検出された場合、太陽電池１０を製造する成膜装置について、メンテナンス信号を発してもよい。

以上、本発明の電気特性測定装置について説明してきたが、本発明は上述した例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明は、太陽電池の電気特性を測定する、電気特性測定装置に広く適用可能である。

１ 電気特性測定装置、１０ 太陽電池、１１ 基板、１２ 光電変換体、１３ 第一電極、１４ 半導体層、１５ 第二電極、１９ スクライブ線、２１ 区画素子、３１ａ，３１ｂ（３１） 電極、３８ 電極群（第一ユニット）、 ３９、Ｕ 電極群（第二ユニット）、４０、Ｖ、Ｖ１〜Ｖ４、Ｖｓ 電源、Ａ 電流計、Ｄ１〜Ｄ１０ セル、Ｒ 欠陥。

Claims (3)

1. 少なくとも第一電極層、半導体層、第二電極層を有する光電変換体が基板の一面に形成され、該光電変換体は所定のサイズごとに電気的に区画された、帯状を成す複数の区画素子を成し、互いに隣接する前記区画素子どうしを電気的に接続してなる太陽電池について、前記区画素子の電気特性を測定する電気特性測定装置であって、
   互いに並列して配された複数の前記区画素子のそれぞれに対して、該区画素子の表面に接して、前記区画素子の短辺方向に沿って２組以上並列して有する電極群と、
   非接地とされ、前記電極のそれぞれに対して電圧を供給する電源と、を備え、
   前記電極によって前記複数の区画素子に同時に電圧を印加させ、前記複数の区画素子のそれぞれの電気特性を測定すること、を特徴とする電気特性測定装置。
2. 前記電極群を少なくとも２つ以上形成し、それぞれの電極群を互いに前記区画素子の特定の規格分だけずらして配置したことを特徴とする請求項１に記載の電気特性測定装置。
3. 前記電極を介してバイアス電圧を印加し、構造欠陥を除去する修復手段を更に備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気特性測定装置。

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