WO2010123189A1 - 영상소자를 이용한 태양전지 양자효율 균질도 검사 장치 및 검사 방법 - Google Patents

영상소자를 이용한 태양전지 양자효율 균질도 검사 장치 및 검사 방법 Download PDF

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이동훈
박성종
박철웅
김승관
황지수
유용심
신동주
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한국표준과학연구원
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Definitions

  • the present invention relates to a device and method for inspecting the homogeneity of solar cell quantum efficiency, and more particularly, using an image device such as a liquid crystal display (LCD) or a digital micromirror device (DMD).
  • an image device such as a liquid crystal display (LCD) or a digital micromirror device (DMD).
  • the present invention relates to a quantum efficiency homogeneity inspection device and a method of solar cells.
  • the solar cell is a device that generates power by irradiating uniform sunlight, but when light is irradiated to a part of the solar cell, only power corresponding to the ratio of the irradiation area to the total area is generated.
  • the quantum efficiency homogeneity may be damaged by local material defects or malfunctions in the solar cell, measurement is necessary in the process of research, manufacture, and inspection of the solar panel. It is also possible to predict long-term lifespan by observing this homogeneity change while applying a harsh environment to the solar cell.
  • a solar cell is installed on a two-axis servo control feeder, or a white or monochromatic light source to be irradiated is installed or scanned on a two-axis servo control feeder directly or through an optical fiber. I was using the method.
  • a laser beam was incident on the lens, and a method of measuring short circuit current by changing the position at which the beam exited from the lens fell by controlling the incident angle of the beam by a mechanical or electrical method.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems,
  • the first object of the present invention is to investigate the quantum efficiency homogeneity by irradiating light rays to the solar panel to eliminate mechanical movement to prevent vibration and noise, and to accurately measure the homogeneity of the solar cell quantum efficiency It is to provide a homogeneity test device and an inspection method.
  • the second object of the present invention is to examine the homogeneity of the quantum efficiency by irradiating light rays to the solar panel, such as opening and closing the pixels of the image element, such as to control the number and pattern of the pixels can be easily and efficiently inspected image
  • the present invention provides a solar cell quantum efficiency homogeneity inspection device and an inspection method.
  • a third object of the present invention is a solar cell quantum efficiency homogeneity inspection apparatus using an image element capable of automatically adjusting the size without using an additional optical system to adjust the size of the irradiation light beam to determine the spatial resolution of the quantum efficiency And an inspection method.
  • An object of the present invention is a light emitting device 100 for irradiating predetermined light;
  • An imaging device 200 for changing an optical path of light rays emitted from the light emitting device 100 according to individual control of a plurality of pixels;
  • An image element controller 300 for individually controlling a state of a plurality of pixels of the image element 200;
  • the light emitting device 100 is preferably an artificial solar light generating device 110 for generating artificial sunlight.
  • the artificial solar generator 110 preferably includes a xenon lamp 111 and a reflector 112 for collecting light generated from the xenon lamp 111.
  • the artificial solar light generating device 110 may further include a correction filter 113 for making the light collected through the reflector 112 into a standard spectral distribution.
  • the solar cell quantum efficiency homogeneity tester using the imaging device may further include a focusing lens 600 for focusing the light of the light emitting device 100 to the imaging device 200.
  • the image device 200 is preferably a liquid crystal display device 210 that can pass or block the light.
  • the image device 200 is also preferably a digital micro-mirror device 220 capable of reflecting light rays.
  • the solar cell quantum efficiency homogeneity inspection device using the image device further includes a display unit 500 for displaying the quantum efficiency calculated by the calculation controller 900.
  • the calculation controller 900 includes a current / voltage converter 510 for converting the photocurrent generated in the solar panel 400 into a voltage signal; And an analog / digital converter 520 for converting the voltage signal into a digital signal.
  • the solar cell quantum efficiency homogeneity inspection apparatus using the image element further includes a color filter 700 for passing the light beam of a specific wavelength of the artificial sunlight.
  • the color filter 700 may further include a color filter rotating device 710 so that a plurality of color filters 700 for each wavelength band may be inserted in the optical path.
  • the light adjusting lens 800 is further provided between the image device 200 and the solar panel 400.
  • an object of the present invention is a step of irradiating a predetermined light through the light emitting device 100 (S100); Converging the light rays emitted from the light emitting device 100 to the image device 200 capable of individually controlling a plurality of pixels (S200); The light beam passing through or being reflected to the pixel according to the control command of the predetermined pixel of the image element controller 300 (S300); Irradiating light rays corresponding to the pixels to the solar panel 400 (S400); Generating a photocurrent signal by the light beam irradiated to the solar panel 400 (S500); and calculating, by the calculation controller 900, the quantum efficiency based on the photocurrent signal (S600).
  • Solar cell quantum efficiency homogeneity using the imaging device can be achieved by the method.
  • Irradiation step (S100) the light beam from the xenon lamp 111 is reflected to the reflector 112 and having a specific direction (S110); and the light beam passes through the correction filter 113 to the standard distribution of artificial sunlight It is preferable to have a step (S120).
  • the focusing step S200 of the image device 200 may further include a step S210 of transmitting the light beam having a predetermined wavelength among artificial sunlight through the color filter 700 inserted into the color filter rotating device 710. Do.
  • the light beam passes through the light control lens 800 located between the image device 200 and the solar panel 400.
  • Step S310 is preferably further included.
  • the quantum efficiency calculating step S600 may include obtaining photocurrent data generated by the photodetector having a uniform spatial response characteristic in the calculation controller 900 (S610); Obtaining photocurrent data generated in the solar panel 400 in the calculation controller 900 (S620); The calculation control unit 900 divides the photocurrent data of the solar panel 400 into photocurrent data of the photodetector and converts the photocurrent data into standardized data (S630); and the quantum efficiency homogeneity of the solar panel 400 based on the standardized data. Acquiring the information (S640); preferably.
  • step S610 it is preferable to further include a step S605 of placing the photodetector including the two-axis servo control feeder at the position of the solar panel 400.
  • the present invention can increase the accuracy of the inspection because it prevents vibration and noise by checking the homogeneity of the solar panel according to the quantum efficiency by irradiating light rays to the solar panel to prevent vibration and noise and to check the accurate homogeneity. .
  • the present invention can automatically control the opening and closing of the pixel of the image element in the inspection of the homogeneity of the solar panel according to the quantum efficiency by irradiating light rays to the solar panel, and the number and pattern of pixels can be selected, so the inspection is simple and convenient It also has the effect of reducing the inspection time.
  • the present invention is economical because it can reduce the cost by not using an additional optical system to adjust the size of the irradiation light to determine the quantum efficiency spatial resolution.
  • 1 is a schematic configuration diagram of the present invention.
  • 3 is a second embodiment according to the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a light movement path and an inspection method in the inspection apparatus of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of calculating a solar cell quantum efficiency.
  • light emitting device 110 artificial solar light generating device
  • liquid crystal display element 220 digital ultra-mirror element
  • color filter 710 color filter rotating device 800: light control lens
  • a quantum efficiency homogeneity test apparatus for a solar cell using an imaging device basically includes a light emitting device 100, an imaging device 200, an imaging device controller 300, a solar panel 400, and a display unit ( 500, the calculation control unit 900.
  • a quantum efficiency homogeneity test apparatus for a solar cell using an imaging device basically includes a light emitting device 100, an imaging device 200, an imaging device controller 300, a solar panel 400, and a display unit ( 500, the calculation control unit 900.
  • Figure 2 shows a first embodiment according to the present invention.
  • the first embodiment of the present invention includes a light emitting device 100 to generate a desired light beam, and a focusing lens 600, a liquid crystal display (LCD) element 210, and a color filter on an optical path. 700, the light adjusting lens 800 and the solar panel 400 is configured so that the artificial sunlight can be irradiated to the solar panel 400.
  • a light emitting device 100 to generate a desired light beam
  • a focusing lens 600 to generate a desired light beam
  • a liquid crystal display (LCD) element 210 to generate a desired light beam
  • a color filter on an optical path.
  • 700, the light adjusting lens 800 and the solar panel 400 is configured so that the artificial sunlight can be irradiated to the solar panel 400.
  • the image element controller 300 for passing a desired light ray, the display unit 500 for displaying the photocurrent generated by the irradiation of artificial sunlight and the calculation control unit 900 is further provided a solar cell using the liquid crystal display element 210 A quantum efficiency homogeneity inspection device is constructed.
  • the light emitting device 100 uses an artificial photovoltaic device 110 in order to use light similar to the actual solar light, and the artificial photovoltaic device 110 includes a Xenon lamp 111 and a reflector 112. ), And a correction filter 113.
  • the xenon lamp 111 light source Since other light sources have different intensity of light for each wavelength than the spectrum generated from the sun, the xenon lamp 111 light source has priority.
  • the optical energy spectrum distribution using the xenon lamp 111 is different from the AM1.5 standard spectrum distribution used as a standard, so that a correction filter 113 is separately added to achieve more accurate spectrum.
  • the reflector 112 collects light emitted from the xenon lamp 111 in a predetermined direction.
  • the liquid crystal display device 210 uses a device having a plurality of pixels so as to be located on the optical path and match with a specific portion of the solar panel 400.
  • a specific scanning method may be selected through the image device controller 300 for controlling opening and closing of pixels.
  • the backlight unit required for the use of the liquid crystal display device is unnecessary.
  • the image device controller 300 may use a computer or a pattern generator, and may open pixels one by one as a scanning method of a specific pattern, or may bundle and open several pixels. In this case, inspection time can be shortened by opening one column or one row or by grouping several squares.
  • the image device controller 300 is connected to the calculation controller 900. Therefore, the calculation controller 900 receives the scan pattern information from the image device controller 300 to analyze the photocurrent data of the solar panel 400 and display the data on the display unit 500.
  • the solar panel 400 is subjected to a homogeneity test according to quantum efficiency, and a specific light beam irradiated through the liquid crystal display device 210 is converted into photocurrent data by photoelectric effect and transmitted to the display unit 500.
  • the display unit 500 may further include a current / voltage converter 510 and an analog / digital converter 520 to display image information. That is, the current / voltage converter 510 converts the photocurrent generated in the solar cell portion corresponding to each pixel of the liquid crystal display device 210 into a voltage signal, and the analog / digital converter 520 passes through the current / voltage converter. The analog voltage signal is converted into a digital signal, and the display unit 500 displays the digital signal passed through the analog / digital converter 520 as an image.
  • the focusing lens 600 is disposed so that artificial sunlight emitted from the artificial solar generator 110 is focused on the liquid crystal display device 210, and a convex lens may be used.
  • the color filter 700 may be positioned in front of or behind the image device 200 on the optical path, and the use of various colors is to know the quantum efficiency of the solar panel 400 according to the wavelength.
  • a color filter rotating device 710 is provided for easy use of the color filter 700, and the color filter 700 is installed in a circular shape and rotated therein to measure quantum efficiency for each wavelength band.
  • the light adjusting lens 800 is a convex lens that is used to adjust the light passing through the liquid crystal display device 210 to be accurately irradiated on the solar panel 400.
  • FIG 3 is a view showing a second embodiment according to the present invention.
  • the light emitting device 100 is provided to generate a desired light beam, and a focusing lens 600, a digital micromirror (DMD) element 220, a color filter 700, and a light adjusting lens 800 and the solar panel 400 is configured to be irradiated with artificial sunlight to the solar panel 400.
  • a focusing lens 600, a digital micromirror (DMD) element 220, a color filter 700, and a light adjusting lens 800 and the solar panel 400 is configured to be irradiated with artificial sunlight to the solar panel 400.
  • the image element controller 300 for passing a desired light ray, a display unit 500 for displaying the photocurrent generated by the irradiation of artificial sunlight, and a calculation controller 900 are further provided to use the digital micromirror element 220.
  • a battery quantum efficiency homogeneity inspection device is configured.
  • the artificial solar generator 110 is used as the light emitting device 100, and the artificial solar generator 110 includes a xenon lamp 111, a reflector 112, and a correction filter 113. Same as the embodiment.
  • the digital micromirror element 220 is composed of a number of micromirrors (pixels), and according to a scan pattern command, the direction of reflection of a specific micromirror is automatically adjusted to change the traveling direction of the light beam. Therefore, only a specific ray of the artificial sunlight emitted from the artificial solar generator 110 is reflected to the solar panel 400 and the other ray is reflected in a different direction to achieve the desired purpose.
  • the specific element is automatically controlled and the specific scanning method can be selected using the image element controller 300.
  • the image element controller 300 may be a computer or a pattern generator.
  • the first embodiment is configured to control specific light rays by opening and closing pixels
  • the second embodiment is configured to control the reflection direction of the pixels and to control the plurality of pixels to have the same reflection direction. Is different from
  • the condenser lens 600 is used to condense the artificial sunlight emitted from the artificial solar generator 110 to the digital micromirror element 220.
  • the color filter 700 and the color filter rotating device 710 are further provided, and the solar cell panel 400 may be irradiated with light for each wavelength according to the first embodiment.
  • a convex lens is used as the light adjusting lens 800, and a current / voltage converter 510 and an analog / digital converter 520 are further provided on the display unit 500 to display a digital signal as an image. Same as the embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of inspecting the homogeneity of solar cell quantum efficiency using an image device.
  • a predetermined light is irradiated through the light emitting device 100 (S100), but the light emitting device 100 is an artificial photovoltaic generator 110.
  • Light rays emitted from the xenon lamp 111 are reflected by the reflector 112 to face a predetermined direction (S110) and pass through the correction filter 113 to have a standard distribution of artificial sunlight (S120).
  • the artificial sunlight passes through the focusing lens 600 and is focused on the image device 200 (S200).
  • the color filter 700 in which light rays of a specific wavelength band of the artificial sunlight are inserted into the color filter rotating device 710 is used. Pass through (S210).
  • the light beam passes through the pixel or is reflected by the pixel according to a specific pixel control command of the image device controller 300 (S300), and the light adjusting lens 800 positioned between the image device 200 and the solar panel 400.
  • Through (S310) is irradiated to the solar panel 400 corresponding to the pixel (S400).
  • a photocurrent signal is generated (S500), and the calculation controller 900 outputs quantum efficiency information of the solar cell through a process of acquiring and converting the photocurrent signal (S600). ).
  • the photocurrent data Data1 and Data2 are secured as follows. The efficiency should be checked.
  • a photodetector (not shown) including a two-axis servo control feeder is installed at the position of the solar panel 400 under test in the inspection apparatus according to the first and second embodiments (S605).
  • the photodetector may use a silicon photodetector and should be a photodetector with uniform spatial response characteristics.
  • Photocurrent data (Data 1) generated from the silicon photodetector is obtained in the calculation control unit 900 (S610), and then replace the silicon photodetector with a solar panel 400, and then irradiated with artificial sunlight is measured solar panel (
  • the photocurrent data Data 2 generated at 400 is obtained by the calculation controller 900 (S620).
  • the calculation controller 900 divides the photocurrent data of the solar panel 400 into photocurrent data of the photodetector and converts the photocurrent data into standardized data (S630).
  • Quantum efficiency homogeneity of the solar panel 400 may be obtained through the converted standardized data (S640) to evaluate the solar cell quantum efficiency homogeneity.
  • the photocurrent data Data 1 may be acquired once and mounted in a memory for a long time.

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Abstract

본 발명은 소정의 빛을 조사하는 발광장치(100); 발광장치(100)에서 나온 광선을 복수 픽셀의 개별 제어에 따라 광로를 변경하는 영상소자(200); 영상소자(200)중 복수 픽셀의 상태를 개별 제어하는 영상소자 제어부(300); 영상소자(200)를 통과 또는 반사한 광선이 조사되는 태양전지판(400);및 태양전지판(400)에서 발생한 광전류 신호에 기초하여 태양전지판(400)의 양자효율을 산출하는 산출제어부(900);를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상소자를 이용한 태양전지 양자효율 균질도 검사 장치에 관한 것이다. 본 발명은 태양전지판에 광선을 조사하여 양자효율에 따른 태양전지판의 균질도를 검사함에 있어서 기계적인 움직임을 제거하여 진동과 소음을 방지하고, 소정의 검사 패턴 투영으로 검사 시간을 단축할 수 있으므로 생산라인 상에서 활용도가 크다.

Description

영상소자를 이용한 태양전지 양자효율 균질도 검사 장치 및 검사 방법
본 발명은 태양전지 양자효율 균질도를 검사하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정디스플레이(LCD, Liquid Crystal Display) 또는 디지털 극소거울(DMD, Digital Micromirror Device) 소자 등의 영상소자를 이용한 태양전지의 양자효율 균질도 검사 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
태양전지는 균일한 태양광을 조사시켜 전력을 생산하는 소자이지만, 태양전지의 일부분에 빛이 조사되면 전체 면적에 대한 조사 면적의 비율에 대응하는 전력만이 발생된다.
일반적으로 백색광 또는 레이저광을 렌즈 등을 통하여 태양전지판에 국소적으로 집속시키면 조사위치에서 발생하는 태양전지의 단락회로전류를 얻을 수 있고 이를 주사(scanning)하여 2차원으로 매핑(mapping)하면 태양전지판의 양자효율 균질도를 얻을 수 있다.
이 양자효율 균질도는 태양전지 내부의 국소적인 재료 결함이나 동작 이상에 의해 훼손될 수 있기 때문에 태양전지판의 연구, 제조, 검사 등의 과정에서 측정이 필요하다. 또한 태양전지에 가혹한 환경을 가하면서 이 균질도 변화를 관측함으로써 장기적인 수명 예측도 가능하다.
종래에 태양전지판의 양자효율 균질도를 검사하기 위해서 2축 서보제어 이송대 위에 태양전지를 설치하거나, 조사하려는 백색광원 또는 단색광원을 직접 또는 광섬유를 통하여 2축 서보제어 이송대에 설치하여 주사하는 방식을 사용하고 있었다.
또는 렌즈에 레이저 광선을 입사시키고, 이 광선의 입사각을 기계적, 또는 전기적인 방법으로 제어함으로써 렌즈에서 나오는 광선이 떨어지는 위치를 변화시켜 단락회로전류를 측정하는 방법을 사용하고 있었다.
그러나 이런 방법은 기계적인 움직임을 동반하기 때문에 측정시간이 오래 걸리고, 필연적으로 진동과 소음이 수반되어 측정이 부정확한 문제점이 있었다.
또한 양자효율의 공간분해능을 결정하는 조사 광선의 크기를 조절하기 위하여 추가적인 광학계를 사용해야 할 뿐만 아니라 이 조절을 자동으로 수행하는 것이 쉽지 않은 문제점이 있었다.
그리고 빛의 조사 면적을 늘리기 위해서는 2축 서보제어 이송대를 스트로크가 큰 것으로 완전히 바꿔야 되는 문제도 있었다.
따라서, 종래 문제를 해결하고 태양전지판의 양자효율 균질도 검사에 정확성을 기하면서도 제어가 간편한 태양전지판의 양자효율 균질도 검사장치 및 그 방법에 대한 요구가 있어 왔다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서,
본 발명의 제 1 목적은 태양전지판에 광선을 조사하여 양자효율 균질도를 검사함에 있어서 기계적인 움직임을 제거하여 진동과 소음을 방지하고 정확한 균질도 검사를 할 수 있는 영상소자를 이용한 태양전지 양자효율 균질도 검사장치 및 검사방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 제 2 목적은 태양전지판에 광선을 조사하여 양자효율 균질도를 검사함에 있어서 영상소자의 픽셀을 개폐하는 등, 픽셀의 개수 및 패턴을 제어할 수 있어 간편하면서도 효율적인 검사를 할 수 있는 영상소자를 이용한 태양전지 양자효율 균질도 검사장치 및 검사방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 제 3 목적은 양자효율의 공간분해능을 결정하는 조사 광선의 크기를 조절하기 위하여 추가적인 광학계를 사용하지 않고 크기 조절을 자동으로 수행할 수 있는 영상소자를 이용한 태양전지 양자효율 균질도 검사장치 및 검사방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적은 소정의 빛을 조사하는 발광장치(100); 발광장치(100)에서 나온 광선을 복수 픽셀의 개별 제어에 따라 광로를 변경하는 영상소자(200); 영상소자(200)중 복수 픽셀의 상태를 개별 제어하는 영상소자 제어부(300); 영상소자(200)를 통과 또는 반사한 광선이 조사되는 태양전지판(400);및 태양전지판(400)에서 발생한 광전류 신호에 기초하여 태양전지판(400)의 양자효율을 산출하는 산출제어부(900);를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상소자를 이용한 태양전지 양자효율 균질도 검사 장치에 의해 달성될 수 있다.
또한, 발광장치(100)는 인공 태양광을 발생시키는 인공태양광 발생장치(110)인 것이 바람직하다.
인공태양광 발생장치(110)는, 제논램프(111);및 제논램프(111)에서 발생하는 빛을 포집하기 위한 리플렉터(112);를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 인공태양광 발생장치(110)는, 리플렉터(112)를 통해 포집된 빛을 표준 분광분포로 만들기 위한 보정필터(113)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 영상소자를 이용한 태양전지 양자효율 균질도 검사 장치는 발광장치(100)의 빛을 영상소자(200)에 집속시키는 집속렌즈(600)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
영상소자(200)는 광선을 통과시키거나 차단할 수 있는 액정디스플레이 소자(210)가 바람직하다. 그리고 영상소자(200)는 광선을 반사시킬 수 있는 디지털극소거울 소자(220)도 바람직하다.
또한, 영상소자를 이용한 태양전지 양자효율 균질도 검사 장치는 산출제어부(900)에서 산출된 양자효율을 표시하기 위한 표시부(500)가 더 구비된 것이 바람직하다.
그리고, 산출제어부(900)는, 태양전지판(400)에서 발생하는 광전류를 전압 신호로 변환하는 전류/전압 변환기(510); 및 전압 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기(520);를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 영상소자를 이용한 태양전지 양자효율 균질도 검사 장치는 인공 태양광 중 특정 파장대의 광선을 통과시키는 색필터(700)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
색필터(700)는 광로상에 파장대별 복수의 색필터(700)가 삽입될 수 있도록 색필터 회전장치(710)가 더 구비된 것이 바람직하다.
그리고, 인공 태양광을 태양전지판(400)에 조사하기 위해 영상소자(200)와 태양전지판(400) 사이에 광조절렌즈(800)가 더 구비된 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 목적은 발광장치(100)를 통해 소정의 빛이 조사되는 단계(S100); 발광장치(100)에서 나온 광선이 복수 픽셀의 개별 제어가 가능한 영상소자(200)에 집속되는 단계(S200); 광선이 영상소자 제어부(300)의 소정 픽셀의 제어 명령에 따라 픽셀을 통과 또는 픽셀에 반사되는 단계(S300); 픽셀에 대응되는 광선이 태양전지판(400)에 조사되는 단계(S400); 태양전지판(400)에 조사된 광선에 의해 광전류 신호가 발생되는 단계(S500);및 산출 제어부(900)가 광전류 신호를 기초로 양자효율을 산출하는 단계(S600);를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상소자를 이용한 태양전지 양자효율 균질도 검사 방법에 의해 달성될 수 있다.
조사단계(S100)는, 제논램프(111)로부터 나온 광선이 리플렉터(112)에 반사되어 특정 방향을 갖는 단계(S110);및 광선이 보정필터(113)를 통과하여 인공태양광의 표준분광분포를 갖는 단계(S120);인 것이 바람직하다.
영상소자(200) 집속단계(S200)는, 인공태양광 중 소정 파장대의 광선이 색필터 회전장치(710)에 삽입된 색필터(700)를 통해 투과되는 단계(S210)가 더 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 픽셀의 통과 또는 반사 단계(S300)와 태양전지판(400) 조사단계(S400) 사이에는, 광선이 영상소자(200)와 태양전지판(400) 사이에 위치한 광조절렌즈(800)를 통과하는 단계(S310)가 더 포함되는 것이 바람직하다.
그리고, 양자효율 산출단계(S600)는, 공간응답특성이 균일한 광검출기에서 발생한 광전류 데이터가 산출 제어부(900)에 획득되는 단계(S610); 태양전지판(400)에서 발생한 광전류 데이터가 산출 제어부(900)에 획득되는 단계(S620); 산출 제어부(900)가 태양전지판(400)의 광전류 데이터를 광검출기의 광전류 데이터로 나누어 규격화된 데이터로 변환하는 단계(S630);및 규격화된 데이터에 기초하여 태양전지판(400)의 양자효율 균질도 정보를 획득하는 단계(S640);인 것이 바람직하다.
또한, 광전류 데이터 획득단계(S610)가 실행되기 전에, 태양전지판(400) 위치에 2축 서보 제어 이송대를 포함하는 광검출기를 배치하는 단계(S605)가 더 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명은 태양전지판에 광선을 조사하여 양자효율에 따른 태양전지판의 균질도를 검사함에 있어서 기계적인 움직임을 제거하여 진동과 소음을 방지하고 정확한 균질도 검사를 할 수 있으므로 검사의 정확성을 높일 수 있다.
본 발명은 태양전지판에 광선을 조사하여 양자효율에 따른 태양전지판의 균질도를 검사함에 있어서 영상소자의 픽셀 개폐 등을 자동제어 할 수 있고, 픽셀의 개수 및 패턴을 선택할 수도 있으므로 검사가 간단하고 편리하며, 검사 시간을 단축할 수 있는 효과도 있다.
본 발명은 양자효율 공간분해능을 결정하는 조사 광선의 크기를 조절하기 위하여 추가적인 광학계를 사용하지 않아 비용을 절감할 수 있어 경제적이다.
도 1은 본 발명의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 제 1실시예이다.
도 3은 본 발명에 따른 제 2실시예이다.
도 4는 본 발명의 검사장치에서 빛의 이동경로 및 검사방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 태양전지 양자효율 산출방법을 나타낸 흐름도이다.
<도면의 주요부분의 부호>
100: 발광장치 110: 인공태양광 발생장치
111: 제논램프 112: 리플렉터 113:보정필터
200: 영상소자
210: 액정디스플레이 소자 220: 디지털극소거울 소자
300: 영상소자 제어부 400: 태양전지판
500: 표시부
510: 전류/전압 변환기 520: 아날로그/디지털 변환기
600: 집속렌즈
700: 색필터 710: 색필터 회전장치 800: 광조절렌즈
900: 산출 제어부
도 1은 본 발명의 개략적인 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 영상소자를 이용한 태양전지 양자효율 균질도 검사 장치는 기본적으로 발광장치(100), 영상소자(200), 영상소자 제어부(300), 태양전지판(400), 표시부(500), 산출제어부(900)로 구성된다. 이하 도면을 참조하여 실시예에 따른 발명을 상세히 설명한다.
<제 1실시예>
도 2는 본 발명에 따른 제 1실시예를 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1실시예는 발광장치(100)를 두어 원하는 광선을 발생시키고 광로상에 집속렌즈(600), 액정디스플레이(LCD) 소자(210), 색필터(700), 광조절렌즈(800) 및 태양전지판(400)을 두어 인공태양광이 태양전지판(400)에 조사될 수 있도록 구성되어 있다.
여기에 원하는 광선을 통과시키기 위한 영상소자 제어부(300), 인공태양광의 조사에 의해 발생한 광전류를 표시하는 표시부(500) 및 산출제어부(900)가 더 구비되어 액정디스플레이 소자(210)를 이용한 태양전지 양자효율 균질도 검사 장치가 구성된다.
이하 도 2를 참조하여 설명한다.
발광장치(100)는 실제 태양광과 유사한 빛을 이용하기 위하여 인공태양광 발생장치(110)를 사용하고, 이러한 인공태양광 발생장치(110)는 제논(Xenon)램프(111), 리플렉터(112), 보정필터(113)로 구성된다.
여타의 광원은 태양에서 발생하는 스펙트럼과는 파장별로 다른 빛의 강약을 가지므로 제논램프(111) 광원이 우선된다. 제논램프(111)를 이용한 광에너지 스펙트럼 분포는 표준으로 사용하는 AM1.5 표준분광분포와 차이가 있으므로 보다 정밀한 스펙트럼 달성을 위해 보정필터(113)가 별도로 추가되는 것이다.
그리고, 리플렉터(112)는 제논램프(111)에서 나온 빛을 일정한 방향으로 모아주는 역할을 한다.
액정디스플레이 소자(210)는 광로상에 위치하여 태양전지판(400)의 특정 부위와 매칭시킬 수 있도록 다수의 픽셀을 가지는 소자를 사용한다. 그리고 픽셀의 개폐를 조절하기 위한 영상소자 제어부(300)를 통해 특정 주사 방식을 선택할 수 있다. 그리고 일반적으로 액정디스플레이 소자의 사용에 필요한 백라이트 유닛은 불필요하다.
영상소자 제어부(300)는 컴퓨터 또는 패턴발생기를 사용할 수 있으며 특정 패턴의 주사 방식으로서 픽셀을 하나씩 개방할 수도 있으나 여러 개를 묶어 개방할 수도 있다. 이 경우 한 열 또는 한 행씩 개방하거나 여러 개를 정사각형 모양으로 묶어 개방하여 검사 시간을 줄일 수도 있다.
또한, 영상소자 제어부(300)는 산출 제어부(900)와 연결된다. 따라서 산출 제어부(900)가 영상소자 제어부(300)로부터 주사패턴 정보를 받아 태양전지판(400)의 광전류 데이터를 분석하고 표시부(500)에 표시하는 역할도 하게 된다.
태양전지판(400)은 양자효율에 따른 균질도 검사의 대상이 되며, 액정디스플레이 소자(210)를 통과하여 조사된 특정 광선이 광전효과에 의한 광전류 데이터로 변환되어 표시부(500)에 전달된다.
여기서 표시부(500)는 전류/전압 변환기(510), 아날로그/디지털 변환기(520) 를 더 구비하여 영상정보를 표시할 수 있다. 즉, 전류/전압 변환기(510)는 액정디스플레이 소자(210)의 각 픽셀에 대응되는 태양전지 부분에서 발생하는 광전류를 전압 신호로 변환하며, 아날로그/디지털 변환기(520)는 전류/전압 변환기를 통과한 아날로그의 전압신호를 디지털 신호로 변환하고, 표시부(500)는 아날로그/디지털 변환기(520)를 통과한 디지털 신호를 영상으로 표시하게 된다.
집속렌즈(600)는 인공태양광 발생장치(110)에서 나온 인공태양광이 액정디스플레이 소자(210)에 집속되도록 배치되며, 볼록렌즈가 사용될 수 있다.
그리고, 색필터(700)는 광로상에서 영상소자(200)의 앞이나 뒤에 위치할 수 있으며, 여러 색깔을 이용하는 것은 파장에 따른 태양전지판(400)의 양자효율을 알기 위한 것이다.
또한, 색필터(700)의 간편한 사용을 위해 색필터 회전장치(710)를 구비하고 여기에 색필터(700)를 원형으로 설치하여 이를 회전시키며 파장대별 양자효율을 측정할 수 있다.
또한, 광조절렌즈(800)는 액정디스플레이 소자(210)를 통과한 빛이 태양전지판(400)에 정확하게 조사될 수 있도록 조절하기 위해 필요한 구성으로서, 볼록렌즈가 사용된다.
<제 2실시예>
도 3은 본 발명에 따른 제 2실시예를 도시한 도면이다.
본 발명의 제 2실시예는 발광장치(100)를 두어 원하는 광선을 발생시키고 광로상에 집속렌즈(600), 디지털극소거울(DMD) 소자(220), 색필터(700), 광조절렌즈(800) 및 태양전지판(400)을 두어 태양전지판(400)에 인공태양광이 조사될 수 있도록 구성되어 있다.
여기에 원하는 광선을 통과시키기 위한 영상소자 제어부(300), 인공태양광의 조사에 의해 발생한 광전류를 표시하는 표시부(500) 및 산출제어부(900)가 더 구비되어 디지털극소거울 소자(220)를 이용한 태양전지 양자효율 균질도 검사 장치가 구성된다.
발광장치(100)로서 인공태양광 발생장치(110)를 사용하고, 이러한 인공태양광 발생장치(110)가 제논램프(111), 리플렉터(112), 보정필터(113)로 구성되는 것은 제 1실시예와 동일하다.
디지털극소거울 소자(220)는 수많은 미소거울(픽셀)로 이루어져 있어서 주사패턴 명령에 따라 특정 미소거울의 반사방향이 자동조절되어 광선의 진행방향을 바꿀 수 있는 소자이다. 따라서 인공태양광 발생장치(110)에서 나온 인공태양광 중 특정 광선만을 태양전지판(400)으로 반사시키고 다른 광선은 다른 방향으로 반사시키는 방식으로 소기의 목적을 달성한다.
그리고 영상소자 제어부(300)를 이용해 특정 픽셀을 자동제어하며 특정 주사 방식을 선택할 수 있는 것은 제 1실시예와 동일하다. 영상소자 제어부(300)가 컴퓨터 또는 패턴발생기일 수 있다는 것 또한 제 1실시예와 동일하다.
다만, 제 1실시예는 픽셀을 개폐하여 특정 광선을 제어하는 구성이지만 제 2실시예는 픽셀의 반사방향을 조절하고 여러 개의 픽셀을 묶어 동일 반사방향을 갖도록 제어되는 구성이라는 점에서 제 1실시예와 다르다.
집속렌즈(600)는 인공태양광 발생장치(110)에서 나온 인공태양광이 디지털극소거울 소자(220)에 집속되도록 하기 위한 것으로 볼록렌즈가 사용된다.
본 실시예에 색필터(700) 및 색필터 회전장치(710)가 더 구비되고 이를 통해 태양전지판(400)에 파장별 광선을 조사할 수 있는 것은 제 1실시예와 동일하다.
그리고 광조절렌즈(800)로서 볼록렌즈가 사용되는 것과, 표시부(500)에 전류/전압 변환기(510), 아날로그/디지털 변환기(520)가 더 구비되어 디지털 신호를 영상으로 표시하는 것 또한 제 1실시예와 동일하다.
<검사 방법>
도 4는 영상소자를 이용하여 태양전지 양자효율 균질도를 검사하는 방법에 관한 흐름도이다. 도 4에 도시된 바와 같이 빛의 이동경로를 살펴보면, 우선 발광장치(100)를 통해 소정의 빛이 조사되는데(S100) 발광장치(100)가 인공 태양광 발생장치(110)인 본 실시예의 경우 제논램프(111)로부터 나온 광선이 리플렉터(112)에 반사되어 소정 방향을 향하고(S110) 보정필터(113)를 통과하여 인공태양광의 표준분광분포를 갖게 된다(S120).
그 다음, 인공태양광은 집속렌즈(600)를 통과하여 영상소자(200)에 집속되며(S200) 인공태양광 중 특정 파장대의 광선이 색필터 회전장치(710)에 삽입된 색필터(700)를 통과한다(S210).
그 다음, 광선이 영상소자 제어부(300)의 특정 픽셀 제어 명령에 따라 픽셀을 통과 또는 픽셀에 반사(S300)되며, 영상소자(200)와 태양전지판(400) 사이에 위치한 광조절렌즈(800)를 통과하여(S310) 픽셀에 대응되는 태양전지판(400)에 조사된다(S400).
상기와 같이 빛이 이동하여 태양전지판(400)에 조사되면 광전류 신호가 발생하고(S500), 산출 제어부(900)가 광전류 신호 획득 및 변환과정을 통해 태양전지의 양자효율 정보를 출력하게 된다(S600).
다만, 영상소자(200)의 각 픽셀로부터 피측정 태양전지판(400)에 떨어지는 광선의 복사조도는 완전히 균일하지 않기 때문에 장치를 구현한 후에는 다음과 같이 광전류 데이터(Data1, Data2)를 확보하여 양자효율을 검사해야 한다.
이하 도 5를 참조하여 태양전지 양자효율 산출 방법을 설명한다.
먼저 제 1, 2 실시예에 따른 검사 장치의 피측정 태양전지판(400) 위치에 피측정 태양전지판(400) 대신 2축 서보 제어 이송대를 포함하는 광검출기(미도시)를 설치한다(S605). 광검출기는 실리콘 광검출기를 사용할 수 있으며 공간응답특성이 균일한 광검출기이어야 한다.
태양전지판(400)에 인공태양광이 조사되는 상기의 과정(S100~S500)이 태양전지판(400) 대신 실리콘 광검출기를 통해 동일하게 반복된다.
실리콘 광검출기에서 발생한 광전류 데이터(Data 1)가 산출 제어부(900)에 획득되고(S610), 그 다음 실리콘 광검출기를 태양전지판(400)으로 교체한 후 인공태양광이 조사되면 피측정 태양전지판(400)에서 발생한 광전류 데이터(Data 2)가 산출 제어부(900)에 획득된다(S620). 이어서 산출 제어부(900)가 태양전지판(400)의 광전류 데이터를 광검출기의 광전류 데이터로 나누어 규격화된 데이터로 변환한다(S630).
변환된 규격화 데이터를 통해 태양전지판(400)의 양자효율 균질도 정보를 획득하여(S640) 태양전지 양자효율 균질도를 평가할 수 있다.
여기서, 광선의 분광복사조도에 대응하는 광전류데이터(Data 1)는 제논램프(111)의 특성이 변하지 않는 한 크게 변하지 않기 때문에 한번 획득한 후 메모리에 탑재해 두고 오래 사용할 수 있다.

Claims (18)

  1. 소정의 빛을 조사하는 발광장치(100);
    상기 발광장치(100)에서 나온 광선을 복수 픽셀의 개별 제어에 따라 광로를 변경하는 영상소자(200);
    상기 영상소자(200)중 상기 복수 픽셀의 상태를 개별 제어하는 영상소자 제어부(300);
    상기 영상소자(200)를 통과 또는 반사한 상기 광선이 조사되는 태양전지판(400);및
    상기 태양전지판(400)에서 발생한 광전류 신호에 기초하여 상기 태양전지판(400)의 양자효율을 산출하는 산출제어부(900);를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상소자를 이용한 태양전지 양자효율 균질도 검사 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 발광장치(100)는 인공 태양광을 발생시키는 인공태양광 발생장치(110)인 것을 특징으로 하는 영상소자를 이용한 태양전지 양자효율 균질도 검사 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 인공태양광 발생장치(110)는,
    제논램프(111);및
    상기 제논램프(111)에서 발생하는 빛을 포집하기 위한 리플렉터(112);를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상소자를 이용한 태양전지 양자효율 균질도 검사 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 인공태양광 발생장치(110)는, 상기 리플렉터(112)를 통해 포집된 상기 빛을 표준분광분포로 만들기 위한 보정필터(113)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상소자를 이용한 태양전지 양자효율 균질도 검사 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 발광장치(100)의 빛을 상기 영상소자(200)에 집속시키는 집속렌즈(600)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상소자를 이용한 태양전지 양자효율 균질도 검사 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 영상소자(200)는 상기 광선을 통과시키거나 차단할 수 있는 액정디스플레이 소자(210)인 것을 특징으로 하는 영상소자를 이용한 태양전지 양자효율 균질도 검사 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 영상소자(200)는 상기 광선을 반사시킬 수 있는 디지털극소거울 소자(220)인 것을 특징으로 하는 영상소자를 이용한 태양전지 양자효율 균질도 검사 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 산출제어부(900)에서 산출된 양자효율을 표시하기 위한 표시부(500)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 영상소자를 이용한 태양전지 양자효율 균질도 검사 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 산출제어부(900)는,
    상기 태양전지판(400)에서 발생하는 광전류를 전압 신호로 변환하는 전류/전압 변환기(510); 및
    상기 전압 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기(520);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상소자를 이용한 태양전지 양자효율 균질도 검사 장치.
  10. 제 2항에 있어서,
    상기 인공 태양광 중 특정 파장대의 광선을 통과시키는 색필터(700)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상소자를 이용한 태양전지 양자효율 균질도 검사 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 색필터(700)는 광로상에 파장대별 복수의 색필터(700)가 삽입될 수 있도록 색필터 회전장치(710)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 영상소자를 이용한 태양전지 양자효율 균질도 검사 장치.
  12. 제 2항에 있어서,
    상기 인공 태양광을 태양전지판(400)에 조사하기 위해 상기 영상소자(200)와 상기 태양전지판(400) 사이에 광조절렌즈(800)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 영상소자를 이용한 태양전지 양자효율 균질도 검사 장치.
  13. 발광장치(100)를 통해 소정의 빛이 조사되는 단계(S100);
    상기 발광장치(100)에서 나온 광선이 복수 픽셀의 개별 제어가 가능한 영상소자(200)에 집속되는 단계(S200);
    상기 광선이 영상소자 제어부(300)의 소정 픽셀의 제어 명령에 따라 상기 픽셀을 통과 또는 상기 픽셀에 반사되는 단계(S300);
    상기 픽셀에 대응되는 상기 광선이 태양전지판(400)에 조사되는 단계(S400);
    상기 태양전지판(400)에 조사된 상기 광선에 의해 광전류 신호가 발생되는 단계(S500);및
    산출 제어부(900)가 상기 광전류 신호를 기초로 양자효율을 산출하는 단계(S600);를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상소자를 이용한 태양전지 양자효율 균질도 검사 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 조사단계(S100)는,
    제논램프(111)로부터 나온 광선이 리플렉터(112)에 반사되어 특정 방향을 갖는 단계(S110);및
    상기 광선이 보정필터(113)를 통과하여 인공태양광의 표준분광분포를 갖는 단계(S120);인 것을 특징으로 하는 영상소자를 이용한 태양전지 양자효율 균질도 검사 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 영상소자(200) 집속단계(S200)는,
    상기 인공태양광 중 소정 파장대의 광선이 색필터 회전장치(710)에 삽입된 색필터(700)를 통해 투과되는 단계(S210)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 영상소자를 이용한 태양전지 양자효율 균질도 검사 방법.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 픽셀의 통과 또는 반사 단계(S300)와 상기 태양전지판(400) 조사단계(S400) 사이에는,
    상기 광선이 상기 영상소자(200)와 상기 태양전지판(400) 사이에 위치한 광조절렌즈(800)를 통과하는 단계(S310)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 영상소자를 이용한 태양전지 양자효율 균질도 검사 방법.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 양자효율 산출단계(S600)는,
    공간응답특성이 균일한 광검출기에서 발생한 광전류 데이터가 상기 산출 제어부(900)에 획득되는 단계(S610);
    상기 태양전지판(400)에서 발생한 광전류 데이터가 상기 산출 제어부(900)에 획득되는 단계(S620);
    상기 산출 제어부(900)가 상기 태양전지판(400)의 광전류 데이터를 상기 광검출기의 광전류 데이터로 나누어 규격화된 데이터로 변환하는 단계(S630);및
    상기 규격화된 데이터에 기초하여 상기 태양전지판(400)의 양자효율 균질도 정보를 획득하는 단계(S640);인 것을 특징으로 하는 영상소자를 이용한 태양전지 양자효율 균질도 검사 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 광전류 데이터 획득단계(S610)가 실행되기 전에,
    상기 태양전지판(400) 위치에 2축 서보 제어 이송대를 포함하는 상기 광검출기를 배치하는 단계(S605)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 영상소자를 이용한 태양전지 양자효율 균질도 검사 방법.
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