CN102472463A - 太阳能模拟器和太阳能电池检查设备 - Google Patents

Abstract

改进了具有板式光发射器的太阳能模拟器的测量精度。在本发明的一方面，提供了一种太阳能模拟器，包括：具有平面地排列在给定范围内的多个点光发射器的光发射器阵列；被设置成与具有排列其上的光发射器阵列的表面隔开的有效照射区域；以及吸收来自有效照射区域方向的至少一部分光的光吸收部分，该光穿过光发射器阵列中的各个点光发射器之间的间隙。在其优选方面，光吸收部分是包括设置在各个点光发射器之间的间隙的至少一部分中的吸收表面的吸收层52。另外，在其另一优选方面，太阳能模拟器还包括作为半透明部分54的半透明板2Y，半透明板2Y占据多个点光发射器并具有与各个点光发射器之间的间隙的至少一部分相对应的部分，并且光吸收层56设置在用于吸收来自有效照射区域方向的已穿过半透明部分的光的位置。

Description

太阳能模拟器和太阳能电池检查设备

技术领域

本发明涉及太阳能模拟器以及各自用于检查太阳能电池的太阳能电池检查设备。更具体地，本发明涉及使用包括点光发射器的光发射器阵列的太阳能模拟器，以及使用太阳能模拟器的太阳能电池检查设备。

背景技术

按照常规，为了检查所生产的太阳能电池的光电转换特性，在用预定光照射太阳能电池时测量太阳能电池的电输出特性。在该测量中，使用用于用满足预定条件的光照射太阳能电池的光发射器设备，即太阳能模拟器。

在太阳能模拟器中，为了产生具有类似于阳光的光谱的照射光，在许多情况下，具有适当滤光器的发光体(诸如举例而言氙气灯或卤素灯)被用作光发射器。具体而言，在用于检查批量生产的太阳能电池的太阳能模拟器中，除了以上光谱以外，可仔细地均衡太阳能电池的光接收表面上的光强度，即辐照度。原因在于，在所测量的光电转换特性的基础上进行对批量生产的太阳能电池的质量控制，并且因此将该测量结果与其他太阳能电池的测量结果进行比较或对比。在下文中，在太阳能模拟器中，用用于测量太阳能电池的光照射的表面被称为“照射表面”，并且在照射表面中，假设要定位的太阳能电池的光接收表面的范围被称为“有效照射区域”。

在常规太阳能模拟器中，为了均衡有效照射区域中的辐照度，漫射光学系统或集成光学系统设置在光发射器和照射表面之间的任何位置。这些光学系统中的每一个都是光学元件，用于通过漫射或聚集(condense)来自光发射器的光来均衡有效照射区域中的辐照度以控制光在光的传播距离的某一中点处的方向。例如，当试图根据用于测量诸如集成太阳能电池之类的大面积太阳能电池的常规方法均衡辐照度时，根据作为测量对象的太阳能电池(要测量的太阳能电池)的尺寸来增加光的传播距离变得必要。结果，使用以均衡辐照度照射大面积太阳能电池的常规方法的太阳能模拟器不可避免地占据大的空间。

在另一方面，提出使用板式光发射器单元作为太阳能模拟器的光发射器，其中诸如发光二极管(LED)等固态光发射器平面地排列(例如，专利文献1：PCT申请No.2004-511918的日文翻译；以及专利文献2：日本专利申请特开No.2004-281706)。如在这些申请中，当将板式光发射器单元应用于太阳能模拟器时，通过将若干板式光发射器单元排列成排列瓦(tile)的形状，容易地放大有效照射区域变得可能。在使用此类板式光发射器单元的太阳能模拟器中，有可能将从光发射器到照射表面的光学路径长度减至比使用氙气灯或卤素灯的太阳能模拟器的光学路径长度短。这是因为在光发射器和照射表面之间不需要用于均衡辐照度的大规模光学系统。由此，当使用板式光发射器单元时，应对太阳能电池的尺寸的增加变得容易，并且同样实现了容易地抑制太阳能模拟器本身的尺寸增加的优点。

专利文献1：PCT申请No.2004-511918的日文翻译

专利文献2：日本专利申请特开No.2004-281706

发明内容

然而，在使用专利文献1和2各自中所公开的板式光发射器单元的太阳能模拟器中，由于获得与通过使用高精度小太阳能模拟器所测量的太阳能电池的电流/电压特性不同的测量结果，因此存在发生错误的情况。此类错误通常呈现出问题，特别是在具有不同光反射率的若干太阳能电池的测量结果彼此比较时。例如，假设测量在正常情形中呈现相同光电转换特性的两种类型的太阳能电池。自然地在此情况下，当所测量的太阳能电池的光电转换特性彼此比较时，测量结果应当自然地彼此匹配。然而，当使用了使用板式光发射器单元的太阳能模拟器时，在例如呈现相同光电转换特性的两个太阳能电池具有不同的光反射率的情况下，应当彼此匹配的测量结果在一些情况下变得不同。

测量结果中的差异变得显而易见的另一典型示例是改变面积(即，相同类型的若干太阳能电池的尺寸)的情况，并且其测量结果彼此比较。即，在正常情形中，从只改变尺寸的相同类型的两个太阳能电池，应当获得只反映其尺寸差异的电流/电压特性(I-V特性)。在正常情形中的情况下，例如，太阳能电池的光电转换效率具有相同的值。当通过使用具体示例来给出描述时，在有助于光电转换的面积之间的比率为2∶1的大尺寸和小尺寸太阳能电池的电流/电压特性的测量结果中，例如，在每一电压处的电流值应当自然地具有2∶1的比率，并且从太阳能电池计算的光电转换效率应当具有相同值。然而，当只有尺寸被使用板式光发射器单元的实际太阳能模拟器改变的两个太阳能电池的测量结果彼此比较时，不一定获得上述结果。例如，存在电流值无法正确地反映面积比的情况，并且应当具有相同值的光电转换效率具有不同的值。在下文中，从各个太阳能电池获得的若干测量结果彼此比较的方法被称为“比较法”，并且出于比较若干各个太阳能电池的目的的测量被称为“比较测量”。

为了应对比较测量的结果中的上述不一致性，可使用诸如举例而言在每一次测量具有不同光反射率的太阳能电池时执行太阳能模拟器的校准、或针对太阳能电池的每一尺寸执行其校准的对策。然而，当进行频繁地使用校准的测量时，具有用于预先抓取光反射率或作为测量对象的太阳能电池每一次测量的尺寸的过程变得必要，并且测量处理的操作和管理变得复杂。此外，可使用例如为要测量的每一类型或尺寸的太阳能电池分别制备太阳能模拟器、或针对每一类型或尺寸的太阳能电池切换一个太阳能模拟器的操作模式的对策。然而，此类对策需要使用多个太阳能模拟器，或者引起附加问题，诸如太阳能模拟器之间或操作模式等之间的测量结果的不一致性。因此，这些对策不切实际。

本发明旨在通过允许采用板式光发射器的太阳能模拟器减少太阳能电池的测量结果之间的不一致性、以及允许各种类型或尺寸的太阳能电池的光电转换特性彼此比较来有助于促进对所生产的太阳能电池的质量控制。

本申请的发明人发现上述问题由照射光的再反射产生。此处，再反射表示从太阳能模拟器向太阳能电池发射的光的一部分被太阳能电池的表面或内部反射以反向、返回到太阳能模拟器侧、并且再次被太阳能模拟器反射以发射到太阳能电池的现象。通过再反射的光(在下文中称为“再反射的光”)变成与板式光发射器单元通过发光来发射的光一起测量的发射到太阳能电池的光的一部分。因此，要测量的太阳能电池使用包括再反射光的光来发电。具体描述给出了在存在再反射的情况下测量电流/电压特性(I-V特性)的情形。

首先，描述给出了具有相互不同的光反射率的若干太阳能电池的测量结果彼此比较的情况。在此情况下，太阳能电池本身的反射率是不同的，并且因此再反射的强度针对不同的太阳能电池采取不同的值。结果，发射到太阳能电池的光的辐照度随着太阳能电池的变化而不同，以致比较所得测量结果变得困难。注意，太阳能电池的光反射率的差异的原因不仅包括太阳能电池的类型的差异，而且包括例如批量生产的各个太阳能电池的反射率的变化。

接下来，描述给出了具有相互不同尺寸的若干太阳能电池的测量结果彼此比较的情况。在此情况下难以比较测量结果的原因在于，太阳能电池的尺寸的差异导致再反射的影响的差异。即，与太阳能电池的外围边缘部分相比，其中心部分受再反射光的影响更强烈。这是因为没有再反射光从太阳能电池的外部到达其外围边缘部分，而是再反射光从所有方向到达其中心部分。即使当试图比较不同尺寸的太阳能电池的测量结果时，中心部分和外围边缘部分之间的相对比的差异导致再反射的影响的差异，以致在存在再反射的情况下比较测量结果变得困难。注意，在本段落中，为了简化描述，基于没有光从有效照射区域中不存在太阳能电池的区域返回到太阳能模拟器的假设给出描述。

由此，在测量光电转换特性时发生再反射的情况下，即使在获得一些测量结果时，也不清楚测量结果是否直接反映太阳能电池本身的特性，或者测量结果受该尺寸的太阳能电池的光反射率的差异的影响。相反，如果可在使用太阳能模拟器测量时防止在光学路径中某处的再反射，则消除考虑再反射的影响的必要性，并且测量结果变得更可靠。此处，为了增加作为测量对象的太阳能电池的光反射率或尺寸的允许范围，用于防止再反射的对策优选只通过太阳能模拟器来实现。结果，本申请的发明人仔细地检查哪些元件涉及再反射，特别是在使用板式光发射器阵列的太阳能模拟器中。

发明人注意的是板式光发射器阵列本身的配置，该板式光发射器阵列使用具有微小发光体(在下文中称为“点光发射器”)的大量光发射器。使用大量点光发射器的光发射器阵列还在一般照明设备中使用。在此类照明用途的情况下，存在光反射体设置在点光发射器之间的情况。其原因在于，减少了光的损耗并且利用了更多的光通量(或辐射通量)。例如，可使用白色漫反射层作为出于此目的的光反射体。即使在不使用此类光反射体时，在一般照明设备中，例如，在许多情况下用于驱动点光发射器的布线的金属层在点光发射器之间的间隙中露出。然而，本申请的发明人发现：当在用于测量太阳能电池的太阳能模拟器中采用用于此类一般照明设备的光发射器阵列的配置而不作任何更改时，光发射器阵列本身的配置变成再反射的原因。这是因为诸如白色漫反射层或金属层之类的光反射体产生提高照明效率的动作，并且同时将从太阳能电池返回的光再次反射到太阳能电池。

鉴于上述内容，发明人发现与一般照明设备的情况下相反，通过采用用于吸收光的吸收部分来抑制使用板式光发射器阵列的太阳能模拟器中的再反射，并且实现了本申请的发明。

即，根据本发明的一方面，提供了一种太阳能模拟器，包括：具有平面地排列在给定范围内的多个点光发射器的光发射器阵列；有效照射区域，该有效照射区域被设置成与光发射器阵列中的其上排列有点光发射器的表面隔开、接收来自光发射器阵列的光，并且作为检查对象的太阳能电池的光接收表面设置在有效照射区域的至少一部分上；以及吸收来自有效照射区域方向的至少一部分光的光吸收部分，该光穿过光发射器阵列中的各个点光发射器之间的间隙。

在本发明的该方面，“光源阵列”表示包括以任何方式排列的若干光发射器的光发射器集合。另外，“各个点光发射器之间的间隙”表示除包括点光发射器的表面(即，光发射器阵列的表面)上的点光发射器以外的各个部分的全部或部分。注意，“点光发射器”表示在微小区域中发射光的光发射器，并且不限于只从几何学的意义上的一点发射光的光发射器。此外，“从有效照射区域方向的光的至少一部分”表示从有效照射区域一侧入射的光的任何部分。此处所提及的“部分”表示就任何观点而言的一部分，诸如在其上入射光或光穿过的区域的一部分、在角范围内的入射方向上入射光时的角范围的一部分、或光的发射光谱(辐射光谱)中的波长范围(发射波长范围)的一部分。

根据本发明的任何方面，通过有效地抑制再反射，防止照射光的辐照度通过太阳能模拟器取决于要测量的太阳能电池的光反射率或尺寸而改变、以及使用用于测量具有优良可控性的太阳能电池的光电转换特性的太阳能模拟器来进行光的照射变得可能。

附图简述

图1是示出本发明一实施例的太阳能电池检查设备的示意性配置的立体图；

图2包括示出本发明实施例的太阳能电池检查设备中的太阳能模拟器的示意性配置的示意性截面图(图2(a))和示意性平面图(图2(b))；

图3是示出本发明实施例中的放大的光发射器阵列的截面图，其中图3(a)和图3(b)各自示出设置实施例中的吸收部分的示例；

图4是示出本发明实施例中的太阳能模拟器中的光发射器单元中的典型点光发射器阵列的平面图；

图5是示出本发明实施例中的太阳能模拟器中的光发射器单元中的典型点光发射器阵列的平面图；

图6是示出彼此比较的、采用常规太阳能模拟器的太阳能电池检查设备测量大尺寸太阳能电池和小尺寸太阳能电池的测量结果的图形，并且包括电流/电压特性图(图6(a))和电力特性(图6(b))；以及

图7是示出采用本发明实施例中的太阳能模拟器的太阳能电池检查设备测量大尺寸太阳能电池和小尺寸太阳能电池的测量结果的图形，并且包括电流/电压特性图(图7(a))和电力特性(图7(b))。

用于实现本发明的最佳模式

在本发明的实施例的下文中给出描述。在以下描述中，在所有附图中共用的部分或元素用共同的附图标记来指示，除非特别指明。另外，在附图中，每一实施例的各个元素不一定按照所维持的相互的缩放比例示出。

<第一实施例>

图1是示出本发明的太阳能电池检查设备100的示意性配置的立体图。本实施例的太阳能电池检查设备100包括太阳能模拟器10、光量控制部分20、以及电测量部分30。光量控制部分20连接到太阳能模拟器10，并且控制太阳能模拟器10中的光发射器阵列2所发射的光28的强度。另外，电测量部分30电连接到要测量的太阳能电池200(在下文中称为“太阳能电池200”)，并且在将电负载施加到太阳能电池200的同时测量电流/电压特性(I-V特性)。太阳能电池检查设备100将具有太阳能模拟器10所设置的预定辐照度的光28发射到位于有效照射区域4上的太阳能电池200的光接收表面220。根据电测量部分30在发射光的状态中所测量的太阳能电池200的电流/电压特性，诸如举例而言开路电压值、短路电流值、转换效率、以及填充因数的数字指示器可被确定为用于太阳能电池200的光电转换特性的数字指示器。

[太阳能模拟器的配置]

进一步描述太阳能模拟器10的配置。图2包括示出本发明的太阳能电池检查设备100的太阳能模拟器10的示意性配置的示意性截面图(图2(a))和示意性平面图(图2(b))。示意性截面图(图2(a))示意性地示出太阳能电池200的设置。太阳能模拟器10包括光发射器阵列2和有效照射区域4。

有效照射区域4是被设置成与光发射器阵列2的发光表面22隔开的照射表面8的一部分，并且表示假设太阳能电池200的光接收表面220位于其上的照射表面8的范围。因此，有效照射区域4用作接收来自光发射器阵列2的光28的区域，并且具有作为检查对象的太阳能电池200设置在其至少一部分上的光接收表面220。注意，假设具有各个光反射率和尺寸的那些太阳能电池作为太阳能电池200。因此，设置太阳能电池200以使太阳能电池200的光接收表面220位于太阳能模拟器10的有效照射区域4的至少一部分上。当太阳能电池200尺寸小时，产生有效照射区域4中未设置有太阳能电池200的区域。为了避免对测量的影响，此类区域用用于吸收光的背景板(未示出)覆盖。

[光发射器阵列]

光发射器阵列2包括如在范围24内平面地排列为发光表面22的多个点光发射器26。光发射器阵列2的范围24是例如矩形的，并且在矩形范围24内，点光发射器26设置在其以预定间距垂直地且水平地排列的阵列中。如图2所示，有可能将光发射器阵列2配置成由例如包括一个或多个光发射器单元2A的集合构成。此情况下的光发射器单元2A包括排列在例如板式电路板上的多个点光发射器26，并且在该电路板上设置并支承每一点光发射器26。

[吸收层]

在光发射器阵列2的点光发射器26之间的间隙中，设置吸收层52。当使用太阳能模拟器10来测量太阳能电池200的光电转换特性时，通常，在太阳能电池200的表面或内部以及例如玻璃顶板48的上表面和下表面上出现反射光。在图2(a)中，太阳能电池200的表面所反射的反射光28A和顶板48的下表面所反射的反射光28B被示为示例。不管反射光的原因如何，已返回到太阳能模拟器10一侧的大部分反射光28A和28B被吸收层52吸收。结果，与不使用吸收层52的情况相比，反射光28A和28B中再次返回到太阳能电池200的光变成极弱的光。由此，防止或显著地减少来自太阳能电池200的光再次被光发射器阵列2反射并返回到太阳能电池200以干扰辐照度值的现象的发生变得可能。

图3是示出本实施例中的放大的光发射器阵列2的截面图，并且图3(a)示出设置本实施例中的吸收部分5的示例。如图3(a)所示，本实施例中的太阳能模拟器10中的吸收部分5被配置成吸收层52设置在其上排列有点光发射器26的板2X的部分处，该部分是未排列有点光发射器26的部分。有效照射区域4一侧上的吸收层52的表面用作设置在各个点光发射器26之间的间隙的至少一部分中的吸收表面52A。注意，已返回到太阳能模拟器10一侧的、吸收层52所吸收的光的程度取决于各种因素。这些因素包括吸收层52的光反射率的程度，以及各个点光发射器26之间的间隙被吸收层52占据的面积的比例的程度。

用作本实施例的太阳能模拟器10的吸收部分5的吸收层52是包括吸收其上从有效照射区域4一侧入射的光的至少一部分的吸收表面52A的任何层。可用于形成吸收层52的材料是将高的光吸收特征呈现为其质量的物质，并且其具体示例包括含碳黑的吸收涂层。除此以外的吸收层52的典型示例包括通过蚀刻等将光吸收特征赋予板的表面的表面处理层、接合有吸光布(例如，黑天鹅绒布等)的层、以及接合有光吸收膜的层。为了通过光吸收充分地获得防反射的效果，优选作为吸收层52的材料是在太阳能电池发电灵敏的波长范围中或照射光的发射波长范围中具有高吸收系数的材料。吸收层52的吸收表面52A被设置成填充优选地各个点光发射器26之间的所有间隙中的至少一部分。

[变体：具有不同吸收层的设置]

在此连接中，在本实施例中，用于抑制再反射的吸收部分5的配置不限于设置在有效照射区域4一侧上的光发射器单元的板2X的表面上的吸收层52。描述给出了具有本实施例中的另一吸收部分5的配置，作为变体。图3(B)示出在本实施例中修改吸收部分5的变体的太阳能模拟器10A的配置。在该变体的太阳能模拟器10A中，如图3(b)所示，采用由半透明材料构成的板作为用于光发射器单元的板2Y。在此情况下，与各个点光发射器26之间的间隙中的至少一部分相对应的部分用作半透明部分54。如从有效照射区域4观察的，已穿过半透明部分54的光向板2Y的背部发射。在板2Y的背部，在适当的位置设置有用于吸收已穿过板2Y的光的吸收层56，作为吸收部分5。更具体地，在图3(b)中，用板材料覆盖板2Y的背部的空间，并且吸收层56设置在其内表面上以用作吸收部分5。类似于结合图3(a)所描述的吸收层52，吸收层56可由呈现光吸收特征的各种材料构成。因此，已穿过各个点光发射器26之间的间隙的大部分光被吸收层52吸收，并且向太阳能电池传播的光的数量再次变得非常小。

注意，在该变体的太阳能模拟器10A的配置中，还可在与各个点光发射器26之间的间隙相对应的部分设置除半透明部分54以外的一些不透明元件。即，点光发射器26的照明操作所需的电线等的配置不需要具有半透明性。在太阳能电池侧上的此类不透明元件的表面上，提供优选由光吸收材料构成的吸收部分(未示出)来抑制再反射。

在该变体的太阳能模拟器10A中，更优选地，将板2Y的表面中的一个或多个进行防反射处理。通常，通过在板2Y的表面上设置防反射膜来进行防反射处理。此类防反射处理用来减少穿过板2Y的表面上的半透明部分54的光的表面反射。在该配置中，防止光在穿过板2Y时被表面反射反射并再次进入太阳能电池200。此情况下的防反射处理包括可在太阳能电池200发电灵敏的波长范围中或在要发射的光的发射波长范围中将板2Y的半透明部分54中的表面反射降至足够低的反射率的任何处理。当防反射处理基于防反射膜时，防反射膜的典型示例是AR涂层(防发射涂层)。除此以外，可采用任何防反射处理(诸如举例而言设置有低折射率层的防反射膜、用亚微米规模的微小不规则部形成的层等)作为防反射膜。

[反射镜]

再次给出了对图2和图3(a)中的太阳能模拟器10的描述。优选地，太阳能模拟器10还包括反射镜6。该反射镜6被设置成包围光发射器阵列2的范围24。反射镜6的特定设置通常如下。首先，光发射器阵列2具有被排列成平面地散射在给定范围24上的多个点光发射器26。范围24是包括点光发射器26的扩散表面，即排列有点光发射器26的范围内的发光表面22的平面区域。此处，假设柱状实心体将如上所述地设置的光发射器阵列2的范围24和有效照射区域4中的一个作为其上表面，并且将其另一表面作为下表面。在柱状实心体的侧面上的位置处设置反射镜6。例如，如图2所示，当光发射器阵列2的范围24和有效照射区域4两者呈相同的矩形时，光发射器阵列2的范围24、有效照射区域4、以及反射镜6构成四棱柱，并且在四棱柱的侧面上的位置处设置反射镜6。注意，在图2所示的典型示例中，以与相应的有效照射区域4的形状相同的形状形成光发射器阵列2的范围24。另外，有效照射区域4和光发射器阵列2的发光表面22构成彼此平行地隔开的一对表面，并且反射镜6相对于有效照射区域4和光发射器阵列的发光表面22垂直地取向。此处，反射镜6中的每一个的期望功能是防止与中心部分44相比降低有效照射区域4的外围边缘部分42附近的辐照度的功能。因此，通常将反射镜6的反射功能提供给反射镜6中的有效照射区域4一侧上的表面62，即在图2(b)中向内取向的反射镜6的表面62。

在光发射器的发射波长范围内选择具有足够反射率的镜子作为反射镜6。例如，使用其中金属被形成为由玻璃等制成的基板上的层的金属反射镜，以及其中在基板上形成电介质薄膜作为多层膜的电介质多层膜反射镜。优选地，反射镜6的反射率尽可能地高。

太阳能电池200被设置成光接收表面220定向到太阳能模拟器10的光发射器阵列2。具体地，在图2的太阳能模拟器10的设置中太阳能电池200位于例如玻璃顶板48的上表面上，并且在图2(a)的纸张中向下定向光接收表面220。在该设置中，从图2(a)的下面向光接收表面220发射用于照明的光28。

对于图2(a)所示的太阳能模拟器10的顶板48，使用允许光传送通过诸如玻璃板材料的构件。在此情况下，在以隔开关系设置成与光发射器阵列2的发光表面22相对应的顶板48的两个表面中，有效照射区域4是在图2(a)的取向上用作上表面的照射表面8的一部分。因此，例如，顶板48由玻璃制成的情况下的有效照射区域4通过顶板48接收来自图2(a)的下部中的光发射器阵列2的光。即，有效照射区域4被定义为在图2(a)的纸张中向上定向其正面的照射表面8的一部分，并且接收来自下面的光。注意，在图2(a)中，在其取向上绘制其中从附图的下面发射光28的太阳能模拟器10。然而，不具体地限定太阳能模拟器10的设置以及光28的发射方向。换言之，太阳能模拟器10可被设置成太阳能模拟器10的取向是任何取向，并且光28的发射方向是任何方向，例如，光28的发射方向是侧向或向下。在这些情况下，不需要以上所述的顶板48，从而有效照射区域通过其他模式定义。例如，当光28的发射方向是侧向时，太阳能电池的表面包括垂直方向，从而有效照射区域由作为示例的开口的范围定义。另外，当光的发射方向是向下时，太阳能电池由具有朝上的光接收表面和朝下的与光接收表面相对的表面的支承板从下面支承。此情况下的有效照射区域由例如支承太阳能电池的支承板的表面的范围定义。

在本实施例中，可使用诸如发光二极管(LED)之类的固态光发射器(固态发光元件)等作为光发射器阵列2中的每一点光发射器26。不具体地限定采用发光二极管的点光发射器26的发光模式。即，有可能采用具有例如单色发光模式的发光二极管，其中发射光谱集中在窄波长范围内。除此以外，通过使用集成有磷光体和单色发光芯片的发光二极管，还有可能采用具有发光模式的固态光发射器，从而提供更宽的发射光谱。

优选地，光发射器阵列2中所包括的所有点光发射器26是具有相同发光模式的光发射器。即，例如，当光发射器是发光二极管时，优选采用相同类型的发光二极管，这些发光二极管被生产成针对所有点光发射器26呈现相同的发射光谱。这是因为当通过采用具有不同发射波长的若干类型的发光二极管以混合方式生产光发射器阵列2时，有效照射区域中的辐照度分配根据波长范围而不同。相反，当使用被生产成呈现相同发射光谱的相同类型的发光二极管时，有效照射区域中的辐照度分配在发射光谱中的任何波长处变得几乎相同。这是因为每一点光发射器26的波长依赖性受到抑制。

注意，可用作本实施例的点光发射器26的元件除发光二极管以外包括各种光发射器，诸如卤素灯、氙气灯和金属卤化物灯。另外，在用于太阳能电池检查设备100的太阳能模拟器10中，通过将多个光发射器单元2A排列成排列瓦的形状作为光发射器阵列2，有可能容易地放大光发射器阵列2的面积，即有效照射区域4。在图1所示的太阳能模拟器10中，四个光发射器单元2A被设置成排列瓦的形状。

图3是示出本实施例中的太阳能模拟器10中的每一光发射器单元2A中的典型点光发射器阵列26的平面图。本实施例的太阳能模拟器10中所使用的点光发射器26被排列成网格形状，并且各个点光发射器26位于具有规律性的位置(网格点)处。结果，同样在光发射器单元2A中，点光发射器26具有网格阵列图案。除了如图4所示的四方形网格以外，阵列图案可具有三角形网格。图5是示出采用三角形网格的变体的光发射器单元2B中的典型点光发射器阵列26的平面图。在本实施例中，除了这些阵列以外，还有可能使用例如蜂窝网格阵列图案(未示出)。

[测量示例]

描述在下文中给出了测量的比较示例以及该测量(比较测量)的测量示例，其中通过使用采用具有图3(a)所示的配置的太阳能模拟器10的太阳能电池检查设备100，具有不同尺寸的相同类型的两个太阳能电池彼此比较。此处，在测量的比较示例中，通过使用对常规太阳能模拟器的测量来进行以上比较测量，而在测量的示例中，通过使用对本实施例的太阳能模拟器10的测量来进行以上比较测量。

[测量的比较示例]

在测量的比较示例中，通过使用采用太阳能模拟器的太阳能电池检查设备(“常规太阳能电池检查设备”)来测量太阳能电池的光电转换特性，而无需具有图3(a)所示的配置的太阳能模拟器10中的吸收层52(在下文中称为“常规太阳能模拟器”)。电流/电压特性(I-V特性)作为测量项进行测量，并且还在每一电压处通过电流值乘以电压值来获得电功率值。在该测量中，为了基于太阳能电池的尺寸的差异进行对测量结果的比较测量，使用覆盖有效照射区域的面积的100％的太阳能电池和只覆盖其面积的50％的太阳能电池作为测量对象。在下文中，覆盖有效照射区域的面积的100％的太阳能电池和覆盖其50％的太阳能电池分别被称为大尺寸太阳能电池和小尺寸太阳能电池。注意，至于有助于光电转换的区域的面积，小尺寸太阳能电池的面积只是大尺寸太阳能电池的面积的二分之一。另外，在以下所示的测量结果的图形中，为了便于测量结果的比较，大尺寸太阳能电池的测量结果中的值被示为原来的样子，而在小尺寸太阳能电池的测量结果中，电流值和电功率值倍增并示出。

图6是示出常规太阳能电池检查设备所测量的、彼此比较的大尺寸太阳能电池和小尺寸太阳能电池的测量结果的图形。图6(a)和6(b)是示出相同的常规太阳能电池检查设备所测量的电流/电压特性和电力特性的图形。在每一图形中，大尺寸太阳能电池和小尺寸太阳能电池的测量结果用“100％”和“50％”标记的标志来指示。

图6(a)示出每一电压处的大尺寸太阳能电池中的电流值和通过使小尺寸太阳能电池中的电流值倍增所获得的值。从图6(a)中的图形看出，大尺寸太阳能电池的电流值大于通过使小尺寸太阳能电池中的电流值倍增所获得的值。作为用于比较的指示符，当注意到0伏的负载电压处的电流值(短路电流)时，当假设通过使小尺寸太阳能电池中的电流值倍增所获得的值为100％时，大尺寸太阳能电池中的电流值是与114.5％相对应的值。另外，如图6(b)所示，同样在每一电压处的电功率中，大尺寸太阳能电池中的值大于通过使小尺寸太阳能电池中的值倍增所获得的值。具体而言，在最大电功率(最大输出)处，当假设通过使小尺寸太阳能电池中的值倍增所获得的值为100％时，大尺寸太阳能电池中的值是与111.4％相对应的值。

由此，当在具有不同尺寸的太阳能电池之间比较电流/电压特性和电功率特性时，在使用常规太阳能电池检查设备测量的比较示例中，电流和电功率值无法正确地反映太阳能电池的尺寸。在该连接中，当在测量的比较示例中计算大尺寸和小尺寸太阳能电池中的每一个的光电转换效率时，计算与大尺寸太阳能电池和小尺寸太阳能电池的最大输出之间的比率相对应的值，作为大尺寸太阳能电池的光电转换效率和小尺寸太阳能电池的光电转换效率之间的比率。即，尽管从相同类型的太阳能电池应当自然地获得相同的光电转换效率，但是当假设小尺寸太阳能电池的值为100％时，从大尺寸太阳能电池所确定的光电转换效率是与约111％相对应的值。

[测量的示例]

接下来，作为本实施例的测量的示例，类似于测量的比较示例的测量通过使用太阳能电池检查设备100(图1)来进行，太阳能电池检查设备100采用具有图3(a)所示的配置的太阳能模拟器10。结果在图7中示出。测量与图6所示测量的比较示例中的那些测量项相同的测量项，作为测量项。另外，使用与测量的比较示例中的那些太阳能电池相同的太阳能电池，作为测量对象的大尺寸和小尺寸太阳能电池。

图7是示出采用本实施例中的太阳能模拟器10的太阳能电池检查设备100所测量的大尺寸和小尺寸太阳能电池的测量结果的图形，并且图7(a)和7(b)分别示出相同的太阳能电池检查设备100所测量的电流/电压特性和电功率特性。

如图7(a)所示，至于每一电压处的电流值，测量大尺寸太阳能中的值作为与通过使小尺寸太阳能电池中的值倍增所获得的值接近的值。具体地，至于短路电流，当假设通过使小尺寸太阳能电池中的值倍增所获得的值为100％时，大尺寸太阳能电池中的值与102.0％相对应。另外，如图7(b)所示，同样关于每一电压处的电功率，大尺寸太阳能电池中的值与通过使小尺寸太阳能电池中的值倍增所获得的值几乎相匹配。就最大输出值而言，当假设通过使小尺寸太阳能电池中的值倍增所获得的值为100％时，大尺寸太阳能电池的值与100.6％相对应。注意，太阳能电池检查设备100所获得的大尺寸和小尺寸太阳能电池的I-V特性的测量值与采用用作基准阳光的光发射器的高精度小太阳能模拟器所获得的测量值相匹配。

由此，在使用采用本发明实施例的太阳能模拟器10的太阳能电池检查设备100的测量示例中，与使用常规太阳能模拟器测量的比较示例相比，允许不取决于太阳能电池的尺寸的测量。即，通过提供吸收层52，实现了采用板式光发射器阵列的太阳能模拟器的配置，该配置不需要考虑太阳能电池的尺寸差异所引起的再反射的影响差异。注意，同样在作为测量对象的具有不同光反射率的太阳能电池的比较测量的情况下，类似于不同尺寸的太阳能电池的情况，通过采用设置有吸收层52的太阳能模拟器10的太阳能电池检查设备100的测量是有效的。这是因为有效地防止了太阳能模拟器10中的再反射，从而即使当光反射率不同时，对照射光的辐照度的影响也减弱。

如上所述，在本实施例中，提供其中减少再反射的太阳能模拟器变得可能，并且通过扩展，避免太阳能电池的光电转换特性的测量结果对光反射率或作为测量对象的太阳能电池的尺寸的依赖性所引起的在太阳能电池的测量结果之间进行比较的困难变得可能。

由此，已具体地描述了本发明的实施例。出于解释本发明的目的描述上述实施例和测量的示例，并且应当在描述权利要求书的范围的基础上限定本申请的发明的范围。另外，包括各个实施例的其他组合的本发明的范围内的变体同样包括在权利要求书的范围内。

工业实用性

根据本发明，提供了太阳能模拟器或太阳能电池检查设备，其中光反射率或太阳能电池的尺寸不大可能影响测量精度，并且由此允许高精度测量。结果，在生产具有优良的精度的各种类型或各个面积的太阳能电池的生产步骤中进行对太阳能电池的检查变得可能。检查精度中的此类改进有助于生产高质量的太阳能电池，并且同样有助于普及包括此类太阳能电池作为其一部分的任何电力设备或电气设备。

附图标记的解释

100 太阳能电池检查设备

10、10A 太阳能模拟器

2 光发射器阵列

2A 光发射器单元

2B 光发射器图像

2X、2Y 板

20 高量控制部分

22 发光表面

24 范围

26 点光发射器

28 光

200 太阳能电池

220 光接收表面

30 电测量部分

4 有效照射区域

42 外围边缘部分附近

44 中心部分

48 顶板

5 吸收部分

52、56 吸收层

52A 吸收表面

54 半透明部分

6 反射镜

62 表面

8 照射表面

Claims (8)

1.一种太阳能模拟器，包括：

具有平面地排列在给定范围内的多个点光发射器的光发射器阵列；

有效照射区域，所述有效照射区域被设置成与所述光发射器阵列中的其上排列有所述点光发射器的表面隔开、接收来自所述光发射器阵列的光，并且作为检查对象的太阳能电池的光接收表面设置在所述有效照射区域的至少一部分上；以及

吸收来自所述有效照射区域方向的至少一部分光的光吸收部分，所述光穿过所述光发射器阵列中的各个点光发射器之间的间隙。

2.如权利要求1所述的太阳能模拟器，其特征在于，所述光吸收部分是具有设置在所述各个点光发射器之间的间隙的至少一部分中的吸收表面的吸收层。

3.如权利要求1所述的太阳能模拟器，还包括：

半透明板，所述半透明板支承所述多个点光发射器，并且具有作为半透明部分的与所述各个点光发射器之间的间隙的至少一部分相对应的部分，其中

所述光吸收部分设置在用于吸收已从所述有效照射区域方向穿过所述半透明部分的光的位置。

4.如权利要求3所述的太阳能模拟器，其特征在于，防反射膜设置在所述半透明板的正面和背面中的至少一个表面上，所述半透明板允许所述半透明部分中的光穿过。

5.如权利要求1至4中任一项所述的太阳能模拟器，还包括：

被设置成包围所述光发射器阵列中的所述范围的反射镜。

6.如权利要求1所述的太阳能模拟器，其特征在于，所述点光发射器中的每一个点光发射器是集成有磷光体和单色发光芯片的单色发光二极管或发光二极管。

7.如权利要求1所述的太阳能模拟器，其特征在于，所述点光发射器中的每一个是卤素灯、氙气灯、或金属卤化物灯。

8.一种太阳能电池检查设备，包括：

如权利要求1至3中任一项所述的太阳能模拟器；

光量控制部分，所述光量控制部分连接到所述太阳能模拟器以控制由所述太阳能模拟器的光发射器阵列发射的光的量；以及

电测量部分，所述电测量部分电连接到具有设置在所述太阳能模拟器的有效照射区域的至少一部分上的光接收表面的作为检查对象的太阳能电池，以便在将电负载施加到所述太阳能电池的同时测量所述太阳能电池的光电转换特性。

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