JP2016007105A - 検査装置および検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フォトデバイスにおける、深さ方向に関して吸収波長領域が相互に異なる各部分を多角的に検査する技術を提供することを目的とする。【解決手段】検査装置１００は、多接合型太陽電池９０を検査対象物とする。検査装置１００は、波長が相違する複数のパルス光ＬＰ１１〜ＬＰ４１を照射可能な励起光照射部１２と、波長が相違する複数の連続光ＣＷを照射可能な連続光照射部１９、励起光照射部１２が照射するパルス光の波長を設定するとともに、連続光照射部１９が照射する連続光ＣＷの波長を設定する設定部２７と、励起光照射部１２によって照射されたパルス光ＬＰ１１〜ＬＰ４１に応じて、多接合型太陽電池９０から出射される電磁波パルスＬＴ１１〜ＬＴ４１の電界強度を検出する検出部１３とを備える。【選択図】図２

Description

この発明は、フォトデバイスを検査する技術に関する。

従来、例えば太陽電池などのフォトデバイスに光を照射し、それに応じてフォトデバイスから放射される電磁波に基づいて、該フォトデバイスを検査する技術が提案されている（特許文献１）。

また、連続光を照射することによって、フォトデバイスを起電力が発生した状態とし、その状態のフォトデバイスから放射される電磁波に基づき、該フォトデバイスを検査する技術が提案されている（特許文献２）。

特開２０１３−１９８６１号公報 特開２０１３−１７４４７７号公報

しかしながら、多接合型太陽電池など、深さ方向において吸収波長領域が異なる部分を有するフォトデバイスの場合、特定波長の光を照射しただけでは、特定の深さにまでしか光が到達できず、その特定の深さで発生した電磁波しか検出できない虞があった。また、特定の波長の連続光を照射しただけでは、特定の深さの部分でしか吸収されない場合がある。すると、フォトデバイスの検査を多角的に行えないという問題がある。

そこで、本発明は、フォトデバイスにおける、深さ方向に関して吸収波長領域が相互に異なる各部分を多角的に検査する技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、第１の態様は、フォトデバイスを検査する検査装置であって、波長が相違する複数の励起光をフォトデバイスに照射可能な励起光照射部と、前記フォトデバイスにおける前記励起光が照射される部分に対して、波長が相違する複数の連続光を照射可能な連続光照射部と、前記励起光照射部が前記フォトデバイスに照射する前記励起光の波長を設定するとともに、前記連続光照射部が前記フォトデバイスに照射する前記連続光の波長を設定する設定部と、前記励起光照射部によって照射された前記励起光に応じて、前記フォトデバイスから出射される電磁波の電界強度を検出する検出部とを備える。

また、第２の態様は、第１の態様に係る検査装置であって、前記励起光照射部は、前記フォトデバイスに第１波長の励起光を照射してから時間Δｔ経過した後に、前記第１波長とは相違する第２波長の励起光を前記フォトデバイスに照射し、再び第１波長の励起光を照射する検査装置。

また、第３の態様は、第２の態様に係る検査装置であって、前記複数の励起光は、パルス光であり、前記検出部は、前記パルス光を受光することによって、前記フォトデバイスから出射される前記電磁波を検出する検出器を備え、前記検査装置は、前記検出器が前記パルス光を受光するタイミングを、前記電磁波が前記検出器に到達するタイミングに対して相対的に遅延させる遅延部、をさらに備えている。

また、第４の態様は、第１から第３の態様のいずれか１態様に係る検査装置であって、前記励起光照射部が照射する前記複数の励起光で、前記フォトデバイスを走査する走査機構と、前記検出部によって検出された電磁波の電界強度に基づいて、前記フォトデバイスにおける電界強度の分布を示す画像を生成する画像生成部、をさらに備える。

また、第５の態様は、第２の態様に係る検査装置であって、前記励起光照射部が出射する前記波長が相違する複数の励起光は、パルス光であり、前記時間Δｔが、前記パルス光によって放射される前記電磁波の１パルス分の発生時間よりも長い。

また、第６の態様は、第１から第５の態様のいずれか１態様に係る検査装置であって、前記フォトデバイスが、吸収波長領域が相違する材料を積層することによって構成されている。

また、第７の態様は、第６の態様に係る検査装置であって、前記フォトデバイスが、吸収波長領域が相違する複数のサブセルを重ねて構成されている多接合型太陽電池である。

また、第８の態様は、第７の態様に係る検査装置であって、前記設定部は、前記励起光照射部が前記多接合型太陽電池に照射する前記励起光の波長を、前記複数のサブセルのうち、特定のサブセルの吸収波長領域に含まれる波長に設定し、前記連続光照射部が前記多接合型太陽電池に照射する前記連続光の波長を、前記複数のサブセルのうち、前記特定のサブセルまたは該特定のサブセルとは異なる他のサブセルの吸収波長領域に含まれる波長に設定する。

また、第９の態様は、フォトデバイスを検査する検査方法であって、波長が相違する複数の励起光をフォトデバイスに照射する励起光照射工程と、前記フォトデバイスにおける前記励起光が照射されている部分に対して、連続光を照射する連続光照射工程と、前記励起光照射工程にて照射する前記複数の励起光の波長を設定するとともに、前記連続光照射工程にて照射する前記連続光の波長を設定する設定工程と、前記励起光照射工程にて照射された前記複数の励起光に応じて、前記フォトデバイスから出射される電磁波の電界強度を検出する検出工程とを含む。

また、第１０の態様は、第９の態様に係る検査方法であって、前記励起光照射工程は、前記フォトデバイスに第１波長の励起光を照射してから時間Δｔ経過した後に、前記第１波長とは相違する第２波長の励起光を前記フォトデバイスに照射し、再び前記第１波長の励起光を前記フォトデバイスに照射する工程を含む。

第１の態様に係る検査装置によると、深さ方向において吸収波長領域が異なるフォトデバイスにおいて、各吸収波長領域に対応した波長の励起光を照射することによって、特定の深さ部分から電磁波を発生させることができる。また、各吸収波長領域に対応した連続光の波長を照射することによって、特定の深さの部分を起電力が発生している状態にできる。このように深さ方向の各部分の状態を変化させて電磁波計測を行うことによって、フォトデバイスを多角的に検査できる。

また、第２の態様に係る検査装置によると、２つの相違する波長の光を、時間Δｔの分ずらして照射するため、放射される各電磁波を時間Δｔの分ずらして検出できる。

また、第３の態様に係る検査装置によると、電磁波を復元するためのデータを収集できる。また、波長が相違する複数のパルス光によって放射された各電磁波の電界強度を同時に取得できる。このため、効率的に検査を行うことができる。

また、第４の態様に係る検査装置によると、電磁波強度の分布に基づく検査を行うことができる。

また、第５の態様に係る検査装置によると、波長が相違する複数のパルス光によって生じた各電磁波を、分離して検出できる。

また、第６の態様に係る検査装置によると、吸収波長領域が相違する材料を積層してなるフォトデバイスにおいて、特定の深さの部分を適切に検査できる。

また、第７の態様に係る検査装置によると、多接合型太陽電池において、積層された各サブセルの吸収波長領域に応じた励起光を照射することによって、各サブセルから電磁波を出射させることができる。これによって、各サブセルを個別に検査できる。

また、第８の態様に係る検査装置によると、同一のサブセルの吸収波長領域に含まれる波長の連続光および励起光を照射することによって、当該発電状態のサブセルにおけるキャリアダイナミクスを解析できる。また、発電状態のサブセルとは異なる別のサブセルから電磁波を放射させることによって、他の発電状態のサブセルから受ける影響（相互作用）を解析できる。

第１実施形態に係る検査装置の概略構成図である。 検査装置が備える励起光照射部および検出部の概略構成図である。 遅延素子の概略構成図である。 多接合型太陽電池の概略断面図である。 多接合型太陽電池のスペクトル感度を示す図である。 検査例１の流れを示す図である。 接合型太陽電池に照射されるパルス光のパルス列（上）、および、多接合型太陽電池から放射される電磁波パルスのパルス列（下）を示す概念図である。 電磁波パルスの時間波形の一例を示す図である。 電磁波パルスのスペクトル分布の一例を示す図である。 多接合型太陽電池において、特定波長の連続光の強度と、電磁波強度の相関を示す図である。 検査例２の流れを示す図である。 電界強度分布画像の一例を示す模式図である。 第２実施形態に係る検査装置の概略構成図である。 第３実施形態に係る検査装置の概略図である。 第４実施形態に係る検査装置の概略図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、図面においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数が誇張または簡略化して図示されている場合がある。

＜１． 第１実施形態＞
＜１．１． 検査装置の構成および機能＞
図１は、第１実施形態に係る検査装置１００の概略構成図である。また、図２は、検査装置１００が備える励起光照射部１２および検出部１３の概略構成図である。

検査装置１００は、フォトデバイスである検査対象物である多接合型太陽電池９０に対して、パルス光を照射し、該パルス光の照射に応じて多接合型太陽電池９０から放射される電磁波（例えば、周波数が０．１ＴＨｚ〜３０ＴＨｚのテラヘルツ波）を検出することによって、検査対象物の検査を行う。

図１および図２に示されるように、検査装置１００は、ステージ１１、励起光照射部１２、検出部１３、遅延素子１４、ステージ移動機構１５、制御部１６、モニター１７、操作入力部１８および連続光照射部１９を備えている。

ステージ１１は、図示を省略する固定手段によって、多接合型太陽電池９０をステージ１１上に固定する。固定手段としては、基板を挟持する挟持具を利用する構成、多接合型太陽電池９０の裏面及びステージ１１表面の双方に接着する粘着性シート、または、ステージ１１の表面に形成された吸着孔などを介して吸着する構成が想定される。ただし、多接合型太陽電池９０を固定できるのであれば、これら以外の固定手段が採用されてもよい。本実施形態では、ステージ１１は、多接合型太陽電池９０の受光面（表面９０Ｓ）側に励起光照射部１２および検出部１３が配置されるように、多接合型太陽電池９０を保持する。このため、検査装置１００は、照射面と同じ側に放射される電磁波を検出する反射型の検査装置となっている。

図２に示されるように、励起光照射部１２は、フェムト秒レーザ１２１を備えている。フェムト秒レーザ１２１は、例えば、３６０ｎｍ（ナノメートル）以上１．５μｍ（マイクロメートル）以下の可視光領域を含む波長のパルス光（パルス光ＬＰ１０）を放射する。具体例としては、周期が数ｋＨｚ〜数百ＭＨｚ、パルス幅が１０〜１５０フェムト秒程度の直線偏光のパルス光Ｌ１０が、フェムト秒レーザ１２１から放射される。

フェムト秒レーザ１２１から出射されたパルス光ＬＰ１０は、ビームスプリッタなどによってパルス光ＬＰ１１,ＬＰ１３,ＬＰ１５,ＬＰ１７,ＬＰ１９に分割される。パルス光ＬＰ１１は、直接的に多接合型太陽電池９０へ導かれる。パルス光ＬＰ１３は、波長二倍変換器３１に導かれる。パルス光ＬＰ１５は、波長三倍変換器３３に導かれる。パルス光ＬＰ１７は、光パラメトリック発振器３８へ導かれる。パルス光ＬＰ１９は、遅延素子１４を介して、電磁波パルスを検出する検出部１３の検出器１３１へと導かれる。

波長二倍変換器３１は、非線形光学結晶などで構成される、第二高調波発生デバイスである。具体的には、波長二倍変換器３１は、バリウムボーレート（ＢＢＯ）結晶、砒素酸チタニルカリウム（ＫＴＡ）結晶、燐酸二水素カリウム（ＫＤＰ）結晶などで構成され、波長λであるパルス光ＬＰ１３から、波長λ／２のパルス光ＬＰ２１を発生させる。発生したパルス光ＬＰ２１は、二つに分割されて、一方が遅延素子３５へ導かれ、他方が波長三倍変換器３３へ導かれる。遅延素子３５を通過したパルス光ＬＰ２１は、多接合型太陽電池９０へ導かれる。

図３は、遅延素子３５の概略構成図である。遅延素子３５は、遅延ステージ３５１および遅延ステージ移動機構３５３を備えている。遅延ステージ３５１は、入射方向にパルス光ＬＰ２１を反射するミラー１０Ｍを備えている。遅延ステージ移動機構３５３は、ミラー１０Ｍをパルス光ＬＰ２１の入射方向に沿って移動させる。

遅延ステージ移動機構３５３は、制御部１６によって制御される。遅延素子３５は、遅延ステージ３５１を移動させることによって、パルス光ＬＰ２１の光路長を連続的に変更する。パルス光ＬＰ２１の光路長が変更されると、多接合型太陽電池９０に到達するパルス光ＬＰ１１の位相に対して、多接合型太陽電池９０に到達するパルス光ＬＰ２１の位相がずれる。これによって、パルス光ＬＰ１１が多接合型太陽電池９０に到達するタイミングに対して、パルス光ＬＰ２１が多接合型太陽電池９０に到達するタイミングを遅延させることができる。以下の説明では、この遅延させる時間をΔｔと表記する場合がある。

なお、遅延素子３５を、遅延ステージ３５１とは異なる構成としてもよい。具体的には、電気光学効果を利用することが考えられる。すなわち、印加する電圧を変化させることで屈折率が変化する電気光学素子を、遅延素子３５として用いてもよい。例えば、特許文献である特開２００９−１７５１２７号公報に開示された電気光学素子を利用することができる。

波長三倍変換器３３は、非線形光学結晶などで構成される、第三高調波発生デバイスである。具体的に、波長三倍変換器３３は、例えばセシウムリチウムボレート（ＣＬＢＯ）結晶などで構成され、パルス光ＬＰ１５とパルス光ＬＰ２１とを合成する和周波発生技術によって、波長λ／３のパルス光ＬＰ３１を発生させる。発生したパルス光ＬＰ３１は、遅延素子３７へ導かれる。そして、遅延素子３７を通過したパルス光ＬＰ３１は、多接合型太陽電池９０へ導かれる。

遅延素子３７は、図３に示される遅延素子３５とほぼ同様の構成を備えている。遅延素子３７は、パルス光ＬＰ１１，ＬＰ２１が多接合型太陽電池９０に到達するタイミングに対して、パルス光ＬＰ３１が多接合型太陽電池９０に到達するタイミングを遅延させる。

光パラメトリック発振器（ＯＰＯ：Optical Parametric Oscillator）３８は、高周波数のフォトンを２つの低周波数のフォトン（信号波およびアイドラー波）に分割する。詳細な図示は省略するが、光パラメトリック発振器３８は、内部に設けられた結晶の傾き角度を変更することによって、所定範囲内の任意波長の信号波とアイドラー波を発生させる。つまり、光パラメトリック発振器３８は、光源から出射されたパルス光ＬＰ１７を、広い帯域で波長を変更させることが可能である。この結晶の傾き角度は、制御部１６によって制御される。またこの結晶は、ＢＢＯ結晶、ＫＴＰ結晶、ＬＢＯ結晶またはＬｉＮｂ０_３結晶などで構成される。光パラメトリック発振器３８によって発生した信号波またはアイドラー波であるパルス光ＬＰ４１は、遅延素子３９へ導かれる。そして遅延素子３９を通過したパルス光ＬＰ４１は、多接合型太陽電池９０へ導かれる。

遅延素子３９は、図３に示される遅延素子３５とほぼ同様の構成を備えている。遅延素子３９は、パルス光ＬＰ４１が多接合型太陽電池９０に到達するタイミングを、パルス光ＬＰ１１，ＬＰ２１，ＬＰ３１が多接合型太陽電池９０に到達するタイミングに対して、遅延させる。

なお、本実施形態では、パルス光ＬＰ１１〜ＬＰ４１を、相互に時間をずらして多接合型太陽電池９０に照射するため、遅延素子３５，３７，３９によって、パルス光ＬＰ２１，ＬＰ３１，ＬＰ４１の光路長を変更している。しかしながら、パルス光ＬＰ１１，ＬＰ２１，ＬＰ３１，ＬＰ４１（以下、「パルス光ＬＰ１１〜ＬＰ４１」と表記する。）のうち、いずれか３つ以上のパルス光の光路長を変更すればよい。

多接合型太陽電池９０に導かれるパルス光ＬＰ１１〜ＬＰ４１は、不図示の光チョッパによって数ｋＨｚの変調がかけられる。変調素子として、ＡＯＭ（Acousto-Optic Modulator）などを用いることができる。このようにして変調されたパルス光ＬＰ１１〜ＬＰ４１が、多接合型太陽電池９０に照射される。

図１に示されるように、励起光照射部１２は、パルス光ＬＰ１１〜Ｌ４１の照射を、多接合型太陽電池９０の受光面である表面９０Ｓの側から行う。また、励起光照射部１２は、パルス光ＬＰ１１の光軸が、多接合型太陽電池９０の受光面に対して斜めに入射するように、パルス光ＬＰ１１〜Ｌ４１を多接合型太陽電池９０に対して照射する。本実施形態では、入射角度が４５度となるように照射角度が設定されている。ただし、入射角度はこのような角度に限定されるものではなく、０度から９０度の範囲内で適宜変更することができる。

図４は、多接合型太陽電池９０の概略断面図である。多接合型太陽電池９０は、深さ方向において吸収波長領域が異なる材料を上下に積層することによって構成されている。より詳細には、多接合型太陽電池９０は、吸収波長領域の異なる複数のサブセルである３つの単位的な太陽電池９Ａ，９Ｂ，９Ｃ（以下、「太陽電池９Ａ〜９Ｃ」と表記する。）を、下からこの順に積層することによって構成されている。太陽電池９Ａおよび９Ｂ間、太陽電池９Ｂおよび９Ｃ間は、トンネル接合９５Ａ，９５Ｂによって、相互に電気的に接続されている。

ここで、吸収波長領域とは、単位的な太陽電池９Ａ〜９Ｃの各々で主に吸収される波長領域をいい、利用波長領域と称することができる。吸収波長領域は、複数の太陽電池９Ａ〜９Ｃ間で完全に相違していなくてもよく、一部が重複していてもよい。

太陽電池９Ａ〜９Ｃは、ｐ型半導体層９３Ａ，９３Ｂ，９３Ｃと、ｎ型半導体層９４Ａ，９４Ｂ，９４Ｃとがそれぞれ接合されることによって、ｐｎ接合部９７Ａ，９７Ｂ，９７Ｃを形成している。そして、多接合型太陽電池９０の裏面を構成する太陽電池９Ａの下面には、アルミニウムなどで構成された板状の裏面電極９２が取り付けられている。

また、多接合型太陽電池９０の受光面（表面９０Ｓ）を構成する太陽電池９Ｃの上面には、アルミニウムなどで構成された受光面電極９６が取り付けられている。受光面電極９６は、光が通過しやすいように、例えば櫛状または格子状に設けられている。なお、受光面電極９６は、透明電極で構成されていてもよい。

多接合型太陽電池９０における両側の主面のうち、受光面電極９６が設けられている側の主面が、受光面となっている。つまり、多接合型太陽電池９０は、受光面側から光を受けることで好適に発電するように設計されている。

多接合型太陽電池９０の内部電界が存在する部位に、禁制帯幅を超えるエネルギーを持つパルス光ＬＰ１１〜ＬＰ４１が照射されると、光キャリア（自由電子および正孔）が発生し、内部電界によって加速される。なお、加速された光キャリアのうち、正孔は裏面電極９２へ移動し、自由電子は受光面電極９６へ移動する。これによって、パルス状の電流が発生することとなり、それに応じたパルス状の電磁波が発生することとなる。なお、内部電界は、例えばｐｎ接合部やショットキー接合部などに発生していることが知られている。

図５は、多接合型太陽電池９０のスペクトル感度を示す図である。同図中、横軸は波長を示しており、縦軸は量子効率を示している。同図においては、ボトムセルである太陽電池９ＡがＧｅ太陽電池（バンドギャップ：０．８ｅＶ）、ミドルセルである太陽電池９ＢがＧａＡｓ太陽電池（バンドギャップ：１．４ｅＶ）、トップセルである太陽電池９ＣがＩｎＧａＰ太陽電池（バンドギャップ１．８５ｅＶ）とした場合のスペクトル感度を示している。そして、同図中、グラフＧ９Ａ，Ｇ９Ｂ，Ｇ９Ｃは、それぞれ、太陽電池９Ａ〜９Ｃのスペクトル感度を示している。

グラフＧ９Ａが示すように、太陽電池９Ａの量子効率は、約８５０ｎｍ〜約１８００ｎｍで高いことから、この波長領域が吸収波長領域（利用波長領域）となる。同様に、グラフＧ９Ｂが示すように、太陽電池９Ｂの吸収波長領域は、約７００ｎｍ〜約８５０ｎｍである。さらに、グラフＧ９Ｃから、太陽電池９Ｃの吸収波長領域は、約３５０ｎｍ〜約７００ｎｍである。したがって、各太陽電池９Ａ〜９Ｃにパルス光を照射して電磁波パルスを放射させる場合、これら吸収波長領域に含まれる波長のパルス光をそれぞれに照射すればよいこととなる。

すなわち、図４に示すように、多接合型太陽電池９０に波長が約３５０〜約７００ｎｍのパルス光ＬＰｃを照射すれば、トップセルである太陽電池９Ｃから電磁波パルスＬＴｃを放射させることができる。また、約７００〜８５０ｎｍのパルス光ＬＰｂを多接合型太陽電池９０に照射すれば、ミドルセルである太陽電池９Ｂから電磁波パルスＬＴｂを放射させることができる。さらに、約８５０ｎｍ〜約１８００ｎｍのパルス光ＬＰｃを多接合型太陽電池９０に照射すれば、ボトムセルである太陽電池９Ｃから電磁波パルスＴＬｃを放射させることができる。

このように、各吸収波長領域に応じたパルス光ＬＰａ，ＬＰｂ，ＬＰｃを照射することによって、各太陽電池９Ａ〜９Ｃから選択的に電磁波パルスＬＴａ，ＬＴｂ，ＬＴｃを放射させることができる。したがって、各太陽電池９Ａ〜９Ｃから放射される電磁波パルスＬＴａ，ＬＴｂ，ＬＴｃを検出することによって、各太陽電池９Ａ〜９Ｃを個々に検査できる。

図２に戻って、波長が相違するパルス光ＬＰ１１〜ＬＰ４１が多接合型太陽電池９０に照射されることによって、電磁波パルスＬＴ１１，ＬＴ２１，ＬＴ３１，ＬＴ４１（以下、「電磁波パルスＬＴ１１〜ＬＴ４１」と表記する。）が発生する。電磁波パルスＬＴ１１〜ＬＴ４１は、検出部１３が備える検出器１３１へ導かれる。

検出器１３１は、パルス光ＬＰ１１が入射する光伝導スイッチ（光伝導アンテナ）で構成されている。光伝導スイッチとしては、ダイポール型、ボウタイ型およびスパイラル型などが知られている。電磁波パルスＬＴ１１〜ＬＴ４１が検出器１３１に入射する状態で、パルス光ＬＰ１９が検出器１３１に照射されると、光伝導スイッチに瞬間的に電磁波パルスＬＴ１１〜ＬＴ４１の電界強度に応じた電流が発生する。この電界強度に応じた電流は、不図示のロックインアンプ、Ｉ／Ｖ変換回路、Ａ／Ｄ変換回路などを介してデジタル量に変換される。このように、検出部１３は、パルス光ＬＰ１９照射に応じて多接合型太陽電池９０から放射された電磁波パルスＬＴ１１〜ＬＴ４１の電界強度を検出する。

なお、検出器１３１に、その他の素子、例えばショットキーバリアダイオードを用いてもよい。ショットキーバリアダイオードは、偏光依存性が小さいという特性をもつ。また、検出器１３１として、非線形光学結晶を用いることも考えられる。

検出器１３１に到達するまでのパルス光ＬＰ１９の光路上には、遅延素子１４（遅延部）が設けられている。遅延素子１４は、パルス光ＬＰ１９の光路長を変更することによって、パルス光ＬＰ１９が検出器１３１に到達するタイミングを変更する。遅延素子１４の基本的構成は、図３に示される遅延素子３５と同様である。

遅延素子１４は、検出器１３１に到達するパルス光ＬＰ１９の位相を、検出器１３１に到達する電磁波パルスＬＴ１１〜ＬＴ４１の位相に対して相対的にずらす。すなわち、パルス光ＬＰ１９が検出器１３１に到達するタイミングを、電磁波パルスＬＴ１１〜ＬＴ４１が検出器１３１に到達するタイミングに対して遅延させる。遅延素子１４でパルス光ＬＰ１９の光路長を変えることによって、検出器１３１において電磁波パルスＬＴ１１〜ＬＴ４１の電界強度が検出されるタイミング（検出タイミングまたはサンプリングタイミング）が遅延される。

なお、パルス光ＬＰ１９ではなく、パルス光ＬＰ１１〜ＬＰ４１の光路長、もしくは、多接合型太陽電池９０から放射された電磁波パルスＬＴ１１〜ＬＴ４１の光路長を変更するようにしてもよい。この場合においても、電磁波パルスＬＴ１１〜ＬＴ４１が検出器１３１に到達するタイミングを、パルス光ＬＰ１７が検出器１３１に到達するタイミングに対して、相対的にずらすことができる。つまり、検出器１３１における電磁波パルスＬＴ１１〜ＬＴ４１の電界強度の検出タイミングを遅延させることができる。

図示を省略するが、検査時に、多接合型太陽電池９０に対して逆バイアス電圧を印加してもよい。具体的には、多接合型太陽電池９０の受光面電極９６および裏面電極９２に、電圧印加回路が接続され、逆バイアス電圧が印加される。この電圧印加回路が多接合型太陽電池９０に印加する電圧の大きさは、制御部１６からの制御に基づいて、可変としてもよい。

逆バイアス電圧が印加されることによって、多接合型太陽電池９０におけるｐｎ接合部の空乏層を拡大できる。これによって、検出器１３１において検出される電磁波パルスＬＴ１１〜ＬＴ４１の電界強度を高めることができる。

なお、逆バイアス電圧を印可するのではなく、受光面電極９６−裏面電極９２間を電線などで接続して多接合型太陽電池９０を短絡してもよい。短絡状態の多接合型太陽電池９０では、各ｐ型半導体層９３Ａ，９３Ｂ，９３Ｃとｎ型半導体層９４Ａ，９４Ｂ，９４Ｃとで同電位となり、フェルミレベルが同じレベルとなる。そして、短絡状態の多接合型太陽電池９０のｐｎ接合部９７Ａ，９７Ｂ，９７Ｃにおいて、光照射によって発生した自由電子は、ｎ型半導体層９４Ａ，９４Ｂ，９４Ｃ側のマイナス電極に流れ、光照射によって発生した正孔は、ｐ型半導体層９３Ａ，９３Ｂ，９３Ｃ側のプラス電極に流れる。そして、それぞれの荷電は、短絡回路を伝って、他方の半導体に注入される。そして、再結合によって失われることとなる。

つまり、短絡状態では、開放状態時に起こる荷電の蓄積が抑制されるため、光キャリアのドリフト移動が起こりやすくなっている。このため、多接合型太陽電池９０を短絡状態とすることによって、パルス光ＬＰ１１〜ＬＰ４１の照射に応じて放射される電磁波パルスＬＴ１１〜ＬＴ４１の強度を相対的に高められる。

図１に戻り、検査装置１００の構成を説明する。ステージ移動機構１５は、ステージ１１を二次元平面内で移動させる装置であり、例えばＸ−Ｙテーブルなどで構成されている。ステージ移動機構１５は、ステージ１１に保持された多接合型太陽電池９０を、励起光照射部１２に対して相対的に移動させる。検査装置１００は、ステージ移動機構１５によって、多接合型太陽電池９０を２次元平面内で任意の位置に移動させることができる。

本実施形態では、ステージ移動機構１５によってステージ１１をＸＹ方向に移動させることによって、多接合型太陽電池９０上の所要の検査範囲をパルス光ＬＰ１１〜ＬＰ４１で走査可能とされている。つまり、ステージ移動機構１５は、走査機構を構成している。

なお、ステージ移動機構１５によって、ステージ１１を移動させる代わりに、パルス光ＬＰ１１〜ＬＰ４１の光路を変更することによって、検査範囲の走査を実現することも考えられる。具体的には、ガルバノミラーを往復揺動することによって、多接合型太陽電池９０の表面９０Ｓに平行であって、かつ、互いに直交する二方向に、パルス光ＬＰ１１を走査することが考えられる。また、ガルバノミラーの代わりに、ポリゴンミラー、ピエゾミラーまたは音響光学素子などが、光路を変更する素子として採用されてもよい。

制御部１６は、図示を省略するＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを備えた一般的なコンピュータによって構成されている。制御部１６は、励起光照射部１２、検出器１３１、遅延素子３５，３７、遅延素子１４およびステージ移動機構１５、連続光照射部１９に接続されており、これらの各要素の動作を制御したり、あるいは、これらの各要素からデータを受け取ったりする。

また、制御部１６は、図１に示されるように、画像生成部２１、時間波形復元部２３、スペクトル解析部２５および設定部２７を備えている。画像生成部２１、時間波形復元部２３、スペクトル解析部２５および設定部２７は、制御部１６が備えるＣＰＵがプログラムにしたがって動作することにより実現される機能とされてもよいし、専用回路によってハードウェア的に実現されてもよい。

画像生成部２１は、多接合型太陽電池９０の検査対象範囲（多接合型太陽電池９０の一部または全部）において、パルス光ＬＰ１１〜ＬＰ４１の照射によって放射される電磁波パルスの電界強度の分布を視覚化した電界強度分布画像を生成する。電界強度分布画像においては、電界強度の相違が、複数の色、特定色の濃淡または複数の模様などを用いて視覚的に表現される。

時間波形復元部２３は、検出器１３１において検出される電界強度に基づいて、多接合型太陽電池９０から放射される電磁波パルスの時間波形を復元する。具体的には、遅延素子１４を駆動することによって、パルス光ＬＰ１９が検出器１３１に到達するタイミングを変更し、各位相で検出された電磁波パルスの電界強度が取得される。そして、この取得された電界強度を、時間波形復元部２３が時間軸上にプロットすることによって、電磁波パルスの時間波形を復元する。

スペクトル解析部２５は、復元された電磁波パルスの時間波形に基づき、多接合型太陽電池９０のスペクトル分析を行う。詳細には、スペクトル解析部２５は、時間波形情報をフーリエ変換することで、周波数に関する振幅強度スペクトルを取得する。

設定部２７は、励起光照射部１２が多接合型太陽電池９０に照射するパルス光の波長を設定する。より具体的には、設定部２７は、後述する操作入力部１８を介した入力情報に基づいて、３つの波長が相違するパルス光ＬＰ１１〜ＬＰ４１のうちから、多接合型太陽電池９０に照射するパルス光を設定する。励起光照射部１２は、設定部２７によって設定された波長のパルス光を、多接合型太陽電池９０に照射する。パルス光ＬＰ１１〜ＬＰ４１のうち、設定部２７によって照射しないこととなったパルス光については、例えば、遮蔽板によって遮断されることなどによって、照射が抑制される。

なお、フェムト秒レーザ１２１が波長可変レーザである場合、設定部２７によってフェムト秒レーザ１２１から出射するパルス光ＬＰ１０の波長を設定できるようにしてもよい。

また、設定部２７は、後述する連続光照射部１９が多接合型太陽電池９０に向けて照射する連続光ＣＷの波長を設定する。

制御部１６には、モニター１７および操作入力部１８が接続されている。モニター１７は、液晶ディスプレイなどの表示装置であり、オペレータに対して各種画像情報を表示する。モニター１７には、例えば、可視光カメラで撮影された多接合型太陽電池９０の表面９０Ｓの画像、画像生成部２１が生成した電界強度分布画像、時間波形復元部２３によって復元された電磁波パルスＬＴ１１〜ＬＴ４１の時間波形、または、スペクトル解析部２５が取得したスペクトル情報などが表示される。また、モニター１７には、検査の条件（検査範囲など）を設定するために必要なＧＵＩ（Graphical User Interface）画面などが表示されてもよい。

操作入力部１８は、マウスおよびキーボードなどの各種入力デバイスで構成されている。オペレータは操作入力部１８を介して所定の操作入力を行うことができる。なお、モニター１７がタッチパネルとして構成されることにより、モニター１７が操作入力部１８として機能するようにしてもよい。

また、制御部１６には、各種データが格納される記憶部が接続されている。記憶部は、ハードディスクなどの固定ディスクの他、可搬メディア（例えば磁気メディア、光ディスクメディアまたは半導体メモリなど）で構成されていてもよい。また、制御部１６と記憶部とは、ネットワーク回線を介して接続されていてもよい。

連続光照射部１９は、互いに相違する複数の波長の連続光ＣＷを、多接合型太陽電池９０に向けて照射可能に構成されている。

連続光照射部１９は、検査に用いられる光の波長に合わせて構成されている。具体的に、連続光照射部１９は、例えば、半導体レーザ、ＬＥＤ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、またはこれらを組み合わせたもので構成される。また、連続光照射部１９として、波長可変レーザが用いられてもよい。波長可変レーザとしては、例えば温度制御によって、出射するレーザ光の波長をほぼ連続的（例えば、２ｎｍ毎）に変更可能とされる分布帰還型（ＤＦＢ）レーザなどを利用することができる。

連続光照射部１９が出射する連続光ＣＷの波長は、検査目的に応じて適宜選択されるものであり、特に限定されるものではないが、ここでは、サブセルである太陽電池９Ａ〜９Ｃの各吸収波長領域に含まれる波長の連続光ＣＷを、連続光照射部１９が選択的に出射する構成を備えているものとする。連続光照射部１９によって、多接合型太陽電池９０に向けて特定波長の連続光ＣＷを照射することによって、太陽電池９Ａ〜９Ｃのうちいずれかを選択的に発電状態にすることができる。したがって、パルス光ＬＰ１１〜ＬＰ４１の波長と、連続光ＣＷの波長とを適当に組み合わせることによって、発電状態の各太陽電池９Ａ〜９Ｃを個別に検査できる。

また、連続光ＣＷとして、太陽光または太陽光を模した疑似太陽光、白熱灯のように波長分布が比較的広い光、ＬＥＤ照明や蛍光灯などの主にＲＧＢ３原色に対応した波長（４００ｎｍ、６００ｎｍおよび８００ｎｍなど）を持つ光など、複数の波長を含む光としてもよい。

検査装置１００においては、パルス光ＬＰ１１〜ＬＰ４１の照射位置に、連続光ＣＷが照射されることによって、連続光ＣＷが照射された状態（つまり、起電力が発生した状態）で、電磁波パルスＬＴ１１〜ＬＴ４１を発生させる。例えば、多接合型太陽電池９０に対し、疑似太陽光が照射された場合、室外などで太陽光に曝された状態を再現できる。この状態で発生する電磁波パルスＬＴ１１〜ＬＴ４１を解析することによって、多接合型太陽電池９０の使用時に問題となりうる構造上の欠陥の検出、または、多接合型太陽電池９０の性能を評価することできる。また、連続光ＣＷを特定の波長に限定して照射することで、波長に依存した多接合型太陽電池９０の特性を検査することもできる。

連続光照射部１９が射出する連続光ＣＷの波長は、設定部２７が、オペレータの操作入力に基づいて設定する。また、連続光照射部１９が照射する波長は、オペレータが直接指定するようにしてもよいし、あるいは、励起光照射部１２が多接合型太陽電池９０に照射するパルス光の波長に応じて、自動的に設定されるようにしてもよい。後者の場合、予め記憶部に、パルス光の波長と連続光の波長との組み合わせを示す組み合わせデータを保存しておき、照射するパルス光の波長が決定された時点で、設定部２７が当該組み合わせデータが読み出されて、ペアとなる連続光の波長が設定されるようにしてもよい。

連続光照射部１９は、照射条件変更部１９１を備えている。照射条件変更部１９１は、同時に多接合型太陽電池９０に対して照射される連続光ＣＷのスポット径を変更する。照射条件変更部１９１により一度に連続光ＣＷが照射される範囲を変更することによって、起電力が発生する領域の範囲を任意の変更することができる。

例えば、パルス光ＬＰ１１〜ＬＰ４１のビーム径（照射径）を５０μｍとした場合、連続光ＣＷのビーム径（照射径）を５０μｍ以上とすれば、パルス光ＬＰ１１〜ＬＰ４１が照射される領域の周辺部についても、起電力が発生した状態とすることができる。ここで、パルス光ＬＰ１１〜ＬＰ４１の照射によって発生した光励起キャリアは、上記周辺部の影響を受ける可能性が高い。したがって、多接合型太陽電池９０を使用状態で検査するために、その周辺部についても連続光ＣＷが照射してもよい。また、連続光ＣＷは、必ずしも局所的にスポット状に照射しなければならないものではなく、例えば、多接合型太陽電池９０全体に同時に照射されるようにしてもよい。

また、照射条件変更部１９１は、連続光ＣＷの光強度を変更する。多接合型太陽電池９０に照射される連続光ＣＷの光強度を変更することで、発生する起電力の大きさを任意に変更することができる。これにより、発電状態に応じた多接合型太陽電池９０の検査を実現することができる。なお、連続光ＣＷの強度を変更する手段としては、例えば遮光性のフィルタなどを用いることが考えられるが、これに限定されるものではない。もちろん、連続光照射部１９から出力される連続光ＣＷの光強度が直接変更されるようにしてもよい。

＜１．２ 検査＞
＜１．２．１ 検査例１＞
図６は、検査例１の流れを示す図である。この検査例１では、多接合型太陽電池９０における特定の位置（検査対象箇所）で発生する電磁波パルスを復元することによって、その位置における多接合型太陽電池９０の特性等が評価される。なお、以下に説明する各動作は、特に断らない限り制御部１６の制御に基づいて、検査装置１００が実行するものとする。

検査例１では、まず、多接合型太陽電池９０の各層の吸収波長領域に基づいて、照射するパルス光の波長が設定される（ステップＳ１１、設定工程）。ここでは、３つの波長λ、λ／２およびλ／３のパルス光ＬＰ１１，ＬＰ２１，ＬＰ３１（以下、「パルス光ＬＰ１１〜ＬＰ３１」と表記する。）を多接合型太陽電池９０に照射するように設定されたものとする。この場合において、例えば波長λは、多接合型太陽電池９０における下層の太陽電池９Ｃに吸収される波長（３５０ｎｍ〜７００ｎｍ）とし、波長λ／２を、中間層の太陽電池９Ｂに吸収される波長（７００ｎｍ〜８５０ｎｍ）とし、波長λ／３を太陽電池９Ａに吸収される波長（８５０ｎｍ〜１８００ｎｍ）とする。

もちろん、パルス光ＬＰ１１〜３１の他にも、光パラメトリック発振器３８で発生させた特定波長のパルス光ＬＰ４１を用いて検査を行ってもよい。

次に、検査装置１００は、多接合型太陽電池９０に各パルス光ＬＰ１１（第１パルス光）パルス光ＬＰ２１（第２パルス光）、パルス光ＬＰ３１（第３パルス光）をそれぞれ単独で照射する。そして、それらのパルス光ＬＰ１１〜ＬＰ３１によって放射される電磁波パルスＬＴ１１（第１電磁波パルス）、電磁波パルスＬＴ２１（第２電磁波パルス）、電磁波パルスＬＴ３１（第３電磁波パルス）を計測する（ステップＳ１２）。

このステップＳ１２では、遅延素子１４の遅延ステージを走査することによって、電磁波パルスの電界強度の検出タイミング（位相）が変更され、電磁波パルスの時間波形を復元するためのデータが取得される。このとき、多接合型太陽電池９０における電磁波パルスの計測位置は、特に限定されない。しかしながら、受光面電極９６の近辺など、比較的高強度の電磁波パルスが発生し易い箇所で計測が行われることが望ましい。

次に、各パルス光ＬＰ１１〜ＬＰ３１の照射を相互にずらす時間Δｔが決定される（ステップＳ１３）。具体的には、ステップＳ１２において計測された電磁波パルスＬＴ１１，ＬＴ２１，ＬＴ３１（以下、「電磁波パルスＬＴ１１〜ＬＴ３１」と表記する。）の時間波形に基づき、各電磁波パルスＬＴ１１〜ＬＴ３１の１パルス分の発生時間が取得される。電磁波パルスの発生時間とは、電界強度が変化し始める時から、その変化が完結する時までをいう。この発生時間に基づき、時間Δｔが決定される。

図７は、多接合型太陽電池９０に照射されるパルス光のパルス列（上）、および、多接合型太陽電池９０から放射される電磁波パルスのパルス列（下）を示す概念図である。なお、図７において、２つの横軸は時間軸を示している。

検査例１では、図７に示されるように、多接合型太陽電池９０に対して１パルス分のパルス光ＬＰ１１が照射された後、時間Δｔ１１遅れて、１パルス分のパルス光ＬＰ２１が照射される。さらにその後、時間Δｔ２１遅れて、１パルス分のパルス光ＬＰ３１が照射される。その後、時間Δｔ３１遅れて、再び１パルス分のパルス光ＬＰ１１が照射される。

以上の要領で、パルス光ＬＰ１１〜ＬＰ３１の照射サイクルが、繰り返し行われる。すると、多接合型太陽電池９０では、電磁波パルスＬＴ１１が発生した後、時間Δｔ１１経過後に電磁波パルスＬＴ２１が発生することとなる。また、さらに時間Δｔ２１経過後に電磁波パルスＬＴ３１が発生し、さらに時間Δｔ３１経過後に電磁波パルスＬＴ１１が発生することとなる。

ここで、時間Δｔ１１を電磁波パルスＬＴ１１の発生時間Ｔ１１よりも大きくすれば、電磁波パルスＬＴ１１および電磁波パルスＬＴ２１の電界強度成分が、検出器１３１において同時に検出されることを抑制できる。つまり、電磁波パルスＬＴ２１を電磁波パルスＬＴ１１から分離して検出できる。同様に、時間Δｔ２１，Δｔ３１のそれぞれを、電磁波パルスＬＴ２１，ＬＴ３１の発生時間Ｔ２１，Ｔ３１よりも大きくすればよい。これによって、電磁波パルスＬＴ３１，ＬＴ１１を、先に発生する電磁波パルスＬＴ２１，ＬＴ３１から分離して検出できる。

時間Δｔ１１，Δｔ２１，Δｔ３１（以下、「時間Δｔ１１〜Δｔ３１」と表記する。）は、互いに一致していてもよいし、異なっていてもよい。電磁波パルスＬＴ１１〜ＬＴ３１の発生時間Ｔ１１，Ｔ２１，Ｔ３１（以下、「発生時間Ｔ１１〜Ｔ３１」と表記する。）が相違する場合も想定されるため、発生時間Ｔ１１〜Ｔ３１に応じて時間Δｔ１１〜Δｔ３１が適宜決定されればよい。

図６に戻って、時間Δｔ（時間Δｔ１１〜Δｔ３１）が決定されると、連続光ＣＷの照射条件が決定される（ステップＳ１４）。このステップＳ１４では、上述したように、励起光であるパルス光ＬＰ１１〜ＬＰ３１の波長に応じて、連続光照射部１９が照射する連続光ＣＷの波長が、設定部２７によって設定される。また、連続光ＣＷの光強度、照射範囲なども適宜決定される。なお、ステップＳ１４は、必ずしもステップＳ１３の後に実行しなくてもよく、ステップＳ１１と並行して、もしくは、ステップＳ１１の後に実行されてもよい。

ステップＳ１４では、連続光ＣＷの波長として、多接合型太陽電池９０の３つの層（太陽電池９Ａ〜９Ｃ）のそれぞれに吸収される波長に設定することが考えられる。つまり、上層の太陽電池９Ｃに吸収される波長（３５０ｎｍ〜７００ｎｍ）、中間層の太陽電池９Ｂに吸収される波長（７００〜８５０ｎｍ）、下層の太陽電池９Ａに吸収される波長（例えば、８５０ｎｍ〜１８００ｎｍ）のそれぞれを、連続光ＣＷとして照射することが考えられる。

この場合、パルス光ＬＰ１１〜ＬＰ３１をそれぞれ照射するとともに、３種の連続光ＣＷをそれぞれ照射することになるため、合計９組のパルス光および連続光ＣＷの組み合わせで電磁波計測を行うこととなる。もちろん、３種の連続光ＣＷのうち、２種以上の連続光ＣＷを同時に照射するよう条件設定を行って、電磁波計測を行うようにしてよい。

次に、パルス光ＬＰ１１〜ＬＰ３１を、ステップＳ１２で決定した時間Δｔ（時間Δｔ１１〜Δｔ３１）の分相互に遅延させながら、予め設定された多接合型太陽電池９０における検査対象箇所に順次に照射して、一度に電磁波パルスＬＴ１１〜ＬＴ３１を計測する（ステップＳ１５）。

ステップＳ１５では、多接合型太陽電池９０の検査対象箇所に、遅延素子１４の遅延ステージを所定箇所に固定して、パルス光ＬＰ１１〜ＬＰ３１のそれぞれを順次照射し、電磁波パルスＬＴ１１〜ＬＴ３１を計測する。これが完了すると、遅延ステージを所定距離分動かして、別タイミングで電磁波パルスＬＴ１１〜ＬＴ３１を計測する。このような単位的な計測が、遅延素子１４の遅延ステージを１回走査する間に繰り返し実行される。これによって、電磁波パルスＬＴ１１〜ＬＴ３１の各時間波形を復元するためのデータが収集される。

なお、検査対象箇所が複数設定されていた場合には、ステップＳ１６において、各検査対象箇所における電磁波パルスＬＴ１１〜ＬＴ３１の電界強度の取得が実行される。

さらに次のステップＳ１６では、ステップＳ１５で計測を行った検査対象箇所に対して、ステップＳ１４で決定された照射条件で連続光ＣＷを照射しつつ、パルス光ＬＰ１１〜ＬＰ３１を順次に照射し、一度に電磁波パルスＬＴ１１〜ＬＴ３１を計測する（ステップＳ１６）。なお、異なる波長の連続光ＣＷを個別に照射して、電磁波計測を行う場合、各波長の連続光ＣＷでの電磁波計測を個別に行えばよい。

なお、ステップＳ１５，Ｓ１６における電磁波計測時に、多接合型太陽電池９０に逆バイアス電圧を印可したり、もしくは短絡するなどして、放射される電磁波パルスの強度を高めてもよい。これは、ステップＳ１２における電磁波計測時においても同様である。

ステップＳ１５，Ｓ１６における電界強度の取得が完了すると、時間波形復元部２３によって復元された時間波形がモニター１７によって表示される（ステップＳ１７）。

図８は、電磁波パルスＬＴ１１の時間波形４１，４２の一例を示す図である。時間波形４１は、連続光ＣＷが照射された場合の時間波形を示すものである。また、時間波形４２は、連続光ＣＷの照射が無い場合の時間波形を示している。図８に示す例では、時間波形４１は、時間波形４２に比べて、電磁波パルスＬＴ１１の振幅が相対的に小さくなっている。これは、以下の理由によるものと考えられる。すなわち、連続光ＣＷが照射されることによって、連続光ＣＷによって励起された光励起キャリアが伝導帯に充満した状態となる。すると、パルス光ＬＰ１１によって発生する光励起キャリアの電流変化が、相対的に弱められ、これによって、発生する電磁波パルスＬＴ１１の電界強度が弱められるためと考えられる。

図９は、電磁波パルスＬＴ１１のスペクトル分布４３の一例を示す図である。図９中、縦軸はスペクトル強度を示し、横軸は周波数を示している。スペクトル解析部２５が、時間領域を周波数空間に変換するフーリエ変換を実行することによって、図８に示される時間波形４１から、図９に示されるスペクトル分布４３を取得することができる。スペクトル分布４３を取得することによって、検査対象箇所における物性情報をさらに詳細に分析することが可能となる。このようなスペクトル解析が、ステップＳ１７またはステップＳ１８の後に実行されてもよい。

以上のように、本検査例１によると、連続光ＣＷの波長を適切に選択することによって、パルス光ＬＰ１１〜ＬＰ３１が励起するサブセル（太陽電池９Ａ〜９Ｃのいずれかの）と同一かもしくは異なるサブセルに、連続光ＣＷを吸収させることができる。

すなわち、照射するパルス光の波長および連続光の波長が、同一のサブセルの吸収波長領域に含まれる場合、発電状態の当該サブセルにおけるキャリアダイナミクスを解析できる。また、照射するパルス光の波長及び連続光の波長が、それぞれ異なるサブセルの吸収波長領域に含まれる場合、特定のサブセルにおける空乏層が、発電状態の他のサブセルから受ける影響（相互作用）を詳細に解析できる。

また、連続光ＣＷの波長が、３つのサブセルのうち、２つのサブセルの吸収波長領域の双方に含まれる場合、当該２つのサブセルを発電状態とすることができる。ここで、残余の発電状態でないサブセルに吸収されるパルス光を照射し、発生する電磁波パルスを計測することによって、当該サブセルが、発電状態の他の２つのサブセルから受ける影響（相互作用）を解析できる。もちろん、発電状態の２つのサブセルのうちいずれか一方に吸収されるパルス光を照射して電磁波パルスの計測を行い、発電状態におけるキャリアダイナミクスを解析してもよい。さらに、３つのサブセルに吸収される連続光ＣＷを照射して、特定のサブセルについての電磁波計測を行うことも考えられる。

図１０は、多接合型太陽電池９０において、特定波長の連続光ＣＷの強度と、電磁波強度の相関を示す図である。図１０において、横軸は連続光ＣＷの強度を示しており、縦軸は電界強度の相対的な大きさを示している。図１０に示すグラフ６１〜６４は、多接合型太陽電池９０の特定の地点において、互いに相違する波長の連続光ＣＷをそれぞれ照射しつつ、８００ｎｍの波長のパルス光を照射して電磁波測定を行ったものである。８００ｎｍの波長のパルス光は、３層のサブセルのうち、中間層のサブセル（太陽電池９Ｂ）に吸収される。

また、グラフ６１は、３層のサブセルのうち、上層（太陽電池９Ｃ）に吸収される波長の連続光ＣＷ（波長４０５ｎｍ）を照射したものに相当する。さらに、グラフ６２は、３層のサブセルのうち上層および中間層（太陽電池９Ｃ，９Ｂ）に吸収される波長の連続光ＣＷ（波長６５０ｎｍ）を照射したものに相当する。また、グラフ６３は、３層のサブセルのうち中間層（太陽電池９Ｂ）に吸収される波長の連続光ＣＷ（波長８０８ｎｍ）を照射したものに相当する。さらに、グラフ６４は、３層のサブセルのうち下層（太陽電池９Ａ）に吸収される波長の連続光ＣＷ（波長９８０ｎｍ）を照射したものに相当する。

図１０に示される計測結果によると、連続光ＣＷの波長によって、放射される電磁波パルスの強度が異なることが分かる。具体的には、グラフ６１が示すように、上層を発電状態とすると、中層で発生する電磁波パルスの強度が高められることが分かる。また、グラフ６３が示すように、パルス光と連続光ＣＷとが、同一の中間層に吸収される場合、電磁波パルスの強度が大きく低下することが分かる。さらに、グラフ６４が示すように連続光ＣＷによって下層が発電状態とされると、グラフ６１が示すほどではないものの、中間層で発生する電磁波パルスの強度が増大することが分かる。また、グラフ６２が示すように、連続光ＣＷによって上層及び中層が発電状態とした場合、連続光ＣＷの強度が低い場合は、電磁波パルスの強度が若干上昇するが、連続光ＣＷの強度が高まるに連れて、電磁波パルスの強度が低下することが分かる。

以上のように、パルス光の条件を固定した場合であっても、連続光ＣＷの照射条件（波長または強度）を変更することによって、発生する電磁波パルスの強度が変化する。このため、連続光ＣＷの照射条件を振ることによって、多接合型太陽電池９０の多角的な検査を行うことができる。

＜１．２．２． 検査例２＞
図１１は、検査例２の流れを示す図である。この検査例２は、多接合型太陽電池９０の前部又は一部の領域から放射される電磁波パルスを計測し、電磁波パルス強度の分布を画像化するものである。この検査例２によると、広い範囲を一度に検査するため、部分毎の特性の比較や、不良箇所の検出などを容易に行うことが可能である。

具体的には、まず、多接合型太陽電池９０の各層の吸収波長領域に基づいて、照射するパルス光の波長が設定される（ステップＳ２１）。このステップＳ２１は、図６に示されるステップＳ１１と同様である。ここでは、３つの波長λ、λ／２およびλ／３のパルス光ＬＰ１１〜ＬＰ３１を多接合型太陽電池９０に照射するように設定されたものとする。

次に、多接合型太陽電池９０の各層（太陽電池９Ａ〜９Ｃ）に照射する連続光ＣＷの条件が決定される（ステップＳ２２）。このステップＳ２２では、図６に示されるステップＳ１４と同様である。例えば、連続光ＣＷの波長として、多接合型太陽電池９０の各層のうち、特定層に吸収される３種の波長が選択される。また、連続光ＣＷの強度および照射範囲も、ステップＳ２２において適宜設定される。

次に、検査用の検出タイミングの決定が行われる（ステップＳ２３）。具体的には、ステップＳ２１において設定された複数の波長のうち特定波長のパルス光（ここでは、パルス光ＬＰ１１とする。）が多接合型太陽電池９０に照射され、多接合型太陽電池９０から放射される電磁波パルスＬＴ１１の時間波形が復元される。そして、この時間波形において電界強度のピーク、すなわち電界強度が最大となるときのタイミングが、検査用の検出タイミングとされる。検出タイミングが決定されれば、そのタイミングに対応する位置に遅延素子１４の遅延ステージが固定される。

なお、ステップＳ２２において決定される検査用の検出タイミングは、必ずしも、最大電界強度が検出される検出タイミングでなくてもよい。しかしながら、このような検出タイミングに固定することによって、多接合型太陽電池９０の各部分から放射される電磁波パルスを検出しやすくなる。

次に、パルス光ＬＰ１１を多接合型太陽電池９０の検査対象範囲に照射して、放射される電磁波パルスＬＴ１１の計測が行われる（ステップＳ２４）。具体的には、遅延素子１４の遅延ステージが、ステップＳ２２で決定された検査用の検出タイミングに対応する位置に固定される。この状態で、多接合型太陽電池９０の検査対象範囲を、パルス光ＬＰ１１で走査する。ここではまず、連続光ＣＷを照射せずに電磁波計測が行われる。

次に、ステップＳ２１において全ての電磁波パルスの計測が完了したかどうかが判定される（ステップＳ２５）。完了していると判定された場合には、検査が完了するが、未完了の場合は、ステップＳ２２に戻る。この時点では、他のパルス光ＬＰ２１およびＬＰ３１の照射が完了していないため、ステップＳ２２に戻ることとなる。これによって、パルス光ＬＰ２１の照射による電磁波パルスＬＴ２１の計測、および、パルス光ＬＰ３１の照射による電磁波パルスＬＴ３１の計測が行われる。

ステップＳ２５において、電磁波計測が全て完了したと判定された場合、連続光ＣＷを照射する条件での電磁波計測が行われる（ステップＳ２６）。詳細には、多接合型太陽電池９０における検査対象範囲を、特定波長の連続光ＣＷを照射しつつ、パルス光ＬＰ１１で二次元走査する。そして次のステップＳ２７において、全ての電磁波計測が完了したかどうか判定される。この時点では、他のパルス光ＬＰ２１，ＬＰ３１の照射が完了していないため、ステップＳ２６に戻って、これらパルス光ＬＰ２１またはパルス光ＬＰ３１での二次元走査が行われる。また、照射する連続光ＣＷの波長を変更して、各パルス光ＬＰ１１〜ＬＰ３１を照射する電磁波計測も順次行われる。

全ての電磁波計測が完了すると、各条件下における電界強度分布画像の生成および表示が実行される（ステップＳ２８）。

図１２は、電界強度分布画像ｉ１の一例を示す模式図である。この電界強度分布画像ｉ１によると、多接合型太陽電池９０における電界強度分布を容易に把握することができる。この電界強度分布に基づいて、例えば、多接合型太陽電池９０の不良箇所の特定を容易に行うことができる。

また、例えば、ステップＳ２５において得られた複数の電界強度分布画像を１つの画像に合成して、モニター１７に表示してもよい。例えば、電界強度分布画像が３つある場合、そのそれぞれを、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）などの各色に色付けし、１つの画像に合成してもよい。これによって、１つの合成画像において、３つの電界強度分布を個別的に把握することが可能となる。

なお、パルス光ＬＰ１１〜ＬＰ３１で走査する検査対象範囲は、例えば、事前に行われる目視検査、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）検査、フォトルミネッセンス（ＰＬ）検査に基づき、設定するとよい。これらの検査によって、検査対象範囲を絞り込むことで、電磁波計測に基づく検査にかかる時間を短縮できる。

＜１．３ 効果＞
以上のように、本実施形態によると、深さ方向に吸収波長領域が異なる多接合型太陽電池９０において、目的の深さ位置にある層の太陽電池に対応した波長の光を照射し、それらによって放射される各電磁波パルスを計測できる。さらに、各層に対応した連続光ＣＷを照射することによって、各層を発電状態（起電力が発生した状態）とすることができる。これらを組み合わせることによって、発電状態におけるキャリアダイナミクスや、特定層が発電状態の他の層から受ける影響（相互作用）を解析できる。

なお、本発明の検査対象物は、多接合型太陽電池９０に限定されるものではない。例えば、裏面側から受光面側にかけて、ドットサイズが徐々に小さくなるように量子ドットを積層してなる量子ドット太陽電池が知られている。このような量子ドット太陽電池では、ドットサイズが異なるために、深さ方向において吸収波長が異なっている。検査装置１００は、波長が相違する複数のパルス光ＬＰ１１〜ＬＰ４１および複数の波長の連続光ＣＷで検査を行える。このため、検査装置１００は、量子ドット太陽電池を検査するのにも好適である。

また、一般的には、長波長の光は深い部分まで侵入するが、短波長の光は浅い部分までしか侵入できないことが知られている。したがって、単接合の太陽電池においも、波長が相違する複数のパルス光ＬＰ１１〜ＬＰ４１及び波長が相違する複数の連続光ＣＷを組み合わせて照射することによって、太陽電池の深さ方向の各部分を多角的に検査できる。

さらに、イメージセンサの分野においては、例えば、Foveon X3（登録商標）など吸収波長領域が相違する複数のシリコン層を積層してなるイメージセンサが知られている。このようなイメージセンサを検査する場合、各層に対応した波長のパルス光を照射することで、各層の検査を行うことができる。

また、ＬＥＤを検査対象とする場合においても、ある半導体層の発振波長よりも短い波長の光を照射すれば、光が吸収されて電磁波パルスを放射させることができる。したがって、ＬＥＤに対しては、発振波長よりも短い波長の光（すなわち、エネルギーギャップよりも高エネルギーの光）を照射すれば、良好に検査することができる。

フォトデバイスに照射されるパルス光の波長は、以下のように決定してもよい。例えば検査対象のフォトデバイスが、第１層、及び、前記第１層とは吸収波長領域が異なり、かつ、第１層よりも下側に配されている第２層を有するものとする。この場合、第１層のエネルギーギャップよりも高エネルギーの第１光、および、第２層のエネルギーギャップよりも高エネルギーであって、第１層のエネルギーギャップよりも低エネルギーの第２光を照射すればよい。この場合、第１光の照射によって、第１層から選択的に電磁波パルスを放射させることができ、また、第２光の照射によって、第２層から選択的に電磁波パルスを放射させることができる。

＜２． 第２実施形態＞
図１３は、第２実施形態に係る検査装置１００Ａの概略構成図である。なお、以下の説明において、第１実施形態と同様の機能を有する要素については、同じ符号またはアルファベットを追加した符号を付して、詳細な説明を省略する場合がある。

検査装置１００Ａは、励起光照射部１２Ａの光源として、白色フェムト秒レーザ１２１Ａを備えている。白色フェムト秒レーザ１２１Ａから放射される白色パルス光ＬＰ５０が分割されて、長波長フィルター５１、中波長フィルター５３および短波長フィルター５５を通過する。これによって、波長が相違する複数のパルス光ＬＰ５１、ＬＰ５３およびＬＰ５５が生成され、多接合型太陽電池９０に照射される。また、本実施形態においても、遅延素子３５および遅延素子３７によって、パルス光ＬＰ５１、ＬＰ５３およびＬＰ５５を、時間的に相互にずらして、多接合型太陽電池９０に照射可能とされている。パルス光ＬＰ５１、ＬＰ５３およびＬＰ５５のそれぞれが、多接合型太陽電池９０に照射されることによって、多接合型太陽電池９０から電磁波パルスＬＴ５１、ＬＴ５２およびＬＴ５３が放射される。

また、本実施形態では、白色パルス光ＬＰ５０が、長波長フィルター５７を通過した後、検出器１３１に入射する。これによって、検出器１３１が、多接合型太陽電池９０から放射される電磁波パルスを検出する。なお、必ずしも長波長フィルター５７である必要はなく、検出器１３１の素材に応じて、波長フィルターを適宜選択すればよい。また、検出器１３１に入射するパルス光の光路長は、遅延素子１４によって変更可能とされている。このため、検出器１３１における電磁波パルスの検出タイミングが変更可能とされている。

また、検査装置１００Ａにおいても、多接合型太陽電池９０に連続光ＣＷを照射する連続光照射部１９が設けられている。このため、連続光照射部１９によって、適当な波長の連続光ＣＷを多接合型太陽電池９０に照射することによって、多接合型太陽電池９０の特定層を発電状態にすることができる。したがって、検査装置１００Ａにおいても、検査装置１００と同様に、発電状態の特定層におけるキャリアダイナミクスを解析したり、あるいは、特定層が他の発電状態の層から受ける影響（相互作用）を詳細に解析できる。

＜３． 第３実施形態＞
図１４は、第３実施形態に係る検査装置１００Ｂの概略図である。検査装置１００Ｂは、励起光照射部１２が出射したパルス光が、透明導電膜基板（ＩＴＯ）９９０を透過して、多接合型太陽電池９０の表面９０Ｓに対して垂直に入射する。そして、パルス光の照射に応じて発生した電磁波パルスのうち、表面９０Ｓの側に出射された電磁波パルスが、透明導電性基板９９０を反射し、レンズなどの光学系を介して検出器１３１に入射する。すなわち、検査装置１００Ｂは、照射用のパルス光と放射された電磁波パルスとが同軸となる、同軸反射型の装置として構成されている。このような検査装置１００Ｂによっても、検査装置１００と同様に、多接合型太陽電池９０から放射される電磁波パルスを検出できる。

＜４． 第４実施形態＞
図１５は、第４実施形態に係る検査装置１００Ｃの概略図である。検査装置１００Ｃは、励起光照射部１２が出射したパルス光が、多接合型太陽電池９０の表面９０Ｓに対して垂直に入射する。そして、多接合型太陽電池９０の裏面側に出射される（すなわち、透過する）電磁波パルスが、検出部１３にて検出される。すなわち、検査装置１００Ｃは、透過型の検査装置として構成されている。このような検査装置１００Ｃによっても、検査装置１００と同様に、多接合型太陽電池９０から放射される電磁波パルスを検出できる。

＜５．変形例＞
以上、実施形態について説明してきたが、本発明は上記のようなものに限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

例えば、第１実施形態では、フェムト秒レーザ１２１からパルス光を出射させて、多接合型太陽電池９０からパルス状の電磁波を放射させている。しかしながら、フェムト秒レーザ１２１の代わりに、発振周波数がわずかに相違する２つの連続光を出射する２つの光源を利用することも可能である。具体的には、２つの連続光を、光導波路である光ファイバなどで形成されたカプラによって重ね合わせることで、差周波に対応する光ビート信号を生成する。そして、この光ビート信号を、多接合型太陽電池９０に照射することによって、その光ビート信号の周波数に応じた電磁波（テラヘルツ波）を放射させることができる。なお、光源としては、例えば温度制御によって、出射するレーザ光の波長をほぼ連続的（例えば、２ｎｍ毎）に変更可能とされる分布帰還型（ＤＦＢ）レーザなどを利用することができる。

この技術を利用する場合において、例えば、波長が相違する３つの光（光ビート信号）を照射するのであれば、６つの光源を用いればよい。また、波長が相違する複数の光ビート信号を切り替えて多接合型太陽電池９０に照射することが望ましいが、これらを同時に照射してもよい。なぜなら、光ビート信号の照射によって放射される電磁波の周波数分布は、非常に狭い。このため、周波数フィルターを用いることによって、各電磁波の成分を容易に分離できる。

この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。また、上記各実施形態および各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせたり、省略したりすることができる。

１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ 検査装置
１１ ステージ
１２，１２Ａ 励起光照射部
１２１ フェムト秒レーザ
１３ 検出部
１３１ 検出器
１４ 遅延素子
１５ ステージ移動機構
１６ 制御部
１７ モニター
１８ 操作入力部
１９ 連続光照射部
１９１ 照射条件変更部
２１ 画像生成部
２３ 時間波形復元部
２７ 設定部
３１ 波長二倍変換器
３３ 波長三倍変換器
３５，３７，３９ 遅延素子
３５１ 遅延ステージ
３５３ 遅延ステージ移動機構
４１，４２ 時間波形
４３ スペクトル分布
５１，５７ 長波長フィルター
５３ 中波長フィルター
５５ 短波長フィルター
９０ 多接合型太陽電池（フォトデバイス）
９０Ｓ 表面
９２ 裏面電極
９３Ａ，９３Ｂ，９３Ｃ ｐ型半導体層
９４Ａ，９４Ｂ，９４Ｃ ｎ型半導体層
９５ トンネル接合
９６ 受光面電極
９７Ａ，９７Ｂ，９７Ｃ ｐｎ接合部
９９０ 透明導電性基板
９Ａ，９Ｂ，９Ｃ 太陽電池（サブセル）
ＣＷ 連続光
Ｌ１０，ＬＰ１３,ＬＰ１５,ＬＰ１７,ＬＰ１９ パルス光
ＬＰ１１，ＬＰ２１，ＬＰ３１，ＬＰ４１ パルス光（励起光）
ＬＰ５０ 白色パルス光
ＬＰ５１，ＬＰ５３，ＬＰ５５ パルス光（励起光）
ＬＰａ，ＬＰｂ，ＬＰｃ パルス光（励起光）
ＬＴ１１，ＬＴ２１，ＬＴ３１，ＬＴ４１ 電磁波パルス
ＬＴ５１、ＬＴ５２，ＬＴ５３ 電磁波パルス
ＬＴａ，ＬＴｂ，ＬＴｃ 電磁波パルス
Δｔ１１，Δｔ２１，Δｔ３１ 時間（Δｔ）
Ｔ１１，Ｔ２１，Ｔ３１ 発生時間
ｉ１ 電界強度分布画像

Claims (10)

1. フォトデバイスを検査する検査装置であって、
   波長が相違する複数の励起光をフォトデバイスに照射可能な励起光照射部と、
   前記フォトデバイスにおける前記励起光が照射される部分に対して、波長が相違する複数の連続光を照射可能な連続光照射部と、
   前記励起光照射部が前記フォトデバイスに照射する前記励起光の波長を設定するとともに、前記連続光照射部が前記フォトデバイスに照射する前記連続光の波長を設定する設定部と、
   前記励起光照射部によって照射された前記励起光に応じて、前記フォトデバイスから出射される電磁波の電界強度を検出する検出部と、
   を備える、検査装置。
2. 請求項１に記載の検査装置であって、
   前記励起光照射部は、前記フォトデバイスに第１波長の励起光を照射してから時間Δｔ経過した後に、前記第１波長とは相違する第２波長の励起光を前記フォトデバイスに照射し、再び第１波長の励起光を照射する検査装置。
3. 請求項２に記載の検査装置であって、
   前記複数の励起光は、パルス光であり、
   前記検出部は、前記パルス光を受光することによって、前記フォトデバイスから出射される前記電磁波を検出する検出器を備え、
   前記検査装置は、
   前記検出器が前記パルス光を受光するタイミングを、前記電磁波が前記検出器に到達するタイミングに対して相対的に遅延させる遅延部、をさらに備えている、検査装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の検査装置であって、
   前記励起光照射部が照射する前記複数の励起光で、前記フォトデバイスを走査する走査機構と、
   前記検出部によって検出された電磁波の電界強度に基づいて、前記フォトデバイスにおける電界強度の分布を示す画像を生成する画像生成部、
   をさらに備える、検査装置。
5. 請求項２に記載の検査装置であって、
   前記励起光照射部が出射する前記波長が相違する複数の励起光は、パルス光であり、
   前記時間Δｔが、前記パルス光によって放射される前記電磁波の１パルス分の発生時間よりも長い、検査装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の検査装置であって、
   前記フォトデバイスが、吸収波長領域が相違する材料を積層することによって構成されている、検査装置。
7. 請求項６に記載の検査装置であって、
   前記フォトデバイスが、吸収波長領域が相違する複数のサブセルを重ねて構成されている多接合型太陽電池である、検査装置。
8. 請求項７に記載の検査装置であって、
   前記設定部は、
   前記励起光照射部が前記多接合型太陽電池に照射する前記励起光の波長を、前記複数のサブセルのうち、特定のサブセルの吸収波長領域に含まれる波長に設定し、
   前記連続光照射部が前記多接合型太陽電池に照射する前記連続光の波長を、前記複数のサブセルのうち、前記特定のサブセルまたは該特定のサブセルとは異なる他のサブセルの吸収波長領域に含まれる波長に設定する、検査装置。
9. フォトデバイスを検査する検査方法であって、
   波長が相違する複数の励起光をフォトデバイスに照射する励起光照射工程と、
   前記フォトデバイスにおける前記励起光が照射されている部分に対して、連続光を照射する連続光照射工程と、
   前記励起光照射工程にて照射する前記複数の励起光の波長を設定するとともに、前記連続光照射工程にて照射する前記連続光の波長を設定する設定工程と、
   前記励起光照射工程にて照射された前記複数の励起光に応じて、前記フォトデバイスから出射される電磁波の電界強度を検出する検出工程と、
   を含む、検査方法。
10. 請求項９に記載の検査方法であって、
    前記励起光照射工程は、前記フォトデバイスに第１波長の励起光を照射してから時間Δｔ経過した後に、前記第１波長とは相違する第２波長の励起光を前記フォトデバイスに照射し、再び前記第１波長の励起光を前記フォトデバイスに照射する工程を含む、検査方法。

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