JP2013168591A - Solar simulator and defect determination method of solar cell - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of determining the defect of solar cell by using that method in the output characteristic curves of a solar cell, and to provide a solar simulator which allows for that method.SOLUTION: The solar simulator includes a light source for irradiating a solar cell with pseudo sunlight, a characteristics acquisition unit for acquiring the I-V curve of current and voltage output from the solar cell by receiving the pseudo sunlight from the light source, a defect determination unit for determining defect of the solar cell from the shape of the I-V curve obtained by the characteristics acquisition unit, and a controller performing total control of the characteristics acquisition unit and defect determination unit.

Description

本発明は太陽電池セル、太陽電池セルを一列に接続したストリング、ストリングを平行に複数配置しパネル状に接続した太陽電池パネルなど、太陽電池一般の性能を検査する装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for inspecting general performance of solar cells, such as solar cells, a string in which solar cells are connected in a row, and a solar cell panel in which a plurality of strings are arranged in parallel and connected in a panel shape.

太陽エネルギーの利用方法として、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。性能評価には、通常、出力特性の測定がされる。   A solar cell is known as a method of using solar energy. In the production of solar cells, it is important to evaluate the performance of whether the solar cells have the desired power generation capability. In performance evaluation, output characteristics are usually measured.

出力特性は、光照射下において、太陽電池の電流電圧特性を測定する光電変換特性として行われる。光源としては、太陽光が望ましいのであるが、天候により強度が変化することから、ソーラシミュレータが使用されている。ソーラシミュレータでは、太陽光に代えてキセノンランプやメタルハライドランプ等を使用している。また、これらの光源を長時間点灯していると、温度上昇などにより光量が変化する。そこで、これらのランプのフラッシュ光を用い、横軸を電圧、縦軸を電流として、収集したデータをプロットすることにより太陽電池の出力特性曲線を得ている(例えば、特許文献1参照)。   The output characteristic is performed as a photoelectric conversion characteristic for measuring the current-voltage characteristic of the solar cell under light irradiation. Solar light is desirable as the light source, but a solar simulator is used because the intensity changes depending on the weather. In the solar simulator, a xenon lamp, a metal halide lamp, or the like is used instead of sunlight. Further, when these light sources are turned on for a long time, the light amount changes due to a temperature rise or the like. Therefore, the output characteristic curve of the solar cell is obtained by plotting the collected data using the flash light of these lamps with the horizontal axis representing voltage and the vertical axis representing current (see, for example, Patent Document 1).

これと異なる方法として太陽電池セルに対して順方向に電流を印加することで、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がある(特許文献2参照)。しかしながら特許文献2に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行っているので、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、クラックが有る場合は急激に太陽電池の発電能力が低下してしまう可能性があるので、不良品と判断すべきである。   As a method different from this, there is a method in which current is applied in the forward direction to the solar battery cell to cause the current to flow in the forward direction, causing an electroluminescence (EL) action, and determining the quality of the solar battery cell from the light emitting state. Yes (see Patent Document 2). However, since Patent Document 2 determines whether or not the light is good only by the brightness of the emitted light from the solar battery cell, even if there is a crack, it is determined that the product is non-defective if the brightness is a predetermined value or more. However, if there is a crack, the power generation capability of the solar cell may be suddenly reduced, so it should be determined as a defective product.

特開2007-88419JP2007-88419 WO2006/059615WO2006 / 059615

上記の特許文献2の太陽電池の検査方法は、図10に示されるような大面積の暗領域(ダークエリア)を呈する欠陥は明確で特定できるが、図11のような細い線状のクラックを特定することは難しい。図11のような線状の細い欠陥も太陽電池として作動させた場合将来的に出力低下を招来する可能性がある。このような図11の欠陥が存在する可能性は、特許文献1に記載のソーラシミュレータにとる測定技術では検出はできない。   In the solar cell inspection method of Patent Document 2 described above, a defect exhibiting a large-area dark area (dark area) as shown in FIG. 10 can be clearly and identified, but a thin linear crack as shown in FIG. It is difficult to identify. When a linear thin defect as shown in FIG. 11 is also operated as a solar cell, there is a possibility of causing a decrease in output in the future. The possibility that such a defect in FIG. 11 exists cannot be detected by the measurement technique taken by the solar simulator described in Patent Document 1.

また太陽電池は複数の太陽電池ストリング(複数枚の太陽電池セルを直列に電気的に接続したもの)を複数列並列に並べ電気的に直列に接続して提供されるのが一般的である。そこで、一つの太陽電池ストリングに不具合が生じると全体としての太陽電池の性能に影響を与える。このようなことから将来大きな出力低下を招く欠陥の存在を検査する必要がある。   In general, a solar cell is provided by arranging a plurality of solar cell strings (a plurality of solar cells electrically connected in series) arranged in parallel in a plurality of rows and electrically connected in series. Therefore, when a problem occurs in one solar cell string, the performance of the solar cell as a whole is affected. For this reason, it is necessary to inspect for the presence of defects that will cause a significant decrease in output in the future.

本発明は、上記の課題を解決するために、出力特性曲線を用い、太陽電池の欠陥を判定する方法と、その方法を使用したソーラシミュレータを提供する。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a method for determining a defect of a solar cell using an output characteristic curve, and a solar simulator using the method.

上記課題を解決するための第1発明のソーラシミュレータは、太陽電池に擬似太陽光を照射する光源と、前記光源からの擬似太陽光を受光し太陽電池から出力される電流電圧のI−V曲線を取得する特性取得部と、前記特性取得部により得られたI−V曲線の形状により太陽電池の欠陥を判定する欠陥判定部、及び前記特性取得部及び前記欠陥判定部を全体制御する制御装置を含むことを特徴としている。
第1発明のソーラシミュレータによれば、太陽電池の出力特性曲線を取得することにより、太陽電池に欠陥の有無の判定ができる。このためEL(エレクトロルミネッセンス)を使用した欠陥判定方法を使用する際にその正確度を更に向上させることができる。
The solar simulator of the first invention for solving the above-mentioned problems is a light source that irradiates a solar cell with simulated sunlight, an IV curve of a current voltage that is received from the solar cell and is output from the solar cell. A characteristic acquisition unit that acquires the defect, a defect determination unit that determines a defect of a solar cell based on the shape of the IV curve obtained by the characteristic acquisition unit, and a control device that controls the entire characteristic acquisition unit and the defect determination unit It is characterized by including.
According to the solar simulator of the first invention, it is possible to determine the presence or absence of defects in the solar cell by acquiring the output characteristic curve of the solar cell. For this reason, when using the defect determination method using EL (electroluminescence), the accuracy can be further improved.

第2発明のソーラシミュレータは、第1発明において、前記欠陥判定部において前記欠陥の有無は、前記I−V曲線の微分値により判定されることを特徴としている。
第2発明のソーラシミュレータによれば、前記欠陥の有無の判定は、前記欠陥判定部でI−V曲線の微分値で判定するので、パソコンなどの計算機を使用することによりデータ処理演算で容易に可能である。
The solar simulator of the second invention is characterized in that, in the first invention, the presence or absence of the defect is determined by the differential value of the IV curve in the defect determination unit.
According to the solar simulator of the second invention, since the determination of the presence / absence of the defect is determined by the differential value of the IV curve in the defect determination unit, it is easy to perform data processing operation by using a computer such as a personal computer. Is possible.

第3発明のソーラシミュレータは、第1発明において、前記欠陥判定部において前記欠陥の有無は、前記I−V曲線の被測定物である太陽電池の電圧値が開放電圧(VOC)の0.001VOCから0.002VOCの電圧値幅に対して短絡電流(ISC)の0.005ISCから0.01ISCを越える段差の有無により判定することを特徴とする。
第3発明のソーラシミュレータによれば、より簡単な方法で第1発明と同様の効果を発現することができる。
The solar simulator of the third invention is the solar simulator according to the first invention, wherein the presence or absence of the defect in the defect determination unit is determined by the voltage value of the solar cell as the measured object of the IV curve being 0. 0 of the open circuit voltage (V oc ). and judging the presence or absence of the step beyond the 0.01I SC from 0.005I SC of the short circuit current from 001V OC with respect to the voltage width of 0.002V OC (I SC).
According to the solar simulator of the third invention, the same effect as that of the first invention can be expressed by a simpler method.

上記課題を解決するための第4発明の太陽電池の欠陥判定方法は、太陽電池のI−V曲線を取得する工程と、取得された前記I−V曲線が平坦でない領域、又は段差のある領域を把握する工程、及び前記平坦でない又は段差のある領域により太陽電池の欠陥の有無を判定する工程を含んでいることを特徴としている。
本発明によれば、第1発明と同様の効果を発現することができる。
A defect determination method for a solar cell according to a fourth aspect of the present invention for solving the above problems includes a step of acquiring an IV curve of the solar cell, a region where the acquired IV curve is not flat, or a stepped region. And a step of determining the presence or absence of defects in the solar cell based on the uneven or stepped region.
According to the present invention, the same effects as those of the first invention can be exhibited.

第5発明の太陽電池の欠陥判定方法は、第4発明において、平坦でない又は段差のある領域は、前記I−V曲線の微分値により判定されることを特徴としている。
第5発明の太陽電池の欠陥判定方法によれば、第2発明と同様の効果を発現することができる。
The defect determination method for a solar cell according to a fifth aspect of the present invention is characterized in that, in the fourth aspect, a region that is not flat or has a step is determined by a differential value of the IV curve.
According to the defect determination method for a solar cell of the fifth invention, the same effect as that of the second invention can be exhibited.

第6発明の太陽電池の欠陥判定方法は、第4発明において、前記欠陥判定部において前記欠陥の有無は、前記I−V曲線の被測定物である太陽電池の電圧値が開放電圧(VOC)の0.001VOCから0.002VOCの電圧値幅に対して短絡電流(ISC)の0.005ISCから0.01ISCを越える段差の有無により判定することを特徴とする。
第6発明の太陽電池の欠陥判定方法によれば、第3発明と同様の効果を発現することができる。
Defect determination method of a solar cell of the sixth invention, in the fourth invention, the presence or absence of the defect in the defect determination unit, the I-V voltage of the solar cell to be measured is the open-circuit voltage curve (V OC ) and judging the presence or absence of the step beyond the 0.01I SC from 0.005I SC of the short circuit current from 0.001 V OC with respect to the voltage width of 0.002 V OC (I SC) of.
According to the defect determination method for a solar cell of the sixth invention, the same effect as that of the third invention can be exhibited.

本発明によるソーラシミュレータの概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows schematic structure of the solar simulator by this invention. 太陽電池の一形態例。One example of a solar cell. 欠陥を有する太陽電池のI−V曲線の例。The example of the IV curve of the solar cell which has a defect. 欠陥を有する太陽電池のI−V曲線の例。The example of the IV curve of the solar cell which has a defect. 欠陥を有する太陽電池のI−V曲線の例。The example of the IV curve of the solar cell which has a defect. 欠陥を有する太陽電池のI−V曲線の例。The example of the IV curve of the solar cell which has a defect. 欠陥の無い太陽電池のI−V曲線の例。The example of the IV curve of the solar cell without a defect. 本発明による太陽電池の欠陥判定方法のフローチャート。The flowchart of the defect determination method of the solar cell by this invention. 本発明による太陽電池の欠陥判定方法の別例の説明図。Explanatory drawing of another example of the defect determination method of the solar cell by this invention. 欠陥としてのダークエリアを有する太陽電池セルのEL画像の一例。An example of the EL image of the photovoltaic cell which has a dark area as a defect. 欠陥としてのクラックを有する太陽電池セルのEL画像の一例。An example of the EL image of the photovoltaic cell which has a crack as a defect.

図1から図8により本発明の実施例1のソーラシミュレータについて説明する。
図1は本発明によるソーラシミュレータの概略構成を示すブロック図である。フラッシュ光源1から放射された光を被測定物2である太陽電池(太陽電池セルを含む)上に照射する。被測定物2である太陽電池は自身の性能特性に従って発電し電流及び電圧を出力する。特性取得部3は被測定物2から発電され出力される電流及び電圧を測定する。測定された発電能力は、出力特性曲線(以下、I−V曲線と呼ぶ)として得られる。図7は、太陽電池に欠陥の無い状態のI−V曲線である。欠陥判定部4は、得られたI−V曲線に基づき太陽電池の欠陥の有無又は欠陥の種類などの判定を行う。全体制御装置5は、ソーラシミュレータの全体制御を行う。
A solar simulator according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a solar simulator according to the present invention. Light emitted from the flash light source 1 is irradiated onto a solar cell (including a solar battery cell) that is the object to be measured 2. The solar cell that is the device under test 2 generates power according to its own performance characteristics and outputs current and voltage. The characteristic acquisition unit 3 measures the current and voltage generated and output from the DUT 2. The measured power generation capacity is obtained as an output characteristic curve (hereinafter referred to as an IV curve). FIG. 7 is an IV curve in a state where the solar cell is not defective. The defect determination unit 4 determines the presence / absence of a solar cell defect or the type of defect based on the obtained IV curve. The overall control device 5 performs overall control of the solar simulator.

特性取得部3から得られるI−V曲線は、太陽電池内のセルの欠陥の状況により影響を受ける。例えば、太陽電池セル、ストリング(複数個の太陽電池セルを直列に電気的に接続したもの)によって発電能力が異なると出力特性曲線はその影響を受ける。太陽電池セル、ストリングに欠陥などが有ると、I−V曲線は平坦ではない領域または段差を有する領域が発生する。そのメカニズムについて以下説明する。   The IV curve obtained from the characteristic acquisition unit 3 is affected by the state of cell defects in the solar battery. For example, if the power generation capacity varies depending on solar cells and strings (a plurality of solar cells electrically connected in series), the output characteristic curve is affected. When the solar cell or the string has a defect or the like, a region where the IV curve is not flat or a step is generated. The mechanism will be described below.

図2は3列の太陽電池ストリングにより構成された太陽電池2を示している。3つのストリングA(11)、ストリングB(12)、ストリングC(13)が電気的に直列に連結されている。また図2に示すように、それぞれのストリングの端末にはバイパスダイオード14、15、16が順方向に接続されている。このバイパスダイオードによりストリングごとに発電能力が異なる場合に、他のストリングの発電量に影響を与えないようにしている。セルが欠陥を有して発電しない状況は、模式的に以下の様な状態と同じである。つまり図2の斜線部のセル17を遮光し発電しない状態と同じである。この時、光を照射して出力される電流は、ストリングA(11)を経由せずに、バイパスダイオード14を通して電流が流れる。またストリングA(11)内の太陽電池セルに欠陥があると、図2の斜線部のセル17を一部遮光したような状態になる。ストリングA(11)内の太陽電池セルの欠陥の状態によりストリングA(11)の発電量が決まる。その結果得られる太陽電池のI−V曲線は、図3に示すように1箇所の段差部Xが発生する。本発明は、上記のようなI−V曲線に現れる段差形状に基づき太陽電池内のセルに欠陥があるかどうかを判定するものである。   FIG. 2 shows a solar cell 2 constituted by three rows of solar cell strings. Three strings A (11), string B (12), and string C (13) are electrically connected in series. Further, as shown in FIG. 2, bypass diodes 14, 15, and 16 are connected in the forward direction to the ends of the respective strings. When the power generation capacity differs for each string due to the bypass diode, the power generation amount of other strings is not affected. The situation where the cell has a defect and does not generate power is schematically the same as the following state. That is, it is the same as the state where the shaded cell 17 in FIG. At this time, the current output through irradiation with light flows through the bypass diode 14 without passing through the string A (11). Further, when there is a defect in the solar battery cell in the string A (11), a part of the shaded cell 17 in FIG. 2 is shielded from light. The power generation amount of the string A (11) is determined by the state of the defect of the solar battery cell in the string A (11). As a result, as shown in FIG. 3, one step portion X is generated on the IV curve of the solar cell obtained as a result. The present invention determines whether or not a cell in a solar cell has a defect based on the step shape appearing in the IV curve as described above.

図3は、ストリングA(11)に何らかの欠陥がある場合のI−V曲線である。図4は、ストリングA(11)とストリングB(12)のそれぞれの太陽電池セルに欠陥がある場合のI−V曲線である。図5は、ストリングA(11)、ストリングB(12)及びストリングC(13)のそれぞれに太陽電池セルに欠陥がある場合のI−V曲線である。図6は、図4の状況において、ストリングA(11)とストリングB(12)の欠陥の状況が異なる場合のI−V曲線である。図7は、欠陥が無い場合のI−V曲線である。図4は、ストリングA(11)、ストリングB(12)が同じ発電量の低下をもたらす欠陥がある場合のI−V曲線であり、図5は、ストリングA(11)、ストリングB(12)、ストリングC(13)が全て同じ発電量の低下をもたらす欠陥があるときのI−V曲線である。   FIG. 3 is an IV curve when the string A (11) has some defect. FIG. 4 is an IV curve when each of the solar cells of the string A (11) and the string B (12) has a defect. FIG. 5 is an IV curve in the case where each of the string A (11), the string B (12), and the string C (13) has a defect in the solar battery cell. FIG. 6 is an IV curve in the case of the situation of FIG. 4 where the defect situations of the string A (11) and the string B (12) are different. FIG. 7 is an IV curve when there is no defect. FIG. 4 is an IV curve in the case where the string A (11) and the string B (12) have a defect that causes the same reduction in power generation amount, and FIG. 5 shows the string A (11) and the string B (12). , String C (13) is an IV curve when there is a defect that causes the same decrease in power generation amount.

I−V曲線が図4及び図5のような状況になることはまれである。各ストリングやセルの欠陥の状況は異なるので発電量の低下は異なり、I−V曲線は図6の様になるのが一般的である。いずれにしても各ストリング及び各セルに欠陥があり発電量に異常があるとI−V曲線は図3から図6のような形態となる。図3においては、I−V曲線の電流値の高い位置で段差又は平坦ではない部分Xが発生する。   It is rare that the IV curve becomes the situation shown in FIGS. Since the state of the defect of each string or cell is different, the decrease in the amount of power generation is different, and the IV curve is generally as shown in FIG. In any case, if each string and each cell is defective and the amount of power generation is abnormal, the IV curve takes a form as shown in FIGS. In FIG. 3, a step X or a non-flat portion X occurs at a position where the current value of the IV curve is high.

図6はストリングA(11)、ストリングB(12)、ストリングC(13)全部の発電量が異なる場合の出力特性曲線である。これは二つの段差又は平坦ではない部分Y、Zが生じる。これは、1つのストリングに欠陥が無く残り2つのストリングに発電量の異なる欠陥があるということ、又は3つのストリング全部に異なる発電量を発生させる欠陥があるということを示している。図7は、欠陥は無い場合のI−V曲線である。このI−V曲線では、出力電流が最大位置で曲線の傾斜度の大きい部分を含む領域Mを有する。この傾斜度の大きい部分は、被測定物2と特性取得部3の接続部分の抵抗により発生するものであり太陽電池内のセルの欠陥により発生するものではい。   FIG. 6 is an output characteristic curve when the power generation amounts of the string A (11), the string B (12), and the string C (13) are all different. This results in two steps or non-flat portions Y and Z. This indicates that there is no defect in one string and the remaining two strings have different power generation amounts, or that all three strings have different power generation amounts. FIG. 7 is an IV curve when there is no defect. The IV curve has a region M including a portion where the output current is at the maximum position and the slope of the curve is large. The portion with the large inclination is generated by the resistance of the connection portion between the DUT 2 and the characteristic acquisition unit 3, and is not generated by a cell defect in the solar cell.

前記の説明により、前記特性取得部3から得られた出力特性曲線を用い、欠陥判定部4では、段差、又は平坦ではない部分を抽出して、これが有る場合には何らかの欠陥があることを判定できる。I−V曲線が図6の様になる場合には少なくても2つのストリング内の太陽電池セルに欠陥があるこが分かる。I−V曲線が図5の様になる場合には3つのストリング内の太陽電池セルで欠陥があることが分かる。また、段差が大きくなればなるほど、欠陥の領域が大きく、発電できない面積が大きいということを表す。図7のI−V曲線は他のパターンのI−V曲線と一緒に発現することもあるが、それはソーラシミュレータと被測定物である太陽電池2との上述の接続部分の問題であり無視できる。図3の場合には、予め太陽電池の材質及び大きさなどにより決まった出力に対する太陽電池全体の出力低下を用いて欠陥の有無が判断できる。段差又は平坦ではない部分は様々なI−V曲線の解析方法を用いて特定できる。例えば、出力特性曲線の傾斜の急激な変化の判定及び曲線の連続性の判断などが用いられる。   According to the above description, using the output characteristic curve obtained from the characteristic acquisition unit 3, the defect determination unit 4 extracts a step or a portion that is not flat, and determines that there is some defect if there is this. it can. When the IV curve is as shown in FIG. 6, it can be seen that at least the solar cells in the two strings are defective. When the IV curve is as shown in FIG. 5, it can be seen that there are defects in the solar cells in the three strings. In addition, the larger the step, the larger the defect area and the larger the area where power cannot be generated. Although the IV curve in FIG. 7 may be expressed together with other patterns of IV curves, this is a problem of the above-described connection between the solar simulator and the solar cell 2 to be measured, and can be ignored. . In the case of FIG. 3, it is possible to determine the presence or absence of a defect by using a decrease in the output of the entire solar cell with respect to an output determined in advance according to the material and size of the solar cell. Steps or non-flat portions can be identified using various IV curve analysis methods. For example, determination of a sudden change in the slope of the output characteristic curve and determination of continuity of the curve are used.

図8は、本発明の太陽電池の欠陥判定方法のフローチャートである。本発明による太陽電池の欠陥判定方法は出力特性曲線の傾斜度を用いている。以下その手順につて説明する。   FIG. 8 is a flowchart of the solar cell defect determination method of the present invention. The solar cell defect determination method according to the present invention uses the slope of the output characteristic curve. The procedure will be described below.

ソーラシミュレータ内に被測定物である太陽電池2をセットし、光源ランプから擬似太陽光が発光されと、太陽電池から電流及び電圧が出力される。これにより特性取得部3でI−V曲線を取得する(S1)。取得したI−V曲線から傾斜度を取得する(S2)。傾斜度は、I−V曲線の微分値が採用される。I−V曲線は、図3から図7及びその合成したもので表示される。本発明では、太陽電池のI−V曲線の傾斜度を用いて欠陥の判定を行う。傾斜度は、I−V曲線の電流値又は電圧値の変化に従って変化する。そのI−V曲線で段差があるとマイナスの値で急激に変わるように現れる。そこで、傾斜度(微分値)のマイナス値の閾値Kを設定する。その閾値Kを超える領域L(例えば図3から図6)を抽出する(S3)。抽出された傾斜度の大きい領域Lは、図7の領域Mのように欠陥と関係ない領域もある、またVocが大きい領域では欠陥ではないにも関わらず、領域Nのように傾斜度が大きい領域もある。そこで、I−V曲線の開始点と終了点の間の領域Mと領域Nのように欠陥に因らない傾斜度が大きく変化する領域は削除する(S4)。I−V曲線の領域Mと領域Nを削除した領域の中において、傾斜度(微分値)のマイナス値の閾値Kを越える部分を欠陥として判定する(S5)。   When the solar cell 2 that is the object to be measured is set in the solar simulator and pseudo sunlight is emitted from the light source lamp, current and voltage are output from the solar cell. As a result, the characteristic acquisition unit 3 acquires an IV curve (S1). The inclination is acquired from the acquired IV curve (S2). As the inclination, a differential value of an IV curve is adopted. The IV curve is displayed in FIG. 3 to FIG. 7 and their composites. In the present invention, the defect is determined using the slope of the IV curve of the solar cell. The inclination changes according to a change in the current value or voltage value of the IV curve. If there is a step in the IV curve, it appears to change rapidly with a negative value. Therefore, a negative threshold value K of the inclination (differential value) is set. A region L (for example, FIGS. 3 to 6) exceeding the threshold value K is extracted (S3). The extracted region L having a large inclination includes a region that is not related to a defect like the region M in FIG. 7, and the region having a large Voc is not a defect, but has a large inclination like the region N. There is also an area. Therefore, a region where the degree of inclination largely does not depend on the defect, such as a region M and a region N between the start point and end point of the IV curve, is deleted (S4). In the region where the region M and the region N of the IV curve are deleted, a portion exceeding the threshold value K of the negative value of the slope (differential value) is determined as a defect (S5).

次に実施例2のソーラシミュレータについて説明する。本実施例のソーラシミュレータにおいて、I−V曲線から太陽電池セルに欠陥が有るか否かを判定する方法について図9を使用して説明する。図9は、図2に示した太陽電池のストリング数が3つ(図2においてはストリング11(A)、12(B)、13(C))の場合について適用した例についての説明図である。実施例1では、I−V曲線から曲線の傾斜度(微分値)を算出しその結果に基づき欠陥の有無を判定した。実施例2では、図9に示すように開放電圧(VOC)の(1/3)の電圧値及び(2/3)の電圧値の近傍において0.001VOCから0.002VOCの電圧値幅に対する電流値の差を確認する。これは、ストリング数が3つの場合なので、太陽電池セルに欠陥等の異常があると開放電圧(VOC)の(1/3)の電圧値及び(2/3)の電圧値の近傍においてその電流値の段差が発生しやすい。その電流値の段差は、ΔI1とΔI2となっている。このΔI1とΔI2が、0.005ISCから0.01ISCを越えるような段差の有無を検出することにより太陽電池セル内の欠陥判定の有無の判定を行う。実施例1と同様にパソコン等を使用しデータ処理により判定をすることができる。傾斜度(微分値)を使用しないためデータ処理および判定を容易に行うことができる。 Next, a solar simulator according to the second embodiment will be described. In the solar simulator of the present embodiment, a method for determining whether or not a solar cell has a defect from the IV curve will be described with reference to FIG. FIG. 9 is an explanatory diagram of an example applied to the case where the number of strings of the solar cell shown in FIG. 2 is three (strings 11 (A), 12 (B), and 13 (C) in FIG. 2). . In Example 1, the slope (differential value) of the curve was calculated from the IV curve, and the presence or absence of defects was determined based on the result. Voltage value width of the voltage value and (2/3) 0.002 V OC from 0.001 V OC in the vicinity of the voltage value of the Example 2, the open circuit voltage as shown in FIG. 9 (V OC) (1/3) Check the difference in current value with respect to. Since this is a case where the number of strings is three, if there is an abnormality such as a defect in the solar battery cell, the voltage value in the vicinity of the voltage value of (1/3) and (2/3) of the open circuit voltage (V OC ) A step in the current value is likely to occur. The step of the current value is ΔI1 and ΔI2. The ΔI1 and ΔI2 is, it is determined whether the defect determination in the solar cell by detecting the presence or absence of the step which exceeds the 0.01I SC from 0.005I SC. As in the first embodiment, determination can be made by data processing using a personal computer or the like. Since the gradient (differential value) is not used, data processing and determination can be easily performed.

本実施例の説明では、太陽電池のストリング数は3つであるが、ストリング数の数に応じて電流値の段差の発生しやすい箇所は増減する。ストリング数をTとした場合に開放電圧(VOC)の(1/T)Vocから{(T−1)/T}Vocまでの電圧値の範囲でその両端の電圧値と(1/T)Voc毎の電圧値の近傍において電流値の段差の有無を検出すれば良い。 In the description of the present embodiment, the number of strings of solar cells is three, but the number of current value step differences is increased or decreased depending on the number of strings. When the number of strings is T, the voltage value at both ends in the voltage value range from (1 / T) Voc to {(T-1) / T} Voc of the open circuit voltage (V OC ) and (1 / T) What is necessary is just to detect the presence or absence of a step in the current value in the vicinity of the voltage value for each Voc.

このような判定法は、以下のような場合に有効である。太陽電池を構成する太陽電池セルは、太陽電池として形成される前に、セルテスターという検査装置でその出力を確認し選別して使用される。ただしセルテスターにて出力選別する場合の精度は、1%〜2%(±0.5%〜±1%)である。従ってグレード分けをしても、太陽電池の内部には出力が微妙に異なるものが混入する可能性がある。このような微妙に出力が異なるグレードのものが混入すると太陽電池の出力は同様に1%〜2%程度低下することになる。更に複数枚出力が小さなセルが混入すると太陽電池の出力が更に低下してしまうことになる。   Such a determination method is effective in the following cases. Before being formed as a solar battery, the solar battery cell constituting the solar battery is used by checking its output with an inspection device called a cell tester. However, the accuracy of output selection with a cell tester is 1% to 2% (± 0.5% to ± 1%). Therefore, even if graded, there is a possibility that a slightly different output is mixed in the solar cell. If a grade with a slightly different output is mixed, the output of the solar cell is similarly reduced by about 1% to 2%. Further, when a cell having a small number of outputs is mixed, the output of the solar battery further decreases.

本実施例の判定方法によりこのようなグレ−ドの異なる太陽電池セルの混入の状況を確認し前工程にフィードバックすることができ、太陽電池の出力の安定化を実現することができる。   According to the determination method of the present embodiment, the state of mixing of solar cells having different grades can be confirmed and fed back to the previous process, and the output of the solar cell can be stabilized.

以上のとおり、本発明によると、ソーラシミュレータにより太陽電池のI−V曲線を測定取得し、I−V曲線の形状を分析することにより太陽電池内のセルの欠陥の有無を判定ができるようになる。太陽電池セルの欠陥の有無を判定する別手段としてEL(エレクトロルミネッセンス)現象を利用した検査手段がある。EL法で見逃された欠陥を本検査方法により、欠陥の存在を確認することが出来る。これにより、欠陥有無の判定方法の正確度を向上させることができる。また太陽電池内に出力のグレードが異なるものが混入したことも確認可能であり、太陽電池の出力の安定化を実現することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to determine the presence / absence of a cell defect in a solar cell by measuring and acquiring the IV curve of the solar cell with a solar simulator and analyzing the shape of the IV curve. Become. As another means for determining the presence or absence of defects in solar cells, there is an inspection means using an EL (electroluminescence) phenomenon. A defect missed by the EL method can be confirmed by the present inspection method. Thereby, the accuracy of the determination method of the presence or absence of a defect can be improved. In addition, it is possible to confirm that the solar cells having different output grades are mixed in the solar cell, and the output of the solar cell can be stabilized.

1 光源
2 被測定物(太陽電池)
3 特性取得部
4 欠陥判定部
5 全体制御装置
1 Light source 2 Object to be measured (solar cell)
3 Characteristic acquisition unit 4 Defect determination unit 5 Overall control device

Claims (6)

太陽電池に擬似太陽光を照射する光源と
前記光源からの擬似太陽光を受光し、太陽電池から出力される電流電圧のI−V曲線を取得する特性取得部と
前記特性取得部により得られたI−V曲線の形状により太陽電池の欠陥を判定する欠陥判定部、及び
前記特性取得部及び前記欠陥判定部を全体制御する制御装置と
を含むことを特徴とする太陽電池の出力特性測定用のソーラシミュレータ。
A light source that irradiates a solar cell with simulated sunlight, a pseudo-sunlight received from the light source, a characteristic acquisition unit that acquires an IV curve of a current voltage output from the solar cell, and the characteristic acquisition unit A defect determination unit that determines a defect of a solar cell according to a shape of an IV curve, and a control device that controls the entire characteristic acquisition unit and the defect determination unit. Solar simulator.
前記欠陥判定部において、前記欠陥の有無は、前記I−V曲線の微分値により判定されることを特徴とする請求項1に記載のソーラシミュレータ。   The solar simulator according to claim 1, wherein the defect determination unit determines whether or not the defect exists based on a differential value of the IV curve. 前記欠陥判定部において、前記欠陥の有無は、前記I−V曲線の被測定物である太陽電池の電圧値が開放電圧(VOC)の0.001VOCから0.002VOCの電圧値幅に対して短絡電流(ISC)の0.005ISCから0.01ISCを越える段差の有無により判定することを特徴とする請求項1に記載のソーラシミュレータ。 In the defect determination unit, existence of the defect, compared voltage value width of 0.002 V OC from 0.001 V OC of the I-V curve of the voltage value open-circuit voltage of the solar cell to be measured (V OC) solar simulator according to claim 1, wherein the determining by the presence or absence of 0.005I SC of the step beyond the 0.01I SC of the short-circuit current (I SC) Te. 太陽電池の前記I−V曲線を取得する工程と
取得された前記I−V曲線が平坦でない領域、又は段差のある領域を把握する工程及び
前記平坦でない、又は段差のある領域により太陽電池の欠陥の有無を判定する工程
を含むことを特徴とする太陽電池の欠陥判定方法。
The step of acquiring the IV curve of the solar cell, the step of grasping the region where the acquired IV curve is not flat, or the stepped region, and the defect of the solar cell by the region which is not flat or stepped A method for determining a defect of a solar cell, comprising the step of determining the presence or absence of a solar cell.
平坦でない、又は段差のある領域は、前記I−V曲線の微分値により判定されることを特徴とする請求項4に記載の太陽電池の欠陥判定方法。   The method for determining a defect in a solar cell according to claim 4, wherein an area that is not flat or has a step is determined by a differential value of the IV curve. 前記欠陥判定部において、前記欠陥の有無は、前記I−V曲線の被測定物である太陽電池の電圧値が開放電圧(VOC)の0.001VOCから0.002VOCの電圧値幅に対して短絡電流(ISC)の0.005ISCから0.01ISCを越える段差の有無により判定することを特徴とする請求項4に記載の太陽電池の欠陥判定方法。
In the defect determination unit, existence of the defect, compared voltage value width of 0.002 V OC from 0.001 V OC of the I-V curve of the voltage value open-circuit voltage of the solar cell to be measured (V OC) defect determination process of solar cell according to claim 4, characterized in that to determine the presence or absence of the step beyond the 0.01I SC from 0.005I SC of the short-circuit current (I SC) Te.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110703835A (en) * 2019-10-10 2020-01-17 深圳市航天新源科技有限公司 I-V outer loop control method applied to solar cell array simulator
WO2021253790A1 (en) * 2020-06-17 2021-12-23 阳光电源股份有限公司 Fault diagnosis method and diagnosis device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5940588A (en) * 1982-08-31 1984-03-06 Toshiba Corp Detecting device for abnormal solar battery element
JP2007311487A (en) * 2006-05-17 2007-11-29 Eko Instruments Trading Co Ltd Device for evaluating characteristic of solar cell
JP2008091807A (en) * 2006-10-05 2008-04-17 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Apparatus for diagnosing solar photovoltaic system
WO2011089999A1 (en) * 2010-01-19 2011-07-28 オムロン株式会社 Evaluation method for solar power generation system, evaluation device, and evaluation program
JP2012231006A (en) * 2011-04-26 2012-11-22 Mitsubishi Electric Corp Evaluation device and evaluation method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5940588A (en) * 1982-08-31 1984-03-06 Toshiba Corp Detecting device for abnormal solar battery element
JP2007311487A (en) * 2006-05-17 2007-11-29 Eko Instruments Trading Co Ltd Device for evaluating characteristic of solar cell
JP2008091807A (en) * 2006-10-05 2008-04-17 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Apparatus for diagnosing solar photovoltaic system
WO2011089999A1 (en) * 2010-01-19 2011-07-28 オムロン株式会社 Evaluation method for solar power generation system, evaluation device, and evaluation program
JP2012231006A (en) * 2011-04-26 2012-11-22 Mitsubishi Electric Corp Evaluation device and evaluation method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110703835A (en) * 2019-10-10 2020-01-17 深圳市航天新源科技有限公司 I-V outer loop control method applied to solar cell array simulator
WO2021253790A1 (en) * 2020-06-17 2021-12-23 阳光电源股份有限公司 Fault diagnosis method and diagnosis device
JP7480348B2 (en) 2020-06-17 2024-05-09 陽光電源股▲ふん▼有限公司 Fault diagnosis method and diagnostic device

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