JP2019115191A - 検出装置及び検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】センサ無し、かつ、非破壊で、太陽電池モジュールの酸化を検出する。【解決手段】検出装置は、太陽電池モジュール２０に紫外線を照射する光源１１と、太陽電池モジュール２０を撮像する撮像素子１２と、光源１１及び撮像素子１２に接続されるコントローラ１４と、を備える。太陽電池モジュール２０は、紫外線により発光又は呈色が発生する部材を含む。コントローラ１４は、光源１１から紫外線を照射させ、撮像素子１２を用いて部材の発光又は呈色を第１の画像データとして取得する。【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池モジュール内への酸素侵入を検出する検出装置及び検出方法に関する。

太陽電池モジュールの出力（光電変換効率）は、例えば、太陽電池セル（光電変換素子）の酸化により低下する。一方、太陽電池モジュールは、出荷から１０年、２０年、又は、それ以上といったスパンで使用されるため、このような長期間にわたり太陽電池モジュール内への酸素侵入を防ぐことは、太陽電池モジュールに用いられている部材の劣化等を考えると、非常に難しい。

また、太陽電池モジュールは、屋外で使用されることが多いため、物理的衝撃を受けて、損傷する場合がある。この場合、その損傷箇所から酸素が侵入するため、太陽電池モジュールの酸化が問題となる。

このような実情から、太陽電池モジュール内への酸素侵入の有無を検出し、酸素侵入が発生している場合には、酸素侵入箇所を特定し、必要に応じて、太陽電池モジュールの補修又は交換を行うことが重要となる。また、酸素侵入箇所からの酸素侵入距離が把握できれば、酸素侵入距離と太陽電池セルとの位置関係から、太陽電池モジュールのその後の劣化予測が可能となる。即ち、管理者は、この劣化予測に基づき、太陽電池モジュールの交換時期を決定できる。また、この劣化予測は、出荷前の太陽電池モジュールの加速試験にも応用可能と考えられる。

従来、太陽電池モジュール内への酸素侵入を検出する技術としては、破壊分析による手法、センサを組み込む手法など、が知られている。破壊分析による手法は、太陽電池モジュールを分解し、酸素侵入を化学分析により検出する手法である。また、センサを組み込む手法は、励起光を用いて酸素センサの発光又は呈色を観察することにより、太陽電池モジュール内への酸素侵入を検出する手法である。

特開２０１６−１２２７６８号公報

破壊分析による手法は、多大なコストと時間を要するばかりでなく、対象となった太陽電池モジュールを引き続き使用できないという問題がある。また、センサを組み込む手法は、例えば、特許文献１に開示されるように、太陽電池モジュール内に酸素センサを配置しなければならない。この場合、太陽電池モジュールの製造コストが増大すると共に、太陽電池モジュールの薄型化にも不利となる。また、センサを組み込む手法の大きな問題は、酸素センサを有しない既存の太陽電池モジュールには適用できないという点である。

本発明の実施形態は、センサ無し、かつ、非破壊で、太陽電池モジュール内への酸素侵入を検出可能な技術を提案する。

本発明の実施形態に係わる検出装置は、太陽電池モジュールに紫外線を照射する第１の光源と、前記太陽電池モジュールを撮像する撮像素子と、前記第１の光源及び前記撮像素子に接続されるコントローラと、を備え、前記太陽電池モジュールは、前記紫外線により発光又は呈色が発生する部材を含み、前記コントローラは、前記第１の光源から前記紫外線を照射させ、前記撮像素子を用いて前記発光又は前記呈色を第１の画像データとして取得する。

本発明の実施形態によれば、センサ無し、かつ、非破壊で、太陽電池モジュール内への酸素侵入を検出できる。

検出装置の第１の例を示す図。 検出装置の第２の例を示す図。 検出装置の第３の例を示す図。 検出装置の第４の例を示す図。 検出装置の第４の例を示す図。 太陽電池モジュールの第１の例を示す平面図。 図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図。 太陽電池モジュールの第２の例を示す平面図。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図。 太陽電池セルの構造例を示す断面図。 太陽電池モジュールの第３の例を示す平面図。 図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図。 コントローラ又はプロセッサの構成例を示す図。 第１の管理テーブルの例を示す図。 第２の管理テーブルの例を示す図。 酸素侵入を検出する処理の第１の例を示すフローチャート。 酸素侵入を検出する処理の第２の例を示すフローチャート。 太陽電池モジュールの検査の第１の例を示すフローチャート。 太陽電池モジュールの検査の第２の例を示すフローチャート。 太陽電池モジュールの検査の第３の例を示すフローチャート。 第２の画像データ（基準画像）の例を示す図。 第１の画像データの例を示す図。 第１の画像データの例を示す図。 第１の画像データの例を示す図。 第１の画像データの例を示す図。 太陽電池モジュールを複数の撮像エリアに分割した状態を示す図。

以下、図面を参照しながら実施形態を説明する。
実施形態では、その説明を分かり易くするため、本発明の主要部以外の構造又は要素については、簡略化又は省略して説明する。また、図面において、同じ要素には、同じ符号を付すことにする。尚、図面において、各要素の厚さ、形状などは、模式的に示したもので、実際の厚さや形状などを示すものではない。

＜検出装置＞
太陽電池モジュール内への酸素侵入を検出する検出装置の例を説明する。

・ 第１の例
図１は、検出装置の第１の例を示す。
検出装置は、少なくとも、光源１１と、撮像素子１２と、コントローラ１４と、を備える。光源１１は、例えば、キセノンランプ、水銀ランプ、重水素ランプ、紫外線ＬＥＤランプなどであり、太陽電池モジュール２０に励起光Ｅとしての紫外線を照射する。撮像素子１２は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサ、ＣＣＤイメージセンサなどであり、太陽電池モジュール２０を撮像する。

コントローラ１４は、光源１１及び撮像素子１２に接続される。コントローラ１４は、撮像指示を受けると、光源１１を用いて励起光Ｅを照射すると共に、撮像素子１２を用いて太陽電池モジュール２０の発光（又は呈色）Ｆを第１の画像データとして取得する。ここで、本明細書において、発光とは、励起光Ｅとしての紫外線を受けたときに可視光を発生することを意味する。発光は、蛍光及び燐光を含む。また、呈色とは、励起光Ｅとしての紫外線を受けたときに色彩が発生することを意味する。

また、コントローラ１４は、第１の画像データをメモリ１５内に記憶させる。さらに、コントローラ１４は、第１の画像データに基づき、太陽電池モジュール２０内への酸素侵入を検出する処理（酸素侵入箇所、酸素侵入距離、酸素侵入速度などを求める処理）を行う機能を備えてもよい。この場合、コントローラ１４は、処理結果を出力する機能、例えば、処理結果をプリントアウトしたり、画面表示したり、又は、音声出力したりする機能を備えるのが望ましい。

尚、太陽電池モジュール２０内への酸素侵入を検出する処理の詳細については、後述する。

太陽電池モジュール２０の信頼性は、高い光電変換効率を長期間にわたり保持することにより確保される。しかし、大気中に含まれる酸素が太陽電池モジュール２０内に侵入すると、太陽電池セル（光電変換素子）が酸化し、光電変換効率が低下する。従って、太陽電池モジュール２０内への酸素侵入を検出し、必要に応じて、太陽電池モジュール２０の補修又は交換を行うことが重要となる。

一方、太陽光に含まれる紫外線も、太陽電池モジュールを劣化させ、光電変換効率を低下させる。そこで、例えば、紫外線を吸収する添加物（紫外線吸収剤）が太陽電池セルを封止する封止材内に添加されるのが一般的である。また、近年では、紫外線を吸収するだけでなく、さらに、紫外線を可視光に変換可能な封止材が実用化されている。この場合、太陽電池セルに入射される可視光が増加するため、紫外線による太陽電池モジュールの劣化を防止しつつ、光電変換効率が向上できる。

本例の検出装置は、例えば、このような紫外線を可視光に変換する機能を有する封止材などのように、紫外線により発光（又は呈色）を発生する部材を備える太陽電池モジュールにおいて、この発光（又は呈色）を利用することにより太陽電池モジュール内への酸素侵入をも検出してしまおうという技術である。即ち、紫外線による発光（又は呈色）は、酸素がクエンチャー（quencher）となる消光（quenching）又は部材の酸化（oxidation）により抑制又は消失すると考えられる。

ここで、消光とは、励起光を受け取って発光（又は呈色）する発光（又は呈色）分子に対して、それとは別の発光（又は呈色）分子、若しくは、非発光（又は非呈色）分子（これらはクエンチャーと呼ばれる）が作用することにより、その発光（又は呈色）が抑制又は消失する現象のことである。

従って、上述のように、励起光Ｅとしての紫外線を照射する光源１１と、紫外線による発光（又は呈色）Ｆを撮像する撮像素子１２と、この発光（又は呈色）Ｆを第１の画像データとして取得するコントローラ１４と、を備える検出装置を用いて、太陽電池モジュール２０の発光（又は呈色）Ｆを検出することにより、センサ無し、かつ、非破壊で、太陽電池モジュール２０内への酸素侵入を検出できる。

ところで、本例の検出装置は、太陽電池モジュール２０を設置部（架台など）から取り外し、かつ、検出装置の固定台２１に設置した後に、太陽電池モジュール２０内への酸素侵入を検出する例である。太陽電池モジュール２０は、上述のように、励起光Ｅとしての紫外線により発光（又は呈色）Ｆが発生し、かつ、酸素侵入により発光（又は呈色）Ｆの消光が発生する部材（例えば、封止材）を含む。

また、本例の検出装置は、出荷前の太陽電池モジュール２０の加速試験に応用可能である。即ち、太陽電池モジュール２０を所定の環境条件（温度、酸素濃度など）に晒した後、本例の検出装置を用いて太陽電池モジュール２０内への酸素侵入を検出すれば、出荷前において太陽電池モジュール２０の品質を検証できる。

光源１１は、例えば、300nm以上、450nm以下の波長を有する紫外線を照射するのが望ましい。なぜなら、このような波長を有する紫外線は、長波長紫外線（ＵＶＡ）と呼ばれ、太陽電池モジュール２０のカバーガラス（ガラス基板）を透過して、太陽電池モジュール２０内に侵入するからである。即ち、太陽電池モジュール２０は、長波長紫外線を可視光に変換する部材（例えば、封止材）を含んでいる場合が多い。

従って、このような波長の紫外線を用いて太陽電池モジュール２０の発光（又は呈色）Ｆ又はその消光を検出すれば、センサ無し、かつ、非破壊で、太陽電池モジュール２０内への酸素侵入を検出できることになる。

また、光源１１は、励起光Ｅの波長及び強度のうちの少なくとも１つを変更可能でもよい。即ち、光源１１は、コントローラ１４の制御の下、第１の画像データを得るために最適な励起光Ｅの波長（励起波長）及び強度を選択可能でもよい。これについては、後述する。

さらに、光源１１は、励起光Ｅとしての紫外線の他に、可視光を照射可能でもよい。即ち、光源１１は、コントローラ１４の制御の下、紫外線と可視光とを選択的に照射可能でもよい。この場合、光源１１内の紫外線を照射可能な部分は、第１の光源と称し、光源１１内の可視光を照射可能な部分は、第２の光源と称することができる。

また、光源１１が励起光Ｅとしての紫外線を照射可能な場合に、可視光を照射可能な別の光源をさらに追加してもよい。この場合、光源１１は、第１の光源と称し、別の光源は、第２の光源と称することができる。可視光は、例えば、コントローラ１４が太陽電池モジュール２０の第２の画像データ（基準画像）を取得するために使用される。これについても、後述する。

尚、光源１１は定常光を用いているが、シャッターボタンを押すと瞬間的に発光するフラッシュライトのような照明装置であってもよい。また、光源１１の数は、１つに限定されることはない。例えば、光源１１の数は、２以上でもよい。

撮像装置１３は、撮像素子１２を含む。撮像装置１３は、撮像素子１２の取り扱いを容易化するために、例えば、撮像素子１２を筐体で取り囲んだ構造を有する。撮像装置１３は、さらに励起光Ｅを照射する光源を含んでもよい。この場合、撮像装置１３とは別に設けられた光源１１を省略できる。

制御装置１６は、コントローラ１４及びメモリ１５を含む。コントローラ１４は、例えば、ＣＰＵ、ＭＰＵなどである。メモリ１５は、例えば、ＨＤＤ、ＮＡＮＤフラッシュメモリなどの不揮発性メモリである。メモリ１５は、メモリカードのようなリムーバブル装置でもよい。また、制御装置１６は、パソコンなどの汎用装置でもよいし、本例の検出装置に専ら使用される専用装置でもよい。

入力信号Ｓは、太陽電池モジュール２０の設置期間ΔＴ、撮像指示、光源（紫外線又は可視光）の選択など、を含む。設置期間ΔＴの入力に関しては、これに代えて、太陽電池モジュール２０のシリアル番号を入力してもよい。これについては、後述する。

分光器１７は、太陽電池モジュール２０及び撮像素子１２間に配置される。コントローラ１４は、分光器１７により得られるスペクトル波長に基づき、太陽電池モジュール２０内への酸素侵入に加えて、熱劣化や光劣化などの劣化現象も検出する。但し、分光器１７は、省略可能である。これについても、後述する。

以上、説明したように、第１の例に係わる検出装置によれば、センサ無し、かつ、非破壊で、太陽電池モジュール２０内への酸素侵入を検出できる。

・ 第２の例
図２は、検出装置の第２の例を示す。
検出装置１０は、少なくとも、太陽電池モジュール２０に励起光Ｅとしての紫外線を照射する光源１１と、太陽電池モジュール２０の発光（又は呈色）Ｆを撮像する撮像素子１２と、光源１１及び撮像素子１２に接続されるコントローラ１４と、を備える。また、検出装置１０は、メモリ１５を含んでもよい。

光源１１、撮像素子１２、コントローラ１４、及び、メモリ１５の構造、機能などは、第１の例で説明した通りである。これらについては、既に、第１の例で説明したので、ここでの説明を省略する。

本例の検出装置１０は、太陽電池モジュール２０を設置部（架台など）から取り外すことなく、太陽電池モジュール２０内への酸素侵入を検出できる例である。即ち、検出装置１０は、光源１１、撮像素子１２、コントローラ１４、及び、メモリ１５を収容可能な筐体１０’をさらに備える。筐体１０’は、検出装置１０の取り扱いを容易化する。

太陽電池モジュール２０のランニングコストは、保守及び管理費用を抑えることにより低くできる。しかし、太陽電池モジュール２０内への酸素侵入を検出するに当たり、太陽電池モジュール２０を、設置部（架台など）から取り外し、かつ、検出装置に設置し、その後、再び設置部に取り付けなければならないとすると、作業が複雑となり、多大な作業時間を要することになる。

これに対し、本例のように、光源１１、撮像素子１２、コントローラ１４、及び、メモリ１５が筐体１０’内に収容可能でれば、例えば、コンパクトカメラのように、検出装置１０のポータブル化が可能となる。従って、太陽電池モジュール２０の検査は、太陽電池モジュール２０を設置部に取り付けた状態で行えるため、保守及び管理費用を抑えることができる。

・ 第３の例
図３は、検出装置の第３の例を示す。
第３の例は、第２の例の変形例である。

検出装置１０は、第２の例と同様に、少なくとも、太陽電池モジュール２０に励起光Ｅとしての紫外線を照射する光源１１と、太陽電池モジュール２０の発光（又は呈色）Ｆを撮像する撮像素子１２と、光源１１及び撮像素子１２に接続されるコントローラ１４と、を備える。また、検出装置１０は、メモリ１５を含んでもよい。

本例の検出装置１０は、第２の例と同様に、光源１１、撮像素子１２、コントローラ１４、及び、メモリ１５を収容可能な筐体１０’をさらに備える。従って、本例によれば、検出装置１０のポータブル化が可能となり、太陽電池モジュール２０の保守及び管理費用を抑えることができる。

さらに、本例の検出装置１０は、筐体１０’が太陽電池モジュール２０に結合可能である。即ち、筐体１０’は、太陽電池モジュール２０のパネル面を覆う。ここで、パネル面とは、太陽光を取り込む側の太陽電池モジュール２０の表面、例えば、カバーガラスの表面のことである。

この場合、昼間であるか、又は、夜間であるか、を問わず、太陽電池モジュール２０の検査（酸素侵入の検出）が高精度に行える。例えば、昼間において太陽電池モジュール２０の検査を行うとき、太陽光に含まれる紫外線が太陽電池モジュール２０内に入り込むと、高精度の検査が不可能となる。これに対し、本例によれば、筐体１０’が太陽光に含まれる紫外線を遮断するため、昼間においても高精度の検査が可能となる。

・ 第４の例
図４Ａ及び図４Ｂは、検出装置の第４の例を示す。
第４の例は、上述の第１、第２、及び、第３の例の変形例である。

第１、第２、及び、第３の例では、図１乃至図３に示すように、検出装置１０又は制御装置１６内のコントローラ１４は、太陽電池モジュール２０の発光（又は呈色）Ｆを第１の画像データとして取得する。また、コントローラ１４は、第１の画像データに基づき、太陽電池モジュール２０内への酸素侵入を検出する処理を行うことも可能である。

これに対し、本例では、検出装置１０又は制御装置１６内のコントローラ１４は、太陽電池モジュール２０の発光（又は呈色）Ｆを第１の画像データとして取得するまでを行う。そして、太陽電池モジュール２０内への酸素侵入を検出する処理は、検出装置１０又は制御装置１６とは別に設けられた処理装置３０により実行される。

処理装置３０は、例えば、パソコンなどのホスト装置である。処理装置３０は、プロセッサ３１を備えるため、第１の画像データに基づき、太陽電池モジュール２０内への酸素侵入を検出する処理（酸素侵入箇所、酸素侵入距離、酸素侵入速度などを求める処理）を行うことが可能である。

第１の画像データは、例えば、図４Ａに示すように、リムーバブル装置としてのメモリ１５により、検出装置１０又は制御装置１６から処理装置３０に転送される。また、第１の画像データは、例えば、図４Ｂに示すように、インターネット４０により、検出装置１０又は制御装置１６から処理装置３０に転送されてもよい。インターネット４０を用いた第１の画像データの転送は、有線で行ってもよいし、又は、無線で行ってもよい。

第４の例によれば、第１の画像データの取得は、検出装置１０又は制御装置１６により行われ、かつ、太陽電池モジュール２０の検査（酸素侵入の検出）は、処理装置３０により行われる。これは、検出装置１０又は制御装置１６内のコントローラ１４の機能が簡略化されることを意味する。即ち、コントローラ１４の開発費用が抑えられるため、検出装置１０又は制御装置１６の低コスト化が実現できる。

＜太陽電池モジュール＞
太陽電池モジュールの例を説明する。

・ 第１の例
図５及び図６は、太陽電池モジュールの第１の例を示す。
太陽電池モジュールは、フレーム２２と、フレーム２２に取り付けられる太陽電池パネル２３と、を備える。

フレーム２２は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金などの材料を備える。また、フレーム２２は、フレーム２２を架台に固定するための固定部２２１と、太陽電池パネル２３を取り付けるための取付部２２２と、を有する。取付部２２２は、凹部を有し、太陽電池パネル２３は、取付部２２２の凹部に嵌合される。

太陽電池パネル２３は、例えば、シリコン基板内に光電変換素子が形成されるシリコン系太陽電池パネルである。この場合、複数のシリコン基板２３１は、マトリックス状に配置され、かつ、封止材２３２により封止される。

封止材２３２は、例えば、複数のシリコン基板２３１を挟み込む２枚の封止シートである。封止材２３２は、例えば、ＥＶＡ（Ethylene Vinyl Acetate）、ＰＶＢ（Poly Vinyl Butyral）、シリコーン樹脂など、の材料を備える。また、封止材２３２は、励起光Ｅとしての紫外線により発光（又は呈色）Ｆが発生する粒子を含む。また、封止材２３２は、酸素などのクエンチャーにより発光（又は呈色）Ｆの消光が発生する性質を有する。さらに、封止材２３２は、太陽光に含まれる紫外線を吸収する添加物（紫外線吸収剤）、酸素を吸収する添加物（酸素吸収剤）、光安定剤など、を含んでもよい。

封止材２３２により封止された複数のシリコン基板２３１は、カバーガラス２３３とバックシート２３４との間に配置される。カバーガラス２３３は、例えば、白板強化ガラス、透明な樹脂板などである。バックシート２３４は、例えば、ＰＥＴ（Poly Ethylene Terephthalate）、金属箔（例えば、アルミニウム箔）などである。封止材２３２は、加圧及び加熱により、複数のシリコン基板２３１を封止すると共に、カバーガラス２３３及びバックシート２３４を互いに接着する。

尚、太陽電池モジュールは、上述の要素の他に、シール材を含んでもよい。シール材は、太陽電池パネル２３の端部において、フレーム２２及び太陽電池パネル２３間の隙間を封止し、そこからの酸素侵入を抑制する。

このような太陽電池モジュールでは、例えば、シール材の劣化によりフレーム２２と太陽電池パネル２３との間に隙間が発生し、酸素がその隙間から太陽電池モジュールの内部に侵入する場合がある。また、太陽電池パネル２３の表面にクラック、ピンホールなどの損傷箇所が発生し、酸素がその損傷箇所から太陽電池モジュールの内部に侵入する場合がある。さらに、アルミニウム層を含まないバックシート２３４を用いた場合、酸素がバックシート２３４を透過して太陽電池モジュール内へ侵入することもある。

例えば、図６に示すように、空気中の酸素（Ｏ_２）は、フレーム２２と太陽電池パネル２３との間に隙間から太陽電池モジュールの内部に侵入する（経路Ｐ）。そして、酸素が複数のシリコン基板２３１まで達すると、シリコン基板２３１の酸化が発生し、シリコン基板２３１内の光電変換素子の光電変換効率が低下する。

従って、図１、図２、図３、図４Ａ、又は、図４Ｂの検出装置を用いて、図５及び図６の太陽電池モジュール内への酸素侵入、具体的には、酸素侵入箇所、酸素侵入距離、酸素侵入速度など、を検出すれば、酸素による影響を予測することが可能となり、酸素がシリコン基板２３１に達する前に、太陽電池モジュールの補修又は交換を行うことができる。

・ 第２の例
図７及び図８は、太陽電池モジュールの第２の例を示す。
太陽電池モジュールは、フレーム２２と、フレーム２２に取り付けられる太陽電池パネル２３と、を備える。

本例の太陽電池モジュールは、第１の例と比べると、太陽電池パネル２３の構造が異なり、その他の要素は、第１の例と同じである。従って、以下では、太陽電池パネル２３の構造を説明し、その他の要素の説明を省略する。

太陽電池パネル２３は、光電変換素子２３５が化合物半導体を備える化合物系太陽電池パネルである。化合物系太陽電池パネルは、シリコン系太陽電池パネルに比べて、薄膜化及び低コスト化が可能であるという特徴を有する。

光電変換素子２３５は、例えば、I族元素と、III族元素と、VI族元素（カルコゲン元素）としてセレン（Se）及び硫黄（S）と、を含むカルコパイライト構造の混晶化合物を備える。I族元素は、銅（Cu）、銀（Ag）、金（Au）などから選択可能である。III族元素は、インジウム（In）、ガリウム（Ga）、アルミニウム（Al）などから選択可能である。また、VI族元素は、セレン及び硫黄の他に、テルル（Te）などを含んでもよい。

光電変換素子２３５は、封止材２３２により封止される。封止材２３２により封止された光電変換素子２３５は、カバーガラス２３３とバックシート２３４との間に配置される。但し、光電変換素子２３５は、カバーバラス２３３上に形成されてもよい。封止材２３２、カバーガラス２３３、及び、バックシート２３４は、第１の例と同じであるため、ここでの説明を省略する。

尚、第１の例と同様に、太陽電池モジュールは、上述の要素の他に、シール材を含んでもよい。シール材は、太陽電池パネル２３の端部において、フレーム２２及び太陽電池パネル２３間の隙間を封止し、そこからの酸素侵入を抑制する。

このような太陽電池モジュールでも、第１の例と同様に、例えば、シール材の劣化によりフレーム２２と太陽電池パネル２３との間に隙間が発生し、酸素がその隙間から太陽電池モジュールの内部に侵入する場合がある。また、太陽電池パネル２３の表面にクラック、ピンホールなどの損傷箇所が発生し、酸素がその損傷箇所から太陽電池モジュールの内部に侵入する場合がある。さらに、アルミニウム層を含まないバックシート２３４を用いた場合、酸素がバックシート２３４を透過して太陽電池モジュール内へ侵入することもある。

従って、図１、図２、図３、図４Ａ、又は、図４Ｂの検出装置を用いて、図７及び図８の太陽電池モジュール内への酸素侵入を検出すれば、酸素による影響を予測することが可能となり、酸素が光電変換素子２３５に達する前に、太陽電池モジュールの補修又は交換を行うことができる。

図９は、太陽電池セルの構造例を示す。
本例の太陽電池セルは、図７及び図８の太陽電池モジュールの光電変換素子２３５に対応する。即ち、本例の太陽電池セルは、化合物半導体を備える光電変換素子２３５であり、かつ、図８の光電変換素子２３５の構造例である。

光電変換素子２３５は、いわゆる集積型構造を有する。即ち、光電変換素子２３５は、直列接続される複数の素子部２３５−１，２３５−２，…２３５−ｋを備える。但し、ｋは、２以上の自然数である。

基板５１は、複数の素子部２３５−１，２３５−２，…２３５−ｋに共通である。基板５１は、ガラス基板、樹脂基板、金属基板などから選択可能である。基板５１は、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属を含んでもよい。また、基板５１は、柔軟性のあるフレキシブル基板、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、アルミニウム、及び、酸化アルミニウムの積層構造を有するフレキシブル基板でもよい。また、基板５１は、図８のカバーガラス２３３でもよい。

複数の第１の電極層５２−１，５２−２，…５２−ｋ，５２−（ｋ＋１）は、基板５１上に並んで配置される。複数の第１の電極層５２−１，５２−２，…５２−ｋ，５２−（ｋ＋１）は、例えば、モリブデン（Mo）、チタン（Ti）、クロム（Cr）などの金属層を形成した後、その金属層をパターニングすることにより形成可能である（第１のパターニング）。

各素子部２３５−１，２３５−２，…２３５−ｋは、光電変換層５３及びバッファ層５４を有する。光電変換層５３は、例えば、Cu(In_x, Ga_1-x)(Se_y, S_1-y)₂である。但し、０≦ｘ≦１、０＜ｙ＜１である。また、光電変換層５３の厚さは、１．０μｍ〜３．０μｍに設定される。

バッファ層５４は、例えば、ｎ型又はｉ（intrinsic）型高抵抗導電層である。ここで言う「高抵抗」とは、第２の電極層５５の抵抗値よりも高い抵抗値を有するという意味である。バッファ層５４は、亜鉛（Zn）、カドミウム（Cd）、インジウム（In）を含む化合物から選択可能である。バッファ層５４の厚さは、１０ｎｍ〜１００ｎｍに設定される。

バッファ層５４は、光電変換効率などの特性を向上させる効果を有するが、これを省略することも可能である。バッファ層５４が省略される場合、第２の電極層５５は、光電変換層５３上に配置される。

光電変換層５３及びバッファ層５４は、例えば、光電変換層５３及びバッファ層５４を形成した後、これらをパターニングすることにより形成可能である（第２のパターニング）。

第２の電極層５５は、例えば、ｎ型導電層である。第２の電極層５５は、例えば、禁制帯幅が広く、抵抗値が十分に低い材料を備えるのが望ましい。また、第２の電極層５５は、太陽光などの光の通り道となるため、光電変換層５３が吸収可能な波長の光を透過する性質を持つのが望ましい。この意味から、第２の電極層５５は、透明電極層又は窓層と呼ばれる。

第２の電極層５５は、例えば、III族元素（B、Al、Ga、又は、In）がドーパントとして添加された酸化金属を備える。第２の電極層１５の厚さは、０．５μｍ〜２．５μｍに設定される。

各素子部２３５−１，２３５−２，…２３５−ｋにおいて、第２の電極層５５は、複数の第１の電極層５２−１，５２−２，…５２−ｋのうちの１つに接続される。例えば、素子部２３５−１の第２の電極層１５は、その隣に位置する素子部２３５−２の第１の電極層５２−２に接続される。残りの素子部２３５−２，…２３５−ｋについても同様である。その結果、複数の素子部２３５−１，２３５−２，…２３５−ｋは、互いに直列接続される。

各素子部２３５−１，２３５−２，…２３５−ｋの第２の電極層５５は、例えば、第２の電極層５５を形成した後、これをパターニングすることにより形成可能である（第３のパターニング）。

第１の電極層５２−１は、例えば、プラス電極５６に接続され、第１の電極層５２−（ｋ＋１）は、例えば、マイナス電極５７に接続される。

以上の太陽電池セルによれば、複数の素子部２３５−１，２３５−２，…２３５−ｋを１つのユニットとした場合、複数のユニットをプラス電極５６とマイナス電極５７との間に並列接続できる。しかも、これら複数のユニットは、１つの基板５１上に形成可能である。従って、このような太陽電池セルを使用した太陽電池パネルは、部分的に日陰となっても、発電量の低下が限定的である。即ち、安定的に発電する太陽電池パネルが実現される。

また、上述の太陽電池セルは、３回のパターニング（例えば、レーザパターニングやニードルを使用したメカニカルパターニング）により形成可能である。太陽電池セルの製造工程において、パターニングの回数は、太陽電池モジュールの製造コストに比例する。即ち、３回のパターニングにより太陽電池セルを製造できることは、太陽電池モジュールの製造コストの低下を実現できることを意味する。

・ 第３の例
図１０及び図１１は、太陽電池モジュールの第３の例を示す。
太陽電池モジュールは、フレーム２２と、フレーム２２に取り付けられる太陽電池パネル２３と、を備える。

フレーム２２は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金などの材料を備える。また、フレーム２２は、太陽電池パネル２３を取り付けるための取付部２２２を有する。取付部２２２は、凹部を有し、太陽電池パネル２３は、取付部２２２の凹部に嵌合される。太陽電池パネル２３は、第２の例と同様に、光電変換素子２３５が化合物半導体を備える化合物系太陽電池パネルである。

光電変換素子２３５は、封止材２３２により封止される。封止材２３２により封止された光電変換素子２３５は、２枚のカバーガラス２３３ａ，２３３ｂ間に配置される。シール材２３４は、太陽電池パネル２３の端部において、２枚のカバーガラス２３３ａ，２３３ｂに挟み込まれる。

このような太陽電池モジュールでも、第１の例と同様に、例えば、シール材２３４の劣化によりフレーム２２と太陽電池パネル２３との間に隙間が発生し、酸素がその隙間から太陽電池モジュールの内部に侵入する場合がある。また、太陽電池パネル２３の表面にクラック、ピンホールなどの損傷箇所が発生し、酸素がその損傷箇所から太陽電池モジュールの内部に侵入する場合がある。

従って、図１、図２、図３、図４Ａ、又は、図４Ｂの検出装置を用いて、図１０及び図１１の太陽電池モジュール内への酸素侵入を検出すれば、酸素による影響を予測することが可能となり、酸素が光電変換素子２３５に達する前に、太陽電池モジュールの補修又は交換を行うこともできる。

以上、太陽電池モジュールのいくつかの例を説明したが、太陽電池モジュールは、これらに限定されることはない。例えば、太陽電池モジュールは、柔軟性のあるフレキシブルモジュールでもよいし、シリコン系太陽電池セルは、多結晶構造でも、又は、単結晶構造でもよいし、化合物系太陽電池セルは、無機化合物を使用しても、又は、有機化合物を使用してもよい。即ち、太陽電池モジュールは、少なくとも、励起光Ｅとしての紫外線により発光（又は呈色）Ｆが発生し、かつ、酸素侵入により発光（又は呈色）の消光が発生する部材を含んでいればよい。

＜酸素侵入を検出する処理＞
次に、太陽電池モジュール内への酸素侵入を検出する処理の例を説明する。
太陽電池モジュール内への酸素侵入を検出する処理とは、太陽電池モジュール、具体的には、封止材の発光（又は呈色）、又は、その消光を示す第１の画像データに基づき、酸素侵入箇所、酸素侵入距離、及び、酸素侵入速度の少なくとも１つを求める処理のことである。

図１２は、コントローラ又はプロセッサの構成例を示す。
コントローラ１４は、図１、図２、又は、図３のコントローラ１４であり、プロセッサ３１は、図４Ａ又は図４Ｂのプロセッサ３１である。酸素侵入を検出する処理は、コントローラ１４又はプロセッサ３１により実行される。

コントローラ１４又はプロセッサ３１は、入出力部６０と、紫外線強度設定部６１と、紫外線波長設定部６２と、撮像指示部６３と、処理部６４と、メモリ部６５と、これらを接続するバス６６と、を備える。

入出力部６０は、太陽電池モジュールの設置期間ΔＴ、撮像指示、光源（紫外線又は可視光）の選択など、の入力信号Ｓを受ける。設置期間ΔＴに関しては、これに代えて、太陽電池モジュールのシリアル番号でもよい。コントローラ１４又はプロセッサ３１がシリアル番号により設置期間ΔＴを取得する場合、予め、シリアル番号及び設置期間ΔＴの関係を示す第１の管理テーブルが、入出力部６０を経由して、メモリ部６５に記憶されるのが望ましい。

尚、メモリ部６５は、例えば、ＳＲＡＭ（static random access memory）、ＤＲＡＭ（dynamic random access memory）、ＭＲＡＭ（magnetic random access memory）など、の高速メモリである。

ここで、第１の管理テーブルの例を説明する。
第１の管理テーブルは、例えば、図１３Ａに示すように、シリアル番号、設置日、検査日、設置期間ΔＴ、及び、酸素侵入の関係を示すＬＵＴ（look up table）である。これらのデータは、太陽電池モジュールの検査（酸素侵入の検出）前に書き込まれる。設置期間ΔＴは、設置日及び検査日から自動的に計算されてもよい。また、酸素侵入は、初期状態として、全て「無」に設定されるのが望ましい。

酸素侵入が「有」である太陽電池モジュールに関しては、第２の管理テーブルが作成される。第２の管理テーブルは、コントローラ１４又はプロセッサ３１により作成することが可能である。第２の管理テーブルは、例えば、図１３Ｂに示すように、シリアル番号、酸素侵入箇所、酸素侵入距離Δｄ、酸素侵入速度Ｓ、寿命予測日（交換日）の関係を示すＬＵＴである。酸素侵入箇所は、画像として保存されてもよい。酸素侵入速度Ｓは、設置期間ΔＴ及び酸素侵入距離Δｄから自動的に計算されてもよい。寿命予測日も、設置日、酸素侵入箇所、酸素侵入速度Ｓなど、のデータから自動的に計算されてもよい。

入出力部６０の説明に戻る。
入出力部６０は、第１及び第２の画像データを受ける。第１の画像データは、紫外線による太陽電池モジュールの発光（又は呈色）、又は、その消光を示し、第２の画像データは、可視光による太陽電池モジュールの画像を示す。第２の画像データは、例えば、コントローラ１４又はプロセッサ３１が太陽電池モジュールの輪郭を把握するための基準画像として使用される。

第１及び第２の画像データは、例えば、メモリ部６５に一時的に記憶される。但し、第１及び第２の画像データは、メモリ部６５に記憶される前に、メモリ部６５以外のメモリ、例えば、図１、図２、図３、図４Ａ、及び、図４Ｂのメモリ１５に記憶されるのが望ましい。

紫外線強度設定部６１は、太陽電池モジュールの発光（又は呈色）の強度が所定値以上となるように、励起光としての紫外線の強度を設定する。

発光（又は呈色）を発生する封止材として、例えば、太陽光に含まれる紫外線（主にＵＶＡ）を可視光に変換し、太陽電池セルに入射される可視光を増加させることを目的に機能を有するものを、太陽電池モジュール内に設けることがある。しかし、太陽光に含まれる紫外線の強度（60W/m²程度）では、コントローラ１４又はプロセッサ３１が封止材の発光（又は呈色）を第１の画像データとして明確に取得するのに不十分な場合がある。

そこで、光源（例えば、キセノンランプ、水銀ランプ、重水素ランプ、紫外線ＬＥＤランプなど）が紫外線の強度を変更可能である場合、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、紫外線強度設定部６１により、太陽電池モジュール毎に、最適な紫外線の強度（500〜2000W/m2)を選択できるのが望ましい。

紫外線波長設定部６２は、太陽電池モジュールの発光（又は呈色）の強度が最も大きくなる励起波長を決定し、励起光としての紫外線の波長をその励起波長に設定する。

太陽電池モジュールの発光（又は呈色）の強度は、励起波長に依存して変化する。従って、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、励起波長と封止材の発光（又は呈色）の強度との関係を示す励起スペクトルに基づき、発光（又は呈色）の強度が最も大きくなる励起波長を決定し、かつ、その励起波長の紫外線により第１の画像データを取得すれば、太陽電池モジュール内への酸素侵入を高精度に検出できる。

そこで、光源（例えば、キセノンランプ、水銀ランプ、重水素ランプ、紫外線ＬＥＤランプなど）が紫外線の波長を変更可能である場合、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、紫外線波長設定部６２により、太陽電池モジュール毎に、最適な紫外線の波長を選択できるのが望ましい。

尚、光源に関しては、例えば、励起光光源、増幅光光源を含む複数の光源を設け、これら複数の光源の各々について、紫外線の強度及び波長を設定可能にしてもよい。

ここで、励起光光源とは、第１の強度及び第１の波長を有する紫外線（励起光）を、太陽電池モジュールのパネル面に対して第１の角度で照射する光源のことである。また、増幅光光源とは、第２の強度及び第２の波長を有する紫外線（増幅光）を、太陽電池モジュールのパネル面に対して第２の角度で照射する光源のことである。但し、第１の強度、第１の波長、及び、第１の角度の少なくとも１つは、第２の強度、第２の波長、及び、第２の角度の少なくとも１つと異なる。

増幅光は、励起光による発光又は呈色の強度が十分でない場合に、補助的に使用される。例えば、増幅光を照射した後に励起光を照射することにより、励起光を照射した後に増幅光を照射することにより、又は、増幅光と励起光を同時に照射することにより、太陽電池モジュールの発光又は呈色の強度は、励起光のみによる発光又は呈色の強度よりも大きくなる。

撮像指示部６３は、撮像指示に基づき、光源及び撮像素子に対して、太陽電池モジュールの撮像を指示する。撮像指示は、例えば、入力信号Ｓとして、入出力部６０を経由して撮像指示部６３に入力される。

処理部６４は、第１及び第２の画像データに基づき、太陽電池モジュール内への酸素侵入を検出する処理、即ち、酸素侵入箇所、酸素侵入距離Δｄ、及び、酸素侵入速度Ｓの少なくとも１つを求める処理を実行する。

尚、紫外線強度設定部６１、紫外線波長設定部６２、撮像指示部６３、及び、処理部６４の機能は、ハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェアにより実現してもよいし、又は、それらの組み合わせにより実現してもよい。これらの機能が、ハードウェアにより実現されるか、ソフトウェアにより実現されるか、又は、それらの組み合わせにより実現されるかは、コントローラ１４又はプロセッサ３１が使用される環境、又は、コントローラ１４又はプロセッサ３１に課される設計制約など、に依存する。

次に、太陽電池モジュール内への酸素侵入を検出する処理の例を説明する。以下の処理は、図１２のコントローラ１４又はプロセッサ３１により実行される。

図１４は、酸素侵入を検出する処理の第１の例を示す。
まず、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、撮像指示を受けると、励起光としての紫外線を太陽電池モジュールに照射する（ステップＳＴ１１〜ＳＴ１２ａ）。

次に、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、太陽電池モジュールの発光（又は呈色）を撮像し、その発光（又は呈色）を撮像データとして取得する（ステップＳＴ１３）。

この後、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、撮像データの発光又は呈色の強度が酸素侵入を検出するのに十分であるか否かを判断する（ステップＳＴ１４）。撮像データの発光又は呈色の強度が酸素侵入を検出するのに十分でない場合、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、増幅光としての紫外線を太陽電池モジュールに照射する（ステップＳＴ１２ｂ）。続けて、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、励起光としての紫外線を太陽電池モジュールに照射する（ステップＳＴ１２ａ）。

次に、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、再び、太陽電池モジュールの発光（又は呈色）を撮像し、その発光（又は呈色）を撮像データとして取得する（ステップＳＴ１３）。

この後、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、再び、撮像データの発光又は呈色の強度が酸素侵入を検出するのに十分であるか否かを判断する（ステップＳＴ１４）。撮像データの発光又は呈色の強度が酸素侵入を検出するのに十分である場合、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、その撮像データを第１の画像データとして取得する（ステップＳＴ１５）。

その結果、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、第１の画像データに基づき、太陽電池モジュール内への酸素侵入を検出する処理を実行可能となる。

図１５は、酸素侵入を検出する処理の第２の例を示す。
第２の例は、第１の例と比べると、第１及び第２の画像データに基づき、太陽電池モジュール内への酸素侵入を検出する処理を行う点が異なる。
まず、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、撮像指示を受けると、可視光を太陽電池モジュールに照射し、かつ、基準画像としての第２の画像データを取得する（ステップＳＴ２１〜ＳＴ２４）。

次に、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、励起光としての紫外線を太陽電池モジュールに照射し、かつ、太陽電池モジュールの発光（又は呈色）を撮像データとして取得する（ステップＳＴ２５ａ〜ＳＴ２６）。

この後、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、撮像データの発光又は呈色の強度が酸素侵入を検出するのに十分であるか否かを判断する（ステップＳＴ２７）。撮像データの発光又は呈色の強度が酸素侵入を検出するのに十分でない場合、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、増幅光としての紫外線を太陽電池モジュールに照射する（ステップＳＴ２５ｂ）。続けて、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、励起光としての紫外線を太陽電池モジュールに照射する（ステップＳＴ２５ａ）。

次に、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、再び、太陽電池モジュールの発光（又は呈色）を撮像し、その発光（又は呈色）を撮像データとして取得する（ステップＳＴ２６）。

この後、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、再び、撮像データの発光又は呈色の強度が酸素侵入を検出するのに十分であるか否かを判断する（ステップＳＴ２７）。撮像データの発光又は呈色の強度が酸素侵入を検出するのに十分である場合、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、その撮像データを第１の画像データとして取得する（ステップＳＴ２８）。

そして、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、第１及び第２の画像データを比較することにより、太陽電池モジュールを検査する（ステップＳＴ２９）。また、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、太陽電池モジュールの検査結果を出力又は記録する（ステップＳＴ３０）。

図１６は、太陽電池モジュールの検査の第１の例を示す。
第１の例は、主として、酸素侵入距離Δｄを求めることを目的とする。本例のフローチャートは、図１５のステップＳＴ２９のサブルーチンに相当する。

まず、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、第１及び第２の画像データに基づき、酸素侵入距離Δｄを求める（ステップＳＴ３１）。

例えば、図１８に示すように、第２の画像データＧ_refは、太陽電池モジュールのカバーガラス（又は封止材）の輪郭（端部）Ｒ、及び、太陽電池セル（光電変換素子）の輪郭（端部）Ｃを示す。また、図１９に示すように、第１の画像データＧ_aは、発光／呈色領域Ａを示す。従って、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、両者を比較することにより、消光領域Ｘを特定できる。消光領域Ｘは、酸素侵入箇所に相当する。

また、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、酸素侵入箇所としての消光領域Ｘと共に、酸素侵入距離Δｄを特定できる。例えば、図２０に示すように、第１の画像データＧ_bにおいて、酸素侵入距離Δｄは、カバーガラス（又は封止材）の輪郭（端部）Ｒから発光／呈色領域Ａの端部までの距離（消光領域Ｘの幅）として求めることができる。

ここで、酸素侵入距離Δｄが０である場合、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、酸素侵入“無”と判断した後、図１５のステップＳＴ３０を実行する。一方、酸素侵入距離Δｄが０でない場合、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、酸素侵入“有”と判断した後、酸素侵入箇所としての消光領域Ｘが太陽電池セルまで達しているか否かを判断する（ステップＳＴ３４〜ＳＴ３７）。

例えば、図２１に示すように、第１の画像データＧ_cにおいて、カバーガラス（又は封止材）の輪郭（端部）Ｒから太陽電池セル（光電変換素子）の輪郭（端部）Ｃまでの距離をＤと仮定した場合、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、酸素侵入距離ΔｄがＤよりも小さければ、酸素が太陽電池セルまで達していないと判断する（ステップＳＴ３５→ＳＴ３６）。

また、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、酸素侵入距離ΔｄがＤに等しいか又はそれよりも大きければ、酸素が太陽電池セルまで達していると判断する（ステップＳＴ３５→ＳＴ３７）。
この後、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、図１５のステップＳＴ３０を実行する。

図１７Ａは、太陽電池モジュールの検査の第２の例を示す。
第２の例は、主として、酸素侵入速度Ｓを求めることを目的とする。本例のフローチャートも、図１５のステップＳＴ２９のサブルーチンに相当する。

まず、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、太陽電池モジュールの設置期間（又は試験時間）ΔＴの入力があるか否かを確認する（ステップＳＴ４１）。

設置期間（又は試験時間）ΔＴの入力がない場合、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、設置期間ΔＴの入力を催促する（ステップＳＴ４２）。また、設置期間ΔＴの入力がある場合、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、設置期間ΔＴと図１６の処理で求めたΔｄとに基づき、酸素侵入速度Ｓ（＝Δｄ／ΔＴ）を求める（ステップＳＴ４３）。

この後、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、図１５のステップＳＴ３０を実行する。

図１７Ｂは、太陽電池モジュールの検査の第３の例を示す。
第３の例は、第２の例の変形例である。第３の例では、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、太陽電池モジュールのシリアル番号に基づき、設置期間（又は試験時間）ΔＴを求める。

まず、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、太陽電池モジュールのシリアル番号の入力があるか否かを確認する（ステップＳＴ５１）。

シリアル番号の入力がない場合、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、シリアル番号の入力を催促する（ステップＳＴ５２）。また、シリアル番号の入力がある場合、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、例えば、図１３ＡのＬＵＴに基づき、シリアル番号から設置期間（又は試験時間）ΔＴを求める（ステップＳＴ５３）。

次に、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、設置期間ΔＴと図１６の処理で求めたΔｄとに基づき、酸素侵入速度Ｓ（＝Δｄ／ΔＴ）を求める（ステップＳＴ５４）。

この後、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、図１５のステップＳＴ３０を実行する。

尚、上述の第１乃至第３の例は、空気中の酸素（Ｏ_２）がフレーム及び太陽電池パネル間の隙間から侵入することを想定するが、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、太陽電池パネルの表面のクラック、ピンホールなどの損傷箇所に起因する酸素侵入も検出可能である。

例えば、図２２に示すように、第１画像データＧ_dにおいて、発光／呈色領域Ａ内に部分的に発光（又は呈色）していない消光領域Ｘ１，Ｘ２がある場合、コントローラ１４又はプロセッサ３１は、その消光領域Ｘ１，Ｘ２を、太陽電池パネルのクラック、ピンポールなどに起因する酸素侵入箇所と判断できる。

以上の太陽電池モジュール内への酸素侵入を検出する処理によれば、管理者は、太陽電池モジュール内への酸素侵入の有無を検出できると共に、酸素侵入が進行している場合には、酸素侵入箇所を特定し、必要に応じて、太陽電池モジュールの補修又は交換を行うことができる。また、管理者は、酸素侵入距離Δｄと太陽電池セルまでの距離Ｄとに基づき、太陽電池モジュールのその後の劣化予測を行える。即ち、管理者は、この劣化予測に基づき、太陽電池モジュールの交換時期を決定できる。また、この劣化予測は、出荷前の太陽電池モジュールの加速試験にも応用可能である。

＜その他＞
太陽電池モジュールの検査は、太陽電池モジュールのパネル面を複数の撮像エリアに分割して行ってもよい。例えば、図２３に示すように、太陽電池モジュール２０は、９つの撮像エリアＩ１〜Ｉ９に分割される。この場合、太陽電池モジュール２０の検査は、撮像エリア毎に実行される。このような処理は、特に、大きなサイズの太陽電池モジュールに効果的である。

太陽電池モジュールの検査において、コントローラ又はプロセッサは、第１の画像データの色分解を行ってもよい。これは、励起光（紫外線）による封止材の発光（又は呈色）が封止材の熱劣化や光劣化などによって変化することを考慮したものである。

例えば、第１の画像データから、赤（Ｒ）要素、緑（Ｇ）要素、及び、青（Ｂ）要素をそれぞれ取り出し、各要素の強度を比較することで発光（又は呈色）源となる封止材の状態を推測できる。即ち、封止材の熱劣化又は光劣化が進むと、励起光（紫外線）による封止材の発光（又は呈色）は、赤要素の強度が緑要素及び青要素の強度よりも大きくなり、結果として、白色の発光（又は呈色）として観測される。

従って、コントローラ又はプロセッサは、発光（又は呈色）の消光に基づき、太陽電池モジュール内への酸素侵入を検出できると共に、第１の画像データの色分解を行うことにより封止材の熱劣化又は光劣化も検出可能となる。

また、励起光による封止材の発光（又は呈色）の強度は、酸素侵入の程度に依存して変化する。例えば、クエンチャーとしての酸素侵入が進むに従い、発光（又は呈色）の強度は、次第に小さくなり、最終的には、零となる。即ち、封止材の発光（又は呈色）は、消失する。このようなことから、コントローラ又はプロセッサは、発光（又は呈色）の色又は強度の数値化又はグラフ化を行ってもよい。

この場合、コントローラ又はプロセッサは、第１の画像データから、太陽電池モジュール内への酸素侵入の程度（例えば、０〜１００）を詳細に検出できる。但し、酸素侵入の程度に関し、１００は、酸素侵入が全くない部分（正常部分）の発光（又は呈色）の強度を数値化したものであり、０は、酸素侵入により完全に消光した部分の発光（又は呈色）の強度を数値化したものである。

太陽電池モジュールの検査において、コントローラ又はプロセッサは、分光器を用いて、封止材の発光（又は呈色）のスペクトル波長を取得してもよい。これは、励起光（紫外線）による封止材の発光（又は呈色）のスペクトル波長が封止材の熱劣化や光劣化などによって変化することを考慮したものである。

例えば、封止材の熱劣化又は光劣化が進むと、励起光（紫外線）による封止材の発光（又は呈色）のスペクトル波長は、封止材の熱劣化又は光劣化が発生していない場合のスペクトル波長と異なることになる。

従って、コントローラ又はプロセッサは、発光（又は呈色）のスペクトル波長から封止材の熱劣化又は光劣化を検出可能となる。

また、コントローラ又はプロセッサは、発光（又は呈色）のスペクトル波長に基づき、励起波長、即ち、励起光（紫外線）の波長と、封止材の発光（又は呈色）の強度との関係を示す励起スペクトルを取得可能となる。従って、光源が励起波長を変更可能である場合、コントローラ又はプロセッサは、第１の画像データを得るために最適な励起波長を決定できる。

＜むすび＞
以上、説明したように、本発明の実施形態によれば、センサ無し、かつ、非破壊で、太陽電池モジュール内への酸素侵入を検出できる。

即ち、酸素センサを有しない既存の太陽電池モジュールに対しても、本実施例を適用可能である。また、酸素センサが不要であるため、酸素センサの経年劣化による検出感度の低下を考慮する必要がない。一方、封止材の劣化に対しては、色分解やスペクトル波長に基づき劣化の原因を検証し、かつ、励起光としての紫外線の波長や強度を変更することで、発光（又は呈色）の強度、即ち、検出感度を十分に確保できる。

また、太陽電池モジュール内への酸素侵入の検出は、第１の画像データに基づき行われるため、コントローラ又はプロセッサは、酸素侵入箇所、酸素侵入距離、及び、酸素侵入速度のうちの少なくとも１つを容易に求めることができる。しかも、例えば、１つの太陽電池モジュールに複数の撮像エリアを設定することで、太陽電池モジュールのサイズに関係なく、小サイズから大サイズの全ての太陽電池モジュール内への酸素侵入を検出できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これら実施形態は、一例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することを意図しない。これら実施形態は、上述以外の様々な形態で実施することが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換、変更など、を行える。これら実施形態及びその変形は、本発明の範囲及び要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明及びその均等物についても、本発明の範囲及び要旨に含まれる。

１０： 検出装置、 １０’： 筐体、 １１： 光源、 １２： 撮像素子、 １３： 撮像装置、 １４：コントローラ、 １５： メモリ、 １６： 制御装置、 １７： 分光器、 ２０： 太陽電池モジュール、 ２１： 固定台、 ２２： フレーム、 ２３： 太陽電池パネル、 ３０： 処理装置、 ３１： プロセッサ、 ４０： インターネット、 ５１： 基板、 ５２−１，５２−２，…５２−ｋ，５２−（ｋ＋１）： 第１の電極層、 ５３： 光電変換層、 ５４： バッファ層、 ５５： 第２の電極層、 ６０： 入出力部、 ６１： 紫外線強度設定部、 ６２： 紫外線波長設定部、 ６３： 撮像指示部、 ６４： 処理部、 ６５： メモリ部。

Claims (12)

1. 太陽電池モジュールに紫外線を照射する第１の光源と、
   前記太陽電池モジュールを撮像する撮像素子と、
   前記第１の光源及び前記撮像素子に接続されるコントローラと、を備え、
   前記太陽電池モジュールは、前記紫外線により発光又は呈色が発生する部材を含み、
   前記コントローラは、前記第１の光源から前記紫外線を照射させ、前記撮像素子を用いて前記発光又は前記呈色を第１の画像データとして取得する、
   検出装置。
2. 前記コントローラは、
   前記第１の画像データに基づき、前記発光又は前記呈色の消光を検出し、
   前記消光が発生した消光領域を特定する、
   請求項１に記載の検出装置。
3. 前記コントローラは、
   前記消光領域に基づき、前記太陽電池モジュール内へ酸素が侵入していると判断する、
   請求項２に記載の検出装置。
4. 前記コントローラは、
   前記第１の画像データの色分解を行うことにより前記消光が酸素侵入に起因するか否かを判断する、
   請求項２に記載の検出装置。
5. 前記太陽電池モジュール及び前記撮像素子間に分光器をさらに備え、
   前記コントローラは、
   前記分光器により得られるスペクトル波長に基づき前記消光が酸素侵入に起因するか否かを判断する、
   請求項２に記載の検出装置。
6. 前記太陽電池モジュールに可視光を照射する第２の光源をさらに備え、
   前記コントローラは、
   前記第２の光源から前記可視光を照射させ、
   前記撮像素子を用いて前記可視光による前記太陽電池モジュールの第２の画像データを取得し、
   前記第１及び第２の画像データを比較することにより前記消光領域を特定し、
   前記消光領域に基づき、酸素侵入箇所、酸素侵入距離、及び、酸素侵入速度の少なくとも１つを求める、
   請求項２に記載の検出装置。
7. 前記第１の光源は、前記紫外線の波長を変更可能であり、
   前記コントローラは、
   前記紫外線の波長を変更することにより前記発光又は前記呈色の強度が最も大きくなる励起波長を決定し、
   前記励起波長を持つ前記紫外線により前記第１の画像データを取得する、
   請求項１乃至６のいずれか１項に記載の検出装置。
8. 前記第１の光源は、前記紫外線の強度を変更可能であり、
   前記コントローラは、
   前記発光又は前記呈色の強度が所定値以上となるように前記紫外線の強度を設定する、
   請求項１乃至７のいずれか１項に記載の検出装置。
9. 前記第１の光源、前記撮像素子、及び、前記コントローラを収容可能な筐体をさらに備える、
   請求項１乃至８のいずれか１項に記載の検出装置。
10. 前記部材は、太陽電池セルを封止し、前記紫外線を吸収する添加物及び酸素を吸収する添加物を含む封止材である、
    請求項１乃至９のいずれか１項に記載の検出装置。
11. 前記紫外線は、300nm以上、450nm以下の波長を有する、
    請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の検出装置。
12. 紫外線により発光又は呈色が発生する部材を含む太陽電池モジュールに紫外線を照射し、
    前記紫外線による前記部材の前記発光又は前記呈色を第１の画像データとして取得し、
    前記第１の画像データに基づき、前記発光又は前記呈色の消光を検出し、
    前記消光が発生した消光領域に基づき、前記太陽電池モジュール内への酸素侵入を検出する、
    検出方法。

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