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太陽電池モジュールの評価方法及びその利用

国内特許コード P150011483
整理番号 S2013-0914-N0
掲載日 2015年3月3日
出願番号 特願2013-110958
公開番号 特開2014-228517
出願日 平成25年5月27日(2013.5.27)
公開日 平成26年12月8日(2014.12.8)
発明者
  • 冬木 隆
  • 谷 あゆみ
出願人
  • 国立大学法人 奈良先端科学技術大学院大学
発明の名称 太陽電池モジュールの評価方法及びその利用
発明の概要 【課題】光照射下における太陽電池モジュールの性能の評価方法及び評価装置を提供する。
【解決手段】太陽電池モジュールに対して電流を注入した際のエレクトロルミネッセンス(EL)画像と電流無注入での画像との差分を解析することにより、光照射下であっても微弱なELを検出して、太陽電池モジュールの性能について評価できる。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



地球環境を保全するために太陽エネルギーの利用が進み、一般のビルや家庭の屋根や壁にも太陽電池素子を複数接続した太陽電池モジュールの敷設が進みつつある。しかしながら、Si(シリコン)等からなる太陽電池モジュールは、高コストのために思うように普及できていない。





太陽電池モジュールが高コストである原因の一つに、太陽電池モジュールに対して太陽光を照射した際の出力特性の検査工程、すなわち太陽電池モジュールの品質を評価する工程の存在が挙げられる。この太陽電池モジュールの出力特性を評価する工程は、太陽電池モジュールの製造後の検査や太陽電池モジュールの研究開発において行われる重要な測定項目である。





これまで、本発明者らは、暗室内に設置したシリコン型の太陽電池モジュールに対して順方向に電流を注入してエレクトロルミネッセンス(EL)を生じさせ、発光状態を解析することで太陽電池モジュールの性能を評価する方法を開発している(例えば、特許文献1参照)。





また、上記技術と異なり、太陽電池モジュールに対して電流を注入させずに太陽電池モジュールの性能を評価する方法も開発されている。例えば、太陽電池モジュールに対して太陽光の下で、インバータ等の装置により動作条件を変調させ、太陽電池モジュールの発光状態を検出することにより、太陽電池モジュールの性能を評価する技術が報告されている。なお、本技術により得られる発光状態は、太陽光の照射量に依存して変化するという欠点を持つ(非特許文献1)。

産業上の利用分野



本発明は、太陽電池モジュールの評価方法及びその利用に関し、より詳細には、光照射下(例えば、屋外での太陽光下)において実施可能な太陽電池モジュールの評価方法及びその利用に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
光照射下における太陽電池モジュールの評価方法であって、
上記太陽電池モジュールに対して順方向に電流を注入する第1の電流注入工程と、
上記第1の電流注入工程において電流を注入している状態の上記太陽電池モジュールの第1の画像を取得する第1の画像取得工程と、
上記太陽電池モジュールに対して順方向に上記第1の電流注入工程よりも小さな電流を注入する第2の電流注入工程と、
上記第2の電流注入工程において電流を注入している状態の上記太陽電池モジュールの第2の画像を取得する第2の画像取得工程と、
上記第1の画像と第2の画像との差分を解析して、上記太陽電池モジュールへの第1の電流注入工程での電流注入に起因する発光状態を表す第3の画像を取得する画像形成工程と、
上記第3の画像に基づいて、上記太陽電池モジュールにおける性能を判定する判定工程と、を含むことを特徴とする太陽電池モジュールの評価方法。

【請求項2】
上記第1の電流注入工程において、上記太陽電池モジュールに対して光起電力を超える電圧を印加して電流が注入されることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池モジュールの評価方法。

【請求項3】
上記第2の電流注入工程において、上記太陽電池モジュールに対して光起電力と同一又はそれ以上の電圧を印加して電流が注入されることを特徴とする請求項1又は2に記載の太陽電池モジュールの評価方法。

【請求項4】
上記第2の電流注入工程において、上記太陽電池モジュールに対して電流を注入しないことを特徴とする請求項1又は2に記載の太陽電池モジュールの評価方法。

【請求項5】
上記画像形成工程は、上記第1の画像取得工程と第2の画像取得工程とを複数回行い、得られた複数の第1の画像と第2の画像とを平均化処理して、その差分から第3の画像を取得する工程を含むことを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の太陽電池モジュールの評価方法。

【請求項6】
上記画像形成工程は、上記第1の画像取得工程と第2の画像取得工程とを交互に複数回行い、各回の第1の画像取得工程から得られた画像と第2の画像取得工程から得られた画像との差の和を得る工程を含むことを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の太陽電池モジュールの評価方法。

【請求項7】
上記画像形成工程は、同期検波により上記太陽電池モジュールに照射される光に起因する光起電力による発光を除去して、第3の画像を取得する工程を含むことを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の太陽電池モジュールの評価方法。

【請求項8】
上記第3の画像に生じる発光のうち、波長800nm~1300nmの第1の領域の光と、波長1400nm~1800nmの第2の領域の光とを検出する発光検出工程をさらに含み、
上記判定工程において、上記発光検出工程で検出した第1の領域の光の発光強度と第2の領域の光の発光強度とを指標として、内因的欠陥と外因的欠陥とを分別することを特徴とする請求項1~7のいずれか1項に記載の太陽電池モジュールの評価方法。

【請求項9】
上記発光検出工程において、1150nmの光を選択的に通過させるバンドパスフィルタを用いて検出することを特徴とする請求項8に記載の太陽電池モジュールの評価方法。

【請求項10】
光照射下における太陽電池モジュールの評価装置であって、
上記太陽電池モジュールに対して順方向に電流を注入する第1の電流注入手段と、
上記太陽電池モジュールに対して順方向に上記第1の電流注入手段にて注入した電流よりも小さな電流を注入する第2の電流注入手段と、
上記太陽電池モジュールの画像として、上記第1の電流注入手段によって電流を注入している状態の第1の画像と、上記第2の電流注入手段によって電流を注入している状態の第2の画像と、を取得する画像取得手段と、
上記第1の画像と第2の画像との差分を解析して、上記太陽電池モジュールへの第1の電流注入手段での電流注入に起因する発光状態を表す第3の画像を取得する画像形成手段と、
上記第3の画像に基づいて、上記太陽電池モジュールにおける性能を判定する判定手段と、を備えることを特徴とする太陽電池モジュールの評価装置。

【請求項11】
上記第1の電流注入手段は、上記画像取得手段が第1の画像を取得する際に、上記太陽電池モジュールに対して光起電力を超える電圧を印加して電流が注入されるものであることを特徴とする請求項10に記載の太陽電池モジュールの評価装置。

【請求項12】
上記第2の電流注入手段は、上記画像取得手段が第2の画像を取得する際に、上記太陽電池モジュールに対して光起電力と同一又はそれ以上の電圧を印加して電流が注入されるものであることを特徴とする請求項10又は11に記載の太陽電池モジュールの評価装置。

【請求項13】
上記第2の電流注入手段は、上記画像取得手段が第2の画像を取得する際に、上記太陽電池モジュールに対して電流を注入しないものであることを特徴とする請求項10又は11に記載の太陽電池モジュールの評価装置。

【請求項14】
上記画像形成手段が、複数の第1の画像と第2の画像とを平均化処理して、その差分から上記第3の画像を取得するものであることを特徴とする請求項10~13のいずれか1項に記載の太陽電池モジュールの評価装置。

【請求項15】
上記画像形成手段が、上記第1の画像の取得と第2の画像の取得とを交互に複数回行い、各回の第1の画像と第2の画像との差の和を得るものであることを特徴とする請求項10~14のいずれか1項に記載の太陽電池モジュールの評価装置。

【請求項16】
上記画像形成手段が、同期検波により上記太陽電池モジュールに照射される光に起因する光起電力による発光を除去して、画像を取得するものであることを特徴とする請求項10~15のいずれか1項に記載の太陽電池モジュールの評価装置。

【請求項17】
上記第3の画像に生じる発光のうち、波長800nm~1300nmの第1の領域の光と、波長1400nm~1800nmの第2の領域の光とを検出する発光検出手段をさらに含み、
上記判定手段において、上記発光検出手段で検出した第1の領域の光の発光強度と第2の領域の光の発光強度とを指標として、内因的欠陥と外因的欠陥とを分別することを特徴とする請求項10~16のいずれか1項に記載の太陽電池モジュールの評価装置。

【請求項18】
上記発光検出手段において、1150nmの光を選択的に通過させるバンドパスフィルタを用いて検出することを特徴とする請求項17に記載の太陽電池モジュールの評価装置。

【請求項19】
請求項10~18のいずれか1項に記載の太陽電池モジュールの評価装置が、構造物に設置されている太陽電池モジュールの性能を評価する評価工程と、
交換指示装置が、上記評価工程における検査結果に基づき、太陽電池モジュールの不良部分の交換を、通信ネットワークを介して、太陽電池モジュールの交換事業者に対して指示する工程と、を含むことを特徴とする太陽電池モジュールのメンテナンス方法。

【請求項20】
請求項10~18のいずれか1項に記載の太陽電池モジュールの評価装置と、
上記評価装置の評価結果に基づき、太陽電池モジュールの交換を、通信ネットワークを介して、太陽電池モジュールの交換事業者に対して指示する交換指示装置と、を備えることを特徴とする太陽電池モジュールのメンテナンスシステム。

【請求項21】
請求項1~9のいずれか1項に記載の太陽電池モジュールの評価方法を一工程として含むことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 公開
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