JP6532576B2 - 太陽電池の検査方法と検査システム - Google Patents

Description

本発明は、検査方法に関し、特に、太陽電池の立体パターンが剥離したかを検査する方法に関する。

太陽電池は、半導体基板と電極により形成される。電極は、半導体基板が光エネルギーを吸収した後で発生した電気エネルギーを外部回路に接続することができる。電極は、導電性インクによって半導体基板に印刷されて形成されてよい。導電性インクと半導体基板との付着度が不十分であれば、電極は、太陽電池の制作過程中で半導体基板から剥離する可能性が高い。そのため、業界では、電極が剥離したかを快速且つ正確に検査する方法が望まれている。

電極が剥離したかを快速且つ正確に検査することができる太陽電池の検査方法と検査システムを提供することを目的とする。

本開示の一態様は、太陽電池の立体パターンの剥離状態を検査するための検査方法において、光束を太陽電池の立体パターンに斜めに照射する工程と、太陽電池の映像を正面方向に取得する工程と、映像における立体パターンの映像と立体パターンの陰影のコントラストを向上し、墨跡と陰影のコントラストを向上し、映像における墨跡の映像を露出オーバー状態にするように、光束の輝度を向上する工程と、映像における立体パターンの陰影に基づいて、立体パターンが剥離したかを判断する工程と、を備える検査方法を提供する。
本開示の別の態様は、被検査面に斜めに照射する光束を提供するための光源と、被検査面に位置する太陽電池の映像を正面方向に取り込むための映像取得装置と、映像取得装置に電気的に接続されており、映像における立体パターンの映像と立体パターンの陰影のコントラストを向上し、墨跡と陰影のコントラストを向上し、映像における墨跡の映像を露出オーバー状態にし、映像における太陽電池の立体パターン陰影に基づいて、立体パターンが剥離したかを判断する分析モジュールと、を含む検査システムを提供する。

上記実施形態の検査方法と検査システムは、立体パターンの陰影（例えば、陰影があるか、陰影の形状及び／又は陰影の幅）を検査することにより、立体パターンが剥離したかを判断するため、短時間内で数多くの立体パターンに対して快速且つ正確に分析することができる。

本開示の一実施形態に係る検査システムの模式図である。 本開示の一実施形態に係る検査形態を示す流れ図である。 本開示の一実施形態に係る太陽電池と光束の立体図である。 図３Ａに示す太陽電池の映像の模式図である。 本開示の別の実施形態の太陽電池と光束の立体図である。 図４Ａに示す太陽電池の映像の模式図である。 本開示の別の実施形態の太陽電池と光束の立体図である。 図５Ａに示す太陽電池の映像の模式図である。 太陽電池のある方位での上面図である。 太陽電池の別の方位での上面図である。 本開示のまた別の実施形態の太陽電池と光束の立体図である。 図７Ａに示す太陽電池の映像の模式図である。

以下、図面によって本発明の複数の実施形態を開示し、明確に説明するために、数多くの実際的な細部を下記で合わせて説明する。しかしながら、理解すべきなのは、これらの実際的な細部は、本発明を制限するために適用されない。つまり、本発明の一部の実施形態において、これらの実際的な細部は必要なものではない。なお、図面を簡単化するために、ある従来慣用の構造や素子は図面において簡単に示す形態で示される。

図１は、本開示の一実施形態に係る検査システム１００を示す模式図である。検査システム１００は、光源１１０と、映像取得装置１２０と、分析モジュール１３０と、を含む。光源１１０は、被検査面９００を斜めに照射する光束１１２を提供することに用いられる。映像取得装置１２０は、被検査面９００に位置する太陽電池９１０の映像を正面方向に取り込むことに用いられる。分析モジュール１３０は、映像取得装置１２０に電気的に接続される。分析モジュール１３０は、映像における太陽電池９１０の立体パターン９１２の陰影９２２に基づいて、立体パターン９１２が剥離したかを判断することに用いられる。

被検査面９００は、法線Ｎを有する。本文において、「光束１１２が被検査面９００に斜めに照射する」とは、光束１１２と被検査面９００の法線Ｎとが平行ではないという意味である。または、光束１１２と被検査面９００の法線Ｎとは、５°より大きく９０°より小さい夾角θを挟む。ある実施形態において、夾角θは、例えば約９°である。また、本文において、「映像取得装置１２０は、被検査面９００に位置する太陽電池９１０の映像を正面方向に取り込むことに用いられる」とは、図１に示すように、映像取得装置１２０の集光する光路Ｌと被検査面９００とは垂直又はほぼ垂直であるという意味である。或いは、光路Ｌと被検査面９００の法線Ｎとは、３０°より小さい夾角を挟む。

本実施形態において、太陽電池９１０の立体パターン９１２は、太陽電池９１０の電極であってよい。具体的には、太陽電池９１０は、基板９１４と電極を含んでよい。電極は、基板９１４の発生した電気エネルギーを引き出すように、基板９１４に作られる。注意すべきなのは、本実施形態では立体パターン９１２として電極を挙げたが、他の実施形態では、立体パターン９１２は、例えば導線又は形状欠陥のような、基板９１４の表面から突出した構造であってもよいが、本開示はこれに限定されない。

本実施形態において、太陽電池９１０の電極は、スクリーン印刷又は他の好適な形態によって基板９１４に形成されてよい。しかしながら、ある電極と基板９１４との付着度が不十分であることで、電極が後のプロセスにおいて基板９１４から剥落する可能性があり、これらの剥落した電極が太陽電池９１０の性能に影響を与えることがあるため、検査の工程によって不良（本実施形態では、剥落した電極がある）の太陽電池９１０を淘汰する必要がある。本実施形態の検査システム１００及びその検査方法によれば、太陽電池９１０に剥離した立体パターン９１２があるかを正確且つ快速に検査することができる。

図２は、本開示の一実施形態に係る検査形態を示す流れ図であり、検査形態は太陽電池９１０の立体パターン９１２（本実施形態において電極である）の剥離状態を検査することに用いられる。図１と図２を合わせて参照されたい。工程Ｓ１０に示すように、光束１１２を太陽電池９１０の立体パターン９１２に斜めに照射する。図１を参照されたい。立体パターン９１２が基板９１４から突出するため、光束１１２が図面の右から立体パターン９１２に照射する場合、立体パターン９１２の図面の左に立体パターン９１２の陰影９２２が形成される。

次に、工程Ｓ２０に示すように、太陽電池９１０の映像を正面方向に取り込む。本実施形態において、映像取得装置１２０は、太陽電池９１０の真上に置かれてよいので、太陽電池９１０の映像を正面方向に取り込む。しかしながら、他の実施形態において、映像取得装置１２０は、太陽電池９１０の真上に置かなくてもよく、太陽電池９１０の真上に導光素子（例えば反射鏡又は分光器）を置いて、太陽電池９１０の映像を映像取得装置１２０にガイドしてもよい。映像取得装置１２０の集光する光路Ｌと被検査面９００とは垂直又はほぼ垂直でれば（つまり、光路Ｌと法線Ｎとの夾角が３０°より小さい）、本開示の範囲にある。

次に、工程Ｓ３０に示すように、映像における立体パターン９１２の陰影９２２に基づいて、立体パターン９１２が剥離したかを判断する。例として、まず、図３Ａと図３Ｂを参照されたい。図３Ａは、本開示の一実施形態に係る太陽電池９１０と光束１１２の立体図である。図３Ｂは、図３Ａに示す太陽電池９１０の映像の模式図である。図３Ａにおいて、太陽電池９１０の立体パターン９１２ａが基板９１４に全体的に貼り付けられるため、立体パターン９１２ａが直線状である場合、立体パターン９１２ａの陰影９２２ａも直線状になる。つまり、陰影９２２ａの映像９２２ａｉが直線状として示される場合、対応する立体パターン９１２ａが剥離されていない状態であり（全体的に貼り付ける）、基板９１４から剥離されていないと判断することができる。

ある実施形態において、検査方法は、映像における立体パターン９１２ａの映像９１２ａｉと陰影９２２ａの映像９２２ａｉとのコントラストを向上するために、光束１１２の輝度を向上することを更に備えてよい。例として、図１の検査システム１００は、光束１１２の輝度を調整するために、光源１１０に電気的に接続される輝度調整素子１４０を更に含んでよい。具体的には、立体パターン９１２ａも映像取得装置１２０（図１に示すように）の映像取得範囲にあるため、映像取得装置１２０により取得した映像（つまり図３Ｂ）も立体パターン９１２ａの映像９１２ａｉに現れる。映像９１２ａｉが陰影９２２ａの映像９２２ａｉの分析を干渉する可能性があるため、光束１１２の輝度を向上し、映像９１２ａｉを明るくして、映像９１２ａｉと９２２ａｉとのコントラストを向上し、更に映像９１２ａｉを露出オーバーにして、映像９２２ａｉをより明らかにし、よりよく識別されるようにすることができる。

次に、図４Ａと図４Ｂを参照されたい。図４Ａは、本開示の別の実施形態に係る太陽電池９１０と光束１１２の立体図である。図４Ｂは、図４Ａに示す太陽電池９１０の映像の模式図である。図４Ａにおいて、太陽電池９１０の立体パターン９１２ｂは、一部が基板９１４に貼り付けられる。具体的には、立体パターン９１２ｂは、貼り付け部９１３ａと剥離部９１３ｂを含む。図４Ａに示すように、貼り付け部９１３ａは基板９１４に貼り付けられ、剥離部９１３ｂは基板９１４から剥離し、例えば、基板９１４にぶら下がる。そのため、立体パターン９１２ｂの陰影９２２ｂは、曲線状になる。つまり、陰影９２２ｂの映像９２２ｂｉが曲線状に示される場合、対応する立体パターン９１２ａは剥離状態である（少なくとも一部が剥離する）と判断することができる。本実施形態において、映像９１２ｂｉと９２２ｂｉのコントラストを向上するように、光束１１２の輝度を向上してもよい。

また、図３Ｂと図４Ｂを合わせて参照されたい。図４Ｂに示すように、立体パターン９１２ｂが基板９１４から剥離する場合、その対応する陰影９２２ｂの映像９２２ｂｉも広くなる。つまり、陰影９２２ｂの映像９２２ｂｉの最大幅Ｗ２は、陰影９２２ａの映像９２２ａｉの最大幅Ｗ１より大きい。そのため、本実施形態の検査方法は、立体パターン９１２ａと９１２ｂが剥離したかを判断するために、映像９２２ａｉと９２２ｂｉの最大幅Ｗ１とＷ２を測定することを更に備えてよい。例えば、まず、既知の剥離していない状態の立体パターン９１２ａの陰影９２２ａの映像９２２ａｉの最大幅Ｗ１を得て、後の分析映像の場合に、陰影の映像の幅が最大幅Ｗ１より大きくなると、対応する立体パターンが剥離状態である可能性があると判断することができる。

次に、図５Ａと図５Ｂを参照されたい。図５Ａは、本開示の別の実施形態に係る太陽電池９１０と光束１１２の立体図である。図５Ｂは、図５Ａに示す太陽電池９１０の映像の模式図である。図５Ａにおいて、立体パターン９１２（図１に示すように）が既に基板９１４から剥離したため、光束が太陽電池９１０に照射する時に陰影が形成されず、その取り込んだ映像にも陰影の映像がない。つまり、映像に陰影がない場合、対応する立体パターン９１２が剥離状態になる（完全に剥離）と判断することができる。

上記実施形態の何れも、太陽電池９１０が単一な立体パターン９１２のみを含むことを例とするが、他の実施形態において、太陽電池９１０が複数の立体パターン９１２を含むので、複数の立体パターン９１２の各々に対して別々にその陰影９２２を検査してよい。つまり、映像を一つ又は少量取り込むだけで、全ての立体パターン９１２の剥離状態を判断し、正確且つ快速な検査を達成させることができる。

次に、図６Ａと図６Ｂを参照されたい。図６Ａ及び図６Ｂは、太陽電池９１０の異なる方位での上面図である。図６Ａにおいて、太陽電池９１０の立体パターン９１２は、第１の方向Ｄ１に沿って延伸し、且つ第１の方向Ｄ１と異なる第２の方向Ｄ２に沿って配列する。この場合、この照射方向で形成された陰影９２２ｘを得るために、光束１１２を第２の方向Ｄ２に沿って太陽電池９１０の立体パターン９１２に照射させてよい。次に、図６Ｂに示すように、太陽電池９１０を光束１１２に対して回転させ、例えば太陽電池９１０を約９０°回転させ、或いは光束１１２を約９０°回転させて、光束１１２を第１の方向Ｄ１に沿って太陽電池９１０の立体パターン９１２に照射させることにより、この照射方向で形成された陰影９２２ｙを得る。２つの方向の陰影９２２ｘと９２２ｙによって、各種の剥離状態の立体パターン９１２を効果的に検査することができる。

次に、図７Ａと図７Ｂを参照されたい。図７Ａは、本開示のまた別の実施形態に係る太陽電池９１０と光束１１２の立体図である。図７Ｂは、図７Ａに示す太陽電池９１０の映像の模式図である。図７Ａにおいて、太陽電池９１０は、墨跡（Ｉｎｋ）９１６を更に含む。太陽電池９１０の電極を作る過程中、導電性インクによって基板９１４に印刷して電極を形成してよく、墨跡９１６は基板９１４に残すインクである。墨跡９１６と立体パターン９１２との何れも導電性材料（例えば、何れも金属を含む）、その光学性質が類似であるため、一般的な検査装置の照射で、墨跡９１６と立体パターン９１２とを映像から識別できないが、墨跡９１６の高度が立体パターン９１２よりはるかに低い。つまり、墨跡９１６がほとんど平面パターンであるため、光束１１２が墨跡９１６に照射すると、立体パターン９１２のみに陰影９２２が形成され、墨跡９１６に陰影がほとんどなく、或いはそのサイズが映像取得装置１２０の解像度よりはるかに小さいため、映像取得装置１２０により陰影９２２の映像のみを取得する。

また、検査方法は、光束１１２の輝度を向上することを更に備えてよい。前記のように、墨跡９１６と立体パターン９１２との何れも金属を含むため、高い反射率を有し、墨跡９１６と陰影９２２との映像コントラストを向上することができる。映像取得装置１２０のキャッチした映像において、墨跡９１６と立体パターン９１２の映像９１６ｉと９１２ｉは、露出オーバー状態になり、陰影９２２の映像９２２ｉが容易に識別される。そのため、本実施形態の検査形態と検査装置は、立体パターン９１２が剥離状態になるかを快速且つ正確に識別し、更に墨跡９１６の干渉を除去して、検査の正確度を向上することができる。

ある実施形態において、検査方法は、太陽電池９１０の立体パターン９１２に照射するように、光束１１２を平行光にすることを更に備える。具体的には、平行光は、立体パターン９１２に陰影９２２を形成させ、且つ光束１１２の拡散による陰影９２２の変形を排除することができる。本文において、平行光とは、照射距離が増えるほど、光束１１２の拡散角度が１０°以内より小さく、好ましい実施形態において、５°以内より小さいものである。ある実施形態において、図１に示す光源１１０は、平行光源であってよい。

以上をまとめる、上記実施形態の検査方法と検査システムによって立体パターンの陰影（例えば、陰影があるか、陰影の形状及び／又は陰影の幅）を検査すると、立体パターンが剥離したかを判断するため、短時間内で数多くの立体パターンに対して快速且つ正確に分析することができる。また、光束の輝度を向上することで、陰影以外の映像（例えば、立体パターン自体の映像と墨跡の映像）を除去し、陰影の映像を突出させ、分析の正確性を向上し、更に墨跡の信号を排除することができる。

本発明では、実施形態を上記の通り開示したが、それは本発明を限定するものではなく、当業者であれば、本発明の精神や範囲から逸脱しない限り、各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の保護範囲は、後の添付の特許請求の範囲により決められたものを基準にする。

１００…検査システム、
１１０…光源、
１１２…光束、
１２０…映像取得装置、
１３０…分析モジュール、
１４０…輝度調整素子、
９００…被検査面、
９１０…太陽電池、
９１２、９１２ａ、９１２ｂ…立体パターン、
９１２ａｉ、９１２ｂｉ、９１２ｉ、９２２ａｉ、９２２ｂｉ、９２２ｉ、９１６ｉ…映像、
９１３ａ…貼り付け部、
９１３ｂ…剥離部、
９１４…基板、
９１６…墨跡、
９２２、９２２ａ、９２２ｂ、９２２ｘ、９２２ｙ…陰影、
Ｄ１…第１の方向、
Ｄ２…第２の方向、
Ｌ…光路、
Ｎ…法線、
Ｓ１０、Ｓ２０、Ｓ３０…工程、
Ｗ１、Ｗ２…最大幅、
θ…夾角。

Claims (4)

1. 墨跡を更に含む太陽電池の立体パターンの剥離状態を検査するための太陽電池の検査方法において、
   光束を前記太陽電池の前記立体パターンに斜めに照射する工程と、
   前記太陽電池の映像を正面方向にキャッチする工程と、
   前記映像における前記立体パターンの映像と前記立体パターンの陰影のコントラストを向上し、前記墨跡と前記陰影のコントラストを向上し、前記映像における前記墨跡の映像を露出オーバー状態にするように、前記光束の輝度を向上する工程と、
   前記映像における前記立体パターンの前記陰影に基づいて、前記立体パターンが剥離したかを判断する工程と、
   を備える太陽電池の検査方法。
2. 前記太陽電池の前記立体パターンに照射するように、前記光束を平行光にすることを更に備える請求項１に記載の検査方法。
3. 被検査面に斜めに照射する光束を提供するための光源と、
   前記被検査面に位置する太陽電池の映像を正面方向にキャッチするための映像取得装置と、
   前記映像取得装置に電気的に接続されており、前記映像における立体パターンの映像と前記立体パターンの陰影のコントラストを向上し、墨跡と前記陰影のコントラストを向上し、前記映像における前記墨跡の映像を露出オーバー状態にし、前記映像における前記太陽電池の前記立体パターンの前記陰影に基づいて、前記立体パターンが剥離したかを判断する分析モジュールと、
   を含む太陽電池の検査システム。
4. 前記光源は、平行光源である請求項３に記載の検査システム。

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