JP2013098411A - Inspection method and inspection apparatus for solar battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は少なくとも1つの太陽電池セルを備えた太陽電池を検査する太陽電池の検査装置及び検査方法に関するものである。 The present invention relates to a solar battery inspection apparatus and inspection method for inspecting a solar battery including at least one solar battery cell.
太陽エネルギーの利用方法として、シリコン型の太陽電池が知られている。太陽電池の製造においては、太陽電池が目的の発電能力を有しているかどうかの性能評価が重要である。一般的な性能評価方法として、ソーラーシミュレータによる出力特性の測定を行っていた(例えば、特許文献1参照)。 As a method of utilizing solar energy, a silicon type solar cell is known. In the production of solar cells, it is important to evaluate the performance of whether the solar cells have the desired power generation capability. As a general performance evaluation method, output characteristics are measured by a solar simulator (for example, see Patent Document 1).
上記のソーラーシミュレータとは異なる方法として、特許文献2の方法があった。この方法では、シリコンの多結晶型の太陽電池セルに対して順方向に電圧を印加することで、順方向に電流を流しエレクトロルミネッセンス(EL)作用を生じさせ、発光状態から太陽電池セルの良否を判定する方法を提案している。太陽電池セルから発光されるEL光を観察することによって、電流密度分布が分かり、電流密度分布の不均一から太陽電池セルの発光していない部分を欠陥のある部分と判断する。そして、1つの太陽電池セルからの発光光量を測定し、所定の光量があれば良品、この光量に達しない場合は、不良品と判断していた。 As a method different from the above solar simulator, there is a method of Patent Document 2. In this method, by applying a voltage in the forward direction to a polycrystalline silicon solar cell of silicon, an electric current is caused to flow in the forward direction to cause an electroluminescence (EL) action. We propose a method to determine By observing the EL light emitted from the solar battery cell, the current density distribution is known, and the non-light emitting part of the solar battery cell is determined as a defective part due to the nonuniform current density distribution. Then, the amount of light emitted from one solar cell was measured, and if there was a predetermined amount of light, it was judged as a good product, and if it did not reach this amount of light, it was judged as a defective product.
しかしながら、特許文献2の方法では、太陽電池セルからの発光光の明るさのみで良否の判断をしているので、たとえば、大きなクラックがあっても、明るさが所定の値以上であれば良品と判断される。しかし、大きなクラックがある場合は、急激に太陽電池としての能力が低下してしまう可能性が大きいので、不良品と判断すべきである。 However, in the method of Patent Document 2, the quality is judged only based on the brightness of the emitted light from the solar battery cell. For example, even if there is a large crack, it is acceptable if the brightness is not less than a predetermined value. It is judged. However, if there is a large crack, there is a high possibility that the capability as a solar cell will suddenly decline, so it should be judged as a defective product.
また、特許文献3では、太陽電池の欠陥を基板クラック、電極破断、接触不良等の外的要因による欠陥と、基板材料の物性に起因する結晶欠陥、転移、結晶粒界等の内的要因による欠陥とに分けている。そして、内的欠陥は温度変化の影響を受けることに注目し、発光光の観測時に、太陽電池セルを加熱する。このようにすることで内的欠陥を縮小させて外的欠陥の判断を容易にし、外的欠陥と内的欠陥の種類を判断し易くするものである。 Moreover, in patent document 3, the defect of a solar cell is caused by defects caused by external factors such as substrate cracks, electrode breakage, and contact failure, and internal factors such as crystal defects, transitions, and grain boundaries caused by physical properties of the substrate material. It is divided into defects. The internal defects are affected by temperature changes, and the solar cells are heated when the emitted light is observed. In this way, the internal defect is reduced to facilitate the determination of the external defect, and the external defect and the type of the internal defect are easily determined.
また、特許文献4では、太陽電池に順方向の電流を流し、温度分布を撮影して欠陥部分を特定する技術が記載されている。太陽電池に電流を流すと、電気的短絡部分には電流が多く流れ、それによって短絡部分が発熱するのを利用した方法である。しかし、この方法は感度および分解能が悪いため、太陽電池の欠陥を正確に検出することはできない。 Patent Document 4 describes a technique for identifying a defective portion by flowing a forward current through a solar cell and photographing a temperature distribution. When a current is passed through the solar cell, a large amount of current flows through the electrical short-circuit portion, thereby causing the short-circuit portion to generate heat. However, since this method has poor sensitivity and resolution, it cannot accurately detect solar cell defects.
また、特許文献5では、電源手段によって検査対象となる太陽電池内の太陽電池セルに電流を通電し、通電によって太陽電池セルを発光させ、太陽電池セル毎の発光光を撮影手段によって撮影している。そして、撮影した太陽電池セルの撮影画像について、撮影画像中の明暗が混在する部分における平均の明るさから閾値を決め、この閾値によって撮影画像を明部と暗部とに分け、明部と暗部とを2値化表示することによって強調し、太陽電池セルごとの欠陥の有無を判定する工程と、を有することを特徴としている。 Further, in Patent Document 5, a current is applied to a solar cell in a solar cell to be inspected by a power supply means, the solar battery cell is caused to emit light by energization, and emitted light for each solar cell is photographed by an imaging means. Yes. Then, with respect to the photographed image of the solar battery cell, a threshold is determined from the average brightness in the portion where the light and dark in the photographed image are mixed, and the photographed image is divided into a bright part and a dark part by this threshold, and the bright part and the dark part. And emphasizing by binary display, and determining whether or not there is a defect for each solar battery cell.
この特許文献5の欠陥判定方法によれば、欠陥のパターンをダークエリア、基板クラック、フィンガー断線等のタイプごとに分け、タイプごとの閾値と比較することで、欠陥の判定を短時間で行うことが可能となる。
上記の問題以外に太陽電池セルをリード線により直列に接続したストリングを製造する工程において、太陽電池セルに割れやフィンガー断線が発生したり、リード線と太陽電池セルとの接続部の不良により発電効率が低下するという問題がある。
これまで太陽電池セルの欠陥およびリード線との接続不良を同時に検査する機能を有する検査装置は無い。
According to the defect determination method of Patent Document 5, defect determination is performed in a short time by dividing the defect pattern into types such as dark areas, substrate cracks, and finger breaks, and comparing them with thresholds for each type. Is possible.
In addition to the above problems, in the process of manufacturing a string in which solar cells are connected in series with lead wires, cracking or finger breakage occurs in the solar cells, or power is generated due to defective connections between the lead wires and the solar cells. There is a problem that efficiency decreases.
Until now, there is no inspection device having a function of simultaneously inspecting defects of solar cells and poor connection with lead wires.
本発明は、斯かる実情に鑑みてなされたもので、太陽電池セルの欠陥の検査精度を上げるとともにストリングを製造する工程において発生する割れ、フィンガー断線などのセルの欠陥やハンダ接続不良を検査することができる太陽電池の検査装置と検査方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such circumstances, and inspects cell defects such as cracks and finger breakage and solder connection failures that occur in the process of manufacturing a string while increasing the inspection accuracy of defects in solar cells. It is an object of the present invention to provide a solar cell inspection apparatus and inspection method that can be used.
上記の目的を達成するために本発明に係る太陽電池の検査装置は、以下の構成を特徴としている。 In order to achieve the above object, a solar cell inspection apparatus according to the present invention is characterized by the following configuration.
第1発明の太陽電池の検査装置は、1つ以上の太陽電池セルを有する太陽電池の良否を判定する検査装置であって、第1の検査装置と第2の検査装置とを有し、 前記第1の検査装置が、検査対象となる太陽電池に電流を通電する電源手段と、前記電源手段により通電された前記太陽電池からの発光光を撮影する発光光撮影手段と、前記発光光撮影手段で撮影した太陽電池の撮影画像を解析するEL像解析手段と、を有し、前記第2の検査装置が、検査対象となる太陽電池を加熱する加熱手段と、前記加熱手段により加熱された前記太陽電池の温度を測定するサーモ像撮影手段と、 前記サーモ像撮影手段で撮影した太陽電池の撮影画像を解析するサーモ像解析手段と、を有することを特徴としている。 The inspection apparatus for solar cells of the first invention is an inspection apparatus for determining the quality of a solar battery having one or more solar cells, and includes a first inspection apparatus and a second inspection apparatus, The first inspection apparatus includes a power source means for energizing a solar cell to be inspected, a light emission light imaging means for photographing emitted light from the solar cell energized by the power supply means, and the light emission light imaging means. An EL image analyzing means for analyzing a photographed image of the solar cell photographed in Step 2, wherein the second inspection device is heated by the heating means and the heating means for heating the solar cell to be inspected. A thermo image photographing means for measuring the temperature of the solar cell, and a thermo image analyzing means for analyzing a photographed image of the solar battery photographed by the thermo image photographing means.
第1発明の検査装置は、EL検査手段を使用した第1の検査装置と、サーモ検査手段を使用した第2の検査装置を有している。 本発明では、まず、第1の検査装置で太陽電池を構成する各太陽電池セルに電流を流してEL発光させる。太陽電池セルの良好な部分は発光するが、欠陥部分は発光が弱くなるか発光しないことから、欠陥部分を推定することができる。 つぎに、第2の検査装置で、太陽電池に通電すると、太陽電池セルの配線欠陥部分が加熱される。そこで、サーモ像撮影手段で太陽電池のサーモグラフィ画像を得て、温度の高い部分を配線欠陥と推定する。 The inspection apparatus of the first invention has a first inspection apparatus using EL inspection means and a second inspection apparatus using thermo inspection means. In the present invention, first, EL light is emitted by passing a current through each solar battery cell constituting the solar battery in the first inspection device. A good portion of the solar battery emits light, but the defective portion is weakened or does not emit light, so that the defective portion can be estimated. Next, when the solar cell is energized with the second inspection device, the wiring defect portion of the solar cell is heated. Therefore, a thermographic image of the solar cell is obtained by the thermo image photographing means, and a portion having a high temperature is estimated as a wiring defect.
以上より、太陽電池の欠陥(フィンガー断線・欠け・割れ)を正確に把握することができる。更に、ストリングの製造工程において発生する太陽電池セルの割れ、フィンガー断線などのセルの欠陥やハンダ接続部の不良も検査することができる。このような検査装置を使用することによりストリングの状態でどのような欠陥がありまたその発生原因が分かるため、欠陥の発生を防止することができ、歩留まりの向上を図ることができる。また、ハンダ接続不良部は、発熱するために太陽電池部材の経年劣化を促進し、セルの発電効率の低下を招き、所定の電流電圧特性を得ることができないことに繋がる。また欠陥によっては、将来欠陥が大きくなるかどうかの判断も可能な場合もあり、現在の不良箇所のみならず、将来不良箇所になるおそれのある箇所も判定することが可能になる。これにより太陽電池を長期使用する場合の検査の信頼性を向上することができる。 From the above, it is possible to accurately grasp the defects (finger disconnection, chipping, and cracking) of the solar cell. Furthermore, it is possible to inspect cell defects such as cracks in the photovoltaic cells and finger breakage that occur in the string manufacturing process, and defects in the solder connection portions. By using such an inspection apparatus, since any defect in the state of the string and the cause of the occurrence are known, the occurrence of the defect can be prevented and the yield can be improved. In addition, since the solder connection failure part generates heat, the deterioration of the solar cell member is promoted, the power generation efficiency of the cell is reduced, and a predetermined current-voltage characteristic cannot be obtained. In addition, depending on the defect, it may be possible to determine whether or not the future defect will be large, and it is possible to determine not only the current defective part but also a part that may become a defective part in the future. Thereby, the reliability of the test | inspection in the case of using a solar cell for a long term can be improved.
第2発明の太陽電池の検査装置は、第1発明において、前記第1の検査装置の発光光撮影手段が太陽電池の表面側に配置され、前記第2の検査装置のサーモ像撮影手段が前記太陽電池の表面側または裏面側のいずれかに配置されていることを特徴としている。 According to a solar cell inspection apparatus of a second invention, in the first invention, the emitted light photographing means of the first inspection apparatus is disposed on the surface side of the solar cell, and the thermo image photographing means of the second inspection apparatus is the above-mentioned It is arranged on either the front side or the back side of the solar cell.
第2発明によれば、太陽電池の欠陥を検出精度を向上させ本発明の検査装置の構造を簡単で安価なものとすることができる。特に前記第1の検査装置の発光光撮影手段が太陽電池の表面側に配置し、前記第2の検査装置のサーモ像撮影手段を前記太陽電池の表面側に配置することにより検査装置のサイズをより省スペースとすることが可能である。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to improve the detection accuracy of defects in solar cells and to make the structure of the inspection apparatus of the present invention simple and inexpensive. Particularly, the emitted light photographing means of the first inspection device is arranged on the surface side of the solar cell, and the thermo image photographing means of the second inspection device is arranged on the surface side of the solar cell, thereby reducing the size of the inspection device. It is possible to save more space.
第3発明の太陽電池の検査装置は、第1発明又は第2発明において、前記太陽電池が、複数の太陽電池セルを電気的に接続して平面的に配置し、封止樹脂を介して透明保護層とバックシートで表裏を挟んだラミネート構造の太陽電池パネルであることを特徴としている。 The solar cell inspection apparatus according to a third aspect of the present invention is the solar cell inspection device according to the first or second aspect, wherein the solar cell electrically connects a plurality of solar cells and is arranged in a plane, and is transparent via a sealing resin. The solar cell panel has a laminate structure in which the front and back surfaces are sandwiched between a protective layer and a back sheet.
第3発明によれば、透明基板、充填材、太陽電池セル(ストリング、マトリックスを含む)、充填材、及び裏面材の順番に積層された構造を有する太陽電池の欠陥だけでなく、ストリングを製造する工程において発生する割れ、フィンガー断線などのセルの欠陥やハンダ接続不良を検査することができる According to the third invention, not only a defect of a solar cell having a structure in which a transparent substrate, a filler, a solar cell (including a string and a matrix), a filler, and a back material are stacked in this order, but also a string is manufactured. Can be inspected for cell defects such as cracks, finger breaks, and poor solder connections.
第4発明の太陽電池の検査装置は、第1発明から第3発明のいずれかにおいて、前記第2の検査装置の加熱手段が、検査対象となる太陽電池に電流を通電するものであることを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the solar cell inspection apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the heating means of the second inspection apparatus supplies current to the solar cell to be inspected. It is a feature.
第4発明によれば、太陽電池に電流を流すことにより加熱するので、早期に所定の温度に加熱することができ、短時間で太陽電池の欠陥を検査することができる。 According to the 4th invention, since it heats by sending an electric current through a solar cell, it can heat to predetermined temperature early and can test the defect of a solar cell in a short time.
上記の目的を達成するために本発明に係る太陽電池の検査方法は、以下の構成を特徴と
している。
In order to achieve the above object, a solar cell inspection method according to the present invention is characterized by the following configuration.
第5発明の太陽電池の検査方法は、電源手段によって検査対象となる太陽電池に電流を通電する工程と、前記通電によって前記太陽電池を発光させ、太陽電池セル毎の発光光を発光光撮影手段によって撮影する工程と、前記発光光撮影手段で撮影した太陽電池の撮影画像からEL像解析手段によって欠陥位置と推定される箇所を特定する工程と、太陽電池を加熱手段によって加熱する工程と、前記加熱によって前記太陽電池の温度分布をサーモ像撮影手段によって撮影する工程と、前記サーモ像撮影手段で撮影した太陽電池の撮影画像からサーモ像解析手段によって欠陥位置と推定される箇所を特定する工程と、前記EL像解析手段により太陽電池の欠陥の種類と位置を特定し。前記サーモ像解析手段によって太陽電池セルのハンダ接続の不良箇所を特定する工程と、を有することを特徴としている。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for inspecting a solar cell, the step of energizing a solar cell to be inspected by a power source means, the light emission of the solar cell by the energization, and the emitted light photographing means for each solar cell , A step of identifying a location estimated as a defect position by an EL image analysis unit from a captured image of the solar cell imaged by the emitted light imaging unit, a step of heating the solar cell by a heating unit, A step of photographing the temperature distribution of the solar cell by heating with a thermo image photographing means, and a step of identifying a location estimated as a defect position by the thermo image analyzing means from a photographed image of the solar cell photographed by the thermo image photographing means; The type and position of solar cell defects are identified by the EL image analysis means. And a step of specifying a defective portion of the solder connection of the solar battery cell by the thermo image analysis means.
第5発明によれば、第1発明と同様の効果が得られる。 According to the fifth aspect, the same effect as in the first aspect can be obtained.
第6発明の太陽電池の検査方法は、第5発明において、前記発光光撮影手段が太陽電池の表面側から撮影し、前記サーモ像撮影手段が前記太陽電池の表面側または裏面側のいずれかから撮影することを特徴としている。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a solar cell inspection method according to the fifth aspect, wherein the emitted light photographing means is photographed from the front surface side of the solar cell, and the thermo image photographing means is from either the front surface side or the back surface side of the solar cell. It is characterized by shooting.
第6発明によれば、第2発明と同様の効果が得られる。 According to the sixth aspect, the same effect as in the second aspect can be obtained.
第7発明の太陽電池の検査方法は、第5発明又は第6において、前記太陽電池が、複数の太陽電池セルを電気的に接続して平面的に配置し、封止樹脂を介して透明保護層とバックシートで表裏を挟んだラミネート構造の太陽電池パネルであることを特徴としている。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a solar cell inspection method according to the fifth aspect or the sixth aspect, wherein the solar cell is arranged in a plane by electrically connecting a plurality of solar cells and transparently protected through a sealing resin. It is a solar cell panel having a laminate structure in which the front and back are sandwiched between a layer and a back sheet.
第7発明によれば、第3発明と同様の効果が得られる。 According to the seventh aspect, the same effect as in the third aspect can be obtained.
第8発明の太陽電池の検査方法は、第5発明から第7発明のいずれかにおいて、前記太陽電池を加熱手段によって加熱する工程が、太陽電池に通電することで行われることを特徴としている。 An inspection method for a solar cell according to an eighth invention is characterized in that, in any one of the fifth to seventh inventions, the step of heating the solar cell by a heating means is performed by energizing the solar cell.
第8発明によれば、第4発明と同様の効果が得られる。 According to the eighth aspect, the same effect as in the fourth aspect can be obtained.
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。
<1>太陽電池パネルの構成
まず本実施例の検査装置が扱う検査対象としての太陽電池パネル10について説明する。図1は、検査対象としての太陽電池パネル10の構造を示す図で、(a)は平面図、(b)はラミネート加工する前の断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
<1> Configuration of Solar Cell Panel First, the
図1(a)の平面図に示す様に、角型の太陽電池セル18がリード線19により複数個直列に接続されてストリング15を形成している。そして、ストリング15を複数列リード線19により接続し、両端に電極16、17を接続したものが、検査対象としての太陽電池パネル10となる。
As shown in the plan view of FIG. 1A, a plurality of rectangular
太陽電池パネル10の成形は以下のようにして行う。まず図1(b)に示すように、下側に配置された透明保護層としてのカバーガラス11上に充填材13を置き、その上に複数個直列に接続されたストリング15を置き、その上から充填材14を配置し、最後に不透明な素材からなる裏面材12を載せている。充填材13、14としては、EVA樹脂(エチレンビニルアセテート)を使用している。この後、上記のように構成部材を積層しラミネート装置などにより、真空の加熱状態下で圧力を加え、EVA樹脂を架橋反応させてラミネート加工する。
The
本発明の検査対象の太陽電池としては、上記の太陽電池パネル10に限定されず、ラミネート加工前の太陽電池セル18が1枚だけのもの、太陽電池セル18を複数枚直線的につないだストリング15の状態のもの、更にストリングを複数列接続したマトリックスも含まれる。また、ラミネート加工前後のどちらの状態でも検査対象とすることができる。
The solar cell to be inspected according to the present invention is not limited to the
被測定物が図1のラミネート加工後の太陽電池パネルの場合は、本検査装置は以下の様に設置して使用する。すなわちラミネート装置の後工程に本検査装置を設置してラミネート加工後の太陽電池パネルを検査する。またはライン外に本検査装置を設置する場合は、ラミネート加工後の太陽電池パネルを本検査装置に運び込み投入し検査する形態で使用することも可能である。 When the object to be measured is the laminated solar cell panel of FIG. 1, this inspection apparatus is installed and used as follows. That is, this inspection apparatus is installed in the subsequent process of the laminating apparatus to inspect the laminated solar cell panel. Or when installing this test | inspection apparatus out of a line, it is also possible to use the form which carries in and inject | throws in the solar cell panel after lamination into this test | inspection apparatus, and inspects.
被測定物がラミネート加工前の太陽電池セル18が1枚だけのもの、太陽電池セル18を複数枚直線的につないだストリング15の状態のものは、本検査装置は以下の様に設置して使用する。すなわち太陽電池セルのストリンガー装置(ハンダ接続装置)の後工程に本検査装置を設置してハンダ接続後の被測定物を検査する。またはライン外に本検査装置を設置する場合は、ハンダ接続後の被測定物を本検査装置に運び込んで投入し検査する形態で使用することも可能である。
If the object to be measured is a single
図2は、1枚の太陽電池セル18を受光面から見た平面図である。太陽電池セル18は薄板状のシリコン半導体の表面に電気を取り出すための電極であるバスバー18aが印刷されている。加えてシリコン半導体の表面には効率よく電流をバスバーに集めるためにバスバーと垂直方向にフィンガー18bと呼ばれる細い導体が印刷されている。
FIG. 2 is a plan view of one
図2に示す本発明の実施例では、検査対象として、一般にシリコンの多結晶型と呼ばれる太陽電池を例示している。しかし、本発明の検査装置および検査方法は、多結晶型に限定されず、単結晶型の太陽電池にも適用可能である。 In the embodiment of the present invention shown in FIG. 2, a solar cell generally called a polycrystalline silicon type is illustrated as an inspection target. However, the inspection apparatus and inspection method of the present invention are not limited to the polycrystalline type, and can be applied to a single crystal type solar cell.
<2>太陽電池の検査装置の説明
次に、本発明の太陽電池の検査装置100の構成を説明する。図3は、本発明に係る太陽電池の検査装置の全体構成を示す図である。図3に示すように本発明の太陽電池の検査装置は、第1の検査装置30と、および第2の検査装置40と、全体制御部50を備えている。全体制御部50は、図3には図示していないが、装置内の適宜の場所に収納されている。図3の検査装置では、被測定物の太陽電池パネル10に対して第1の検査装置30上側にあり、第2の検査装置40は下側に配置している。従って被測定物の太陽電池パネル10は、図1の形態の被測定物をカバーガラス11が上側になるように検査装置に載置する。尚本検査装置は、その内部に
図4には、図3の本発明に係る太陽電池の検査装置の概略構成を示す図である。以下図4により、本発明の検査装置の構成を説明する。
<2> Description of Solar Cell Inspection Device Next, the configuration of the solar cell inspection device 100 of the present invention will be described. FIG. 3 is a diagram showing an overall configuration of a solar cell inspection apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 3, the solar cell inspection device of the present invention includes a
第1の検査装置30は、EL(エレクトロルミネッセンス)発光を用いた検査装置である。この検査装置は、検査対象となる太陽電池パネル10に電流を通電する電源手段31と、電源手段により通電された太陽電池セルからのELの発光光を撮影する発光光撮影手段32と、発光光撮影手段32で撮影した太陽電池パネル10の撮影画像を解析するEL像解析手段33と、を有する。
The
第2の検査装置40は、サーモグラフを利用した検査装置である。この検査装置は、検査対象となる太陽電池パネル10に通電して太陽電池セル内の欠陥部分を加熱する加熱手段41と、加熱手段41により加熱された前記太陽電池パネル10の温度分布を撮影するサーモ像撮影手段42と、サーモ像撮影手段42で撮影した太陽電池パネル10の撮影画像を解析するサーモ像解析手段43と、を有する。加熱手段41としては、第2の検査装置30に使用される電源手段31を共用してもよい。
The
全体制御部50は、第1と第2の検査装置30、40を、1つの検査装置として統一した動作をさせるものである。これは、パソコンを含み、太陽電池セル18の間隔、ストリング/マトリックスの場合の太陽電池セル18の数(縦、横)、太陽電池セル18の寸法情報(バスバー18aの位置と本数、角の面取り、フィンガー18bの配置、ディップ位置など)の設定情報等が入力され、インストールされたプログラムによって、第1と第2の検査装置30、40を駆動する。また、第1の検査装置30の発光光撮影手段32と第2の検査装置40のサーモ像撮影手段42は、それぞれ移移動装置を備え、被測定物の太陽電池セルそれぞれに対して移動測定する構成も可能である。全体制御部50は、この移動装置の制御も行うことができる。
The
図3および図4の構成の検査装置100においては、発光光撮影手段32は、被測定物の太陽電池パネルとともに暗室内に配置している。EL発光の発光光撮影手段32とサーモ像撮影手段42は、各1組が設けられているので移動手段33,34により移動させて検査測定を行う。従って検査装置のスペースは大きくなるが、EL発光の発光光撮影手段32とサーモ像撮影手段42を同時に並行して動作させることが可能であり検査時間を短縮することができる。更に検査測定時間を短縮するために、移動手段33,34を設けないで、EL発光の発光光撮影手段32とサーモ像撮影手段42を複数個設ける構成とすることも可能である。
In the inspection apparatus 100 configured as shown in FIGS. 3 and 4, the emitted
また、第1の検査装置30と第2の検査装置40を、被測定物の太陽電池パネル10に対して第2の検査装置40を上側に配置し、第1の検査装置30を下側に配置する構成としても良い。この場合、被測定物の太陽電池パネル10は、被測定物のカバーガラス11を下側になるように検査装置に載置する。
Moreover, the
本発明の検査装置は、図5のような構成とすることもできる。図5においては、EL発光の発光光撮影手段32とサーモ像撮影手段42は、被測定物の太陽電池モジューとともに暗室内に配置している。EL発光の発光光撮影手段32とサーモ像撮影手段42は共に被測定物の太陽電池モジュールよりも下に設置している。また被測定物である太陽電池モジュールを暗室の上部に載置し、遮光手段60により光が侵入しないように構成することもできる。これにより検査装置は、省スペース化され、構造も簡単になり安価な構成となる。また図5の構成においてもEL発光の発光光撮影手段32とサーモ像撮影手段42は各1組に移動手段を設け移動させ検査測定を行う。更に検査測定時間を短縮するために、移動手段を設けないで、EL発光の発光光撮影手段32とサーモ像撮影手段42を複数個設ける構成とすることも可能である。
The inspection apparatus of the present invention can be configured as shown in FIG. In FIG. 5, EL light emission
<3>EL発光法による検査の概要
第1の検査装置30による検査方法は、上記の特許文献5に詳細が記載されているので、ここでは簡単に説明する。検査対象としての太陽電池パネル10に、順方向に所定電流を供給すると、太陽電池パネル10内の太陽電池セル18は、EL(エレクトロルミネッセンス)光源となり、発光する。しかし、欠陥部分では発光しないことから、発光光撮影手段32でこの発光状態を撮影することで各太陽電池セル18の欠陥を知ることができる。発光光撮影手段32で撮影するEL発光による発光光量は、微弱であり、暗室内で発光させて微弱な光を撮影している。このため、発光光撮影手段32としては微量感度の良いカメラを用いる。このEL発光法により、欠け、割れ、フィンガー断線などが検知され、それぞれの位置を特定することができる。
<3> Outline of Inspection by EL Luminescence Method Since the inspection method by the
<4>サーモグラフによる検査の概要
サーモグラフを利用した検査は、特許文献4に記載されているので、簡単に説明する。太陽電池の電極層の間に電圧が印加されると、通常、欠陥を含む部分では、周囲領域に比べて電場がより不均一になり、より大きくなる。局部的に不均一で大きな電場により、装置のこの部分の電極層間には、周囲部分に比べてより多くの電流が流れる。電流の流れは、熱発生につながるため、IRサーモグラフィ、液晶顕微鏡技術、蛍光ミクロサーマル結像技術またはシュリーレン結像技術のようなサーモグラフィック技術を用いて、欠陥を含む部分を局部的な熱源として同定することができる。本願では、サーモ像撮影手段42として赤外線カメラを使用し、太陽電池パネル10の裏面材12側(下側)から撮影している。サーモ像撮影手段42の画像から、欠陥部分と推定される位置を特定することができる。
<4> Outline of Inspection Using Thermograph Since inspection using a thermograph is described in Patent Document 4, it will be briefly described. When a voltage is applied between the electrode layers of the solar cell, the electric field is usually more uneven and larger in the portion including the defect than in the surrounding region. Due to the locally non-uniform and large electric field, more current flows between the electrode layers in this part of the device than in the surrounding part. Since current flow leads to heat generation, use thermographic techniques such as IR thermography, liquid crystal microscopy, fluorescence microthermal imaging or schlieren imaging to identify the part containing the defect as a local heat source can do. In the present application, an infrared camera is used as the thermo image capturing means 42 and images are taken from the
<5>本発明による検査方法
本発明の検査方法は、太陽電池セル18をストリンガー装置でハンダ接続した後のストイグを検査することを目的としている。このためストリンガー装置にてハンダ接続した後、セルにはハンダ接続の際の加熱及び押圧により割れやフィンガー断線が発生する。このようなセルの欠陥を第1の検査装置でEL発光法により検査する。一方ストリンガー装置にてハンダ接続した後、セルとリード線の接続が不十分なで箇所(セルに対してリード線が浮き上がっている部分)がある。このようなハンダ接続が不十分な箇所は接触抵抗が大きくなり通電すると発熱する傾向がある。このようなハンダ接続の不良箇所をサーモグラフ法により検査する。本発明の検査方法では、被測定物を本発明の検査装置に搬入し、第1の検査装置の発光光撮影手段32と第2の検査装置のサーモ像撮影手段42により太陽電池セルの欠陥部かたはハンダ付け不良部を撮影検査する。その撮影結果をもとに欠陥部またはハンダ付け不良部分である判断する。
<5> Inspection Method According to the Present Invention The inspection method of the present invention is intended to inspect the stoig after the
図6から図8は、第1の検査装置30を用いてハンダ接続が完了した状態の太陽電池セル18をEL発光させた状態を、発光光撮影手段32で表側から撮影した画像である。図6の画像中では、代表的な欠陥であるフィンガー断線がフィンガーに沿って平行に矩形状の暗部として発現する。その他割れや欠けも図7や図8のように発現する。これらのセルの欠陥については、特許文献5にその定量評価法が記載されているので良品か不良品かを判断する方法の説明は省略する。
6 to 8 are images taken from the front side by the emitted
サーモ像撮影手段42は、太陽電池セル18に対して透明カバーガラス11側に配置しても良いし、裏面材12側に配置しても良い。例えば、室温から加熱されたセルの最高温度までの温度範囲について、低温部を青色から高温部を赤色で表示する条件にすると、温度の高い部分は、赤色や黄色で画像表示され、太陽電池セル18とリード線19との接合部が発熱の大きな部分である。図9は、太陽電池セルのハンダ付けがほぼ正常に行われ比較的高温な部分(図中斜線部)がハンダ付けされたリード線に沿って均一な幅(図中の斜線部)で存在する。一方ハンダ付け不良部が有るときは、サーモ像撮影手段42による撮影画像は、図10のように高温部の形が「ひょうたん形」(図中の斜線部)を呈する。特に表面の負極配線の隣のセルに接合された部分の発熱が認められるのが特徴である。太陽電池セルとリード線が接続された状態を示す側面図を参照しながら説明する。リード線が隣接する太陽電池セルの下側に潜り込む側はリード線に対して高温部(図中斜線部)の幅が広く、リード線に沿ってセル端に行くに従って高温部の幅は狭くなる傾向にある。
このようなサーモ撮影手段により得られた画像の傾向に基づき太陽電池セルのハンダ付け不良部分を特定し、配線条件を最適化することで均一発熱にする。これにより配線状態を判定することが可能となる。
The thermo
Based on the tendency of the image obtained by such a thermographic means, a defective soldering portion of the solar battery cell is specified, and the wiring conditions are optimized to generate uniform heat. As a result, the wiring state can be determined.
以上のように、本発明では、EL検査機能とサーモグラフィ検査機能を使用し、太陽電池セルをハンダ接続した後のセルの欠陥やハンダ接続の不良箇所を特定できる。このような欠陥やハンダ付け不良部を太陽電池セルのストリングの状態で確認することができれば、このような不良品は後工程に流出することが無い。また不良品が発生した場合、ストリンガー装置の製造条件を修正し再度の本発明の検査装置にて太陽電池セルの欠陥及びハンダ接続部不良が無いことを確認することが可能である。 As described above, according to the present invention, it is possible to specify a defect of a cell after soldering a solar battery cell or a defective part of soldering connection using an EL inspection function and a thermography inspection function. If such a defect or a defective soldering portion can be confirmed in the state of the string of solar cells, such a defective product will not flow out to the subsequent process. In addition, when a defective product is generated, it is possible to correct the manufacturing conditions of the stringer device and confirm that there is no defect of the solar battery cell and no defective solder connection portion by the inspection device of the present invention again.
また、本発明の検査装置を図1に示すようなラミネート加工が完了した製品を検査することにも使用できる。ラミネート工程などを経た製品内の太陽電池セルの割れやハン接続不良部を確認するために使用できることは言うまでもない。更に完成した太陽電池モジュールを実際に長期間屋外で使用して発電効率低下などのトラブルが発生した場合、製造工程における問題点の把握や確認にも使用可能である。すなわち、当該太陽電池モジュールを本発明の検査装置により、太陽電池の欠陥やハンダ接続部不良箇所の発現状態を確認し、その結果に基づき太陽電池モジュールの製造条件の見直をすることができる。 The inspection apparatus of the present invention can also be used for inspecting a product that has been laminated as shown in FIG. Needless to say, it can be used to check for cracks in the solar cells in the product that has undergone the laminating process or the like, or for the defectively connected parts. Furthermore, when troubles such as a decrease in power generation efficiency occur when the completed solar cell module is actually used outdoors for a long period of time, it can also be used for grasping and confirming problems in the manufacturing process. That is, the solar cell module can be confirmed by the inspection device of the present invention for the state of defects of the solar cell or the defective state of the solder connection portion, and the manufacturing conditions of the solar cell module can be reviewed based on the result.
10 太陽電池パネル
11 カバーガラス(透明保護層)
12 裏面材
13、14 充填材
15 ストリング
18 太陽電池セル
100 本発明の検査装置
30 第1の検査装置
31 電源手段
32 発光光撮影手段
33 EL像解析手段
34、44 移動手段
40 第2の検査装置
41 加熱手段
42 サーモ像撮影手段
43 サーモ像解析手段
50 全体制御部
60 遮光手段
10
DESCRIPTION OF
Claims (8)
検査装置と第2の検査装置とを有し、
前記第1の検査装置が、
検査対象となる太陽電池に電流を通電する電源手段と、
前記電源手段により通電された前記太陽電池からの発光光を撮影する発光光撮影手段と、
前記発光光撮影手段で撮影した太陽電池の撮影画像を解析するEL像解析手段と、を有し、
前記第2の検査装置が、
検査対象となる太陽電池を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段により加熱された前記太陽電池の温度を測定するサーモ像撮影手段と、
前記サーモ像撮影手段で撮影した太陽電池の撮影画像を解析するサーモ像解析手段と、を有すること
を特徴とする太陽電池の検査装置。 An inspection device for determining the quality of a solar cell having one or more solar cells, comprising a first inspection device and a second inspection device,
The first inspection apparatus includes:
Power supply means for energizing a solar cell to be inspected,
Emitted light photographing means for photographing emitted light from the solar cell energized by the power supply means;
EL image analyzing means for analyzing a photographed image of the solar cell photographed by the emitted light photographing means,
The second inspection device comprises:
Heating means for heating the solar cell to be inspected;
Thermo image photographing means for measuring the temperature of the solar cell heated by the heating means;
And a thermo image analyzing means for analyzing a photographed image of the solar cell photographed by the thermo image photographing means.
前記通電によって前記太陽電池を発光させ、太陽電池セル毎の発光光を発光光撮影手段によって撮影する工程と、
前記発光光撮影手段で撮影した太陽電池の撮影画像からEL像解析手段によって欠陥位置と推定される箇所を特定する工程と、
太陽電池を加熱手段によって加熱する工程と、
前記加熱によって前記太陽電池の温度分布をサーモ像撮影手段によって撮影する工程と、
前記サーモ像撮影手段で撮影した太陽電池の撮影画像からサーモ像解析手段によって欠陥位置と推定される箇所を特定する工程と、
前記EL像解析手段により太陽電池の欠陥の種類と位置を特定し。前記サーモ像解析手段によって太陽電池セルのハンダ接続の不良箇所を特定する工程と、
を有することを特徴とする太陽電池の検査方法。 Supplying a current to a solar cell to be inspected by a power supply means;
The step of causing the solar cell to emit light by the energization and photographing the emitted light of each solar cell by emitted light photographing means;
A step of identifying a position estimated as a defect position by an EL image analyzing means from a photographed image of a solar cell photographed by the emitted light photographing means;
Heating the solar cell by a heating means;
The step of photographing the temperature distribution of the solar cell by the thermo image photographing means by the heating,
Identifying a position estimated as a defect position by a thermo image analysis means from a photographed image of a solar cell photographed by the thermo image photographing means;
The type and position of defects in the solar cell are specified by the EL image analysis means. A step of identifying a defective location of solder connection of the solar battery cell by the thermo image analysis means;
A method for inspecting a solar cell, comprising:
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