特許 7506578 太陽電池セル評価方法、太陽電池モジュール製造方法及び太陽電池セル評価装置

(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】2024-06-18

(45)【発行日】2024-06-26

(54)【発明の名称】太陽電池セル評価方法、太陽電池モジュール製造方法及び太陽電池セル評価装置

(51)【国際特許分類】

   H02S 50/15 20140101AFI20240619BHJP

【ＦＩ】

H02S50/15

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020175715

(22)【出願日】2020-10-20

(65)【公開番号】P2022067157

(43)【公開日】2022-05-06

【審査請求日】2023-08-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000000941

【氏名又は名称】株式会社カネカ

(74)【代理人】

【識別番号】100131705

【弁理士】

【氏名又は名称】新山 雄一

(74)【代理人】

【識別番号】100145713

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 竜太

(72)【発明者】

【氏名】小泉 玄介

(72)【発明者】

【氏名】小西 克典

【審査官】桂城 厚

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－０５６２７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０９５７３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／００１３８９７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１８－００６１８２９（ＫＲ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１１６６８３４１（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０３０１８６４８（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ３１／００－３１／０７８

Ｈ０１Ｌ ３１／１８－３１／２０

Ｈ０２Ｓ ５０／００－５０／１５

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

太陽電池セルの表面に液体を塗布する工程と、
前記液体が塗布された状態の前記太陽電池セルの色によりモジュール化後の色を推定する工程と、
を備える、太陽電池セル評価方法。

【請求項2】

前記太陽電池セルのモジュール化後の色を推定する工程は、
前記液体が塗布された状態の前記太陽電池セルを撮像装置で撮影する工程と、
前記撮像装置によって撮影した画像に基づいて前記太陽電池セルのモジュール化後の色を算出する工程と、
を有する、請求項１に記載の太陽電池セル評価方法。

【請求項3】

前記液体は水である、請求項１又は２に記載の太陽電池セル評価方法。

【請求項4】

前記液体を噴霧することにより塗布する、請求項１から３のいずれかに記載の太陽電池セル評価方法。

【請求項5】

請求項１から４のいずれかに記載の太陽電池セル評価方法により複数の前記太陽電池セルのモジュール化後の色を推定する工程と、
推定されたモジュール化後の色が近似する所定数の前記太陽電池セルを配列した状態で封止する工程と、
を備える、太陽電池モジュール製造方法。

【請求項6】

太陽電池セルの表面に液体を塗布する塗布装置と、
前記太陽電池セルの表面に投光する投光装置と、
前記太陽電池セルの表面を撮影する撮像装置と、
前記撮像装置が撮影した画像に基づいて前記太陽電池セルのモジュール化後の色を算出する画像処理装置と、
を備える、太陽電池セル評価装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、太陽電池セル評価方法、太陽電池モジュール製造方法及び太陽電池セル評価装置に関する。

【背景技術】

【0002】

通常、太陽電池モジュールは、表側保護材と裏側保護材との間に、複数の太陽電池セルを平面的に配列した状態で配置し、太陽電池セルと表側保護材及び裏側保護材との隙間を封止して形成される。一般的に、太陽電池セルは、表面に入射した光を内部に閉じ込めることによって光電変換効率を向上するために、反射防止膜が形成される。入射した光を完全に閉じ込めることができれば、太陽電池セルの色は完全な黒色となるが、現実にはわずかな光の反射があるため、太陽電池セルは僅かに色味を帯びている。また、反射防止膜の性能は成膜条件の僅かな違いによってバラツキが生じるため、太陽電池セルの色を完全に同一にすることは難しい。

【0003】

複数の太陽電池セルを配列してモジュール化した場合、太陽電池セルの色のばらつきによって、得られる太陽電池モジュールの美観が低下するおそれがある。そこで、多数の太陽電池セルの中から色が近似している太陽電池セルを抽出してモジュール化することが考えられる。太陽電池セルの色を確認する方法として、特許文献１には、太陽電池セルに拡散光を照射して撮像装置で太陽電池セルの画像を撮影することが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１０－５６２７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載されるような方法で確認された色が近似する太陽電池セルを集めてモジュール化しても、得られる太陽電池モジュール内において太陽電池セルの色のバラツキが大きくなる場合があることが確認された。これは、空気中での太陽電池の表面における光の反射及び透過と、封止材で封止した状態での太陽電池の表面における光の反射及び透過と、が異なることに起因すると考えられる。そこで、本発明は、モジュール化した状態における太陽電池セルの色を推定できる太陽電池セル評価方法及び太陽電池セル評価装置、並びに太陽電池セル間の色のバラツキが小さい太陽電池モジュールを製造できる太陽電池モジュール製造方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る太陽電池セル評価方法の一態様は、太陽電池セルの表面に液体を塗布する工程と、前記液体が塗布された状態の前記太陽電池セルの色によりモジュール化後の色を推定する工程と、を備える。

【0007】

前記太陽電池セルのモジュール化後の色を推定する工程は、前記液体が塗布された状態の前記太陽電池セルを撮像装置で撮影する工程と、前記撮像装置によって撮影した画像に基づいて前記太陽電池セルのモジュール化後の色を算出する工程と、を有してもよい。

【0008】

前記液体は水であってもよい。

【0009】

前記液体を噴霧することにより塗布してもよい。

【0010】

本発明に係る太陽電池モジュール製造方法の一態様は、上述の太陽電池セル評価方法により複数の前記太陽電池セルのモジュール化後の色を推定する工程と、推定されたモジュール化後の色が近似する所定数の前記太陽電池セルを配列した状態で封止する工程と、を備える。

【0011】

本発明に係る太陽電池セル評価装置は、太陽電池セルの表面に液体を塗布する塗布装置と、前記太陽電池セルの表面に投光する投光装置と、前記太陽電池セルの表面を撮影する撮像装置と、前記撮像装置が撮影した画像から前記太陽電池セルのモジュール化後の色を算出する画像処理装置と、を備える。

【発明の効果】

【0012】

本発明に係る太陽電池セル評価方法及び太陽電池セル評価装置によれば、モジュール化した状態における太陽電池セルの色を推定でき、本発明に係る太陽電池モジュール製造方法によれば、太陽電池セル間の色のバラツキが小さい太陽電池モジュールを製造できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態に係る太陽電池セル評価装置の構成を示す模式図である。

【図2】図１の太陽電池セル評価装置を用いた太陽電池セル評価方法の手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、便宜上、ハッチングや部材符号等を省略する場合もあるが、かかる場合、他の図面を参照するものとする。また、図面における種々部材の寸法は、便宜上、見やすいように調整されている。さらに、以下の説明において、先に説明した実施形態と同様の構成要素には、同じ符号を付して重複する説明を省略することがある。

【0015】

＜太陽電池セル評価装置＞
図１は、本発明の一実施形態に係る太陽電池セル評価装置１の構成を示す模式図である。太陽電池セル評価装置１は、モジュール化した状態における太陽電池セルＣの表面（光の入射面）側の色、つまり太陽電池モジュールの外側から見たときの太陽電池セルＣの表面の色を推定する装置である。

【0016】

本実施形態の太陽電池セル評価装置１は、太陽電池セルＣを搬送する搬送装置１０と、太陽電池セルＣの表面に液体Ｌを塗布する塗布装置２０と、太陽電池セルＣの表面に投光する投光装置３０と、投光装置３０により投光されている太陽電池セルの表面を撮影する撮像装置４０と、撮像装置４０が撮影した画像からモジュール化後の太陽電池セルＣの色を算出する画像処理装置５０と、太陽電池セルＣの表面の液体Ｌを除去する液体除去装置６０と、を備える。

【0017】

搬送装置１０は、塗布装置２０によって液体Ｌが塗布される位置、投光装置３０によって投光されるとともに撮像装置４０によって撮影される位置、及び液体除去装置６０によって液体Ｌが除去される位置を、この順番に通過するよう太陽電池セルＣを搬送する。また、搬送装置１０が太陽電池セルＣを間欠的に移動させる場合、塗布装置２０によって液体Ｌが塗布される位置、投光装置３０によって投光されるとともに撮像装置４０によって撮影される位置、及び液体除去装置６０によって液体Ｌが除去される位置は、同じ位置であってもよい。

【0018】

搬送装置１０は、例えばベルトコンベアによって構成することができ、太陽電池セルＣの裏面を支持するロボット等によって構成してもよい。

【0019】

塗布装置２０は、太陽電池セルＣの表面の少なくとも一部分に液体Ｌの膜（連続する液体Ｌの層）を形成する。太陽電池セルＣの表面に形成される液体Ｌの膜の大きさとしては、例えば直径５ｍｍ以上とされる。これにより、液体Ｌの膜に覆われた状態での太陽電池セルＣの色を測定することができる。

【0020】

塗布装置２０は、液体Ｌを噴霧するスプレーノズル２１を有することが好ましい。スプレーノズル２１から液体Ｌを噴霧することにより、太陽電池セルＣの表面の所望の領域に所望の厚さで均一な膜を形成することができる。また、スプレーノズル２１を用いることにより、液体Ｌの膜厚を小さくすることもできる。このため、モジュール化した状態に近い光の反射が得られる液体Ｌの層を形成することができる。

【0021】

塗布装置２０は、常時液体Ｌを噴霧してもよいが、搬送装置１０に搬送される太陽電池セルＣの移動に合わせて、所定のタイミング且つ所定の圧力でスプレーノズル２１に液体Ｌを供給できるよう構成されることが好ましい。

【0022】

塗布装置２０によって太陽電池セルＣに塗布される液体Ｌとしては、透明で、太陽電池セルＣの表面に適切な膜を形成できるものが使用される。また、太陽電池セルＣに塗布される液体Ｌは、空気と比べて、太陽電池セルをモジュール化する際に用いられる封止材と近い屈折率を有する。具体的には、太陽電池セルＣに塗布される液体Ｌとしては、安価で取り扱いが容易な水が特に好適に用いられる。なお、封止材として用いられる樹脂の屈折率は約１．５程度であるのに対して、水の屈折は１．３３でしかないが、空気の屈折率１．００と比べて十分に大きいため、液体Ｌとして水を用いても、太陽電池モジュールにおける光の反射を再現することができる。一方、封止材により近い屈折率を有する油脂等を液体Ｌとして使用すると、適切な膜の形成及び除去が容易でなくなったり、不必要にコストが増大したりするおそれがある。

【0023】

投光装置３０は、拡散光を発する面光源であることが好ましい。また、投光装置３０が発する光は、白色光であることが好ましい。このような光を太陽電池セルＣに投光することによって、太陽電池セルＣを用いた太陽電池モジュールを自然環境下に配置したときの太陽電池セルＣの色をより正確に推定することができる。また、投光装置３０は、太陽電池セルＣの表面に均等に投光できるよう、太陽電池セルＣに正対するよう配設されることが好ましい。

【0024】

投光装置３０に加えて、斜光投光装置３１を備えることが好ましい。斜光投光装置３１の太陽電池セルＣに対する光入射角は２０°～６０°であることが好ましい。光入射角を２０°より大きくすることで、投光装置３０による垂直光照射条件と異なる光照射条件での太陽電池セルＣの色の測定値を得ることができる。また、光入射角を６０°より小さくすることで太陽電池セルＣ表面または付着物に起因する微小な凹凸による光散乱の影響を小さくすることができる。斜光投光装置３１の発する光は、白色光であることが好ましい。斜光投光装置３１による照明下での太陽電池セルＣの色の測定値を得ることで、太陽電池セルＣを用いた太陽電池モジュールを自然環境下に配置したときの太陽電池セルＣの色をより正確に推定することができる。

【0025】

撮像装置４０は、例えばＣＣＤ、ＣＭＯＳ等のイメージセンサを有するディジタルカメラによって構成することができる。撮像装置４０は、投光装置３０による投光を阻害しないよう、太陽電池セルＣを法線方向に対して傾斜する方向から撮影するよう配設されてもよい。

【0026】

画像処理装置５０は、撮像装置４０が撮影した画像から液体Ｌで覆われている領域内の部分画像を抽出し、部分画像の色を算出する。部分画像の色は、部分画像の各画素の色の平均値として算出することができる。また、画像処理装置５０は、部分画像から色が特異な画素を除外したり、数値化した色が大きい画素及び小さい画素を除外したりする処理を行ってもよい。

【0027】

画像処理装置５０は、部分画像の色をモジュール化した状態における太陽電池セルＣの表面側の色として扱ってもよいが、部分画像の色を液体Ｌの膜や撮影の条件に応じて補正した色をモジュール化した状態における太陽電池セルＣの表面側の色として算出してもよい。

【0028】

画像処理装置５０は、ＣＰＵ、メモリ等を有するコンピュータ装置に、適切な画像処理ソフトを導入することによって実現することができる。画像処理装置５０における太陽電池セルＣの色の推定は、自動で行ってもよく、オペレータの操作に従って行ってもよい。また、画像処理装置５０は、太陽電池セルＣを識別するＩＤ等に紐づけて推定した色を記憶することが望ましい。これにより、複数の太陽電池セルＣの中からモジュール化した状態における色が近似する太陽電池セルＣを抽出することが容易となる。

【0029】

液体除去装置６０は、太陽電池セルＣの表面の液体Ｌを除去できるものであればよく、機械的に液体Ｌを取り除くよう構成されてもよく、液体Ｌを気化させるよう構成されてもよく、これらの作用を併せ持つよう構成されてもよいであってもよい。具体例として、液体除去装置６０は、例えば太陽電池セルＣに空気を吹き付けて液体を吹き飛ばすと共に太陽電池セルＣの表面易残留する液体の気化を促進するよう構成され得る。

【0030】

以上の太陽電池セル評価装置１によれば、太陽電池セルＣの表面に液体Ｌを塗布することで、太陽電池セルＣの表面の光の反射を太陽電池モジュール内で封止材に覆われている状態に近付けることができる。太陽電池セル評価装置１は、液体Ｌが塗布されている太陽電池セルＣを撮影するため、封止後の状態に近い太陽電池セルＣの色を確認することができる。このため、太陽電池セル評価装置１は、モジュール化した状態における太陽電池セルＣの色を比較的正確に推定できる。

【0031】

＜太陽電池セル評価方法＞
図２に、本発明の一実施形態に係る太陽電池評価方法の手順を示す。この太陽電池評価方法は、上述の太陽電池セル評価装置１を用いて行ってもよい。

【0032】

本実施形態の太陽電池評価方法は、太陽電池セルＣの表面に液体Ｌを塗布する工程（ステップＳ１：液体塗布工程）と、液体Ｌが塗布された状態の太陽電池セルＣの色に基づいて太陽電池セルＣのモジュール化後の色を判定する工程（ステップＳ２：色推定工程）と、太陽電池セルＣの表面から液体Ｌを除去する工程（ステップＳ３：液体除去工程）と、を備える。

【0033】

ステップＳ１の液体塗布工程では、太陽電池セルＣの表面の少なくとも一部に一定の厚みの液体Ｌの層を形成する。この液体Ｌの塗布は、太陽電池セル評価装置１の塗布装置２０によって行うことができるが、塗布装置２０による噴霧以外の方法で行ってもよい。例として、太陽電池セルＣを液体Ｌを貯留する水槽に浸漬したり、太陽電池セルＣの表面に例えばスポンジ、刷毛等を用いて液体Ｌを塗布してもよい。

【0034】

ステップＳ２の色推定工程は、例えばオペレータが色見本と見比べることにより太陽電池セルＣのモジュール化後の色を推定してもよいが、太陽電池セルＣを撮影して画像データに基づく演算によって太陽電池セルＣのモジュール化後の色を推定することが好ましい。具体的には、色推定工程は、液体Ｌが塗布された状態の太陽電池セルＣを撮像装置４０で撮影する工程（ステップＳ２１：撮影工程）と、撮像装置４０によって撮影した画像に基づいて太陽電池セルＣのモジュール化後の色を算出する工程（ステップＳ２２：色算出工程）と、を有する構成とすることができる。算出された太陽電池セルＣのモジュール化後の色は、画像処理装置５０又は外部の記憶装置（不図示）に記憶することが好ましい。

【0035】

ステップＳ２１の撮影工程では、投光装置３０又は斜光投光装置３１によって太陽電池セルＣの表面に投光した状態で、撮像装置４０によって太陽電池セルＣの表面の少なくとも液体Ｌが塗布されている部分を撮影することで、モジュール化された状態に近似する太陽電池セルＣを撮影することができる。

【0036】

ステップＳ２２の色算出工程では、撮影工程で撮影した画像中の液体Ｌが均一に塗布されている領域の画素の色を算出する。色を算出する画素の範囲は、画像処理技術を用いて動的に定めてもよく、予め設定された範囲としてもよい。そして、撮影画像から算出した色を太陽電池セルＣのモジュール化後の色として記憶してもよく、撮影画像から算出した色に何らかの補正を行った色を太陽電池セルＣのモジュール化後の色として記憶してもよい。

【0037】

ステップＳ３の液体除去工程では、液体除去装置６０を用いて太陽電池セルＣから液体Ｌを除去することができる。また、液体Ｌが揮発性の高い溶媒である場合には、時間をおいて自然に揮発して太陽電池セルＣから液体Ｌが除去されるようにしてもよい。

【0038】

＜太陽電池モジュール製造方法＞
本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュール製造方法は、上述の太陽電池セル評価方法により複数の太陽電池セルＣのモジュール化後の色を推定する工程と、推定されたモジュール化後の色が近似する所定数の太陽電池セルＣを配列した状態で封止する工程と、を備える。

【0039】

太陽電池セルＣのモジュール化後の色の推定は、全ての太陽電池セルＣについて行ってもよく、太陽電池セルＣの製造ロットごとに行ってもよい。

【0040】

太陽電池セルＣを配列した状態で封止する工程では、先ず、複数の太陽電池セルＣを一列に接続した太陽電池ストリングを作成し、複数の太陽電池ストリングを並べて配置した状態で、封止材によって封止してもよい。

【0041】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の変更および変形が可能である。

【0042】

本発明に係る太陽電池セル評価装置は、塗布装置、撮像装置及び液体除去装置のうちの複数が同じ位置に配置された太陽電池セルに対して処理を行うよう構成されてもよく、例えば塗布装置、撮像装置等が移動するよう構成されてもよい。したがって、本発明に係る太陽電池セル評価装置において、搬送装置は省略することができる。また、本発明に係る太陽電池セル評価装置において、液体除去装置は、省略されてもよい。

【符号の説明】

【0043】

１ 太陽電池セル評価装置
１０ 搬送装置
２０ 塗布装置
２１ スプレーノズル
３０ 投光装置
４０ 撮像装置
５０ 画像処理装置
６０ 液体除去装置
Ｃ 太陽電池セル
Ｌ 液体

【図1】

【図2】