专利名称：太阳能电池的评价方法、评价装置、维护保养方法、维护保养系统及太阳能电池模块的制 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及简便地对太阳能电池的缺陷进行评价的太阳能电池的评价方法及评价装置以及其利用，特别是涉及通过向构成太阳能电池的太阳能电池元件注入电流且分析其时产生的发光特性而简便地对太阳能电池的缺陷进行评价的太阳能电池的评价方法及评价装置以及其利用。
背景技术：
为了保护地球环境，太阳能的利用正在推进，在一般的大楼及家庭的屋顶或墙壁上也正在推进太阳能电池的铺设。在这种太阳能电池中，使用有利于大面积化的半导体的太阳能电池作为创造绿色能源的最优先备选而开发和制造正在快速进展。但是，在太阳能电池的制造过程中，难免在太阳能电池上产生缺陷，在高效地制造高性能且高可靠性的太阳能电池这一点上存在课题。另外，即使在暂且设置完成的太阳能电池中，当在其使用过程中产生缺陷时，也会导致性能及可靠性下降。目前，作为对上述的太阳能电池的缺陷进行检测、评价的方法，广泛使用例如，利用电子线及激光束测定所感应的电流及电压且分析少数载体扩散长度以及缺陷(粒界粒内)的方法、所谓的EBIC(Electron Beam Induced Current)及LBIC(Laser Beam Induced Current)。根据上述的EBIC及LBIC，能够测定太阳能电池的局部的电活化度及少数载体的扩散长度，且能够评价太阳能电池的转换效率及质量(非专利文献1)。另外，报道有利用红外光强度来分析通过对太阳能电池沿正方向加偏流而发出的热量的分布且进行短路检测的装置(非专利文献幻。另外，还报道有通过从基板背面照射强光且检测遗漏光来检测基板裂纹的技术(非专利文献3)。发明者们还发现，在对太阳能电池沿正方向注入电流的情况下，即使在室温下的通常的载体注入条件下，也会观测到发光，然后开发出了通过分析其发光像来研究太阳能电池的缺陷的技术(专利文献1)。可是，上述的太阳能电池的缺陷通常大致区分为内部要因引起的缺陷(内因缺陷)和外部要因引起的缺陷(外因缺陷)。内因缺陷是晶体缺陷、晶体重排以及晶界等太阳能电池的物理性能引起的缺陷，会给太阳能电池的功能带来影响，但对构成太阳能电池的材料的可靠性没有太大的影响。另一方面，外因缺陷是基板的裂纹(微裂纹等)、电极的破断、电极的接触不良等太阳能电池的机械缺陷，会给太阳能电池的可靠性以及生产太阳能电池时的生产能力利用率带来不良影响，因此成为用于高效地大量生产可靠性高的太阳能电池的决定性的要因。这样，内因缺陷是使太阳能电池的性能下降的缺陷，即使在放置的情况下，也存在太阳能电池的发电效率变差之类的问题，但在长期的可靠性方面，影响小。另一方面，外因缺陷是当放置时会导致可靠性逐渐下降，在最差的情况下，会导致太阳能电池损坏，因此与内因缺陷相比，不良影响大。因此，在制造过程或使用过程中，为了对太阳能电池产生的缺陷作适当处置，重要的是将产生的缺陷是内因缺陷还是外因缺陷明确地区别开来进行分析。但是，在上述的现有技术中，不能进行这种缺陷的区别。因此，发明者们对上述专利文献1的技术进行了改进，并开发了如下技术，即，对太阳能电池沿正方向注入直流电流，并且将太阳能电池加热，以基于加热温度变化的发光特性作为指标，来区别内因缺陷和外因缺陷(专利文献2)。根据该技术，内因缺陷依赖于温度变化，因此当使温度上升时，内因缺陷会变得不鲜明，外因缺陷不依赖于温度变化，因此在高温区域会显著地呈现。这样就能够区别内因缺陷和外因缺陷。现有技术文献专利文献专利文献1 国际公开第2006/059615号公报(2006年6月8日公开)专利文献2 国际公开第2007/U9585号公报(2007年11月15日公开)非专利文献非专利文献 1 :N. Sakitani，等人，“Evaluation of Recombination Velocity at Grain Boundaries in Poly-Si Solar Cells with Laser Beam Induced Current，，Solid State Phenomena Vol. 93(2003), pp.351-354非专利文献2 J. Isenberg,等人，“SPATIALLY RESOLVED IR-MEASUREMENT TECHNIQUES FOR SOLAR CELLS” 发表于 19th European Photovoltaic Solar Energy Conference, 7-11 日，6 月，2004，巴黎非专利文献3 :Ε· Rueland，等人，“OPTICAL μ-CRACK DETECTION IN COMBINATION WITH STABILITY TESTING FOR IN-LINE-INSPECTION OF WAFERS AND CELLS"20th European Photovoltaic Solar Energy Conference，6-10，6 月，2005，巴塞罗纳，西班牙
发明内容
发明要解决的问题如上所述，根据专利文献2公开的技术，能够区别内因缺陷和外因缺陷。但是，在太阳能电池的市场规模扩大且制造量快速扩大的过程中，正在寻求新的太阳能电池评价技术的开发。本发明是鉴于上述的问题点而开发的，其目的在于，提供一种能够简便地评价太阳能电池的缺陷、特别是区别评价内因缺陷和外因缺陷的太阳能电池的评价方法及评价装置以及其利用。解决问题的方法本发明者们发现，在对太阳能电池沿正方向注入了电流的情况下，在太阳能电池的内因缺陷部位和外因缺陷部位，电致发光的发光特性不同，终于基于这种新知，完成了本发明。本发明包含以下的发明。本发明的太阳能电池的评价方法对太阳能电池的缺陷进行评价，其中，包含如下工序电流注入工序，对构成上述太阳能电池的太阳能电池元件沿正方向注入电流；发光检测工序，通过上述电流注入工序对从太阳能电池元件产生的发光中的波长SOOnm 1300nm的第一区域的光和波长1400nm ISOOnm的第二区域的光进行检测；判定工序，以在上述发光检测工序中的检测到的第一区域的光的发光强度和第二区域的光的发光强度为指标，来区别内因缺陷和外因缺陷。
本发明的太阳能电池的评价装置对太阳能电池的缺陷进行评价，其中，包括电流注入装置，对构成上述太阳能电池的太阳能电池元件沿正方向注入电流；发光检测装置，对通过从上述电流注入装置注入的电流而从太阳能电池元件产生的发光中的波长SOOnm 1300nm的第一区域的光和波长1400nm ISOOnm的第二区域的光进行检测；判定装置，以上述发光检测装置检测到的光中的上述第一区域的发光强度和第二区域的发光强度为指标，来区别内因缺陷和外因缺陷。发明效果根据本发明的太阳能电池的评价方法或评价装置，能够实现简便地对太阳能电池的缺陷、特别是太阳能电池的物理性能引起的内因缺陷和机械缺陷即外因缺陷进行区别评价这种效果。由此，例如，能够评价太阳能电池的缺陷的种类和/或量。另外，由于利用电致发光法，因此不需要大型设备，在制品状态(在制造工厂完成的状态或设置于建筑物的状态)下，也能够简便地对缺陷进行评价。另外，根据本发明的太阳能电池的维护保养方法或维护保养系统，不需要大型装置，能够容易地进行太阳能电池的质量评价，因此即使是设置于建筑物的太阳能电池模块， 也能够定期地进行维护保养。因此，实现了能够将太阳能电池模块的质量维持在一定水平这种效果。另外，根据本发明的太阳能电池模块的制造方法，能够区别检测内因缺陷和外因缺陷，能够仅进行重大的缺陷部分的修复或更换。因此，实现了能够高效地制造太阳能电池模块这种效果。
图1是示意地表示对太阳能电池元件沿正方向注入电流的情形的图；图2是示意地表示本实施方式的太阳能电池的评价装置的一个例子的图；图3是示意地表示本实施方式的太阳能电池的评价装置的一个例子且表示功能块图的图；图4是示意地表示本实施方式的太阳能电池的评价装置进一步的一个例子且表示功能块图的图；图5是示意地表示本实施方式的维护保养系统的一个例子且表示功能块图的图；图6是表示本实施方式的维护保养系统的流程的一个例子的图；图7是表示本实施方式的维护保养系统的流程的另一个例子的图；图8是表示本实施方式的维护保养系统的流程的再另一个例子的图；图9是表示本实施方式的维护保养系统的流程的再另一个例子的图；图10是对使用脉冲电流时的为降低发光检测工序中检测的干扰光引起的噪音而使用的方法进行说明的图；图11(a)是表示通过向太阳能电池模块注入电流而产生的光的发光强度 (luminescence intensity)和波长之间的关系的图，(b)以及(c)分别是表示波长IlOOnm 的带通滤波器以及波长1500nm的带通滤波器的特性的图；图12是表示对从太阳能电池模块产生的光的发光情形进行摄影而成的图像的图，(a)以及(b)分别是表示对从太阳能电池模块产生的IlOOnm的光以及1500nm的光的发光情形进行摄影而成的图像的图，(c)、(e)以及(g)分别是(a)所示的A、B、C的放大图， (d)、(f)以及(h)分别是(b)所示的A' ,B'、C'的放大图；符号说明10评价装置11电流注入部(电流注入装置)12发光检测部(发光检测装置)13判定部(判定装置、判定部件)16图像生成部(图像生成装置)20更换指示装置30通信网络100维护保养系统110评价装置
具体实施例方式以前，本发明者们对太阳能电池的性能评价进行了研究，特别是，独自着眼于电致发光和太阳能电池的性能之间的关联性，开发了迄今为止所没有的划时代的太阳能电池的评价技术(上述的专利文献1、幻。这次，本发明者们发现，当对太阳能电池元件附加直流电流时，在波长IlOOnm左右和波长1500nm左右这两个波长不同的区域，产生电致发光形成的光。在向太阳能电池注入电流时的电致发光现象中，短波长侧(IlOOnm左右)的光的发光强度比长波长侧(1500nm左右)的发光强度强。本发明者们对上述两个波长不同的光的意义进行了探讨。目前，关于来自硅晶体的深层次的发光，报道了光致发光的研究(例如，Michio TAJIMA and Yoshiaki MATSUSHITA JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS VOL. 22，NO. 9，9 月，pp. L589-L591 (1983))。根据本文献，报道了单晶Si的重排相关的发光平均每0. 8 0. 9eV产生一次的内容。本发明者们这次独自提出了所发现的波长1500nm左右的电致发光的发光是不是与该光致发光的发光现象有关的推论，并进一步进行了探讨。其结果是，当电致发光中的波长IlOOnm左右的发光是太阳能电池的能带间过渡引起的光，另一方面，波长1500nm左右的光是从太阳能电池元件的内因缺陷(特别是，晶体状态的重排及杂质的复合体等)产生的发光时，通过使二维图像上的发光变化和缺陷分布一致，得出结论。本发明者们通过将该划时代的新型认知应用于二维成像实现的缺陷区别，完成了本发明。这种现象的发现、机理的推测及考察以及这种应用只有本发明者们才能实现，普通的从业人员是不能达到的。另外，为了慎重起见，附带说明的是，关于直至上述本发明完成的原委，只不过是为了便于对本发明理解而记载的，不是为限定解释本发明而使用的。下面，对本发明的一个实施方式进行详细说明。<1太阳能电池的评价方法>本发明的太阳能电池的评价方法是对太阳能电池的缺陷进行评价的方法，只要包括如下工序即可电流注入工序，对构成太阳能电池的太阳能电池元件沿正方向注入电流；发光检测工序，对通过电流注入工序而从太阳能电池元件产生的光中的波长SOOnm 1300nm的第一区域的光和波长1400nm ISOOnm的第二区域的光进行检测；判定工序，以发光检测工序检测出的第一区域的光的发光强度和第二区域的光的发光强度为指标，来区别内因缺陷和外因缺陷。在此，在本说明书中，“对太阳能电池的缺陷进行评价”的意思包括检测太阳能电池(例如，包含太阳能电池模块或太阳能电池板、或太阳能电池元件本身。以下全都相同) 存在的缺陷、判定太阳能电池是否存在缺陷以及对太阳能电池的缺陷量和/或种类进行评价。“对太阳能电池的缺陷量进行评价”的意思包括求太阳能电池的缺陷的绝对数以及判定太阳能电池的缺陷量是比规定量多还是比规定量少。“对太阳能电池的缺陷类型进行评价”的意思是为了确定太阳能电池的缺陷是哪种类型的缺陷。具体而言，包含确定、区别缺陷是内因缺陷还是外因缺陷的意思。术语“太阳能电池元件”是通过光导电效应和/或光电动势效应而受光并产生电流的最小构成单位的意思，例如，举出IOcmXlOcm见方 15cmX 15cm见方的元件。另外， “太阳能电池模块”是指多个该太阳能电池元件连结而构成的模块，例如，可举出将10 50 枚程度的上述太阳能电池元件连结在一起的0. 5mX0. 5m见方 1. OmXl. Om见方程度的模块。另外，在本说明书中，“太阳能电池模块”中包含模块的集合体即“太阳能电池板”。另夕卜，在简单地称为“太阳能电池”的情况下，表示太阳能电池元件、太阳能电池模块或太阳能电池板中的某一种或其全部。下面，对本发明的方法的各工序进行详细说明。另外，这些工序以外的具体的工序、材料、条件以及要使用的设备及装置等不作特别限定，可优选利用现有公知的方法等， 不作任何限定。<1-1电流注入工序〉电流注入工序只要是对构成太阳能电池的太阳能电池元件沿正方向注入电流的工序即可。注入的电流既可以是直流电流，也可以是脉冲电流。下面，对注入直流电流时的本发明的太阳能电池的评价方法进行说明。在电流注入工序中，如图1所示，“沿正方向注入直流电流”是为了对所谓的太阳能电池元件沿正方向注入直流电流而加偏流的动作。通过对太阳能电池元件的pn接合的 P型区域侧附加正(+)、对η型区域侧附加负(-)极性的外部电压，沿正方向注入直流电流。 由此，从太阳能电池元件放射电致发光的光。在本工序中，作为用于对太阳能电池元件注入电流的装置，可优选利用现有公知的电源等，不作特别限定。例如，作为可使用通常的恒流源的用于注入直流电流的装置，只要使用现有公知的直流电源即可。<1-2发光检测工序>发光检测工序只要是对通过电流注入工序而从太阳能电池元件产生的发光中波长800nm 1300nm的第一区域的光和波长1400nm 1800nm的第二区域的光进行检测的工序即可，其具体方法等不作特别限定，可优选利用现有公知的技术。在本工序中，可利用能够检测来自太阳能电池元件的光(例如，波长SOOnm ISOOnm左右的光)的现有公知的光检测装置，其具体构成等不作特别限定。作为光检测装置，例如，可使用CXD照相机以及影像增强器等光检测器。作为CXD 照相机，举出例如InGaAs CXD照相机(Xenics公司研制，型号XEVA-1. 7系列；浜松光子学株式会社研制，型号C8250-20)以及Si CCD照相机(浜松光子学株式会社研制，型号 C9299-02)等。Si CCD照相机能够检测200nm 1200nm的波长区域的光。另一方面，InGaAs CXD照相机因能够综合检测SOOnm ISOOnm的波长区域的光而更优选。作为影像增强器，举出例如能够检测360nm IlOOnm的波长区域的光的浜松光子学株式会社研制的影像增强器(型号V8071U-76)。在使用这种CCD照相机以及影像增强器等光检测器检测光的情况下，可将太阳能电池的发光情形制成图像来观察。即，能够二维地集中测定太阳能电池的发光的面内分布， 能够简便且迅速地评价太阳能电池的缺陷。在本工序中，优选使用一个光检测装置来检测第一区域的光和第二区域的光。这样，就不需要光检测装置的更换及伴随的位置调节，因此能够更简便地进行本工序。在这种情况下，可使用例如MGaAs CCD照相机。另外，也可以使用不同的光检测装置分别检测第一区域的光和第二区域的光。在这种情况下，可并用例如Si CXD照相机和MGaAs C⑶照相机，也可并用影像增强器(浜松光子学株式会社研制，型号V8071U-76)和InGaAs C⑶照相机。另外，也可将这三种光检测器组合在一起来使用。如上所述，在用InGaAs CXD照相机等一个光检测装置同时检测800nm 1800nm 的波长区域即第一区域的光和第二区域的光的情况下，优选使用使这些光分别选择性地穿过的带通滤波器。由此，能够分别高效地检测第一区域的光和第二区域的光。即，在本工序中，可以说优选使用可同时检测第一区域的光以及第二区域的光的光检测装置和使第一区域的光或第二区域的光中的某一种光分别选择性地穿过的带通滤波器来检测。各带通滤波器只要配置在太阳能电池和检测装置之间即可，以使从太阳能电池元件产生的光直到到达光检测装置都穿过带通滤波器，例如，也可以装设于光检测装置的透镜部分。作为使第一区域的光选择性地穿过的带通滤波器，举出例如BROAD BANDPASS FILTER (SPECTR0G0N公司研制，型号BBP-0910_1170C)，作为使第二区域的光选择性地穿过的带通滤波器，举出例如BROAD BANDPASS FILTER (SPECTR0G0N公司研制，型号 BBP-1350-1600C)。这样，由于从太阳能电池元件产生的光的波长区域以及发光强度因缺陷的种类而不同，因此通过使用波长的穿过域不同的异型带通滤波器进行各波长的光的检测，且基于其发光强度进行比较分析，能够简便且迅速地对缺陷进行评价。另外，如后述的实施例所示，第一区域的光的检测灵敏度比第二区域的光的检测灵敏度优异，因此在取得第一区域的光的图像的情况下，与取得第二区域的光的图像相比， 能够缩短电流附加及图像摄影时间。因此，在本发明的太阳能电池的评价方法中，将为检测第一区域的光而在电流注入工序中对太阳能电池元件注入的电流量设为jl，且将在发光检测工序中检测第一区域的光的时间设为tl，然后将为检测第二区域的光而在电流注入工序中对太阳能电池元件注入的电流量设为j2，且将在发光检测工序中检测第二区域的光的时间设为t2时，优选满足jl < j2及/或tl < t2的关系。<1-3判定工序〉判定工序只要是以发光检测工序检测到的第一区域的光的发光强度和第二区域的光的发光强度为指标，来区别内因缺陷和外因缺陷的工序即可。在判定工序中，例如，分别将第一区域的光的发光强度和第二区域的光的发光强度与第一阈值及第二阈值进行比较，进行对比其结果等处理。对比的方法不作特别限定，例如，可举出如下的两种方法，即，利用现有公知的方法分别取得第一区域的发光的图像以及第二区域的发光的图像，在第一区域的发光的图像中，将第一区域的光的发光强度与第一阈值进行比较，在表示第二区域的发光的图像中，将第二区域的光的发光强度与第二阈值进行比较，然后将其结果进行对比的方法；事先作成其他控制用的图像且将其进行比较的方法等。在这些情况下，也可以分别对比第一、第二区域的发光的图像，或者，也可以进行重合对比。当然，也可以不使用图像，而是将这两种光的发光强度数值化，分别同时与第一以及第二阈值进行比较，并将其结果进行对比。作为将发光强度数值化的方法，举出例如，基于由光检测装置检测到的光的发光强度的数字化的数值化。例如，在发光检测工序中，通过使用上述的CCD照相机及影像增强器等发光检测装置，能够将从太阳能电池元件产生的光的发光强度数字化。这样，在将发光强度数值化了的情况下，能够严密地进行判定工序。S卩，在判定工序中，例如，⑴在第一区域的发光强度为第一阈值以下的情况下，判断为存在缺陷；(ii)关于在上述(i)工序中判断为存在缺陷的部位，在第二区域的发光强度为第二阈值以上的情况下，该部位判断为存在内因缺陷，在第二区域的发光强度为第二阈值以上之外的情况下，该部位判断为存在外因缺陷。据此，能够先基于第一区域的发光强度检测出存在缺陷的部位，然后基于第二区域的发光强度而将检测到的缺陷是内因缺陷或是外因缺陷区别开来。这样，依次判定缺陷的工序可在例如取得第一区域的发光强度以及第二区域的发光强度相关的全部数据后再用计算机等进行处理的情况下，且在基于该全部数据对太阳能电池元件的每一部位进行缺陷评价时来实施。另外，在判定工序中，也可以进行如下判断，S卩，(iii)第一区域的发光强度为第一阈值以下且第二区域的发光强度为第二阈值以上的部位判断为存在内因缺陷；(iv)第一区域的发光强度为第一阈值以下且第二区域的发光强度不足第二阈值的部位判断为存在外因缺陷。(iii)工序及(iv)工序的顺序不作特别限定，也可以先实施(iii)工序，然后再实施(iv)工序，反之也可以。另外，也可以并列地实施(iii)工序以及(iv)工序。特别是，通过并列实施(iii)工序以及(iv)工序，与实施上述(i)工序以及(ii)工序的情况相比，能够更迅速地对太阳能电池的缺陷进行评价。上述⑴工序 (iv)工序的“第一阈值”以及“第二阈值”既可以各自不相同，也可以相同。可举出例如，(i)工序的“第一阈值”和(iii)以及(iv)工序中的第一区域的发光强度的比较用的“第一阈值”相同；(ii)工序的“第二阈值”和(iii)以及(iv)工序中的第二区域的发光强度的比较用的“第二阈值”相同。另外，“第一阈值”以及“第二阈值”可以说是用于判定缺陷的值，可适当设定，使用者可考虑所希望的太阳能电池元件的性能及有效利用率等任意设定。在较低地设定了第一阈值的情况下，能够提高有效利用率，在较高地设定了第一阈值的情况下，能够得到质量更优异的太阳能电池元件。在较高地设定了第二阈值的情况下，能够提高有效利用率，在较低地设定了第二阈值的情况下，能够得到质量更优异的太阳能电池元件。例如，也可以通过事先用现有公知的方法确定太阳能电池元件中的存在内因缺陷和/或外因缺陷的部位，且将来自这些部位的第一区域的光的发光强度或第二区域的光的发光强度数值化，来设定阈值。该阈值就是所谓的作为控制器的值。这种阈值既可以基于评价对象太阳能电池来设定， 或者，也可以基于另外的太阳能电池预先设定。例如，“第一阈值”既可以是通过在上述的电流注入工序中对太阳能电池元件注入电流而从太阳能电池元件的正常部位产生的第一区域的光的发光强度的值，也可以是从该太阳能电池元件的正常部位产生的第一区域的光的发光强度的90% jo^jo^^eo^、 50^^40%,30^^20%或10%的值。如果将第一阈值设定为接近从太阳能电池元件的正常部位产生的发光强度，就能够检测轻度的缺陷。另一方面，将第一阈值设定得比从太阳能电池元件的正常部位产生的发光强度越低，越能够检测更重度的缺陷。另外，“正常部位”的意思是指既不存在内因缺陷也不存在外因缺陷的太阳能电池的部位。另外，阈值优选预测定而定。同样，“第二阈值”也可以是通过在上述的电流注入工序中对太阳能电池元件注入电流而从太阳能电池元件的存在内因缺陷的部位产生的第二区域的光的发光强度，也可以是比从该存在内因缺陷的部位产生的第二区域的光的发光强度低若干的值，例如，90%、 80%、70%、60%、50% 程度的值。“发光强度”是指规定的波长区域的光的强度，例如，也可以是规定区域的光谱的峰值或积分值。通过利用现有公知的方法作成从太阳能电池产生的光的光谱，且求出第一区域及第二区域的峰值或积分值，能够得到这些发光强度。这样，本判定工序只要是将所测定的发光强度和基准值进行比较判定的工序即可，作为其具体的方法，可优选利用现有公知的技术。另外，在上述说明中，通过将发光强度数值化来定量地评价太阳能电池的缺陷，当然也可以仅基于例如发光强度的强弱而定性地评价。在这种情况下，也能够适当引用上述的方法来进行。<1-4图像生成工序>另外，本发明的太阳能电池的评价方法也可以进一步包含图像生成工序。图像生成工序只要是生成基于发光检测工序检测到的第一区域的光的发光强度的第一图像以及基于第二区域的光的发光强度的第二图像的工序即可。在本工序中，如上所述，只要使用能够将来自太阳能电池的发光的情形作为图像而取得的CCD照相机及影像增强器等光检测器即可。如果使用这种光检测器，就能够通过将检测到的光的发光强度数字化而数值化。光检测器可在发光检测工序中检测来自太阳能电池元件的发光而使用，另外，可在图像生成工序中生成所检测到的发光的图像而使用。“基于发光强度的图像”的意思是表示太阳能电池元件的光的发光强度的分布的图像。可举出例如太阳能电池元件的发光强度的二维面内分布。如果使用这种图像，就能够得知从太阳能电池元件的哪部分产生了哪种程度的发光强度的发光。另外，图像生成工序只要包含至少作为数据来生成上述的图像的工序即可，但也可以进一步包含将所生成的图像显示于显示器等显示部的工序。如果将图像显示于显示器，就能够目视地进行后述的判定工序。在本发明太阳能电池的评价方法包含图像生成工序的情况下，判定工序只要是以图像生成工序中生成的第一图像的第一区域的光的发光强度和第二图像的第二区域的光的发光强度为指标来区别内因缺陷和外因缺陷的工序即可。
在这种判定工序中，例如，将第一图像中的第一区域的光的发光强度和第二图像中的第二区域的光的发光强度分别与第一阈值及第二阈值进行比较，然后进行对比其结果等处理。对比的方法不作特别限定，例如，可举出如下的两种方法等，即，将第一图像中的第一区域的光的发光强度与第一阈值进行比较，且将第二图像中的第二区域的光的发光强度与第二阈值进行比较，然后对比其结果的方法；事先作成其他控制用的图像且将其进行比较的方法。另外，此时的判定工序相关的其他说明引用上述的<1_3>栏的说明，省略之。<1-5实际动作条件下的评价>基于上述的电致发光实现的发光的光谱分析的太阳能电池元件的缺陷的区别可应用于所有类型的太阳能电池元件。即，本发明太阳能电池的评价方法对于结晶性或非结晶性的太阳能电池元件、化合物半导体太阳能电池元件、色素敏感太阳能电池元件或有机太阳能电池元件等任意的太阳能电池元件而言都可适用。例如，作为通过本发明太阳能电池的评价方法而评价的对象太阳能电池元件，只要是以现有公知的半导体材料为主要构成成分的太阳能电池元件即可，不作特别限定，但优选具备硅半导体作为主要构成部件的太阳能电池元件。另外，上述太阳能电池元件所用的硅半导体优选为单晶、多晶或非晶的硅半导体。在本说明书中，“作为主要构成部件而具备”的意思是如果具备硅半导体作为主要构成部件，则设有其他什么样的部件、零件都可以。特别优选为具备多晶硅半导体作为主要构成部件的太阳能电池元件。在使用多晶硅半导体作为主要构成部件而制作太阳能电池元件的情况下，难以得到均勻的面内分布， 因此利用本发明评价方法的质量评价及性能检验就变得非常重要。另外，如后述的实施例所示，当对以单晶及/或多晶硅半导体为主要构成部件的太阳能电池元件沿正方向注入电流时，会较强地发出波长SOOnm 1300nm、优选波长 900nm 1250nm、更优选波长IlOOnm 1200nm的第一区域的光和波长1400nm 1800nm、 优选波长1500nm 1700nm、更优选波长1550nm 1650nm的第二区域的光。第一区域的光的峰值为波长1150nm，第二区域的光的峰值为波长1600nm。另外，在上述电流注入工序中，要注入的电流密度优选为与上述太阳能电池元件的工作电流大致相同的密度。在此，“太阳能电池元件的工作电流”的意思是在向评价对象太阳能电池元件照射太阳光时通过光电转换而实际发生的电流。具体而言，为了发生发光强度更大的第一区域的光，要注入的电流密度不作特别限定，例如，只要是5 1000mA/cm2即可，更具体地为50 800mA/cm2，进一步具体地为 100 500mA/cm2。另外，为了发生发光强度更大的第二区域的光，要注入的电流密度不作特别限定，例如，只要是10 3000mA/cm2即可，更具体地为100 2000mA/cm2，进一步具体地为500 1500mA/cm2。要注入的电流密度不局限于这些值，可根据各种太阳能电池元件的材料及组成适当变更是不言而喻的。另外，即使是上述数值范围外也能够实现本发明的作用效果的合理的数值范围包含在本发明的技术范围内。这样，通过进行实际动作条件下的评价，能够进一步正确地评价太阳能电池的光电转换性能和/或可靠性。但是，本发明太阳能电池的评价方法的条件不局限于这种实际动作条件，会因照相机的性能、曝光时间及缺陷量的关系而不同，从业者可适当设定最佳的条件。例如，也可以考虑现有技术水平的产业上的利用条件(发光强度和测定时间(成本) 的平衡))，设定最佳的条件。更具体而言，在不易检测缺陷的情况(缺陷少的情况以及缺陷微细的情况等)下，只要增大要附加的电流的量来测定即可。另外，在本发明的太阳能电池的评价方法中，假设太阳能电池模块是多个太阳能电池元件串联地连结而构成的情况而进行说明，但是，即使是假设太阳能电池模块是多个太阳能电池元件并联地连结而构成的情况，也能够对每一太阳能电池元件并联连结的区域进行评价。如上所述，根据本发明的太阳能电池的评价方法，与现有的太阳能电池的评价方法相比，不需要较大的设备，能够简便且正确地检测太阳能电池的缺陷，能够将其缺陷区别为内因缺陷及外因缺陷。具体而言，本发明的太阳能电池的评价方法由于使用的是基于向正方向的电流注入的电致发光法，因此与现有技术相比，能够实现如下的特有的效果，例如(i)能够简便且正确地评价太阳能电池的缺陷的种类以及量；(ii)由于不需要大型设备，因此能够在制品状态(制造工厂完成的状态或设置于建筑物的状态)下对缺陷进行评价，(iii)由于能够将太阳能电池的物理性能引起的内因缺陷区别开，因此能够对太阳能电池的基板中所含的杂质或关联的物理性能进行评价；(iv)不仅能够对利用硅晶体的薄膜太阳能电池的缺陷进行评价，而且还能够对利用其他材料的太阳能电池的缺陷进行评价； 以及(ν)不需要扫描探针(电子线、激光)，可进行简便的测定等。另外，根据本发明的太阳能电池的评价方法，在多个太阳能电池元件串联地连结而构成的太阳能电池模块的情况下，通过一次电流注入，就能够对太阳能电池模块整体的缺陷进行评价。即，如果执行一次电流注入，就会在构成太阳能电池模块的全部太阳能电池元件中流通电流，因此全部太阳能电池元件就会发光。在这种情况下，在本发明中，也能够瞬时地集中测定光的面内分布。具体而言，例如，如上所述，可利用CCD照相机等二维地集中测定光的面内分布，或者，可利用一维线扫描而集中测定光的面内分布，但不局限于这些。即，如果利用大型的发光检测装置或能够实施一维扫描的线扫描而遍布地检测太阳能电池模块整体的光，就能够一目了然地判断太阳能电池模块的什么位置的太阳能电池元件存在缺陷。还能够区别该缺陷是内因缺陷还是外因缺陷。另外，在集中测定太阳能电池模块的情况下，通过照相机等的变焦操作，能够从模块整体到太阳能电池元件的局部连续地进行观察分析。如上所述，通过利用本发明的太阳能电池的评价方法，能够极其简便地对太阳能电池模块的缺陷进行评价。当然，也能够仅对一个太阳能电池元件的缺陷进行评价。成为评价对象的太阳能电池元件或太阳能电池模块的大小不作特别限定，可使用种种大小的太阳能电池。另外，可将本发明的太阳能电池的评价方法应用于太阳能电池模块的制造工序。 据此，在太阳能电池模块的制造工序中，通过时常监控来自太阳能电池模块的第一区域的光的发光强度以及第二区域的光的发光强度，能够检测内因缺陷以及外因缺陷。因此，能够实现仅缺陷部分的修复或更换。这样，太阳能电池模块的制造方法通过将上述太阳能电池的评价方法作为一道工序来包含，能够自动地进行全数检查，能够提供没有缺陷的太阳能电池模块。<2、太阳能电池的评价装置〉本发明太阳能电池的评价装置是对太阳能电池的缺陷进行评价的装置，只要包括电流注入部(电流注入装置)、发光检测部(发光检测装置)和判定部(判定装置)即可，所述电流注入部(电流注入装置)，对构成太阳能电池的太阳能电池元件沿正方向注入电流；所述发光检测部(发光检测装置)，对通过从电流注入装置注入的电流而从太阳能电池元件产生的发光中波长800nm 1300nm的第一区域的光和波长1400nm 1800nm的第二区域的光进行检测；所述判定部(判定装置)，以由发光检测装置检测到的光中第一区域的发光强度和第二区域的发光强度为指标，来区别内因缺陷和外因缺陷；其他具体的构成、大小、形状等条件不作特别限定。下面，对上述各部件(各装置)进行详细说明。另外，本发明的太阳能电池的评价装置是执行本发明的太阳能电池的评价方法的装置，因此关于各部件的说明，引用上述评价方法的各工序的说明，省略重复的部分。<2-1电流注入部〉电流注入部只要对构成太阳能电池的太阳能电池元件沿正方向注入电流即可，其具体构成等不作特别限定。即，本电流注入部可以说是只要执行上述<1-1>栏说明的“电流注入工序”即可。例如，可使用现有公知的恒流源及恒压源等，在注入直流电流的情况下，作为电流注入部，只要使用现有公知的直流电源即可。另外，在下述中，对注入直流电流时的本发明的太阳能电池的评价装置进行说明。另外，本电流注入部优选注入与太阳能电池元件的工作电流大致相同的密度的电流。特别是，本电流注入部为了使发光强度更大的第一区域的光以及第二区域的光发生，也可以注入上述<1-5>栏说明的范围的密度的电流。<2-2发光检测部〉发光检测部只要对通过由电流注入部注入电流而产生的光中波长SOOnm 1300nm的第一区域的光和波长1400nm ISOOnm的第二区域的光进行检测即可，其具体构成等不作特别限定。即，本发光检测部只要执行上述<1_2>栏说明的“发光检测工序”即可。 例如，可优选使用上述的MGaAs C⑶照相机或影像增强器等现有公知的光检测器。另外，发光检测装置优选利用可同时检测第一区域的光以及第二区域的光的检测装置和分别使第一区域的光或第二区域的光中的某一种光选择性地穿过的带通滤波器进行检测。在这种情况下，各带通滤波器只要配置在太阳能电池和发光检测部之间即可，以使从太阳能电池元件产生的发光先穿过这些带通滤波器，再到达发光检测部，例如，也可以装设于光检测部的透镜部分。特别是，为了分别检测第一区域的光以及第二区域的光，各带通滤波器优选可移动地配置在太阳能电池和发光检测部之间。在此，“可移动地”的意思是可使这些带通滤波器移离从太阳能电池元件产生的发光到达发光检测部的路径、或向该路径移动，包含例如 “可拆卸地”这种意思。据此，能够在使用一带通滤波器使一区域的光穿过而检测以后，再使该带通滤波器移离上述路径，其后，使另一带通滤波器向该路径移动，仅使另一区域的光穿过而检测。<2-3 判定部〉判定部以发光检测装置检测到的光中第一区域的发光强度和第二区域的发光强度为指标，来区别内因缺陷和外因缺陷，其具体构成等不作特别限定。即，本判定部只要执行上述<1-3>栏说明的“判定工序”即可，例如，可优选利用现有公知的计算机等运算装置。
如上述<1-3>栏说明的“判定工序”所示，本判定部既可以利用图像来判定，也可以单纯地仅利用数值来判定。另外，本判定部也可以进行如下判定，即，(i)在第一区域的发光强度为第一阈值以下的情况下，判断为存在缺陷；(ii)关于在上述(i)工序中判断为存在缺陷的部位，在第二区域的发光强度为第二阈值以上的情况下，该部位判断为存在内因缺陷，在第二区域的发光强度为第二阈值以上之外的情况下，该述部位判断为存在外因缺陷。另外，也可以进行如下判断，S卩，(iii)第一区域的发光强度为第一阈值以下且第二区域的发光强度为第二阈值以上的部位判断为存在内因缺陷；(iv)第一区域的发光强度为第一阈值以下且第二区域的发光强度不足第二阈值的部位判断为存在外因缺陷。另外，在此所说的“第一阈值”、“第二阈值”以及“发光强度”的意思与上述<1_3> 栏记载的相同，所以在此省略其说明。<2-4图像生成部〉另外，本发明的太阳能电池的评价装置也可以进一步具备图像生成部。图像生成部是生成基于由发光检测部检测到的第一区域的光的发光强度的第一图像及基于第二区域的光的发光强度的第二图像的部，其具体构成等不作特别限定。即，本图像生成部只要执行上述<1_4>栏说明的“图像生成工序”即可，例如，可优选使用现有公知的CXD照相机及影像增强器等光检测器。在本发明的太阳能电池的评价装置具备图像生成部的情况下，判定部只要以由图像生成部生成的第一图像的第一区域的发光强度和第二图像的第二区域的发光强度为指标来区别内因缺陷和外因缺陷即可，其具体构成等不作特别限定。此时的判定部相关的其他说明引用上述的<2-3>栏的说明，省略其说明。<2-5实际动作条件下的评价装置〉与上述方法同样，本发明的太阳能电池的评价装置的评价对象不作特别限定，通常可利用半导体制的太阳能电池，特别优选以具备硅半导体作为主要构成部件的太阳能电池为对象。从使用这种硅半导体的太阳能电池元件产生的第一区域的光的波长为SOOnm 1300nm,优选为900nm 1200nm，更优选为IOOOnm llOOnm，第二区域的光的波长为 1400nm 1800nm，优选为1500nm 1700nm，更优选为1550nm 1650nm。因此，上述发光检测部优选为能够检测这些区域的波长的光的部。另外，本发明的太阳能电池的评价装置除具备线扫描等一维扫描机构以外，也可以具备可进行二维扫描的机构的扫描部(扫描装置)。通过具备这样的扫描部，能够边对具备多个太阳能电池元件的大型的太阳能电池模块整体进行扫描边进行评价。另外，扫描部也可以设置于评价装置，相反，也可以设置于评价对象太阳能电池元件。另外，也可不进行扫描部的扫描，而是从太阳能电池元件的上方遍布地评价太阳能电池模块整体，也可仅对太阳能电池模块的一部分进行评价。另外，关于本太阳能电池的评价装置，上述的以外的事项也可适当地斟酌、利用上述<1>栏所述的太阳能电池的评价方法相关的记载是不言而喻的。<2-6太阳能电池的评价装置的一个实施方式>基于图2对本发明的太阳能电池的评价装置的一个实施方式进行说明。如同图所示，本实施方式的太阳能电池的评价装置10包括暗箱1、梳型探针4、铜板5、直流电源6、发光检测部12以及判定部13。另外，以太阳能电池模块7为评价对象。太阳能电池模块7为多个太阳能电池元件连结在一起的构成。另外，太阳能电池模块7也可以为太阳能电池模块的集合体即太阳能电池板。暗箱1用于形成易检测来自太阳能电池模块7的光的暗状态。另外，在暗箱1上形成有窗口。该窗口在对设置于铅直方向的太阳能电池模块或板进行评价时使用。发光检测部12作为具备CCD照相机的发光检测装置发挥功能。发光检测部12具备hGaAs CXD照相机2及透镜3。发光检测部12形成为可旋转90°。由此，能够对设置于铅直方向的太阳能电池模块进行评价。作为上述透镜3，可使用通常的透镜及变焦透镜(Zoom Lens) 0另外，在透镜3上可拆卸地装设有使第一区域的光选择性地穿过的带通滤波器14以及使第二区域的光选择性地穿过的带通滤波器15。另外，作为发光检测部12，使用InGaAs C⑶照相机，在对尺寸不同的构成太阳能电池模块7的单元(太阳能电池元件)进行评价的情况下，也可以具有如下述表1记载的性能。[表 1]
CCD照相机~尺寸不同的单元的摄影~ 有效元件尺寸12.29mm2
^--通常摄影模式-、
(■透镜\
每个单元都可整体摄影
摄影范围■ ■ ■约 15、25、110、160、210mm2 ■变焦功能每个单元都可变焦摄影最小摄影范围■ ■ ■ 0.1mm2 Γ 最大摄影范围.■■ 210mm2眷XY可动式
权利要求
1.一种太阳能电池的评价装置，其对太阳能电池的缺陷进行评价，其中，包括电流注入装置，对构成所述太阳能电池的太阳能电池元件沿正方向注入电流；发光检测装置，对通过从所述电流注入装置注入的电流而从太阳能电池元件产生的发光中的波长800nm 1300nm的第一区域的光和波长1400nm 1800nm的第二区域的光进行检测；判定装置，以所述发光检测装置检测到的光中的所述第一区域的发光强度和所述第二区域的发光强度为指标，来区别内因缺陷和外因缺陷。
2.如权利要求1所述的太阳能电池的评价装置，其中，进一步包括图像生成装置，所述图像生成装置生成基于根据所述发光检测装置检测到的第一区域的光的发光强度的第一图像及基于第二区域的光的发光强度的第二图像，所述判定装置以根据所述图像生成装置生成的所述第一图像的所述第一区域的发光强度和所述第二图像的所述第二区域的发光强度为指标，来区别内因缺陷和外因缺陷。
3.如权利要求1或2所述的太阳能电池的评价装置，其中，所述电流注入装置注入的电流为直流电流。
4.如权利要求1 3中的任一项所述的太阳能电池的评价装置，其中，所述电流注入装置注入相当于通过向所述太阳能电池元件进行光照射而产生的光电流密度的电流量。
5.如权利要求1 4中的任一项所述的太阳能电池的评价装置，其中，将为检测所述第一区域的光而在电流注入工序中对所述太阳能电池元件注入的电流量设为jl，且将在发光检测工序中检测所述第一区域的光的时间设为tl ；将为检测所述第二区域的光而在所述电流注入工序中对所述太阳能电池元件注入的电流量设为j2，且将在所述发光检测工序中检测所述第二区域的光的时间设为t2时，满足 jl < j2和/或tl < t2的关系。
6.如权利要求1 5中的任一项所述的太阳能电池的评价装置，其中，所述发光检测装置利用可同时检测第一区域的光及第二区域的光的光检测装置和分别使第一区域的光或第二区域的光中的某一种光选择性地穿过的带通滤波器来进行检测。
7.如权利要求6所述的太阳能电池的评价装置，其中，所述光检测装置包括CCD照相机或影像增强器。
8.如权利要求1 7中的任一项所述的太阳能电池的评价装置，其中，所述判定装置为进行以下判断的装置，(i)在第一区域的发光强度为第一阈值以下的情况下，判断为存在缺陷；( )关于判断为存在缺陷的部位，在第二区域的发光强度为第二阈值以上的情况下， 所述部位判断为存在内因缺陷，在第二区域的发光强度为第二阈值以上之外的情况下，所述部位判断为存在外因缺陷。
9.如权利要求1 7中的任一项所述的太阳能电池的评价装置，其中，所述判定装置为进行以下判断的装置，(iii)第一区域的发光强度为第一阈值以下且第二区域的发光强度为第二阈值以上的部位判断为存在内因缺陷；(iv)第一区域的发光强度为第一阈值以下且第二区域的发光强度不足第二阈值的部位判断为存在外因缺陷。
10.如权利要求1 9中的任一项所述的太阳能电池的评价装置，其中，所述太阳能电池元件由硅半导体作为主要部件而构成。
11.一种太阳能电池的评价方法，其对太阳能电池的缺陷进行评价，其中，包含如下工序电流注入工序，对构成所述太阳能电池的太阳能电池元件沿正方向注入电流；发光检测工序，对通过所述电流注入工序而从太阳能电池元件产生的发光中的波长 800nm 1300nm的第一区域的光和波长1400nm 1800nm的第二区域的光进行检测；判定工序，以在所述发光检测工序中检测到的第一区域的光的发光强度和第二区域的光的发光强度为指标，来区别内因缺陷和外因缺陷。
12.如权利要求11所述的太阳能电池的评价方法，其中，进一步包括图像生成工序，所述图像生成工序生成基于在所述发光检测工序中检测到的第一区域的光的发光强度的第一图像以及基于第二区域的光的发光强度的第二图像；所述判定工序以在所述图像生成工序中生成的所述第一图像的所述第一区域的发光强度和所述第二图像的所述第二区域的发光强度为指标，来区别内因缺陷和外因缺陷。
13.如权利要求11或12所述的太阳能电池的评价方法，其中，所述电流注入工序中注入的电流为直流电流。
14.如权利要求11 13中的任一项所述的太阳能电池的评价方法，其中，在所述电流注入工序中，注入相当于通过向所述太阳能电池元件进行光照射而产生的光电流密度的电流量。
15.如权利要求11 14中的任一项所述的太阳能电池的评价方法，其中，将为检测所述第一区域的光而在所述电流注入工序中对所述太阳能电池元件注入的电流量设为jl，且将在所述发光检测工序中检测所述第一区域的光的时间设为tl，将为检测所述第二区域的光而在所述电流注入工序中对所述太阳能电池元件注入的电流量设为j2，且将在所述发光检测工序中检测所述第二区域的光的时间设为t2时，满足 jl < j2和/或tl < t2的关系。
16.如权利要求11 15中的任一项所述的太阳能电池的评价方法，其中，在所述发光检测工序中，利用可同时检测第一区域的光及第二区域的光的光检测装置和分别使第一区域的光或第二区域的光中的某一种光选择性地穿过的带通滤波器来进行检测。
17.如权利要求11 16中的任一项所述的太阳能电池的评价方法，其中，在所述判定工序中，(i)在第一区域的发光强度为第一阈值以下的情况下，判断为存在缺陷；( )关于所述(i)工序中判断为存在缺陷的部位，在第二区域的发光强度为第二阈值以上的情况下，所述部位判断为存在内因缺陷，在第二区域的发光强度为第二阈值以上之外的情况下，所述部位判断为存在外因缺陷。
18.如权利要求11 16中的任一项所述的太阳能电池的评价方法，其中，在所述判定工序中，(iii)第一区域的发光强度为第一阈值以下且第二区域的发光强度为第二阈值以上的部位判断为存在内因缺陷；(iv)第一区域的发光强度为第一阈值以下且第二区域的发光强度不足第二阈值的部位判断为存在外因缺陷。
19.如权利要求11 18中的任一项所述的太阳能电池的评价方法，其特征在于，所述太阳能电池元件由硅半导体作为主要部件而构成。
20.一种太阳能电池的维护保养方法，其中，包含如下工序权利要求1 10中的任一项所述的太阳能电池的评价装置对设置于建筑物的太阳能电池的缺陷执行评价的工序；更换指示装置基于所述评价装置的评价结果对太阳能电池元件的更换工作者发出指示，以使该工作者对存在所述内因缺陷和/或所述外因缺陷的太阳能电池元件进行更换的工序。
21.一种太阳能电池的维护保养系统，其中，包括权利要求1 10中的任一项所述的太阳能电池的评价装置； 更换指示装置，其基于所述评价装置的评价结果，对太阳能电池元件的更换工作者发出指示，以使该工作者对设置于建筑物的太阳能电池中存在所述内因缺陷和/或所述外因缺陷的太阳能电池元件进行更换。
22.—种太阳能电池模块的制造方法，其中，将权利要求11 19中的任一项所述的太阳能电池的评价方法作为一道工序来包含。
全文摘要
本发明提供一种能够简便地评价太阳能电池的缺陷、特别是区别评价内因缺陷和外因缺陷的太阳能电池的评价方法及评价装置以及其利用。本发明的太阳能电池的评价装置对太阳能电池的缺陷进行评价，其中，包括电流注入装置，对构成上述太阳能电池的太阳能电池元件沿正方向注入电流；发光检测装置，对通过从上述电流注入装置注入的电流从太阳能电池元件产生的发光中的波长800nm～1300nm的第一区域的光和波长1400nm～1800nm的第二区域的光进行检测；判定装置，以上述发光检测装置检测到的光中的上述第一区域的发光强度和第二区域的发光强度为指标，来区别内因缺陷和外因缺陷，因此能够简便地对太阳能电池的缺陷进行评价。
文档编号G01R31/26GK102472791SQ20108003424
公开日2012年5月23日 申请日期2010年8月3日 优先权日2009年8月4日
发明者冬木隆, 谷步美 申请人:国立大学法人奈良先端科学技术大学院大学