检查装置制造方法
【专利摘要】本发明是有关于一种检查装置，即便在防反射膜的膜厚不均的情形时也可高精度地进行缺陷检测。该外观检查装置(检查装置)包括：照明部，构成为能以具有互不相同的波长区域的多种照明色照射照明光；摄像部，使用照明光拍摄太阳能电池单元；以及控制部，针对多种照明色的每一种而获得太阳能电池单元的摄像图像，并且根据太阳能电池单元对各种照明色的照明光的反射强度或防反射膜的膜厚，而从各种照明色的摄像图像中选择用于检查的图像，并基于所选择的摄像图像对太阳能电池单元进行检查。
【专利说明】检查装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种检查装置，特别是涉及一种太阳能电池单元(cell)的检查装置。【背景技术】
[0002]以往，太阳能电池单元的检查装置为人所周知(例如，参照专利文献1)。
[0003]上述专利文献1中揭示有一种太阳能电池单元的外观检查装置，包括:照明装置、照射红外区域的波长的照明光、以及对近红外区域敏感的电荷耦合器件(charge coupleddevice, (XD)相机(camera)(摄像部)。从照明装置照射的红外光透射过太阳能电池单元，但在太阳能电池单元的内部存在缺陷(裂缝(crack))的情形时，在缺陷部周边，红外光因产生折射或绕射而扩散。由此，太阳能电池单元内部的缺陷部分作为利用电荷耦合器件相机的摄像图像上的信号强度的差(明暗)而被检测出。
[0004]此外，为抑制入射至基板(单元)的光的反射来谋求高效化，而在太阳能电池单元的表面上形成有防反射膜。该防反射膜的缺陷(针孔(pin hole)或附着异物)也会影响到太阳能电池单元的特性，因此以往不仅检测上述内部缺陷，也通过外观检查来检测防反射膜的缺陷(表面检查)。在进行防反射膜的外观检查的情形时，照射可见光区域的波长的照明光，并拍摄在太阳能电池单元表面反射的反射光。太阳能电池单元对垂直入射光的反射强度，在薄膜干涉的理论上，相对于由防反射膜的折射率η与膜厚d所决定的特定波长λ =4nd而为0。对于结晶系太阳能电池而言，在折射率η =约2.0?约2.1、膜厚d =约80nm左右的成膜条件下形成有防反射膜，在4nd = 640nm?672nm的红色区域的波长下的反射强度达到最小。
[0005]在对形成有该防反射膜的结晶系太阳能电池单元进行外观检查(表面检查)的情形时，如果使用反射强度达到最小的红色区域的照明光进行单元表面的拍摄，则照明光几乎不反射，仅在缺陷(针孔或附着异物)部分反射照明光，因此可将缺陷部作为摄像图像中的亮点进行检测。
[0006][现有技术文献]
[0007][专利文献]
[0008][专利文献1]日本专利特开平2007-78404号公报
[0009]有鉴于上述现有的检查装置存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型的检查装置，能够改进一般现有的检查装置，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
【发明内容】
[0010]然而，因太阳能电池单元的制造步骤中的各种因素导致防反射膜的膜厚产生不均。防反射膜的膜厚(d)在与设计上的膜厚相比有变化的情形时，反射强度达到最小的特定波长(λ =4nd)也发生变化，因此用于检查的照明光的波长与反射强度达到最小的特定波长产生偏差，从而照明光在太阳能电池单元上的反射强度增大。因此，如果对防反射膜的膜厚不均的太阳能电池单元进行外观检查，则不仅拍摄到缺陷部的反射光，还一并拍摄到来自缺陷部以外的部位的反射光，其结果，缺陷部的亮点在摄像图像中难以辨认，由此存在难以根据摄像图像来检测防反射膜的缺陷部的问题。
[0011]本发明是为解决上述问题而完成的，本发明的目的之一是提供一种检查装置，所要解决的技术问题是其即便在防反射膜的膜厚不均的情形时也可高精度地进行缺陷检测，从而更加适于实用。
[0012]为达成上述目的，本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种检查装置是形成有防反射膜的太阳能电池单元的检查装置，包括:照明部，构成为能以具有互不相同的波长区域的多种照明色照射照明光；摄像部，使用照明光拍摄太阳能电池单元；以及控制部，针对多种照明色的每一种而获得太阳能电池单元的摄像图像，并且根据太阳能电池单元对各种照明色的照明光的反射强度或防反射膜的膜厚，而从各种照明色的摄像图像中选择用于检查的图像，并基于所选择的摄像图像而对太阳能电池单元进行检查。
[0013]本发明的一种检查装置如上所述般设置有:照明部，构成为能以具有互不相同的波长区域的多种照明色照射照明光；以及控制部，针对多种照明色的每一种而获得太阳能电池单元的摄像图像，并且根据太阳能电池单元对各种照明色的照明光的反射强度或防反射膜的膜厚，而从各种照明色的摄像图像中选择用于检查的图像，并基于所选择的摄像图像而对太阳能电池单元进行检查，由此即便在防反射膜的膜厚不均的情形时，也可从使用波长区域不同的多种颜色的照明光拍摄的摄像图像中选择图像，该图像是利用与太阳能电池单元的反射强度或防反射膜的膜厚对应的波长区域(照明色)的照明光摄像的图像。由此，可选择使用能高精度地检测缺陷部的照明色(波长)的照明光来拍摄的摄像图像进行外观检查，因此即便在防反射膜的膜厚不均的情形时，也可高精度地进行缺陷检测。
[0014]本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0015]上述一种检查装置中，优选控制部构成为:从各种照明色的多个摄像图像中，基于反映反射强度的各种照明色的摄像图像的信号强度来选择摄像图像，或基于防反射膜的膜厚来选择摄像图像。如果以此方式构成，则因膜厚的不均而引起太阳能电池单元对每个波长的反射强度发生变化，结果，通过各颜色的照明光拍摄的摄像图像的信号强度(明暗)产生差异，因此可基于摄像图像的信号强度而容易地选择能高精度地检测缺陷部的照明色的摄像图像。此外，如上所述太阳能电池单元的反射强度达到最小的波长，由具有规定的折射率的防反射膜的膜厚决定，因此可基于防反射膜的膜厚而容易地选择能高精度地检测缺陷部的照明色的摄像图像。
[0016]该情形时，优选多种照明色至少包含红色及蓝色。在如上所述以约80nm左右的成膜条件(η =约2.0)形成有防反射膜的情形时，作为应考虑的膜厚范围的下限值(容许范围)可设为60nm左右。该情形时，在膜厚为比较厚的80nm时红色光的反射强度达到最小，另一方面，在膜厚薄而为60nm左右且不均的情形时，λ = 480nm?504nm的蓝色光的反射强度变小。因此，根据本发明，通过照明色中至少包含红色及蓝色，可根据实际上可能产生的膜厚不均的范围，而至少从膜厚厚的情形时的红色光的摄像图像与膜厚薄的情形时的蓝色光的摄像图像中，选择适于缺陷部的检测的摄像图像。[0017]在上述多种照明色至少包含红色及蓝色的构成中，优选控制部构成为:从各种照明色的多个摄像图像中选择信号强度比较低的摄像图像，或选择与防反射膜的膜厚对应的照明色的摄像图像。如果以此方式构成，则信号强度比较低的摄像图像为接近反射强度变小的特定波长的照明色(波长)的摄像图像，因此通过选择该图像而可容易地选择适于缺陷部的检测的摄像图像。此外，如果使防反射膜的膜厚与摄像图像的照明色建立关联，则可通过选择与膜厚对应的照明色的图像，而容易地选择适于缺陷部的检测的摄像图像。
[0018]上述一种检查装置中，优选控制部构成为:使用与所选择的摄像图像的照明色对应的判定阈值，对形成于太阳能电池单元上的防反射膜进行缺陷检查。如果以此方式构成，则摄像图像中的信号强度的不均、或作为缺陷部显现的亮点的信号强度的强弱、平均信号强度的等级(level)等根据照明色发生变化，由此通过使用与照明色对应的判定阈值，不管在选择何种照明色的摄像图像的情形时，均可高精度地进行缺陷检测。
[0019]上述一种检查装置中，优选控制部构成为:对太阳能电池单元的多个部位而分别获得各种照明色的部位图像，且针对太阳能电池单元的每个部位而选择用于检查的部位图像、并基于所选择的部位图像进行检查。
[0020]如果以此方式构成，则即便在太阳能电池单元的每个部位上的防反射膜的膜厚不均的情形时，也可针对每个部位来选择适于缺陷检测的照明色的摄像图像而进行缺陷检测，因此可精度更高地进行缺陷检测。尤其如果太阳能电池单元的尺寸变大，则每个部位上的防反射膜的膜厚易于不均，从而本发明适于大型的太阳能电池单元的检查。
[0021]在上述控制部选择信号强度比较低的摄像图像、或与防反射膜的膜厚对应的照明色的摄像图像的构成中，优选控制部构成为:对多个摄像图像的信号强度的平均值或中值进行比较，并选择平均值或中值最低的照明色的摄像图像。如果以此方式构成，则无须算出防反射膜的膜厚，仅通过比较不同照明色的多个摄像图像的信号强度的平均值(或中值)便可容易地选择适于缺陷检测的摄像图像。
[0022]在上述控制部选择信号强度比较低的摄像图像、或与防反射膜的膜厚对应的照明色的摄像图像的构成中，优选控制部构成为:通过照明光波长及太阳能电池单元的反射强度与理论曲线的拟合(fitting)，而获得与各种照明色的摄像图像的信号强度对应的防反射膜的膜厚，并选择与包含所获得的防反射膜的膜厚的规定的膜厚范围对应的照明色的摄像图像。如果以此方式构成，则可通过针对每个膜厚算出的理论曲线与从各摄像图像获得的信号强度的曲线(实测值)的拟合而高精度地获得防反射膜的膜厚。而且，通过预先设定膜厚范围与适于该膜厚范围内的缺陷检测的照明色，而可根据所获得的膜厚选择适于缺陷检测的摄像图像。
[0023]在上述控制部选择信号强度比较低的摄像图像、或与防反射膜的膜厚对应的照明色的摄像图像的构成中，优选控制部构成为:使用将各种照明色的反射强度与防反射膜的膜厚建立关联的基准数据(data)，获得与摄像图像的信号强度对应的防反射膜的膜厚，并选择与包含所获得的防反射膜的膜厚的规定的膜厚范围对应的照明色的摄像图像。如果以此方式构成，则通过预先创建将各种照明色的反射强度与防反射膜的膜厚建立关联的基准数据，可从根据各摄像图像获得的信号强度的实测值而容易地获得防反射膜的膜厚。此外，通过预先设定膜厚范围与适于该膜厚范围内的缺陷检测的照明色，可从所获得的膜厚容易地选择适于缺陷检测的摄像图像。[0024]上述一种检查装置中，优选多种照明色包含红色、蓝色及绿色。如上所述，对于折射率η = 2.0左右的防反射膜而言，在膜厚为80nm时红色光的反射强度达到最小,在膜厚为60nm左右时，蓝色光的反射强度变小，而在膜厚为70nm左右时，绿色光的反射强度变小。因此，根据本发明，通过照明色中包含红色、蓝色及绿色，可根据实际上可能产生的膜厚不均的范围而选择适于缺陷部的检测的摄像图像。此外，可通过红色、蓝色及绿色的三原色的信号强度比来特定防反射膜的膜厚，因此可容易地进行选择适于缺陷部的检测的摄像图像。
[0025]上述一种检查装置中，优选太阳能电池单元包含多晶半导体，且防反射膜为氮化硅(silicon nitride)膜。该多晶型太阳能电池单元中，在与反射强度达到最小的波长(照明色)不同的照明色的摄像图像中明确地显现出结晶晶界，缺陷部淹没于晶界像中而无法检测。此外，该多晶型太阳能电池单元大多使用氮化硅膜作为防反射膜。本发明的检查装置可较佳地用于形成有氮化硅膜的多晶型太阳能电池单元的外观检查。
[0026]本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点:根据本发明，如上所述，即便在防反射膜的膜厚不均的情形时也可高精度地进行缺陷检测。 【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是表示本发明的第1实施方式及第2实施方式的外观检查装置的整体构成的示意图。
[0028]图2是示意性地表示本发明的第1实施方式及第2实施方式的外观检查装置的摄像部及照明部的构成的立体图。
[0029]图3 (a)、图3(b)、图3(c)是表示摄像部的摄像图像的示例的图。
[0030]图4是表示用以说明摄像图像的第2选择方法的反射率(反射强度)_波长曲线的图。
[0031]图5是表示用以说明摄像图像的第3选择方法的反射率(反射强度)_膜厚曲线的图。
[0032]图6 (a)、图6 (b)是用以说明本发明的第1实施方式及第2实施方式的外观检查装置的缺陷检查处理的图。
[0033]图7是用以说明本发明的第1实施方式的外观检查装置的检查时的控制部的控制处理的流程图。
[0034]图8是表示用于本发明的第2实施方式的外观检查装置的检查处理的部位图像的示例的图。
[0035]图9是用以说明本发明的第2实施方式的外观检查装置的检查时的控制部的控制处理的流程图。
[0036]【主要元件符号说明】
[0037]1:太阳能电池单元
[0038]2:半导体基板(多晶半导体)
[0039]3:防反射膜
[0040]10:照明部[0041]11:光源
[0042]11a:红色光源
[0043]lib:绿色光源
[0044]11c:蓝色光源
[0045]12:保持部
[0046]13:开口部
[0047]20:摄像部
[0048]21:透镜
[0049]30,230:控制部
[0050]31:存储部
[0051]40:框体
[0052]60、60a、60b、60c:摄像图像
[0053]70:缺陷部
[0054]80:部位图像
[0055]100,200:外观检查装置(检查装置)
[0056]110:搬送机
[0057]d:膜厚
[0058]Th:判定阈值
[0059]Cf:反射率-波长曲线
[0060]Ac:近似曲线
[0061]la:信号强度的平均值(或中值)
[0062]Xa:比判定阈值大的信号强度的峰值的位置
[0063]X1、X2、X3、X4、Y1、Y2、Y3、Y4:部位
[0064]S1 ?S11、S21 ?S34:步骤
【具体实施方式】
[0065]为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的检查装置其【具体实施方式】、结构、特征及其功效，详细说明如后。
[0066](第1实施方式)
[0067]首先，参照图1对本发明的第1实施方式的外观检查装置100的整体构成进行说明。第1实施方式中，说明将本发明应用于对形成在太阳能电池单元的表面上的防反射膜的缺陷(太阳能电池单元的表面缺陷)进行检查的外观检查装置100的示例。
[0068]第1实施方式的外观检查装置100是在太阳能电池单元1的生产步骤中设置在生产线上且在线上(in line)进行检查的检查装置。太阳能电池单元1包括:半导体基板
2(以下称作基板2)；以及防反射膜3，形成在基板2的表面(受光面)上。另外，图1中，方便起见，将太阳能电池单元1的厚度放大而示意性地表示各层(基板2及防反射膜3)。防反射膜3为实质上不吸收可见光区域的光的电介质(绝缘体)膜，使用具有所需的折射率且能以所需的膜厚形成的材料。第1实施方式中，基板2例如为多晶硅半导体基板，防反射膜3为SiN膜(折射率η =约2.0?2.1)。另外，在太阳能电池单元1的表面形成有规定图案(pattern)的表面电极(未图示)。利用外观检查装置100对防反射膜进行的缺陷检查，也可在表面电极的形成步骤前后的任一步骤实施。
[0069]外观检查装置100主要包括:照明部10，对太阳能电池单元1照射照明光；摄像部20，使用由照明部10照射的照明光对太阳能电池单元1进行拍摄；以及控制部30，基于所拍摄的摄像图像来实施缺陷检查处理。所述各部分收纳在框体40内，该框体40在检查太阳能电池单元1时用以遮蔽来自外部的光。
[0070]如图2所示，照明部10以位于配置在检查位置上的太阳能电池单元1的上方的方式设置。照明部10包括:多个光源11 (11a?11c);以及拱状(dome)的保持部12，在内壁下端部呈圆周状(环状)保持多个光源11。
[0071]各光源11例如包含发光二极管(light emitting diode,LED),光照射方向朝向上方(保持部12的内壁方向)。此等多个光源11包含红色(red,R)光源11a、绿色(green,G)光源lib及蓝色(blue，B)光源11c的3种照明色的发光二极管，以沿圆周方向按此顺序重复的方式并排排列。各照明色例如分别是中心波长为约627nm(红色)、约530nm(绿色)、及约470nm(蓝色)。如图1所示，各光源11由控制部30按照各种照明色来控制发光。由此，照明部10构成为可照射具有互不相同的波长区域的多种照明色(R、G及B)的照明光。
[0072]如图2所示，在拱状保持部12的内壁设置有扩散反射板(未图示)。来自朝向内壁照射的光源11的光在保持部12的内壁进行扩散反射，并作为均一的照明光照射至配置在下方位置的太阳能电池单元1的整个表面。此外，在保持部12的顶上部分，形成有用于向摄像部20导光的开口部13。
[0073]如图1及图2所示，摄像部20配置在照明部10的上方位置，接收通过保持部12的开口部13及透镜(lens) 21的太阳能电池单元1的反射光来拍摄太阳能电池单元1。摄像部20例如由单色(monochrome) 500万像素(约2000 X 2500像素)的电荷耦合器件相机构成。另外，太阳能电池单元1的整体是例如使用一边为约156mm的正方形状且焦距=约25mm的透镜21来拍摄的。
[0074]控制部30对包含照明部10及摄像部20的外观检查装置100的整体进行控制处理。在控制部30中设置有存储部31，该存储部31存储摄像部20的摄像图像60 (参照图
3(a)、图3 (b)、图3 (c))、或用于太阳能电池单元1的检查的各种数据(后述的判定阈值Th或判定条件等)。此外，控制部30构成为可与组装入太阳能电池单元1的生产线中的搬送机(conveyor) 110进行通信，基于来自搬送机110的太阳能电池单元1已被定位在规定的检查位置上的情况的通信而实施检查处理。第1实施方式中，控制部30针对3种(R、G、B)照明色的每一种均获得太阳能电池单元1的摄像图像60 (参照图3 (a)、图3 (b)、图3 (c))，并且根据太阳能电池单元1对各颜色的照明光的反射强度或防反射膜3的膜厚d，而从各种照明色的摄像图像60中选择用于检查的图像。然后，控制部30构成为基于所选择的摄像图像60来对太阳能电池单元1进行表面缺陷检查。太阳能电池单元1的表面缺陷检查，具体而言为图1所示的单元表面的防反射膜3的缺陷部70的检查，防反射膜3的缺陷部70例如为形成在防反射膜3上的针孔或附着在防反射膜3上的异物等。
[0075]其次，参照图3 (a)、图3 (b)、图3 (c)?图6 (a)、图6 (b)对太阳能电池单元1的检查处理的详情进行说明。[0076]形成有防反射膜3的太阳能电池单元1中，依照薄膜干涉理论，与防反射膜3的折射率η及膜厚d对应的特定波长λ = 4nd的光的反射强度显著降低(在理论上反射强度成为0)。第1实施方式中，防反射膜3的膜厚d(在设计上)设定为约80nm。该情形时，对于形成有d =约80nm的防反射膜3(n = 2.0?2.1)的太阳能电池单元1而言，特定波长λ ( = 4nd) = 640nm?672nm的波长域的红色光的反射强度降低,其结果，在外观上看起来为带有蓝色的色调。
[0077]如果使用红色(约627nm)的照明光对该太阳能电池单元1进行拍摄，则可获得图3(a)所示的摄像图像60 (60a)。即，由于红色光的反射强度极小，所以太阳能电池单元1的大致整体的信号强度低，其图像成为暗图像。此时，在防反射膜3上存在针孔或附着异物等的缺陷的情形时，缺陷部70 (图3 (a)、图3 (b)、图3 (c)中以白点图示)上的反射强度不降低，由此缺陷部70在摄像图像60a中是作为信号强度高的区域(亮点)显现。在使用图3(a)所示的摄像图像60a进行缺陷检查的情形时，缺陷部70的亮点与缺陷部70以外的部分的信号强度的差非常大，因此可高精度地进行缺陷检查。
[0078]然而，如果因太阳能电池单元1的生产步骤上的各种因素而导致各个单元的防反射膜3的膜厚d产生不均，则反射强度降低的特定波长λ也对应于膜厚d而变化。例如，在膜厚d = 60nm的情形时，特定波长λ = 480nm?504nm的波长域的蓝色光的反射强度降低。该情形时，如果使用相同的红色(约627nm)的照明光进行拍摄，则红色光的反射强度不降低，因此如图3(c)所示获得其中明确地显现出作为防反射膜3的基底的基板2的结晶晶界的明亮的摄像图像60(60c)。该摄像图像60c中，缺陷部70的亮点在晶界像中难以辨认，信号强度的差表现不明确，从而难以识别缺陷部70。此外，在与红色的波长极其接近的绿色的波长域成为特定波长λ的情形时(4nd = 530nm左右)，使用红色光的摄像图像成为图3(b)所示的摄像图像60a与摄像图像60c的中间程度的信号强度的摄像图像6(K60b)。如上述般，因膜厚d的不均而导致特定波长λ变化，因此对于只是单一的红色光的摄像图像60，无法高精度地进行缺陷检查。
[0079]由此，第1实施方式中，控制部30针对多种(R、G、B)照明色的每一种均获得太阳能电池单元1的摄像图像60，并根据太阳能电池单元1对各颜色的照明光的反射强度或防反射膜3的膜厚d，而从各种照明色的摄像图像60中选择用于检查的图像。摄像图像60的选择方法从下述的第1选择方法?第3选择方法中采用适当的选择方法即可。
[0080]第1选择方法为如下方法，即基于反映反射强度的各种照明色的摄像图像60的信号强度来选择摄像图像60。控制部30从各种照明色的3个(R、G、B)摄像图像60中，选择信号强度比较低的摄像图像60。更具体而言，控制部30对3个摄像图像60的信号强度的平均值或中值进行比较，且选择平均值或中值最低的照明色的摄像图像60。由此，如上所述般在特定波长λ = 640nm?672nm(膜厚d = 80nm)的情形的示例中，红色光的摄像图像成为图3(a)的摄像图像60a，绿色光的摄像图像成为图3(b)的摄像图像60b，蓝色光的摄像图像成为如图3(c)般的摄像图像60c。信号强度的平均值(中值)最低的图像成为红色光的摄像图像60，因此选择适于缺陷检查的红色光的摄像图像6(K60a)。另外，如果为特定波长λ = 480nm?504nm(膜厚d = 60nm)的情形，则蓝色光的摄像图像是如图3 (a)的摄像图像60a般拍摄，因此选择蓝色光的图像作为信号强度的平均值(中值)最低的图像。
[0081]第2选择方法及第3选择方法为如下方法，即基于防反射膜3的膜厚d来选择摄像图像60。如上所述，如果使折射率η为固定，则使太阳能电池单元1的反射强度降低的特定波长λ取决于防反射膜3的膜厚d。因此，如果可获得膜厚d，则可决定特定波长入。而且，如果从3个摄像图像60中选择使用最接近特定波长λ的波长(照明色)的照明光的摄像图像60，则可选择出适于缺陷检查的摄像图像60a。
[0082]第2选择方法中，控制部30通过照明光波长及太阳能电池单元1的反射强度与理论曲线的拟合，而获得防反射膜3的膜厚d。反射强度是基于考虑到干涉条件的菲涅耳(Fresnel)的公式，并通过反射率=fU、Θ、n、k、d、ns1、ksi)之类的各种变数的函数来表现。此处，λ、Θ、n、k、d、nsi及ksi分别为照明光的波长、入射角、防反射膜的折射率、防反射膜的消光系数(extinction coefficient)、膜厚、娃基板的折射率及消光系数。根据防反射膜3及基板2的物性，N、k、ns1、ksi分别为已知，只要设定膜厚d及入射角Θ，则可获得以波长为变数的反射率(反射强度)。如果针对各种膜厚d进行此设定，则可获得图4所示的各个膜厚d下的反射率(反射强度)_波长曲线Cf (d = dl、d2、d3...)。
[0083]控制部30根据3种颜色的摄像图像60，将各波长下的反射强度(即摄像图像60的信号强度)绘图(Plot)于图4上，并进行连接所得的3点的近似曲线Ac与各膜厚d下的反射率-波长曲线Cf的曲线拟合(curve fitting)。其结果，例如通过最小平方法，可决定近似曲线Ac最为一致的反射率-波长曲线Cf的膜厚作为防反射膜3的膜厚d。此外，在控制部30的存储部31中预先设定膜厚范围与照明色的对应关系(例如，如果为d = 70nm?90nm则进行红色照明，如果为60nm?65nm则进行蓝色照明，如果为65nm?70nm则进行绿色照明等)。如果获得膜厚d，则可基于预先设定的膜厚范围与照明色的对应关系，而选择与所获得的膜厚d所属的膜厚范围对应的照明色的摄像图像60。
[0084]第3选择方法中，控制部30使用将各种照明色的反射强度与防反射膜3的膜厚d建立关联的基准数据(标准曲线(standard curve))来获得防反射膜3的膜厚d。在与第2选择方法相同的理论计算中，通过使波长λ为固定且使膜厚d采取变数，可计算出图5所示的各种照明色的波长λ (627nm(红色)、530nm(绿色)、及470nm(蓝色))下的反射率(反射强度)_膜厚曲线Cs(R、G、B)。如果将3种颜色的摄像图像60的信号强度适用作各个反射率-膜厚曲线Cs的对应的反射率的值，则可获得膜厚d。或者，图5中在约60nm?约lOOnm的范围内蓝色的反射率-膜厚曲线Cs(B)成直线状，因此也可根据蓝色光的摄像图像60的信号强度来获得对应的膜厚d。在获得膜厚d之后，与上述第2选择方法同样地，控制部30基于预先设定于存储部31中的膜厚范围与照明色的对应关系来选择摄像图像60。
[0085]通过使用以上第1选择方法?第3选择方法中的任一方法，控制部30选择用于检查的图像。由此，即便在膜厚d不均的情形时，通过选择与该太阳能电池单元1上的防反射膜3的膜厚d对应的摄像图像60，可如图3(a)般使用与缺陷部70的亮点的信号强度差大的摄像图像60a来实施检查。
[0086]其次，参照图6 (a)、图6 (b)对使用所选择的摄像图像60 (60a)的缺陷检查的一例进行说明。
[0087]图6 (a)所示的摄像图像60a中，设横向为X轴，且设纵向为Y轴，将Y坐标Ya上的X轴方向的信号强度分布示于图6(b)的实线。另外，图6(a)中一并图示有太阳能电池单元1的Ya坐标的截面图，且图示防反射膜3的针孔作为缺陷部70的示例。如图6(b)所示，在存在缺陷部70的情形时，在其X坐标Xa上形成有信号强度的大峰值(peak)。另一方面，在缺陷部70以外的区域中，虽然信号强度有轻微变动，但整体上成为大致固定的低信号强度。因此，设定考虑到信号强度的轻微变动量的判定阈值Th，控制部30将位置(Xa)判定为缺陷部70，该位置(Xa)相对于摄像图像60 (60a)整体的信号强度的平均值(或中值)la而存在比判定阈值Th大的信号强度的峰值。
[0088]通过遍及Y坐标整体进行该缺陷部70的检测，而对太阳能电池单元1的整体进行表面缺陷检查。缺陷检查中，不仅获得摄像图像60(60a)中的缺陷部70的个数，还根据信号强度比判定阈值Th大的像素区域的集合而获得各个缺陷部70的大小(面积)等。
[0089]另外，第1实施方式中，判定阈值Th是根据所选择的摄像图像60的照明色而单独设定。即，根据照明色的不同，也存在信号强度易于变高且偏差比较大的情形(参照图6(b)的虚线)。因此，考虑各种照明色的信号强度或偏差的大小，来设定与照明色对应的适当的判定阈值Th。此外，也可针对各种照明色而变更缺陷检查处理的运算法则(algorithm)自身。
[0090]其次，参照图1、图6 (a)、图6 (b)及图7对第1实施方式的外观检查装置100的检查时的控制部30的控制处理进行说明。
[0091]首先，步骤(st印)S1中，通过搬送机110(参照图1)，从生产线的上游步骤搬入作为检查对象的太阳能电池单元1。当接收到来自搬送机110的太阳能电池单元1已配置在规定的检查位置上的情况的通信时，控制部30开始检查处理动作。
[0092]步骤S2中，获得使用红色(R)的照明光的摄像图像。即，控制部30使照明部10中的红色(R)光源11a打开(on)，并且通过摄像部20对太阳能电池单元1进行拍摄。在执行拍摄后，将红色(R)光源11a关闭(off)。
[0093]同样地，步骤S3中，获得使用绿色(G)的照明光的摄像图像。控制部30依序执行绿色(G)光源lib的打开、拍摄、及绿色(G)光源lib的关闭。继而，步骤S4中，获得使用蓝色(B)的照明光的摄像图像。控制部30依序执行蓝色(B)光源11c的打开、拍摄、及蓝色(B)光源11c的关闭。通过该步骤S2?步骤S4，获得分别使用3种颜色的照明光的3个摄像图像60。另外，各颜色的摄像图像60的拍摄顺序(步骤S2?S4的顺序)为任意。
[0094]步骤S5中，控制部30使用上述第1选择方法?第3选择方法中的任一方法，从红色⑵、绿色(G)及蓝色⑶的摄像图像60中选择用于检查的摄像图像60 (60a)。
[0095]步骤S6中，控制部30从存储部31中读出并选择与所选择的照明色对应的判定阈值Th(在检查运算法则也根据照明色而变更的情形时为判定阈值Th及检查运算法则)。
[0096]然后，步骤S7中，控制部30遍及摄像图像60 (60a)的整体实施图6 (a)、图6 (b)所示的缺陷检查处理。由此控制部30获得检测出的缺陷部70的个数、各个缺陷部70的大小(面积)等。
[0097]其次，步骤S8中，判断检查结果是否符合用以判别合格品或不合格品的规定的判定条件。
[0098]判定中也可使用1个或多个判定条件。作为判定条件例如设定有如下等，即“判断缺陷部70的个数是否为设定的阈值(N1个)以上，在为N1个以上时判定为不合格”，“判断缺陷部70的总面积是否为太阳能电池单元1的整体的N2%以上，在为N2%以上时判定为不合格”，“针对各个缺陷部70，在面积P1 (例如1mm2)以上的缺陷部70为N3个(例如10个)以上的情形时，或面积P2(例如5mm2)以上的大型缺陷部70为N4个(例如1个)以上的情形时，判定为不合格”。控制部30将以上的判定条件的1个或多个组合使用来进行合格与否的判定。
[0099]控制部30在判定的结果为符合判定条件(判定为不合格的条件)的情形时，进入步骤S9，判定作为检查对象的太阳能电池单元1不合格。此外，控制部30在判定的结果为不符合判定条件(判定为不合格的条件)的情形时，进入步骤S10，判定作为检查对象的太阳能电池单元1为合格品。
[0100]其后，进入步骤S11，控制部30判断预定检查(预定生产)的所有单元的检查是否已结束，在所有单元的检查未结束的情形时，返回步骤S1，执行下一太阳能电池单元1的检查。在控制部30判定为所有单元的检查已结束的情形时，结束检查。
[0101]第1实施方式中，如上所述通过设置:照明部10，构成为能以具有互不相同的波长区域的3种颜色的照明色(R、G、B)照射照明光；以及控制部30，针对各种照明色而获得太阳能电池单元1的摄像图像60，并且根据太阳能电池单元1对各种照明色的照明光的反射强度或防反射膜3的膜厚d，而从各种照明色的摄像图像60中选择用于检查的图像，并基于所选择的摄像图像60 (60a)来对太阳能电池单元1进行检查，由此即便在防反射膜3的膜厚d不均的情形时，也可从使用波长区域不同的3种颜色的照明光拍摄的摄像图像60中，选择与太阳能电池单元1的反射强度或防反射膜3的膜厚d对应的波长区域(照明色)的照明光的摄像图像60a。由此，可选择使用能高精度地检测缺陷部70的照明色(接近特定波长λ的波长的照明色)的照明光拍摄的摄像图像60a来进行外观检查，因此即便在防反射膜3的膜厚d不均的情形时，也可高精度地进行缺陷检测。
[0102]第1实施方式中，如上所述以如下方式构成控制部30，即从各种照明色的3个摄像图像60中，基于反映反射强度的摄像图像60的信号强度来选择摄像图像60a，或基于防反射膜3的膜厚d来选择摄像图像60a。由此，因膜厚d的不均而引起太阳能电池单元1对每个波长的反射强度发生变化，结果，通过各颜色的照明光拍摄的摄像图像60的信号强度(明暗)产生差异，由此可基于摄像图像60的信号强度而容易地选择能高精度地检测缺陷部70的照明色的摄像图像60a。此外，太阳能电池单元1的反射强度达到最小的特定波长λ，由具有规定的折射率η的防反射膜3的膜厚d决定，因此可基于防反射膜3的膜厚d而容易地选择能高精度地检测缺陷部70的照明色的摄像图像60a。
[0103]第1实施方式中，如上所述以如下方式构成控制部30，S卩，使用与所选择的摄像图像60的照明色对应的判定阈值Th，对形成于太阳能电池单元1上的防反射膜3进行缺陷检查。由此，摄像图像60中的信号强度的不均、或作为缺陷部70显现的亮点的信号强度的强弱、平均信号强度的等级等根据照明色而变化，由此可通过使用与照明色对应的判定阈值Th来高精度地进行缺陷检测。
[0104]第1实施方式中，以如下方式构成控制部30，即如在摄像图像60的上述第1选择方法中所说明般，对多个摄像图像60的信号强度的平均值或中值进行比较，且选择平均值或中值最低的照明色的摄像图像60。如果以此方式构成，则无须算出防反射膜3的膜厚d，仅对照明色不同的3个摄像图像60的信号强度的平均值(或中值)进行比较便可容易地选择适于缺陷检测的摄像图像60。
[0105]第1实施方式中，以如下方式构成控制部30，即如在摄像图像60的上述第2选择方法中所说明般，通过与反射率-波长曲线Cf的拟合而获得防反射膜3的膜厚d，并选择与包含所获得的膜厚d的规定的膜厚范围对应的照明色的摄像图像60。如果以此方式构成，则可通过针对每个膜厚算出的反射率-波长曲线Cf与从各摄像图像60获得的信号强度的曲线(实测值)的拟合，而高精度地获得防反射膜3的膜厚d。
[0106]第1实施方式中，以如下方式构成控制部30，即如摄像图像60的上述第3选择方法中所说明般，使用将各种照明色的反射强度与防反射膜3的膜厚d建立关联的反射率(反射强度)-膜厚曲线Cs，来获得防反射膜3的膜厚d，并选择与包含所获得的膜厚d的规定的膜厚范围对应的照明色的摄像图像60。如果以此方式构成，可通过预先创建各种照明色的反射率(反射强度)_膜厚曲线Cs(R、G、B)，而根据从各摄像图像60获得的信号强度的实测值容易地获得防反射膜3的膜厚d。
[0107]第1实施方式中，如上所述，多种照明色包含红色(R)、蓝色(B)及绿色(G)。如上所述，对于折射率η = 2.0左右的防反射膜3而言,在膜厚d = 80nm时,红色光(R)的反射强度达到最小，在d = 60nm左右时，蓝色光⑶的反射强度变小，而在d = 70nm前后时，绿色光(G)的反射强度变小。因此，通过照明色包含红色、蓝色及绿色，可根据实际上可能产生的膜厚不均的范围而选择适于缺陷部70的检测的摄像图像60。
[0108]第1实施方式中，如上所述，太阳能电池单元1包含多晶半导体，且防反射膜3为氮化硅膜(SiN)。对于该多晶型太阳能电池单元1而言，在与反射强度达到最小的特定波长入不同的照明色的摄像图像60中，如图3(c)般结晶晶界明确地显现出来，缺陷部70淹没于晶界像中而无法检测。此外，对该多晶型太阳能电池单元1大多使用氮化硅膜(SiN)作为防反射膜3，第1实施方式的外观检查装置100，可较佳地用于形成有氮化硅膜(SiN)作为防反射膜3的多晶型太阳能电池单元1的外观检查。
[0109](第2实施方式)
[0110]其次，参照图1、图6(a)、图6(b)?图9对本发明的第2实施方式的外观检查装置200进行说明。第2实施方式中对以如下方式构成的示例进行说明，即除上述第1实施方式的构成以外，还针对摄像图像的每个部分图像进行缺陷检查。另外，第2实施方式中，装置构成与上述第1实施方式的外观检查装置100相同，因此省略说明。另外，外观检查装置200为本发明的“检查装置”的一例。
[0111]如图8所示，第2实施方式的外观检查装置200 (参照图1)的控制部230(参照图
1)，针对太阳能电池单元1的多个部位分别获得各种照明色的部位图像80。而且，控制部230构成为针对太阳能电池单元1的每个部位，选择用于检查的部位图像80、并基于所选择的部位图像80进行检查。
[0112]具体而言，控制部230将所获得的摄像图像60分割为多个部位图像80，并针对每个部位图像80单独地选择用于检查的图像。图8的例中表示如下示例，即对于摄像图像60 (例示60c)，获得在X轴及Y轴的各方向上分割为4份部位(XI?X4及Y1?Y4)的合计16个行列状的部位图像80。由此，针对各个部位均获得R、G、B的3种颜色的部位图像80。
[0113]部位图像80的选择方法与上述第1实施方式相同，控制部230采用第1选择方法?第3选择方法中的任一方法，针对每个部位来选择用于检查的部位图像80。由此，即便例如在太阳能电池单元1的尺寸大，且每个部位上的防反射膜3的膜厚d不均的情形时，也可针对每个部位而选择适当的部位图像80。
[0114]第2实施方式的外观检查装置200的其他构成与上述第1实施方式相同。
[0115]其次，参照图7?图9，对第2实施方式的外观检查装置200的检查时的控制部230的控制处理进行说明。
[0116]步骤S21?S24与图7的步骤S1?S4相同。步骤S25中，控制部230将所获得的3种颜色(R、G、B)的摄像图像60分别分割为多个(图8的例中为16个部位)部位图像80。
[0117]步骤S26中，控制部230选择进行检查的部位。例如，图8中，从X1Y1的部位沿X方向(至X4Y1)进行检查，并逐行(Y坐标)依次实施该处理等，基于预先设定的顺序，选择进行检查的部位(例如X1Y1)。
[0118]步骤S27中，控制部230从红色(R)、绿色(G)及蓝色⑶的部位图像80中，通过上述的选择方法选择用于检查的部位图像80。步骤S28中，控制部230从存储部31中读出并选择与所选择的照明色对应的判定阈值Th (及检查运算法则)。
[0119]然后，步骤S29中，控制部230对所选择的部位图像80实施图6(a)、图6(b)所示的缺陷检查处理。其次，步骤S30中，判断对所有(16个部位)检查部位的缺陷检查是否已结束，并在所有部位的缺陷检查未结束的情形时，返回步骤S25，转移至下一部位(例如X2Y1)的检查。通过对所有部位重复步骤S25?步骤S30，来对太阳能电池单元1 (摄像图像60)的整体实施缺陷检查。
[0120]当所有部位的缺陷检查结束时，进入步骤S31，判断检查结果是否符合用以判别合格品或不合格品的规定的判定条件。至于判定处理，可使之与将针对各个部位(部位图像80)的缺陷检查的结果加以汇总来对摄像图像60整体进行该处理时相同。步骤S31以下至步骤S34的处理，与图7的步骤S8?步骤S11相同，因此省略说明。
[0121]第2实施方式中，如上所述以如下方式构成控制部230，即对太阳能电池单元1的多个部位(X1Y1?X4Y4)分别获得各种照明色的部位图像80，并针对太阳能电池单元1的每个部位选择用于检查的部位图像80、并基于所选择的部位图像80进行检查。由此，即便在太阳能电池单元1的每个部位上的防反射膜3的膜厚d不均的情形时，也可针对每个部位而选择适于缺陷检测的照明色的摄像图像(部位图像80)来进行缺陷检测，因此可精度更高地进行缺陷检测。尤其，当太阳能电池单元1的尺寸变大时，每个部位上的防反射膜3的膜厚d易于变得不均，因此第2实施方式的外观检查装置200适于大型太阳能电池单元1的检查。
[0122]第2实施方式的其他效果与上述第1实施方式相同。
[0123]另外，当认为此次揭示的实施方式在所有方面仅为例示而非限制性者。本发明的范围不是通过上述实施方式的说明，且还包含与其范围均等的意思及范围内的所有变更。
[0124]例如，上述第1实施方式及第2实施方式中，表示了将本发明应用于设置在太阳能电池单元的生产线上且在线上进行检查的检查装置的示例，但本发明并不限定于此。也可将本发明应用于独立于生产线而设置且用以进行大阳能电池单元的抽样检查的检查装置。
[0125]此外，上述第1实施方式及第2实施方式中，表示了设置有可照射红(R)、绿(G)及蓝(B)的3种照明色的照明光的照明部的示例，但本发明并不限定于此。本发明中，照明色数也可不为3种颜色。例如，也可为红及蓝的2种颜色。防反射膜的膜厚的不均的范围有限定，因此实际上只要至少具有红及蓝的2种颜色便可高精度地进行缺陷检查。此外，照明色也可为4种颜色以上。该情形时，设为何种颜色(波长)的照明色，将优选考虑到相对于设计值而可能产生的膜厚的不均，且在所能设想的不均范围内可进行适当的缺陷检测的照明色。
[0126]此外，上述第1实施方式及第2实施方式中，表示了在照明部设置有红(R)、绿(G)及蓝(B)的各颜色的光源11 (11a?11c)的示例，但本发明并不限定于此。例如，也可构成为对包含白色发光二极管等的光源，使用与照明色对应的多个彩色滤光器(color filter)以使之能照射多种颜色的照明光。此外，作为光源，也可使用发光二极管以外的其他光源。
[0127]此外，上述第1实施方式及第2实施方式中，表示了将各颜色的光源11 (11a?11c)在照明部的保持部以RGB的顺序呈圆周状排列的示例，但例如也可使各光源为同心圆状的3圈光源列，来单独地设置红色(R)光源11a的圈、绿色(G)光源lib的圈、及蓝色(B)光源11c的圈。此外，上述第1实施方式及第2实施方式中表示了将光源呈圆周状并排配置的示例，但也可呈四边形的边状排列光源。该情形时，保持部的扩散反射板的形状形成四棱锥(pyramid)形状，且在四棱锥的上部的顶角部设置有用以向摄像部导光的开口部。
[0128]此外，上述第1实施方式及第2实施方式中，表示了采用第1选择方法?第3选择方法中的任一方法来选择用于检查的摄像图像的示例，但本发明并不限定于此。本发明中，也可使用与第1选择方法?第3选择方法不同的方法来选择用于检查的摄像图像。例如，也可另行设置专用的膜厚计来获得防反射膜的膜厚，并基于膜厚计的测定结果来选择摄像图像。
[0129]此外，在如上述第1实施方式及第2实施方式般使用红(R)、绿(G)及蓝(B)的光源的情形时，此等3种颜色构成所谓的光的三原色，因此可根据RGB各颜色的摄像图像的信号强度的比来获得太阳能电池单元的表面的色调。如上所述，单元表面的色调是作为取决于防反射膜的膜厚的特定波长λ的颜色的反射强度达到最小的结果来表现，由此可基于RGB各颜色的摄像图像的信号强度的比来算出反射强度达到最小的特定波长λ及防反射膜的膜厚。也可基于根据3种颜色的信号强度的比所获得的特定波长λ的值或防反射膜的膜厚，来选择摄像图像。
[0130]此外，上述第2实施方式中，表示了将摄像图像60分割为16个部位图像80的示例，但本发明并不限定于此。本发明中，也可使部位图像的分割数为16以外的分割数。部位(部位图像)的个数，只要为根据太阳能电池单元的尺寸与每个部位的膜厚不均的程度而可获得所需的检查精度的部位(部位图像)数即可。
[0131]此外，上述第2实施方式中，表示了对摄像图像进行分割而获得各个部位图像的示例，但本发明并不限定于此。本发明中，也可利用摄像部对太阳能电池单元的每个部位进行拍摄。即，在太阳能电池单元的尺寸大的情形时，也可通过按照每个部位来对单元整体进行多次拍摄而获得部位图像。此外，例如也可将1个太阳能电池单元分割为4份来进行4次拍摄，进而将该等的摄像图像分割为4份而获得16个部位的部位图像等。
[0132]此外，上述的具体数值(太阳能电池单元的尺寸、膜厚、各颜色的光源的中心波长等)仅为一例，本发明并不限定于此。太阳能电池单元的尺寸、防反射膜的膜厚或光源的中心频率也可为与上述的具体值不同的值。
[0133]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种检查装置，其是形成有防反射膜的太阳能电池单元的检查装置，其特征在于包括:照明部，构成为能以具有互不相同的波长区域的多种照明色来照射照明光；摄像部，使用所述照明光拍摄所述太阳能电池单元；以及控制部，针对所述多种照明色的每一种而获得所述太阳能电池单元的摄像图像，并且根据所述太阳能电池单元对各种所述照明色的所述照明光的反射强度或所述防反射膜的膜厚，而从各种所述照明色的所述摄像图像中选择用于检查的图像，并基于所选择的所述摄像图像而对所述太阳能电池单元进行检查。
2.根据权利要求1所述的检查装置，其特征在于所述控制部构成为从各种所述照明色的多个所述摄像图像中，基于反映所述反射强度的各种所述照明色的所述摄像图像的信号强度来选择所述摄像图像，或基于所述防反射膜的膜厚来选择所述摄像图像。
3.根据权利要求2所述的检查装置，其特征在于所述多种照明色至少包含红色及蓝色。
4.根据权利要求3所述的检查装置，其特征在于所述控制部构成为从各种所述照明色的多个所述摄像图像中选择信号强度相对较低的所述摄像图像，或选择与所述防反射膜膜厚对应的所述照明色的所述摄像图像。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的检查装置，其特征在于所述控制部构成为使用与所选择的所述摄像图像的所述照明色对应的判定阈值，对形成于所述太阳能电池单元上的所述防反射膜进行缺陷检查。
6.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的检查装置，其特征在于所述控制部构成为对所述太阳能电池单元的多个部位分别获得各种所述照明色的部位图像，且针对所述太阳能电池单元的每个所述部位而选择用于检查的所述部位图像、并基于所选择的所述部位图像进行检查。
7.根据权利要求4所述的检查装置，其特征在于所述控制部构成为对多个所述摄像图像的信号强度的平均值或中值进行比较，并选择平均值或中值最低的所述照明色的所述摄像图像。
8.根据权利要求4所述的检查装置，其特征在于所述控制部构成为通过所述照明光波长及所述太阳能电池单元的反射强度与理论曲线的拟合，而获得与各种所述照明色的所述摄像图像的信号强度对应的所述防反射膜的膜厚，并选择与包含所获得的所述防反射膜的膜厚的规定的膜厚范围对应的所述照明色的所述摄像图像。
9.根据权利要求4所述的检查装置，其特征在于所述控制部构成为使用将各种所述照明色的所述反射强度与所述防反射膜的膜厚建立关联的基准数据，获得与所述摄像图像的信号强度对应的所述防反射膜的膜厚，并选择与包含所获得的所述防反射膜的膜厚的规定的膜厚范围对应的所述照明色的所述摄像图像。
10.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的检查装置，其特征在于所述多种照明色包含红色、蓝色及绿色。
11.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的检查装置，其特征在于所述太阳能电池单元包含多晶半导体，且所述防反射膜为氮化硅膜。
【文档编号】G01N21/95GK103674974SQ201310203802
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年5月27日 优先权日:2012年9月6日
【发明者】高见芳夫, 坂内尚史 申请人:株式会社岛津制作所