特許 7388673 プローブ及び太陽電池セル用測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-20

(45)【発行日】2023-11-29

(54)【発明の名称】プローブ及び太陽電池セル用測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/26 20200101AFI20231121BHJP

   G01R 1/067 20060101ALI20231121BHJP

   H01L 21/66 20060101ALI20231121BHJP

   H02S 50/10 20140101ALI20231121BHJP

【ＦＩ】

G01R31/26 J

G01R1/067 B

G01R1/067 C

H01L21/66 B

H01L21/66 X

H02S50/10

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2018234001

(22)【出願日】2018-12-14

(65)【公開番号】P2019194558

(43)【公開日】2019-11-07

【審査請求日】2021-01-08

【審判番号】

【審判請求日】2022-10-18

(31)【優先権主張番号】P 2018083676

(32)【優先日】2018-04-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】599015722

【氏名又は名称】共進電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121441

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 竜平

(74)【代理人】

【識別番号】100154704

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 真大

(72)【発明者】

【氏名】小島 久嗣

(72)【発明者】

【氏名】中道 裕二

【合議体】

【審判長】中塚 直樹

【審判官】田邉 英治

【審判官】後藤 慎平

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－１１８９８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／００４５２６５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－２１３７９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１３８５６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１０２１２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－５４３６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－８４５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３４７０８７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】独国特許出願公開第１０２０１５１０５９７５（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

G01R 31/26

G01R 1/067

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

太陽電池セルの電気的特性の測定に用いられるプローブであって、
導電体によって形成された１又は複数の薄板体を備え、
前記薄板体が、
長尺薄板状の本体部と、
前記本体部の長手方向に沿って延びる細線で形成された複数の接触子と、
前記本体部と前記複数の接触子との間をそれぞれ接続する、細線で形成された複数のばね要素と、を具備し、
前記本体部、前記複数の接触子、及び、前記複数のばね要素が、連続した一枚の前記薄板体をなし、
１つの前記接触子の両端部にそれぞれ１つずつ前記ばね要素が設けられているプローブ。

【請求項2】

前記ばね要素が、前記接触子が前記太陽電池セルに対して押圧される方向に対して傾斜している部分を有する請求項１記載のプローブ。

【請求項3】

前記ばね要素が、前記薄板体の厚み方向へ屈曲している請求項２記載のプローブ。

【請求項4】

前記ばね要素が、前記本体部の長手方向へ屈曲している請求項２記載のプローブ。

【請求項5】

複数の前記薄板体が、厚み方向に対してそれぞれ重ね合わされている請求項１記載のプローブ。

【請求項6】

複数の前記接触子が、長手方向に沿って所定間隔ごとに設けられており、
少なくとも２つの薄板体における複数の前記接触子の設けられている周期がずれていることを特徴とする請求項５記載のプローブ。

【請求項7】

複数の前記接触子の長さ寸法が、各フィンガー電極の設置間隔の２倍よりも小さく設定されている請求項６記載のプローブ。

【請求項8】

厚み方向に対して重ね合わされた複数の前記薄板体のうち、少なくとも１つの前記薄板体が電圧測定用の薄板体であり、その他の前記薄板体が電流測定用の薄板体であり、
電圧測定用の前記薄板体と、電流測定用の前記薄板体との間に形成された絶縁層をさらに備えた請求項５記載のプローブ。

【請求項9】

請求項５記載のプローブと、
厚み方向に対して重ね合わされた複数の前記薄板体において、前記本体部の端部を厚み方向に挟持して導通可能に保持する保持体と、を備えた太陽電池セル用測定装置。

【請求項10】

前記プローブの一方の最外面が電流測定用の薄板体によって形成されているとともに、他方の最外面が電圧測定用の薄板体によって形成されており、
前記保持体が、
電流測定用の薄板体の本体部が押し付けられる受け面が形成された電流取得端子と、
電圧測定用の薄板体の本体部と接触し、前記プローブを前記受け面へと押圧する電圧取得端子と、を備えた請求項９記載の太陽電池セル用測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は太陽電池セルの出力測定に用いられるプローブ及びそのプローブを用いた太陽電池セル用測定装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

太陽電池セルの品質チェックや分類は、太陽電池セルがソーラシミュレータから光を照射された際に発電する電流、電圧特性の測定結果に基づいて行われている。

【0003】

例えばバスバーレスの太陽電池セルの場合、従来バスバー電極があった位置にバー型のプローブを配置して複数のフィンガー電極に接触させ、太陽電池セルからの出力の測定が行われている。

【0004】

ところで、スクリーン印刷により太陽電池セルの表面に形成されるフィンガー電極には高さに微小なばらつきが生じている。このため、従来のプローブでは各フィンガー電極の接触状態が不安定となり、測定のたびに電気抵抗も大きく変化し、測定の再現性に問題がある。

【0005】

このような問題を解決するために本出願人は、長尺状に形成された保持体に金糸を保持させたプローブを開発し、各フィンガー電極に対して金糸を接触させて太陽電池の出力を測定することを提案している（特許文献１参照）。このようなものであれば、各フィンガー電極に高さのばらつきがあったとしても金糸内部の絹糸の弾性により変形してそのばらつきを吸収し、接触状態を安定させて測定の繰り返し再現性を向上させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１４－２１５１３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、金糸を用いたプローブよりもさらに測定精度や繰り返し再現性を向上させつつ、プローブとしての耐久性を大幅に向上させることを課題としてなされたものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

すなわち、本発明に係るプローブは、太陽電池セルの電気的特性の測定に用いられるプローブであって、導電体によって形成された１又は複数の薄板体を備え、前記薄板体が、長尺薄板状の本体部と、前記本体部の長手方向に沿って延びる細線で形成された１又は複数の接触子と、前記本体部と前記接触子との間を接続する細線で形成されたばね要素と、を具備することを特徴とする。

【0009】

ここで、細線とはその断面形状が等断面形状のものに限られず、矩形状断面等のものも含まれる。

【0010】

このようなものであれば、各フィンガー電極間に高さの違いあったとしてもプローブを太陽電池セルに対して押し付けた際に前記ばね要素の弾性によってその違いを吸収して各フィンガー電極の前記接触子に対する接触状態を安定させることができる。このため、測定ごとに接触抵抗が変化するのを抑制でき、測定の繰り返し再現性を担保することができる。

【0011】

さらに前記接触子は、導電体の細線で形成されているので、繰り返し測定を行ったとしてもフィンガー電極により摩耗しにくい。また、前記ばね要素も導電体の細線で形成されているので、弾性変形領域内で押圧されるようにしてばね性が劣化しにくくしやすくい。これらのことから、従来のものよりも長寿命化を実現しやすい。

【0012】

プローブが前記太陽電池セルに対して押圧された際に前記接触子が当該太陽電池セルの表面に対して滑りながら押し付けられるようにし、フィンガー電極に対して良好な接触状態が実現されるようにするには、前記ばね要素が、前記接触子が前記太陽電池セルに対して押圧される方向に対して傾斜している部分を有するものであればよい。

【0013】

前記薄板体を構成する導電体自体が有している剛性が前記ばね要素に反映されやすくし、測定を繰り返しても前記ばね要素がへたりにくくして、さらに長寿命化を実現できるようにするには、前記ばね要素が、前記薄板体の厚み方向へ屈曲しているものであればよい。また、このようなものであれば、プローブを太陽電池セルに対して押し付けた場合に、前記ばね要素及び前記接触子は厚み方向に変位が生じることになるので、フィンガー電極の延びている方向に沿って接触子が擦り付けられることになる。したがって、前記接触子とフィンガー電極との接触状態をさらに安定させやすくなる。

【0014】

前記ばね要素により測定に適したばね性を実現するための別の態様としては、前記ばね要素が、前記本体部の長手方向へ屈曲しているものが挙げられる。

【0015】

前記ばね要素及び前記接触子の寿命を縮めることなく、各フィンガー電極と前記接触子との接触面積をより大きくすることができるようにするには、複数の前記薄板体が、厚み方向に対してそれぞれ重ね合わされていればよい。

【0016】

前記接触子によって全てのフィンガー電極との良好な接触状態が得られる確率を高めて、さらに精度よく測定が行えるようにするには、複数の前記接触子が、長手方向に沿って所定間隔ごとに設けられており、少なくとも２つの薄板体における複数の前記接触子が設けられている周期がずれているものであればよい。

【0017】

例えば連続して隣り合う３つのフィンガー電極において中央にあるフィンガー電極の高さが低い場合でも、前記接触子が他の２つのフィンガー電極で支えられて中央にあるフィンガー電極に接触できないような状態が発生するのを防げるようにするには、フィンガー電極複数の前記接触子の長さ寸法が、各フィンガー電極の設置間隔の２倍よりも小さく設定されていればよい。

【0018】

１つの薄板体に設けられている複数の接触子によって全てのフィンガー電極と接触しやすくするには、前記所定間隔が、複数の前記接触子が１又は２のフィンガー電極と接触するように設定されているものであればよい。

【0019】

プローブを前記太陽電池セルに対して押し付けた際に、前記本体部の長手方向に沿って前記接触子が延びている状態が自然と保たれるようにして、各フィンガー電極と接触状態が測定ごとにばらつきにくくするには、１つの前記接触子の両端部にそれぞれ１つずつ前記ばね要素が設けられていればよい。このようなものであれば、前記本体部と前記接触子間に平行リンク機構が形成されることになるので、プローブを押圧しても前記接触子が前記太陽電池セルの表面に対して斜めに入射しにくくなり、良好な接触状態を実現しやすい。

【0020】

１つのプローブによって前記太陽電池セルで発生する電流及び電圧を同時にほぼ同じ地点から測定できるようにして、例えばＩ－Ｖ特性等をより正確に測定できるようにするには、厚み方向に対して重ね合わされた複数の前記薄板体のうち、少なくとも１つの前記薄板体が電圧測定用の薄板体であり、その他の前記薄板体が電流測定用の薄板体であり、電圧測定用の前記薄板体と、電流測定用の前記薄板体との間に形成された絶縁層をさらに備えたものであればよい。また、このようなものであれば太陽電池セル上における電圧測定点と電流測定点を近接させることができ、より高精度にＩ－Ｖ特性を評価することが可能となる。

【0021】

本発明に係るプローブと、厚み方向に対して重ね合わされた複数の前記薄板体において、前記本体部の端部を厚み方向に挟持して導通可能に保持する保持体と、を備えた太陽電池セル用測定装置であれば、例えば多量の太陽電池セルのＩ－特性について繰り返し測定を行っても所定の測定程度を保ち続ける事が可能である。

【0022】

太陽電池セルで発生する電流及び電圧を取り出すための配線をプローブに対して直接設ける必要をなくして配線レスを実現できるとともに、太陽電池セルで発生する光電流を十分に検出できるようにするには、前記プローブの一方の最外面が電流測定用の薄板体によって形成されているとともに、他方の最外面が電圧測定用の薄板体によって形成されており、前記保持体が、電流測定用の薄板体の本体部が押し付けられる受け面が形成された電流取得端子と、電圧測定用の薄板体の本体部と接触し、前記プローブを前記受け面へと押圧する電圧取得端子と、を備えたものであればよい。

【発明の効果】

【0023】

このように本発明に係るプローブによれば、前記ばね要素及び前記接触子によって各フィンガー電極の高さの違いを吸収して、繰り返し測定精度を高く保つことができる。さらに、前記ばね要素及び前記接触子が導電体で形成された前記薄板体の一部として細線で形成されているので、摩耗に強くしたり、ばね性の劣化を生じにくくしたりできるので、従来よりも寿命を長くすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の第１実施形態に係るプローブ、及び、それを用いた太陽電池セル用測定装置を示す模式図。

【図2】第１実施形態におけるプローブが、バスバーレス太陽電池に対して設置された状態を示す模式的斜視図。

【図3】第１実施形態のプローブの一部を拡大した模式的斜視図、及び、端面部分拡大図。

【図4】第１実施形態のプローブを構成する複数の薄板体と、各薄板体が厚み方向に対して重ね合わされた状態を示す模式図。

【図5】第１実施形態のプローブの自然状態と押圧されている状態を示す模式的拡大図。

【図6】第１実施形態のプローブとプローブを上下動作させる駆動装置との間を接続する保持体を示した模試的斜視図。

【図7】第１実施形態の保持体によるプローブの挟持構造を示す模式図。

【図8】第１実施形態のプローブの変形例について示す模式的拡大図。

【図9】本発明の第２実施形態に係るプローブを示す模式図。

【図10】本発明の第３実施形態に係るプローブを示す模式図。

【図11】第３実施形態のプローブを構成する薄板体の模式的端面図。

【図12】第３実施形態のプローブのばね要素及び接触子の周辺を拡大した模式的斜視拡大図。

【図13】本発明の第４実施形態に係るプローブを示す模式図。

【図14】第４実施形態のプローブの模式的分解斜視図。

【図15】第４実施形態のプローブの模式的端面図。

【図16】第４実施形態のプローブの一部を拡大した模式的斜視拡大図。

【図17】第４実施形態のプローブの一部を拡大し、カバーを外した模式的斜視拡大図。

【発明を実施するための形態】

【0025】

本発明の第１実施形態に係るプローブ３、及び、それを用いた太陽電池セル測定装置１００について図１乃至図５を参照しながら説明する。本実施形態の太陽電池セル測定装置１００は、太陽電池セルＳＣのＩ－Ｖ特性を測定するためのものであり、例えば、製造された太陽電池セルＳＣについて評価し、その特性ごとに分類するために用いられるものである。第１実施形態では、太陽電池セルＳＣとして、例えばヘテロ接合型太陽電池等の高効率太陽電池のＩ－Ｖ特性の測定対象としている。

【0026】

次に太陽電池セル測定装置１００を構成する各部の概略について説明すると、当該太陽電池セル測定装置１００は、図１に示すように疑似太陽光を太陽電池セルＳＣに対して照射するソーラシミュレータ１と、ソーラシミュレータ１を制御する照射制御部１３と、太陽電池セルＳＣが載置される試料台２と、太陽電池セルＳＣの表面に形成されたフィンガー電極Ｆと接触するプローブ３と、太陽電池セルＳＣのＩ－Ｖ特性を測定するＩ－Ｖテスタ５と、各部の制御及び各種演算を行う制御演算装置６（パソコン）を少なくとも備えたものである。

【0027】

ソーラシミュレータ１は、底面が開口した概略直方体形状の筺体１１と、筺体１１の内部の上面側に収容された光源１２とから構成してある。光源１２は、例えば概略リング状に形成されたロングアークキセノンランプであり、疑似太陽光をフラッシュ光（パルス光）として前記太陽電池セルＳＣに対して照射する。

【0028】

照射制御部１３は、ソーラシミュレータ１が太陽電池セルＳＣに対して照射する疑似太陽光の照射状態を制御するものである。

【0029】

試料台２は、太陽電池セルＳＣの裏面を吸着保持できるように真空ポンプ２２に接続されているとともに、Ｉ－Ｖ特性測定時において前記太陽電池セルＳＣの温度を測定条件として推奨される温度で一定に保つため、チラー２１により冷却してある。

【0030】

Ｉ－Ｖテスタ５は、太陽電池セルＳＣが試料台２に対して載置されると当該太陽電池セルＳＣに電気的に接続されるとともに、太陽電池セルＳＣに対して印加電圧を掃引する負荷電源と、負荷電源が太陽電池セルＳＣに対して印加する電圧を制御する印加電圧制御部と、負荷電源により太陽電池セルＳＣに対して印加電圧の掃引が行われている間に当該太陽電池セルＳＣから出力される電流、電圧についてプローブ３を介して測定する電流計ＩＭ、電圧計ＶＭからなる電流電圧測定機構と、を少なくとも備えたものである。

【0031】

次にバー型のプローブ３の詳細について説明する。

【0032】

プローブ３は図示しない駆動機構に固定されており、試料台２に載置されている太陽電池セルＳＣに対して接離するように上下方向に駆動される。後述するように駆動機構とプローブ３との間にはそれぞれを接続する保持体４が設けてあり、この保持体４に対してプローブ３は着脱される。また、この保持体４はプローブ３と導通可能に接続されており、太陽電池セルＳＣで発生する電流及び電圧が取り出される複数の端子を備えている。これらの端子とＩ－Ｖテスタ５内の電流計ＩＭ、電圧計ＶＭとがケーブルで接続している。

【0033】

第１実施形態では図２に示すように、１つの太陽電池セルＳＣに対して合計５本のプローブ３が各フィンガー電極Ｆに対して直交するように平行に配置される。すなわち、太陽電池セルＳＣはバスバーレス太陽電池セルＳＣであり，基板の各点から出力される電流を集めるための複数のフィンガー電極Ｆが銀ペースト等によって平行にスクリーン印刷されている。さらに別の表現をすると各フィンガー電極Ｆは所定間隔ごとに設けられており、第１実施形態のプローブ３は各フィンガー電極Ｆの配列方向に沿って配置される。そして、プローブ３は各フィンガー電極Ｆと同時に接触するように配置される。ここで、プローブ３が配置されている場所は、後工程において複数の太陽電池セルＳＣから太陽光パネルが形成される際にワイヤ電極等が形成される場所でもある。

【0034】

スクリーン印刷により形成される各フィンガー電極Ｆは、基板の表面に形成されている反射構造等の微細な凹凸や、印刷精度の問題によって、その高さにはばらつきが発生している。具体的には、１つのフィンガー電極Ｆを延伸方向に沿って見た場合に高さが変化しているだけでなく、各フィンガー電極Ｆにおいてプローブ３が配置されている点での高さもそれぞれ微小に異なっている。

【0035】

したがって、従来のようにプローブ３が剛体状のものであり、各フィンガー電極Ｆの高さの違いを吸収できないものの場合、基板表面に対して他のものよりも高く形成されているフィンガー電極Ｆのみでプローブ３が支持されてしまい、すべてのフィンガー電極Ｆと接触できない恐れがある。フィンガー電極Ｆのうちいくつかがプローブ３に接触指定ない状態でＩ－Ｖ特性が測定されると、電流又は電圧が過小に評価されることにより正しい測定ができないことになる。

【0036】

このため、第１実施形態のプローブ３は、各フィンガー電極Ｆとの接触点において高さの違いがあったとしても全てのフィンガー電極Ｆと良好な接触状態を実現できるように高さの違いを吸収するように構成されている。

【0037】

具体的にはプローブ３は、図３及び図４に示すように導電体によって形成された複数の薄板体３Ａを厚み方向に対して重ねて貼り合わすことで形成されている。この薄板体３Ａは、長尺薄板状の本体部３１と、本体部３１の長手方向に沿って延びる細線で形成された複数の接触子３２と、本体部３１と接触子３２との間を接続する細線で形成されたばね要素３３と、を具備している。ここで薄板体３Ａは例えば銅合金の薄板を打ち抜き加工することで、細線で形成されているばね要素３３及び接触子３２が形成される。ここで、薄板体３Ａの厚みは例えば１ｍｍ以下のものであり、ばね要素３３及び接触子３２の直径も１ｍｍ以下にしてある。すなわち、複数の薄板体３Ａを厚み方向に重ね合わせた状態のプローブ３の厚み寸法が前述したワイヤ電極の幅とほぼ同じになるように各薄板体３Ａの厚みを設定してある。電流測定用の薄板体３Ａを複数枚積層でき、合わせて電圧測定用の薄板体３Ａも積層できるようにするには、各薄板体３Ａの厚みは例えば０．０５ｍｍ以上０．４ｍｍ以下に設定すればよい。より好ましくは薄板体３Ａの厚みは０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下のものが挙げられる。

【0038】

本体部３１は、図示しない駆動機構に対して保持体４を介してその両端部が保持されているものであり、太陽電池セルＳＣで発生し、接触子３２及びばね要素３３を経由した電流又は電圧を電流計ＩＭ又は電圧計ＶＭへと伝達するものである。また、各薄板部材の本体部３１は接着されて一体とされる。より具体的には電流測定用の薄板体３Ａについてはそれぞれの本体部３１が導電性の接着剤により接着されている。一方、電圧測定用の薄板体３Ａと電流測定用の薄板体３Ａとの間は絶縁紙により絶縁層３１Ｓ（後述する図７にのみ図示）を形成した状態でそれぞれの間が接着剤により接着されている。すなわち、第１実施形態のプローブ３は１つで電流測定と電圧測定の両方を行うことができるようにしてある。第１実施形態では電流測定用の薄板体３Ａは複数枚にしてあり、電圧測定用の薄板体３Ａについては１枚のみにしてある。このように電流測定用の薄板体３Ａの枚数を複数枚にしているのは太陽電池セルＳＣで発生する大きな電流を許容できるようにするためである。一方、電圧測定用の薄板体３Ａについてはそれほど大きな電流は流れないので１枚だけにしてある。

【0039】

また、第１実施形態では電圧測定用の薄板体３Ａの本体部３１Ｖと電流測定用の薄板体３Ａの本体部３１Ｃはそれぞれプローブ３の表面又は裏面の面板部を形成するように重ね合わせてある。すなわち、電圧測定用の薄板体３Ａと少なくとも１つの電流測定用の薄板体３Ａはそれぞれプローブ３Ａの最外面を形成している。このように構成することで、電圧と電流を測定するためのプローブを一体化しつつ、それぞれの本体部３１Ｖ、３１Ｃに導電体を接触させて電圧又は電流をそれぞれ別々に取り出せるようにしている。

【0040】

接触子３２は、図４及び図５に示すように第１実施形態では本体部３１の長手方向と平行となるように形成された複数本の細線であり、所定間隔ごとに周期的に配置されている。接触子３２の長手方向の長さ寸法はフィンガー電極Ｆの設置間隔の２倍よりも小さく設定されている。第１実施形態では接触子３２の長さ寸法、及び、設置間隔は接触子３２に対して１本のフィンガー電極Ｆのみが接触し得るように構成されている。

【0041】

ばね要素３３は、プローブ３の押圧方向（上下方向）に対して傾斜している部分を有するように構成されている。第１実施形態では１つの接触子３２の両端をそれぞれ別々に本体部３１に対して接続するように形成されている。各ばね要素３３は概略くの字状をなすものであり、１つの接触子３２に対して２つのばね要素３３が形成されていることにより、本体部３１と接触子３２との間に平行リンク構造がなされている。すなわち、第１実施形態では本体部３１、接触子３２、ばね要素３３は、ほぼ所定平面内に配置されており、その変形も所定平面内に沿った方向にのみ生じるように構成されている。

【0042】

すなわち、図５（ａ）に示すような自然状態のプローブ３を太陽電池セルＳＣに対して押圧すると、図５（ｂ）に示すようにばね要素３３は中央部においてなす角度が小さくなるように屈曲することになる。１つの接触子３２を支持する一対のばね要素３３において同様の変形が生じるため、接触子３２は本体部３１の長手方向に対して平行を保ちながら当該本体部３１に対して近づくことになる。この際、本体部３１、一対のばね要素３３、１つの接触子３２により形成されている平行リンク構造にはせん断変形も生じているので、接触子３２は自然状態の位置から長手方向に沿って若干移動する。このため、プローブ３が太陽電池セルＳＣに対して押圧された際に、接触子３２は下方向に押し付けられるのみならず、フィンガー電極Ｆに対して若干擦り付けられることになる。このため、接触子３２とフィンガー電極Ｆとの間の接触状態をＩ－Ｖ特性の測定に適したものにすることができる。

【0043】

また、第１実施形態のプローブ３を構成する複数の薄板体３Ａは、図４（ａ）～（ｃ）に示すように、本体部３１に対してそれぞれ接触子３２及びばね要素３３が設けられている位置を異ならせている。

【0044】

より具体的には複数の薄板体３Ａが重ね合わせられた状態のプローブ３について、その厚み方向から見た場合には図４（ｄ）に示すように各薄板体３Ａの接触子３２が１つの直線をなすようにそれぞれの接触子３２及びばね要素３３の配置関係が定められている。別の表現をすると、各薄板体３Ａのばね要素３３及び接触子３２の設置位置の位相は例えば１２０°ずつずらして配置されている。さらに別の表現をすると、各薄板体３Ａは本体部３１に対して接触子３２及びばね要素３３が櫛歯部分をなすように形成されている。各薄板体３Ａの櫛歯部分は長手方向に対してそれぞれ位相がずらしてあり、それぞれの薄板体３Ａを重ね合わせると、櫛歯が一部重なりあって先端部分が直線をなすようにしてある。

【0045】

また、各薄板体３Ａは本体部３１の面板部同士のみが接着されており、各薄板体３Ａのばね要素３３及び接触子３２については他の薄板体３Ａのものとは接着されておらず、自由に変形又は可動できるようにしてある。

【0046】

このように本体部３１に対するばね要素３３及び接触子３２の配置が異なる複数枚の薄板体３Ａを厚み方向に対して重ね合わせることで、図３の拡大斜視図に示すように厚み方向に対して接触子３２が重なっている部分を形成することができ、それぞれが自由に移動できるので、フィンガー電極Ｆに対していずれかの薄板体３Ａの接触子３２が接触する確率を高めることができる。

【0047】

また、接触子３２については銅合金等の導電体の細線で形成されており、フィンガー電極Ｆを形成している例えば銀ペーストよりも硬度を高くすることができる。このため、多数の太陽電池セルＳＣについてＩ－Ｖ測定を繰り返しても接触子３２は摩耗しにくい。

【0048】

さらに、ばね要素３３も導電体の細線で形成されているので、絹糸等の生体材料と比較して塑性変形が生じにくく、繰り返し測定を行ってもばね性に変化が生じにくい。したがって、測定を繰り返すことによってばね要素３３により接触子３２がフィンガー電極Ｆに押し付けられる力が低下するといった事象が起こりにくい。

【0049】

これらのことからＩ－Ｖ測定に適した接触子３２とフィンガー電極Ｆとの接触状態を保ち、精度良く測定を行えるものでありながら、繰り返し測定精度を長期間にわたって保つことができ、従来よりも長寿命化を実現できる。

【0050】

次にプローブ３の端部を着脱可能に保持し、駆動機構へと接続するための保持体４について図６及び図７を参照しながら説明する。保持体４は概略直方体形状のものであり、プローブ３の両端部をそれぞれ厚み方向に挟持して保持するものである。また、プローブ３のそれぞれの面板部に対して導通可能に接触して、太陽電池セルＳＣから電流及び電圧をそれぞれ別々に取り出せるようにしてある。具体的には図６（ａ）に示すように絶縁体で形成されたボディ４７にはプローブ３の端部が挿入される凹部が形成してあり、この凹部には電流取得端子４１と電圧取得端子４４の一部が露出してある。図６（ｂ）に示すようにこれらの電流取得端子４１と電圧取得端子４４の間にプローブ３の端部が挿入されて厚み方向に押圧されて固定される。

【0051】

電流取得端子４１及び電圧取得端子４４はそれぞれボディ４７の内部を通って一部がボディの上端面から露出させてある。これらによって電流計ＩＭ及び電圧計ＶＭとそれぞれ配線によって接続される電流端子台４３及び電圧端子第４６が形成される。すなわち、プローブ３に対して直接配線をはんだ付け等によって接続する必要がない。したがって、配線の取り回し等が非常に簡素に構成できるため保持体４に対するプローブ３の交換作業が従来よりも容易である。

【0052】

電流取得端子４１は、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように電流測定用の薄板体３Ａの本体部３１Ｃにおける面板部が押圧される受け面４２を具備しており、本体部３１Ｃの面板部と受け面４２との間は面接触が実現されるようにしてある。このようにして、電流取得端子４１は電流測定用の薄板体３Ａとの接触面積を大きくして、大きな電流を流せるようにしてある。

【0053】

電圧取得端子４４は、偏心ねじ４５を備えている。プローブ３が電流取得端子４１と電圧取得端子４４との間に差し込まれた状態で、偏心ねじ４５を回転させると図７（ａ）と図７（ｂ）に示すように偏心ねじ４５の側面がプローブ３を厚み方向に対して押圧する。この結果、偏心ねじ４５の側面と受け面４２との間にプローブ３の端部が挟持されて固定される。すなわち、電圧取得端子４４は電圧取得用の薄板体３Ａの本体部３１Ｖにおける面板部に対して線接触している。このように面接触ではなく、線接触にさせているのは、電圧取得端子４４には電流取得端子４１ほどは大きな電流が流れないためである。また、このような偏心ねじ４５と受け面４２による線接触と面接触による挟持構造であれば、簡単な着脱構造でありながら、電流測定及び電圧測定に適した接触状態を実現することができる。

【0054】

次に第１実施形態のプローブ３の変形例について図８を参照しながら説明する。なお、図８ではわかり易さのために１つの薄板体３Ａのみを図示しているが、実際には複数枚の薄板体３Ａが厚み方向に積層してあり、全てのフィンガー電極Ｆ上にいずれかの薄板体３Ａの接触子３２が少なくとも１つは接触するように構成してある。この変形例ではフィンガー電極Ｆの設置本数が図１等で説明した例よりも多い場合を想定している。すなわち、この変形例では接触子３２の長手方向の寸法、及び、設定されている所定間隔は図８（ａ）に示すように１つの接触子３２に対して多くとも２つまでしか接触しないように構成してある。具体的にはフィンガー電極Ｆの設置間隔よりも接触子３２の長手方向の寸法は若干大きくしてあるが、フィンガー電極Ｆの設置間隔の２倍よりも小さくなるように設置してある。

【0055】

このような長さ寸法に設定することにより、プローブ３が太陽電池セルＳＣに押圧された状態ではフィンガー電極Ｆの中に接触子３Ａが接触しないものが発生するのを防ぐことができる。すなわち、図８（ａ）に示すように隣り合うフィンガー電極Ｆの高さが異なっていてもばね要素３３のばね性により接触子３２は傾斜できるので、高さの異なる２つのフィンガー電極Ｆには確実に接触できる。

【0056】

また、接触子３２の長さ寸法はフィンガー電極の設置間隔の２倍よりも小さく設定されているので、図８（ｂ）に示すように３つの隣り合うフィンガー電極Ｆにおいて中央のフィンガー電極Ｆの高さが低い場合に、接触子３２が外側のフィンガー電極Ｆにのみ接触して橋梁状態をなしてしまうことがない。したがって、この変形例であれば、いずれの接触子３２とも接触していないフィンガー電極Ｆが発生するのを防ぐことができる。

【0057】

次に本発明の第２実施形態について図９を参照しながら説明する。なお、第１実施形態において説明した部材と対応する部材には同じ符号を付すこととする。

【0058】

図９に示すように、第２実施形態のプローブ３は第１実施形態と比較してばね要素３３及び接触子３２の形状が異なっている。具体的にはばね要素３３は概略Ｓ字状に複数回湾曲した細線として形成されている。また、接触子３２については複数に分割されたものではなく、一本の細線として全てのフィンガー電極Ｆと交差できる長さに形成してある。また、接触子３２の両端については一部を本体部３１側へと上向きに形成してあり、押圧時にフィンガー電極Ｆや太陽電池セルＳＣの表面に対して食い込まずに表面に沿って滑るようにして形成してある。

【0059】

このようなものであっても、第１実施形態と同様に太陽電池セルＳＣと良好な接触状態を実現しつつ、繰り返し測定を行っても摩耗やばね性の劣化による接触状態の変化が起こりにくいものにできる。したがって、高精度な測定を実現しつつ、長寿命化を実現できる。

【0060】

次に本発明の第３実施形態について図１０乃至図１２を参照しながら説明する。なお、第１実施形態において説明した部材と対応する部材には同じ符号を付すこととする。

【0061】

第３実施形態のプローブ３は、第１実施形態のプローブ３と比較して厚み方向に対して積層している薄板体３Ａの枚数が異なっている点と、ばね要素が薄板体３Ａの厚み方向に対して屈曲させてある点が異なっている。すなわち、本体部３１で規定される所定平面の外側にもばね要素３３が配置されるように形成してある。

【0062】

具体的には図１０（ａ）～（ｉ）に示すようにプローブ３は９枚の薄板体３Ａを積層したものである。これらを積層した状態のプローブ３は図１０（ｊ）に示すようなものである。各薄板体３Ａのばね要素３３はその横断面形状が矩形状又は楕円状をなす細線で形成されており、図１１の端面図に示すように厚み方向に対して概略くの字状に屈曲させてある。また、自然状態においては本体部１１と接触子３２の厚み方向の位置はそれぞれほぼ一致するようにばね要素３３を屈曲させてある。なお、このようなばね要素３３の形状についてはプレス加工によって実現されている。

【0063】

９枚の薄板体３Ａが積層された状態のプローブ３Ａは図１２の斜視拡大図に示すように５つの接触子３２が階段状に連なった部分と、４つの接触子が階段状に連なった分とが交互に繰り返される周期定期な構造をなしている。すなわち、各薄板体３Ａのばね要素３３の厚み方向に対して屈曲している方向は揃えられている。

【0064】

このように構成されたプローブ３であれば、板としての剛性を利用してばね要素３３のばね性を実現できるので、第１実施形態のばね要素３３よりもさらに耐久性を高め、さらに寿命を伸ばす事が可能となる。また、板としての剛性を利用できるため、薄板体３Ａの厚みをより小さくすることができ、厚み方向に対して存在する接触子の数を増加させてフィンガー電極３Ａとの接触確率を高めることができる。したがって、平均化効果により各フィンガー電極Ｆとプローブ３との間の接触状態の安定性をさらに高める事が可能となる。

【0065】

次に本発明の第４実施形態について図１３乃至図１７を参照しながら説明する。なお、第１実施形態において説明した部材と対応する部材には同じ符号を付すこととする。

【0066】

第４実施形態のプローブ３は、図１３及び図１４の（ａ）～（ｇ）に示すように、中央に挟まれるスペーサ板５０を基準として対称に一対の薄板体３Ａが２組配置され、さらに２組の薄板体３Ａの外側にカバー体６０が設けられたものである。各部材が厚み方向に積層されることで図１３（ｈ）に示すプローブ３が形成される。

【0067】

図１３及び図１４に示される一対の薄板体３Ａのそれぞれは図１３に示すように薄板体３Ａに周期的に設けられたばね要素３３及び接触子３２について位相がほぼ半周期ずれるように配置されている。また、各一対の薄板体３Ａ同士も位相がずらしてあり、全ての薄板体３Ａ積層された状態を厚み方向見た場合には図１３（ｈ）に示すように、全ての接触子３２により直線が形成される。

【0068】

図１４及び図１５に示すように、第３実施形態のプローブ３と比較してばね要素３３が薄板体３Ａの厚み方向に対してなめらかに湾曲させてある点が異なっている。すなわち、本体部３１で規定される所定平面の外側にもばね要素３３が配置されるように形成されている。また、ばね要素３３は接触子３２と接続されている先端部分にのみ折り目が形成されているとともに、それ以外は薄板体３Ａの厚み方向に対してなめらかなＳ字状に湾曲している。ばね要素３３は本体部３１を基準として表側と裏側にそれぞれ凸が形成されるように湾曲している。また、積層されてプローブ３となった状態では１つの薄板体３Ａにおいて隣接するばね要素３３の間には他の薄板体３Ａのばね要素３３が１つ又は２つ存在するように構成されている。

【0069】

図１５乃至図１７に示すように、接触子３２は概略Ｖ字状に折り曲げられており、プローブ３が太陽電池セルＳＣに対して押圧されていない自然状態ではその稜線部分がフィンガー電極Ｆに対して接触し、押圧されている状態では稜線部分又は平板部分がフィンガー電極Ｆに対して接触する。

【0070】

このように構成されたプローブ３であれば、第３実施形態のプローブ３よりも板としての剛性を利用してばね要素３３のばね性を実現できるので、第３実施形態のばね要素３３よりもさらに耐久性を高め、さらに寿命を伸ばす事が可能となる。

【0071】

その他の実施形態について説明する。

【0072】

第１実施形態ではプローブは複数枚の薄板体についてその本体部同士を接着して構成されていたが、例えばプローブは単一の薄板体のみで構成されているものであっても構わない。各実施形態ではプローブは薄板体だけを積層して構成されていたが、各ばね要素間の隙間に柔軟性を有する樹脂材を膜状にして充填してもよい。このようにすることで、ばね要素のばね性と耐久性を向上させることができる。例えば薄板体１枚ごとに接触子部分は外部に露出するように本体部と接触子との間に樹脂材を長手方向に延びる膜状部材として形成すればよい。このようにすれば各薄板体におけるばね要素及び接触子はそれぞれ独立に可動できるようにしつつ、ばね性や耐久性を向上させることができる。

【0073】

ばね要素については第１及び第２実施形態に示した形状に限られるものではなく押圧時にばね性によって接触子をフィンガー電極に対して所定の力で押し付けられるものであればよい。

【0074】

薄板体を構成する材料については銅合金に限られるものではなく、その他の導電性部材であっても構わない。

【0075】

本体部同士だけを接着するのではなく、ばね要素同士又は接触子同士についても接着して一体化してもよい。

【0076】

太陽電池セルのＩ－Ｖ特性を測定する以外の用途に本発明のプローブ、及び、太陽電池セル測定装置を用いても構わない。

【0077】

第１実施形態において説明した保持体については、本発明のプローブに適したものであるが、その他のプローブに対して用いることも可能である。例えば従来のようにピンを接触子として用い、このピンが２枚の板材で挟持された構造のプローブ等にも用いることができる。このようなものであってもプローブ自体に配線する必要がなくなり、交換作業を容易にすることができる。

【0078】

第４実施形態において説明したプローブについては、接触子は概略Ｖ字状に折り曲げられておらず、他の実施形態と同様に長手方向に延びる板状又は線状の部材として形成してもよい。このような簡略化した接触子であれば、曲げ加工を省略できるので製造コストを低減できる。

【0079】

各実施形態ではバスバーレス型の太陽電池セルの電気的特性を測定するためにプローブを用いていたが、各フィンガー電極に対して直交するようにバスバーが形成された太陽電池セルの電気的特性を測定するために本発明のプローブを用いても構わない。この場合には、プローブの各接触子についてはバスバー上に配置させ、フィンガー電極には触れないよう配置してもよい。すなわち、本発明のプローブは太陽電池セルのタイプによらず電気的特性を測定するのに好適に用いることができる。

【0080】

その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な実施形態の組み合わせや変形を行っても構わない。

【符号の説明】

【0081】

１００・・・太陽電池セル測定装置
３ ・・・プローブ
３Ａ ・・・薄板体
３１ ・・・本体部
３２ ・・・接触子
３３ ・・・ばね要素
４ ・・・保持体
４１ ・・・電流取得端子
４２ ・・・受け面
４４ ・・・電圧取得端子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】