KR20100003698A

KR20100003698A - 태양전지의 검사장치 및 태양전지의 결함판정방법

Info

Publication number: KR20100003698A
Application number: KR1020090056902A
Authority: KR
Inventors: 마사토 카사하라; 토시오 시부야
Original assignee: 닛신보 홀딩스 가부시키 가이샤
Priority date: 2008-07-01
Filing date: 2009-06-25
Publication date: 2010-01-11
Also published as: JP4235685B1; US8355563B2; EP2141505A1; JP2010016019A; US20100002932A1; TW201003962A; CN101620257A

Abstract

[과제]

태양전지를 통전시키는 것으로 EL 발광시키고, 발광상태로부터 결함의 유무 등을 조사하여, 태양전지의 양부를 판정하는 것이 가능한 태양전지의 검사장치 및 태양전지의 결함판정방법을 제공한다.

[해결수단]

태양전지 셀에 일정전류를 공급하여 EL 발광시키고(S7), 태양전지 셀 마다 태양전지 셀로부터 발광되는 빛을 촬영하고(S10), 촬영한 셀 화상을, 역치를 이용하여 명부와 암부로 나누고, 2치화하여 강조하여 표시한다. 태양전지 셀의 결함을 타입별로 나누고, 암부의 형상을 각 타입과 비교하여 해석하여(S50), 결함의 유무를 판정하여, 태양전지 셀의 양부판단을 행한다. 또한, 문제가 있다고 판정한 결함이 있는 부분을 시인가능하게 표시한다(S16).

태양전지

Description

태양전지의 검사장치 및 태양전지의 결함판정방법{PHOTOVOLTAIC DEVICES INSPECTION APPARATUS AND METHOD OF DETERMINING DEFECTS IN PHOTOVOLTAIC DEVICES}

본 발명은 적어도 한 개의 태양전지 셀을 구비한 태양전지를 검사하는 태양전지의 검사장치 및 태양전지의 결함판정방법에 관한 것이다.

태양 에너지의 이용방법으로서, 실리콘 형의 태양전지가 알려져 있다. 태양전지의 제조에 있어서는, 태양전지가 목적으로 하는 발전능력이 있는 지를 평가하는 성능평가가 중요하다. 일반적인 성능평가방법으로서 출력특성의 측정이 행하여 지고 있다.

출력특성의 측정은, 광 조사 하에서, 태양전지의 전류전압특성을 측정하는 광전변환특성으로써 행하여진다. 광원으로서는, 태양광이 바람직하지만, 천후에 의해 강도가 변하기 때문에, 솔라 시뮬레이터가 사용되고 있다. 솔라 시뮬레이터에는, 태양광을 대신하여 크세논 램프나 메탈할라이드 램프 등을 사용하고 있다. 그리고, 이들 광원을 장시간 점등하고 있으면, 온도상승 등에 의해 광량이 변화한다. 그리하여, 이들 램프의 플래쉬 광을 이용하여, 횡축을 전압, 종축을 전류로 하고, 수집한 데이터를 플로트하는 것에 의해 태양전지의 출력특성곡선을 얻어, 출력특성이 일정치 이상이었을 때에 양품으로 판정한다(예를 들어, 특허문헌 1참조)

상기한 솔라 시뮬레이터와 다른 방법으로서, 특허문헌 2의 방법이 있다. 이 방법에서는, 실리콘 다결정형 태양전지 셀에 대하여 순방향으로 전압을 인가하는 것으로써, 순방향으로 전류를 흘리는 일렉트로 루미네슨스(EL) 작용을 발생시키고, 발광상태로부터 태양전지 셀의 양부(良否)를 판정하는 방법을 제안하고 있다. 태양전지 셀로부터 발광된 EL광을 관측하는 것에 의해, 전류밀도분포를 알고, 전류밀도분포의 불균일로부터 태양전지 셀의 발광하지 않는 부분을 결함이 있는 부분으로 판정한다. 그리고, 한 개의 태양전지 셀로부터의 발광 광량을 측정하여, 소정의 광량이면 양품, 상기 소정의 광량에 도달하지 못하는 경우는, 불량품으로 판정하고 있다.

그렇지만, 특허문헌 2의 방법에서는, 태양전지 셀로부터 발광되는 빛의 밝기만으로 양부를 판정하고 있기 때문에, 예를 들어, 큰 크랙이 있어도, 밝기가 소정의 값 이상이면 양품이라고 판정한다. 그러나, 큰 크랙이 있는 경우는, 급격하게 태양전지로서의 능력이 저하할 가능성이 크기 때문에, 불량품으로 판정해야만 한다.

또한, 특허문헌 3에서는, 태양전지의 결함을 기판크랙, 전극파단, 접촉불량 등의 외적요인에 의한 결함과, 기판재료의 물성에 기인하는 결정결함, 전이, 결정립계 등의 내적요인에 의한 결함으로 나누고 있다. 그리고, 내적결함은 온도변화의 영향을 받는 것에 주목하여, 발광되는 광의 관측시에, 태양전지소자를 가열하여, 내적결함을 축소시켜, 외적결함의 판단을 용이하게 하는 기술을 제안하고 있다.

특허문헌 1: 일본국 특허공개 2007-88419

특허문헌 2: WO/2006/059615

특허문헌 3: WO/2007/129585

태양전지의 결함검사는, 태양전지의 제조라인 내에서 행하는 것이 바람직하다. 그러나, 특허문헌 3의 방법에서는, 태양전지에 온도변화를 주기에는 상당한 시간을 요하기 때문에, 제조라인 내에서 사용하는 것이 불가능하다.

본 발명은 이러한 실정을 거울삼아 이루어진 것으로, 태양전지에 일정전류를 흘려서 EL 발광시키고, 발광상태로부터 태양전지의 양부를 검사판정하는 경우, 정확한 양부판단이 가능한 태양전지의 검사장치와, 태양전지의 결함검사방법이고, 그에 더해서 제조라인에서 검사 가능한 정도로 단시간에 가능하도록 한 것을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 관한 태양전지의 검사장치는, 이하의 구성을 특징으로 한다.

1. 태양전지 내의 태양전지 셀의 양부를 판정하는 태양전지의 검사장치이고, 검사대상이 되는 태양전지 셀에 전류를 통전하는 전원수단과, 상기 전원수단에 의해 통전된 상기 태양전지 셀로부터 발광되는 빛을 촬영하는 촬영수단과, 상기 촬영수단으로 촬영한 태양전지 셀의 촬영화상을 해석하는 해석수단을 가지고, 상기 해석수단은, 상기 촬영수단으로 촬영한 태양전지 셀의 촬영화상에 대하여, 촬영화상 중의 명암이 혼재하는 부분에서의 평균 밝기로부터 역치를 구하고, 당해 역치에 따라서 촬영화상을 명부와 암부로 나누어, 명부와 암부를 2치화하여 표시하는 것에 의해 강조하고, 태양전지 셀마다 결함의 유무를 판정하는 것을 특징으로 한다.

2. 상기 해석수단은, 상기 결함을 미리 결함타입마다 나누고, 상기 암부의 형상을, 미리 등록되어 있는 결함타입과 비교하는 것에 의해, 결함의 유무 및 타입별 판단을 하고, 결함이라고 판단된 부분과 그 이외의 부분을 2치화하여 표시하는 것에 의해 강조하는 구성으로 하는 것도 가능하다.

3. 상기 해석수단은, 특정 타입의 결함의 존재에 대해서는, 태양전지 셀의 소정 영역에 대해서만 판단하고, 타 영역에서는 상기 특정의 결함의 존부를 판단하지 않는 것을 구성으로 하는 것도 가능하다.

4. 상기 결함부분과 그 이외의 부분을 2치화하여 표시한 화상을 가시화하여 표시하는 표시수단을 가지는 구성으로 하는 것도 가능하다.

5. 상기 결함이라고 판단된 부분을, 상기 촬영화상과 겹쳐서 상기 표시수단으로 가시화하여 표시하는 구성으로 하는 것도 가능하다.

6. 상기 결함의 표시는, 결함의 타입에 따라 다른 색채를 붙여서 표시하여도 좋다.

7. 상기 촬영수단은, 복수의 태양전지 셀을 연속하여 촬영하고, 상기 해석수단은, 태양전지 셀 촬영화상에 의해 인접하는 셀의 배설상황의 양부판정을 행하는 구성으로 하는 것도 가능하다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양전지의 결함판정방법은, 이하의 구성을 특징으로 하고 있다.

8. 전원수단에 의해 검사대상으로 되는 태양전지 내의 태양전지 셀에 전류를 통전하는 공정과, 상기 통전에 의해 상기 태양전지 셀을 발광시키고, 태양전지 셀 마다 발광되는 빛을 촬영수단에 의해 촬영하는 공정과, 상기 촬영수단으로 촬영한 태양전지 셀의 촬영화상에 대하여, 촬영화상 중의 명부가 혼재하는 부분에서의 평균 밝기로부터 역치를 얻는 공정과, 당해 역치에 의해 상기 촬영화상을 명부와 암부로 나누고, 명부와 암부를 2치화하여 표시하는 것에 의해 강조하고, 태양전지 셀 마다의 결함의 유무를 특정하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하고 있다.

9. 상기 해석수단은, 상기 결함을 미리 결함의 타입별로 나누고, 상기 암부의 형상을 미리 등록되어 있는 결함의 타입과 비교하는 것에 의해 결함의 유무 및 타입별 판단을 하고, 결함이라고 판단된 부분과 그 이외의 부분을 2치화하여 표시하는 것에 의해 강조하는 것도 가능하다.

10. 특정 타입의 결함의 존재에 대해서는, 태양전지 셀의 소정 영역에 대해서만 판단하고, 다른 영역에서는 상기 특정 결함의 존부를 판단하지 않는 구성으로 하여도 좋다.

11. 상기 태양전지 셀의 촬영은, 복수의 태양전지 셀을 연속하여 촬영하고, 태양전지 셀의 촬영화상에 의해 인접하는 셀의 배설상황의 양부판단을 행하는 것으로 하여도 좋다.

12. 상기 결함부분과 결함이 아닌 부분을 2치화하여 표시한 화상을 가시화하여 표시하는 것으로 하여도 좋다.

13. 상기 결함부분과 결함이 아닌 부분을 2치화하여 표시한 화상과 함께, 태양전지 셀의 촬영화상도 표시하는 것도 가능하다.

본 발명의 태양전지의 검사장치 및 태양전지의 결함판정방법에 따르면, 좔영한 셀 화상에 있어서 명부(明部:밝은 부분)와 암부(暗部:어두운 부분)를 2치화(2値化)하여 강조하여 표시하는 것으로서, 명부와 암부의 식별이 간단하게 가능하여, 결함인지 아닌지의 판정을 정확하게, 더욱이, 확실하게 행하는 것이 가능하다.

또한, 태양전지의 결함을 몇 개의 타입으로 나누고, 결함이라고 생각되는 부분을 기억되어 있는 타입별 결함과 비교하는 것으로써, 정확한 결함판단이 가능하게 된다. 또한, 결함의 타입에 상응하여 형상이나 크기의 역치를 바꾸는 것이 가능하여, 실제 상황에 맞춘 결함판정이 가능하다. 또한, 결함에 따라서는, 장래 결함이 크게 될지 어떨 지의 판정이 가능한 경우도 있어, 현재의 불량 개소만이 아니라, 장래 불량 개소로 될 우려가 있는 개소도 판정하는 것이 가능하다. 이에 의해 태양전지를 장시간 사용하는 경우에 품질이나 내구성이 더욱 향상된다.

또한, 작은 크랙과 같은 특정 타입의 결함은, 주로 태양전지 셀의 버스바 근방에서 발생하기 쉽고, 다른 영역에서는 그다지 문제가 되지 않는다. 이와 같은 결함에 대해서도 적절한 판단이 가능하게 된다. 예를 들어, 버스바 근방에서는 작은 크랙도 문제로 되지만, 버스바로부터 멀리 떨어진 곳에서는 작은 크랙을 검출하면, 결정의 경계에서 생기는 암부로서 문제가 되지 않는 것까지 크랙으로 판단할 가능성이 높다. 그와 같은 경우에는, 버스바로부터 떨어진 곳에서는, 작은 크랙은 검출하지 않는 편이 좋다.

결함부분과 결함이 아닌 부분을 2치화하여 표시하는 것에 의해, 강조한 화상 을 가시화하여 표시하는 것에 의해서, 결함판정을 육안으로 행하는 것이 가능하다. 결함부분과 촬영화상을 겹쳐서 표시하도록 하면, 결함판정의 적격성을 육안으로 확인ㆍ정정할 수 있다. 또한, 결함타입에 따라 다른 색채로 표시하는 것으로써, 결함타입을 확인하면서 적절한 판정을 할 수 있게 된다.

이하, 본 발명에 관한 일 발명의 실시형태를 첨부도면을 참조하여 설명한다. 도 1은, 본 발명에 관한 일 발명의 실시예인 태양전지의 검사장치의 개략적 구성을 설명하기 위한 블록도, 도 2는 본 실시예의 장치에서 카메라와 카메라 구동장치의 구성을 나타내는 도면으로서, (a)는 평면도, (b)는 정면도, (c)는 우측면도이다. 도 3은 본 실시예인 태양전지 검사방법을 설명하기 위한 플로우 차트, 도 4는 본 실시예의 촬영화상처리 및 양부판정공정을 상세하게 설명하기 위한 플로우 차트, 도 5는 본 실시예에서 태양전지 셀의 촬영화상이다. 도 6은 검사대상인 태양전지 내부의 태양전지 셀ㆍ스트링ㆍ매트릭스가 나누어지도록 기재한 평면도, 도 7은 태양전지의 구조를 나타내는 단면도이다. 도 8은 본 실시예인 검사장치에서 측정하는 태양전지 셀의 구성 설명도이다. 도 9ㆍ도 10ㆍ도 11은 검사대상인 태양전지 내의 셀의 결함을 결함의 타입마다 강조하여 표시한 도면이다. 도 12는 다결정 실리콘 셀의 EL 촬영화상의 예이다. 도 13은 셀 촬영화상으로부터 암부를 크랙이라고 판정하는 방법의 설명도이다.

<1> 검사대상(태양전지 셀, 태양전지 판넬)

우선 본 실시예의 검사장치가 취급하는 검사대상으로서의 태양전지(100)에 대하여 설명한다.

도 6의 평면도에 나타내는 바와 같이, 사각형 태양전지 셀(28)이 리드선(29)에 의해 복수 개 직렬로 접속되어 스트링(25)을 형성하고 있다. 그리고, 스트링(25)을 복수 열 리드선으로 접속한 것이, 검사대상(100)으로서의 태양전지 판넬이다.

본 발명에 있어서, 검사대상(100)이 되는 태양전지로는, 태양전지 셀(28)이 한 장뿐인 것, 태양전지 셀(28)을 복수 장 직선으로 연결한 스트링(25) 상태인 것, 및 스트링(25)을 평행하게 복수 열 나열하여, 태양전지 셀(28)이 매트릭스 상으로 배치된 태양전지 판넬, 어느 것이라도 좋다.

검사대상(100)인 태양전지 판넬의 단면구조는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 상측에 배치된 이면재(22)와 하측에 배치된 투명커버글래스(21)의 사이에, 충전재(23)(24)를 개재하여 복수 열 스트링(25)을 샌드위치 한 구조를 가진다.

이면재(22)는 예를 들어 폴리에틸렌 수지 등의 재료가 사용된다. 충전재(23)(24)로는 예를 들어 EVA 수지(에틸렌비닐아세테이트 수지) 등이 사용된다. 스트링(25)은, 상기와 같이 전극(26)(27)의 사이에, 태양전지 셀(28)을 리드선(29)을 개재하여 접속한 구성이다.

이와 같은 태양전지 판넬은, 상기와 같은 구성부재를 적층하여 라미네이트 장치 등에 의해, 진공가열상태 하에서 압력을 가하여, EVA를 가교반응시켜 라미네이트 가공하여 얻어진다.

상세하게, 사각형 태양전지 셀(28)의 예에 대하여 설명한다. 도 8은, 태양전 지 셀(28)을 수광면으로부터 본 평면도이다. 셀은 박판 상의 실리콘 반도체 표면에 전기를 취출하기 위한 전극인 버스바가 인쇄되어 있다. 더해서 실리콘 반도체 표면에는 전류를 효율 좋게 버스바로 모으기 위하여 버스바와 수직방향으로 핑거라고 불리는 세밀한 도체가 인쇄되어 있다.

또한, 검사대상(100)으로는, 일반적으로 박막식이라고 불리는 태양전지를 대상으로 하는 것이 가능하다. 이 박막식의 대표적인 구조예에는, 도 7에 있어서 하측에 배치된 투명커버글래스(21)에, 미리 투명전극, 반도체, 이면전극으로 이루어지는 발전소자가 증착되어 있다.

이와 같은 박막형 태양전지 판넬에는, 글래스를 하향으로 배치하고, 글래스 위의 태양전지 셀 위에 충전재를 씌우고, 더욱이 충전재의 위에 이면재를 씌운 구조로, 동일하게 라미네이트 가공하는 것에 의해서 얻어진다.

이와 같은 검사대상(100)으로서의 박막식 태양전지 판넬은, 결정계 셀이 증착된 발전소자로 바뀌는 것뿐이고, 기본적인 봉지구조는 전기한 결정계 셀의 경우와 동일하다.

<2> 태양전지 셀의 결함

태양전지 셀의 결함은, 그 발생원인에 의해 몇 개의 타입으로 나눌 수 있고, 각 타입은 그 형상에 특징이 있다. 본 발명에는 결함을 [핑거단선], [크랙], 및 [결흠]으로 나누고 있다. 이들은 일 예이고, 다른 구분방법을 사용하여도 좋다.

도 9는, 핑거단선의 예로, 핑거가 단선된 경우의 암부의 특징을 나타내고 있다. 도 9에서 횡방향으로 다수 그어진 세밀한 선이 핑거이다. 핑거단선의 경우는 이와 같이 핑거의 방향을 따라서 장방형의 암부가 드러난다.

도 10은, 크랙의 예로서, 크랙은 금이 가서 나뉘는 선상의 결함이다. 버스바 근방의 영역 M 및 영역 N에는, 버스바에 리드선을 납땜할 때에 생기는 열변형에 의해서 발생하는 크랙이 존재한다. 이 열변형에 의한 크랙은 치수가 비교적 작은 특징이 있다.

이 크랙과 달리 라미네이트 가공에 의한 압축이나 수송 중, 및 모듈제작공정 중의 핸들링에 의한 하중이나 충격력에 기인하는 크랙은, 버스바 근방의 영역 M 및 영역 N에 한하지 않고 영역 L에도 발생한다. 이 크랙은 전술한 납땜에 의한 크랙보다 치수가 커지는 경향이 있다. 또한 이들 크랙은, 반도체가 단단해서 깨지기 쉬운 물성을 가지기 때문에, 절곡된 부분을 가지고는 있지만 비교적 단순한 형상이 되는 경향이 있다.

도 11은 결흠의 예이다. 결흠(缺欠)은, 면적을 가진 결함으로, 일방에 크랙이 있는 암부라는 것이 특징이다. 크랙에 의한 반도체 자신의 괴리상태에 의해 암부의 생김새가 바뀐다. 동 도면의 C1부와 같이 크랙에 의해 반도체가 일정 길이로 분리되어 버리면, 크랙으로부터 버스바의 반대측에, 면적을 가진 암부가 드러난다. 또한, 동 도면의 C2부와 같이 반도체의 일부가 완전히 탈락해 버리면, 탈락한 부분은 발광하지 않기 때문에, 그 부분은 면적을 가진 암부로 된다. 또한, 동 도면의 C3부와 같이 완전히 탈락하지 않아도 반도체 자신이 분리해 있으면, 그 크랙으로부터 반도체 끝단까지의 부분이 면적을 가진 암부로 된다. 이들 면적을 가진 암부는 암부영역의 어두운 정도가 비교적 안정된 경향이 있고, 밝은 부분과 어두운 부분이 복잡하게 혼재하는 일이 적다.

촬영화상에는 결함 이외에도 암부가 찍히는 일이 있다. 도 12는 다결정 실리콘 셀 촬영화상의 예이다. 이 화상에서 셀의 전면에 분포하고 있는 복잡한 형상을 한 모양의 암부는, 결함이 아닌 결정의 경계에 생기는 암부이다. 셀의 양부판정을 행하는 경우에, 이들과 같이 실제로는 결함이 아닌 암부와, 결함에 의한 암부를 판별할 필요가 있다. 그 때문에 후술하는 각종의 화상처리나 양부판정기준에 대한 고민이 필요하다.

<3> 본 발명 태양전지의 검사장치의 구성

도 1의 본 발명에 관한 발명의 실시예에 따른 태양전지의 검사장치의 개략적인 구성을 나타내는 블록도에 있어서, 제어부(10)는 본 실시예의 전체적인 제어를 담당하는 것과 함께, 본 실시예에 따른 태양전지의 양부판정처리를 실행하는 부분으로서, 퍼스널 컴퓨터 시스템 등으로 구성되어 있다. 제어부(10)에서 실행하는 프로그램이나 각종 처리데이터는, 메모리(20)에 기억된다. 기준데이터파일(30)에는 검사대상인 태양전지 판넬의 양부판정을 위한 기준데이터가 등록되어 있다.

기준데이터파일(30)에는, 검사대상의 종류(셀/스트링/매트릭스: 도 6참조)마다의 설정치가 등록되어 있다. 등록되는 설정치에는, 예를 들어, 이하의 것이 있다.

(1) 태양전지 셀에 대한 발광조건

(2) 태양전지 셀의 간격(카메라의 이동피치)

(3) 스트링/매트릭스의 경우 태양전지 셀의 수(종, 횡)

(4) 태양전지 셀의 치수정보(버스바 위치, 모서리의 면취, 핑거의 배치, 딥(DIP) 위치 등)의 설정정보

태양전지 셀의 치수정보설정은, 기본타입의 설정화면 채우기 방식과 도형정보로부터 설정하는 방식, 양쪽 방식이 설정가능하여, 도형정보로부터 설정하는 경우에는 도형정보로서 DXF형식, BMP형식 파일이 준비되어 있고, 채우기 방식의 경우에는 예를 들어 버스바 개수가 1개인 경우, 2개인 경우, 3개인 경우 등, 복수의 타입을 선택할 수 있다.

(5) 화상처리조건

(6) 촬영조건

(7) 결함타입마다의 데이터(형상의 특징, 길이나 면적의 역치 등)

본 발명에서는, 결함을 타입별로 [핑거단선], [크랙] 및 [결흠]으로 구분하고, 상기에서 설명한 특징으로부터, 핑거단선의 경우는, 암부의 형상이 핑거의 방향을 따른 직사각형 형상인가 아닌가로 판정한다. 크랙의 경우는, 직선 또는 꺾은선으로 암부가 생기기 때문에, 형상이 선상인지와, 길이의 역치를 이용하여 판정한다. 결흠의 경우는, 암부의 면적이 어떠한 역치 이상이면 결흠으로 판정한다.

입출력제어부(40)는 각종 지시입력이나 양부판정결과를 입력하는 키보드(400) 등의 입출력장치를 제어한다. 카메라제어부(50)는, 검사대상(100)인 태양전지 판넬의 화상을 촬영하는 태양전지 촬영 카메라(500)를 제어하는 것이다. 표시제어부(60)는, 촬영한 화상을 표시하는 표시부(600)를 제어한다. 측정전류제어부(70)는, 검사대상(100)인 태양전지 판넬에 프로브(75)를 개재하여(통하여) 일정 전류(소정의 순방향 전류)를 인가하는 전원수단이다. 프로브(75)는 태양전지 판넬에 전류를 공급한다. 위치결정기구제어부(80)는 카메라(500)를 촬영위치로 반송하고, 위치결정하는 것으로서, 카메라위치결정기구(800)를 제어하는 위치결정기구제어부이다. 카메라위치결정기구(800)를 포함하는 카메라 촬영부의 상세는 도 2에 나타낸다. 900은 셀의 판정결과를 보존하는 외부기억장치이다. 이상의 구성에 있어서, 제어부(10), 메모리(20), 기준데이터파일(30), 입출력제어부(40), 표시제어부(60) 및 외부기억장치(900)로써 해석수단(200)을 구성하고 있다.

본 실시예의 검사장치에서는, 측정전류제어부(70)로부터, 프로브(75)를 개재하여 검사대상(100)으로서의 태양전지 판넬에 순방향으로 소정의 전류를 공급하는 것에 의해, 검사대상(100)을 EL(일렉트로 루미네슨스)를 광원으로써 작용시켜 카메라(500)로 이 발광상태를 촬영한다. 촬영은, 태양전지 판넬의 각 태양전지 셀 마다 순차로 촬영해 가게 되므로, 카메라위치결정기구(800)로 카메라 위치를 태양전지 셀 마다 이동시킨다.

카메라(500)로 촬영하는 EL발광에 의한 발광광량은, 1,000nm로부터 1,300nm파장의 미약한 광으로, 암실 내에서 발광시킨 미약한 광을 촬영하고 있다. 이 때문에, 카메라(500)는 미량 감도가 좋은 카메라를 이용할 필요가 있다. 본 실시예에서는, 하마마쓰 포토닉스 제의 형식 C-9299-02(Si-CCD카메라)를 이용하고 있다.

다음으로, 도 2를 참조하여 본 실시예의 카메라 촬영부(500)와 카메라위치결정기구(800)의 구성ㆍ제어를 설명한다. 도 2는, 카메라위치결정기구(800)를 포함하는 카메라 촬영부(500)(도면에서는 태양전지촬영카메라)의 상세한 구성을 나타낸 다.

카메라위치결정기구(800)는, 사각상자형상의 암실(810)의 편평한 상면(811)에, 아크릴 수지 등의 합성수지제 또는 글래스제의 투명판(812)이 취부되어 있다. 투명판(812) 이외로는, 암실(810)에 광이 들어오지 않도록 차광성 소재로 이루어지는 구성으로 되어 있다. 투명판(812)과 검사대상(100)과의 극간(隙間)은 적절한 차광재로 덮을 필요가 있다. 무엇보다도, 상면(811)에 검사대상(100)으로서 태양전지를 적재한 후, 검사대상(100)을 포함하는 상면(811) 전체를, 차광수단으로 덮는 것으로 하면, 상면(811) 전체를 투명판으로 하여도 좋다. 상면 이외의 네 개의 측면과 저면은 모두 차광성 부재로 하고 있다. 상면(811)에는, 검사대상(100)의 반송을 가이드하는 한 쌍의 가이드부재(814)가 마련되어 있다.

암실(810) 내에는, 카메라(500)와, 이 카메라(500)를 y축 방향으로 이동시키는 y축 가이드부(830)가 있다. y축 가이드부(830)의 일단에는, 모터(832)가 있어 이를 회전시키는 것으로, 카메라(500)를 y축 방향으로 진퇴시키는 것이 가능하다.

y축 가이드부(830)의 양단은, x축 가이드부(840)(840)에 지지되어 있다. 그리고, 모터(842)와 양측 타이밍 벨트(844)(844)에 의해, y축 가이드부(830)는, x축 가이드부(840)(840) 상을, x축 방향을 따라서 진퇴가능하게 되어 있다.

이상의 구성에 있어서, x축 가이드부(840)(840), y축 가이드부(830), 모터(832)(842), 타이밍 벨트(844)(844)로써, 카메라(500)의 구동기구를 구성하고 있다. 본 실시예에서는, x축 가이드부(840)(840) 및 y축 가이드부(830)를 모터(832)(842) 및 볼나사로 구동하고 있다. 구동방식은, 상기 실시예에 한정되지 않 고, 각종 리니어 액츄에이터를 사용하는 것이 가능하다.

구동기구의 모터(832)(842)를 회전제어하는 것으로써, 카메라(500)를, x-y평면 내의 임의의 위치로 이동하고, 검사대상(100)의 구석구석까지 전면을 촬영하는 것이 가능하게 된다.

검사대상(100)의 태양전지로서는, 태양전지 셀 한 장이라도 좋고, 도 6과 같이 태양전지 셀(28)을 복수 매 직선적으로 연결한 스트링(25) 상태라도 좋고, 스트링(25)을 평행하게 복수 본(本) 나열하고, 태양전지 셀(28)이 매트릭스 상으로 배치된 태양전지 판넬이라도 좋다. 카메라(500)에 의한 촬영도, 태양전지 셀 한 장 마다라도 좋고, 몇 장씩 이어도 좋고, 태양전지 판넬 전체라도 좋다.

검사대상(100)인 태양전지 판넬은, 태양전지 셀(28)을 일렬로 배치하여 전기적으로 접속한 스트링(25)을 복수 본 평행하게 나열하고, 태양전지 셀(28)을 종횡으로 매트릭스 상으로 배치한 것이다. 그리고, 도 7에 나타내는 바와 같이, 제일 하측에 투명커버글래스(21)가 배치되고, 다음으로 충전재로서 EVA(에틸렌비닐아세테이트)(23), 다음으로 태양전지 셀(28), 더욱이 EVA(24)가 적층되고, 상측에 수지제의 백시트(이면재)(22)가 배치되어 있다. 이들을 라미네이트장치에서, 가열상태 하에 진공으로 압력을 가하고, EVA을 가교반응시켜 적층하여 라미네이트구조로 한다. 라미네이트장치로부터 반송된 태양전지 판넬은, 다음으로, 컨베이어 등으로 본 발명의 태양전지의 검사장치에 반송된다. 반송되어 온 태양전지 판넬은, 가이드부재(814)(814) 사이에 가이드되어 암실(810) 위에 다다른다.

도 2에 나타내는 바와 같이 암실(810) 위에 다다른 검사대상(100)은, 투명커 버글래스(21)를 아래로 향하여 암실(810)의 투명판(812) 상에 정지하고, 프로브(75)를 접속하여 측정전류제어부(70)와 접속한다. 검사대상(100) 쪽이 투명판(812)보다 작아서, 주위로부터 암실 내에 빛이 들어오기 때문에, 검사대상(100)의 위로부터 암실(810)의 상면 전체를 도시하지 않은 차광수단으로 덮는다. 또는 투명판(812)과 검사대상(100)과의 극간은 적절한 차광재로 덮을 필요가 있다.

차광수단이지만, 상기에서는, 암실(810)의 상면 전부를 덮는 것으로서 설명하였지만, 태양전지 판넬의 경우, 이면측의 수지제의 백시트(22)는, 불투명이어서, 차광성이 충분하다. 또한, 암실(810)의 상면(811)도, 투명판(812) 이외는 차광성 부재로 구성되어 있다. 따라서, 검사대상(100)이 투명판(812)보다 커서, 투명판(812) 전체가 검사대상(100)으로 덮이는 경우에는, 차광시트는 불필요하다.

그러나, 검사대상(100) 쪽이 투명판(812)보다 작으면, 극간으로부터 빛이 암실(810) 내로 들어오기 때문에, 차광수단으로 덮을 필요가 있다. 덮는 범위는, 최저, 투명판(812)과 검사대상(100) 사이에 액자형상으로 생긴 극간만이다. 따라서, 차광수단은, 최저로 이 극간을 덮는 크기이면 좋다.

본 실시예에서는, 태양전지를 특별한 암실 내에서 검사하는 것이 아니고, 도 2와 같이 간단한 기구의 장치에 실으면 좋다. 또한, 본 실시예에서는, 도 2에 나타내는 카메라위치결정기구와 컴퓨터 시스템을 구비하는 것만으로 충분하기 때문에, 다음과 같은 장점이 있다.

태양전지 판넬의 라미네이트 가공 등, 통상의 가공공정에서는, 태양전지 판넬의 글래스면을 아래로 하여 반송하고 있다. 이 검사장치는, 암실의 상면(811)에 서 태양전지의 수광면을 하측으로 하여 싣는 것이 가능하기 때문에 반전하는 동작이 불필요하다. 따라서 태양전지 판넬 등의 제조공정 중에 용이하게 싣는 것이 가능하다.

<4> 태양전지 판넬의 검사 플로우

해석수단(200)에서는, 도 3의 플로우 차트에 따라서, 태양전지 판넬을 사진촬영하고, 그 결함을 검사한다.

우선 스텝 S1에 있어서, 도 2에 나타내는 암실(810)의 상면(811)에 검사대상(100)으로서 태양전지 판넬을 위치결정하여 싣는다. 이어서, 스텝 S3에 있어서, 실은 검사대상 태양전지 판넬의 단자부에 프로브(75)를 접속하여 측정전류제어부(70)로부터 전류를 인가할 수 있도록 한다.

다음의 스텝 S5에 있어서, 제어부(10)는 위치결정기구제어부(80)를 제어하여 카메라(500)를 최초의 태양전지 판넬 촬영위치에 위치결정한다. 스텝 S7에 있어서, 측정전류제어부(70)를 제어하여 검사 대상인 검사대상(100)에 소정의 순방향 전류를 흘려 EL발광시킨다. 발광조건(통전전류치, 통전시간 등)은 검사대상마다 미리 설정하고, 기준데이터파일(30)에 등록하여 둔다. 또한, 이 발광조건은, 본 실시예에서는, 한 개의 촬영조건에 3세트 설정하는 것이 가능하게 구성되어 있다. 이것은, 셀의 특성에 따라서는, 단일의 조건에서는 EL발광과다 또는 발광부족이 발생할 가능성이 있기 때문이다.

이와 같이 복수의 발광조건을 설정하여 두는 것에 의해, 촬영화상처리 실행 시에, 촬영결과가 불충분하다고 판단된 경우에는 그 상황에 따라 발광조건을 변경 하여 다시 스텝 S7의 처리부터 재실행하는 것이 가능하도록 하고 있다. 이하의 설명에서는, 재실행에 대하여 설명을 생략하고 있다.

그리고, 스텝 S10에 있어서, 제어부(10)는 카메라 제어부(50)를 제어하여 카메라(500)로 EL발광하고 있는 태양전지 셀(28)을 촬영하여, 촬영화상을 받아들이는데, 예를 들어 메모리(20)와 외부기억장치(900)의 소정영역에 써넣는다.

이어서 스텝 S12에서 표시제어부(60)를 제어하여 먼저 촬영한 오리지널 화상을 메모리(20)로부터 독출하여 표시부(600)에 표시한다. 해석수단(200)은, 스텝 S50에 나타내는 촬영화상에 대하여 화상처리를 행하고, 촬영화상정보의 해석처리를 행한다. 그리고, 스텝 S16에 있어서, 스텝 S50의 화상처리결과에 따라서 결함이라고 판단된 부분을 강조하여 화상을 표시제어부(60)를 개재하여(통하여) 표시부(600)에 표시한다.

또, 스텝 S18은, 강조표시한 화상을 사용하여 검사자에 의한 수동판정의 공정으로 상세히는 <7>에서 후술한다.

해석수단(200)의 제어부(10)는 스텝 S20에서 셀의 판정결과를 예를 들어 외부기억장치(900)에 보존한다.

다음으로 스텝 S22에 있어서, 검사대상(100)의 태양전지 판넬의 태양전지 셀(28)마다 배당한 시퀀스 번호를 하나 카운트 업(앞으로 나아감)한다. 그리고, 이어서 스텝 S24에 있어서, 카운트 업한 시퀀스 번호를 조사하여, 검사대상(100)인 태양전지 판넬(28)의 모든 태양전지 셀에 대하여 촬영 및 판정처리가 종료하였는지 아닌지를 조사한다. 모든 태양전지 셀의 처리가 종료하지 않은 경우에는 스텝 S30 으로 가서, 위치결정기구제어부(80)에 지시하여 카메라위치결정기구(800)를 제어하여 카메라(500)를 다음의 태양전지 셀의 촬영위치로 이동하여 위치결정한다. 그리고, 스텝 S7로 가서 다음 셀에 대한 촬영처리 및 판정처리를 행한다.

한편, 스텝 S24로 모든 태양전지 셀(28)에 대한 판정처리가 종료한 경우에는, 스텝 S26으로 나아가 <6>과 같이 종합판정을 행한다. 그 후 각 태양전지 셀 끼리의 간극 등을 확인하여 태양전지 판넬 전체로서 양품으로 가능한지 아닌지를 종합적으로 판정하여 판정결과를 예를 들어 외부기억장치(900)의 소정 영역에 써넣는다. 그리고, 한 장의 태양전지 판넬에 대하여 종합판정처리를 종료한다.

<5> S50 촬영화상처리의 상세설명

다음으로, 도 4를 참조하여 도 3의 스텝 S50에 나타내는 촬영화상처리를 상세하게 설명한다. 화상처리는, 우선 촬영한 태양전지 셀(28)의 화상을 메모리(20)로부터 독출하고, 태양전지 셀(28)의 화상의 광량이 적은 영역(암부)을 추출한다. 다음으로, 추출한 암부의 영역 또는 형상을 도 9ㆍ도 10ㆍ도 11의 태양전지 셀의 결함타입에 기초하여 화상처리한다. 화상처리조건은 기준데이터파일(30)에 등록되어 있고, 이하의 처리를 순차적으로 수행하는 것으로 한다.

해석수단(200)에서는, 메모리(20)로부터 수취한 한 장의 태양전지 셀(28)의 화상 데이터에 대하여, 우선 스텝 S52에서 스케일링 처리를 실행한다. 태양전지 셀의 특성에 의해 전체적인 발광량에는 차이가 있다. 스케일링 처리는, 가장 밝은 부분을 어느 명도로 정규화하여, 일정한 조건으로 비교검토가 가능하도록 화상 전체의 밝기를 조정하는 처리이다.

다음으로 스텝 S54에서 태양전지 셀의 영역추출처리를 실행한다. 이 처리는, 태양전지 셀의 외주형상을, 미리 기준데이터파일(30)에 설정 등록하여 둔 셀의 치수정보와 조합(照合)하여 자동계산하는 처리이다. 태양전지 셀(28)의 위치나 각도가 어긋나 있는 경우, 이 처리에 의해, 정확하게 태양전지 셀(28)의 외주형상을 구하고, 각도를 수정하는 것이 가능하다. 이때 인접하는 태양전지 셀(28)을 연속하여 촬영하는 것으로, 인접하는 셀의 배설상황을 알 수 있어, 간극이 적당한지 아닌지를 판정한다.

다음으로 스텝 S56에 있어서, 버스바 제외처리를 행하여 촬영화상으로부터 버스바 영역을 제외하여 셀의 양부판정을 행할 수 있도록 화상처리를 행한다. 태양전지 셀에는 버스바가 마련되어 있어, 기준데이터파일(30)에 미리 설정하여 둔 태양전지 셀의 치수정보와 조합(照合)하여 자동계산하여 버스바 영역을 구하고, 태양전지 셀의 양부판정을 위한 영역으로부터 제외한다. 이 처리에 의해, 태양전지 셀의 위치나 각도가 어긋나 있어도 정확하게 버스바 영역을 구하는 것이 가능하다.

이어서, 스텝 S58에 있어서, 쉐이딩처리를 행한다. 카메라(500)에 장착하는 렌즈의 특성에 따라, 아무래도 중심이 밝고 끝단으로 갈수록 어둡게 된다. 이 때문에, 이 처리로 카메라 렌즈 특성에 따른 밝기의 변화를 보정한다.

다음으로 결함을 판정하지만, 그 전에, 화상 내를 암부와 명부로 나눈다. 암부인지 아닌지는 주변과의 명도저하비율을 역치로 하여 판정한다. 명부와 암부를 구분하는 방법의 일 예를 이하에서 설명한다.

촬영화상을 미리 결정된 크기의 소구역으로 분할하고, 각 소구역에 대한 명 도의 평균을 구한다. 그리고, 한 개의 소구역 내에 밝은 부분과 어두운 부분이 혼재하는 것을 찾아서, 그 소구역 내에서의 명도의 평균치를 구한다. 이때 닮은 밝기의 복수의 소구역을 취출하여 평균치를 구해도 좋다. 이 평균화에 의해, 밝은 부분과 어두운 부분이 복잡하게 혼재하는 부분에서는, 밝은 부분과 어두운 부분의 차이가 줄어들어 명암의 경계가 없어진다. 이때 얻은 평균치를 기준으로서 명암의 역치를 결정한다. 역치로서는, 평균치 그것, 또는 이 평균치 보다 약간 낮은 값(어두운 값)을 [명]의 역치로 하는 등 적절히 설정하는 것이 가능하다. 그리고, 이 밝기에 달하지 않는 소구역은 [암부]로 판단한다.

즉, 안정적으로 어두운 부분(즉, [결흠]으로 의심되는 부분)에 대해서는, 소구역에 대하여 평균화하면, 평균치가 일단(一段) 어두워지게(낮아지게) 되는 것에 의해, 그 소구역은 암부인 것으로 판정할 수 있다.

또한, 안정적으로 어두운 부분과 그 주위의 밝은 부분 쌍방에 상기의 소구역이 걸쳐지는 곳에서는, 예를 들어, 소구역의 일부가 밝게, 나머지는 어둡게 되는 것으로 된다. 이와 같이, 소구역의 일부가 밝게, 나머지가 어둡게 되는 때는, 평균치가 상기 역치를 넘어서면 명부로 판정하고, 평균치가 상기 역치에 달하지 않는 경우는, 그 소구역은 암부로 판정하는 것으로 된다. 이상으로부터, 복잡하게 밝은 부분과 어두운 부분이 혼재하는 소구역의 평균치를 역치로서 이용하면, 촬영화상을 [명부]와 [암부]로 나눌 수 있다.

또, 상기 촬영화상을 소구역으로 나누어 명부와 암부로 구분하는 방법은 일 예에 지나지 않고, 다른 방법으로 명부와 암부를 구분하여도 좋다. 예를 들어, 디 지털 촬영화상의 경우는, 일정 수의 화소를 직선적으로 나열한 것을 소구역으로 하거나, 복수의 화소로 소면적을 형성하고, 이것을 소구역으로 하는 것으로 동양의 처리를 하는 것이 가능하다. 또한, 육안으로 명부와 암부가 복잡하게 혼재하는 구역을 선정하고, 이 구역의 평균치를 구하여 역치를 설정하여도 좋다. 더욱이, 역치를 구할 때 소구역의 크기와, 화상 내를 명부와 암부로 나눌 때의 소구역의 크기를 분리해서, 명부와 암부로 나눌 때의 소구역의 크기 쪽을 작게 하여도 좋다.

또한, 스케일링 처리나 쉐이딩 처리가 적절히 행하여져, 복수의 태양전지 셀에 대하여, 각각의 밝기가 균등하게 조정되어 있으면, 복수의 태양전지 셀을 검사하는데 동일한 역치를 사용할 수 있다.

그리고, [명부]를 0으로 하고, [암부]를 1로 하는 등의 방법으로, 2치화하는 것으로, 화상의 명/암을 강조하여 표시할 수 있다.

이상과 같이, 카메라에서 촬영된 화상은, 소구역 단위로 명과 암으로 나눌 수 있지만, 그 단계에서는, 단지 명/암으로 구분되는 것만으로, 아직, 결함인지 아닌지의 판정은 되어있지 않다. 결함인지 아닌지의 판정은 다음과 같이 하여 행하여진다.

우선, 결함을 타입별로 나눈다. 여기서는, 결함의 타입을 [결흠]과 [핑거단선]과 [크랙]의 3종류로 생각한다. 다만, 이 세 개의 타입은 일 예이고, 이들 이외의 결함타입을 포함하여도 좋다. 그리고, 이들 각 타입의 형상이나 길이나 면적의 역치는, 전술한 바와 같이, 미리 기준데이터파일(30)에 기억되어 있다.

스텝 S60에서, 결함의 하나인 [결흠]의 검출처리를 행한다. 결흠검출처리는, 셀 주변부에서 어둡게 보이는 면적을 가진 암부 중 역치를 넘는 면적 이상의 것을 결흠으로서 추출하는 처리이다. 결함의 원인으로서 결흠에 의한 암부는, 도 11과 같이 주변의 밝은 부분과 비교하여 비교적 안정되게 어둡게 되는 경향이 있다. 그것과 달리 도 12와 같이 결함 이외가 원인인 암부는, 어두운 부분과 밝은 부분이 복잡하게 혼재되어 있다. 이 부분은, 상술한 역치를 구하는 방법으로부터 알 수 있듯이, 거의가 명부로 판정된다. 그러나, 설정한 소구역의 크기에 따라서는, 암부로 판정되는 부분도 나오지만, 암부의 면적이 역치를 넘는 일이 없기 때문에, [결흠]이라고 판정되는 일이 없다.

이러한 [결흠]의 판정이 되어, 결흠에 대응하는 [암부]를 1로 하고, 그 주위의 [명부]를 0으로 하는 등에 의해 2치화하여 표시하는 것으로, 스텝 S16으로 나타내는 결함부분을 강조하여 판정화상을 표시하는 것이 가능하다. 도 11은, [결흠]을 강조하는 표시의 예이다. [결흠]으로 판정한 암부에는, 결함의 타입에 대응하여 색을 입혀 표시하여도 좋다.

또, 결함을 해석수단(200)에 의해 자동으로 판정하는 경우에는, 화상 데이터 내에서 명부와 암부가 2치화되어 있으면 좋고, 화상을 디지털 등으로 표시하지 않으면 안되는 것은 아니다. 그러나, 디스플레이 상에 표시하는 것으로, 판정의 진행상황을 육안으로 더 확인할 수 있다.

이어서 스텝 S62에서 핑거단선검출처리를 행한다. 이 처리는, 셀 내부에서 어둡게 보이는 면적을 가진 그림자 형상으로 보이는 부분 중 어느 면적 이상 있는 것을 핑거단선으로서 검출하는 처리이다. 이 처리에도 결흠검출에서 행한 것과 동 양으로 명도의 평균화처리를 행하고, 안정된 암부를 추출하는 것으로 검출하는 것이 가능하다. 더욱이 핑거단선의 암부는 핑거의 방향을 따라서 직사각형의 형상을 나타내는 특징이 있다. 그래서 미리 기준데이터파일(30)에 설정되어 있는 핑거의 방향과 합치하고, 더욱이 형상이 직사각형과 근사한 암부를 핑거단선으로 판정하도록 한다.

그리고, [명부]를 0으로 하고, [암부]를 1로 하는 등에 의해 2치화하여 표시하는 것으로, 화상의 명/암을 강조하여 표시할 수 있다. 이와 같이 하는 것에 의해, 스텝 S16으로 나타내는 결함부분을 강조하여 판정화상을 표시하는 것이 가능하다. 도 9는 핑거단선을 강조하여 표시한 도면이다. 이때, 핑거단선으로 판정한 암부에는, 결함의 타입에 대응한 색(결흠과는 다른 색)을 입혀 표시하여도 좋다. 핑거단선을 효과적으로 발견하는 데에는, 전술한 소구역을 정사각형으로 하여, 일변의 크기를 인접하는 핑거 사이의 거리보다 작게 하는 것이 바람직하다.

다음으로, 스텝 S64에서, 크랙검출처리를 행한다. 상술한 명부와 암부의 구별방법에 의해, 암부를 식별한다. 그리고, 핑거단선 이외에 어둡게 보이는 선상의 암부 중 어느 길이 이상의 것을 크랙으로 검출한다. 크랙의 암부는, 통상 절곡된 선 상으로 나타나지만, 비교적 단순한 형상을 하고 있다. 이하에서 도 13에 의해 크랙을 판단하는 방법에 대하여 설명한다.

크랙의 암부는 이하와 같이 비교적 단순한 선분의 집합으로 되어 있다. 크랙검출처리에는, 크랙에 의한 꺾은선 상의 암부 (가) (나) (다)를 한 개의 크랙으로서 인식하고, 각각의 길이를 합산하여 그 크랙의 길이로 한다. 또한, 절곡부의 각 도 θ는 90˚이상의 둔각이 되는 것도 특징의 하나이다. 크랙에 의한 암부만의 경우는, 단순히 각 암부의 연결점(접합점)에 연결되어(접합하여) 있는 가를 보는 것만으로 각 암부가 한 개의 암부의 일부인가 아닌가를 판정할 수 있다.

[<2> 태양전지 셀의 결함]에서 서술한 대로 촬영화상에는 크랙에 의한 암부 이외의 암부가 존재할 가능성이 있다. 대표적인 것으로서, 결정립계 등의 내적 요인에 의한 것이 열거된다. 이와 같은 암부가 크랙에 의한 암부의 결합점과 겹치는 경우, 선의 접합을 보는 것 만으로는 정확히 크랙 전체를 파악할 수 없다. 그런데, 이와 같은 암부는 온도를 올리는 것으로써 축소시키는 것이 가능하다. 그러나, 온도를 올리는 데에는 시간이 걸리기 때문에, 여기서는, 이와 같은 방법은 채용하지 않고, 이하와 같이 하여 판단한다.

크랙에 의한 암부는 도 13과 같이 비교적 단순한 형상(접합점이 둔각으로 절곡되어 있다)을 하고 있기 때문에, 각 선분끼리의 방향은 가깝다고 생각할 수 있다. 그것에 대하여 크랙 이외의 암부는 랜덤한 방향으로 되어 있기 때문에, 크랙의 방향과 일치할 확률이 낮다.

그래서, 암부의 접합점에서 연결되어 있는 다음의 암부를 판정하는 경우, 상술한 바와 같이 그까지의 암부의 방향과 가까운 것을 우선하여 다음의 암부라고 판정하면, 용이하게 크랙의 전체를 파악할 수 있게 된다. 또한, 길이의 역치를 채용하여도 좋다.

판정결과를 강조하여 표시하기 위한 강조화상을 생성하는 경우에는, 크랙이라고 판정한 암부와 주변의 명부를 2치화하여 표시한다. 결함의 타입에 대응한 색 을 입혀서 표시하여도 좋다. 이와 같이 하는 것으로, 상술한 스텝 S16에 나타내는 표시가 된다.

[<2> 태양전지 셀의 결함]에서 서술한 대로 촬영화상에는 크랙에 의한 암부 이외의 암부가 존재할 가능성이 있다. 이와 같은 암부는, 밝은 부분과 어두운 부분이 복잡하게 혼재하여 있기 때문에, 원칙적으로는, 전술한 바와 같이 명도의 분포를 평균화하는 것으로 처리할 수 있다. 그러나, 명암의 역치보다 어두운 것도 있기 때문에, 이 부분을 암부로 판단하는 것도 발생한다. 또한, 크랙은 소정의 길이 이상인지 아닌지로 판정되지만, 이 길이의 역치를 내리면, 크랙 이외의 암부도 크랙으로 오인되어 버릴 가능성이 있다. 한편, 작은 크랙이 문제로 되는 경우도 있어, 일괄적으로 역치를 올리는 것도 적당하지 않다. 그래서 이하와 같은 판정기준에 의해 크랙의 판정을 한다.

크랙의 판정기준으로서는, 태양전지 셀의 영역특성에 상응한 2종의 기준을 준비하고 있다. 도 10과 같이 태양전지 셀을 버스바 주변영역(영역 M, 영역 N)과 그 외의 영역 L로 나눈다. 제 1 판정기준은, 주로 라미네이트 가공에 의한 압축이나 반송 중, 및 모듈제작공정 중 핸들링에 의한 하중이나 충격력에 기인하는 크랙을 대상으로 하는 것이다. 이 크랙은, 영역 M, 영역 N 및 영역 L 전체에서 발생한다. 이 크랙의 길이의 역치를 짧게 하면, 크랙 이외의 암부도 크랙으로 판단해버린다. 특히, 영역 L에서는, 이와 같은 노이즈로서의 크랙이 검출되기 쉽다. 그래서, 이 큰 크랙을 정확히 추출하기 위하여 길이의 역치를 크게 하여, 치수가 큰 크랙에 한하여 추출하는 것이 바람직하게 된다.

제 2 판정기준은, 영역 M과 영역 N에 적용된다. 이 영역에서 가능한 크랙은 버스바에 리드선을 납땜할 때에 발생하는 치수가 작은 크랙이 많다. 그래서, 이 영역 M과 N에서는, 크랙의 길이의 역치를 짧게 하여, 작은 크랙을 검출할 수 있도록 한다.

제 1 판정기준에 의해 길이가 긴 선상의 암부를 크랙으로 하는 것으로써, 크랙 이외의 암부를 배제하고, 더 정확하게 크랙을 추출할 수 있다. 제 2 판정기준으로 짧은 선상의 암부를 크랙으로 하는 것으로써, 작은 치수의 크랙까지 추출가능하게 된다.

또, 영역 M과 영역 N의 크기는, 원칙적으로 같지만, 서로 다르게 해도 좋다. 또한, 영역 M과 영역 N에서 크랙 길이의 역치를 서로 다르게 해도 좋다.

태양전지 셀의 양부의 자동판정처리에서는, 상기와 같이, [결흠], [핑거단선], [크랙]의 유무를 판정한다. 이때, 암부이지만, 면적이 작거나, 길이가 짧다고 하는 이유로 결함이라고 판정되지 않은 부분은, 명부로 취급하는 것으로 노이즈를 작게 할 수 있다.

그리고, 스텝 S66의 자동판정처리에 있어서 각 검출처리에서 추출한 [결흠], [핑거단선], [크랙] 각각의 크기(면적, 길이), 개수를 미리 정한 역치와 비교하고, 태양전지 셀의 양부를 판정한다. 그리고, 계속해서 스텝 S68에서 판정결과를 출력한다.

그리고, 이들 결함이 없는 경우에는 양품으로 한다. 검출된 경우에는, 검출된 [결흠], [핑거단선], [크랙]의 정보를 바탕으로 셀의 양부에 대한 등급나누기를 한다.

등급나누기는 이하의 항목을 바탕으로 판정한다. (1) 검출된 [결흠]의 면적의 합계, (2) 검출된 [핑거단선]의 면적의 합계, (3) 검출된 [크랙]의 길이의 합계, 3개에 대하여 미리 설정한 역치와 비교하여 항목별로 등급을 결정한다. 등급은, 예를 들어, A, B, C, D, E의 5등급으로 하고, A를 가장 좋고, E를 가장 낮은 등급으로 한다. 결함이 있다고 판단한 셀의 등급은, 자동판정으로 최저등급인 E등급으로 분류한다. 셀의 등급이 소정의 등급 이하인 경우에는 불량(NG)으로 판정한다. 이 소정의 등급은 임의로 설정변경가능하다. 이 판정기준은, 자유로 설정가능하여, 소정의 면적이상인 [결흠]이나, 소정의 길이이상인 [크랙]이 있으면, 가까운 장래에 열화가 극심하여, 어느 하나 만에 대해서도 그 태양전지 셀은 불량으로 판단하는 것이 가능하다.

<6> 종합판정 S26

그리고, 검사대상이 셀 단위인 경우에는 셀의 판정결과가 그대로 제품으로서의 종합판정결과로 된다. 한편, 검사대상이 스트링, 매트릭스인 경우, 제품으로서의 양부의 종합판정을 이하의 수순으로 행하는 것으로 한다.

각 태양전지 셀의 판정기준을 바탕으로 판단하는 것이지만, 등급이 붙여진 각 태양전지 셀의 등급별 셀의 매수에 의해 종합판단한다. 예를 들어, 설정한 등급 이하의 태양전지 셀의 매수가 설정이상인 경우, 불량으로 판단하는 것으로 한다. 예를 들어, C등급 이하가 5매 이상, D등급 이하가 3매 이상, E등급 이하가 1매 이상인 어느 경우에도 제품의 양부를 불량으로 판단하는 등의 판단기준을 설정한다.

<7> S18 검사자에 의한 수동판단

본 실시예의 태양전지 결함검사장치에 있어서는, 촬영부터 결함판정까지 자동으로 행하는 것이 가능하지만, 촬영화상을 해석하여 문제가 있다고 판정한 경우 등에는, 촬영화상이나 암부를, 디스플레이 등의 표시부에 강조한 상태로 표시하는 기능도 있다. 따라서, 본 태양전지 결함검사장치에 의한 자동판정을 멈추고, 도 3의 S18에 있어서 이 기능을 사용하여 검사자가 표시부를 보고 수동판정하는 것도 가능하다. 검사자에 의한 수동판정의 경우는 이하와 같다.

검사자는, 도 3의 스텝 S18에 있어서, 강조표시한 화상을 보고 양부판정결과 키보드(400)로부터 지시입력한다. 또, 표시부(600)가 터치패널인 경우에는, 표시부(600)의 표시화면을 터치하는 것으로 지시입력하여도 좋다.

본 실시예의 검사장치에서는, 검사자가 표시부의 촬영화상을 확인하여 양부판단을 하기 위하여, 판정기능의 [유효/무효], 자동판정기능의 [유효/무효], 수동판정기능의 [유효/무효]를 설정가능하게 하고 있다. 검사자가 스트링 또는 매트릭스의 제품을 검사하고, 검사자가 모든 태양전지 셀을 판정하여 종료하였다고 판단한 때에 [제품판정완료] 버튼을 입력하고, 다음의 태양전지 판넬의 검사를 종료하도록 하고 있다.

<8> S16 강조화상처리

본 실시예의 스텝 S16에서 결함이 있는 부분을 강조한 판정화상의 예는, 도 9가 핑거단선의 예, 도 10이 크랙의 예, 도 11이 결흠의 예이다. 이들 도면에서는, 결함과 그 이외의 부분을 2치화하여 표시하고 있다. 이때, 결함 이외의 부분은, [명]으로 표시하는 것으로 한다.

이와 같은 표시방법과는 별도로 도 5의 예를 나타낸다. 도 5(a)는, 촬영된 오리지널 화상이다. 도 5(b)는, 결함이 강조된 화면에, 도 5(a)의 촬영화상을 겹쳐서 표시한 화면이다. 이와 같이 하는 것으로, 검사자가 수동판정을 행하는 경우에는, 양쪽의 화상을 보면서 이곳저곳 비교하여 판단할 수 있게 되어, 더 용이하게 또한, 확실하게 셀 촬영화상의 양부가 판별가능하다. 또한, 자동판정에서 역치를 변경하여, 더 정확한 자동판정이 가능하게 하는 것도 가능하다.

도 1은 본 발명에 관한 일 발명의 실시예의 개략적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.

도 2는 본 실시예의 카메라위치결정기구의 상세한 구조를 나타내는 도면으로서, (a)는 평면도, (b)는 정면도, (c)는 우측면도이다.

도 3은 본 실시예인 태양전지 검사방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.

도 4는 도 3의 촬영화상처리 S50를 상세하게 설명하기 위한 플로우 차트이다.

도 5는 본 실시예인 태양전지 셀의 화상의 예를 나타내는 도면으로서, (a)는 촬영화상의 도면, (b)는 결함을 강조표시한 것과 촬영화상을 겹쳐서 표시한 도면이다.

도 6은 검사대상인 태양전지 셀ㆍ스트링ㆍ매트릭스의 설명도이다.

도 7은 검사대상인 태양전지 판넬의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 8은 본 실시예인 검사장치에서 측정하는 태양전지 셀의 설명도이다.

도 9는 검사대상인 태양전지 판넬 내의 셀의 핑거단선을 강조하여 표시한 도면이다.

도 10은 검사대상인 태양전지 판넬 내의 셀의 크랙을 강조하여 표시한 도면이다.

도 11은 검사대상인 태양전지 판넬 내의 셀의 결흠을 강조하여 표시한 도면이다.

도 12는 다결정 실리콘 셀의 촬영화상의 예이다.

도 13은 셀 촬영화상으로부터 암부를 크랙이라고 판정하는 방법의 설명도이다.

<부호의 설명>

10 제어부

20 메모리

28 태양전지 셀

30 기준데이터파일

40 입출력제어부

50 카메라제어부

70 측정전류제어부(전원수단)

75 프로브

80 위치결정기구제어부

100 검사대상(태양전지 판넬)

200 해석수단

500 카메라(촬영수단)

600 표시부(표시수단)

900 외부기억장치

Claims

태양전지 내의 태양전지 셀의 양부를 판정하는 태양전지의 검사장치이고,

검사대상이 되는 태양전지 셀에 전류를 통전하는 전원수단과,

상기 전원수단에 의해 통전된 상기 태양전지 셀로부터 발광되는 빛을 촬영하는 촬영수단과,

상기 촬영수단으로 촬영한 태양전지 셀의 촬영화상을 해석하는 해석수단을 가지고,

상기 해석수단은, 상기 촬영수단으로 촬영한 태양전지 셀의 촬영화상에 대하여, 촬영화상 중의 명암이 혼재하는 부분에서의 평균 밝기로부터 역치를 구하고,

당해 역치에 따라서 촬영화상을 명부와 암부로 나누어, 명부와 암부를 2치화하여 표시하는 것에 의해 강조하고, 태양전지 셀마다 결함의 유무를 판정하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 검사장치.
제 1 항에 있어서,

상기 해석수단은, 상기 결함을 미리 결함타입마다 나누고, 상기 암부의 형상을, 미리 등록되어 있는 결함타입과 비교하는 것에 의해, 결함의 유무 및 타입별 판단을 하고, 결함이라고 판단된 부분과 그 이외의 부분을 2치화하여 표시하는 것에 의해 강조하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 검사장치.
제 2 항에 있어서,

상기 해석수단은, 특정 타입의 결함의 존재에 대해서는, 태양전지 셀의 소정 영역에 대해서만 판단하고, 타 영역에서는 상기 특정 결함의 존부를 판단하지 않는 것을 특징으로 하는 태양전지의 검사장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 결함부분과 그 이외의 부분을 2치화하여 표시한 화상을 가시화하여 표시하는 표시수단을 가지는 것을 특징으로 하는 태양전지의 검사장치.
제 4 항에 있어서,

상기 결함이라고 판단된 부분을, 상기 촬영화상과 겹쳐서 상기 표시수단으로 가시화하여 표시하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 검사장치.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

상기 결함의 표시는, 결함의 타입에 따라 다른 색채를 붙여서 표시하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 검사장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 촬영수단은, 복수의 태양전지 셀을 연속하여 촬영하고, 상기 해석수단은, 태양전지 셀 촬영화상에 의해 인접하는 셀의 배설상황의 양부판정도 행하는 것 을 특징으로 하는 태양전지의 검사장치.
전원수단에 의해 검사대상으로 되는 태양전지 내의 태양전지 셀에 전류를 통전하는 공정과,

상기 통전에 의해 상기 태양전지 셀을 발광시키고, 태양전지 셀 마다 발광되는 빛을 촬영수단에 의해 촬영하는 공정과,

상기 촬영수단으로 촬영한 태양전지 셀의 촬영화상에 대하여, 촬영화상 중의 명암이 혼재하는 부분에서의 평균 밝기로부터 역치를 얻는 공정과,

당해 역치에 의해 상기 촬영화상을 명부와 암부로 나누고, 명부와 암부를 2치화하여 표시하는 것에 의해 강조하고, 태양전지 셀 마다의 결함의 유무를 판정하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 태양전지의 결함판정방법.
제 8 항에 있어서,

상기 해석수단은, 상기 결함을 미리 결함의 타입별로 나누고, 상기 암부의 형상을 미리 등록되어 있는 결함의 타입과 비교하는 것에 의해 결함의 유무 및 타입별 판단을 하고, 결함이라고 판단된 부분과 그 이외의 부분을 2치화하여 표시하는 것에 의해 강조하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 결함판정방법.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,

특정 타입의 결함의 존재에 대해서는, 태양전지 셀의 소정 영역에 대해서만 판단하고, 다른 영역에서는 상기 특정 결함의 존부를 판단하지 않는 것을 특징으로 하는 태양전지의 결함판정방법.
제 8 항 내지 제 10 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 태양전지 셀의 촬영은, 복수의 태양전지 셀을 연속하여 촬영하고, 태양전지 셀의 촬영화상에 의해 인접하는 셀의 배설상황의 양부판정도 행하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 결함판정방법.
제 8 항 내지 제 11 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 결함부분과 결함이 아닌 부분을 2치화하여 표시한 화상을 가시화하여 표시하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 결함판정방법.
제 8 항 내지 제 12 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 결함부분과 결함이 아닌 부분을 2치화하여 표시한 화상과 함께, 태양전지 셀의 촬영화상도 표시하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 결함판정방법.