JP6352715B2 - 検査装置および検査方法 - Google Patents

Description

この発明は、太陽電池を検査する技術に関する。

太陽電池の欠陥等を検査する技術として、ＥＬ（Electro-Luminescence）測定またはＰＬ（Photo-Luminescence）測定が知られている。ＥＬ測定は、太陽電池に順バイアス電圧を印加してＥＬ発光させ、これを撮影するものである。また、ＰＬ測定は、赤外線光等を太陽電池に照射してＰＬ発光させ、これを撮影するものである。

また、最近では、太陽電池の検査手法として、パルス光の照射に応じて、太陽電池から放射されるテラヘルツ波を測定することが提案されている（例えば、特許文献１）。このテラヘルツ波測定では、太陽電池をパルス光で走査することによって、太陽電池からテラヘルツ波を放射させる。そしてその放射されたテラヘルツ波の強度を測定することによって、太陽電池の欠陥などを検査する。

特開２０１３−１９８６１号公報

ところで、予めＥＬ測定またはＰＬ測定によって、肉眼では検出困難な欠陥を抽出し、これをテラヘルツ波測定の検査対象箇所とすることは、検査時間の短縮する上で有効である。特に、太陽電池の広範囲をプローブ光で走査する場合においても、検査時間が長時間化する虞があるため、予めＥＬ測定またはＰＬ測定によって検査対象範囲を絞り込むことは有効である。

ＥＬ／ＰＬ測定系とテラヘルツ波測定系が異なる場所に設けられている場合、ＥＬまたはＰＬ測定後に、ＥＬ／ＰＬ測定系からテラヘルツ波測定系へ太陽電池を移動させる必要がある。すると、テラヘルツ波測定系において検査対象箇所を精度よく特定する必要があるが、検査対象箇所を肉眼等で確認できない場合には、その特定は困難である。そこで、太陽電池に対して固定された位置にあるマーク（指標）を、ＥＬ／ＰＬ測定系およびテラヘルツ波測定系で同じように検出することで、位置合わせを行えばよい。しかしながら、このような位置合わせを行うためには、ＥＬ／ＰＬ測定系にて可視画像を別途取得する作業が必要となる。また、ＥＬまたはＰＬ測定用のイメージセンサで可視画像を取得できない場合、可視画像撮影用のカメラを別途設ける必要がある。このため、異なる検査部間で、太陽電池の位置合わせをより簡易に行う技術が求められている。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、複数の検査部間で太陽電池の位置合わせを簡易に行う技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、第１の態様は、太陽電池を検査する検査装置であって、太陽電池を保持する保持部と、前記保持部に保持されている前記太陽電池に対して固定された位置に設けられており、ルミネッセンス発光する指標部と、前記指標部のルミネッセンス発光、および、前記太陽電池のルミネッセンス発光を撮影することによってルミネッセンス画像を取得する第一検査部と、プローブ光の照射に応じて前記太陽電池から放射されるテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部、および、前記指標部の像を取得する像取得部を有する第二検査部と、前記第一検査部と前記第二検査部との間で、前記保持部を移動させる移動機構と、前記第二検査部において検査される前記太陽電池の検査対象箇所を設定する検査対象箇所設定部と、前記第一検査部において取得される前記ルミネッセンス画像における前記指標部の像、および、前記第二検査部において前記像取得部によって取得される前記指標部の像に基づき、前記太陽電池における前記検査対象箇所の位置を特定する位置特定部とを備える。

また、第２の態様は、第１の態様に係る検査装置であって、前記指標部が、前記保持部に設けられている。

また、第３の態様は、第２の態様に係る検査装置であって、前記指標部を前記保持部に対して取り外し可能に取り付ける取付機構、をさらに備えている。

また、第４の態様は、第１から第３の態様のいずれか１態様に係る検査装置であって、前記第二検査部の前記像取得部が、前記指標部の可視画像を撮影する撮影部を含む。

また、第５の態様は、第１から第３の態様のいずれか１態様に係る検査装置であって、前記第二検査部の前記像取得部が、前記指標部に対する前記プローブ光の照射に応じて前記指標部から発生するテラヘルツ波に基づく像を取得する。

また、第６の態様は、太陽電池を検査する検査方法であって、（ａ）太陽電池を保持部にて保持する工程と、（ｂ）前記保持部に保持された前記太陽電池のルミネッセンス発光、および、前記保持部に保持された前記太陽電池に対して固定された位置に設けられている指標部のルミネッセンス発光を撮影してルミネッセンス画像を取得する工程と、（ｃ）前記（ｂ）工程の後、前記太陽電池から放射されるテラヘルツ波を検出することによって、前記太陽電池を検査する第二検査部において検査される前記太陽電池の検査対象箇所を設定する工程と、（ｄ）前記（ｂ）工程の後、前記第二検査部へ移動させる工程と、（ｅ）前記（ｄ）工程の後、前記第二検査部にて前記指標部の像を取得する工程と、（ｆ）前記（ｂ）工程で取得された前記ルミネッセンス画像における前記指標部の像、および、前記（ｅ）工程で取得された前記指標部の像に基づき、前記太陽電池における前記検査対象箇所の位置を特定する工程と、（ｇ）前記（ｆ）工程で特定した前記検査対象箇所を前記第二検査部で検査する工程とを含む。

第１から第３の態様に係る検査装置によると、第一検査部から第二検査部移動させた際の位置合わせを、第一検査部で取得されるルミネッセンス画像における指標部の像、および、第二検査部で取得される指標部の像に基づいて、第二検査部で検査する太陽電池の検査対象箇所を正確に特定できる。したがって、簡易に位置合わせを行うことができる。

また、第２の態様に係る検査装置によると、指標部を保持部に設けることによって、太陽電池に対する指標部の位置を固定できる。

また、第３の態様に係る検査装置によると、目的に応じて指標部を取り替えることができる。

また、第４の態様に係る検査装置によると、可視画像における指標部の像から、指標部の位置を特定することができる。

また、第５の態様に係る検査装置によると、テラヘルツ波に基づいて生成された像における指標部の像から、指標部の位置を特定することができる。

また、第６の態様に係る検査方法によると、第一検査部から第二検査部移動させた際の位置合わせを、第一検査部で取得されるルミネッセンス画像における指標部の像および第二検査部で取得される指標部の像に基づいて、第二検査部で検査する太陽電池の検査対象箇所を正確に特定できる。したがって、簡易に位置合わせを行うことができる。

実施形態に係る検査装置の概略側面図である。 試料台の電圧印加テーブルに保持された太陽電池を示す概略平面図である。 テラヘルツ波測定系の概略構成図である。 検査装置における制御部と他の要素との電気的な接続を示すブロック図である。 検査装置を用いた検査例の流れ図である。 太陽電池のＥＬ画像および異なるＬＵＴに基づく加工後のＥＬ画像を示す図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、図面においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数が誇張または簡略化して図示されている場合がある。

＜装置構成＞
図１は、実施形態に係る検査装置１００の概略側面図である。検査装置１００は、フォトデバイスである検査対象物である太陽電池９に対して、パルス光を照射し、該パルス光の照射に応じて太陽電池９から放射される電磁波（主に、周波数が０．１ＴＨｚ〜３０ＴＨｚのテラヘルツ波）を検出することによって、検査対象物の検査を行う。

検査装置１００は、装置架台１、テラヘルツ波測定系２、移動ステージ３、試料台４、ルミネッセンス測定系５、カメラ６および制御部７を備えている。

図１および以降の各図にはそれらの方向関係を明確にするためＺ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とする右手系のＸＹＺ直交座標系を適宜付している。移動ステージ３の表面に平行な面を水平面（ＸＹ平面）とし、それに垂直な上下方向を鉛直方向（Ｚ軸方向）としている。また、ルミネッセンス測定系５から見て、テラヘルツ波測定系２が配置されている側を＋Ｙ側とし、その反対側を−Ｙ側とする。また、ルミネッセンス測定系５の側からテラヘルツ波測定系２の側を見たとき、右手側は＋Ｘ側とし、左手側は−Ｘ側としている。さらに、Ｚ軸方向の上側を＋Ｚ側とし、下側を−Ｚ側とする。

テラヘルツ波測定系２は、下方に配された太陽電池９に対して、上方からパルス光を照射し、放射されるテラヘルツ波パルスを検出装置である。テラヘルツ波測定系２の構成については、後に詳述する。

移動ステージ３は、ステージ駆動機構３１によって、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の各方向に移動する。ステージ駆動機構３１は、移動ステージ３をＸ軸方向に移動させるＸ軸方向移動機構、移動ステージ３をＹ軸方向に移動するＹ軸方向移動機構、移動ステージ３をＺ軸方向に昇降させる昇降機構を備えている。さらに、ステージ駆動機構３１は、Ｚ軸周りの回転方向（θ軸方向）に移動させる回転機構を備えている。

試料台４は、移動ステージ３の上面に取り付けられている。試料台４は、電圧印加テーブル４１と、電極ピンユニット４３を備えている。

電圧印加テーブル４１は、例えば銅などの電気伝導性の高い素材で構成されており、さらにその表面が金メッキされている。また、電圧印加テーブル４１の表面には、複数の吸着孔が形成されている。吸着孔は吸引ポンプに接続されており、当該吸引ポンプを駆動することによって、太陽電池９の裏面が電圧印加テーブル４１に吸着される。これによって、太陽電池９が試料台４に固定される。なお、電圧印加テーブル４１の表面に、複数の吸着溝を設け、当該各吸着溝内に、上記複数の吸着孔を形成してもよい。この場合、複数の吸着溝に沿って太陽電池９が吸着されるため、太陽電池９を強固に固定できる。試料台４の電圧印加テーブル４１は、保持部の一例である。

移動ステージ３がＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に移動することよって、移動ステージ３上の試料台４に保持された太陽電池９が、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向のそれぞれに移動することとなる。

図１に示すように、ステージ駆動機構３１のＹ軸方向移動機構は、移動ステージ３を位置Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３にそれぞれ移動させる。位置Ｌ１は、太陽電池９を電圧印加テーブル４１に設置するための移動ステージ３の位置である。位置Ｌ２は、位置Ｌ１よりも＋Ｙ側の位置であって、ルミネッセンス測定系５（第一検査部）において太陽電池９のＥＬ測定またはＰＬ測定を行う位置である。さらに、位置Ｌ３は、位置Ｌ２よりも＋Ｙ側の位置であって、テラヘルツ波測定系２（第二検査部）に備えられたカメラ６によって後述する指標部４５を撮影する位置である。

電極ピンユニット４３は、導電性の複数の電極ピン４３１と、当該複数の電極ピン４３１を支持する導電性の電極バー４３２を備えている。

電極バー４３２は、複数の棒状の電極ピン４３１を、Ｙ軸方向に所定の間隔をあけて、かつ、各々がＺ方向に沿って起立するように保持する。本実施形態では、電極バー４３２は、試料台４に保持された太陽電池９の表面側電極であるバスバー電極９３に沿うように保持する。また、電極ピンユニット４３は、後述する複数の指標部４５のそれぞれに当接させる複数の電極ピン４３１を備えている。

試料台４は、電圧印加テーブル４１を太陽電池９の裏面側電極に接触させ、かつ、複数の電極ピン４３１を、太陽電池９の表面側電極（ここでは、後述するバスバー電極９３）に接触させる。電圧印加テーブル４１および電極ピンユニット４３は、電気的に接続されており、太陽電池９の表面側電極および裏面側電極の間で電圧を印加する。

ルミネッセンス測定系５は、ＥＬ（Electro-Luminescence）測定またはＰＬ（Photo-Luminescence）測定を行う。以下の説明では、ＥＬ測定およびＰＬ測定のそれぞれを、特に区別しない場合には、単に「ルミネッセンス測定」と称する場合がある。ルミネッセンス測定系５では、カバー部材５１によって太陽電池９が覆われ、その状態でルミネッセンス測定が行われる。

より具体的には、ルミネッセンス測定系５は、ＥＬ測定を行うためのイメージセンサ５３を備えている。ＥＬ測定を行う場合には、ルミネッセンス測定系５において、電圧印加テーブル４１および電極ピンユニット４３を介して、太陽電池９に順方向バイアスの電圧が印加される。これによって、ルミネッセンス測定系５は、太陽電池９をＥＬ発光させ、当該ＥＬ発光をイメージセンサ５３によって撮影する。これによって、ルミネッセンス画像であるＥＬ画像が取得される。イメージセンサ５３は、例えば波長が約８００ｎｍ〜１６００ｎｍの光を検出可能であることが好ましく、波長が約１０００ｎｍ〜１４００ｎｍの光を検出可能であることがより好ましい。

また、ルミネッセンス測定系５は、ＰＬプローブ光源５５を備えている。ルミネッセンス測定系５は、ＰＬプローブ光源５５から照射されたＰＬプローブ光によって、太陽電池９をＰＬ発光させ、当該ＰＬ発光をイメージセンサ５３によって撮影する。これによって、ＰＬ画像が取得される。

以下の説明では、ＥＬ画像およびＰＬ画像のそれぞれを、特に区別しない場合には、単に「ルミネッセンス画像」と称する場合がある。

ルミネッセンス測定系５は、必ずしもＥＬ測定およびＰＬ測定の双方を行うための構成を備えていなくてもよく、いずれか一方のみの測定を行うように構成されていてもよい。

図２は、試料台４の電圧印加テーブル４１に保持された太陽電池９を示す概略平面図である。図２に示されるように、電圧印加テーブル４１には、複数の指標部４５が設けられている。本実施形態では、太陽電池９を保持する領域の外側四隅のそれぞれに、指標部４５が設けられている。このように、各指標部４５は、太陽電池９を保持する電圧印加テーブル４１に設けられている。したがって、各指標部４５は、太陽電池９に対して固定された位置に設けられている。

なお、保持部を構成する電圧印加テーブル４１の表面に、各指標部４５を取り外し可能に取り付ける取付機構を設けてもよい。取付機構の具体的構成は種々考えられるが、例えば指標部４５の外周形状に合う形状の枠材を電圧印加テーブル４１における所定位置に設けることが考えられる。当該枠材の内部に指標部４５を収納することによって、指標部４５を固定することが可能である。また、枠材に指標部４５を固定するクランプ機構を設けてもよい。さらに、指標部４５自体の裏面側に粘着材等を設け、当該粘着材を介して指標部４５を電圧印加テーブル４１に取り外し可能に取り付けることも考えられる。

指標部４５は、ルミネッセンス測定系５において、ルミネッセンス発光するように構成されている。具体的には、指標部４５は、ｎ型半導体層、ｐ型半導体層、裏面電極および表面電極を備えた一般的な太陽電池として構成されている。このため、指標部４５は、ルミネッセンス測定系５において、試料台４によって順バイアス電圧が印加されることで、ＥＬ発光する。また、指標部４５は、ＰＬプローブ光源５５から照射されたＰＬプローブ光によって、ＰＬ発光する。またはＰＬプローブ光の照射を受けて、ＰＬ発光する。指標部４５のＥＬ発光またはＰＬ発光は、イメージセンサ５３によって撮影される。以下の説明では、ＥＬ発光およびＰＬ発光のそれぞれを、特に区別しない場合には、単に「ルミネッセンス発光」と称する場合がある。

図２に示すように、各指標部４５は、矩形状の太陽電池本体４５１、当該太陽電池本体４５１の表面に取り付けられた十字形状の表面電極４５２を備えている。なお、ＥＬ測定の際には、この表面電極４５２に電極ピン４３１が当接され、太陽電池本体４５１に順バイアス電圧が印加される。指標部４５がルミネッセンス発光した場合、表面電極４５２が、非発光部分の像としてＥＬ画像またはＰＬ画像に表示される。そこで、この十字状部分の交差点の位置を検出することによって、指標部４５の位置を正確に特定できる。

もちろん、指標部４５の形状は図２に示すものに限定されるものではない。表面電極４５２の形状を十字形状以外の特定形状（例えば円形）としてもよい。この場合、ルミネッセンス画像における当該特定形状の非発光部分の重心位置等を求めることで、指標部４５の位置を特定することが考えられる。

指標部４５を設ける位置は、図２に示される位置に限定されない。ただし、図２に示すように、指標部４５は、電圧印加テーブル４１の表面において、２箇所以上の異なる位置に設けることによって、各指標部４５および太陽電池９間の位置関係を具体的に特定できる。

指標部４５は、好ましくは、太陽電池９と同様の材料、例えば、太陽電池９と同一のバンドギャップを有する部材で構成される。この場合、太陽電池９がルミネッセンス発光する条件のもとで、指標部４５もルミネッセンス発光させることができる。

図２に示す太陽電池９の受光面９１に形成された表面側電極は、一方向に沿って延びる３本の長尺矩形板状のバスバー電極９３と、これらバスバー電極９３に直交するように延びる多数の細長板状のフィンガー電極９５とで構成されている。バスバー電極９３は、フィンガー電極９５に比べて幅広に形成されている。なお、図２に示すように、太陽電池９は、各バスバー電極９３の長手方向がＹ軸方向に沿うように配置される。このため、太陽電池９に電圧を印可する場合、Ｙ軸方向に沿って一定間隔で並ぶ複数の電極ピン４３１が、各バスバー電極９３のそれぞれに当接される。

図３は、テラヘルツ波測定系２の概略構成図である。テラヘルツ波測定系２は、プローブ光照射部２２、テラヘルツ波検出部２３および遅延部２４を備えている。

プローブ光照射部２２は、フェムト秒レーザ２２１を備えている。フェムト秒レーザ２２１は、例えば、３６０ｎｍ（ナノメートル）以上１．５μｍ（マイクロメートル）以下の可視光領域を含む波長のパルス光（パルス光ＬＰ１）を放射する。具体例としては、中心波長が８００ｎｍ付近であり、周期が数ｋＨｚ〜数百ＭＨｚ、パルス幅が１０〜１５０フェムト秒程度の直線偏光のパルス光が、フェムト秒レーザ２２１から放射される。もちろん、その他の波長領域（例えば、青色波長（４５０〜４９５ｎｍ）、緑色波長（４９５〜５７０ｎｍ）などの可視光波長）のパルス光が出射されるようにしてもよい。

フェムト秒レーザ２２１から出射されたパルス光ＬＰ１は、ビームスプリッタＢ１により２つに分割される。分割された一方のパルス光（パルス光ＬＰ１１）は、太陽電池９に照射される。このとき、プローブ光照射部２２は、パルス光ＬＰ１１の照射を、受光面９１側から行う。また、パルス光ＬＰ１１の光軸が、太陽電池９の受光面９１に対して斜めに入射するように、パルス光ＬＰ１１が太陽電池９に対して照射される。本実施形態では、入射角度が４５度となるように照射角度が設定されている。ただし、入射角度はこのような角度に限定されるものではなく、０度から９０度の範囲内で適宜変更することができる。

太陽電池９などフォトデバイスは、例えば、ｐ型とｎ型の半導体が接合されたｐｎ接合部を有している。このｐｎ接合部付近では電子と正孔とが互いに拡散して結びつく拡散電流が生じることによって、ｐｎ接合部付近に電子と正孔とがほとんど存在しない空乏層が形成されている。この領域では、電子と正孔をそれぞれｎ型、ｐ型領域に引き戻す力が生じるため、フォトデバイスの内部に電場（内部電界）が生じている。

仮に、禁制帯幅を超えるエネルギーを持つ光がｐｎ接合部に照射された場合、ｐｎ接合部において発生した自由電子および自由正孔が、内部電界によって、自由電子がｎ型半導体側へ、取り残された自由正孔がｐ型半導体側へ移動する。フォトデバイスでは、この電流がｎ型半導体およびｐ型半導体のそれぞれに取り付けられた電極を介して、外部に取り出される。例えば太陽電池の場合、ｐｎ接合部の空乏層に光が照射されたときに生じる自由電子と自由正孔の移動が、直流電流として利用される。

マクスウェルの方程式によると、電流に変化が生じたとき、その電流の時間微分に比例した強度の電磁波が発生する。すなわち、空乏層などの光励起キャリア発生領域にパルス光が照射されることで、瞬間的に光電流の発生および消滅が起こる。この瞬間的に発生する光電流の時間微分に比例して、電磁波パルス（テラヘルツ波パルスＬＴ１）が発生する。

図３に示すように、ビームスプリッタＢ１によって分割された他方のパルス光は、検出光ＬＰ１２として遅延部２４を経由し、テラヘルツ波検出部２３のテラヘルツ波検出器２３１に入射する。また、パルス光ＬＰ１１の照射に応じて発生したテラヘルツ波パルスＬＴ１は、放物面鏡などによって適宜集光され、テラヘルツ波検出器２３１に入射する。

なお、図１に示すように、パルス光ＬＰ１１は、Ｙ軸方向沿って（図１の例では、＋Ｙ側から−Ｙ側に向けて）太陽電池９に照射される。また、Ｙ軸方向に沿って（図１の例では、＋Ｙ側から−Ｙ側に向けて）放射されるテラヘルツ波パルスＬＴ１が、テラヘルツ波検出器２３１によって検出される。このように、本実施形態では、パルス光ＬＰ１１の照射方向、および、検出されるテラヘルツ波パルスＬＴ１の放射方向が、複数の電極ピン４３１が所定間隔をあけて配列される方向（すなわち、Ｙ軸方向）に一致している。このため、複数の電極ピン４３１によって、プローブ光であるパルス光ＬＰ１１が遮られたり、あるいは、発生したテラヘルツ波パルスＬＴ１が複数の電極ピン４３１によって遮られたりすることを抑制できる。

テラヘルツ波検出器２３１は、電磁波検出素子として、例えば、光伝導スイッチを備えている。テラヘルツ波パルスＬＴ１がテラヘルツ波検出器２３１に入射する状態で、検出光ＬＰ１２がテラヘルツ波検出器２３１に照射されると、光伝導スイッチに瞬間的にテラヘルツ波パルスＬＴ１の電界強度に応じた電流が発生する。この電界強度に応じた電流は、Ｉ／Ｖ変換回路、Ａ／Ｄ変換回路などを介してデジタル量に変換される。このようにして、テラヘルツ波検出部２３は、検出光ＬＰ１２の照射に応じて、太陽電池９を透過したテラヘルツ波パルスＬＴ１の電界強度を検出する。なお、光伝導スイッチとは異なる他の素子、例えば非線形光学結晶を採用することも考えられる。

遅延部２４は、検出光ＬＰ１２のテラヘルツ波検出器２３１への到達時間を連続的に変更する光学装置である。遅延部２４は、検出光ＬＰ１２の入射方向に沿って直線移動する遅延ステージ２４１と遅延ステージ２４１を移動させる遅延ステージ駆動機構２４２とを備えている。遅延ステージ２４１は、検出光ＬＰ１２をその入射方向に折り返させる折り返しミラー１０Ｍを備えている。また、遅延ステージ駆動機構２４２は、制御部７の制御に基づいて、検出光ＬＰ１２の入射方向に沿って遅延ステージ２４１を平行移動させる。遅延ステージ２４１が平行移動することによって、ビームスプリッタＢ１からテラヘルツ波検出器２３１までの検出光ＬＰ１２の光路長が連続的に変更される。

遅延ステージ２４１は、テラヘルツ波パルスＬＴ１がテラヘルツ波検出器２３１に到達する時間と、検出光ＬＰ１２がテラヘルツ波検出器２３１へ到達する時間との差（位相差）を変更する。具体的には、遅延ステージ２４１によって、検出光ＬＰ１２の光路長を変化することによって、テラヘルツ波検出器２３１においてテラヘルツ波パルスＬＴ１の電界強度を検出するタイミング（検出タイミングまたはサンプリングタイミング）が遅延される。

なお、遅延ステージ２４１とは異なる構成によって、検出光ＬＰ１２のテラヘルツ波検出器２３１への到達時間を変更することも可能である。具体的には、電気光学効果を利用することが考えられる。すなわち、印加する電圧を変化させることで屈折率が変化する電気光学素子を、遅延素子として用いてもよい。例えば、特許文献である特開２００９−１７５１２７号公報に開示された電気光学素子を利用することができる。

また、検出光ＬＰ１２の光路長を変更する代わりに、太陽電池９に向かうパルス光ＬＰ１１の光路長、もしくは、太陽電池９から放射されたテラヘルツ波パルスＬＴ１の光路長を変更してもよい。いずれの場合においても、テラヘルツ波検出器２３１に検出光ＬＰ１２が到達する時間に対して、テラヘルツ波検出器２３１にテラヘルツ波パルスＬＴ１が到達する時間をずらすことができる。つまり、テラヘルツ波検出器２３１におけるテラヘルツ波パルスＬＴ１の検出タイミングを遅延させることができる。

ステージ駆動機構３１は、移動ステージ３に取り付けられた試料台４に保持されている太陽電池９を、プローブ光照射部２２に対して、ＸＹ平面内で相対的に移動させる。つまり、検査装置１００は、太陽電池９の受光面９１をパルス光ＬＰ１１で走査可能に構成されている。したがって、本実施形態では、ステージ駆動機構３１は、走査機構を構成している。ただし、太陽電池９を移動させる代わりに、または、太陽電池９を移動させると共に、プローブ光照射部２２およびテラヘルツ波検出部２３をＸＹ平面内で移動させる移動手段を設けてもよい。

また、パルス光ＬＰ１１自体の光路を変更する走査機構を採用してもよい。具体的には、往復揺動するガルバノミラーによって、パルス光ＬＰ１１の光路を、太陽電池９の受光面９１に平行なＸＹ平面に沿って変更することが考えられる。また、ガルバノミラーの代わりに、ポリゴンミラー、ピエゾミラーまたは音響光学素子などを採用してもよい。

太陽電池９について、テラヘルツ波測定を行う場合には、試料台４の電圧印加テーブル４１および電極ピンユニット４３を介して、太陽電池９に逆バイアス電圧を印加してもよい。これによって、太陽電池９から放射されるテラヘルツ波パルスＬＴ１の強度を高めることができる。また、電圧印加テーブル４１および電極バー４３２間を短絡接続して、太陽電池９の表面側電極と裏面側電極とを短絡することも考えられる。この場合においても、太陽電池９から放射されるテラヘルツ波パルスＬＴ１の強度を高めることができる。

図４は、検査装置１００における制御部７と他の要素との電気的な接続を示すブロック図である。制御部７は、演算装置としてのＣＰＵ７１、読み取り専用のＲＯＭ７２、主にＣＰＵ７１のワーキングエリアとして使用されるＲＡＭおよび不揮発性の記録媒体である記憶部７４を備えている。制御部７は、表示部６１、操作部６２、ステージ駆動機構３１、遅延ステージ駆動機構２４２、ルミネッセンス測定系５、イメージセンサ５３およびカメラ６といった検査装置１００の各要素とバス配線、ネットワーク回線またはシリアル通信回線などを介して接続されている。制御部７は、これらの要素の動作制御を行ったり、これらの要素からデータを受け取ったりする。

ＣＰＵ７１は、ＲＯＭ７２内に格納されているプログラム７５を読み取りつつ実行することによって、ＲＡＭ７３または記憶部７４に記憶されている各種データについての演算処理を行う。このように、制御部７は、ＣＰＵ７１、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３および記憶部７４を備えており、一般的なコンピュータとして構成されている。

表示部６１は、液晶表示装置などで構成されており、各種情報をオペレータに提示する。操作部６２は、マウス、キーボードなどの各種入力装置として構成されており、オペレータが制御部７に与える指令のための操作を受け付ける。なお、表示部６１がタッチパネル機能を備えることによって、表示部６１が操作部６２の機能の一部または全部を備えていてもよい。

また、ＣＰＵ７１は、プログラム７５にしたがって動作することによって、画像加工部７１１、検査対象箇所設定部７１２および位置特定部７１３として機能する。

画像加工部７１１は、ルミネッセンス画像を加工する機能である。イメージセンサ５３で取得したルミネッセンス画像のデータは、各画素毎にルミネッセンス発光の発光強度に応じた画素値を保持したものである。つまり、ルミネッセンス画像は、ルミネッセンス発光強度の分布を示す画像である。画像加工部７１１は、記憶部７４に予め保存されているルックアップテーブル（ＬＵＴ）７４１を参照することによって、各画素毎にカラー化用の画素値に変換する。このように、画像加工部７１１は、ＬＵＣ７４１に基づいて、元のルミネッセンス画像を、発光強度分布をカラーで表現したルミネッセンス画像に加工する。また、元のルミネッセンス画像が、特定の範囲の発光強度を強調したルミネッセンス画像に加工される、ＬＵＴ７４１が用いられてもよい。

このように、１種類のＬＵＴ７４１だけではなく、互いに異なるＬＵＴ７４１を複数用意しておくことが望ましい。異なるＬＵＴ７４１に基づき、画像加工部７１１が複数のルミネッセンス画像を生成することによって、太陽電池９の欠陥（例えば、内部擦り傷、クラック、成膜不良、膜厚ムラ、結晶粒界や、電極の印刷ミス、電極の孔蝕（腐蝕）、電極の劣化、剥離による電極の断線等）の検出が容易となる。ただし、画像加工部７１１は、必ずしも必要ではなく、省略することも可能である。

検査対象箇所設定部７１２は、テラヘルツ波測定系２において、テラヘルツ波測定を行うべき箇所（検査対象箇所）を指定する命令を受け付ける。検査対象箇所の指定は、オペレータが操作部６２のマウスまたはキーボードなどを操作することによって行われる。本実施例では、検査対象箇所設定部７１２は、画像加工部７１１によって生成されたルミネッセンス画像を表示部６１に表示する。そして、オペレータは、その表示部６１に表示されたルミネッセンス画像を参照しつつ、操作部６２を操作することによって、テラヘルツ波測定を行う検査対象箇所を指定する入力を行う。検査対象箇所設定部７１２は、その入力に従って、検査対象箇所を示す検査対象箇所情報を記憶部７４に保存する。

位置特定部７１３は、ルミネッセンス画像における指標部４５の像、および、カメラ６によって取得される可視画像における指標部４５の像に基づき、太陽電池９における検査対象箇所の位置を特定する。可視画像を撮影するカメラ６は、像取得部の一例である。

なお、画像加工部７１１、検査対象箇所設定部７１２および位置特定部７１３の一部または全部は、専用の回路で構成されることによって、ハードウェア的に実現されてもよい。

＜検査例＞
図５は、検査装置１００を用いた検査例の流れ図である。以下の各工程における検査装置１００の動作は、特に断らない限り、制御部７の制御の下に行われるものとする。

まず、太陽電池９が電圧印加テーブル４１に保持される（ステップＳ１１）。そして、移動ステージ３を移動させることによって、太陽電池９をルミネッセンス測定系５（第一検査部）に移動させる（ステップＳ１２）。

ルミネッセンス測定系５では、太陽電池９について、ルミネッセンス測定が行われる。これによって、太陽電池９のルミネッセンス画像を取得する（ステップＳ１３）。このとき、指標部４５のルミネッセンス発光も撮影されるため、４つの指標部４５の像も含むルミネッセンス画像が取得されることとなる。

次に、画像加工部７１１が、ルミネッセンス画像を加工する（ステップＳ１４）。具体的には、画像加工部７１１は、ＬＵＴ７４１を参照して、元のルミネッセンス画像を、発光強度に応じてカラー化したルミネッセンス画像、あるいは、特定の発光強度の範囲を強調したルミネッセンス画像に加工する。なお、ステップＳ１４の工程は、省略することも可能である。

図６は、太陽電池９のＥＬ画像ｉ１および異なるＬＵＴ７４１に基づく加工後のＥＬ画像ｉ２〜ｉ４を示す図である。なお、図示のＥＬ画像ｉ１〜ｉ４は、太陽電池９の一部を示す図である。図示のように、異なるＬＵＴ７４１に基づいて加工されたＥＬ画像ｉ２〜ｉ４を生成することによって、異なる観点から、太陽電池９のＥＬ発光の強度分布を観察できる。このため、太陽電池９の欠陥候補箇所の検出が容易となるため、テラヘルツ波測定を行うべき部分を指定し易くなる。

次に、ルミネッセンス画像に基づき、テラヘルツ波測定を行うべき検査対象箇所の設定が行われる（ステップＳ１５）。具体的には、ステップＳ１４で取得された加工後のルミネッセンス画像、もしくは、ステップＳ１３で取得された元のルミネッセンス画像が表示部６１に表示された状態で、オペレータが、テラヘルツ波測定を行うべき検査対象箇所の指定する入力を行う。この入力に基づき、検査対象箇所設定部７１２が検査対象箇所を設定する。

検査対象箇所の設定が完了すると、検査装置１００は、ステージ駆動機構３１を駆動して、太陽電池９をルミネッセンス測定系５の位置からテラヘルツ波測定系２の位置へ移動させる（ステップＳ１６）。なお、ステップＳ１６は、ステップＳ１４の後、かつ、ステップＳ１５よりも前に実行されてもよい。

カメラ６によって、太陽電池９を撮影する。これによって、４つの指標部４５および太陽電池９の像が含まれる可視画像が取得される（ステップＳ１７）。そして、テラヘルツ波測定系２に移動した太陽電池９における、検査対象箇所の特定が行われる（ステップＳ１８）。

このステップＳ１８では、位置特定部７１３が、ステップＳ１３で取得されたルミネッセンス画像（または、ステップＳ１４で取得した加工後のルミネッセンス画像）に含まれる４つの指標部４５の位置を特定する。さらに、位置特定部７１３は、ステップＳ１７で取得された可視画像に含まれる４つの指標部４５の位置を特定する。これによって、ルミネッセンス画像に基づいて指定された検査対象箇所を、可視画像上において特定することができる。

検査対象箇所の特定が完了すると、テラヘルツ波測定系２において、テラヘルツ波測定が行われる（ステップＳ１９）。具体的には、位置特定部７１３によって特定された検査対象箇所にパルス光ＬＰ１１の照射が行うべく、制御部７がステージ駆動機構３１を制御する。そして、太陽電池９の検査対象箇所にプローブ光であるパルス光ＬＰ１１が照射され、それに応じて太陽電池９から放射されるテラヘルツ波パルスＬＴ１が測定される。

なお、検査装置１００は、検査対象箇所についてテラヘルツ波測定する場合、まず、可視画像に含まれる各指標部４５の位置に基づいて、太陽電池９の位置（向きなども含む。）を調整する（アライメント）。これによって、太陽電池９のルミネッセンス測定系５およびテラヘルツ波測定系２間の搬送で生じた、太陽電池９の位置ずれが補正される。その後に、太陽電池９の検査対象箇所にパルス光ＬＰ１１の照射する。

以上説明したように、本実施形態に係る検査装置１００によると、指標部４５自体がルミネッセンス発光するように構成されている。このため、ルミネッセンス測定系５において、可視画像を取得する装置および作業が不要となる。このため、ルミネッセンス測定系５およびテラヘルツ波測定系２の両者間で太陽電池９を移動させた際における位置合わせを簡易的に行うことができる。

以上、実施形態について説明してきたが、本発明は上記のようなものに限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、太陽電池９を保持する保持部（電圧印加テーブル４１）に、指標部４５が設けられている。しかしながら、検査試料である太陽電池９に、指標部４５を設けてもよい。この場合、十字形状などの所定形状に形成された薄膜状の電極を、太陽電池９の受光面９１の任意の位置に複数設けることが考えられる。この場合、該電極に電極ピン４３１を当接させて太陽電池９に順バイアス電圧を印加すれば、該電極の周囲をＥＬ発光させることができる。このため、指標部としての電極を、非発光部分としてイメージセンサ５３で検出できる。また、このような指標部としての薄膜状の電極は、バスバー電極９３またはフィンガー電極９５を設ける工程で、容易に形成することが可能である。もちろん、指標部としての電極を、後から太陽電池９に取り付けするようにしてもよい。

また、上記実施形態では、可視画像から指標部４５の位置を特定するものとして説明した。しかしながら、可視画像の代わりに、例えばテラヘルツ波の強度分布を画像化したイメージング画像から指標部４５の位置を特定することも考えられる。例えば、各指標部４５およびその周辺を含む領域を、プローブ光であるパルス光ＬＰ１１で走査する。これによって指標部４５から発生するテラヘルツ波の強度分布を画像化し、該画像に基づいて各指標部４５の位置を特定することが考えられる。この場合、プローブ光照射部２２、テラヘルツ波検出部２３、ステージ駆動機構３１が、指標部４５から発生するテラヘルツ波に基づく像を取得する像取得部を構成する。この場合、可視画像を撮影するカメラ６を省略することも可能である。

また、指標部として、太陽電池９の受光面９１に、ルミネッセンス光を遮る遮光部材を設けてもよい。この場合においても、太陽電池９がルミネッセンス発光した際に、遮光部材によって光が遮光されるため、イメージセンサ５３によって非発光部分として検出することができる。遮光部材として、例えば粘着性テープを採用すれば、太陽電池９に容易に取り付けることができる。

また、上記実施形態では、フェムト秒レーザ２２１からパルス光を出射させて、太陽電池９からパルス状のテラヘルツ波を放射させている。しかしながら、フェムト秒レーザ２２１の代わりに、発振周波数がわずかに相違する２つの連続光を出射する２つの光源を利用することも可能である（特開２０１３−１７０８６４号公報）。具体的には、２つの連続光を、光導波路である光ファイバなどで形成されたカプラによって重ね合わせることで、差周波に対応する光ビート信号を生成する。そして、この光ビート信号を、太陽電池９に照射することによって、その光ビート信号の周波数に応じた電磁波（テラヘルツ波）を放射させることができる。

この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。また、上記各実施形態および各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせたり、省略したりすることができる。

１００ 検査装置
１ 装置架台
２ テラヘルツ波測定系（第二検査部）
２２ プローブ光照射部
２２１ フェムト秒レーザ
２３１ テラヘルツ波検出器
２３ テラヘルツ波検出部
２４ 遅延部
２４１ 遅延ステージ
２４２ 遅延ステージ駆動機構
３ 移動ステージ
３１ ステージ駆動機構（移動機構）
４ 試料台
４１ 電圧印加テーブル
４３ 電極ピンユニット
４３１ 電極ピン
４３２ 電極バー
４５ 指標部
４５１ 太陽電池本体
４５２ 表面電極
５ ルミネッセンス測定系（第一検査部）
５３ イメージセンサ
５５ ＰＬプローブ光源
６ カメラ（撮影部）
７ 制御部
７１ ＣＰＵ
７１１ 画像加工部
７１２ 検査対象箇所設定部
７１３ 位置特定部
７４ 記憶部
９ 太陽電池
９１ 受光面
９３ バスバー電極
９５ フィンガー電極
ＬＰ１１ パルス光（プローブ光）
ＬＰ１２ 検出光
ＬＴ１ テラヘルツ波パルス
ｉ１〜ｉ４ ＥＬ画像

Claims (6)

1. 太陽電池を検査する検査装置であって、
   太陽電池を保持する保持部と、
   前記保持部に保持されている前記太陽電池に対して固定された位置に設けられており、ルミネッセンス発光する指標部と、
   前記指標部のルミネッセンス発光、および、前記太陽電池のルミネッセンス発光を撮影することによって、ルミネッセンス画像を取得する第一検査部と、
   プローブ光の照射に応じて前記太陽電池から放射されるテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部、および、前記指標部の像を取得する像取得部を有する第二検査部と、
   前記第一検査部と前記第二検査部との間で、前記保持部を移動させる移動機構と、
   前記第二検査部において検査される前記太陽電池の検査対象箇所を設定する検査対象箇所設定部と、
   前記第一検査部において取得される前記ルミネッセンス画像における前記指標部の像、および、前記第二検査部において前記像取得部によって取得される前記指標部の像に基づき、前記太陽電池における前記検査対象箇所の位置を特定する位置特定部と、
   を備える、検査装置。
2. 請求項１に記載の検査装置であって、
   前記指標部が、前記保持部に設けられている、検査装置。
3. 請求項２に記載の検査装置であって、
   前記指標部を前記保持部に対して取り外し可能に取り付ける取付機構、をさらに備えている、検査装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の検査装置であって、
   前記第二検査部の前記像取得部が、前記指標部の可視画像を撮影する撮影部を含む、検査装置。
5. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の検査装置であって、
   前記第二検査部の前記像取得部が、前記指標部に対する前記プローブ光の照射に応じて前記指標部から発生するテラヘルツ波に基づく像を取得する、検査装置。
6. 太陽電池を検査する検査方法であって、
   （ａ） 太陽電池を保持部にて保持する工程と、
   （ｂ） 前記保持部に保持された前記太陽電池のルミネッセンス発光、および、前記保持部に保持された前記太陽電池に対して固定された位置に設けられている指標部のルミネッセンス発光を撮影してルミネッセンス画像を取得する工程と、
   （ｃ） 前記（ｂ）工程の後、前記太陽電池から放射されるテラヘルツ波を検出することによって、前記太陽電池を検査する第二検査部において検査される前記太陽電池の検査対象箇所を設定する工程と、
   （ｄ） 前記（ｂ）工程の後、前記第二検査部へ移動させる工程と、
   （ｅ） 前記（ｄ）工程の後、前記第二検査部にて前記指標部の像を取得する工程と、
   （ｆ） 前記（ｂ）工程で取得された前記ルミネッセンス画像における前記指標部の像、および、前記（ｅ）工程で取得された前記指標部の像に基づき、前記太陽電池における前記検査対象箇所の位置を特定する工程と、
   （ｇ） 前記（ｆ）工程で特定した前記検査対象箇所を前記第二検査部で検査する工程と、
   を含む、検査方法。