ITES Technical Information for Solar Panel Evaluation & Testing / Maintenance & Inspection 技術レポート 2015/3/25UP 太陽光発電素子のPL観察 太陽光発電素子の 観察でわかること 観察でわかること 1/3 太陽光パネルのレントゲン、EL画像検査装置PVXはパネル内のマイクロクラックなどの微細な潜在欠 陥をEL発光専用の高精細カメラで写しだす。ただ、欠陥によっては、ほぼ真っ黒になるEL画像からはそ れ以上の情報が得難い。PL観察ではさらに詳しい画像が得られ、さらなる欠陥の切り分けが可能とな る。ELとPLの原理の違いから、その組み合わせでわかるようになった新たな真実、を解説する。 ■POPLIでお手軽に でお手軽にPhotoluminescenceイメージを撮影 イメージを撮影 でお手軽に PVX（太陽電池EL画像 検査装置）に、PL光源 （商品名 POPLI）を組み合わせることにより、PL現象をPVXのカメラ で捉えることができる。PVXは、EL (ElectroLuminescence) つまり、電気エネルギーでキャリアを励起させ、キャリアが再 結合することで基底状態になり、そのエネルギー差（band to band）分の波長の光を捉える。 PLは、光励起であるから PL光源の光エネルギーを 吸収してキャリアが励起し、同様に再結合する、そのエネルギ ー差がほぼ同じになり、ELと同じ波長の発光である。だから、 PVXを用いれば、ELもPLも観測可能である。 ■ELと とPLを両方使って、 を両方使って、Rs上昇と 低下を分離 を両方使って、 上昇とRsh低下を分離 上昇と EL画像を撮影してほぼ真っ黒な画像になった場合、なにも写っていないのだから、情報が得られない。 インターコネクター剥がれや銀電極の腐食が発生すると、シリーズ抵抗（Rs）が極端に高くなり、EL撮影 のための電力が供給できなくなる。また、発電層の短絡やPID（電圧誘導劣化）が発生すると、シャント 抵抗（Rsh）が低下し、抵抗が低い領域に電流が集中して流れ、セル全体が発光しなくなる。つまり、両 方とも、真っ黒で区別できない。しかしながら、ELとPLには励起させるエネルギーの流れに差があるの で、この点を利用する。 左図の等価回路に、RsやRshが正常状態でのELの電流の流れを青点線で入れ、右図に同様にRsや Rshが正常状態でのPLの電流の流れを青実線で書き入れる。PL状態は、外部の電力でなくセル内部 の発電電力で発光するため、正常であればRsの影響を受けない。 MMvol.18 50325KT Copyright © 1993-2015 ITES Co.,Ltd. 当資料に掲載されている全ての内容について、 無断複写・複製・転載などを禁止しています。 ITES Technical Information for Solar Panel Evaluation & Testing / Maintenance & Inspection 技術レポート 2015/3/25UP 太陽光発電素子のPL観察 太陽光発電素子の 観察でわかること 観察でわかること フィンガー電極が高抵抗化EL画像 PL画像 2/3 正常状態EL画像 （PVX300、 POPLI使用） このセルでは、バスバーに電力が供給されるが、フィンガー電極が高抵抗しているため、全面のEL発 光が観測できない。しかし、発電層は健全であるため、PL発光はセル全面に観測できる。また、正常状 態のELで見えているフィンガー電極の断線は、PLでは見られない。ELとPLの特徴を理解し画像DATA を解析することで、不良の原因を理解できる。 ■PLならば ならば、 ならば、電極形成前のセルプロセスに対応 EL画像の良い点は、電極を介して電力を供給し発光させるため、電極の欠陥も観測できる。ただ、電極 がないとELはできない。その点、PLは光励起なので電極が無くてもPL画像が得られる。たとえば、熱拡 散工程（PN接合層形成）後のセルが撮像可能である。 ①PN接合層形成 Pタイプの単結晶と多結晶のウェハーに、リンを熱拡散しPSGを除去した試料（PVX300、POPLI-3C使用） 単結晶 良品 単結晶 NG品 多結晶 良品 単結晶NG品のPL画像には、中央から年輪状の縞（ドーパント濃度のムラ）が、観察される。 また、黒 点や線状（結晶欠陥）も観察できる。 多結晶のPL画像にある黄色の輪の暗い領域は、結晶欠陥が集 中していると考えられる。 MMvol.18 50325KT Copyright © 1993-2015 ITES Co.,Ltd. 当資料に掲載されている全ての内容について、 無断複写・複製・転載などを禁止しています。 ITES Technical Information for Solar Panel Evaluation & Testing / Maintenance & Inspection 技術レポート 2015/3/25UP 太陽光発電素子のPL観察 太陽光発電素子の 観察でわかること 観察でわかること 3/3 ②SiN形成 シリコンナイトライド層は、反射防止 膜と説明されているが、単に反射を 防止しているだけでなく、セルの保 護膜の機能も併せ持つ。具体的に は発生したキャリアがセル表面で 再結合して消費されることを防ぐ。 PL画像も、シリコンナイトライド層が 形成されたセルは、PL輝度が上が る。 単結晶セル 多結晶セル ③BSF形成 セルの製造工程では、表面電極（ 銀ペースト）と裏面P+層（アルミペ ースト）の焼成を１度に行うので、 この構造のセルはないのである が 、 BSF （ BackSide electric Field layer）のみを形成した。 単結晶セル 多結晶セル 単結晶良品のセルにも、黒点と線状の結晶欠陥が観察され、多結晶セルの結晶欠陥が同じ位置にくっ きり見える。電極が形成されていないセルプロセス中の半製品であっても、PLなら非破壊で観察が可 能である。 PVXにPOPLIを組み合わるだけで、EL画像だけでなくPL画像も観察できるため、EL画像だけでは判別 できなかったRsトラブル（配線異常）やRsh（発電層異常）が切り分けられる。また、電極がなくてもPN接 合層が形成されていれば、PL画像から問題を捉えることができる。 MMvol.18 50325KT Copyright © 1993-2015 ITES Co.,Ltd. 当資料に掲載されている全ての内容について、 無断複写・複製・転載などを禁止しています。
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