JP2013135170A - 太陽電池のライフタイム画像の画像取得システム及び画像取得方法 - Google Patents

Abstract

【課題】精度の高いライフタイム画像を比較的短時間で取得できる太陽電池のライフタイム画像の取得システムを提供すること。
【解決手段】画像取得システム１は、太陽電池Ｓのフォトルミネッセンス画像を取得するＰＬ画像取得装置２及びＰＬ画像取得部４１と、太陽電池Ｓの所定の計測位置におけるライフタイムを計測するライフタイム計測装置３及びライフタイム計測部４２と、所定の計測位置におけるフォトルミネッセンス強度及びライフタイムに基づいて、補正係数を算出する補正係数算出部４３と、補正係数及びフォトルミネッセンス画像に基づいて、太陽電池Ｓのライフタイム画像を作成するライフタイム画像作成部４４とを備えている。ライフタイム計測部４２は、所定の計測位置をフォトルミネッセンス画像におけるフォトルミネッセンス強度に基づいて設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池のライフタイム画像の画像取得システム及び画像取得方法に関する。

太陽電池は、入射した太陽光によって生じる電子−正孔の対が、電子はプラス側に引かれ、正孔はマイナス側に引かれることによって電流が流れ、発電する構成となっている。このような太陽電池の評価方法の１つとして、太陽電池のライフタイム計測がある。ライフタイムとは、生じた電子−正孔の対が再結合するまでの時間であり、この時間が長いと発電に寄与する電子−正孔の対が多いことになり、発電効率の高い太陽電池ということになる。そこで、ライフタイムを全体画像としてマッピングすることが望まれており、マッピングされたライフタイム画像を作成する装置が各社から提供されている。

ところで、特許文献１や非特許文献１，２に記載の方法によれば、太陽電池に光を照射し、再結合によって生じた光（フォトルミネッセンス（以下「ＰＬ」と記す場合もある））が太陽電池のライフタイムに相関を持つことが指摘されており、特許文献１や非特許文献１に記載の方法では、この相関を利用してＰＬ強度比からライフタイム画像を作成する方法等が例えば開示されている。

国際公開第２０１１／００９１５９号

T. Trupke, B. Mitchell, J.W.Weber, J. Nyhus著、"BULK MINOROTY CARRIER LIFETIME FROM LUMINESCENCE INTENSITYRATIOS MEASURED ON SILICON BRICKS"、"EU PVSEC 2010"、２０１０年 Johannes A. Giesecke, Manuel The,Martin Kasemann, Wilhem Warta著、"Spatially Resolved Characterization of SiliconAs-Cut Wafer with Photoluminescence Imaging"、"Prog.Photovol,: Res. Appl 2009; 17:217-225"、２００８年１１月２５日

ところで、太陽電池のライフタイムを直接測定してマッピングする装置では、例えば１６０ｍｍ×１６０ｍｍの太陽電池のライフタイムのイメージを作成するために、１つの計測位置が４ｍｍ×４ｍｍのイメージを、３９×３９（＝１５２１個）の計測位置で測定してマッピングする必要がある。しかしながら、１つの測定位置での計測に１秒程度の計測時間がかかるため、１５２１個すべてのライフタイムデータを得るためには、４０分程度の時間がかかってしまい、より早く、より高い位置分解能で計測することが求められている。

これに対し、特許文献１や非特許文献１に記載の方法では、ＰＬ強度比等を用いてライフタイム画像を作成しているが、ライフタイムを直接求める方法ではないため、作成されたライフタイム画像の精度が悪い場合もあり、更なる精度の向上が求められている。

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、より精度の高いライフタイム画像を比較的短時間で取得することができる太陽電池のライフタイム画像の画像取得システム及び画像取得方法を提供することを目的とする。

本発明に係る画像取得システムは、太陽電池のライフタイム画像を取得する画像取得システムである。この画像取得システムは、太陽電池のフォトルミネッセンス画像を取得する画像取得手段と、太陽電池の所定の計測位置におけるライフタイムを計測する計測手段と、所定の計測位置におけるフォトルミネッセンス強度及びライフタイムに基づいて、補正係数を算出する算出手段と、補正係数及びフォトルミネッセンス画像に基づいて、太陽電池のライフタイム画像を作成する画像作成手段とを備えている。この画像取得システムでは、計測手段が、所定の計測位置をフォトルミネッセンス画像におけるフォトルミネッセンス強度に基づいて設定することを特徴としている。

また、本発明に係る画像取得方法は、太陽電池のライフタイム画像を取得する画像取得方法であり、画像取得手段が、太陽電池のフォトルミネッセンス画像を取得する画像取得ステップと、計測手段が、太陽電池の所定の計測位置におけるライフタイムを計測する計測ステップと、算出手段が、所定の計測位置におけるフォトルミネッセンス強度及びライフタイムに基づいて、補正係数を算出する算出ステップと、画像作成手段が、補正係数及びフォトルミネッセンス画像に基づいて、太陽電池のライフタイム画像を作成する画像作成ステップとを備えている。この画像取得方法の計測ステップでは、所定の計測位置をフォトルミネッセンス画像におけるフォトルミネッセンス強度に基づいて設定することを特徴としている。

上記の画像取得システム及び画像取得方法によれば、ライフタイム画像を作成するための補正係数を算出する際にライフタイム等を計測する所定の計測位置を、フォトルミネッセンス画像におけるフォトルミネッセンス強度に基づいて設定するようになっている。この場合、フォトルミネッセンス強度に基づいて計測位置を設定しているため、より精度の高い補正係数を得ることができ、高精度で算出された補正係数とフォトルミネッセンス画像とに基づいて、太陽電池のライフタイム画像を作成することができる。その結果、本発明によれば、より精度の高いライフタイム画像を取得することができる。また、上記の画像取得システム及び画像取得方法によれば、太陽電池のライフタイム画像を直接求めるのではなく、フォトルミネッセンス画像及び補正係数に基づいてライフタイム画像を取得している。このため、比較的短時間で、ライフタイム画像を取得することができる。

上記の画像取得システム及び画像取得方法において、計測手段は、フォトルミネッセンス画像におけるフォトルミネッセンス強度に対応する画素数の分布データを求め、当該分布データにおいて画素数が最も多いピーク値を基準とした所定の範囲にあるフォトルミネッセンス強度の領域を計測位置設定範囲として設定し、計測位置設定範囲に含まれる何れかの画素を所定の計測位置と認定することが好ましい。また、計測手段が、計測位置設定範囲を各幅が等しくなるように分割し、各分割領域からそれぞれ画素を抽出して所定の計測位置と認定することがより一層好ましい。この場合、ライフタイム画像を更に精度よく取得することができる。

本発明によれば、より精度の高いライフタイム画像を比較的短時間で取得することができる。

本実施形態に係る画像取得システムの概要を示す装置構成図である。 太陽電池のＰＬ画像を取得し、シェーディング補正を行った画像を示す図である。 図２に示すＰＬ画像の解像度を、ライフタイム計測装置の解像度にあわせた画像を示す図である。 図３に示したＰＬ画像の頻度分布（ヒストグラム）を求めた際の表示画面を示す図である。 図４に示した頻度分布から計測位置設定範囲を特定した状態を示す図である。 ＰＬ画像の露光時間、再結合速度、太陽電池の厚み等を入力する入力画面とＰＬ画像とを示す図である。 図１に示す画像取得システムで取得されたライフタイム画像を示す図である。 ライフタイムとＰＬ強度との関係を示す図である。 図１に示す画像取得システムによって行われるライフタイム画像の取得方法を示すフローチャートである。 実施例に係る太陽電池のＰＬ強度の頻度分布の一例を示す図である。 比較基準となる補正係数Ｋを算出するための計測データを示す図である。 本発明に係る一手法で補正係数Ｋを算出するための計測データを示す図である。 本発明と異なる手法で補正係数Ｋを算出するための計測データを示す図である。 本発明に係る別の手法で補正係数Ｋを算出するための計測データを示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

画像取得システム１は、太陽電池のＰＬ画像（フォトルミネッセンス画像）を利用して、太陽電池のライフタイム画像を算出・取得するシステムである。画像取得システム１は、図１に示されるように、太陽電池ＳのＰＬ画像を取得するＰＬ画像取得装置２と、太陽電池Ｓのライフタイム画像を取得可能なライフタイム計測装置３と、ＰＬ画像取得装置２及びライフタイム計測装置３を制御する制御コンピュータ４と、制御コンピュータ４に接続されるディスプレイ５と、太陽電池Ｓを図示右側に移動させるベルトコンベア６とを備えている。フォトルミネッセンスとは、例えば太陽電池Ｓに光を照射して生じた電子−正孔の対が再結合する際に生じる光であり、ライフタイムとは、例えば太陽電池に光を照射して生じた電子−正孔の対が再結合するまでの時間（μｓ）である。

ＰＬ画像取得装置２は、太陽電池ＳのＰＬ画像を取得する装置であり、励起光源２１、光学系２２、フィルタ２３、光学系２４、カメラ２５及びカメラコントロールユニット２６を含んで構成される。励起光源２１は、例えば、レーザダイオードなどから構成されており、制御コンピュータ４からの制御信号を受け付けると、励起光を発生させる。光学系２２は、この励起光源２１に光学的に接続されており、レーザダイオードなどの励起光源２１からの励起光（レーザ光）を太陽電池Ｓの略全面に照射させる。

フィルタ２３は、例えばバンドパスフィルタから構成されており、太陽電池Ｓからの被測定光のうちで、所定の波長範囲の光成分（例えば、励起光照射による太陽電池ＳからのＰＬ発光を含む光成分）を、光学系２４を通じて、カメラ２５へと選択的に通過させる。フィルタ２３は、カメラ２５の前面側（太陽電池Ｓ側）に固定されている。カメラ２５は、カメラコントロールユニット２６の制御に基づいて、太陽電池ＳのＰＬ発光の画像（ＰＬ画像）を撮像する。カメラ２５は、撮像して取得した太陽電池ＳのＰＬ画像の画像データを、カメラコントロールユニット２６を介して、制御コンピュータ４に出力する。

ライフタイム計測装置３は、レーザとマイクロ波を利用したμＰＣＤ法（MicrowavePhoto Conductivity Decay）を用いて太陽電池Ｓのライフタイムを計測する装置であり、レーザ３１、μＰＣＤヘッド３２及びμＰＣＤコントローラ３３を含んで構成される。レーザ３１は、μＰＣＤヘッド３２を介して、例えば波長９０４ｎｍのパルスレーザ光を太陽電池Ｓの表面の所定の箇所に順に照射する。μＰＣＤヘッド３２は、このレーザ光の照射によって生成された光をマイクロ波で減衰曲線を検出することで小数キャリアのライフタイムを計測する。レーザ３１がパルスレーザ光を照射する範囲は、例えば太陽電池Ｓの表面において、４ｍｍ×４ｍｍの範囲を１つの照射範囲として照射し、μＰＣＤヘッド３２で、この４ｍｍ×４ｍｍの範囲を１つの測定範囲として計測を行い、所定の範囲毎のライフタイムを取得する。なお、ライフタイム計測装置３は、μＰＣＤ法の他に、ＱＳＳＰＣ法(Quasi-steady-statemicrowave detected photo photo conductance)やＴＲ−ＰＬ法(Time resolved photoluminescence)などを用いることもできる。

μＰＣＤコントローラ３３は、このように所定の測定範囲毎にライフタイムを計測するためにμＰＣＤヘッド３２等の動きを制御する。ライフタイム計測装置３は、所定の範囲毎にライフタイムの計測を繰り返すことで、例えば太陽電池Ｓの表面全体のライフタイムを計測することができる。ただし、ライフタイム計測装置３によって、表面全体のライフタイムを直接計測していると計測時間が長くかかってしまうため、本実施形態では、所定の計測範囲のみのライフタイムを測定するように制御される。なお、このようなライフタイム計測装置３としては、Semilab社やKobelco社から販売されているライフタイム測定装置を用いることができ、本実施形態では、Kobelco社のライフタイム測定装置を用いている。

上述したような構成を備えるライフタイム計測装置３は、制御コンピュータ４からの指示を受けた所定の計測位置にパルスレーザ光を照射し、その計測位置のライフタイムを取得する。そして、ライフタイム計測装置３は、取得したライフタイムを計測位置情報と紐付けて制御コンピュータ４に出力する。

制御コンピュータ４は、ＰＬ画像取得部４１、ライフタイム計測部４２、補正係数算出部４３（算出手段）、及び、ライフタイム画像作成部４４（画像作成手段）を機能的に含んで構成される。ＰＬ画像取得部４１で取得したＰＬ画像や制御コンピュータ４で算出されるライフタイム画像等は、制御コンピュータ４内の記憶装置にデータとして記録されてもよいし、及び又は、ディスプレイ５に表示されてもよい。

ＰＬ画像取得部４１は、ＰＬ画像取得装置２によって取得された太陽電池ＳのＰＬ画像の画像データを取得する部分である。ＰＬ画像取得部４１は、取得したＰＬ画像を例えばディスプレイ５に表示等させる。ＰＬ画像取得装置２及びＰＬ画像取得部４１によってＰＬ画像取得手段が構成される。

ライフタイム計測部４２は、太陽電池Ｓの所定の計測位置におけるライフタイムを取得するための制御信号をライフタイム計測装置３に出力し、ライフタイム計測装置３から当該計測位置におけるライフタイムのデータを取得する部分である。ライフタイム計測装置３及びライフタイム計測部４２によってライフタイム計測手段が構成される。

ライフタイム計測部４２は、まず、ＰＬ画像取得部４１で取得されたＰＬ画像におけるＰＬ強度（フォトルミネッセンス強度）に基づいて、太陽電池Ｓにおいてライフタイムを取得する所定の計測位置を設定する処理を行う。具体的には、ライフタイム計測部４２は、図２に示されるように、取得したＰＬ画像に対してシェーディング補正を行い、その後、図３に示されるように、シェーディング補正が行われたＰＬ画像の解像度を、ライフタイム計測装置３で取得するライフタイムの解像度に合わせる画像処理を行う。この画像処理により、ＰＬ画像の画素とライフタイムの画素とが互いに対応する。

ライフタイム計測部４２は、ＰＬ画像の解像度がライフタイムの解像度に一致するように処理された後、図４及び図５に示されるように、そのＰＬ画像における頻度分布（ヒストグラム）Ｈを求める。この頻度分布Ｈは、図５に示されるように、横軸がＰＬ強度を示し、縦軸が各ＰＬ強度の画像数を示している。ライフタイム計測部４２は、頻度分布Ｈのデータを取得すると、画素数が最も多いピークのＰＬ強度値を設定し、そのＰＬ強度値を中心としてその前後の所定の範囲を計測位置設定範囲Ｒと設定する。

ライフタイム計測部４２は、計測位置設定範囲Ｒを設定すると、計測位置設定範囲Ｒを各幅が等しくなるように均等に分割し、各分割領域からそれぞれの１の画素を抽出して、各画素を特定する。分割するための幅は適宜設定することができ、特定される画素数は、例えば全部で５個程度である（図６の「計測位置」参照）。そして、ライフタイム計測部４２は、この特定した複数の計測位置におけるライフタイムを計測するように、ライフタイム計測装置３を制御し、所望のライフタイムを取得する。

補正係数算出部４３は、ライフタイム計測部４２によって特定された複数の計測位置におけるＰＬ強度及びライフタイムに基づいて、補正係数を算出する部分である。補正係数算出部４３は、まず図６に示されるように、ＰＬ画像の露光時間（撮像時間）、再結合速度、太陽電池Ｓの厚み等をパラメータとして入力し、所定の計測位置で測定されたライフタイム、及びこれら露光時間、再結合速度、太陽電池Ｓの厚み等を用い、非特許文献２に記載の以下の式（１）及び（２）に基づいて、複数の計測位置における理論光強度を算出する。


Ｉ_ＰＬ：ＰＬ理論強度
τ_ｂｕｌｋ：Ｓｉバルク中でのライフタイム
λ：波長
ｈ：プランク定数
ｃ：光速度
ｋ：ボルツマン定数
Ｔ：温度
α(λ)：吸収係数
η_ｃａｍ(λ)：カメラの量子効率
Ｔ_{ｆｉｌｔｅｒ}(λ)：フィルタでの分光透過率
ｄ：サンプルの厚さ
Δn(z, τ_ｂｕｌｋ)：過剰キャリア密度
Ｎ_Ａ：ドーピング密度
なお、太陽電池Ｓの製造プロセスに対する再結合速度及び太陽電池Ｓの厚みのテーブルを記憶していて、そのテーブルを参照して入力してもよい。また、再結合速度については、実測光強度に対するテーブルとしてもよい。

補正係数算出部４３は、複数の計測位置における理論光強度を算出すると、以下の式（３）により、複数の計測位置に対応する、撮像したＰＬ画像の実測光強度と算出した理論光強度とから補正係数Ｋを算出する。
補正係数Ｋ＝理論光強度／実測光強度・・・（３）
これにより、複数の計測位置毎の補正係数Ｋ（例えば図６に示されるように５個の補正係数Ｋ）が算出されるので、補正係数算出部４３は、その平均値を補正係数Ｋとして設定する。

ライフタイム画像作成部４４は、補正係数算出部４３で算出設定された補正係数Ｋ及びＰＬ画像取得部４１で取得されたＰＬ画像に基づいて、太陽電池Ｓのライフタイム画像を作成する部分である。ライフタイム画像作成部４４は、ＰＬ画像を構成する各画素Ｉ_ｒｅａｌ（ｘ，ｙ）に対して、以下の式（４）により、理論光強度Ｉ_{ｔｅｏｒｙ}（ｘ，ｙ）を算出する。
Ｉ_{ｔｅｏｒｙ}（ｘ，ｙ）＝補正係数Ｋ×Ｉ_ｒｅａｌ（ｘ，ｙ)・・・（４）

ライフタイム画像作成部４４は、上記式（４）で算出した理論光強度Ｉ_{ｔｅｏｒｙ}（ｘ，ｙ）と、ＰＬ画像の露光時間、再結合速度及び太陽電池Ｓの厚みとから、ある位置におけるライフタイムＬＴ（ｘ，ｙ）を算出する。そして、ライフタイム画像作成部４４は、このライフタイムＬＴ（ｘ，ｙ）の算出をすべての位置で行うことで、図７に示されるように、ライフタイムＬＴの画像を作成する。なお、非特許文献２のＦｉｇ．１０に記載のように、理論光強度とライフタイムとの間には所定の相関がある（図８参照）。なお、Ｆｉｇ．１０における「Ｓ」は再結合速度を示す。

続いて、図１に示された画像取得システム１を用いて、太陽電池Ｓのライフタイム画像を取得する方法を、図９を参照しながら説明する。

まず、ＰＬ画像取得部４１及びＰＬ画像取得装置２によって、太陽電池ＳのＰＬ画像の画像データが取得される（ステップＳ１）。ＰＬ画像が取得されると、図１の矢印で示されるように、太陽電池Ｓは、ベルトコンベア６によって、ライフタイム計測装置３が太陽電池Ｓのライフタイムを計測できる位置に移動させられる。

続いて、ライフタイム計測部４２によって、ＰＬ画像取得部４１等で取得されたＰＬ画像におけるＰＬ強度に基づいて、太陽電池Ｓにおいてライフタイムを取得する所定の計測位置を設定する処理が行われる。具体的には、ライフタイム計測部４２によって、ＰＬ画像に対してシェーディング補正が行われ、シェーディング補正が行われたＰＬ画像の解像度を、ライフタイム計測装置３によって取得されるライフタイムの解像度に合わせる画像処理が行われる（図２及び図３参照）。

続いて、図４及び図５に示されるように、ライフタイム計測部４２によって、そのＰＬ画像における頻度分布Ｈが求められる。そして、頻度分布Ｈにおいて、画素数が最も多いピークのＰＬ強度値がライフタイム計測部４２によって設定され、そのＰＬ強度値を中心としてその前後の所定の範囲が計測位置設定範囲Ｒと設定される。

続いて、計測位置設定範囲Ｒが設定されると、ライフタイム計測部４２によって計測位置設定範囲Ｒを各幅が等しくなるように均等に分割し、各分割領域からそれぞれの１の画素を抽出し、これにより、各画素が特定される。そして、この特定した複数の計測位置におけるライフタイムが計測されるように、ライフタイム計測部４２によってライフタイム計測装置３が制御され、所望のライフタイムが取得される（ステップＳ２）。

続いて、図６に示されるように、ＰＬ画像の露光時間、再結合速度、太陽電池Ｓの厚みがパラメータとして入力され、補正係数算出部４３によって、所定の計測位置で測定されたライフタイム、及びこれら露光時間、再結合速度、太陽電池Ｓの厚み等を用い、以下の式（１）及び（２）に基づいて、複数の計測位置における理論光強度が算出される。

続いて、複数の計測位置における理論光強度が算出されると、式（３）により、補正係数算出部４３によって、複数の計測位置に対応する、撮像したＰＬ画像の実測光強度と算出した理論光強度とから補正係数Ｋが算出される。
補正係数Ｋ＝理論光強度／実測光強度・・・（３）
これにより、複数の計測位置毎の補正係数Ｋが算出されるので、補正係数算出部４３によって、その平均値が補正係数Ｋとして設定される（ステップＳ３）。

続いて、補正係数Ｋが算出されると、ライフタイム画像作成部４４によって、ＰＬ画像を構成する各画素Ｉ_ｒｅａｌ（ｘ，ｙ）に対して、以下の式（４）により、理論光強度Ｉ_{ｔｅｏｒｙ}（ｘ，ｙ）が算出される。
Ｉ_{ｔｅｏｒｙ}（ｘ，ｙ）＝補正係数Ｋ×Ｉ_ｒｅａｌ（ｘ，ｙ)・・・（４）

そして、ライフタイム画像作成部４４により、上記式（４）で算出された理論光強度Ｉ_{ｔｅｏｒｙ}（ｘ，ｙ）と、ＰＬ画像の露光時間、再結合速度及び太陽電池Ｓの厚みとから、ある位置におけるライフタイムＬＴ（ｘ，ｙ）が算出される。その後、ライフタイム画像作成部４４によって、このライフタイムＬＴ（ｘ，ｙ）の算出をすべての位置で行わせることで、図７に示されるようなライフタイムＬＴの画像が作成される（ステップＳ４）。

以上、本実施形態に係る画像取得システム１によれば、ライフタイム画像ＬＴを作成するための補正係数Ｋを算出する際にライフタイム等を計測する所定の計測位置を、ＰＬ画像におけるＰＬ強度に基づいて設定するようになっている。このようにＰＬ強度に基づいて補正係数Ｋを算出するための計測位置を設定しているため、より精度のよい補正係数Ｋを得ることができ、精度よい補正係数ＫとＰＬ画像とに基づいて、太陽電池のライフタイム画像ＬＴを作成することができる。その結果、画像取得システム１によれば、より精度のよいライフタイム画像ＬＴを取得することができる。

また、本実施形態に係る画像取得システム１によれば、太陽電池のライフタイム画像を直接求めるのではなく、ＰＬ画像及び補正係数Ｋに基づいてライフタイム画像を取得している。このため、例えば、上述したシステム１を用いた作成時間が実質的に２秒程度であるように（４４０×４４０画素）、比較的短時間でライフタイム画像を取得することができる。

また、ライフタイム計測部４２は、ＰＬ画像におけるＰＬ強度に対応する画素数の頻度分布データを求め、当該分布データにおいて画素数が最も多いピーク値を基準とした所定の範囲にあるＰＬ強度の領域を計測位置設定範囲Ｒとして設定し、計測位置設定範囲Ｒに含まれる何れかの画素を所定の計測位置と認定するようにしており、特に、計測位置設定範囲Ｒを各幅が等しくなるように分割し、各分割領域からそれぞれ画素を抽出して所定の計測位置と認定するようになっている。このため、本実施形態のシステム１によれば、ライフタイム画像を更に精度よく取得することができる。

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
（実施例）

上記実施形態によって算出されるライフタイム画像の精度を比較するために、図１０に示される頻度分布を有する太陽電池Ｓを用いて、画像取得システム１で算出される補正係数Ｋの値が理想値（基準値）にどれだけ近いかを、以下のように検討した。

まず、画像取得システム１と同様の装置を用い、ライフタイム画像とＰＬ画像とを見比べて両者が類似していそうな画素１１箇所を、図１１に示されるように、計測位置Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１１として、それぞれの補正係数Ｋを算出した。この算出にあたり、μＰＣＤとＰＬ像の見た目の傾向が似ている箇所(ピクセル)を類似している画素とした。算出の条件として、再結合速度Ｓ＝１００００ｃｍ／ｓ、太陽電池Ｓの厚みを３００μｍ（厚さが１００〜４００μｍの範囲にあるサンプルを用いてもよい。）、露光時間５ｓ、ＧＮＤ（ベース輝度）＝７５０とした。なお、ＰＬ像の取得は、周辺からの光の反射を阻止するために、太陽電池Ｓを無反射板の上に乗せて行い、無反射板でのＰＬ強度をＧＮＤ（ベース輝度）とした。そして、以下の式（５）により、それぞれの補正係数Ｋを算出した。
補正係数Ｋ＝理論光強度（Ｉｐｌ）／｛（実測光強度−ＧＮＤ）／５｝・・・（５）

そして、算出された１１個の補正係数Ｋの平均値を算出すると、３．３６０４Ｅ＋１０となった。補正係数の平均値と標準偏差の小ささから、ＰＬ輝度１４００〜１８７０までに対応する補正係数Ｋ（図１１のＮｏ．４〜Ｎｏ．１１に対応）の平均値Ｃｏｒｅ Ａｖｅｒａｇｅを求め、基準となる補正係数Ｋ＝３．３５１６Ｅ＋１０（比較基準値）とした。なお、補正係数Ｋの算出方法や算出条件等は、以下の算出でも同様である。

続いて、上述した画像取得システム１を用い、ヒストグラムＨの盛り上がるＰＬ輝度１４５０〜１８５０の範囲を計測位置設定範囲Ｒに設定し、図１２に示されるように、その計測位置設定範囲Ｒ内をＰＬ輝度値２５〜３０おきとなるようにランダムにデータを取得し、取得されたＮｏ．１〜Ｎｏ．１８の計測位置における補正係数Ｋをそれぞれ算出した。そして、これら補正係数Ｋの平均値を求めると、補正係数Ｋ＝３．３２６１Ｅ＋１０となった。また、同様に、ＰＬ輝度１４５０〜１８５０を計測位置設定範囲Ｒに設定し、その計測位置設定範囲Ｒ内をＰＬ輝度値５０おきとなるようにランダムにデータを取得して、その平均値を求めると、補正係数Ｋ＝３．３８７６Ｅ＋１０となった。

上記のように画像取得システム１を用いて算出した補正係数Ｋの平均値３．３２６１Ｅ＋１０及び３．３８７６Ｅ＋１０（図１２参照）は、比較基準値となる補正係数Ｋ＝３．３５１６Ｅ＋１０（図１１参照）にかなり近い値になった。なお、これら補正係数Ｋの標準偏差も０．８〜−１．１％と小さかった。

続いて、ヒストグラムＨの盛り上がりとは関係なく、図１３に示されるように、ＰＬ輝度９００〜１８００内でＰＬ輝度値が１００おきとなるようにランダムにデータを取得し、取得されたＮｏ．１〜Ｎｏ．１１の計測位置における補正係数Ｋをそれぞれ算出した。つまり、光強度に関係なく計測位置を設定した。この算出方法で取得された補正係数Ｋは、２．９３８２Ｅ＋１０であった。また、中心となるＮｏ．７〜Ｎｏ．１０に対応する補正係数Ｋの平均値を算出すると、補正係数Ｋ＝２．８７２１Ｅ＋１０であった。

このように光強度に関係なく計測位置を設定して補正係数Ｋを算出すると、比較基準となる補正係数Ｋ＝３．３５１６Ｅ＋１０（図１１参照）に対して、かなり外れた補正係数となってしまった。また、光強度に関係なく計測位置を設定して補正係数Ｋを算出した場合、標準偏差も大きくなってしまい、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１１に対応する補正係数Ｋでは１２．３％、Ｎｏ．７〜Ｎｏ．１０に対応する補正係数Ｋでは１４．３％であった。

また、別の算出方法として、上述した画像取得システム１を用い、ヒストグラムＨの盛り上がるＰＬ輝度１４５０〜１８５０を計測位置設定範囲Ｒに設定し、図１４に示されるように、その計測位置設定範囲Ｒ内をＰＬ輝度値５０おきとなるように、また、その他の範囲ではＰＬ輝度値２００おきとなるようにランダムにデータを取得し、取得されたＮｏ．１〜Ｎｏ．１１の計測位置における補正係数Ｋをそれぞれ算出した。そして、これら補正係数Ｋの平均値を求めると、補正係数Ｋ＝３．１６８４Ｅ＋１０となった。また、同様に、中心となるＮｏ．４〜Ｎｏ．１０に対応する補正係数Ｋの平均値を求めると、補正係数Ｋ＝３．３２８２Ｅ＋１０となった。

このように画像取得システム１を用いて算出した補正係数Ｋの平均値３．１６８４Ｅ＋１０及び３．３２８２Ｅ＋１０（図１４参照）は、基準となる補正係数Ｋ＝３．３５１６Ｅ＋１０（図１１参照）に対してかなり近い値になった。なお、これら補正係数の標準偏差も５．５〜０．７％と小さかった。

このように、ライフタイム等を計測する所定の計測位置を光強度に基づいて設定することにより、理想値に近い補正係数Ｋを算出することができた。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、頻度分布のピーク値を基準として計測位置設定範囲Ｒを設け、その中から複数の計測位置を認定するようにしていたが、補正係数Ｋを精度よく算出できるのであれば、他の手法を用いて計測位置を認定するようにしてもよい。例えば、ＰＬ画像を等分（５×５）に分割して、等分された各画像の画像輝度の中心値（輝度値が高い方から１３番目）を、上述したヒストグラムのピーク値と同視して、補正係数Ｋを算出するようにしてもよい。

１…画像取得システム、２…ＰＬ画像取得装置、３…ライフタイム計測装置、４…制御コンピュータ、４１…ＰＬ画像取得部、４２…ライフタイム計測部、４３…補正係数算出部、４４…ライフタイム画像作成部、Ｈ…頻度分布、Ｓ…太陽電池、Ｒ…計測位置設定範囲。

Claims (4)

1. 太陽電池のライフタイム画像を取得する画像取得システムであって、
   前記太陽電池のフォトルミネッセンス画像を取得する画像取得手段と、
   前記太陽電池の所定の計測位置におけるライフタイムを計測する計測手段と、
   前記所定の計測位置におけるフォトルミネッセンス強度及びライフタイムに基づいて、補正係数を算出する算出手段と、
   前記補正係数及び前記フォトルミネッセンス画像に基づいて、前記太陽電池のライフタイム画像を作成する画像作成手段と、を備え、
   前記計測手段は、前記所定の計測位置を前記フォトルミネッセンス画像におけるフォトルミネッセンス強度に基づいて設定することを特徴とする画像取得システム。
2. 前記計測手段は、前記フォトルミネッセンス画像における前記フォトルミネッセンス強度に対応する画素数の分布データを求め、当該分布データにおいて画素数が最も多いピーク値を基準とした所定の範囲にあるフォトルミネッセンス強度の領域を計測位置設定範囲として設定し、前記計測位置設定範囲に含まれる何れかの画素を前記所定の計測位置と認定することを特徴とする請求項１に記載の画像取得システム。
3. 前記計測手段は、前記計測位置設定範囲を各幅が等しくなるように分割し、各分割領域からそれぞれ画素を抽出して前記所定の計測位置と認定することを特徴とする請求項２に記載の画像取得システム。
4. 太陽電池のライフタイム画像を取得する画像取得方法であって、
   画像取得手段が、前記太陽電池のフォトルミネッセンス画像を取得する画像取得ステップと、
   計測手段が、前記太陽電池の所定の計測位置におけるライフタイムを計測する計測ステップと、
   算出手段が、前記所定の計測位置におけるフォトルミネッセンス強度及びライフタイムに基づいて、補正係数を算出する算出ステップと、
   画像作成手段が、前記補正係数及び前記フォトルミネッセンス画像に基づいて、前記太陽電池のライフタイム画像を作成する画像作成ステップと、を備え、
   前記計測ステップでは、前記所定の計測位置を前記フォトルミネッセンス画像におけるフォトルミネッセンス強度に基づいて設定することを特徴とする画像取得方法。