JP5892513B2

JP5892513B2 - 太陽電池の製造工程における発電性能の予測方法、並びにそれを用いた製造工程における最適化方法及び異常検知方法

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Publication number: JP5892513B2
Application number: JP2012141225A
Authority: JP
Inventors: 正太布村; 功坂田; 郵司吉田; 近藤　道雄; 道雄近藤
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2012-06-22
Filing date: 2012-06-22
Publication date: 2016-03-23
Anticipated expiration: 2032-06-22
Also published as: JP2014007250A

Description

本発明は太陽電池の製造工程における発電性能の予測方法、並びにそれを用いた製造工程における最適化方法及び異常検知方法に係り、特に薄膜太陽電池の製造工程の途中において製造後の薄膜太陽電池の発電性能を予測する予測方法、並びにその予測方法を用いた製造工程における最適化方法及び異常検知方法に関する。

一般に、太陽電池の発電性能は、電池製造後に屋内の大気環境下で評価される。測定対象の電池に擬似太陽光を照射し、標準条件（電池温度：２５度、分光分布：基準太陽光、放射強度：100mW/cm²）の下で電流−電圧特性が測定される。発電効率は、照射光強度に対する電流−電圧積の最大値を百分率で表した数値として定義され、発電性能の指標として広く用いられている。従来、この発電性能は、電池製造後に評価され、製造工程の途中において予測する方法は無かった。

太陽電池にはいくつかの種類があり、そのうちの一つの種類として太陽光を光電変換して光起電力として取り出す構成の薄膜太陽電池（例えば、薄膜シリコン太陽電池、化合物薄膜太陽電池、有機薄膜太陽電池等）が知られている。この薄膜太陽電池は、省資源・低コスト化が可能であり、次世代の太陽電池として期待されている。薄膜太陽電池は、基板洗浄、電極形成、発電層形成、スクライビング等の工程を経て製造されるが、とりわけ、発電層の形成は、発電性能を決定する最も重要な工程である。通常、発電層は、不純物抑制の観点から、減圧下でのプロセス技術（プラズマ化学気相堆積法、スパッタ法、蒸着法、熱化学気相堆積法、分子線エピタキシー法）を用いて製造される（以上、例えば、非特許文献１、２参照）。

小長井誠編著、「薄膜太陽電池の基礎と応用」、オーム社、平成１３年３月２０日下川隆一、長峰文昭、「スペクトル補正法による基準太陽電池の校正（屋外・屋内）」、電子技術総合研究所彙報、Vol.５５、No1,(1991)、p.129、

従来、薄膜太陽電池の発電層の製造条件（プロセス条件）を最適化し発電性能を向上させる場合、プロセス条件を変更し、その都度、電池を作製し発電性能を評価していた。発電性能の評価には、上述の通り、多くの工程を経て太陽電池を作製する必要があり、本工程のプロセス条件の最適化には、多くの時間と労力を要する課題を抱えていた。

また、発電層は減圧下で製造されるのに対し、発電性能は大気環境下で評価される。そのため、発電層の製造工程において、減圧下にて発電性能を予測する手法の開発が望まれていた。

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、太陽電池の発電層の形成時もしくは形成後において２種類のポンプ光を発電層に照射して得られる光電流の比に基づいて、製造後の太陽電池の発電性能を予測する太陽電池の製造工程における発電性能の予測方法を提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、太陽電池の発電層の形成時もしくは形成後の減圧下における太陽電池の発電性能の予測時の電流比を用いて、太陽電池の製造工程における最適プロセス条件を求める最適化方法及びプロセス異常を検知する異常検知方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の太陽電池の製造工程における発電性能の予測方法は、基板側から透明電極、発電層及び裏面電極の順で、又は基板側から裏面電極、発電層及び透明電極の順で積層された構造で、発電層がｐ層、ｉ層及びｎ層がこの順で積層された構造である太陽電池の製造工程における発電性能の予測方法であって、
複数の透明電極又は裏面電極に積層された、完成途中段階の発電層に対して、波長領域の異なる第１及び第２のポンプ光を同時に又は交互に照射する照射ステップと、完成途中段階の発電層に対して、照射ステップにより第１のポンプ光を照射したときの、複数の透明電極又は裏面電極のうち隣接する２つの透明電極間又は隣接する２つの裏面電極間の第１の電流と、第２のポンプ光を照射したときの２つの透明電極間又は２つの裏面電極間の第２の電流とをそれぞれ測定する電流測定ステップと、電流測定ステップにより測定された第１及び第２の電流の電流比を算出する電流比算出ステップと、電流比算出ステップにより算出された電流比に基づいて、ｐ層、ｉ層及びｎ層の積層構造である完成後の発電層を備える製造後の太陽電池の曲線因子及び発電効率を予測するステップとを含むことを特徴とする。

また、上記の目的を達成するため、本発明の太陽電池の製造工程における最適化方法は、基板側から透明電極、発電層及び裏面電極の順で、又は基板側から裏面電極、発電層及び透明電極の順で積層された構造で、発電層がｐ層、ｉ層及びｎ層がこの順で積層された構造である太陽電池の製造工程における最適化方法であって、
或る一つのプロセス条件において、複数の透明電極又は裏面電極に積層された、完成途中段階の発電層に対して、波長領域の異なる第１及び第２のポンプ光を同時に又は交互に照射する照射手順と、完成途中段階の発電層に対して、照射手順により第１のポンプ光を照射したときの、複数の透明電極又は裏面電極のうち隣接する２つの透明電極間又は隣接する２つの裏面電極間の、発電性能の光電流を反映する第１の電流Ｉ _visと、第２のポンプ光を照射したときの２つの透明電極間又は２つの裏面電極間の、暗電流を反映する第２の電流Ｉ _nirとをそれぞれ測定する電流測定手順と、電流測定手順により測定された第１及び第２の電流の電流比Ｉ _vis ／Ｉ _nirを算出する電流比算出手順と、電流比算出手順により算出された電流比Ｉ _vis ／Ｉ _nirに基づいて、ｐ層、ｉ層及びｎ層の積層構造である完成後の発電層を備える製造後の太陽電池の曲線因子及び発電効率を予測する予測手順と、からなる一連の手順を実行することを、プロセス条件を変更して繰り返し、各プロセス条件のうち電流比Ｉ _vis ／Ｉ _nirが増加するプロセス条件を探索する探索ステップと、探索ステップが探索したプロセス条件のうち電流比Ｉ _vis ／Ｉ _nirが最大となるプロセス条件を最適プロセス条件と判定する判定ステップとを含むことを特徴とする。

また、上記の目的を達成するため、本発明の太陽電池の製造工程における異常検知方法は、基板側から透明電極、発電層及び裏面電極の順で、又は基板側から裏面電極、発電層及び透明電極の順で積層された構造で、発電層がｐ層、ｉ層及びｎ層がこの順で積層された構造である太陽電池の製造工程における異常検知方法であって、
複数の透明電極又は裏面電極に積層された、完成途中段階の発電層に対して、波長領域の異なる第１及び第２のポンプ光を同時に又は交互に照射する照射ステップと、完成途中段階の発電層に対して、照射ステップにより第１のポンプ光を照射したときの、複数の透明電極又は裏面電極のうち隣接する２つの透明電極間又は隣接する２つの裏面電極間の、発電性能の光電流を反映する第１の電流Ｉ _visと、第２のポンプ光を照射したときの２つの透明電極間又は２つの裏面電極間の、暗電流を反映する第２の電流Ｉ _nirとをそれぞれ測定する電流測定ステップと、電流測定ステップにより測定された第１及び第２の電流の電流比Ｉ _vis ／Ｉ _nirを算出する電流比算出ステップとからなる一連のステップを繰り返す繰り返しステップと、繰り返しステップにおける電流比算出ステップにより算出された電流比Ｉ _vis ／Ｉ _nir をモニタリングするステップと、モニタリングしている電流比Ｉ _vis ／Ｉ _nirが所定値以下のときプロセス異常と判定する判定ステップとを含むことを特徴とする。

本発明の予測方法によれば、発電層の形成時又は形成後の太陽電池の製造工程の途中で製造後の太陽電池の発電性能を予測することができる。また、本発明の最適化方法によれば、太陽電池の性能向上に向けたプロセス最適化作業を大幅に短縮でき、効率化できる。更に、本発明の異常検知方法によれば、生産ラインにおけるプロセス異常を太陽電池製造終了前に検出することができる。

本発明の予測方法の予測対象の太陽電池の一例の模式的断面図である。本発明の太陽電池の製造工程における発電性能の予測方法の一実施の形態のフローチャートである。ポンプ光照射時の光電流測定方法を説明する図である。太陽電池の電流−電圧特性図である。発電層形成時、もしくは形成後における２つの透明電極間を流れる各電流及び光電流比の一例を示す図である。発電層形成時の曲線因子対光電流比特性を示す図である。発電層形成時の発電効率対光電流比特性を示す図である。発電層形成後の曲線因子対光電流比特性を示す図である。発電層形成後の発電効率対光電流比特性を示す図である。本発明の太陽電池の製造工程における最適化方法の一実施の形態のフローチャートである。本発明の太陽電池の製造工程における異常検知方法の一実施の形態のフローチャートである。

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。ここで、本発明の太陽電池の製造工程における発電性能の予測方法の実施の形態を説明する前に、まず、本発明の予測対象の太陽電池の一例について説明する。

図１は、本発明の予測方法の予測対象の太陽電池の一例の模式的断面図を示す。図１の太陽電池は、公知の薄膜太陽電池のモジュール構造の一例（スーパーストレート型）を示す。ここでは一例として４個の薄膜太陽電池が直列接続された構造を示している。図１において、薄膜太陽電池のモジュールを構成する各薄膜太陽電池は、ガラス等の基板１１上に、透明電極（front contact）１２、発電層（p-i-n型、もしくはp-n型の薄膜の積層構造）１３及び裏面電極（rear contact）１４が積層された構造であり、同一の基板１１上に形成されている。

本構造を持つモジュールは、通常、以下の手順で作製される。
まず、基板１１上に透明電極１２（例えば、F添加SnO₂、ITO、Ga添加ZnO、Al添加ZnO、In添加ZnO等）を熱ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition：化学気相成長)法もしくはスパッタリング法を用いて形成した後、スクライブ法により透明電極１２を複数に分割する。

次に、減圧下での成膜技術を用い発電層１３（例えば、水素化アモルファスシリコン（a-Si:H）、水素化アモルファスシリコンゲルマニウム（a-SiGe:H）、水素化アモルファスシリコンカーバイト（a-SiC:H）、水素化アモルファスシリコンオキサイド（a-SiO:H）水素化微結晶シリコン（uc-Si:H）、水素化微結晶シリコンゲルマニウム(uc-SiGe:H)等の薄膜材料）を複数の透明電極１２の表面に形成する。

最後に、裏面側の裏面電極１４（例えば、Ga添加ZnO、Al添加ZnO、Ag、Al等）をスパッタリング法等の技術を用いて発電層１３の上に形成した後、再度スクライブを行い、要素セルの直列接続構造をガラス基板上に作製する。図１の例では、要素セルである薄膜太陽電池が４個直列接続された構造であるが、電池数はこれに限定されるものではないことは勿論である。

次に、本発明の太陽電池の製造工程における発電性能の予測方法の実施の形態を説明する。図２は、本発明の太陽電池の製造工程における発電性能の予測方法の一実施の形態のフローチャートを示す。

まず、太陽電池モジュール基板（複数の透明電極付）を準備し、その基板上に発電層を形成する（ステップＳ１）。すなわち、このステップＳ１では、前述した製造工程において、基板１１上に複数の透明電極１２を形成した後、複数の透明電極１２上にスクライブ前の発電層１３を形成した構造の半導体素子が得られる。ここでは、一例として、基板１１として複数の透明電極(F添加SiO₂)１２が表面に形成されたガラス基板を用い、また発電層１３はｐ層(B添加a-SiC:H)、ｉ層(a-Si:H)、ｎ層(P添加uc-Si:H)を積層した構造とする。発電層１３の成膜には、減圧下におけるプラズマ化学気相堆積法（プラズマＣＶＤ法）を用いた。

続いて、この半導体素子（基板）に対して２種類のポンプ光を照射する（ステップＳ２）。このステップＳ２では、図３に示すように、基板１１上に複数の透明電極（ここでは、隣接する２つの透明電極１２ａ及び１２ｂのみ図示）が形成され、更にその上に発電層１３が形成された半導体素子に対して、斜め上方の光源（図示せず）から２種類のポンプ光（可視光域のポンプ光である可視光２１ａと、近赤外光域のポンプ光である近赤外光２２ａ）が基板上の同一領域に照射される。可視光２１ａは発電層１３で反射されて可視光領域の反射光２１ｂとされ、また近赤外光２２ａは発電層１３で反射されて近赤外光領域の反射光２２ｂとされる。２種類のポンプ光は同時に照射してもよいし、交互に照射してもよい。

ここで、可視光２１ａは、発電層１３の禁制帯幅（バンドギャップ）以上のエネルギーを有する光が選択され、価電子帯から伝導帯にキャリア（電子）を励起する用途に用いる。ここでは、可視光２１ａの光源として波長532nmのレーザー光源を用いた。一方、近赤外光２２ａは、発電層１３のバンドギャップ未満のエネルギーを有する光が選択され、バンド間に局在するミッドギャップ準位等に熱励起された電子を伝導帯に励起する用途に用いる。ここでは、近赤外光２２ａの光源として波長1342nmのレーザー光源を用いた。

続いて、上記の２種類のポンプ光（可視光２１ａ及び近赤外光２２ａ）を照射している状態で、それら２種類のポンプ光に応答する隣接する透明電極１２ａ、１２ｂ間の電流（Ｉ_vis及びＩ_nir）を測定する（ステップＳ３）。なお、２種類のポンプ光を同時に照射してそれぞれに応答する電流を測定する場合、２種類のポンプ光の強度を変調し、同期する電流成分をそれぞれ検出すればよい。

このステップＳ３では、図３に示すように、負側端子が電流計３２に接続された直流電源３１の正側端子に接続されたプローブを透明電極１２ａの位置３３に接触させ、かつ、電流計３２の一端子に接続されたプローブを透明電極１２ｂの位置３４に接触させることで、隣接する透明電極１２ａ及び１２ｂ間の電流を測定する。この測定電流には、可視光２１ａ照射時に得られる電流Ｉ_visと近赤外光２２ａ照射時に得られる電流Ｉ_nirとがある。ここで、前述したように、可視光２１ａは、発電層１３の禁制帯幅（バンドギャップ）以上のエネルギーを有する光が選択されているので、電流Ｉ_visは発電性能の光電流を反映する。また、近赤外光２２ａは、発電層１３のバンドギャップ未満のエネルギーを有する光が選択されているので、電流Ｉ_nirは暗電流を反映する。

これら２種類のポンプ光（可視光２１ａ及び近赤外光２２ａ）に応答する電流の比（Ｉ_vis/Ｉ_nir）は、図４に示す公知の太陽電池の電流−電圧特性において、曲線因子（fill factor：以下ＦＦと略す。形状因子とも呼ばれる。）及び発電効率と密接に関連する。図４において、Ｖocは電流０Ａの時の開放電圧、Ｊscは電圧０Ｖのときの短絡電流、ＦＦは曲線因子（形状因子）を示す。太陽電池の発電効率(Efficiency)はＶoc、Ｊsc及びＦＦの積で表される。２種類のポンプ光（可視光２１ａ及び近赤外光２２ａ）の強度が異なる場合、各ポンプ光の強度で規格化した電流を用いて光電流比（Ｉ_vis/Ｉ_nir）を算出する。

図５は、発電層形成時、もしくは形成後における２つの透明電極間を流れる各電流及び光電流比の一例を示す。図５（Ａ）は電流Ｉ_vis、同図（Ｂ）は電流Ｉ_nir、同図（Ｃ）は光電流比（Ｉ_vis/Ｉ_nir）の変化をそれぞれ示す。

そして、最後に、上記の光電流比からＦＦと発電効率を予測する（ステップＳ５）。すなわち、図２のステップＳ５では、発電層形成時には図６に示す曲線因子対光電流比特性、及び図７に示す発電効率対光電流比特性に基づいて、発電層形成時のその薄膜太陽電池製造後の発電性能を予測し、あるいは発電層形成後は図８に示す曲線因子対光電流比特性、及び図９に示す発電効率対光電流比特性に基づいて、発電層形成後のその薄膜太陽電池製造後の発電性能を予測する。なお、図６、図７、図８及び図９の横軸に示す光電流比は１ｍＷに換算したときの光電流比（Ｉ_vis/Ｉ_nir）を示す。

ここで、図６は、太陽電池の発電性能における曲線因子と発電層形成時（プラズマＣＶＤ法によるｉ層成膜時）における光電流比との関係を示す。図６より、曲線因子と発電層１３中のｉ層成膜時の光電流の比との間に相関があることが認められ、曲線因子は光電流比の増加と共に向上する。上述した、ポンプ光の照射条件では、光電流比が５０００程度で曲線因子が０.７程度となり、実用的な太陽電池の性能を与える。

また、図７は、太陽電池の発電効率と発電層形成時（プラズマＣＶＤ法によるｉ層成膜時）における光電流比との関係を示す。図７より、発電効率と発電層１３中のｉ層成膜時の光電流の比との間に相関があることが認められ、発電効率は光電流比の増加と共に向上する。上述した、ポンプ光の照射条件にて、光電流比が約５０００で発電効率が９％弱となり、実用的な太陽電池の性能を与える。従って、発電層形成時には測定した光電流比から図６に示す曲線因子対光電流比特性に従って曲線因子を予測し、図７に示す発電効率対光電流比特性に従って発電効率を予測し、これらから発電層形成時点で、その薄膜太陽電池製造後の発電性能を予測することができる。

一方、図８は、太陽電池の発電性能における曲線因子と発電層形成後（ｉ層成膜後、ｎ層成膜前の減圧環境）における光電流比との関係を示す。図８より、曲線因子と発電層中のｉ層成膜後の光電流の比との間に相関があることが認められ、曲線因子は光電流比の増加と共に向上する。上述した、ポンプ光の照射条件にて、光電流比が２００００程度で曲線因子が０.７程度となり、実用的な太陽電池の性能を与える。

また、図９は、太陽電池の発電効率と発電層形成後（ｉ層成膜後、ｎ層成膜前の減圧環境）における光電流比との関係を示す。図９より、発電効率と発電層中のｉ層成膜後の光電流の比との間に相関があることが認められ、曲線因子は光電流比の増加と共に向上する。上述した、ポンプ光の照射条件にて、光電流比が２００００程度で発電効率が９％弱となり、実用的な太陽電池の性能を与える。従って、発電層形成後（厳密には発電層１３中のｉ層成膜後ｎ層成膜前）には測定した光電流比から図８に示す曲線因子対光電流比特性に従って曲線因子を予測し、図９に示す発電効率対光電流比特性に従って発電効率を予測し、これらから発電層形成後の時点で、その薄膜太陽電池製造後の発電性能を予測することができる。

次に、本発明の発電性能の予測方法を用いた太陽電池の製造工程における最適化方法の一実施の形態について、図１０のフローチャートと共に説明する。

図１０は、本発明の太陽電池の製造工程における最適化方法の一実施の形態のフローチャートを示す。まず、発電層形成のプロセス条件の変更後、図２のステップＳ１〜Ｓ５を繰り返し、光電流比（Ｉ_vis/Ｉ_nir）を求める（ステップＳ１１）。続いて、ステップＳ１１で求めた光電流比が増加するプロセス条件を探索する（ステップＳ１２）。ここで、前述したように、上記光電流比が大きい場合、曲線因子は大きく発電効率は高い。そこで、ステップＳ１１とＳ１２とを繰り返し、光電流比が最大となるプロセス条件を最適プロセス条件（発電効率最大）と判定する（ステップＳ１３）。このように、薄膜太陽電池の製造工程におけるプロセス最適化作業では、光電流比（Ｉ_vis/Ｉ_nir）が最大となるようにすればよい。

次に、本発明の発電性能の予測方法を用いた太陽電池の製造工程における異常検知方法の一実施の形態について、図１１のフローチャートと共に説明する。

図１１は、本発明の太陽電池の製造工程における異常検知方法の一実施の形態のフローチャートを示す。まず、発電層の形成の製造工程において、図２のステップＳ１〜Ｓ５を繰り返し、光電流比（Ｉ_vis/Ｉ_nir）を求める（ステップＳ２１）。このとき光電流比をモニタリングする（ステップＳ２２）。そして、光電流比が所定値に減少した場合、プロセス異常（発電効率低下）と判定する（ステップＳ２３）。これにより、薄膜太陽電池の生産ラインにおけるプロセス管理において、発電効率の低下（約２０％）を担保する場合、光電流比（Ｉ_vis/Ｉ_nir）が発電層形成時に約１０００以下、もしくは、発電層形成後に約５０００以下になるとプロセス異常と判断する。なお、発電効率の低下の値は任意に設定可能である。なお、本発明の異常検知方法では、光電流比が所定値以下であるか否かが分かればよいので、ステップＳ２１でステップＳ５の予測ステップは実行しなくてもよい。

このように、本実施の形態の太陽電池の製造工程における発電性能の予測方法によれば、薄膜太陽電池製造後の発電性能を、薄膜太陽電池製造途中の発電層形成時又は形成後の段階で予測することができる。従って、本実施の形態の太陽電池の製造工程における最適化方法によれば、本発明の発電性能の予測方法を用いることで、太陽電池の性能向上に向けたプロセス最適化作業を大幅に短縮でき、効率化できる。更に、本発明の製造工程における異常検知方法では、生産ラインに本実施形態の予測方法を適用することで、プロセス異常を太陽電池製造終了前に検出することができる。

なお、本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、例えばサブストレート型のモジュール構造（ガラス等の基板側から、裏面電極、発電層、透明電極が積層された構造）の場合についても、上記の実施の形態と同様の手法で、発電層の形成時もしくは光入射面側の透明電極形成前に、製造後の太陽電池の発電性能を予測することができる。また、図２の電流測定ステップＳ２では隣接する２つの透明電極１２ａ、１２ｂ間の電流を測定するように説明したが、サブストレート型のモジュール構造の太陽電池製造時の場合は発電層形成時又は形成後の段階における隣接する２つの裏面電極間の電流を測定することになる。

１１基板
１２、１２ａ、１２ｂ透明電極
１３発電層
１４裏面電極
２１ａ可視光
２１ｂ可視光の反射光
２２ａ近赤外光
２２ｂ近赤外光の反射光
３１直流電源
３２電流計
３３、３４プローブ接触位置

Claims

基板側から透明電極、発電層及び裏面電極の順で、又は基板側から裏面電極、発電層及び透明電極の順で積層された構造で、前記発電層がｐ層、ｉ層及びｎ層がこの順で積層された構造である太陽電池の製造工程における発電性能の予測方法であって、
複数の前記透明電極又は前記裏面電極に積層された、完成途中段階の前記発電層に対して、波長領域の異なる第１及び第２のポンプ光を同時に又は交互に照射する照射ステップと、
前記完成途中段階の前記発電層に対して、前記照射ステップにより前記第１のポンプ光を照射したときの、複数の前記透明電極又は前記裏面電極のうち隣接する２つの透明電極間又は隣接する２つの裏面電極間の第１の電流と、前記第２のポンプ光を照射したときの前記２つの透明電極間又は前記２つの裏面電極間の第２の電流とをそれぞれ測定する電流測定ステップと、
前記電流測定ステップにより測定された前記第１及び第２の電流の電流比を算出する電流比算出ステップと、
前記電流比算出ステップにより算出された前記電流比に基づいて、前記ｐ層、ｉ層及びｎ層の積層構造である完成後の前記発電層を備える製造後の前記太陽電池の曲線因子及び発電効率を予測するステップと
を含むことを特徴とする太陽電池の製造工程における発電性能の予測方法。
前記照射ステップにより前記第１及び第２のポンプ光を同時に又は交互に照射する前記完成途中段階の前記発電層は、前記ｉ層成膜時の発電層、又は前記ｉ層成膜後前記ｎ層の成膜前の発電層であることを特徴とする請求項１記載の太陽電池の製造工程における発電性能の予測方法。
前記第１のポンプ光は前記発電層のバンドギャップ以上のエネルギーを有する光であり、前記第２のポンプ光は前記発電層のバンドギャップ未満のエネルギーを有する光であることを特徴とする請求項１又は２記載の太陽電池の製造工程における発電性能の予測方法。
基板側から透明電極、発電層及び裏面電極の順で、又は基板側から裏面電極、発電層及び透明電極の順で積層された構造で、前記発電層がｐ層、ｉ層及びｎ層がこの順で積層された構造である太陽電池の製造工程における最適化方法であって、
或る一つのプロセス条件において、
複数の前記透明電極又は前記裏面電極に積層された、完成途中段階の前記発電層に対して、波長領域の異なる第１及び第２のポンプ光を同時に又は交互に照射する照射手順と、
前記完成途中段階の前記発電層に対して、前記照射手順により前記第１のポンプ光を照射したときの、複数の前記透明電極又は前記裏面電極のうち隣接する２つの透明電極間又は隣接する２つの裏面電極間の、発電性能の光電流を反映する第１の電流Ｉ _visと、前記第２のポンプ光を照射したときの前記２つの透明電極間又は前記２つの裏面電極間の、暗電流を反映する第２の電流Ｉ _nirとをそれぞれ測定する電流測定手順と、
前記電流測定手順により測定された前記第１及び第２の電流の電流比Ｉ _vis ／Ｉ _nirを算出する電流比算出手順と、
前記電流比算出手順により算出された前記電流比Ｉ _vis ／Ｉ _nirに基づいて、前記ｐ層、ｉ層及びｎ層の積層構造である完成後の前記発電層を備える製造後の前記太陽電池の曲線因子及び発電効率を予測する予測手順と、
からなる一連の手順を実行することを、前記プロセス条件を変更して繰り返し、各プロセス条件のうち前記電流比Ｉ _vis ／Ｉ _nirが増加するプロセス条件を探索する探索ステップと、
前記探索ステップが探索したプロセス条件のうち前記電流比Ｉ _vis ／Ｉ _nirが最大となるプロセス条件を最適プロセス条件と判定する判定ステップと
を含むことを特徴とする太陽電池の製造工程における最適化方法。
前記照射手順により前記第１及び第２のポンプ光を同時に又は交互に照射する前記完成途中段階の前記発電層は、前記ｉ層成膜時の発電層、又は前記ｉ層成膜後前記ｎ層の成膜前の発電層であることを特徴とする請求項４記載の太陽電池の製造工程における最適化方法。
前記第１のポンプ光は前記発電層のバンドギャップ以上のエネルギーを有する光であり、前記第２のポンプ光は前記発電層のバンドギャップ未満のエネルギーを有する光であることを特徴とする請求項４又は５記載の太陽電池の製造工程における最適化方法。
基板側から透明電極、発電層及び裏面電極の順で、又は基板側から裏面電極、発電層及び透明電極の順で積層された構造で、前記発電層がｐ層、ｉ層及びｎ層がこの順で積層された構造である太陽電池の製造工程における異常検知方法であって、
複数の前記透明電極又は前記裏面電極に積層された、完成途中段階の前記発電層に対して、波長領域の異なる第１及び第２のポンプ光を同時に又は交互に照射する照射ステップと、
前記完成途中段階の前記発電層に対して、前記照射ステップにより前記第１のポンプ光を照射したときの、複数の前記透明電極又は前記裏面電極のうち隣接する２つの透明電極間又は隣接する２つの裏面電極間の、発電性能の光電流を反映する第１の電流Ｉ _visと、前記第２のポンプ光を照射したときの前記２つの透明電極間又は前記２つの裏面電極間の、暗電流を反映する第２の電流Ｉ _nirとをそれぞれ測定する電流測定ステップと、前記電流測定ステップにより測定された前記第１及び第２の電流の電流比Ｉ _vis ／Ｉ _nirを算出する電流比算出ステップとからなる一連のステップを繰り返す繰り返しステップと、
前記繰り返しステップにおける前記電流比算出ステップにより算出された前記電流比Ｉ _vis ／Ｉ _nir をモニタリングするステップと、
前記モニタリングしている前記電流比Ｉ _vis ／Ｉ _nir が所定値以下のときプロセス異常と判定する判定ステップと
を含むことを特徴とする太陽電池の製造工程における異常検知方法。
前記照射ステップにより前記第１及び第２のポンプ光を同時に又は交互に照射する前記完成途中段階の前記発電層は、前記ｉ層成膜時の発電層、又は前記ｉ層成膜後前記ｎ層の成膜前の発電層であることを特徴とする請求項７記載の太陽電池の製造工程における異常検知方法。
前記第１のポンプ光は前記発電層のバンドギャップ以上のエネルギーを有する光であり、前記第２のポンプ光は前記発電層のバンドギャップ未満のエネルギーを有する光であることを特徴とする請求項７又は８記載の太陽電池の製造工程における異常検知方法。