JPWO2019244313A1 - データ処理装置、データ処理方法および太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

データ処理装置（１００）は、太陽電池モジュールの耐久性を評価するための試験において得られたデータを処理する。データ処理装置（１００）は、太陽電池モジュールの出力特性を表す複数のパラメータに含まれるパラメータ同士の関連付けの設定を保持する設定保持部（２２）と、試験において複数のパラメータの各々について得られた測定データを格納する測定データ格納部（１８）と、太陽電池モジュールの劣化の原因となる事項ごとに、関連付けが設定されているパラメータ同士の相関を表す関数を保持する相関保持部（２１）と、を備える。データ処理装置（１００）は、設定保持部（２２）に保持されている設定にしたがって関連付けられたパラメータ同士の測定データと相関保持部（２１）に保持されている関数との比較によって劣化の原因を推定する推定処理部（１６）と、推定処理部（１６）による推定の結果を提示する提示部（１３）と、を備える。

Description

本発明は、太陽電池モジュールの耐久性を評価するための試験において得られたデータを処理するデータ処理装置、データ処理方法および太陽電池モジュールの製造方法に関する。

太陽電池モジュールは、各種環境状態での耐久性を評価するための耐久試験によって、信頼性の確認が行われる。耐久試験では、太陽電池モジュールの出力特性の測定と、太陽電池モジュールの外観の目視による検査とが行われる。出力特性の測定では、疑似太陽光の照射によって太陽電池モジュールに発電を行わせて各種パラメータの測定値が求められ、あらかじめ設定された基準値と測定値との比較によって出力特性が評価される。太陽電池モジュールの耐久性を評価するための耐久試験については、各種工業規格に規定されている。

太陽電池モジュールの生産に携わる技術者は、製品が満たすべき耐久性の確保が可能となるように材料の選定と製造条件の設定とが行われているか否かを確認するために、工業規格に規定された耐久試験を実施することがある。また、技術者は、太陽電池モジュールの材料と太陽電池モジュールの製造条件との検討のために有用な情報を短期間において得るために、工業規格に規定される耐久試験に劣化を意図的に加速させるための条件が加えられた加速試験を行うことがある。技術者は、製品の使用期間内における耐久性に影響を及ぼす劣化が確認された場合に、劣化の原因を検証する。検証によって特定された原因が解消されることによって、製品が満たすべき耐久性を備えた太陽電池モジュールの生産が可能となる。

従来、劣化の原因の検証において、電圧の印加によって励起発光状態とされた太陽電池モジュールを撮影して得られた画像を解析する、いわゆるＥＬ（Electro-Luminescence）検査が行われることがある。特許文献１には、太陽電池モジュールを発光させて撮像された画像に基づくデータ処理によって検査対象の欠陥を検査する技術が開示されている。

国際公開第２０１１／０１６４２０号

上記特許文献１に開示されている従来のＥＬ検査の場合、耐久試験における合否判定の基準とされる劣化の程度よりも劣化が進行していない場合には劣化の原因を検証することが難しいことがある。このため、劣化の原因を検証するためのデータが得られるまで劣化の進行を待たなければならない場合がある。また、太陽電池モジュールに生じ得る劣化の多くについては、従来の耐久試験における出力特性の測定によって得られるパラメータごとの測定値からは、原因を特定することが困難である。このため、従来の技術では、太陽電池モジュールの耐久性を評価するための試験において、太陽電池モジュールに生じた劣化の原因を検証することが困難であるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、太陽電池モジュールの耐久性を評価するための試験において、太陽電池モジュールに生じた劣化の原因を容易に検証可能とするためのデータ処理装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるデータ処理装置は、太陽電池モジュールの耐久性を評価するための試験において得られたデータを処理する。本発明にかかるデータ処理装置は、太陽電池モジュールの出力特性を表す複数のパラメータに含まれるパラメータ同士の関連付けの設定を保持する設定保持部と、試験において複数のパラメータの各々について得られた測定データを格納する測定データ格納部と、太陽電池モジュールの劣化の原因となる事項ごとに、関連付けが設定されているパラメータ同士の相関を表す関数を保持する相関保持部と、を備える。本発明にかかるデータ処理装置は、設定保持部に保持されている設定にしたがって関連付けられたパラメータ同士の測定データと相関保持部に保持されている関数との比較によって劣化の原因を推定する推定処理部と、推定処理部による推定の結果を提示する提示部と、を備える。

本発明にかかるデータ処理装置は、太陽電池モジュールの耐久性を評価するための試験において、太陽電池モジュールに生じた劣化の原因の容易な検証が可能となるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかるデータ処理装置を有する評価システムの構成を示すブロック図 実施の形態１にかかるデータ処理装置のハードウェア構成を示すブロック図 図１に示す評価システムによって耐久性が評価される太陽電池モジュールの要部断面図 図３に示す太陽電池モジュールが有する太陽電池セルのうち受光面側の構成を示す平面図 図３に示す太陽電池モジュールが有する太陽電池セルのうち受光面側とは逆の裏面側の構成を示す平面図 図３に示す太陽電池モジュールの等価回路を示す図 図３に示す太陽電池モジュールのＩＶ特性を表すグラフの例を示す図 図１に示す評価システムが有するＥＬ検査装置によって取得されるＥＬ像を模式的に示す図 図１に示す評価システムの第１の動作手順を示すフローチャート 図１に示す評価システムの第２の動作手順を示すフローチャート 図１に示すデータ処理装置に設定されるパラメータ同士の関連付けの第１の例について説明する図 図１に示すデータ処理装置に関連付けが設定されているパラメータの１つである曲線因子の時系列データの例を示す図 図１１に示す第１の例にかかるパラメータ同士の関連付けによる曲線因子と直列抵抗との測定データの分布の例を示す第１の図 図１１に示す第１の例にかかるパラメータ同士の関連付けによる曲線因子と直列抵抗との測定データの分布の例を示す第２の図 図１４に示す例における曲線因子の時系列データを示す図 図１１に示す第１の例にかかるパラメータ同士の関連付けによる曲線因子と直列抵抗との測定データの分布の例を示す第３の図 図１６に示す例における曲線因子の時系列データを示す図 図１に示すデータ処理装置に設定されるパラメータ同士の関連付けの第２の例について説明する図 図１に示すデータ処理装置に関連付けが設定されているパラメータである短絡電流密度および開放電圧の時系列データの例を示す図 図１８に示す第２の例にかかるパラメータ同士の関連付けによる短絡電流密度と開放電圧との測定データの分布の例を示す図 図１８に示す第２の例にかかるパラメータ同士の関連付けによる曲線因子と直列抵抗との測定データの分布の例を示す図 本発明の実施の形態２にかかる太陽電池モジュールの製造方法の手順を示すフローチャート

以下に、本発明の実施の形態にかかるデータ処理装置、データ処理方法および太陽電池モジュールの製造方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかるデータ処理装置１００を有する評価システム１１０の構成を示すブロック図である。評価システム１１０は、作製された太陽電池モジュールの耐久性を評価するためのシステムである。評価システム１１０は、太陽電池モジュールの出力特性の測定を行う出力測定器１０１と、太陽電池モジュールのＥＬ検査を行うＥＬ検査装置１０２と、出力測定器１０１から入力されたデータとＥＬ検査装置１０２から入力されたデータとを処理するデータ処理装置１００とを備える。以下の説明において、太陽電池モジュールの製造には、太陽電池モジュールの作製と、作製された太陽電池モジュールの耐久性評価とが含まれるものとする。

評価システム１１０は、耐久試験あるいは加速試験による試験結果を基に太陽電池モジュールの耐久性を評価する。耐久試験は、各種環境状態での太陽電池モジュールの耐久性を評価するための試験であって、各種工業規格に規定されている。耐久試験には、国際電気標準会議（International Electrotechnical Commission，ＩＥＣ）によって定められた太陽電池モジュールについての試験規格であるＩＥＣ６１２１５およびＩＥＣ６１７０１に準じたものが挙げられる。加速試験は、工業規格に規定される耐久試験に劣化を意図的に加速させるための条件が加えられた試験である。以下の説明において、耐久試験と加速試験とを区別せずに、単に「試験」と称することがある。

試験では、定期的に、疑似太陽光の照射による発電を太陽電池モジュールに行わせる。出力測定器１０１は、太陽電池モジュールによって出力される電流と電圧とを測定する。ＥＬ検査装置１０２は、あらかじめ設定された期間おきに、電圧の印加によって励起発光状態とされた太陽電池モジュールを撮影する。

データ処理装置１００は、実施の形態１のデータ処理方法を実行するためのプログラムであるデータ処理プログラムがインストールされたコンピュータである。データ処理装置１００は、作製された太陽電池モジュールの試験において得られたデータを処理する。図１に示すデータ処理装置１００の各機能部は、ハードウェアであるコンピュータによってデータ処理プログラムが実行されることによって実現される。

データ処理装置１００は、データ処理装置１００全体を制御する機能部である制御部１０を備える。制御部１０は、出力測定器１０１による測定結果の演算処理と耐久性の合否判定とを行う機能部である演算部１４と、試験において得られた測定データを加工する機能部であるデータ加工部１５と、試験において劣化が確認された太陽電池モジュールについて劣化の原因を推定する機能部である推定処理部１６と、パラメータの関連付けを設定する機能部である関連付け設定部１７とを有する。パラメータについては後述する。

データ処理装置１００は、情報を記憶する機能部である記憶部１１を備える。記憶部１１は、試験において得られた測定データを格納する機能部である測定データ格納部１８と、試験におけるＥＬ検査によって得られた画像データを格納する機能部である画像データ格納部１９とを有する。測定データ格納部１８は、試験において複数のパラメータの各々について得られた測定データを格納する。記憶部１１は、データ加工部１５でのデータ加工によって得られた加工データを格納する機能部である加工データ格納部２０と、太陽電池モジュールの劣化の原因となる事項ごとに、関連付けが設定されているパラメータ同士の相関関係の情報を保持する機能部である相関保持部２１と、関連付けの設定を保持する機能部である設定保持部２２とを有する。

データ処理装置１００は、出力測定器１０１によって測定された測定値とＥＬ検査装置１０２によって取得された画像とを受信する機能部である受信部１２と、耐久性の評価に関する情報と推定処理部１６による推定の結果を提示する提示部１３とを備える。

図２は、実施の形態１にかかるデータ処理装置１００のハードウェア構成を示すブロック図である。データ処理装置１００は、各種処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）４１と、データ格納領域を含むＲＡＭ（Random Access Memory）４２と、不揮発性メモリであるＲＯＭ（Read Only Memory）４３と、外部記憶装置４４とを備える。データ処理装置１００は、データ処理装置１００の外部の装置との接続インタフェースである通信インタフェース（Interface，Ｉ／Ｆ）４５と、技術者による操作にしたがって情報を入力する入力デバイス４６と、画面にて情報を表示する出力デバイスであるディスプレイ４７とを備える。図２に示すデータ処理装置１００の各部は、バス４８を介して相互に接続されている。

ＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４３および外部記憶装置４４に記憶されているプログラムを実行する。図１に示す制御部１０の機能は、ＣＰＵ４１を使用して実現される。外部記憶装置４４は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）あるいはＳＳＤ（Solid State Drive）である。外部記憶装置４４は、データ処理プログラムと、各種データとを記憶する。図１に示す記憶部１１の機能は、外部記憶装置４４を使用して実現される。ＲＯＭ４３には、データ処理装置１００であるコンピュータの基本となる制御のためのプログラムであるＢＩＯＳ（Basic Input/Output System）あるいはＵＥＦＩ（Unified Extensible Firmware Interface）が記憶されている。なお、データ処理プログラムは、ＲＯＭ４３に記憶されても良い。

ＲＯＭ４３および外部記憶装置４４に記憶されているプログラムは、ＲＡＭ４２にロードされる。ＣＰＵ４１は、ＲＡＭ４２にデータ処理プログラムを展開して各種処理を実行する。入力デバイス４６は、キーボードおよびポインティングデバイスを含む。ディスプレイ４７の１つの例は、液晶パネルを備える液晶ディスプレイである。図１に示す提示部１３の機能は、ディスプレイ４７を使用して実現される。図１に示す受信部１２の機能は、通信Ｉ／Ｆ４５を使用して実現される。

データ処理プログラムは、コンピュータによる読み取りが可能とされた記憶媒体に記憶されたものであっても良い。データ処理装置１００は、記憶媒体に記憶されたデータ処理プログラムを外部記憶装置４４へ格納しても良い。記憶媒体は、フレキシブルディスクである可搬型記憶媒体、あるいは半導体メモリであるフラッシュメモリであっても良い。データ処理プログラムは、他のコンピュータあるいはサーバ装置から通信ネットワークを介して、データ処理装置１００となるコンピュータへインストールされても良い。

データ処理装置１００の機能は、太陽電池モジュールの耐久性を評価するための専用のハードウェアである処理回路によって実現されても良い。処理回路は、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又はこれらの組み合わせである。

次に、評価システム１１０による評価の対象とされる太陽電池モジュールについて説明する。図３は、図１に示す評価システム１１０によって耐久性が評価される太陽電池モジュール５０の要部断面図である。図４は、図３に示す太陽電池モジュール５０が有する太陽電池セル５１のうち受光面側の構成を示す平面図である。図５は、図３に示す太陽電池モジュール５０が有する太陽電池セル５１のうち受光面側とは逆の裏面側の構成を示す平面図である。

太陽電池モジュール５０は、複数の太陽電池セル５１を有する。複数の太陽電池セル５１は、接続配線５２によって電気的に接続されている。複数の太陽電池セル５１は、図３から図５に示すＸ方向において直列に接続されている。太陽電池セル５１は、光電変換機能を有する太陽電池基板であってｐｎ接合を有する半導体基板５３と、半導体基板５３の受光面に形成された反射防止膜および受光面電極５４と、半導体基板５３の裏面に形成された裏面電極５５とを有する。

半導体基板５３の受光面には、集光効率を高めるための凹凸であるテクスチャー構造が形成されている。テクスチャー構造は、四角錐形状の微小な構造体の集合である。受光面電極５４は、反射防止膜に囲まれて設けられている。図３および図４では、テクスチャー構造と反射防止膜との図示を省略している。

受光面電極５４は、半導体基板５３での光電変換によって生成された電子を集める線状のグリッド電極である集電電極５４Ａと、集電電極５４Ａに直交して設けられており集電電極５４Ａから電子を取り出すバス電極である接続電極５４Ｂとを有する。裏面電極５５は、半導体基板５３での光電変換によって生成された正孔を集める集電電極５５Ａと、集電電極５５Ａから正孔を取り出す接続電極５５Ｂとを有する。集電電極５５Ａは、太陽電池セル５１の裏面の全体に設けられている。集電電極５５Ａは、アルミニウムを含む。接続電極５５Ｂは、太陽電池セル５１の裏面において点在している。接続電極５５Ｂは、半導体基板５３を挟んで接続電極５４Ｂと対向する位置に設けられている。接続電極５５Ｂは、銀を含む。Ｘ方向において互いに隣り合う太陽電池セル５１のうち一方の太陽電池セル５１の接続電極５４Ｂと他方の太陽電池セル５１の接続電極５５Ｂとが、接続配線５２によって接続されている。

複数の太陽電池セル５１は、封止材である透明樹脂５６によって封止されている。保護部品であるカバーガラス５７は、透明樹脂５６によって封止された複数の太陽電池セル５１の受光面側を覆う。保護部品であるバックシート５８は、透明樹脂５６によって封止された複数の太陽電池セル５１の裏面側を覆う。

次に、太陽電池モジュール５０の出力特性の測定について説明する。評価システム１１０は、太陽電池モジュール５０から置き換えられた等価回路の特性を示す各種パラメータを解析することによって太陽電池モジュール５０の出力特性を評価する。データ処理装置１００は、試験において得られる各種パラメータの測定値の経時変化を基に、製品が満たすべき耐久性を太陽電池モジュール５０が有しているか否かの判定を行う。演算部１４は、電流および電圧の測定結果を用いて、太陽電池モジュール５０の耐久性の評価に用いられる各種パラメータについての測定値を算出する。

図６は、図３に示す太陽電池モジュール５０の等価回路を示す図である。太陽電池モジュール５０は、電流源６１、並列抵抗６２、直列抵抗６３およびダイオード６４を有する等価回路に置き換えられる。電流源６１は、光電流が流れ出る電源である。並列抵抗６２は、ｐｎ接合の周辺におけるリーク電流などによって生じる抵抗を表す。直列抵抗６３は、素子各部を電流が流れるときの抵抗を表す。太陽電池モジュール５０の出力特性は、等価回路に含まれるダイオード６４が有する電流Ｉと電圧Ｖとの特性によって表される。以下の説明にて、電流Ｉと電圧Ｖとの特性を、ＩＶ特性と称することがある。演算部１４は、電流Ｉと電圧Ｖとの測定結果を基に、太陽電池モジュール５０の出力特性であるＩＶ特性を求める。

図７は、図３に示す太陽電池モジュール５０のＩＶ特性を表すグラフの例を示す図である。図７に示すグラフにおいて、縦軸は電流Ｉを表し、横軸は電圧Ｖを表す。太陽電池モジュール５０の出力端に接続される負荷におけるバイアス電圧が変化する状況において、データ処理装置１００は、太陽電池モジュール５０の出力端から出力される電流Ｉと電圧Ｖとを測定することによって、電流Ｉと電圧Ｖとの関係を表すグラフである曲線を求める。かかる曲線は、太陽電池モジュール５０のＩＶ特性を表す。図７では、太陽電池モジュール５０に光を照射したときのＩＶ特性を表す曲線と、太陽電池モジュール５０に光を照射していないときのＩＶ特性を表す曲線とを示している。

演算部１４は、光を照射したときのＩＶ特性を基に、最大出力電力であるＰｍａｘと、開放電圧であるＶｏｃと、短絡電流であるＩｓｃとの各パラメータについての測定値を算出する。Ｐｍａｘは、曲線上における電流Ｉと電圧Ｖとの積である電力の最大値を表す。Ｖｏｃは、Ｉ＝０における電圧Ｖである。Ｖｏｃは、太陽電池モジュール５０の出力端に負荷が接続されない状態における電圧Ｖを表す。Ｉｓｃは、Ｖ＝０における電流Ｉである。Ｉｓｃは、太陽電池モジュール５０の出力端を短絡させた状態における電流Ｉを表す。Ｐｍａｘは、最大出力電力であるときの電流Ｉ＝Ｉｐｍと、最大出力電力であるときの電圧Ｖ＝Ｖｐｍとの積Ｉｐｍ×Ｖｐｍである。

演算部１４は、短絡電流密度であるＪｓｃと、変換効率であるＥｆｆと、曲線因子であるＦＦ（Fill Factor）と、直列抵抗であるＲｓと、並列抵抗であるＲｓｈと、電流値であるＩｄとである各パラメータについての測定値を算出する。Ｊｓｃは、Ｉｓｃを、太陽電池セルが有する受光面の面積によって除算した結果である。Ｅｆｆは、Ｐｍａｘを、太陽電池セルに照射する光の強度によって除算した結果である。ＦＦは、Ｐｍａｘを、ＶｏｃとＩｓｃとの積によって除算した結果である。ＦＦの値が１に近いほど、太陽電池モジュール５０の変換効率は高い。

直列抵抗であるＲｓは、光を照射したときのＩＶ特性を表す曲線のうち、Ｖｏｃ付近、すなわちＩ＝０付近での傾きによって表される。並列抵抗であるＲｓｈは、光を照射したときのＩＶ特性を表す曲線のうちＩ＝Ｉｓｃにおける傾きによって表される。電流値Ｉｄは、太陽電池モジュール５０に光を照射していないときにあらかじめ定められたマイナスのバイアス電圧を太陽電池モジュール５０に印加した場合に、順方向とは逆の方向へ流れる電流Ｉの値とする。

演算部１４は、演算処理によって、Ｐｍａｘ、Ｖｏｃ、ＩｓｃまたはＪｓｃ、Ｅｆｆ、ＦＦ、Ｒｓ、ＲｓｈおよびＩｄの各パラメータについての測定値を算出する。測定データ格納部１８は、算出された測定値を記憶する。なお、演算部１４によって測定値が算出されるパラメータは、実施の形態１にて説明するパラメータに限られない。演算部１４は、実施の形態１にて説明するパラメータ以外のパラメータについての測定値を算出しても良い。

試験では、あらかじめ設定された期間おきに太陽電池モジュール５０に発電を行わせて、出力測定器１０１による測定が行われる。出力測定器１０１は、太陽電池モジュール５０によって出力される電流と電圧との測定値をデータ処理装置１００へ送る。演算部１４は、受信部１２にて受信された測定値を基に、当該期間ごとにおける各種パラメータについての測定値を算出する。演算部１４は、パラメータごとの測定値の経時変化を検出する。時間の経過によって試験の開始当初からの測定値の低下が確認された場合に、太陽電池モジュール５０には、出力特性を低下させる劣化が生じていると推定される。演算部１４は、パラメータごとの測定値の経時変化を基に、太陽電池モジュール５０の劣化の有無を判定する。測定データ格納部１８は、各種パラメータについての測定結果である測定データを記憶する。

次に、ＥＬ検査装置１０２によるＥＬ検査について説明する。図８は、図１に示す評価システム１１０が有するＥＬ検査装置１０２によって取得されるＥＬ像６５を模式的に示す図である。ＥＬ検査装置１０２は、電圧の印加によって励起発光状態とされた太陽電池モジュール５０を撮影する。演算部１４は、太陽電池モジュール５０の撮影によって得られた画像であるＥＬ像６５を解析する。図８には、太陽電池モジュール５０のうち１つの太陽電池セル５１についてのＥＬ像６５を示している。

太陽電池モジュール５０が励起発光状態とされることにより、太陽電池セル５１のうちの半導体基板５３が発光する。ＥＬ像６５には、太陽電池セル５１のうち受光面電極５４と裏面電極５５とによる影が写される。集電電極５４Ａは、ＥＬ像６５の解像度より小さい幅をなすことから、ＥＬ像６５では集電電極５４Ａの影は確認されない。ＥＬ像６５には、接続電極５４Ｂと接続電極５５Ｂとの影が写される。ＥＬ像６５のうち受光面電極５４と裏面電極５５との影以外の領域は、電気が流れる箇所は発光により明るくなる一方、電気が流れない部分は暗くなる。半導体基板５３のクラックといった欠陥が生じている場合、欠陥が生じた部分は電流が流れないことから、ＥＬ像６５において暗部となって確認される。演算部１４は、ＥＬ像６５の解析によって、太陽電池モジュール５０の欠陥を検出する。演算部１４は、ＥＬ像６５のうち輝度が閾値以下となった部分を暗部と定義して、暗部を観察しても良い。

試験におけるＥＬ検査では、ＥＬ検査装置１０２は、あらかじめ設定された期間おきに太陽電池モジュール５０を撮影する。ＥＬ検査装置１０２は、撮影によって得られたＥＬ像６５のデータである画像データをデータ処理装置１００へ送る。演算部１４は、受信部１２にて受信された画像データを解析する。演算部１４は、画像データの解析によって、ＥＬ像６５の経時変化を観察する。ＥＬ像６５のうち試験の開始当初において明るかった部分が時間の経過によって暗くなった場合、かかる部分には光電変換の性能を低下させる劣化が生じていると推定される。演算部１４は、ＥＬ像６５の経時変化を基に、太陽電池モジュール５０の劣化の有無を判定する。画像データ格納部１９は、画像データを記憶する。

このように、データ処理装置１００は、パラメータごとの測定値の経時変化とＥＬ像６５における暗部の経時変化とに基づいて、太陽電池モジュール５０の劣化の有無を判定する。評価システム１１０は、劣化の有無の判定によって、太陽電池モジュール５０の耐久性を評価する。提示部１３は、耐久性の評価結果を提示する。

図９は、図１に示す評価システム１１０の第１の動作手順を示すフローチャートである。第１の動作手順は、試験による耐久性の評価の結果を提示するための手順とする。

ステップＳ１では、評価システム１１０は、作製された太陽電池モジュール５０について、試験開始時における出力特性の測定とＥＬ検査とを実施する。演算部１４は、出力測定器１０１による電流および電圧の測定結果を基に、各種パラメータについての測定値を算出する。測定データ格納部１８は、算出された測定値である測定データを格納する。ＥＬ検査装置１０２は、励起発光状態とされた太陽電池モジュール５０を撮影する。画像データ格納部１９は、撮影によって得られたＥＬ像６５のデータである画像データを格納する。

ステップＳ１における出力特性の測定とＥＬ検査とが完了すると、太陽電池モジュール５０の耐久試験あるいは加速試験が開始される。ステップＳ２では、評価システム１１０は、試験時間内の設定時間おきに出力特性の測定とＥＬ検査とを実施する。測定データ格納部１８は、算出された測定値である測定データを格納する。データ加工部１５は、測定データ格納部１８に格納された測定データを基に、パラメータごとの時系列データを作成する。加工データ格納部２０は、データ加工部１５によって作成された時系列データを格納する。また、データ加工部１５は、パラメータごとの測定データの推移を表すグラフを作成する。画像データ格納部１９は、撮影によって得られた画像データを格納する。

演算部１４は、加工データ格納部２０に格納された時系列データを基に、パラメータごとの測定データの経時変化の度合いを求める。演算部１４は、画像データ格納部１９に格納された画像データを基に、ＥＬ像６５のうち暗部である領域の経時変化の有無を確認する。ステップＳ３において、演算部１４は、パラメータごとの測定データの経時変化とＥＬ像６５における暗部の経時変化とに基づいて、太陽電池モジュール５０の劣化の有無を判定する。演算部１４は、耐久性の評価である試験の合否を判定する。ステップＳ４において、提示部１３は、ステップＳ３における耐久性の評価結果を提示する。これにより、評価システム１１０は、図９に示す第１の動作手順を終了する。

耐久試験の１つである耐湿試験では、太陽電池モジュール５０が高温かつ多湿の状態で使用および貯蔵される場合における耐久性の評価が行われる。かかる耐湿試験は、ダンプヒート（Damp Heat，ＤＨ）試験とも称される。例を挙げると、耐湿試験において、試験条件は温度８５℃および相対湿度８５％とされ、試験時間は１０００時間とされる。耐湿試験では、５００時間おきに出力特性の測定が行われる。

実施の形態１では、規格に規定された耐湿試験に代えて、耐湿性についての加速試験が実施されるものとする。加速試験の試験条件には、耐久試験よりも厳しい試験条件が設定される。例を挙げると、耐湿性についての加速試験において、試験条件は温度１０５℃および相対湿度１００％とされ、試験時間は１０００時間よりも短い時間とされる。評価システム１１０は、１１５時間おきに出力特性の測定を行う。耐湿性についての加速試験では、試験条件を満足し得る試験槽のサイズを考慮して、太陽電池モジュール５０のうち１枚の太陽電池セル５１に相当する部分が検体とされても良い。耐湿性についての加速試験は、複数の検体が試験槽へ投入されて実施される。

次に、データ処理装置１００による劣化の原因の推定について説明する。データ処理装置１００は、劣化有りと判定された太陽電池モジュール５０について、劣化の原因の推定のためのデータ処理を実行して、推定の結果を提示する。技術者は、提示された推定結果の内容を基に、劣化の原因を特定する。劣化の原因となった材料あるいは製造条件の見直しが技術者によって行われて、劣化の原因が解消されることにより、今後生産される太陽電池モジュール５０について、製品が満たすべき耐久性の確保が可能となる。

関連付け設定部１７は、太陽電池モジュール５０の耐久性の評価に用いられる複数のパラメータに含まれるパラメータ同士の関連付けを設定する。設定保持部２２は、関連付け設定部１７によって設定された関連付けの内容を保持する。データ加工部１５は、設定保持部２２に保持されている設定にしたがってパラメータ同士の測定データを組み合わせることによって、パラメータ同士の測定データを関連付けるデータ加工を行う。加工データ格納部２０は、データ加工によって得られた測定データの組み合わせを格納する。

相関保持部２１は、関連付けが設定されているパラメータ同士について、劣化の原因ごとにあらかじめ把握されている相関を示す関数である相関関数を保持する。相関保持部２１において、劣化の原因を表す情報は、相関関数に対応付けられて保持される。推定処理部１６は、設定保持部２２に保持されている設定にしたがって関連付けられたパラメータ同士の測定データの分布を、相関保持部２１に保持されている相関関数と比較することによって、劣化の原因を推定する。

データ処理装置１００は、複数のパラメータに含まれるパラメータ同士が関連付けられた関連図を提示することによって、ＩＶ特性とパラメータごとの時系列データからは推定が困難な原因について、原因となり得る事項の絞り込みの容易化を可能とする情報を提供する。関連付け設定部１７によるパラメータ同士の関連付けは、技術者による入力デバイス４６への手動入力によって行われる。技術者は、原因となり得る事項の絞り込みの容易化に有用な関連付けをデータ処理装置１００に設定し得る。データ処理装置１００は、関連付け設定部１７によって、任意の内容の関連付けを設定可能とする。設定可能な関連付けの数は任意であるものとする。

図１０は、図１に示す評価システム１１０の第２の動作手順を示すフローチャートである。第２の動作手順は、劣化の原因の推定結果を提示するための手順とする。ステップＳ１１では、関連付け設定部１７は、太陽電池モジュール５０の出力特性を表す複数のパラメータに含まれるパラメータ同士の関連付けを設定する。設定保持部２２は、関連付け設定部１７によって設定された関連付けの内容を保持する。データ処理装置１００は、試験の開始に先立って、関連付けの設定と関連付けの内容の保持とを行う。上記の相関関数は、相関保持部２１にあらかじめ保持されている。相関関数は、技術者によってデータ処理装置１００に設定されたものであっても良く、データ処理プログラムにあらかじめ設定されたものであっても良い。技術者は、データ処理プログラムにあらかじめ相関関数が設定されている場合も、データ処理装置１００に任意の相関関数を設定することができる。

上記のステップＳ１およびステップＳ２における出力特性の測定が行われると、測定データ格納部１８は、複数のパラメータの各々について得られた測定データを格納する。ステップＳ１２において、データ加工部１５は、保持されている設定にしたがってパラメータ同士の測定データを関連付けるデータ加工によって、測定データの組み合わせを作成する。加工データ格納部２０は、データ加工によって得られた測定データの組み合わせを格納する。測定データの組み合わせは、関連図における座標によって表される。関連図は、互いに関連付けられたパラメータを表す２つの軸を有する散布図である。提示部１３は、データ加工部１５によって作成された関連図を提示する。

試験時間における測定データの組み合わせの作成および格納が完了してから、ステップＳ１３において、推定処理部１６は、関連付けられたパラメータ同士の測定データの関係を、相関保持部２１に保持されている相関関数と比較することによって、測定データの関係に類似する相関関数があるか否かを判断する。推定処理部１６は、関連図における測定データの分布と相関関数との類似度を表す指標を算出し、算出された指標を基に類似か否かを判断する。推定処理部１６は、類似するか否かの判断には、任意の手法を用いることができる。

測定データの関係に類似する相関関数があった場合（ステップＳ１３，Ｙｅｓ）、ステップＳ１４において、推定処理部１６は、当該相関関数との対応付けを有する原因情報を相関保持部２１から抽出することによって、劣化の原因を推定する。推定処理部１６は、ステップＳ１４にて得られた推定結果を出力する。このように、推定処理部１６は、測定データの関係と類似する相関関数との対応付けを有する原因情報を相関保持部２１から得ることによって、劣化の原因の推定のための処理を実行する。ステップＳ１５にて、提示部１３は、推定処理部１６によって出力された推定結果を提示する。

測定データの関係に類似する相関関数が無かった場合（ステップＳ１３，Ｎｏ）、推定処理部１６は、推定される原因は無しとする推定結果を出力する。ステップＳ１５にて、提示部１３は、推定される原因は無しとする推定結果を提示する。これにより、評価システム１１０は、図１０に示す手順を終了する。

技術者は、提示部１３によって提示された推定結果を参照して、劣化の原因の検証のための検査を行う。例を挙げると、技術者は、太陽電池モジュール５０の切断または切断に準じた方法によって太陽電池モジュール５０の内部を観察する破壊検査を行う。提示部１３に原因情報が提示された場合、技術者は、提示された原因情報に対象を絞り込んで検査を行うことによって、劣化の原因の容易な検証が可能となる。提示部１３に原因情報が提示されなかった場合、技術者は、相関保持部２１に情報が保持されている原因以外に対象を絞り込んで検査を行うことができる。

技術者は、劣化の原因の検証によって新たに見出されたパラメータ同士の相関を基に、パラメータ同士の新たな関連付けの設定と、パラメータ同士の新たな相関関数の設定とを行っても良い。このような考察が重ねられることによって、データ処理装置１００には、劣化の原因の推定および特定のために有用な情報が蓄積される。データ処理装置１００は、有用な情報が蓄積されることによって、劣化の原因の高精度な推定を行うことが可能となる。

次に、パラメータ同士の関連付けと劣化の原因の推定との具体例を説明する。図１１は、図１に示すデータ処理装置１００に設定されるパラメータ同士の関連付けの第１の例について説明する図である。第１の例は、曲線因子であるＦＦと直列抵抗であるＲｓとが関連付けられた例である。設定保持部２２は、第１のパラメータであるＦＦと第２のパラメータであるＲｓとについての関連付けの設定を保持する。図１１には、ＦＦおよびＲｓの測定データがプロットされる前の状態における関連図を示している。図１１に示すグラフにおいて、縦軸はＲｓを表し、横軸はＦＦを表す。

データ処理装置１００には、ＦＦとＲｓとについて、劣化の原因ごとに把握されている相関を示す３つの相関関数が設定されている。相関保持部２１は、３つの相関関数と、各相関関数に対応付けられている原因情報とを保持する。図１１に示す関連図には、相関保持部２１に保持されている３つの相関関数のグラフＣ１，Ｃ２，Ｃ３が付加されている。ＦＦおよびＲｓの関連図において、グラフＣ１，Ｃ２，Ｃ３は、直線によって表される。以下、グラフＣ１によって表される相関関数を第１の相関関数、グラフＣ２によって表される相関関数を第２の相関関数、グラフＣ３によって表される相関関数を第３の相関関数とする。

第１の相関関数は、直列抵抗の単調増加と単調減少とである直列抵抗の変動による相関を表す関数である。第１の相関関数によって表される劣化の傾向は、図３から図５に示す太陽電池セル５１のうち面方向の全体における耐湿性の劣化に起因して現れ得る。面方向とは、太陽電池セル５１の受光面と裏面とに平行な方向とする。太陽電池セル５１の製造工程において接続配線５２の断面積を本来よりも小さくすることによって太陽電池モジュール５０の直列抵抗を意図的に大きくさせた場合に、ＦＦとＲｓとの間において当該相関が確認される。当該相関によると、太陽電池モジュール５０の構成に０．００１Ωの直列抵抗が加わったとした場合に、ＦＦの数値が０．０１低下する。相関保持部２１は、太陽電池セル５１の全体の耐湿性劣化による直列抵抗の増大との原因情報を、第１の相関関数と対応付けて保持している。

グラフＣ１によって表される第１の相関関数は、太陽電池セル５１に直列抵抗の単調増加が生じた場合の相関に相当する。この相関は、例えば裏面の接続電極５５Ｂが劣化した際に現れる。具体的には、裏面における接続電極５５Ｂと集電電極５５Ａとの間の接触抵抗が増加した際に現れる。あるいは、裏面における接続電極５５Ｂと接続配線５２との間の接触抵抗が増加した際に現れる。接続配線５２自体の抵抗が低いことから、集電電極５５Ａ、接続電極５５Ｂおよび接続配線５２の間での接触に異常が生じた場合に、直列抵抗が単調増加した場合と同様の相関が現れる。

第２の相関関数は、受光面電極５４の抵抗と裏面電極５５の抵抗との面方向における分布による相関を表す関数である。第２の相関関係によって表される劣化の傾向は、太陽電池セル５１のうち面方向における部分的な耐湿性の劣化に起因して現れ得る。１ｍｍ以上のサイズの領域にて抵抗の分布が発生した場合に、ＦＦとＲｓとの間において当該相関が確認される。この場合において、太陽電池モジュール５０のＩＶ特性は、直列抵抗であるＲｓが互いに異なる太陽電池セル５１が並列に接続された回路のＩＶ特性と同じようなものとなる。第２の相関関数では、第１の相関関数の場合と比較して、Ｒｓの増加に対するＦＦの低下が大きい。

太陽電池モジュール５０の周囲の水が太陽電池モジュール５０の端から太陽電池モジュール５０の内部に入り込んだ場合に、太陽電池モジュール５０の当該端に位置する太陽電池セル５１では、太陽電池セル５１の端から水が入り込む。水の入り込みによる太陽電池セル５１の劣化の多くは、太陽電池セル５１の端から進行する。太陽電池セル５１の製造工程において図４に示す集電電極５４Ａの一部を意図的に断線した場合、または裏面電極５５の一部を本来の厚さよりも薄くした場合に、ＦＦとＲｓとの間において当該相関が確認される。相関保持部２１は、太陽電池セル５１の部分的な耐湿性劣化による抵抗の分布との原因情報を、第２の相関関数と対応付けて保持している。

グラフＣ２によって表される第２の相関関数の相関は、例えば電極の一部が劣化した際に現れる。具体的には、受光面側のグリッド電極である集電電極５４Ａのうち太陽電池セル５１の端部のみにおいて劣化が生じた場合、あるいは受光面の接続電極５４Ｂと受光面の集電電極５４Ａのうちの一部との間の接触抵抗が増加した場合に現れる。すなわち、受光面の接続電極５４Ｂと受光面の集電電極５４Ａとが接触する全ての箇所のうち、一部では接触が正常であり、かつ他の一部では劣化が生じて接触抵抗が増加した際に現れる。受光面の接続電極５４Ｂと受光面の集電電極５４Ａのうちの一部との間の接触抵抗が増加した場合、接触が正常な部分である集電電極５４Ａに電流が集電される現象が発生する。ＲｓはＩ＝０付近の傾きであるので、一部で接触抵抗が増加しても接触が正常な部分では電流が流れる場合にはＲｓに顕著な変化は現れないが、一部での接触抵抗の増加によって、最大出力電力であるときのＶｐｍとＩｐｍとは低下する。ＶｐｍとＩｐｍとの低下によって、最大出力電力であるＰｍａｘが低下した場合、ＦＦは低下する。このことから、第２の相関関数では、単純に直列抵抗が増加した場合の相関を表す第１の相関関数の場合よりも、Ｒｓの増加に対するＦＦの低下が大きくなる。

第３の相関関数は、受光面電極５４の接触抵抗の増加と減少とである接触抵抗の変動による相関を表す。当該相関は、受光面電極５４のうちの集電電極５４Ａと半導体基板５３であるエミッタとの接触抵抗が変化した場合に現れる。第３の相関関数によって表される劣化の傾向は、太陽電池モジュール５０に一般的に生じる劣化であって、面方向において部分的に接触抵抗が増加した場合に現れ得る。太陽電池セル５１の製造工程での電極焼成における焼成条件の変化によって、集電電極５４Ａの接触抵抗を意図的に変化させた場合に、ＦＦとＲｓとの間において当該相関が確認される。

集電電極５４Ａの接触抵抗の変化は、太陽電池セル５１の受光面において部分的に発生する。半導体基板５３のうち集電電極５４Ａと接触する領域には、接触抵抗が周囲よりも高い部分が１μｍオーダーまたは１０μｍオーダーのサイズで多数現れる。

半導体基板５３に形成されたテクスチャー構造を構成する構造体の頂点または稜線と集電電極５４Ａとが接触する部分には、集電電極５４Ａに含まれる銀と半導体基板５３に含まれるシリコンとの反応による合金層が形成される。集電電極５４Ａと半導体基板５３との間の電気的接続は、かかる合金層によって確保される。構造体の底面を構成する底辺の長さと、底面から頂点までの高さとは、１μｍオーダーから１０μｍオーダーにおいてランダムであることから、集電電極５４Ａと半導体基板５３との接触にも１μｍオーダーまたは１０μｍオーダーの領域ごとにばらつきが生じる。かかる接触のばらつきによって、集電電極５４Ａの接触抵抗の変化が生じ得る。相関保持部２１は、面方向における受光面電極５４の接触抵抗の部分的な増大との原因情報を、第３の相関関数と対応付けて保持している。

第３の相関関数では、第１の相関関数の場合と比較して、Ｒｓの増加に対するＦＦの低下が大きい。第３の相関関数では、第２の相関関数の場合と比較して、Ｒｓの増加に対するＦＦの低下が小さい。

グラフＣ３によって表される第３の相関関数の相関は、例えば受光面の集電電極５４Ａと半導体基板５３との接触抵抗が部分的に増加した際に現れる。受光面の集電電極５４Ａと半導体基板５３との接触抵抗が部分的に増加した場合、正常な接触抵抗を有する集電電極５４Ａに電流が集電される現象が発生する。集電電極５４Ａと半導体基板５３とが接触する部分は、受光面の全体において広範に存在していることから、第３の相関関数では、電極の一部が劣化した場合の相関を表す第２の相関関数の場合よりも、Ｒｓの増加に対するＦＦの低下が小さくなる。

なお、相関関数は、直線のグラフによって表されるものに限られず、曲線のグラフによって表されるものであっても良い。

図１２は、図１に示すデータ処理装置１００に関連付けが設定されているパラメータの１つである曲線因子の時系列データの例を示す図である。図１２に示すグラフにおいて、縦軸は曲線因子であるＦＦを表し、横軸は時間を表す。

データ加工部１５は、測定データ格納部１８に格納された測定データを基に、ＦＦを含む複数のパラメータについての時系列データを作成する。データ加工部１５は、パラメータごとの時系列データの推移を表すグラフを作成する。データ加工部１５は、ＦＦについて、図１２に示すようなグラフを作成する。図１２には、５つの検体についての時系列データが示されている。時系列データは、１１５時間ごとにおける測定データを示すプロットによって表される。

図１２において、時間「０ｈ」は、試験の開始時とする。試験の開始時から１１５時間の経過時よりも後において、ＦＦは緩やかに低下する。試験の開始時から９２０時間において、各検体におけるＦＦは、２％から３％程度低下する。

図１３は、図１１に示す第１の例にかかるパラメータ同士の関連付けによる曲線因子と直列抵抗との測定データの分布の例を示す第１の図である。図１３は、図１１に示す関連図に測定データのプロットが追加されたものである。データ加工部１５は、ＦＦの測定値とＲｓの測定値との組み合わせを表す座標を生成することによって、ＦＦとＲｓとの測定データの組み合わせを作成する。データ加工部１５は、生成された座標を関連図にプロットする。

このように、データ加工部１５は、関連付けが設定されている第１のパラメータであるＦＦと第２のパラメータであるＲｓとについて、ＦＦを表す横軸とＲｓを表す縦軸とを有するグラフにＦＦの測定値とＲｓの測定値との組み合わせを表す座標がプロットされた関連図を生成する。提示部１３は、データ加工部１５によって生成された関連図を提示する。これにより、データ処理装置１００は、互いに関連付けられたＦＦとＲｓとについての測定データの関係を、視覚において分かり易い態様によって提示することができる。

図１３に示す関連図には、試験の開始時から９２０時間におけるＦＦとＲｓとの測定データがプロットされている。データ加工部１５は、ＦＦとＲｓとについて、図１３に示すような関連図を作成する。図１３には、５つの検体についての測定データが示されている。プロットが分散された領域のうちの右下の端に位置するプロットは、試験の開始時における測定データを表す。時間が経過するに従い、Ｒｓの増加に伴ってＦＦが低下する。プロットが分散された領域のうちの左上の端に位置するプロットは、９２０時間の経過時における測定データを表す。

推定処理部１６は、プロットの線形近似によって得られるグラフである直線Ｌ１の傾きと各相関関数のグラフＣ１，Ｃ２，Ｃ３の傾きとの比較によって、測定データの関係に類似する相関関数の有無を判断する。図１３に示す関連図によると、直線Ｌ１の傾きは、グラフＣ１，Ｃ２，Ｃ３のうちグラフＣ３の傾きに最も近い。

太陽電池セル５１の製造工程での電極焼成における焼成温度が高くなると、集電電極５４Ａの接触抵抗は低下し、Ｒｓは低くなる。焼成温度が低くなると、接触抵抗は高くなり、Ｒｓは高くなる。焼成温度を最も上げるときに焼成温度を上下させるとともに焼成温度が通常よりも下げられた場合において、太陽電池セル５１の耐湿性が低下し、ＦＦとＲｓとの測定データを表すプロットが図１３に示すような傾きをなして分布することが発明者らによって確認されている。このような耐湿性の低下は、規格に規定された耐湿試験によっても確認できる。

推定処理部１６は、ＦＦとＲｓとの測定データの関係と第３の相関関係とが類似すると判断することによって、第３の相関関数との対応付けを有する原因情報を相関保持部２１から取得する。この場合、原因情報は、このようにして、推定処理部１６は、ＦＦとＲｓとの測定データと保持されている相関関数との比較によって劣化の原因を推定する。

提示部１３は、関連付けが設定されているパラメータ同士の測定データの関係を、相関関数のグラフとともに関連図に表示する。これにより、データ処理装置１００は、互いに関連付けられたパラメータ同士についての測定データの関係を分かり易く提示することができる。

相関保持部２１は、ＦＦとＲｓとの測定データの関係と保持された相関関係とを比較した結果を格納することによって、測定データの分布の傾向と特定された原因とを随時蓄積しても良い。データ処理装置１００は、過去に得られた傾向を参照することによって、劣化の原因の推定精度を高めることができる。

図１４は、図１１に示す第１の例にかかるパラメータ同士の関連付けによる曲線因子と直列抵抗との測定データの分布の例を示す第２の図である。図１５は、図１４に示す例における曲線因子の時系列データを示す図である。図１５には、図１２に時系列データが示された検体とは異なる５つの検体についての時系列データを示している。

図１５に示す時系列データでは、１１５時間が経過した後におけるＦＦの低下の度合いが、図１２に示す場合よりも大きい。ＦＦは、１１５時間の経過時と２３０時間の経過時との間にて大きく低下し、２３０時間の経過時よりも後は緩やかに低下する。

図１４に示す関連図には、試験の開始時から９２０時間におけるＦＦとＲｓとの測定データがプロットされている。図１４には、５つの検体についての測定データが示されている。図１４において、直線Ｌ２は、試験の開始時から１１５時間におけるプロットの線形近似によって得られるグラフとする。直線Ｌ３は、１１５時間の経過時から２３０時間の経過時までにおけるプロットの線形近似によって得られるグラフとする。直線Ｌ４は、２３０時間の経過時以降におけるプロットの線形近似によって得られるグラフとする。

図１４に示す関連図によると、直線Ｌ２の傾きは、グラフＣ１，Ｃ２，Ｃ３の中でグラフＣ３の傾きに最も近い。試験の開始時から１１５時間が経過した時までにおいて、ＦＦとＲｓとの測定データの関係は、第３の相関関係に類似すると判断できる。直線Ｌ３の傾きは、グラフＣ１，Ｃ２，Ｃ３の中でグラフＣ２の傾きに最も近い。１１５時間の経過時から２３０時間の経過時までにおいて、ＦＦとＲｓとの測定データの関係は、第２の相関関係に類似すると判断できる。このような耐湿性の低下が生じた場合に、図８に示すＥＬ像６５のうち、太陽電池セル５１の外形である矩形を構成する各辺の付近に暗部が発生することが確認されている。かかるＥＬ像６５によって、太陽電池セル５１の耐湿性の劣化が太陽電池セル５１の端から先行して発生していることが把握できる。

直線Ｌ４の傾きは、グラフＣ１，Ｃ２，Ｃ３の中でグラフＣ３の傾きに最も近い。２３０時間の経過時よりも後において、ＦＦとＲｓとの測定データの関係は、第３の相関関係に類似すると判断できる。２３０時間の経過時よりも後では、受光面電極５４の接触抵抗が面方向において一様に増大することが推定される。図１５に示されるように、ＦＦは、２３０時間の経過時においておよそ０．７２程度であって、９２０時間の経過時においておよそ０．６９である。２３０時間の経過時より後におけるＦＦの低下は３％から４％程度にとどめられている。２３０時間の経過時から９２０時間の経過時までにおける各ＥＬ像６５における暗部の分布に顕著な変化が無いことからも、２３０時間の経過時から９２０時間の経過時までにおける耐湿性の劣化が少ないことが確認されている。

このように、試験における経過時間によって劣化の原因が異なる場合においても、推定処理部１６は、パラメータ同士についての測定データの分布と保持されている相関関係との比較によって、経過時間ごとの劣化の原因を推定することができる。また、技術者は、経過時間ごとの測定データの傾向を把握することができる。データ処理装置１００は、経過時間によって劣化の原因が異なることを、関連図によって分かり易く提示することができる。

図１６は、図１１に示す第１の例にかかるパラメータ同士の関連付けによる曲線因子と直列抵抗との測定データの分布の例を示す第３の図である。図１７は、図１６に示す例における曲線因子の時系列データを示す図である。図１７には、図１２に時系列データが示された検体および図１５に時系列データが示された検体とは異なる５つの検体についての時系列データを示している。

図１７に示す時系列データでは、２３０時間が経過した後におけるＦＦの低下の度合いが、図１２に示す場合よりも大きい。試験の開始時から９２０時間において、各検体におけるＦＦは、１０％から１５％程度低下する。図１７に示す時系列データでは、図１２に示す場合に比べて、ＦＦは顕著に低下する。

図１６に示す関連図には、試験の開始時から９２０時間におけるＦＦとＲｓとの測定データがプロットされている。図１６には、５つの検体についての測定データが示されている。図１６において、直線Ｌ５は、試験の開始時から１１５時間が経過した時までにおけるプロットの線形近似によって得られるグラフとする。直線Ｌ６は、１１５時間の経過時から２３０時間の経過時までにおけるプロットの線形近似によって得られるグラフとする。直線Ｌ７は、３４５時間の経過時以降におけるプロットの線形近似によって得られるグラフとする。

図１６に示す関連図によると、直線Ｌ５の傾きは、グラフＣ１，Ｃ２，Ｃ３の中でグラフＣ３の傾きに最も近い。試験の開始時から１１５時間の経過時までにおいて、ＦＦとＲｓとの測定データの関係は、第３の相関関係に類似すると判断できる。直線Ｌ６の傾きは、グラフＣ１，Ｃ２，Ｃ３の中でグラフＣ２の傾きに最も近い。１１５時間の経過時から２３０時間の経過時までにおいて、ＦＦとＲｓとの測定データの関係は、第２の相関関係に類似すると判断できる。直線Ｌ７の傾きは、グラフＣ１，Ｃ２，Ｃ３の中でグラフＣ１の傾きに最も近い。３４５時間の経過時よりも後において、ＦＦとＲｓとの測定データの関係は、第１の相関関係に類似すると判断できる。

試験の開始時におけるＥＬ像６５では、太陽電池セル５１のうち接続電極５４Ｂおよび接続電極５５Ｂ以外の部分の全体が白く写される。かかるＥＬ像６５によって、太陽電池セル５１のうち接続電極５４Ｂおよび接続電極５５Ｂ以外の部分の全体が発光に寄与可能であることが確認される。試験の開始時から２３０時間の経過時におけるＥＬ像６５を、試験の開始時におけるＥＬ像６５と比較すると、太陽電池セル５１の外形である矩形を構成する各辺の付近にて暗部の発生が確認される。時間が経過するにしたがい、太陽電池セル５１の中心へ向けて暗部は拡大していく。ＥＬ像６５における暗部の発生の態様は、経過した時間に関わらず同じであることから、ＥＬ像６５の解析のみによって劣化の原因を特定することは困難である。

図１６に示す関連図によると、３４５時間の経過時よりも後において、ＦＦとＲｓとの測定データの関係が第１の相関関係と類似する状態が続いている。測定データのこのような傾向から、全ての接続電極５５Ｂにおいて半導体基板５３からの剥離が同時期に生じたとの推定ができる。試験の終了後において検体の破壊検査による故障解析を行った際に全ての接続電極５５Ｂにおいて剥離が観察されることによって、かかる推定が有効であることが実証できる。

このように、ＥＬ像６５の解析による原因の特定が困難であって、かつ破壊検査によらなければ原因の確認が困難である場合においても、推定処理部１６は、パラメータ同士についての測定データの分布と保持されている相関関係との比較によって、劣化の原因を容易に推定することができる。

図１８は、図１に示すデータ処理装置１００に設定されるパラメータ同士の関連付けの第２の例について説明する図である。第２の例は、短絡電流密度であるＪｓｃと開放電圧であるＶｏｃとが関連付けられた例である。設定保持部２２は、第１のパラメータであるＪｓｃと第２のパラメータであるＶｏｃとについての関連付けの設定を保持する。図１８には、ＪｓｃおよびＶｏｃの測定データがプロットされる前の状態における関連図を示している。図１８に示すグラフにおいて、縦軸はＶｏｃを表し、横軸はＪｓｃを表す。

図１９は、図１に示すデータ処理装置１００に関連付けが設定されているパラメータである短絡電流密度および開放電圧の時系列データの例を示す図である。図１９の上段に示すグラフの縦軸は短絡電流密度であるＪｓｃを表す。図１９の中段に示すグラフの縦軸は開放電圧であるＶｏｃを表す。図１９の下段には、曲線因子であるＦＦの時系列データの例を示している。図１９の下段に示すグラフの縦軸はＦＦを表す。図１９に示す各グラフの横軸は時間を表す。第２の例では、第１の例と同様に、ＦＦとＲｓとの関連付けも設定されているものとする。

図１９には、３つの検体についての時系列データが示されている。時系列データは、試験の開始時と、試験の開始時から１１５時間、３４５時間および４６０時間が経過した各時点とにおける測定データを示すプロットによって表される。

図１１から図１７に示す上記の第１の例についての説明では、試験時間内の設定時間おきに実施される出力特性の測定にてＪｓｃとＶｏｃとの低下は認められていないとする。第２の例では、出力特性の測定にてＪｓｃとＶｏｃとの低下が認められた場合について説明する。図１９に示すグラフによると、ＪｓｃおよびＶｏｃは、ＦＦと同様に、試験の開始時から時間の経過に伴って低下する。

図１８には、半導体基板５３の受光面における表面再結合速度を１０ｃｍ／ｓから１０００００ｃｍ／ｓまで変化させた場合におけるＪｓｃとＶｏｃとの関係を表す２つのグラフＣ４，Ｃ５が付加されている。ＪｓｃとＶｏｃとの関係は、シミュレーションによって得られたものであっても良い。シミュレーションには、太陽電池セル５１のシミュレータとして一般的な一次元半導体デバイスシミュレータが使用される。グラフＣ４は、太陽電池セル５１にて半導体基板５３であるｐ型シリコン基板の表面再結合速度のみを変化させるシミュレーションによって得られた関係を表す。グラフＣ５は、半導体基板５３の受光面に設けられる反射防止膜を通常よりも薄くさせた状態にするとともにｐ型シリコン基板の表面再結合速度を変化させた場合の関係を表す。相関保持部２１は、グラフＣ４によって表される相関関数である第４の相関関数と、グラフＣ５によって表される相関関数である第５の相関関数とを保持する。

第５の相関関数は、半導体基板５３の界面における表面再結合速度の変化と反射防止膜の厚さの減少とによる相関を表す関数である。第５の相関関数によって表される劣化の傾向は、反射防止膜の溶出が進行した場合に現れ得る。反射防止膜が溶出によって薄くなることで、反射防止膜の反射防止機能が低下する。グラフＣ４に比べてグラフＣ５のほうがＪｓｃの低下が顕著であるように、反射防止膜が薄くなることでＪｓｃの低下が大きくなる。また、反射防止膜が薄くなることで、反射防止膜による半導体基板５３の表面パッシベーションの効果も損なわれる。表面パッシベーションの効果の低下によって半導体基板５３の表面でのキャリア再結合の抑制が不十分となるため、Ｖｏｃの低下も大きくなる。相関保持部２１は、反射防止膜の溶出との原因情報を、第５の相関関数と対応付けて保持している。

図２０は、図１８に示す第２の例にかかるパラメータ同士の関連付けによる短絡電流密度と開放電圧との測定データの分布の例を示す図である。図２０は、図１８に示す関連図に測定データのプロットが追加されたものである。データ加工部１５は、関連付けが設定されている第１のパラメータであるＪｓｃと第２のパラメータであるＶｏｃとについて、Ｊｓｃを表す横軸とＶｏｃを表す縦軸とを有するグラフにＪｓｃの測定値とＶｏｃの測定値との組み合わせを表す座標がプロットされた関連図を生成する。提示部１３は、データ加工部１５によって生成された関連図を提示する。図２０に示す関連図には、試験の開始時から４６０時間におけるＪｓｃとＶｏｃとの測定データがプロットされている。図２０には、３つの検体についての測定データが示されている。

直線Ｌ８は、試験の開始時から４６０時間におけるプロットの線形近似によって得られるグラフとする。図２０に示す関連図によると、測定データのプロットは、グラフＣ５に沿って分布している。ＪｓｃとＶｏｃとの測定データの関係は、第５の相関関係に類似すると判断できる。反射防止膜の溶出による劣化は、時系列データにおいてＪｓｃとＶｏｃとが同時に低下することによっても確認される。かかる測定データと時系列データとによって、劣化の原因が反射防止膜の溶出であることが推定できる。

図２１は、図１８に示す第２の例にかかるパラメータ同士の関連付けによる曲線因子と直列抵抗との測定データの分布の例を示す図である。図２１には、ＦＦとＲｓとの測定データがプロットされた関連図を示している。直線Ｌ９は、試験の開始時から４６０時間におけるプロットの線形近似によって得られるグラフとする。

図２１の関連図によると、直線Ｌ９の傾きは、グラフＣ３の傾きよりもグラフＣ１の傾きに近い。このことから、反射防止膜の溶出による劣化の場合、ＦＦの低下に対するＲｓの増加の度合いは、太陽電池モジュール５０に一般的に生じる劣化の傾向を表す第３の相関関数の場合よりも大きくなることが分かる。また、反射防止膜の溶出による劣化の場合における測定データの関係は、太陽電池セル５１の全体の耐湿性劣化による直列抵抗の増大の傾向を表す第１の相関関数に類似することが分かる。

相関保持部２１は、関連付けられたパラメータ同士についての測定データの関係と保持された相関関係とを比較した結果を格納することによって、測定データの分布の傾向と特定された原因とを随時蓄積しても良い。データ処理装置１００は、過去に得られた傾向を参照することによって、劣化の原因の推定精度を高めることができる。

太陽電池セル５１は、図５に示す集電電極５５Ａに代えて、パッシベーション膜である絶縁膜を備えたＰＥＲＣ（Passivated Emitter and Rear Cell）構造の太陽電池セルであっても良い。ＰＥＲＣ構造では、かかる絶縁膜の溶出によって、Ｊｓｃの低下を伴わずＶｏｃのみが低下する現象を生じ得る。絶縁膜の溶出による劣化の場合におけるＪｓｃとＶｏｃとの測定データの関係は、反射防止膜を通常の厚さとしたまま表面再結合速度を変化させた場合の傾向を表す第４の相関関数に類似することが予測できる。このように、データ処理装置１００は、劣化の原因と測定データの関係の傾向との予測を基に、劣化の原因を推定することもできる。

技術者は、保持された相関関係を指標として劣化の原因を推定した結果とともに、時系列データ、測定データおよび画像データといった各種データに表れる事象を参照することによって、劣化の原因を高い精度で特定することができる。劣化の原因の特定に至る実績がデータ処理装置１００に蓄積されることで、データ処理装置１００は、高い精度で劣化の原因を推定することが可能となる。劣化の原因の容易な検証が可能となることで、技術者は、劣化の原因が容易な検証によって特定可能となることで、耐久性の向上のための措置を開発設計あるいは製造条件に即座に反映させることができる。

実施の形態１によると、データ処理装置１００は、関連付けられたパラメータ同士の測定データと相関関数との比較によって劣化の原因を推定して、推定の結果を提示する。これにより、データ処理装置１００は、太陽電池モジュール５０の耐久性を評価するための試験において、太陽電池モジュール５０に生じた劣化の原因の容易な検証が可能となるという効果を奏する。

実施の形態２．
図２２は、本発明の実施の形態２にかかる太陽電池モジュール５０の製造方法の手順を示すフローチャートである。太陽電池モジュール５０の製造工程には、評価システム１１０による耐久性評価の工程が含まれている。実施の形態２では、上記の実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１とは異なる構成について主に説明する。

ステップＳ２１からステップＳ２３は、太陽電池モジュール５０を作製する工程を表す。ステップＳ２１では、太陽電池セル５１が作製される。ステップＳ２１では、準備されたシリコン基板の表面が洗浄され、洗浄後の表面にテクスチャー構造が形成される。次に、テクスチャー構造が形成されたシリコン基板には、ｎ型不純物の拡散によってｎ型拡散層が形成される。ｎ型拡散層の形成によって、ｐｎ接合が形成される。次に、シリコン基板の側面に形成されたｎ型拡散層をドライエッチングによって除去するｐｎ分離が行われる。これにより、半導体基板５３が形成される。

ｐｎ分離の後に、半導体基板５３のうち受光面となる側の表面に、反射防止膜であるＳｉＮ層が形成される。半導体基板５３の受光面と裏面とには、スクリーン印刷によって電極ペーストが印刷される。印刷された電極ペーストの乾燥が行われ、さらに電極の焼成が行われることによって、受光面電極５４と裏面電極５５とが形成される。これにより、太陽電池セル５１が作製される。

ステップＳ２２では、太陽電池セル５１同士が接続配線５２によって接続されることによって、太陽電池アレイが作製される。ステップＳ２３では、透明樹脂５６に挟み込まれた状態の太陽電池アレイをさらにカバーガラス５７とバックシート５８によって挟み込んでラミネート加工を施す。これにより、太陽電池モジュール５０が作製される。なお、実施の形態２において、太陽電池モジュール５０を作製する工程は、ステップＳ２１からステップＳ２３と同様の工程に限られない。太陽電池モジュール５０を作製する工程は、照射された光を受けることによって発電する機能を有する太陽電池モジュール５０を作製可能であれば良く、ステップＳ２１からステップＳ２３の工程とは異なる工程であっても良い。

次に、太陽電池モジュール５０の試験が実施される。ステップＳ２４において、評価システム１１０は、試験における出力特性の測定とＥＬ検査とを実施して、ステップＳ２１からステップＳ２３において作製された太陽電池モジュール５０の耐久性を評価する。評価システム１１０は、演算部１４における劣化の有無を判定によって、耐久性を評価する。データ処理装置１００は、試験において得られた測定データと画像データとを格納する。

劣化ありと判定された場合（ステップＳ２５，Ｙｅｓ）、ステップＳ２６において、データ処理装置１００は、劣化の原因を推定し、推定結果を提示する。劣化の原因の推定と推定結果の提示とは、実施の形態１と同様に行われる。推定結果が提示されることによって、図２２に示す製造工程が終了する。劣化なしと判定された場合（ステップＳ２５，Ｎｏ）も、図２２に示す製造工程は終了する。

劣化ありとの評価結果が得られた場合に、技術者は、提示部１３によって提示された推定結果の情報を参照して、劣化の原因を特定する。技術者は、特定された原因の内容を基に、開発設計の変更あるいは製造条件の調整などの措置を講じることによって、原因の改善を図る。このようにして、劣化の原因の特定と、特定された原因の改善とによって、太陽電池モジュール５０の耐久性向上を図ることができる。

実施の形態２によると、データ処理装置１００は、太陽電池モジュール５０の製造工程に含まれる耐久性評価によって得られた測定データを基に、劣化の原因を推定する。技術者は、劣化の原因が容易な検証によって特定可能となることで、耐久性の向上のための措置を開発設計あるいは製造条件に即座に反映させることができる。これにより、劣化の原因の容易な検証によって、高い耐久性を有する太陽電池モジュール５０が製造可能となるまでにおける検討の簡易化を図ることができるという効果を奏する。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１０ 制御部、１１ 記憶部、１２ 受信部、１３ 提示部、１４ 演算部、１５ データ加工部、１６ 推定処理部、１７ 関連付け設定部、１８ 測定データ格納部、１９ 画像データ格納部、２０ 加工データ格納部、２１ 相関保持部、２２ 設定保持部、４１ ＣＰＵ、４２ ＲＡＭ、４３ ＲＯＭ、４４ 外部記憶装置、４５ 通信Ｉ／Ｆ、４６ 入力デバイス、４７ ディスプレイ、５０ 太陽電池モジュール、５１ 太陽電池セル、５２ 接続配線、５３ 半導体基板、５４ 受光面電極、５４Ａ，５５Ａ 集電電極、５４Ｂ，５５Ｂ 接続電極、５５ 裏面電極、５６ 透明樹脂、５７ カバーガラス、５８ バックシート、６１ 電流源、６２ 並列抵抗、６３ 直列抵抗、６４ ダイオード、６５ ＥＬ像、１００ データ処理装置、１０１ 出力測定器、１０２ ＥＬ検査装置、１１０ 評価システム。

演算部１４は、短絡電流密度であるＪｓｃと、変換効率であるＥｆｆと、曲線因子であるＦＦ（Fill Factor）と、直列抵抗であるＲｓと、並列抵抗であるＲｓｈと、電流値であるＩｄとである各パラメータについての測定値を算出する。Ｊｓｃは、Ｉｓｃを、太陽電池セル５１が有する受光面の面積によって除算した結果である。Ｅｆｆは、Ｐｍａｘを、太陽電池セル５１に照射する光の強度によって除算した結果である。ＦＦは、Ｐｍａｘを、ＶｏｃとＩｓｃとの積によって除算した結果である。ＦＦの値が１に近いほど、太陽電池モジュール５０の変換効率は高い。

１０ 制御部、１１ 記憶部、１２ 受信部、１３ 提示部、１４ 演算部、１５ データ加工部、１６ 推定処理部、１７ 関連付け設定部、１８ 測定データ格納部、１９ 画像データ格納部、２０ 加工データ格納部、２１ 相関保持部、２２ 設定保持部、４１ ＣＰＵ、４２ ＲＡＭ、４３ ＲＯＭ、４４ 外部記憶装置、４５ 通信Ｉ／Ｆ、４６ 入力デバイス、４７ ディスプレイ、４８ バス、５０ 太陽電池モジュール、５１ 太陽電池セル、５２ 接続配線、５３ 半導体基板、５４ 受光面電極、５４Ａ，５５Ａ 集電電極、５４Ｂ，５５Ｂ 接続電極、５５ 裏面電極、５６ 透明樹脂、５７ カバーガラス、５８ バックシート、６１ 電流源、６２ 並列抵抗、６３ 直列抵抗、６４ ダイオード、６５ ＥＬ像、１００ データ処理装置、１０１ 出力測定器、１０２ ＥＬ検査装置、１１０ 評価システム。

Claims (13)

1. 太陽電池モジュールの耐久性を評価するための試験において得られたデータを処理するデータ処理装置であって、
   前記太陽電池モジュールの出力特性を表す複数のパラメータに含まれるパラメータ同士の関連付けの設定を保持する設定保持部と、
   前記試験において前記複数のパラメータの各々について得られた測定データを格納する測定データ格納部と、
   前記太陽電池モジュールの劣化の原因となる事項ごとに、前記関連付けが設定されているパラメータ同士の相関を表す関数を保持する相関保持部と、
   前記設定保持部に保持されている設定にしたがって関連付けられた前記パラメータ同士の測定データと前記相関保持部に保持されている前記関数との比較によって劣化の原因を推定する推定処理部と、
   前記推定処理部による推定の結果を提示する提示部と、
   を備えることを特徴とするデータ処理装置。
2. 前記相関保持部は、劣化の原因を表す情報である原因情報を、前記関数に対応付けて保持し、
   前記推定処理部は、前記パラメータ同士の測定データの関係に類似する前記関数との対応付けを有する前記原因情報を得ることによって、前記推定のための処理を実行することを特徴とする請求項１に記載のデータ処理装置。
3. 前記関連付けの設定を行う関連付け設定部を備え、
   前記設定保持部は、前記関連付け設定部によって設定された前記関連付けの設定を保持することを特徴とする請求項１または２に記載のデータ処理装置。
4. 前記設定保持部に保持されている設定にしたがって関連付けられた前記パラメータ同士について、前記評価のために測定された測定データを加工するデータ加工部を備え、
   前記データ加工部は、前記関連付けが設定されている第１のパラメータと第２のパラメータとについて、前記第１のパラメータを表す軸と前記第２のパラメータを表す軸とを有するグラフに前記第１のパラメータの測定値と前記第２のパラメータの測定値との組み合わせを表す座標がプロットされた関連図を生成し、
   前記提示部は、前記データ加工部によって生成された前記関連図を提示することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のデータ処理装置。
5. 前記設定保持部は、第１のパラメータである曲線因子と第２のパラメータである直列抵抗とについての前記関連付けの設定を保持することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のデータ処理装置。
6. 前記相関保持部は、直列抵抗の変動による相関を表す前記関数である相関関数を保持することを特徴とする請求項５に記載のデータ処理装置。
7. 前記相関保持部は、前記太陽電池モジュールが有する受光面電極の抵抗と裏面電極の抵抗との面方向における分布による相関を表す前記関数である相関関数を保持することを特徴とする請求項５に記載のデータ処理装置。
8. 前記相関保持部は、前記太陽電池モジュールが有する受光面電極の接触抵抗の変動による相関を表す前記関数である相関関数を保持することを特徴とする請求項５に記載のデータ処理装置。
9. 前記設定保持部は、第１のパラメータである短絡電流密度と第２のパラメータである開放電圧とについての前記関連付けの設定を保持することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のデータ処理装置。
10. 前記相関保持部は、前記太陽電池モジュールが有する半導体基板の表面再結晶速度の変化と前記太陽電池モジュールが有する反射防止膜の厚さの減少とによる相関を表す前記関数である相関関数を保持することを特徴とする請求項９に記載のデータ処理装置。
11. 前記相関保持部は、前記太陽電池モジュールが有する半導体基板の表面再結晶速度の変化による相関を表す前記関数である相関関数を保持することを特徴とする請求項９に記載のデータ処理装置。
12. 太陽電池モジュールの耐久性を評価するための試験において得られたデータを処理するデータ処理装置が、
    前記太陽電池モジュールの出力特性を表す複数のパラメータに含まれるパラメータ同士の関連付けの設定を保持する工程と、
    前記複数のパラメータの各々について得られた測定データを格納する工程と、
    前記太陽電池モジュールの劣化の原因となる事項ごとに、前記関連付けが設定されているパラメータ同士の相関関係を保持する工程と、
    保持されている設定にしたがって関連付けられた前記パラメータ同士についての前記測定データの分布と保持されている前記相関関係との比較によって劣化の原因を推定する工程と、
    劣化の原因の推定結果を提示する工程と、
    を含むことを特徴とするデータ処理方法。
13. 太陽電池モジュールを作製する工程と、
    前記太陽電池モジュールの出力特性を表す複数のパラメータに含まれるパラメータ同士の関連付けの設定を保持する工程と、
    前記太陽電池モジュールの耐久性を評価するための試験において前記複数のパラメータの各々について得られた測定データを格納する工程と、
    前記太陽電池モジュールの劣化の原因となる事項ごとに、前記関連付けが設定されているパラメータ同士の相関関係を保持する工程と、
    保持されている設定にしたがって関連付けられた前記パラメータ同士についての前記測定データの分布と保持されている前記相関関係との比較によって劣化の原因を推定する工程と、
    劣化の原因の推定結果を提示する工程と、
    を含むことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。

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