JP7204495B2

JP7204495B2 - フォトルミネセンス検査装置およびフォトルミネセンス検査方法

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Publication number: JP7204495B2
Application number: JP2019002911A
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Inventors: 幸博徳
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Publication date: 2023-01-16
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Description

本発明は、フォトルミネセンス検査装置およびフォトルミネセンス検査方法に関する。

太陽電池セルにクラック、マイクロクラックなどの欠陥が生じているか否かを検査するためにＰＬ（フォトルミネセンス）を利用する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この検査技術は、欠陥部分の発光強度が、欠陥部分以外の正常な部分よりも弱くなる現象を利用している。

特開２０１５－５９７８１号公報

ＰＬによる発光は、検査対象部品内での検査光の吸収に伴う電子・正孔対の生成とこれらの再結合に起因し、比較的微弱である。このため、ＰＬを利用する検査方法では、検査対象部品及び検査装置により反射された検査光が、検査結果に影響を及ぼし、信頼性が低いという問題がある。

類似の検査として、検査対象部品に電圧を印加して、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｅｎｃｅ；ＥＬ）光を利用して欠陥の有無を検査する方法も知られている（例えば、特許文献１参照）。しかし、ＥＬを利用する方法は、製品への組み込み前で電圧の印加が困難な状態の部品単体の検査に適さず、また、欠陥の原因が製品の電極の不良にあるか、半導体などの部品の材料の不良にあるかの判断は困難である。また、ＥＬおよびＰＬの両方を利用する方法もあるが、ＥＬを利用する方法と同様に、部品単体の検査には適さない。

同様の問題は、太陽電池に限らず、様々な検査対象で発生する。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、より高精度に検査対象を検査できるフォトルミネセンス検査装置およびフォトルミネセンス検査方法を提供することを目的とする。

上記に記載された課題を解決するために、本発明のフォトルミネセンス検査装置は、予め決められた波長の範囲の検査光が照射されたとき、検査光と異なる波長の範囲でフォトルミネセンスにより発光する検査対象物に、検査光を照射する検査光照射装置と、発光した検査対象物からの光のうち、検査光の波長の範囲以外の成分を透過させるフィルタと、フィルタを介して、検査光が照射された検査対象物を撮影するカメラと、撮影された検査対象物の画像に基づいて、検査対象物を検査する検査装置と、を備える。検査装置は、撮影された検査対象物の画像から検査対象物全体の発光の強度を検出する。検査装置は、検出された検査対象物全体の発光の強度に基づいて、検査光照射装置が検査対象物に照射する検査光の強度を変更し、検出した検査対象物全体の発光の強度を基準範囲内とする調整処理を実行する。検査装置は、調整処理を実行した後の検査対象物全体の発光の強度に基準乗数を乗じて得られる強度閾値よりも調整処理を実行した後の発光の強度が弱い欠陥部分が検査対象物全体に占める割合が判定閾値未満である場合、検査対象物の検査結果を合格とし、当該割合が判定閾値以上である場合、検査対象物の検査結果を不合格とする。

本発明によれば、フィルタにより検査光を低減した光で撮影した画像で、ノイズを抑えて、欠陥が生じているか否かを正確に判断できる。

本発明の第１の実施形態にかかるフォトルミネセンス検査装置の構成図第１の実施形態にかかるフォトルミネセンス検査装置の回路ブロック図図１に示す２台の検査光照射装置が太陽電池に照射する検査光と、検査光の照射に応じて太陽電池から出射されるＰＬ光とを示す図第１の実施形態にかかるフォトルミネセンス検査装置による太陽電池の検査のフローチャート（ａ）欠陥部分を有する検査対象の一例を示す図、（ｂ）検査対象物の画像を複数に分割する例を示す図（ａ－１）標準品質の太陽電池から出射されるＰＬ光の強度分布を例示する図、（ａ－２）標準品質の太陽電池から出射されるＰＬ光のブロック別の強度分布を例示する図、（ｂ－１）高品質の太陽電池から出射されるＰＬ光の強度分布を例示する図、（ｂ－２）高品質の太陽電池から出射されるＰＬ光のブロック別の強度分布を例示する図、（ｃ－１）低品質の太陽電池から出射されるＰＬ光の強度分布を例示する図、（ｃ－２）低品質の太陽電池から出射されるＰＬ光のブロック別の強度分布を例示する図本発明の第２の実施形態にかかる太陽電池の第２の検査処理のフローチャート本発明の第３の実施形態にかかるフォトルミネセンス検査装置の構成図第３の実施形態にかかるフォトルミネセンス検査装置による第３の検査処理のフローチャート本発明の第４の実施形態にかかるフォトルミネセンス検査装置の構成図第４の実施形態にかかるフォトルミネセンス検査装置による第４の検査処理のフローチャート

［第１の実施形態］
以下、第１の実施形態に係るフォトルミネセンス検査装置を説明する。
図１に示されるように、本実施の形態に係るフォトルミネセンス検査装置（以下、単に検査装置）１０は、紫外線領域の検査光の照射を受けてＰＬ（フォトルミネセンス）現象により発光する複数の太陽電池２８それぞれを検査対象物とする。
検査装置１０は、太陽電池２８それぞれを順次、撮影する撮影装置２４、および、検査装置１０の各構成要素を制御し、太陽電池２８それぞれを検査する処理を行う制御装置２６を備える。以下、「フォトルミネセンス検査装置」を「検査装置」と表記する。

撮影装置２４は、検査対象物を載せる検査対象品トレー２０と、不良品と判断された検査対象物の移送先の不良品トレー２２と、撮影・移送モジュール２４０として一体に構成された２個の検査光照射装置２４２、画像を撮像するカメラ２４４、赤外線を透過するフィルタ２４６、不良品を吸着する吸着装置２４８と、撮影・移送モジュール２４０を移動させる移動機構２５０と、これらの構成要素が載置される土台２５２を備える。

移動機構２５０は、互いに直角に設定されたＸ軸方向に移動する移動機構２５０Ｘと、Ｙ軸方向に移動する移動機構２５０ＹとＺ軸方向に移動する移動機構２５０Ｚを含む。

制御装置２６は、後述する第１の検査処理を実行するためのプログラムを実行するプログラマブルロジックコントローラ（ＰｒｏｇｒａｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；以下、ＰＬＣ）２６０と、ＰＬＣ２６０に接続されたグラフィックオペレーションターミナル（ＧｒａｐｈｉｃＯｐｅｒａｔｉｏｎＴｅｒｍｉｎａｌ；ＧＯＴ）２６２、検査光の強度を制御する検査光強度制御装置２６４およびカメラ２４４を制御する撮影制御装置２６６と、を備える。

ＰＬＣ２６０は、図２に示すように、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）４１、ＲＡＭ４２、ＲＯＭ４３、検査光照射装置２４２などへの制御信号の出力およびカメラ２４４からの画像を受けるインターフェース回路（Ｉ／Ｆ）４４など、制御用のコンピュータとしての構成要素を含む。

ＲＯＭ４３は、不揮発性メモリから構成され、図４に示す第１の検査方法を実現するプログラムを記憶する。ＣＰＵ４１は、ＧＯＴ２６２を介したユーザの操作などに従って、ＲＡＭ４２をワークエリアとして、ＲＯＭ４３に記憶されたプログラムを実行し、Ｉ／Ｆ４４を介して検査装置１０の構成要素それぞれを制御する制御信号を出力し、複数の太陽電池２８それぞれの検査を行わせる。

ＧＯＴ２６２は、液晶ディスプレイなどの表示装置を出力装置として含み、また、ユーザの操作を受け入れるタッチパネル、ボタンなどの入力装置として含む。ＧＯＴ２６２は、検査対象品トレー２０上の複数の太陽電池２８それぞれの位置、検査の順番、検査内容および検査の開始・終了などを示す情報を受け入れ、受け入れた情報をＰＬＣ２６０に出力する。このような情報は、ユーザによるＧＯＴ２６２に対する操作により入力され、または、ＧＯＴ２６２に接続された記録媒体およびネットワークなどを介して入力される。また、ＧＯＴ２６２は、ＰＬＣ２６０からの制御信号に従って、太陽電池２８に対する検査の設定、進捗および結果などを示す情報、および、ＧＵＩ（ＧｒａｐｈｉｃａｌＵｓｅｒＩｎｔｅｒｆａｃｅ）画像などを表示する。

検査光強度制御装置２６４は、ＰＬＣ２６０からの制御信号に従って、撮影・移送モジュール２４０の２個の検査光照射装置２４２に供給する電力値を制御し、検査光照射装置２４２から太陽電池２８に照射され、太陽電池２８の検査のために用いられる光（以下、検査光）の強度を調節する。

撮影制御装置２６６は、ＰＬＣ２６０から入力される制御信号に従って、撮影・移送モジュール２４０および移動機構２５０に制御信号を出力する。また、撮影制御装置２６６は、撮影・移送モジュール２４０のカメラ２４４が撮影した太陽電池２８の画像を受け入れて、ＰＬＣ２６０に出力する。

撮影装置２４の検査対象品トレー２０の上の予め決められた位置には、検査の対象となる複数の太陽電池２８が載置される。なお、図１には、検査対象品トレー２０の上に、４×４の配列で１６個の太陽電池２８が載置された場合が例示される。不良品トレー２２には、検査の結果、不良品とされた太陽電池２８が、検査対象品トレー２０から、撮影・移送モジュール２４０の移動機構２５０により移送される。なお、図１の構成では、不良品トレー２２に、最大１６個の不良品が移送され得る。

移動機構２５０の移動機構２５０Ｘ，２５０Ｙ，２５０Ｚは、モータなどのアクチュエータ、支持部材などを備える。移動機構２５０Ｘ，２５０Ｙ，２５０Ｚそれぞれは、撮影制御装置２６６を介したＰＬＣ２６０からの制御信号に従って動作する。移動機構２５０Ｘ，２５０Ｙ，２５０Ｚは、撮影・移送モジュール２４０を、±Ｘ，±Ｙ，±Ｚ方向それぞれに移動させ、検査の対象とされている複数の太陽電池２８のいずれかを検査するために適した位置に位置決めする。

なお、撮影・移送モジュール２４０の位置決めには、太陽電池２８の位置の他に、カメラ２４４の焦点距離などが考慮される。さらに、移動機構２５０Ｘ，２５０Ｙ，２５０Ｚは、検査の結果、不良品とされ、吸着装置２４８により保持された太陽電池２８を、検査対象品トレー２０から不良品トレー２２に移送する。

図３は、図１に示す２台の検査光照射装置２４２が太陽電池２８に照射する検査光２８０と、検査光２８０の照射に応じて太陽電池２８から出射されるＰＬによる光（以下、ＰＬ光）２８２とを示す図である。図３に示すように、撮影・移送モジュール２４０の２個の検査光照射装置２４２は、ＬＥＤなどの発光素子と光学系などを備え、撮影制御装置２６６からの制御信号に従って動作する。

検査光照射装置２４２は、検査の対象となっている複数の太陽電池２８のいずれか１個の表面全面に、紫外線領域の波長の検査光２８０を照射する。検査光２８０が照射された太陽電池２８は、赤外線領域の波長のＰＬ光２８２を出射する。

フィルタ２４６は、光学ガラス板とその表面に塗布された赤外透過材料などから構成され、太陽電池２８が出射したＰＬ光２８２のうち赤外線領域の波長の光のみを透過させ、カメラ２４４に入射させる。

カメラ２４４は、ＣＭＯＳイメージセンサ、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ－ＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）イメージセンサおよび光学系などを備え、撮影制御装置２６６からの制御信号に従って動作する。カメラ２４４は、フィルタ２４６を介して制御装置２６から入力されるＰＬ光２８２により、検査の対象となっている複数の太陽電池２８のいずれかの受光面の全面の画像を撮影する。カメラ２４４は、撮影した画像を、撮影制御装置２６６を介してＰＬＣ２６０に出力する。

吸着装置２４８は、アクチュエータおよび吸着ヘッドなどを備え、撮影制御装置２６６からの制御信号に従って動作する。吸着装置２４８は、検査の結果、不良品とされた太陽電池２８を吸着して検査対象品トレー２０から上（＋Ｙ）方向に持ち上げ、移動機構２５０により撮影・移送モジュール２４０が不良品トレー２２の上に位置決めされたときに、吸着した太陽電池２８を不良品トレー２２の上に放して載置する。

以下、検査装置１０による太陽電池２８の第１の検査処理を、図４のフローチャートを参照して説明する。
図４に示すように、検査処理は、大きくわけて、２台の検査光照射装置２４２が照射する検査光２８０の強度を調整する調整工程（ステップＳ１０）と、太陽電池２８それぞれが良品であるか不良品であるかを検査する検査工程（ステップＳ１２）とを含む。

調整工程（ステップＳ１０）は、太陽電池２８の正常部分からフォトルミネセンスにより出射される光の強度と、欠陥部分からフォトルミネセンスにより出射される光の強度とが、それぞれ検出に適した強度となるように、検査光照射装置２４２から照射する検査光２８０の強度を調整する。

理解を容易にするため、図５（ａ）に示すように、検査対象の太陽電池２８の表面に、欠陥が生じていない正常部分２８４、および、クラック、マイクロクラックなどの欠陥が生じている欠陥部分２８６がある場合を想定する。

検査装置１０は、太陽電池２８の画像を切り出し、切り出した画像を、図５（ｂ）に例示すように、３×３の配列の９個のブロック２８８ａ～２８８ｉに分割する。さらに、検査装置１０は、ブロック２８８ａ～２８８ｉそれぞれから出射されるＰＬ光２８２のフォトルミネセンス光の強度を閾値と比較し、閾値よりもフォトルミネセンス光が強ければ、そのブロックは正常部分２８４に重なっており、弱ければ、そのブロックは欠陥部分２８６に重なっていると判別する。

太陽電池２８の正常部分２８４は、検査光照射装置２４２から照射される検査光２８０の強度、および、太陽電池２８自体の品質（グレード）の高さと正の相関を有する強度で発光する。一方、欠陥部分２８６は、全く発光しないかまたは正常部分２８４よりも弱い強度で発光する。例えば、標準的な品質の太陽電池２８は、一定の強度の検査光２８０を受けたとき、図６（ａ－１）に模式的に示すように、正常部分２８４から標準的な強度のＰＬ光２８２を出射し、欠陥部分２８６から正常部分２８４よりも弱い強度のＰＬ光２８２を出射する。

ここで、図６（ａ－２）に示すように、標準品質の太陽電池２８の画像に含まれる各ブロックのうち、正常部分２８４のみに重なるブロックから出射されるフォトルミネセンス光の単位面積あたりのエネルギーが、１００であるとすると、欠陥部分２８６に重なるブロックからは、重なる面積に応じて、１００よりも低い強度、例えば、エネルギー８０或いはい５０のＰＬ光２８２が出射される。

一方、高品質の太陽電池２８では、一定の強度の検査光２８０を受けたとき、図６（ｂ－１）に例示するように、各ブロックから出射されるフォトルミネセンス光は、図６（ａ－１）に示す標準品質の太陽電池２８よりも大きくなる。このため、図６（ｂ－２）に例示するように、欠陥部分２８６に重なるブロックからも、エネルギー１００以上の強度、例えば、エネルギー１６０或いは１００のＰＬ光２８２が出射される場合がありうる。

逆に、低品質の太陽電池２８では、一定の強度の検査光２８０を受けたとき、図６（ｃ－１）に例示するように、各ブロックから出射されるフォトルミネセンス光は、図６（ａ－１）に示す標準品質の太陽電池２８よりも小さくなる。このため、正常部分２８４とのみ重なっているブロックからでさえも、標準品質の太陽電池２８の各ブロックのフォトルミネセンス光の最低強度の光よりも弱い、例えば、エネルギー４８の光しか出射されない場合がありうる。

これらの場合に、閾値を固定にしたとすれば、例えば、標準品質の太陽電池２８については、欠陥の有無を判別することができるとしても、高品質の太陽電池２８については、欠陥の有無にかかわらず全て良品と判別し、低品質の太陽電池２８については、欠陥の有無に関わらず全て欠陥品と判別してしまい、適切な検査ができないといった事態が発生しうる。

この問題を避けるため、検査装置１０は、太陽電池２８の品質の高低にかかわらず、太陽電池２８の全面から、図６（ａ－１）、（ａ－２）に例示したように、検出に適した強度のＰＬ光２８２が出射されるように、太陽電池２８毎に検査光２８０の強度を調整する。

次に、調整工程（ステップＳ１０）で実行する処理について説明する。
まず、前提として、ＰＬＣ２６０は、移動機構２５０を制御し、撮影・移送モジュール２４０を、最初に検査の対象とされる太陽電池２８の検査に適する位置まで移動させる。

次に、ＰＬＣ２６０は、検査光強度制御装置２６４を介して検査光照射装置２４２に検査対象の太陽電池２８に検査光２８０を照射させる（ステップＳ１００）。照射される検査光２８０の強度は、例えば、実験またはシミュレーションにより求められ、ＧＯＴ２６２を介してＰＬＣ２６０に初期値として設定される。

ＰＬＣ２６０は、撮影制御装置２６６を介してカメラ２４４を制御し、フィルタ２４６を介して、検査対象の太陽電池２８の画像を撮影させる（ステップＳ１０２）。カメラ２４４は、撮影した太陽電池２８の画像を、撮影制御装置２６６を介してＰＬＣ２６０に出力する。

次に、ＰＬＣ２６０は、太陽電池２８の画像を処理し、太陽電池２８の全面から得られたＰＬ光２８２の強度が、欠陥部分の検出に適した範囲として予め設定された基準範囲にあるか否かを判断する（ステップＳ１０４）。ＰＬＣ２６０は、ＰＬ光２８２の強度が基準範囲の外にあると判別すると（ステップＳ１０４：ＮＯ）、ステップＳ１０６の処理に進む。

ステップＳ１０６で、ＰＬＣ２６０は、検査光強度制御装置２６４を介して検査光照射装置２４２が太陽電池２８に照射する検査光２８０の強度を調節する。つまり、ＰＬＣ２６０は、ステップＳ１０４の処理において得られたＰＬ光２８２の強度が、基準範囲の上限値を超えるときには、検査光２８０を予め決められた刻みだけ弱くする。また、ＰＬＣ２６０は、ステップＳ１０４の処理において得られたＰＬ光２８２の強度が、基準範囲の下限値を下回るときには、検査光２８０の強度を予め決められた刻みだけ強くする。続いて、ＰＬＣ２６０は、処理をステップＳ１０２に戻し、検査光照射装置２４２を発光させ、再度、カメラ２４４を制御して太陽電池２８の画像を撮影させ（ステップＳ１０２）、ＰＬ光の強度が基準範囲内にあるか否かを判別する（ステップＳ１０４）。

このような調整処理を繰り返して、検査光２８０の強度が基準範囲内、即ち、適切レベルとなると、ＰＬＣ２６０は、ＰＬ光２８２の強度が欠陥部分の検出に適した基準範囲にある（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）と判別し、検査処理（ステップＳ１２）のステップＳ１２０に進む。

ステップＳ１２０において、ＰＬＣ２６０は、検査光照射装置２４２から検査光強度制御装置２６４を介して入力された制御装置２６の画像を、複数のブロック、即ち、図５（ｂ）に示したブロック２８８ａ～２８８ｉに分割する。

次に、ＰＬＣ２６０は、例えば、ステップＳ１０４の処理において得られたＰＬ光２８２の強度の８５％を、欠陥部分２８６を検出するための閾値に設定し、各ブロックそれぞれから射出されたＰＬ光２８２の強度が、閾値未満であるか否かを判別する（ステップＳ１２２）。さらに、ＰＬＣ２６０は、閾値未満の強度のＰＬ光２８２を射出したブロックの数を計数する（ステップＳ１２２）。

次に、ＰＬＣ２６０は、例えば、太陽電池２８の画像に含まれる数の３０％を計数値の閾値に設定し、強度の閾値未満の強度のＰＬ光２８２を射出したブロックの計数値が、設定された閾値未満か否かを判別する（ステップＳ１２４）。計数値が閾値未満のとき（ステップＳ１２４：ＹＥＳ）、ステップＳ１２６の処理に進む。一方、ＰＬＣ２６０は、計数値が計数値の閾値以上のとき（ステップＳ１２４：ＮＯ）、ステップＳ１２８の処理に進む。

ステップＳ１２６において、ＰＬＣ２６０は、検査対象の制御装置２６が良品であると判断する。

一方、ステップＳ１２８において、ＰＬＣ２６０は、検査対象の制御装置２６が不良品であると判断する。続いて、ＰＬＣ２６０は、検査光強度制御装置２６４を介して撮影・移送モジュール２４０の吸着装置２４８および移動機構２５０を制御し、不良品の太陽電池２８を、検査対象品トレー２０から不良品トレー２２に移送させる（ステップＳ１３０）。なお、ＰＬＣ２６０は、太陽電池２８の割れなどの理由により、不良品トレー２２への移送が不可能なことを、吸着装置２４８の太陽電池２８への圧力の値が、予め決められた上限値を超えたことをもって検出できる。ＰＬＣ２６０は、太陽電池２８の割れを検出したときには、表示、ブザーの鳴動などにより、その旨をユーザに知らせる。

ステップＳ１２６終了後又はステップＳ１３０終了後、ＰＬＣ２６０は、不良品トレー２２に載置された太陽電池２８の全てに対する検査が終了したか否かを判断する（ステップＳ１３２）。ＰＬＣ２６０は、検査が終了したとき（ステップＳ１３２：ＹＥＳ）、第１の検査処理を終了する。

一方、ＰＬＣ２６０は、検査が終了しないと判別したとき（ステップＳ１３２：ＮＯ）、次に検査される制御装置２６への検査光２８０の照射および画像の撮影に適した位置に撮影・移送モジュール２４０を位置決めし（ステップＳ１３４）、次の検査を進めるためにステップＳ１００の処理に戻る。

以上説明したように、検査装置１０においては、カメラ２４４が、フィルタ２４６を透過した赤外線の範囲に含まれる波長のＰＬ光２８２により太陽電池２８の画像を撮影する。従って、太陽電池２８の画像は、紫外線の範囲に含まれる検査光２８０の乱反射などに起因するノイズの影響を受けず、あるいは、太陽電池２８の検査に影響がない程度に、ごく僅かしかノイズの影響を受けない。

また、太陽電池２８の品質の高低にかかわらず、太陽電池２８から検査に適したＰＬ光２８２が得られるように検査光２８０の強度が調整される。従って、検査装置１０による太陽電池２８の検査結果は正確である。

また、検査装置１０においては、移動機構２５０により、撮影・移送モジュール２４０が、各時点において検査の対象とされる複数の太陽電池２８それぞれの撮影に適した位置に位置決めされる。従って、撮影・移送モジュール２４０のカメラ２４４および吸着装置２４８により鮮明な太陽電池２８の画像が撮影され得る。

また、検査装置１０によれば、太陽電池２８を太陽電池モジュールまたは太陽電池パネルに組み込む前に検査できる。従って、検査装置１０によれば、ＥＬを利用した検査方法により、製品に組み込まれた太陽電池２８の不良が検出されたときに生じ得る製品の再組み立てなどに要する手間および費用の発生が回避される。また、検査装置１０によれば、太陽電池パネルなどの製品の製造工程において、任意のタイミングで、太陽電池２８が検査され得、また、いずれの製造工程の後に太陽電池２８に欠陥が生じたかも判断され得る。

［第２の実施形態］
以下、本発明の第２の実施形態に係るフォトルミネセンス検査装置とフォトルミネセンス検査方法を説明する。
図７は、第２の実施形態にかかる検査処理のフローチャートである。

図７に示す検査処理では、図４に示した検査処理と異なり、太陽電池２８の画像を複数のブロックに分割する処理を行わない。

図７に示すように、本実施の形態の検査処理は、図４に示したステップＳ１０を含み、ステップＳ１２の代わりにステップＳ１４を含む。ステップＳ１４は、図４に示したステップＳ１２０～Ｓ１２４の代わりに、ステップＳ１４０～Ｓ１４４を含む。ステップＳ１４０～Ｓ１４４においては、以下に示されるように、カメラ２４４およびフィルタ２４６により撮影された太陽電池２８の画像への処理が行われ、この画像処理の結果に基づいて、複数の太陽電池２８それぞれが良品であるか不良品であるかが判断される。

図７に示すステップＳ１０の処理が終了した後に、ＰＬＣ２６０は、カメラ２４４から撮影制御装置２６６を介して入力された太陽電池２８の画像を処理する（ステップＳ１４０）。この処理においては、太陽電池２８の画像において、太陽電池２８全体から出射されるＰＬ光２８２に対して予め決められた範囲内の強度、例えば、平均値の７５％以上の強度の光を出射する正常部分２８４と、この範囲外の強度、例えば、平均値の７５％未満の強度を出射する欠陥部分２８６とを二値化して分離する。

ＰＬＣ２６０は、Ｓ１４０における画像の処理により得られた欠陥部分２８６の面積を計算する（ステップＳ１４２）。

続いて、ＰＬＣ２６０は、Ｓ１４２の処理における欠陥部分２８６の面積の計算値が、太陽電池２８の種類に応じて予め定められた面積の閾値未満であるか否かを判断する（ステップＳ１４４）。この判断において用いられる面積の閾値は、実験またはシミュレーションの結果により設定され、例えば、太陽電池２８の面積の１５％とされる。

ＰＬＣ２６０は、欠陥部分２８６の面積の計算値が面積の閾値未満（ステップＳ１４４：ＹＥＳ）のときにはステップＳ１２６の処理に進む。ＰＬＣ２６０は、欠陥部分２８６の面積の計算値が面積の閾値以上のとき（ステップＳ１４４：ＮＯ）のときにはステップＳ１２８の処理に進む。

［第３の実施形態］
以下、本発明の第３の実施形態に係るフォトルミネセンス検査装置とフォトルミネセンス検査方法を説明する。
図８は、第３の実施形態にかかるフォトルミネセンス検査装置（以下、単に検査装置）１２の構成を示す図である。図８に示すように、検査装置１２は、複数の太陽電池２８が組み込まれた太陽電池モジュール３０を検査対象物とする。

検査装置１２は、図１に示す検査装置１０の土台２５２上から検査対象品トレー２０および不良品トレー２２が取り除かれた構成をとる。検査装置１２において、太陽電池モジュール３０は、検査のために直接、土台２５２上に載置される。なお、検査装置１２が太陽電池２８および太陽電池モジュール３０の両方の検査を行わず、太陽電池モジュール３０の検査のみを行うとき、撮影・移送モジュール２４０の吸着装置２４８は省略され得る。

図９は、第３の実施形態にかかる検査装置１２による太陽電池モジュール３０の検査処理を示すフローチャートである。図９に示すように、検査装置１２による太陽電池２８の検査は、図４に示したステップＳ１０と、ステップＳ１２の代わりのステップＳ１６とを含む。検査装置１２においては、不合格と判断された太陽電池２８は自動的に移送されないので、ステップＳ１６は、ステップＳ１２に含まれるステップＳ１３０の処理を含まない。

［第４の実施形態］
以下、本発明の第４の実施形態に係るフォトルミネセンス検査装置とフォトルミネセンス検査方法を説明する。
図１０は、第４の実施形態にかかるフォトルミネセンス検査装置（以下、単に検査装置）１４の構成を示す図である。図１０に示すように、検査装置１４は、複数の太陽電池モジュール３０が組み込まれた太陽電池パネル３２を検査対象物とする。

検査装置１４は、図１に示す検査装置１０から検査対象品トレー２０、不良品トレー２２および土台２５２が取り除かれ、撮影・移送モジュール２４０および移動機構２５０が、これらに対応する撮影・移送モジュール２５４および移動機構３４０に置換された構成をとる。移動機構３４０は、それぞれ移動機構２５０Ｘ，２５０Ｙ，２５０Ｚに対応する移動機構３４０Ｘ，３４０Ｙ，３４０Ｚを含む。太陽電池パネル３２は、検査のために、検査装置１４の＋Ｚ方向において、撮影・移送モジュール２５４による撮影に適した方向および位置に配置される。

移動機構３４０Ｘ，３４０Ｙ，３４０Ｚの位置関係は、移動機構２５０Ｘ，２５０Ｙ，２５０Ｚとは異なり、これらと同様に、撮影制御装置２６６を介したＰＬＣ２６０からの制御信号に従って動作する。

撮影・移送モジュール２５４は、移動機構３４０Ｚに、撮影・移送モジュール２４０と異なる向きで、移動機構３４０Ｘに取り付けられる。撮影・移送モジュール２５４には、撮影・移送モジュール２４０の吸着装置２４８以外の構成要素の他に、位置センサ２５６および角度変更機構２５８が取り付けられる。

位置センサ２５６は、撮影・移送モジュール２５４と太陽電池パネル３２との相対的な位置を検出し、検出した位置を、撮影制御装置２６６を介してＰＬＣ２６０に出力する。角度変更機構２５８は、撮影制御装置２６６を介したＰＬＣ２６０からの制御に従って、カメラ２４４およびフィルタ２４６の撮影方向の太陽電池パネル３２に対する角度θを変更する。

なお、ＰＬＣ２６０は、位置センサ２５６により検出された撮影・移送モジュール２５４の位置に基づいて、撮影制御装置２６６を介して角度変更機構２５８に制御信号を出力する。角度変更機構２５８は、制御信号に従って、カメラ２４４およびフィルタ２４６の撮影方向を、太陽電池パネル３２の面と直交するように変更する。これにより、太陽電池パネル３２の検査装置１４に対する方向の誤差が補償され得る。

撮影・移送モジュール２５４は、移動機構３４０により、太陽電池パネル３２に組み込まれた太陽電池モジュール３０に含まれ、各時点で検査の対象となる複数の太陽電池２８のいずれかの撮影に適した位置に位置決めされる。

図１１は、第４の実施形態にかかる検査装置１４による太陽電池パネル３２の第４の検査処理を示すフローチャートである。
図１１に示すように、第４の実施形態にかかる検査装置１４による太陽電池２８の第４の検査処理は、図９に示したステップＳ１０，Ｓ１６を含み、太陽電池パネル３２に含まれる複数の太陽電池モジュール３０を検査するために必要とされるステップＳ１８をさらに含む。ステップＳ１８は、ステップＳ１８０，Ｓ１８２を含む。

図１１に示すように、ステップＳ１０，Ｓ１６の処理が終了すると、ステップＳ１８の処理を実行する。ステップＳ１８０において、検査装置１４のＰＬＣ２６０は、太陽電池パネル３２に組み込まれた全ての太陽電池モジュール３０について検査が終了したか否かを判断する。ＰＬＣ２６０は、全ての太陽電池モジュール３０について検査が終了したとき（ステップＳ１８０：ＹＥＳ）には処理を終了する。ＰＬＣ２６０は、全ての太陽電池モジュール３０について検査が終了していないとき（ステップＳ１８０：ＮＯ）には、Ｓ１８２の処理に進む。

ステップＳ１８２において、ＰＬＣ２６０は、撮影制御装置２６６を介して移動機構３４０に制御信号を出力し、撮影・移送モジュール２５４を、それ以前に検査が行われていない太陽電池モジュール３０のいずれかの撮影に適した位置に位置決めし、Ｓ１０の処理に戻る。

なお、検査装置１４と太陽電池パネル３２とは分離されているので、これらの間の位置関係の自由度は高い。また、角度変更機構２５８により、カメラ２４４およびフィルタ２４６の撮影方向が太陽電池パネル３２の面に垂直とされるので、検査装置１４においては、太陽電池パネル３２に含まれる複数の太陽電池２８それぞれの鮮明な画像が安定して得られる。従って、検査装置１４によれば、太陽電池パネル３２に組み込まれた太陽電池モジュール３０に含まれる複数の太陽電池２８それぞれに生じた欠陥部分が、より確実に検出される。

なお、以上、検査光照射装置２４２が、検査光２８０として紫外線を太陽電池２８に照射する場合が例示されたが、検査光２８０として紫外線以外、例えば青色の光が用いられてよい。また、フィルタ２４６は、検査光２８０以外の光、例えば赤色の光を透過させればよく、カメラ２４４は、赤外線の範囲の波長のＰＬ光２８２に限らず、フィルタ２４６により透過させられた光により画像を撮影できればよい。

また、太陽電池２８の画像の分割数および態様は、図５（ｂ）に示されたようにブロック２８８ａ～２８８ｉの９個に限定されず、検査光２８０の照射範囲、カメラ２４４の分解能、太陽電池２８の種類および検査の内容に応じて変更され得る。カメラ２４４の分解能、フィルタ２４６の光透過率および検査光２８０の強度も、同様に変更および調節され得る。

また、以上、検査装置１０，１２，１４により、太陽電池２８，太陽電池モジュール３０および太陽電池パネル３２の検査が行われる場合が例示されたが、検査装置１０，１２，１４による検査方法は、ＰＬにより発光する任意の部品および製品の検査、例えば、蛍光部材およびＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）の検査などに広く応用され得る。

本発明の実施の形態が説明されたが、この実施の形態は、例として提示されたものであり、発明の範囲を限定することを意図されていない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることができ、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更され得る。これら実施の形態とその変形は、本発明の範囲および要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０，１２，１４検査装置、２０検査対象品トレー、２２不良品トレー、２４撮影装置、２６制御装置、２８太陽電池、３０太陽電池モジュール、３２太陽電池パネル、２４０撮影・移送モジュール、２４２検査光照射装置、２４４カメラ、２４６フィルタ、２４８吸着装置、２５０移動機構、２５４撮影・移送モジュール、２５６位置センサ、２５８角度変更機構、２６０ＰＬＣ、２６２ＧＯＴ、２６４検査光強度制御装置、２６６撮影制御装置、２８０検査光、２８２ＰＬ（フォトルミネッセンス）光、２８４正常部分、２８６欠陥部分、３４０移動機構。

Claims

予め決められた波長の範囲の検査光が照射されたとき、前記検査光と異なる波長の範囲でフォトルミネセンスにより発光する検査対象物に、前記検査光を照射する検査光照射装置と、
発光した前記検査対象物からの光のうち、前記検査光の波長の範囲以外の成分を透過させるフィルタと、
前記フィルタを介して、前記検査光が照射された前記検査対象物を撮影するカメラと、
撮影された前記検査対象物の画像に基づいて、前記検査対象物を検査する検査装置と、
を備え、
前記検査装置は、
撮影された前記検査対象物の画像から前記検査対象物全体の発光の強度を検出し、
検出された前記検査対象物全体の発光の強度に基づいて、前記検査光照射装置が前記検査対象物に照射する前記検査光の強度を変更し、検出した前記検査対象物全体の発光の強度を基準範囲内とする調整処理を実行し、
前記調整処理を実行した後の前記検査対象物全体の発光の強度に基準乗数を乗じて得られる強度閾値よりも前記調整処理を実行した後の発光の強度が弱い欠陥部分が前記検査対象物全体に占める割合が判定閾値未満である場合、前記検査対象物の検査結果を合格とし、
前記割合が前記判定閾値以上である場合、前記検査対象物の検査結果を不合格とする、
フォトルミネセンス検査装置。
前記検査対象物は、太陽電池である、
請求項１に記載のフォトルミネセンス検査装置。
前記検査対象物は、複数の太陽電池である、
請求項１に記載のフォトルミネセンス検査装置。
前記複数の太陽電池は、１個以上の太陽電池モジュールを構成する、
請求項３に記載のフォトルミネセンス検査装置。
前記１個以上の太陽電池モジュールは、１個以上の太陽電池パネルを構成する、
請求項４に記載のフォトルミネセンス検査装置。
前記複数の太陽電池は、１個ずつ検査され、
前記検査光照射装置、前記フィルタおよび前記カメラを順次、前記複数の太陽電池それぞれの検査に適した位置に移動させる移動機構をさらに備える、
請求項３から５のいずれか１項に記載のフォトルミネセンス検査装置。
前記検査光の波長は紫外線の範囲にあり、
発光した前記検査対象物からの光の波長は赤外線の範囲にある、
請求項１から６のいずれか１項に記載のフォトルミネセンス検査装置。
前記検査光照射装置、前記フィルタおよび前記カメラを移動させ、前記検査対象物の撮影に適した位置に位置決めする移動機構をさらに備える、
請求項１から７のいずれか１項に記載のフォトルミネセンス検査装置。
予め決められた波長の範囲の検査光が照射されたとき、前記検査光と異なる波長の範囲でフォトルミネセンスにより発光する検査対象物に、前記検査光を照射し、
前記検査光の波長の範囲以外の成分により、前記検査対象物を撮影し、
撮影された前記検査対象物の画像に基づいて、前記検査対象物を検査し、
前記検査対象物の検査において、
撮影された前記検査対象物の画像から前記検査対象物全体の発光の強度を検出し、
検出された前記検査対象物全体の発光の強度に基づいて、前記検査対象物に照射する前記検査光の強度を変更し、検出した前記検査対象物全体の発光の強度を基準範囲内とする調整処理を実行し、
前記調整処理を実行した後の前記検査対象物全体の発光の強度に基準乗数を乗じて得られる強度閾値よりも前記調整処理を実行した後の発光の強度が弱い欠陥部分が前記検査対象物全体に占める割合が判定閾値未満である場合、前記検査対象物の検査結果を合格とし、
前記割合が前記判定閾値以上である場合、前記検査対象物の検査結果を不合格とする、
フォトルミネセンス検査方法。