JP5622203B2 - 太陽電池セルの測定装置、及び測定方法 - Google Patents
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Description
測定装置の全体構成に付いて図2を用いて説明する。図2は、測定装置の全体構成を模式的に示す斜視図である。図2に示すように、測定装置は、ステージ11とカバー12と可動部13とクランプ14と恒温槽16と制御装置17と測定アーム30とを備えている。ステージ11上には、測定対象である太陽電池モジュール20が載置される。カバー12はステージ11に対して開閉可能に設けられている。太陽電池モジュール20に対して測定を行う際は、カバー12が閉じられる。一方、太陽電池モジュール20を取り出す、又は設置する際には、カバー12が開けられる。ステージ11上に、太陽電池モジュール20が載置されている。
次に、測定アーム30の構成に付いて、図3を用いて説明する。図3は、測定アーム30の構成を模式的に示す側面図である。測定部となる測定アーム30は、測定ヘッド31、板バネ32、ベース33、先端アーム34、ベースアーム35、高さ調整機構38、差動トランス60を備えている。
次に、測定ヘッド31の構成について、図4と図5を用いて説明する。図4は、測定ヘッド31の構成を模式的に示す側面図であり、図5は底面から見た構成を模式的に示す図である。
凸部40の下側中央には、芯材44が設けられている。芯材44は、例えば、略直方体の部材であり、フェライト等の強磁性体によって形成されている。そして、芯材44の周囲に、コイル41が巻き付けられている。従って、芯材44はコイル41のフェライトコアとなる。芯材44は、例えば、0.3mm×0.3mmの角柱状となっている。
さらに、凸部40の下側には、カバーガラス46が接着されている。なお、図5では、説明の明確化のため、カバーガラス46を省略して図示している。カバーガラス46は、容量電極43、及び芯材44を覆うように、凸部40の下側全体に設けられている。これにより、容量電極43が、セル21に接触して、汚染されるのを防ぐことができる。カバーガラス46は例えば、0.03mmの厚さとなっている。
従って、噴出口42から下方にエア(空気)が噴出される。すなわち、図4の矢印方向にエアが噴出される。このエアは、太陽電池モジュール20の表面に沿って、外側に流れていく。これにより、測定ヘッド31の下端と、太陽電池モジュール20との間に、エアギャップが形成される。すなわち、測定ヘッド31が太陽電池モジュール20の上でエア浮上する。例えば、エアギャップが10μmとなるような、圧力でエアを噴出する。なお、噴出口42から噴出する気体は、エア(空気)に限らず、窒素などの他の気体であってもよい。
1/L1=1/Losc+1/(Lcable+Lgap)・・・(1)
1/L2=1/Losc+1/Lcable ・・・(2)
C1=Cosc+Ccable ・・・(3)
C2=Cosc+Ccable+Cgap ・・・(4)
f=1/(2π(LC)1/2)・・・(5)
次に、セル21の抵抗分布を測定する方法について、図8を用いて説明する。図8は、抵抗分布を測定する際の構成を模式的に示す図である。ここでは、セル21単体の抵抗分布を測定する例について、説明する。抵抗分布を測定する場合、モジュール化する前の段階のセル21をステージ11に載置する。ここでは、容量電極43を発振器50に接続せずに、静電シールド43bとして使用している。
なお、発振器50とコイル41を接続するケーブル51は、同軸ケーブルであり、中心導体がコイル41の一端に接続され、外部被覆がグランド、及びコイル41の他端に接続されている。
次に、測定回路の変形例について図9を用いて説明する。なお、上記の説明と同様の内容については、適宜説明を省略する。図9に示す測定回路では、ハートレー型の発振回路を発振器50として用いている。発振器50においては、電界効果型トランジスタ(FET)55と、コイル52と、抵抗54と、2つのコンデンサ53とが設けられている。トランジスタ55のドレインは電源に接続され、ソースはコイル52の中間タップに接続され、ゲートは抵抗54、及び1つのコンデンサ53に接続されている。さらに、トランジスタ55のゲートとグランドの間には、2つのコンデンサ53が直列接続されている。
次に、図9に示す測定回路で測定した測定結果を図10に示す。図10には、異なる大きさの測定ヘッド31を用いて、測定を行った測定結果が示されている。図10の左側には、直径6mmの円形の測定ヘッド31で測定した2次元マップが示され、右側には、0.3mm□の測定ヘッド31で測定した2次元マップが示されている。発振周波数、すなわち、抵抗が階調によって示されている。
12 カバー
13 可動部
14 クランプ
15 吸着口
16 恒温槽
17 制御装置
20 太陽電池モジュール
21 セル
22 基板
23 裏面材
24 充填材
25 充填材
26 導体面
30 測定アーム
31 測定ヘッド
32 板バネ
33 ベース
34 ベースアーム
35 先端アーム
40 凸部
41 コイル
42 噴出口
43 容量電極
43a 切欠部
43b 静電シールド
44 芯材
46 カバーガラス
47 スイッチ
50 発振器
51 ケーブル
51a 中心導体
51b 中間被覆
51c 外部被覆
52 コイル
53 コンデンサ
54 抵抗
55 トランジスタ
56 バッファアンプ
57 同期検波回路
58 ドライバ
60 差動トランス
61 コア
62 2次コイル
63 1次コイル
151 ケーブル
151a 中心導体
151b 中間被覆
151c 外部被覆
158 ドライバ
Claims (9)
- 太陽電池のセルの電極の抵抗分布を測定する測定装置であって、
前記セルとの間にギャップを形成するため、前記セルに気体を噴出するヘッドと、
前記ヘッドに設けられたコイルと、
前記コイルに接続された発振器と、
前記コイルと前記セルとの間に配置されたよう前記ヘッドに設けられた静電シールドと、
中心線と、外部被覆と、前記中心線と前記外部被覆との間に設けられた内部被覆と、を有し、前記コイルと前記発振器とを接続する第1のトライアキシャルケーブルと、
前記発振器への接続を前記コイルから前記静電シールドに切り替えるスイッチと、
前記コイルと前記セルとの相対位置を変化させる位置変化手段と、を備え、
前記コイルを前記発振器と接続し、かつ前記静電シールドを前記発振器に接続していない状態では、前記ヘッドがインダクタンスセンサとなり、
前記静電シールドを前記発振器と接続し、かつ前記コイルを前記発振器に接続していない状態では、前記ヘッドがキャパシタンスセンサとなり、
前記ヘッドが前記キャパシタンスセンサとなっている状態では、前記静電シールドが容量電極となり、前記中心線と前記内部被覆とを接続し、
前記ヘッドがインダクタンスセンサとなっている状態では、前記中心線が前記コイルの一端と前記発振器の出力とを接続し、前記外部被覆が前記コイルの他端と接続し、前記内部被覆が前記発振器の出力とドライバを介して接続されている測定装置。 - 前記発振器と前記コイルを接続したときの発振周波数に応じて、前記抵抗分布を測定する請求項1に記載の測定装置。
- 前記ヘッドには、前記コイルが巻き付けられた芯材が設けられ、
前記静電シールドの一端が開放し、前記静電シールドが前記コイルと前記セルとの間に配置されるよう前記芯材の周囲に取り付けられている請求項1、又は2に記載の測定装置。 - 中心線と、外部被覆と、前記中心線と前記外部被覆との間に設けられた内部被覆と、を有し、前記静電シールドと前記発振器を接続する第2のトライアキシャルケーブルをさらに備え、
前記ヘッドが前記キャパシタンスセンサとなっている状態では、前記第2のトライアキシャルケーブルの前記中心線を介して前記静電シールドと前記発振器とが接続し、
前記ヘッドがインダクタンスセンサとなっている状態では、前記第2のトライアキシャルケーブルの前記中心線と前記内部被覆とが接続している請求項1〜3のいずれか1項に記載に測定装置。 - 前記セルの前記電極が露出した状態で、測定が行われることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の測定装置。
- 太陽電池のセルの電極の抵抗分布を測定する測定方法であって、
前記セルとの間にギャップを形成するため、ヘッドから前記セルに気体を噴出するステップと、
発振器によって、前記ヘッドに設けられたコイルに交流磁界を発生させるステップと、
前記ヘッドと前記セルを電極面に沿って相対移動させて、前記発振器の発振周波数を求めるステップと、を備え、
前記ヘッドには、前記コイルと前記セルとの間に配置された静電シールドが設けられ、
中心線と、外部被覆と、前記中心線と前記外部被覆との間に設けられた内部被覆と、を有する第1のトライアキシャルケーブルによって、前記コイルと前記発振器とが接続され、
スイッチによって、前記発振器への接続を前記コイルから前記静電シールドに切り替え、
前記コイルを前記発振器と接続し、かつ前記静電シールドを前記発振器に接続していない状態では、前記ヘッドがインダクタンスセンサとなり、
前記静電シールドを前記発振器と接続し、かつ前記コイルを前記発振器に接続していない状態では、前記ヘッドがキャパシタンスセンサとなり、
前記ヘッドが前記キャパシタンスセンサとなっている状態では、前記静電シールドが容量電極となり、前記中心線と前記内部被覆とを接続し、
前記ヘッドがインダクタンスセンサとなっている状態では、前記中心線が前記コイルの一端と前記発振器の出力とを接続し、前記外部被覆が前記コイルの他端と接続し、前記内部被覆が前記発振器の出力とドライバを介して接続されている測定方法。 - 前記ヘッドには、前記コイルが巻き付けられた芯材が設けられ、
前記静電シールドの一端が開放し、前記静電シールドが前記コイルと前記セルとの間に配置されるよう前記芯材の周囲に取り付けられている請求項6に記載の測定方法。 - 中心線と、外部被覆と、前記中心線と前記外部被覆との間に設けられた内部被覆と、を有する第2のトライアキシャルケーブルによって前記静電シールドと前記発振器とが接続し、
前記ヘッドが前記キャパシタンスセンサとなっている状態では、前記第2のトライアキシャルケーブルの前記中心線を介して前記静電シールドと前記発振器とが接続し、
前記ヘッドがインダクタンスセンサとなっている状態では、前記第2のトライアキシャルケーブルの前記中心線と前記内部被覆とが接続している請求項6、又は7に記載に測定方法。 - 前記セルの前記電極が露出した状態で、測定が行われることを特徴とする請求項6〜8のいずれか1項に記載の測定方法。
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