DE102018132451A1

DE102018132451A1 - Messfühler und Messvorrichtung für Solarzellen

Info

Publication number: DE102018132451A1
Application number: DE102018132451.0A
Authority: DE
Inventors: Hisashi Kojima; Yuji Nakamichi
Original assignee: KYOSHIN ELECTRIC CO Ltd
Current assignee: KYOSHIN ELECTRIC CO Ltd
Priority date: 2018-04-25
Filing date: 2018-12-17
Publication date: 2019-10-31
Also published as: US10938342B2; JP2019194558A; CN110401412B; US20190334476A1; CN110401412A; JP7388673B2

Abstract

Um eine höhere Messgenauigkeit, eine verbesserte Reproduzierbarkeit bei wiederholter Messung und eine längere Haltbarkeit als bei einem Messfühler mit einem Goldfaden zu erreichen, weist ein Messfühler (3) zur Messung der elektrischen Eigenschaften einer Solarzelle (SC) eine oder mehrere Lamellen (3A) auf, die aus einem Leiter gebildet sind. Jede der Lamellen (3A) hat einen länglichen, lamellenförmigen Hauptkörper (31), einen oder mehrere Kontakte (32), die aus dünnem Draht gebildet sind, der sich entlang der Längsrichtung des Hauptkörpers (31) erstreckt, und ein Federelement (33), das aus dünnem Draht gebildet ist, und das den Hauptkörper (31) und den oder die Kontakte (32) miteinander verbindet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Messfühler zur Messung der Leistung einer Solarzelle, und eine Messvorrichtung für Solarzellen, die den Messfühler anwendet.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Qualitätsprüfungen und Klassifizierungen von Solarzellen erfolgen auf Grundlage von Messergebnissen für Strom- und Spannungskennwerte der Elektrizitätserzeugung der Solarzelle bei Bestrahlung mit einem Solarsimulator.
Zum Beispiel wird für eine stromschienenlose Solarzelle ein Schienen-Typ-Messfühler (z. B. ein schienenförmiger Messfühler) an Positionen angeordnet, an denen herkömmlicherweise Stromschienen-Elektroden installiert wären, und er wird zur Messung der Leistungsabgabe der Solarzelle mit mehreren Fingerelektroden in Kontakt gebracht.
Siebdruck verursacht kleine Unebenheiten in der Höhe der auf der Oberfläche der Solarzelle ausgebildeten Fingerelektroden. Daher ist bei einem konventionellen Messfühler der Kontaktzustand mit den Fingerelektroden instabil, wodurch sich der elektrische Widerstand bei jeder Messung stark ändern kann, was für die Reproduzierbarkeit der Messung nachteilig ist.
Zur Lösung dieses Problems hat der Anmelder dieser Anmeldung einen Messfühler entwickelt, welcher eine längliche Halterung aufweist, die einen Goldfaden hält, und vorgeschlagen, dass zur Messung der Leistung der Solarzelle der Goldfaden mit jeder der Fingerelektroden in Kontakt gebracht wird (siehe Patentdokument 1). Durch Verwenden eines solchen Messfühlers kann ein elastisch verformbares Seidengarn in dem Goldfaden die Unebenheiten ausgleichen, wenn die Fingerelektroden in der Höhe variieren, wodurch der Kontaktzustand verbessert wird, um die Reproduzierbarkeit bei wiederholten Messungen auf hohem Niveau zu halten.
ZITATLISTE
Patentdokument
Patentdokument 1: JP 2014-215132
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Messfühler zu schaffen, der eine höhere Messgenauigkeit, eine verbesserte Reproduzierbarkeit bei wiederholten Messungen sowie eine längere Haltbarkeit als der konventionelle Messfühler mit dem Goldfaden hat.
Lösung des Problems
Das heißt, ein Messfühler gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Messfühler zur Messung der elektrischen Eigenschaften einer Solarzelle. Der Messfühler weist eine oder mehrere Lamellen auf, die aus einem Leiter gebildet sind. Jede der Lamellen weist einen länglichen, lamellenförmigen Hauptkörper, einen oder mehrere Kontakte, die aus dünnem Draht gebildet sind, der sich entlang einer Längsrichtung des Hauptkörpers erstreckt, und (mindestens) ein Federelement, das aus dünnem Draht gebildet ist und das den Hauptkörper und den oder die Kontakte verbindet, auf.
Der hier beschriebene dünne Draht ist nicht auf einen dünnen Draht beschränkt, der einen einheitlichen (z. B. runden) Querschnitt hat, und schließt auch einen dünnen Draht ein, der einen rechteckigen Querschnitt oder dergleichen hat.
Selbst wenn die Fingerelektroden in der Höhe variieren, kann mit einer solchen Konfiguration, wenn der Messfühler auf die Solarzelle gedrückt wird, das (mindestens eine) Federelement die Höhenabweichung aufgrund seiner Elastizität ausgleichen, um den Kontaktzustand jeder Fingerelektrode mit dem oder den Kontakten zu stabilisieren. Daher kann verhindert werden, dass der Kontaktwiderstand sich bei jeder Messung verändert, um so die verbesserte Reproduzierbarkeit bei wiederholten Messungen sicherzustellen.
Außerdem sind der oder die Kontakte aus dem leitenden dünnen Draht gebildet, und werden daher durch die Fingerelektroden, selbst nach wiederholten Messungen, kaum abgenutzt. Des Weiteren ist auch das (mindestens eine) Federelement aus dem leitenden dünnen Draht gebildet, und kann im Rahmen seiner elastischen Deformierbarkeit (zusammen)gedrückt werden. Aus diesem Grund lässt die Federwirkung (z. B. die Rückstellkraft) kaum nach. Deswegen kann der Messfühler der vorliegenden Erfindung eine längere Lebensdauer als konventionelle Messfühler haben.
Wenn der Messfühler auf die Solarzelle gedrückt wird, werden bevorzugt der oder die Kontakte gedrückt, so dass sie auf der Oberfläche der Solarzelle gleiten, um einen guten Kontaktzustand mit den Fingerelektroden zu erhalten. Um dies zu erreichen, kann das (mindestens eine) Federelement einen Abschnitt aufweisen, welcher relativ zur Richtung geneigt ist, in welcher der Kontakt oder die Kontakte auf die Solarzelle gedrückt werden.
Angesichts der Steifigkeit des Leiters selbst, der die Lamelle an jedem Federelement bildet, kann das (mindestens eine) Federelement jeder Lamelle in einer Dickenrichtung der Lamelle gebogen werden, um einen Verschleiß des (mindestens einen) Federelements, auch nach wiederholter Messung, zu verhindern und seine Lebensdauer zu verlängern. Mit einer solchen Konfiguration werden beim Drücken des Messfühlers auf die Solarzelle das (mindestens eine) Federelement und der oder die Kontakte in der Dickenrichtung verschoben, wodurch der oder die Kontakte in der Erstreckungsrichtung der Fingerelektroden gegen die Fingerelektroden gerieben werden. Daher wird der Kontaktzustand des Kontakts oder der Kontakte mit den Fingerelektroden noch besser stabilisiert.
Alternativ kann das (mindestens eine) Federelement jeder Lamelle in der Längsrichtung des Hauptkörpers gebogen sein, um die für eine Messung geeignete Federwirkung des Federelements zu erreichen.
Um die Kontaktfläche zwischen den Fingerelektroden und dem oder den Kontakten zu vergrößern, ohne die Lebensdauer des (mindestens einen) Federelements und des oder der Kontakte zu verkürzen, können sich mehrere Lamellen in einer Dickenrichtung überlagern (z. B. können sie in Dickenrichtung aneinander geschichtet sein).
Um den guten Kontaktzustand des oder der Kontakte mit allen Fingerelektroden mit einer höheren Wahrscheinlichkeit zu erreichen und so eine genauere Messung zu erhalten, können mehrere der Kontakte in Längsrichtung in einem bestimmten Abstand voneinander beabstandet vorgesehen sein, und die Kontakte von wenigstens zwei der Lamellen können gegeneinander verschoben sei.
Zum Beispiel selbst in dem Fall, in dem bei drei benachbarten Fingerelektroden die zentrale Fingerelektrode kurz ist, kann eine Größe der Kontakte in der Längsrichtung, d. h. eine Länge der Kontakte, weniger als zwei Mal den Abstand betragen, in dem einzelne Fingerelektroden vorgesehen sind, um zu verhindern, dass der Kontakt die zentrale Fingerelektrode, die von den anderen zwei Fingerelektroden flankiert wird, nicht kontaktieren kann.
Um eine Kontaktierung der mehreren Kontakte einer Lamelle mit allen Fingerelektroden zu erleichtern, können die bestimmten Abstände so eingestellt sein, dass jeder der Kontakte eine oder zwei Fingerelektroden berührt.
Es kann an jedem Ende des einen oder der mehreren Kontakte ein Federelement vorgesehen sein, so dass, wenn der Messfühler auf die Solarzelle gedrückt wird, der Zustand aufrechterhalten werden kann, in dem sich die Kontakte in der Längsrichtung des Hauptkörpers erstrecken, um Abweichungen in dem Kontaktzustand mit den Fingerelektroden bei mehreren Messungen zu vermeiden. Durch einen solchen Parallel-Verbinde-Mechanismus zwischen dem Hauptkörper und den Kontakten kann verhindert werden, dass der oder die Kontakte beim Drücken des Messfühlers diagonal in die Oberfläche der Solarzelle eindringen, wodurch der gute Kontaktzustand erreicht wird.
Damit ein einziger Messfühler gleichzeitig Strom und Spannung, die von der Solarzelle erzeugt werden, an nahezu der gleichen Position messen kann, um zum Beispiel, eine I-V-Kurve (Strom- und Spannungseigenschaft, z. B. Strom-Spannungs-Kennlinie) genauer zu messen, kann wenigstens eine der sich in Dickenrichtung überlagernden Lamellen als Lamelle zur Spannungsmessung ausgebildet sein, und eine (oder alle) der anderen Lamellen kann (können) als Lamelle zur Strommessung ausgebildet sein. Zwischen der Lamelle zur Spannungsmessung und der Lamelle zur Strommessung kann eine Isolierschicht ausgebildet sein. Mit einer solchen Konfiguration können ein Spannungsmess-Ort und ein Strommess-Ort auf der Solarzelle näher beieinander eingerichtet werden, um die 1-V-Kurve genauer zu ermitteln.
Eine Messvorrichtung für Solarzellen weist den Messfühler der vorliegenden Erfindung und eine Halterung auf, welche die sich in Dickenrichtung überlagernden Lamellen derart hält, dass die Enden der Hauptkörper in der Dickenrichtung (z. B. die Seitenflächen der Hauptkörper) in elektrischen Kontakt miteinander eingeklemmt sind. Die Messvorrichtung kann zum Beispiel bei wiederholter Messung der I-V-Kurve mehrerer Solarzellen eine bestimmte Messgenauigkeit einhalten.
Damit es nicht erforderlich ist, den Messfühler zum Abnehmen des Stroms und der Spannung, die von der Solarzelle erzeugt werden, direkt zu verdrahten, sondern um vielmehr eine kabellose Konfiguration zu schaffen, und damit ein von der Solarzelle erzeugter Strom geeignet gemessen werden kann, kann von den mehreren Lamellen die Lamelle zur Strommessung eine der äußersten Flächen (z. B. eine erste äußere Fläche) des Messfühlers bilden, und kann die Lamelle zur Spannungsmessung eine andere der äußersten Flächen (z. B. eine zweite äußere Fläche) des Messfühlers bilden. Des Weiteren kann die Halterung einen Stromerfassungsanschluss aufweisen, der mit einer Aufnahmefläche versehen ist, gegen die der Hauptkörper der Lamelle zur Strommessung gedrückt wird, und einen Spannungserfassungsanschluss, der den Hauptkörper der Lamelle zur Spannungsmessung berührt und den Messfühler gegen die Aufnahmefläche drückt.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Wie vorstehend beschrieben, kann der Messfühler der vorliegenden Erfindung mit dem (mindestens einen) Federelement und dem oder den Kontakten Unterschiede in der Höhe der Fingerelektroden ausgleichen, so dass eine hohe Messgenauigkeit, auch bei wiederholter Messung, erreicht werden kann. Des Weiteren sind das (mindestens eine) Federelement und der oder die Kontakte aus dünnem Draht und als Teil der leitenden Lamellen gebildet, und daher sind sie verschleißarm und die Federwirkung ist beständig, wodurch eine längere Lebensdauer als bei konventionellen Messfühlern erreicht wird.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht, die einen Messfühler gemäß einer erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eine Messvorrichtung für Solarzellen unter Verwendung des Messfühlers zeigt.
2 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem der Messfühler der ersten Ausführungsform an einer stromschienenlosen Solarzelle angebracht ist.
3 ist eine vergrößerte schematische perspektivische Ansicht, die eine äußere Fläche des Messfühlers der ersten Ausführungsform zeigt.
4 ist eine schematische Ansicht, die mehrere Lamellen zeigt, die den Messfühler der ersten Ausführungsform bilden, und den Zustand, in dem sich die Lamellen in einer Dickenrichtung überlagern.
5A und 5B sind schematische vergrößerte Ansichten, die einen Ausgangszustand und einen gedrückten Zustand des Messfühlers der ersten Ausführungsform zeigen.
6A und 6B sind schematische perspektivische Ansichten, die eine Halterung zum Verbinden des Messfühlers der ersten Ausführungsform mit einem Antriebsmechanismus, der den Messfühler vertikal antreibt, zeigen.
7A und 7B sind schematische Ansichten, die eine Einklemm-Konfiguration der Halterung für den Messfühler gemäß der ersten Ausführungsform zeigen.
8A und 8B sind schematische vergrößerte Ansichten, die einen Messfühler gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform zeigen.
9 ist eine schematische Ansicht, die einen Messfühler gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
10A und 10B sind schematische Ansichten, die einen Messfühler gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
11 ist eine schematische stirnseitige Ansicht einer Lamelle, die den Messfühler der dritten Ausführungsform bildet.
12 ist eine schematische perspektivische vergrößerte Ansicht, die Federelemente und Kontakte des Messfühlers der dritten Ausführungsform und ihre Umgebung zeigt.
13A und 13B sind schematische Ansichten, die einen Messfühler gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
14 ist eine schematische perspektivische vergrößerten Ansicht, die den Messfühler gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.
15 ist eine schematische stirnseitige Ansicht, die den Messfühler gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.
16 ist eine schematische perspektivische vergrößerten Ansicht, die einen Abschnitt des Messfühlers gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.
17 ist eine schematische perspektivische vergrößerten Ansicht, die einen Abschnitt des Messfühlers gemäß der vierten Ausführungsform zeigt, wobei eine Abdeckung entfernt ist.

Bezugszeichenliste

100:: Messvorrichtung für Solarzellen
3:: Messfühler
3A:: Lamelle
31:: Hauptkörper
32:: Kontakt
33:: Federelement
4:: Halterung
41:: Stromerfassungsanschluss
42:: Aufnahmefläche
44:: Spannungserfassungsanschluss

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden ein Messfühler 3 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eine den Messfühler 3 aufweisende Messvorrichtung 100 für Solarzellen mit Bezug zu den 1 bis 5 beschrieben. Die Messvorrichtung 100 für Solarzellen gemäß der vorliegenden Ausführungsform dient zur Messung einer I-V-Kurve (Strom-Spannungs-Kennlinie) einer Solarzelle SC, zum Beispiel, um die hergestellten Solarzellen SC gemäß der gemessenen Eigenschaften zu bewerten und zu klassifizieren. Die Solarzelle SC der ersten Ausführungsform, deren I-V-Kurve gemessen wird, ist eine hocheffiziente Solarzelle, wie beispielsweise eine Heterojunction-Solarzelle.
Nachstehend werden die einzelnen Komponenten der Messvorrichtung 100 für Solarzellen, wie sie in 1 gezeigt ist, beschrieben. Die Messvorrichtung 100 für Solarzellen weist auf: mindestens einen Solarsimulator 1, welcher die Solarzelle SC mit künstlichem Sonnenlicht bestrahlt; eine Bestrahlungs-Steuereinrichtung 13, welche den Solarsimulator 1 steuert; einen Probentisch 2, auf welchem die Solarzelle SC angeordnet ist; den Messfühler 3, welcher die auf einer Oberfläche der Solarzelle SC ausgebildeten Fingerelektroden F berührt; einen I-V-Prüfer 5, welcher die I-V-Kurve der Solarzelle SC misst; und eine Steuer-Recheneinheit 6 (Computer), welche die einzelnen Komponenten steuert und verschiedene Vorgänge durchführt.
Der Solarsimulator 1 weist ein im Wesentlichen quaderförmiges Gehäuse 11 mit einer offenen Bodenfläche und eine in dem Gehäuse 11 in einem oberen Abschnitt aufgenommene Lichtquelle 12 auf. Die Lichtquelle 12 ist zum Beispiel eine im Wesentlichen ringförmige lange Xenon-Gasentladungslampe, und sie bestrahlt die Solarzelle SC mit künstlichem Sonnenlicht in Form von Blitzlicht (Lichtpulse und/oder gepulstes Licht).
Die Bestrahlungs-Steuereinrichtung 13 steuert einen Bestrahlungszustand des von dem Solarsimulator 1 auf die Solarzelle SC angewendeten künstlichen Sonnenlichts.
Der Probentisch 2 ist mit einer Vakuumpumpe 22 verbunden, mittels der eine Rückseite der Solarzelle SC angesaugt und gehalten wird, und der Probentisch 2 ist mittels eines Kühlers 21 gekühlt, so dass die Temperatur der Solarzelle SC auf einer Temperatur gehalten werden kann, die gemäß einer Messbedingung bei der Messung der I-V-Kurve empfohlen ist.
Wenn die Solarzelle SC auf dem Probentisch 2 angeordnet wird, wird der I-V-Prüfer 5 elektrisch mit der Solarzelle SC verbunden, und er weist mindestens auf: eine Laststromquelle, welche in einem Spannungssweep die auf die Solarzelle SC angewandte Spannung durchläuft, eine Spannungsaufschlag-Steuereinrichtung, welche die von der Laststromquelle auf die Solarzelle SC beaufschlagte Spannung steuert, und einen Strom-Spannungs-Messmechanismus, welcher einen Strommesser IM und einen Spannungsmesser VM umfasst, welche entsprechend zugeordnet den von der Solarzelle SC ausgegebenen Strom und die von der Solarzelle SC ausgegebene Spannung mittels des Messfühlers 3 messen, während die Laststromquelle die auf die Solarzelle SC angewandte Spannung durchläuft.
Nachstehend werden Details des schienenförmigen Messfühlers 3 beschrieben.
Der Messfühler 3 ist an einem Antriebsmechanismus (nicht gezeigt) befestigt und wird vertikal angetrieben, so dass er sich der auf dem Probentisch 2 angeordneten Solarzelle SC nähert und von ihr entfernt. Wie nachstehend noch beschrieben, ist zwischen dem Antriebsmechanismus und dem Messfühler 3 zur Verbindung der beiden eine Halterung 4 vorgesehen, und der Messfühler 3 wird an der Halterung 4 angebracht und von ihr gelöst. Die Halterung 4 ist elektrisch leitend mit dem Messfühler 3 verbunden, und weist mehrere Anschlüsse auf, welche in der Solarzelle SC vorkommende Ströme und Spannungen abführen. Diese Anschlüsse sind mit dem Strommesser IM und dem Spannungsmesser VM des I-V-Prüfers 5 mittels entsprechender Kabel verbunden.
Wie in 2 veranschaulicht, sind in der ersten Ausführungsform zum Beispiel insgesamt fünf Messfühler 3 parallel auf einer Solarzelle SC angeordnet, so dass sie senkrecht zu den Fingerelektroden F sind. Das heißt, die Solarzelle SC ist eine stromschienenlose Solarzelle SC, und die mehreren Fingerelektroden F zum Aufnehmen der von Punkten auf einem Substrat abgegebenen Ströme sind mittels Siebdrucks durch Verwenden einer Silberpaste oder dergleichen auf die Solarzelle SC geduckt. Mit anderen Worten sind die Fingerelektroden F in bestimmten Abständen vorgesehen, und die Messfühler 3 der ersten Ausführungsform sind in der Richtung angeordnet, in der die Fingerelektroden F aneinandergereiht sind. Ferner sind die Messfühler 3 derart angeordnet, dass sie die Fingerelektroden F gleichzeitig berühren. Der Ort, an dem die Messfühler 3 angeordnet sind, kann auch ein Ort sein, an dem Drahtelektroden oder dergleichen ausgebildet sind, für den Fall, dass in einem späteren Prozessschritt mehrere Solarzellen SC ein Solarmodul bilden.
Die mittels Siebdrucks gebildeten Fingerelektroden F variieren in der Höhe aufgrund von kleinen Unregelmäßigkeiten einer reflektierenden Struktur auf der Oberfläche des Substrats, der Druckgenauigkeit und anderer Gründe. Insbesondere kann eine einzelne Fingerelektrode F entlang der Erstreckungsrichtung in der Höhe variieren, und die Fingerelektroden F können auch hinsichtlich der Höhe in der der Messfühler 3 angeordnet ist leicht variieren.
Wäre der Messfühler 3 starr wie ein konventioneller Messfühler und könnte daher Abweichungen der Fingerelektroden F in der Höhe nicht ausgleichen, so würden lediglich die Fingerelektroden F, die mit Bezug zu der Oberfläche des Substrats höher als andere Fingerelektroden F sind, den Messfühler 3 stützen. Das Ergebnis wäre, dass der Messfühler 3 nicht alle Fingerelektroden F berührt. Würde die I-V-Kurve in dem Zustand gemessen, in dem einige der Fingerelektroden F nicht mit dem Messfühler 3 in Kontakt sind, dann würde ein zu geringer Strom oder eine zu geringe Spannung gemessen werden, wodurch eine korrekte Messung der 1-V-Kurve nicht möglich wäre.
Demgegenüber kann der Messfühler 3 der ersten Ausführungsform Abweichungen in der Höhe der Fingerelektroden F an den Kontaktpunkten mit diesen ausgleichen und so einen guten Kontaktzustand mit allen Fingerelektroden F erreichen.
Wie in den 3 und 4 gezeigt, ist der Messfühler 3 insbesondere durch Miteinanderverbinden mehrerer aus einem Leiter gebildeter Lamellen 3A in einer Dickenrichtung gebildet. Jede der Lamellen 3A weist auf: einen länglichen, lamellenförmigen Hauptkörper 31, mehrere Kontakte 32, die aus dünnem Draht gebildet sind, der sich entlang einer Längsrichtung des Hauptkörpers 31 erstreckt, und Federelemente 33, die aus dünnem Draht gebildet sind und den Hauptkörper 31 mit den entsprechenden Kontakten 32 verbinden. Zum Beispiel wird die Lamelle 3A, bei der es sich beispielsweise um eine aus einer Kupferlegierung hergestellte Lamelle handelt, gestanzt, um die Federelemente 33 und die Kontakte 32 zu bilden, welche aus dünnem Draht gebildet sind. Beispielsweise ist die Dicke jeder Lamelle 3A gleich oder kleiner 1 mm, und der Durchmesser jedes Federelements 33 und jedes Kontakts 32 ist auch gleich oder kleiner 1 mm. Das heißt, die Dicke jeder Lamelle 3A ist so eingestellt, dass die Dicke des Messfühlers 3, der durch Miteinanderverbinden der mehreren Lamellen 3A in der Dickenrichtung gebildet ist, im Wesentlichen gleich groß ist wie die Breite der vorstehend genannten Drahtelektrode. Um mehrere Lamellen 3A zur Strommessung und Lamellen 3A zur Spannungsmessung zu überlagern, kann die Dicke jeder Lamelle 3A so eingestellt werden, dass sie in einem Bereich von 0,05 mm bis 0,4 mm liegt. Bevorzugt liegt die Dicke der Lamelle 3A in einem Bereich von 0,05 mm bis 0,2 mm.
Der Hauptkörper 31 wird durch die Halterung 4 an seinen beiden Enden an dem Antriebsmechanismus (nicht gezeigt) gehalten, und er dient dazu, in der Solarzelle SC erzeugte/n und durch die Kontakte 32 und die Federelemente 33 hindurch geleitete/n Strom oder Spannung an den Strommesser IM bzw. den Spannungsmesser VM zu übertragen. Die Hauptkörper 31 der einzelnen Lamellen sind zusammengeklebt. Genauer gesagt sind die Hauptkörper 31 der Lamellen 3A zur Strommessung durch Verwenden eines leitenden Klebstoffs zusammengeklebt. Die Lamelle 3A zur Spannungsmessung und die Lamelle 3A zur Strommessung weisen eine Isolierschicht 31S (nur in 7 gezeigt) auf, welche aus zwischen ihnen angeordnetem Isolierpapier gebildet ist, und jede der Lamellen ist mittels eines Klebstoffs an der Isolierschicht angeklebt. Das heißt, ein einziger Messfühler 3 der ersten Ausführungsform kann sowohl Ströme als auch Spannungen messen. In der ersten Ausführungsform sind mehrere Lamellen 3A zur Strommessung und eine einzige Lamelle 3A zur Spannungsmessung vorgesehen. Es sind deshalb mehrere Lamellen 3A zur Strommessung vorgesehen, um einen großen in der Solarzelle SC auftretenden Strom zu ermöglichen. Im Gegensatz dazu ist nur eine einzige Lamelle 3A zur Spannungsmessung vorgesehen, da durch sie kein großer Strom durchlfließt.
In der ersten Ausführungsform sind ein Hauptkörper 31V der Lamelle 3A zur Spannungsmessung und (mehrere) Hauptkörper 31C der Lamellen 3A zur Strommessung aneinander geschichtet, so dass sie die Lamellen auf einer Vorderseite und einer Rückseite des Messfühlers 3 bilden (z. B. so dass eine von ihnen eine Vorderseitenlamelle und eine von ihnen eine Rückseitenlamelle des Messfühlers 3 bilden). Das heißt, die Lamelle 3A zur Spannungsmessung und mindestens eine Lamelle 3A zur Strommessung bilden jeweils eine äußerste Fläche des Messfühlers 3A. Mit einer solchen Konfiguration wird ein Messfühler zum Messen von sowohl Strom als auch Spannung verwirklicht, der unabhängig voneinander den Strom oder die Spannung abnehmen kann, indem die Leiter mit den entsprechenden Hauptkörpern 31V und 31C in Kontakt gebracht werden.
Wie in den 4, 5A und 5B veranschaulicht, weisen die Kontakte 32 in der ersten Ausführungsform mehrere dünne Drähte auf, die parallel zur Längsrichtung des Hauptkörpers 31 ausgebildet sind, und periodisch in bestimmten Abständen angeordnet sind. Die Länge der Kontakte 32 in Längsrichtung beträgt weniger als zwei Mal den Abstand zwischen einzelnen Fingerelektroden F. In der ersten Ausführungsform sind die Länge und der Abstand der Kontakte 32 derart eingerichtet, dass jeder Kontakt 32 jeweils nur von einer einzigen Fingerelektrode F berührt wird.
Die Federelemente 33 weisen jeweils einen Abschnitt auf, der relativ zu einer Andrück-Richtung des Messfühlers 3 (vertikale Richtung) geneigt ist. In der ersten Ausführungsform sind beide Enden eines Kontakts 32 unabhängig voneinander mit dem Hauptkörper 31 verbunden. Jedes Federelement 33 ist im Wesentlichen wie ein „C“ geformt, und zwei Federelemente 33 sind an einem Kontakt 32 ausgebildet, um eine parallele Verbindungsstruktur zwischen dem Hauptkörper 31 und den Kontakten 32 zu bilden. Das heißt, dass in der ersten Ausführungsform der Hauptkörper 31, die Kontakte 32 und die Federelemente 33 fast in einer bestimmten Ebene angeordnet sind, und auch lediglich in einer Richtung in dieser bestimmten Ebene deformiert sind.
Das heißt, wenn der Messfühler 3, der sich in einem in 5A gezeigten natürlichen Zustand (z. B. einem Ausgangszustand und/oder nicht gedrückten Zustand) befindet, auf die Solarzelle SC gedrückt wird, wie in 5B gezeigt, wird jedes Federelement 33 gebogen, so dass ein Winkel in dessen Mittelbereich kleiner wird. Das einen bestimmten Kontakt 32 stützende Paar Federelemente 33 wird in ähnlicher Weise deformiert, wobei der Kontakt 32 sich dem Hauptkörper 31 annähert, während er parallel zur Längsrichtung des Hauptkörper 31 bleibt. Dabei ist die parallele Verbindungsstruktur, die von dem Hauptkörper 31, dem Paar Federelemente 33 und einem Kontakt 32 gebildet wird, auch einer Scherverformung unterworfen, und dementsprechend bewegt sich der Kontakt 32 etwas aus der Position des Ausgangszustands in Längsrichtung. Aus diesem Grund werden, wenn der Messfühler 3 auf die Solarzelle SC gedrückt wird, die Kontakte 32 nach unten gedrückt und auch etwas gegen die Fingerelektroden F gerieben. Dadurch kann der Kontaktzustand zwischen den Kontakten 32 und den Fingerelektroden F für eine Messung der 1-V-Kurve geeignet ausgestaltet werden.
Wie in 4 (a) bis (c) gezeigt, sind bei den mehreren den Messfühler 3 der ersten Ausführungsform bildenden Lamellen 3A die Kontakte 32 und die Federelemente 33 mit Bezug zu dem Hauptkörper 31 an verschiedenen Positionen angeordnet.
Wie in 4 (d) gezeigt, sind insbesondere die Kontakte 32 und die Federelemente 33 des Messfühlers 3, der durch Überlagern der mehreren Lamellen 3A in Dickenrichtung gebildet ist, derart angeordnet, dass die Kontakte 32 der Lamellen 3A eine gerade Linie bilden. Mit anderen Worten sind die Phasen der Federelemente 33 und die Kontakte 32 der einzelnen Lamellen 3A gegeneinander verschoben, zum Beispiel um 120 Grad. Noch anders gesagt, ist jede Lamelle 3A derart gebildet, dass die Kontakte 32 und die Federelemente 33 mit Bezug zu dem jeweiligen Hauptkörper 31 Zähne eines Kamms bilden. Die Zähne der einzelnen Lamellen 3A sind gegeneinander in Längsrichtung verschoben, und daher überlappen die Zähne teilweise miteinander, so dass ihre Zahnköpfe eine gerade Linie bilden, wenn die mehreren Lamellen 3A überlagert werden.
Bei den Lamellen 3A sind lediglich die Seitenplatten der Hauptkörper 31 aneinandergeklebt, und die Federelemente 33 und die Kontakte 32 einer jeweiligen Lamelle 3A sind nicht an solche anderer Lamellen 3A geklebt. Deswegen sind die Federelemente 33 und die Kontakte 32 frei deformierbar und bewegbar.
Die mehreren Lamellen 3A, bei denen die Federelemente 33 und die Kontakte 32 mit Bezug zu dem Hauptkörper 31 unterschiedlich (z. B. versetzt) angeordnet sind, können, wie beschrieben, in Dickenrichtung überlagert werden, um überlappende Abschnitte der Kontakte 32 in Dickenrichtung zu bilden, wie in einer vergrößerten perspektivischen Ansicht in 3 zu sehen, und die Kontakte 32 können sich frei bewegen, um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass jede Fingerelektrode F von einem Kontakt 32 einer der Lamellen 3A berührt wird.
Die Kontakte 32 sind aus einem leitenden dünnen Draht gebildet, welcher aus einer Kupferlegierung oder dergleichen hergestellt ist, und sie haben eine größere Härte (z. B. einen größeren Härtegrad) als die Fingerelektroden F, welche zum Beispiel aus einer Silberpaste hergestellt sind. Aus diesem Grund sind die Kontakte 32 gegen Abnutzung widerstandsfähig, selbst wenn die I-V Messung wiederholt für viele Solarzellen SC ausgeführt wird.
Des Weiteren ist das Federelement 33 auch aus einem leitenden dünnen Draht gebildet und ist daher für eine plastische Verformung weniger anfällig als Biomaterialien, wie beispielsweise Seidenfäden, und seine Federwirkung ändert sich selbst nach wiederholter Messung kaum. Deswegen kann verhindert werden, dass die Andrückkraft der Kontakte 32 auf die Fingerelektroden F mittels der Federelemente 33 bei wiederholten Messungen nachlässt.
Aufgrund dieser Eigenschaften ermöglicht der Messfühler der vorliegenden Erfindung, während er den geeigneten Kontaktzustand zwischen den Kontakten 32 und den Fingerelektroden F für die Messung hält, eine genaue I-V Messung. Der Messfühler der vorliegenden Erfindung hält auch die Messgenauigkeit bei wiederholter Messung für eine längere Zeit aufrecht und hat somit eine verlängerte Lebensdauer verglichen mit konventionellen Messfühlern.
Nachstehend wird mit Bezug zu den 6A bis 7B die Halterung 4 beschrieben, welche Enden des Messfühlers 3 auf bewegliche Weise hält und die Enden mit dem Antriebsmechanismus verbindet. Die Halterung 4 weist eine im Wesentlichen quaderförmige Form auf, und sie klemmt die beiden Enden des Messfühlers 3 in Dickenrichtung ein und fixiert sie. Die Halterung 4 ist elektrisch leitend mit jeder Seitenplatte des Messfühlers 3 verbunden, und sie ist eingerichtet, um Ströme und Spannungen von der Solarzelle SC separat abzunehmen. Wie in 6A gezeigt, hat ein aus einem Isolator gebildeter Körper 47 insbesondere eine Aussparung, in welche ein Ende des Messfühlers 3 eingebracht wird, und an der Aussparung sind ein Abschnitt eines Stromerfassungsanschlusses 41 und ein Abschnitt eines Spannungserfassungsanschluss 44 freiliegend. Wie in 6B gezeigt, wird das Ende des Messfühlers 3 zwischen dem Stromerfassungsanschluss 41 und dem Spannungserfassungsanschluss 44 eingebracht und dann in Dickenrichtung gedrückt und daran befestigt.
Der Stromerfassungsanschluss 41 und der Spannungserfassungsanschluss 44 reichen durch den Körper 47 hindurch, und sind an einer oberen Endfläche des Körpers 47 teilweise freiliegend. Diese (an der oberen Endfläche des Körpers 47 freiliegenden Abschnitte) bilden eine Stromanschluss(klemm)leiste 43 und eine Spannungsanschluss(klemm)leiste 46, welche entsprechend zugeordnet mit dem Strommesser IM und dem Spannungsmesser VM mittels Drähte verbunden sind. Das heißt, es ist nicht nötig, die Drähte direkt mit dem Messfühler 3 durch Löten oder dergleichen zu verbinden. Daher kann die Verdrahtung sehr einfach ausgestaltet sein, wodurch das Einsetzen des Messfühlers 3 in die Halterung 4 noch einfacher ist als bei konventionellen Messfühlern.
Wie in den 7A und 7B veranschaulicht, weist der Stromerfassungsanschluss 41 eine Aufnahmefläche 42 auf, an welche die Seitenplatte des Hauptkörpers 31C der Lamelle 3A zur Strommessung gedrückt wird, um einen Oberflächenkontakt der Seitenplatte des Hauptkörpers 31C mit der Aufnahmefläche 42 herzustellen. Auf diese Weise hat der Stromerfassungsanschluss 41 eine große Kontaktfläche mit der Lamelle 3A zur Strommessung, so dass er einen großen Strom weiterleiten kann.
Der Spannungserfassungsanschluss 44 weist eine Exzenterschraube 45 auf. Wenn die Exzenterschraube 45 in dem Zustand gedreht wird, in welchem der Messfühler 3, wie in den 6B und 7B gezeigt, zwischen den Stromerfassungsanschluss 41 und den Spannungserfassungsanschluss 44 eingebracht ist, drückt eine Seitenfläche der Exzenterschraube 45 den Messfühler 3 in Dickenrichtung. Dies hat zum Ergebnis, dass das Ende des Messfühlers 3 zwischen der Seitenfläche der Exzenterschraube 45 und der Aufnahmefläche 42 eingeklemmt wird, um befestigt zu werden. Das heißt, der Spannungserfassungsanschluss 44 ist in linienförmigen Kontakt mit der Seitenplatte des Hauptkörpers 31V der Lamelle 3A zur Spannungsmessung. Der Grund, wieso der Spannungserfassungsanschluss 44 in einem linienförmigen Kontakt anstatt einem flächenförmigen Kontakt mit der Seitenplatte ist, liegt darin, dass anders als bei dem Stromerfassungsanschluss 41 zu dem Spannungserfassungsanschluss 44 kein großer Strom fließt. Durch ein solches Klemmen des linienförmigen Kontakts und des flächenförmigen Kontakts unter Verwendung der Exzenterschraube 45 und der Aufnahmefläche 42 kann eine einfache Anbring-/Löse-Konfiguration und der für Strom- und Spannungsmessung geeignete Kontaktzustand erreicht werden.
Im Folgenden wird ein Beispiel für eine Modifikation des Messfühlers 3 der ersten Ausführungsform mit Bezug zu den 8A und 8B beschrieben. Zur Vereinfachung des Verständnisses zeigen die 8A und 8B lediglich eine einzige Lamelle 3A; tatsächlich sind jedoch mehrere Lamellen 3A in Dickenrichtung überlagert, so dass alle Fingerelektroden F von mindestens einem Kontakt 32 einer der Lamellen 3A berührt werden. Bei dieser Modifikation ist die Anzahl der Fingerelektroden F größer als bei dem mit Bezug zu 1 und weiteren Figuren beschriebenem Beispiel. Das heißt, bei der Modifikation sind die Größe und die bestimmten Abstände der Kontakte 32 in Längsrichtung derart eingestellt, dass höchstens zwei Fingerelektroden F einen Kontakt 32 berühren können, wie in 8A gezeigt. Insbesondere ist die Größe des Kontaktes 32 in Längsrichtung etwas größer als der Abstand zwischen einzelnen Fingerelektroden F und ist kleiner als zwei Mal der Abstand zwischen einzelnen Fingerelektroden F.
Durch Einstellen der Größe, d. h. der Länge, der Kontakte 32 wie vorstehend beschrieben, kann verhindert werden, dass irgendeine der Fingerelektroden F von keinem Kontakt 32 berührt wird, wenn der Messfühler 3 auf die Solarzelle SC gedrückt wird. Das heißt, wie in 8A gezeigt, selbst wenn benachbarte Fingerelektroden F in der Höhe (voneinander) abweichen, können die Kontakte 32 aufgrund der Federwirkung der Federelemente 33 geneigt werden, um zuverlässig mit zwei Fingerelektroden F, die unterschiedliche Höhen haben, in Kontakt zu kommen.
Da die Größe des Kontaktes 32 in Längsrichtung kleiner ist als zwei Mal der Abstand der einzelnen Fingerelektroden zueinander, kann der in 8B veranschaulichte Fall, bei dem von drei benachbarten Fingerelektroden F die zentrale Fingerelektrode F kurz ist (z. B. kürzer als die anderen beiden) und der Kontakt 32 nur die äußeren Fingerelektroden F berührt und einen brückenartigen Zustand bildet, verhindert werden. Daher kann es bei der Modifikation nicht vorkommen, dass eine Fingerelektrode F von keinem der Kontakte 32 berührt wird.
Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu 9 beschrieben. Es wird angemerkt, dass Elemente, die bei der ersten Ausführungsform beschriebenen Elementen entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Wie in 9 gezeigt, unterscheidet sich ein Messfühler 3 der zweiten Ausführungsform von dem Messfühler 3 der ersten Ausführungsform in der Form der Federelemente 33 und des Kontakts 32. Insbesondere ist das Federelement 33 ein dünner Draht, der mehrere Male in S-Form gewellt ist. Der Kontakt 32 ist nicht in mehrere Drähte unterteilt, sondern ist ein einziger dünner Draht, der alle Fingerelektroden F überdecken kann. Beide Enden des Kontakts 32 sind teilweise in Richtung zu dem Hauptkörper 31 hin ausgerichtet und so geformt, dass sie entlang der Oberflächen der Fingerelektroden F und der Solarzelle SC gleiten, ohne beim Drücken in die Oberflächen einzudringen.
Wie bei der ersten Ausführungsform kann der Messfühler den guten Kontaktzustand mit der Solarzelle SC erreichen, und kann, selbst nach wiederholten Messungen, eine durch Abnutzung und Verschlechterung der Federwirkung verursachte Veränderung des Kontaktzustands vermeiden. Daher können sowohl eine genaue Messung als auch eine verlängerte Lebensdauer verwirklicht werden.
Im Folgenden wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu den 10A bis 12 beschrieben. Gleiche Elemente, wie die in der ersten Ausführungsform, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Ein Messfühler 3 der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Messfühler 3 der ersten Ausführungsform in der Anzahl der Lamellen 3A, die in Dickenrichtung überlagert sind, und dadurch, dass Federelemente in Dickenrichtung der Lamellen 3A gebogen sind. Das heißt, die Federelemente 33 sind auch außerhalb der durch den Hauptkörper 31 definierten bestimmten Ebene angeordnet.
Wie in 10A (a) bis (i) veranschaulicht, ist der Messfühler 3 insbesondere durch Überlagern von neun Lamellen 3A gebildet. Der Messfühler 3 in dem überlagerten Zustand ist in 10B gezeigt. Die Federelemente 33 jeder Lamelle 3A sind jeweils ein dünner Draht, der einen rechteckigen oder elliptischen Querschnitt hat und in Dickenrichtung in eine im Wesentlichen C-Form gebogen ist, wie in der stirnseitigen Ansicht in 11 gezeigt. Die Federelemente 33 sind so gebogen, dass die Position des Hauptkörpers 31 in Dickenrichtung in dem Ausgangszustand im Wesentlichen derjenigen der Kontakte 32 entspricht. Eine solche Form der Federelemente 33 wird durch einen Pressprozess erreicht.
Wie in der perspektivischen vergrößerten Ansicht von 12 zu sehen, hat der durch Überlagern von neun Lamellen 3A gebildete Messfühler 3 eine periodische Konfiguration, bei welcher alternierend fünf in gestufter Weise verbundene Kontakte 32 und vier in gestufter Weise verbundene Kontakte angeordnet sind. Das heißt, dass die Federelemente 33 der Lamellen 3A in Dickenrichtung einheitlich gebogen sind.
Bei dem so ausgestalteten Messfühler 3 kann die Steifigkeit der Lamellen verwendet werden, um die Federwirkung der Federelemente 33 zu erzeugen, wodurch eine bessere Haltbarkeit und längere Lebensdauer als bei dem Federelement 33 der ersten Ausführungsform erreicht wird. Zusätzlich kann, da die Steifigkeit der Lamellen verwendet werden kann, die Dicke der Lamelle 3A verkleinert werden und die Anzahl der Kontakte in Dickenrichtung kann erhöht werden, um eine Wahrscheinlichkeit einer Berührung der Kontakte mit den Fingerelektroden F zu erhöhen. Folglich kann durch Ausgleich die Stabilität des Kontaktzustands jeder Fingerelektrode F mit dem Messfühler 3 weiter verbessern.
Im Folgenden wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu den 13A bis 17 beschrieben. Gleiche Elemente wie die in der ersten Ausführungsform sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Wie in den 13A, 13B und 14 gezeigt, sind bei einem Messfühler 3 der vierten Ausführungsform an beiden Seiten einer Abstandsplatte 50 zwei Paare von Lamellen 3A auf symmetrische Weise angeordnet, und ein Abdeckungskörper 60 ist an der äußeren Seite jedes Paares der Lamellen 3A vorgesehen. Diese Elemente sind in Dickenrichtung überlagert, um den in 13B gezeigten Messfühler 3 zu bilden.
Jedes Paar von Lamellen 3A, das in den 13A und 14 gezeigt ist, ist derart angeordnet, dass die in den Lamellen 3A periodisch vorgesehenen Federelemente 33 und Kontakte 32 gegeneinander um fast eine halbe Periode verschoben sind, wie in 13A veranschaulicht. Zusätzlich sind die Paare von Lamellen 3A gegeneinander verschoben. Wenn man alle in Dickenrichtung überlagerten Lamellen 3A betrachtet, bilden demzufolge alle Kontakte 32 eine gerade Linie, wie in 13B veranschaulicht.
Wie in den 14 und 15 gezeigt, unterschiedet sich der Messfühler 3 dieser Ausführungsform von dem Messfühler 3 der dritten Ausführungsform dadurch, dass die Federelemente 33 in Dickenrichtung der Lamellen 3A gewellt (z. B. sanft gewellt) sind. Das heißt, die Federelemente 33 sind auch außerhalb einer bestimmten durch den Hauptkörper 31 definierten Ebene angeordnet. Außerdem hat jedes Federelement 33 eine Falte (z. B. Faltkante) lediglich in einem Endabschnitt, der mit dem entsprechenden Kontakt 32 verbunden ist, und es ist in dem restlichen Abschnitt in Dickenrichtung der Lamelle 3A sanft in eine S-Form gewellt. Die Federelemente 33 sind derart gewellt, dass sie von der Vorderseite und der Rückseite (z. B. in Bezug auf die Vorderseite und die Rückseite) des Hauptkörpers 31 hervorstehen. Bei dem aus den überlagerten Lamellen 3A gebildeten Messfühler 3 sind zwischen benachbarten Federelementen 33 einer Lamelle 3A eine oder mehrere Federelemente 33 einer anderen Lamelle 3A vorhanden.
Wie in den 15 und 17 gezeigt, ist jeder Kontakt 32 im Wesentlichen in eine V-Form gebogen, und die Kontakte 32 berühren die Fingerelektroden F in dem Ausgangszustand, in dem der Messfühler 3 nicht auf die Solarzelle SC gedrückt wird, an einem Dachabschnitt der V-Form, und die Kontakte 32 berühren die Fingerelektroden F in dem gedrückten Zustand, in dem der Messfühler 3 auf die Solarzelle SC gedrückt wird, an dem Dachabschnitt oder einem flachen Abschnitt der V-Form.
Bei dem so ausgestalteten Messfühler 3 kann die Steifigkeit der Lamelle benutzt werden, um eine höhere Federwirkung der Federelemente 33 zu erreichen als bei den Federelementen 33 des Messfühlers 3 der dritten Ausführungsform, wodurch eine bessere Haltbarkeit und eine längere Lebensdauer als bei den Federelementen 33 der dritten Ausführungsform erreicht wird.
Nachstehend werden weitere Ausführungsformen beschrieben.
Bei der ersten Ausführungsform ist der Messfühler durch Aneinanderkleben der Hauptkörper mehrerer Lamellen gebildet. Allerdings kann der Messfühler auch aus einer einzigen Lamelle bestehen. Bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist der Messfühler lediglich aus überlagerten Lamellen gebildet. Allerdings kann in eine Lücke zwischen den einzelnen Federelementen auch ein folienartiges flexibles Kunststoffelement gefüllt sein. Das kann die Federwirkung und die Haltbarkeit des Federelements verbessern. Zum Beispiel kann das sich in Längsrichtung erstreckende folienartige flexible Kunststoffelement zwischen dem Hauptkörper und den Kontakten ausgebildet sein, so dass die Kontakte jeder Lamelle zur Außenseite hin freiliegen. Auf diese Weise können die Federelemente und die Kontakte jeder Lamelle unabhängig bewegt werden, so dass die Federwirkung und Haltbarkeit verbessert wird.
Die Form des Federelements ist nicht auf die in der ersten und zweiten Ausführungsform beschriebene Form beschränkt, und jede Form kann verwendet werden, so lange wie das Federelement aufgrund der Federwirkung mit einer bestimmten Kraft beim Drücken den Kontakt auf die Fingerelektroden drücken kann.
Das Material der Lamelle ist nicht auf eine Kupferlegierung beschränkt und kann jedes andere geeignete leitende Material sein.
Zusätzlich zu den Hauptkörpern können bei der Überlagerung auch die Federelemente und/oder die Kontakte aneinandergeklebt werden.
Der Messfühler und die Messvorrichtung für Solarzellen der vorliegenden Erfindung können zusätzlich zur Messung der I-V-Kurve der Solarzelle für jede andere Anwendung verwendet werden.
Die in der ersten Ausführungsform beschriebene Halterung ist für den Messfühler der vorliegenden Erfindung geeignet, und kann darüber hinaus für andere Messfühler als den Messfühler der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Zum Beispiel kann die Halterung für einen konventionellen Messfühler verwendet werden, der Kontaktstifte als Kontakte einsetzt, wobei die Kontaktstifte zwischen zwei Lamellen eingeklemmt werden. Eine solche Halterung kann eine Verdrahtung zu dem Messfühler selbst vermeiden, wodurch der Austauschvorgang und/oder der Einsetzvorgang erleichtert wird.
Die in der vierten Ausführungsform beschriebenen Kontakte des Messfühlers sind im Wesentlichen in eine V-Form gebogen, allerdings können sie auch Plattenform oder eine Form eines dünnen Drahtes haben, der sich in Längsrichtung des Hauptkörpers erstreckt wie bei der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform. Ein solchermaßen vereinfachter Messfühler kann die Herstellungskosten durch ein Vermeiden des Biegens reduzieren.
Bei jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird der Messfühler verwendet, um elektrische Eigenschaften der stromschienenlosen Solarzelle zu messen. Allerdings kann der Messfühler der vorliegenden Erfindung auch verwendet werden, um elektrische Eigenschaften einer Solarzelle zu messen, die eine Stromschiene senkrecht zu den Fingerelektroden ausgebildet hat. In diesem Fall kann jeder Kontakt des Messfühlers auf der Stromschiene angeordnet werden, so dass er die Fingerelektroden nicht berührt. Das heißt, der Messfühler der vorliegenden Erfindung kann auf geeignete Weise verwendet werden, um elektrische Eigenschaften jeder Art von Solarzelle zu messen.
Es kann jede Kombination und Modifikation der verschiedenen Ausführungsformen vorgenommen werden, so lange von dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung nicht abgewichen wird.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Die vorliegende Erfindung kann einen Messfühler schaffen, der eine höhere Messgenauigkeit auch bei wiederholter Messung hat und eine längere Lebensdauer als ein konventioneller Messfühler.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014215132 [0006]

Claims

Messfühler (3) zur Messung der elektrischen Eigenschaften einer Solarzelle (SC), aufweisend: eine oder mehrere Lamellen (3A), die aus einem Leiter gebildet sind; wobei jede Lamelle (3A) Folgendes aufweist: einen länglichen, lamellenförmigen Hauptkörper (31); einen oder mehrere Kontakte (32), die aus dünnem Draht gebildet sind, der sich entlang der Längsrichtung des Hauptkörpers (31) erstreckt; ein Federelement (33), das aus dünnem Draht gebildet ist, und das den Hauptkörper (31) und den oder die Kontakte (32) miteinander verbindet.
Messfühler (3) gemäß Anspruch 1, wobei das Federelement (33) einen Abschnitt aufweist, der relativ zur Richtung geneigt ist, in welcher der Kontakt (32) bzw. die Kontakte (32) auf die Solarzelle (SC) gedrückt werden.
Messfühler (3) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Federelement (33) in einer Dickenrichtung der Lamelle bzw. Lamellen (3A) gekrümmt ist.
Messfühler (3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Federelement (33) in der Längsrichtung des Hauptkörpers (31) gekrümmt ist.
Messfühler (3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei sich mehrere der Lamellen (3A) in einer Dickenrichtung überlagern.
Messfühler (3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: mehrere der Kontakte (32) in Längsrichtung in einem bestimmten Abstand voneinander beabstandet vorgesehen sind; die Kontakte (32) von wenigstens zweien der Lamellen (3A) gegeneinander verschoben sind.
Messfühler (3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Länge der Kontakte (32) weniger als zwei Mal den Abstand beträgt, in dem einzelne Fingerelektroden (F) vorgesehen sind.
Messfühler (3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der bestimmte Abstand so eingestellt ist, dass die Kontakte (32) eine oder zwei Fingerelektroden (F) berühren.
Messfühler (3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei an beiden Enden jedes Kontakts (32) jeweils eines der Federelemente (33) vorgesehen ist.
Messfühler (3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei: wenigstens eine der sich in Dickenrichtung überlagernden Lamellen (3A) als Lamelle zur Spannungsmessung ausgebildet ist, und eine der anderen Lamellen (3A) als Lamelle zur Strommessung ausgebildet ist, und ferner zwischen der Lamelle (3A) zur Spannungsmessung und der Lamelle (3A) zur Strommessung jeweils eine Isolierschicht (31S) ausgebildet ist.
Messvorrichtung (100) für Solarzellen, aufweisend: einen Messfühler (3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, eine Halterung (4), die die sich in Dickenrichtung überlagernden Lamellen (3A) derart hält, dass die Enden der Hauptkörper (31) in elektrischem Kontakt miteinander eingeklemmt sind.
Messvorrichtung (100) für Solarzellen gemäß Anspruch 11, wobei: eine der äußersten Flächen des Messfühlers (3) als Lamelle (3A) zur Strommessung ausgebildet ist, und eine andere der äußersten Flächen des Messfühlers (3) als Lamelle (3A) zur Spannungsmessung ausgebildet ist; die Halterung (4) Folgendes aufweist: einen Stromerfassungsanschluss (41), der mit einer Aufnahmefläche (42) versehen ist, gegen die der Hauptkörper (31) der Lamelle (3A) zur Strommessung gedrückt wird; und einen Spannungserfassungsanschluss (44), der den Hauptkörper (31) der Lamelle (3A) zur Spannungsmessung berührt und den Messfühler (3) gegen die Aufnahmefläche (42) drückt.