JP5476641B2 - 電池短絡部除去装置及び方法、並びに、電池短絡部除去電圧決定装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は電池短絡部除去装置及び方法に関し、例えば、太陽電池における短絡部を除去する場合に適用し得るものである。また、本発明は、上述の電池短絡部除去装置及び方法が短絡部の除去のために用いる電圧（電池短絡部除去電圧）を決定する電池短絡部除去電圧決定装置及び方法に関する。

アモルファス半導体などを用いた薄膜太陽電池を製造する際に、例えば、発電に寄与する光電変換半導体層を挟む基板側電極と裏面側電極との電極間や、２つの裏面側電極間又は各光電変換半導体層内等に短絡部が生じることがある。例えば、薄膜太陽電池では、１枚の基板上に複数の太陽電池セルを並設させて配置している。基板上に基板側電極と光電変換半導体層と裏面側電極とを積層させる工程は、複数の太陽電池セルで共通であり、隣接する太陽電池セルを切り分ける溝（スクライブ溝）を形成させる溝切り工程を経て複数の太陽電池セルを形成させる。この溝切り工程が適切になされないと、隣接する太陽電池セル間で短絡部が生じたり、同一太陽電池セルの基板側電極と裏面側電極との間で短絡部が生じたりすることがある。また、例えば、製造工程中に光電変換半導体層にピンホールが形成されてしまったり、あるいは、不純物が混入されてしまうことにより、隣接する太陽電池セル間や、同一太陽電池セルの基板側電極と裏面側電極との間で短絡部が生じたりすることがある。

このような短絡部を除去するために、例えば、特許文献１の太陽電池の短絡部除去方法及び短絡部除去装置が提案されている。この太陽電池の短絡部除去方法及び短絡部除去装置では、短絡部が生じた電極間に逆バイアス電圧を印加することにより短絡部に電流を集中させ、発生したジュール熱によって短絡部の金属を飛散させたり、金属を酸化させたりして絶縁体とすることにより、短絡部を除去する。この特許文献１の記載技術では、太陽電池セルの裏面側電極に複数のプローブを接触させ、あるいは線状の印加部材や面状の印加部材を接触させて、逆バイアス電圧を印加し、効率的に短絡部へ電流を流すようにしている。プローブや印加部材から短絡部までの距離が短縮されて電圧降下が小さくなって、安定的に短絡部のみを除去することが可能となる。

特開平１０−４２０２号公報 特開２００１−５３３０２号公報

ところが、従来の太陽電池の短絡部除去方法及び短絡部除去装置では、逆バイアス電圧を適切な大きさにする必要がある。なぜならば、大きすぎる逆バイアス電圧を印加すると、既存の短絡部の除去と同時に他の部分が破壊されてしまうことがあるからである。

この点を改良した技術が特許文献２で提案されている。この特許文献２の記載技術では、電極間に対して段階的に大きくなっていく逆バイアス電圧を印加しながらリーク電流を測定し、リーク電流が許容値以下になった時点で逆バイアス電圧の印加を終了することが提案されている。このように、逆バイアス電圧として、耐電圧以下の電圧を段階的に印加すれば短絡部を除去することができるが、逆バイアス電圧を段階的に大きくして印加するのは、除去までに時間がかかり過ぎて効率が悪い。このため、耐電圧以下で、かつ短絡部を除去できる電圧だけを印加するのが望ましい。

しかし、短絡部を効率的に除去できる電圧が不明なことが多く、適切な逆バイアス電圧だけを印加することができない。また、耐電圧が把握できないことも多く、太陽電池セルに対して任意の逆バイアス電圧を印加すると、その印加電圧が耐電圧を超えていて、その結果、太陽電池セルが破損する可能性がある。

このため、太陽電池セルの耐電圧を探し出す必要があるが、耐電圧を探し出すためには、太陽電池セルを破損させる必要がある。太陽電池セルを破損させないと、耐電圧が判らないからである。

一方、特許文献２に記載のように、太陽電池セルを破損させないように、段階的に電圧を大きくして印加して限界値を探し出すことも考えられるが、この場合、時間がかかり過ぎて除去処理の効率が悪い。

また、短絡部が存在する太陽電池セルは、逆バイアス電圧の印加により、短絡部の除去が可能であるが、短絡部が存在しない太陽電池セルに逆バイアス電圧が印加された場合、太陽電池セルにダメージを与えてしまうことがあり、発電効率が低下する恐れがある。

ところで、リチウムイオン電池の中にも、蓄電量を大きくするため、太陽電池と同様に、電池セルを並設させたものがある。このような構成のリチウムイオン電池では、上述した太陽電池での課題と同様な課題が生じる。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、不必要なダメージを与えることなく短絡部を効率良く除去することができる電池短絡部除去装置及び方法を提供することを目的とする。また、本発明は、本発明の電池短絡部除去装置及び方法が適用するのに好適な印加電圧を決定することができる電池短絡部除去電圧決定装置及び方法を提供することを他の目的とする。

上記課題を解決するために、第１の本発明は、基板上に、第１の電極と、電力発生部として機能する中間層と、第２の電極とがこの順に積層された複数の電池セルを含む除去処理対象の電池の短絡部を、電池短絡部除去装置が逆バイアス電圧の印加によって除去するために適用する電池短絡部除去電圧を決定する電池短絡部除去電圧決定装置であって、上記除去処理対象の電池と同様の構成を有する、上記電池短絡部除去電圧を決定するための決定処理用の電池における、隣接する第２の電極間に印加する逆バイアス電圧を徐々に上げた場合に、上記逆バイアス電圧の上昇に伴って、上記第２の電極間に流れる電流値が上昇から急峻な下がり方をする境界電圧を検出する境界電圧検出手段を備え、上記境界電圧検出手段が検出した上記境界電圧を上記電池短絡部除去電圧として決定することを特徴とする。

第２の本発明は、基板上に、第１の電極と、電力発生部として機能する中間層と、第２の電極とがこの順に積層された複数の電池セルを含む除去処理対象の電池の短絡部を、電池短絡部除去装置が逆バイアス電圧の印加によって除去するために適用する電池短絡部除去電圧を決定する電池短絡部除去電圧決定方法であって、境界電圧検出手段が、上記除去処理対象の電池と同様の構成を有する、上記電池短絡部除去電圧を決定するための決定処理用の電池における、隣接する第２の電極間に印加する逆バイアス電圧を徐々に上げた場合に、上記逆バイアス電圧の上昇に伴って、上記第２の電極間に流れる電流値が上昇から急峻な下がり方をする境界電圧を検出し、この検出された上記境界電圧を上記電池短絡部除去電圧として決定することを特徴とする。

第３の本発明は、基板上に、第１の電極と、電力発生部として機能する中間層と、第２の電極とがこの順に積層された複数の電池セルを含む除去処理対象の電池の短絡部を、電池における隣接する上記第２の電極間に逆バイアス電圧を印加することによって除去する電池短絡部除去装置において、第１の本発明の電池短絡部除去電圧決定装置が決定した上記電池短絡部除去電圧を、上記逆バイアス電圧として印加して短絡部を除去する短絡部除去手段を備えたことを特徴とする。

第４の本発明は、基板上に、第１の電極と、電力発生部として機能する中間層と、第２の電極とがこの順に積層された複数の電池セルを含む除去処理対象の電池の短絡部を、電池における隣接する上記第２の電極間に逆バイアス電圧を印加することによって除去する電池短絡部除去方法において、第２の本発明の電池短絡部除去電圧決定方法で決定された上記電池短絡部除去電圧を、短絡部除去手段が、上記逆バイアス電圧として印加して短絡部を除去することを特徴とする。

第５の本発明は、基板上に、第１の電極と、電力発生部として機能する中間層と、第２の電極とがこの順に積層された複数の電池セルを含む除去処理対象の電池の短絡部を、電池における隣接する上記第２の電極間に逆バイアス電圧を印加することによって除去する電池短絡部除去装置において、上記除去処理対象の電池の短絡部を除去するために適用する短絡部除去電圧を決定するための上記除去処理対象の電池と同様の構成を有する決定処理用の電池における、隣接する第２の電極間に印加する逆バイアス電圧を徐々に上げた場合に、上記逆バイアス電圧の上昇に伴って、上記第２の電極間に流れる電流値が上昇から急峻な下がり方をする境界電圧を検出する境界電圧検出手段と、上記境界電圧検出手段が検出した上記境界電圧を、短絡部の除去のために印加する上記逆バイアス電圧として印加して短絡部を除去する短絡部除去手段とを備えたことを特徴とする。

第６の本発明は、基板上に、第１の電極と、電力発生部として機能する中間層と、第２の電極とがこの順に積層された複数の電池セルを含む除去処理対象の電池の短絡部を、電池における隣接する上記第２の電極間に逆バイアス電圧を印加することによって除去する電池短絡部除去方法において、境界電圧検出手段が、上記除去処理対象の電池の短絡部を除去するために適用する短絡部除去電圧を決定するための上記除去処理対象の電池と同様の構成を有する決定処理用の電池における、隣接する第２の電極間に印加する逆バイアス電圧を徐々に上げた場合に、上記逆バイアス電圧の上昇に伴って、上記第２の電極間に流れる電流値が上昇から急峻な下がり方をする境界電圧を検出し、短絡部除去手段が、上記境界電圧検出手段が検出した上記境界電圧を、短絡部の除去のために印加する上記逆バイアス電圧として印加して短絡部を除去することを特徴とする。

本発明によれば、電池に不必要なダメージを与えることなく短絡部を効率良く除去できる電池短絡部除去装置及び方法を提供できる。また、本発明によれば、本発明の電池短絡部除去装置及び方法が適用するのに好適な印加電圧を決定できる電池短絡部除去電圧決定装置及び方法を提供できる。

実施形態の電池短絡部除去電圧決定装置を、処理対象の薄膜太陽電池に接続した状態を示す説明図である。 実施形態の電池短絡部除去電圧決定装置におけるＩ−Ｖ特性の測定処理の流れを示すフローチャートである。 1つの短絡部を有する太陽電池セルに印加する逆バイアス電圧と電流との関係を示すグラフである。 ２つの短絡部を有する太陽電池セルに印加する逆バイアス電圧と電流との関係を示すグラフである。 実施形態の電池短絡部除去装置の概略構成を示すブロック図である。 実施形態の電池短絡部除去装置における短絡部除去制御部が実行する短絡部除去処理を示すフローチャートである。 実施形態の電池短絡部除去装置における短絡部の存在確認処理の説明図である。

（Ａ）電池短絡部除去電圧決定装置及び方法の実施形態
まず、本発明に係る電池短絡部除去電圧決定装置及び方法を、薄膜太陽電池用に適用した一実施形態を、添付図面を参照しながら説明する。

実施形態の電池短絡部除去電圧決定装置及び方法は、電池短絡部除去装置及び方法が、薄膜太陽電池の短絡部を除去するために電池セルに印加する逆バイアス電圧（以下では適宜、電池短絡部除去電圧と呼ぶ）を決定するものである。

図１は、実施形態の電池短絡部除去電圧決定装置を、処理対象の薄膜太陽電池に接続した状態を示す説明図である。なお、薄膜太陽電池の具体的な構成は種々あるが、短絡部ができる可能性がある全ての薄膜太陽電池に対して、実施形態の電池短絡部除去電圧決定装置を適用することができる。

出荷検査の一環として短絡部を除去する場合や入荷検査の一環として短絡部を除去する場合には、本実施形態の電池短絡部除去電圧決定装置を用いて、電池短絡部除去電圧を決定する。また、本実施形態の電池短絡部除去電圧決定装置を用いて電池短絡部除去電圧を決定するために利用する薄膜太陽電池は、決定処理時に破壊される恐れがあり、また、短絡部を有していることが条件となるので、例えば、電池短絡部除去電圧の決定にのみ用いられ、決定後に、通常の薄膜太陽電池として用いないことが好ましい。このような電池短絡部除去電圧の決定に用いられる薄膜太陽電池は、後述する短絡部が存在するか否かの判定方法を適用して、予め短絡部が存在することを確認したものであることが好ましい。

図１において、測定対象の薄膜太陽電池１Ａは、絶縁性基板であるガラス基板２の一つの面に、透明電極（第１の電極）３、光電変換によって電力を発生する電力発生部であるアモルファスシリコン層（光電変換中間層）４及び銀電極（第２の電極）５をそれぞれ所定のパターンに加工して順次積層することにより構成される太陽電池セル６を複数並設したものである。ある太陽電池セルの透明電極と、隣接する太陽電池セルの銀電極とが直列に接続されることにより、並設された複数の太陽電池セル６が直列に接続されることとなる。隣接する太陽電池セル６，６は、スクライブ溝７によって隔てられている。

ここで、アモルファスシリコン層４には、光電変換し得る光の波長帯を、中心材料（例えばシリコン等）による波長帯より広げるために、他の材料（元素）を混合させることもある。すなわち、最近では、成膜技術の改善と安定化によって、発電効率の向上のために、中心材料に混合する材料の多様化と混合比率に重点が置かれ、幅広い太陽光の波長成分に反応させるようになされている。このため、種々の材料を用いた太陽電池などが存在する。薄膜太陽電池１の種類毎に、最適な電池短絡部除去電圧が異なっており、そのため、実施形態の電池短絡部除去電圧決定装置を適用しての電池短絡部除去電圧の決定が必要となっている。

薄膜太陽電池１Ａにおける電池短絡部除去電圧を決定するために、電池短絡部除去電圧決定装置１０が用いられる。電池短絡部除去電圧決定装置１０は、一対の電源端子Ｖｏ及びＧｎｄと、一対の測定端子Ｓ＋及びＳ−とを有する。各電源端子Ｖｏ、Ｇｎｄはそれぞれ、リード線１１、プローブ１２を介して、２つの太陽電池セル６，６の銀電極５，５の対応する方に接続されており、２つの銀電極５，５間に逆バイアス電圧を印加し得るようになされている。プローブ１２，１２が接続されている２つの太陽電池セル６，６は、例えば、短絡部が存在することが確認されているものである。一対の測定端子Ｓ＋及びＳ−はそれぞれ、リード線１３、接触部材１４を介して、逆バイアス電圧が印加されている銀電極５、５の対応する方に接続されており、任意の逆バイアス電圧が印加されている場合に、２つの銀電極５、５間を流れる電流を電池短絡部除去電圧決定装置１０が取り込めるようにしている。

実施形態の電池短絡部除去電圧決定装置１０は、まず、逆バイアス電圧を徐々に大きくしていった場合における電流の変化を測定し、次に、測定で得られた電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）を解析して電池短絡部除去電圧を決定する。

図２は、Ｉ−Ｖ特性の測定時における、実施形態の電池短絡部除去電圧決定装置１０の処理の流れを示すフローチャートである。

Ｉ−Ｖ特性の測定時にはまず、印加電圧範囲、ステップ電圧及び制限電流値をオペレータに設定させる（ステップＳ１）。ここで、印加電圧範囲とは、測定のために逆バイアス電圧を変化させる範囲である。印加電圧範囲の上限電圧は、太陽電池セル６，６間の耐電圧（予め、耐電圧を測定しておく）より低いことが好ましい。ステップ電圧は、印加電圧範囲を複数（例えば１０００など）に分割した場合の１ステップの電圧であり、このステップ電圧単位に、逆バイアス電圧を徐々に大きくしていく。印加電圧範囲とステップ電圧から、印加する逆バイアス電圧の数、言い換えると、逆バイアス電圧の変化数が定まる。制限電流値は、測定を中止させるか否かを切り分ける電流値である。

なお、印加電圧範囲、ステップ電圧及び制限電流値として、オペレータによる設定を認めず、電池短絡部除去電圧決定装置１０が保持している固定値を適用するようにしても良い。

印加電圧範囲、ステップ電圧及び制限電流値の設定後には、逆バイアス電圧を、印加電圧範囲内で小さい電圧値から大きい電圧値へステップ電圧単位に徐々に大きくしながら、各逆バイアス電圧における電流を測定し、その際、電流値が制限電流値以上になることが生じた場合には、Ｉ−Ｖ特性の測定を中止する（ステップＳ２〜Ｓ６）。

ステップ電圧の値毎に異なる、印加電圧範囲内の全ての逆バイアス電圧に対する電流を測定し終えると、得られたＩ−Ｖ特性を電池短絡部除去電圧決定装置１０内の記憶装置に格納し、一連の測定処理を終了する（ステップＳ７）。

図３及び図４はそれぞれ、測定されたＩ−Ｖ特性を示す説明図である。図３は、１つの短絡部を有する場合のＩ−Ｖ特性を示し、図４は、２つの短絡部を有する場合のＩ−Ｖ特性を示している。なお、図３及び図４は、印加電圧範囲の一部の範囲を示している。

逆バイアス電圧を徐々に大きくしていけば短絡電流も徐々に大きくなっていく。この場合の逆バイアス電圧と短絡電流との関係は、短絡部を定抵抗として見なしたＩ−Ｖ直線に概ね従っている。印加している逆バイアス電圧が短絡部を除去できる電圧になると、短絡部が除去され、除去された短絡部に流れていた短絡電流が流れなくなり、流れる電流は漏れ電流程度になる。すなわち、短絡部を除去できる逆バイアス電圧までは電流値は徐々に大きくなり、短絡部を除去できる逆バイアス電圧になると電流値は急に小さくなる。従って、電流値が増大している状態から、電流値が急激に減少する境界の電圧値は、短絡部を除去できる逆バイアス電圧になっている。

短絡部が１つの場合であれば、図３に示すように、電流値が変化する境界電圧値は１つだけ存在する（図３のＶ１）。短絡部が、異なる原因や態様により２つ存在する場合であれば、図４に示すように、電流値が変化する境界電圧値は２つ存在する（図４のＶ１１及びＶ１２）。図４の場合、２つの短絡部を流れる短絡電流の合成電流が当初流れている。逆バイアス電圧が一方の短絡部を除去できる電圧Ｖ１１になると、一方の短絡部が除去され、他方の短絡部を流れる短絡電流だけの状態に変化する。両短絡電流の合成値から、他方の短絡部を流れる短絡電流への変化も、電流値が徐々に大きくなっていた状態から電流値が急に小さくなった状態への変化である。この２つの状態の境界電圧は、一方の短絡部を除去できる逆バイアス電圧Ｖ１１となっている。逆バイアス電圧をさらに大きくしていき、残った他方の短絡部を除去できる電圧Ｖ１２になると、他方の短絡部が除去されるので、流れる電流は、増大状態から、急激に小さい状態へ変化する。

ピンホールによる短絡部や、不純物混入による短絡部、隣接する太陽電池セル間の短絡部、同一太陽電池セルの基板側電極と裏面側電極との短絡部など、原因や態様が異なっていると、除去される際の逆バイアス電圧も変化する。

実施形態の電池短絡部除去電圧決定装置１０は、例えば、ソフトウェアの処理構成を有し、図２の処理によって、格納されたＩ−Ｖ特性のデータに対し、ソフトウェア処理によって、上述した境界電圧を求める。このようにして求められた境界電圧が、実施形態の電池短絡部除去装置及び方法が適用する逆バイアス電圧となる。

なお、境界電圧は、小さい方から、オペレータが設定した数を上限として探索するようにしても良い。

また、上記では、Ｉ−Ｖ特性を１つだけ格納するように説明したが、測定に供する太陽電池セル６，６の対を変えて、複数のＩ−Ｖ特性を測定して格納しておき、複数のＩ−Ｖ特性のデータから境界電圧を定めるようにしても良い。この場合において、異なるＩ−Ｖ特性のデータから得た境界電圧が、同一ではないがほぼ同一の場合には、それらの平均値や中央値や、その中の最大値等を、実施形態の電池短絡部除去装置及び方法が適用する逆バイアス電圧とするようにしても良い。

（Ｂ）電池短絡部除去装置及び方法の実施形態
次に、本発明に係る電池短絡部除去装置及び方法を、薄膜太陽電池用に適用した一実施形態を、添付図面を参照しながら説明する。

実施形態の電池短絡部除去装置及び方法は、薄膜太陽電池が短絡部を有するものか否かを判別すると共に、短絡部を有している場合には、実施形態の電池短絡部除去電圧決定装置及び方法が決定した電池短絡部除去電圧を適用して短絡部を除去するものである。実施形態の電池短絡部除去装置（複数設定されていても良い）及び方法は、例えば、製造ラインを流れる全ての薄膜太陽電池を処理対象としている。ここで、実施形態の電池短絡部除去装置及び方法が短絡部を除去しようとする薄膜太陽電池１Ｂ（図５参照）は、実施形態の電池短絡部除去電圧決定装置及び方法がＩ−Ｖ特性を測定した薄膜太陽電池１Ａ（図１参照）と同一種類のものである。

図５は、実施形態の電池短絡部除去装置の概略構成を示すブロック図である。図５において、電池短絡部除去装置３０は、短絡部除去対象電池搬送機構２０、プローブユニット２１、奇偶切替スイッチ群２４、奇数位置用の短絡部除去制御部２５、偶数位置用の短絡部除去制御部２６、及び、情報処理部２７を有する。プローブユニット２１は、複数のプローブピン２２と、全てのプローブピン２２を取り付けているプローブユニット基板２３とを有する。

短絡部除去対象電池搬送機構２０は、例えば、搬送モータや搬送コンベア等からなり、情報処理部２７の制御下で、薄膜太陽電池１Ｂを短絡部除去処理位置まで搬送して短絡部除去させ、短絡部除去処理の終了後に、薄膜太陽電池１Ｂを次の工程の実行装置等へ搬送するものである。

プローブユニット２１は、情報処理部２７の制御下で、上下動可能なものである。プローブユニット２１は、短絡部除去対象電池搬送機構２０が薄膜太陽電池１を短絡部除去処理位置へ搬入しているときなどにおいては、上方の待機位置に待機していて、薄膜太陽電池１Ｂの搬送を邪魔しないようになされている。プローブユニット２１は、短絡部除去処理時に、プローブピン２２を薄膜太陽電池１Ｂの電極に電気的に接続させるものである。

プローブピン２２は、薄膜太陽電池１Ｂにおける太陽電池セル６の数と同じだけ設けられ、短絡部除去処理時には、全てのプローブピン２２はいずれか１つの太陽電池セル６の銀電極５（図１参照）と電気的に接続されるものである。なお、図５においては、図示の簡略化のために、太陽電池セル６の積層構造の図示を省略しており、また、太陽電池セル６，６間の直列接続構造の図示も省略している。

奇数位置用の短絡部除去制御部２５はそれぞれ、薄膜太陽電池１Ｂの搬送方向先端側から数えて奇数番目（例えば６−１）の位置の太陽電池セル６とその次の偶数番目（例えば６−２）の位置の太陽電池セル６との間で逆バイアス電圧を印加して短絡部を除去させようとするものである。例えば、奇数位置用の１番目の短絡部除去制御部２５−１は、薄膜太陽電池１Ｂの搬送方向先端側から数えて１番目の位置の太陽電池セル６−１とその次の２番目の位置の太陽電池セル６−２との間で逆バイアス電圧を印加して短絡部を除去させようとするものである。偶数位置用の短絡部除去制御部２６は、薄膜太陽電池１Ｂの搬送方向先端側から数えて偶数番目（例えば６−２）の位置の太陽電池セル６とその次の奇数番目（例えば６−３）の位置の太陽電池セル６との間で逆バイアス電圧を印加して短絡部を除去させようとするものである。例えば、偶数位置用の１番目の短絡部除去制御部２６−１は、薄膜太陽電池１Ｂの搬送方向先端側から数えて２番目の位置の太陽電池セル６−２とその次の３番目の位置の太陽電池セル６−３との間で逆バイアス電圧を印加して短絡部を除去させようとするものである。

各短絡部除去制御部２５，２６は、短絡部が存在するか否かを確認した後に、短絡部を除去させようとするものである。短絡部が存在するか否かの確認は、後述するように、所定の逆バイアス電圧を印加した際に流れる電流に基づいて判断する。そのため、各短絡部除去制御部２５，２６は、逆バイアス電圧の印加構成に加え、逆バイアス電圧印加時に流れる電流の検出構成も備えている。

奇偶切替スイッチ群２４は、情報処理部２７の制御下で、プローブピン２２を奇数位置用の短絡部除去制御部２５に接続させる状態と、プローブピン２２を偶数位置用の短絡部除去制御部２５に接続させる状態とを切り替えるものである。

情報処理部２７は、まず、奇数位置用の短絡部除去制御部２５による短絡部除去処理を実行させ、その後、偶数位置用の短絡部除去制御部２６による短絡部除去処理を実行させる。各奇数位置用の短絡部除去制御部２５による短絡部除去処理は平行して実行される。例えば、奇数位置用の１番目の短絡部除去制御部２５−１が、１番目の位置の太陽電池セル６−１と２番目の位置の太陽電池セル６−２とを対象とした短絡部除去処理を実行する際には、２番目の短絡部除去制御部２５−２が、３番目の位置の太陽電池セル６−３と４番目の位置の太陽電池セル６−４とを対象とした短絡部除去処理を実行し、他の奇数位置用の短絡部除去制御部２５も、同様に、短絡部除去処理を実行する。各偶数位置用の短絡部除去制御部２６による短絡部除去処理も、上述と同様な方法で平行して実行される。ここで、奇数位置と偶数位置との短絡部除去を順に実行するのが効率的であるが、他の順番で実行するようにしても良い。

情報処理部２７には、実施形態の電池短絡部除去電圧決定装置１０が薄膜太陽電池１ＡのＩ−Ｖ特性に基づいて決定した全ての電池短絡部除去電圧が入力されるようになされている。例えば、実施形態の電池短絡部除去電圧決定装置１０が決定した電池短絡部除去電圧を、オペレータが手作業で情報処理部２７に入力するようにしても良く、また例えば、実施形態の電池短絡部除去電圧決定装置１０が、自動的に、又は、オペレータの転送指示に応じ、決定した電池短絡部除去電圧を電池短絡部除去装置３０（の情報処理部２７）に転送するようにしても良い。

図６は、各短絡部除去制御部２５，２６の処理を示すフローチャートである。奇数位置用の短絡部除去制御部２５による短絡部除去処理と、偶数位置用の短絡部除去制御部２６による短絡部除去処理とは処理のタイミングは異なるが、処理自体は同様であり、図６のフローチャートで表すことができる。

短絡部除去制御部（２５，２６）は、情報処理部２７によって、短絡部除去処理が起動されると、図６に示す処理を開始し、まず、初期設定処理を実行する（Ｓ１１）。この初期設定処理では、情報処理部２７から、電池短絡部除去電圧の値、良否判定電流の値、開放電圧の値Ｖｏｃ等が与えられて設定される。電池短絡部除去電圧の値は、実施形態の電池短絡部除去電圧決定装置１０が決定したものである。良否判定電流の値は、オペレータがキー入力装置等を用いて情報処理部２７に入力したものである。良否判定電流の値は、短絡部が存在するか否かを判定するための閾値となっており、また、存在していた全ての短絡部が除去できたか否かを判定するための閾値となっている。なお、短絡部が存在するか否かを判定するための閾値電流の値と、存在していた全ての短絡部が除去できたか否かを判定するための閾値電流の値とを異なる値にするようにしても良い。開放電圧値Ｖｏｃは、周知のように、太陽電池セル６に光を照射した場合における、端子を開放したときの出力電圧である。薄膜太陽電池１Ｂの量産段階では、既に、開放電圧値Ｖｏｃ等の薄膜太陽電池１Ｂの定格特性は検出済であり、例えば、オペレータがキー入力装置等を用いて情報処理部２７に開放電圧値Ｖｏｃを入力する。

短絡部除去制御部（２５，２６）は、初期設定処理を終了すると、処理対象となっている２つの太陽電池セル６，６（の銀電極５，５）間の経路上に短絡部が存在するか否かを判別する。この判別は、２つの太陽電池セル６，６間への逆バイアス電圧として開放電圧値Ｖｏｃと等しい電圧（逆方向への印加であるので−Ｖｏｃと表記することができる）を印加し（Ｓ１２）、この印加時に流れる電流を良否判定電流値と比較して短絡部の存在を確認する（Ｓ１３）。

短絡部が存在すれば、上述したように、逆バイアス電圧の印加によって短絡電流が流れる。従って、逆バイアス電圧の印加によって短絡電流が流れるか否かで短絡部の存在を確認することができる。しかしながら、確認のために、大きな値の逆バイアス電圧を印加した場合、薄膜太陽電池１Ｂを破損させる恐れがある。そこで、この実施形態では、薄膜太陽電池１Ｂの耐電圧であることが保証されている、開放電圧値Ｖｏｃと等しい電圧−Ｖｏｃを逆バイアス電圧として印加することとした。図７は、このような確認処理の説明図である。短絡部が存在する場合には、逆バイアス電圧が大きくなるに従い、電流（短絡電流）は大きな傾きで大きくなる。一方、短絡部が存在しない場合にも、逆バイアス電圧が大きくなるに従い、電流（漏れ電流）は大きくなっていくが、この際の電流は漏れ電流であるので、増大の傾きは小さい。逆バイアス電圧が小さい値では、短絡電流か漏れ電流かを弁別し難いが、逆バイアス電圧が−Ｖｏｃ程度になると、短絡電流と漏れ電流との差が大きくなり、良否判定電流値との比較により、短絡部の有無を弁別することができる。

逆バイアス電圧−Ｖｏｃの印加時に流れる電流が良否判定電流値未満であれば、短絡部が存在しないとして、後述するステップＳ１６に移行する。

一方、逆バイアス電圧−Ｖｏｃの印加時に流れる電流が良否判定電流値以上であれば、短絡部の除去処理に移行する。短絡部の除去処理では、設定された電池短絡部除去電圧の値を小さい方から順に逆バイアス電圧として印加し、印加毎に、その印加後の電流を良否判定電流の値と比較して全ての短絡部の除去が終了したかを確認することで行う（Ｓ１４、Ｓ１５）。

仮に、設定された電池短絡部除去電圧の値がＶａ，Ｖｂ，Ｖｃ（Ｖａ＜Ｖｂ＜Ｖｃ）の３種類であったとする。まず、逆バイアス電圧Ｖａを印加し、印加後の電流Ｉａを確認する。印加後の電流Ｉａが良否判定電流値未満であれば、全ての短絡部が存在しないと判断する。一方、印加後の電流Ｉａが良否判定電流値以上であれば、除去できていない短絡部が存在するので、次に、逆バイアス電圧Ｖａより大きい逆バイアス電圧Ｖｂを印加し、印加後の電流Ｉｂを確認する。印加後の電流Ｉｂが良否判定電流値未満であれば、全ての短絡部が除去できたと判断する。一方、印加後の電流Ｉｂが良否判定電流値以上であれば、除去できていない短絡部が存在するので、残った逆バイアス電圧Ｖｃを印加し、印加後の電流Ｉｃを確認する。印加後の電流Ｉｃが良否判定電流値未満であれば、全ての短絡部が除去できたと判断する。一方、印加後の電流Ｉｃが良否判定電流値以上であれば、除去できていない短絡部が存在すると判断する。但し、設定された電池短絡部除去電圧の値がＶａ，Ｖｂ，Ｖｃ以外にはないので、逆バイアス電圧Ｖｃより大きい逆バイアス電圧を印加することはない。ステップＳ１５からＳ１６への移行は、図６では省略しているが、最大の逆バイアス電圧を印加した後の電流が、良否判定電流値以上である場合にも移行する。

短絡部が存在しない場合や短絡部が除去できた場合、設定された電池短絡部除去電圧の全ての値を順に印加したが短絡部が除去できなかった場合には、それぞれの場合であることを明示した短絡部の除去処理結果を保存し（Ｓ１６）、図６に示す一連の処理を終了する。

情報処理部２７は、全ての短絡部除去制御部２５、２６から短絡部の除去処理結果を収集し、短絡部除去処理対象の薄膜太陽電池１Ｂが良品と扱って良いか否かを判別する。収集した短絡部の除去処理結果の中に１つでも、短絡部が除去できなかったことを示すものがあれば、短絡部除去処理対象の薄膜太陽電池１Ｂを不良品と認定し、短絡部が除去できなかったことを示す短絡部の除去処理結果が１つも存在しなければ良品と認定する。

（Ｃ）実施形態の効果
実施形態の電池短絡部除去電圧決定装置及び方法、並びに、実施形態の電池短絡部除去装置及び方法によれば、短絡部除去処理対象の薄膜太陽電池に印加する逆バイアス電圧が、電池短絡部除去電圧決定装置及び方法が決定した電圧値に限定されるため、多くの電圧値を逆バイアス電圧として印加する従来技術に比較し、短絡部の除去処理を迅速に行うことができる。

実施形態の電池短絡部除去電圧決定装置及び方法によれば、短絡が解消され短絡電流が流れなくなる電圧値を、電池短絡部除去電圧として決定するようにしたので、実施形態の電池短絡部除去装置及び方法による短絡部の除去を効率的に実行させることができる。

また、実施形態の電池短絡部除去電圧決定装置及び方法が、電池短絡部除去電圧を決定する際の処理で耐電圧を超えてしまうことがあっても、決定された電池短絡部除去電圧は耐電圧以下であることを保証でき、実施形態の電池短絡部除去装置及び方法による短絡部の除去で短絡部除去処理対象の薄膜太陽電池を破壊するようなことを防止することができる。

実施形態の電池短絡部除去装置及び方法によれば、短絡部が存在するかを確認して除去動作に移行するようにしたので、効率良く、除去動作を行うことができる。短絡部の有無を判別するために印加する逆バイアス電圧は、開放電圧Ｖｏｃ×（−１）としたので、この判別時に、短絡部除去処理対象の薄膜太陽電池を破壊するようなことを防止することができる。

（Ｄ）他の実施形態
上記実施形態では、電池短絡部除去電圧決定装置と電池短絡部除去装置とが別個の装置であるものを示したが、両装置の機能を一装置に搭載するようにしても良い。例えば、図５における情報処理部２７に、決定モードか除去モードかを指示できるようにし、除去モードでは、上記実施形態のように制御し、決定モードでは、各短絡部除去制御部（２５、２６）はＩ−Ｖ特性を測定させて測定されたＩ−Ｖ特性のデータを収集し、収集したＩ−Ｖ特性のデータに対して上述したような解析を行って電池短絡部除去電圧を決定するようにしても良い。

逆に、上記で１装置の機能として説明した内容を、複数の装置に振り分けるようにしても良い。例えば、実施形態の電池短絡部除去電圧決定装置が行っていた、Ｉ−Ｖ特性を測定する処理と、Ｉ−Ｖ特性のデータを解析して電池短絡部除去電圧を決定する処理とを別個の装置が実行するようにしても良い。また例えば、実施形態の電池短絡部除去電圧決定装置が行っていた、短絡部の存在確認処理と、短絡部の除去処理とを別個の装置が実行するようにしても良い。

上記実施形態の電池短絡部除去装置では、短絡部の存在確認処理と短絡部の除去処理とを共に行うものを示したが、短絡部の存在確認処理を実行せずに、短絡部の除去処理だけを実行するものであっても良い。

逆に、電池短絡部除去電圧決定装置においても、Ｉ−Ｖ特性を測定する前に、上述した方法により短絡部の存在を確認するようにしても良い。

上記実施形態の電池短絡部除去電圧決定装置では、所定範囲でＩ−Ｖ特性を測定した後、Ｉ−Ｖ特性のデータを解析して電池短絡部除去電圧を決定するものを示したが、Ｉ−Ｖ特性の測定と、Ｉ−Ｖ特性のデータ解析（極大値探索）とを並行して実行するものであっても良い。

上記実施形態では、電池セルが１層の薄膜太陽電池を説明したが、電池セルが２層のタンデム構造の薄膜太陽電池に対しても本発明を適用でき、さらには、電池セルが３層以上の構造の薄膜太陽電池に対しても本発明を適用できる。

本発明は、薄膜太陽電池に限らず、電池セルの部分に短絡部ができることがある全ての電池に適用することができる。

本発明の電池短絡部除去装置及び方法、並びに、電池短絡部除去電圧決定装置及び方法は、短絡部を除去する必要のなるすべての電池に適用することができる。

１Ａ、１Ｂ：薄膜太陽電池、２：ガラス基板、３：透明電極（第１の電極）、４：アモルファスシリコン層（中間層）、５：銀電極（第２の電極）、６：太陽電池セル、１０：電池短絡部除去電圧決定装置、１２：プローブ、１４：接触部材、２０：短絡部除去対象電池搬送機構、２１：プローブユニット、２２：プローブピン、２３：プローブユニット基板、２４：奇偶切替スイッチ群、２５：奇数位置用の短絡部除去制御部、２６：偶数位置用の短絡部除去制御部、２７：情報処理部、３０：電池短絡部除去装置。

Claims (10)

1. 基板上に、第１の電極と、電力発生部として機能する中間層と、第２の電極とがこの順に積層された複数の電池セルを含む除去処理対象の電池の短絡部を、電池短絡部除去装置が逆バイアス電圧の印加によって除去するために適用する電池短絡部除去電圧を決定する電池短絡部除去電圧決定装置であって、
   上記除去処理対象の電池と同様の構成を有する、上記電池短絡部除去電圧を決定するための決定処理用の電池における、隣接する第２の電極間に印加する逆バイアス電圧を徐々に上げた場合に、上記逆バイアス電圧の上昇に伴って、上記第２の電極間に流れる電流値が上昇から急峻な下がり方をする境界電圧を検出する境界電圧検出手段を備え、
   上記境界電圧検出手段が検出した上記境界電圧を上記電池短絡部除去電圧として決定することを特徴とする電池短絡部除去電圧決定装置。
2. 基板上に、第１の電極と、電力発生部として機能する中間層と、第２の電極とがこの順に積層された複数の電池セルを含む除去処理対象の電池の短絡部を、電池短絡部除去装置が逆バイアス電圧の印加によって除去するために適用する電池短絡部除去電圧を決定する電池短絡部除去電圧決定方法であって、
   境界電圧検出手段が、上記除去処理対象の電池と同様の構成を有する、上記電池短絡部除去電圧を決定するための決定処理用の電池における、隣接する第２の電極間に印加する逆バイアス電圧を徐々に上げた場合に、上記逆バイアス電圧の上昇に伴って、上記第２の電極間に流れる電流値が上昇から急峻な下がり方をする境界電圧を検出し、
   この検出された上記境界電圧を上記電池短絡部除去電圧として決定することを特徴とする電池短絡部除去電圧決定方法。
3. 基板上に、第１の電極と、電力発生部として機能する中間層と、第２の電極とがこの順に積層された複数の電池セルを含む除去処理対象の電池の短絡部を、電池における隣接する上記第２の電極間に逆バイアス電圧を印加することによって除去する電池短絡部除去装置において、
   請求項１に記載の電池短絡部除去電圧決定装置が決定した上記電池短絡部除去電圧を、上記逆バイアス電圧として印加して短絡部を除去する短絡部除去手段を備えたことを特徴とする電池短絡部除去装置。
4. 除去処理対象の電池における隣接する上記第２の電極間に所定電圧の逆バイアス電圧を印加した際の電流値が閾値電流値以上か否かに基づいて、短絡部の有無を判定する短絡部有無判定手段をさらに備え、
   上記短絡部有無判定手段が短絡部が存在すると判定したときに、上記短絡部除去手段が除去処理を行う
   ことを特徴とする請求項３に記載の電池短絡部除去装置。
5. 上記短絡部有無判定手段が印加する所定電圧が、上記電池セルの開放電圧と等しい電圧値であって印加方向が逆バイアス方向であることを特徴とする請求項４に記載の電池短絡部除去装置。
6. 基板上に、第１の電極と、電力発生部として機能する中間層と、第２の電極とがこの順に積層された複数の電池セルを含む除去処理対象の電池の短絡部を、電池における隣接する上記第２の電極間に逆バイアス電圧を印加することによって除去する電池短絡部除去方法において、
   請求項２に記載の電池短絡部除去電圧決定方法で決定された上記電池短絡部除去電圧を、短絡部除去手段が、上記逆バイアス電圧として印加して短絡部を除去することを特徴とする電池短絡部除去方法。
7. 短絡部有無判定手段が、除去処理対象の電池における隣接する上記第２の電極間に所定電圧の逆バイアス電圧を印加した際の電流値が閾値電流値以上か否かに基づいて、短絡部の有無を判定し、
   短絡部が存在すると判定されたときに、上記短絡部除去手段が除去処理を行う
   ことを特徴とする請求項６に記載の電池短絡部除去方法。
8. 上記短絡部有無判定手段が印加する所定電圧が、上記電池セルの開放電圧と等しい電圧値であって印加方向が逆バイアス方向であることを特徴とする請求項７に記載の電池短絡部除去方法。
9. 基板上に、第１の電極と、電力発生部として機能する中間層と、第２の電極とがこの順に積層された複数の電池セルを含む除去処理対象の電池の短絡部を、電池における隣接する上記第２の電極間に逆バイアス電圧を印加することによって除去する電池短絡部除去装置において、
   上記除去処理対象の電池の短絡部を除去するために適用する短絡部除去電圧を決定するための上記除去処理対象の電池と同様の構成を有する決定処理用の電池における、隣接する第２の電極間に印加する逆バイアス電圧を徐々に上げた場合に、上記逆バイアス電圧の上昇に伴って、上記第２の電極間に流れる電流値が上昇から急峻な下がり方をする境界電圧を検出する境界電圧検出手段と、
   上記境界電圧検出手段が検出した上記境界電圧を、短絡部の除去のために印加する上記逆バイアス電圧として印加して短絡部を除去する短絡部除去手段と
   を備えたことを特徴とする電池短絡部除去装置。
10. 基板上に、第１の電極と、電力発生部として機能する中間層と、第２の電極とがこの順に積層された複数の電池セルを含む除去処理対象の電池の短絡部を、電池における隣接する上記第２の電極間に逆バイアス電圧を印加することによって除去する電池短絡部除去方法において、
    境界電圧検出手段が、上記除去処理対象の電池の短絡部を除去するために適用する短絡部除去電圧を決定するための上記除去処理対象の電池と同様の構成を有する決定処理用の電池における、隣接する第２の電極間に印加する逆バイアス電圧を徐々に上げた場合に、上記逆バイアス電圧の上昇に伴って、上記第２の電極間に流れる電流値が上昇から急峻な下がり方をする境界電圧を検出し、
    短絡部除去手段が、上記境界電圧検出手段が検出した上記境界電圧を、短絡部の除去のために印加する上記逆バイアス電圧として印加して短絡部を除去する
    ことを特徴とする電池短絡部除去方法。

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