JP5862816B2 - Flexible solar cell damage inspection method and inspection apparatus therefor - Google Patents

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Description

本発明は、フレキシブル太陽電池の損傷検査方法、及びその検査装置に関する。   The present invention relates to a damage inspection method for a flexible solar cell and an inspection apparatus therefor.

現在、環境問題を背景に、軽量、柔軟、省資源などの利点を有する有機薄膜や金属箔などのフィルム状基板を用いたフレキシブル太陽電池の開発が進められており、その柔軟性を生かした、折りたたみ可能な携帯用電源、非常時のテント用電源、人工衛星用電源などへの応用が広がっている。   Currently, with the background of environmental problems, development of flexible solar cells using film-like substrates such as organic thin films and metal foils that have advantages such as light weight, flexibility, and resource saving is underway. Applications for folding portable power supplies, emergency tent power supplies, satellite power supplies, etc. are expanding.

上記フレキシブル太陽電池の柔軟性を評価するには、その性能劣化の原因となる損傷のモードや発生過程を同定することが重要となる。非特許文献1には、フレキシブル太陽電池を1cm程度の小面積の太陽電池セルを作製し、この試験片に対して曲げひずみを負荷することにより、フレキシブル太陽電池の電気的性能に対する曲げひずみの影響を調査している。しかしながら、この方法では、性能劣化の原因となる損傷モードの発生過程や同定は十分に行われていない。 In order to evaluate the flexibility of the flexible solar cell, it is important to identify the mode and generation process of the damage that causes the performance deterioration. In Non-Patent Document 1, a flexible solar cell having a small area of about 1 cm 2 is manufactured and a bending strain is applied to the test piece, whereby the bending strain with respect to the electrical performance of the flexible solar cell is reduced. We are investigating the impact. However, in this method, the generation process and identification of damage modes that cause performance degradation are not sufficiently performed.

一方、フレキシブル太陽電池のフレキシブル化や構造最適化には、機械的負荷による損傷過程及びそれら損傷の電気的性能に対する影響の理解が必要不可欠である。   On the other hand, in order to make flexible solar cells flexible and to optimize their structures, it is essential to understand the damage process caused by mechanical loads and the effect of these damages on the electrical performance.

R. Jones, T. Jhonson, W. Jordan, S. Wagner, J. Yang and S. Guha, Proc. 29th IEEE photovoltaic Specialists Conference, pp. 1214-1217 (2002)R. Jones, T. Jhonson, W. Jordan, S. Wagner, J. Yang and S. Guha, Proc. 29th IEEE photovoltaic Specialists Conference, pp. 1214-1217 (2002)

本発明は、フレキシブル太陽電池のフレキシブル化や構造最適化において、その電気的性能に影響を及ぼす機械的負荷による損傷の度合いを理解することが可能な、新規な検査方法及び検査装置を提供することを目的とする。   The present invention provides a novel inspection method and inspection apparatus capable of understanding the degree of damage due to a mechanical load that affects the electrical performance in flexible and structural optimization of a flexible solar cell. With the goal.

上記目的を達成すべく、本発明は、フレキシブル太陽電池の損傷を検査する方法であって、
前記フレキシブル太陽電池又は前記フレキシブル太陽電池のセルを試験片として準備するステップと、
前記試験片の長さ方向における中心部においてアコースティック・エミッション(AE)センサを配置するステップと、
前記試験片を引張試験機に設置して長さ方向に引張り、その際に生じた損傷に起因して発生したアコースティック・エミッション(AE)を、前記AEセンサで検知してアコースティック・エミッション(AE)信号に変換するステップと、
前記試験片の損傷を調べると同時に、前記試験片に対して、ランプ光を照射して、その電気的特性の変化を調べ、損傷に基づいた電気的特性の変化を知るステップと、
を具えることを特徴とする、フレキシブル太陽電池の損傷検査方法に関する。
In order to achieve the above object, the present invention is a method for inspecting a flexible solar cell for damage,
Preparing the flexible solar cell or the cell of the flexible solar cell as a test piece;
Placing an acoustic emission (AE) sensor in the center of the specimen in the length direction;
The test piece is installed in a tensile tester and pulled in the length direction, and acoustic emission (AE) generated due to damage caused at that time is detected by the AE sensor and acoustic emission (AE) is detected. Converting to a signal;
Inspecting the test piece for damage at the same time, irradiating the test piece with lamp light, examining the change in its electrical characteristics, and knowing the change in the electrical characteristics based on the damage;
It is related with the damage inspection method of a flexible solar cell characterized by comprising.

また、本発明は、フレキシブル太陽電池の損傷を検査する装置であって、
前記フレキシブル太陽電池又は前記フレキシブル太陽電池のセルからなる試験片を長さ方向に引張って、前記試験片に損傷を生ぜしめるための引張試験機と、
前記試験片の前記損傷に起因して発生したアコースティック・エミッション(AE)を検知し、アコースティック・エミッション(AE)信号に変換するために、前記引張試験機における前記試験片の長さ方向における中心部に対応する位置に配置されたアコースティック・エミッション(AE)センサと、
前記試験片と離間した位置に設けられた、前記試験片にランプ光を照射するための照射部とを具え、
前記試験片の損傷を調べると同時に、前記試験片に対して、前記ランプ光を照射して、その電気的特性の変化を調べ、損傷に基づいた電気的特性の変化を知ることを特徴とする、フレキシブル太陽電池の損傷検査装置に関する。
Further, the present invention is an apparatus for inspecting damage to a flexible solar cell,
A tensile tester for pulling the test piece made of the flexible solar cell or the cell of the flexible solar cell in the length direction to cause damage to the test piece;
In order to detect acoustic emission (AE) caused by the damage of the test piece and convert it into an acoustic emission (AE) signal, a central portion in the length direction of the test piece in the tensile tester An acoustic emission (AE) sensor disposed at a position corresponding to
An irradiation unit for irradiating the test piece with lamp light, provided at a position separated from the test piece;
The test piece is examined for damage at the same time, and the lamp light is irradiated to the test piece to check the change in electrical characteristics thereof, and the change in electrical characteristics based on the damage is known. The present invention relates to a flexible solar cell damage inspection apparatus.

本発明によれば、フレキシブル太陽電池又はフレキシブル太陽電池のセルを引張試験機に取り付けるようにしている。したがって、フレキシブル太陽電池又はフレキシブル太陽電池のセルに対しては引張試験機によって大きな引張ひずみを与えることができるようになり、これによってフレキシブル太陽電池又はフレキシブル太陽電池のセルに対して損傷を与えることができるようになる。一方、上述のようにして発生した損傷からは、弾性波、すなわち、アコースティック・エミッション(AE)が発生するようになる。   According to the present invention, the flexible solar cell or the cell of the flexible solar cell is attached to the tensile testing machine. Accordingly, the tensile tester can apply a large tensile strain to the flexible solar cell or the flexible solar cell, thereby damaging the flexible solar cell or the flexible solar cell. become able to. On the other hand, an elastic wave, that is, acoustic emission (AE) is generated from the damage generated as described above.

一方、フレキシブル太陽電池又はフレキシブル太陽電池のセルには、特にその中央部にアコースティック・エミッション(AE)センサが配置されているので、上述のAEはAEセンサによって検知され、アコースティック・エミッション(AE)信号に変換される。したがって、このAE信号を調べることによって、上記試験片に生じた損傷の大きさ、度合いを大まかに知ることができる。   On the other hand, since an acoustic emission (AE) sensor is disposed at the center of the flexible solar cell or the flexible solar cell, the above AE is detected by the AE sensor, and an acoustic emission (AE) signal is obtained. Is converted to Therefore, by examining this AE signal, it is possible to roughly know the magnitude and degree of damage that has occurred in the test piece.

また、上述のようにして試験片の損傷を調べると同時に、例えば試験片に対して、ランプ光、例えばXeランプ光などを照射することによって、試験片の電気的特性の変化を調べる。すると、上述のように、試験片には損傷が生じているので、このような損傷の発生に伴って、上記電気的特性が変化するようになる。したがって、上記試験片の損傷に基づいた電気的特性の変化を知ることができるようになる。   Further, at the same time as examining the damage of the test piece as described above, the change in the electrical characteristics of the test piece is examined by, for example, irradiating the test piece with lamp light, for example, Xe lamp light. Then, as described above, since the test piece is damaged, the electrical characteristics change as the damage occurs. Therefore, it becomes possible to know a change in electrical characteristics based on damage to the test piece.

なお、本発明の一例においては、試験片の、引張試験機の固定部材に相当する両端位置において、一対の追加のAEセンサを配置することができる。このような追加のAEセンサは、上述した試験片の中央部に配置したAEセンサと同様に、試験片内に生じた損傷に伴って発生したAEを検知するように機能させ、いわゆるAEセンサを多チャンネル化させて、上記損傷に伴って発生するAEの発生位置を検知するようにすることもできる。発生位置の検知は、発生したAEの各AEセンサへの到達時間差を測定し、これに音速を乗じることによって、各AEセンサからAEの発生位置までの距離を同定することができるので、これを利用することによって行うことができる。   In an example of the present invention, a pair of additional AE sensors can be arranged at both end positions of the test piece corresponding to the fixing member of the tensile tester. Such an additional AE sensor functions so as to detect AE generated due to damage caused in the test piece, similarly to the AE sensor arranged in the center of the test piece described above. It is also possible to detect the position where the AE generated due to the damage is generated by increasing the number of channels. The generation position is detected by measuring the arrival time difference of the generated AE to each AE sensor and multiplying this by the speed of sound to identify the distance from each AE sensor to the AE generation position. It can be done by using it.

しかしながら、いわゆるガードセンサとして機能させ、フレキシブル太陽電池又はフレキシブル太陽電池のセルと引張試験機の固定部材との間に発生した摩擦に基づくAEを検知し、これに基づくAE信号をノイズ信号として除去するように機能させることもできる。なお、固定部材において発生したAEの検知は、上述したAEの発生位置の検知方法に基づいて行うことができる。   However, it functions as a so-called guard sensor, detects AE based on friction generated between the flexible solar cell or the cell of the flexible solar cell and the fixing member of the tensile tester, and removes the AE signal based on the AE signal as a noise signal. It can also be made to function. In addition, the detection of AE generated in the fixing member can be performed based on the above-described detection method of the generation position of AE.

具体的には、フレキシブル太陽電池又はフレキシブル太陽電池のセルと引張試験機の固定部材との間に摩擦が生じると、これに伴うAEは当該箇所に設けたAEセンサによって直ちに検知されるが、試験片の中央部に配置したAEセンサでは遅延して検知されることになる。したがって、上記摩擦に伴って発生するAEは簡単に識別することができ、信号処理によって簡単に除去することができる。この結果、試験片に生じた損傷に基づくAEのみを正確に検知することができるようになる。このため、試験片の損傷に基づいた電気的特性の変化を正確に知ることができるようになる。   Specifically, when friction occurs between the flexible solar cell or the cell of the flexible solar cell and the fixing member of the tensile tester, the AE associated therewith is immediately detected by the AE sensor provided at the location. The AE sensor arranged at the center of the piece is detected with a delay. Therefore, AE generated with the friction can be easily identified and easily removed by signal processing. As a result, only the AE based on the damage generated on the test piece can be accurately detected. For this reason, it becomes possible to accurately know the change in electrical characteristics based on the damage of the test piece.

特開2002−343992号公報には、AE法を利用して太陽電池内の内部割れを検査する方法が開示されている。しかしながら、この方法は、既に内部欠陥が存在している太陽電池を湾曲させてその内部欠陥を顕在化させ、その際に発生するAEを検知し、上記太陽電池内に内部割れがあるか否かを検査するに過ぎない。また、当該公報では、太陽電池セルを対象としており、本発明のようにフレキシブルな太陽電池を対象としていない。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-3431992 discloses a method for inspecting internal cracks in a solar cell using the AE method. However, in this method, a solar cell in which an internal defect already exists is curved to reveal the internal defect, AE generated at that time is detected, and whether or not there is an internal crack in the solar cell. It is only an inspection. Moreover, in the said gazette, it is aimed at the photovoltaic cell and is not intended for the flexible solar cell as in the present invention.

一方、本発明は、上述したように、故意にフレキシブル太陽電池又はフレキシブル太陽電池のセルに損傷を与え、どの程度の損傷によってフレキシブル太陽電池の電気的特性が変化するかを検査するものである。すなわち、フレキシブル太陽電池のフレキシブル化や構造最適化において許容される機械的な負荷及びそれに伴う損傷の度合いを調べるものであって、フレキシブル太陽電池を設計する際の指針を得るものである。   On the other hand, as described above, the present invention intentionally damages the flexible solar cell or the cells of the flexible solar cell, and inspects how much the electrical characteristics of the flexible solar cell change due to the damage. In other words, it examines the mechanical load and the degree of damage that accompany it in the flexible and structural optimization of the flexible solar cell, and obtains guidelines for designing the flexible solar cell.

したがって、本発明と上記公報に記載の技術とは、互いの構成及び作用効果は全く異なるものである。   Therefore, the present invention and the technique described in the above publication are completely different from each other in configuration and operation effect.

なお、本発明において、フレキシブル太陽電池がセルに分割できないような種類のものであり、フレキシブル太陽電池が引張試験機が許容する範囲の大きさを超えていないような場合は、フレキシブル太陽電池自体を引張試験機に直接取り付けて試験に供するが、フレキシブル太陽電池がセルに分割でき、フレキシブル太陽電池が引張試験機が許容する範囲の大きさを超えていたりするような場合は、上記フレキシブル太陽電池をセルに切断し、得られたフレキシブル太陽電池セルを試験に供する。   In the present invention, the flexible solar cell is of a kind that cannot be divided into cells, and when the flexible solar cell does not exceed the size of the range allowed by the tensile tester, the flexible solar cell itself is When the flexible solar cell can be divided into cells and the flexible solar cell exceeds the size allowed by the tensile tester, the flexible solar cell can be used. The cell is cut into cells, and the obtained flexible solar battery cell is subjected to a test.

また、本発明におけるフレキシブル太陽電池は、汎用のアモルファスシリコンを用いた太陽電池の他に、色素増感型の有機太陽電池などあらゆる種類のフレキシブル太陽電池であってもよい。   The flexible solar cell in the present invention may be any type of flexible solar cell such as a dye-sensitized organic solar cell in addition to a solar cell using general-purpose amorphous silicon.

以上説明したように、本発明によれば、フレキシブル太陽電池のフレキシブル化や構造最適化において、その電気的性能に影響を及ぼす機械的負荷による損傷の度合いを理解することが可能な、新規な検査方法及び検査装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, in the flexible and structural optimization of a flexible solar cell, a novel inspection capable of understanding the degree of damage due to a mechanical load affecting the electrical performance. A method and inspection apparatus can be provided.

本発明で使用するフレキシブル太陽電池セルの一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the flexible photovoltaic cell used by this invention. 図1に示すフレキシブル太陽電池セルの単位構造を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the unit structure of the flexible photovoltaic cell shown in FIG. 本発明の検査装置における一例の概略構成及びこれを用いた検査方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the schematic structure of an example in the test | inspection apparatus of this invention, and the test | inspection method using the same. 実施例における開放電圧(Voc)とアコースティック・エミッション信号(AE信号)との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the open circuit voltage (Voc) in an Example, and an acoustic emission signal (AE signal).

以下、本発明の詳細、並びにその他の特徴及び利点について、実施の形態に基づいて説明する。   Hereinafter, details of the present invention and other features and advantages will be described based on embodiments.

図1は、本発明で使用するフレキシブル太陽電池セルの一例を示す平面図であり、図2は、図1に示すフレキシブル太陽電池セルの単位構造を示す概略構成図である。   FIG. 1 is a plan view showing an example of a flexible solar cell used in the present invention, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a unit structure of the flexible solar cell shown in FIG.

図1に示すフレキシブル太陽電池10は、例えば長さ約112mm、幅約11mmであって、図2に示すように、例えば厚さ約18μmの高分子薄膜からなる基板11上に、順次に厚さ約0.2μmの裏面電極層12、厚さ約1μmのpin接合を有するアモルファスSi光吸収層13、厚さ約0.1μmの透明電極層14及び厚さ約15μm、幅0.5mmのストリップ状のグリッド電極15が形成されてなる。また、基板11側及び透明電極14、グリッド電極15側には、例えば厚さ125μmのPETフィルムからなる保護膜16,17が設けられている。   The flexible solar cell 10 shown in FIG. 1 has, for example, a length of about 112 mm and a width of about 11 mm. As shown in FIG. 2, the flexible solar cell 10 has a thickness on a substrate 11 made of a polymer thin film having a thickness of about 18 μm, for example. Back electrode layer 12 having a thickness of about 0.2 μm, amorphous Si light absorption layer 13 having a pin junction having a thickness of about 1 μm, transparent electrode layer 14 having a thickness of about 0.1 μm, and a strip shape having a thickness of about 15 μm and a width of 0.5 mm The grid electrode 15 is formed. Further, protective films 16 and 17 made of a PET film having a thickness of 125 μm, for example, are provided on the substrate 11 side, the transparent electrode 14 and the grid electrode 15 side.

上述のようにしてフレキシブル太陽電池セル10を準備した後は、このセル10を用いることによって本発明の検査方法を実施する。   After preparing the flexible solar battery cell 10 as described above, the inspection method of the present invention is performed by using the cell 10.

なお、本実施形態では、フレキシブル太陽電池セル10を用いているが、フレキシブル太陽電池がセルに分割できないような種類のものであり、フレキシブル太陽電池が引張試験機が許容する範囲の大きさを超えていないような場合は、フレキシブル太陽電池自体を引張試験機に直接取り付けて試験に供する。   In addition, in this embodiment, although the flexible solar cell 10 is used, it is a kind which a flexible solar cell cannot divide | segment into a cell, and the flexible solar cell exceeds the magnitude | size of the range which a tensile tester accept | permits. If this is not the case, the flexible solar cell itself is directly attached to the tensile tester for testing.

図3は、本発明の検査装置の概略構成及びこれを用いた検査方法を説明するための図である。   FIG. 3 is a diagram for explaining a schematic configuration of an inspection apparatus of the present invention and an inspection method using the same.

図3に示す検査装置30は、引張試験機31を有しており、この引張試験機31の両端に設けられた固定部材である一対のチャック32によってフレキシブル太陽電池セル10の端部を挟持し、フレキシブル太陽電池セル10をその長さ方向において引張試験機31に設置及び固定する。なお、引張試験機31は、下側のチャック32に外部負荷が作用して試験片20を下方に引張るようにして構成され、上側のチャック32は固定されて、ロードセル33が接続されるようにして構成されている。   The inspection apparatus 30 shown in FIG. 3 has a tensile tester 31, and the ends of the flexible solar cells 10 are sandwiched between a pair of chucks 32 that are fixing members provided at both ends of the tensile tester 31. The flexible solar battery cell 10 is installed and fixed to the tensile testing machine 31 in the length direction. The tensile testing machine 31 is configured such that an external load acts on the lower chuck 32 to pull the test piece 20 downward, and the upper chuck 32 is fixed and the load cell 33 is connected. Configured.

また、フレキシブル太陽電池セル10の中心部にはアコースティック・エミッション(AE)センサ35が取り付けられ、フレキシブル太陽電池セル10のチャック32で挟持された両端部には、追加の一対のAEセンサ36が取り付けられている。これらのAEセンサ35,36には、それぞれ増幅器41〜43が取り付けられ、AEセンサ35、36によって検知したアコースティック・エミッション(AE)から変換されたアコースティック・エミッション(AE)信号を増幅して、解析器45及びパーソナルコンピュータ(PC)46に送信し、以下に示すような解析に供するようになっている。   In addition, an acoustic emission (AE) sensor 35 is attached to the center of the flexible solar cell 10, and an additional pair of AE sensors 36 are attached to both ends sandwiched by the chuck 32 of the flexible solar cell 10. It has been. These AE sensors 35 and 36 are equipped with amplifiers 41 to 43, respectively, which amplify and analyze acoustic emission (AE) signals converted from acoustic emission (AE) detected by the AE sensors 35 and 36. The data is transmitted to a device 45 and a personal computer (PC) 46 for analysis as shown below.

さらに、フレキシブル太陽電池セル10の中心部から約100mm離間した位置には、Xeランプ48が配置され、引張試験機31による試験片20の下方への引張と同時にXeランプ48から光が照射され、試験片20の太陽電池としての電気的特性を調べることができるように構成されている。   Furthermore, an Xe lamp 48 is disposed at a position about 100 mm away from the center of the flexible solar cell 10, and light is irradiated from the Xe lamp 48 at the same time as the tensile tester 31 pulls the test piece 20 downward. It is comprised so that the electrical property as a solar cell of the test piece 20 can be investigated.

図3に示す検査装置30では、フレキシブル太陽電池セル10の中心部に取り付けられたAEセンサ35及び両端部に取り付けられたAEセンサ36によってマルチチャネル化し、フレキシブル太陽電池セル10に生じたひずみによる割れなどの損傷の発生場所を検知するように構成することもできるが、AEセンサ36をいわゆるガードセンサとして機能させ、フレキシブル太陽電池セル10と引張試験機31のチャック32との間に発生した摩擦に基づくAEを検知し、これに基づくAE信号をノイズ信号として除去するように機能させることもできる。   In the inspection apparatus 30 shown in FIG. 3, the AE sensor 35 attached to the central portion of the flexible solar battery cell 10 and the AE sensors 36 attached to both ends make a multichannel and cracks due to strain generated in the flexible solar battery cell 10. However, the AE sensor 36 functions as a so-called guard sensor, and the friction generated between the flexible solar cell 10 and the chuck 32 of the tensile tester 31 can be detected. It is also possible to function to detect the AE based on it and remove the AE signal based on it as a noise signal.

なお、後者の場合は、フレキシブル太陽電池セル10に生じた本来的な損傷に起因したAE(信号)のみを検出することができるので、損傷とAE(信号)との相関関係の信頼性が増大する。   In the latter case, only the AE (signal) due to the inherent damage occurring in the flexible solar battery cell 10 can be detected, so the reliability of the correlation between the damage and the AE (signal) is increased. To do.

AEセンサ36をノイズ除去センサとして機能させるには、以下のようにして行う。本発明の検査方法を実施するに際しては、引張試験機31によってフレキシブル太陽電池セル10を下方に引張り、フレキシブル太陽電池セル10に対してひずみによる割れなどの損傷を生ぜしめる。この際、フレキシブル太陽電池セル10と引張試験機31のチャック32との間には摩擦が生じ、これに伴ってAEが発生するようになる。このAEは、近傍に位置するAEセンサ36では直ちに検知されるものの、フレキシブル太陽電池セル10の中央部に配置したAEセンサ35では遅延して検知されることになる。   In order to make the AE sensor 36 function as a noise removal sensor, it is performed as follows. When carrying out the inspection method of the present invention, the flexible solar battery cell 10 is pulled downward by the tensile tester 31 to cause damage such as cracking due to strain on the flexible solar battery cell 10. At this time, friction is generated between the flexible solar battery cell 10 and the chuck 32 of the tensile testing machine 31, and AE is generated accordingly. Although this AE is immediately detected by the AE sensor 36 located in the vicinity, the AE is detected with a delay by the AE sensor 35 disposed in the central portion of the flexible solar battery cell 10.

したがって、上記摩擦に伴って発生するAEは簡単に識別することができ、解析器45及びPC46における信号処理によって簡単に除去することができる。この結果、フレキシブル太陽電池セル10に生じた損傷に基づくAEのみを正確に検知することができるようになる。   Therefore, the AE generated with the friction can be easily identified, and can be easily removed by signal processing in the analyzer 45 and the PC 46. As a result, only the AE based on the damage generated in the flexible solar battery cell 10 can be accurately detected.

また、AEセンサを多チャンネル化させて、上記損傷に伴って発生するAEの発生位置を検知する場合も上記同様であり、発生したAEのAEセンサ35及び36への到達時間差を測定し、これに音速を乗じることによって、AEセンサ35及び36からAEの発生位置までの距離を同定することができるので、これを利用することによってAEの発生位置を同定することができる。   The same applies to the case where the AE sensor is multi-channeled and the occurrence position of the AE generated due to the damage is detected, and the arrival time difference of the generated AE to the AE sensors 35 and 36 is measured. Since the distance from the AE sensors 35 and 36 to the generation position of the AE can be identified by multiplying the sound speed by the AE, the generation position of the AE can be identified by using this.

なお、AEセンサを取り付ける際には、引張試験機31による引張に伴って生じるひずみによる割れなどの損傷、及びこれに起因したAE計測への影響を抑えるため、さらには引張変形によるAEセンサの試験片からの逸脱を抑えるため、弾性接着剤を用いることが好ましい。   When attaching the AE sensor, in order to suppress damage such as cracks due to strain caused by tension by the tensile testing machine 31 and the influence on AE measurement due to this, further testing of the AE sensor due to tensile deformation. In order to suppress deviation from the piece, it is preferable to use an elastic adhesive.

次に、上述した検査方法及び検査装置に基づく実際の検査結果を示す。
図1に示すフレキシブル太陽電池10を図3に示す引張試験機31に設置固定した。その後、引張試験機31を0.1mm/分の速度で下方に引張り、この間に発生するひずみによる割れなどの損傷に起因したAEをAEセンサ35で検知し、AE信号に変換するとともに、解析器45及びPC46に送信した。また、フレキシブル太陽電池セル10及びチャック32間で発生した摩擦に起因したAEをAEセンサ36で検知してAE信号に変換するとともに、AE信号ノイズとして解析器45及びPC46に送信し、上記AE信号から除去することによって高精度のAE信号を得た。
Next, actual inspection results based on the above-described inspection method and inspection apparatus will be shown.
The flexible solar cell 10 shown in FIG. 1 was installed and fixed on the tensile tester 31 shown in FIG. Thereafter, the tensile tester 31 is pulled downward at a speed of 0.1 mm / min, and AE caused by damage such as cracks generated during this time is detected by the AE sensor 35 and converted into an AE signal, and the analyzer 45 and PC 46. Further, the AE caused by the friction generated between the flexible solar cell 10 and the chuck 32 is detected by the AE sensor 36 and converted into the AE signal, and the AE signal is transmitted to the analyzer 45 and the PC 46 as the AE signal. A high-accuracy AE signal was obtained.

なお、AEセンサ35,36は、広帯域型AEセンサ(NF社製、AE−900M)を用いた。1000±50(W/m)の放射強度の光をフレキシブル太陽電池セル10に照射し、その開放電圧(Voc)を調べた。 As the AE sensors 35 and 36, broadband AE sensors (manufactured by NF, AE-900M) were used. The flexible solar cell 10 was irradiated with light having a radiation intensity of 1000 ± 50 (W / m 2 ), and the open circuit voltage (Voc) was examined.

図4は、開放電圧(Voc)とAE信号との関係を示すグラフである。なお、横軸は時間を表す。   FIG. 4 is a graph showing the relationship between the open circuit voltage (Voc) and the AE signal. The horizontal axis represents time.

図4から明らかなように、検査開始当初は、開放電圧(Voc)は時間とともにわずかに上昇するが、AE信号の出現とともに急激に劣化していることが分かる。すなわち、フレキシブル太陽電池セル10内にひずみによる割れなどの損傷が出現すると同時に開放電圧(Voc)が急激に減少していることが分かる。したがって、図4から、フレキシブル太陽電池セル10に生じた損傷と開放電圧(Voc)との相関が確認され、フレキシブル太陽電池セル10の損傷がその電気的特性の変化の変化に大きな影響を及ぼしていることが確認された。   As can be seen from FIG. 4, at the beginning of the test, the open circuit voltage (Voc) slightly increases with time, but rapidly deteriorates with the appearance of the AE signal. In other words, it can be seen that damage such as cracking due to strain appears in the flexible solar battery cell 10 and the open circuit voltage (Voc) rapidly decreases. Therefore, from FIG. 4, the correlation between the damage caused in the flexible solar cell 10 and the open circuit voltage (Voc) is confirmed, and the damage of the flexible solar cell 10 has a great influence on the change in the change in its electrical characteristics. It was confirmed that

なお、上述した結果から、開放電圧(Voc)以外のその他の電気的特性についても、フレキシブル太陽電池セル10からのAE信号、すなわち損傷に対して大きな影響を受けることが当然に予想されるものである。さらに、開放電圧の低下以前にもAE信号が検出されていることから、AE計測は開放電圧計測よりも損傷を高感度に捕えることができることが分かる。   In addition, from the above-mentioned result, it is naturally expected that other electrical characteristics other than the open circuit voltage (Voc) are also greatly influenced by the AE signal from the flexible solar battery cell 10, that is, damage. is there. Furthermore, since the AE signal is detected before the open circuit voltage is lowered, it can be seen that the AE measurement can capture damage with higher sensitivity than the open circuit voltage measurement.

以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。   While the present invention has been described in detail based on the above specific examples, the present invention is not limited to the above specific examples, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the present invention.

10 フレキシブル太陽電池
11 基板
12 裏面電極層
13 アモルファスSi光吸収層
14 透明電極層
15 グリッド電極
16,17 保護膜
30 検査装置
31 引張試験機
32 チャック
33 ロードセル
35,36 アコースティック・エミッション(AE)センサ
41,42,43 増幅器
45 解析器
46 パーソナルコンピュータ
48 Xeランプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Flexible solar cell 11 Board | substrate 12 Back surface electrode layer 13 Amorphous Si light absorption layer 14 Transparent electrode layer 15 Grid electrode 16, 17 Protective film 30 Inspection apparatus 31 Tensile tester 32 Chuck 33 Load cell 35, 36 Acoustic emission (AE) sensor 41 , 42, 43 Amplifier 45 Analyzer 46 Personal computer 48 Xe lamp

Claims (6)

フレキシブル太陽電池の損傷を検査する方法であって、
前記フレキシブル太陽電池又は前記フレキシブル太陽電池のセルを試験片として準備するステップと、
前記試験片の長さ方向における中心部においてアコースティック・エミッション(AE)センサを配置するステップと、
前記試験片を引張試験機に設置して長さ方向に引張り、その際に生じた損傷に起因して発生したアコースティック・エミッション(AE)を、前記AEセンサで検知してアコースティック・エミッション(AE)信号に変換するステップと、
前記試験片の損傷を調べると同時に、前記試験片に対して、ランプ光を照射して、その電気的特性の変化を調べ、損傷に基づいた電気的特性の変化を知るステップと、
を具えることを特徴とする、フレキシブル太陽電池の損傷検査方法。
A method for inspecting flexible solar cells for damage,
Preparing the flexible solar cell or the cell of the flexible solar cell as a test piece;
Placing an acoustic emission (AE) sensor in the center of the specimen in the length direction;
The test piece is installed in a tensile tester and pulled in the length direction, and acoustic emission (AE) generated due to damage caused at that time is detected by the AE sensor and acoustic emission (AE) is detected. Converting to a signal;
Inspecting the test piece for damage at the same time, irradiating the test piece with lamp light, examining the change in its electrical characteristics, and knowing the change in the electrical characteristics based on the damage;
A method for inspecting damage to a flexible solar cell, comprising:
前記試験片の、前記引張試験機の固定部材に相当する両端位置において、一対の追加のAEセンサを配置するステップを具えることを特徴とする、請求項1に記載のフレキシブル太陽電池の損傷検査方法。   The damage inspection of the flexible solar cell according to claim 1, further comprising a step of arranging a pair of additional AE sensors at both end positions of the test piece corresponding to fixing members of the tensile tester. Method. 前記一対の追加のAEセンサによって、
前記試験片内に生じた損傷に伴って発生したAEを検知するように機能させ、AEセンサを多チャンネル化させて、上記損傷に伴って発生するAEの発生位置を検知するステップ、
または
前記試験片と前記固定部材との間に発生した摩擦に基づく追加のAEを検知し、この追加のAEをノイズ信号として除去するステップを具えることを特徴とする、請求項2に記載のフレキシブル太陽電池の損傷検査方法。
With the pair of additional AE sensors,
A function of detecting an AE generated along with the damage generated in the test piece, and detecting a position where the AE generated along with the damage occurs by making the AE sensor multi-channel;
3. The method according to claim 2, further comprising the step of detecting an additional AE based on friction generated between the test piece and the fixing member, and removing the additional AE as a noise signal. Inspection method for damage to flexible solar cells.
フレキシブル太陽電池の損傷を検査する装置であって、
前記フレキシブル太陽電池又は前記フレキシブル太陽電池のセルからなる試験片を長さ方向に引張って、前記試験片に損傷を生ぜしめるための引張試験機と、
前記試験片の前記損傷に起因して発生したアコースティック・エミッション(AE)を検知し、アコースティック・エミッション(AE)信号に変換するために、前記引張試験機における前記試験片の長さ方向における中心部に対応する位置に配置されたアコースティック・エミッション(AE)センサと、
前記試験片と離間した位置に設けられた、前記試験片にランプ光を照射するための照射部とを具え、
前記試験片の損傷を調べると同時に、前記試験片に対して、前記ランプ光を照射して、その電気的特性の変化を調べ、損傷に基づいた電気的特性の変化を知ることを特徴とする、フレキシブル太陽電池の損傷検査装置。
An apparatus for inspecting damage to a flexible solar cell,
A tensile tester for pulling the test piece made of the flexible solar cell or the cell of the flexible solar cell in the length direction to cause damage to the test piece;
In order to detect acoustic emission (AE) caused by the damage of the test piece and convert it into an acoustic emission (AE) signal, a central portion in the length direction of the test piece in the tensile tester An acoustic emission (AE) sensor disposed at a position corresponding to
An irradiation unit for irradiating the test piece with lamp light, provided at a position separated from the test piece;
The test piece is examined for damage at the same time, and the lamp light is irradiated to the test piece to check the change in electrical characteristics thereof, and the change in electrical characteristics based on the damage is known. Flexible solar cell damage inspection device.
前記試験片の、前記引張試験機の固定部材に相当する両端位置において、一対の追加のAEセンサを具えることを特徴とする、請求項4に記載のフレキシブル太陽電池の損傷検査装置。   5. The flexible solar cell damage inspection apparatus according to claim 4, further comprising a pair of additional AE sensors at both end positions of the test piece corresponding to a fixing member of the tensile tester. 前記一対の追加のAEセンサは、
前記試験片内に生じた損傷に伴って発生したAEを検知するように機能させ、AEセンサを多チャンネル化させて、上記損傷に伴って発生するAEの発生位置を検知するか、
または
前記試験片と前記固定部材との間に発生した摩擦に基づく追加のAEを検知し、この追加のAEをノイズ信号として除去する
ように構成したことを特徴とする、請求項5に記載のフレキシブル太陽電池の損傷検査装置。
The pair of additional AE sensors are:
Function to detect AE generated along with the damage caused in the test piece, and make the AE sensor multi-channel to detect the generation position of AE generated along with the damage;
The additional AE based on the friction generated between the test piece and the fixing member is detected, and the additional AE is removed as a noise signal. Flexible solar cell damage inspection device.
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JP2002082084A (en) * 2000-09-08 2002-03-22 Canon Inc Crack detection method
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