KR101962157B1 - 태양 전지 검사 장치 및 카메라가 부착된 솔라 시뮬레이터 - Google Patents

태양 전지 검사 장치 및 카메라가 부착된 솔라 시뮬레이터 Download PDF

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신타로 가이
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가부시키가이샤 덴켄
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Abstract

더욱 선명한 화상을 촬상할 수 있는 태양 전지 검사 장치 및 카메라가 부착된 솔라 시뮬레이터를 제공한다. 태양 전지 검사 장치(10)는, 광원(210)과, 광원(210)으로부터 조사된 조사광이 통과하는 렌즈(230)와, 렌즈(230)를 통과한 조사광을 태양 전지(SB)에 조사하는 콜리메이터 렌즈(260)와, 조사광의 광로 밖에 배치되고 태양 전지(SB)를 촬상하는 카메라(270)를 구비하고, 카메라(270)가, 콜리메이터 렌즈(260)를 통해 태양 전지(SB)를 촬상할 수 있는 위치에 배치되어 있다.

Description

태양 전지 검사 장치 및 카메라가 부착된 솔라 시뮬레이터{SOLAR CELL INSPECTION SYSTEM AND SOLAR SIMULATOR WITH CAMERA}
본 발명은, 태양 전지 검사 장치 및 카메라가 부착된 솔라 시뮬레이터(solar simulator)에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 태양 전지에 대하여 측정한 IV 특성인 측정 IV 특성을 기준 IV 특성과 비교하여 태양 전지의 이상(異常)의 유무를 판정하는 태양광 발전 시스템의 검사 장치가 기재되어 있다. 이 태양광 발전 시스템의 검사 장치기는, 태양 전지의 출력 전류를 검출하는 전류 검출 수단과, 태양 전지의 출력 전압을 검출하는 전압 검출 수단과, 태양 전지의 발전량, 또는 발전량에 따라 변화하는 값인 변화값이 태양 전지의 변화값의 최대값보다 적은 검사 가능값의 범위 내인지의 여부를 판정하는 검사 여부 판정부와, 변화값이 검사 가능값의 범위 내인 경우에, 출력 전류 및 출력 전압으로부터 측정 IV 특성을 구하는 IV 특성 생성 수단을 포함하고 있다.
특허문헌 2에는, 태양 전지에 통전함으로써 EL 발광시키고, 발광 상태로부터 결함의 유무 등을 조사하여, 태양 전지의 양호 또는 불량을 판정할 수 있는 태양 전지의 검사 장치가 기재되어 있다. 이 태양 전지의 검사 장치는, 검사 대상이 되는 태양 전지 셀에 전류를 통전시키는 전원 수단과, 전원 수단에 의해 통전된 태양 전지 셀로부터의 발광광을 촬영하는 촬영 수단과, 촬영 수단에 의해 촬영한 태양 전지 셀의 촬영 화상을 해석하는 해석 수단을 가지고, 해석 수단은, 촬영 수단에 의해 촬영한 태양 전지 셀의 촬영 화상에 대하여, 촬영 화상 중의 명암이 혼재하는 부분에서의 평균의 밝기로부터 임계값을 구하고, 상기 임계값에 의해 촬영 화상을 명부(明部)와 암부(暗部)로 나누고, 명부와 암부를 이진화(二値化) 표시함으로써 강조하고, 태양 전지 셀마다 결함의 유무를 판정한다.
이와 같이, 태양 전지의 검사에는, 태양 전지에 의사(擬似) 태양광을 조사(照射)하고 출력 특성을 측정하는 검사와, 태양 전지에 전류를 흘려, 전계 발광(EL)에 의해 적외 발광하는 태양 전지를 관찰함으로써 내부의 결함을 발견하는 검사가 있고, 일반적으로 전자는 IV 검사, 후자는 EL 검사라고 하고 있다.
그리고, 전계 발광을 이용한 태양 전지의 평가 방법에 대해서는, 예를 들면, 특허문헌 3에 기재되어 있다.
일본 공개특허 제2016-39684호 공보 일본 공개특허 제2010-16019호 공보 일본 특허 제5051854호 공보
여기서, 태양 전지 검사 장치로서, 전술한 IV 검사 및 EL 검사를 1대로 행할 수 있는 복합 검사 장치가 알려져 있다. 이 복합 검사 장치에 있어서는, EL 검사에 의해 촬상되는 태양 전지의 화상은, 일부 불선명했다.
본 발명은, 보다 선명한 화상을 촬상(撮像)할 수 있는 태양 전지 검사 장치 및 카메라가 부착된 솔라 시뮬레이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
제1항에 기재된 발명은, 태양 전지의 IV 검사 및 EL 검사를 행하기 위한 태양 전지 검사 장치로서,
광원과,
상기 광원으로부터 조사된 조사광(照射光)이 통과하는 렌즈와,
상기 렌즈를 통과한 상기 조사광을 상기 태양 전지에 조사하는 콜리메이터 렌즈와,
상기 콜리메이터 렌즈의 방향을 향해, 상기 콜리메이터 렌즈를 통해 상기 태양 전지를 촬상할 수 있는 위치에 배치되고, 상기 태양 전지를 촬상하는 카메라를 구비한 태양 전지 검사 장치이다.
제2항에 기재된 발명은, 제1항에 있어서, 상기 렌즈로 향하는 상기 조사광의 광로를 개폐하는 셔터와,
상기 렌즈의 상기 광원 측의 주위를 덮고, 상기 셔터가 폐쇄되어 있을 때, 상기 셔터로부터 상기 조사광이 누출되는 것을 억제하는 차폐(遮蔽) 부재를 더 구비하고 있다.
제3항에 기재된 발명은, 제2항에 있어서, 폐쇄되어 있는 상기 셔터와 상기 차폐 부재의 선단과의 사이의 거리가 8㎜ 이하가 되도록 설정되어 있다.
제4항에 기재된 발명은, 제1항에 있어서, 상기 카메라에 내장된 촬상 소자의 소부(燒付; burning)를 억제하는 셔터를 더 구비하고 있다.
제5항에 기재된 발명은, 태양 전지의 IV 검사 및 EL 검사를 행하기 위한 카메라가 부착된 솔라 시뮬레이터로서,
광원과,
상기 광원으로부터 조사된 조사광을 상기 태양 전지에 조사하는 콜리메이터 렌즈와,
상기 콜리메이터 렌즈의 방향을 향해, 상기 콜리메이터 렌즈를 통해 상기 태양 전지를 촬상하는 카메라를 구비한 카메라가 부착된 솔라 시뮬레이터이다.
제6항에 기재된 발명은, 태양 전지의 IV 검사 및 EL 검사를 행하기 위한 태양 전지 검사 장치로서,
광원과,
상기 광원으로부터 조사된 조사광을 상기 태양 전지에 조사하는 콜리메이터 렌즈와,
상기 콜리메이터 렌즈의 방향을 향해, 상기 콜리메이터 렌즈를 통해 상기 태양 전지를 촬상하는 카메라를 구비한 태양 전지 검사 장치이다.
제7항에 기재된 발명은, 제6항에 있어서, 상기 카메라에 내장된 촬상 소자의 소부를 억제하는 셔터를 더 구비하고 있다.
본 발명에 의하면, 보다 선명한 화상을 촬상할 수 있는 태양 전지 검사 장치 및 카메라가 부착된 솔라 시뮬레이터를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 태양 전지 검사 장치의 설명도이다.
도 2는 동 태양 전지 검사 장치가 구비하는 셔터 및 차폐 부재의 설명도이다.
도 3은 동 태양 전지 검사 장치가 구비하는 셔터 및 차폐 부재의 측면도이다.
도 4는 동 태양 전지 검사 장치에 의해 행해지는 EL 검사의 설명도이다.
도 5는 동 태양 전지 검사 장치에 의해 행해지는 IV 검사의 설명도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시형태에 관한 태양 전지 검사 장치의 설명도이다.
도 7은 동 태양 전지 검사 장치에 의해 행해지는 EL 검사의 설명도이다.
도 8은 동 태양 전지 검사 장치에 의해 행해지는 IV 검사의 설명도이다.
이어서, 첨부한 도면을 참조하면서, 본 발명을 구체화한 실시형태에 대하여 설명하고, 본 발명의 이해에 제공한다. 그리고, 도면에 있어서, 설명에 관련되지 않는 부분은 도시를 생략하는 경우가 있다.
[제1 실시형태]
본 발명의 제1 실시형태에 관한 태양 전지 검사 장치(10)는, 1대로 피검사 대상물(對象物)인 태양 전지(SB)의 IV 검사 및 EL 검사를 행할 수 있는 복합 검사 장치이다.
태양 전지 검사 장치(10)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 의사 태양광을 조사하는 카메라가 부착된 솔라 시뮬레이터(20)를 구비하고 있다. 이 솔라 시뮬레이터(20)는, 하우징(housing)(202)을 가지고, 이 하우징(202)의 내부에 광원(210), 타원 미러(mirror)(220), 적분기(integrator) 렌즈(230), 셔터(240), 커버부(250)(도 2 및 도 3 참조), 콜리메이터 렌즈(260), 및 카메라(270)가 배치되어 있다.
그리고, 하우징(202)의 내부에는, 제1 룸(202a)과, 제1 룸(202a)의 아래쪽에 배치된 제2 룸(202b)이 형성되어 있다.
광원(210)은, 연속 점등하는 램프이며, 예를 들면, 크세논 램프나 메탈 할라이드 램프이다. 단 광원(210)은, 연속 점등하는 램프에 한정되는 것은 아니고, 플래시 광을 발생하는 광원이라도 된다.
광원(210)은, 제1 룸(202a)에 배치되어 있다.
타원 미러(220)는, 광원(210)의 상측 주위를 덮도록 배치된 미러이다. 타원 미러(220)에 의해, 광원(210)으로부터 조사된 일부의 조사광이 적분기 렌즈(230)를 향해 반사된다. 타원 미러(220)는, 제1 룸(202a)에 배치되어 있다.
적분기 렌즈(렌즈의 일례)(230)는, 광원(210)의 아래쪽에 배치되고, 조사광이 통과한다. 상세하게는, 적분기 렌즈(230)는, 제1 룸(202a)과 제2 룸(202b)을 구획하는 격벽(隔壁)(BW1)에 설치되어 있다. 적분기 렌즈(230)는, 콜리메이터 렌즈(260)로 향하는 조사광의 조도의 균일성을 높일 수 있다.
그리고, 적분기 렌즈(230)는, 로드 렌즈라도 된다.
셔터(240)는, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 모터(도시하지 않음)에 의해 구동되고, 회전축(AX1) 주위로 회전함으로써, 광원(210 또는 타원 미러(220)로부터 적분기 렌즈(230)로 향하는 조사광의 광로 OP[도 1에 나타낸 파선(破線) 참조]를 개폐할 수 있다. 셔터(240)는, 제1 룸(202a)의 내부에 배치되고, 조사광의 광로 OP를 폐쇄한 상태에 있어서, 적분기 렌즈(230)보다의 상방측[광원(210)의 측]에 위치한다.
커버부(250)는, 폐쇄되어 있는 셔터(240)로부터 조사광이 누출되는 것을 억제할 수 있다.
커버부(250)는, 적분기 렌즈(230)의 상방측[광원(210)의 측]의 주위를 덮는 통형(筒形)의 차폐 부재이다. 커버부(250)는, 제1 룸(202a) 측의 격벽(BW1)(도 1 참조)에 설치되어 있다.
폐쇄되어 있는 셔터(240)와 차폐 부재의 선단과의 사이의 거리 g(도 3 참조)는, 미리 결정된 치수로 되도록 설정되어 있다. 이 미리 결정된 치수는, 예를 들면, 8㎜ 이하인 것이 바람직하고, 4㎜ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
콜리메이터 렌즈(260)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 셔터(240) 및 적분기 렌즈(230)의 아래쪽에 배치되고, 적분기 렌즈(230)를 통과한 조사광을 태양 전지(SB)에 조사할 수 있다. 콜리메이터 렌즈(260)는, 통과하는 광을 평행광으로 할 수 있다. 콜리메이터 렌즈(260)는, 제2 룸(202b)을 구성하는 하측의 벽면(BW2)에 설치되어 있다.
카메라(270)는, 적외 발광하는 태양 전지(SB)를 촬상하여, 태양 전지(SB)의 내부에 존재하는 크랙을 가시화할 수 있다.
카메라(270)는, 제2 룸(202b)의 내부에 배치되어 있다. 또한, 카메라(270)는, 적분기 렌즈(230)로부터 콜리메이터 렌즈(260)로 향하는 조사광의 광로 OP의 밖으로서, 콜리메이터 렌즈(260)를 통해 태양 전지(SB)를 촬상할 수 있는 위치에 배치되어 있다. 상세하게는, 카메라(270)는, 콜리메이터 렌즈(260)의 표면의 중심으로부터 연장되는 광축(AX2)과 각도 θ를 이루는 축(AX3) 상에 위치하고, 이 축(AX3)이 연장되는 방향을 향해 배치되어 있다. 각도 θ는, 예를 들면, 5°이하가 되도록 설정되어 있다.
다음에, 태양 전지 검사 장치(10)에 의한 태양 전지(SB)의 검사 방법에 대하여 설명한다.
태양 전지 검사 장치(10)의 지지부(도시하지 않음)에 태양 전지(SB)가 탑재되면, 먼저 EL 검사가 행해진다.
도 4에 나타낸 EL 검사에 있어서는, 광원(210)은 발광하고 있지만, 셔터(240)가 폐쇄되고, 커버부(250)(도 2 및 도 3 참조)의 작용과 함께, 카메라(270)가 배치된 제2 룸(202b)에 대한 조사광이 누출되는 것이 억제된 상태로 되어 있다. 이 상태에서 태양 전지(SB)에 전류를 흐르게 하면, 태양 전지(SB)는 전계 발광에 의해 적외 발광한다. 카메라(270)는, 이 적외 발광하는 태양 전지(SB)를 촬상한다.
이 때, 전술한 바와 같이, 카메라(270)가 솔라 시뮬레이터(20)의 외부가 아니고 내부에 배치되어 있으므로, 콜리메이터 렌즈(260)를 통해 태양 전지(SB)가 촬상된다.
따라서, 카메라(270)가 솔라 시뮬레이터의 외부에 배치되어 있는 경우와 비교하여, 각도 θ(도 1 참조)가 보다 작아지는 위치에 카메라(270)가 배치되므로, 아웃 포커스로 되는 것이 억제되어, 보다 선명한 크랙의 화상을 얻을 수 있다.
EL 검사가 종료된 후, 이어서, IV 검사가 행해진다.
도 5에 나타낸 IV 검사에 있어서는, 셔터(240)를 개방하여 광원(210)으로부터 조사광을 태양 전지(SB)에 조사하고, 예를 들면, JIS-C8913 및 IEC60904-1에 규정된 측정 방법에 의해, 태양 전지(SB)의 출력을 측정한다.
그리고, 본 IV 검사에 있어서는, 카메라(270)는 사용되지 않는다.
이와 같이, 태양 전지 검사 장치(10)에 의하면, 1대로 태양 전지(SB)의 IV 검사 및 EL 검사를 행할 수 있는 복합 검사 장치임에도 불구하고, EL 검사에 있어서 종래보다 더욱 선명한 태양 전지(SB)의 촬상 화상을 얻을 수 있다.
[제2 실시형태]
이어서, 본 발명의 제2 실시형태에 관한 카메라가 부착된 솔라 시뮬레이터(40)를 구비한 태양 전지 검사 장치(30)에 대하여 설명한다. 제1 실시형태에 관한 태양 전지 검사 장치(10)와 동일한 구성 요소에 대해서는, 같은 부호를 부여하고, 상세한 설명을 생략한다.
전술한 IV 검사에 있어서, 카메라(270)에 내장되어 있는 촬상 소자(272)는, 제2 룸(202b)에 의해 반사된 강한 조사광에 노출되므로, 소부되어 버리는 경우가 있다.
그래서, 솔라 시뮬레이터(40)는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 제2 룸(202b)의 내부에, 카메라(270)의 렌즈의 전면(前面)을 덮을 수 있는 셔터(340)를 가지고 있다.
셔터(340)는, 모터(도시하지 않음)에 의해 구동되고, 회전축(AX4) 주위로 회전함으로써, 카메라(270)에 들어가는 반사광의 광로를 개폐할 수 있다.
그리고, 셔터는, 카메라(270)에 내장되어 있어도 된다.
다음에, 태양 전지 검사 장치(30)에 의한 태양 전지(SB)의 검사 방법에 대하여 설명한다.
태양 전지 검사 장치(30)의 지지부(도시하지 않음)에 태양 전지(SB)가 탑재되면, 먼저 EL 검사가 행해진다.
도 7에 나타낸 EL 검사에 있어서는, 광원(210)은 발광하고 있지만, 셔터(240)가 폐쇄되고, 커버부(250)(도 2 및 도 3 참조)의 작용과 함께, 카메라(270)가 배치된 제2 룸(202b)에 대한 조사광이 누출되는 것이 억제된 상태로 되어 있다. 이 상태에서 태양 전지(SB)에 전류를 흐르게 하면, 태양 전지(SB)는 전계 발광에 의해 적외 발광한다.
셔터(340)는 회전축(AX4) 주위로 회전하여 개방되고, 카메라(270)는, 적외 발광하는 태양 전지(SB)를 촬상한다.
이 때, 전술한 바와 같이, 카메라(270)가 솔라 시뮬레이터(20)의 외부가 아니고 내부에 배치되어 있으므로, 콜리메이터 렌즈(260)를 통해 태양 전지(SB)가 촬상된다.
따라서, 카메라(270)가 솔라 시뮬레이터의 외부에 배치되어 있는 경우와 비교하여, 각도 θ(도 6 참조)가 보다 작아지는 위치에 카메라(270)가 배치되므로, 아웃 포커스로 되는 것이 억제되어, 보다 선명한 크랙의 화상을 얻을 수 있다.
EL 검사가 종료된 후, 이어서, IV 검사가 행해진다.
도 8에 나타낸 IV 검사에 있어서는, 셔터(240)를 개방하여 광원(210)으로부터 조사광을 태양 전지(SB)에 조사하고, 예를 들면, JIS-C8913 및 IEC60904-1에 규정된 측정 방법에 의해, 태양 전지(SB)의 출력을 측정한다.
IV 검사에 있어서는, 카메라(270)에 의한 촬상은 행해지지 않는다. 단, 셔터(340)가 회전축(AX4) 주위로 회전하여 카메라(270)의 렌즈의 전면을 덮으므로, 카메라(270)에 내장된 촬상 소자(272)가 제2 룸(202b)에 의해 반사한 강한 조사광에 노출되는 것이 억제된다.
따라서, 태양 전지 검사 장치(30)에 의하면, EL 검사에 있어서 종래보다 더욱 선명한 태양 전지(SB)의 촬상 화상이 얻어지는 것에 더하여, 촬상 소자(272)의 소부가 억제된다.
이상, 본 발명의 실시형태를 설명하였으나, 본 발명은, 상기한 형태에 한정되지 않고, 요지를 벗어나지 않는 조건의 변경 등은 모두 본 발명의 적용 범위이다.
10, 30: 태양 전지 검사 장치
20, 40: 솔라 시뮬레이터
202: 하우징
202a: 제1 룸
202b: 제2 룸
210: 광원
220: 타원 미러
230: 적분기 렌즈
240: 셔터
250: 커버부
260: 콜리메이터 렌즈
270: 카메라
272: 촬상 소자
340: 셔터
AX1: 회전축
AX2: 광축
AX3: 축
AX4: 회전축
BW1: 격벽
BW2: 벽면
OP: 광로
SB: 태양 전지

Claims (7)

  1. 태양 전지의 IV 검사 및 EL 검사를 행하기 위한 태양 전지 검사 장치로서,
    상기 태양 전지의 상방에 배치되어 있는 광원;
    상기 광원으로부터 조사된 조사광(照射光)이 통과하는 렌즈;
    상기 렌즈를 통과한 상기 조사광을 상기 태양 전지에 조사(照射)하는 콜리메이터 렌즈; 및
    상기 콜리메이터 렌즈의 방향을 향해, 상기 콜리메이터 렌즈를 통해 상기 태양 전지를 촬상(撮像)할 수 있는 위치이면서 상기 조사광의 광로 밖에 고정되고, 상기 태양 전지를 촬상하는 카메라;
    를 포함하는 태양 전지 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈로 향하는 상기 조사광의 광로를 개폐하는 셔터; 및
    상기 렌즈의 상기 광원 측의 주위를 덮고, 상기 셔터가 폐쇄되어 있을 때, 상기 셔터로부터 상기 조사광이 누출되는 것을 억제하는 차폐(遮蔽) 부재;를 더 포함하는 태양 전지 검사 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    폐쇄되어 있는 상기 셔터와 상기 차폐 부재의 선단 사이의 거리가 8㎜ 이하가 되도록 설정되어 있는, 태양 전지 검사 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 카메라에 내장된 촬상 소자의 소부(burning)를 억제하는 셔터를 더 포함하는 태양 전지 검사 장치.
  5. 태양 전지의 IV 검사 및 EL 검사를 행하기 위한 카메라가 부착된 솔라 시뮬레이터(solar simulator)로서,
    상기 태양 전지의 상방에 배치되어 있는 광원;
    상기 광원으로부터 조사된 조사광을 상기 태양 전지에 조사하는 콜리메이터 렌즈; 및
    상기 콜리메이터 렌즈의 방향을 향해, 상기 조사광의 광로 밖에 고정되고, 상기 콜리메이터 렌즈를 통해 상기 태양 전지를 촬상하는 카메라;
    를 포함하는 카메라가 부착된 솔라 시뮬레이터.
  6. 태양 전지의 IV 검사 및 EL 검사를 행하기 위한 태양 전지 검사 장치로서,
    상기 태양 전지의 상방에 배치되어 있는 광원;
    상기 광원으로부터 조사된 조사광을 상기 태양 전지에 조사하는 콜리메이터 렌즈; 및
    상기 콜리메이터 렌즈의 방향을 향해, 상기 조사광의 광로 밖에 고정되고, 상기 콜리메이터 렌즈를 통해 상기 태양 전지를 촬상하는 카메라;
    를 포함하는 태양 전지 검사 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 카메라에 내장된 촬상 소자의 소부를 억제하는 셔터를 더 포함하는 태양 전지 검사 장치.
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