JP6160255B2 - 太陽電池セル検査装置および太陽電池セル検査装置の画像位置補正方法 - Google Patents

Description

この発明は、例えば、反射防止膜成膜後の太陽電池セルを検査する太陽電池セル検査装置およびこの太陽電池セル検査装置において画像の位置を補正する太陽電池セル検査装置の画像位置補正方法に関する。

太陽電池セルの生産工程においては、太陽電池セルの形状の欠陥、表面の欠陥、あるいは、内部の欠陥の検査が実行される。

特許文献１には、レーザ光源により半導体ウエハに対してレーザ光を照射するとともに、半導体ウエハの表面において反射した光学像を撮像装置により撮像し、欠陥検出部により撮像された半導体ウエハの画像データから欠陥を抽出することにより、半導体ウエハの表面に存在する欠陥を検査する欠陥検査装置が開示されている。

また、特許文献２には、赤外線光源から半導体ウエハに対して赤外線を照射するとともに、半導体ウエハを透過した赤外線を赤外線カメラにより撮像する赤外線検査装置が開示されている。この赤外線検査装置においては、クラック等の異常部分と多結晶シリコン基板部分とで赤外線の透過状態が異なることを利用して、半導体ウエハ内部のマイクロクラックを検出する構成となっている。

さらに、特許文献３には、太陽電池セルの表面に向かって可視光を照射する第一照射部と、太陽電池セルで反射した可視光を受光することにより太陽電池セルの反射画像を取得する第一ＣＣＤカメラと、太陽電池セルの裏面に向かって赤外光を照射する第二照射部と、太陽電池セルを透過した赤外光を受光することにより太陽電池セルの透過画像を取得する第二ＣＣＤカメラとを備え、反射画像と透過画像とを同時に同じ位置で撮影することができる太陽電池セル検査装置が開示されている。

特開２００２−１２２５５２号公報 特開２００６−３５１６６９号公報 特開２０１３−５３９７３号公報

特許文献３に記載されたように、同一の太陽電池セルを複数のカメラにより撮影する太陽電池セル検査装置においては、両方のカメラにより撮影した画像の位置や倍率を、互いに一致するように調整する必要がある。従来においては、複数のカメラの配置をマニュアルで微調整することより、両方のカメラにより撮影した画像の位置や倍率を互いに一致させていた。

しかしながら、複数のカメラの配置をマニュアルで微調整する作業は、極めて煩雑であるばかりではなく、複数のカメラの配置をそれらにより撮影した画像の位置や倍率が完全に一致する状態とすることは困難である。このため、複数のカメラにより撮影した画像を重ね合わせる画像処理を実行しても、両画像の微小な位置ずれや倍率の差異に基づいて、適切な画像処理がなされないという問題が生ずる。例えば、太陽電池セルを透過した透過画像に基づいて太陽電池セルにおけるマイクロクラックの画像と結晶粒界の画像とを検出するとともに、太陽電池セルの反射画像に基づいて太陽電池セルの結晶粒界の画像を検出し、これらの画像を利用することによりマイクロクラックの画像のみを抽出する場合には、透過画像による結晶粒界の画像と反射画像による結晶粒界の画像の位置が完全に一致しないと、結晶粒界の画像を消去してマイクロクラックの画像のみを抽出することが困難となる。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、複数のカメラで太陽電池セルを撮影することにより太陽電池セルの検査を行う場合においても、それらのカメラにより撮影した画像の位置と倍率とを容易に一致させることが可能な太陽電池セル検査装置および太陽電池セル検査装置の画像位置補正方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、太陽電池セルを撮影することにより太陽電池セルの検査を行う太陽電池セル検査装置であって、前記太陽電池セルの裏面に向けて赤外光を照射する赤外光照射部と、前記赤外光照射部から照射され前記太陽電池セルを透過した赤外光による画像を撮影する第１カメラと、前記太陽電池セルの表面に向けて可視光を照射する可視光照射部と、前記可視光照射部から照射され前記太陽電池セルの表面で反射した可視光による画像を撮影する第２カメラと、多数の基準マークを有する基準板を、前記第１カメラおよび前記第２カメラにより撮影したときに、前記第１カメラにより撮影した画像における前記各基準マークの位置と、前記第２カメラにより撮影した画像における前記各基準マークの位置とに対して最小二乗法を適用することにより、前記第１カメラにより撮影した多数の基準マークのＸ方向の重心Ｘ０、前記第１カメラにより撮影した多数の基準マークのＹ方向の重心Ｙ０、前記第２カメラにより撮影した多数の基準マークのＸ方向の重心ｘ０、前記第２カメラにより撮影した多数の基準マークのＹ方向の重心ｙ０、前記第１カメラと前記第２カメラとの角度差θ、前記第１カメラと前記第２カメラのＸ方向の倍率の比αＸ、前記第１カメラと前記第２カメラのＹ方向の倍率の比αＹ、を算出する算出部と、標準補正計算式に、前記Ｘ０、Ｙ０、ｘ０、ｙ０、θ、αＸ、αＹの値を代入することにより、前記第２カメラにより撮影した画像の位置を前記第１カメラにより撮影した画像の位置に対応させて補正する補正部と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記標準補正計算式は、前記第１カメラの座標をＸ、Ｙとし、前記第２カメラの座標をｘ、ｙとしたときに、下記の式で表される。
ｘ＝αＸ（Ｘ−Ｘ０）ｃｏｓθ−αＹ（Ｙ−Ｙ０）ｓｉｎθ＋ｘ０
ｙ＝αＸ（Ｘ−Ｘ０）ｓｉｎθ＋αＹ（Ｙ−Ｙ０）ｃｏｓθ＋ｙ０

請求項３に記載の発明は、第１カメラおよび第２カメラで太陽電池セルを撮影することにより太陽電池セルの検査を行う太陽電池セル検査装置の画像位置補正方法であって、多数の基準マークを有する基準板を検査を行う太陽電池セルの設置場所に設置する設置工程と、前記基準板の裏面に向けて赤外光を照射し、前記基準板を透過した赤外光を前記第１カメラで測定することにより、前記基準板における多数の基準マークを前記第1カメラで撮影するとともに、前記基準板の表面に向けて可視光を照射し、前記基準板の表面で反射した可視光を第２カメラで測定することにより、前記基準板における多数の基準マークを前記第２カメラで撮影する基準マーク撮影工程と、前記第１カメラにより撮影した画像における前記各基準マークの位置と、前記第２カメラにより撮影した画像における前記各基準マークの位置とに対して最小二乗法を適用することにより、前記第１カメラにより撮影した多数の基準マークのＸ方向の重心Ｘ０、前記第１カメラにより撮影した多数の基準マークのＹ方向の重心Ｙ０、前記第２カメラにより撮影した多数の基準マークのＸ方向の重心ｘ０、前記第２カメラにより撮影した多数の基準マークのＹ方向の重心ｙ０、前記第１カメラと前記第２カメラとの角度差θ、前記第１カメラと前記第２カメラのＸ方向の倍率の比αＸ、前記第１カメラと前記第２カメラのＹ方向の倍率の比αＹ、を算出する算出工程と、前記第１カメラの座標をＸ、Ｙとし、前記第２カメラの座標をｘ、ｙとしたときに、前記Ｘ０、Ｙ０、ｘ０、ｙ０、θ、αＸ、αＹの値を下記の標準補正計算式に代入することにより、前記第２カメラにより撮影した画像の位置を前記第１カメラにより撮影した画像の位置に対応させて補正する補正工程と、を備えたことを特徴とする。
ｘ＝αＸ（Ｘ−Ｘ０）ｃｏｓθ−αＹ（Ｙ−Ｙ０）ｓｉｎθ＋ｘ０
ｙ＝αＸ（Ｘ−Ｘ０）ｓｉｎθ＋αＹ（Ｙ−Ｙ０）ｃｏｓθ＋ｙ０

請求項１から請求項３に記載の発明によれば、複数のカメラで太陽電池セルを撮影することにより太陽電池セルの検査を行う場合においても、それらのカメラにより撮影した画像の位置と倍率とを容易に一致させることが可能となる。これにより、太陽電池セルの検査をより正確に実行することが可能となる。

そして、赤外光による透過画像と可視光による反射画像を利用して太陽電池セルの各種の欠陥を検査する場合において、その検査をより正確に実行することが可能となる。このため、透過画像と反射画像とを利用して太陽電池セルの画像から結晶粒界を除去することによりマイクロクラックの検査を行う場合に、結晶粒界を確実に除去してマイクロクラックの検査をより正確に実行することが可能となる。

この発明に係る太陽電池セル検査装置の概要図である。 第１光照射部１１、第２光照射部１２および第３光照射部１３を太陽電池セル１００等とともに示す概要図である。 太陽電池セル１００と、第１光照射部１１と、拡散反射板２２と、第２光照射部１２との配置関係を示す平面図である。 この発明に係る太陽電池セル検査装置の制御系を示すブロック図である。 太陽電池セル１００の赤外線透過画像を示す模式図である。 太陽電池セル１００の青色光反射画像を示す模式図である。 この発明に係る画像位置補正方法に使用する基準板２００の平面図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係る太陽電池セル検査装置の概要図である。

この太陽電池セル検査装置は、前段の成膜工程においてその表面に反射防止膜が成膜された太陽電池セル１００を検査するためのものである。なお、この発明に係る太陽電池セル検査装置により検査される太陽電池セル１００は、電極等が形成され反射防止膜が成膜された状態の太陽電池セル１００のみではなく、電極等の形成や反射防止膜の成膜等がなされる前の基板状態の太陽電池セル１００をも含む。

この太陽電池セル検査装置は、太陽電池セル１００の裏面に向けて赤外光を照射する第１光照射部１１と、この第１光照射部１１から照射された赤外光の照射方向を太陽電池セル１００の端縁方向に向ける指向性変更部材としてのフレネルレンズ２１と、このフレネルレンズ２１により指向性を変更された赤外光が通過可能な開口部２３が形成された額縁状の形状を有する拡散反射板２２と、この拡散反射板２２に対して可視光のうちの赤色光を照射する第２光照射部１２と、太陽電池セル１００の表面に対して可視光のうちの青色光を照射する第３光照射部１３と、太陽電池セル１００の表面に対して可視光（赤色光、青色光および緑色光）を照射する第４光照射部１４と、赤外光を観察するための第１ＣＣＤカメラ３１と、可視光を観察するための第２ＣＣＤカメラ３２と、太陽電池セル１００を裏面側から表面側に向かって透過した赤外光を反射させて第１ＣＣＤカメラ３１に導くとともに、太陽電池セル１００の表面で反射した可視光および太陽電池セル１００の端縁付近を通過した可視光を通過させて第２ＣＣＤカメラ３２に導くダイクロイックミラーからなるビームスプリッタ３３とを備える。

この図に示すように、第４光照射部１４は、その波長が４７０ｎｍ程度の青色光を出射する青色光源４１と、その波長が５２５ｎｍ程度の緑色光を出射する緑色光源４２と、その波長が６４０ｎｍ程度の赤色光を出射する赤色光源４３と、太陽電池セル１００の上部を覆い、太陽電池セル１００の表面を均一な光強度で照射するためのドーム型の反射型拡散板４４とを備える。青色光源４１と緑色光源４２と赤色光源４３とは、太陽電池セル１００と平行な平面内において、円周上に等間隔をあけて配置されている。また、反射型拡散板４４の上方には、開口部４５が形成されている。

この第４光照射部１４においては、青色光源４１を点灯させた場合には、青色光が反射型拡散板４４で反射された後、太陽電池セル１００の表面全域を均一に照射する。また、緑色光源４２を点灯させた場合には、緑色光が反射型拡散板４４で反射された後、太陽電池セル１００の表面全域を均一に照射する。さらに、赤色光源４３を点灯させた場合には、赤色光が反射型拡散板４４で反射された後、太陽電池セル１００の表面全域を均一に照射する。

図２は、上述した第１光照射部１１、第２光照射部１２および第３光照射部１３を太陽電池セル１００等とともに示す概要図である。

第１光照射部１１は、太陽電池セル１００と対向する領域に列設された赤外光を出射する複数のＬＥＤ素子５１を備える。この第１光照射部１１の上面には、第１光照射部１１における各ＬＥＤ素子５１から照射された赤外光の照射方向を太陽電池セル１００の端縁方向に向けるフレネルレンズ２１が配設されている。そして、このフレネルレンズ２１の上方には、額縁状の拡散反射板２２が配設されている。この拡散反射板２２は、フレネルレンズ２１からの赤外光が通過可能な開口部２３が形成された額縁状の形状を有し、開口部２３以外の領域では第１光照射部１１における各ＬＥＤ素子５１から出射された赤外光を遮断する構成を有する。そして、この拡散反射板２２の上面は、そこに照射された光を拡散する光拡散面となっている。

第２光照射部１２は、額縁状の拡散反射板２２の上方に拡散反射板２２と対向するように列設されたその波長が６４０ｎｍ程度の赤色光を出射する複数のＬＥＤ素子５２を備える。第２光照射部１２における各ＬＥＤ素子５２から出射された赤色光は、拡散反射板２２の表面に照射されて拡散され、太陽電池セル１００の端縁付近に照射される。

第３光照射部１３は、太陽電池セル１００の斜め上方に列設されたその波長が４７０ｎｍ程度の青色光を出射する複数のＬＥＤ素子５３を備える。第３光照射部１３における各ＬＥＤ素子５３より出射された青色光は、太陽電池セル１００の表面全域に照射される。

図３は、太陽電池セル１００と、第１光照射部１１と、拡散反射板２２と、第２光照射部１２との配置関係を示す平面図である。

この図に示すように、第１光照射部１１およびフレネルレンズ２１と、太陽電池セル１００とは、互いに相似する矩形状をしており、第１光照射部１１およびフレネルレンズ２１のサイズは、太陽電池セル１００のサイズより若干小さくなっている。また、拡散反射板２２は、その開口部２３のサイズが第１光照射部１１およびフレネルレンズ２１のサイズより小さく、外周部のサイズが太陽電池セル１００より大きくなっている。そして、第２光照射部１２は、拡散反射板２２を取り囲むように配置されている。

図４は、この発明に係る太陽電池セル検査装置の制御系を示すブロック図である。

この太陽電池セル検査装置は、論理演算を実行するＣＰＵや、装置の制御に必要な動作プログラムが格納されたＲＯＭおよび制御時にデータ等が一時的にストアされるＲＡＭ等の記憶装置を有するコンピュータから構成され、装置全体を制御する制御部６０を備える。この制御部６０は、上述した第１光照射部１１、第２光照射部１２、第３光照射部１３、第４光照射部１４，第１ＣＣＤカメラ３１および第２ＣＣＤカメラ３２と接続されている。

この制御部６０は、第３光照射部１３から照射され太陽電池セル１００の表面で反射した青色光を第２ＣＣＤカメラ３２で測定した可視光の画像と、第１光照射部１１から照射され太陽電池セル１００を透過した赤外光を第１ＣＣＤカメラ３１で測定した赤外光の画像とを比較することにより、太陽電池セル１００の内部の欠陥を判定する内部欠陥判定部６１を備える。また、この制御部６０は、第２光照射部１２より照射されて拡散反射板２２で反射された後に太陽電池セル１００の端縁付近を通過した赤色光を第２ＣＣＤカメラ３２で測定した可視光の画像に基づいて、太陽電池セル１００の端縁付近の形状の欠陥を判定する形状欠陥判定部６２を備える。また、この制御部６０は、第４光照射部１４から照射され太陽電池セル１００の表面で反射した赤色光を第２ＣＣＤカメラ３２で測定した可視光の画像に基づいて、太陽電池セル１００の表面の欠陥を測定する表面欠陥判定部６３を備える。さらに、この制御部６０は、第４光照射部１４から照射された太陽電池セル１００の表面で反射した赤色光と緑色光と青色光とを第２ＣＣＤカメラ３２で測定した可視光の画像に基づいて、太陽電池セル１００の表面に形成された反射防止膜の膜厚を測定する膜厚測定部６４を備える。

また、この制御部６０は、後述するように、第１ＣＣＤカメラ３１により撮影した画像における各基準マークの位置と、第２カメラ３２により撮影した画像における各基準マークの位置とに対して最小二乗法を適用することにより、第１ＣＣＤカメラ３１により撮影した多数の基準マークのＸ方向の重心Ｘ０、第１ＣＣＤカメラ３１により撮影した多数の基準マークのＹ方向の重心Ｙ０、第２ＣＣＤカメラ３２により撮影した多数の基準マークのＸ方向の重心ｘ０、第２ＣＣＤカメラ３２により撮影した多数の基準マークのＹ方向の重心ｙ０、第１ＣＣＤカメラ３１と第２ＣＣＤカメラ３２との角度差θ、第１ＣＣＤカメラ３１と第２ＣＣＤカメラ３２のＸ方向の倍率の比αＸ、第１ＣＣＤカメラ３１と第２ＣＣＤカメラ３２のＹ方向の倍率の比αＹ、を算出する算出部６５と、標準補正計算式に対してＸ０、Ｙ０、ｘ０、ｙ０、θ、αＸ、αＹの値を代入することにより、第２ＣＣＤカメラ３２により撮影した画像の位置を第１ＣＣＤカメラ３１により撮影した画像の位置に対応させて補正する補正部６６とを備える。

以上のような構成を有する太陽電池セル検査装置において太陽電池セル１００の検査を実行する場合においては、図示しない搬送機構により、図１に示すように、太陽電池セル１００を検査位置に搬送する。この状態において、第１光照射部１１による太陽電池セル１００の裏面全域への赤外光の照射と、第２光照射部１２による拡散反射板２２を介しての太陽電池セル１００の端縁付近への赤色光の照射と、第３光照射部１３による太陽電池セル１００の表面全域への青色光の照射と、第４光照射部１４による太陽電池セル１００の表面全域への青色光、緑色光、赤色光の照射とを順次実行するとともに、ビームスプリッタ３３で反射された赤外光を第１ＣＣＤカメラ３１により、また、ビームスプリッタ３３を通過した可視光を第２ＣＣＤカメラ３２により、各々、観察する。これにより、後述するように、太陽電池セル１００における内部欠陥判定、形状欠陥判定、表面欠陥判定および反射防止膜の膜厚の測定が実行される。

なお、第２ＣＣＤカメラ３２は、第２光照射部１２から出射され太陽電池セル１００端縁付近を通過した赤色光の画像と、第３光照射部１３から出射され太陽電池セル１００の表面で反射された青色光の反射画像と、第４光照射部１４から出射され太陽電池セル１００の表面で反射した可視光の反射画像を測定することになる。この場合においては、制御部６０により、第２光照射部１２、第３光照射部１３および第４光照射部１４の青色光源４１、緑色光源４２、赤色光源４３を順次点灯させるとともに、その点灯と同期させて第２ＣＣＤカメラ３２による画像の取り込みを制御することにより、各種のデータを識別して取得する構成となっている。

上述した内部欠陥判定は、次のようにして実行される。すなわち、第１光照射部１１の各ＬＥＤ素子５１から出射された赤外光が、フレネルレンズ２１によりその照射方向を太陽電池セル１００の端縁方向に向けられ、また、その照射領域を額縁状の形状を有する拡散反射板２２により制限されて太陽電池セル１００の裏面に照射される。この場合においては、第１光照射部１１から照射された赤外光の太陽電池セル１００に対する照射領域は、拡散反射板２２における開口部２３の形状を適正なものとすることにより、太陽電池セル１００の裏面全域と正確に一致させることが可能となる。そして、この赤外光は、その指向性を太陽電池セル１００の外側に向かう方向とされている。これらにより、太陽電池セル１００の端縁付近に照射された赤外光が、太陽電池セル１００の端縁から表面側に回り込むことを防止することができる。このため、第１ＣＣＤカメラ３１によりこの赤外線透過画像を撮影した場合に、太陽電池セル１００の端縁付近画像をも正確に認識することが可能となる。

すなわち、太陽電池セル１００の端縁付近に照射された赤外光が、太陽電池セル１００の端縁から表面側に回り込んだ場合には、第１ＣＣＤカメラ３１によりこの赤外線透過画像を撮影した場合に、太陽電池セル１００の端縁付近の画像がハレーション等により認識できなくなるという問題が生ずる。このため、太陽電池セル１００の端縁付近に照射された赤外光の強度を弱くする対応も考えられるが、このような対応を取った場合には、第１光照射部１１から太陽電池セル１００に照射された赤外光が対応電池セルの裏面側から表面側に透過しないという問題が生ずる。このため、この太陽電池セル検査装置においては、太陽電池セル１００に照射する赤外光を、フレネルレンズ２１により指向性を太陽電池セル１００の外側に向かう方向とするとともに、額縁状の形状を有する拡散反射板２２によりその照射領域を適切に管理することで、上述した赤外光の回り込みによる問題の発生を防止している。

図５は、このようにして撮影された太陽電池セル１００の赤外線透過画像を示す模式図である。

この図に示すように、太陽電池セル１００の赤外線透過画像には、マイクロクラック１０３が映し出されている。一方、太陽電池セル１００は多数の結晶粒１０１から構成されていることから、赤外線透過画像には、その結晶粒界１０２も映し出される。このため、この結晶粒界１０２とマイクロクラック１０３との識別が困難となる場合がある。このような問題に対応するため、この太陽電池セル検査装置においては、第３光照射部１３から出射された青色光の反射画像を利用してマイクロクラック１０３を正確に抽出して認識する構成を採用している。

図６は、太陽電池セル１００の青色光反射画像を示す模式図である。

太陽電池セル１００の表面に第３光照射部１３の各ＬＥＤ素子５３から青色光を照射してその反射画像を測定した場合には、図６に示すように、反射画像に結晶粒１０１と結晶粒界１０２とが映し出される。このため、図５に示す太陽電池セル１００の赤外線透過画像と図６に示す青色光による反射画像とを比較することにより、マイクロクラック１０３等の内部欠陥の有無を、正確に判定することが可能となる。この赤外光による透過画像と可視光による反射画像とを比較することによる太陽電池セル１００の内部の欠陥の判定は、図４に示す制御部６０における内部欠陥判定部６１により実行される。

なお、太陽電池セル１００の内部の欠陥の判定を行う場合に、可視光のうち、特に、青色光を利用しているのは、強度の強い青色光を利用することにより、短時間で結晶粒界１０２を鮮明に映し出すことが可能となるためである。

また、上述した形状欠陥判定は、次のようにして実行される。すなわち、第２光照射部１２の各ＬＥＤ素子５２から出射された赤色光が拡散反射板２２により反射および拡散された後、太陽電池セル１００の端縁付近を通過する。この赤色光を第２ＣＣＤカメラ３２により測定することで、太陽電池セル１００の端縁付近に発生する割れや欠け等の形状の欠陥を検査することが可能となる。この形状欠陥判定は、図４に示す制御部６０における形状欠陥判定部６２により実行される。

このとき、太陽電池セル１００の端縁付近に照射された赤色光が太陽電池セル１００の端縁から表面側に回り込んだ場合には、太陽電池セル１００の端縁付近の画像がハレーション等により認識できなくなるという問題が生ずる。このため、この形状欠陥判定時においては、第２光照射部１２より照射される赤色光の強度をハレーションを生じない程度の強度とすることにより、このような問題の発生を防止している。このとき、第２光照射部１２の各ＬＥＤ素子５２より照射される赤色光の強度を小さなものとした場合には、これらのＬＥＤ素子５２の像がそのまま第２ＣＣＤカメラ３２により認識されてしまう場合がある。しかしながら、この太陽電池セル検査装置においては、第２光照射部１２から出射された赤色光を拡散反射板２２により拡散して反射した後に、太陽電池セル１００の端縁付近に照射することから、このような問題の発生を効果的に防止することが可能となる。

また、上述した表面欠陥判定は、以下のようにして実行される。すなわち、第４光照射部１４における赤色光源４３から赤色光を出射させ、この赤色光を反射型拡散板４４で反射させて太陽電池セル１００の表面全域に均一に照射する。そして、太陽電池セル１００の表面で反射した赤色光を第２ＣＣＤカメラ３２によって撮影することにより、太陽電池セル１００の表面欠陥を検査することが可能となる。なお、この表面欠陥判定は、図４に示す制御部６０における表面欠陥判定部６３により実行される。

なお、太陽電池セル１００の表面の欠陥の判定を行う場合に、可視光のうち、特に、赤色光を利用しているのは、表面欠陥の判定時に、可視光の反射画像に太陽電池セル１００における結晶粒界１０２が映し出されることを防止するためである。

さらに、上述した膜厚測定は、以下のようにして実行される。すなわち、第４光照射部１４における青色光源４１と、緑色光源４２と、赤色光源４３とを順次点灯させて、太陽電池セル１００の青色光による反射画像と、太陽電池セル１００の緑色光による反射画像と、太陽電池セル１００の赤色光による反射画像とを得る。そして、このようにして得られた３枚の反射画像の相対強度比（スペクトル）に基づいて反射防止膜の膜厚を演算する。なお、この膜厚測定は、図４に示す制御部６０における膜厚測定部６４により実行される。

以上のような構成を有する太陽電池セル検査装置においては、太陽電池セル１００を第１ＣＣＤカメラ３１と第２ＣＣＤカメラ３２の両方により撮影する構成であることから、正確な検査を実行するためには、両方のカメラにより撮影した画像の位置や倍率を、互いに一致するように調整する必要がある。例えば、図５に示すように、太陽電池セル１００を透過した透過画像に基づいて太陽電池セル１００におけるマイクロクラック１０３の画像と結晶粒界１０２の画像とを検出するとともに、太陽電池セル１００の反射画像に基づいて太陽電池セル１００の結晶粒界１０１の画像を検出し、これらの画像を利用することによりマイクロクラック１０３の画像のみを抽出する場合には、第１ＣＣＤカメラ３１と第２ＣＣＤカメラ３２の相互間で画像の位置と倍率を正確に一致させる必要がある。また、太陽電池セル１００の位置を確認する時には、通常は、第４光照射部１４等から照射される光を第２ＣＣＤカメラ３２により撮影しているが、第１ＣＣＤカメラ３１と第２ＣＣＤカメラ３２の相互間で画像の位置と倍率が異なった場合には、太陽電池セル１００の全域に対して第１光照射部１１からの透過光による検査が行われない可能性がある。さらに、第１ＣＣＤカメラ３１と第２ＣＣＤカメラ３２の相互間で画像の位置と倍率が異なった場合には、上述した内部欠陥検査、形状欠陥検査、表面欠陥検査および膜厚測定の結果を相関的に正確に認識できないことになる。このため、この発明に係る太陽電池セル検査装置においては、以下の画像位置補正方法を実行している。

図７は、この発明に係る画像位置補正方法に使用する基準板２００の平面図である。

この基準板２００は、ガラス等からなる透光板あるいは反透光板の表面に多数の検出対象マーカを印刷等により形成した構成を有する。図７においては、多数の検出対象マーカを黒丸で示している。各検出対象マーカは、互いに同一の形状を有し、Ｘ、Ｙ方向に一定のピッチで配置されている。この基準板２００は、検査対象である太陽電池セル１００よりも大きなサイズを有する。

第１ＣＣＤカメラ３１および第２ＣＣＤカメラ３２により撮影した画像の画像位置補正を行う場合には、最初に、多数の基準マークを有する基準板２００を、図１に示す検査実行時の太陽電池セル１００の設置場所に設置する。

次に、第１ＣＣＤカメラ３１および第２ＣＣＤカメラ３２により、基準板２００における多数の基準マークを撮影する。このときには、最初に、第１光照射部１１から基準板２００の裏面に向けて赤外光を照射し、基準板２００の裏面側から表面側に向かって透過した赤外光をビームスプリッタ３３により反射させることにより、基準板２００における多数の検出対象マーカの画像を第１ＣＣＤカメラ３１により撮影する。また、これに引き続いて、あるいはこれと同時に、第３光照射部１３から基準板２００の表面に向けて青色光を照射するか、第４光照射部１４から基準板２００の表面に向けて青色光、緑色光、赤色光のいずれか、あるいは、全てを照射し、基準板２００の表面で反射しビームスプリッタ３３を通過した光により、基準板２００における多数の検出対象マーカの画像を第２ＣＣＤカメラ３２により撮影する。

次に、制御部６０における算出部６５により、第１ＣＣＤカメラ３１により撮影した画像における各基準マークの位置と、第２ＣＣＤカメラ３２により撮影した画像における各基準マークの位置とに対して最小二乗法を適用することにより、第１ＣＣＤカメラ３１により撮影した多数の基準マークのＸ方向の重心Ｘ０、第１ＣＣＤカメラ３１により撮影した多数の基準マークのＹ方向の重心Ｙ０、第２ＣＣＤカメラ３２により撮影した多数の基準マークのＸ方向の重心ｘ０、第２ＣＣＤカメラ３２により撮影した多数の基準マークのＹ方向の重心ｙ０、第１ＣＣＤカメラ３１と第２ＣＣＤカメラ３２との角度差θ、第１ＣＣＤカメラ３１と第２ＣＣＤカメラ３２のＸ方向の倍率の比αＸ、第１ＣＣＤカメラ３１と第２ＣＣＤカメラ３２のＹ方向の倍率の比αＹを、各々、算出する。この最小二乗法による上記Ｘ０、Ｙ０、ｘ０、ｙ０、θ、αＸ、αＹの算出は、周知の演算方法を用いて実行される。

なお、この明細書で述べる多数の基準マークの重心とは、多数の基準マークの全てをまとめた重心、すなわち、多数の基準マークの中央値を示す、多数の基準マークの総重心を指す。

また、第１ＣＣＤカメラ３１により撮影した画像における各基準マークの位置と、第２ＣＣＤカメラ３２により撮影した画像における各基準マークの位置とに対して最小二乗法を適用する場合においては、第１ＣＣＤカメラ３１により撮影した画像と第２ＣＣＤカメラ３２により撮影した画像との両方で認識された基準マークのみを利用して最小二乗法を適用することとし、いずれか一方の画像のみで認識された基準マークは利用しないこととする。

最小二乗法による第１ＣＣＤカメラ３１により撮影した多数の基準マークのＸ方向の重心Ｘ０、第１ＣＣＤカメラ３１により撮影した多数の基準マークのＹ方向の重心Ｙ０、第２ＣＣＤカメラ３２により撮影した多数の基準マークのＸ方向の重心ｘ０、第２ＣＣＤカメラ３２により撮影した多数の基準マークのＹ方向の重心ｙ０、第１ＣＣＤカメラ３１と第２ＣＣＤカメラ３２との角度差θ、第１ＣＣＤカメラ３１と第２ＣＣＤカメラ３２のＸ方向の倍率の比αＸ、第１ＣＣＤカメラ３１と第２ＣＣＤカメラ３２のＹ方向の倍率の比αＹの算出が完了すれば、これらの値を用いて、第２ＣＣＤカメラ３２により撮影した画像の位置を第１ＣＣＤカメラ３１により撮影した画像の位置に対応させて補正することが可能になる。

すなわち、第１ＣＣＤカメラ３１の座標をＸ、Ｙとし、第２ＣＣＤカメラ３２の座標をｘ、ｙとしたときに、算出部６５により算出されたＸ０、Ｙ０、ｘ０、ｙ０、θ、αＸ、αＹの値を下記の標準補正計算式に代入することにより、第２ＣＣＤカメラ３２により撮影した画像の位置を第１ＣＣＤカメラ３１により撮影した画像の位置に対応させて補正する。言い換えれば、第２ＣＣＤカメラ３２により撮影した画像の位置が、第１ＣＣＤカメラ３１により撮影した画像の位置を基準として補正される。すなわち、第１ＣＣＤカメラ３１における座標Ｘ、Ｙと、第２ＣＣＤカメラ３２における座標ｘ、ｙとが対応することになる。このような補正を行うことにより、第１ＣＣＤカメラ３１および第２ＣＣＤカメラ３２により撮影した画像の位置と倍率とに誤差があった場合においても、それらの誤差を画像処理により補正して、両画像を正確に一致させることが可能となる。

ｘ＝αＸ（Ｘ−Ｘ０）ｃｏｓθ−αＹ（Ｙ−Ｙ０）ｓｉｎθ＋ｘ０
ｙ＝αＸ（Ｘ−Ｘ０）ｓｉｎθ＋αＹ（Ｙ−Ｙ０）ｃｏｓθ＋ｙ０
そして、第１ＣＣＤカメラ３１と第２ＣＣＤカメラ３２により撮影した画像の位置と倍率とを一致させることで、図５に示すように、太陽電池セル１００を透過した透過画像に基づいて太陽電池セル１００におけるマイクロクラック１０３の画像と結晶粒界１０２の画像とを検出するとともに、太陽電池セル１００の反射画像に基づいて太陽電池セル１００の結晶粒界１０１の画像を検出し、これらの画像を利用することによりマイクロクラック１０３の画像のみを抽出する場合においても、正確にマイクロクラック１０３の画像のみを抽出することができる。また、同様に、上述した内部欠陥検査、形状欠陥検査、表面欠陥検査および膜厚測定の結果を相関的に正確に認識して、正確な太陽電池セル１００の検査を実行することが可能となる。

なお、上述した実施形態においては、第１ＣＣＤカメラ３１と第２ＣＣＤカメラ３２という二個のカメラを使用し、第２ＣＣＤカメラ３２により撮影した画像の位置を第１ＣＣＤカメラ３１により撮影した画像の位置に対応させて補正している。しかしながら、３個以上のカメラを使用する場合においても、本願発明を同様に適用することが可能となる。この場合においては、いずれか一つのカメラにより撮影した画像の位置に対応させて、他のカメラにより撮影した画像の位置を補正すればよい。

１１ 第１光照射部
１２ 第２光照射部
１３ 第３光照射部
１４ 第４光照射部
２１ フレネルレンズ
２２ 拡散反射板
２３ 開口部
３１ 第１ＣＣＤカメラ
３２ 第２ＣＣＤカメラ
３３ ビームスプリッタ
４１ 青色光源
４２ 緑色光源
４３ 赤色光源
４４ 反射型拡散板
４５ 開口部
５１ ＬＥＤ素子
５２ ＬＥＤ素子
５３ ＬＥＤ素子
６０ 制御部
６１ 内部欠陥判定部
６２ 形状欠陥判定部
６３ 表面欠陥判定部
６４ 膜厚測定部
６５ 算出部
６６ 補正部
１００ 太陽電池セル
１０１ 結晶粒
１０２ 結晶粒界
１０３ マイクロクラック
２００ 基準板

Claims (3)

1. 太陽電池セルを撮影することにより太陽電池セルの検査を行う太陽電池セル検査装置であって、
   前記太陽電池セルの裏面に向けて赤外光を照射する赤外光照射部と、
   前記赤外光照射部から照射され前記太陽電池セルを透過した赤外光による画像を撮影する第１カメラと、
   前記太陽電池セルの表面に向けて可視光を照射する可視光照射部と、
   前記可視光照射部から照射され前記太陽電池セルの表面で反射した可視光による画像を撮影する第２カメラと、
   多数の基準マークを有する基準板を、前記第１カメラおよび前記第２カメラにより撮影したときに、前記第１カメラにより撮影した画像における前記各基準マークの位置と、前記第２カメラにより撮影した画像における前記各基準マークの位置とに対して最小二乗法を適用することにより、前記第１カメラにより撮影した多数の基準マークのＸ方向の重心Ｘ０、前記第１カメラにより撮影した多数の基準マークのＹ方向の重心Ｙ０、前記第２カメラにより撮影した多数の基準マークのＸ方向の重心ｘ０、前記第２カメラにより撮影した多数の基準マークのＹ方向の重心ｙ０、前記第１カメラと前記第２カメラとの角度差θ、前記第１カメラと前記第２カメラのＸ方向の倍率の比αＸ、前記第１カメラと前記第２カメラのＹ方向の倍率の比αＹ、を算出する算出部と、
   標準補正計算式に、前記Ｘ０、Ｙ０、ｘ０、ｙ０、θ、αＸ、αＹの値を代入することにより、前記第２カメラにより撮影した画像の位置を前記第１カメラにより撮影した画像の位置に対応させて補正する補正部と、
   を備えたことを特徴とする太陽電池セル検査装置。
2. 請求項１に記載の太陽電池セル検査装置において、
   前記標準補正計算式は、前記第１カメラの座標をＸ、Ｙとし、前記第２カメラの座標をｘ、ｙとしたときに、下記の式で表される太陽電池セル検査装置。
   ｘ＝αＸ（Ｘ−Ｘ０）ｃｏｓθ−αＹ（Ｙ−Ｙ０）ｓｉｎθ＋ｘ０
   ｙ＝αＸ（Ｘ−Ｘ０）ｓｉｎθ＋αＹ（Ｙ−Ｙ０）ｃｏｓθ＋ｙ０
3. 第１カメラおよび第２カメラで太陽電池セルを撮影することにより太陽電池セルの検査を行う太陽電池セル検査装置の画像位置補正方法であって、
   多数の基準マークを有する基準板を検査を行う太陽電池セルの設置場所に設置する設置工程と、
   前記基準板の裏面に向けて赤外光を照射し、前記基準板を透過した赤外光を前記第１カメラで測定することにより、前記基準板における多数の基準マークを前記第1カメラで撮影するとともに、前記基準板の表面に向けて可視光を照射し、前記基準板の表面で反射した可視光を第２カメラで測定することにより、前記基準板における多数の基準マークを前記第２カメラで撮影する基準マーク撮影工程と、
   前記第１カメラにより撮影した画像における前記各基準マークの位置と、前記第２カメラにより撮影した画像における前記各基準マークの位置とに対して最小二乗法を適用することにより、前記第１カメラにより撮影した多数の基準マークのＸ方向の重心Ｘ０、前記第１カメラにより撮影した多数の基準マークのＹ方向の重心Ｙ０、前記第２カメラにより撮影した多数の基準マークのＸ方向の重心ｘ０、前記第２カメラにより撮影した多数の基準マークのＹ方向の重心ｙ０、前記第１カメラと前記第２カメラとの角度差θ、前記第１カメラと前記第２カメラのＸ方向の倍率の比αＸ、前記第１カメラと前記第２カメラのＹ方向の倍率の比αＹ、を算出する算出工程と、
   前記第１カメラの座標をＸ、Ｙとし、前記第２カメラの座標をｘ、ｙとしたときに、前記Ｘ０、Ｙ０、ｘ０、ｙ０、θ、αＸ、αＹの値を下記の標準補正計算式に代入することにより、前記第２カメラにより撮影した画像の位置を前記第１カメラにより撮影した画像の位置に対応させて補正する補正工程と、
   を備えたことを特徴とする太陽電池セル検査装置の画像位置補正方法。
   ｘ＝αＸ（Ｘ−Ｘ０）ｃｏｓθ−αＹ（Ｙ−Ｙ０）ｓｉｎθ＋ｘ０
   ｙ＝αＸ（Ｘ−Ｘ０）ｓｉｎθ＋αＹ（Ｙ−Ｙ０）ｃｏｓθ＋ｙ０

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