JP2012195460A - Solar battery spectral sensitivity characteristic measuring apparatus - Google Patents

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力 大倉
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To allow solar battery spectral sensitivity characteristic measurement of higher precision by radiating bias light to a soler battery under the condition equal to monochromatic light as much as possible, and raising precision in holding position of the solar battery.SOLUTION: A beam splitter 4, provided to a point at which a monochromatic light optical system 1 intersects with a bias light optical system 3, causes a part of bias light to be reflected while a part of monochromatic light to transmit so that both the bias light and the monochromatic light are advanced in the same direction, to be incident on a solar battery S at the same angle. A battery position monitor 6 radiates laser light obliquely from both sides, with the optical axis of monochromatic light incident on the surface of the solar battery S in between. It radiates in such a manner that beam spots of two laser lights overlap each other on the surface of the solar battery S when the solar battery S is held at a predetermined position by a battery holding part 2.

Description

本願の発明は、太陽電池の分光感度特性を測定する装置に関するものであって、太陽電池の表面に単色光を照射して発電特性等の分光感度特性を測定する太陽電池分光感度特性測定装置に関するものである。   The invention of the present application relates to an apparatus for measuring spectral sensitivity characteristics of a solar cell, and relates to a solar cell spectral sensitivity characteristic measuring apparatus that measures spectral sensitivity characteristics such as power generation characteristics by irradiating the surface of the solar cell with monochromatic light. Is.

環境に配慮した発電技術として太陽光発電に対する社会の注目は非常に高く、一般家庭への太陽光発電装置の普及も、政府による支援策等もあって目覚ましいものがある。
太陽光発電は、結晶型や薄膜型等、いくつかの種類があるが、発電効率の改善等を目的として鋭意研究開発が進められている。太陽電池の研究開発には、太陽電池の分光感度特性を調べることが不可欠であり、分光素子で分光されて単色光となった光を太陽電池に照射し、波長毎の発電特性等の特性を測定することが不可欠である。このようなことから、分光素子で分光して単色光とした光を太陽電池に照射して分光感度特性を測定する装置が開発され、使用されている。
As an environmentally friendly power generation technology, societal attention to solar power generation is very high, and there are remarkable things such as the spread of solar power generation devices to ordinary households and the support measures by the government.
There are several types of solar power generation, such as a crystal type and a thin film type, and intensive research and development is being carried out for the purpose of improving power generation efficiency. In research and development of solar cells, it is indispensable to investigate the spectral sensitivity characteristics of solar cells. The solar cells are irradiated with light that has been split into monochromatic light by a spectroscopic element, and characteristics such as power generation characteristics for each wavelength are measured It is essential to measure. For this reason, an apparatus for measuring spectral sensitivity characteristics by irradiating a solar cell with light that has been split into monochromatic light by a spectroscopic element has been developed and used.

上述した単色光を照射しての太陽電池の分光感度特性測定においては、測定状態を使用状態に近づけるためため、バイアス光を照射することが必要となっている。単色光については、太陽電池の表面に対して垂直に入射するよう光学系が構成されるが、バイアス光については、斜めに太陽電池の表面に入射するよう光学系が構成される。ただ、単色光の入射角度とバイアス光の入射角度の差が大きくなると、測定精度の点で問題が生じる。即ち、バイアス光には、あらゆる波長の光が含まれるが、これら波長の光の中には、角度によって太陽電池内への入射量が変わる(角度依存性がある)ものもある。このため、バイアス光の入射角度が単色光の入射角度と大きく異なると、実使用状態に近い状態での測定という趣旨に反するものになってしまう。このようなことから、単色光の入射角度に対するバイアス光の入射角度を20度以内とするとことがJISで定められている。   In the above-described measurement of spectral sensitivity characteristics of a solar cell that is irradiated with monochromatic light, it is necessary to irradiate bias light in order to bring the measurement state closer to the use state. The monochromatic light is configured to enter perpendicularly to the surface of the solar cell, while the bias light is configured to enter the surface of the solar cell obliquely. However, if the difference between the incident angle of the monochromatic light and the incident angle of the bias light is increased, a problem arises in terms of measurement accuracy. That is, the bias light includes light of all wavelengths, but some of the light of these wavelengths changes the amount of incident light into the solar cell depending on the angle (has angle dependency). For this reason, if the incident angle of the bias light is significantly different from the incident angle of the monochromatic light, the measurement is performed in a state close to the actual use state. For this reason, JIS stipulates that the incident angle of the bias light with respect to the incident angle of the monochromatic light is within 20 degrees.

特開2008−298471号公報JP 2008-298471 A

上述した太陽電池分光感度特性測定では、測定精度を向上させるため、バイアス光をできるだけ単色光と同じ条件で太陽電池に照射させたり、太陽電池の保持位置の精度を高めたりすることが必要になっている。本願の発明は、これら課題を解決するためになされたものであり、バイアス光をできるだけ単色光と同じ条件で太陽電池に照射させたり、太陽電池の保持位置の精度を高めたりすることで、より精度の高い分光感度特性測定を可能にする技術的意義を有するものである。   In the solar cell spectral sensitivity characteristic measurement described above, in order to improve the measurement accuracy, it is necessary to irradiate the solar cell with the bias light under the same conditions as the monochromatic light as much as possible, or to increase the accuracy of the solar cell holding position. ing. The invention of the present application has been made to solve these problems, and by irradiating the solar cell with bias light under the same conditions as monochromatic light as much as possible, or by increasing the accuracy of the holding position of the solar cell, It has technical significance that enables measurement of spectral sensitivity characteristics with high accuracy.

上記課題を解決するため、本願の請求項1記載の太陽電池分光感度特性測定装置の発明は、太陽電池の表面に単色光を照射するための単色光用光学系と、単色光用光学系の光路上の単色光の進行方向における所定位置に太陽電池を保持する電池保持部と、電池保持部により所定位置に保持された太陽電池にバイアス光を照射するバイアス光用光学系とを備えており、
単色光用光学系とバイアス光用光学系とが交差する箇所にはビームスプリッタが設けられており、ビームスプリッタは、バイアス光の一部を反射しつつ単色光の一部を透過させてバイアス光及び単色光を同じ向きに進ませて同じ角度で太陽電池に入射させるものであるか、バイアス光の一部を透過しつつ単色光の一部を反射させてバイアス光及び単色光を同じ向きに進ませて同じ角度で太陽電池に入射させるものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項2記載の太陽電池分光感度特性測定装置の発明は、太陽電池の表面に単色光を照射するための測定光用光学系と、測定用光学系の光路上の単色光の進行方向における所定位置に太陽電池を保持する電池保持部と、所定位置に太陽電池が保持されているかをモニタする電池位置モニタとを備えており、
電池位置モニタは、単色光が入射する側を前側とした場合、前記所定位置に保持された太陽電池の斜め前方からレーザー光を照射するレーザー照射系より成るものであり、レーザー照射系は、太陽電池の表面に入射する単色光の光軸を挟んで両側からレーザー光を照射するするものであって前記所定位置に太陽電池が保持された際に当該太陽電池の表面上で二つのレーザー光によるビームスポットが重なるよう照射するものであるという構成を有する。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of the solar cell spectral sensitivity characteristic measuring device according to claim 1 of the present application includes an optical system for monochromatic light for irradiating the surface of the solar cell with monochromatic light, and an optical system for monochromatic light. A battery holding unit for holding the solar cell at a predetermined position in the traveling direction of monochromatic light on the optical path, and a bias light optical system for irradiating the solar cell held at the predetermined position by the battery holding unit with bias light. ,
A beam splitter is provided at a location where the monochromatic light optical system and the bias light optical system intersect, and the beam splitter transmits a part of the monochromatic light while reflecting a part of the bias light. The monochromatic light is made to travel in the same direction and enter the solar cell at the same angle, or a part of the monochromatic light is reflected while transmitting a part of the bias light so that the bias light and the monochromatic light are directed in the same direction. It has a configuration in which it is made to enter and enter the solar cell at the same angle.
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of the solar cell spectral sensitivity characteristic measuring device according to claim 2 comprises: an optical system for measuring light for irradiating the surface of the solar cell with monochromatic light; A battery holder that holds the solar cell at a predetermined position in the traveling direction of monochromatic light on the road, and a battery position monitor that monitors whether the solar cell is held at the predetermined position;
The battery position monitor is composed of a laser irradiation system that irradiates laser light obliquely from the front of the solar cell held at the predetermined position when the side on which the monochromatic light is incident is the front side. Laser light is irradiated from both sides across the optical axis of monochromatic light incident on the surface of the battery. When the solar battery is held at the predetermined position, two laser lights are used on the surface of the solar battery. It has the structure that it irradiates so that a beam spot may overlap.

以下に説明する通り、本願の請求項1記載の発明によれば、単色光用光学系とバイアス光用光学系の交差箇所にビームスプリッタを設け、単色光とバイアス光とが同じ角度で太陽電池に入射するようにしたので、波長角度依存性の影響が無くなり、バイアス光と同じ条件での単色光入射時の特性を測定することができる。
また、請求項2記載の発明によれば、電池位置モニタによって太陽電池の保持位置を監視し、所定位置に保持した上で測定することができるので、位置再現性の点で精度の高い測定が行える。
As described below, according to the first aspect of the present invention, a beam splitter is provided at the intersection of the monochromatic light optical system and the bias light optical system so that the monochromatic light and the bias light are at the same angle. Therefore, the influence of wavelength angle dependency is eliminated, and the characteristics when monochromatic light is incident under the same conditions as the bias light can be measured.
In addition, according to the second aspect of the present invention, the solar cell holding position can be monitored by the battery position monitor and measured after being held at a predetermined position, so that measurement with high accuracy in terms of position reproducibility is possible. Yes.

本願発明の実施形態に係る太陽電池分光感度特性測定装置の概略構成を示した図である。It is the figure which showed schematic structure of the solar cell spectral sensitivity characteristic measuring apparatus which concerns on embodiment of this invention. 電池位置モニタの動作について示した平面概略図である。It is the plane schematic shown about operation | movement of the battery position monitor.

次に、本願発明を実施するための形態(以下、実施形態)について説明する。
図1は、本願発明の実施形態に係る太陽電池分光感度特性測定装置の概略構成を示した図である。図1に示す太陽電池分光感度特性測定装置は、太陽電池Sの表面に単色光を照射するための単色光用光学系1と、単色光用光学系1の光路上の単色光の進行方向における所定位置に太陽電池Sを保持する電池保持部2と、電池保持部2により所定位置に保持された太陽電池Sにバイアス光を照射するバイアス光用光学系3とを備えている。
Next, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a solar cell spectral sensitivity characteristic measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. The solar cell spectral sensitivity characteristic measuring apparatus shown in FIG. 1 is a monochromatic light optical system 1 for irradiating the surface of a solar cell S with monochromatic light, and in the traveling direction of monochromatic light on the optical path of the monochromatic light optical system 1. A battery holding unit 2 that holds the solar cell S at a predetermined position, and a bias light optical system 3 that irradiates the solar cell S held at the predetermined position by the battery holding unit 2 with bias light.

単色光用光学系1は、平板型の回折格子11を分光素子として使用したツェルニーターナー型の光学系となっており、単色光用光源12、入射スリット13、第一第二の二つの凹面鏡14,15、回折格子(グレーティング)11、出射スリット16、出射スリット16を通過した光を再度集光して太陽電池Sに照射する集光レンズ17等から構成されている。単色光用光源12からの光は、入射スリット13を通して入射し、第一凹面鏡14で平行光となった後に回折格子11に照射される。回折格子11で反射した光は単色光となり、第二凹面鏡15に反射し、出射スリット16を経て集光レンズ17により再度集光されて太陽電池Sに入射するようになっている。   The monochromatic light optical system 1 is a Zellnie Turner type optical system using a flat diffraction grating 11 as a spectroscopic element, and includes a monochromatic light source 12, an entrance slit 13, and first and second concave mirrors 14. , 15, a diffraction grating (grating) 11, an exit slit 16, a condenser lens 17 that condenses the light that has passed through the exit slit 16 and irradiates the solar cell S, and the like. The light from the monochromatic light source 12 enters through the entrance slit 13, is converted into parallel light by the first concave mirror 14, and is then applied to the diffraction grating 11. The light reflected by the diffraction grating 11 becomes monochromatic light, is reflected by the second concave mirror 15, is condensed again by the condenser lens 17 through the exit slit 16, and enters the solar cell S.

本実施形態では、分光素子としては回折格子11が使用されており、回折格子11の駆動系18が付設されている。駆動系18は、指定された波長の光が単色光として出力されるよう、回折格子11の姿勢(光軸上での配置角度)を調節するものである。ある波長範囲における分光感度特性が測定される場合、駆動系18は、その波長範囲において分解能が規定する波長幅毎に単色光が順次出力されるよう回折格子11の姿勢を順次変化させる(波長掃引する)。   In the present embodiment, a diffraction grating 11 is used as a spectroscopic element, and a drive system 18 for the diffraction grating 11 is attached. The drive system 18 adjusts the attitude (arrangement angle on the optical axis) of the diffraction grating 11 so that light of a specified wavelength is output as monochromatic light. When the spectral sensitivity characteristic in a certain wavelength range is measured, the drive system 18 sequentially changes the attitude of the diffraction grating 11 so that monochromatic light is sequentially output for each wavelength width defined by the resolution in the wavelength range (wavelength sweep). To do).

一方、バイアス光用光学系3は、バイアス光用光源31と、バイアス光用光源31からの光を平行光にするコリメータ素子32と、バイアス用フィルタ33等から構成されている。バイアス光用光源31としては、キセノンランプのような太陽光に近い発光スペクトル分布を持つものが使用される。バイアス用フィルタ33は、スペクトルをより実使用状態に近づけるためのフィルタであり、例えば使用場所の緯度に合わせてスペクトル分布を調整するエアマスフィルタが使用される。尚、単色光用光学系1やバイアス光用光学系3には、不図示のシャッタが配置されており、シャッタの開閉によって測定開始と停止とを制御するようになっている。   On the other hand, the bias light optical system 3 includes a bias light source 31, a collimator element 32 that collimates the light from the bias light source 31, and a bias filter 33. As the bias light source 31, a light source having a light emission spectrum distribution close to sunlight, such as a xenon lamp, is used. The bias filter 33 is a filter for bringing the spectrum closer to the actual use state. For example, an air mass filter that adjusts the spectrum distribution according to the latitude of the place of use is used. The monochromatic light optical system 1 and the bias light optical system 3 are provided with a shutter (not shown), and the measurement start and stop are controlled by opening and closing the shutter.

そして、本実施形態では、単色光とバイアス光とを同じ角度で(同軸上で)太陽電池Sに入射させるため、ビームスプリッタ4が設けられている。図1に示すように、ビームスプリッタ4は、単色光用光学系1の光軸とバイアス光用光学系3の光軸が直角に交差する箇所に設けられており、単色光の一部を透過させて太陽電池Sに指向せしめるとともにバイアス光の一部を反射して太陽電池Sに指向せしめるものとなっている。   In the present embodiment, the beam splitter 4 is provided to cause the monochromatic light and the bias light to enter the solar cell S at the same angle (on the same axis). As shown in FIG. 1, the beam splitter 4 is provided at a position where the optical axis of the monochromatic light optical system 1 and the optical axis of the bias light optical system 3 intersect at right angles, and transmits part of the monochromatic light. It is made to direct to the solar cell S, and a part of bias light is reflected and it is made to direct to the solar cell S.

電池保持部2は、集光レンズ17による集光位置に太陽電池Sを保持するものである。電池保持部2は、太陽電池Sを載せる電池台21と、電池台21上で太陽電池Sを固定するクランプのような不図示の固定具と、電池台21の位置を微調節する調節機構22等から構成されている。調節機構22は、マイクロメータのような精密ネジ機構を採用し、電池台21を光軸に沿った方向と光軸に垂直な方向に変位させることができるようにしている。光軸に垂直な方向としては、光軸に垂直な面内で互いに直交する二つの方向とすることが好ましい(光軸をz方向とした場合のxy方向)。   The battery holding unit 2 holds the solar battery S at a condensing position by the condensing lens 17. The battery holding unit 2 includes a battery base 21 on which the solar battery S is placed, a fixture (not shown) such as a clamp that fixes the solar battery S on the battery base 21, and an adjustment mechanism 22 that finely adjusts the position of the battery base 21. Etc. The adjusting mechanism 22 employs a precision screw mechanism such as a micrometer so that the battery base 21 can be displaced in a direction along the optical axis and in a direction perpendicular to the optical axis. The directions perpendicular to the optical axis are preferably two directions orthogonal to each other in a plane perpendicular to the optical axis (xy directions when the optical axis is the z direction).

また、装置は、電池保持部2に保持されて単色光及びバイアス光の照射を受けた太陽電池Sにおける分光感度特性(光起電力による電流特性等)を測定する測定回路ユニット5を備えている。測定回路ユニット5は、太陽電池Sに接続した負荷端に生じる電圧や負荷を通して流れる電流を測定する回路、SN比を改善するための回路、測定結果を出力する出力回路等を含んでいる。   In addition, the apparatus includes a measurement circuit unit 5 that measures spectral sensitivity characteristics (such as current characteristics due to photovoltaic power) in the solar cell S that is held by the battery holding unit 2 and irradiated with monochromatic light and bias light. . The measurement circuit unit 5 includes a circuit for measuring a voltage generated at a load end connected to the solar cell S and a current flowing through the load, a circuit for improving an SN ratio, an output circuit for outputting a measurement result, and the like.

一方、図1に示すように、本実施形態の太陽電池分光感度特性測定装置は、所定位置に太陽電池Sが保持されているかを監視する電池位置モニタ6を備えている。本実施形態では単色光を集光レンズ17により集光して用いているので、電池位置モニタ6が監視する所定位置とは集光レンズ17による集光位置である。図1に示すように、電池位置モニタ6は、単色光が入射する側を前側とした場合、集光位置に保持された太陽電池Sの斜め前方からレーザー光を照射するレーザー照射系より成るものである。レーザー照射系は、単色光の光軸を挟んで両側からレーザー光を照射するするものであり、レーザー発振器61,62を集光位置の斜め右上と斜め左上に配置して成るものである。
各レーザー発振器61,62は、He−Neレーザや可視光半導体レーザのような可視光レーザ発振器である。二つのレーザー発振器61,62は、レーザー光が丁度集光位置で重なる位置に設けられている。
On the other hand, as shown in FIG. 1, the solar cell spectral sensitivity characteristic measuring apparatus of the present embodiment includes a battery position monitor 6 that monitors whether the solar battery S is held at a predetermined position. In this embodiment, since monochromatic light is condensed and used by the condensing lens 17, the predetermined position monitored by the battery position monitor 6 is a condensing position by the condensing lens 17. As shown in FIG. 1, the battery position monitor 6 comprises a laser irradiation system that irradiates laser light obliquely from the front of the solar cell S held at the condensing position, when the side on which the monochromatic light is incident is the front side. It is. The laser irradiation system irradiates laser light from both sides across the optical axis of monochromatic light, and is configured by arranging laser oscillators 61 and 62 obliquely at the upper right and obliquely upper left of the condensing position.
Each of the laser oscillators 61 and 62 is a visible light laser oscillator such as a He—Ne laser or a visible light semiconductor laser. The two laser oscillators 61 and 62 are provided at a position where the laser beams are overlapped at the condensing position.

図2は、電池位置モニタ6の動作について示した平面概略図である。図2(1)は、太陽電池Sが集光位置に正しく位置していない状態、(2)は正しく位置した状態を示している。
電池台21に太陽電池Sを載置してレーザー照射系を動作させると、レーザー光によるビームスポットB,B’が太陽電池Sの表面に現れる。太陽電池Sの表面が集光位置に正しく位置していない場合、図2(1)に示すように二つのビームスポットB,B’が分離して現れる。調節機構22を操作して電池台21を光軸方向に変位して微調節し、太陽電池Sの表面が集光位置に正しく位置させると、(2)に示すように二つのビームスポットB,B’が丁度重なり1つのビームスポットとなったように見えることになる。レーザー光の入射角度(光軸に垂直な面に対する角度,図1にθで示す)としては、30〜60度(より好ましくは40〜50度)にすると、ビームスポットB,B’の重なりを視認し易いので、好適である。
FIG. 2 is a schematic plan view showing the operation of the battery position monitor 6. FIG. 2 (1) shows a state in which the solar cell S is not correctly positioned at the condensing position, and (2) shows a state in which it is correctly positioned.
When the solar cell S is placed on the battery base 21 and the laser irradiation system is operated, the beam spots B and B ′ due to the laser light appear on the surface of the solar cell S. When the surface of the solar cell S is not correctly positioned at the condensing position, two beam spots B and B ′ appear separately as shown in FIG. When the adjustment mechanism 22 is operated to displace and finely adjust the battery base 21 in the direction of the optical axis, and the surface of the solar battery S is correctly positioned at the condensing position, two beam spots B, It appears that B 'has just overlapped to form one beam spot. When the incident angle of the laser beam (angle with respect to the plane perpendicular to the optical axis, indicated by θ in FIG. 1) is 30 to 60 degrees (more preferably 40 to 50 degrees), the overlapping of the beam spots B and B ′ Since it is easy to visually recognize, it is preferable.

尚、太陽電池Sの表面の全面が被測定面となっており、どこに入射しても良い場合もあるが、太陽電池Sの表面のうち特定のエリアのみが被測定面となっており、そこに入射させなければならな場合もある。例えば、太陽電池Sが幾つかのエリアに区画されており、それぞれについて分光感度特性を測定しなければならない場合である。この場合は、調節機構22を操作して光軸に垂直な方向に太陽電池Sを変位させ、集光位置(光軸上)に被測定面を位置させる。例えば、図2(3)に示すように、太陽電池Sが三つのエリアに区画されており、中央のエリアが被測定面である場合、そのエリアにおいて上記のようにビームスポットB,B’が1つに重なるように調節機構22が操作される。   The entire surface of the solar cell S is the surface to be measured and may be incident anywhere, but only a specific area of the surface of the solar cell S is the surface to be measured. In some cases, it is necessary to make it incident. For example, this is a case where the solar cell S is partitioned into several areas, and the spectral sensitivity characteristics must be measured for each. In this case, the adjustment mechanism 22 is operated to displace the solar cell S in the direction perpendicular to the optical axis, and the measurement surface is positioned at the condensing position (on the optical axis). For example, as shown in FIG. 2 (3), when the solar cell S is divided into three areas and the central area is the surface to be measured, the beam spots B and B ′ are as described above in that area. The adjusting mechanism 22 is operated so as to overlap one.

上述した構成に係る本実施形態の太陽電池分光感度特性測定の動作について、以下に説明する。測定を行う場合、太陽電池Sを上述したように電池台21に載置し、電池位置モニタ6を操作して太陽電池Sの表面を所定位置(この実施形態では集光レンズ17による集光位置)に位置させる。その後、電池位置モニタ6の各レーザー発振器61,62を停止させ、単色光用光源12及びバイアス用光源31を点灯させる。分光素子としての回折格子11の駆動系18を操作して所定の単色光が出力される姿勢に回折格子11を制御した後、各光学系1,3に配置された不図示のシャッタを開き、測定を行う。太陽電池Sには、単色光及びバイアス光が入射し、光起電力が生じて各特性が測定回路ユニット5において測定される。   The operation of the solar cell spectral sensitivity characteristic measurement according to this embodiment having the above-described configuration will be described below. When performing the measurement, the solar cell S is placed on the battery base 21 as described above, and the battery position monitor 6 is operated to place the surface of the solar cell S at a predetermined position (in this embodiment, the condensing position by the condensing lens 17). ). Thereafter, the laser oscillators 61 and 62 of the battery position monitor 6 are stopped, and the monochromatic light source 12 and the bias light source 31 are turned on. After operating the driving system 18 of the diffraction grating 11 as a spectroscopic element to control the diffraction grating 11 to a posture in which predetermined monochromatic light is output, the shutters (not shown) arranged in the optical systems 1 and 3 are opened, Measure. Monochromatic light and bias light are incident on the solar cell S, and a photovoltaic force is generated, and each characteristic is measured by the measurement circuit unit 5.

単色光とバイアス光とを統合するために用いたビームスプリッタ4としては、一例としてはハーフミラーが使用できる。但し、50%の透過率(反射率)の場合もあるが、単色光とバイアス光とが所定の割合になるよう、例えば、20%の反射率(80%の透過率)にしたり、逆に70%の反射率(30%の透過率)にしたりする場合もある。   As an example, a half mirror can be used as the beam splitter 4 used for integrating the monochromatic light and the bias light. However, in some cases, the transmittance (reflectance) may be 50%. For example, the reflectance may be 20% (80% transmittance) so that the monochromatic light and the bias light have a predetermined ratio. In some cases, the reflectance is 70% (transmittance of 30%).

上述した構成及び動作に係る本実施形態の太陽電池分光感度特性測定装置によれば、単色光用光学系1とバイアス光用光学系3の交差箇所にビームスプリッタ4を設け、単色光とバイアス光とが同じ角度で太陽電池Sに入射するようにしたので、波長角度依存性の影響が無くなり、バイアス光と同じ条件での単色光入射時の特性を測定することができる。   According to the solar cell spectral sensitivity characteristic measuring apparatus of the present embodiment related to the above-described configuration and operation, the beam splitter 4 is provided at the intersection of the monochromatic light optical system 1 and the bias light optical system 3, and the monochromatic light and the bias light are provided. Are incident on the solar cell S at the same angle, the influence of wavelength angle dependency is eliminated, and the characteristics when monochromatic light is incident under the same conditions as the bias light can be measured.

また、電池位置モニタ6によって配置位置を監視しながら太陽電池Sを所定位置に配置することができるので、位置再現性の点で精度の高い測定が行えるようになっている。上記実施形態では、集光レンズ17による集光位置が所定位置であったが、例えばコリメータ素子(コリメータレンズ又はコリメータミラー)を使用して平行光にする場合も、完全な平行度というのは望み得ないから、常に同じ位置で太陽電池Sを保持して測定を行う必要があり、そのように設定される位置が所定位置ということになる。   Further, since the solar cell S can be arranged at a predetermined position while the arrangement position is monitored by the battery position monitor 6, measurement with high accuracy can be performed in terms of position reproducibility. In the above-described embodiment, the condensing position by the condensing lens 17 is a predetermined position. However, for example, even when collimation is performed using a collimator element (collimator lens or collimator mirror), perfect parallelism is desired. Therefore, it is necessary to perform measurement while always holding the solar cell S at the same position, and the position set in this way is the predetermined position.

次に、他の実施形態の構成について説明する。
図1に示す実施形態では、バイアス光の一部を反射しつつ単色光の一部を透過させてバイアス光及び単色光を同じ向きに進ませて太陽電池Sに入射させるものであったが、ビームスプリッタ4は、バイアス光の一部を透過しつつ単色光の一部を反射させてバイアス光及び単色光を同じ向きに進ませて太陽電池Sに入射させるものであっても良い。この場合も、単色光とバイアス光とが所定の割合になるよう、例えば20%の透過率(80%の反射率)にしたり、逆に70%の透過率(30%の反射率)にしたりする場合がある。
Next, the configuration of another embodiment will be described.
In the embodiment shown in FIG. 1, a part of the monochromatic light is transmitted while reflecting a part of the bias light, and the bias light and the monochromatic light are caused to enter the solar cell S in the same direction. The beam splitter 4 may be configured to reflect a part of the monochromatic light while transmitting a part of the bias light and to make the bias light and the monochromatic light travel in the same direction and enter the solar cell S. Also in this case, for example, the transmittance is set to 20% (80% reflectivity) so that the monochromatic light and the bias light have a predetermined ratio, or conversely, the transmittance is set to 70% (30% reflectivity). There is a case.

また、電池位置モニタ6の構成としては、レーザー照射系が一つのみのレーザー発振器を備える構成であっても良い。この場合、一つのレーザー発振器からのレーザー光をビームスプリッタで分割し、図1に示すのと同じ位置及び角度で光軸上の所定位置に到達するよう光学系が構成される。
また、上記各実施形態の構成において、単色光用光源12とバイアス光用光源31との二つを用いたが、一つの光源を兼用して用いることもできる。この場合は、ビームスプリッタを使用して二つに分け、一方を前述したように分光素子を経由させて分光して用いることになる。
Further, the battery position monitor 6 may be configured such that the laser irradiation system includes only one laser oscillator. In this case, the optical system is configured so that laser light from one laser oscillator is divided by a beam splitter and reaches a predetermined position on the optical axis at the same position and angle as shown in FIG.
In the configuration of each of the embodiments described above, two of the monochromatic light source 12 and the bias light source 31 are used, but a single light source may be used. In this case, it is divided into two parts using a beam splitter, and one of them is spectrally used via a spectroscopic element as described above.

また、単色光用光学系としては、前述したツェルニーターナー型の他、エバート型、ファスティー・エバート型等、任意のものを採用し得る。特開2000−55733号公報所載の光学系を採用すると、収差が小さく分解能が高くなるので好適である。また、分光素子のとしての回折格子を走査せず、各波長域が入射する位置に太陽電池を保持して(または一つの太陽電池の各エリアを配置して)各波長を同時に測定することも可能である。
電池台が上面に太陽電池を載置して保持する構造となっていることは何ら必須の要件ではなく、電池台を垂直に立てて配置し、太陽電池を立てて保持しながら測定する構造が採用されることもある。ないしは、電池台の下面に太陽電池を保持する場合もある。
Further, as the monochromatic light optical system, an arbitrary system such as an Evert type or a Fastie Evert type other than the above-mentioned Zellney Turner type can be adopted. Employing the optical system described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-55733 is preferable because the aberration is small and the resolution is high. In addition, it is also possible to measure each wavelength simultaneously by holding the solar cell at a position where each wavelength region is incident (or arranging each area of one solar cell) without scanning the diffraction grating as the spectroscopic element. Is possible.
It is not an essential requirement that the battery base has a structure in which the solar battery is placed and held on the upper surface. The structure in which the battery base is placed vertically and the solar battery is held upright is measured. Sometimes adopted. Or a solar cell may be hold | maintained on the lower surface of a battery stand.

1 単色光用光学系
11 回折格子
12 単色光用光源
2 電池保持部
21 電池台
22 調節機構
3 バイアス光用光学系
31 バイアス光用光源
4 ビームスプリッタ
5 測定回路ユニット
6 電池位置モニタ
61 レーザー発振器
62 レーザー発振器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical system for monochromatic light 11 Diffraction grating 12 Light source for monochromatic light 2 Battery holding part 21 Battery stand 22 Adjustment mechanism 3 Optical system for bias light 31 Light source for bias light 4 Beam splitter 5 Measuring circuit unit 6 Battery position monitor 61 Laser oscillator 62 Laser oscillator

Claims (2)

太陽電池の表面に単色光を照射するための単色光用光学系と、単色光用光学系の光路上の単色光の進行方向における所定位置に太陽電池を保持する電池保持部と、電池保持部により所定位置に保持された太陽電池にバイアス光を照射するバイアス光用光学系とを備えており、
単色光用光学系とバイアス光用光学系とが交差する箇所にはビームスプリッタが設けられており、ビームスプリッタは、バイアス光の一部を反射しつつ単色光の一部を透過させてバイアス光及び単色光を同じ向きに進ませて同じ角度で太陽電池に入射させるものであるか、バイアス光の一部を透過しつつ単色光の一部を反射させてバイアス光及び単色光を同じ向きに進ませて同じ角度で太陽電池に入射させるものであることを特徴とする太陽電池分光感度特性測定装置。
An optical system for monochromatic light for irradiating the surface of the solar cell with monochromatic light, a battery holding unit for holding the solar cell at a predetermined position in the traveling direction of the monochromatic light on the optical path of the optical system for monochromatic light, and a battery holding unit And a bias light optical system for irradiating the solar cell held in a predetermined position with a bias light,
A beam splitter is provided at a location where the monochromatic light optical system and the bias light optical system intersect, and the beam splitter transmits a part of the monochromatic light while reflecting a part of the bias light. The monochromatic light is made to travel in the same direction and enter the solar cell at the same angle, or a part of the monochromatic light is reflected while transmitting a part of the bias light so that the bias light and the monochromatic light are directed in the same direction. A solar cell spectral sensitivity characteristic measuring device characterized in that the solar cell is made to enter the solar cell at the same angle.
太陽電池の表面に単色光を照射するための測定光用光学系と、測定用光学系の光路上の単色光の進行方向における所定位置に太陽電池を保持する電池保持部と、所定位置に太陽電池が保持されているかをモニタする電池位置モニタとを備えており、
電池位置モニタは、単色光が入射する側を前側とした場合、前記所定位置に保持された太陽電池の斜め前方からレーザー光を照射するレーザー照射系より成るものであり、レーザー照射系は、太陽電池の表面に入射する単色光の光軸を挟んで両側からレーザー光を照射するするものであって前記所定位置に太陽電池が保持された際に当該太陽電池の表面上で二つのレーザー光によるビームスポットが重なるよう照射するものであることを特徴とする太陽電池分光感度特性測定装置。
An optical system for measuring light for irradiating the surface of the solar cell with monochromatic light, a battery holding unit for holding the solar cell at a predetermined position in the traveling direction of the monochromatic light on the optical path of the measuring optical system, and a solar at the predetermined position A battery position monitor that monitors whether the battery is held,
The battery position monitor is composed of a laser irradiation system that irradiates laser light obliquely from the front of the solar cell held at the predetermined position when the side on which the monochromatic light is incident is the front side. Laser light is irradiated from both sides across the optical axis of monochromatic light incident on the surface of the battery. When the solar battery is held at the predetermined position, two laser lights are used on the surface of the solar battery. A solar cell spectral sensitivity characteristic measuring apparatus characterized by irradiating a beam spot so as to overlap.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020211217A1 (en) * 2019-04-19 2020-10-22 顾士平 Frequency-splitting, converging, and frequency-changing solar cell

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