JP2003324207A

JP2003324207A - 太陽電池の出力・発電量評価方法および評価プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体

Info

Publication number: JP2003324207A
Application number: JP2002127955A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Iga; 淳伊賀
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-04-30
Filing date: 2002-04-30
Publication date: 2003-11-14

Abstract

(57)【要約】太陽電池の出力を評価する場合、「I-Vカーブ測定器」
がよく使われているが、測定した太陽電池のI-Vカーブ
を基準日射強度・太陽電池温度条件のI-Vカーブに変換
したり、逆の変換をする式や方法が確立していないた
め、太陽電池の出力や発電量を正確に評価できなかっ
た。【解決手段】正確かつ汎用的な種々の変換式・変換方法
を使い、「I-Vカーブ測定器」で測定した太陽電池のI-V
カーブを変換し（S38）、その太陽電池本来の特性値か
ら求めたI-Vカーブ（S42，S45）と比較・評価する。ま
た、測定したI-Vカーブ（S32）とその太陽電池本来の特
性値から求めた測定時日射強度・太陽電池温度条件のI-
Vカーブ（S44、S56、S67）を比較・評価した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】太陽電池は、図９のごとく、
太陽の光エネルギーを電気エネルギーに直接変換するも
のである。すなわち光電効果の一種である光起電力効果
を応用し、起電力を発生させるものであり、太陽電池中
に適当なエネルギーを持った光（光子）が入射すると、
自由な電子と正孔が発生する。太陽電池は半導体中のpn
接合近傍に達した電子と正孔は、それぞれｎ型半導体
側、ｐ型半導体側に拡散し、両電極部に集まるので、電
力が取り出せ、電圧および電流が発生するというわけで
ある。太陽電池は、結晶シリコン系、非結晶シリコン
系、化合物系に大別できる。結晶シリコン系太陽電池、
特に単結晶太陽電池は製造工程が複雑で、製造に大量の
電力を必要とするため、コスト低減の研究が進められて
いる。最近、素子構造の工夫などにより、20％を超える
変換効率を達成した報告もある。製造工程の少し簡単な
多結晶シリコン太陽電池では、効率は実用上は10％〜15
％程度である。非結晶シリコン系太陽電池（アモルファ
ス太陽電池）では、製造工程が簡単で製造エネルギーが
少なく、またシリコン材料が少なくてすむため、低コス
ト太陽電池として有望である。さらに、薄膜で各種の基
盤上に形成できるため、広い応用範囲が期待される。効
率は実用上は10％程度である。本発明は、このような太
陽電池を使った発電システム（太陽光発電システム）に
おいて、設置した太陽電池の出力（電力）、発電量がそ
の太陽電池の工場での測定値又は仕様値（それぞれの太
陽電池の工場試験値又はその型式の太陽電池の定格値）
に比較してどの程度であるかを評価する方法、およびそ
のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記
録媒体およびその評価装置・システムに関する。一方、
太陽電池をシステムから切離し、模擬負荷を接続し、そ
の負荷抵抗値を高速に変えることにより連続的に発生電
圧と発生電流値のｎ組の値（例えば数１０組の値）の関
係を測定し、太陽電池の電圧−電流カーブ（I-Vカー
ブ）を作成し、発電出力を評価する「（太陽電池）I-V
カーブ測定器」（一般に「I-Vカーブトレーサ」と呼ば
れていることが多い）が市販されている。本発明の評価
は、この「I-Vカーブ測定器」で測定したI-Vカーブのデ
ータを使い当該太陽電池の発電出力と発電量を評価する
技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】太陽光発電システムは、地球環境問題の
解決の高まりのなか、太陽電池とそのシステム価格の低
減、逆潮流に対する電力会社の受入体制の整備、国の助
成措置などにより最近の普及は著しい。また、新しい、
改良された太陽電池も開発されている。

【０００３】しかし最近では、実際に設置した太陽電池
の発電出力や発電量が本来の仕様値ほどでていないので
はないかという疑問を、太陽電池・太陽光発電システム
の設置者、設置工事業者などからよく聞く、実際に本発
明者が太陽電池のこれら出力・発電量を調査した結果で
も、基準状態の仕様値（定格値）と測定時の日射強度・
太陽電池温度から基準状態に出力・発電量を概略換算し
た値と、測定値を比較した場合でも、測定時の出力・発
電量がかなり小さい場合をよく見かける。従来から実施
されている太陽光発電量の評価方法は、一定期間の発電
量を電力量計で測定し、一方、同一の期間に測定した日
射計による太陽電池受光面の日射量の測定値に太陽電池
変換効率を乗じてその発電量を求め、これらの値を比較
評価をする場合が多い。また、積算値でなくそれぞれの
時点における太陽電池出力と日射強度・太陽電池温度か
ら、変換効率と出力の温度係数を使い求め、比較・評価
することも行なわれている。しかしこれらの方法では、
文字通り概略値の評価でその評価精度は低い。また、こ
れらの技術では精度が低いため、出力評価した結果の値
が低く太陽電池の出力不足が考えられても、その原因解
明とその対策の実施までをすることが不可能であった。

【０００４】そこで最近では、前記のような「I-Vカー
ブ測定器」が開発され、市販されている（図１１に１例
を示す）。この装置では、評価すべき太陽電池を、その
接続されたインバータ・負荷などの機器から切離し、模
擬負荷（コンデンサ負荷、電子負荷など）を接続し、そ
の負荷の値を高速に自動切替し変化することにより、0.
5秒程度以内に40〜50組程度の発生電圧（Ｖ）−発生電
流（Ｉ）値を測定して電圧−電流カーブ（I-Vカーブ）
を得、同時に当該太陽電池の温度（以下太陽電池温度又
はモジュール温度という）と当該太陽電池受光面の日射
強度を得て、これらの値を使い基準状態のI-Vカーブに
もどし、太陽電池の出力を評価するものである。すなわ
ちこの装置の評価の方法は、評価すべき時刻の日射強度
・太陽電池温度において測定したI-Vカーブを基準状態
（日射強度１kW／ｍ2、太陽電池温度25℃）のI-Vカーブ
に変換式を使って変換し、太陽電池メーカが示している
仕様値（基準状態における短絡電流（Isc）、開放電圧
（Voc）、最適電圧（Vop）、最適電流（Iop）など）、
実際は最大出力電力Pmax（Iop＊Vop）と比較・評価する
ものである。そして、評価対象の太陽電池の各時点の出
力（電力）とその評価結果などをパソコン・マイコンで
出力するものである。

【０００５】太陽電池の出力・発電量の正確な評価に
は、前記「I-Vカーブ測定器」が重要な地位を占めてい
るにもかかわらず、この種装置で市販されている機種は
国内外に意外に少なく、またこれらの機種のハード面の
原理および評価ソフトは類似している。一般的にこれら
の装置の課題は次のとおりである。 (1) この装置の評価ソフトの中核部分は、測定時の日射
強度、太陽電池温度における発生電圧Ｖ−発生電流Ｉの
値（I-Vカーブの値）を、基準状態（日射強度１kW／ｍ
2、モジュール温度25℃）の電圧−電流値（I-Vカーブの
値）に、変換（換算）する方法（変換式）である。しか
し、従来の技術（変換式）では（図４の左又は中欄の
式）であり、変換式を適用できる日射強度の条件（範
囲）が0.8kW／ｍ2程度以上で、日射も安定している場合
などに限定されており、実際には評価ができない日射強
度条件の場合も多かった。すなわち、精度の高い汎用的
な変換式が一般には確立していなかった。

【０００６】(2) 太陽電池や太陽光発電システムのそれ
ぞれの時刻における出力の評価の他に、一定期間の発電
量すなわちkWhで正確、汎用的に評価する方法が確立し
ていない。

【０００７】(3) 一般に日射の変動は激しく、0.5秒以
内に最高から最低まで日射強度が変動することもみられ
る。したがって、より高速に電圧−電流の値（I-Vカー
ブ）を測定する技術・装置、およびこの電圧・電流の測
定値に正確に時間対応した日射計と太陽電池温度の測定
器が必要である。この点でも従来の技術では十分とはい
えない。

【０００８】(4) 太陽電池出力を評価する場合、運転中
の太陽電池を連系されている太陽電池から切離すことな
く太陽電池の出力・発電量を計測し、評価することが望
まれる。すなわち太陽電池を切離すことなく計測し、出
力評価する技術の確立が期待される。しかし、一般にこ
の技術もまだ確立されていない。

【０００９】ここで評価に関する従来の技術とその課題
をさらに理解するため、太陽電池の特性と特性曲線およ
び評価の方法に関して説明を加える。図１０は太陽電池
の出力特性曲線で、電圧−電流曲線すなわち、I-Vカー
ブを示しており、横軸は電圧Ｖ、縦軸は電流Ｉを示して
いる。なお、破線は電圧−電力曲線、すなわちP-Vカー
ブを示しており、横軸は電圧Ｖ、縦軸は電力Ｐである。
太陽電池の出力すなわち出力電力は、電圧Ｖと電流Ｉの
積である。この太陽電池の出力が最大となる点を、最大
出力点Pmaxで示している。最大出力点Pmaxにおける電流
Ｉおよび電圧Ｖのそれぞれの値は、最適電流Iopおよび
最適電圧Vopと呼ばれている。そして、電流が零のとき
の電圧Ｖの値を解放電圧Vocという。電圧が零のときの
電流Ｉの値を短絡電流Iscという。太陽電池は、その個
々の特性の違いによってはもちろん、受光する光の日射
強度や太陽電池温度により、その発生電圧と発生電流の
曲線であるI-Vカーブが異なってくる。そこで、太陽電
池の数値的特性値は、基準日射強度（１kW／ｍ2）で基
準太陽電池温度（25℃）の状態（「基準状態」という）
における短絡電流Isc、最適電流Iop、最適電圧Vop、開
放電圧Voc、太陽電池直列抵抗Rs、温度が１℃変化した
ときの短絡電流Iscの変動値α（Ａ／℃）、温度が１℃
変化したときの開放電圧Vocの変動値β（Ｖ／℃）、曲
線補正因子Ｋで表わされる。なお、太陽電池の特性値
は、日射強度１kW／ｍ2で太陽電池55℃の状態（「動作
状態」ともいう）での短絡電流Isc、最適電流Iop、最適
電圧Vop、開放電圧Vocなどで示されていることもある。

【００１０】また、太陽電池の出力特性値は、前述のご
とく一般に、日射強度が１kW／ｍ2で太陽電池温度が25
℃（場合によっては55℃を含むことがある）の状態がメ
ーカーより与えられる。このため、太陽電池温度が25℃
や55℃以外の場合や、日射強度が１kW／ｍ2以外の場合
には、評価対象の太陽電池の出力や発電量が太陽電池本
来の出力や発電量に比較してどの程度であるかわからな
い。つまり、太陽電池温度が基準温度と異なる値、例え
ば38℃で、日射強度が基準日射強度と異なる値、例えば
700Ｗ／ｍ2の場合には、I-Vカーブのデータは基準状態
のI-Vカーブを日射強度700Ｗ／ｍ2、太陽電池温度38℃
に変換できなければ評価対象の太陽電池の出力がどの程
度の評価値であるかわからない。このように、太陽電池
の出力・発電量の評価には、任意の日射強度、任意の太
陽電池温度で測定したI-Vカーブを基準状態（日射強度
１kW／ｍ2、太陽電池温度25℃）のI-Vカーブに正確に変
換する式あるいは、基準状態のI-Vカーブを任意の日射
強度、任意の太陽電池温度のI-Vカーブに変換する式
（方法）が不可欠である。前記のとおり日射強度がごく
限られた条件（800〜850kW／ｍ2程度以上で安定してい
るとき）においては、基準状態のI-Vカーブのデータに
戻す式として、従来よりJIS8913，JIS8919などの中に示
されている変換式が一般に適用されている（図４の左又
は中の欄の変換式。これらの式はIEAでも示されている
式で、米国製の「I-V測定器」にも適用されている。）
しかし、このように、ごく限られた日射強度条件での適
用で精度に問題がある変換式では太陽電池出力評価には
実質的に役立たない。また、この変換式の適用にあたっ
て基準状態での特性値であるα，β，Ｒｓ，Ｋをそのま
ま式の中に使えるかどうかも課題である。

【００１１】また、発電電力量の評価に必要な、与えら
れた基準状態の特性値Isc，Iop，Vop，Vocなどから基準
状態のI-Vカーブを描く方法も未だ一般的で精度の高い
方法として確立されていない。この課題を解決しようと
する試みとして、従来より、太陽電池の特性値である直
列抵抗Rsに関しては、太陽電池温度による影響が大きい
ため、太陽電池温度の関数として表わす式が知られてい
る。例えば、(財)日本品質保証機構では、 Rs＝｛１＋3.3717＊10-3（Ｔ−298）＋9.7058＊10-5
（Ｔ−298）2｝＊Rs' の式（図１３参照）により、太陽電池温度25℃（絶対温
度298K）の直列抵抗値Rs'から太陽電池温度ＴＫ（絶
対温度）での直列抵抗Rsの値を推定することを提案して
いる。しかし、この式はある限定された太陽電池などを
使って測定した実験式であり汎用的な式とは言い難いと
ともに、部分的な解決の試みでしかない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前記のような従来の技
術の事情と課題に鑑み、本発明が解決しようとする課題
は、前記「I-Vカーブ測定器」を使った太陽電池出力・
発電量の評価に関するもので、前記［従来の技術］で述
べた課題のうち次の事項である。その第１は、前述のよ
うに測定した日射強度・太陽電池温度における太陽電池
の電圧−電流カーブ（I-Vカーブ）を基準状態（日射強
度１kW／ｍ2、太陽電池温度25℃）に変換して比較評価
する正確かつ汎用的な式がまだ十分確立してないという
課題である。また逆に、基準状態での特性値（Isc，Io
p，Vop，Voc，α，β，Rs，Ｋ）から測定時の日射強度
・太陽電池温度における電圧−電流カーブ（I-Vカー
ブ）を求める正確かつ汎用的な式の確立ができていない
という課題である。具体的事例で示すと、現在一般に使
用されている任意の日射強度・太陽電池温度条件のI-V
カーブを基準状態のI-Vカーブに変換する変換式（図４
の表の左又は中央の欄の変換式）は、前述のように日射
強度が800〜850Ｗ／ｍ2程度以下の場合には、計算精度
が悪いという欠点などがある。このため、測定時の日射
強度が800〜850Ｗ／ｍ2程度より大きい場合でなけれ
ば、実測したI-Vカーブを標準状態のI-Vカーブに変換す
ることができないという課題が指摘されている。すなわ
ち、「I-Vカーブ測定器」により測定した測定時日射強
度・太陽電池温度条件におけるI-V，P-Vカーブと太陽電
池の基本特性値から求めたI-V，P-Vカーブを測定時条件
で比較・評価することが実施されてなかった。すなわ
ち、「I-Vカーブ測定器」のメーカーで実施されている
評価方法は、前記のような変換式（図４の表の左又は中
央の欄の変換式）を使い、「I-Vカーブ測定器」で測定
したI-Vカーブから基準状態（日射強度１kW／ｍ2、太陽
電池温度25℃）のI-Vカーブを作成し、このI-Vカーブの
最大電力値（Pmax値）と、その太陽電池のPmax値（＝Io
p＊Vop）の仕様値を比較評価するものである。しかし、
この方法では前記のとおり、変換式の精度・汎用性に課
題がある。本発明は、この課題を解決するため、精度・
汎用性の高い変換式・方法を使うとともに、新規の比較
・評価の方法を示すものである。

【００１３】第２は、基準状態の特性値（Isc，Iop，Vo
p，Vocなど）から基準状態のI-Vカーブを描く方法が十
分確立していないことである。そのため、測定時日射強
度・太陽電池温度条件のI-Vカーブを正確・汎用的に描
くことができなかったため、実際に設置された太陽電池
の出力やその積算値である発電量を正確・汎用的に評価
できなかった。また、これら方法（式）が十分確立して
いないため、太陽光発電システムの年間発電量のシミュ
レーション計算が正確にできず、太陽光発電システムの
設計・運用が十分に実施できにくかった。なお、図４の
下欄に記載の「実用的I-Vカーブ変換式」は既に公表さ
れているものの、この式を実際に活用する段階において
は、基準状態のI-Vカーブのデータを太陽電池特性値（I
sc，Iop，Vop，Voc）から正確・汎用的に作成する方法
が十分確立していなかったところから測定時日射強度・
太陽電池温度条件のI-Vカーブが作成できないため十分
活用できないという課題もあった。そして、特性値（Is
c、Iop、Vop、Voc）から基準状態のI-Vカーブを求める
方法として特願平6-1156の方法が公開されているが、後
述のように長・短が見られる。また、図４の下欄に記載
の式にかわる、より理論的な方法を探る動きもあった。
例えば、変換式として太陽電池基本式を使い、その基本
特性値（Io，Rs，Rshなど）に日射強度・太陽電池温度
を使った関数であらわし、この値を基本特性式に適用し
解いてI-Vカーブを求める方法で前記のとおりである
（図１３）。この方法では、太陽電池の特性値である直
列抵抗Rs、並列抵抗Rshなどは太陽電池温度による影響
が大きいため、これらの値を太陽電池温度の関数として
あらわしているが、Rs，Rshなどは、前記のとおり特定
の種類の太陽電池などを使った限られた条件のもとで測
定して得られた値である。そのため、汎用的で正確な方
法とは言い難く、これらの値を使って求めた計算結果に
も課題があった。理論的な他の方法として、太陽電池基
本式を非線形の方程式として解く方法（電気学会論文１
（伊賀：「太陽電池の光照射状態での電圧−電流特性を
用いたI-Vカーブ作成法とその活用」、電学論116巻、10
号、1996））が発表されているが、前述の太陽電池特性
値（Isc，Iop，Vop，Voc）から基準状態のI-Vカーブを
描く方法、基準状態以外の条件（太陽電池温度55℃な
ど）のI-Vカーブ作成方法、Rsの求め方、基本特性値（I
L，Co，ｎ，Rsh，Rsなど）の曲線補間の方法などにまだ
課題があった。本発明は、これらの課題を解決しようと
するものである。

【００１４】第３に、個々の太陽電池のそれぞれの実測
した特性値（Isc，Iop，Vop，Voc，α，β，Rs，Ｋ）が
与えられていない場合の特性値として何を使うかという
課題である。

【００１５】第４に通常「I-Vカーブ測定器」による測
定では、測定値は測定インターバルごとにI-Vカーブの
データとして生のデータが収集できる。しかしこのデー
タ特殊なデータ形式で記録されている場合が多く、実際
にデータ加工して評価するにはプログラムの作成がかな
り手間と困難が生ずるという課題がある。したがって、
本発明はかかる課題を解決し、「I-Vカーブ測定器」に
よる測定値を使った出力・発電量の評価ソフトに関する
ものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１の太陽電池の評
価方法は、あらかじめ選択された標準太陽電池を基準状
態に保ったときの特性を保持する第１処理過程と、第１
処理過程で保持した、標準太陽電池の中の曲線因子（Ｆ
Ｆ）を、評価対象の太陽電池の曲線因子に一致させるこ
とにより、標準太陽電池の特性の中の最大出力動作点を
変換する第２処理過程と、第２処理過程で変換した最大
出力動作点に基づいて、標準太陽電池の特性の中の各動
作点を変換する第３処理過程と、標準太陽電池の特性の
中の各パラメータ（Isc，Iop，Vop，Voc）を、評価対象
の太陽電池の各パラメータに一致させることにより、第
３処理過程で得た各動作点を再変換する第４処理過程で
得られた出力電圧Ｖ1，出力電流Ｉ1のｎ組の値と、評価
対象太陽電池の直列抵抗Rs、曲線補正因子Ｋ、太陽電池
温度が１［℃］変化したときの短絡電流Iscの変化α
（Ａ／℃）および開放電圧Vocの変化β（Ｖ／℃）が入
力されると、これらの値を保持する第５処理過程と、評
価対象の太陽電池温度ｔ2と日射強度Ｅ2が入力されると
第４処理過程で得られた出力電流Ｉ1と出力電圧Ｖ1およ
び第５処理過程で保持した値から、Ｉ2＝Ｉ1＋Isc＊｛（Ｅ2／Ｅ1）−１｝＋α＊（ｔ2−ｔ
1）Ｖ2＝Ｖ1＋β＊（ｔ2−ｔ1）−Rs＊（Ｉ2−Ｉ1）−K＊I
2＊（ｔ2−ｔ1）（ここに、ｔ1、Ｅ1は基準状態での太陽電池温度（25
℃）、日射強度（１kW／ｍ2））の式を用いて、評価対
象の太陽電池の出力電流Ｉ2と出力電圧Ｖ2を演算する第
６処理過程により得られたｎ組の値から、電圧−電流特
性曲線（I-Vカーブ）および電圧−電力特性曲線（P-Vカ
ーブ）を描き、「I-Vカーブ測定器」で得られた出力電
圧Ｖ2'と出力電流Ｉ2'のｎ組の値より得られた電圧−電
流特性曲線（I-Vカーブ）および電圧−電力特性曲線（P
-Vカーブ）を比較し、評価対象の太陽電池の出力電力お
よび電力量を比較評価することを特徴とする。

【００１７】請求項２の太陽電池の評価方法は、あらか
じめ選択された標準太陽電池の基準状態に保ったときの
特性を保持する第１処理過程と、第１処理過程で保持し
た、標準太陽電池の中の曲線因子（ＦＦ）を、評価対象
の太陽電池の曲線因子（ＦＦ）に一致させることにより
標準太陽電池の特性の中の最大出力動作点を変換する第
２処理過程と、第２処理過程で変換した最大出力動作点
に基づいて、標準太陽電池の特性の中の各動作点を変換
する第３処理過程と、標準太陽電池の特性の中の各パラ
メータを、評価対象の太陽電池の各パラメータに一致さ
せることにより、第３処理過程で得た各動作点を再変換
する第４処理過程で得られた出力電圧Ｖ1 、出力電流Ｉ
1 のｎ組の値より得られた電圧−電流特性曲線（I-Vカ
ーブ）および電圧−電力特性曲線（P-Vカーブ）を保持
する第５処理過程と、「I-Vカーブ測定器」で得られたI
-Vカーブの出力電圧Ｖ2'と出力電流Ｉ2'のｎ組の値を保
持する第６処理過程と、評価対象太陽電池の直列抵抗R
s、曲線補正因子Ｋ、温度が１［℃］変化したときの短
絡電流Iscの変化α（Ａ／℃）および開放電圧Vocの変化
β（Ｖ／℃）が入力されると、これらの値を保持する第
７処理過程と、評価対象の太陽電池の温度ｔ2と日射強
度Ｅ2が入力されると、第６処理過程で保持した値か
ら、Ｉ1＝Ｉ2'＋Isc＊｛（Ｅ1−Ｅ2）／Ｅ1｝＋α＊（ｔ1−
ｔ2）Ｖ1＝Ｖ2'＋β＊（ｔ1−ｔ2）−Rs＊（Ｉ1−Ｉ2'）−Ｋ
＊Ｉ2'＊（ｔ1−ｔ2）（ここに、ｔ1、Ｅ1は基準状態での太陽電池温度（25
℃）、日射強度（１kW／ｍ2）である）の式を用いて、
評価対象の太陽電池のｎ組の出力電圧Ｖ1と出力電流Ｉ1
を、演算し作成した電圧−電流特性曲線（I-Vカーブ）
および電圧−電力特性曲線（P-Vカーブ）と第５処理過
程で保持したそれぞれの曲線を比較し、評価対象の太陽
電池の出力電力および平均電力を比較評価することを特
徴とする。

【００１８】請求項３の太陽電池の評価方法は、評価対
象太陽電池の特性値（Isc，Iop，Vop，Voc，α，β，R
s，Ｋ）が与えられた場合、請求項１の第１処理過程か
ら第６処理過程の方法でａ℃，ｂ℃，ｃ℃のI-Vカーブ
を作成し、それぞれの温度の特性値Isc，Iop，Vop，Voc
を求め、次にこれらの値を太陽電池基本特性式に代入し
た非線形連立方程式を解くことにより、評価対象の太陽
電池基本式中の基本特性値（IL，Co，ｎ，Rs，Rsh）の
ａ℃，ｂ℃，ｃ℃の値を求め、それぞれのａ℃，ｂ℃，
ｃ℃での基本特性値を曲線補間することにより測定温度
におけるそれぞれの基本特性値（IL，Co，ｎ，Rs，Rs
h）を求め、測定時の日射強度により上記特性値の一部
を補正の後、これら基本特性値（IL，Co，ｎ，Rs，Rs
h）を使い評価対象の太陽電池の出力電圧Ｖ2と出力電流
Ｉ2のｎ組の値を演算することにより得られたデータか
ら電圧−電流特性曲線（I-Vカーブ）および電圧−電力
特性曲線（P-Vカーブ）を描き、「I-Vカーブ測定器」に
より測定した評価太陽電池の出力電圧Ｖ2'と出力電流Ｉ
2'のｎ組の値より得られた電圧−電流特性曲線（I-Vカ
ーブ）および電圧−電流特性曲線（P-Vカーブ）を比較
し、評価対象の太陽電池の出力電力および電力量を評価
することを特徴とする。

【００１９】請求項４の太陽電池の評価方法は、評価対
象太陽電池のａ℃，ｂ℃，ｃ℃の特性値（Isc，Iop，Vo
p，Voc）が与えられた場合これらの値を太陽電池基本特
性式に代入した非線形連立方程式を解くことにより、評
価対象の太陽電池基本式中の基本特性値（IL，Co，ｎ，
Rs，Rsh）のａ℃，ｂ℃，ｃ℃の値を求め、それぞれの
ａ℃，ｂ℃，ｃ℃での基本特性値を曲線補間することに
より測定温度におけるそれぞれの基本特性値（IL，Co，
ｎ，Rs，Rsh）を求め、測定時の日射強度により上記特
性値の一部を補正の後、これら基本特性値（IL，Co，
ｎ，Rs，Rsh）を使い評価対象の太陽電池の出力電圧Ｖ2
と出力電力Ｉ2のｎ組の値を演算することにより得られ
たデータから電圧−電流特性曲線（I-Vカーブ）および
電圧−電力特性曲線（P-Vカーブ）を描き、「I-Vカーブ
測定器」により測定した評価太陽電池の出力電圧Ｖ2'と
出力電流Ｉ2'のｎ組の値より得られた電圧−電流特性曲
線(I-Vカーブ）および電圧−電流特性曲線（P-Vカー
ブ）を比較し、評価対象の太陽電池の出力電力および電
力量を評価する事を特徴とする。基準状態の出力電圧Ｖ
1 、出力電流Ｉ1を得る第１処理過程と、評価対象太陽
電池の直列抵抗Rs、曲線補正因子Ｋ、太陽電池温度が１
［℃］変化したときの短絡電流Iscの変化α（Ａ／℃）
および開放電圧Vocの変化β（Ｖ／℃）が入力される
と、これらの値を保持する第２処理過程と、評価対象の
太陽電池温度ｔ2と日射強度Ｅ2が入力されると、第１処
理過程で得られた出力電圧Ｖ2と出力電池Ｉ1および第２
処理過程で保持した値から、Ｉ2＝Ｉ1＋Isc＊｛（Ｅ2／Ｅ1）−１｝＋α＊（ｔ2−ｔ
1）Ｖ2＝Ｖ1＋β＊（ｔ2−ｔ1）−Rs＊（Ｉ2−Ｉ1）−KI2
＊（ｔ2−ｔ1）（ここに、ｔ1、Ｅ1は基準状態での太陽電池温度（25
℃）、日射強度（１KW／ｍ2）である）式を用いて、評
価対象の太陽電池の出力電圧Ｖ2と出力電流Ｉ2のｎ組の
値を演算する第３処理過程により得られた電圧−電流特
性曲線（I-Vカーブ）および電圧−電力特性曲線（P-Vカ
ーブ）を描き、これらのカーブと、「I-Vカーブ測定
器」で得られた出力電圧Ｖ2'と出力電流Ｉ2'のｎ組の値
より得られた電圧−電流特性曲線（I-Vカーブ）および
電圧−電力特性曲線（P-Vカーブ）を比較し、評価対象
の太陽電池の出力電力および電力量を評価することを特
徴とする。

【００２０】請求項５の太陽電池の評価方法は、請求項
３の基本特性式中の基本特性値（IL，Co，ｎ，Rs，Rs
h）の算出において、Rsはメーカーから与えられた値（2
5℃以外のRsは温度補正して算出）を使い、基本特性式
をIL，Co，ｎ，Rshを未知数としてａ℃，ｂ℃，ｃ℃の
値を求めることを特徴とする。

【００２１】請求項６の太陽電池の評価方法は、請求項
３の基本特性式中の基本特性値（IL，Co，ｎ，Rs，Rs
h）の算出において、IL＝Iscとして基本特性式をCo，
ｎ，Rs，Rshを未知数としてａ℃，ｂ℃，ｃ℃の値を求
めることを特徴とする。

【００２２】請求項７の太陽電池の評価方法は、請求項
４の基本特性式中の基本特性値（IL，Co，ｎ，Rs，Rs
h）の算出において、Rsはメーカーから与えられた値（2
5℃以外のRsは温度補正して算出）を使い、基本特性式
をIL，Co，ｎ，Rshを未知数としてａ℃，ｂ℃，ｃ℃の
値を求めることを特徴とする。

【００２３】請求項８の太陽電池の評価方法は、請求項
４の基本特性式中の基本特性値（IL，Co，ｎ，Rs，Rs
h）の算出において、IL=Iscとして基本特性式をCo，
ｎ，Rs，Rshを未知数として、ａ℃，ｂ℃，ｃ℃の値を
求めることを特徴とする。

【００２４】請求項10の太陽電池の評価方法は、評価す
べき太陽電池の基準状態の特性値（Isc，Iop，Vop，Vo
c）から太陽電池の基本特性式を解き、評価すべき太陽
電池の基本特性値（IL，Co，ｎ，Rs，Rsh）を求め、基
準状態の出力電圧Ｖ１、出力電流Ｉ１を得る第１処理過
程と、評価対象太陽電池の直列抵抗Rs、曲線補正因子
Ｋ、太陽電池温度が１［℃］変化したときの短絡電流Is
cの変化α（Ａ／℃）および解法電圧Vocの変化β（Ｖ／
℃）が入力されると、これらの値を保持する第２処理過
程と、評価対象の太陽電池温度ｔ2と日射強度Ｅ2が入力
されると、第１処理過程で得られた出力電圧Ｖ2と出力
電流Ｉ1および第２処理過程で保持した値から、Ｉ2＝Ｉ1＋Isc＊｛（Ｅ2／Ｅ1）−１｝＋α＊（ｔ2−ｔ
1）Ｖ2＝Ｖ1＋β＊（ｔ2−ｔ1）−Rs＊（Ｉ2−Ｉ1）−KI2
＊（ｔ2−ｔ1）（ここに、ｔ1、Ｅ1は基準状態での太陽電池温度（25
℃）、日射強度（１kW／ｍ2））の式を用いて、評価対
象の太陽電池の出力電圧Ｖ2と出力電流Ｉ2のｎ組の値を
演算する第３処理過程により得られた電圧−電流特性曲
線（I-Vカーブ）および電圧−電力特性曲線（P-Vカー
ブ）を描き、これらのカーブと「I-Vカーブ測定器」で
得られた出力電圧Ｖ2'と出力電流Ｉ2'のｎ組の値より得
られた電圧−電流特性曲線（I-Vカーブ）および電圧−
電力特性曲線（P-Vカーブ）を比較し、評価対象の太陽
電池の出力電力および電力量を比較評価することを特徴
とする。

【００２５】請求項10の出力評価方法は、請求項９の基
本特性式中の（IL，Co，Rs，Rsh）の算出において、Rs
はメーカーから与えられた値を使い、基本特性式をIL，
Co，Rs，Rshを未知数として、25℃のこれらの値を求め
ることを特徴とする。

【００２６】請求項11の評価方法は、請求項１または請
求項２または請求項３または請求項４または請求項５ま
たは請求項６または請求項７または請求項８または請求
項９または請求項10の出力・電力量評価に使う「I-Vカ
ーブ測定器」で、各時刻ごとに測定した評価対象の太陽
電池の出力電圧−出力電流値群（I-Vカーブ上のｎ組の
データ群）の一定期間の値を、一括して自動的に汎用的
な表計算ソフトのデータ（EXCELデータ、LOTUSデータな
ど）に変換取込み、各時刻ごとの出力評価とともに発電
量の評価を実施することを特徴とする。

【００２７】請求項12の太陽電池の評価方法は、評価す
べき太陽電池の特性値（Isc，Iop，Vop，Voc）から太陽
電池の基本特性式を解き、評価すべき太陽電池の基本特
性値（IL，Co，ｎ，Rs，Rsh）を求め、基準状態の出力
電圧、出力電流のｎ組の値より得られた電圧−
電流特性曲線（I-Vカーブ）および電圧−電力特性曲線
（P-Vカーブ）を保持する第１処理過程と、「I-Vカーブ
測定器」により測定した出力電圧Ｖ2'と出力電流Ｉ2'の
値を保持する第２処理過程と、評価対象太陽電池の直列
抵抗Rs、曲線補正因子Ｋ、温度が１［℃］変化したとき
の短絡電流Iscの変化α（Ａ／℃）および開放電圧Vocの
変化β（Ｖ／℃）が入力されると、これらの値を保持す
る第３処理過程と、評価対象の太陽電池温度ｔ２と日射
強度Ｅ２が入力されると、第２処理過程で保持した値か
ら、Ｉ１＝Ｉ2'Isc｛（Ｅ１−Ｅ２）／Ｅ１｝＋α＊（ｔ１
−ｔ２）Ｖ１＝Ｖ2'＋β＊（ｔ１−ｔ２）−Rs＊（Ｉ１−Ｉ2'）
−Ｋ：＊I2'＊（ｔ１−ｔ２）（ここに、ｔ1、Ｅ1は基準状態での太陽電池温度（25
℃）、日射強度（１kW／ｍ2））の式を用いて評価対象
の太陽電池の出力電圧Ｖ１と出力電力Ｉ１を演算し、電
圧−電流特性値（I-Vカーブ）および電圧−電力特性値
（P-Vカーブ）を作成し第１処理過程で保持したそれぞ
れの曲線を比較し、評価対象の太陽電池の出力電力およ
び平均電力を評価することを特徴とする。

【００２８】請求項13の太陽電池の出力評価方法は、請
求項12の基本特性式中の基本特性値（IL，Co，ｎ，Rs，
Rsh）の算出において、Rsはメーカーから与えられた値
を使い、基本特性式をIL，Co，ｎ，Rshを未知数として、
25℃のこれらの値を求めることを特徴とする。

【００２９】請求項14の太陽電池の評価方法は、請求項
12の基本特性式中の基本特性値（IL，Co，ｎ，Rs，Rs
h）の算す津において、IL＝Iscとして基本特性式をCo，
ｎ，Rs，Rshを未知数として、25℃のこれらの値を求める
ことを特徴とする。

【００３０】請求項15の太陽電池の評価方法は、請求項
１または請求項３または請求項４または請求項５または
請求項６または請求項７または請求項８または請求項９
または請求項10または請求項11において、評価対象の太
陽電池のをれぞれの特性値（Isc，Iop，Vop，Voc，Rs，
Ｋ，α，β）にかえ、その太陽電池の形式ごとにメーカ
ーより示されている共通の特性値を適用することを特徴
とする。

【００３１】請求項16の太陽電池の出力評価方法は、請
求項２または請求項12または請求項13または請求項14に
おいて評価対象の太陽電池のそれぞれの特性値（Isc，I
op，Vop，Voc，Rs，Ｋ，α，β）にかえ、その太陽電池
の形式ごとにメーカーより示されている共通の特性値を
適用することを特徴とする。

【００３２】請求項17の太陽電池の出力評価方法は、請
求項１または請求項３または請求項４または請求項５ま
たは請求項６または請求項７または請求項９または請求
項10または請求項11または請求項15の評価において、I-
Vカーブ、P-Vカーブの比較・評価において、それぞれの
最大の出力電力点（Pmax点）の値または通常の運転電圧
での出力電力の値または指定電圧での出力電力の値を使
い電力値で比較・評価する事を特徴とする。

【００３３】請求項18の太陽電池の電力量評価方法は、
請求項17の出力評価において、各測定時点における出力
を一定期間時間積算した値（電力量）で比較・評価する
ことを特徴とする。

【００３４】請求項19の太陽電池の出力評価方法は、請
求項２または請求項12または請求項13または請求項14ま
たは請求項16の評価において、I-Vカーブ、P-Vカーブの
比較に置いて最大の出力電力点（Pmax点）で比較・評価
する場合、各測定時点における出力を一定期間平均した
値で比較・評価することを特徴とする。

【００３５】請求項20の太陽電池の評価方法は、請求項
１または請求項２または請求項３または請求項４または
請求項５または請求項６または請求項７または請求項８
または請求項９または請求項10または請求項11または請
求項12または請求項13または請求項14または請求項15ま
たは請求項16または請求項17または請求項18または請求
項19の出力・電力量評価に使う「I-Vカーブ測定器」
で、各時刻ごとに測定した評価対象の太陽電池の出力電
圧−出力電流値群（I-Vカーブ上のｎ組のデータ群）の
一定期間の値を、一括して自動的に汎用的な表計算ソフ
トのデータ（EXCELデータ、LOTUSデータなど）に変換取
込み、各時刻ごとの出力評価とともに発電量の評価を実
施することを特徴とする。

【００３６】請求項21の出力評価方法は、請求項１また
は請求項２または請求項３または請求項４または請求項
５または請求項６または請求項７または請求項８または
請求項９または請求項10または請求項11または請求項12
または請求項13または請求項14または請求項15または請
求項16または請求項17または請求項18または請求項19の
出力・電力量評価に使う「I-Vカーブ測定器」で各時刻
ごとに測定した評価対象の太陽電池の出力電圧−出力電
流値群（I-Vカーブ上のｎ組のデータ群）を使い、その
まま即時に出力の評価を実施するとともに、一定時ごと
の積算値（電力量）または平均値で評価することを特徴
とする。

【００３７】請求項22のコンピュータ読み取り可能な記
録媒体は、請求項１または請求項２または請求項３また
は請求項４または請求項５または請求項６または請求項
７または請求項８または請求項９または請求項10または
請求項11または請求項12または請求項13または請求項14
または請求項15または請求項16または請求項17または請
求項18または請求項19記載の太陽電池の評価方法で処理
する処理プログラムを記録することを特徴とする。

【００３８】請求項23の太陽電池出力評価装置・システ
ムは、請求項22記載の記録媒体を動作しうるコンピュー
タからなることを特徴とする。

【００３９】請求項24の評価装置・システムは、請求項
23の太陽電池出力評価装置・システムの日射計として、
日射強度に対する信号の応答の早い太陽電池セルなどを
使うことを特徴とする。

【００４０】請求項１の特徴は、評価対象の太陽電池の
特性値（Isc，Iop，Vop，Voc，Rs，Ｋ，α，β）が得ら
れれば、測定時日射強度・太陽電池温度条件におけるI-
Vカーブ、P-Vカーブを構成する多数の点が正確・汎用的
に得られ、また「I-Vカーブ測定器」で測定したI-Vカー
ブ、P-Vカーブとそれぞれのカーブ相互に比較でき、的
確な太陽電池の評価が実施できることにある。

【００４１】請求項２の特徴は評価対象の太陽電池の特
性値（Isc，Iop，Vop，Voc，Rs，Ｋ，α，β）が得られ
れば、基準状態（日射強度１kW／ｍ2、太陽電池温度25
℃）におけるI-Vカーブ、P-Vカーブを構成する多数の点
が得られる。「I-Vカーブ測定器」で測定したI-Vカー
ブ、P-Vカーブを構成する多数のデータを基準状態に正
確・汎用的に変換することができ、前記I-Vカーブ、P-V
カーブとそれぞれのカーブ相互に比較でき、的確な太陽
電池の評価が実施できることにある。

【００４２】請求項３の特徴は、評価対象の太陽電池の
特性値（Isc，Iop，Vop，Voc，Rs，Ｋ，α，βなど）が
得られれば、測定時日射強度、太陽電池温度におけるI-
Vカーブ、P-Vカーブを構成する多数の点を太陽電池の基
本式にもとづく理論的な方法により正確・汎用的に得ら
れ、「I-Vカーブ測定器」で測定したI-Vカーブ、P-Vカ
ーブとそれぞれのカーブ相互で比較でき、的確な太陽電
池の評価が実施できることにある。そして基準状態の特
性値（Isc，Iop，Vop，Voc）と温度などの係数（α，
β，Rs，Ｋ）が与えられれば太陽電池の評価が実施でき
ることにある。

【００４３】請求項４の特徴は、請求項３において、３
つの温度の特性値（Isc，Iop，Vop，Voc）が与えられれ
ば、太陽電池の評価が実施できることにある。

【００４４】請求項５および請求項７の特徴は、請求項
３において、未知数をIL，Co，n，Rshとして太陽電池基
本特性式を解くことにある。

【００４５】請求項６および請求項８の特徴は、請求項
４において、Rsの値が与えられなくても未知数をCo，
n，Rs，Rshとすることにより、太陽電池基本特性式を解
けることにある。

【００４６】請求項９の特徴は、評価対象の太陽電池の
特性値（Isc，Iop，Vop，Voc）が得られれば、基準状態
のI-Vカーブ、P-Vカーブを構成する多数の点を太陽電池
の基本式にもとづく理論的な方法により正確・汎用的に
得られ、さらに、この太陽電池の特性値（Rs，Ｋ，α，
β）により測定時日射強度、太陽電池温度におけるI-V
カーブ、P-Vカーブを構成する多数の点を得られるた
め、「I-Vカーブ測定器」で測定したI-Vカーブ、P-Vカ
ーブとそれぞれのカーブ相互に比較でき、的確な太陽電
池の評価が実施できることにある。

【００４７】請求項10の特徴は、請求項９において、未
知数をIL，Co，ｎ，Rshとして太陽電池基本特性式を解
くことにある。

【００４８】請求項11の特徴は、請求項９において、Rs
の値が与えられなくても未知数をCo，ｎ，Rs，Rshとす
ることにより、太陽電池基本特性式を解けることにあ
る。

【００４９】請求項12の特徴は、評価対象の太陽電池の
特性値（Isc，Iop，Vop，Voc）が得られれば、基準状態
のI-Vカーブ、P-Vカーブを構成する多数の点を太陽電池
の基本式にもとづく理論的な方法により正確・汎用的に
得られるため、「I-Vカーブ測定器」で測定したI-Vカー
ブ、P-Vカーブを構成する各点を基準状態に正確・汎用
的に変換しI-Vカーブ、P-Vカーブを作成でき、それぞれ
のカーブ相互に基準状態で比較でき、的確な太陽電池の
評価が実施できることにある。

【００５０】請求項13の特徴は、請求項12において、未
知数をIL，Co，ｎ，Rshとして太陽電池基本特性式を解
くことにある。

【００５１】請求項14の特徴は、請求項12において、Rs
の値が与えられなくても未知数をCo，ｎ，Rs，Rshとす
ることにより、太陽電池基本特性式を解けることにあ
る。

【００５２】請求項15および請求項16の特徴は、評価対
象のそれぞれの太陽電池の特性値（Isc，Iop，Vop，Vo
c，Rs，Ｋ，α，β）の実施値が得られなくても、その
型式（規格）の太陽電池の共通する特性値が得られれ
ば、その値を使い評価対象の太陽電池の評価ができるこ
とにある。また規格の値に対する個々の太陽電池の経時
的変化の様子の評価も実施できる。

【００５３】請求項17の特徴は、測定時の日射強度、太
陽電池温度におけるI-Vカーブ、P-Vカーブの比較・評価
であるため、次の３つの出力評価が実施できることにあ
る。（１）太陽電池の出力が最大となるよう、電圧を制御
したときの出力（Pmax）で比較・評価（２）太陽電池が現在、通常運転している電圧におけ
る出力で比較・評価（３）指定した電圧における出力で比較・評価なおこれらの評価はそれぞれの値比較・評価だけでな
く、（１）、（２）、（３）各相互間の値での比較・評
価もできる。これらの評価ができるため、太陽電池の電
圧と出力の関係が明確になり、電圧制御方法（定電圧運
転における最適電圧）とその効果を数値的に評価でき、
太陽光発電システムの設計・運用に役立つ。また、請求
項17では、請求項１、請求項３、請求項４の変換方法
（変換式）にもとづくため、変換係数・特性値にその基
準状態での太陽電池本来の値（太陽電池の経年劣化等を
含めないもとの特性値）を使い、測定時日射強度・太陽
電池温度条件における電圧−電流の関係データを演算で
きるため、その評価がより確実・的確である。

【００５４】請求項18の特徴は各測定時点の出力の評価
だけでなく、一定期間の発電量で評価できる。すなわ
ち、出力による加重平均的な積算値での評価となり、一
定期間の発電量の的確な評価が実施できる。

【００５５】請求項19の特徴は、一定期間の平均値で評
価できるため、一定期間における平均日射強度・太陽電
池温度などを含む評価となり、環境条件の変化による評
価もできる。

【００５６】請求項20の特徴は、次のとおりである。す
なわち、「I-Vカーブ測定器」で測定した各時点の出力
電流Ｉ、出力電圧Ｖなどの生のデータは通常データ処
理、プログラム処理を直接実施するには、データ処理・
パソコンの専門家以外では扱い難いデータ形式になって
いることが多い。そこで、これらのデータで構成されて
いる一定期間のデータ群を一括して自動的に汎用的表計
算ソフトのデータ（EXCELデータ，LOTUSデータなど）と
して変換し取込み、出力および発電量の評価などのプロ
グラム処理を実施することである。汎用的表計算ソフト
（例えばＶＢＡ）を活用できるので、特殊なプログラム
の専門家でなくても評価ソフトを簡単に作成したり修正
することができる。

【００５７】請求項21の特徴は、上記のようなプログラ
ム作成時の困難は伴うものの、請求項１〜19の出力評価
が即時に実施できるとともに、電力量、平均出力での評
価結果が自動・連続的に演算・出力できる。

【００５８】請求項22の特徴は、評価方法がプログラム
化され、記録媒体に記録されているため、記録媒体を読
み取るパソコン、マイコンなどがあれば場所も限定され
ず適用できる。

【００５９】請求項23の特徴は出力、発電量の評価がコ
ンパクトな装置で実施できる。

【００６０】請求項24の特徴は、太陽電池セルの日射計
を使うことにより、日射強度と太陽電池出力のタイミン
グのずれが少なくなり、より的確な太陽電池の評価が可
能となることにある。

【００６１】ここで本発明に関する用語・機能・技術な
どについて説明する。［Ｉ］「（太陽電池）I-Vカーブ測定器」は通常「I-V
カーブトレーサ」、「I-Vチェッカー」などと呼ばれて
おり、太陽電池を系統から切離し、負荷抵抗を接続し、
高速に負荷抵抗値を切替えることにより出力電圧Ｖと出
力電流Ｉを測定し、電圧と電流および電力の曲線（I-
V，P-Vカーブ）を作成し、その太陽電池の特性を評価す
るものである（図１１に機器の例を又図１２にその出力
例を示す）。太陽電池の特性の評価方法は、前述のよう
に測定したI-V，P-VカーブをJIS，IECの補正式（図４の
左欄又は中欄の式、すなわち(3)'，(4)'式）を使い、基
準状態（日射強度１KW／ｍ2，太陽電池温度25℃）の電
圧・電流値に換算してI-V，P-Vカーブを描き、太陽電池
メーカの示している最大出力、短絡電流、開放電圧など
の値と比較・評価するものである。この評価方法は国内
外のメーカーの製品はすべて同じであり、［前記従来の
技術］や［発明が解決しようとする課題］の中で示した
ように、評価精度、汎用性など大きい課題がある。そこ
で、本発明はこれらの課題を解決しようとするものであ
る。

【００６２】［II］「太陽電池温度」は「太陽電池モ
ジュール温度」、「モジュール温度」ともいわれ、通常
は太陽電池モジュールのセルに埋込んだ熱電対により測
定する。なお、太陽電池はその構成の段階により（太陽
電池）セル→（太陽電池）モジュール→（太陽電池）ア
レイという名称で呼ばれている。

【００６３】［III］太陽電池温度に使っている記号
については、小文字で示したｔ(℃)は摂氏を、大文字で
示したＴ(Ｋ(ケルビン))は絶対温度を示す。すなわちＴ
(Ｋ)＝ｔ(℃)＋273である。大文字Ｔは主に太陽電池基
本式の中で使われており、その他の所では小文字ｔがよ
く使われている。

【００６４】［IV］太陽電池出力・発電量に関して
は、太陽電池の瞬間の発生電圧Ｖと瞬間の発生電流Ｉの
積を太陽電池出力（単位Ｗ又はKW）と言い、その時間積
分値が発電量（電力量）（単位Wh又はKWh）である。

【００６５】［Ｖ］太陽電池基本特性式は次の式であ
る。Ｉ＝IL−Co＊Ｔ3＊exp（−qEg/nKoT）＊（exp（q（Ｖ＋
RsI）/nKoT）−１）−（Ｖ＋RsI）/Rsh ここに各記号は次のとおりである。Ｉ：出力電流［Ａ］ Co ：飽和電流温度係数Ｖ：出力電圧［Ｖ］ Eg ：エネルギーギャップ［eV］ IL ：光起電流［Ａ］Ｔ：太陽電池素子絶対温度［Ｋ］ IO ：飽和電流［Ａ］ Ko ：ボルツマン定数［J/K］ Rs ：直流抵抗［Ω］ｑ：電子の電荷量［℃］ Rsh ：並列抵抗［Ω］ｎ：接合定数上記式は半導体の基本特性に基づく式で理論的式であ
る。この式からI-Vカーブ上の各点を求めるには、この
式の左辺のＩを右辺に移項し Func（Ｖ，Ｉ，IL，Co，ｎ，Rsh，Rs，Ｔ）＝IL−Co＊
Ｔ3＊exp（−qEg/nKoT）＊（exp q（Ｖ＋RsI）/nKoT−
１）−（Ｖ＋RsI）/Rsh−Ｉの関数をつくり、基本特性値（IL，Co，ｎ，Rsh，Rs）
を代入のうえ、Ｖ，Ｉの関係を非線形解法プログラムで
解いてI-Vカーブを求めることができる。

【００６６】［VI］本発明では特性値については次の
とおり使い分けている。 (1) （太陽電池）基本特性値…IL，Co，ｎ，Rsh，Rs (2) （太陽電池）特性値…Isc，Iop，Vop，Voc，α，
β，Rs，Ｋなお、上記のとおりRsは(1)，(2)の両方で使われてい
る。

【００６７】［VII］変換式については次のとおりで
ある。 (1) 「実用的I-Vカーブ変換式」Ｉ1＝Ｉ2＋Isc＊（Ｅ1／Ｅ2−１）＋α＊（ｔ1−ｔ2）Ｖ1＝Ｖ2＋β＊（ｔ1−ｔ2）−Rs＊（Ｉ1−Ｉ2）−Ｋ＊
Ｉ1＊（ｔ1−ｔ2） (2) 「実用的I-Vカーブ変換式」の逆変換式（逆の適
用）（(1)の式のＶ2，Ｉ2について式を解いて変形したもの
である）Ｉ2＝Ｉ1＋Isc＊（Ｅ2−Ｅ1）／Ｅ2＋α（ｔ2−ｔ1）Ｖ2＝Ｖ1＋β＊（ｔ2−ｔ1）−Rs＊（Ｉ2−Ｉ1）−Ｋ＊
Ｉ1＊（ｔ2−ｔ1）ここで、(1)，(2)は一般に知られているJIS8913，891
4，8919の式と形の上では似ているが、以下で述べるよ
うに異なる新しい優れた式である。特に(1)の式につい
ては特願平6-2626で出願の上、電気学会論文２等で発表
している。また、これらの式で使っている記号は基準状
態での電圧値、電流値、日射強度、太陽電池温度をそれ
ぞれＶ2，Ｉ2，Ｅ2，Ｔ2または任意の条件（測定時条
件）での各値をＶ1，Ｉ1，Ｅ1，Ｔ1とする。また、Isc：短絡電流（Ａ） Iop：最適電流（Ａ） Vop：最適電圧（Ｖ） Voc：開放電圧（Ｖ） α：温度が１℃変化した時のIscの変動値（A/℃） β：温度が１℃変化した時のVocの変動値（V/℃） Rs：モジュールの直列抵抗（Ω）Ｋ：曲線補正因子（Ω/℃）である。そして、図４の下欄(1)，(2)式が「実用的I-Vカーブ変
換式」に、また図４の右欄の(3)，(4)式が「実用的I-V
カーブ変換式」の逆の適用に相当する。基準状態の電圧
−電流値と測定時日射強度・太陽電池温度条件における
電圧−電流値の変換式の一覧は前述のとおり図４に示し
てある。この図は電気学会論文３（伊賀：「実用的I-V
カーブ作成法を使った太陽電池日射計」、電学論Ｄ、11
7巻10号、1997）に掲載されたもので右端の欄および下
欄が発明者の式で下欄は前記のように特願平6-2626で論
文発表の前に特許申請がされている。一般には、まだ左
端又は中央の欄の式が使われ、前記「I-Vカーブ測定
器」でも同様に使われている。

【００６８】ここで変換式(1)，(2)の適用方法と特徴に
ついて、さらに説明を加える。本発明で使用している
(1)，(2)式とJIS補正式（(3)'，(4)'）、CEI IECの式、
IEEEの式は一見形の上ではよく似ているように見える
が、図４のように電圧Ｖ、電流Ｉの日射強度・太陽電池
温度条件が全く異なっているだけでなくIsc，α，β，R
s，Ｋの日射強度・太陽電池温度条件が全く異なってい
る。発明者の適用している式（(1)，(2)式）では、電
圧、電流をはじめIsc，α，β，Rs，Ｋはすべて基準状
態（日射強度１KW／ｍ2、太陽電池温度25℃）における
値を使っており、このような適用方式は他に見られな
い。そして、このような適用をすることにより、本明細
書に記載しているように、精度と汎用性よく測定時条件
の電圧−電流特性曲線（I-Vカーブ）、電圧−電力特性
曲線（P-Vカーブ）を描け、太陽電池の評価や発電量の
予測計算に役立つ効果がある。

【００６９】そこで、この式（(1)，(2)式）を適用する
ことにより精度と適用性よく、測定時の日射強度・太陽
電池温度条件のI-Vカーブ，P-Vカーブが求まるかの理由
を次に示す。（ａ）太陽電池メーカーから公表されるのは基準状態
のパラメータや特性値であり、その他の日射強度・太陽
電池温度におけるこれらの値はほとんど示されない。本
発明は基準状態の値を使うことを基本としているため、
本発明は適用性が広い。また、他の方法のように、種々
の日射強度・太陽電池温度条件のパラメータや特性値を
混合して適用することは演算精度・取扱上好ましくな
い。（ｂ）太陽電池の特性を比較・評価する場合、測定値
を加工して基準値と比較するより、基準値を測定時条件
に変換して測定値と比較する方が直接的で好ましい評価
ができる。

【００７０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面に
基づき説明する。図１は太陽電池の出力・発電量の評価
ソフトの適用形態を示すものである。太陽電池Ｓの出力
電圧と出力電流は出力端子１・２の端子より得られ「I-
Vカーブ測定器」に入力する。「I-Vカーブ測定器」で
は、太陽電池の表面における日射強度、太陽電池温度お
よび前記出力電圧と出力電流の数10組以上の値を0.5秒
程度以内に測定する。この電圧、電流を使い太陽電池の
出力の評価をするものである。図１は時々刻々の出力の
評価とその時間積分である電力量の評価例の概略の型式
を示すもので、具体的な評価方法の概要は図２のとおり
である。そして、太陽電池の出力・発電量評価プログラ
ムは図１の記録媒体５に記録され、コンピュータにより
読み取り動作することができる。また、図１の太陽電池
は、太陽電池モジュールを２枚使っている図で示してい
るが、もちろん、多数の太陽電池により構成され、系統
と連系している太陽光発電システムの太陽電池において
も、系統から切離すことにより適用できる。

【００７１】図２は本発明の中核部分である太陽電池の
出力・発電量評価方法の内容を示すものである。太陽電
池の出力・発電量の評価方法は大きく分類すると、時々
刻々の太陽電池出力で評価する場合（S45，S49，S57，S
61，S68）と、一定期間の発電量で評価する場合（S59，
S63，S70）の２種類がある。それぞれの特徴について
は、前記［課題を解決する手段］の中の、特徴を述べて
いる部分で述べた。そして、前者の太陽電池出力の評価
方法は「I-Vカーブ測定器」で測定したI-V，P-Vカーブ
の値を測定時の日射強度・太陽電池温度の条件で比較・
評価する場合（S57，S61，S68）と基準状態（日射強度
１kW／ｍ2，太陽電池温度25℃）において比較・評価す
る場合（S45，S49）に分類できる。特に測定時の条件で
の評価は［前記課題を解決する手段］の中で述べたよう
に、出力の積算値である発電量での評価に結びつくなど
優れている。

【００７２】ここで与えられた太陽電池の特性値（Is
c，Iop，Vop，Voc）から基準状態のI-V，P-Vカーブ上の
各データを得る方法として、標準太陽電池のI-Vカーブ
をもとに作成する方法（S41）と太陽電池の基本式の解
法にもとづく方法（S53）がある。そして基準状態のI-
V，P-Vカーブのデータにもとづき、測定時の日射強度・
太陽電池温度条件のI-V，P-Vカーブのデータに変換する
には、「実用的I-Vカーブ変換式」（図４の表の下欄の
(1)，(2)式、すなわち次式）…但し、図４では添付記号
１．２が逆になっている。Ｉ2＝Ｉ1＋Isc＊｛（Ｅ2／Ｅ1）−１｝＋α＊（ｔ2−ｔ
1）Ｖ2＝Ｖ1＋β＊（ｔ2−ｔ1）−Rs＊（Ｉ2−Ｉ1）−KI2
＊（ｔ2−ｔ1）を使う方法（S43，S55）と、太陽電池基本式の測定時日
射強度・太陽電池温度条件の基本特性値（IL，Co，ｎ，
Rs，Rsｈなど）を求め再び太陽電池基本式を解く方法が
ある（S65）。このようにして求めた測定時日射強度・
太陽電池温度におけるI-V，P-Vカーブと「I-Vカーブ測
定器」で測定したI-V，P-Vカーブを比較し、太陽電池出
力・発電量を評価するものである（S57，S61，S68）。

【００７３】また、基準状態における比較評価では、
「I-Vカーブ測定器」で得られたI-V，P-Vカーブのデー
タを「実用的I-Vカーブ変換式」の逆変換（図４の表の
右欄の(3)，(4)式、すなわち次式）…ここでも添付記号
１．２は図４では逆である。Ｉ1＝Ｉ2'＋Isc＊｛（Ｅ1−Ｅ2）／Ｅ1｝＋α＊（ｔ1−
ｔ2）Ｖ2＝Ｖ2'＋β＊（ｔ1−ｔ2）−Rs＊（Ｉ1−Ｉ2'）−Ｋ
＊Ｉ2'＊（ｔ1−ｔ2）により変換して求めたI-V，P-Vカーブと、上記の太陽電
池の特性値（Isc，Iop，Vop，Voc）から基準状態のI-
V，P-Vカーブを求める方法（S41およびS53の方法）によ
り得られたカーブ（S42，S54）とを比較し、太陽電池出
力の発電量を評価するものである。すなわち、図２のよ
うに太陽電池の出力評価には５つの方法（図２のS45，S
49，S57，S61，S68）、平均出力で評価するには２つの
方法（S47，S51）、一定期間の発電量で評価するには３
つの方法（S59，S63，S70）がある。したがって請求項
１はS57、請求項２はS45、請求項３はS68、請求項４はS
61、請求項５はS49、請求項９はS59、S63、S70、請求項
１０はS47、S51に相当する。

【００７４】次に、評価対象の太陽電池の個々の特性値
（Isc，Iop，Vop，Voc，Rs，Ｋ，α，β）は実測値が与
えられることは少なく、その太陽電池の型式ごとに製造
メーカーが示した特性値（Isc，Iop，Vop，Voc，Rs，
Ｋ，α，β）を使用することにより評価できることを請
求項６，７が示している。「I-Vカーブ測定器」によるI
-V，P-Vカーブの原データは、前記のとおり独特の様式
であるため、それらを連続して測定したデータ群を使
い、発電電力量の評価をするプログラムを作成すること
はかなり困難がともなう。そこで上記原データ群を一括
して自動的に汎用的な表計算ソフトのデータ（EXCELデ
ータ，LOTUSデータなど）として変換・取込み、各時刻
ごとの出力とともに発電量の評価を実施することを請求
項１１に示している（図２のS32〜S37）。また「I-Vカ
ーブ測定器」による測定したI-V，P-Vカーブのデータを
直接使い、瞬時に出力評価したり、その積算をして一定
期間でもの発電量を評価することもできる（請求項１
２）。

【００７５】図３は太陽電池の特性値（Isc，Iop，Vo
p，Voc）による３点（０，Isc）、（Vop，Iop）、（Vo
c，０）を通るI-Vカーブを作成する方法を示したもので
ある（基準状態のI-V，P-Vカーブの作成方法であり図２
のS41に相当すると共に、請求項１、２に活用してい
る）。この方法の原理は既に特願平6-1156で出願した
後、電気学会論文２（伊賀他：「I-Vカーブ作成法を用
いた太陽光発電量シミュレーション計算プログラムの開
発」、電学論Ｄ、115巻６号、1995）でも発表してい
る。しかし本発明の請求項１、２のごとき評価方法に結
びつけたのが本発明が最初であり、大きい効果につなが
っている。

【００７６】図４は、前述のとおり測定時日射強度・太
陽電池温度条件における電圧(Ｖ)−電流(Ｉ)値の基準状
態への変換式およびその逆交換式（(3)，(4)式）である
（電気学会論文３：「実用的I-Vカーブ作成法を使った
太陽電池日射計」電学論Ｄ、117巻10号、(1997)よ
り）。発明者の提案する「実用的I-Vカーブ変換式」
（表下欄の(1)，(2)式）は表右欄の(3)，(4)式より式の
変形で導ける。そして、(3)，(4)の式は、表の左、中欄
の(3)'，(4)'の式とはこの表のように異なっている新し
い式である。また、(1)，(2)式、したがって(3)，(4)式
についても本論文への発表や公開の前に特許出願（特願
平6-2626）している。請求項１、請求項２、請求項４、
請求項５では、これらの式を活用した効果の大きい出力
評価方法である。なお、本発明では図４の左又は中欄の
(3)'，(4)'の式をJISの式と呼んでいるが海外ではCEI・
IECが使っているのでIECの式とも呼ばれる。

【００７７】図５は太陽電池の特性値（Isc，Iop，Vo
p，Voc）から評価太陽電池の基準状態のI-V，P-Vカーブ
のデータおよび測定日射強度の太陽電池温度条件におけ
るI-V，P-Vカーブのデータを求める理論的方法などを示
したものである。この方法自体は公開されておらない
が、特許出願中である（特願2000-123942）。したがっ
て、請求項３、４、５はこの方法の応用であると共に、
新たな効果と発展性を生じている。

【００７８】図６は図５の方法をさらに詳しく記述した
ものである。図７、図８は太陽電池出力の評価方法を説
明した図である。そしてこれらの図で実線で示している
のは、太陽電池の特性値から求めた基準状態と測定時日
射強度・太陽電池温度におけるI-V，P-Vカーブである。
また破線は「I-Vカーブ測定器」で測定したI-V、P-Vカ
ーブおよびこれらを基準状態にもどしたI-V、P-Vカーブ
である。

【００７９】図７は基準状態における出力の比較・評価
の説明である。この場合は、それぞれの最大電力の大き
さの比（Pmax'/Pmax）で評価するのみである。図８は測
定時日射強度・太陽電池温度条件における出力の比較評
価の説明図である。この場合は最大電力の大きさの比
（Pmax'/Pmax）で評価する他に、運転時の電圧における
電力比（Ｐ2'/Ｐ2）や指定電圧における電力比（Ｐ1'/
Ｐ1）および最大電力に対する運転と指定電圧の電力比
（Ｐ2'/Pmax，Ｐ2'/Pmax'，Ｐ1'/Pmax，Ｐ1'/Pmax'）な
どでも評価できる。

【００８０】図９は太陽電池の発電原理で、［発明の属
する技術分野］で既に説明を加えた。図10は太陽電池の
出力端子における電圧−電流および電圧−電力を説明す
る図である。本図のように太陽電池の出力は接続する負
荷の大きさにより変化するという大きい特徴をもってい
る。この図についても既に説明した。図11は「（太陽電
池）I-Vカーブ測定器」の最近の代表的機種例を示すも
のである。

【００８１】図12は「（太陽電池）I-Vカーブ測定器」
の最近の代表的な機種である「I-Vチェッカー」による
測定・評価例を示すもので、(ａ)は測定カーブの例であ
り、(ｂ)は測定カーブの例をJIS，IECの式（図４の左又
は中欄の式）で基準状態に変換したI-V，P-Vカーブとそ
の計算結果の数値である。ここでは、最大出力は50.22
Ｗと示されており、この太陽電池モジュールの仕様値と
しての最大出力は54.5Ｗであるため、最大出力の比率は
92.1％となる。

【００８２】図13は(財)日本品質保証機構が提案してい
るI-Vカーブの解法の例を示したものである。図13の(1)
式を解くのに(2)〜(5)式を適用するのであるが、前述の
とおりこれらの(2)〜(5)式は特定の太陽電池を使った試
験により得られた値であるため、汎用性と精度に課題が
考えられる。

【００８３】

【発明の効果】太陽光発電システムの普及促進には、太
陽電池の価格低下と共に太陽電池の効率向上とともに、
実際には設置した太陽光発電システムの発電効率の向上
が特に重要な事項である。にもかかわらず、現場に設置
した太陽光発電システムの発電量は設計された値（仕様
値）に対して７〜８割程度であるという報告がよくみら
れる。そのため、現場に設置された太陽光発電システム
の性能（出力と発電量）を正確に把握・評価し、発電量
の増加をはかることが最も大切と考える。太陽電池は各
種負荷がつながっている系統連系運転中でもその性能を
評価できることが望ましいが、太陽電池の発電特性は接
続されている負荷とその運転電圧により変化するという
ことから、この評価方法にはある程度の限界がある。そ
こで前記のように、一般には太陽電池を負荷や系統から
切離し、接続した模擬負荷抵抗を高速に切替して、出力
電圧と出力電流、出力（電力）の関係を測定し、評価す
る機器（「I-Vカーブ測定器」）が市販され、主要メー
カー、ユーザーなどは活用している。この種機器につい
ては国内外で市販され、普及している機器は決して多く
はない。これらの機器はハード面では負荷の高速切替性
能など、かなりの技術向上が見られるが、評価ソフトの
面では前述のとおり、測定したI-V，P-Vカーブのデータ
を基準状態のI-V，P-Vカーブのデータに変換するのにJI
S，IECの式（図４の左又は中欄の式）を適用しているた
め諸課題を残している。本発明は評価ソフトの中核部分
に汎用性と精度の高い変換式を使うとともに一定期間の
発電量でも評価できるようにするなど種々の面で工夫が
されている。なお本発明で述べている評価方法は基本的
には結晶系の太陽電池みならずアモルファス太陽電池へ
の適用も期待できる。そこで解決手段にしたがい、すな
わち各請求項ごとにその主な効果を述べる。請求項１の
発明は、評価対象の太陽電池の特性値が得られれば、測
定時の日射強度、太陽電池温度条件のI-V，P-Vカーブが
得られ、「I-Vカーブ測定器」により得られたI-V，P-V
カーブの曲線相互の比較・評価ができるため、(1) 請求
項17に示すごとく、最大出力における比較・評価だけで
なく、運転（指定）電圧を考慮に入れた出力の評価がで
きる。また、(2) 測定時条件での評価であるため、請求
項18で示すごとく、日射強度の大きさに変化があって
も、一定期間の発電電力量で評価できる。従来は基準状
態での評価であり、瞬間の電力による評価ができなかっ
た。そして、(3) 測定時日射強度、太陽電池温度条件の
I-V，P-Vカーブの値に変換するのに使用する特性値
（α，β，Rs，Ｋ）は、その太陽電池の本来（もともと
の）の値であるため、基準状態の値より測定時条件の太
陽電池の基準状態の本来の値を算出するのによく適合し
ている。すなわち、特性値α，β，Rs，Ｋは本来基準状
態における係数であるため、I-V，P-Vカーブの値を変換
する場合は、基準状態のこれらの値を使い、測定日射強
度・太陽電池温度条件のカーブに変換するほうが精度上
優れている。請求項２の発明は、「I-Vカーブ測定器」
により測定したI-V，P-Vカーブの値を太陽電池の特性値
（α，β，Rs，Ｋ）を使って基準状態のI-V，P-Vカーブ
に変換する式として（図４の右欄の(3)，(4)式）を使っ
ており、従来の式（図４の左又は中欄(3)'，(4)'の式…
４表中示したように、800Ｗ／ｍ2程度以上の日射強度条
件で適用可能と言われている）に比べ、精度、汎用性の
面で優れている。またこの発明でもI-V，P-Vカーブでの
比較評価であるため多面的な評価ができる。請求項３，
４の発明では、太陽電池の特性値（Isc，Iop，Vop，Vo
c）から基準状態のI-V，P-Vカーブ上のデータを演算す
るのに太陽電池の理論的基本式を使うため、汎用的で精
度良く評価でき、また測定時の日射強度、太陽電池温度
条件に変換するにも、同様に上記式を使っているため、
汎用的で精度よく算出できる。したがって、請求項１で
述べた効果にこれらの効果が加わる。なお、太陽電池の
基本式を解く方法は、公開された記述はほとんどなく、
わずかに電気学会論文１（伊賀：「太陽電池の光照射状
態での電圧−電流特性を用いたI-Vカーブ作成法とその
活用」、電学論116巻、10号、1996）にある程度似た方
法に見られるが、基準状態の太陽電池のI-V，P-Vカーブ
上のデータの算出、測定時条件のI-V，P-Vカーブの求め
方などに汎用性・精度上大きく異なって本方法が優れて
いる。請求項９，10、11の発明は、請求項３，５，６の
方法と異なる点は基準状態の太陽電池のI-V，P-Vカーブ
のデータを測定時条件のI-V，P-Vカーブに変換するの
に、当該太陽電池の特性値（α，β，Rs，Ｋ）を使用し
ており、請求項３に比べて簡単に求められる。従って効
果としては、請求項３，４で述べたものと同様のことが
期待できる。請求項12の発明は、太陽電池の特性値（Is
c，Iop，Vop，Voc）から基準状態のI-V，P-Vカーブのデ
ータを求めるのに請求項２と異なり、太陽電池の理論的
基本式を使っているため、汎用性と精度面で請求項２よ
りさらに優れている。その他の一般的効果としては請求
項２に相当するものが得られる。請求項３と請求項４の
違いは、太陽電池の特性値（Isc，Iop，Vop，Voc）に加
えて与えられる温度に関する特性値による差である。請
求項３では温度係数α，β，Rs，Ｋが与えられるが、請
求項４では25℃以外の２つの温度（例えば40℃，55℃）
の特性値である。このように温度に関するいずれの特性
値が与えられても太陽電池の正確な評価が実施できる。
請求項５と６、請求項７と８、請求項10と11、請求項13
と14の違いは、太陽電池基本特性式をニュートン法で解
く場合の未知数の違いである。すなわち請求項５，７，
10，13ではメーカーよりRsが既に与えられているものと
して未知数をIL，Co，ｎ，Rshとした場合である。また
請求項６，８，11，14ではRsが与えられない場合であ
る。このようにいずれの物でも太陽電池基本特性式を解
き、太陽電池の正確な評価が実施できる。請求項６、７
の発明は、評価対象の太陽電池の個々の特性値（Isc，I
op，Vop，Voc，Rs，Ｋ，α，βの実測値）が得られなく
ても、その規格（型式）の太陽電池の共通する代表的特
性値が得られれば評価できることにある。また、この代
表的な特性値（規格値）を使うことにより、個々の太陽
電池の本来の値からの劣化の程度を考えた性能の評価に
も結びつく。請求項８の発明では、単に最大出力での比
較・評価だけでなく、運転時電圧や指定電圧でも評価で
きるため、評価値をより実状に添って正確にあらわすこ
とができる。このため、太陽電池出力・発電量が仕様値
に対して不足している場合にその原因の分析・究明と対
策にも役立つ。また運転電圧をどのくらいにすれば、ど
の程度の出力が得られ、効率的な運転が出来るかをシミ
ュレーション評価することもでき、太陽光発電システム
の設計・運用上に大きく役立つ。請求項９の発明は、太
陽電池の評価が時々刻々の出力でなく、発電量で評価で
きる量的な評価であるため、より実際的な評価となり、
より現実的な応用に結びつく。請求項10の発明は、日射
強度・太陽電池温度が変化する状況においても太陽電池
出力・発電量の平均値で評価できるため、安定した評価
ができる。請求項11の発明では、汎用的な表計算ソフト
に測定データ群をとり込めるため、例えばEXCEL・VBAな
ど汎用的なデータ処理ソフトによりデータ処理の専門家
でなくても、簡単に評価プログラムを組み活用すること
ができる。請求項12の発明では、測定データを直接・瞬
時に評価でき、また、一定インターバルで積算値も求め
ることができる。また、オンライン処理できる。請求項
13の発明では、評価ソフトが記録媒体に記録されている
ため、現場での処理にも便利である。請求項14の発明に
より太陽電池の評価をコンパクトな装置・システムで実
施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による太陽電池の出力・発電量評価の実
施形態の概略である。

【図２】本発明の太陽電池の出力・発電量評価方法の体
系のブロック図である。なお、S14 などの（）内の番号
は図５、図６の番号に一致させている。

【図３】太陽電池特性値（Isc，Iop，Vop，Voc）から基
準状態におけるI-Vカーブを作成する方法（請求項１．
２関連の方法。すなわち図２のS41の方法）（電気学会
論文２）である。

【図４】測定時日射強度・太陽電池温度条件におけるI-
Vカーブの値を基準状態のI-Vカーブの値への変換式
（(3)，(4)式および(3)'、(4)'）およびその逆変換式
（図の下欄(1)，(2)式）の説明の図である（電気学会論
文３：「実用的I-Vカーブ作成法を使った太陽電池日射
計、電学論Ｄ、117巻10号、1997より）。なお、前記の
とおりこの表では添字１は測定時日射強度・太陽電池温
度条件を添字２は基準状態（日射強度１kw/m2、太陽電
池温度２５℃）をあらわしており、本発明本文の中の添
字１．２の使い方は逆になっているので注意を要する。

【図５】太陽電池の出力評価に必要な太陽電池の基準状
態の特性値から測定時日射強度・太陽電池温度条件又は
基準状態におけるI-Vカーブを作成する方法のうち、太
陽電池基本式の解法を使った作成方法を中心にした概略
ブロック図である（請求項３，４，９，12関係）。

【図６】図５の概略図をより詳しく記載したブロック図
である。

【図７】太陽電池出力の評価方法を説明した図（基準状
態）（日射強度1kwh/m2、太陽電池温度25℃）である。

【図８】太陽電池出力の評価方法を説明した図（測定時
日射強度・太陽電池温度条件）である

【図９】太陽電池の発電原理である。

【図１０】太陽電池出力特性曲線（I-V，P-Vカーブ）の
説明図である。

【図１１】市販の「太陽電池I-Vカーブ測定器」の１例
である。

【図１２】市販の「太陽電池I-Vカーブ測定器」による
測定例である。

【図１３】(財)日本品質保証機構などが提案する太陽電
池基本特性値（Iph，Io，Rs，Rsh）の温度（Tp）との関
係式である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】あらかじめ選択された標準太陽電池を基準
状態に保ったときの特性を保持する第１処理過程と、第１処理過程で保持した、標準太陽電池の中の曲線因子
（ＦＦ）を、評価対象の太陽電池の曲線因子に一致させ
ることにより、標準太陽電池特性の中の最大出力動作点
を変換する第２処理過程と、第２処理過程で変換した最大出力動作点に基づいて、標
準太陽電池特性の中の各動作点を変換する第３処理過程
と、標準太陽電池特性の中の各パラメータ（Isc，Iop，Vo
p，Voc）を、評価対象の太陽電池の各パラメータに一致
させることにより、第３処理過程で得た各動作点を再変
換する第４処理過程で得られた出力電圧Ｖ1，出力電流
Ｉ1のｎ組の値と、評価対象太陽電池の直列抵抗Rs、曲線補正因子Ｋ、太陽
電池温度が１［℃］変化したときの短絡電流Iscの変化
α（Ａ／℃）および開放電圧Vocの変化β（Ｖ／℃）が
入力されると、これらの値を保持する第５処理過程と、評価対象の太陽電池温度ｔ2と日射強度Ｅ2が入力される
と第４処理過程で得られた出力電流Ｉ1と出力電圧Ｖ1お
よび第５処理過程で保持した値から、Ｉ2＝Ｉ1＋Isc＊｛（Ｅ2／Ｅ1）−１｝＋α＊（ｔ2−ｔ
1）Ｖ2＝Ｖ1＋β＊（ｔ2−ｔ1）−Rs＊（Ｉ2−Ｉ1）−K＊I
2＊（ｔ2−ｔ1）（ここに、ｔ1、Ｅ1は基準状態での太陽電池温度（25
℃）、日射強度（１KW／ｍ2）である）の式を用いて、
評価対象の太陽電池の出力電流Ｉ2と出力電圧Ｖ2を演算
する第６処理過程により得られたｎ組の値から、電圧−
電流特性曲線（I-Vカーブ）および電圧−電力特性曲線
（P-Vカーブ）を描き、「I-Vカーブ測定器」で得られた出力電圧Ｖ2'と出力電
流Ｉ2'のｎ組の値より得られた電圧−電流特性曲線（I-
Vカーブ）および電圧−電力特性曲線（P-Vカーブ）を比
較し、評価対象の太陽電池の出力電力および電力量を比
較評価することを特徴とする太陽電池の評価方法。
【請求項２】あらかじめ選択された標準太陽電池の基準
状態に保ったときの特性を保持する第１処理過程と、第１処理過程で保持した、標準太陽電池の中の曲線因子
（ＦＦ）を、評価対象の太陽電池の曲線因子（ＦＦ）に
一致させることにより標準太陽電池特性の中の最大出力
動作点を変換する第２処理過程と、第２処理過程で変換した最大出力動作点に基づいて、標
準太陽電池特性の中の各動作点を変換する第３処理過程
と、標準太陽電池特性の中の各パラメータを、評価対象の太
陽電池の各パラメータに一致させることにより、第３処
理過程で得た各動作点を再変換する第４処理過程で得ら
れた出力電圧Ｖ1 、出力電流Ｉ1 のｎ組の値より得られ
た電圧−電流特性曲線（I-Vカーブ）および電圧−電力
特性曲線（P-Vカーブ）を保持する第５処理過程と、「I-Vカーブ測定器」で得られたI-Vカーブの出力電圧Ｖ
2'と出力電流Ｉ2'のｎ組の値を保持する第６処理過程
と、評価対象太陽電池の直列抵抗Rs、曲線補正因子Ｋ、温度
が１［℃］変化したときの短絡電流Iscの変化α（Ａ／
℃）および開放電圧Vocの変化β（Ｖ／℃）が入力され
ると、これらの値を保持する第７処理過程と、評価対象の太陽電池の温度ｔ2と日射強度Ｅ2が入力され
ると、第６処理過程で保持した値から、Ｉ1＝Ｉ2'＋Isc＊｛（Ｅ1−Ｅ2）／Ｅ1｝＋α＊（ｔ1−
ｔ2）Ｖ1＝Ｖ2'＋β＊（ｔ1−ｔ2）−Rs＊（Ｉ1−Ｉ2'）−Ｋ
＊Ｉ2'＊（ｔ1−ｔ2）（ここに、ｔ1、Ｅ1は基準状態での太陽電池温度（25
℃）、日射強度（１KW／ｍ2））の式を用いて、評価対
象の太陽電池のｎ組の出力電圧Ｖ1と出力電流Ｉ1を、演
算し作成した電圧−電流特性曲線（I-Vカーブ）および
電圧−電力特性曲線（P-Vカーブ）と第５処理過程で保
持したそれぞれの曲線を比較し、評価対象の太陽電池の
出力電力および平均電力を比較評価することを特徴とす
る太陽電池の評価方法。
【請求項３】評価対象太陽電池の特性値（Isc，Iop，Vo
p，Voc，α，β，）ふぁ与えられた場合、請求項１
の第１処理過程から弟６処理過程の方法で、ａ℃，ｂ
℃，ｃ℃のI-Vカーブを作成し、それぞれの温度の特性
値Isc，Iop，Vop，Vocを求め、次にこれらの値を太陽電
池基本特性式に代入した非線形連立方程式を解くことに
より、評価対象の太陽電池基本式中の基本特性値（IL，
Co，ｎ，Rs，Rsh）のａ℃，ｂ℃，ｃ℃の値を求め、それぞれのａ℃，ｂ℃，ｃ℃での基本特性値を曲線補間
することにより測定温度におけるそれぞれの基本特性値
（IL，Co，ｎ，Rs，Rsh）を求め、測定時の日射強度により上記特性値の一部を補正の後、
これら基本特性値（IL，Co，ｎ，Rs，Rsh）を使い評価
対象の太陽電池の出力電圧Ｖ2と出力電流Ｉ2のｎ組の値
を演算することにより得られたデータから電圧−電流特
性曲線（I-Vカーブ）および電圧−電力特性曲線（P-Vカ
ーブ）を描き、「I-Vカーブ測定器」により測定した評価太陽電池の出
力電圧Ｖ2'と出力電流Ｉ2'のｎ組の値より得られた電圧
−電流特性曲線（I-Vカーブ）および電圧−電流特性曲
線（P-Vカーブ）を比較し、評価対象の太陽電池の出力
電力および電力量を評価することを特徴とする太陽電池
の評価方法。
【請求項４】評価対象太陽電池のａ℃，ｂ℃，ｃ℃の特
性値（Isc，Iop，Vop，Voc）が与えられた場合これらの
値を太陽電池基本特性式に代入した非線形連立方程式を
解くことにより、評価対象の太陽電池基本式中の基本特
性値（IL，Co，n，Rs，Rsh）のａ℃，ｂ℃，ｃ℃の値を
求め、それぞれのａ℃，ｂ℃，ｃ℃での基本特性値を曲線補間
することにより測定温度におけるそれぞれの基本特性値
（IL，Co，n，Rs，Rsh）を求め、測定時の日射強度により上記特性値の一部を補正の後、
これら基本特性値（IL，Co，n，Rs，Rsh）を使い評価対
象の太陽電池の出力電圧Ｖ2と出力電流Ｉ2のｎ組の値を
演算することにより得られたデータから電圧−電流特性
曲線（I-Vカーブ）および電圧−電力特性曲線（P-Vカー
ブ）を描き、「I-Vカーブ測定器」により測定した評価太陽電池の出
力電圧Ｖ2'と出力電流Ｉ2'のｎ組の値より得られた電圧
−電流特性曲線（I-Vカーブ）および電圧−電流特性曲
線（P-Vカーブ）を比較し、評価対象の太陽電池の出力
電力および電力量を評価することを特徴とする太陽電池
の評価方法。
【請求項５】請求項３の基本特性式中の基本特性値（I
L，Co，n，Rs，Rsh）の算出において、Rsはメーカーか
ら与えられた値（25℃以外のRsは温度補正して算出）を
使い、基本特性式をIL，Co，n，Rshを未知数として、ａ
℃，ｂ℃，ｃ℃の値を求めることを特徴とする太陽電池
の評価方法。
【請求項６】請求項３の基本特性式中の基本特性値（I
L，Co，n，Rs，Rsh）の算出において、IL＝Iscとして基
本特性式をCo，n，Rs，Rshを未知数として、ａ℃，ｂ
℃，ｃ℃の値を求めることを特徴とする太陽電池の評価
方法。
【請求項７】請求項４の基本特性式中の基本特性値（I
L，Co，n，Rs，Rsh）の算出において、Rsはメーカーか
ら与えられた値（25℃以外のRsは温度補正して算出）を
使い、基本特性式をIL，Co，n，Rshを未知数として、ａ
℃，ｂ℃，ｃ℃の値を求めることを特徴とする太陽電池
の評価方法。
【請求項８】請求項４の基本特性式中の基本特性値（I
L，Co，n，Rs，Rsh）の算出において、IL＝Iscとして基
本特性式をCo，n，Rs，Rshを未知数としてａ℃，ｂ℃，
ｃ℃の値を求めることを特徴とする太陽電池の評価方
法。
【請求項９】評価すべき太陽電池の基準状態の特性値
（Isc，Iop，Vop，Voc）から太陽電池の基本特性式を解
き、評価すべき太陽電池の基本特性値（IL，Co，ｎ，R
s，Rsh）を求め、基準状態の出力電圧Ｖ1 、出力電流Ｉ
1を得る第１処理過程と、評価対象太陽電池の直列抵抗Rs、曲線補正因子Ｋ、太陽
電池温度が１［℃］変化したときの短絡電流Iscの変化
α（Ａ／℃）および開放電圧Vocの変化β（Ｖ／℃）が
入力されると、これらの値を保持する第２処理過程と、評価対象の太陽電池温度ｔ2と日射強度Ｅ2が入力される
と、第１処理過程で得られた出力電圧Ｖ2と出力電流Ｉ1
および第２処理過程で保持した値から、Ｉ2＝Ｉ1＋Isc＊｛（Ｅ2／Ｅ1）−１｝＋α＊（ｔ2−ｔ
1）Ｖ2＝Ｖ1＋β＊（ｔ2−ｔ1）−Rs＊（Ｉ2−Ｉ1）−KI2
＊（ｔ2−ｔ1）（ここに、ｔ1、Ｅ1は基準状態での太陽電池温度（25
℃）、日射強度（１kW／ｍ2））の式を用いて、評価対
象の太陽電池の出力電圧Ｖ2と出力電流Ｉ2のｎ組の値を
演算する第３処理過程により得られた電圧−電流特性曲
線（I-Vカーブ）および電圧−電力特性曲線（P-Vカー
ブ）を描き、これらのカーブと、「I-Vカーブ測定器」で得られた出力電圧Ｖ2'と出力電
流Ｉ2'のｎ組の値より得られた電圧−電流特性曲線（I-
Vカーブ）および電圧−電力特性曲線（P-Vカーブ）を比
較し、評価対象の太陽電池の出力電力および電力量を評
価することを特徴とする太陽電池の評価方法。
【請求項１０】請求項９の基本特性式中の基本特性値
（IL，Co，ｎ，Rs，Rsh）の算出において、Rsはメーカ
ーから与えられた値を使い、基本特性式をIL，Co，ｎ，
Rshを未知数として、25℃のこれらの値を求めることを
特徴とする太陽電池の評価方法。
【請求項１１】請求項９の基本特性式中の基本特性値
（IL，Co，ｎ，Rs，Rsh）の算出において、IL＝Iscとし
て基本特性式をCo，ｎ，Rs，Rshを未知数として、25℃
のこれらの値を求めることを特徴とする太陽電池の評価
方法。
【請求項１２】評価すべき太陽電池の特性値（Isc，Io
p，Vop，Voc）から太陽電池の基本特性式を解き、評価
すべき太陽電池の基本特性値（IL，Co，ｎ，Rs，Rsh）
を求め、基準状態の出力電圧Ｖ1 、出力電流Ｉ1 のｎ組
の値より得られた電圧−電流特性曲線（I-Vカーブ）お
よび電圧−電力特性曲線（P-Vカーブ）を保持する第１
処理過程と、「I-Vカーブ測定器」により測定した出力電圧Ｖ2 'と出
力電流Ｉ2 'の値を保持する第２処理過程と、評価対象太陽電池の直列抵抗Rs、曲線補正因子Ｋ、温度
が１［℃］変化したときの短絡電流Iscの変化α（Ａ／
℃）および開放電圧Vocの変化β（Ｖ／℃）が入力され
ると、これらの値を保持する第３処理過程と、評価対象の太陽電池温度ｔ2と日射強度Ｅ2が入力される
と、第２処理過程で保持した値から、Ｉ1＝Ｉ2'＋Isc｛（Ｅ1−Ｅ2）／Ｅ1｝＋α＊（ｔ1−ｔ
2）Ｖ1＝Ｖ2'＋β＊（ｔ1−ｔ2）−Rs＊（Ｉ1−Ｉ2'）−Ｋ
＊Ｉ2'＊（ｔ1−ｔ2'）（ここに、ｔ1、Ｅ1は基準状態での太陽電池温度（25
℃）、日射強度（１kW／ｍ2））の式を用いて、評価対
象の太陽電池の出力電圧Ｖ1 と出力電力Ｉ1 を演算し、
電圧−電流特性曲線（I-Vカーブ）および電圧−電力特
性曲線（P-Vカーブ）を作成し第１処理過程で保持した
それぞれの曲線を比較し、評価対象の太陽電池の出力電
力および平均電力を評価することを特徴とする太陽電池
の評価方法。
【請求項１３】請求項12の基本特性式中の基本特性値
（IL，Co，ｎ，Rs，Rsh）の算出において、Rsはメーカ
ーから与えられた値を使い、基本特性式をIL，Co，ｎ，
Rshを未知数として、25℃のこれらの値を求めることを
特徴とする太陽電池の評価方法。
【請求項１４】請求項12の基本特性式中の基本特性値
（IL，Co，ｎ，Rs，Rsh）の算出において、IL＝Iscとし
て基本特性式をCo，ｎ，Rs，Rshを未知数として、25℃
のこれらの値を求めることを特徴とする太陽電池の評価
方法。
【請求項１５】請求項１または請求項３または請求項４
または請求項５または請求項６または請求項７または請
求項８または請求項９または請求項10または請求項11に
おいて評価対象の太陽電池のそれぞれの特性値（Isc，I
op，Vop，Voc，Rs，Ｋ，α，β）にかえ、その太陽電池
の型式ごとにメーカーより示されている共通の特性値を
適用することを特徴とする太陽電池の評価方法。
【請求項１６】請求項２または請求項12または請求項13
または請求項14において評価対象の太陽電池のそれぞれ
の特性値（Isc，Iop，Vop，Voc，Rs，Ｋ，α，β）にか
え、その太陽電池の型式ごとにメーカーより示されてい
る共通の特性値を適用することを特徴とする太陽電池の
評価方法。
【請求項１７】請求項１または請求項３または請求項４
または請求項５または請求項６または請求項７または請
求項９または請求項10または請求項11または請求項15の
評価において、I-Vカーブ、P-Vカーブの比較・評価にお
いて、それぞれの最大の出力電力点（Pmax点）の値また
は通常の運転電圧での出力電力の値または指定電圧での
出力電力の値を使い電力値で比較・評価することを特徴
とする太陽電池の出力評価方法。
【請求項１８】請求項17の出力評価において、各測定時
点における出力を一定期間時間積算した値（電力量）で
比較・評価することを特徴とする太陽電池の電力量評価
方法。
【請求項１９】請求項２または請求項12または請求項13
または請求項14または請求項16の評価において、I-Vカ
ーブ、P-Vカーブの比較において最大の出力電力点（Pma
x点）で比較・評価する場合、各測定時点における出力
を一定期間平均した値で比較・評価することを特徴とす
る太陽電池の出力評価方法。
【請求項２０】請求項１または請求項２または請求項３
または請求項４または請求項５または請求項６または請
求項７または請求項８または請求項９または請求項10ま
たは請求項11または請求項12または請求項13または請求
項14または請求項15または請求項16または請求項17また
は請求項18または請求項19の出力・電力量評価に使う
「I-Vカーブ測定器」で、各時刻ごとに測定した評価対
象の太陽電池の出力電圧−出力電流値群（I-Vカーブ上
のｎ組のデータ群）の一定期間の値を、一括して自動的
に汎用的な表計算ソフトのデータ（EXCELデータ、LOTUS
データなど）に変換取込み、各時刻ごとの出力評価とと
もに発電量の評価を実施することを特徴とする太陽電池
の評価方法。
【請求項２１】請求項１または請求項２または請求項３
または請求項４または請求項５または請求項６または請
求項７または請求項８または請求項９または請求項10ま
たは請求項11または請求項12または請求項13または請求
項14または請求項15または請求項16または請求項17また
は請求項18または請求項19の出力・電力量評価に使う
「I-Vカーブ測定器」で各時刻ごとに測定した評価対象
の太陽電池の出力電圧−出力電流値群（I-Vカーブ上の
ｎ組のデータ群）を使い、そのまま即時に出力の評価を
実施するとともに、一定時間ごとの積算値（電力量）又
は平均値で評価することを特徴とする出力評価方法。
【請求項２２】請求項１または請求項２または請求項３
または請求項４または請求項５または請求項６または請
求項７または請求項８または請求項９または請求項10ま
たは請求項11または請求項12または請求項13または請求
項14または請求項15または請求項16または請求項17また
は請求項18または請求項19記載の太陽電池の評価方法で
処理する処理プログラムを記録することを特徴とするコ
ンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項２３】請求項22記載の記録媒体を動作しうるコ
ンピュータからなることを特徴とする太陽電池出力評価
装置システム。
【請求項２４】請求項23の太陽電池出力評価装置・シス
テムの日射計として、日射強度に対する信号の応答の早
い太陽電池セルなどを使うことを特徴とする評価装置・
システム。