KR101214884B1

KR101214884B1 - 태양 전지의 결함 검사 장치 및 검사 방법

Info

Publication number: KR101214884B1
Application number: KR1020120076542A
Authority: KR
Inventors: 세이지 요시노
Original assignee: 가부시키가이샤 엔피씨
Priority date: 2011-07-15
Filing date: 2012-07-13
Publication date: 2012-12-24
Also published as: TW201303326A; JP2013026255A; TWI394967B; JP5015341B1; CN103033517A

Abstract

본 발명은, 측정 대상 셀의 저항 성분을 우회(迂回)하여 흐르는 바이어스 전류를 고려하여 고정밀도로 결함을 검출할 수 있는, 태양 전지의 검사 장치 및 검사 방법을 제공한다. 측정 대상 셀에 광을 조사(照射)하는 메인 광원(3), 다른 셀에 광을 조사하는 서브 광원(4), 태양 전지 S의 출력 전류를 전압으로 변환하는 션트(shunt) 저항(7), 전압을 증폭하는 증폭기(8), 이 출력에 포함되는 바이어스 전류를 추출하는 바이어스 전류 추출 회로(9), 증폭기의 출력으로부터 바이어스 전류를 차감하는 바이어스 전류 캔슬 회로(10), 디지털 데이터로 변환하는 A/D 변환기(12), 화상 처리를 행하는 화상 처리 장치(13), 화상 표시를 행하는 표시기(14)를 구비하고, 바이어스 전류를 고려한, 측정 대상의 셀이 발전한 기전류(起電流) 성분에 기초하여 검사를 행한다.

Description

태양 전지의 결함 검사 장치 및 검사 방법{DEVICE AND METHOD FOR DETECTING DEFECT OF A SOLAR CELL}

본 발명은, 태양 전지의 결함을 검사하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근의 환경 의식의 고양(高揚)과 함께, 더욱 더 많은 태양 전지가 시장에 유통되기에 이르고 있다. 이러한 가운데, 태양 전지 그 자체의 성능을 검사하고, 결함이 있는 태양 전지를 제조 단계에서 특정하여, 제거하는 것은 중요하다.

이하에 기재된 특허 문헌 1에는, 주(主)광원부와 부(副)광원부의 2개의 광원을 사용하는 태양 전지 출력 측정 장치가 개시되어 있다. 태양 전지에서는, 복수 개의 태양 전지 셀이 직렬로 접속되어 있는 경우, 장치 전체의 출력 전류값은, 발전량이 가장 적은 태양 전지 셀에 있어서 발전된 전류값과 동일해진다. 그래서, 주광원부는 태양 전지의 일부의 측정 대상 셀의 수광면(受光面)에 광을 조사(照射)하고, 부광원부는 비측정 대상 셀의 수광면에 의해 조도(照度)가 높은 광을 조사하여, 비측정 대상 셀에 있어서 보다 높은 전류값이 생기게 함으로써, 측정 대상 셀에서의 수광면의 면 내 분포를 측정할 수 있는 것으로 하고 있다.

또한, 특허 문헌 2에는, 전계 발광(이하, EL이라고 함)법에 의한 검사 장치가 개시되어 있다. 이것은, 태양 전지에 순전류(順電流)를 인가하면 발광하는 특성에 기초하여 크랙이나 손상 등의 결함을 검지하는 것이다.

일본공개특허 제2010-238906호 일본특표 2006-59615호

그러나, 태양 전지 셀을 직렬 접속한 스트링(string) 및 모듈의 측정에 있어서는, 주광원부와 부광원부의 2개의 광원을 사용하여 출력 측정을 행하는 경우, 주광원부로부터의 광의 조사에 의한 측정 대상 셀의 발전 전류와, 측정 대상 셀의 저항 성분을 우회(迂回)하여 흐르는 비측정 대상 셀의 발전 전류이 합산되어 측정된다. 즉, 태양 전지 셀은, 직렬로 접속된 전류원과 다이오드와, 이 전류원 및 다이오드에 병렬로 접속된 저항과, 전류원 및 다이오드와 다시 직렬로 접속된 저항을 가지는 등화(等化) 회로로 표현할 수 있다. 따라서, 이와 같은 태양 전지 셀을 복수 직렬로 접속한 경우, 각각의 셀에 있어서 전류원 및 다이오드에 병렬로 접속된 저항에, 우회한 전류가 흐르게 된다. 예를 들면, 1번째의 태양 전지 셀을 측정하고 있을 때, 측정한 전류값에는, 1번째 셀에 의한 발전 전류 외에, 비측정 대상의 2번째 이후의 셀이 발전한 전류가 1번째 셀에서의 병렬 접속의 저항에 흘러 가산되게 된다. 이후, 이 우회한 전류를 바이어스 전류라고 한다.

스트링 및 모듈을 구성하는 각각의 셀은, 셀 제조 시의 품질 불균일에 의해, 각각이 상이한 내부 저항값을 가진다. 그러므로, 부광원부의 광의 조사에 의해 태양 전지 셀마다 상이한 바이어스 전류가 흘러, 정확한 검사 결과를 얻을 수 없었다.

특히, 바이어스 전류가 크면, 검사 결과의 표시 화상에서의 결함 셀의 화상은, 측정계의 입력 범위를 초과하고 있으므로, 화상 데이터의 처리 상한을 초과하여 휘도가 너무 높은 화상으로 되어 색이 희게 바래지는 경우가 있었다.

주광원부에 의한 발전 전류보다 바이어스 전류 쪽이 커지고, 이것을 그대로 화상으로 하면, 복수 개의 셀 중, 예를 들면, 저항 성분이 작은 1번째 셀을 측정하고 있는 경우에는 이 1번째 셀만이 매우 발전량이 많이 측정되는 잘못된 결과가 출력되고 있었다.

또한, 스트링 및 모듈 내의 태양 전지의 저항 성분의 불균일 상황에 따라서는, 불량 부분을 양호로, 또는 양호한 부분을 불량으로 판정하여 버릴 가능성이 있었다. 그러므로, 2 광원을 사용한 결함 검사 장치에 있어서는, 바이어스 전류를 검출하고, 합산한 전류값으로부터 이 값을 차감하는 것이 필수이지만, 이 점에 대하여 특허 문헌 1에는 전혀 기재되어 있지 않다.

또한, EL법에 있어서는, 다결정형 태양 전지 셀의 검사에 사용한 경우, 순전류를 흘렸을 때 다결정형 태양 전지에 존재하는 발전하는 입계부(粒界部)와 발전하지 않는 입계부의 영향을 받게 되어, 다결정형 태양 전지 셀의 입계 모양과 결함과의 화상에 의한 판별을 다하기 어려운 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 하기 위해, 고정밀도로 결함을 판정할 수 있는 태양 전지의 결함 검사 장치 및 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 태양 전지의 결함 검사 장치는,

복수 개의 셀이 직렬 접속된 태양 전지의 결함을 검사하는 장치에 있어서,

상기 셀 중 측정 대상의 셀에 광을 조사하는 메인 광원과,

상기 셀 중 비측정 대상의 셀에 광을 조사하는 서브 광원과,

상기 메인 광원 및 상기 서브 광원의 각각의 조도를, 상기 서브 광원의 조도가 상기 메인 광원의 조도보다 높아지도록 제어하는 광원 제어 회로와,

상기 태양 전지로부터 출력된 전류를 받아, 전압으로 변환하여 출력하는 전류 전압 변환기와,

상기 전류 전압 변환기로부터 출력된 전압을 받아 증폭하여 출력하는 증폭기와,

상기 증폭기로부터의 출력에 포함되는 바이어스 전류를 추출하여 출력하는 바이어스 전류 추출 회로와,

상기 증폭기로부터의 상기 출력으로부터, 상기 바이어스 전류 추출 회로에 의해 추출된 상기 바이어스 전류를 차감하여 출력하는 바이어스 전류 캔슬 회로와,

상기 바이어스 전류 캔슬 회로로부터의 출력을 디지털 데이터로 변환하여 출력하는 A/D 변환기와,

상기 A/D 변환기로부터 출력된 디지털 데이터에 화상 처리를 행하여 화상 데이터를 출력하는 화상 처리 장치와,

상기 화상 처리 장치로부터 출력된 상기 화상 데이터를 받아 화상 표시를 행하는 표시기

를 포함하고,

상기 바이어스 전류를 고려한, 측정 대상의 셀이 발전한 기전류(起電流) 성분에 기초하여 검사하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 태양 전지의 결함 검사 방법은,

복수 개의 셀이 직렬 접속된 태양 전지의 결함을 검사하는 방법에 있어서,

상기 셀 중 측정 대상의 셀에, 메인 광원에 의해 제1 조도로 광을 조사하고,

상기 셀 중 비측정 대상의 셀에, 서브 광원에 의해 상기 제1 조도보다 높은 제2 조도로 광을 조사하고,

상기 태양 전지로부터 출력된 전류에 포함되는 바이어스 전류를 바이어스 전류 추출 회로에 의해 추출하고,

상기 태양 전지로부터 출력된 전류로부터 상기 바이어스 전류를 바이어스 전류 캔슬 회로에 의해 캔슬하고,

상기 바이어스 전류 캔슬 회로로부터의 출력을 사용하여 화상 처리를 행하여 표시기에 표시하고

이로써, 상기 바이어스 전류를 고려한, 측정 대상의 셀이 발전한 기전류 성분에 기초하여 검사하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 태양 전지의 결함 검사 장치 및 검사 방법에 의하면, 메인 광원부 및 서브 광원부의 2광원을 사용하여, 바이어스 전류를 제거한 정확한 발전 전류의 측정을 행할 수 있고, 그 결과 결함의 화상 표시도 적절히 행할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면 태양 전지로서 다결정형 태양 전지를 사용한 경우라도, 입계의 영향을 받지 않으므로, 화상화(畵像化)했을 때 입계 모양이 나타나지 않아, 크랙 등의 결함 부위만을 특정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 태양 전지의 결함 검사 장치의 전체 구성을 나타낸 사시도이다.
도 2는 상기 결함 검사 장치에 있어서의 바이어스 전류 추출 회로의 구성의 일례를 나타낸 회로도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 구성을 가지는 바이어스 전류 추출 회로에서의 각 부의 전압 파형을 나타낸 그래프이다.
도 4는 상기 결함 검사 장치에 있어서의 바이어스 전류 추출 회로의 구성의 다른 예를 나타낸 회로도이다.
도 5는 상기 바이어스 전류 추출 회로에 있어서 바이어스 전류를 추출하는 타이밍을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 6은 상기 결함 검사 장치에 있어서 발전 전류의 측정값을 사용하여 화상화하는 방법을 나타낸 설명도이다.
도 7은 상기 결함 검사 장치에 있어서 바이어스 전류를 캔슬하기 전의 검출 전류를 나타낸 그래프이다.
도 8은 상기 결함 검사 장치에 있어서 바이어스 전류를 캔슬하기 전의 검사 화상을 나타내는 설명도이다.
도 9는 상기 결함 검사 장치에 있어서 바이어스 전류를 캔슬한 후의 검출 전류를 나타낸 그래프이다.
도 10은 상기 결함 검사 장치에 있어서 바이어스 전류를 캔슬한 후의 검사 화상을 나타내는 설명도이다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 1에, 본 발명의 실시예에 의한 태양 전지의 결함 검사 장치의 전체 구성을 나타낸다.

이 결함 검사 장치는, 탑재대(1), 검사핀(2), 메인 광원(3), 서브 광원(4), 광원 제어 회로(5), 이동 수단(6), 션트(shunt) 저항(7), 증폭기(8), 바이어스 전류 추출 회로(9), 바이어스 전류 캔슬 회로(10), 뮤팅(muting) 회로(11), 아날로그 디지털(이하, A/D라고 함) 변환기(12), 화상 처리 장치(13), 및 표시기(14)를 구비하고 있다.

탑재대(1)는, 태양 전지 S를 탑재하는 것으로서 결함 검사 장치의 상부에 설치되어 있고, 여기에 측정 대상의 태양 전지 S가 수광면을 아래로 향해 탑재된다. 그리고, 여기서 태양 전지 S는, 복수 개의 태양 전지 셀을 직렬 접속한 스트링, 및 스트링을 접속한 모듈을 가리키는 것으로 한다. 탑재대(1)는, 유리 등, 투명성을 가지는 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

탑재된 태양 전지 S의 양단에 돌출한 탭 리드(tap-lead)의 각각에 대하여, 탑재대(1)의 양 단부에 설치된 검사핀(2)을 접속한다. 이 상태에서, 탑재대(1)의 하면에 배치된 메인 광원(3)으로부터, 측정 대상의 태양 전지 셀에 대하여 광이 조사된다. 여기서, 메인 광원(3)은, 이동 수단(6)에 의해, 태양 전지 S의 길이 방향으로 이동할 수 있다. 메인 광원(3)의 초기 위치는, 1회째의 측정 대상이 되는 태양 전지 S의 1개째 셀의 바로 아래이다. 그리고, 본 실시예에서는, 메인 광원(3)으로서 레이저 광원을 사용하고 있다.

태양 전지 S에서의 나머지의 모든 셀, 즉 비측정 대상 셀의 모두에 대하여, 복수 개의 서브 광원(4)으로부터 광이 조사된다. 이 때, 광원 제어 회로(5)에 의해, 서브 광원(4)의 광의 방사(放射) 조도를, 메인 광원(3)의 광의 방사 조도보다 높아지도록 제어한다.

발전한 측정 대상 셀의 전류를 검사핀(2)으로부터 인출하고, 션트 저항(7)의 양단에 생긴 전압을 증폭기(8)로 증폭함으로써 검출한 전류를 전압으로 변환한다. 그리고, 션트 저항(7)에는 한정되지 않고, 전류를 전압으로 변환하는 전류 전압 변환기이면 된다.

증폭한 전압값 Va＋Vb는, 바이어스 전류 추출 회로(9)에 주어져, 서브 광원(4)의 광의 조사에 의해 생긴 바이어스 전류 성분에 대응하는 바이어스 전압값 Vb가 추출된다. 그리고, Va는 측정 대상 셀에서의 광 기전력에 의해 생긴 전압인 것으로 한다.

바이어스 전류 캔슬 회로(10)는 차동 증폭기로 구성되며, 증폭기(8)로부터 출력된 전압 Va＋Vb와 바이어스 전류 추출 회로(9)에 의해 추출된 바이어스 전압 Vb가 주어지고, 전압 Va＋Vb로부터 바이어스 전압 Vb를 차감한 값이 증폭되어 출력된다. 바이어스 전류 캔슬 회로(10)로부터의 출력은, 뮤팅 회로(11)에 주어진다.

뮤팅 회로(11)는, 바이어스 전류 캔슬 회로(10)가 바이어스 전류 성분을 캔슬할 때 발생하는 과도기적인 신호의 혼란을 뮤팅하고, 이후의 표시기(14)에서의 화상에 표시되지 않도록 하는 것이다. 이 뮤팅 회로(11)는 과도기적인 신호의 혼란이 화상에 영향을 주지 않도록 설치하는 것이 바람직하지만, 원하는 화상 품질 등에 따라 설치하면 되고, 반드시 불가결한 것은 아니다.

뮤팅 회로(11)로부터의 출력은 A/D 변환기(12)에 의해 디지털 데이터로 변환되고, 화상 처리 장치(13)에 있어서 화상 처리가 행해지고, 표시기(14)에 표시된다.

이와 같이 하여, 측정 대상의 1개째의 태양 전지 셀로부터의 출력으로부터 바이어스 전류가 캔슬되어 발전 전류만이 꺼내져, 표시기(14)에 있어서 표시된다.

측정 대상의 1개째의 태양 전지 셀의 측정을 종료한 후, 측정 대상 셀이 2개째의 태양 전지 셀로 이행한다. 그래서, 메인 광원(3)이 이동 수단(5)에 의해 2개째의 태양 전지 셀의 하부로 이동되어 2개째의 태양 전지 셀에 광을 조사한다. 이 때, 서브 광원(4)의 조사 대상은, 광원 제어 회로(5)에 의해, 새로운 측정 대상 셀이 된 2개째의 태양 전지 셀을 제외하고 모든 비측정 대상 셀로 전환된다. 이후의 단계는, 1개째 셀을 측정한 단계와 마찬가지이다.

이와 같은 수순을 거쳐, 태양 전지 S의 모든 셀의 측정이 완료할 때까지 전술한 태양 전지 셀로부터의 출력 전류의 측정, 바이어스 전류의 캔슬, 화상화까지의 처리를 반복해 가, 각각의 셀마다의 발전 전류를 측정하여 화상 데이터로서 표시한다.

도 2에, 바이어스 전류 추출 회로(9)의 회로 구성의 일례를 나타낸다. 이 구성에서는, 아날로그 회로 방식을 채용하고 있고, 로패스 필터(21), 감산 회로(22), 포락선(包絡線) 검파 회로(23), 가산 회로(24), 샘플?홀드 회로(25), 타이밍 신호 생성 회로(26)를 가지고 있다.

이 도 2에서의 각각의 회로 요소(要素)로부터 출력되는 전압 V1 ~ V6의 파형을 나타낸 도 3을 참조하여, 이 바이어스 전류 추출 회로(9)의 동작을 설명한다.

도 1에 나타낸 증폭기(8)에 의해 증폭되어 출력된 전압 V1(= Va＋Vb)은, 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같은 고주파 성분을 포함한 파형을 가지고 있다.

이 전압 V1이 로패스 필터(21)에 입력되어 적분되고, 고주파 성분이 제거되고, 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같은 전압 V2로서 출력된다.

이 전압 V2와 증폭기(8)로부터 출력된 전압 V1이 감산 회로(22)에 입력되고, 전압 V1으로부터 전압 V2를 차감한다. 이로써, 전압 V1에 포함되어 있었던 고주파 성분, 즉 발전 전류에 대응한 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같은 파형을 가지는 전압 V3를 추출할 수 있다. 이 전압 V3에는, 리플(ripple)이 포함되어 있다.

이 전압 V3가 전압 포락선 검파 회로(23)에 주어지고, 전압 V3의 보텀이 검파됨으로써, 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같은 파형을 가지는 전압 V4를 얻을 수 있다.

이 전압 V4와 로패스 필터(21)로부터 출력된 전압 V2가 가산 회로(24)에 입력되어 가산되어, 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같은 바이어스 전류 성분에 대응한 전압 V5를 얻을 수 있다.

그러나, 이 전압 V5에는 포락선 검파 회로(23)에 있어서 생긴 리플이 남아 있다. 그래서, 타이밍 생성 회로(26)에 의해 생성된 소정의 타이밍을 나타내는 샘플링 신호를 사용하여, 샘플?홀드 회로(25)에 있어서, 바이어스 전류가 일정값으로 되도록 샘플하여 홀드한다. 이로써, 도 3의 (d)에 나타낸 바와 같은 바이어스 전류에 대응한 전압 V6를 얻을 수 있다. 그리고, 감산 회로(22) 및 가산 회로(24)는, 연산 증폭기나 트랜지스터 등으로 구성할 수 있다.

도 4에, 바이어스 전류 추출 회로(9)의 회로 구성의 다른 예를 나타낸다. 이 구성에서는, 마이크로 컴퓨터를 사용하여 디지털 회로 방식을 채용한 예에 상당하고, A/D 변환기(31), 마이크로 컴퓨터(32), 타이밍 신호 생성 회로(33), D/A 변환기(34)를 가지고 있다.

이 바이어스 전류 추출 회로(9)를 사용하는 경우에는, 메인 광원(3)을 사용한 태양 전지 S의 검사를 개시하기 전에, 미리 서브 광원(4)의 광만을, 측정 대상 셀 이외의 태양 전지 S 전체에 조사한다. 즉, 측정 대상의 1개째 셀에만 광이 닿지 않고, 1개째 셀 이외의 태양 전지 S 전체에 조사하는 상태로 되어, 이 상태에서 바이어스 전류값을 측정한다.

다음에, 측정 대상의 2개째 셀 이외의 태양 전지 S 전체에 서브 광원(4)의 광을 조사하고, 바이어스 전류값을 측정한다. 이와 같은 수순으로 서브 광원(4)의 비조사 대상을 전환하여 가서, 모든 셀의 바이어스 전류값의 측정을 완료하고, 또한 측정한 아날로그 형태의 바이어스 전류값을 A/D 변환기(31)에 의해 디지털 데이터로 변환하여, 타이밍 신호 생성 회로(33)가 발생한 타이밍에서의 데이터를 마이크로 컴퓨터(32)에 보존하여 둔다. 이 데이터는, 마이크로 컴퓨터(32)로부터 판독되면 D/A 변환기(34)에 의해 아날로그 형태의 바이어스 전류값으로 변환된 후, 출력된다.

그 후, 태양 전지 S의 검사가 개시된다. 측정 대상 셀을 조사하는 메인 광원(3)의 이동에 따라 서브 광원(4)의 조사 대상이 전환된다. 이 전환 시마다, 마이크로 컴퓨터(32)에 보존된 데이터가 판독되고, 바이어스 전류값이 바이어스 전류 캔슬 회로(10)에 의해 측정값으로부터 차감되어, 측정 대상 셀의 발전 전류만을 구할 수 있다.

도 5에, 바이어스 전류 성분을 추출하는 타이밍을 나타낸다. 여기서는, 서브 광원(4)으로서 LED1 ~ LED5가 사용되고 있다.

측정 대상 셀이 1개째 셀일 때, 1개째 셀의 바로 아래에 위치하는 LED1은 소등하고 있고, 다른 모든 셀에 대응하는 LED2 ~ LED5는 점등하고 있다.

다음에, 측정 대상 셀로서 2개째 셀의 계측을 개시하기 전에 LED1이 점등하고, 그 대신 LED2가 소등한다. 다른 LED3 ~ LED5는 점등 상태를 유지한다. 이점등, 소등의 전환 타이밍으로서는, 예를 들면, 인접하는 셀의 경계선으로 하거나, 또는 메인 광원(3)이 다음의 측정 대상 셀로 이동하는 타이밍과 동기시키는 등, 어느 것이라도 된다.

인접하는 셀의 경계선에 기초하여, LED1 ~ LED5의 점등, 소등의 전환을 행하는 경우에는, 셀의 경계선을 적외선 센서, 레이저 센서 등을 사용하여 검출한다. 그리고, 레이저 센서 등, 센서로부터 광을 출력하는 경우에는, 검사용의 메인 광원(3)의 출력보다 충분히 작게 하는 것이 바람직하다.

마찬가지로, 측정 대상 셀로서 3개째 셀의 계측을 개시하기 전에 LED2가 점등하고, 그 대신 LED3가 소등하고, 다른 LED1, LED4 ~ LED5는 점등 상태를 유지한다. 측정 대상 셀로서 4개째 셀의 계측을 개시하기 전에 LED3가 점등하고, 그 대신 LED4가 소등하고, 다른 LED1 ~ LED2, LED5는 점등 상태를 유지한다. 측정 대상 셀로서 5개째 셀의 계측을 개시하기 전에 LED4가 점등하고, 그 대신 LED5가 소등하고, 다른 LED1 ~ LED3, LED5는 점등 상태를 유지한다.

이와 같은 수순을 거쳐 감으로써, 1 ~ 5 개째 셀의 각각의 바이어스 전류 Ib1 ~ Ib5가 출력되고, 소정의 타이밍에 따라 그 때의 바이어스 전류값이 취득된다.

도 6을 참조하여, 태양 전지 S가 발전한 광 기전류를 사용하여 화상 표시를 행하는 방법에 대하여 설명한다.

도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이, 결함(크랙)이 표면에 존재하는 태양 전지 셀에 대하여, 양단으로 돌출한 탭 리드와 직교하는 방향으로 메인 광원(3)으로부터의 레이저광을 도면 중 좌측으로부터 우측 방향으로 주사하여 간다. 이로써, 얻어진 얻어진 발전 전류 I1, I2, …, In[n은 2 이상의 정수(整數)]에는, 각각의 주사선 상에서의 결함의 위치에 대응한 전류 성분이 포함된다.

이 발전 전류 I1, I2, …, In의 전류값을 시계열(時系列)로 접속함으로써, 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같은 파형을 오실로스코프(oscilloscope) 등에 의해 표시할 수 있다. 그리고, 이 발전 전류 I1, I2, …, In에 화상 처리를 행함으로써, 도 6의 (c)에 나타낸 바와 같이 화상이 표시되어 결함의 특정이 가능해진다.

도 7에, 바이어스 전류를 캔슬하기 전의 측정 전류값에 대응한 화상을 나타낸다. 이 측정 전류값은, 도 1에 나타낸 션트 저항(7)의 양단에 발생한 전압에 대응하고, 이것에는 측정 대상 셀이 발전한 기전류와 바이어스 전류가 합산되어 있다.

여기서는, 태양 전지 셀은 3개의 셀을 직렬 접속한 스트링이다. 각각의 셀에 의해 상이한 저항을 가지므로, 바이어스 전류도 각각 상이하게 하고 있는 것을 알 수 있다.

도 8에, 바이어스 전류를 캔슬하기 전의 스트링의 검사 화상을 나타낸다. 도면 중, 좌측의 태양 전지 셀을 셀 1, 중앙의 셀을 셀 2, 우측의 셀을 셀 3로 하면, 셀 2, 셀 3에서는 측정계의 입력 범위를 초과하고 있고, 화상 데이터의 처리 상한을 넘어 버려 화상화 처리가 불가능했던 화상 데이터를 취득할 수 없었다.

도 9에, 바이어스 전류를 캔슬한 후의 측정 전류값에 대응한 화상을 나타낸다. 좌측에 위치한 1개째 셀 1로부터 0V를 기준으로 한 발전 전류의 측정값이 취득되어 있는 것을 알 수 있다.

도 10에, 바이어스 전류를 캔슬한 후의 스트링의 검사 화상을 나타낸다. 모든 셀 1 ~ 셀 3에 있어서, 바이어스 전류의 영향을 받지 않고, 검사자의 육안 관찰이 가능하도록 결함(크랙)이 표시된 화상 데이터가 취득되어 있는 것을 알 수 있다.

태양 전지가 발전한 광 기전류를 검출하여 결함 부위를 검출하는 방식에서는, 측정 대상 셀의 발전 전류에 기초한 결함 부위를 정확하게 화상화하기 위해서는, 측정 전류에 포함되는 바이어스 전류를 검출하여 캔슬할 필요가 있다. 본 실시예에 의하면, 전술한 바와 같이 기전류만을 측정함으로써, EL법과 같은 결정 모양이 암부(暗部)로서 표시되어 결함 부위의 특정이 곤란하게 되는 현상을 회피할 수 있다.

상기 실시예는 모두 일례로서, 본 발명의 기술적 범위 내에 있어서 여러 가지로 변형되는 것이 가능하다.

1: 탑재대
2: 검사핀
3: 메인 광원
4: 서브 광원
5: 광원 제어 회로
6: 이동 수단
7: 션트 저항
8: 증폭기
9: 바이어스 전류 추출 회로
10: 바이어스 전류 캔슬 회로
11: 뮤팅 회로
12, 31: A/D 변환기
13: 화상 처리 장치
14: 표시기
21: 로패스 필터
22: 감산 회로
23: 포락선 검파 회로
24: 가산 회로
25: 샘플?홀드 회로
26, 33: 타이밍 신호 생성 회로
32: 마이크로 컴퓨터
34: D/A 변환기

Claims

복수 개의 셀이 직렬 접속된 태양 전지의 결함을 검사하는 장치에 있어서,
상기 셀 중 측정 대상의 셀에 광을 조사(照射)하는 메인 광원;
상기 셀 중 비측정 대상의 셀에 광을 조사하는 서브 광원;
상기 메인 광원 및 상기 서브 광원의 각각의 조도(照度)를, 상기 서브 광원의 조도가 상기 메인 광원의 조도보다 높아지도록 제어하는 광원 제어 회로;
상기 태양 전지로부터 출력된 전류를 받아, 전압으로 변환하여 출력하는 전류 전압 변환기;
상기 전류 전압 변환기로부터 출력된 전압을 받아 증폭하여 출력하는 증폭기;
상기 증폭기로부터의 출력에 포함되는 바이어스 전류를 추출하여 출력하는 바이어스 전류 추출 회로;
상기 증폭기로부터의 상기 출력으로부터, 상기 바이어스 전류 추출 회로에 의해 추출된 상기 바이어스 전류를 차감하여 출력하는 바이어스 전류 캔슬 회로;
상기 바이어스 전류 캔슬 회로로부터의 출력을 디지털 데이터로 변환하여 출력하는 A/D 변환기;
상기 A/D 변환기로부터 출력된 디지털 데이터에 화상 처리를 행하여 화상 데이터를 출력하는 화상 처리 장치;
상기 화상 처리 장치로부터 출력된 상기 화상 데이터를 받아 화상 표시를 행하는 표시기
를 포함하고,
상기 바이어스 전류를 고려한, 측정 대상의 셀이 발전한 기전류(起電流) 성분에 기초하여 검사하는, 태양 전지의 결함 검사 장치.
제1항에 있어서,
상기 바이어스 전류 추출 회로는,
상기 증폭기로부터의 출력을 제1 전압으로서 받아, 고주파 성분을 제거한 제2 전압을 출력하는 로패스 필터;
상기 제1 전압과 상기 제2 전압을 받아, 상기 제1 전압으로부터 상기 제2 전압을 차감한 상기 고주파 성분을 포함하는 제3 전압을 출력하는 감산 회로;
상기 제3 전압을 받아, 상기 제3 전압의 보텀을 검파한 제4 전압을 출력하는 전압 포락선(包絡線) 검파 회로;
상기 제2 전압과 상기 제4 전압을 받아 가산한 제5 전압을 출력하는 가산 회로;
상기 제5 전압을 받아, 소정의 타이밍에서 샘플?홀드한 제6 전압을 상기 바이어스 전류로서 출력하는 샘플?홀드 회로;
상기 메인 광원을 상기 태양 전지의 길이 방향으로 이동시키는 이동 수단
을 포함하고,
상기 이동 수단에 의해 상기 메인 광원이 측정 대상의 셀로 이동한 시점에 대응하는 타이밍, 또는 직렬 접속된 셀의 이음매에 대응하는 타이밍에서, 측정 대상의 셀에 흐르는 상기 바이어스 전류를 구하는, 태양 전지의 결함 검사 장치.
제1항에 있어서,
상기 바이어스 전류 추출 회로는, 상기 증폭기로부터의 출력을 받아 디지털 신호로 변환하여 출력하는 A/D 변환기와, 소정의 타이밍에서, 상기 A/D 변환기로부터의 출력을 바이어스 전류 측정 데이터로서 보존하는 마이크로 컴퓨터와, 상기 마이크로 컴퓨터에 보존된 상기 바이어스 전류 측정 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 상기 바이어스 전류로서 출력하는 D/A 변환기와,
상기 메인 광원을 상기 태양 전지의 길이 방향으로 이동시키는 이동 수단을 포함하고,
검사 개시 전에, 각각의 셀마다의 바이어스 전류가 측정되어 상기 마이크로 컴퓨터에 상기 바이어스 전류 측정 데이터로서 보존되고,
상기 이동 수단에 의해 상기 메인 광원이 측정 대상의 셀로 이동한 시점에 대응하는 타이밍, 또는 직렬 접속된 셀의 이음매에 대응하는 타이밍에서, 상기 마이크로 컴퓨터가 보존한 상기 바이어스 전류 측정 데이터를 출력하고, 상기 D/A 변환기가 상기 바이어스 전류를 출력하는, 태양 전지의 결함 검사 장치.
복수 개의 셀이 직렬 접속된 태양 전지의 결함을 검사하는 방법에 있어서,
상기 셀 중 측정 대상의 셀에, 메인 광원에 의해 제1 조도로 광을 조사하고,
상기 셀 중 비측정 대상의 셀에, 서브 광원에 의해 상기 제1 조도보다 높은 제2 조도로 광을 조사하고,
상기 태양 전지로부터 출력된 전류에 포함되는 바이어스 전류를 바이어스 전류 추출 회로에 의해 추출하고,
상기 태양 전지로부터 출력된 전류로부터 상기 바이어스 전류를 바이어스 전류 캔슬 회로에 의해 캔슬하고,
상기 바이어스 전류 캔슬 회로로부터의 출력을 사용하여 화상 처리를 행하여 표시기에 표시하고
이로써, 상기 바이어스 전류를 고려한, 측정 대상의 셀이 발전한 기전류 성분에 기초하여 검사하는, 태양 전지의 결함 검사 방법.