JP2002353474A - 太陽電池の内部量子効率測定装置および方法 - Google Patents
太陽電池の内部量子効率測定装置および方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 同一の光が照射された場合の反射率と外部量
子効率とを正確に得ることができる内部量子効率測定装
置および方法を提供する。 【解決手段】 太陽電池にチョッピングされた単色光を
照射する第１の光源１１０、単色光を太陽電池に照射し
たときに太陽電池からの反射光を集光する積分球１１
８、その集光された光を受光する受光装置１２０、およ
び、光を太陽電池に照射したときに生じる起電流を測定
する外部回路１２２とロックインアンプ１２４からなる
太陽電池内部量子効率測定装置を提供する。
子効率とを正確に得ることができる内部量子効率測定装
置および方法を提供する。 【解決手段】 太陽電池にチョッピングされた単色光を
照射する第１の光源１１０、単色光を太陽電池に照射し
たときに太陽電池からの反射光を集光する積分球１１
８、その集光された光を受光する受光装置１２０、およ
び、光を太陽電池に照射したときに生じる起電流を測定
する外部回路１２２とロックインアンプ１２４からなる
太陽電池内部量子効率測定装置を提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池の内部量
子効率測定装置に関する。
子効率測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】太陽電池において、光エネルギーから電
気エネルギーへの変換効率は最も重要な性能である。例
えば、太陽電池を普及させるためには、変換効率の高い
太陽電池を実現することが不可欠である。この変換効率
に影響を与えるパラメータの１つとして、短絡光電流が
ある。これは、短絡状態に接続した太陽電池の表面に光
を照射した際に発生する電流のことである。理想的に
は、照射された光の全てが電流に変換されることが望ま
しいが、実際には様々な損失の過程があるため、照射さ
れた光の全てが電流に変換されるわけではない。そこ
で、損失原因を明確にするため、一般に、太陽電池に入
射した光量（フォトン数）に対する発生電流の割合（外
部量子効率）の波長依存性が測定される。外部量子効率
は、大きく分けて２つの要素からなり、１つは太陽電池
表面での光反射率、もう１つは反射せずに太陽電池内部
に入射した光に対する量子効率（内部量子効率）であ
る。
気エネルギーへの変換効率は最も重要な性能である。例
えば、太陽電池を普及させるためには、変換効率の高い
太陽電池を実現することが不可欠である。この変換効率
に影響を与えるパラメータの１つとして、短絡光電流が
ある。これは、短絡状態に接続した太陽電池の表面に光
を照射した際に発生する電流のことである。理想的に
は、照射された光の全てが電流に変換されることが望ま
しいが、実際には様々な損失の過程があるため、照射さ
れた光の全てが電流に変換されるわけではない。そこ
で、損失原因を明確にするため、一般に、太陽電池に入
射した光量（フォトン数）に対する発生電流の割合（外
部量子効率）の波長依存性が測定される。外部量子効率
は、大きく分けて２つの要素からなり、１つは太陽電池
表面での光反射率、もう１つは反射せずに太陽電池内部
に入射した光に対する量子効率（内部量子効率）であ
る。
【０００３】変換効率の高い太陽電池素子を作製する過
程では、内部量子効率を正確に求め、それを基に素子自
体について改良すべき課題を明らかにする必要がある。
内部量子効率の波長依存性は、上述の光の反射率と外部
量子効率とから、計算により求められる。内部量子効率
Ｓは、外部量子効率Ｑと反射率Ｒとを用いて式（１）で
表わされる。 Ｓ＝Ｑ／（１−Ｒ） （１）
程では、内部量子効率を正確に求め、それを基に素子自
体について改良すべき課題を明らかにする必要がある。
内部量子効率の波長依存性は、上述の光の反射率と外部
量子効率とから、計算により求められる。内部量子効率
Ｓは、外部量子効率Ｑと反射率Ｒとを用いて式（１）で
表わされる。 Ｓ＝Ｑ／（１−Ｒ） （１）
【０００４】以下に、従来の反射率測定装置および外部
量子効率測定装置について説明する。図１０は、従来の
反射率測定装置１０を図式的に示す概観図である。ここ
で、測定する試料３４は、太陽電池素子である。この反
射率測定装置１０は、光源１２、回転鏡１４、積分球１
６、および、受光装置１８からなる。また、積分球１６
は、測定光３０を積分球１６内に導入する開口部２０、
参照光３２を積分球１６内に導入する開口部２２、積分
球内の測定光を通過させて測定試料に導く開口部２４、
および、測定試料からの反射光を通過させて受光装置１
８に導く２つの開口部２６を備える。以下にこの測定装
置の動作を説明する。光源１２から出た単一波長の光
は、回転鏡１４によって、参照光路と試料光路に切り換
えられる。まず、参照光３２が、開口部２２を通して積
分球１６内に導入される。参照光３２は、測定試料３４
ではなく積分球内の壁面に照射される。壁面からの反射
光は積分球１６内で集光され、開口部２６を通して受光
装置１８に導かれて受光装置１８によって受光される。
この受光装置１８は、フォトダイオード等の光電変換素
子であり、光源１２から照射された光が測定試料３４に
よって吸収されずに全て反射された場合の反射光の光量
を電気信号として出力する。次に、もう一方の光である
測定光３０が、開口部２０を通して積分球１６内に導入
される。測定光３０が測定試料３４に照射されると、測
定試料３４は、その一部を吸収し、その一部を反射す
る。反射された一部の光は、積分球１６で集光され、開
口部２６を通して受光装置１８で受光される。受光装置
１８は、光電変換によって、測定試料３４によって反射
された一部の光の光量を電気信号に変換する。この場合
の受光装置１８の出力と、参照光を照射した場合の受光
装置１８の出力とから、測定試料３４の反射率が求めら
れる。
量子効率測定装置について説明する。図１０は、従来の
反射率測定装置１０を図式的に示す概観図である。ここ
で、測定する試料３４は、太陽電池素子である。この反
射率測定装置１０は、光源１２、回転鏡１４、積分球１
６、および、受光装置１８からなる。また、積分球１６
は、測定光３０を積分球１６内に導入する開口部２０、
参照光３２を積分球１６内に導入する開口部２２、積分
球内の測定光を通過させて測定試料に導く開口部２４、
および、測定試料からの反射光を通過させて受光装置１
８に導く２つの開口部２６を備える。以下にこの測定装
置の動作を説明する。光源１２から出た単一波長の光
は、回転鏡１４によって、参照光路と試料光路に切り換
えられる。まず、参照光３２が、開口部２２を通して積
分球１６内に導入される。参照光３２は、測定試料３４
ではなく積分球内の壁面に照射される。壁面からの反射
光は積分球１６内で集光され、開口部２６を通して受光
装置１８に導かれて受光装置１８によって受光される。
この受光装置１８は、フォトダイオード等の光電変換素
子であり、光源１２から照射された光が測定試料３４に
よって吸収されずに全て反射された場合の反射光の光量
を電気信号として出力する。次に、もう一方の光である
測定光３０が、開口部２０を通して積分球１６内に導入
される。測定光３０が測定試料３４に照射されると、測
定試料３４は、その一部を吸収し、その一部を反射す
る。反射された一部の光は、積分球１６で集光され、開
口部２６を通して受光装置１８で受光される。受光装置
１８は、光電変換によって、測定試料３４によって反射
された一部の光の光量を電気信号に変換する。この場合
の受光装置１８の出力と、参照光を照射した場合の受光
装置１８の出力とから、測定試料３４の反射率が求めら
れる。
【０００５】図１１は、従来の外部量子測定装置４０を
図式的に示す概観図である。ここで、測定する試料４２
は太陽電池素子であり、表面に電極４４および電極４６
が形成されている。この外部量子効率測定装置４０は、
測定試料４２にチョッピングされた単一波長の光を照射
する光源４８、電極４４および電極４６に接続される外
部回路５０、外部回路５０を流れる電流を負荷抵抗によ
って変換された電圧として測定するためのロックインア
ンプ５２、および、試料にバイアス光を照射するバイア
ス光光源５４からなる。バイアス光光源５４は、擬似太
陽光下で精度の高い外部量子効率を測定するために設置
される。以下にこの測定装置の動作を説明する。まず、
光源４８から測定試料４２にチョッピングされた単一波
長の光が照射される。すると、光電変換により、測定試
料４２において電気が生成される。次に、変換された電
気を電流として外部回路５０に取り出し、さらに、負荷
抵抗（図示されない）によって電圧に変換し、その電圧
をロックインアンプ５２によって測定する。なお、ロッ
クインアンプ５２によって測定される電圧と負荷抵抗と
によって計算される電流の絶対値は、バイアス光を照射
せず、かつ、単色光をチョッピングせずに直流光として
照射した場合に測定される発生電流の絶対値と、バイア
ス光を照射せず、かつ、単色光をチョピングして照射し
た場合に測定される発生電流の絶対値が一致するように
補正することによって補償される。
図式的に示す概観図である。ここで、測定する試料４２
は太陽電池素子であり、表面に電極４４および電極４６
が形成されている。この外部量子効率測定装置４０は、
測定試料４２にチョッピングされた単一波長の光を照射
する光源４８、電極４４および電極４６に接続される外
部回路５０、外部回路５０を流れる電流を負荷抵抗によ
って変換された電圧として測定するためのロックインア
ンプ５２、および、試料にバイアス光を照射するバイア
ス光光源５４からなる。バイアス光光源５４は、擬似太
陽光下で精度の高い外部量子効率を測定するために設置
される。以下にこの測定装置の動作を説明する。まず、
光源４８から測定試料４２にチョッピングされた単一波
長の光が照射される。すると、光電変換により、測定試
料４２において電気が生成される。次に、変換された電
気を電流として外部回路５０に取り出し、さらに、負荷
抵抗（図示されない）によって電圧に変換し、その電圧
をロックインアンプ５２によって測定する。なお、ロッ
クインアンプ５２によって測定される電圧と負荷抵抗と
によって計算される電流の絶対値は、バイアス光を照射
せず、かつ、単色光をチョッピングせずに直流光として
照射した場合に測定される発生電流の絶対値と、バイア
ス光を照射せず、かつ、単色光をチョピングして照射し
た場合に測定される発生電流の絶対値が一致するように
補正することによって補償される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前に述べたように、内
部量子効率は、測定された反射率と外部量子効率とを用
いて、式（１）の計算式で求められる。よって、正確な
内部量子効率を得るためには、正確な反射率と外部量子
効率とが測定されなければならない。しかし、従来の２
つの測定は、異なる測定装置で測定されるために測定条
件が同一ではなく、同一の状態で光が照射された場合の
反射率と外部量子効率とを得ることができなかった。ま
ず第１に、図１０に示されるような反射率測定装置１０
において試料３４に照射される光の面積は、一般に、積
分球１６に設けられた開口部２４の開口面積より小さ
く、その面積は、図１１の外部量子効率測定装置４０に
おいて試料４２に照射される光の面積よりも小さくな
る。また、たとえ全く同じ面積で両測定が行えたとして
も、両測定において光が照射される試料の領域を一致さ
せることは事実上不可能である。特に、測定試料とし
て、多結晶シリコンのような面内において反射率が均一
ではない基板が用いられると、得られる反射率の誤差が
大きくなり、正確な内部量子効率を求めることはできな
い。従って、反射率および外部量子効率は、測定試料に
照射される光の条件を同一にして測定されることが望ま
れる。
部量子効率は、測定された反射率と外部量子効率とを用
いて、式（１）の計算式で求められる。よって、正確な
内部量子効率を得るためには、正確な反射率と外部量子
効率とが測定されなければならない。しかし、従来の２
つの測定は、異なる測定装置で測定されるために測定条
件が同一ではなく、同一の状態で光が照射された場合の
反射率と外部量子効率とを得ることができなかった。ま
ず第１に、図１０に示されるような反射率測定装置１０
において試料３４に照射される光の面積は、一般に、積
分球１６に設けられた開口部２４の開口面積より小さ
く、その面積は、図１１の外部量子効率測定装置４０に
おいて試料４２に照射される光の面積よりも小さくな
る。また、たとえ全く同じ面積で両測定が行えたとして
も、両測定において光が照射される試料の領域を一致さ
せることは事実上不可能である。特に、測定試料とし
て、多結晶シリコンのような面内において反射率が均一
ではない基板が用いられると、得られる反射率の誤差が
大きくなり、正確な内部量子効率を求めることはできな
い。従って、反射率および外部量子効率は、測定試料に
照射される光の条件を同一にして測定されることが望ま
れる。
【０００７】また、従来の測定において、測定試料に照
射される光の面内分布が悪いという問題があった。試料
に照射される光の面内分布が悪いと、特に、反射率の測
定誤差が大きく、正確な内部量子効率測定を求めること
ができない。例えば、光源として輝度分布の悪いキセノ
ンランプ等の放電管光源を用いると、光源から照射され
る光の面内分布がその光の波長変化に伴って大きく変化
する。従って、測定試料に良質な光を照射できる装置が
望まれる。
射される光の面内分布が悪いという問題があった。試料
に照射される光の面内分布が悪いと、特に、反射率の測
定誤差が大きく、正確な内部量子効率測定を求めること
ができない。例えば、光源として輝度分布の悪いキセノ
ンランプ等の放電管光源を用いると、光源から照射され
る光の面内分布がその光の波長変化に伴って大きく変化
する。従って、測定試料に良質な光を照射できる装置が
望まれる。
【０００８】さらに、太陽電池素子の広い面積（例え
ば、２ｃｍ角以上）について正確な反射率および外部量
子効率が測定できることが望まれる。
ば、２ｃｍ角以上）について正確な反射率および外部量
子効率が測定できることが望まれる。
【０００９】さらに、測定される試料の光路中における
前後の位置や、試料の厚みが異なっても、同様に、正確
な反射率および外部量子効率が得られることが望まれ
る。
前後の位置や、試料の厚みが異なっても、同様に、正確
な反射率および外部量子効率が得られることが望まれ
る。
【００１０】さらに、測定領域の面積や形状にかかわら
ず、反射率および外部量子効率が正確に測定できること
が望まれる。
ず、反射率および外部量子効率が正確に測定できること
が望まれる。
【００１１】本発明の目的は、同一の光が照射された場
合の反射率と外部量子効率とを正確に得ることができる
内部量子効率測定装置および方法を提供することであ
る。
合の反射率と外部量子効率とを正確に得ることができる
内部量子効率測定装置および方法を提供することであ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明に係る太陽電池内
部量子効率測定装置は、太陽電池に単色光を照射する第
１の光源と、前記の単色光、および、前記の単色光を太
陽電池に照射したときに前記の太陽電池から反射される
反射光を測光する測光手段と、光を前記の太陽電池に照
射したときに生じる起電流を測定する起電流測定手段と
からなる。
部量子効率測定装置は、太陽電池に単色光を照射する第
１の光源と、前記の単色光、および、前記の単色光を太
陽電池に照射したときに前記の太陽電池から反射される
反射光を測光する測光手段と、光を前記の太陽電池に照
射したときに生じる起電流を測定する起電流測定手段と
からなる。
【００１３】好ましくは、前記の太陽電池内部量子効率
測定装置において、前記の単色光はチョッピングされて
いる。
測定装置において、前記の単色光はチョッピングされて
いる。
【００１４】好ましくは、前記の太陽電池内部量子効率
測定装置は、さらに、太陽電池にバイアス光を照射する
第２の光源を含む。
測定装置は、さらに、太陽電池にバイアス光を照射する
第２の光源を含む。
【００１５】好ましくは、前記の太陽電池内部量子効率
測定装置において、前記の測光手段は積分球と受光手段
とからなり、前記の積分球は、前記の第１の光源と前記
の太陽電池との間の光路中に設置され、さらに、前記の
第１の光源と前記の積分球との間の光路中に、前記の第
１の光源から放射される光を前記の積分球に導く第１の
光学系が備えられる。また、前記の積分球は、前記の単
色光を積分球内に導入する第１の開口部と、前記の第１
の開口部から導入された光を通過させて前記の太陽電池
に導く第２の開口部と、前記の単色光を前記の積分球の
内壁面に照射させるように積分球内に導入する第３の開
口部と、前記の太陽電池および前記の内壁面から反射さ
れて集光された反射光を通過させて前記の受光手段に導
く第４の開口部とを備える。
測定装置において、前記の測光手段は積分球と受光手段
とからなり、前記の積分球は、前記の第１の光源と前記
の太陽電池との間の光路中に設置され、さらに、前記の
第１の光源と前記の積分球との間の光路中に、前記の第
１の光源から放射される光を前記の積分球に導く第１の
光学系が備えられる。また、前記の積分球は、前記の単
色光を積分球内に導入する第１の開口部と、前記の第１
の開口部から導入された光を通過させて前記の太陽電池
に導く第２の開口部と、前記の単色光を前記の積分球の
内壁面に照射させるように積分球内に導入する第３の開
口部と、前記の太陽電池および前記の内壁面から反射さ
れて集光された反射光を通過させて前記の受光手段に導
く第４の開口部とを備える。
【００１６】好ましくは、前記の太陽電池内部量子効率
測定装置において、前記の測光手段は積分球と受光手段
とからなり、前記の積分球は、前記の第１の光源と前記
の太陽電池との間の光路中に設置され、さらに、前記の
第１の光源と前記の積分球との間の光路中に、前記の第
１の光源から放射される光を前記の積分球に導く第１の
光学系が備えられる。また、前記の積分球は、前記の第
１の光源と前記の太陽電池との間の光路中に設置され、
前記の単色光を積分球内に導入する第１の開口部と、前
記の第１の開口部から導入された光を通過させて前記の
太陽電池に導く第２の開口部と、前記の単色光を前記の
積分球の内壁面に照射させるように積分球内に導入する
第３の開口部と、前記の太陽電池および前記の内壁面か
ら反射されて集光された反射光を通過させて前記の受光
手段に導く第４の開口部と、前記のバイアス光を前記の
太陽電池に照射させるように前記の積分球内に導入する
第５の開口部と、内面が前記の積分球の内壁と同じ材料
で形成される着脱可能な前記の第５の開口部の覆いとを
備える。
測定装置において、前記の測光手段は積分球と受光手段
とからなり、前記の積分球は、前記の第１の光源と前記
の太陽電池との間の光路中に設置され、さらに、前記の
第１の光源と前記の積分球との間の光路中に、前記の第
１の光源から放射される光を前記の積分球に導く第１の
光学系が備えられる。また、前記の積分球は、前記の第
１の光源と前記の太陽電池との間の光路中に設置され、
前記の単色光を積分球内に導入する第１の開口部と、前
記の第１の開口部から導入された光を通過させて前記の
太陽電池に導く第２の開口部と、前記の単色光を前記の
積分球の内壁面に照射させるように積分球内に導入する
第３の開口部と、前記の太陽電池および前記の内壁面か
ら反射されて集光された反射光を通過させて前記の受光
手段に導く第４の開口部と、前記のバイアス光を前記の
太陽電池に照射させるように前記の積分球内に導入する
第５の開口部と、内面が前記の積分球の内壁と同じ材料
で形成される着脱可能な前記の第５の開口部の覆いとを
備える。
【００１７】好ましくは、前記の太陽電池内部量子効率
測定装置は、さらに、前記の積分球を保持する保持部と
固定された基部とからなる積分球保持手段を含み、前記
の保持部は、前記の基部に対して可動式に取り付けられ
る。
測定装置は、さらに、前記の積分球を保持する保持部と
固定された基部とからなる積分球保持手段を含み、前記
の保持部は、前記の基部に対して可動式に取り付けられ
る。
【００１８】好ましくは、前記の太陽電池内部量子効率
測定装置において、前記の起電流測定手段は、前記の太
陽電池の表面に形成された第１および第２の電極に接続
される外部回路と、前記の外部回路に流れる電流を電圧
に変換する負荷抵抗と、前記の電圧を測定する電圧測定
手段とからなる。
測定装置において、前記の起電流測定手段は、前記の太
陽電池の表面に形成された第１および第２の電極に接続
される外部回路と、前記の外部回路に流れる電流を電圧
に変換する負荷抵抗と、前記の電圧を測定する電圧測定
手段とからなる。
【００１９】好ましくは、前記の太陽電池内部量子効率
測定装置において、さらに、前記の第１の光源と前記の
太陽電池との間の光路中に、前記の太陽電池に照射され
る光の面内分布を均一化する光均一化手段を設ける。
測定装置において、さらに、前記の第１の光源と前記の
太陽電池との間の光路中に、前記の太陽電池に照射され
る光の面内分布を均一化する光均一化手段を設ける。
【００２０】好ましくは、前記の光均一化手段は、フラ
イアイレンズと集光レンズとからなる。
イアイレンズと集光レンズとからなる。
【００２１】好ましくは、前記の太陽電池内部量子効率
測定装置において、さらに、前記の第１の光源と前記の
太陽電池との間の光路中に、光源から太陽電池までの作
動距離を長くする第２の光学系を設ける。
測定装置において、さらに、前記の第１の光源と前記の
太陽電池との間の光路中に、光源から太陽電池までの作
動距離を長くする第２の光学系を設ける。
【００２２】好ましくは、前記の第２の光学系は、両側
テレセントリックレンズからなる。
テレセントリックレンズからなる。
【００２３】好ましくは、前記の第２の光学系は、非球
面の反射鏡からなる。
面の反射鏡からなる。
【００２４】好ましくは、前記の太陽電池内部量子効率
測定装置において、さらに、前記の第１の光源と前記の
太陽電池との間の光路中に、前記の第１の光源から放射
される光の一部を遮る光遮蔽手段を設ける。
測定装置において、さらに、前記の第１の光源と前記の
太陽電池との間の光路中に、前記の第１の光源から放射
される光の一部を遮る光遮蔽手段を設ける。
【００２５】好ましくは、前記の光遮蔽手段は、ピンホ
ールを有するアパーチャである。
ールを有するアパーチャである。
【００２６】本発明に係る太陽電池内部量子効率測定方
法は、太陽電池にバイアス光とチョッピングされた単色
光とを照射する照射ステップと、前記の単色光、およ
び、前記の単色光を前記の太陽電池に照射したときに前
記の太陽電池から反射される反射光を測光する測光ステ
ップと、前記のバイアス光と前記の単色光を前記の太陽
電池に照射したときに生じる起電流を測定する起電流測
定ステップと、内部量子効率を計算するステップとから
なる。
法は、太陽電池にバイアス光とチョッピングされた単色
光とを照射する照射ステップと、前記の単色光、およ
び、前記の単色光を前記の太陽電池に照射したときに前
記の太陽電池から反射される反射光を測光する測光ステ
ップと、前記のバイアス光と前記の単色光を前記の太陽
電池に照射したときに生じる起電流を測定する起電流測
定ステップと、内部量子効率を計算するステップとから
なる。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下に、添付の図面を参照して、
本発明の好ましい実施の形態を説明する。 実施の形態１．図１は、第１の実施の形態による内部量
子効率測定装置１００を図式的に示す図である。この内
部量子効率測定装置１００は、太陽電池素子である測定
試料１０２にチョッピングされた単一波長の光を照射す
る光源１１０と試料１０２にバイアス光を照射する光源
１１２とを備える。光源１１０と測定試料１０２との間
の光路には、レンズ群１１４、回転鏡１１６、積分球１
１８が設置される。ここで、レンズ群１１４は、図２で
示されるように、フライアイレンズ２０２、集光レンズ
２０４、および、両側テレセントリックレンズ２０５の
集合である。そして、積分球１１８の外部には、測定試
料１０２からの反射光を受光する２つの受光装置１２０
が設置される。この受光装置１２０は光電変換素子であ
り、例えば、一方がシリコンフォトダイオードで他方が
インジウムガリウムヒ素フォトダイオードである。さら
に、この装置１００には、測定試料１０２の表面電極１
０４、１０６に接続される外部回路１２２が備えられ
る。その外部回路１２２には、チョッピングされた単色
光により発生した外部回路１２２を流れる電流を、負荷
抵抗によって変換された電圧として測定するためのロッ
クインアンプ１２４が接続される。
本発明の好ましい実施の形態を説明する。 実施の形態１．図１は、第１の実施の形態による内部量
子効率測定装置１００を図式的に示す図である。この内
部量子効率測定装置１００は、太陽電池素子である測定
試料１０２にチョッピングされた単一波長の光を照射す
る光源１１０と試料１０２にバイアス光を照射する光源
１１２とを備える。光源１１０と測定試料１０２との間
の光路には、レンズ群１１４、回転鏡１１６、積分球１
１８が設置される。ここで、レンズ群１１４は、図２で
示されるように、フライアイレンズ２０２、集光レンズ
２０４、および、両側テレセントリックレンズ２０５の
集合である。そして、積分球１１８の外部には、測定試
料１０２からの反射光を受光する２つの受光装置１２０
が設置される。この受光装置１２０は光電変換素子であ
り、例えば、一方がシリコンフォトダイオードで他方が
インジウムガリウムヒ素フォトダイオードである。さら
に、この装置１００には、測定試料１０２の表面電極１
０４、１０６に接続される外部回路１２２が備えられ
る。その外部回路１２２には、チョッピングされた単色
光により発生した外部回路１２２を流れる電流を、負荷
抵抗によって変換された電圧として測定するためのロッ
クインアンプ１２４が接続される。
【００２８】なお、本実施の形態による内部量子効率測
定装置１００において、受光装置１２０として、シリコ
ンフォトダイオードとインジウムガリウムヒ素フォトダ
イオードを利用しているが、受光素子として動作するも
のであれば、その他の材料、例えば、ゲルマニウム、イ
ンジウムガリウムリン、または、アルミニウムガリウム
ヒ素等であってもよい。また、受光装置の数も２つに限
定されるものではなく、より広範囲にわたる波長に対し
て特性を測定する場合等は、３つ以上の受光装置を利用
してもよい。
定装置１００において、受光装置１２０として、シリコ
ンフォトダイオードとインジウムガリウムヒ素フォトダ
イオードを利用しているが、受光素子として動作するも
のであれば、その他の材料、例えば、ゲルマニウム、イ
ンジウムガリウムリン、または、アルミニウムガリウム
ヒ素等であってもよい。また、受光装置の数も２つに限
定されるものではなく、より広範囲にわたる波長に対し
て特性を測定する場合等は、３つ以上の受光装置を利用
してもよい。
【００２９】積分球１１８には、光が通過する複数の開
口部が形成される。それらは、測定試料１０２に照射さ
れる測定光１５０を積分球１１８内に導入する測定光用
の開口部１３０、参照光１５２を積分球１１８内に導入
する参照光用の開口部１３２、測定光１５０を通過させ
て測定試料１０２に導く測定試料用の開口部１３４、積
分球１１８で集光された反射光を通過させて受光装置１
２０に導く２つの受光用の開口部１３６、および、積分
球１１８内に白色バイアス光を導入するバイアス光用の
開口部１３８である。さらに、この積分球１１８には、
バイアス光用の開口部１３８を覆うシャッター１４０が
設けられる。このシャッター１４０は、積分球１１８の
内壁面と同じ曲率を持ち、開口部に接する側の表面は、
積分球１１８の内壁と同じ材料で作製されている。シャ
ッター１４０は、移動機構によって着脱できるようにな
っている。
口部が形成される。それらは、測定試料１０２に照射さ
れる測定光１５０を積分球１１８内に導入する測定光用
の開口部１３０、参照光１５２を積分球１１８内に導入
する参照光用の開口部１３２、測定光１５０を通過させ
て測定試料１０２に導く測定試料用の開口部１３４、積
分球１１８で集光された反射光を通過させて受光装置１
２０に導く２つの受光用の開口部１３６、および、積分
球１１８内に白色バイアス光を導入するバイアス光用の
開口部１３８である。さらに、この積分球１１８には、
バイアス光用の開口部１３８を覆うシャッター１４０が
設けられる。このシャッター１４０は、積分球１１８の
内壁面と同じ曲率を持ち、開口部に接する側の表面は、
積分球１１８の内壁と同じ材料で作製されている。シャ
ッター１４０は、移動機構によって着脱できるようにな
っている。
【００３０】次に、この内部量子効率測定装置１００の
動作を説明する。最初に、試料１０２の反射率を測定す
る場合について説明する。まず、光源１１０から出た光
はレンズ群１１４を通過する。さらに、回転鏡１１６に
よって切り換えられた一方の光が、参照光１５２として
開口部１３２から積分球１１８内に導入される。積分球
１１８内に導入された光は、測定試料１０２ではなく、
積分球１１８の内壁面に照射される。この光は、内壁面
により、積分球１１８内のあらゆる方向に向かって反射
されるが、積分球１１８内で集光され、２つの開口部１
３６を経由して受光装置１２０に到達する。この受光装
置１２０は、光電変換により、受光した光を電気信号に
変換する。例えば、この受光装置１２０により、受光さ
れた光の光量を電流Ａとして測定できる。これにより、
光源１１０から照射された光が全て積分球内で反射され
た場合の反射光の光量が測定できる。
動作を説明する。最初に、試料１０２の反射率を測定す
る場合について説明する。まず、光源１１０から出た光
はレンズ群１１４を通過する。さらに、回転鏡１１６に
よって切り換えられた一方の光が、参照光１５２として
開口部１３２から積分球１１８内に導入される。積分球
１１８内に導入された光は、測定試料１０２ではなく、
積分球１１８の内壁面に照射される。この光は、内壁面
により、積分球１１８内のあらゆる方向に向かって反射
されるが、積分球１１８内で集光され、２つの開口部１
３６を経由して受光装置１２０に到達する。この受光装
置１２０は、光電変換により、受光した光を電気信号に
変換する。例えば、この受光装置１２０により、受光さ
れた光の光量を電流Ａとして測定できる。これにより、
光源１１０から照射された光が全て積分球内で反射され
た場合の反射光の光量が測定できる。
【００３１】次に、回転鏡１１６によって切り換えられ
た他方の光が、測定光１５０として開口部１３０から積
分球１１８内に導入される。積分球１１８内に導入され
た光は、開口部１３４を通って測定試料１０２に入射す
る。この光は、測定試料１０２により、その一部が反射
され、残りは吸収される。反射される光は、積分球１１
８内のあらゆる方向に向かって反射される。このとき、
試料１０２からの反射光をできるだけ多く捕らえるため
に、試料１０２と積分球１１８は密着していることが好
ましい。反射光は、積分球１１８内で集光され、２つの
開口部１３６を経由して受光装置１２０に到達する。例
えば、この受光装置１２０により、受光された光を電流
Ｂとして測定できる。これにより、光源１１０から照射
された光のうち測定試料１０２によって吸収されなかっ
た光、つまり、測定試料１０２によって反射された一部
の光の光量を測定できる。
た他方の光が、測定光１５０として開口部１３０から積
分球１１８内に導入される。積分球１１８内に導入され
た光は、開口部１３４を通って測定試料１０２に入射す
る。この光は、測定試料１０２により、その一部が反射
され、残りは吸収される。反射される光は、積分球１１
８内のあらゆる方向に向かって反射される。このとき、
試料１０２からの反射光をできるだけ多く捕らえるため
に、試料１０２と積分球１１８は密着していることが好
ましい。反射光は、積分球１１８内で集光され、２つの
開口部１３６を経由して受光装置１２０に到達する。例
えば、この受光装置１２０により、受光された光を電流
Ｂとして測定できる。これにより、光源１１０から照射
された光のうち測定試料１０２によって吸収されなかっ
た光、つまり、測定試料１０２によって反射された一部
の光の光量を測定できる。
【００３２】以上のことから、この試料の反射率Ｒは、
Ｒ＝Ｂ／Ａとして求められる。なお、この反射率測定の
間、バイアス光用の開口部１３８はシャッター１４０に
よって塞がれる。
Ｒ＝Ｂ／Ａとして求められる。なお、この反射率測定の
間、バイアス光用の開口部１３８はシャッター１４０に
よって塞がれる。
【００３３】本実施の形態による内部量子効率測定装置
１００において、光源１１０を出た光はレンズ群１１４
を通過する。このレンズ群１１４における動作につい
て、以下に詳細に説明する。図２に示されるように、光
源１１０を出た光は、まず、フライアイレンズ２０２に
入射する。入射した光は、多数のレンズ素子で構成され
たフライアイレンズ２０２の表面において拡散される。
つまり、フライアイレンズ２０２によって、多数の２次
光源に分割される。そして、分割された２次光源は、集
光レンズ２０４によって合成される。これにより、光の
積分効果が得られ、面内分布の良い光が生成される。
１００において、光源１１０を出た光はレンズ群１１４
を通過する。このレンズ群１１４における動作につい
て、以下に詳細に説明する。図２に示されるように、光
源１１０を出た光は、まず、フライアイレンズ２０２に
入射する。入射した光は、多数のレンズ素子で構成され
たフライアイレンズ２０２の表面において拡散される。
つまり、フライアイレンズ２０２によって、多数の２次
光源に分割される。そして、分割された２次光源は、集
光レンズ２０４によって合成される。これにより、光の
積分効果が得られ、面内分布の良い光が生成される。
【００３４】さらに、集光レンズ２０４に続いて、両側
テレセントリックレンズ２０５が採用されている。図３
は、この両側テレセントリックレンズ光学系を示す図で
ある。この光学系において、主光線２１０は、光学系の
焦点を通り、レンズ光軸に対して平行である。よって、
作動距離の長い光学系が実現できる。これは、内部量子
効率測定装置１００において、測定試料１０２の広い面
積（例えば、２ｃｍ角以上）を測定する場合に特に有効
である。
テレセントリックレンズ２０５が採用されている。図３
は、この両側テレセントリックレンズ光学系を示す図で
ある。この光学系において、主光線２１０は、光学系の
焦点を通り、レンズ光軸に対して平行である。よって、
作動距離の長い光学系が実現できる。これは、内部量子
効率測定装置１００において、測定試料１０２の広い面
積（例えば、２ｃｍ角以上）を測定する場合に特に有効
である。
【００３５】試料１０２の測定面積が大きくなると、測
定光用の開口部１３０や測定試料用の開口部１３４等が
大きくなるので、結果として、積分球１１８における開
口部の面積の総和が大きくなる。積分球１１８の全表面
積に対する開口面積の総和の割合が一定の値を超える
と、著しい測定誤差を生じるので、測定面積が大きい場
合には表面積の大きな積分球、つまり、大口径の積分球
が必要となる。本実施の形態の内部量子効率測定装置１
００は、両側テレセントリックレンズを採用することに
よって、光源から太陽電池までの作動距離の長い光学系
を実現し、光が直径の大きな積分球を通過して試料１０
２に入射することを可能にした。
定光用の開口部１３０や測定試料用の開口部１３４等が
大きくなるので、結果として、積分球１１８における開
口部の面積の総和が大きくなる。積分球１１８の全表面
積に対する開口面積の総和の割合が一定の値を超える
と、著しい測定誤差を生じるので、測定面積が大きい場
合には表面積の大きな積分球、つまり、大口径の積分球
が必要となる。本実施の形態の内部量子効率測定装置１
００は、両側テレセントリックレンズを採用することに
よって、光源から太陽電池までの作動距離の長い光学系
を実現し、光が直径の大きな積分球を通過して試料１０
２に入射することを可能にした。
【００３６】次に、この試料１０２の外部量子効率を測
定する場合について説明する。光源１１０から出た光
は、レンズ群１１４を通過し、回転鏡１１６によって切
り換えられた一方の光が、測定光１５０として開口部１
３０から積分球１１８内に導入される。積分球１１８内
に導入された光は、測定試料１０２に照射される。この
光は、測定試料１０２によって、その一部が反射され、
残りは吸収される。吸収された光は、測定試料１０２に
よって電気に変換される。その電気は、測定試料１０２
に接続された外部回路１２２によって、電流として取り
出され、さらに負荷抵抗（図示されない）によって電圧
に変換される。変換された電圧は、ロックインアンプ１
２４によって測定される。
定する場合について説明する。光源１１０から出た光
は、レンズ群１１４を通過し、回転鏡１１６によって切
り換えられた一方の光が、測定光１５０として開口部１
３０から積分球１１８内に導入される。積分球１１８内
に導入された光は、測定試料１０２に照射される。この
光は、測定試料１０２によって、その一部が反射され、
残りは吸収される。吸収された光は、測定試料１０２に
よって電気に変換される。その電気は、測定試料１０２
に接続された外部回路１２２によって、電流として取り
出され、さらに負荷抵抗（図示されない）によって電圧
に変換される。変換された電圧は、ロックインアンプ１
２４によって測定される。
【００３７】なお、この外部量子効率測定時には、シャ
ッター１４０が外され、光源１１２からバイアス光用の
開口部１３８を通って、測定試料１０２にバイアス光が
照射される。このバイアス光は、例えば、入射強度が１
００ｍＷ／ｃｍ２の白色光である。これにより、擬似太
陽光下で測定を行うことができ、より正確な外部量子効
率が求められる。
ッター１４０が外され、光源１１２からバイアス光用の
開口部１３８を通って、測定試料１０２にバイアス光が
照射される。このバイアス光は、例えば、入射強度が１
００ｍＷ／ｃｍ２の白色光である。これにより、擬似太
陽光下で測定を行うことができ、より正確な外部量子効
率が求められる。
【００３８】本実施の形態の内部量子効率測定装置１０
０において、積分球１１８にバイアス光用の開口部１３
８を設けたので、試料１０２の外部量子効率を、白色バ
イアス光を照射した状態で測定できる。さらに、開口部
１３８を覆うシャッター１４０とその移動機構とを設け
たので、開口部１３８の開閉を自由に行える。これによ
り、反射率測定時に、開口部１３８をシャッター１４０
で覆って、反射率の測定誤差を小さくし、外部量子効率
測定時に、そのシャッター１４０を外して、擬似太陽光
下で正確な測定を行うことができる。
０において、積分球１１８にバイアス光用の開口部１３
８を設けたので、試料１０２の外部量子効率を、白色バ
イアス光を照射した状態で測定できる。さらに、開口部
１３８を覆うシャッター１４０とその移動機構とを設け
たので、開口部１３８の開閉を自由に行える。これによ
り、反射率測定時に、開口部１３８をシャッター１４０
で覆って、反射率の測定誤差を小さくし、外部量子効率
測定時に、そのシャッター１４０を外して、擬似太陽光
下で正確な測定を行うことができる。
【００３９】なお、バイアス光光源１１２と開口部１３
８との間の光路中に、特殊なバンドパスフィルタ、また
は、バンドエリミネートフィルタが挿入されてもよい。
これにより、任意の波長分布を持つバイアス光を照射し
て、積層型太陽電池の量子効率が測定できる。
８との間の光路中に、特殊なバンドパスフィルタ、また
は、バンドエリミネートフィルタが挿入されてもよい。
これにより、任意の波長分布を持つバイアス光を照射し
て、積層型太陽電池の量子効率が測定できる。
【００４０】また、回転鏡１１６は、光源１１０から放
射された光を、参照光と測定光とに切り換える任意の装
置である。これは、代わりに、光源１１０から放射され
た光を切り換えるのではなく、光源１１０から放射され
た光を、光量が等しい参照光と測定光とに分離する装置
であってもよい。この場合、両者の光が同時に積分球に
入射しないように、一方の光のみを通過させて他方の光
を遮断する手段を併用する。
射された光を、参照光と測定光とに切り換える任意の装
置である。これは、代わりに、光源１１０から放射され
た光を切り換えるのではなく、光源１１０から放射され
た光を、光量が等しい参照光と測定光とに分離する装置
であってもよい。この場合、両者の光が同時に積分球に
入射しないように、一方の光のみを通過させて他方の光
を遮断する手段を併用する。
【００４１】本実施の形態による内部量子効率測定装置
１００は、反射率測定装置と外部量子効率測定装置とを
一体化した装置であり、各々の測定を、試料を移動する
ことなく、同一の照射光条件で行える。加えて、一体化
したことによって、従来の各々の測定で実現されていた
精度を損なうことなく、むしろ、より正確な測定を可能
にした。
１００は、反射率測定装置と外部量子効率測定装置とを
一体化した装置であり、各々の測定を、試料を移動する
ことなく、同一の照射光条件で行える。加えて、一体化
したことによって、従来の各々の測定で実現されていた
精度を損なうことなく、むしろ、より正確な測定を可能
にした。
【００４２】本実施の形態による内部量子効率測定装置
１００は、光路中にフライアイレンズを設置することに
より、光源の種類や測定波長に関わらず面内均一性の良
好な光を測定試料に照射できる。
１００は、光路中にフライアイレンズを設置することに
より、光源の種類や測定波長に関わらず面内均一性の良
好な光を測定試料に照射できる。
【００４３】本実施の形態による内部量子効率測定装置
１００において、両側テレセントリック光学系を採用す
ることにより、作動距離の長い光学系を実現できる。こ
れにより、大口径の積分球内に測定光を導入することが
可能となり、結果として、測定面積が広い（例えば、２
ｃｍ角以上の）場合の測定も行える。また、両側テレセ
ントリック光学系を採用することにより、焦点深度の深
い照明を実現できる。従って、測定試料の位置や試料の
厚み等の違いにより、測定表面の位置が光路中において
前後に移動しても、照射される光の照度を同一にして測
定できる。
１００において、両側テレセントリック光学系を採用す
ることにより、作動距離の長い光学系を実現できる。こ
れにより、大口径の積分球内に測定光を導入することが
可能となり、結果として、測定面積が広い（例えば、２
ｃｍ角以上の）場合の測定も行える。また、両側テレセ
ントリック光学系を採用することにより、焦点深度の深
い照明を実現できる。従って、測定試料の位置や試料の
厚み等の違いにより、測定表面の位置が光路中において
前後に移動しても、照射される光の照度を同一にして測
定できる。
【００４４】実施の形態２．次に、第２の実施の形態に
よる内部量子効率測定装置について説明する。本実施の
形態の内部量子効率測定装置において、第１の実施の形
態による内部量子効率測定装置１００と異なる点は、レ
ンズ群１１４の両側テレセントリック光学系を反射鏡で
実現したことである。図４に、この反射鏡で実現された
両側テレセントリック光学系を示す。
よる内部量子効率測定装置について説明する。本実施の
形態の内部量子効率測定装置において、第１の実施の形
態による内部量子効率測定装置１００と異なる点は、レ
ンズ群１１４の両側テレセントリック光学系を反射鏡で
実現したことである。図４に、この反射鏡で実現された
両側テレセントリック光学系を示す。
【００４５】図３における両側テレセントリックレンズ
光学系は、単レンズを使用した場合に、球面収差と色収
差が発生する。一般に、これを解決するために、高屈折
率の光学材料と低屈折率の光学材料とを組み合わせた色
消しレンズが使用されるが、色消しレンズは、利用でき
る波長範囲が狭く、測定装置で要求される波長帯域を満
足させることができないという欠点がある。そこで、本
実施の形態による内部量子効率測定装置では、図４のよ
うに、反射鏡２２０を使って両側テレセントリック光学
系を構成した。これにより、色収差を除去でき、上述の
問題を解決できる。また、一般に、反射鏡としては球面
鏡が使用されるが、球面鏡による軸外し光学系は、非点
収差を生じ、このため、像が分布を持つ不完全な状態に
なるという欠点がある。そこで、本実施の形態による内
部量子効率測定装置では、反射鏡２２０を非球面鏡（ト
ロイダル鏡）で構成し、この問題を解決した。以上のこ
とから、本実施の形態の内部量子効率測定装置におい
て、反射鏡２２０を非球面鏡で構成することにより、収
差の少ない、色収差の発生しない集光光学系を実現でき
る。
光学系は、単レンズを使用した場合に、球面収差と色収
差が発生する。一般に、これを解決するために、高屈折
率の光学材料と低屈折率の光学材料とを組み合わせた色
消しレンズが使用されるが、色消しレンズは、利用でき
る波長範囲が狭く、測定装置で要求される波長帯域を満
足させることができないという欠点がある。そこで、本
実施の形態による内部量子効率測定装置では、図４のよ
うに、反射鏡２２０を使って両側テレセントリック光学
系を構成した。これにより、色収差を除去でき、上述の
問題を解決できる。また、一般に、反射鏡としては球面
鏡が使用されるが、球面鏡による軸外し光学系は、非点
収差を生じ、このため、像が分布を持つ不完全な状態に
なるという欠点がある。そこで、本実施の形態による内
部量子効率測定装置では、反射鏡２２０を非球面鏡（ト
ロイダル鏡）で構成し、この問題を解決した。以上のこ
とから、本実施の形態の内部量子効率測定装置におい
て、反射鏡２２０を非球面鏡で構成することにより、収
差の少ない、色収差の発生しない集光光学系を実現でき
る。
【００４６】なお、本実施の形態の内部量子効率測定装
置においても、第１の実施の形態による内部量子効率測
定装置と同様の効果が得られる。
置においても、第１の実施の形態による内部量子効率測
定装置と同様の効果が得られる。
【００４７】実施の形態３．次に、第３の実施の形態に
よる内部量子効率測定装置について説明する。図５は、
本実施の形態による内部量子効率測定装置２５０を図式
的に示す図である。図５において、第１の実施の形態に
よる内部量子効率測定装置１００と同じ構成には、図１
と同じ番号が付してある。内部量子効率測定装置１００
と異なる点は、光源１１０から積分球１１８までの光路
中にピンホールを開けたアパーチャ２６０が挿入できる
構造となっている点である。
よる内部量子効率測定装置について説明する。図５は、
本実施の形態による内部量子効率測定装置２５０を図式
的に示す図である。図５において、第１の実施の形態に
よる内部量子効率測定装置１００と同じ構成には、図１
と同じ番号が付してある。内部量子効率測定装置１００
と異なる点は、光源１１０から積分球１１８までの光路
中にピンホールを開けたアパーチャ２６０が挿入できる
構造となっている点である。
【００４８】測定試料１０２に照射される光の面積は、
通常、積分球１１８の測定試料用開口部１３４の面積で
ある。開口部１３４よりも小さい面積の光を照射する場
合には、試料上にマスクを配置して測定が行われる。し
かし、試料からの反射光と同時にマスクからの反射光も
測定されるので、マスクの領域が大きくなるにつれて、
得られる反射率は正確ではなくなる。また、開口部１３
４よりも小さいサイズの試料を測定する場合、測定試料
と同時に試料を保持する試料台にも光が入射し、この試
料台からも反射光が生じるため、正確な反射率測定が行
えない。そこで、本実施の形態による内部量子効率測定
装置２５０において、光が積分球１１８内に導入される
以前にその面積や形状を調節できるような構造を実現し
た。これにより、測定面積の大小、測定領域の形状にか
かわらず、正確な反射率測定が可能となった。
通常、積分球１１８の測定試料用開口部１３４の面積で
ある。開口部１３４よりも小さい面積の光を照射する場
合には、試料上にマスクを配置して測定が行われる。し
かし、試料からの反射光と同時にマスクからの反射光も
測定されるので、マスクの領域が大きくなるにつれて、
得られる反射率は正確ではなくなる。また、開口部１３
４よりも小さいサイズの試料を測定する場合、測定試料
と同時に試料を保持する試料台にも光が入射し、この試
料台からも反射光が生じるため、正確な反射率測定が行
えない。そこで、本実施の形態による内部量子効率測定
装置２５０において、光が積分球１１８内に導入される
以前にその面積や形状を調節できるような構造を実現し
た。これにより、測定面積の大小、測定領域の形状にか
かわらず、正確な反射率測定が可能となった。
【００４９】なお、本実施の形態の内部量子効率測定装
置においても、第１の実施の形態による内部量子効率測
定装置と同様の効果が得られる。
置においても、第１の実施の形態による内部量子効率測
定装置と同様の効果が得られる。
【００５０】実施の形態４．次に、第４の実施の形態に
よる内部量子効率測定装置について説明する。本実施の
形態の内部量子効率測定装置において、第１の実施の形
態による内部量子効率測定装置１００と異なる点は、図
６に示されるように、積分球１１８を保持する部分３０
２にレール３０４が取り付けられている点である。これ
により、積分球１１８を光路中に設置したり（ａ）、光
路外に退避させる（ｂ）ことが可能となる。例えば、測
定試料１０２の面積が積分球１１８の測定試料用開口部
１３４の面積とほぼ同じであり、かつ、試料の光照射面
側の電極と電気的接続を行うために、リード線ではなく
針状のプローブを接触させる場合等は、積分球１１８を
用いずに従来の外部量子効率測定装置と同様の構成によ
る測定を行う必要がある。また、反射率測定が不要であ
って積分球１１８を配置する必要がない場合もある。こ
れらの場合には、積分球１１８を保持する保持部分３０
２をレール３０４によって移動させて、積分球１１８を
光路外に退避させることができる。
よる内部量子効率測定装置について説明する。本実施の
形態の内部量子効率測定装置において、第１の実施の形
態による内部量子効率測定装置１００と異なる点は、図
６に示されるように、積分球１１８を保持する部分３０
２にレール３０４が取り付けられている点である。これ
により、積分球１１８を光路中に設置したり（ａ）、光
路外に退避させる（ｂ）ことが可能となる。例えば、測
定試料１０２の面積が積分球１１８の測定試料用開口部
１３４の面積とほぼ同じであり、かつ、試料の光照射面
側の電極と電気的接続を行うために、リード線ではなく
針状のプローブを接触させる場合等は、積分球１１８を
用いずに従来の外部量子効率測定装置と同様の構成によ
る測定を行う必要がある。また、反射率測定が不要であ
って積分球１１８を配置する必要がない場合もある。こ
れらの場合には、積分球１１８を保持する保持部分３０
２をレール３０４によって移動させて、積分球１１８を
光路外に退避させることができる。
【００５１】本実施の形態による内部量子効率測定装置
において、積分球１１８を用いた測定が不要な場合、ま
たは、不可能な場合に、極めて簡便に、従来の測定と同
様の外部量子効率測定が可能となる。
において、積分球１１８を用いた測定が不要な場合、ま
たは、不可能な場合に、極めて簡便に、従来の測定と同
様の外部量子効率測定が可能となる。
【００５２】ただし、積分球１１８を用いた場合と用い
ない場合において、外部量子効率の測定データに違いが
あると意味がないため、同一の測定試料１０２を用いて
両者の場合で比較を行った。なお、測定試料に入射する
光３００の光量を同一にするため、積分球１１８を用い
ない場合は、試料１０２に照射される光の面積が、積分
球１１８の下部に取り付けられたマスク３１０により規
定される開口面積（図７）と同じになるように、別のマ
スク３１２を測定試料１０２上に配置して測定を行った
（図８）。この測定の結果、図９に示されるように、両
者の場合において、測定データには差がみられなかっ
た。
ない場合において、外部量子効率の測定データに違いが
あると意味がないため、同一の測定試料１０２を用いて
両者の場合で比較を行った。なお、測定試料に入射する
光３００の光量を同一にするため、積分球１１８を用い
ない場合は、試料１０２に照射される光の面積が、積分
球１１８の下部に取り付けられたマスク３１０により規
定される開口面積（図７）と同じになるように、別のマ
スク３１２を測定試料１０２上に配置して測定を行った
（図８）。この測定の結果、図９に示されるように、両
者の場合において、測定データには差がみられなかっ
た。
【００５３】なお、本実施の形態の内部量子効率測定装
置においても、第１の実施の形態による内部量子効率測
定装置と同様の効果が得られる。
置においても、第１の実施の形態による内部量子効率測
定装置と同様の効果が得られる。
【００５４】
【発明の効果】本発明による内部量子効率測定装置によ
り、照射される光の条件を同一にして反射率と外部量子
効率とを正確に得ることができる。
り、照射される光の条件を同一にして反射率と外部量子
効率とを正確に得ることができる。
【００５５】さらに、外部量子効率測定を行う場合は、
バイアス光を照射できる。
バイアス光を照射できる。
【００５６】さらに、本発明による内部量子効率測定装
置において、反射率測定に利用される構成要素を取り外
すことにより、外部量子効率を単独で正確に測定でき
る。
置において、反射率測定に利用される構成要素を取り外
すことにより、外部量子効率を単独で正確に測定でき
る。
【００５７】また、本発明による内部量子効率測定装置
により、測定試料に面内分布の良い良質な測定光を照射
できる。
により、測定試料に面内分布の良い良質な測定光を照射
できる。
【００５８】さらに、本発明による内部量子効率測定装
置により、作動距離の長い光学系を実現でき、太陽電池
素子の広い面積（例えば、２ｃｍ角以上）について正確
な反射率および外部量子効率が測定できる。
置により、作動距離の長い光学系を実現でき、太陽電池
素子の広い面積（例えば、２ｃｍ角以上）について正確
な反射率および外部量子効率が測定できる。
【００５９】さらに、本発明による内部量子効率測定装
置において、作動距離の長い光学系を実現するために非
球面の反射鏡を利用することによって、収差の少ない、
色収差の発生しない光学系を実現できる。
置において、作動距離の長い光学系を実現するために非
球面の反射鏡を利用することによって、収差の少ない、
色収差の発生しない光学系を実現できる。
【００６０】さらに、本発明による内部量子効率測定装
置において、光路中でその一部が遮断された測定光を測
定試料に照射することにより、測定領域の面積や形状に
かかわらず、反射率および外部量子効率が正確に測定で
きる。
置において、光路中でその一部が遮断された測定光を測
定試料に照射することにより、測定領域の面積や形状に
かかわらず、反射率および外部量子効率が正確に測定で
きる。
【００６１】さらに、本発明による内部量子効率測定方
法によって、照射される光の条件を同一にして測定した
正確な反射率と外部量子効率とを得ることができる。
法によって、照射される光の条件を同一にして測定した
正確な反射率と外部量子効率とを得ることができる。
【図１】 本発明による実施の形態１の内部量子効率測
定装置を図式的に示す図。
定装置を図式的に示す図。
【図２】 フライアイレンズと両側テレセントリック光
学系とを組み合わせた光学系を示す図。
学系とを組み合わせた光学系を示す図。
【図３】 両側テレセントリック光学系を示す図。
【図４】 反射鏡を用いたその他の両側テレセントリッ
ク光学系を示す図。
ク光学系を示す図。
【図５】 本発明による実施の形態３の内部量子効率測
定装置を図式的に示す図。
定装置を図式的に示す図。
【図６】 本発明による実施の形態４の内部量子効率測
定装置を図式的に示す図。
定装置を図式的に示す図。
【図７】 積分球下側からみた測定試料用開口部の概略
図。
図。
【図８】 積分球非使用時のマスクが装着された測定試
料を示す図。
料を示す図。
【図９】 積分球の有無による外部量子効率の比較を示
すグラフの図。
すグラフの図。
【図１０】 従来の反射率測定装置を図式的に示す図。
【図１１】 従来の外部量子効率測定装置を図式的に示
す図。
す図。
１００ 内部量子効率測定装置、 １０２ 測定試料、
１０４、１０６ 電極、 １１０ 測定光光源、 １
１２ バイアス光光源、 １１４ レンズ群、１１６
回転鏡、 １１８ 積分球、 １２０ 受光装置、 １
２２ 外部回路、 １２４ ロックインアンプ、 １３
０、１３２、１３４、１３６、１３８開口部、 １４０
シャッター
１０４、１０６ 電極、 １１０ 測定光光源、 １
１２ バイアス光光源、 １１４ レンズ群、１１６
回転鏡、 １１８ 積分球、 １２０ 受光装置、 １
２２ 外部回路、 １２４ ロックインアンプ、 １３
０、１３２、１３４、１３６、１３８開口部、 １４０
シャッター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 草野 清一 東京都八王子市高倉町４番８号 分光計器 株式会社内 Ｆターム(参考） 5F051 BA11 KA09 KA10
Claims (15)
- 【請求項１】 太陽電池に単色光を照射する第１の光源
と、 前記単色光、および、前記単色光を太陽電池に照射した
ときに前記太陽電池から反射される反射光を測光する測
光手段と、 光を前記太陽電池に照射したときに生じる起電流を測定
する起電流測定手段とからなる太陽電池内部量子効率測
定装置。 - 【請求項２】 前記単色光がチョッピングされているこ
とを特徴とする請求項１に記載の太陽電池内部量子効率
測定装置。 - 【請求項３】 さらに、太陽電池にバイアス光を照射す
る第２の光源を含む請求項１または請求項２に記載の太
陽電池内部量子効率測定装置。 - 【請求項４】 前記測光手段が、積分球と受光手段とか
らなり、 前記積分球は、前記第１の光源と前記太陽電池との間の
光路中に設置され、 さらに、前記第１の光源と前記積分球との間の光路中
に、前記第１の光源から放射される光を前記積分球に導
く第１の光学系を備え、 前記積分球は、 前記単色光を積分球内に導入する第１の開口部と、 前記第１の開口部から導入された光を通過させて前記太
陽電池に導く第２の開口部と、 前記単色光を前記積分球の内壁面に照射させるように積
分球内に導入する第３の開口部と、 前記太陽電池および前記内壁面から反射されて集光され
た反射光を通過させて前記受光手段に導く第４の開口部
とを備える請求項１または請求項２に記載の内部量子効
率測定装置。 - 【請求項５】 前記測光手段が、積分球と受光手段とか
らなり、 前記積分球は、前記第１の光源と前記太陽電池との間の
光路中に設置され、 さらに、前記第１の光源と前記積分球との間の光路中
に、前記第１の光源から放射される光を前記積分球に導
く第１の光学系を備え、 前記積分球は、 前記単色光を積分球内に導入する第１の開口部と、 前記第１の開口部から導入された光を通過させて前記太
陽電池に導く第２の開口部と、 前記単色光を前記積分球の内壁面に照射させるように積
分球内に導入する第３の開口部と、 前記太陽電池および前記内壁面から反射されて集光され
た反射光を通過させて前記受光手段に導く第４の開口部
と、 前記バイアス光を前記太陽電池に照射させるように前記
積分球内に導入する第５の開口部と、 内面が前記積分球の内壁と同じ材料で形成される着脱可
能な前記第５の開口部の覆いとを備える請求項３に記載
の内部量子効率測定装置。 - 【請求項６】 さらに、前記積分球を保持する保持部と
固定された基部とからなる積分球保持手段を含み、 前記保持部が前記基部に対して可動式に取り付けられる
請求項４または請求項５に記載の太陽電池内部量子効率
測定装置。 - 【請求項７】 前記起電流測定手段が、 前記太陽電池の表面に形成された第１および第２の電極
に接続される外部回路と、 前記外部回路に流れる電流を電圧に変換する負荷抵抗
と、 前記電圧を測定する電圧測定手段とからなる請求項１か
ら請求項６に記載の太陽電池内部量子効率測定装置。 - 【請求項８】 さらに、前記第１の光源と前記太陽電池
との間の光路中に、前記太陽電池に照射される光の面内
分布を均一化する光均一化手段を設けた請求項１から請
求項７に記載の太陽電池内部量子効率測定装置。 - 【請求項９】 前記光均一化手段が、フライアイレンズ
と集光レンズとからなる請求項８に記載の太陽電池内部
量子効率測定装置。 - 【請求項１０】 さらに、前記第１の光源と前記太陽電
池との間の光路中に、光源から太陽電池までの作動距離
を長くする第２の光学系を設けた請求項１から請求項９
に記載の太陽電池内部量子効率測定装置。 - 【請求項１１】 前記第２の光学系が、両側テレセント
リックレンズからなる請求項１０に記載の太陽電池内部
量子効率測定装置。 - 【請求項１２】 前記第２の光学系が、非球面の反射鏡
からなる請求項１０に記載の太陽電池内部量子効率測定
装置。 - 【請求項１３】 さらに、前記第１の光源と前記太陽電
池との間の光路中に、前記第１の光源から放射される光
の一部を遮る光遮蔽手段を設けた請求項１から請求項１
２に記載の太陽電池内部量子効率測定装置。 - 【請求項１４】 前記光遮蔽手段がピンホールを有する
アパーチャである請求項１３に記載の太陽電池内部量子
効率測定装置。 - 【請求項１５】 太陽電池にバイアス光とチョッピング
された単色光とを照射する照射ステップと、 前記単色光、および、前記単色光を前記太陽電池に照射
したときに前記太陽電池から反射される反射光を測光す
る測光ステップと、 前記バイアス光と前記単色光を前記太陽電池に照射した
ときに生じる起電流を測定する起電流測定ステップと、 内部量子効率を計算するステップとからなる太陽電池内
部量子効率測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001160261A JP4663155B2 (ja) | 2001-05-29 | 2001-05-29 | 太陽電池の内部量子効率測定装置および方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001160261A JP4663155B2 (ja) | 2001-05-29 | 2001-05-29 | 太陽電池の内部量子効率測定装置および方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002353474A true JP2002353474A (ja) | 2002-12-06 |
| JP4663155B2 JP4663155B2 (ja) | 2011-03-30 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001160261A Expired - Fee Related JP4663155B2 (ja) | 2001-05-29 | 2001-05-29 | 太陽電池の内部量子効率測定装置および方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4663155B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010073990A (ja) * | 2008-09-19 | 2010-04-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 光電変換装置モジュールの検査装置 |
| WO2010101629A1 (en) * | 2009-03-01 | 2010-09-10 | Tau Science Corporation | High speed quantum efficiency measurement apparatus utilizing solid state lightsource |
| CN102338847A (zh) * | 2010-07-20 | 2012-02-01 | 中国科学院物理研究所 | 太阳能电池性能曲线测量装置及测量方法 |
| CN102439737A (zh) * | 2009-05-19 | 2012-05-02 | 纽波特公司 | 量子效率测量系统和使用方法 |
| TWI502206B (zh) * | 2013-12-27 | 2015-10-01 | Hon Tech Inc | Image sensing device for testing electronic components and its application |
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-
2001
- 2001-05-29 JP JP2001160261A patent/JP4663155B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| WO2010101629A1 (en) * | 2009-03-01 | 2010-09-10 | Tau Science Corporation | High speed quantum efficiency measurement apparatus utilizing solid state lightsource |
| CN102341716A (zh) * | 2009-03-01 | 2012-02-01 | 拓科学股份有限公司 | 利用固态光源的高速量子效率测量装置 |
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| JP2012527779A (ja) * | 2009-05-19 | 2012-11-08 | ニューポート コーポレーション | 量子効率測定システムおよび使用方法 |
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| KR101734876B1 (ko) * | 2009-05-19 | 2017-05-24 | 뉴포트 코포레이션 | 양자 효율 측정 시스템 및 사용 방법 |
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| TWI502206B (zh) * | 2013-12-27 | 2015-10-01 | Hon Tech Inc | Image sensing device for testing electronic components and its application |
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