JP4625941B2 - 太陽電池の性能評価装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池の性能評価装置および性能評価方法に関し、特に太陽電池の局部の特性の測定を可能にし、かつ、面内の特性ばらつきを評価することのできる太陽電池の性能評価装置および性能評価方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池は、結晶系と薄膜系とに大別される。結晶系では、ｐ型またはｎ型半導体基板（ウェハ）の表面にｎ型またはｐ型拡散層を形成し、基板表裏面に表面側電極と裏面電極とを形成することによって作製される。また、薄膜系太陽電池は、絶縁性基板上に裏面電極を形成しその上に、または、金属（ステンレス）基板上にｐ（またはｎ）型半導体層とｎ（またはｐ）型半導体層を成長させ、その上に表面電極を形成することによって作製される。
太陽電池ウェハは近年大面積化が図られているが、大面積化によって、均一な拡散や成膜が難しくなり、特性の面内均一化の維持が重要な課題となっている。また、膜厚および組成の不均一部分、ピンホール等が性能低下、経時的不安定要因になり易い。そこで、面内での拡散状況や成膜状態とそのばらつき程度を把握できるようにすることが求められている。
上記のようにして作製された太陽電池についての品質を評価する従来の方法は、電池全面に光を当て、発電性能を二端子から測定することによってなされ、平均性能として評価される。従って、従来の測定方法では電池内の局部の性能や面内での特性ばらつき程度を評価することはできない。しかし、太陽電池の局部情報を得たいというニーズは高く、これに対応して太陽電池受光面にレーザビームなどの光ビームを照射し電池面内の光電流分布を評価するレーザ光励起電流像 (LBIC:laser beam induced current) 法が開発され（例えば、非特許文献１参照）、測定器もすでに市販されている。この方法は、太陽電極に二端子を取り付けた後に光ビーム照射して二端子を利用して回路短絡電流の面分布を測定するものである。
【０００３】
【非特許文献１】
Scott A. McHugo et al., Appl. Phys. Lett., Vol.72, No.26, 29 June 1998, pp.3482-3484
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
太陽電池の特性を評価する指標には、回路短絡電流(Isc)のみならず、回路開放電圧(Voc)、曲線因子(FF)、出力電力特性(P)、最大出力(Pmax)があり、これらの値およびそのばらつき（面内およびウェハ間）を知ることは、製品評価、工程管理の面で重要であるにも拘らず、上述したLBIC法は回路短絡電流のみしか得られないため、新しい測定・評価方法が求められてきた。
本願発明の課題は、上述した従来技術の不備を解決することであって、その目的は、回路短絡電流のみならず、回路開放電圧、曲線因子、出力電力特性、最大出力等の局部値を知ることができるようにすることであり、これにより太陽電池の面内ばらつき、欠陥位置などの工程管理や経時的安定性について必要な情報を得ることができるようにしようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明によれば、スポット光照射手段と、前記スポット光照射手段を囲み先端部が太陽電池の光照射面と接触することができる第１の電極部とを有する第１の接触部材と、前記第１の電極部と同等の外形形状を有し概第１の電極部と対向して配備されその先端部が太陽電池の裏面側のスポット光の外周部と接触することのできる第２の電極部を有する第２の接触部材と、太陽電池を保持する太陽電池保持部材と、前記第１および前記第２の電源と接続されてスポット光下の太陽電池の回路短絡電流または回路開放電圧または電流-電圧特性を測定する測定部と、を有する太陽電池の性能評価装置、が提供される。
【０００６】
また、上記の目的を達成するため、本発明によれば、スポット光照射手段と、前記スポット光照射手段を囲み先端部が太陽電池の光照射面と接触することができる第１の電極部とを有する第１の接触部材と、太陽電池の裏面側または太陽電池の裏面電極と接触することのできる第２の電極部と、太陽電池を保持する太陽電池保持部材と、前記第１および前記第２の電源と接続されてスポット光下の太陽電池の回路短絡電流または回路開放電圧または電流-電圧特性を測定する測定部と、を有する太陽電池の性能評価装置、が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態を示す斜視図である。図１において、１は、太陽電池である被測定ウェハ、２は、装置本体が収容される遮光された暗ボックス、３はベース、４は、被測定ウェハを搬入・搬出するウェハ搬送台、５は、ウェハ搬送台４のガイドとなるガイドレール、６は、被測定ウェハ１を把持してX方向およびY方向に移動可能なウェハ保持手段、7は、ウェハ保持手段６のガイドとなる保持手段ガイド、８は、被測定ウェハ１に光を照射するとともにこれと接触して測定端子となる光源兼用測定電極、９は、被測定ウェハ１に裏面側から接触して測定端子となる対向測定電極、１０、１１は、それぞれ光源兼用測定電極８、対向測定電極９を保持して上下動する電極保持手段、１２は、電極保持手段１０、１１を駆動する測定電極駆動手段である。また、１３は、装置全体の動作をコントロールする制御部、１４は、暗ボックス内の雰囲気（温度、湿度）を調整する空調部である。
【０００９】
次に、図１に示される装置の概略の動作について説明する。被測定ウェハ１は、ウェハ搬送台４に載せられて暗ボックス２内に搬送されてくる。このとき、ウェハ保持手段６は、紙面手前側下方に位置している。ウェハ搬送台４が所定の位置に到着するとプッシャ（図示なし）が動作して被測定ウェハ１をウェハ保持手段６上に載置させる。ウェハ保持手段６は、被測定ウェハ１を把持して上昇した後水平方向に移動して、被測定ウェハ１の最初の測定点を測定電極８、９間に位置させる。このとき光源兼用測定電極８の光源は点灯状態にある。
【００１０】
図２は、このときの状態を示す斜視図である。被測定ウェハ１の位置決めが完了すると、光源兼用測定電極８が降下し、対向測定電極９が上昇して被測定ウェハ１を両電極間に挟み込む。そして、図中Ａにて示す、光照射スポット領域（電極接触部）の一つ（この場合は図の奥側左端のスポット領域）についての光−電気特性を測定する。すなわち、回路短絡電流、回路開放電圧、電流−電圧特性を測定する。ここで、被測定ウェハの裏面側には高不純物濃度拡散層または裏面電極が形成されているが、表面側には透明電極は形成されていなくてもよい。第１スポットについての測定が完了すると、光源兼用測定電極８が上昇、対向測定電極９が降下し、被測定ウェハ１が１ステップ矢印Ｂ方向に送られて被測定ウェハ１の次の光照射スポット領域Ａが測定電極８下に送られる。そして、そのスポット領域についての測定が行われる。以下同様にして、被測定ウェハ１が１ステップずつ矢印Ｂ方向に送られて各スポット領域ごと測定が行われる．Ｘ方向の１行分の測定が完了すると、被測定ウェハ１は矢印Ｃ方向に１ステップ送られる。そして、第２行目のスポット領域についての測定が順次行われる。このとき、被測定ウェハ１は矢印Ｂと反対方向に１ステップずつ送られる。このようにして、被測定ウェハ１の全面に渡る測定が行われる。なお、光照射スポット領域Ａは互いに接するようにするのが原則であるが、隣接する領域間に重複部が存在していてもよい。また、隣接する光照射スポット領域Ａ同士が乖離していてもよい（すなわち、測定が飛び飛びの領域について行われるようにしてもよい）。
図１に戻り、被測定ウェハ１について全領域の測定が完了すると、被測定ウェハ１は、ウェハ保持手段６に把持された状態でまず図の手前側に送られ次いで下方に搬送される。次に、ウェハ保持手段６による保持が解除され、プッシャ（図示なし）により、押圧されてウェハ搬送台上へ移される。そして、暗ボックス２外へ搬出される。
【００１１】
図３（ａ）、（ｂ）は、光源兼用測定電極８の底面図と断面図である。図３において、８１は、電極保持手段１０に把持される固定部、８２は、固定部８１から下方に延びる、四重に形成された絶縁材からなる絶縁円筒部、８３は、円筒状の電圧測定電極、８４は、円筒状の電流測定電極、８５は、ゴムなどの弾性絶縁材からなる絶縁リング、８６は、単色LEDまたは白色LEDである光源、８７は、絶縁円筒間に装着された、光源兼用測定電極８が被測定ウェハに接触した際に、電圧測定電極８３、電流測定電極８４、絶縁リング８５を下方へ押圧するばねである。電圧測定電極８３の内径は０．５〜５０ｍｍの範囲に設定される。
絶縁リング８５は、必ずしも設ける必要はなく省略可能である。この実施の形態では、光源兼用測定電極８内にLEDを内蔵していたがこの構成に代え測定電極８の中空部に光ファイバを保持させ、任意点に配置された光源の光を光ファイバを介して被測定ウェハ上へ導くようにしてもよい。また、この実施の形態では、光源兼用測定電極８は円筒形状をしていたが、四角筒形状あるいは六角筒形状とすることもできる。
対向測定電極９は、光源兼用測定電極８から光源８６を除去した構成を有するものである。光源８６を除去した部分は、中空のままでもよいが充填物が充填されていてもよい。
【００１２】
図４は、図１に示される制御部１３の概略の構成を示すブロック図である。図４に示されるように、制御部１３には、中央処理部１３１を中心として、ウェハ搬入・搬出部１３２、ウェハ駆動部１３３、光源制御部１３４、測定電極駆動部１３５、測定部１３６、演算部１３７、判定・選別部１３８、記録部１３９が設けられる。ウェハ搬入・搬出部１３２は、中央処理部１３１の指示を受け、被測定ウェハの搬入・搬出およびその初期位置を制御する。ウェハ駆動部１３３は、被測定ウェハのX方向およびY方向のステップ送りを制御する。光源制御部１３４は、光源のオン・オフおよびその輝度を制御する。測定電極駆動部１３５は、測定電極の上下動を制御する。測定部１３６は、中央処理部１３１より被測定ウェハの測定スポットに測定電極が接触したことの信号を受けると被測定ウェハの１光照射スポット領域のＩ−Ｖ特性を測定する。中央処理部１３１は、測定部１３４より１スポット領域のＩ−Ｖ特性の測定が完了したことを示す信号を受け取ると測定電極駆動部１３５、演算部１３７へ向けてトリガー信号を発信する。演算部１３７は、測定部１３６の測定データを受け取りこれに基づいて最大出力ＰｍａｘとＦＦ値とを算出する。測定部１３６の測定データと演算部１３７の演算結果とは、判定・選別部１３８と記録部１３９とに伝達される。判定・選別部１３８は、被測定太陽電池の全面のデータを取得すると、その被測定太陽電池の良・不良の判別および不良発生個所の特定を行うと共に不良品が発生した場合には警告を発し、良品である場合にはその光−電気特性に応じてクラス分けを行う。警告が発せられると製造ラインへフィードバックがかけられる。
【００１３】
図５は、図１〜図４に示される本実施の形態に係る太陽電池の測定装置を用いた処理の流れの一例を示すフローチャートである。この例では、光源は１ウェハの全スポット領域を測定する間常時点灯されているものとされる。また、ウェハのステップ送り回数はＸ方向にＮ、Ｙ方向にＭ（測定されるスポット領域はＸ方向にＮ+１、Ｙ方向にＭ+１）であるものとする。太陽電池処理部Ａでは、ステップＳ１０１において、被測定ウェハが測定電極間に送られてきて位置決めされる。ステップＳ１０２において、ｍ＝０と設定され、ステップＳ１０３において、ｎ＝０と設定される。そして、ステップＳ１０４において、測定電極が被測定ウェハに接触し光−電気特性の測定が行われる。すなわち、光の照射されたスポット領域の電流−電圧特性が測定される。この測定が完了すると、ステップＳ１０５において、トリガー信号が発信され、測定電極が被測定ウェハから離れる。そして、ステップＳ１０６において、ｎがＮであるか否かがチェックされる。ｎがＮである場合には、ステップＳ１０７に至り、ｍがＭであるか否かがチェックされる。ｍがＭである場合には、ステップＳ１０８において、被測定ウェハは測定位置から外され、本装置外へ搬出される。
【００１４】
ステップＳ１０６において、ｎ＝Ｎではないと判定された場合には、ステップＳ１０９に至り、ｍが偶数であるか否かがチェックされる。ｍが偶数である場合には、ステップＳ１１０において、被測定ウェハはＸ方向に１ステップ送られ、ステップＳ１１１に至る。ステップＳ１０９において、ｍが偶数でないと判定された場合には、ステップＳ１１２において、被測定ウェハは−Ｘ方向に１ステップ送られ、ステップＳ１１１に至る。ステップＳ１１１において、ｎ＝ｎ+１とした後、ステップＳ１０４へ戻る。
ステップＳ１０７において、ｍ＝Ｍではないと判定された場合には、ステップＳ１１３に至り、被測定ウェハをＹ方向に１ステップ送り、ステップＳ１１４において、ｍ＝ｍ+１とした後、ステップＳ１０３へ戻る。
【００１５】
データ処理部Ｂでは、ウェハ処理部ＡのステップＳ１０１において、被測定ウェハの搬入が行われると、ステップＳ２０１において、ｐ＝０と設定し、ステップＳ２０２において、ｑ＝０と設定した後、ウェハ処理部Ａより、トリガー信号が発信されるのを待つ。ステップＳ２０３において、ウェハ処理部ＡのステップＳ１０５にて発信されたトリガー信号が受信されると、ステップＳ２０４に移り、ウェハ処理部ＡのステップＳ１０４にて得られた測定データを取り込む。そして、ステップＳ２０５において、取得した測定データに基づいて最大出力Ｐｍａｘを求め、ＦＦ値を算出する。次いで、ステップＳ２０６において、ｑがＮであるか否かがチェックされ、ｑがＮである場合には、ステップＳ２０７へ移り、ｐがＭであるか否かがチェックされ、ｐがＭである場合には、ステップＳ２０８において、測定の終了した被測定ウェハの測定結果、演算結果を取得して、当該被測定ウェハについて判定・選別を行う。すなわち、不良品は除外され、良品は特性に応じてクラス分けされる。不良品が発生した場合には、製造ラインに対してフィードバックが行われる（ステップＳ２０９）。
【００１６】
ステップＳ２０６において、ｑがＮではないと判定された場合には、ステップＳ２１０に移り、ｑ＝ｑ＋１とした後、トリガー信号の発信を待ち、ステップＳ２０３へ進む。
ステップＳ２０７において、ｐがＭではないと判定された場合には、ステップＳ２１１に移り、ｑ＝ｑ＋１とした後、ステップＳ２０２へ戻る。
【００１７】
上述した第１の実施の形態は、被測定ウェハ１をＸ−Ｙ方向へステップ移動させるものであったが、測定電極駆動手段１２をＸ−Ｙ平面上をステップ移動させることにより、測定電極８、９をＸ−Ｙ方向にステップ移動させるようにしてもよい。あるいは、被測定ウェハ１を例えばＸ方向へのみステップ移動させ測定電極８、９をＹ方向にステップ移動させるようにして、被測定ウェハと測定電極の双方をステップ移動させるようにしてもよい。
【００１８】
図６は、本発明の第２の実施の形態を示す要部斜視図である。図６において、図１に示した第１の実施の形態の部分と同等の機能を有する部材には同一の参照番号が付せられている。本実施の形態のおいては、被測定ウェハ１は、ＹおよびＺ方向に移動可能なウェハ保持手段６により垂直に保持される。また、光源兼用測定電極８を保持する電極保持手段１０と対向測定電極９を保持する電極保持手段１１とは、測定電極駆動手段１２により、左右方向に移動される。
本実施の形態の装置も第１の実施の形態装置と同様に動作し、第１の実施の形態装置と同様の効果を奏することができる。本実施の形態においても、測定電極側をＹおよびＺ方向にステップ移動可能に変更することも、測定電極と被測定ウェハの一方をＹ方向へステップ移動させ他方をＺ方向へステップ移動させるように変更することも可能である。
【００１９】
図７は、本発明の第３の実施の形態を示す斜視図である。図７において、図１に示した第１の実施の形態の部分と同等の機能を有する部材には同一の参照番号が付せられている。本実施の形態のおいては、被測定ウェハ１は、Ｙ方向およびＸ方向へステップ移動するＹ-Ｘテーブル１５上に固定される対向測定電極ステージ１６上に載置される。被測定ウェハ１と対向測定電極ステージ１６との間には、板状ないしマット状の対向測定電極（図示なし）が配置されており、被測定ウェハ１の裏面に形成された高不純物濃度層または裏面電極と接触している。光源兼用測定電極８は、電極保持手段１０により上下動されて、対向測定電極との間に被測定ウェハ１を挟み込んで測定を行う。
本実施の形態の装置においても、被測定ウェハを固定し測定電極側をＸおよびＹ方向にステップ移動できるようにしてもよい。また、測定電極と被測定ウェハの双方をステップ移動させるようにすることも可能である。
対向測定電極は以下のように変更することが可能である。すなわち、ポゴピンのように弾性的に接触することのできるピンを対向測定電極ステージ１６に複数本林立させて対向測定電極とする。以上は、被測定ウェハの全面に対向測定電極を接触させるものであったが、ウェハ裏面に裏面電極が形成されている場合や金属基板を用いた場合には、その裏面電極や金属基板と部分的に接触する対向測定電極を用いることができる。また、薄膜系太陽電池の場合には、基板上に形成された裏面電極の露出部と弾性的に接触するクリップ電極を対向測定電極とすることができる。
【００２０】
図８は、本発明の第４の実施の形態を示す要部斜視図である。本実施の形態の図１に示した第１の実施の形態と異なる点は、第１の実施の形態においては、光源兼用測定電極８と対向測定電極９とを１本ずつ設け、一光照射スポットごとに測定を行っているのに対し、本実施の形態においては、光源兼用測定電極８と対向測定電極９とはライン状に４本設けられている。そして、本実施の形態においては、四光照射スポットに対し一括して測定を行う。本実施の形態に拠れば、測定・評価の時間を短縮することができる。
【００２１】
図９は、本発明の第５の実施の形態を示す要部斜視図である。本実施の形態の図８に示した第４の実施の形態と異なる点は、第４の実施の形態においては、光源兼用測定電極８と対向測定電極９とが１列にライン状に連続して配置されていたのに対し、本実施の形態においては、光源兼用測定電極８と対向測定電極９とは２列に、かつ、各測定電極はＸ方向およびＹ方向に一光照射スポット分の間隔を隔てて配置されている点である。第４の実施の形態の場合のように、光源兼用測定電極８を連続して設けた場合には隣接光照射スポット間での干渉により測定精度が低下する恐れがあるので、本実施の形態のように各測定電極間を離すことが望ましい。本実施の形態においては、Ｘ方向およびＹ方向に１ステップ移動させた後には３ステップ移動させる必要がある。
【００２２】
図１０（ａ）は、本発明の第６の実施の形態を示す要部斜視図であり、図１０（ｂ）は、その要部平面図である。図８に示した第４の実施の形態では、光源兼用測定電極８、対向測定電極９がライン状に配置されていたが、本実施の形態においては、被測定ウェハ１の受光領域の全面をカバーできるように、マトリックス状に配置される。そして、光源兼用測定電極８と対向測定電極９とは、それぞれ上下動可能な箱型の電極保持手段１０、１１に保持されている。また、第４、第５の実施の形態では、測定は複数スポットに対して同時に行われていたが、本実施の形態においては、１スポットずつ行なわれる。すなわち、光源用電源１７および測定器１８が、走査回路１９を介して光源兼用測定電極８と対向測定電極９に順次接続され、光源の点灯とその光照射スポット領域の測定が順次行なわれる。
【００２３】
次に、本実施の形態の動作について説明する。被測定ウェハ１が、搬送手段（図示なし）により、図１０（ａ）に示されるように、電極保持手段１０、１１間に搬送されてきて位置決めされる。次に、電極保持手段１０、１１が駆動手段（図示なし）によりそれぞれ上昇、降下せしめられ、被測定ウェハ１が測定電極８、９間に挟持される。最初に、例えば、図１０（ｂ）の最上段左端の光源兼用測定電極８とその光源が走査回路１９を介して測定器１８、光源用電源１７に接続され、またその測定電極８に対向する位置にある対向測定電極９が走査回路１９を介して測定器１８に接続され、その位置の光源が点灯され、そのスポット領域の測定が行われる。第１のスポット領域の測定が完了すると、走査回路１９は、光源用電源１７、測定器１８の接続を最上段左端の右隣に位置する光源兼用測定電極８に切り換え、またその光源兼用測定電極８に対向する位置にある対向測定電極９に測定器１８が接続されて、第２のスポット領域の測定が行われる。以下同様にして、走査回路１９により、光源用電源１７、測定器１８の測定電極８、９への接続が順次切り換えられ、測定が繰り返される。被測定ウェハ1の受光領域全体の測定が完了すると、すなわち、すべての光源兼用測定電極８と対向測定電極９に対する走査回路１９による走査が完了すると、電極保持手段１０、１１が駆動手段（図示なし）によりそれぞれ降下、上昇せしめられ、被測定ウェハ１が搬送手段（図示なし）により、外部へ搬出される。
被測定ウェハ１の裏面に高不純物濃度層または裏面電極が形成されているとき、マトリックス状に配置された複数の対向測定電極を用いるのに代え、1枚の板状ないしマット状の対向測定電極を用いることができる。あるいは、ポゴピンのような弾性的に接触することのできるピンを林立させて対向測定電極とすることもできる。また、薄膜系太陽電池の場合には、基板上に形成された裏面電極の露出部と弾性的に接触する電極を対向測定電極とすることができる。
【００２４】
【実施例】
ガラス基板上にMo裏面電極が形成された受光面が36mm×27mmのCIGS太陽電池を、図７に示す装置を用い、裏面電極をクリップ電極で挟んで回路短絡電流Isc、回路開放電圧VocおよびI-V特性の測定を行った。スポット光径は3mmで、X-Y方向のステップ移動幅は3mmであり、測定スポット数は108である。
測定結果を相対値にて図１１〜図１４に示す。図１１、図１２、図１３、図１４は、それぞれ回路短絡電流Isc、回路開放電圧Voc、最大出力電力Pmax、曲線因子FFを示す図であって、各図の最上段は、Y=一定としてX方向に12スポット測定した結果を示す折れ線グラフを９本集めたものであり、各図において、異なる折れ線グラフはそれぞれＹ方向位置の異なる位置での測定結果を示している。また、各図の中段は、最上段に示すデータを基に作成した面内分布を示すグラフである。
各図の上段の図より、面内のデータのばらつき程度が判定できる。たとえば、Pmaxの分布では面内において3％のばらつき幅があることが分かる。合否判定基準は分布の幅と製品の要求品質レベル等に基づいて設定し、合否判定する。不合格となった場合、不合格の主要因である評価パラメータおよび他の評価パラメータの解析から改善案情報を作成することができ、これを製造過程にフィードバックすることができる。また、各図の中段の図から、電池受光面の異常の位置および広がりを把握できる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、太陽電池受光面にスポット光を照射しスポット光照射部外周に測定電極を当接させて太陽電池の光-電気特性を測定するものであるので、太陽電池の局部的諸特性を測定することが可能になり、性能の内部均一性を評価することが可能になる。したがって、本発明によれば、太陽電池内部の局部劣化および異常の診断が可能になり、その情報を製造過程へフィードバックすることにより欠陥要素の除去された、経時変化の起こりにくい高品質の製品の供給が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態の概略の斜視図。
【図２】 本発明の第１の実施の形態の要部斜視図。
【図３】 本発明の評価装置において用いられる光源兼用測定電極の一例を示す底面図と断面図。
【図４】 本発明の第１の実施の形態における制御部のブロック図。
【図５】 本発明の第１の実施の形態における動作を示すフローチャート。
【図６】 本発明の第２の実施の形態の要部斜視図。
【図７】 本発明の第３の実施の形態の斜視図。
【図８】 本発明の第４の実施の形態の要部斜視図。
【図９】 本発明の第５の実施の形態の要部斜視図。
【図１０】 本発明の第６の実施の形態の要部斜視図と要部平面図。
【図１１】 本発明の一実施例でのCIGS太陽電池回路短絡電流Iscの面内スポット測定結果を示す折れ線グラフと相対面分布図。
【図１２】 本発明の一実施例でのCIGS太陽電池回路開放電圧Vocの面内スポット測定結果を示す折れ線グラフと相対面分布図。
【図１３】 本発明の一実施例でのCIGS太陽電池最大出力電力Pmaxの面内スポット測定結果を示す折れ線グラフと相対面分布図。
【図１４】 本発明の一実施例でのCIGS太陽電池曲線因子FFの面内スポット測定結果を示す折れ線グラフと相対面分布図。
【符号の説明】
１ 被測定ウェハ
２ 暗ボックス
３ ベース
４ ウェハ搬送台
５ ガイドレール
６ ウェハ保持手段
７ 保持手段ガイド
８ 光源兼用測定電極
８１ 固定部
８２ 絶縁円筒部
８３ 電圧測定電極
８４ 電流測定電極
８５ 絶縁リング
８６ 光源
８７ ばね
９ 対向測定電極
１０、１１ 電極保持手段
１２ 測定電極駆動手段
１３ 制御部
１４ 空調部
１５ Ｘ−Ｙテーブル
１６ 対向測定電極ステージ
【０００１】
本発明は、太陽電池の性能評価装置および性能評価方法に関し、特に太陽電池の局部の特性の測定を可能にし、かつ、面内の特性ばらつきを評価することのできる太陽電池の性能評価装置および性能評価方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池は、結晶系と薄膜系とに大別される。結晶系では、ｐ型またはｎ型半導体基板（ウェハ）の表面にｎ型またはｐ型拡散層を形成し、基板表裏面に表面側電極と裏面電極とを形成することによって作製される。また、薄膜系太陽電池は、絶縁性基板上に裏面電極を形成しその上に、または、金属（ステンレス）基板上にｐ（またはｎ）型半導体層とｎ（またはｐ）型半導体層を成長させ、その上に表面電極を形成することによって作製される。
太陽電池ウェハは近年大面積化が図られているが、大面積化によって、均一な拡散や成膜が難しくなり、特性の面内均一化の維持が重要な課題となっている。また、膜厚および組成の不均一部分、ピンホール等が性能低下、経時的不安定要因になり易い。そこで、面内での拡散状況や成膜状態とそのばらつき程度を把握できるようにすることが求められている。
上記のようにして作製された太陽電池についての品質を評価する従来の方法は、電池全面に光を当て、発電性能を二端子から測定することによってなされ、平均性能として評価される。従って、従来の測定方法では電池内の局部の性能や面内での特性ばらつき程度を評価することはできない。しかし、太陽電池の局部情報を得たいというニーズは高く、これに対応して太陽電池受光面にレーザビームなどの光ビームを照射し電池面内の光電流分布を評価するレーザ光励起電流像 (LBIC:laser beam induced current) 法が開発され（例えば、非特許文献１参照）、測定器もすでに市販されている。この方法は、太陽電極に二端子を取り付けた後に光ビーム照射して二端子を利用して回路短絡電流の面分布を測定するものである。
【０００３】
【非特許文献１】
Scott A. McHugo et al., Appl. Phys. Lett., Vol.72, No.26, 29 June 1998, pp.3482-3484
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
太陽電池の特性を評価する指標には、回路短絡電流(Isc)のみならず、回路開放電圧(Voc)、曲線因子(FF)、出力電力特性(P)、最大出力(Pmax)があり、これらの値およびそのばらつき（面内およびウェハ間）を知ることは、製品評価、工程管理の面で重要であるにも拘らず、上述したLBIC法は回路短絡電流のみしか得られないため、新しい測定・評価方法が求められてきた。
本願発明の課題は、上述した従来技術の不備を解決することであって、その目的は、回路短絡電流のみならず、回路開放電圧、曲線因子、出力電力特性、最大出力等の局部値を知ることができるようにすることであり、これにより太陽電池の面内ばらつき、欠陥位置などの工程管理や経時的安定性について必要な情報を得ることができるようにしようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明によれば、スポット光照射手段と、前記スポット光照射手段を囲み先端部が太陽電池の光照射面と接触することができる第１の電極部とを有する第１の接触部材と、前記第１の電極部と同等の外形形状を有し概第１の電極部と対向して配備されその先端部が太陽電池の裏面側のスポット光の外周部と接触することのできる第２の電極部を有する第２の接触部材と、太陽電池を保持する太陽電池保持部材と、前記第１および前記第２の電源と接続されてスポット光下の太陽電池の回路短絡電流または回路開放電圧または電流-電圧特性を測定する測定部と、を有する太陽電池の性能評価装置、が提供される。
【０００６】
また、上記の目的を達成するため、本発明によれば、スポット光照射手段と、前記スポット光照射手段を囲み先端部が太陽電池の光照射面と接触することができる第１の電極部とを有する第１の接触部材と、太陽電池の裏面側または太陽電池の裏面電極と接触することのできる第２の電極部と、太陽電池を保持する太陽電池保持部材と、前記第１および前記第２の電源と接続されてスポット光下の太陽電池の回路短絡電流または回路開放電圧または電流-電圧特性を測定する測定部と、を有する太陽電池の性能評価装置、が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態を示す斜視図である。図１において、１は、太陽電池である被測定ウェハ、２は、装置本体が収容される遮光された暗ボックス、３はベース、４は、被測定ウェハを搬入・搬出するウェハ搬送台、５は、ウェハ搬送台４のガイドとなるガイドレール、６は、被測定ウェハ１を把持してX方向およびY方向に移動可能なウェハ保持手段、7は、ウェハ保持手段６のガイドとなる保持手段ガイド、８は、被測定ウェハ１に光を照射するとともにこれと接触して測定端子となる光源兼用測定電極、９は、被測定ウェハ１に裏面側から接触して測定端子となる対向測定電極、１０、１１は、それぞれ光源兼用測定電極８、対向測定電極９を保持して上下動する電極保持手段、１２は、電極保持手段１０、１１を駆動する測定電極駆動手段である。また、１３は、装置全体の動作をコントロールする制御部、１４は、暗ボックス内の雰囲気（温度、湿度）を調整する空調部である。
【０００９】
次に、図１に示される装置の概略の動作について説明する。被測定ウェハ１は、ウェハ搬送台４に載せられて暗ボックス２内に搬送されてくる。このとき、ウェハ保持手段６は、紙面手前側下方に位置している。ウェハ搬送台４が所定の位置に到着するとプッシャ（図示なし）が動作して被測定ウェハ１をウェハ保持手段６上に載置させる。ウェハ保持手段６は、被測定ウェハ１を把持して上昇した後水平方向に移動して、被測定ウェハ１の最初の測定点を測定電極８、９間に位置させる。このとき光源兼用測定電極８の光源は点灯状態にある。
【００１０】
図２は、このときの状態を示す斜視図である。被測定ウェハ１の位置決めが完了すると、光源兼用測定電極８が降下し、対向測定電極９が上昇して被測定ウェハ１を両電極間に挟み込む。そして、図中Ａにて示す、光照射スポット領域（電極接触部）の一つ（この場合は図の奥側左端のスポット領域）についての光−電気特性を測定する。すなわち、回路短絡電流、回路開放電圧、電流−電圧特性を測定する。ここで、被測定ウェハの裏面側には高不純物濃度拡散層または裏面電極が形成されているが、表面側には透明電極は形成されていなくてもよい。第１スポットについての測定が完了すると、光源兼用測定電極８が上昇、対向測定電極９が降下し、被測定ウェハ１が１ステップ矢印Ｂ方向に送られて被測定ウェハ１の次の光照射スポット領域Ａが測定電極８下に送られる。そして、そのスポット領域についての測定が行われる。以下同様にして、被測定ウェハ１が１ステップずつ矢印Ｂ方向に送られて各スポット領域ごと測定が行われる．Ｘ方向の１行分の測定が完了すると、被測定ウェハ１は矢印Ｃ方向に１ステップ送られる。そして、第２行目のスポット領域についての測定が順次行われる。このとき、被測定ウェハ１は矢印Ｂと反対方向に１ステップずつ送られる。このようにして、被測定ウェハ１の全面に渡る測定が行われる。なお、光照射スポット領域Ａは互いに接するようにするのが原則であるが、隣接する領域間に重複部が存在していてもよい。また、隣接する光照射スポット領域Ａ同士が乖離していてもよい（すなわち、測定が飛び飛びの領域について行われるようにしてもよい）。
図１に戻り、被測定ウェハ１について全領域の測定が完了すると、被測定ウェハ１は、ウェハ保持手段６に把持された状態でまず図の手前側に送られ次いで下方に搬送される。次に、ウェハ保持手段６による保持が解除され、プッシャ（図示なし）により、押圧されてウェハ搬送台上へ移される。そして、暗ボックス２外へ搬出される。
【００１１】
図３（ａ）、（ｂ）は、光源兼用測定電極８の底面図と断面図である。図３において、８１は、電極保持手段１０に把持される固定部、８２は、固定部８１から下方に延びる、四重に形成された絶縁材からなる絶縁円筒部、８３は、円筒状の電圧測定電極、８４は、円筒状の電流測定電極、８５は、ゴムなどの弾性絶縁材からなる絶縁リング、８６は、単色LEDまたは白色LEDである光源、８７は、絶縁円筒間に装着された、光源兼用測定電極８が被測定ウェハに接触した際に、電圧測定電極８３、電流測定電極８４、絶縁リング８５を下方へ押圧するばねである。電圧測定電極８３の内径は０．５〜５０ｍｍの範囲に設定される。
絶縁リング８５は、必ずしも設ける必要はなく省略可能である。この実施の形態では、光源兼用測定電極８内にLEDを内蔵していたがこの構成に代え測定電極８の中空部に光ファイバを保持させ、任意点に配置された光源の光を光ファイバを介して被測定ウェハ上へ導くようにしてもよい。また、この実施の形態では、光源兼用測定電極８は円筒形状をしていたが、四角筒形状あるいは六角筒形状とすることもできる。
対向測定電極９は、光源兼用測定電極８から光源８６を除去した構成を有するものである。光源８６を除去した部分は、中空のままでもよいが充填物が充填されていてもよい。
【００１２】
図４は、図１に示される制御部１３の概略の構成を示すブロック図である。図４に示されるように、制御部１３には、中央処理部１３１を中心として、ウェハ搬入・搬出部１３２、ウェハ駆動部１３３、光源制御部１３４、測定電極駆動部１３５、測定部１３６、演算部１３７、判定・選別部１３８、記録部１３９が設けられる。ウェハ搬入・搬出部１３２は、中央処理部１３１の指示を受け、被測定ウェハの搬入・搬出およびその初期位置を制御する。ウェハ駆動部１３３は、被測定ウェハのX方向およびY方向のステップ送りを制御する。光源制御部１３４は、光源のオン・オフおよびその輝度を制御する。測定電極駆動部１３５は、測定電極の上下動を制御する。測定部１３６は、中央処理部１３１より被測定ウェハの測定スポットに測定電極が接触したことの信号を受けると被測定ウェハの１光照射スポット領域のＩ−Ｖ特性を測定する。中央処理部１３１は、測定部１３４より１スポット領域のＩ−Ｖ特性の測定が完了したことを示す信号を受け取ると測定電極駆動部１３５、演算部１３７へ向けてトリガー信号を発信する。演算部１３７は、測定部１３６の測定データを受け取りこれに基づいて最大出力ＰｍａｘとＦＦ値とを算出する。測定部１３６の測定データと演算部１３７の演算結果とは、判定・選別部１３８と記録部１３９とに伝達される。判定・選別部１３８は、被測定太陽電池の全面のデータを取得すると、その被測定太陽電池の良・不良の判別および不良発生個所の特定を行うと共に不良品が発生した場合には警告を発し、良品である場合にはその光−電気特性に応じてクラス分けを行う。警告が発せられると製造ラインへフィードバックがかけられる。
【００１３】
図５は、図１〜図４に示される本実施の形態に係る太陽電池の測定装置を用いた処理の流れの一例を示すフローチャートである。この例では、光源は１ウェハの全スポット領域を測定する間常時点灯されているものとされる。また、ウェハのステップ送り回数はＸ方向にＮ、Ｙ方向にＭ（測定されるスポット領域はＸ方向にＮ+１、Ｙ方向にＭ+１）であるものとする。太陽電池処理部Ａでは、ステップＳ１０１において、被測定ウェハが測定電極間に送られてきて位置決めされる。ステップＳ１０２において、ｍ＝０と設定され、ステップＳ１０３において、ｎ＝０と設定される。そして、ステップＳ１０４において、測定電極が被測定ウェハに接触し光−電気特性の測定が行われる。すなわち、光の照射されたスポット領域の電流−電圧特性が測定される。この測定が完了すると、ステップＳ１０５において、トリガー信号が発信され、測定電極が被測定ウェハから離れる。そして、ステップＳ１０６において、ｎがＮであるか否かがチェックされる。ｎがＮである場合には、ステップＳ１０７に至り、ｍがＭであるか否かがチェックされる。ｍがＭである場合には、ステップＳ１０８において、被測定ウェハは測定位置から外され、本装置外へ搬出される。
【００１４】
ステップＳ１０６において、ｎ＝Ｎではないと判定された場合には、ステップＳ１０９に至り、ｍが偶数であるか否かがチェックされる。ｍが偶数である場合には、ステップＳ１１０において、被測定ウェハはＸ方向に１ステップ送られ、ステップＳ１１１に至る。ステップＳ１０９において、ｍが偶数でないと判定された場合には、ステップＳ１１２において、被測定ウェハは−Ｘ方向に１ステップ送られ、ステップＳ１１１に至る。ステップＳ１１１において、ｎ＝ｎ+１とした後、ステップＳ１０４へ戻る。
ステップＳ１０７において、ｍ＝Ｍではないと判定された場合には、ステップＳ１１３に至り、被測定ウェハをＹ方向に１ステップ送り、ステップＳ１１４において、ｍ＝ｍ+１とした後、ステップＳ１０３へ戻る。
【００１５】
データ処理部Ｂでは、ウェハ処理部ＡのステップＳ１０１において、被測定ウェハの搬入が行われると、ステップＳ２０１において、ｐ＝０と設定し、ステップＳ２０２において、ｑ＝０と設定した後、ウェハ処理部Ａより、トリガー信号が発信されるのを待つ。ステップＳ２０３において、ウェハ処理部ＡのステップＳ１０５にて発信されたトリガー信号が受信されると、ステップＳ２０４に移り、ウェハ処理部ＡのステップＳ１０４にて得られた測定データを取り込む。そして、ステップＳ２０５において、取得した測定データに基づいて最大出力Ｐｍａｘを求め、ＦＦ値を算出する。次いで、ステップＳ２０６において、ｑがＮであるか否かがチェックされ、ｑがＮである場合には、ステップＳ２０７へ移り、ｐがＭであるか否かがチェックされ、ｐがＭである場合には、ステップＳ２０８において、測定の終了した被測定ウェハの測定結果、演算結果を取得して、当該被測定ウェハについて判定・選別を行う。すなわち、不良品は除外され、良品は特性に応じてクラス分けされる。不良品が発生した場合には、製造ラインに対してフィードバックが行われる（ステップＳ２０９）。
【００１６】
ステップＳ２０６において、ｑがＮではないと判定された場合には、ステップＳ２１０に移り、ｑ＝ｑ＋１とした後、トリガー信号の発信を待ち、ステップＳ２０３へ進む。
ステップＳ２０７において、ｐがＭではないと判定された場合には、ステップＳ２１１に移り、ｑ＝ｑ＋１とした後、ステップＳ２０２へ戻る。
【００１７】
上述した第１の実施の形態は、被測定ウェハ１をＸ−Ｙ方向へステップ移動させるものであったが、測定電極駆動手段１２をＸ−Ｙ平面上をステップ移動させることにより、測定電極８、９をＸ−Ｙ方向にステップ移動させるようにしてもよい。あるいは、被測定ウェハ１を例えばＸ方向へのみステップ移動させ測定電極８、９をＹ方向にステップ移動させるようにして、被測定ウェハと測定電極の双方をステップ移動させるようにしてもよい。
【００１８】
図６は、本発明の第２の実施の形態を示す要部斜視図である。図６において、図１に示した第１の実施の形態の部分と同等の機能を有する部材には同一の参照番号が付せられている。本実施の形態のおいては、被測定ウェハ１は、ＹおよびＺ方向に移動可能なウェハ保持手段６により垂直に保持される。また、光源兼用測定電極８を保持する電極保持手段１０と対向測定電極９を保持する電極保持手段１１とは、測定電極駆動手段１２により、左右方向に移動される。
本実施の形態の装置も第１の実施の形態装置と同様に動作し、第１の実施の形態装置と同様の効果を奏することができる。本実施の形態においても、測定電極側をＹおよびＺ方向にステップ移動可能に変更することも、測定電極と被測定ウェハの一方をＹ方向へステップ移動させ他方をＺ方向へステップ移動させるように変更することも可能である。
【００１９】
図７は、本発明の第３の実施の形態を示す斜視図である。図７において、図１に示した第１の実施の形態の部分と同等の機能を有する部材には同一の参照番号が付せられている。本実施の形態のおいては、被測定ウェハ１は、Ｙ方向およびＸ方向へステップ移動するＹ-Ｘテーブル１５上に固定される対向測定電極ステージ１６上に載置される。被測定ウェハ１と対向測定電極ステージ１６との間には、板状ないしマット状の対向測定電極（図示なし）が配置されており、被測定ウェハ１の裏面に形成された高不純物濃度層または裏面電極と接触している。光源兼用測定電極８は、電極保持手段１０により上下動されて、対向測定電極との間に被測定ウェハ１を挟み込んで測定を行う。
本実施の形態の装置においても、被測定ウェハを固定し測定電極側をＸおよびＹ方向にステップ移動できるようにしてもよい。また、測定電極と被測定ウェハの双方をステップ移動させるようにすることも可能である。
対向測定電極は以下のように変更することが可能である。すなわち、ポゴピンのように弾性的に接触することのできるピンを対向測定電極ステージ１６に複数本林立させて対向測定電極とする。以上は、被測定ウェハの全面に対向測定電極を接触させるものであったが、ウェハ裏面に裏面電極が形成されている場合や金属基板を用いた場合には、その裏面電極や金属基板と部分的に接触する対向測定電極を用いることができる。また、薄膜系太陽電池の場合には、基板上に形成された裏面電極の露出部と弾性的に接触するクリップ電極を対向測定電極とすることができる。
【００２０】
図８は、本発明の第４の実施の形態を示す要部斜視図である。本実施の形態の図１に示した第１の実施の形態と異なる点は、第１の実施の形態においては、光源兼用測定電極８と対向測定電極９とを１本ずつ設け、一光照射スポットごとに測定を行っているのに対し、本実施の形態においては、光源兼用測定電極８と対向測定電極９とはライン状に４本設けられている。そして、本実施の形態においては、四光照射スポットに対し一括して測定を行う。本実施の形態に拠れば、測定・評価の時間を短縮することができる。
【００２１】
図９は、本発明の第５の実施の形態を示す要部斜視図である。本実施の形態の図８に示した第４の実施の形態と異なる点は、第４の実施の形態においては、光源兼用測定電極８と対向測定電極９とが１列にライン状に連続して配置されていたのに対し、本実施の形態においては、光源兼用測定電極８と対向測定電極９とは２列に、かつ、各測定電極はＸ方向およびＹ方向に一光照射スポット分の間隔を隔てて配置されている点である。第４の実施の形態の場合のように、光源兼用測定電極８を連続して設けた場合には隣接光照射スポット間での干渉により測定精度が低下する恐れがあるので、本実施の形態のように各測定電極間を離すことが望ましい。本実施の形態においては、Ｘ方向およびＹ方向に１ステップ移動させた後には３ステップ移動させる必要がある。
【００２２】
図１０（ａ）は、本発明の第６の実施の形態を示す要部斜視図であり、図１０（ｂ）は、その要部平面図である。図８に示した第４の実施の形態では、光源兼用測定電極８、対向測定電極９がライン状に配置されていたが、本実施の形態においては、被測定ウェハ１の受光領域の全面をカバーできるように、マトリックス状に配置される。そして、光源兼用測定電極８と対向測定電極９とは、それぞれ上下動可能な箱型の電極保持手段１０、１１に保持されている。また、第４、第５の実施の形態では、測定は複数スポットに対して同時に行われていたが、本実施の形態においては、１スポットずつ行なわれる。すなわち、光源用電源１７および測定器１８が、走査回路１９を介して光源兼用測定電極８と対向測定電極９に順次接続され、光源の点灯とその光照射スポット領域の測定が順次行なわれる。
【００２３】
次に、本実施の形態の動作について説明する。被測定ウェハ１が、搬送手段（図示なし）により、図１０（ａ）に示されるように、電極保持手段１０、１１間に搬送されてきて位置決めされる。次に、電極保持手段１０、１１が駆動手段（図示なし）によりそれぞれ上昇、降下せしめられ、被測定ウェハ１が測定電極８、９間に挟持される。最初に、例えば、図１０（ｂ）の最上段左端の光源兼用測定電極８とその光源が走査回路１９を介して測定器１８、光源用電源１７に接続され、またその測定電極８に対向する位置にある対向測定電極９が走査回路１９を介して測定器１８に接続され、その位置の光源が点灯され、そのスポット領域の測定が行われる。第１のスポット領域の測定が完了すると、走査回路１９は、光源用電源１７、測定器１８の接続を最上段左端の右隣に位置する光源兼用測定電極８に切り換え、またその光源兼用測定電極８に対向する位置にある対向測定電極９に測定器１８が接続されて、第２のスポット領域の測定が行われる。以下同様にして、走査回路１９により、光源用電源１７、測定器１８の測定電極８、９への接続が順次切り換えられ、測定が繰り返される。被測定ウェハ1の受光領域全体の測定が完了すると、すなわち、すべての光源兼用測定電極８と対向測定電極９に対する走査回路１９による走査が完了すると、電極保持手段１０、１１が駆動手段（図示なし）によりそれぞれ降下、上昇せしめられ、被測定ウェハ１が搬送手段（図示なし）により、外部へ搬出される。
被測定ウェハ１の裏面に高不純物濃度層または裏面電極が形成されているとき、マトリックス状に配置された複数の対向測定電極を用いるのに代え、1枚の板状ないしマット状の対向測定電極を用いることができる。あるいは、ポゴピンのような弾性的に接触することのできるピンを林立させて対向測定電極とすることもできる。また、薄膜系太陽電池の場合には、基板上に形成された裏面電極の露出部と弾性的に接触する電極を対向測定電極とすることができる。
【００２４】
【実施例】
ガラス基板上にMo裏面電極が形成された受光面が36mm×27mmのCIGS太陽電池を、図７に示す装置を用い、裏面電極をクリップ電極で挟んで回路短絡電流Isc、回路開放電圧VocおよびI-V特性の測定を行った。スポット光径は3mmで、X-Y方向のステップ移動幅は3mmであり、測定スポット数は108である。
測定結果を相対値にて図１１〜図１４に示す。図１１、図１２、図１３、図１４は、それぞれ回路短絡電流Isc、回路開放電圧Voc、最大出力電力Pmax、曲線因子FFを示す図であって、各図の最上段は、Y=一定としてX方向に12スポット測定した結果を示す折れ線グラフを９本集めたものであり、各図において、異なる折れ線グラフはそれぞれＹ方向位置の異なる位置での測定結果を示している。また、各図の中段は、最上段に示すデータを基に作成した面内分布を示すグラフである。
各図の上段の図より、面内のデータのばらつき程度が判定できる。たとえば、Pmaxの分布では面内において3％のばらつき幅があることが分かる。合否判定基準は分布の幅と製品の要求品質レベル等に基づいて設定し、合否判定する。不合格となった場合、不合格の主要因である評価パラメータおよび他の評価パラメータの解析から改善案情報を作成することができ、これを製造過程にフィードバックすることができる。また、各図の中段の図から、電池受光面の異常の位置および広がりを把握できる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、太陽電池受光面にスポット光を照射しスポット光照射部外周に測定電極を当接させて太陽電池の光-電気特性を測定するものであるので、太陽電池の局部的諸特性を測定することが可能になり、性能の内部均一性を評価することが可能になる。したがって、本発明によれば、太陽電池内部の局部劣化および異常の診断が可能になり、その情報を製造過程へフィードバックすることにより欠陥要素の除去された、経時変化の起こりにくい高品質の製品の供給が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態の概略の斜視図。
【図２】 本発明の第１の実施の形態の要部斜視図。
【図３】 本発明の評価装置において用いられる光源兼用測定電極の一例を示す底面図と断面図。
【図４】 本発明の第１の実施の形態における制御部のブロック図。
【図５】 本発明の第１の実施の形態における動作を示すフローチャート。
【図６】 本発明の第２の実施の形態の要部斜視図。
【図７】 本発明の第３の実施の形態の斜視図。
【図８】 本発明の第４の実施の形態の要部斜視図。
【図９】 本発明の第５の実施の形態の要部斜視図。
【図１０】 本発明の第６の実施の形態の要部斜視図と要部平面図。
【図１１】 本発明の一実施例でのCIGS太陽電池回路短絡電流Iscの面内スポット測定結果を示す折れ線グラフと相対面分布図。
【図１２】 本発明の一実施例でのCIGS太陽電池回路開放電圧Vocの面内スポット測定結果を示す折れ線グラフと相対面分布図。
【図１３】 本発明の一実施例でのCIGS太陽電池最大出力電力Pmaxの面内スポット測定結果を示す折れ線グラフと相対面分布図。
【図１４】 本発明の一実施例でのCIGS太陽電池曲線因子FFの面内スポット測定結果を示す折れ線グラフと相対面分布図。
【符号の説明】
１ 被測定ウェハ
２ 暗ボックス
３ ベース
４ ウェハ搬送台
５ ガイドレール
６ ウェハ保持手段
７ 保持手段ガイド
８ 光源兼用測定電極
８１ 固定部
８２ 絶縁円筒部
８３ 電圧測定電極
８４ 電流測定電極
８５ 絶縁リング
８６ 光源
８７ ばね
９ 対向測定電極
１０、１１ 電極保持手段
１２ 測定電極駆動手段
１３ 制御部
１４ 空調部
１５ Ｘ−Ｙテーブル
１６ 対向測定電極ステージ
Claims (11)
- スポット光照射手段と、前記スポット光照射手段を囲み先端部が太陽電池の光照射面と接触することができ、電流測定電極と電圧測定電極とが備えられた第１の電極部を有する第１の接触部材と、前記第１の電極部と同等の外形形状を有し該第１の電極部と対向して配備されその先端部が太陽電池の前記第１の電極部の接触部の裏面側と接触することができ、電流測定電極と電圧測定電極とが備えられた第２の電極部を有する第２の接触部材と、太陽電池を保持する太陽電池保持部材と、前記第１および前記第２の電極部と接続されてスポット光下の太陽電池の電流−電圧特性を測定する測定部と、を有する太陽電池の性能評価装置。
- 前記第２の電極部は、筒型形状をなしておりその接触部はリング状をなしていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の性能評価装置。
- 前記第１の電極部は、筒型形状をなしており中央中空部には前記スポット光照射手段が配備されその太陽電池への接触部はリング状をなしていることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の太陽電池の性能評価装置。
- 前記スポット光照射手段が、一端が光源に対向した光ファイバまたは単色ＬＥＤまたは白色ＬＥＤであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池の性能評価装置。
- 前記第１の電極と前記太陽電池保持部材の内の少なくとも一方はステップ状に移動可能であって、前記第１の電極は太陽電池上を、相対的にＸ−Ｙ方向にステップ状に移動して光照射位置をステップ状に移動させることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池の性能評価装置。
- 第１の接触部材が複数個設けられ、それぞれの接触部材に測定部が設置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の太陽電池の性能評価装置。
- 第１の接触部材が複数個設けられ、前記測定部と第１の接触部材との接続を切り換える走査回路が設置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の太陽電池の性能評価装置。
- 第１の接触部材のスポット光照射手段による光照射が走査回路により順次切り換えられることを特徴とする請求項７に記載の太陽電池の性能評価装置。
- 第１の接触部材が太陽電池の受光領域の全体を覆うように複数個設けられていることを特徴とする請求項７または８に記載の太陽電池の性能評価装置。
- 太陽電池が暗所内に配置されることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の太陽電池の性能評価装置。
- 太陽電池が配置される雰囲気を調整することができることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の太陽電池の性能評価装置。
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Cited By (1)
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