JP2008066431A - Measuring method for output characteristic of solar battery - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a measuring method capable of measuring output characteristics of a solar battery with high precision in a solar simulator using short-pulse flash light. <P>SOLUTION: The output characteristics of a solar battery 4 are measured by measuring a peak value of an illuminance waveform outputted from an illuminance detector 3 in each flash light and measuring a peak value of either a current waveform or a voltage waveform outputted from the solar battery. Further, at this time, in the illuminance waveform outputted from the illuminance detector of each flash light, the time width of the illuminance waveform at 95% of the peak value of the illuminance waveform is made to be 0.1T-0.2T, where T denotes the time width of the low part of the illuminance waveform, so that the peak values of the illuminance waveform outputted from the illuminance detector, the voltage waveform and the current waveform outputted from the solar battery which is the measured object can easily and surely be measured. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は太陽電池などの光電変換素子やそのパネル体の電流電圧特性（以下、単に特性ともいう）を高速・高精度に測定するためのソーラシミュレータによる測定方法に関する。
The present invention relates to a measurement method using a solar simulator for measuring current-voltage characteristics (hereinafter also simply referred to as characteristics) of photoelectric conversion elements such as solar cells and panel bodies thereof at high speed and with high accuracy.

太陽電池、光起電力素子、光センサーなどの光電変換素子の光電変換特性は、光照射下において、前記光電変換素子の電流電圧特性を測定することによって測定される。太陽電池の特性測定では、横軸を電圧、縦軸を電流として、収集したデータをプロットすることにより出力特性曲線を得ている。この曲線は一般に、Ｉ−Ｖカーブという。図１にその１例を示す。図中縦軸のＩｓｃは、短絡電流を示す、また横軸のＶｏｃは開放電圧を示す。Ｐｍａｘは、最大出力を示す。   The photoelectric conversion characteristics of photoelectric conversion elements such as solar cells, photovoltaic elements, and optical sensors are measured by measuring the current-voltage characteristics of the photoelectric conversion elements under light irradiation. In the measurement of the characteristics of the solar cell, the output characteristic curve is obtained by plotting the collected data with the horizontal axis representing voltage and the vertical axis representing current. This curve is generally called an IV curve. An example is shown in FIG. In the figure, Isc on the vertical axis indicates a short circuit current, and Voc on the horizontal axis indicates an open circuit voltage. Pmax indicates the maximum output.

そして、その測定方法としては、照射光として太陽光を利用する方法と、人工光源を利用する方法とがある。このうち人工光源を利用する方法の中にパルス状のフラッシュ光（ショートパルスフラッシュ光）を用いる方法が、特許文献１により知られている。   And as the measuring method, there exist the method of using sunlight as irradiation light, and the method of using an artificial light source. Among these methods, Patent Document 1 discloses a method using pulsed flash light (short pulse flash light) among methods using an artificial light source.

従来より光電変換素子の実用化に伴い、特に受光面積の大きな太陽電池のような光電変換素子（以下、単に太陽電池という）の電流電圧特性は、太陽光の標準的な照度である１０００Ｗ／ｍ２程度の放射照度の下で測定されている。そして測定時の照度が１０００Ｗ／ｍ２を越えた分と・下廻った分は、照度補正の計算式で補正計算を行っていた。
With the practical application of photoelectric conversion elements from the past, the current-voltage characteristics of photoelectric conversion elements such as solar cells with a large light receiving area (hereinafter simply referred to as solar cells) have a standard illuminance of sunlight of 1000 W / m. It is measured under an irradiance of about 2 . And the illuminance at the time of measurement exceeded and was below 1000 W / m 2 , and the correction calculation was performed with the calculation formula of illuminance correction.

また、大面積の太陽電池の電流電圧特性の測定では、１０００Ｗ／ｍ２程度の照度の光を、大面積の受光面に均一に照射する必要がある。このため人工光源を利用する場合には、例えば照射面積１ｍ２あたり数十ｋｗ程度の大電力の放電灯を必要とする。しかしながら、そのような大電力の放電灯によって定常光を発生させるには、大電力を定常的に供給せねばならない。このためには非常に大規模な設備が必要となって現実性に乏しい。 Further, in the measurement of the current-voltage characteristics of a large area solar cell, it is necessary to uniformly irradiate a large area light receiving surface with light having an illuminance of about 1000 W / m 2 . For this reason, when an artificial light source is used, for example, a high-power discharge lamp of about several tens of kW per 1 m 2 of irradiation area is required. However, in order to generate steady light with such a high power discharge lamp, high power must be constantly supplied. For this purpose, a very large-scale facility is required, which is not realistic.

さらに定常光を用いたソーラシミュレータでは、照度を安定させるため連続点灯を維持しておく必要がある。このためランプ寿命が短くなる。さらに光源を収設した筐体内の温度上昇が著しくなり、筐体内の部品は、常時、光に曝されることになるため、光学部品（ミラー、光学フィルター）が劣化する。   Furthermore, in a solar simulator using steady light, it is necessary to maintain continuous lighting in order to stabilize the illuminance. This shortens the lamp life. Further, the temperature rise in the housing in which the light source is accommodated becomes remarkable, and the components in the housing are always exposed to light, so that the optical components (mirror, optical filter) are deteriorated.

このショートパルスフラッシュ光により太陽電池の電流電圧特性を測定する場合は、フラッシュ光を発生させる疑似太陽光の光源にはキセノンランプを使用し発光時間の短いフラッシュ光を複数回発光させる。   When measuring the current-voltage characteristics of a solar cell using this short pulse flash light, a xenon lamp is used as a pseudo-sunlight light source for generating flash light, and flash light having a short emission time is emitted a plurality of times.

このようなショートパルスフラッシュ光を複数回照射する測定方法により太陽電池から出力される電流及び電圧のデータ収集を行うソーラシミュレータでは、発光時間が短くなるので、上述の定常光ソーラシミュレータのような光学部品（ミラー、光学フィルター）の劣化が緩和され、ランプ寿命も比較的長くなるという利点がある。   In a solar simulator that collects data of current and voltage output from a solar cell by a measurement method that irradiates such a short pulse flash light multiple times, the light emission time is shortened. There are advantages that the deterioration of parts (mirror, optical filter) is alleviated and the lamp life is relatively long.

またフラッシュ点灯させるため光源ランプへの負荷が小さいことから、短い間隔で複数回フラッシュすることができる。また、発光時間が短いので、ランプ内部の状況（例えば、温度）が変化しにくいのでピーク照度が安定しやすくなる。その結果被測定体としての太陽電池が、受光する光パルスが短いので、被測定体の温度も上昇しにくくなるという利点もある。   Moreover, since the load on the light source lamp is small because the flash is turned on, the flash can be performed a plurality of times at short intervals. Further, since the light emission time is short, the situation inside the lamp (for example, temperature) is not easily changed, so that the peak illuminance is easily stabilized. As a result, the solar cell as the object to be measured has an advantage that the temperature of the object to be measured does not easily rise because the received light pulse is short.

しかしながら、このショートパルスフラッシュ光による測定は次のような問題がある。複数回照射される各フラッシュ光の波形は、図２のように頂部に平坦部を持たない山なり（山のすそ野の幅で、約１ｍsec）の形状である。そのため、１回のフラッシュ点灯においては、１組（照度、太陽電池の出力電流と電圧）のデータを収集する。その方法を図３に沿って説明する。
１回のフラッシュで太陽電池から出力される、電流波形あるいは電圧波形は、頂部に平坦部を持たない山なりの形状である。またフラッシュの照度を確認するために配備されている照度検出器からの照度波形も頂部に平坦部を持たない山なりの形状である。１回のフラッシュにおいて、照度波形の頂部に対して電流波形あるいは電圧波形の頂部は、図の通りずれている。尚本図では、照度波形と太陽電池から出力される電圧波形の頂部のずれについて示した。このずれは、図に示した通り短絡電流（Ｉｓｃ）測定の近傍でＴ１、最大出力（Ｐｍａｘ）測定の近傍でＴ２および開放電圧（Ｖｏｃ）測定の近傍でＴ３とそれぞれ異なる。
また太陽電池から出力される電流及び電圧は、照度検出器から出力される照度波形において、発光してから予め定めた波形の閾値に到達してからＴｍ時間経過後にて電流値・電圧値を測定しＩ−Ｖカーブの各ポイントの電流・電圧としていた。従ってこのような測定方法では、高精度に太陽電池の出力を測定することは困難である。
特開２００３−３１８２５号公報 However, the measurement using this short pulse flash light has the following problems. The waveform of each flash light irradiated a plurality of times has a mountain shape (the width of the mountain base is about 1 msec) having no flat portion at the top as shown in FIG. Therefore, in one flash lighting, one set of data (illuminance, solar cell output current and voltage) is collected. The method will be described with reference to FIG.
The current waveform or voltage waveform output from the solar cell in one flash has a mountain shape without a flat portion at the top. In addition, the illuminance waveform from the illuminance detector provided for checking the illuminance of the flash is also a mountain shape having no flat portion at the top. In one flash, the top of the current waveform or voltage waveform deviates from the top of the illuminance waveform as shown in the figure. In addition, in this figure, it showed about the shift | offset | difference of the top part of an illumination intensity waveform and the voltage waveform output from a solar cell. As shown in the figure, this difference is different from T1 in the vicinity of the short circuit current (Isc) measurement, T2 in the vicinity of the maximum output (Pmax) measurement, and T3 in the vicinity of the open circuit voltage (Voc) measurement.
In addition, the current and voltage output from the solar cell are measured in the illuminance waveform output from the illuminance detector after a lapse of Tm time after reaching the predetermined waveform threshold after light emission. The current / voltage at each point of the IV curve was used. Therefore, with such a measurement method, it is difficult to measure the output of the solar cell with high accuracy.
JP 2003-31825 A

本発明は、従来のショートパルスフラッシュ光を用いたソーラシミュレータにおける上述した問題点に鑑み、ショートパルスフラッシュ光により太陽電池の出力特性を高精度に測定できるソーラシミュレータの測定方法を提供することを目的としている。   An object of the present invention is to provide a solar simulator measurement method capable of measuring the output characteristics of a solar cell with high accuracy using short pulse flash light in view of the above-described problems in a solar simulator using short pulse flash light. It is said.

上記課題を解決する本発明の太陽電池出力特性の測定方法は、光源からパルス状のフラッシュ光を発光させる工程と、該フラッシュ光を照度検出器で受光してその照度を検出し、該検出値に基づいて光源の照度を規定範囲内に制御する工程と、前記フラッシュ光を被測定体としての太陽電池に照射し、該太陽電池の負荷を制御して太陽電池から出力される電流と電圧を１点測定する測定工程と、複数回のフラッシュ光を発光させ、各フラッシュ光について、前記測定工程を行う太陽電池出力特性の測定方法において、各フラッシュ光の照度検出器から出力される照度波形のピーク値を測定し、被測定体の太陽電池から出力される電圧波形と電流波形のいずれかのピーク値を測定することを特徴とするものである。   The method for measuring the solar cell output characteristics of the present invention that solves the above problems includes a step of emitting pulsed flash light from a light source, detecting the illuminance by receiving the flash light with an illuminance detector, and detecting the detected value. A step of controlling the illuminance of the light source within a specified range based on the above, and irradiating the solar cell as the object to be measured with the flash light, and controlling the load of the solar cell to control the current and voltage output from the solar cell. In a measurement process of measuring one point and a method of measuring solar cell output characteristics in which flash light is emitted a plurality of times and the measurement process is performed for each flash light, the illuminance waveform output from the illuminance detector of each flash light The peak value is measured, and the peak value of either the voltage waveform or the current waveform output from the solar cell of the object to be measured is measured.

また各フラッシュ光の照度検出器から出力される照度波形が、その低部の時間幅Ｔに対して、照度波形のピーク値の９５％における時間幅が０．１Ｔ〜０．２Ｔとすることにより、照度検出器から出力される照度波形、被測定体の太陽電池から出力される電圧波形と電流波形のピーク値の測定が容易にまた確実に行うことが可能となる。   In addition, the illuminance waveform output from the illuminance detector of each flash light is set such that the time width at 95% of the peak value of the illuminance waveform is 0.1T to 0.2T with respect to the time width T of the lower part. The illuminance waveform output from the illuminance detector, the voltage waveform output from the solar cell of the object to be measured, and the peak value of the current waveform can be measured easily and reliably.

ここにおいて、各フラッシュ光の照度検出器から出力される照度波形のピーク値は、ハード的なピークホールド回路を使用してそのピーク値を測定したり、ソフト的に高速サンプリングしてそのピーク値を測定することが望ましい。また更に被測定体の太陽電池から出力される電圧波形と電流波形のいずれかのピーク値は、ハード的なピークホールド回路を使用してそのピーク値を測定したり、ソフト的に高速サンプリングにてそのピーク値を測定することが望ましい。   Here, the peak value of the illuminance waveform output from the illuminance detector of each flash light is measured using a hardware peak hold circuit, or the peak value is obtained by sampling at high speed in software. It is desirable to measure. In addition, the peak value of either the voltage waveform or current waveform output from the solar cell of the object to be measured can be measured using a hard peak hold circuit, or by software high-speed sampling. It is desirable to measure the peak value.

太陽電池の出力特性の測定においてショートパルスフラッシュ光を使用する場合は、被測定体の太陽電池に照射し、太陽電池の負荷を制御して太陽電池から出力される電流と電圧を１組測定する。複数回フラシュさせ各フラッシュにて負荷を制御し、複数組の電流、電圧を測定しＩ−Ｖカーブを作成する。本発明では、各フラッシュにおいて、照度検出器から出力される照度波形のピーク値を検出して照度を規定範囲内に制御し、太陽電池から出力される電流波形のピーク値を測定したり、太陽電池から出力される電圧波形のピーク値を測定し、電流及び電圧の出力値として測定している。従って照度波形のピーク、太陽電池から出力される電流および電圧のピークに時間的なずれがあっても、太陽電池の出力特性を高精度に測定することが可能となる。   When short pulse flash light is used in the measurement of the output characteristics of the solar cell, the solar cell of the object to be measured is irradiated and the load of the solar cell is controlled to measure one set of current and voltage output from the solar cell. . Flush multiple times, control the load with each flash, measure multiple sets of currents and voltages, and create an IV curve. In the present invention, in each flash, the peak value of the illuminance waveform output from the illuminance detector is detected and the illuminance is controlled within a specified range, and the peak value of the current waveform output from the solar cell is measured, The peak value of the voltage waveform output from the battery is measured and measured as the output value of current and voltage. Therefore, even if there is a time lag in the peak of the illuminance waveform and the peak of the current and voltage output from the solar cell, the output characteristics of the solar cell can be measured with high accuracy.

また、本発明の測定方法は、多結晶シリコン等を使用した応答の早い太陽電池ばかりでなく、単結晶シリコン等、応答の異なる太陽電池にも適用は可能である。太陽電池の応答性により、フラッシュ発光させ太陽電池から出力される電流及び電圧が出力されるまでの時間が異なる。異なる応答で出力された電流波形および電圧波形から、本発明の方法により電流と電圧のいずれかのピーク値を測定する。その後次のフラッシュ発光をすることにより、同じ動作を繰り返しＩ―Ｖカーブを作成することが可能である。   In addition, the measurement method of the present invention can be applied not only to a quick response solar cell using polycrystalline silicon or the like, but also to a solar cell with different response such as single crystal silicon. Depending on the responsiveness of the solar cell, the time until the flash and the current and voltage output from the solar cell are output differs. From the current waveform and voltage waveform output with different responses, the peak value of either current or voltage is measured by the method of the present invention. Thereafter, by performing the next flash emission, it is possible to repeat the same operation and create an IV curve.

次に本発明の実施の形態例について、図に拠り説明する。本発明では、ショートパルスフラッシュ光を使用している。図４は本発明の測定方法を実施するソーラシミュレータの一例のブロック図。図５は、パルス幅制御回路の構成図。図６は本発明においてショートパルスフラッシュ光をフラッシュさせた場合に、照度検出器から出力される照度波形のピーク値を測定し、太陽電池から出力される電流波形と電圧波形のうち電圧波形のピーク値を測定して太陽電池の出力特性を測定する説明図である。図７は、照度波形の形状と太陽電池から出力される電圧波形の関係図。図８は、本発明で各フラッシュにて照度検出器から出力される照度波形の波形図。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present invention, short pulse flash light is used. FIG. 4 is a block diagram of an example of a solar simulator that implements the measurement method of the present invention. FIG. 5 is a configuration diagram of a pulse width control circuit. FIG. 6 shows the peak value of the illuminance waveform output from the illuminance detector when the short pulse flash light is flashed in the present invention, and the peak of the voltage waveform out of the current waveform and voltage waveform output from the solar cell. It is explanatory drawing which measures the value and measures the output characteristic of a solar cell. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the shape of the illuminance waveform and the voltage waveform output from the solar cell. FIG. 8 is a waveform diagram of an illuminance waveform output from the illuminance detector in each flash according to the present invention.

本発明測定法を適用する図４のソーラシミュレータでは、その光源ランプ、例えば、キセノンランプ１の電源回路１Ａとパルス幅制御回路２を具備している。パルス幅制御回路２は、図５のような構成となっておりコイルＬとコンデンサＣにより所定時間発光する。図２の波形図に模式的に例示するように、ショートパルスフラッシュ光の頂部は、平坦部を持たない山なり（山のすそ野の幅で、約１ｍsec）の形状である。   The solar simulator of FIG. 4 to which the measurement method of the present invention is applied includes a power source circuit 1A for the light source lamp, for example, a xenon lamp 1, and a pulse width control circuit 2. The pulse width control circuit 2 is configured as shown in FIG. 5 and emits light for a predetermined time by the coil L and the capacitor C. As schematically illustrated in the waveform diagram of FIG. 2, the top portion of the short pulse flash light has a mountain shape (about 1 msec in width at the base of the mountain) having no flat portion.

上記の態様でフラッシュ点灯されるランプ１の照度は、図４に例示したように、ランプ１の光を受光可能な位置に固定した太陽電池による照度検出器３によって検出される。この検出器３としては、被測定体と同性能の太陽電池セルを使用することが望ましい。   The illuminance of the lamp 1 flashed in the above-described manner is detected by the illuminance detector 3 using a solar cell fixed at a position where the light of the lamp 1 can be received, as illustrated in FIG. As the detector 3, it is desirable to use a solar battery cell having the same performance as the measured object.

本発明のソーラシミュレータでは、被測定体として光源のランプ１に対面配置した太陽電池４から出力される電流・電圧を可変にする。このため当該太陽電池４の出力端子に負荷回路５の電子負荷５Ａを接続する。なお、電子負荷５Ａを備えた負荷回路５において、５Ｂは直流電源、５Ｃはシャント抵抗である。   In the solar simulator of the present invention, the current / voltage output from the solar cell 4 facing the lamp 1 of the light source as the object to be measured is made variable. For this reason, the electronic load 5 </ b> A of the load circuit 5 is connected to the output terminal of the solar cell 4. In the load circuit 5 including the electronic load 5A, 5B is a DC power source, and 5C is a shunt resistor.

上記の太陽電池４から出力される電流と電圧、及び、照度検出器３から検出される照度のデータは、本発明ソーラシミュレータにおけるデータ収集システムにより収集する。このデータ収集システムとしては、図４に例示したように、データ収集ボード６ａとアナログ出力ボード６ｂを備えたパソコン６に、アナログ出力信号をデータ収集ボード６ａで収集可能な信号に変換するデータ処理ボード７を接続して構成したものである。なお、８はパソコン６からのデータを電子負荷５Ａに付与するために接続された電子負荷指令回路である。   The current and voltage output from the solar cell 4 and the illuminance data detected from the illuminance detector 3 are collected by the data collection system in the solar simulator of the present invention. As this data collection system, as illustrated in FIG. 4, a data processing board that converts an analog output signal into a signal that can be collected by the data collection board 6 a to a personal computer 6 having a data collection board 6 a and an analog output board 6 b. 7 is connected. Reference numeral 8 denotes an electronic load command circuit connected to give data from the personal computer 6 to the electronic load 5A.

太陽電池の出力特性の測定は、次のような手順にて行われる。
まずキセノンランプの照度の設定を以下の通り行う。測定対象となる太陽電池４が配置される位置に、太陽電池４に代えて基準となる太陽電池を配置し、照度検出器３を所定の位置に配置する。基準太陽電池には、規定照度（１０００Ｗ／ｍ２）での短絡電流Ｉsc又は最大出力Ｐmaxの校正データを有している。この校正データを、データ収集ボード６ａに設定しておく。そしてキセノンランプ１を発光させ、そのときの基準太陽電池の出力と、照度検出器３の出力を測定する。基準太陽電池の出力の測定結果が、校正データと合致するように、ランプ電圧又はランプ電流を逐次変更して、測定を繰り返す。基準太陽電池の出力の測定結果が、校正データと合致するように至った際の照度検出器の出力を記憶させる。これで、照度設定は完了となる。 Measurement of the output characteristics of the solar cell is performed in the following procedure.
First, set the illuminance of the xenon lamp as follows. A solar cell serving as a reference is disposed instead of the solar cell 4 at a position where the solar cell 4 to be measured is disposed, and the illuminance detector 3 is disposed at a predetermined position. The reference solar cell has calibration data of the short-circuit current Isc or the maximum output Pmax at a specified illuminance (1000 W / m 2 ). This calibration data is set in the data collection board 6a. Then, the xenon lamp 1 is caused to emit light, and the output of the reference solar cell and the output of the illuminance detector 3 at that time are measured. The measurement is repeated by sequentially changing the lamp voltage or the lamp current so that the measurement result of the output of the reference solar cell matches the calibration data. The output of the illuminance detector when the measurement result of the output of the reference solar cell matches the calibration data is stored. This completes the illuminance setting.

照度設定後は、基準太陽電池を外し、次に被測定体となる太陽電池を載せて接続する。照度検出器で検出される照度が、前記記憶させた照度になるようにランプ電圧又はランプ電流が制御され、規定照度近傍（規定範囲内）での測定が行われる。   After setting the illuminance, the reference solar cell is removed, and then a solar cell to be measured is placed and connected. The lamp voltage or lamp current is controlled so that the illuminance detected by the illuminance detector becomes the stored illuminance, and measurement is performed in the vicinity of the specified illuminance (within the specified range).

以上の準備が完了したらＩ−Ｖカーブ作成のためのフラッシュ発光を行う。１フラッシュ点灯で電子負荷を制御し、Ｉ−Ｖカーブの１ポイントの電流および電圧のデータを得る。ランプ休止の間に、次の１フラッシュ点灯のために、ランプ電圧の制御を行う。予め定めた休止時間が経過した後、次の１フラッシュ点灯を行い、電子負荷を制御し１ポイントの電流および電圧のデータを得る。このような動作を約１００回程度繰り返し、測定対象である太陽電池のＩ−Ｖカーブを測定する。   When the above preparation is completed, flash emission is performed to create an IV curve. The electronic load is controlled by lighting one flash to obtain current and voltage data at one point of the IV curve. During the lamp pause, the lamp voltage is controlled for the next one flash operation. After a predetermined pause time elapses, the next one flash is turned on to control the electronic load and obtain one point of current and voltage data. Such an operation is repeated about 100 times, and the IV curve of the solar cell as the measurement object is measured.

本発明の測定方法は、各フラッシュにおいて照度検出器から出力される照度波形のピーク値を測定し、被測定体である太陽電池から出力される電流波形と電圧波形のいずれかのピーク値を測定し、Ｉ−Ｖカーブの１ポイントの電流および電圧のデータとするものである。   The measurement method of the present invention measures the peak value of the illuminance waveform output from the illuminance detector in each flash and measures the peak value of either the current waveform or the voltage waveform output from the solar cell that is the measurement object. However, the current and voltage data at one point of the IV curve are used.

本発明の測定方法を図６に沿って説明する。図６は、各フラッシュ発光にて、照度検出器から出力される照度波形のピークを測定し、被測定体の太陽電池から出力される電圧波形のピーク値を測定し太陽電池出力測定を行う場合の方法を示したものである。まず各フラッシュ発光後の照度波形についてＴｏの時間幅を設定する。照度のピーク値の測定は、出力された照度波形をピークホールド回路によりハード的にピーク値を測定する方法や、照度波形をＡ／Ｄ変換して高速サンプリングしソフト的に行う。これにより各フラッシュの照度を規定範囲（図では±１％以内）に制御して太陽電池の出力の測定を行うことができる。これにより各フラッシュ光の照度のばらつきが無くなり安定する。   The measurement method of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows a case where the peak of the illuminance waveform output from the illuminance detector is measured in each flash emission, the peak value of the voltage waveform output from the solar cell of the measured object is measured, and the solar cell output measurement is performed. This method is shown. First, the time width of To is set for the illuminance waveform after each flash emission. The peak value of the illuminance is measured by a method of measuring the peak value of the output illuminance waveform in a hardware manner by a peak hold circuit, or by sampling the illuminance waveform by A / D conversion and performing a high-speed sampling. Thereby, the illuminance of each flash can be controlled within a specified range (within ± 1% in the figure), and the output of the solar cell can be measured. As a result, the illuminance variation of each flash light is eliminated and stabilized.

図６の場合は、各フラッシュにおいて電子負荷は定電流モードを使用して制御し、各フラッシュにおいて太陽電池から出力される電圧波形のピーク値を測定している。被測定体の太陽電池から出力される電圧波形のピーク値の測定は、先ほど照度波形にて設定したＴｏの時間幅の中で、出力された電圧波形をピークホールド回路によりハード的にピーク値を測定する方法や、電圧波形をＡ／Ｄ変換して高速サンプリングしソフト的に行う。また電流ついては、定電流モードを使用しているので設定したＴｏの時間幅で任意の時間で測定することが可能である。   In the case of FIG. 6, the electronic load is controlled in each flash using the constant current mode, and the peak value of the voltage waveform output from the solar cell is measured in each flash. The measurement of the peak value of the voltage waveform output from the solar cell of the measured object is performed by setting the peak value of the output voltage waveform in hardware by the peak hold circuit within the time width of To set in the illuminance waveform. The measurement method and A / D conversion of the voltage waveform is performed at high speed and performed in software. Further, since the constant current mode is used, the current can be measured at an arbitrary time with the set time width of To.

以上の測定方法により、各フラッシュにおける照度のばらつきを少なくし、太陽電池から出力される電流および電圧を測定しているので、太陽電池の出力特性を高精度に行うことが可能となった。また、上述の時間幅Ｔｏを、測定する太陽電池に応じて、適宜変更することで、多結晶シリコン等を使用した応答の早い太陽電池、あるいは、単結晶シリコン等、応答の異なる太陽電池にも本発明の測定方法の適用が可能となる。   With the measurement method described above, variations in illuminance in each flash are reduced, and the current and voltage output from the solar cell are measured. Therefore, the output characteristics of the solar cell can be performed with high accuracy. In addition, by appropriately changing the above-mentioned time width To according to the solar cell to be measured, a solar cell with quick response using polycrystalline silicon or the like, or a solar cell with different response such as single crystal silicon or the like. The measurement method of the present invention can be applied.

図に示していないが、フラッシュ発光にて、照度検出器から出力される照度波形のピークを測定し、被測定体の太陽電池から出力される電流波形のピーク値を測定し太陽電池の出力測定を行うことも可能である。
この場合は、各フラッシュにおける照度のピーク値は、図６で説明した手段と同様に測定する。各フラッシュにおいて電子負荷は定電圧モードを使用して制御し、各フラッシュにおいて太陽電池から出力される電流波形のピーク値を測定している。被測定体の太陽電池から出力される電流波形のピーク値の測定は、先ほど照度波形にて設定したＴｏの時間幅の中で、出力された電流波形をピークホールド回路によりハード的にピーク値を測定する方法や、電流波形をＡ／Ｄ変換して高速サンプリングしソフト的に行う。また電圧ついては、定電圧モードを使用しているので設定したＴｏの時間幅で任意の時間で測定することが可能である。 Although not shown in the figure, the peak of the illuminance waveform output from the illuminance detector is measured by flash emission, the peak value of the current waveform output from the solar cell of the measured object is measured, and the output of the solar cell is measured. It is also possible to perform.
In this case, the illuminance peak value in each flash is measured in the same manner as the means described in FIG. In each flash, the electronic load is controlled using the constant voltage mode, and the peak value of the current waveform output from the solar cell is measured in each flash. The measurement of the peak value of the current waveform output from the solar cell of the object to be measured is performed by setting the peak value of the output current waveform in hardware by the peak hold circuit within the time width of To set in the illuminance waveform. The measurement method and A / D conversion of the current waveform is performed at high speed and performed in software. Further, the voltage can be measured at an arbitrary time with the set time width of To since the constant voltage mode is used.

この測定方法でも、各フラッシュにおける照度のばらつきを少なくし、太陽電池から出力される電流および電圧を測定しているので、図６による測定方法と同様、太陽電池の出力特性を高精度に行うことが可能である。   Even in this measurement method, since the variation in illuminance in each flash is reduced and the current and voltage output from the solar cell are measured, the output characteristics of the solar cell should be performed with high accuracy as in the measurement method according to FIG. Is possible.

図６により説明した太陽電池の出力特性の測定方法を行うに当たり、その測定精度を更に向上させる方法について説明する。
各フラッシュにてキセノンランプから発光するフラッシュ光は、図５のパルス幅制御回路のコイルＬとコンデンサＣにより所定時間発光する。このフラッシュ光により照度検出器より出力される照度波形は、パルス幅制御回路内のＬやＣの容量を変更することにより波形が変わる。その様子を図７に沿って説明する。
本図は、Ｌが小さい場合と大きい場合について、照度検出器から出力される照度波形と太陽電池から出力される電圧波形を、発光開始を同一時間として表示したものである。
Ｌ（インダクタンス）の容量を小さくすると照度波形は、ピーク値Ｉの９５％における時間幅はＴａ１となって尖り状の波形となる。またその時、太陽電池から出力される電圧波形は、そのピークが照度波形のピークに対してＴ１時間遅れ、ピーク値Ｖｐ１の９５％における時間幅はＴｄ１となっている。
一方Ｌの容量を大きくすると照度波形は、ピーク値Ｉの９５％における時間幅はＴａ２となってなだらかな山なりの波形となる。またその時、太陽電池から出力される電圧波形は、そのピークが照度波形のピークに対してＴ２時間遅れ、ピーク値Ｖｐ２の９５％における時間幅はＴｄ２となっている。
また両者にて、Ｔ１、Ｔ２、Ｖｐ１、Ｖｐ２の関係は、次の通りである。照度波形がなだらかな山なりの波形の方が、照度波形のピークに対して、太陽電池から出力される電圧波形のピークの遅れ時間は少なく、電圧波形のピーク値も高くなる。 In the method for measuring the output characteristics of the solar cell described with reference to FIG. 6, a method for further improving the measurement accuracy will be described.
The flash light emitted from the xenon lamp in each flash is emitted for a predetermined time by the coil L and the capacitor C of the pulse width control circuit of FIG. The illuminance waveform output from the illuminance detector by the flash light is changed by changing the capacitances of L and C in the pulse width control circuit. This will be described with reference to FIG.
This figure displays the illuminance waveform output from the illuminance detector and the voltage waveform output from the solar cell with the light emission start time as the same time when L is small and large.
When the capacitance of L (inductance) is reduced, the illuminance waveform becomes a sharp waveform with a time width of Ta1 at 95% of the peak value I. At that time, the voltage waveform output from the solar cell has its peak delayed by T1 time with respect to the peak of the illuminance waveform, and the time width at 95% of the peak value Vp1 is Td1.
On the other hand, when the capacity of L is increased, the illuminance waveform becomes a gentle mountain waveform with the time width at 95% of the peak value I being Ta2. At that time, the voltage waveform output from the solar cell is delayed by T2 time with respect to the peak of the illuminance waveform, and the time width at 95% of the peak value Vp2 is Td2.
In both cases, the relationship between T1, T2, Vp1, and Vp2 is as follows. When the illuminance waveform is gentle, the delay time of the peak of the voltage waveform output from the solar cell is less than the peak of the illuminance waveform, and the peak value of the voltage waveform is also high.

各フラッシュにて照度検出器から出力される照度波形のピーク値の測定、太陽電池から出力される電流波形および電圧波形のピーク値の測定を正確に行うためには、その照度波形は図７におけるなだらかな山なりの波形が好ましい。
照度波形の好ましい形状を図８に示す。Ｉは、照度波形のピーク値、Ｔは、照度波形の底部の時間幅である。波形は、非対称な形状となっている。 In order to accurately measure the peak value of the illuminance waveform output from the illuminance detector in each flash and the peak value of the current waveform and voltage waveform output from the solar cell, the illuminance waveform is as shown in FIG. A gentle mountain waveform is preferred.
A preferred shape of the illuminance waveform is shown in FIG. I is the peak value of the illuminance waveform, and T is the time width at the bottom of the illuminance waveform. The waveform has an asymmetric shape.

照度波形の底部の時間幅Ｔに対して、ピーク値Ｉの９５％の時間幅Ｔｐが０．１Ｔ〜０．２Ｔが好ましい。
Ｔｐが０．１Ｔ未満の場合は、照度波形をピークホールド回路によりハード的にピーク値を測定したり、照度波形をＡ／Ｄ変換して高速サンプリングしソフト的にピーク値を測定することが困難となる虞がある。
Ｔｐが０．２Ｔを越えると、Ｌ（インダクタンス）を必要以上に発光回路に搭載するので、コスト、及びスペースが増大する。また、照度波形が必要以上に広くなるので、フラッシュ間隔を長くする必要がある。よって、測定時間が長くなる虞がある。 The time width Tp of 95% of the peak value I is preferably 0.1T to 0.2T with respect to the time width T at the bottom of the illuminance waveform.
If Tp is less than 0.1T, it is difficult to measure the peak value of the illuminance waveform in hardware by the peak hold circuit, or to perform high-speed sampling by A / D conversion of the illuminance waveform and to measure the peak value in software. There is a risk of becoming.
When Tp exceeds 0.2T, L (inductance) is mounted on the light emitting circuit more than necessary, so that cost and space increase. Further, since the illuminance waveform becomes wider than necessary, it is necessary to increase the flash interval. Therefore, there is a possibility that the measurement time becomes long.

照度波形の立ち上がりからピークまでの時間幅Ｔｓが０．３Ｔ〜０．７Ｔが好ましい。Ｔｓが０．３Ｔ未満であると測定対象である太陽電池からの出力応答が、照度波形に十分に追随できなくなる虞があり、Ｔｓが０．７Ｔを越えると急激に照度が低下するので、ピークを検出中に、太陽電池出力が低下してしまう虞がある。
照度波形の０．４Ｉ〜０．６Ｉにおける時間幅Ｔｒは、０．３Ｔ〜０．７Ｔが好ましい。Ｔｒが０．３Ｔ未満であると照度波形中腹が細く、太陽電池出力応答が、照度波形に十分に追随できなくなる虞があり、Ｔｒが０．７Ｔを超えると照度波形が必要以上に太くなり、ランプ寿命の低下を招く虞がある。
照度波形の波形の立ち上がり側において照度が０．４Ｉ〜０．６Ｉにおけるピークまでの時間幅Ｔｑは、０．１５Ｔ〜０．３５Ｔが好ましい。この時間幅が０．１５Ｔ未満であると照度波形中腹から立ち上がりが急激すぎて、太陽電池出力応答が、照度波形に十分に追随できなくなる虞があり、Ｔｑが０．３５Ｔを超えると照度が、ピークを過ぎてから急激に低下するので、ピークを検出中に、太陽電池出力が低下してしまうの虞がある。 The time width Ts from the rise to the peak of the illuminance waveform is preferably 0.3T to 0.7T. If Ts is less than 0.3T, the output response from the solar cell to be measured may not be able to sufficiently follow the illuminance waveform, and if Ts exceeds 0.7T, the illuminance rapidly decreases, so the peak There is a possibility that the output of the solar cell may be reduced during detection.
The time width Tr of the illuminance waveform at 0.4I to 0.6I is preferably 0.3T to 0.7T. If Tr is less than 0.3T, the middle of the illuminance waveform is thin, and the solar cell output response may not sufficiently follow the illuminance waveform. If Tr exceeds 0.7T, the illuminance waveform becomes thicker than necessary. The lamp life may be reduced.
The time width Tq until the peak when the illuminance is 0.4I to 0.6I on the rising side of the illuminance waveform is preferably 0.15T to 0.35T. If this time width is less than 0.15T, the rise from the middle of the illuminance waveform is too rapid, and the solar cell output response may not sufficiently follow the illuminance waveform, and if Tq exceeds 0.35T, the illuminance is Since it falls rapidly after passing the peak, there is a possibility that the output of the solar cell may be lowered during the detection of the peak.

上記の照度波形を使用することにより太陽電池から出力される電流波形および電圧波形も、その波形の底部の時間幅をＴｗとした場合、ピーク値の９５％における時間幅Ｔｄとして０.０５Ｔｗ〜０.５Ｔｗを確保することができる。   The current waveform and voltage waveform output from the solar cell by using the above illuminance waveform are also 0.05 Tw to 0 as the time width Td at 95% of the peak value, where Tw is the time width at the bottom of the waveform. .5Tw can be secured.

上記の具体的な実施例について説明する。キセノンランプから発光するフラッシュ光の照度検出器より出力される照度波形の底部の時間幅Ｔを１ｍｓｅｃとした場合は、照度波形のピーク値の９５％における時間幅Ｔｐを１００μｓｅｃ〜２００μｓｅｃとすることができる。
上記の照度波形を使用することにより太陽電池から出力される電流波形および電圧波形も、その波形の底部の時間幅Ｔｗが０.１〜１.５ｍｓｅｃとなり、ピーク値の９５％における時間幅Ｔｄを１０μｓｅｃ〜２００μｓｅｃとすることができる。 A specific example of the above will be described. When the time width T at the bottom of the illuminance waveform output from the illuminance detector of the flash light emitted from the xenon lamp is 1 msec, the time width Tp at 95% of the peak value of the illuminance waveform may be 100 μsec to 200 μsec. it can.
By using the above illuminance waveform, the current waveform and voltage waveform output from the solar cell also have a time width Tw of 0.1 to 1.5 msec at the bottom of the waveform, and the time width Td at 95% of the peak value is It can be set to 10 μsec to 200 μsec.

本発明における太陽電池の出力特性の測定において、照度検出器から出力される照度波形の形状を図８の通りとすることにより、太陽電池の出力特性の測定を更に高精度に行うことが可能となった。   In the measurement of the output characteristics of the solar cell according to the present invention, the shape of the illuminance waveform output from the illuminance detector is as shown in FIG. became.

本発明は以上の通りであるから、以下に述べる効果が得られ産業上きわめて有用である。
（１）太陽電池の出力測定においてショートパルスフラッシュ光を使用する場合、各フラッシュにおける太陽電池から出力される電流波形と電圧波形のいずれかのピーク値を測定しＩ−Ｖカーブを作成するので、太陽電池の出力特性を高精度に測定することが可能となる。 Since the present invention is as described above, the following effects can be obtained and the invention is extremely useful.
(1) When short pulse flash light is used for measuring the output of a solar cell, the peak value of either the current waveform or the voltage waveform output from the solar cell in each flash is measured and an IV curve is created. It becomes possible to measure the output characteristics of the solar cell with high accuracy.

（２）単結晶シリコン等を使用した応答の異なる太陽電池にも本発明の測定方法は適用可能であり、応答の異なる太陽電池の出力特性を高精度に測定することが可能となる。   (2) The measurement method of the present invention can also be applied to solar cells with different responses using single crystal silicon or the like, and the output characteristics of solar cells with different responses can be measured with high accuracy.

太陽電池の出力特性を示すＩ−Ｖカーブの説明図。Explanatory drawing of the IV curve which shows the output characteristic of a solar cell. 本発明方法に用いるショートパルスフラッシュ光の照度波形の一例を模式的に示した波形図。The wave form diagram which showed typically an example of the illumination intensity waveform of the short pulse flash light used for this invention method. 照度波形、太陽電池から出力される電圧波形のピークの時間的なずれの説明図。Explanatory drawing of the time shift | offset | difference of the peak of the illuminance waveform and the voltage waveform output from a solar cell. 本発明の測定方法を実施するソーラシミュレータの一例のブロック図。The block diagram of an example of the solar simulator which implements the measuring method of this invention. パルス幅制御回路の構成図。The block diagram of a pulse width control circuit. 本発明において照度波形のピーク値と太陽電池から出力される電圧波形からピーク値を測定する実施形態の説明図。Explanatory drawing of embodiment which measures a peak value from the peak value of an illumination intensity waveform, and the voltage waveform output from a solar cell in this invention. 照度波形の形状と太陽電池から出力される電圧波形の関係図。The figure of the relationship between the shape of an illumination waveform and the voltage waveform output from a solar cell. 本発明で各フラッシュにて照度検出器から出力される照度波形の波形図。The wave form diagram of the illumination intensity waveform output from an illumination intensity detector in each flash by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ キセノンランプ
２ パルス幅制御回路
３ 照度検出器
４ 太陽電池
５Ａ 電子負荷
６ パソコン
６ａ データ収集ボード
６ｂ アナログ出力ボード
７ データ処理ボード
Ｌ コイル
Ｃ コンデンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Xenon lamp 2 Pulse width control circuit 3 Illuminance detector 4 Solar cell 5A Electronic load 6 Personal computer 6a Data collection board 6b Analog output board 7 Data processing board L Coil C Capacitor

Claims (4)

光源からパルス状のフラッシュ光を発光させる工程と、該フラッシュ光を照度検出器で受光してその照度を検出し、該検出値に基づいて光源の照度を規定範囲内に制御する工程と、前記フラッシュ光を被測定体としての太陽電池に照射し、該太陽電池の負荷を制御して太陽電池から出力される電流と電圧を１点測定する測定工程と、複数回のフラッシュ光を発光させ、各フラッシュ光について、前記測定工程を行う太陽電池出力特性の測定方法において、

各フラッシュ光の照度検出器から出力される照度波形のピーク値を測定し、被測定体の太陽電池から出力される電圧波形と電流波形のいずれかのピーク値を測定することを特徴とする太陽電池出力特性の測定方法。 A step of emitting pulsed flash light from a light source, a step of detecting the illuminance by receiving the flash light with an illuminance detector, and controlling the illuminance of the light source within a specified range based on the detected value; A measurement step of irradiating a solar cell as a measured object with a flash light, controlling a load of the solar cell and measuring one point of current and voltage output from the solar cell, and emitting a plurality of flash lights, For each flash light, in the method of measuring solar cell output characteristics to perform the measurement step,

Measuring the peak value of the illuminance waveform output from the illuminance detector of each flash light, and measuring the peak value of either the voltage waveform or the current waveform output from the solar cell of the measured object Measurement method of battery output characteristics. 各フラッシュ光の照度検出器から出力される照度波形が、その低部の時間幅Ｔに対して、照度波形のピーク値の９５％における時間幅が０．１Ｔ〜０．２Ｔであることを特徴とする請求項１記載の太陽電池出力特性の測定方法。   The illuminance waveform output from the illuminance detector of each flash light is characterized in that the time width at 95% of the peak value of the illuminance waveform is 0.1T to 0.2T with respect to the time width T of the lower part. The method for measuring solar cell output characteristics according to claim 1. 各フラッシュ光の照度検出器から出力される照度波形をハード的なピークホールド回路を使用してそのピーク値を測定し、被測定体の太陽電池から出力される電圧波形と電流波形のいずれかをハード的なピークホールド回路を使用してそのピーク値を測定する請求項１又は請求項２記載の太陽電池出力特性の測定方法。   The peak value of the illuminance waveform output from the illuminance detector of each flash light is measured using a hardware peak hold circuit, and either the voltage waveform or current waveform output from the solar cell of the measured object is measured. 3. The method for measuring solar cell output characteristics according to claim 1, wherein the peak value is measured using a hard peak hold circuit. 各フラッシュ光の照度検出器から出力される照度波形をソフト的に高速サンプリングにてそのピーク値を測定し、被測定体の太陽電池から出力される電圧波形と電流波形のいずれかをソフト的に高速サンプリングしてそのピーク値を測定する請求項１又は請求項２記載の太陽電池出力特性の測定方法。

The peak value of the illuminance waveform output from the illuminance detector of each flash light is measured by high-speed sampling in software, and either the voltage waveform or current waveform output from the solar cell of the measured object is software-controlled The solar cell output characteristic measuring method according to claim 1 or 2, wherein the peak value is measured by high-speed sampling.

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