CN102160189B - 太阳光模拟器及多接面太阳能电池的测定方法 - Google Patents
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Abstract
一种可短时间测定多接面太阳能电池的特性的太阳光模拟器，以及多接面太阳能电池的测定方法。本发明的多接面太阳能电池的测定方法包括，由卤素灯13发出闪光，并控制脉冲波形顶部变为平坦的工序；当卤素灯的闪光的脉冲波形顶部是平坦时，由氙灯14发出一次以上的脉冲波形顶部是平坦且脉冲比由卤素灯产生的闪光的平坦部分短的闪光的工序；由卤素灯及氙灯产生的闪光照射作为被测定体的太阳能电池20，在由氙灯产生的闪光发光中时，控制所述太阳能电池的负载，测定一点或二点以上由太阳能电池输出的电流及电压的测定工序。
Description
技术领域
本发明关于一种可高速、高精确度测定多接面太阳能电池的电流电压特性（以下，称作特性）的太阳光模拟器及其测定方法。
背景技术
太阳能电池、光激发电组件、光感应器等光电转换组件的光电转换特性，是在光照射下，经由测定上述光电转换组件的电流电压特性来得到。在太阳能电池的特性量测中，是以横轴是电压，纵轴是电流的方式，将收集所得的数据作图，以得到输出特性曲线，所述曲线一般称作I-V曲线。
且，上述测定方法，又可分为利用太阳光作为照射光以及利用人工光源作为照射光两种方法。其中，利用人工光源作为照射光的方法中，由日本专利1、2等可知，又可分为利用持续光光源及闪光光源等方法。
利用持续光的方法，从灯管开始点亮到照度稳定，多需要数十分钟以上。又，为了使照度稳定，灯管必须维持连续点亮，如此也会造成容置光源的壳体内的温度显着地上升。以及，壳体内的部件，因经常暴露在照射光下，会使得光学部件（镜子、光学滤片）易产生劣化等问题。
因此，除了持续光，通过产生闪光来测定大面积太阳能电池的电流电压特性的方法也被提出来。而使用氙灯产生闪光作为拟似太阳光的光源可分为，利用一次发光时间较长的闪光的单一闪光测定方法，以及利用多次发光时间较短的闪光的短脉冲闪光测定方法。
但，在单一闪光的情况下，通过一次发光，扫描太阳能电池的负载以得到I-V特性曲线，必须要产生超过100msec的长脉冲。为发出如此长脉冲的光，一次发光与下次发光间的停止时间不得不拉长，而造成测定时间的增加。又，为了产生长脉冲光的点亮，也会增加光源灯管的负荷，造成灯管寿命缩短。
利用短脉冲闪光照射复数次的测定方法，因利用闪烁点亮，因此光源灯管的负荷减小，可短间隔的发光。又，由于发光时间短，灯管内部的状况（例如温度）不易变化，也使得峰值照度较容易稳定。作为待测物的太阳能电池，因接受到的光的脉冲较短，待测物的温度也不容易上升。
然而，短脉冲闪光的波形，顶部不具有平坦部的山形（山形底部的幅度约1msec）。因此，闪烁点亮一次，只能收集一组数据（照度，太阳能电池的输出电流及电压）。更进一步，当测定反应速度慢的太阳能电池时，照度的波形不能完全追随太阳能电池的输出反应，会产生测定的输出功率降低的情况。又，测定时必须要约60～120次的闪烁，而测定时间需20～40秒左右。
因此，日本专利3中提出，发出顶部平坦的脉冲波形的闪光来照射太阳能电池，并控制太阳能电池的负载以得到I-V曲线的方法。
然而，太阳光光谱具有从紫外线到红外线的宽广分布，在pn接合只有一个的单接面太阳能电池中，并无法利用上述全部波长的光来发电。因此，多个pn接合串联连接的多接面太阳能电池亦广为人知。通过多接面太阳能电池，可利用较广的波长范围来发电，以提高发电效率。
在多接面太阳能电池中，上层（顶层）及下层（底层）是电性串联连接，而顶层与底层的光谱灵敏度不同。顶层对于短波长灵敏度较强，底层对于长波长灵敏度较强。当频谱的长波长较强，底层产生的电荷较多，由于顶层与底层电性串联连接，顶层的发电量受到底层的发电量影响。因此，多接面太阳能电池具有对应光谱发电量产生变化的特性。
若多接面太阳能电池，仅利用如上述日本专利1至3所记载的，以氙灯一个光源的光来检测，会产生以下的问题。在氙灯的光谱中，长波长侧具有多个较强的光谱线。通常，会使用光学滤片来减弱光谱线的成分。但，由于氙灯的光谱在波长820nm、900nm附近具有非常强的光谱线，只利用光学滤片很难去除所述些光谱线。因此，若多接面太阳能电池底层对800～900nm附近的光谱灵敏度较高，则会对这个光谱线产生输出特性的变化。而在滤片制造上，每一批都会有特性不一致的情况，因此，每一机台上所述光谱线的强度会有不同。若多接面太阳能电池底层对于上述波长带具有较高灵敏度时，会使得每一机台产生不同的测定值结果。
对于这个问题，在日本专利4中，提出了具有卤素灯及氙灯两个光源的太阳光模拟器。其通过氙灯来照射波长较短的光，卤素灯照射波长较长的光，分别让卤素灯及氙灯的光透过光学滤片，从而降低上述光谱线的影响，测定多接面太阳能电池的输出特性。
另外，通过改变各光源的输出功率，也可以改变长波长的光谱及短波长的光谱的平衡。因此，可利用细腻的光谱平衡调整得到输出特性。
【日本专利1】特许第2886215号公报
【日本专利2】特开2003-31825号公报
【日本专利3】特开2007-88419号公报
【日本专利4】特许第3500352号公报
发明的揭露
发明所解决的课题
然而，公知的测定方法，让卤素灯发光波形的顶部数秒间平坦，同时让氙灯发出数十次的短脉冲光。因此，由于卤素灯长时间发光，其光学滤片会被加热，为了防止光学滤片被加热，以及为了下次发光，在经过5～10多秒的停止时间后，卤素灯及氙灯才再度发光，且必须重复如此的循环4～5次。因此，会产生测定输出特性很花费时间的问题，测定就需要60～120秒左右。
又，卤素灯的发光，在发光指令输出后，并不会马上点亮，由发光指令输出到开始点亮的时间有不一致的性质。因此，增加卤素灯的发光次数，同时也会产生由于点亮时间的不一致所造成的测定时间的浪费。
因此，到目前为止，用在多接面太阳能电池的卤素灯与氙灯二光源太阳光模拟器，仅应用在研究开发的用途。
发明内容
本发明为解决上述问题，提供一种可短时间测定多接面太阳能电池的特性的太阳光模拟器及多接面太阳能电池的测定方法。
解决课题的手段
为解决上述问题，本发明的一种太阳光模拟器包括：第一光源，第二光源具有与第一光源相异的波段；第一照度测定器测定由第一光源产生的闪光强度，第一波形控制装置依据第一照度测定器的测定，控制第一光源产生的闪光的脉冲波形顶部变为平坦；第二照度测定器测定第二光源产生的闪光强度，第二波形控制装置依据第二照度测定器的测定，控制第二光源产生的闪光的脉冲波形顶部变为平坦；负载回路施加负载在作为测定对象的太阳能电池，控制装置控制太阳光模拟器全体，其中当第一光源的闪光的脉冲波形顶部是平坦时，控制装置控制第二光源发出一次以上的脉冲波形顶部平坦且脉冲比由第一光源产生的闪光短的闪光。
上述控制装置重复产生多次重迭上述第一光源的闪光及上述第二光源的闪光的闪光。上述太阳光模拟器还包括第一光学滤片，让上述第一光源的闪光中的特定波长透过，以照射作为测定对象的太阳能电池，以及包括第二光学滤片让上述第二光源的闪光中的特定波长透过，以照射作为测定对象的太阳能电池。上述控制装置通过负载回路，扫描太阳能电池的负载。上述第二光源具有第二波形控制装置，其具有FF控制部，控制前馈，使上述第二光源的闪光的脉冲波形顶部变为平坦。上述第二波形控制装置还具有控制反馈的FB控制部。
为解决上述问题，本发明的一种多接面太阳能电池的测定方法包括第一光源产生闪光，由一照度测定器测定闪光强度，并控制由上述第一光源产生的闪光的脉冲波形顶部变为平坦的工序。当上述第一光源的闪光的脉冲波形顶部是平坦时，使第二光源发出一次以上的脉冲波形顶部是平坦且脉冲比由上述第一光源产生的闪光的平坦部分短的闪光的工序。由上述第一光源及上述第二光源产生的闪光照射作为待测物的太阳能电池，在由上述第二光源产生的闪光发光中时，控制太阳能电池的负载，测定一点或二点以上由太阳能电池输出的电流及电压的测定工序。
上述测定方法，当上述第一光源产生多次闪光时，而上述第二光源仅产生一次闪光。上述测定还包括让上述第一光源产生的闪光透过第一光学滤片，使特定波段透过的工序，以及让上述第二光源产生的闪光通过第二光学滤片，使特定波段透过的工序。控制太阳能电池的负载，测定一点或二点以上由太阳能电池输出的电流及电压的测定工序中具有，扫描太阳能电池的负载，测定二点以上由太阳能电池输出的电流及电压的工序。在测定工序之前，由上述第一光源及上述第二光源产生的闪光照射太阳能电池，控制上述负载求得太阳能电池的特性值的概略值的预备测定工序。上述第一光源产生一次闪光，使闪光的脉冲波形的顶部变为平坦时，由上述第二光源发出多次的脉冲波形顶部是平坦且脉冲比由上述第一光源产生的闪光的平坦部分短的闪光。控制前馈使上述第二光源的闪光的脉冲波形顶部变为平坦。控制反馈使第二光源的闪光的脉冲波形顶部变为平坦。
发明的效果
通过本发明的太阳光模拟器，可如下所述来测定多接面太阳能电池。由第一光源发出脉冲波形顶部平坦的较长闪光，第二光源与第一光源的平坦部分重迭，且发出比第一光源的闪光的平坦部分短的闪光。第二光源的闪光也是顶部平坦。且，同时发出波长长的闪光及波长短的闪光时，重迭的两个闪光的强度是固定的。在这种状态下，测定太阳能电池的特性，即可在短时间内测定。太阳能电池的特性，可经由负载电路来改变给予太阳能电池的负载，以对应负载的变化来测定太阳能电池的电流及电压变化，并求得I-V曲线。太阳能电池反应较慢的情况，第二闪光的平坦部的长度可加长，太阳能电池反应迅速的情况，可缩短第二闪光的平坦部的长度来测定。
由第一光源产生的闪光透过第一光学滤片，而由第二光源产生的闪光则透过第二光学滤片。因此，可使第一光源及第二光源的闪光，限定为强度稳定的波长。
在第二光源的一个闪光下，可以只测定关于一点负载的情形，但在一个闪光下，也可扫描负载，测定关于多点负载的情形。
在测定太阳能电池的特性前，可先进行预备测定，先取得概略特性，以进行更有效率的测定。
附图说明
图1是本发明的太阳光模拟器的结构剖面图。
图2是本发明的太阳光模拟器的方块图。
图3是氙灯产生的闪光的波形图。
图4是使用多个线圈L及电容器C的脉冲宽度控制回路示意图。
图5是氙灯的点亮控制回路的方块图。
图6是图5的控制器（波形控制装置）的功能构成示意图。
图7是卤素灯顶部平坦的闪光脉冲的示例。
图8是卤素灯的闪光顶部平坦时，氙灯发光的状态示意图。
图9是说明卤素灯一次闪光期间，氙灯进行多次闪光的测定方法的示意图。
主要元件符号说明：
10：太阳光模拟器
13：卤素灯（第一光源）
14：氙灯（第二光源）
14b：脉冲宽度控制回路（第二光源的波形控制装置）
15：第一光学滤片
16：第二光学滤片
20：太阳能电池
21a：照度测定器（第一光源用）
21b：照度测定器（第二光源用）
22：负载电路
22a：电子负载
23：计算机（控制装置,第一光源的波形控制装置）
31：蓄电器
31a：电容器
31b：电容器群组
32：触发回路
34：控制器（第二光源的波形控制装置）
43：FB控制部
45：FF控制部
具体实施方式
以下将参照相关图式，说明本发明的较佳实施例。
图1是本发明的太阳光模拟器的结构剖面图。如图1所示，本发明的太阳光模拟器10具有箱状的框体11，以及将框体11内部区隔为两部分的隔板12。通过隔板12可将框体11内部区隔为光学独立且上侧开放的两个空间。两个空间的其中之一中设置有作为第一光源的卤素灯13，两个空间的另一个中设置有作为第二光源的氙灯14。
卤素灯13是在玻璃管内封入氮气及氩等惰性气体，以及微量卤化物（碘、溴、氯、氟）的白热灯管。
氙灯14是具有封入氙气的放电管的灯管。在氙灯中，储存在蓄电器的电经由触发信号急速的流入灯管内的线圈，使氙气瞬间发光，以产生闪光。
反射板17、18可使卤素灯13及氙灯14的反射光均匀地照射到待测定物。
在隔板12的上方，设置大约水平的透明丙烯（acryl）板19，丙烯板19上承载第一光学滤片15及第二光学滤片16。框体11的上部是透明的丙烯板11a，丙烯板11a上承载作为待测定对象的太阳能电池20以进行测定。
在框体11的上部，设有照度测定器21a、21b。照度测定器21a测定卤素灯13的照度，照度测定器21b测定氙灯14的照度。且，氙灯14的光不会照射到照度测定器21a，卤素灯13的光不会照射到照度测定器21b。
又，由于卤素灯的发光稳定，本发明可在中央上方仅设置一个照度测定器，当只有卤素灯点亮时，则控制卤素灯的照度，若是氙灯发光时，则控制氙灯的照度。
此外，本发明也可使用三个照度测定器，一个是专门控制氙灯的照度，一个是专门控制卤素灯的照度，一个是接受两者所发出的光并控制两者的照度。
上述实施方式中，闪烁点亮的卤素灯13的闪光透过第一光学滤片15。第一光学滤片15削减卤素灯13的光中波长短的部分，只让长波长的光透过。
卤素灯13的闪光透过第一光学滤片15的照度，如图1所示，通过设置在可接受卤素灯13的光的照度测定器21a来测定。
氙灯14的闪光透过第二光学滤片16的照度，则通过照度测定器21b来测定。
本发明的太阳光模拟器10，将作为测定对象的太阳能电池20设置在，可同时接受由卤素灯13产生并穿透过第一光学滤片15的光，以及由氙灯14产生并穿透过第二光学滤片16的光的位置。
图2是本发明的太阳光模拟器10的方块图。本发明的太阳光模拟器中，为了让由太阳能电池20输出的电流、电压是可变的，太阳能电池20的输出端子连接负载电路22的电子负载22a。且，在具有电子负载22a的负载电路22中，22b是直流电源，22c是分流电阻。电子负载22a与直流电源22b也还可换为双极电源等来实施。
上述太阳能电池20输出的电流及电压，以及由照度测定器21a、21b检测出的照度数据，可通过本发明的太阳光模拟器10的数据收集系统来收集。如图2所示，可利用具有数据处理板23a及模拟输出板23b的计算机23，来作为数据收集系统，计算机23也是太阳光模拟器10全体的控制装置。数据收集板24将由各部分接收到的模拟输出信号，转变为数据处理板23a可处理的信号。而25是电子负载指示回路连接来用以将计算机23产生的数据传输给电子负载22a。
作为控制装置的计算机23，可利用预先程序化的内容，来控制卤素灯13及氙灯14的点亮时点及各别的点亮脉冲长度等。
计算机23除了作为太阳光模拟器10全体的控制装置以外，也可作为卤素灯13的波形控制装置。照度测定器21a检测卤素灯13的闪光透过第一光学滤片15的照度，其结果的照度信号经由数据收集板24输入计算机23。在计算机23中，储存关于控制卤素灯13的必要电压及照度关系的数据。依据所述数据，可使卤素灯13的脉冲波形的顶部平坦，介由模拟输出板23b可实时控制电源回路13a输出电压，并使卤素灯13的照度固定。电源回路13a与直流电源13b连接，可经由电源回路13a来改变施加在卤素灯13的电压。
又，在计算机23维持卤素灯13的闪光照度固定期间，点亮氙灯14，调整由氙灯14产生的闪光照射时点。
图3是氙灯14产生的闪光的波形图。氙灯14的电源回路14a，与如图4所示，使用多个线圈L及电容器C的脉冲宽度控制回路14b（或脉冲宽度延长回路）连接，以作为氙灯14的波形控制装置。
氙灯14因与上述脉冲宽度控制回路14b连接，可使脉冲波形的顶部平坦。在此，各电容器C及线圈L的容量，通过让氙灯14发光波形的上部平坦部成为预期的形状来决定。因此，可控制氙灯14发出闪光，使其光脉冲波形的上部平坦部的长度t1约1msec以上。
图5及图6是使氙灯14产生的闪光的脉冲波形顶部平坦的本发明的另一实施例示意图。图5是氙灯的点亮控制回路的方块图，图6是图5的控制器（波形控制装置）的功能构成示意图。
图5置换图2内的氙灯14、电源回路14a及脉冲宽度控制回路14b，仍具有照度测定器21b及作为控制装置的计算机23。如图5所示，氙灯14中，设置有照度测定器21b、电源开关组件30、高压电源33、蓄电器31及控制器34。
氙灯14与触发回路32连接，氙灯14的线圈35连接至触发回路32。氙灯14的一侧电极与高压电源33的一端连接，氙灯14的另一侧电极，介由电源开关组件30连接至高压电源33的另一端。电源开关组件30由控制器34控制，控制器34由计算机23控制。
触发回路32包括变压器，输出高压的触发信号至缠绕氙灯14的线圈35。触发回路32由计算机23控制以输出触发信号。
照度测定器21b测定由氙灯14发出的闪光的照度，并输出检测信号至控制器34。
蓄电器31包括电容器31a，由高压电源33充电。蓄电器31施加电压在氙灯14，且当氙灯14放电时放出电流。高压电源33由计算机23控制并对蓄电器31充电。
又，蓄电器31包括经由开关与电容器31a连接/断路的电容器群组31b，因此可改变储电量。电容器群组31b是多个电容器并联连接。
控制器34通过开与关来驱动设置在氙灯14下侧（接地侧）的电源开关组件30，以控制由蓄电器31放出流经氙灯14的电流量。控制器34，例如可由数字讯号处理器（Digital Signal Processor,DSP）构成。关于控制器34的具体功能在图6中说明。
电源开关组件30，例如可由绝缘栅双极晶体管（Insulated Gate BipolarTransistor,IGBT）构成。又，电源开关组件30也可为功率晶体管（power transistor）或功率金氧半场效晶体管（power MOSFET）。
又，与电源开关组件30并联设置的电阻36，是为了使氙灯14在电源开关组件30为关闭的情况，仍有固定量的电流流过。
接着，通过图6来说明作为波形控制装置的控制器34的功能。控制器34可依需求具有第一加法部41、反馈控制部（FB控制部）43、前馈控制部（FF控制部）45、第二加法部47及驱动部49。所述些功能的构成，可通过控制器34读取并执行储存在内存（图未显示）的程序来达成。
第一加法部41产生误差信号，用以表示闪光的目标照度与照度测定器21b检测的现在照度的误差量，并输出误差信号至FB控制部43。闪光的目标照度可经由计算机23设定。且，照度测定器21b产生的检测信号，经由AD转换器（图未显示）转换为数字信号，输入第一加法部41。
FB控制部43依据由第一加法部41输入的误差信号，产生抑制照度误差量的控制信号，输入至第二加法部47。FB控制部43的灵敏度函数，以照度误差量是0的点作为稳定点，并对应照度误差量产生增益来作成。FB控制部43的灵敏度函数可经由计算机23来设定。
当由氙灯14发出的闪光的照度超过门坎值时，依据储存在内存（图未显示）的控制模式，FF控制部45输出控制信号至第二加法部47。上述控制模式规定闪光在固定时间内维持在目标照度，且上述控制模式储存在计算机23的内存（图未显示）内。
本实施例中，FF控制部45是当照度测定器21b检测出闪光的照度超过门坎值时，为进行前馈控制（开路控制）的时点，然其非限制性，例如，FF控制部45可由触发回路32或计算机23接收时间信号表示已经输出触发信号，也可以接收时间信号作为前馈控制的时点。
第二加法部47加算由FB控制部43输出的控制信号以及由FF控制部45输出的控制信号，并输出至驱动部49。
驱动部49对应由第二加法部47输入的控制信号，通过开与关来驱动电源开关组件30。具体来说，驱动部49通过脉冲宽度调变（PWM）改变输出至电源开关组件30的脉冲波的负载比，以控制流经氙灯14的电流量。由第二加法部47输入的控制信号，对应脉冲波的负载比。
接着，负载比增加至最大值后，暂时维持负载比在最大值，并结束氙灯14的放电。FF控制部45如此进行前馈控制，可使氙灯14的闪光的脉冲波形顶部以目标照度，在固定时间内维持固定值。因为如此的前馈控制反应速度快，较易使闪光维持在目标照度。
且，FF控制部45，如上所述，在照度测定器21b检测出闪光的照度超过门坎值的时点（换言之，到达最大照度前）改变动作状态，在闪光照度到达门坎值前则以负载比是0待机。
FB控制部43，在FF控制部45逐渐增加负载比的期间，进行反馈控制维持闪光在目标照度。通过如此的反馈控制，可使闪光照度稳定的维持在目标照度。计算机23在闪光维持是目标照度时，测量太阳能电池20的电流、电压特性。
且，光脉冲的幅度t1，根据待测物的太阳能电池的反应速度，可作适当的设定。一般来说，太阳能电池反应速度快的情况，如图2所示，脉冲波形的上部平坦部可缩短至如1msec的程度，太阳能电池反应速度慢的情况，脉冲波形的上部平坦部可加长。太阳能电池反应速度非常慢的情况，例如可调整至100msec的程度。
光脉冲的t1的长度约1～20msec的情况，若只有氙灯，则闪光点亮周期t2可以约是0.5～1.5sec。通过适当的闪光点亮周期，可使氙灯14不致过热，以得到稳定的照度。
且，使用可输出大电流的直流电源，即使光脉冲宽度度扩大，氙灯14可通过闪光点亮的方式，当实施本发明的测定方法时，氙灯14仍可作为太阳光模拟器的光源使用。
另一方面，卤素灯13在性质上，很难短时间点亮，点亮需要由0.5秒至数秒的时间。只是，如上所述，通过照度测定器21a及控制装置（计算机23），可使脉冲的顶部平坦。
图7是卤素灯13顶部平坦的闪光脉冲的示例。顶部平坦部分的长度T1是0.5秒的程度。T1是0.5秒的情况，闪光的间隔T2是5～10秒，因此可避免光学部件、待测定太阳能电池等因卤素灯13的照射光影响导致温度上升。
以下，将说明通过本发明的太阳光模拟器测定多接面太阳能电池的方法。首先，设定作为第一光源的卤素灯13及作为第二光源的氙灯14的照度。
照度的设定，如以下方式进行。在作为测定对象的太阳能电池20设置位置上，设置作为基准的太阳能电池代替太阳能电池20，照度测定器21a、21b设置在预设位置。在此，太阳能电池20及基准太阳能电池可分为顶层用及底层用。各基准太阳能电池的卤素灯13及氙灯14在规定照度（1000W/m2）下的短路电流ISC或最大电力Pmax的校正数据预先设定在数据处理板23a。
又，关于卤素灯13及氙灯14，是将一般公知的照度与太阳能电池输出的ISC、Pmax的关系，编入计算机23的软件中。在测定上述基准太阳能电池的阶段，经由基准太阳能电池的测定结果及校正数据，通过相关关系式演算并记忆照度测定器21a、21b的目标照度。在基准太阳能电池的下一次测定，照度测定器21a、21b上的照度，通过控制灯管电压以产生如上述的目标照度再进行测定，即可测得基准太阳能电池的测定结果数据与校正数据相近。相较在公知必须重复尝试错误的照度设定方法，本发明可利用非常少的次数完成照度设定。
在本实施例中，数据处理板23a利用计算机23的演算部对预先设定的规定照度（1000W/m2），以及照度测定器21a、21b检测出的照度进行比较。接着，依据演算部的演算结果，控制模拟输出板23b输出指令，控制作为光源的卤素灯13及氙灯14的施加电压，以调整照度进入如图3、图5虚线所示的范围内（在此，±1%）。模拟输出板23b具有直流电源22b及信号输出部，直流电源22b控制往图4的脉冲宽度控制回路14b的电容器C。信号输出部由上述照度演算结果输出控制信号，此控制信号是控制往直流电源22b的充电电压。又，模拟输出板23b还具有可控制卤素灯13的电源回路13a的信号输出部，电源回路13a施加电压在卤素灯13。
因此，可设定卤素灯13及氙灯14的照度，而这两个光源照射太阳能电池20的光谱分布也可被决定。
检测出的照度若与规定值相同或相近（此范围称作容许范围），接着，即可进行太阳能电池20的输出测定。
首先，设置作为测定对象的太阳能电池20取代基准太阳能电池。接着，闪烁点亮卤素灯13，卤素灯13的闪光顶部平坦时，点亮氙灯14发光。
图8是卤素灯13的闪光顶部平坦时，氙灯14发光的状态示意图。两个闪光的平坦部分重迭时，进行太阳能电池的测定。
如图8的闪光，闪烁一次即进行一次测定，经由照度测定器21a、21b检测出的照度，相对在规定值在高于或低于容许范围的情况下，每次闪光即增加或减少灯管电压，使照度自动地控制到符合规定值（包括容许范围）。在本发明的实施例中，作为容许范围，大概介于±1～5%之间。但，若对照度相关于灯管电压如何变化的特性有把握，也可预先经由灯管电压来调整照度。
照度接近于规定值的情况，经由电子负载指示回路25的输出，来控制连接太阳能电池20的电子负载22a，以调整太阳能电池20输出电流。
电子负载指示回路25可连续调整、扫描、或者阶段式改变电子负载22a。以计算机23及数据收集板24是主体的数据收集系统，在卤素灯13及氙灯14的一次闪光期间，可收集100～200组左右的照度数据以及为了I-V曲线的太阳能电池20的输出电流、电压数据。
作为预备测定（关于预备测定，以下会详述），作为第一光源的卤素灯13先发光，接着氙灯14发光。之后，作为实际测定，相同的让卤素灯13及氙灯14发光。在预备测定及实际测定，会执行产生两次卤素灯13及氙灯14的同时发光，因此可测定太阳能电池输出特性。通过如此的测定方法，测定时间是约5秒。因此，由于卤素灯13的发光时间短，可抑制光学部件的温度上升。又，由于待测定的太阳能电池的温度上升不多，可测得更正确的输出特性。
于本发明中，在测定前，较佳的是先进行预备测定，预备测定与实际测定进行相同的闪烁发光。上述的闪烁发光，可加快扫描速度，并使电子负载22a在广范围内变化更，以求得作为测定对象的太阳能电池20的短路电流ISC及开路电压VOC的概略值。通过求得上述概略值，可将电子负载22a的扫描范围特定在某范围，使实际测定时可利用较慢的扫描速度。上述的预备闪烁发光，也可进行多个闪光。经由进行多个闪光，还可提高概略值的精准度。在接下来的实际测定中，可对适合待测物太阳能电池的特性的负载进行扫描。
因此，可在求得短路电流ISC及开路电压VOC的概略值后，进行闪烁发光以作成I-V曲线。一次闪光扫描电子负载，可得到I-V曲线的100～200个点。接着，在接近光脉冲波形上部平坦部的终端时，停止收集资料，并暂时关闭卤素灯13及氙灯14。在这段期间，为了下一次的闪光，进行灯管电压控制。预定的停止时间过后，进行下一次的闪光，经过如上所述的顺序并比较照度，再进行下一次的输出特性数据收集，如此重复进行。各闪光的测定点，若一部分重迭，可较容易接续。在本发明的实施例中，经由两次闪光，可收集400点的资料，也可得到I-V曲线。因此，即使在预备测定中使用两次闪光，合计四次闪光即可完成测定。
若通过本发明的测定方法，卤素灯13以0.5秒点亮的情况下，即使5～10秒的间隔，也不会产生灯管温度上升的影响。因此，包括预备测定在内的四次闪光，在仅20～40秒的周期内即可完成测定。实际测定时，对应作为待测物的太阳能电池的反应速度，也可增加数次的闪光来测定。
图9是说明卤素灯13一次闪光期间，氙灯14进行多个次闪光的测定方法的示意图。在此情况，卤素灯13的点亮时间是0.5秒～数秒的范围。当卤素灯13是点亮数秒的情况，到下次点亮需要较长的时间。又，光学部件及待测定太阳能电池的温度较易上升。因此，采用这种方法的情况，卤素灯13限定是点亮一次较佳。
如上所述，先对待测物太阳能电池20进行输出测定所需数据点的收集，通过收集到的数据作成I-V曲线。在本发明中，照度的确认、为了控制所需的发光回数、为了短路电流检测的发光回数、为了测定I-V资料的发光回数，不管何者皆非为上述实施所限定。
又，在实施例中，电子负载22a的控制中，除了控制电流，也可利用控制电压的方式。再者，数据收集过程中，对应经过时间逐次记录照度信号，对应上述时间记录太阳能电池20的电流、电压信号。根据上述记录数据的演算，可计算出待测物对于照度的输出反应延迟程度。对应上述输出反应延迟程度，演算并增减扫描速度、闪光数，以进行合适的反应延迟程度测定。
且，上述实施例中，一次闪光扫描电子负载22a取得多点数据，此非限制性。例如，一次闪光间，不扫描电子负载，一次闪光也可只取得一点的资料。测定反应速度非常慢的太阳能电池的情况中，一次闪光中，电子负载22a的控制状态维持固定，当光脉冲后半部待测物太阳能电池输出饱和，再进行数据的收集。对应太阳能电池的反应速度，可加长光脉冲波形的上部平坦部长度。例如，标准是4msec的平坦部时间，可改为8～10msec。相反的，测定反应速度快的太阳能电池时，平坦部的时间可改为1msec。
通常在短脉冲闪光中，由于脉冲波形不具有平坦部，因此无法测定反应速度慢的太阳能电池，在本发明中，由于脉冲波形具有平坦部，即使反应速度慢的太阳能电池也可正确的测定。
相反的，一次闪光的平坦时间，例如大于10msec以上，一次闪光中即可取得400点以上的数据。
Claims (14)
1.一种太阳光模拟器，其特征在于，包括：
第一光源；
第二光源，具有与所述第一光源相异的波段；
第一照度测定器，测定由所述第一光源产生的闪光强度；
第一波形控制装置，依据所述第一照度测定器的测定，控制所述第一光源产生的闪光的脉冲波形顶部变为平坦；
第二照度测定器，测定所述第二光源产生的闪光强度；
第二波形控制装置，依据所述第二照度测定器的测定，控制所述第二光源产生的闪光的脉冲波形顶部变为平坦；
负载回路，施加负载在作为测定对象的太阳能电池；以及
控制装置，控制所述太阳光模拟器全体，其中当所述第一光源的闪光的脉冲波形顶部是平坦时，所述控制装置控制所述第二光源发出一次以上的脉冲波形顶部平坦且脉冲比由所述第一光源产生的闪光短的闪光。
2.根据权利要求1所述的太阳光模拟器，其特征在于，所述控制装置重复产生多次重迭所述第一光源的闪光及所述第二光源的闪光的闪光。
3.根据权利要求1至2中任一权利要求所述的太阳光模拟器，其特征在于，还包括：
第一光学滤片，让所述第一光源的闪光中的特定波长透过，以照射作为测定对象的所述太阳能电池；以及
第二光学滤片，让所述第二光源的闪光中的特定波长透过，以照射作为测定对象的所述太阳能电池。
4.根据权利要求1至2中任一权利要求所述的太阳光模拟器，其特征在于，所述控制装置通过所述负载回路，扫描所述太阳能电池的负载。
5.根据权利要求1至2中任一权利要求所述的太阳光模拟器，其特征在于，所述第二光源具有所述第二波形控制装置，其具有前馈控制部，控制前馈，使所述第二光源的闪光的脉冲波形顶部变为平坦。
6.根据权利要求5所述的太阳光模拟器，其特征在于，所述第二波形控制装置还具有控制反馈的反馈控制部。
7.一种多接面太阳能电池的测定方法，其特征在于，包括：
第一光源产生闪光，由照度测定器测定闪光强度，并控制由所述第一光源产生的闪光的脉冲波形顶部变为平坦的工序；
当所述第一光源的闪光的脉冲波形顶部是平坦时，使第二光源发出一次以上的脉冲波形顶部是平坦且脉冲比由所述第一光源产生的闪光的平坦部分短的闪光的工序；以及
由所述第一光源及所述第二光源产生的闪光照射作为待测物的太阳能电池，在由所述第二光源产生的闪光发光中时，控制所述太阳能电池的负载，测定一点或二点以上由所述太阳能电池输出的电流及电压的测定工序。
8.根据权利要求7所述的多接面太阳能电池的测定方法，其特征在于，每当由所述第一光源产生多次闪光时，所述第二光源仅产生一次闪光。
9.根据权利要求7至8中任一权利要求所述的多接面太阳能电池的测定方法，其特征在于，还包括：
让所述第一光源产生的闪光透过第一光学滤片，使特定波段透过的工序；以及
让所述第二光源产生的闪光透过第二光学滤片，使特定波段透过的工序。
10.根据权利要求7至8中任一权利要求所述的多接面太阳能电池的测定方法，其特征在于，控制所述太阳能电池的负载，测定一点或二点以上由所述太阳能电池输出的电流及电压的所述测定工序为，扫描所述太阳能电池的负载，测定二点以上由所述太阳能电池输出的电流及电压的工序。
11.根据权利要求7至8中任一权利要求所述的多接面太阳能电池的测定方法，其特征在于，还包括：
在所述测定工序之前，由所述第一光源及所述第二光源产生的闪光照射所述太阳能电池，控制所述负载求得所述太阳能电池的特性值的概略值的预备测定工序。
12.根据权利要求7所述的多接面太阳能电池的测定方法，其特征在于，所述第一光源产生一次闪光，使所述闪光的脉冲波形的顶部变为平坦时，由所述第二光源发出多次的脉冲波形顶部是平坦且脉冲比由所述第一光源产生的闪光的平坦部分短的闪光。
13.根据权利要求7至8中任一权利要求所述的多接面太阳能电池的测定方法，其特征在于，所述多接面太阳能电池的测定方法控制前馈，使所述第二光源的闪光的脉冲波形顶部变为平坦。
14.根据权利要求13所述的多接面太阳能电池的测定方法，其特征在于，所述多接面太阳能电池的测定方法控制反馈，使所述第二光源的闪光的脉冲波形顶部变为平坦。
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