JP6100455B2 - 太陽電池モジュールの検査装置およびその検査方法 - Google Patents
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Description
すなわち、太陽電池モジュールにおいて封止材によるラミネート加工の条件はキシレン法によるゲル化度が70%を超えることを評価基準として決められており、これより低い場合は不採用となる。
一方、タクトを短くしたいため高温で架橋反応を早く進めてしまうことが生産現場のニーズとしてはある。
また、カバーガラスの周辺部も含めて反応を完了させるために、キュア炉で追加加熱する方法もあるが、大気圧の空気中で反応進行し、より強く熱履歴を受けている中央部の劣化が進行することが懸念されていた。
そして、使用済みの中古の太陽電池モジュールを見ると封止材の中央部に変色が確認される。
<1>太陽電池モジュール(被測定物)の構成
まず、本実施例の検査装置が扱う検査対象としての太陽電池モジュール10について説明する。ここで、図1は、検査対象としての太陽電池モジュール10の構造を示す図で、(a)は平面図、(b)は積層構造を示す。
まず、図1(b)に示すように、下側に配置された透明保護層としてのカバーガラス11上に封止樹脂による封止材13を置き、その上に複数個直列に接続されたストリング15を置き、その上から封止材14を配置し、最後に不透明な素材からなる裏面材12を載せている。封止材13、14としては、EVA樹脂(エチレンビニルアセテート)を使用している。この後、上記のように構成部材を積層しラミネート装置などにより、真空の加熱状態下で圧力を加え、EVA樹脂を架橋反応させてラミネート加工する。
太陽電池セル18は薄板状のシリコン半導体の表面に電気を取り出すための電極であるバスバー18aが印刷されている。加えてシリコン半導体の表面には効率よく電流をバスバーに集めるためにバスバーと垂直方向にフィンガー18bと呼ばれる細い導体が印刷されている。
次に、本発明に係る太陽電池モジュールの検査装置の全体の構成を説明する。ここで、図3は、本発明に係る太陽電池モジュールの検査装置を全体の概略構成を示す図である。
図3に示す本発明の太陽電池の検査装置100は、検査装置本体20、移動装置30及び全体制御部50を備えている。
検査装置本体20による検査方法を、図4を用いて説明する。
投光手段としての対物レンズ21は、図示しないレーザ光源から可視光の波長のレーザ光を、検査対象としての太陽電池モジュール10に照射する。レーザ光は、透明保護層としてのカバーガラス11、封止材13を透過して裏面材12の表面上で焦点を結び、焦点位置からラマン散乱光が生じる。ラマン散乱光は、照射したレーザ光より振動数がずれ、物質固有の振動数を持った散乱光である。
まず、検査装置本体20をz軸上で移動して封止材13の表面と思われる位置に移動させる。その位置でレーザ光を照射すると、焦点からのラマン反射光がスリット23を通過して分光手段24上に結像する。分光手段24のスペクトルをスペクトル解析手段25で、予め登録されている種々の物質のスペクトルと比較することで同定する。その結果、焦点位置の物質が、たとえば、太陽電池モジュールとしてのカバーガラス11であることが判明すれば、検査装置本体20をz軸上で図の下方に移動して同じことを行う。そして、次に封止材13及び14が検知されるまでz軸方向の移動を繰り返す。尚太陽電池モジュールの発電部分70以外では封止材13と封止材14はラミネート加工により溶融固化し一体化している。このようにして、封止材の表面に対物レンズ21の焦点がくるように調整することができる。本発明の実施例では、対物レンズ21をサブミクロン〜数百ミクロンずつ図の下方に移動することによって、封止材の表面に対物レンズ21の焦点がくるように調整している。
本発明の検査装置100により太陽電池モジュール内の封止材の劣化度の程度の評価方法について説明する。本実施例では、被測定物としては、図1の構成の太陽電池モジュール10を用いた場合を例にして説明する。
まず、封止材の劣化挙動は一般にエステルの分解とカルボニルの変性である。すなわち、封止材内部のエステル基が減少し、ケトン(カルボニル)基が増加することで劣化が生じる。
すなわち、ラマン分光器を用いて、封止材13,14の基準となるメチレン基(2847cm−1)のスペクトル強度を強度Aとし、ベースラインの強度を強度B(図8では2200cm−1)としたとき、劣化度Dを以下のように定義する。
劣化度 D=B/A×100
目的の場所(測定点)の劣化度を求め評価する。尚、ベースラインとしては1800〜2700cm−1の範囲から任意に選ぶことが出来る。
10A 擬似モジュール
11 カバーガラス(透明保護層)
12 裏面材
13、14 封止材
15 ストリング
18 太陽電池セル
20 検査装置本体
21 対物レンズ
22 結像レンズ
23 スリット
24 分光手段
25 スペクトル解析手段
30 移動装置
50 全体制御部
70 太陽電池モジュールの発電部分
100 本発明の検査装置
Claims (1)
- 一つ以上の太陽電池セルを有する太陽電池モジュール内の封止材の劣化の程度を判定する検査方法であって、
検査対象となる太陽電池モジュール上にx、y、zの3軸方向での位置決めされた複数の測定点を特定する工程(1)と、
それぞれの測定点に焦点を合わせてレーザ光を照射する工程(2)と、
該測定点における検査対象物から散乱されるラマン散乱光を分光してスペクトルを取得する工程(3)と、
各測定点における太陽電池モジュール内の封止材の状態を検出する工程(4)と、
前記封止材の劣化の程度を解析し、太陽電池モジュールの寿命評価を行う工程(5)と
を有し、
前記工程(4)内において検出された前記太陽電池モジュール内の封止材のメチレン基(波数2847cm−1)のスペクトル強度を強度Aとし、波数が1800〜2700cm−1の範囲をベースラインとしそのベースラインの範囲内で任意に選択した波数におけるカルボニル基(ケトン)の増加に起因するスペクトル強度を強度Bとしたとき、劣化度DをD=B/A×100のように定義し、前記劣化度Dにより太陽電池モジュール内の封止材の劣化度を評価し、その評価結果に基づき前記工程(5)において前記太陽電池モジュールの寿命を評価することを特徴とする太陽電池モジュール内の封止材の検査方法。
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