TWI538232B - 太陽電池的檢查方法以及檢查裝置 - Google Patents

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Description

太陽電池的檢查方法以及檢查裝置
本發明是有關於一種太陽電池的檢查裝置以及檢查方法，該太陽電池的檢查裝置對至少包括一個太陽電池單元(cell)的太陽電池進行檢查。
作為太陽能(solar energy)的利用方法，矽(silicon)型的太陽電池已為人所知。於太陽電池的製造過程中，重要的是對於太陽電池是否具有目標發電能力的性能評價。作為一般的性能評價方法，藉由太陽模擬器(solar simulator)來對輸出特性進行測定(例如參照專利文獻1)。
作為與上述太陽模擬器不同的方法，已有專利文獻2的方法。在該方法中，已提出如下的方法，即，順向地將電壓施加至多晶矽(silicon)型的太陽電池單元，藉此來使電流順向地流動，產生電致發光(Electroluminescence，EL)作用，根據發光狀態來對太陽電池單元的好壞進行判定。藉由對自太陽電池單元發出的EL光進行觀察來瞭解電流密度分布，根據電流密度分布的不均勻來將太陽電池單元的不發光的部分判斷為存在缺陷的部分。而且，對來自一個太陽電池單元的發光光量進行測定，若具有規定的光量，則判斷為良品，當未達到上述規定的光量時，判斷為不良品。
然而，於專利文獻2的方法中，由於僅根據來自太陽電池單元的發光的明亮度來對好壞進行判斷，因此，例如即便存在大裂縫(crack)，若明亮度為規定的值以上，則判斷為良品。然而，於存在大裂縫的情形時，導致作為太陽電池的能力急遽下降的可能性大，因此，應判斷為不良品。
又，於專利文獻3中，太陽電池的缺陷分為：基板裂縫、電極斷裂、及接觸不良等的外在要因所產生的缺陷；以及由基板材料的物理性質引起的結晶缺陷、轉移、及晶粒邊界等的內在要因所產生的缺陷。於是，著眼於內在缺陷會受到溫度變化的影響這一現象，當對發光光進行觀測時，對太陽電池單元進行加熱。藉此，使內在缺陷縮小，從而易於對外在缺陷進行判斷，且易於對外在缺陷與內在缺陷的種類進行判斷。
又，於專利2獻4中揭示有如下的技術，即，使順向的電流通電至太陽電池，對溫度分布進行攝影，從而確定缺陷部分。上述技術為利用了如下的現象的方法，該現象是指若使電流通電至太陽電池，則於電性短路部分流動有大量的電流，藉此，短路部分會發熱。然而，上述方法的感度以及分析度(resolution)不佳，因此，無法正確地對太陽電池的缺陷進行檢測。
又，專利文獻5的特徵在於：包括如下的步驟，即，藉由電源手段來將電流通入至作為檢查對象的太陽電池內的太陽電池單元，太陽電池單元因通電而發光，藉由攝影單元來對每個太陽電池單元的發光光進行攝影。接著，針對已攝影的太陽電池單元的攝影影像，根據攝影影像中的混雜有明暗的部分的平均明亮度來決定臨界值，根據該臨界值來將攝影影像分為明部與暗部，藉由二值化顯示來加強明部與暗部，對每個太陽電池單元的缺陷的有無進行判定。
根據上述專利文獻5的缺陷判定方法，將缺陷的圖案(pattern)分為暗區域(dark area)、基板裂縫、以及指狀元件(finger)斷線等的各類型(type)，且與每個類型的臨界值作比較，藉此，能夠於短時間內對缺陷進行判定。
[專利文獻1]日本專利特開2007-88419
[專利文獻2]WO2006/059615
[專利文獻3]WO2007/129585
[專利文獻4]日本專利特開平8-37317
[專利文獻5]日本專利第4235685
然而，專利文獻5的方法有時難以區分微裂縫(micro crack)與晶粒邊界。亦即，有可能會錯誤地進行判定，即，被判斷為微裂縫者，詳細地進行調查後為晶粒邊界、或者其原因為混入有異物，相反地，被認為是晶粒邊界者實際上為裂縫。
本發明是鑒於上述實際情況而成的發明，目的在於提供可使太陽電池的檢查精度提高的太陽電池的檢查裝置與檢查方法。
為了實現上述目的，本發明的太陽電池的檢查裝置具有將以下的構成作為特徵。
1、一種太陽電池的檢查裝置，其是對包括一個以上的太陽電池單元的太陽電池的好壞進行判定的檢查裝置，該太陽電池的檢查裝置的特徵在於包括：第1檢查裝置，與第2檢查裝置及/或第3檢查裝置，上述第1檢查裝置包括：投光手段，將雷射(laser)光照射至作為檢查對象的太陽電池的測定點；分光手段，對自上述測定點的檢查對象物散射的拉曼(Raman)散射光進行分光而獲得光譜(spectrum)；以及光譜分析手段，根據上述分光手段所獲得的拉曼散射光的光譜，對上述測定點的太陽電池的狀態進行分析，上述第2檢查裝置包括：電源手段，將電流通入至作為檢查對象的太陽電池；發光光攝影手段，對來自被上述電源手段通電的上述太陽電池的發光光進行攝影；以及EL影像分析手段，對上述發光光攝影手段所攝影的太陽電池的攝影影像進行分析，上述第3檢查裝置包括：加熱手段，對作為檢查對象的太陽電池進行加熱；熱(thermal)影像攝影單元，對被上述加熱手段加熱的上述太陽電池的溫度進行測定；以及熱影像分析手段，對上述熱影像攝影手段所攝影的太陽電池的攝影影像進行分析。
2、可設為如下的構成，即，上述第2檢查裝置的發光光攝影手段配置於太陽電池的表面側，上述第3檢查裝置的熱影像攝影手段配置於上述太陽電池的背面側。
3、可設為如下的構成，即，包括全部的上述第1檢查裝置、上述第2檢查裝置以及上述第3檢查裝置。
4、可設為如下的構成，即，上述第1檢查裝置的上述投光手段的焦點位置能夠於x、y、z的3個軸方向上移動。
5、可設為如下的構成，即，上述太陽電池為層疊(laminate)構造的太陽電池面板(panel)，該層疊構造的太陽電池面板是將多個太陽電池單元予以電性連接且呈平面地配置上述多個太陽電池單元，隔著密封樹脂而利用透明保護層與後罩片(back sheet)來包夾著上述多個太陽電池單元的表背面。
6、可設為如下的構成，即，上述第3檢查裝置的加熱手段將電流通入至作為檢查對象的太陽電池。
為了實現上述目的，本發明的太陽電池的檢查方法將以下的構成作為特徵。
7、上述太陽電池的檢查方法的特徵在於包括如下的步驟：藉由電源手段來將電流通入至作為檢查對象的太陽電池；藉由上述通電來使上述太陽電池發光，藉由發光光攝影手段來對每個太陽電池單元的發光光進行攝影；藉由EL影像分析手段來對根據上述發光光攝影手段所攝影的太陽電池的攝影影像而被推斷為缺陷位置的部位進行確定；藉由加熱手段來對太陽電池進行加熱；藉由熱影像攝影手段來對因上述加熱而產生的上述太陽電池的溫度分布進行攝影；藉由熱影像分析手段來對根據上述熱影像攝影手段所攝影的太陽電池的攝影影像而被推斷為缺陷位置的部位進行確定；藉由投光手段來將雷射光照射至被上述EL影像分析手段及/或熱影像分析手段推斷為缺陷位置的測定點；利用分光手段來對自照射有雷射光的位置散射的拉曼散射光進行分光；以及根據被上述分光手段分光的拉曼散射光的光譜，對上述測定點的太陽電池的狀態進行分析。
8、可設為如下的構成，即，上述發光光攝影手段自太陽電池的表面側進行攝影，上述熱影像攝影手段自上述太陽電池的背面側進行攝影。
9、可設為如下的構成，即，上述藉由加熱手段來對太陽電池進行加熱的步驟，是藉由對上述太陽電池通電來進行。
10、可設為如下的構成，即，上述發光光攝影手段與上述熱影像攝影手段自表背兩個面對上述太陽電池進行攝影，使被上述EL影像分析手段以及熱影像分析手段推斷為缺陷位置的部位重合，藉此來決定照射上述雷射光的測定點。
11、可設為如下的構成，即，上述太陽電池為層疊構造的太陽電池面板，該層疊構造的太陽電池面板是將多個太陽電池單元予以電性連接且呈平面地配置上述多個太陽電池單元，隔著密封樹脂而利用透明保護層與後罩片來包夾著上述多個太陽電池單元的表背面，上述太陽電池的檢查方法包括如下的步驟，即，將上述雷射光照射至上述透明保護層及/或上述填充材料，根據獲得的拉曼散射光來求出光譜，根據該光譜來求出上述透明保護層及/或上述填充材料的缺陷狀態。
於本發明中，首先，利用第2檢查裝置來使電流通電至構成太陽電池的各太陽電池單元，使各太陽電池單元進行EL發光。太陽電池單元的良好的部分發光，但缺陷部分所發出的光變弱或缺陷部分不發光，因此，可推斷出缺陷部分。
接著，利用第3檢查裝置來對太陽電池通電之後，太陽電池單元的缺陷部分被加熱。因此，利用熱影像攝影手段來獲得太陽電池的熱像法影像(thermography)，將溫度高的部分推斷為缺陷。
將被第2檢查裝置的EL發光法推斷為缺陷部分的部分，與被第3檢查裝置的熱像法(thermograph method)推斷為缺陷部分的部分作比較，藉此來進行驗證，接著利用第1檢查裝置的拉曼分光法(Raman spectrometric method)來對被推斷為缺陷部分的點(point)進行檢查。拉曼分光法可正確地對太陽電池單元的矽結晶等的狀態進行分析，或亦可正確地對透明保護層或填充材料的狀態進行分析。
於上述內容中，使用了全部的第1檢查裝置至第3檢查裝置，但即便將被第2檢查裝置與第3檢查裝置中的任一個檢查裝置推斷為缺陷部分的部分予以抽出，且由第1檢查裝置使用拉曼分光法，亦能夠進行正確的檢查。
發明的效果
根據本發明的太陽電池的檢查裝置以及檢查方法，可正確地掌握太陽電池的缺陷。又，由於有時已知曉缺陷的產生原因，因此，可防止缺陷的產生，從而可使良率提高。
又，有時亦能夠根據缺陷來判斷該缺陷將來是否會變大，從而不僅能夠對目前的不良部位進行判定，而且亦能夠對將來可能會成為不良部位的某部位進行判定。藉此，於長期地使用太陽電池的情形時，可使檢查的可靠性提高。
以下，參照隨附圖式來對本發明的實施形態進行說明。
＜1＞太陽電池面板的構成
首先，對作為本實例的檢查裝置所處理的檢查對象的太陽電池面板10進行說明。圖1(a)、圖1(b)是表示作為檢查對象的太陽電池面板10的構造的圖，圖1(a)是平面圖，圖1(b)是層疊加工之前的剖面圖。
如圖1(a)的平面圖所示，多個方形的太陽電池單元18被導線19串聯地連接而形成電池串(string)15。而且，作為檢查對象的太陽電池面板10是藉由導線19來將多列電池串15予以連接，且將電極16、17連接於兩端而成。
以如下的方式使太陽電池面板10成形。首先如圖1(b)所示，將填充材料13放置在配置於下側的作為透明保護層的蓋玻璃(cover glass)11上，將多個串聯地連接的電池串15放置在上述填充材料13上，在上述電池串15上配置填充材料14，最後載置包含不透明的素材的背面材料12。使用乙烯醋酸乙烯酯(Ethylene Vinyl Acetate，EVA)樹脂作為填充材料13、14。然後，以上述方式對構成構件進行積層，且藉由層疊裝置等在真空的加熱狀態下施加壓力，使EVA樹脂發生交聯反應而進行層疊加工。
作為本發明的檢查對象的太陽電池並不限定於上述太陽電池面板10，該太陽電池亦包含：僅有1塊太陽電池單元18的太陽電池、以及呈直線地將多塊太陽電池單元18予以連接而成的電池串15的狀態下的太陽電池。又，層疊加工前後的任一個狀態均可被設為檢查對象。
圖2是自受光面來對1塊太陽電池單元18進行觀察所見的平面圖。太陽電池單元18於薄板狀的矽半導體的表面印刷有匯流排(bus bar)18a，該匯流排18a是用以將電予以取出的電極。此外，於矽半導體的表面上，為了效率良好地使電流集中至匯流排，沿著與匯流排垂直的方向印刷有被稱為指狀元件18b的細導體。
於圖2所示的本發明的實例中，例示了一般被稱為多晶矽型太陽電池的太陽電池作為檢查對象。然而，本發明的檢查裝置以及檢查方法亦可適用於單晶矽型或非晶矽(amorphous silicon)的薄膜式太陽電池而並不限定於多晶矽型太陽電池。
＜2＞太陽電池的檢查裝置的說明
接著，對本發明的太陽電池的檢查裝置的構成進行說明。圖3是表示本發明的太陽電池的檢查裝置的概略構成的圖。圖3所示的本發明的太陽電池的檢查裝置包括：第1檢查裝置20、第2檢查裝置30、第3檢查裝置40、以及整體控制部50。
第1檢查裝置20是使用拉曼分光法的檢查裝置。該第1檢查裝置20包括：作為投光手段的物鏡(objective lens)21、成像透鏡22、狹縫(slit)23、分光手段24以及光譜分析手段25等。
光譜分析手段25雖未圖示，但包括個人電腦(personal computer)等，藉由在個人電腦的控制部中執行的程式(program)來獲取分光手段24所獲得的光譜，且將該光譜記憶至記憶體(memory)。於個人電腦中有基準資料檔案(data file)，於該基準資料檔案中儲存有作為矽、蓋玻璃、填充材料或匯流排等的各種物質的標準光譜的線圖，將該線圖與自分光手段24獲取的光譜的線圖作比較，從而對物質等進行鑑定。
第2檢查裝置30是使用EL(電致發光)發光的檢查裝置。該檢查裝置包括：電源手段31，將電流通入至作為檢查對象的太陽電池面板10；發光光攝影手段32，對來自被電源手段通電的太陽電池單元的EL的發光光進行攝影；以及EL影像分析手段33，對發光光攝影手段32所攝影的太陽電池面板10的攝影影像進行分析。
第3檢查裝置40是利用熱像法的檢查裝置。該檢查裝置包括：加熱手段41，對作為檢查對象的太陽電池面板10通電，從而對太陽電池單元內的缺陷部分進行加熱；熱影像攝影手段42，對被加熱手段41加熱的上述太陽電池面板10的溫度分布進行攝影；以及熱影像分析手段43，對熱影像攝影手段42所攝影的太陽電池面板10的攝影影像進行分析。亦可共用第2檢查裝置30中所使用的電源手段31作為加熱手段41。
整體控制部50使第1檢查裝置20至第3檢查裝置40作為一個檢查裝置而進行統一的動作。該整體控制部50包括個人電腦，該個人電腦將太陽電池單元18的間隔、電池串/電池矩陣(matrix)的情形下的太陽電池單元18的數量(縱向數量、橫向數量)、以及太陽電池單元18的尺寸資訊(匯流排18a的位置與根數、角的倒角、指狀元件18b的配置、及太陽電池單元的背面電極(dip)位置等)的設定資訊等予以輸入，藉由已安裝(install)的程式來將第1檢查裝置20至第3檢查裝置40予以驅動。又，根據第2檢查裝置30的檢查結果與第3檢查裝置40的檢查結果來決定第1檢查裝置20所測定的測定點的位置資訊(x座標、y座標)、以及大致的z座標。而且，上述整體控制部50包括移動裝置，該移動裝置使第1檢查裝置20朝測定點移動。而且，根據第1檢查裝置20的測定結果來求出測定地點的z座標的修正值，將物鏡21的焦點位置調整至經修正的高度(z座標)。
＜3＞利用拉曼分光法來進行的檢查的概要
使用圖4來對第1檢查裝置20的檢查方法進行說明。
作為投光手段的物鏡21自未圖示的雷射光源，將可見光的波長的雷射光照射至作為檢查對象的太陽電池面板10。雷射光穿過作為透明保護層的蓋玻璃11、填充材料13，將焦點聚焦於太陽電池單元18的表面上，自焦點位置產生拉曼散射光。該拉曼散射光是如下的散射光，該散射光的振動頻率偏離照射的雷射光的振動頻率，且具有物質固有的振動頻率。
拉曼散射光不僅自焦點位置發散，而且亦自光軸上的焦點的前後發散，但由於成像透鏡22與狹縫23的作用，僅自焦點發散的散射光經由狹縫而於分光手段24上成像。於分光手段24中設置有繞射光柵與電荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)等的攝影元件，從而可獲得拉曼散射光的光譜。
分光手段24所獲得的光譜被輸入至光譜分析手段25，將該光譜與預先登錄於該光譜分析手段25的各種物質的光譜作比較，藉此，可鑑定出位於焦點位置的物質。例如，結晶系的矽於520 cm-1處具有波峰(peak)，另外，非晶矽於470 cm-1處具有波峰。
第1檢查裝置20自如地於x軸、y軸、z軸該3個軸方向上移動。利用整體控制部50來使上述第1檢查裝置20沿著x軸、y軸移動，藉此，上述第1檢查裝置20可移動至太陽電池面板10的任意的位置。於z軸上，物鏡21沿著光軸移動，從而接近或遠離太陽電池面板10。太陽電池面板10的蓋玻璃11與填充材料13透明。因此，物鏡21的焦點位置只要處於蓋玻璃11的上側的表面與太陽電池單元18的表面之間，則無論聚焦於何處，均可獲得焦點位置的拉曼散射光。
例如，以如下的方式使雷射光的焦點聚焦於太陽電池單元18的表面。
使第1檢查裝置20於z軸上移動，且朝被認為是太陽電池單元18的表面的位置移動。將雷射光照射所該位置之後，來自焦點的拉曼反射光經由狹縫23而於分光手段24上成像。光譜分析手段25將分光手段24的光譜與預先登錄的各種物質的光譜作比較，藉此來進行鑑定。結果，若已判明焦點位置的物質例如為作為透明保護層的蓋玻璃11，則使第1檢查裝置20於z軸上朝圖的下方移動，且進行同樣的動作。接著，偵測出填充材料13之後，進一步朝z軸方向移動，反覆地進行上述動作直至到達太陽電池單元18的表面為止。由於太陽電池單元18不透明，因此，當第1檢查裝置20過分地下降，焦點位置比太陽電池單元18的表面更靠圖的下方時，可判斷出分光手段24無法獲得光譜。如此，能夠以使物鏡21的焦點到達太陽電池單元18的表面的方式來進行調整。於本發明的實例中，以次微米(submicron)～數百微米為單位，使物鏡21逐步朝圖的下方移動，藉此，以使物鏡21的焦點到達太陽電池單元18的表面的方式來進行調整。
再者，第1檢查裝置20亦能夠對存在於蓋玻璃11或填充材料13中的缺陷進行檢測。亦即，只要使該第1檢查裝置20於z軸上移動，使焦點處於蓋玻璃11或填充材料13中即可。
＜4＞利用EL發光法來進行的檢查的概要
第2檢查裝置30的檢查方法的詳情已揭示於上述專利文獻5，因此，此處簡單地進行說明。若順向地將規定電流供給至作為檢查對象的太陽電池面板10，則太陽電池面板10內的太陽電池單元18成為EL(電致發光)光源且發光。然而，由於缺陷部分不發光，因此，利用發光光攝影手段32來對該發光狀態進行攝影，藉此，可知曉各太陽電池單元18的缺陷。發光光攝影手段32所攝影的EL發光的發光光量微弱，於暗室內使上述太陽電池單元18發光，對微弱的光進行攝影。因此，使用微量感度佳的相機(camera)作為發光光攝影手段32。可藉由上述EL發光法來偵測出暗區域、微裂縫、以及指狀元件斷線等，且可確定上述暗區域、微裂縫、以及指狀元件斷線等各自的位置。
＜5＞利用熱像法來進行的檢查的概要
利用熱像法的檢查已揭示於專利文獻4，因此，簡單地進行說明。若將電壓施加至太陽電池的電極層之間，則通常與周圍區域的電場相比較，包含缺陷的部分的電場更不均勻且更大。由於局部地不均勻且大的電場，裝置的該部分的電極層之間與周圍部分相比較，流動有更多的電流。由於電流的流動會產生熱，因此，可使用如紅外線(Infrared，IR)熱像法、液晶顯微鏡技術、螢光微型熱成像技術或紋影(schlieren)成像技術般的熱影像(thermographic)技術，來將包含缺陷的部分鑑定為局部的熱源。於本申請案中，使用紅外線相機作為熱影像攝影手段42，自太陽電池面板10的背面材料12側(下側)進行攝影。可根據熱影像攝影手段42的影像來確定被推斷為缺陷部分的位置。
＜6＞本發明的檢查方法
如上所述的3個檢查方法中，第1檢查裝置20的拉曼分光法能夠進行最正確的檢查。然而，對於拉曼分光法而言，測定對象為點，難以掃描地進行測定。當對整個太陽電池面板10進行檢查時，逐漸地挪動測定點，對非常多的點進行測定，從而需要長時間，且測定裝置亦昂貴。另一方面，EL發光法或熱像法雖能夠於短時間內進行檢查，但檢查精度存在問題。因此，於本發明中，以如下的方式來進行檢查。使用太陽電池面板10作為檢查對象，但該檢查對象可為太陽電池單元18，亦可為電池串15。
圖5(a)是利用發光光攝影手段32自表側對如下的狀態進行攝影所得的影像，該狀態是使用第2檢查裝置30來使太陽電池面板10進行EL發光的狀態。於圖5(a)的影像中，缺陷部分顯現為與y軸方向呈平行的暗線。
圖5(b)是使用第3檢查裝置40來對太陽電池面板10通電，對太陽電池單元18的缺陷部分進行加熱之後，作為熱影像而被捕捉的影像。熱影像攝影手段42配置於太陽電池面板10的下方，且自背面材料12側對太陽電池面板10的溫度分布進行攝影。此處，溫度高的部分即缺陷部分顯現為白圓圈。而且，大缺陷顯現為大圓圈，小缺陷顯現為小圓圈。又，由於該檢查方法是自太陽電池面板10的背面材料12側進行攝影，因此，可與第2檢查裝置30的EL發光法的攝影同時進行。亦即，圖5(a)與圖5(b)是自表背同時對相同的檢查對象進行攝影所得的影像，從而確保了被攝體的同一性。
圖6(a)是將圖5(a)予以圖式化所得的圖，圖6(b)是將圖5(b)予以圖式化所得的圖。於圖6(a)所示的EL發光的狀態的影像中，被推斷為缺陷的部分18d顯現為與y軸方向呈平行的暗線。於圖6(b)所示的利用熱像法的影像中，被推斷為缺陷的部分18e顯現為圓圈。圖7是將圖6(a)與圖6(b)重疊而成的圖。根據上述圖可知：利用EL發光法而被推斷為缺陷的部分18d與利用熱像法而被推斷為缺陷的部分18e大致重合。
根據以上的結果，於本發明中，利用EL檢查裝置來對有可能存在構造缺陷的點進行檢測，然後，一面利用熱像法來進行驗證，一面確定缺陷的大致的部位，接著藉由拉曼分光法來進行檢查。例如，可考慮如下的方法，即，如圖7所示，將第2檢查裝置30(EL檢查裝置)所檢測出的與y軸方向呈平行的暗線與第3檢查裝置40(熱像法檢查裝置)所檢測出的白圓圈相重疊的部分推斷為缺陷的位置，且設為第1檢查裝置20(拉曼檢查裝置)所檢查的測定對象。
對於拉曼分光法而言，由於作為物鏡21的焦點的小點為測定對象，因此，對於使第2檢查裝置與第3檢查裝置的影像重疊而被推斷為缺陷的各一個部位，可僅將1個點作為測定點來進行測定，亦可將多個點作為測定點來進行測定。亦可根據被推斷為缺陷的部分的大小來使測定點增減。於圖7的例子中，利用EL發光法所得的線狀的缺陷與利用熱像法所得的圓形的缺陷在9個部位相重疊，針對該9個部位中的1個部位而設定幾個測定點。雖測定部位頗多，但即便如此，與僅利用拉曼分光法來對整個太陽電池面板10進行測定相比較，可大幅度地使測定點數減少，從而可縮短測定時間。亦可廉價地製作測定裝置。
又，於本發明中，以上述方式來確定測定點，將焦點聚焦於測定點，接著自該部分起，例如每隔200 μm地朝深度方向移動且收集分析資料。藉此，不僅可正確地將焦點聚焦於太陽電池單元18的表面上，而且亦可收集與蓋玻璃11、填充材料13相關的分析資料。同樣地，亦能夠利用拉曼分光法來對匯流排18a進行分析。
以上，對利用EL發光法所得的缺陷與利用熱像法所得的缺陷的重疊部分進行檢查，但測定點的決定方法並不限定於此。
例如，當利用EL發光法所得的缺陷與利用熱像法所得的缺陷重疊時，亦存在雖為利用EL發光法所得的缺陷、但於利用熱像法的測定中並非為缺陷的部分。相反地，亦存在雖被熱像法判斷為缺陷、但對於EL發光法而言並非為缺陷的部分。這些僅被上述方法中的任一個方法判斷為缺陷的部分亦可被設為拉曼分光法的檢查對象。總之，重點在於：將EL檢查法所偵測出的缺陷及熱像檢查法所偵測出的缺陷該兩者納入考慮，然後藉由拉曼分光法來進行檢查。
又，與上述實例不同地，亦可採用如下的檢查方法，即，僅利用EL發光法與熱像法中的任一個方法來進行測定，針對被判斷為缺陷的部位而確定測定點，然後應用拉曼分光法。於該情形時，可將第2檢查裝置30與第3檢查裝置40中的任一個檢查裝置予以省略，從而可廉價地製造檢查裝置。
圖8(a)、圖8(b)是表示利用拉曼分光法的缺陷檢查的例子的光譜的線圖。圖8(a)是無缺陷的狀態，圖8(b)是缺陷的狀態。
太陽電池單元18是矽基板，該矽基板的表面形狀(平滑度)或缺陷(空孔)的存在會大幅度地影響太陽電池的性能或可靠性。圖8(a)是太陽電池單元的矽基板無缺陷時的光譜的線圖。於表示結晶系矽的特徵的約520 cm-1的位置表示了波峰。相對於此，圖8(b)於測定部位完全無波峰，因此，可知於測定點為無矽的狀態的缺陷(例如裂縫)。
於太陽電池的製造步驟中，矽基板的結晶性有可能會下降，或有可能會產生殘留應變。已知上述矽基板的結晶性的下降或殘留應變會對太陽電池單元的密著性、電阻、帶隙(bandgap)的變化、初始劣化或壽命等產生大影響。
圖9(a)、圖9(b)是對拉曼位移(Raman shift)進行說明的圖。圖9(a)表示取決於矽結晶的大小的波峰形狀的變化。當形成矽基板的矽結晶大時，如圖9(a)的實線所示，可觀測到半峰全幅值小且陡峭的山形的波峰。相對於此，若上述矽基板為多晶矽構造，則如圖9(a)的點線所示，波峰的半峰全幅值大且山形的高度稍低。若上述矽基板為非晶矽構造，則波峰位置亦偏移至470 cm-1，而且波峰的半峰全幅值大且山形低。藉此，可知曉構成矽基板的矽結晶的大小，從而可知曉矽結晶的製造步驟中的問題點。
圖9(b)是表示在矽基板上有殘留應力時的波峰的變化的圖。於無殘留應力的矽基板的情形時，如圖9(b)的實線所示，可於520 cm-1處形成波峰。然而，若存在拉伸方向的殘留應力，則如圖9(b)的點線所示，波峰偏移至圖的右側，若存在壓縮方向的殘留應力，則如圖9(b)的二點鎖線所示，波峰偏移至圖的左側。
例如於殘留應力大(位移量大)的矽基板的情形時，即便裂縫小，該裂縫亦有可能會隨著時間的經過而成長為大裂縫。又，若存在殘留應力，則會對太陽電池單元的密著性、電阻、以及帶隙的變化等產生影響，從而缺乏可靠性。先前的檢查方法無法檢查出殘留應力，但藉由拉曼分光法能夠檢查出殘留應力。而且，只要已知曉殘留應力大，則可對製造方法進行研究，從而研究出使殘留應力減小的對策。結果，可防止太陽電池的缺陷的產生，從而可使品質提高。
此外，即便當在矽結晶、透明保護層或填充材料中的任一者中混入有雜質時，拉曼分光法亦可檢測出該雜質。由於雜質的混入主要是製造步驟存在問題，因此，亦比較容易應對。
10．．．太陽電池面板
11．．．蓋玻璃(透明保護層)
12．．．背面材料
13、14．．．填充材料
15．．．電池串
16、17．．．電極
18．．．太陽電池單元
18a．．．匯流排
18b．．．指狀元件
18d、18e．．．缺陷部分
19．．．導線
20．．．第1檢查裝置(拉曼檢查裝置)
21．．．物鏡
22．．．成像透鏡
23．．．狹縫
24．．．分光手段
25．．．光譜分析手段
30．．．第2檢查裝置(EL檢查裝置)
31．．．電源手段
32．．．發光光攝影手段
33．．．EL影像分析手段
40．．．第3檢查裝置(熱像法檢查裝置)
41．．．加熱手段
42．．．熱影像攝影手段
43．．．熱影像分析手段
50．．．整體控制部
x、y、z．．．軸/座標
圖1(a)、圖1(b)是模式性地表示作為檢查對象的太陽電池面板的圖，圖1(a)是平面圖，圖1(b)是表示積層構造的分解剖面圖。
圖2是自受光面來對1塊太陽電池單元進行觀察所見的平面圖。
圖3是表示本發明的太陽電池的檢查裝置的概略構成的圖。
圖4是第1檢查裝置的放大圖。
圖5(a)是利用發光光攝影手段來對如下的狀態進行攝影所得的影像，該狀態是使用第2檢查裝置來使太陽電池面板進行EL發光的狀態。圖5(b)是使用第3檢查裝置來對太陽電池面板進行加熱之後，作為熱影像而被捕捉的影像。
圖6(a)、圖6(b)是將圖5(a)、圖5(b)予以圖式化所得的圖。
圖7是將圖6(a)與圖6(b)重疊而成的圖。
圖8(a)、圖8(b)是表示利用拉曼分光法的缺陷檢查的例子的光譜的線圖，圖8(a)是無缺陷的狀態，圖8(b)是缺陷的狀態。
圖9(a)、圖9(b)是對拉曼位移進行說明的圖。圖9(a)表示取決於矽結晶的大小的波峰形狀的變化，圖9(b)表示在矽基板上有殘留應力時的波峰的變化。
10．．．太陽電池面板
20．．．第1檢查裝置(拉曼檢查裝置)
21．．．物鏡
22．．．成像透鏡
23．．．狹縫
24．．．分光手段
25．．．光譜分析手段
30．．．第2檢查裝置(EL檢查裝置)
31．．．電源手段
32．．．發光光攝影手段
33．．．EL影像分析手段
40．．．第3檢查裝置(熱像法檢查裝置)
41．．．加熱手段
42．．．熱影像攝影手段
43．．．熱影像分析手段
50．．．整體控制部
x、y、z．．．軸/座標

Claims (12)

  1. 一種太陽電池的檢查裝置，其是對包括一個以上的太陽電池單元的太陽電池的好壞進行判定的檢查裝置，該太陽電池的檢查裝置的特徵在於包括：第1檢查裝置，與第2檢查裝置及第3檢查裝置，上述第1檢查裝置包括：投光手段，將雷射光照射至作為檢查對象的太陽電池的測定點；分光手段，對自上述測定點的檢查對象物散射的拉曼散射光進行分光而獲得光譜；以及光譜分析手段，根據上述分光手段所獲得的拉曼散射光的光譜，對上述測定點的太陽電池的狀態進行分析，上述第2檢查裝置包括：電源手段，將電流通電至作為檢查對象的太陽電池；發光光攝影手段，對來自被上述電源手段通電的上述太陽電池的發光光進行攝影；以及電致發光影像分析手段，對上述發光光攝影手段所攝影的太陽電池的攝影影像進行分析，上述第3檢查裝置包括：加熱手段，對作為檢查對象的太陽電池進行加熱；熱影像攝影手段，對被上述加熱手段加熱的上述太陽電池的溫度進行測定；以及熱影像分析手段，對上述熱影像攝影手段所攝影的太陽電池的攝影影像進行分析。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽電池的檢查裝置，其中上述第2檢查裝置的發光光攝影手段配置於上述太陽電池的表面側，上述第3檢查裝置的熱影像攝影手段配置於上述太陽電池的背面側。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之太陽電池的檢查裝置，其中上述第1檢查裝置的上述投光手段的焦點位置能夠於x、y、z的3個軸方向上移動。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之太陽電池的檢查裝置，其中上述太陽電池為層疊構造的太陽電池面板，該層疊構造的太陽電池面板是將多個太陽電池單元予以電性連接且呈平面地配置上述多個太陽電池單元，隔著密封樹脂而利用透明保護層與後罩片來包夾著上述多個太陽電池單元的表背面。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之太陽電池的檢查裝置，其中上述第3檢查裝置的加熱手段將電流通入至作為檢查對象的太陽電池。
  6. 一種太陽電池的檢查裝置，其是對包括一個以上的太陽電池單元的太陽電池的好壞進行判定的檢查裝置，該太陽電池的檢查裝置的特徵在於包括：第1檢查裝置與第2檢查裝置，上述第1檢查裝置包括：投光手段，將雷射光照射至作為檢查對象的太陽電池的測定點；分光手段，對自上述測定點的檢查對象物散射的拉曼 散射光進行分光而獲得光譜；以及光譜分析手段，根據上述分光手段所獲得的拉曼散射光的光譜，對上述測定點的太陽電池的狀態進行分析，上述第2檢查裝置包括：電源手段，將電流通電至作為檢查對象的太陽電池；發光光攝影手段，對來自被上述電源手段通電的上述太陽電池的發光光進行攝影；以及電致發光影像分析手段，對上述發光光攝影手段所攝影的太陽電池的攝影影像進行分析。
  7. 一種太陽電池的檢查裝置，其是對包括一個以上的太陽電池單元的太陽電池的好壞進行判定的檢查裝置，該太陽電池的檢查裝置的特徵在於包括：第1檢查裝置與第3檢查裝置，上述第1檢查裝置包括：投光手段，將雷射光照射至作為檢查對象的太陽電池的測定點；分光手段，對自上述測定點的檢查對象物散射的拉曼散射光進行分光而獲得光譜；以及光譜分析手段，根據上述分光手段所獲得的拉曼散射光的光譜，對上述測定點的太陽電池的狀態進行分析，上述第3檢查裝置包括：加熱手段，對作為檢查對象的太陽電池進行加熱；熱影像攝影手段，對被上述加熱手段加熱的上述太陽電池的溫度進行測定；以及 熱影像分析手段，對上述熱影像攝影手段所攝影的太陽電池的攝影影像進行分析。
  8. 一種太陽電池的檢查方法，其特徵在於包括如下的步驟：藉由電源手段來將電流通入至作為檢查對象的太陽電池；藉由上述通電來使上述太陽電池發光，藉由發光光攝影手段來對每個太陽電池單元的發光光進行攝影；藉由電致發光影像分析手段來對根據上述發光光攝影手段所攝影的太陽電池的攝影影像而被推斷為缺陷位置的部位進行確定；藉由加熱手段來對太陽電池進行加熱；藉由熱影像攝影手段來對因上述加熱而產生的上述太陽電池的溫度分布進行攝影；藉由熱影像分析手段來對根據上述熱影像攝影手段所攝影的太陽電池的攝影影像而被推斷為缺陷位置的部位進行確定；藉由投光手段來將雷射光照射至被上述電致發光影像分析手段及/或熱影像分析手段推斷為缺陷位置的測定點；利用分光手段來對自照射有雷射光的位置散射的拉曼散射光進行分光；以及根據被上述分光手段分光的拉曼散射光的光譜，對上述測定點的太陽電池的狀態進行分析。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之太陽電池的檢查方法，其中上述發光光攝影手段自上述太陽電池的表面側進行攝影，上述熱影像攝影手段自上述太陽電池的背面側進行攝影。
  10. 如申請專利範圍第8項或第9項所述之太陽電池的檢查方法，其中上述藉由加熱手段來對太陽電池進行加熱的步驟，是藉由對上述太陽電池通電來進行。
  11. 如申請專利範圍第8項或第9項所述之太陽電池的檢查方法，其中上述發光光攝影手段與上述熱影像攝影手段自表背兩個面對上述太陽電池進行攝影，使被上述電致發光影像分析手段以及熱影像分析手段推斷為缺陷位置的部位重合，藉此來決定照射上述雷射光的測定點。
  12. 如申請專利範圍第8項或第9項所述之太陽電池的檢查方法，其中上述太陽電池為層疊構造的太陽電池面板，該層疊構造的太陽電池面板是將多個太陽電池單元予以電性連接且呈平面地配置上述多個太陽電池單元，隔著密封樹脂而利用透明保護層與後罩片來包夾著上述多個太陽電池單元的表背面，上述太陽電池的檢查方法包括如下的步驟，即，將上述雷射光照射至上述透明保護層或填充材料，根據獲得的拉曼散射光來求出光譜，根據該光譜來求出上述透明保護層或上述填充材料的缺陷狀態。
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