JP2012235007A - 反り測定装置、及び反り測定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の一態様にかかる反り測定装置は、セル21と基板22との間に充填材24が配置された構成を有する太陽電池モジュール20のセル21の反りを測定する反り測定装置であって、基板22との間にエアギャップを形成するため、基板22の表面にエアを噴出する測定ヘッド31と、測定ヘッド31に設けられたコイル41と、コイル41に接続された発振器50と、発振器50中の少なくとも一部の素子を所定の温度に保つ恒温槽16と、を備えたものである。
【選択図】図5
Description
本実施形態に係る反り測定装置の測定対象物は、太陽電池モジュールのセルである。太陽電池モジュールの構成の一例について、図1を用いて説明する。図1は、太陽電池モジュール20の構成を簡略化して示す断面図である。ここでは、多結晶等の結晶系シリコンのセル21を用いた太陽電池モジュール20が示されている。太陽電池モジュール20は、基板22と、セル21と、裏面材23とが積層された構成となっており、セル21が基板22と裏面材23の間に挟まれている。また、基板22とセル21との間とに充填材24が配置され、セル21と裏面材23の間に充填材25が配置されている。基板22は、例えば、透光性のガラス基板であり、裏面材23は、アルミ箔を挟持した耐候性を有するフッ素系樹脂などである。充填材24は、基板22と略同じ屈折率を有するエチレンビニルアセテート(EVA)等によって形成されている。充填材25も充填材24と同様のEVAである。充填材24、25によって、セル21が基板22と裏面材23に貼り合わせられている。より具体的には、EVAを均一に加熱させて、架橋することで、セル21が基板22と裏面材23とにラミネートされる。基板22、裏面材23が、セル21を保護する保護材となる。
(2)インターコネクタの半田付けにより後天的にセルの反りが発生する。この反りは、バスライン方向に曲がるのが一般的である。基板22上に、充填材24を置き、さらに充填材24の上に配線済みのセル21を配置する。そして、後述する測定ヘッドをセル21の下に配置して、走査することで反りを測定する。反りがバスラインの方向に発生するので、バスライン方向に沿って走査することが望ましい。
(3)複数のセルをモジュール化する工程で、EVAの熱架橋をしながらラミネートする時、EVAが軟化する速度ムラが生じる。これにより、セルの外周部から内方向にEVAが移動して、EVAの厚さにムラが生じる。このような、ラミネート工程におけるEVAの反りが発生する。特に、(2)、(3)の原因による反りが主となる。例えば、モジュール化後において、基板22の表面からセル21の導体面の距離を測定することによって、EVAの厚さ分布、すなわち、反り量を測定することができる。
反り測定装置の全体構成に付いて図2を用いて説明する。図2は、反り測定装置の全体構成を模式的に示す斜視図である。図2に示すように、反り測定装置は、ステージ11とカバー12と可動部13とクランプ14と恒温槽16と制御装置17と測定アーム30とを備えている。ステージ11上には、測定対象である太陽電池モジュール20が載置される。カバー12はステージ11に対して開閉可能に設けられている。太陽電池モジュール20に対して測定を行う際は、カバー12が閉じられる。一方、太陽電池モジュール20を取り出す、又は設置する際には、カバー12が開けられる。ステージ11上に、太陽電池モジュール20が載置されている。
次に、測定アーム30の構成に付いて、図3を用いて説明する。図3は、測定アーム30の構成を模式的に示す側面図である。測定部となる測定アーム30は、測定ヘッド31、板バネ32、ベース33、先端アーム34、ベースアーム35、高さ調整機構38、差動トランス60を備えている。
次に、測定ヘッド31の構成について、図4と図5を用いて説明する。図4は、測定ヘッド31の構成を模式的に示す側面図であり、図5は下面図である。
次に、測定ヘッド31の回路構成に付いて図7を用いて説明する。図7は、測定ヘッド31に接続された発振器と温度調整回路の構成を示す回路図である。なお、図7に示す構成は、回路の構成例を示すものであり、測定回路は図7の構成に限定されるものではない。
f=1/(2π(LC)1/2)・・・(2)
C=Cosc+Ccable ・・・(3)
上記のように恒温槽16を用いて、46℃±0.1℃を越えないように制御したとしても、長時間1Hzの安定度を保つことができないおそれがある。上記の回路では、ピークツーピークで0.05℃程度、周期2〜5分程度で恒温槽16の温度がハンチングしてしまうことがある。この場合、温度変化によって、発振周波数が数Hz程度変化する。そこで、図8を用いてより正確に測定するための測定手法を説明する。図8は、反り測定のための走査経路を模式的に示す図であり、太陽電池モジュール20を上から見た模式図である。
測定時間を短縮するためには、ある測定点での発振周波数をより短い時間で読み取る必要がある。通常、1Hzの分解能で周波数を読み取るには、1秒程度必要となる。これは、1測定点での測定時間が1秒程度となることを意味している。この場合、多数の測定点で測定しようとすると測定時間が長くなってしまう。本実施形態では、以下に示すような測定手法を用いて、1Hzの分解能で発振周波数を高速に読み取っている。
実施の形態1に示す測定装置では、反り方向の分解能が1μm程度で、2000測定点/秒の測定を実現することができる測定回路を実現している。仮に、反り方向の分解能を10μm程度でよいとすれば、20000測定点/秒での測定が可能となる。例えば、XY方向における空間分解能を1mmとする場合、2000測定点/秒の速度は、2m/secの走査速度となり、20000測定点/秒の速度は、20m/secの走査速度となる。このような場合、高速走査を行うための駆動機構を実現することが困難となる。
12 カバー
13 可動部
14 クランプ
16 恒温槽
17 制御装置
18 ADコンバータ
20 太陽電池モジュール
21 セル
22 基板
23 裏面材
24 充填材
25 電極
26 導体面
27 インターコネクタ
30 測定アーム
31 測定ヘッド
32 板バネ
33 ベース
34 ベースアーム
35 先端アーム
40 本体部
41 コイル
42 噴出口
43 容量電極
44 凸部
50 発振器
51 ケーブル
52 ドライバー
53 リレースイッチ
60 差動トランス
61 コア
62 2次コイル
63 1次コイル
70 温度調整回路
71 温度センサ
72 発熱体
73 ブリッジ回路
74 アンプ
74 ADコンバータ
75 マルチプレクサ
Claims (13)
- セルと基板との間に充填材が配置された構成を有する太陽電池モジュールのセルの反りを測定する反り測定装置であって、
前記基板との間にエアギャップを形成するため、前記基板の表面にエアを噴出するヘッドと、
前記ヘッドに設けられたコイルと、
前記コイルに接続された発振器と、
前記発振器中の少なくとも一部の素子を所定の温度に保つ恒温槽と、を備えた反り測定装置。 - 前記発振器と前記コイルを接続したときの発振周波数に応じて、前記セルの反り量を測定する制御部をさらに備える請求項1、又は2に記載の反り測定装置。
- 前記発振器の発振周波数よりも高い動作周波数で動作するADコンバータをさらに備え、
前記ADコンバータが、前記発振器の高周波電圧をデジタル信号に変換し、
前記デジタル信号から前記高周波電圧の中心レベルを横切るタイミングを求め、前記タイミングに基づいて、前記発振周波数を算出する請求項1、又は2に記載の反り測定装置。 - 前記セルと前記ヘッドとを第1の方向に相対移動させる駆動機構をさらに備え、
前記第1の方向における相対移動の両端近傍において、前記コイルと前記発振器を切り離した時の発振周波数を測定し、
前記両端の発振周波数によって、前記両端の間の位置において基準となる発振周波数を補間して、
前記第1の方向における移動の途中において、前記コイルと前記発振器とを接続したときの発振周波数と前記補間された発振周波数との差分に基づいて、反り量を測定する請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の反り測定装置。 - 前記コイルが設けられたヘッドが複数設けられ、
前記太陽電池モジュールの上の前記複数のヘッドのうち、前記発振器と接続される1つのヘッドを選択的に切り替えるマルチプレクサが設けられている請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の反り測定装置。 - 中心線と、外部被覆と、前記中心線と前記外部被覆との間に設けられた内部被覆と、を備えたトライアキシャルケーブルによって、前記コイルと前記発振器が接続され、
前記中心線が前記コイルの一端と前記発振器の出力とを接続し、
前記外部被覆が前記コイルの他端と接続し、
前記内部被覆が前記発振器の出力とドライバを介して接続されている請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の反り測定装置。 - セルと基板との間に充填材が配置された構成を有する太陽電池モジュールのセルの反りを測定する反り測定装置であって、
前記太陽電池モジュールとの間にエアギャップを形成するため前記基板の表面にエアを噴出するステップと、
少なくとも一部の素子が所定の温度に保たれた発振器によって、前記ヘッドに設けられたコイルに交流磁界を発生させるステップと、
前記発振器の発振周波数を求めるステップと、を備える反り測定方法。 - 前記ヘッドと前記セルを相対移動したときの前記発振器の発振周波数分布に応じて、前記セルの反り分布を測定する請求項7に記載の反り測定方法。
- 前記発振器の発振周波数よりも高い動作周波数で動作するADコンバータによって、前記発振器の高周波電圧をデジタル信号に変換し、
前記デジタル信号から前記高周波電圧の中心レベルを横切るタイミングを求め、前記タイミングに基づいて、前記発振周波数を算出する請求項7、又は8に記載の反り測定方法。 - 前記セルと前記ヘッドとを第1の方向に相対移動させ、
前記第1の方向における相対移動の両端近傍において、前記コイルと前記発振器を切り離した時の発振周波数を測定し、
前記両端の発振周波数によって、前記両端の間の位置において基準となる発振周波数を補間して、
前記第1の方向における移動の途中において、前記コイルと前記発振器とを接続したときの発振周波数と前記補間された発振周波数との差分に基づいて、反り量を測定する請求項7〜請求項9のいずれか1項に記載の反り測定方法。 - 前記太陽電池モジュールの上に、前記ヘッドを複数配置して、
前記太陽電池モジュールと前記複数のヘッドとを相対移動させることで走査し、
前記太陽電池モジュールの上の前記複数のヘッドのうち、前記発振器と接続される1つのヘッドを選択的に切り替えて、前記発振周波数を測定する請求項7〜請求項10のいずれか1項に記載の反り測定方法。 - 中心線と、外部被覆と、前記中心線と前記外部被覆との間に設けられた内部被覆と、を備えたトライアキシャルケーブルによって、前記コイルと前記発振器が接続され、
前記中心線が前記コイルの一端と前記発振器の出力とを接続し、
前記外部被覆が前記コイルの他端と接続し、
前記内部被覆が前記発振器の出力とドライバを介して接続されている請求項7〜請求項11のいずれか1項に記載の反り測定方法。 - 前記複数のセルを接続するインターコネクタと直交する方向に前記ヘッドと前記太陽電池モジュールを相対移動させることで、走査を行う請求項7〜請求項12のいずれか1項に記載の反り測定方法。
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