JP2014038921A - 太陽電池の評価方法及び評価装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光照射による基板表面温度上昇を抑え、短時間で簡便に、かつ確実に電池特性の測定が可能な、太陽電池の評価方法を提供する。
【解決手段】本発明は、基板の一面に、少なくとも第一電極層、発電層、第二電極層を順に重ねた光電変換体が配されており、該光電変換体がスクライブ線によって所定のサイズごとに電気的に区画されてなる太陽電池の評価方法であって、基板の一端からｎ番目（ｎは自然数）のスクライブ線と（ｎ＋１）番目のスクライブ線により区画された領域において、評価対象とする所定領域をその周辺領域から電気的に絶縁する工程Ａと、基板のうち所定領域を含む領域に対して、気体を用い非接触で該所定領域を所望の温度に保ちつつ、該所定領域を含む領域に光を照射する工程Ｂと、工程Ｂにより、所望の温度に保持され、かつ、光照射された状態にある所定領域において、電流電圧特性を測定する工程Ｃと、を少なくとも有する。
【選択図】図７

Description

本発明は、太陽電池の局所的な光電変換効率を測定し評価する方法および該方法を使用する評価装置に関する。

低炭素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。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が、材料となるシリコン単結晶インゴットの製造に大量のエネルギーが費やされるため、製造コストが高いという問題がある。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、アモルファス（非晶質）シリコン薄膜を利用した太陽電池（以下では、薄膜シリコン太陽電池という）が、より安価な太陽電池として普及している。

薄膜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・ｎ型半導体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。

こうした薄膜シリコン太陽電池の具体的な構成としては、例えば、受光面側のガラス基板にＴＣＯなどの透明電極を、下都電極として成膜し、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薄膜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（セル）とし、この区画素子どうしを電気的に直列又は並列に接統した構造とする。

ところで、セルに含まれうる構造欠陥を調べるために、セルに直流電流を導入して、この時に生じるフォトルミネッセンスやエレクトロルミネッセンスを測定して発光強度の分布を測定し、当該セルの光電変換効率を評価する方法が開示されている（特許文献１）。

特許文献１の方法と異なる太陽電池の評価方法として、薄膜シリコン太陽電池のモジュールにおいて、局所的な光電流変換効率（以下、局所効率ということがある）を測定する方法がある。この方法の場合、測定対象である所定のセルに、ミニセルを作製して、該ミニセルの光電流変換効率を測定する。この際、ミニセルに光を照射することにより、光電流変換効率を測定するが、光照射によって基板表面温度が上昇してしまうという問題がある。
電池特性の測定においては、太陽電池基板の温度を室温±２℃に抑える必要がある。測定中に光照射による基板表面温度上昇を抑えるには、水冷による基板への接触式な冷却が挙げられるが、基板サイズが大きい上、基板を移動する必要があるため、この方法では困難である。

国際公開第２００６/０５９６１５号

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、光照射による基板表面温度上昇を抑え、短時間で簡便に、かつ確実に（正確に）電池特性の測定が可能な、太陽電池の評価方法を提供することを第一の目的とする。
また、本発明は、光照射による基板表面温度上昇を抑え、短時間で簡便に、かつ確実に（正確に）電池特性の測定が可能な、太陽電池の評価装置を提供することを第二の目的とする。

本発明の請求項１に記載の太陽電池の評価方法は、基板の一面に、少なくとも第一電極層、発電層、第二電極層を順に重ねた光電変換体が配されており、該光電変換体がスクライブ線によって所定のサイズごとに電気的に区画されてなる太陽電池の評価方法であって、前記基板の一端からｎ番目（ｎは自然数）の前記スクライブ線と（ｎ＋１）番目の前記スクライブ線により区画された領域において、評価対象とする所定領域をその（＝該所定領域の）周辺領域から電気的に絶縁する工程Ａと、前記基板のうち、前記所定領域を含む領域に対して、気体を用い非接触で該所定領域を所望の温度に保ちつつ、該所定領域を含む領域に光を照射する工程Ｂと、前記工程Ｂにより、所望の温度に保持され、かつ、光照射された状態にある所定領域において、電流電圧特性を測定する工程Ｃと、を少なくとも有することを特徴とする。
本発明の請求項２に記載の太陽電池の評価方法は、請求項１において、前記工程Ｂにおいて、前記所定領域を所望の温度に保つ手段として、空冷ファンを用いることを特徴とする。
本発明の請求項３に記載の太陽電池の評価方法は、請求項１又は２において、前記工程Ｂにおいて、前記気体として、空気を用いることを特徴とする。
本発明の請求項４に記載の太陽電池の評価方法は、請求項１乃至３のいずれか１項において、前記工程Ｂにおいて、前記所定領域を含む領域の温度が室温±２℃の範囲となるように、前記温度制御する手段により前記基板の温度を調整すること、を特徴とする。
本発明の請求項５に記載の太陽電池の評価装置は、基板の一面に、少なくとも第一電極層、発電層、第二電極層を順に重ねた光電変換体が配されており、該光電変換体がスクライブ線によって所定のサイズごとに電気的に区画されてなる太陽電池の評価装置であって、前記基板の一端からｎ番目（ｎは自然数）の前記スクライブ線と（ｎ＋１）番目の前記スクライブ線により区画された領域において、評価対象とする所定領域をその（＝該所定領域の）周辺領域から電気的に絶縁させる絶縁部を形成する手段αと、前記基板のうち、前記所定領域を含む領域に対して、気体を用い非接触で温度制御する手段βと、前記基板のうち、前記所定領域を含む領域に対して、光を照射する手段γと、前記手段βと前記手段γにより、所望の温度に保持され、かつ、光照射された状態にある所定領域において、電流電圧特性を測定する手段δと、前記α、前記β、前記γ、及び前記δを制御する手段εと、を少なくとも備えたこと、を特徴とする。

本発明では、評価対象である所定領域を含む領域に対して、気体を用い非接触で該所定領域を所望の温度に保ちつつ、該所定領域を含む領域に光を照射しているので、光照射による基板表面の温度上昇を抑えることができる。これにより本発明では、短時間で簡便に、かつ確実に（正確に）電池特性の測定が可能な、太陽電池の評価方法を提供することができる。
また、本発明では、前記基板のうち、前記所定領域を含む領域に対して、気体を用い非接触で温度制御する手段βを備えているので、光照射による基板表面の温度上昇を抑えることができる。これにより本発明では、短時間で簡便に、かつ確実に（正確に）電池特性の測定が可能な、太陽電池の評価装置を提供することができる。

本発明の評価方法によって評価される太陽電池の要部を示す拡大斜視図。 本発明の評価方法によって評価される太陽電池の要部を示す拡大断面図。 図２の符号Ｚで表された部位を示す拡大断面図。 モジュールを構成する基板上に、複数の区画素子が配置された太陽電池の上面図。 絶縁工程後の太陽電池に形成されたミニセルを例示する図であり、太陽電池の上面図。 絶縁工程後の太陽電池に形成されたミニセルを例示する図であり、図５のＩ−Ｉ線における断面図。 本発明に係る評価装置の一実施形態を例示する概略斜視図。 本発明に係る評価装置の別の実施形態を例示する概略構成図。 図７の評価装置において、照射エリアと冷却ファンの関係を示す概略構成図。 光照射時間と基板温度との関係を示すグラフ。

以下、本発明に係る太陽電池の評価方法及び評価装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。

以下、本発明の好適な実施形態について図を参照しながら詳細に説明するか、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

図１は、本発明の評価方法に供される薄膜シリコン太陽電池を例示する拡大斜視図である。また、図２は図１の太陽電池の層構成を示す要部拡大断面図であり、図３は図２の符号Ｚで表された部位を拡大した断面図である。
太陽電池１０は、透明な絶縁性の基板１１の第一面１１ａに光電変換体１２を形成してなる。基板１１は、例えば、ガ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うる。こうした基板１１の第二面（他面）１１ｂ側から太陽光Ｓが入射する。

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

半導体層１４は、例えば、図３に示すように、ｐ型シリコン膜１７とｎ型シリコン膜１８との間にｉ型シリコン膜１６を挟んだｐｉｎ接合構造を有する。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型シリコン膜１７とｎ型シリコン膜１８との電位差によって電子及びホールが活発に移動し、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１５との間に電位差が生じる（光電変換）。なお、シリコン膜の材料としては、アモルファス型、微結晶ナノクリスタル型等の材料が用いられる。

光電変換体１２は、スクライブ線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、例えば互いに隣接する区画素子２１同士の間で、電気的に直列に接統される。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構造を有し、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の第一面１１ａに均一に光電変換体１２を形成した後、レーザー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される。この際、スクライブ線１９は、半導体層１４および第二電極層１５が除去された溝からなる。

なお、こうした光電変換体１２を構成する第二電極層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。

＜太陽電池の評価方法＞
本発明の太陽電池の評価方法は、前記基板の一端からｎ番目（ｎは自然数）の前記スクライブ線と（ｎ＋１）番目の前記スクライブ線により区画された領域において、評価対象とする所定領域をその（＝該所定領域の）周辺領域から電気的に絶縁する工程Ａと、前記基板のうち、前記所定領域を含む領域に対して、気体を用い非接触で該所定領域を所望の温度に保ちつつ、該所定領域を含む領域に光を照射する工程Ｂと、前記工程Ｂにより、所望の温度に保持され、かつ、光照射された状態にある所定領域において、電流電圧特性を測定する工程Ｃと、を少なくとも有することを特徴とする。
本発明では、評価対象である所定領域を含む領域に対して、気体を用い非接触で該所定領域を所望の温度に保ちつつ、該所定領域を含む領域に光を照射しているので、光照射による基板表面の温度上昇を抑えることができる。これにより本発明の太陽電池の評価方法では、短時間で簡便に、かつ確実に（正確に）電池特性の測定が可能である。
以下、工程順に説明する。

まず、前記基板の一端からｎ番目（ｎは自然数）の前記スクライブ線と（ｎ＋１）番目の前記スクライブ線により区画された領域において、評価対象とする所定領域をその（＝該所定領域の）周辺領域から電気的に絶縁する（工程Ａ）。
上述したような構成の太陽電池において、長いセルの上にどこかに欠陥があれば、セル全体の分光感度特性測定に影響し、局所的な真の電池特性は評価できない。そこで、測定対象となる場所において、局所的に電気的絶縁処理を行えば、他の部分に影響されずに、測定したい箇所の電池特性を評価できるようになる。

（スクライブ線の検出工程）
モジュール１を構成する基板１１上に、複数の区画素子２１が配置された薄膜シリコン太陽電池１０の上面図を図４に示す。以下では、個々の区画素子２１を「セル」という。
基板１１において、その一端１１ｃから１番目のスクライブ線１９ａおよび２番目のスクライブ線１９ｂによって区画された領域が第一のセル（セル１）である。同様に、基板の一端１１ｃから５番目のスクライブ線１９ｃおよび６番目のスクライブ線１９ｄによって区画された領域が第五のセル（セル５）である。従って、基板の一端１１ｃから（１+ｍ）番目のスクライブ線１９ｅは、第ｍのセル（セルｍ）を区画する。ここで、ｍは自然数である。
また、基板の一端１１ｃおよび他端１１ｄには、配線領域２２が設けられている。

このモジュール１において、ミニセルを作製すべき所定の第ｎのセル（セルｎ）は、基板の一端１１ｃからｎ番目のスクライブ線１９ｆおよび（ｎ＋１）番目のスクライブ線１９ｇによって区画される。ここで、ｎは自然数である。
したがって、所定の第ｎのセルの位置を認識するためには、ｎ番目のスクライブ線１９ｆを検出すればよい。その後、（ｎ＋1）番目のスクライブ線１９ｇは、ｎ番目のスクライブ線１９ｇに隣接する、基板の他端１１ｄ側のスクライブ線であることが当然に導かれる。

ｎ番目のスクライブ線１９ｆを検出する方法としては、下記２つの検出方法が好適である。
第一の検出方法は、基板の一端１１ｃから１番目のスクライブ線１９ａを検出し、基板の他端１１ｄの方向へ、順次、スクライブ線を検出してカウントアップする（数え上げる）ことによって、ｎ番目のスクライブ線１９ｆを検出する方法である。
この第一の方法によれば、確実にｎ番目のスクライブラインを検出できる。

第二の検出方法は、基板の一端１１ｃから１番目のスクライブ線１９ａと、（１＋ｍ）番目のスクライブ線１９ｅとの距離Ｌを測定し、１区画あたりのスクライブ線間の距離Ｒを算出する。この算出結果から、ｎ番目のスクライブ線１９ｆが、１番目のスクライブ線１９ａから距離Ｔの位置にあると推定し、その距離Ｔの位置において、ｎ番目のスクライブ線１９ｆを検出する方法である。
ここで、距離Ｒは、式；Ｒ＝Ｌ／ｍで求められる。距離Ｔは、式；Ｔ＝Ｒ×（ｎ−１）で求められる。また、ｍは、ｎよりも小さい自然数であることが好ましい。

この第二の方法によれば、前述の第一の検出方法よりも、短時間でｎ番目のスクライブ線を検出できる場合がある。例えば、ｎ＝１０００である場合、ｍ＝１０とすることよって、距離Ｔを算出し、その距離Ｔの位置へ一足飛びに移助して、ｎ番目のスクライブラインを検出できる。つまり、ｎ≫ｍである場合に、第二の方法を用いることが好ましい。

第二の検出方法では、モジュール１における各セルの幅（各セルを区画するスクライブ線間の距離）が同じであることが前提となる。１番目のスクライブ線からｎ番目のスクライブ線までの、各スクライブ線間距離が異なる場合は、その差異を補正して、距離Ｔを算出する。

第一または第二の検出方法によってｎ番目のスクライブ線１９ｆを検出した後、隣接する（ｎ＋１）番目のスクライブ線１９ｇを検出するのは容易である。この結果、ｎ番目のスクライブ線および（ｎ＋１）番目のスクライブ線で区画された第ｎのセル（セルｎ）の位置が罷識できる。

なお、スクライブ線１９を検出する方法としては、ＣＣＤカメラ等を備えた装置を用いて、スクライブ線１９を画像認識する方法が挙げられる。

（絶縁工程）
本発明に係る評価方法のー実施形態においては、まず、評価対象の前記第ｎのセル（セルｎ）において、所定領域を周辺領域から絶縁させて絶縁領域を形成する絶縁工程を行う。絶縁工程は、例えば、図５、図６に示すように行われる。図５、図６は、絶縁工程後の太陽電池を例示する図であり、図５は上面図、図６は図５のＩ−Ｉ線における断面図である。すなわち、半導体層１４及び第二電極層１５を取り除くことによって二本の絶縁線Ｒ２及びＲ３を形成する。絶縁線Ｒ２及びＲ３の各々は、隣り合う二本のスクライブ線１９ｆ及び１９ｇに跨るように設けられている。さらにこれら二本の絶縁線Ｒ２及びＲ３に跨るように、半導体層１４及び第二電極層１５を取り除くことによって一本の絶縁線Ｒ１を形成する。
絶縁線Ｒ２及びＲ３は、スクライブ線１９ｆ及び１９ｇに直交する方向に延在している。また、絶縁線Ｒ１は、絶縁線Ｒ２及びＲ３に直交する方向に延在している。

絶縁線Ｒ１〜Ｒ３は、例えば、レーザーを太陽電池１０上に照射することによって形成されている。同幅のレーザー（同じ波長のレーザー）を使用して、半導体層１４及び第二電極層１５を同時に取り除くことで絶縁線Ｒ１〜Ｒ３を設けることができる。このように、絶縁工程においては、半導体層１４及び第二電極層１５の二層だけを取り除くことによって、絶縁線Ｒ１〜Ｒ３が形成されている。上記のように絶縁線Ｒ１を別途設けることで、一本のスクライブ線１９ｆ及び三本の絶縁線Ｒ１〜Ｒ３で囲まれた絶縁領域Ｄ１（ミニセル）は、区画素子２１ｓ（第ｎのセル）において、周辺領域（その他の領域）から確実に絶縁される。
なお、図５、図６において、符号Ｂは、半導体層１４と基板１１とが接触している部位を示し、符号Ｃは、第一電極層１３と第二電極層１５とが接続している部位を示す。

一方、絶縁線Ｒ１を設けずに、二本のスクライブ線１９ｆ及び１９ｇ並びに二本の絶縁線Ｒ２及びＲ３で囲まれた碩域（図示略）を区画素子２１ｓ上に形成する場合を説明する。該領域を区画素子２１ｓにおいて、絶縁領域として周辺領域（その他の領域）から確実に絶縁するためには、第一電極層１３、半導体層１４及び第二電極層１５の三層を取り除くことによって二本の絶縁線Ｒ２及びＲ３を形成する必要がある。絶縁線Ｒ１を設けずに、半導体層１４及び第二電極層１５の二層を取り除いただけでは、例えば、電流が、絶縁線の下に位置する第一電極層１３を介して、隣り合う領域との間で伝達されてしまう。
このため、絶縁が不完全であり、所望の絶縁領域が得られない。一方、レーザーの照射によって三層を取り除く場合、第一電極層１３を照射するレーザーの種類（波畏）と、半導体層１４及び第二電極層１５を照射するレーザーの種類（波長）とを異ならせる必要がある。したがって、工程数の増加を伴い、複雑な装置が必要となる。

（照射工程）
前記基板のうち、評価対象とする前記所定領域を含む領域に対して、気体を用い非接触で該所定領域を所望の温度に保ちつつ、該所定領域を含む領域に光を照射する（工程Ｂ）。
本発明に係る評価方法の一実施形態においては、前記絶縁工程後に、前記絶縁領域を含む領域に光を照射する照射工程を行う。
例えば、図５、図６に示す太陽電池の揚合、光が照射される領域は、絶縁領域Ｄ１を含み、絶縁領域Ｄ１の外側に位置する領域に光が照射されてもよい。光は、太陽電池１０の第二面１１ｂから照射される。

ここで、ミニセルの電池特性を測定するためには、太陽電池基板の温度を室温±２℃の範囲に抑える必要がある。しかしながら、光照射することにより、基板の温度上昇は避けられない。
そこで本発明では、光照射による基板温度上昇を抑えるために、前記基板のうち、前記所定領域を含む領域に対して、気体を用い非接触で該所定領域を所望の温度に保っている。前記気体としては、例えば空気を用いることができる。

前記所定領域を所望の温度に保つ手段として、本実施形態では、空冷ファンを用いている。また、前記所定領域を含む領域の温度が室温±２℃の範囲となるように、前記温度制御する手段により前記基板の温度を調整する。これにより、効率よく、確実に（正確に）電池特性を測定、評価することができる。

（測定工程）
前記工程Ｂにより、所望の温度に保持され、かつ、光照射された状態にある所定領域において、電流電圧特性を測定する（工程Ｃ）。
次いで、光照射時の前記絶縁領域における電流電圧特性を得るための測定工程を行う。
例えば、図５、図６に示す太陽電池の場合、絶縁領域Ｄ１の第二電極層１５と、絶縁領域Ｄ１に隣接する領域Ｄ２の第二電極層１５（太陽電池１０の、光の照射面とは反対側の面）にプローブが接触される。領域Ｄ２と絶縁領域Ｄ１との間にはスクライブ線１９ｆが形成されている。第二電極層１５は、光が照射される第二面１１ｂとは反対の第１面１１ａの上方に形成された屈である。絶縁領域Ｄ１の第二電極層１５に接触されたプローブと領域Ｄ２の第二電極層１５に接触されたプローブとの間において、電流及び電圧が測定される。これによって電流電圧特性が得られる。この測定工程において、絶縁領域Ｄ１は、区画素子２１ｓにおける周辺領域から確実に絶縁されているので、周辺領域の影響を受けることがない。例えば、周辺領域において発生した電流が絶縁領域Ｄ１に流れることがない。したがって、例えば、絶縁領域Ｄ１に隣接する前記領域Ｄ２又は領域Ｄ３に構造欠陥Ａが存在する場合でも、絶縁領域Ｄ１における光電変換効率を高精度に秤価できる。ここで、領域Ｄ３と絶縁領域Ｄ１との同には絶縁線Ｒ２が形成されている。また、構造欠陥Ａが、前記領域Ｄ２又はＤ３以外の領域に存在する揚合であっても、同様に、絶縁領域Ｄ１における光電変換効率を高精度に評価できる。

このとき、本発明では、評価対象である所定領域を含む領域に対して、気体を用い非接触で該所定領域を所望の温度に保ちつつ、該所定領域を含む領域に光を照射しているので、光照射による基板表面の温度上昇を抑えることができる。これにより本発明では、短時間で簡便に、かつ確実に（正確に）電池特性の測定が可能である。

図７は、本発明に係る評価装置の一実施形態を例示する概略構成図である。
本発明の太陽電池の評価装置は、前記基板の一端からｎ番目（ｎは自然数）の前記スクライブ線と（ｎ＋１）番目の前記スクライブ線により区画された領域において、評価対象とする所定領域をその（＝該所定領域の）周辺領域から電気的に絶縁させる絶縁部を形成する手段α（レーザー照射装置３１）と、前記基板のうち、前記所定領域を含む領域に対して、気体を用い非接触で温度制御する手段β（空冷ファン３５）と、前記基板のうち、前記所定領域を含む領域に対して、光を照射する手段γ（光照射装置３２）と、前記手段βと前記手段γにより、所望の温度に保持され、かつ、光照射された状態にある所定領域において、電流電圧特性を測定する手段δ（電流定圧測定器３３）と、前記α、前記β、前記γ、及び前記δを制御する手段ε（コンピュータ）と、を少なくとも備えたこと、を特徴とする。

前記基板のうち、前記所定領域を含む領域に対して、気体を用い非接触で温度制御する手段βとして、本実施形態では、前記所定領域を含む領域に向けて空気を吹き付ける空冷ファン３５を用いている。
図７に示す例では、太陽電池基板の上側と下側の両方に空冷ファン３５を配している。

図７に示す評価装置３において、レーザー照射装置３１は、複数の区画素子２１が形成された太陽電池１０の基板に対向するように配置されている。光照射装置３２は、太陽電池１０の基板に対向するように配置され、二つのプローブ３３０、３３０は、太陽電池１０の第二電極層１５に接触可能なように配置されている。さらに、画像認識装置３４は、太陽電池１０の基板に対向するように配置されている。画像認識装置３４は、第二電極層側１５および半導体層１４が除かれて形成されたスクライブ線を認識することが容易となるために、第二電極層１５側に設置されることが好ましい。レーザー照射装置３１、光照射装置３２、プローブ３３０、及び画像認識装置３４の動作を制御するコンピュータも、評価装置３の構成に含まれるが、該コンピュータの図示は略してある。

レーザー照射装置３１、光照射装置３２、電流定圧測定器３３、画像認識装置３４、及び太陽電池１０の各々は、上記第一固定部又は第二固定部（図示略）に固定されており、独立して図１１のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のいずれにも移助可能である。なお、本実施形態においては、電流電圧測定器として、電圧プローブと電流プローブが一体に設けられたプローブを二つ備えた測定器を示しているが、例えば、電圧プローブと電流プローブが別々に設けられたプローブを二つ備えた、いわゆる四端子型の電流電圧測定器を使用することもできる。

本実施形態においては、プローブを二つ備えた電流電圧測定器が示されているが、２の倍数個のプローブを備えた測定器が用いられてもよい。このような構成を有する測定器においては、複数の絶縁領域における電流電圧特性を同時に測定したり、―つの絶縁領域について複数個のプローブで同時に電流電圧特性を測定したりすることができる。また、光照射装置も同様に、光源を一つ備えた光照射装置が用いられてもよいし、複数個の光源を備えた光照射装置が用いられてもよい。

図７において、レーザー照射装置３１と画像認識装置３４とは、互いに独立した装置として描かれている。しかし、ハーフミラーを用いれば、両装置が対物レンズを共用する光学系を備えた、―体型の装置構成とすることもできる（図８）。
図９は、図７の評価装置において、照射エリアと冷却ファンの関係を示す概略構成図である。図９に示した例では、２つの冷却ファン３５ａ、３５ｂ（３５）が各々、照射エリアＳに対して、太陽電池１０の表裏両面から気体（空気）を吹き付けるように構成されている。冷却ファンについては、必要に応じて、太陽電池１０の片面側にのみ配置してもよい。太陽電池１０の表裏両面に配置する際には、冷却ファン３５ａ、３５ｂの風力を個別に調整することにより、太陽電池１０の表裏各面の冷却バランスを取ることもできる。
なお、図７に示す例では、評価装置３がレーザー照射装置３１を備えた装置として描かれているが、レーザー照射装置３１を評価装置３とは独立した別個の装置として設けてもよい。

このような評価装置によれば、区画素子において、周辺から絶縁された評価対象の絶縁領域を設け、この絶縁領域を含む領域に光を照射することで、周辺領域の彫響を受けることなく、該絶縁領域の電流電圧特性を測定でき、光電変換効率を局所的に高精度に評価できる。
例えば、電流電圧特性が測定された複数の絶縁領域の中で、他の絶縁領域とは光電変換効率が大きく異なる光電交換効率を有する絶縁領域が存在すれば、該領域中に構造欠陥が存在すると判断できる。

そして特に本発明では、基板のうち、前記所定領域を含む領域に対して、気体を用い非接触で温度制御する手段βを備えているので、光照射による基板表面の温度上昇を抑えることができる。これにより本発明の太陽電池の評価装置では、短時間で簡便に、かつ確実に（正確に）電池特性の測定が可能である。

（実験例）
以下の各実験例では、図７及び図９に示す評価装置を用いて、太陽電池の電流電圧特性を測定する際に、２つの冷却ファン３５ａ、３５ｂ（３５）を用いた場合の基板冷却効果について評価した。
基板に光を照射し、そのときの基板温度を測定した。
（１）厚さ３．２ｍｍの基板を用いて、２０×２０ｍｍ^２ のエリアに光を照射した。このとき、空冷ファンを用いて基板を冷却した。
（２）厚さ３．２ｍｍの基板を用いて、２０×２０ｍｍ^２ のエリアに光を照射した。
（３）厚さ３．２ｍｍの基板を用いて、５０×５０ｍｍ^２ のエリアに光を照射した。
（４）厚さ４ｍｍの基板を用いて、２０×２０ｍｍ^２ のエリアに光を照射した。このとき、空冷ファンを用いて基板を冷却した。
（５）厚さ４ｍｍの基板を用いて、２０×２０ｍｍ^２ のエリアに光を照射した。
（６）厚さ４ｍｍの基板を用いて、５０×５０ｍｍ^２ のエリアに光を照射した。

基板表面温度は基板の上側（４端子探針側）において熱電対で測定した。光照射時間と基板温度との関係を図１０に示す。
図１０より、空冷なしの場合はいずれも基板温度が２℃以上上昇してしまったが、２０×２０ｍｍ^２ のエリアへの光照射において空冷した場合には、厚さ３．２ｍｍ、４ｍｍのいずれの基板においても温度上昇は２℃以下に抑えられ、空冷の有効性が確認された。

以上、本発明の太陽電池の評価方法及び評価装置について詳細に説明したが、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、太陽電池の評価方法及び評価装置に広く適用可能である。

１ モジュール、３ 評価装置、１０ 太陽電池、１１ 絶縁性の基板、１１ａ 基板の第一面、１１ｂ 基板の第二面、１１ｃ 基板の一端、１１ｄ 基板の他端、１２ 光電変換体、１３ 第一電極層（下部電極層）、１４ 半導体層、１５ 第二電極層（上部電極層）、１７ ｐ型シリコン膜、１８ ｎ型シリコン膜、１９（１９ａ〜１９ｈ） スクライブ線、２１ 区画素子（セル）、２２ 配線領域、Ｄ１、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６ 絶縁領域、Ｒ（Ｒ１〜Ｒ１４） 絶縁線、３１ レーザー照射装置、３２ 光照射装置、３３ 電流電圧測定器、３４ 画像認識装置、３５ 空冷ファン、３３０ プローブ。

Claims (6)

1. 基板の一面に、少なくとも第一電極層、発電層、第二電極層を順に重ねた光電変換体が配されており、該光電変換体がスクライブ線によって所定のサイズごとに電気的に区画されてなる太陽電池の評価方法であって、
   前記基板の一端からｎ番目（ｎは自然数）の前記スクライブ線と（ｎ＋１）番目の前記スクライブ線により区画された領域において、評価対象とする所定領域をその（＝該所定領域の）周辺領域から電気的に絶縁する工程Ａと、
   前記基板のうち、前記所定領域を含む領域に対して、気体を用い非接触で該所定領域を所望の温度に保ちつつ、該所定領域を含む領域に光を照射する工程Ｂと、
   前記工程Ｂにより、所望の温度に保持され、かつ、光照射された状態にある所定領域において、電流電圧特性を測定する工程Ｃ と、
   を少なくとも有することを特徴とする太陽電池の評価方法。
2. 前記工程Ｂにおいて、前記所定領域を所望の温度に保つ手段として、空冷ファンを用いることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の評価方法。
3. 前記工程Ｂにおいて、前記気体として、空気を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池の評価方法。
4. 前記工程Ｂにおいて、前記所定領域を含む領域の温度が室温±２℃の範囲となるように、前記温度制御する手段により前記基板の温度を調整すること、を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の太陽電池の評価方法。
5. 基板の一面に、少なくとも第一電極層、発電層、第二電極層を順に重ねた光電変換体が配されており、該光電変換体がスクライブ線によって所定のサイズごとに電気的に区画されてなる太陽電池の評価装置であって、
   前記基板の一端からｎ番目（ｎは自然数）の前記スクライブ線と（ｎ＋１）番目の前記スクライブ線により区画された領域において、評価対象とする所定領域をその（＝該所定領域の）周辺領域から電気的に絶縁させる絶縁部を形成する手段αと、
   前記基板のうち、前記所定領域を含む領域に対して、気体を用い非接触で温度制御する手段βと、
   前記基板のうち、前記所定領域を含む領域に対して、光を照射する手段γと、
   前記手段βと前記手段γにより、所望の温度に保持され、かつ、光照射された状態にある所定領域において、電流電圧特性を測定する手段δと、
   前記α、前記β、前記γ、及び前記δを制御する手段εと、
   を少なくとも備えたこと、を特徴とする太陽電池の評価装置。
6. 前記手段βが、前記所定領域を含む領域に向けて空気を吹き付ける空冷ファンであること、を特徴とする請求項５に記載の太陽電池の評価装置。

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