JP2008098252A - 太陽電池の特性評価用の情報処理装置、太陽電池の特性評価用プログラム、太陽電池の特性評価システム - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池の特性評価の精度を向上させること。
【解決手段】少なくとも演算部及び記憶部を含み、太陽電池の特性値の計測データを用いた情報処理を行う情報処理装置であって、前記演算部が、（ａ）太陽電池に関する特性であって、互いに相関する第１特性値及び第２特性値を含む計測データを取得すること、（ｂ）前記計測データに基づき、第１の近似関数を求めること、（ｃ）前記第１の近似関数に基づき、誤差として許容されるべき有効範囲を設定すること、（ｄ）前記有効範囲内に含まれない前記計測データを除外し、当該有効範囲内に含まれる前記計測データを抽出すること、を含む、太陽電池の特性評価用の情報処理装置である。
【選択図】図８

Description

本発明は、太陽電池の特性を評価するための技術に関する。

現在、地球環境問題や資源の枯渇問題を改善するために太陽電池が注目されている。その太陽電池の性能を表す指数には、短絡電流Isc、開放電圧Voc、最大電力点Pmax、曲線因子FF、変換効率n、最適動作電圧Vpm、最適動作電流Ipm があり、太陽電池を評価する際にこれらの値が必要になる。これらの性能指数はJIS8953に示されるように、屋外において太陽電池の電流電圧出力特性（Ｉ−Ｖ特性）を計測することによって得ることができる。

一般に太陽電池の電流電圧出力特性は、日射強度（放射照度）と温度（太陽電池の裏面温度）によって大きく変化する。また、結晶シリコン太陽電池やＣＩＧＳ（銅-インジウム-ガリウム-セレン）太陽電池では、ある数値範囲内の短絡電流Isc内で、開放電圧Vocと最大電力Pmax(変換効率n)の関係や、開放電圧Vocと曲線因子FFの関係は、それぞれ、理論的には１対１の関係、すなわち線形関係になる。しかし、日射強度の変動や風速等による太陽電池セル温度のばらつき、太陽光スペクトル分布変動が誤差要因として重なり、最大電力点Pmax、曲線因子FFがある範囲内でばらつく。更にこれらの値は、時として大きな誤差を有する場合がある。このような不都合に対し、従来は、日射変動が大きい時間帯（時刻）のデータを取り除く方法がとられていたが、曇天日に取得したデータ数が大幅に減少するという点であまり好ましくなかった。また、日陰の影響による計測装置の誤作動に起因する誤差は、従来の方法では除くことが困難であった。更に、アモルファスシリコン太陽電池、色素増感太陽電池、有機薄膜太陽電池を対象とした場合には、上記した開放電圧Vocと最大電力Pmax(変換効率n)の関係や、開放電圧Vocと曲線因子FFの関係は、これらの関係は必ずしも１対１（線形）に対応しないため、誤差を除くことが一層困難となる。

また、太陽電池の特性を測定する場合、日射強度と太陽電池の裏面温度を計測する必要があり、日射計や温度計（熱電対、白金抵抗）を用いているが、コストもかかり、熱電対や白金抵抗を太陽電池の裏面に貼り付ける必要があり作業が煩雑であった。

大関，他：「太陽光発電における計測データの品質診断方法」，Journal of JSES，Vol.30,No.6,pp.47-55(2004)

本発明に係る具体的態様は、太陽電池の特性評価の精度を向上させる技術を提供することを目的とする。
また、本発明の他の具体的態様は、太陽電池の温度特性及び日射特性を利用して、電流電圧出力特性を用いて日射強度および太陽電池の裏面温度を推定する技術を提供することを目的とする。

本発明に係る情報処理装置は、少なくとも演算部及び記憶部を含み、太陽電池の特性値の計測データを用いた情報処理を行う情報処理装置であって、
上記演算部が、
（ａ）太陽電池に関する特性であって、互いに相関する第１特性値及び第２特性値を含む計測データを取得すること、
（ｂ）上記計測データに基づき、第１の近似関数を求めること、
（ｃ）上記第１の近似関数に基づき、誤差として許容されるべき有効範囲を設定すること、
（ｄ）上記有効範囲内に含まれない上記計測データを除外し、当該有効範囲内に含まれる上記計測データを抽出すること、
を含む。

好ましくは、上記ステップ（ａ）は、相互に通信可能に接続された外部装置から上記計測データを取得する。

好ましくは、上記ステップ（ａ）は、上記記憶部に格納された上記計測データを読み出すことにより、当該計測データを取得する。

好ましくは、上記ステップ（ｂ）における上記第１の近似関数が１次関数である。なお、２次関数又はそれ以上の高次関数であってもよい。

好ましくは、
上記ステップ（ｃ）は、
上記計測データの各々について、上記第１の近似曲線との距離を算出すること、
算出された上記距離について標準偏差σを求めること、
上記標準偏差に基づき、±σまたはこれの定数倍の範囲を上記有効範囲として設定すること、
を含み、
上記ステップ（ｄ）は、
上記標準偏差に基づく上記有効範囲内に含まれる上記計測データを抽出する。

好ましくは、
上記ステップ（ｂ）で求められた上記第１の近似関数をＹ＝αＸ＋β（Ｘは上記第１特性値、Ｙは上記第２特性値をそれぞれ表す。）とすると、
上記ステップ（ｃ）は、
上記近似関数に対し、上記βから一定値だけ増加させた値β1及び上記βから一定値だけ減じた値β2をそれぞれ設定すること、
上記β1及びβ2を用いて表される第２の近似関数Ｙ＝αＸ＋β1及び第３の近似関数Ｙ＝αＸ＋β2に挟まれた範囲を上記有効範囲と設定すること、
を含み、
上記ステップ（ｄ）は、上記第２の近似関数Ｙ＝αＸ＋β1及び上記第３の近似関数Ｙ＝αＸ＋β2に基づく上記有効範囲内に含まれる上記計測データを抽出する。

好ましくは、
（ｅ）上記ステップ（ｄ）において抽出される、上記有効範囲内に含まれる上記計測データに基づいて第４の近似関数を求めること、
（ｆ）上記第２特性値を指定し、上記第４の近似関数を用いて上記第１特性値の推定値を算出すること、
を更に含む。

本発明に係るプログラムは、少なくとも演算部及び記憶部を含むコンピュータによって実行され、太陽電池の特性値の計測データを用いた情報処理を行わせるためのプログラムであって、
上記演算部に、
（ａ）太陽電池に関する特性であって、互いに相関する第１特性値及び第２特性値を含む計測データを取得するステップと、
（ｂ）上記計測データに基づき、第１の近似関数を求めるステップと、
（ｃ）上記第１の近似関数に基づき、誤差として許容されるべき有効範囲を設定するステップと、
（ｄ）上記有効範囲内に含まれない上記計測データを除外し、当該有効範囲内に含まれる上記計測データを抽出するステップと、
を実行させることを特徴とするプログラムである。

好ましくは、上述のプログラムは、
上記演算部に、
（ｅ）上記ステップ（ｄ）において抽出される、上記有効範囲内に含まれる上記計測データに基づいて第４の近似関数を求めるステップと、
（ｆ）上記第２特性値を指定し、上記第４の近似関数を用いて上記第１特性値の推定値を算出するステップと、
を更に実行させる。

本発明に係る他の態様の情報処理装置は、少なくとも演算部及び記憶部を含み、太陽電池の特性値の計測データを用いた情報処理を行う情報処理装置であって、
上記演算部が、
（ａ）太陽電池に関する特性であって、互いに相関する第１特性値及び第２特性値を含む計測データを取得すること、
（ｂ）上記計測データに基づき、近似関数を求めること、
（ｃ）上記第２特性値を指定し、上記近似関数を用いて上記第１特性値の推定値を算出すること、
を含む。

本発明に係る他の態様のプログラムは、少なくとも演算部及び記憶部を含むコンピュータによって実行され、太陽電池の特性値の計測データを用いた情報処理を行わせるためのプログラムであって、
上記演算部に、
（ａ）太陽電池に関する特性であって、互いに相関する第１特性値及び第２特性値を含む計測データを取得するステップと、
（ｂ）上記計測データに基づき、近似関数を求めるステップと、
（ｃ）上記第２特性値を指定し、上記近似関数を用いて上記第１特性値の推定値を算出するステップと、
を実行させることを特徴とする。

本発明に係る太陽電池の特性評価システムは、
太陽電池に関する特性であって、互いに相関する第１特性値及び第２特性値を含む特性値を計測する特性評価装置と、
上記特性評価装置と相互に通信可能に接続された情報処理装置と、
を含んで構成される。そして、情報処理装置として、上述の本発明に係る情報処理装置が用いられることを特徴とする。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、一実施形態の太陽電池モジュールの特性評価システムの構成を説明する図である。図１に示す特性評価システム１００は、太陽電池モジュール２００の特性評価を行うためのものであり、特性評価装置１０、コンピュータ１２、温度計１４、２０、日射計１６、リファレンスセル１８、を含んで構成される。

特性評価装置１０は、配線を介して太陽電池モジュール２００と接続されており、太陽電池モジュールの特性を評価し、その結果を表示する。この特性評価装置１０は、例えば、ＵＳＢ（universal Serial Bus）などの有線又は無線の通信手段を用いてコンピュータ１２と接続されており、計測した特性値や評価結果などをコンピュータ１２へ転送することができる。本実施形態の特性評価装置１０は、手に持つことができる程度の大きさであり、電池を装填することにより、外部からの電源供給を受けることなく動作可能である。また、特性評価装置１０は、表示部を備えており、コンピュータ１２等の外部装置による動作制御を受けることなく、単独で太陽電池モジュール２００の特性値の計測、評価及び表示を行うことができる。特性評価装置１０の構成や動作の詳細については更に後述する。

コンピュータ１２は、例えば汎用的なパーソナルコンピュータであり、特性評価装置１０から取得したデータの集計、分析、表示等の情報処理を行う。なお、コンピュータ１２を用いて特性評価装置１０の動作を制御してもよい。また、コンピュータ１２に備わった表示部を用いて、特性評価装置１０による特性評価結果の内容を表示してもよい。

温度計１４は、太陽電池モジュール２００の裏面側に配置され、当該裏面側の温度を検出するために用いられる。ここで「裏面側」とは、太陽電池モジュール２００の受光面（太陽光を受けるべき面）と反対側の面である。温度計１４としては、例えば熱電対が用いられる。温度計１４は、例えば太陽電池モジュール２００の裏面の中央付近に設置される。温度計１４による検出信号（温度検出結果）は配線を介して特性評価装置１０に入力される。

日射計１６は、太陽光の入射状態が太陽電池モジュール２００と同条件になるように、例えば、太陽電池モジュール２００に近接する位置に設置される。日射計１６としては、例えば全天日射計が用いられる。日射計１６による検出信号（日射検出結果）は配線を介して特性評価装置１０に入力される。

リファレンスセル１８は、日射計１６と同様に設置され、用いられる。リファレンスセル１８による検出信号は配線を介して特性評価装置１０に入力される。リファレンスセル１８としては、特に被測定太陽電池と特性の揃ったものを使用することにより、より正確な基準状態への換算を行うことができる。

温度計２０は、太陽電池モジュール２００に近接する位置に設置され、外気温の検出に用いられる。温度計２０としては、例えば放射温度計が用いられる。温度計１４による検出信号（温度検出結果）は配線を介して特性評価装置１０に入力される。

ワイヤレスセンサー変換器２２は、各温度計１４、２０、日射計１６、リファレンスセル１８のそれぞれの出力信号を無線通信用信号に変換し、特性評価装置１０へ送信する。このワイヤレスセンサー変換器２２は、オプションとして用意されているものであり、省略されてもよい。無線通信を利用することにより、各温度計１４、２０、日射計１６、リファレンスセル１８のそれぞれと特性評価装置１０との間に配線が不要となり、より一層、特性評価がしやすくなる利点がある。

図２は、太陽電池モジュール２００の回路構成例について説明する図である。各太陽電池パネル２０１は、１つ又は複数の太陽電池を含んで構成される。各パネル群２０２ａ、２０２ｂは、それぞれ複数の太陽電池パネル２０１を直列に接続して構成される。これらのパネル群２０２ａ、２０２ｂを並列に接続して構成される。本実施形態の太陽電池モジュール２００は、上記のように２つのパネル群２０２ａ、２０２ｂを並列接続して構成したモジュールを１つ又は複数含んで構成される。特性評価装置１０は、このモジュールの両端に接続されて電圧、電流を計測する。なお、太陽電池モジュール２００の回路構成はこれに限定されるものではない。

次に、特性評価装置１０について更に詳細に説明する。

図３は、特性評価装置１０の機能について概略的に説明する図である。図３では、特性評価装置１０の表示部における表示画面例が示されている。本実施形態の特性評価装置１０は、太陽電池モジュール２００について、（１）電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）を計測する機能、（２）電力−電圧特性（Ｐ−Ｖ特性）を計測する機能、（３）電流−時間特性（Ｉ−Ｔ特性）を計測する機能、（４）電圧−時間特性（Ｖ−Ｔ特性）を計測する機能、を備えている。そして、図３（Ａ）はＩ−Ｖ特性の表示例、図３（Ｂ）はＰ−Ｖ特性の表示例、図３（Ｃ）はＩ−Ｔ特性の表示例、図３（Ｄ）はＶ−Ｔ特性の表示例、図３（Ｅ）は数値データの表示例、をそれぞれ示している。

ここで、太陽電池の等価回路を図４に示す。図４に示す太陽電池パネル２０１について、負荷（Ｚ）を変化させながら負荷の両端の電圧ｖを電流ｉを計測することによりＩ−Ｖ特性が得られる。電圧と電流の積算値が電力であるから、この電力値が最大となるところで太陽電池を動作させると、効率のよい使い方になる。本実施形態の特性評価装置１０は、このＩ−Ｖ特性を計測し、そのデータからＰ−Ｖ特性を算出することによって最大出力電力Ｐｍａｘを算出する。

図５は、特性評価装置１０の詳細構成を説明するためのブロック図である。図５に示す特性評価装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０、アナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ）３２、４８、５０、液晶表示部（ＬＣＤ）３４、容量素子（コンデンサ）３６、抵抗素子３８、トランジスタ４０、４２、オペアンプ４４、４６、メモリ５２、を含んで構成されている。

ＣＰＵ３０は、特性評価装置１０の全体の動作を制御する。ＣＰＵ３０の詳細については更に後述する。

アナログ−デジタル変換器３２は、温度計１４の出力信号（太陽電池裏面温度）、日射計１６の出力信号、温度計２０の出力信号（外気温度）、リファレンスセルの出力信号のそれぞれをデジタル信号に変換する。デジタル信号はＣＰＵ３０に入力される。

液晶表示部３４は、ＣＰＵ３０から画像信号が供給され、当該画像信号に対応する画像を表示する。表示内容の具体例は上述した通りである（図３参照）。なお、液晶以外の表示デバイス（例えば、エレクトロルミネッセンス装置、電気泳動装置等）を用いて表示部が構成されていてもよい。

容量素子３６と抵抗素子３８とは、図示のように直列に接続され、太陽電池モジュール２００の出力端（＋、−）の間に接続されている。本実施形態の特性評価装置１０は、容量素子３６を負荷として用い、この容量素子３６の充電／放電を利用して太陽電池パネルのＩ−Ｖ特性等の各種特性を計測する。

トランジスタ４０は、ゲートがＣＰＵ３０と接続され、ソース、ドレインが容量素子３６の両端にそれぞれ接続されている。このトランジスタ４０は、ＣＰＵ３０からゲートに供給される制御信号を受けてオン状態とオフ状態が切り替わる。

トランジスタ４２は、ゲートがＣＰＵ３０と接続され、ソース−ドレイン経路が容量素子３６と抵抗素子３８との間に直列に接続されている。このトランジスタ４２は、ＣＰＵ３０からゲートに供給される制御信号を受けてオン状態とオフ状態が切り替わることにより、容量素子３６と抵抗素子３８からなる電流経路を開閉するスイッチとして機能する。

オペアンプ４４は、特性評価装置１０の一方の入力端（＋）に表れる電圧を増幅する。増幅された電圧信号はアナログ−デジタル変換器４８によってデジタル信号に変換され、ＣＰＵ３０に取り込まれる。

オペアンプ４６は、抵抗素子３８の一方端（特性評価装置の他方の入力端と接続されていない側の端子）に表れる電圧を増幅する。増幅された電圧信号はアナログ−デジタル変換器５０によってデジタル信号に変換され、ＣＰＵ３０に取り込まれる。

メモリ５２は、ＣＰＵ３０が太陽電池モジュール２００の特性評価を行うために必要な各種データを格納する。このメモリ５２としては、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）や、データ保持及び書き換えの可能な不揮発性ＲＡＭ、或いはハードディスク装置などが挙げられる。ここで、本実施形態の特性評価装置１０は、予めメモリ５２に格納しておいた基準特性のデータと、太陽電池モジュール２００から取得したＩ−Ｖ特性のデータとをフィッティングすることにより、特性評価を行う。また、メモリ５２には、上記の基準特性のデータのほか、計測されたＩ−Ｖ特性のデータも格納される。メモリ５２は、例えば、Ｉ−Ｖ特性のデータを３００セット程度格納できる。

図６は、電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）及び電力−電圧特性（Ｐ−Ｖ特性）について詳細に説明する図である。太陽電池のＩ−Ｖ特性とは、太陽電池に光をあて、負荷の電圧を変化させたときに、太陽電池の出力端から得られる電流と電圧の特性をいう。また、太陽電池のＰ−Ｖ特性とは、太陽電池に光をあて、負荷の電圧を変化させたときに、太陽電池の出力端において得られる電力（電流と電圧の積）の特性をいう。図６に示すように、太陽電池の性能を評価する重要なパラメータとしては、短絡電流Ｉsc、開放電圧Ｖoc、最大出力電力Ｐmax、最大出力電力時の電圧Ｖpmaxなどがある。短絡電流Ｉscとは、太陽電池の出力端を短絡させたときに流れる電流をいう。この短絡電流Ｉscの値に基づき、その太陽電池がどれだけ電流を流す能力があるかを評価できる。開放電圧Ｖocとは、太陽電池の出力端に負荷を接続しない状態（無負荷状態）にしたときの電圧をいう。この開放電圧Ｖocの値に基づき、その太陽電池がどれだけ電圧を発生する能力があるかを評価できる。最大出力電力Ｐmaxは、Ｉ−Ｖ特性の曲線上において電流と電圧の積である電力Ｐを演算し、電力が最大となる点の出力値をいう。

図７は、上述した図１に示したコンピュータ１２の詳細な構成例を示すブロック図である。上記のように、このコンピュータ１２と太陽電池の特性評価装置１０との相互間の接続には、例えばＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、ＲＳ−２３２Ｃ等の通信規格に適応した通信ケーブルが用いられる。コンピュータ１２は、例えば汎用的なパーソナルコンピュータ（ノートブック型、デスクトップ型などのいずれでもよい）であり、演算部としてのＣＰＵ６１、記憶部としてのＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３、メディアドライブ６４及びハードディスクドライブ（ＨＤＤ）６５、操作部６６、表示部６７、通信インタフェース（ＩＦ）６８、を含んで構成される。このコンピュータ１２は、予めインストールされ、ＨＤＤ６５に記憶されている所定のプログラムがＲＡＭ６４に読み込まれ、当該プログラムがＣＰＵ５１によって実行されることにより、太陽電池の特性評価に適した情報処理装置として機能する。具体的には、通信ＩＦ６８を介して特性評価装置１０から取得したデータを用いて各種の演算が行われる。演算内容については後述する。上記のメディアドライブ６４は、例えばＣＤ或いはＤＶＤ等の光学ディスクに対する情報の読み出し／書き込み可能なディスクドライブからなる。

本実施形態に係る太陽電池モジュールの特性評価システム及びこれに含まれる太陽電池の特性評価装置１０は上記のような構成を有しており、次に、当該システムのコンピュータ１２において行われる情報処理の内容について詳細に説明する。具体的には、この情報処理は、コンピュータ１２内のＣＰＵ６１が所定のプログラムをＲＯＭ６２或いはＨＤＤ６５から読み出し、当該プログラムを実行することによって実現される。

（Ａ）特異なデータを除去する処理について
図８は、計測データ中から特異なデータを除去する処理の手順を示すフローチャートである。図９は、計測データの具体例を示すグラフである。図９では計測データの一例として、多結晶太陽電池モジュールの太陽電池裏面温度Ｔ（第１特性値）と太陽電池の最大電力値Ｐｍ（第２特性値）の関係の計測データが示されている。なお、この計測データは、太陽電池の短絡電流値Iscが1.95Ａ〜2.00Ａ（約1.3%）の範囲内に含まれるデータのみを抽出したものである。図９を見てみると、各温度に対して最大電力値Ｐｍは、概ね比例関係にあることがわかる。しかし、屋外における計測では、図９において円で囲み「ａ」と示しているデータのように、大きく誤差が生じるデータ（特異なデータ）が含まれる場合がある。これは屋外環境条件の変動や測定器異常の際の影響と考えられるが、このようなデータが混一した場合の解析は望ましくない。この様なことから、計測データに基づいて近似関数を求め、更にこの近似関数に基づいて一定の幅を有する許容誤差範囲を設定し、との許容誤算範囲から外れるデータについては、特異なデータと判断し、除去する。以下にその具体的な内容を説明する。

ＣＰＵ６１は、利用者が操作部６６を用いて行う操作指示に基づいて、許容誤差の指定方法を選択する（ステップＳ１００）。具体的には、本実施形態では許容誤差の指定のバリエーションとして、(a)標準偏差を利用する方法、（b)短絡電流Ｉscの選定範囲誤差に基づく方法、(c)太陽電池の裏面温度Ｔの測定誤差に基づく方法、(d)日射変動量に基づく方法、(e)電流−電圧特性の計測時における測定装置の計測精度に起因する誤差（装置誤差）に基づく方法、があり、利用者がいずれかを指定できる。以下では、例として上記(a)の方法が選択された場合を想定して説明する。なお、他の(b)〜(e)の方法の詳細については後述する。

次に、ＣＰＵ６１は、太陽電池の特性評価装置１０から太陽電池の特性の計測データを取得する（ステップＳ１０１）。計測データの一例としては、上記したように太陽電池の裏面温度Ｔと最大電力値Ｐｍとの関係を示す計測データがある。この計測データは、特性評価装置１０からリアルタイムに取得される場合の他、予め取得したものをＲＡＭ６３あるいはＨＤＤ６５に格納しておき、当該格納しておいた計測データをＣＰＵ６１が読み出すことによって取得されてもよい。

次に、ＣＰＵ６１は、特定のパラメータ値を範囲指定して、その範囲内に含まれるデータを抽出する（ステップＳ１０２）。特定のパラメータ値の範囲は、例えば利用者が操作部６６を用いて行う操作指示に基づいて指定されるが、ＲＯＭ６２或いはＨＤＤ６５に格納されたデータに基づいて指定されてもよい。特定のパラメータ値の一例として、本実施形態では短絡電流値Ｉscを考える。具体的には、上記ステップＳ１０１において取得した太陽電池の裏面温度Ｔと最大電力値Ｐｍとの関係の全計測データのうち、各計測データが得られた際の太陽電池の短絡電流値Ｉscが一定の範囲に入るものだけが抽出される。短絡電流値Ｉscの範囲は、上記のように、例えば1.95Ａ〜2.00Ａ（約1.3%）の範囲内に設定される。

次に、ＣＰＵ６１は、上記ステップＳ１０２において抽出した計測データに基づき、近似関数（第１の近似関数）を求める（ステップＳ１０３）。この近似関数を求めた例が図９に実線で示されている。ここでは、一般式Ｙ＝αＸ＋βで表される１次関数に直線近似をしている。本例では、太陽電池の裏面温度Ｔと最大電力値Ｐｍとの関係がＰｍ＝αＴ＋βという形で直線近似される。ここでαは傾き、βは切片である。なお、近似関数を求める対象とする計測データの特性によっては、１次関数ではなく、より高次の近似関数（２次関数など）を求めてもよい。

次に、ＣＰＵ６１は、上記ステップＳ１０３で求めた近似関数に基づいて、ステップＳ１００において選択された許容誤差の指定方法により、誤差として許容されるべき範囲（以下「有効範囲」と呼ぶ）を設定する（ステップＳ１０４）。ここでは、上記したように標準偏差を利用する方法について説明する。図１０は、図９に示した近似関数の部分拡大図である。図１０に示すように、まず、各計測データについて近似曲線との距離を算出する。すなわち、ある太陽電池の裏面温度Ｔに対して近似関数から得られる計算値としての電力最大値をＰｍとすると、この計算値Ｐｍと実測値Ｐｍ′との差を求める。図１０では各実測値Ｐｍ′が黒点により示され、これら各黒点と近似関数との距離が矢印によって示されている。次に、各計測データと近似曲線との距離について標準偏差σを求める。標準偏差σは周知の方法を採用して求められる。簡単に説明すると、まず距離についての全データの平均値を求める。次に、個々の距離の値と平均値とのずれ（偏差）を求める。次に、偏差の２乗の総和を求め、これをデータ数で除算する。これにより分散σ²が得られる。この分散の値の平方根を求めることにより標準偏差σが得られる。この標準偏差σを用いて上記の有効範囲を設定する。例えば、±１標準偏差（±σ）の範囲内を上記の有効範囲としたり、±２標準偏差（±２σ）の範囲を上記の有効範囲とすることができる（図１１参照）。もちろん、これらの中間的な範囲（例えば、±１．５σなど）を有効範囲と設定してもよい。すなわち、標準偏差σを定数倍したものであればよい。

次に、ＣＰＵ６１は、上述したステップＳ１０４において設定した有効範囲内に含まれない計測データを除外し、有効範囲内のデータのみを抽出する（ステップＳ１０５）。これにより、大きな誤差を含むデータ等の特異なデータが除外された、より精度の高い計測データが得られる。

なお、有効範囲の設定方法については、以下のような方法も採用し得る。上記のように、有効範囲の設定方法には、（b)短絡電流Ｉscの選定範囲誤差に基づく方法、(c)太陽電池の裏面温度Ｔの測定誤差に基づく方法、(d)日射変動量に基づく方法、(e)電流−電圧特性の計測時における測定装置の計測精度に起因する誤差（装置誤差）に基づく方法、がある。

(b)の短絡電流Ｉscの選定範囲誤差に基づく方法とは、短絡電流Ｉscを範囲指定したときの値の誤差を有効範囲とする方法である。すなわち、ａ≦Ｉsc≦ｂの範囲を指定している場合、許容可能な誤差を±（ｂ−ａ）／ａとする。上記のようにＩscを1.95Ａ〜2.00Ａの範囲で指定した場合には、許容可能な誤差は±（2.00-1.95）／1.95≒±0.026、すなわち±2.6％となる。この数値を用いて、上記の近似関数に基づいて有効範囲を設定できる。具体的には、上記したＰｍ＝αＴ＋βという近似関数に対し、許容可能な誤差の値に基づいて切片βを上下にずらした値β1、β2をそれぞれ設定する。β1、β2はそれぞれ、β1＝β＋0.026β＝1.026β、β2＝β-0.026β＝0.974β、と設定される。それにより、近似関数Ｐｍ＝αＴ＋βを挟む各近似関数Ｐｍ＝αＴ＋β1（第２の近似関数）、Ｐｍ＝αＴ＋β2（第３の近似関数）、が得られる。これらの近似関数の例が図１２において点線で示されている。これらの近似関数Ｐｍ＝αＴ＋β1、Ｐｍ＝αＴ＋β2に挟まれた範囲を本実施形態における有効範囲とする。

(c)の太陽電池の裏面温度Ｔの測定誤差に基づく方法とは、太陽電池の裏面温度Ｔを測定する際に、温度センサが外れた場合を除き、温度センサを正しく取り付けたと考えていても、真値と実測値とに誤差が生じていることが考えられる。この温度誤差の最大値を推定し、得られたデータの最高温度からの割合を求め、その割合を有効範囲とする。例えば、温度誤差の最大値を２℃と推定した場合であれば、計測データ中の裏面温度Ｔの最高値が６０℃であるとすると、±2／60≒±0.033、すなわち±3.3％となる。この数値を用いて、上記(b)の場合と同様にβ1、β2を算出し、近似関数に基づく有効範囲を設定する。

(d)の日射変動量に基づく方法とは、短絡電流Ｉscを範囲指定したときに、この範囲指定された短絡電流Ｉscに対応する日射強度の最大値ａ[ｋＷ／ｍ²]、最小値ｂ[ｋＷ／ｍ²]に基づいて有効範囲を求める方法である。すなわち、短絡電流や最大電力値を計測する場合、その際の日射強度も併せて計測されており、これらのデータが関連付けられて、太陽電池の特性評価装置１０からコンピュータ１２へ引き渡されるので、このデータが用いられる。具体的な方法は上記(b)の場合に準ずるのでここでは詳細な説明を省略する。

(e)の電流−電圧特性の計測時における測定装置の計測精度に起因する誤差（装置誤差）に基づく方法とは、太陽電池の特性計測装置１０の測定精度を考慮するものである。例えば、太陽電池の特性評価装置１０が種々の特性値を計測する際における測定精度が±0.5％であったとする、この数値を用いて、上記(b)の場合と同様にβ1、β2を算出し、近似関数に基づく有効範囲を設定する。

（Ｂ）太陽電池の裏面温度及び日射強度を推定する処理について
上記のようにして特異なデータを除去した後の計測データを用いることにより、太陽電池の裏面温度及び日射強度を推定することができる。その詳細について以下に説明する。

図１３は、太陽電池の裏面温度等を推定する処理手順を示すフローチャートである。まず、ＣＰＵ６１は、上述した処理によって得られ、ＲＡＭ６３或いはＨＤＤ６５に格納されている、特異なデータを除去した後のデータをＲＡＭ６３或いはＨＤＤ６５から読み出す（ステップＳ２０１）。

次に、ＣＰＵ６１は、上記ステップＳ２０１で読み出したデータを用いて近似関数（第４の近似関数）を求める（ステップＳ２０２）。この具体例を図１４及び図１５に示す。図１４は、太陽電池の裏面温度Ｔと最大電力値Ｐｍとの関係についての近似関数を示す。図１５は、日射強度Ｉｒｒと最大電力値Ｐｍとの関係についての近似関数である。なお、日射強度と最大電力値との関係の計測データについても、上記した処理によって特異データが除去されている。

次に、ＣＰＵ６１は、利用者により操作部６６を用いて行われる指示入力に基づいて、太陽電池の特性値を指定する（ステップＳ２０３）。例えば、利用者は、太陽電池の特性を測定することによって得られた最大電力値を指定する。

次に、ＣＰＵ６１は、ステップＳ２０２で求めた近似関数と、ステップＳ２０３で指定された特性値とに基づいて、太陽電池の裏面温度および日射強度を算出する（ステップＳ２０４）。具体的には、図１４に示す近似関数に対して太陽電池の最大電力値を代入することにより、その電力値に対応する太陽電池の裏面温度を算出できる。この算出結果を太陽電池の裏面温度の推定値として利用できる。すなわち、予め太陽電池の裏面温度と最大電力値との関係を計測して近似関数を求めておけば、以後は、太陽電池の最大電力値を計測することにより、その計測時の裏面温度を推定できることになる。同様に、図１５に示す近似関数に対して太陽電池の最大電力値を代入することにより、その電力値に対応する日射強度を算出できる。この算出結果を実際の日射強度の推定値として利用できる。すなわち、予め日射強度とと最大電力値との関係を計測して近似関数を求めておけば、以後は、太陽電池の最大電力値を計測することにより、その計測時の日射強度を推定できることになる。それらにより、太陽電池の特性評価装置１０を用いて自動的に太陽電池の特性値を計測する際に、それに連動して日射強度や太陽電池の裏面温度を計測することが不要となり、太陽電池の計測に要する労力を大幅に軽減することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施することが可能である。例えば、上述した実施形態の特性評価装置１０は、Ｉ−Ｖ特性の検出方法としてコンデンサ負荷方式を採用していたが、検出方法はこれに限定されるものではなく、Ｘ−Ｙレコーダ方式、バイアス電源方式、電子負荷方式など種々の方式を採用し得る。

一実施形態の太陽電池モジュールの特性評価システムの構成を説明する図である。 太陽電池モジュールの回路構成例について説明する図である。 特性評価装置の機能について概略的に説明する図である。 太陽電池の等価回路を示す図である。 特性評価装置の詳細構成を説明するためのブロック図である。 電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）及び電力−電圧特性（Ｐ−Ｖ特性）について詳細に説明する図である。 図１に示したコンピュータの詳細な構成例を示すブロック図である。 計測データ中から特異なデータを除去する処理の手順を示すフローチャートである。 計測データの具体例を示すグラフである。 図９に示した近似関数の部分拡大図である。 標準偏差を用いて有効範囲を設定する方法を説明する図である。 近似関数Ｐｍ＝αＴ＋βを挟む各近似関数Ｐｍ＝αＴ＋β1、Ｐｍ＝αＴ＋β2の例を示す図である。 太陽電池の裏面温度等を推定する処理手順を示すフローチャートである。 太陽電池の裏面温度Ｔと最大電力値Ｐｍとの関係についての近似関数を示す図である。 日射強度Ｉｒｒと最大電力値Ｐｍとの関係についての近似関数を示す図である。

符号の説明

１０…太陽電池の特性評価装置
１２…コンピュータ
１４…温度計
１６…日射計
１８…リファレンスセル
２０…温度計
２２…ワイヤレスセンサー変換器
３２…アナログ−デジタル変換器
３４…液晶表示部
３６…容量素子
３８…抵抗素子
４０…トランジスタ
４２…トランジスタ
４４…オペアンプ
４６…オペアンプ
４８…アナログ−デジタル変換器
５０…アナログ−デジタル変換器
５２…メモリ
１００…太陽電池の特性評価システム
２００…太陽電池モジュール

Claims (12)

1. 少なくとも演算部及び記憶部を含み、太陽電池の特性値の計測データを用いた情報処理を行う情報処理装置であって、
   前記演算部が、
   （ａ）太陽電池に関する特性であって、互いに相関する第１特性値及び第２特性値を含む計測データを取得すること、
   （ｂ）前記計測データに基づき、第１の近似関数を求めること、
   （ｃ）前記第１の近似関数に基づき、誤差として許容されるべき有効範囲を設定すること、
   （ｄ）前記有効範囲内に含まれない前記計測データを除外し、当該有効範囲内に含まれる前記計測データを抽出すること、
   を含む、太陽電池の特性評価用の情報処理装置。
2. 前記ステップ（ａ）は、相互に通信可能に接続された外部装置から前記計測データを取得する、
   請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記ステップ（ａ）は、前記記憶部に格納された前記計測データを読み出すことにより、当該計測データを取得する、
   請求項１に記載の情報処理装置。
4. 前記ステップ（ｂ）における前記第１の近似関数が１次関数である、
   請求項１に記載の情報処理装置。
5. 前記ステップ（ｃ）は、
   前記計測データの各々について、前記第１の近似曲線との距離を算出すること、
   算出された前記距離について標準偏差σを求めること、
   前記標準偏差に基づき、±σまたはこれの定数倍の範囲を前記有効範囲として設定すること、
   を含み、
   前記ステップ（ｄ）は、
   前記標準偏差に基づく前記有効範囲内に含まれる前記計測データを抽出する、
   請求項１に記載の情報処理装置。
6. 前記ステップ（ｂ）で求められた前記第１の近似関数をＹ＝αＸ＋β（Ｘは前記第１特性値、Ｙは前記第２特性値をそれぞれ表す。）とすると、
   前記ステップ（ｃ）は、
   前記近似関数に対し、前記βから一定値だけ増加させた値β1及び前記βから一定値だけ減じた値β2をそれぞれ設定すること、
   前記β1及びβ2を用いて表される第２の近似関数Ｙ＝αＸ＋β1及び第３の近似関数Ｙ＝αＸ＋β2に挟まれた範囲を前記有効範囲と設定すること、
   を含み、
   前記ステップ（ｄ）は、前記第２の近似関数Ｙ＝αＸ＋β1及び前記第３の近似関数Ｙ＝αＸ＋β2に基づく前記有効範囲内に含まれる前記計測データを抽出する、
   請求項１に記載の情報処理装置。
7. （ｅ）前記ステップ（ｄ）において抽出される、前記有効範囲内に含まれる前記計測データに基づいて第４の近似関数を求めること、
   （ｆ）前記第２特性値を指定し、前記第４の近似関数を用いて前記第１特性値の推定値を算出すること、
   を更に含む、請求項１に記載の情報処理装置。
8. 少なくとも演算部及び記憶部を含むコンピュータによって実行され、太陽電池の特性値の計測データを用いた情報処理を行わせるためのプログラムであって、
   前記演算部に、
   （ａ）太陽電池に関する特性であって、互いに相関する第１特性値及び第２特性値を含む計測データを取得するステップと、
   （ｂ）前記計測データに基づき、第１の近似関数を求めるステップと、
   （ｃ）前記第１の近似関数に基づき、誤差として許容されるべき有効範囲を設定するステップと、
   （ｄ）前記有効範囲内に含まれない前記計測データを除外し、当該有効範囲内に含まれる前記計測データを抽出するステップと、
   を実行させる、太陽電池の特性評価用プログラム。
9. 前記演算部に、
   （ｅ）前記ステップ（ｄ）において抽出される、前記有効範囲内に含まれる前記計測データに基づいて第４の近似関数を求めるステップと、
   （ｆ）前記第２特性値を指定し、前記第４の近似関数を用いて前記第１特性値の推定値を算出するステップと、
   を更に実行させる、請求項９に記載の太陽電池の特性評価用プログラム。
10. 少なくとも演算部及び記憶部を含み、太陽電池の特性値の計測データを用いた情報処理を行う情報処理装置であって、
    前記演算部が、
    （ａ）太陽電池に関する特性であって、互いに相関する第１特性値及び第２特性値を含む計測データを取得すること、
    （ｂ）前記計測データに基づき、近似関数を求めること、
    （ｃ）前記第２特性値を指定し、前記近似関数を用いて前記第１特性値の推定値を算出すること、
    を含む、太陽電池の特性評価用の情報処理装置。
11. 少なくとも演算部及び記憶部を含むコンピュータによって実行され、太陽電池の特性値の計測データを用いた情報処理を行わせるためのプログラムであって、
    前記演算部に、
    （ａ）太陽電池に関する特性であって、互いに相関する第１特性値及び第２特性値を含む計測データを取得するステップと、
    （ｂ）前記計測データに基づき、近似関数を求めるステップと、
    （ｃ）前記第２特性値を指定し、前記近似関数を用いて前記第１特性値の推定値を算出するステップと、
    を実行させる、太陽電池の特性評価用プログラム。
12. 太陽電池に関する特性であって、互いに相関する第１特性値及び第２特性値を含む特性値を計測する特性評価装置と、
    前記特性評価装置と相互に通信可能に接続された情報処理装置と、
    を含んで構成される太陽電池の特性評価システムであって、
    前記情報処理装置として、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の情報処理装置が用いられることを特徴とする、太陽電池の特性評価システム。

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