JPH09186212A

JPH09186212A - 光起電力素子の特性検査装置及び製造方法

Info

Publication number: JPH09186212A
Application number: JP8000358A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Ichinose; 博文一ノ瀬; Tsutomu Murakami; 勉村上; Akio Hasebe; 明男長谷部; Satoshi Niikura; 諭新倉; Yukie Ueno; 雪絵上野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-01-05
Filing date: 1996-01-05
Publication date: 1997-07-15
Anticipated expiration: 2016-01-05
Also published as: JP3618865B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、光起電力素子に照射する光量に依
存した電圧特性を測定することにより、光起電力素子の
シャントの度合いが確認でき、長期信頼性の確保できる
素子を抽出することが可能な、光起電力素子の特性検査
装置及び製造方法を提供する。【解決手段】本発明の光起電力素子の特性検査装置
は、少なくとも光源と測定部からなる光起電力素子の特
性検査装置において、前記光起電力素子で発生した起電
圧が、照射される光量に対してほぼ直線状に変化する範
囲にある前記光量の光を、前記光起電力素子の光照射面
側の少なくとも一部に照射することを特徴とする。本発
明の光起電力素子の製造方法は、前記特性検査装置を用
いて光起電力素子の特性検査を行う工程を有することを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光起電力素子の特
性検査装置及び製造方法に係る。より詳細には、光起電
力素子に照射する光量に依存した電圧特性を測定するこ
とにより、光起電力素子のシャントの度合いが確認で
き、長期信頼性の確保できる素子を抽出することが可能
な、光起電力素子の特性検査装置及び製造方法に関す
る。

【０００２】本発明の光起電力素子の特性検査装置は、
太陽電池に代表される各種の光起電力素子の光電変換特
性を検査するために好適に用いられる。また、本発明の
光起電力素子の特性検査装置を用いた工程を導入するこ
とにより、初期特性の優れた光起電力素子を、高い歩留
まりで生産することが可能な光起電力素子の製造方法を
提供する。

【０００３】

【従来の技術】光起電力素子を応用した太陽電池は、火
力発電、水力発電等の既存発電方法の問題を解決する代
替エネルギー源として注目されている。とりわけ、アモ
ルファスシリコン太陽電池に代表される薄膜系の太陽電
池は、結晶系の太陽電池に比較して低コストで、大面積
の太陽電池が製造できるため、各種の研究がなされてい
る。

【０００４】このアモルファスシリコン太陽電池を実用
化するに当たり重要な技術課題としては、光電変換効率
を向上させること、生産上の歩留まりを向上させるこ
と、及び屋外等で使用する場合には長期信頼性を確保す
ること等が挙げられ、各種の検討が行われている。

【０００５】また、このような技術課題を把握する手段
として、各種特性の測定技術が検討されている。中で
も、生産管理上、太陽電池の検査方法を確立することが
必要である。特に、太陽電池特性の良否以外にアモルフ
ァスシリコン太陽電池のように巨視的な欠陥と極微な欠
陥が混在する太陽電池の場合、シャントの度合いやシャ
ント位置を把握する検査方法を生産工程に導入し、太陽
電池の初期及び長期信頼性に関する情報を逐次把握する
ことが、良好な特性の太陽電池を作製する際の鍵であ
る。

【０００６】従来、太陽電池特性を調べる場合には、最
も正確な方法としては一般のソーラーシミュレーター
（疑似光源）を光源に用いて特性を測定する方法があ
る。また、比較的簡便な方法としてはカーブトレーサー
を用いて電流電圧特性を画面上に映し、読み取る方法等
が行われていた。

【０００７】また、暗状態で漏れ電流（又はシャント電
流：Ｉ_shDk）を測定し、漏れ抵抗（又はシャント抵抗：
ＲshDk）を算出しシャントの度合いを測定した。

【０００８】さらに、特開平３−２１８０４５号公報で
は、太陽電池表面に斜光、落差照明を当て、工業用ＴＶ
カメラによる撮影、撮像画像データをメモリ記憶、判
定、欠陥検出する方法が開示されている。また、特開平
５−８５９４号公報では、太陽電池の正負電極端子間に
特定の電圧範囲内の負電圧を印加し、その時に流れる電
流値を基準値と比較することにより、不安定な太陽電池
を選出する方法が開示されている。

【０００９】しかしながら、上述した検査方法では、正
確であるが、装置の構成上操作が複雑であり、光源のス
ペクトル等の厳密な特性管理が必要なことから、生産管
理上利用するには簡便な方法とは言い難いのが実状であ
った。

【００１０】また、上述した検査方法は、太陽電池に集
電電極を形成した後に初めて測定が可能であった。加え
て、電気取り出し部を設けて測定したり、電極上に金属
のプローブによりコンタクトして測定する必要があっ
た。したがって、集電電極を形成する以前の工程では、
特性を把握する手段がなかった。

【００１１】さらに、上述した検査方法は、外部電源に
より電圧を印加するため、太陽電池本体の一部又は全体
を破壊してしまう恐れがあった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、生産管理上
利用する場合に簡便であり、集電電極を形成する以前の
工程で特性を把握することができ、かつ、外部電源によ
る電圧の印加を行わない、光起電力素子の特性検査装置
を提供することを目的とする。

【００１３】また、本発明は、上述した光起電力素子の
特性検査装置を製造工程に用いることにより、初期特性
及び長期信頼性の高い光起電力素子が得られる光起電力
素子の製造方法を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の光起電力素子の
特性検査装置は、少なくとも光源と測定部からなる光起
電力素子の特性検査装置において、前記光起電力素子で
発生した起電圧が、照射される光量に対してほぼ直線状
に変化する範囲にある前記光量の光を、前記光起電力素
子の光照射面側の少なくとも一部に照射することを特徴
とする。

【００１５】また、本発明の光起電力素子の製造方法
は、光起電力素子で発生した起電圧が、照射される光量
に対してほぼ直線状に変化する範囲にある前記光量の光
を、前記光起電力素子の光照射面側の少なくとも一部に
照射することにより、前記光起電力素子の特性検査を行
う工程を有することを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の特性検査装置は、光起電
力素子の製造工程において、その電気特性を簡便に測定
できるように、照射する光の光量と起電圧の相互関係を
詳細に調べ、光源の安定性等から、生産上、正確で簡便
に光起電力素子の合否検査が可能な装置構成を実験的に
見いだし、更に実験を進めて完成したものである。

【００１７】図６に示すように、薄膜系太陽電池（例え
ば、アモルファスシリコン太陽電池）の光量と起電圧と
の関係は、良好な太陽電池６０１（例えばシャント抵抗
が１５０ｋΩｃｍ²）の場合とシャントを多く含む太陽
電池６０２（例えばシャント抵抗が１ｋΩｃｍ²）の場
合では挙動が異なる。図６の領域（Ａ）、すなわち、起
電圧が光量に対してほぼ直線的に変化する部分では、太
陽電池６０１と太陽電池６０２の光量（照度）に対する
起電力の推移は大きく異なる。一方、図６の領域（Ｂ）
では、光量に対する起電力が太陽電池６０１と太陽電池
６０２の差は縮まり、良否の判定は難しい。したがっ
て、図６の領域（Ａ）の部分で良否の判定をすれば良い
ことが分かる。しかも、上述した測定では電圧特性を扱
うため、電流特性を扱う場合と比べて光の照射面積に大
きく依存しない点も有利である。

【００１８】本発明の骨子は、少なくとも光源と測定部
からなる光起電力素子の特性検査装置において、前記光
起電力素子で発生した起電圧が、照射される光量に対し
てほぼ直線状に変化する範囲にある前記光量の光を、前
記光起電力素子の光照射面側の少なくとも一部に照射す
る光起電力素子の特性検査装置にある。

【００１９】以下では、各請求項ごとに、その作用につ
いて説明する。

【００２０】（請求項１）本発明では、光起電力素子に
照射する光量に依存する電圧特性を測定することによ
り、光起電力素子のシャントの度合いを確認することが
できる。更に長期信頼性が確保できる素子を抽出するこ
とができる。

【００２１】（請求項２）本発明では、測定部が光起電
力素子の光照射面側の少なくとも一部と接触するプロー
ブを含む構成であるため、集電電極が形成されている部
分以外の部分の特性も測定することができ、より部分的
な測定が可能となる。

【００２２】（請求項３）本発明では、導電性の繊維か
らなるプローブで構成されているため、集電電極を形成
する前の製造工程中にある光起電力素子にプローブが接
触しても、光起電力素子に与える機械的なダメージを小
さくすることができる。その結果、上述した製造工程中
の検査が可能となる。

【００２３】（請求項４）本発明では、測定部が光起電
力素子と非接触であるプローブを含む構成であるため、
光起電力素子に与える機械的なダメージの無い検査が可
能になる。また、光起電力素子の表面状態（例えば、凹
凸形状、材質）に依存せず、検査ができる。

【００２４】（請求項５）本発明では、測定部が着脱可
能なプローブで構成されているため、測定時の各種微調
整や部品の交換が容易にできる。

【００２５】（請求項６）本発明では、電圧特性を測定
するため、光の照射面積や厳密な照射量に依存されず測
定ができる。さらには、測定部の接続部やリード線の抵
抗の影響を比較的受けずに測定できる。

【００２６】（請求項７）本発明では、光源に蛍光ラン
プを用いるため、長時間安定した検査が可能になりより
コンパクトな装置構成が可能になる。

【００２７】（請求項８）本発明では、測定したデータ
ーを迅速に読み取ることができ、しかも、データーの保
管ができ、更に、光起電力素子の不良位置の詳細な割り
出しや、不良の度合いが分かる。

【００２８】（請求項９）本発明では、測定したデータ
ーをもとに、特性の良好な光起電力素子を選び出すこと
ができる。

【００２９】（請求項１０）本発明では、特性の良好な
光起電力素子のみを次の工程に流すことができ、不良素
子を他工程に流す無駄が削除できる。

【００３０】（請求項１１）本発明では、不良部分にマ
ーキングすることにより、欠陥部の正確な位置確認が視
覚的にできるため、欠陥の原因究明や良好部の再利用が
可能となる。

【００３１】（請求項１２）本発明では、光起電力素子
に照射する光量に依存する電圧特性を測定する工程を含
むため、シャントの少ない光起電力素子を選んで製造で
き、更に長期信頼性の良好な光起電力素子が製造でき
る。

【００３２】（請求項１３）本発明では、薄膜系太陽電
池に本検査方法を用いることにより、良否判定がより的
確に行われる。

【００３３】以下、図面を参照して本発明の実施態様例
を説明する。

【００３４】（検査装置）図１は、本発明の一実施例に
係る光起電力素子の検査装置の断面図である。図１にお
いて、１００は装置本体であり、１０１は光源、１０２
は光起電力素子、１０３は測定端子棒、１０４はプロー
ブ、１０５はフィルター、１０６はインバーター、１０
７は測定部本体、１０８は表示部、１０９は記憶部、１
１０は演算部、１１１は搬送部、１１２はステージ、１
１３は排出部、１１４はマーキング部を示している。

【００３５】装置本体１００は、側面と上面において光
源から照射した光が漏れたり、室内光が入り込まぬよう
に囲いを設け、光の照射の条件が変化しないようにす
る。囲いの内面は、光の反射が極力なくなるような塗装
処理等を施すと良い。更に、光源による本体内の温度上
昇を抑制するために、ファンの設置や、光源周辺に通風
部を設けるとよい。

【００３６】光源１０１は、種々のランプが使用可能で
あるが、蛍光ランプ、キセノンランプ、メタルハライド
ランプ、白熱電球、ハロゲンランプ、ＨＩＤランプ等所
望に応じて選べば良い。

【００３７】各ランプにはスペクトルの差や、温度特
性、寿命等各々の特性があるが、光起電力素子の電圧特
性を測定する場合、光の光量が重要になってくる。光量
の定義としては、まず光強度として、単位時間に単位面
積を通過するエネルギー量として放射束（radiant flu
x）と呼ばれるものがあり、その単位としてＷ／ｃｍ²を
用いる。また、光の照度として、単位時間当たりに入射
する可視光線の量を人の視感度に対して生ずる明るさの
感覚で評価し、その量を光束（luminous flux）、単位
面積あたりの光束を照度といい、単位はＬｕｘで表され
る。ここで、光強度０．０１〜１ｍＷ／ｃｍ²はおよそ
蛍光ランプ光の２０〜２０００Ｌｕｘに相当する。

【００３８】スペクトルの観点から、一般のソーラーシ
ミュレーター（疑似光源）に用いられるキセノンランプ
が有望であるがランプ寿命が極めて短いことや、照射面
積に限りがあること、更にキセノンランプは高圧ガスが
封入されており、無理な力を加えると破裂する可能性が
ある。また、紫外線の発生や高圧パルス印加することか
らも危険であることから使用には細心の注意が必要であ
る。

【００３９】また、メタルハライドランプも良好なスペ
クトルを示すが、十分な照射面積を得るためには規模の
大きい拡散板等が必要になり、また、特殊な電源が必要
となる。

【００４０】白熱電球には温度上昇の問題があり冷却機
構には十分注意が必要である。ハロゲンランプやＨＩＤ
ランプにも拡散板の規模が大きくなることやランプ寿命
が比較的短いこと、ランプコストが高額である等の問題
がある。

【００４１】蛍光ランプに関しては、ランプ寿命が長
い、ランプ長が長いため特殊な拡散板を必要とせず、多
数配列することにより大面積を照射できる。更に、ラン
プコストが安い等の利点があり好適に用いられる。ま
た、蛍光ランプには白色、昼光色、紫外線を含めて自然
光に近似したもの、インバータ制御が可能なもの等様々
であり、照射面積、照度等により適宜選択できる。

【００４２】１０３の測定端子棒には先端にプローブ１
０４が接続されており、接続端子棒１０３は棒芯を金属
にし周囲を絶縁処理するか、もしくは絶縁体の中空の円
柱の中にリード線を通しても良い。プローブ１０４は通
常の金属製のスプリングコンタクトのコンタクトプロー
ブでも構わないが、集電電極やタブ以外のアクティブエ
リア、すなわち透明導電膜に直接プローブコンタクトす
る場合には図２に示すような先端に導電性繊維からなる
プローブを設置すると良い。導電性繊維の材質はカーボ
ンファイバーにニッケルメッキしたもの等が好適に用い
られ、設置形状は筆型でもループ型でも構わない。ま
た、導電性繊維は繊維の基体の固さを変えることによ
り、接触時の機械的衝撃を更に緩和することもできる。
接続端子棒及びプローブの配列数はデーターの必要数と
配置面積の関係から適宜決めれば良い。好ましくは等間
隔に配列する。また、多数配列せず、一つ以上のプロー
ブがＸ−Ｙ方向に自由に移動し測定を行っても良い。

【００４３】光源１０１から照射される光はフィルター
１０５とインバーター１０６により制御、管理される。
フィルターは通常の各種フィルターが使用可能である
が、照射面積が大の場合でも使用可能であり、しかも拡
散板の役目も果たすことから、白色のアクリル板を必要
な照度にあわせて重ねたり、適当な厚みのものを使用す
れば良い。

【００４４】照度条件を常に設定した値に合わせるため
にインバータ１０６を使用して微調整を行うことによ
り、より正確な測定が可能となる。

【００４５】１０８は測定したデータを表示する部分で
あり、通常のＣＲＴや液晶パネル等表示精度、面積その
他により適宜選択できる。１０９は記憶部、１１０は演
算部でありコンピューターに目的に応じて適切なプログ
ラムを導入してデーターの読み込み、信号の読み取り、
出力等を行う。プリンターやプロッターを付設しても良
い。

【００４６】１１１は搬送部であり、ベルトコンベア式
でもオートハンド搬送式でも適宜選ベば良い。１１２は
ステージであり、光起電力素子１０２の位置決め、固定
を行う機構を具備し、更に、前記プローブと反対の極性
の端子と結ぶように取り出し部を具備する。

【００４７】１１４はマーキング部であり、ペイント方
式でもスタンプ方式でもインクジェット方式でも、マー
クを貼り付ける方式等多種考えられる。

【００４８】次に検査の流れの一例について概略説明す
る。エッチング処理や欠陥封止処理後光起電力素子１０
２は搬送部１１１によりステージ１１２に搬送され位置
決めストッパーにつき当たり、左右からホールドされ
る。次にプローブ１０４と太陽電池素子表面が接触し測
定が開始される。接触の方法としては、ステージ１１２
が基準高さからリフトアップされプローブ１０４に接触
するか、もしくは接続端子棒とプローブが基準位置より
下がるか、もしくは端子接続棒が取りつけられている部
分全体が下方に移動して、プローブが太陽電池素子に接
触しても良い。プローブと太陽電池基板が接触すると光
源から照射された光により太陽電池基板が自ら発電した
電圧が測定部本体１０７において測定され、表示部１０
８に測定値が詳細に表示される。更に予め決定していた
合否判定をもとに、不良となったものの排出もしくは、
マーキングが行われ、搬送され次の工程に移される。

【００４９】（光起電力素子）図３に光起電力素子の一
例としてアモルファスシリコン太陽電池を図に示す。図
３（Ａ）は基板と反対側から光入射する非晶質シリコン
系太陽電池の断面図の概略図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）
の太陽電池に集電電極を形成、図３（Ｃ）は図３（Ｂ）
の太陽電池を光入射側から見た図である。更に、図示し
ないが、透明性絶縁基板上に堆積した非晶質シリコン系
太陽電池、単結晶系、薄膜多結晶系太陽電池においても
本発明の思想を用いた構成は適用可能であることは言う
までもない。

【００５０】基板３０１は非晶質シリコンのような薄膜
の太陽電池の場合の半導体層を機械的に支持する部材で
あり、また場合によっては電極として用いられる。前記
基板は、半導体層を成膜するときの加熱温度に耐える耐
熱性が要求されるが導電性のものでも電気絶縁性のもの
でも良く、導電性の材料としては、具体的にはＦｅ，Ｎ
ｉ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｍｏ，Ａｕ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，Ｔｉ，
Ｐｔ，Ｐｂ，Ｔｉ等の金属又はこれらの合金、例えば真
鍮、ステンレス鋼等の薄板及びその複合体やカーボンシ
ート、亜鉛メッキ鋼板等が挙げられ、電気絶縁性材料と
しては、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネー
ト、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化
ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミ
ド、ポリイミド、エポキシ等の耐熱性合成樹脂のフィル
ム又はシート又はこれらとガラスファイバー、カーボン
ファイバー、ホウ素ファイバー、金属繊維等との複合
体、及びこれらの金属の薄板、樹脂シート等の表面に異
種材質の金属薄膜及び／又はＳｉＯ₂，Ｓｉ₃Ｎ₄，Ａｌ₂
Ｏ₃，ＡｌＮ等の絶縁性薄膜をスパッタ法、蒸着法、鍍
金法等により表面コーティング処理を行ったもの、及び
ガラス、セラミックス等が挙げられる。

【００５１】下部電極（裏面反射層）７０２は、半導体
層で発生した電力を取り出すための一方の電極であり、
半導体層に対してはオーミックコンタクトとなるような
仕事関数を持つことが要求される。材料としては、Ａ
ｌ，Ａｇ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｆｅ，
Ｖ，Ｃｒ，Ｃｕ，ステンレス、真ちゅう、ニクロム、Ｓ
ｎＯ₂，Ｉｎ₂Ｏ₃，ＺｎＯ，ＩＴＯ等のいわゆる金属単
体又は合金、及び透明導電性酸化物（ＴＣＯ）等が用い
られる。前記下部電極３０２の表面は平滑であることが
好ましいが、光の乱反射を起こさせる場合にはテクスチ
ャー化しても良もよく裏面反射層とも呼ばれる。また、
基板が導電性であるときは前記下部電極は特に設ける必
要はない。

【００５２】下部電極の作製法はメッキ、蒸着、スパッ
タ等の方法を用いる。上部電極の作製方法としては、抵
抗加熱蒸着法、電子ビーム加熱蒸着法、スパッタリング
法、スプレー法等を用いることができ所望に応じて適宜
選択される。

【００５３】本発明に用いられる太陽電池の半導体層３
０３としては、非晶質シリコン、多結晶シリコン、単結
晶シリコン等が挙げられる。非晶質シリコン太陽電池に
於いてｉ層を構成する半導体材料としては、ａ−Ｓｉ：
Ｈ，ａ−Ｓｉ：Ｆ，ａ−Ｓｉ：Ｈ：Ｆ，ａ−ＳｉＧｅ：
Ｈ，ａ−ＳｉＧｅ：Ｆ，ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ：Ｆ，ａ−Ｓ
ｉＣ：Ｈ，ａ−ＳｉＣ：Ｆ，ａ−ＳｉＣ：Ｈ：Ｆ等のい
わゆるＩＶ族及びＩＶ族合金系非晶質半導体が挙げられ
る。ｐ層又はｎ層を構成する半導体材料としては、前述
したｉ層を構成する半導体材料に価電子制御剤をドーピ
ングすることによって得られる。また原料としては、ｐ
型半導体を得るための価電子制御剤としては周期律表第
ＩＩＩの元素を含む化合物が用いられる。第ＩＩＩの元
素としてはＢ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎが挙げられる。ｎ型半
導体を得るための価電子制御剤としては周期律表第Ｖの
元素を含む化合物が用いられる。第Ｖ族の元素として
は、Ｐ，Ｎ，Ａｓ，Ｓｂが挙げられる。

【００５４】非晶質シリコン半導体層の成膜法として
は、蒸着法、スパッタ法、ＲＦプラズマＣＶＤ法、マイ
クロ波プラズマＣＶＤ法、ＥＣＲ法、熱ＣＶＤ法、ＬＰ
ＣＶＤ法等の公知の方法を所望に応じて用いる。工業的
に採用されている方法としては、原料ガスをＲＦプラズ
マで分解し、基板上に堆積させるＲＦプラズマＣＶＤ法
が好んで用いられる。さらに、ＲＦプラズマＣＶＤに於
いては、原料ガスの分解効率が約１０％と低いことや、
堆積速度が１Å／ｓｅｃから１０Å／ｓｅｃ程度と遅い
ことが問題であるが、この点を改良できる成膜法として
マイクロ波プラズマＣＶＤ法が注目されている。以上の
成膜を行うための反応装置としては、バッチ式の装置や
連続成膜装置等の公知の装置が所望に応じて使用でき
る。本発明の太陽電池に於いては、分光感度や電圧の向
上を目的として半導体接合を２以上積層するいわゆるタ
ンデムセルやトリプルセルにも用いることが出来る。

【００５５】上部電極（透明導電膜）３０４は、半導体
層で発生した起電力を取り出すための電極であり、前記
下部電極と対をなすものである。前記上部電極は非晶質
シリコンのようにシート抵抗が高い半導体の場合に必要
であり、結晶系の太陽電池ではシート抵抗が低いため特
に必要としない。また、上部電極は、光入射側に位置す
るため、透明であることが必要で、透明導電膜とも呼ば
れる。前記上部電極は、太陽や白色蛍光灯等からの光を
半導体層内に効率良く吸収させるために光の透過率が８
５％以上であることが望ましく、さらに、電気的には光
で発生した電流を半導体層に対し横方向に流れるように
するためシート抵抗値は１００Ω／□以下であることが
望ましい。このような特性を備えた材料としてＳｎ
Ｏ₂，Ｉｎ₂Ｏ ₃，ＺｎＯ，ＣｄＯ，ＣｄＳｎＯ₄，ＩＴＯ
（Ｉｎ₂Ｏ₃＋ＳｎＯ₂）等の金属酸化物が挙げられる。

【００５６】上記太陽電池の発電のアクティブエリアを
決定するために公知のエッチング技術、例えば化学エッ
チングや印刷エッチング、電気化学エッチング等所望の
方法で上記透明導電膜３０４をエッチング除去し、３０
５のエッチングラインを形成する。

【００５７】その後、集電電極３０６を金属や導電性ペ
ーストをスパッタ、蒸着、印刷等の方法により透明導電
膜上に形成する。

【００５８】更に、図示しないが、端子の取り出し、配
線等を行い公知の方法でエンカプシュレーションをす
る。

【００５９】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明に係る「光起電
力素子の特性検査装置及び製造方法」を詳細に説明する
が、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるもの
ではない。

【００６０】（実施例１）本例では、図１に示した検査
装置を用いてアモルファスシリコン太陽電池の電極形成
前に電圧特性を測定し、図３に示した太陽電池モジュー
ルを作製した。

【００６１】以下では、作製手順にしたがって説明す
る。

【００６２】（１）導電性材料であるＳＵＳ４３０基板
からなる基体３０１の表面を脱脂等の洗浄を行った。こ
こで、ＳＵＳ４３０基板３０１としては、厚みが１５０
μｍのものを用いた。

【００６３】（２）基体３０１の表面上に、順次、裏面
反射層３０２、アモルファスシリコン層３０３、透明導
電膜３０４を、スパッタ、蒸着、ＣＶＤ等の成膜方法に
て形成した。ここで、裏面反射層３０２は、ＡｌＳｉ層
とＺｎＯ層を積層したものであり、その厚さは１．５μ
ｍとした。アモルファスシリコン層３０３は、ボトム
層、ミドル層、トップ層からなるトリプルセル構成であ
り、その厚さは１μｍとした。また、ボトム層、ミドル
層、トップ層は、各々ｎ型半導体層、ｉ型半導体層、ｐ
型半導体層を順次積層したｎｉｐ接合とした。透明導電
膜３０４としては、厚さが７５ｎｍのＩＴＯを設けた。

【００６４】（３）透明導電膜３０４を成膜後、図４に
示すように３０ｃｍ角に基体を裁断し、アクティブエリ
アを得るために基体の端部及び内部を２９．５ｃｍ角の
ライン状の囲み４０２を形成した光起電力素子を作製し
た。ライン幅は１ｍｍとした。エッチングには印刷法又
は電解法を用いた。

【００６５】（４）エッチングされた光起電力素子は、
不図示の洗浄機及び乾燥機を用いて、洗浄及び乾燥をし
た。

【００６６】（５）乾燥機から排出された光起電力素子
を、ファンによる冷却部で十分冷却した後、図１に示し
た搬送部１１１に投入した。投入時の光起電力素子の基
板温度は２５℃とした。また、投入数は１００枚とし
た。

【００６７】（６）フィルター１０５を介した光源１０
１の光を、投入した光起電力素子に照射した。測定端子
棒１０３の先端に設置されたプローブ１０４を基体表面
に接触させて、光起電力素子の電圧特性を測定した。電
圧値は、２８ポイント（２８個のプローブに対応）につ
いて測定した。そして、測定値を記憶し出力した。

【００６８】ここで、光源１０１には、管長５８０ｍｍ
の白色光−蛍光ランプを８本使用し、等間隔に配置し
た。フィルター１０５には、３ｍｍの白色アクリル板を
使用し、照度は４００Ｌｕｘに調整した。測定端子棒１
０３は７列×４列からなり、蛍光灯の管と管の間から伸
びる形で、等間隔に配置した。プローブとしては、カー
ボン繊維にニッケルをコーティングしたものを用いた。

【００６９】（７）工程（６）の検査を終えた光起電力
素子の上に、不図示のスクリーン印刷機と熱乾燥炉を用
いることで、集電電極３０７を形成した。更に、端子取
り出しを行った。

【００７０】（８）工程（７）で得られた試料の暗状態
における電圧・電流特性を測定し、原点付近の傾きから
シャント抵抗を調べた。

【００７１】図７は、工程（６）において本発明の特性
検査装置を用い測定した電圧特性と、工程（８）におい
て調べたシャント抵抗との関係を示すグラフである。

【００７２】図７から、電圧とシャント抵抗の関係はほ
ぼ直線的であり、電圧が平均１．２Ｖ以上の試料ではシ
ャント抵抗が１００ｋΩｃｍ²以上で、良好な特性を示
すことが分かった。ここで、電圧が平均１．２Ｖ以上の
試料は、全投入試料に対して８０．２％であった。

【００７３】したがって、本例の結果から、本発明に係
る光起電力素子の特性検査装置は、集電電極測定前の途
中工程において、光起電力素子の特性の良否を判定する
ことができ、更には、工程途中で歩留まり予測ができる
ことが分かった。

【００７４】（比較例１）本例では、光源１０１として
メタルハライドランプを用い、かつ、フィルター１０５
を使用しなかった点が実施例１と異なる。その結果、光
起電力素子１０２には１００ｍＷ／ｃｍ²の光が照射さ
れた。他の点は実施例１と同様とした。

【００７５】実施例１と同様にして電圧値を２８ポイン
トについて測定し、電極形成後、暗状態における電圧−
電流特性を測定し、原点付近の傾きからシャント抵抗を
調べた。図８は、本例で得られた電圧特性とシャント抵
抗との関係を示すグラフである。図８から分かるよう
に、比較的高い電圧値が測定されたものでもシャント抵
抗がかなり低い値のものもあり、ばらつきが大きかっ
た。

【００７６】したがって、実施例１及び比較例１の結果
から、本発明の検査方法を用いることによって、集電電
極形成前の途中工程においても光起電力素子の特性の良
否判定を正確にできることが分かった。

【００７７】（実施例２）本例では、実施例１と同様に
電圧値を２８ポイントについて測定した結果、電圧値の
平均が１．２Ｖ以上あった試料を用いて太陽電池モジュ
ールを作製し、その初期特性及び長期信頼性を調べた。

【００７８】以下では、評価の方法及びその結果につい
て説明する。

【００７９】（１）実施例１と同様に電圧値を２８ポイ
ントについて測定し、電圧値の平均が１．２Ｖ以上を基
準にし、１．２Ｖ以下の試料を排出部１１３により工程
から排除した。基準を合格した試料に対し、電極形成
後、暗状態における電圧−電流特性を測定し、原点付近
の傾きからシャント抵抗を調べたところ、平均で１３
３．２ｋΩｃｍ²であり、良好な値であった。

【００８０】（２）これらの試料にエンカプシュレーシ
ョンを行い、太陽電池モジュールを作製した。エンカプ
シュレーションの方法は以下の通りである。まず、太陽
電池３００の上下にクレーンガラス及びＥＶＡを積層
し、次にその上下にフッ素フィルムＥＴＦＥを積層した
後、真空ラミネーターに投入して１５０℃で６０分間保
持しラミネーションを行った。

【００８１】（３）得られた試料に対して、以下の方法
で太陽電池特性を調べた。ＡＭ１．５グローバルの太陽
光スペクトルで１００ｍＷ／ｃｍ²の光量の疑似太陽光
（以下シミュレーターと呼ぶ）を用いて太陽電池特性を
測定し、変換効率を求めた。その結果、変換効率は８．
７％±０．２％であり、ばらつきも少なく良好な値であ
った。

【００８２】（４）これらの試料について以下に述べる
信頼性試験を行った。本例で実施した信頼性試験は、日
本工業規格Ｃ８９１７の結晶系太陽電池モジュールの環
境試験方式、及び耐久試験方法に定められた温湿度サイ
クル試験Ａ−２に基づいて行った。具体的には、試料を
温湿度が制御できる恒温恒湿度に投入し、温度を−４０
℃から＋８５℃（相対湿度８５％）に変化させるサイク
ル試験を２０回繰り返した。その後、初期特性評価と同
様にシミュレータを用いて変換効率を調べた。その結
果、信頼性試験後の変換効率は、初期変換効率に対して
平均で２％の低下におさまっており、有意な劣化は生じ
ていなかった。

【００８３】したがって、本例の結果から、本発明の光
起電力素子の検査方法を用いて太陽電池を製造すること
により、初期特性のみならず長期信頼性の良好な太陽電
池を工程の途中から選んで製造できることが分かった。

【００８４】（実施例３）本例では、実施例１で付与し
たエッチングライン５０２（４０２）に加えて、図５に
示すとおり光起電力素子本体５００の中心に幅２ｍｍの
エッチングライン５０３を設け、アクティブエリア５０
１を左右に分割した点が実施例１と異なる。他の点は、
実施例１と同様とした。

【００８５】実施例１と同様にして電圧値を２８ポイン
トについて測定し、電圧値の平均の算出を左右別々に行
った。実施例１と同様に電圧値の平均が１．２Ｖ以上を
基準にし、１．２Ｖ以下の部分が左右両方である場合は
排出部１１３により工程から排除し、左右どちらか一方
である場合はマーキング部１１３により速乾性のインキ
でスタンプ式でマーキングした。

【００８６】その後、次工程に投入し、マーキングのな
い側のみに電極を形成した。電極形成後、マーキングの
ないサブセルの暗状態における電圧−電流特性を測定し
た。すなわち、原点付近の傾きからシャント抵抗を調べ
たところ、平均で１４３．２ｋΩｃｍ²であり、良好な
値であった。しかも、全投入の２００サブセルに対し歩
留まりは８５．３％であった。

【００８７】したがって、本例の結果から、本発明の光
起電力素子の検査方法を用いて太陽電池を製造すること
により、サブセル分割する際に、処理工程を削減でき
る。また、良好な部分を生かしながら、良好な歩留まり
で太陽電池の製造ができることが分かった。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
工程途中でも検査可能な、生産管理上簡便で正確な、光
起電力素子の検査が可能となる特性検査装置が得られ
る。

【００８９】また、無駄な処理工程を削減し、特性の良
好な光起電力素子を高い歩留まりで作製することががで
きる。

【００９０】さらに、本発明により、初期特性及び長期
信頼性の高い光起電力素子を、無駄のない処理工程で効
率良く製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光起電力素子の特性検査装置の一
例を示す模式的な断面図である。

【図２】本発明に係る測定端子棒及びプローブの部分を
示す模式的な断面図である。

【図３】本発明に係る光起電力素子の一例である太陽電
池を示す模式的な断面図及び平面図である。

【図４】アクティブエリアを分割しない場合の太陽電池
モジュールを示す模式的な平面図である。

【図５】アクティブエリアを２つの領域に分割した場合
の太陽電池モジュールを示す模式的な平面図である。

【図６】本発明及び従来例に係る光量と起電圧の関係を
示したグラフである。

【図７】実施例１に係る起電圧とシャント抵抗の関係を
示したグラフである。

【図８】比較例１に係る起電圧とシャント抵抗の関係を
示したグラフである。

【符号の説明】

１００検査装置本体、１０１光源、１０２光起電力素子、１０３、２０１測定端子棒、１０４、２０２プローブ、１０５フィルター（拡散板）、１０６インバーター、１０７測定部本体、１０８表示部、１０９記憶部、１１０演算部、１１１搬送部、１１２ステージ、１１３排出部、１１４マーキング部、３００、４００、５００光起電力素子本体、３０１基板、３０２下部電極（裏面反射層）、３０３半導体層、３０４上部電極（透明導電膜）、３０５、４０２、５０２、５０３エッチングライン、３０６、４０３、５０５集電電極、４０１、５０１アクティブエリア、４０４取り出し部（＋）、４０５取り出し部（−）、５０４マーキング。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者新倉諭東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者上野雪絵東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも光源と測定部からなる光起電
力素子の特性検査装置において、前記光起電力素子で発
生した起電圧が、照射される光量に対してほぼ直線状に
変化する範囲にある前記光量の光を、前記光起電力素子
の光照射面側の少なくとも一部に照射することを特徴と
する光起電力素子の特性検査装置。
【請求項２】前記測定部が、前記光起電力素子の光照
射面側の少なくとも一部と接触するプローブを含む構成
であることを特徴とする請求項１に記載の光起電力素子
の特性検査装置。
【請求項３】前記プローブが、導電性繊維からなるこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の光起電力素子の
特性検査装置。
【請求項４】前記測定部が、前記光起電力素子と非接
触であるプローブを含む構成であることを特徴とする請
求項１に記載の光起電力素子の特性検査装置。
【請求項５】前記プローブが、脱着可能であることを
特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光起
電力素子の特性検査装置。
【請求項６】前記測定部は、前記光起電力素子の電圧
特性を測定することを特徴とする請求項１乃至５のいず
れか１項に記載の光起電力素子の特性検査装置。
【請求項７】前記光源が、蛍光ランプであることを特
徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光起電
力素子の特性検査装置。
【請求項８】前記電圧特性の測定値の表示部又は／及
び記憶部を有することを特徴とする請求項１乃至７のい
ずれか１項に記載の光起電力素子の特性検査装置。
【請求項９】前記電圧特性の測定値を演算処理し、前
記光起電力素子の合否を判定する部分を有することを特
徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光起電
力素子の特性検査装置。
【請求項１０】前記合否を判定する部分により不良と
判定された前記光起電力素子を排出する機構を有するこ
とを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の
光起電力素子の特性検査装置。
【請求項１１】前記記憶部に記憶された信号を読み出
すことで、前記光起電力素子の不良位置を特定し、前記
不良位置にマーキングをする部分を有すること特徴とす
る請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光起電力素
子の特性検査装置。
【請求項１２】光起電力素子で発生した起電圧が、照
射される光量に対してほぼ直線状に変化する範囲にある
前記光量の光を、前記光起電力素子の光照射面側の少な
くとも一部に照射することにより、前記光起電力素子の
特性検査を行う工程を有することを特徴とする光起電力
素子の製造方法。
【請求項１３】前記光起電力素子が、薄膜系太陽電池
であることを特徴とする請求項１２に記載の光起電力素
子の製造方法。