JP2013156132A - 太陽電池評価装置および該方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、評価対象の複数セル型太陽電池を評価する場合に、いわゆる基準セルを用いることなく、例えば標準試験条件等の所定の状態で評価した場合と同様の結果を得ることができる太陽電池評価装置および該方法を提供する。
【解決手段】本発明の太陽電池評価装置ＳＡは、光起電力効果を利用することによって光エネルギーを電力へ変換する複数の要素セルを備える複数セル型太陽電池ＰＶのＩ−Ｖ特性を複数の測定点で測定するＩ−Ｖ測定部１７と、複数の測定点で得られたＩ−Ｖ測定部１７の各出力を、複数セル型太陽電池ＰＶの等価回路から求めた、少なくとも要素セルの光電流を含む複数の未知パラメータによって複数セル型太陽電池ＰＶの電圧と電流とを関係付けた第１モデル式に用いることによって得られた前記複数の未知パラメータの第１方程式を解くことによって、複数の要素セルの各光電流を求める演算制御部２０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池を評価するための太陽電池評価装置および太陽電池評価方法に関し、特に、評価対象として、複数の要素セル（太陽電池セル）を備える複数セル型太陽電池を好適に評価することができる太陽電池評価装置および太陽電池評価方法に関する。

太陽電池は、光起電力効果を利用することによって光エネルギーを直接電力へ変換する素子であり、様々な種類が研究、開発され、近年、広く普及し始めている。この太陽電池には、種々の分類方法があるが、その形態によって分類すると、シリコン層の厚さを薄くした薄膜シリコン型太陽電池、結晶シリコンとアモルファスシリコンとを積層したハイブリッド型太陽電池、無数の球状シリコンと、集光能力を上げるための凹面鏡とを組み合わせた球状シリコン型太陽電池、および、分光感度（吸収波長域）の異なる複数のシリコン層を積層した多接合型太陽電池等がある。この多接合型太陽電池は、スタック型太陽電池、積層型太陽電池あるいはタンデム型太陽電池とも呼ばれ、太陽光の持つ幅広い波長域の光エネルギーを利用することができることから、変換効率の向上が図れるという優れた利点を有している。このような多接合型太陽電池として、近年、μｃ−Ｓｉ（微結晶シリコン）とａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）との組み合わせた太陽電池、ａ−Ｓｉとａ−ＳｉＣ（アモルファスシリコンカーバイド）とを組み合わせた太陽電池、ａ−Ｓｉとａ−ＳｉＧｅ（アモルファスシリコンゲルマニウム）との組み合わせた太陽電池等が提案されている。なお、多接合型太陽電池の半導体接合の種類は、例えば、後述の特許文献３に詳述されている（例えばその［０００２］段落参照）。

このような太陽電池は、その材料および構造に起因する固有の分光感度特性を有している。このため、この太陽電池の性能を評価するために、例えば、ＩＥＣ６０９０４やＪＩＳ（Ｃ８９０５〜Ｃ８９９１）で定義されている。なお、ＩＥＣは、International Electrotechnical Commission （国際電気標準会議）の略称であり、ＪＩＳは、Japanese Industrial Standards （日本工業規格）の略称である。なお、太陽電池の分光感度Ｓは、太陽電池における、入射光の各波長での光電変換効率であり、太陽電池に入射される光エネルギーに対する太陽電池の出力電流として通常Ａ／Ｗ（アンペア／ワット）の単位で表される。したがって、太陽電池の分光感度Ｓは、異なる波長の入射光に対し、太陽電池がどの程度の出力電流を有するかを表しており、太陽電池の分光感度Ｓは、太陽電池の性能を評価するための評価指標になり得る。

ところで、単一の要素セル（光電流を生じるｐｎ接合部分）から成る太陽電池では、入射光のスペクトルの変化に依存する特性は、主に短絡電流であり、いわゆる曲線因子や開放電圧は、入射光のスペクトルの変化にほとんど依存しない。このため、測定結果の補正も比較的容易であり、比較的正確な分光感度Ｓが得られる。一方、多接合型太陽電池では、互いに分光感度Ｓの異なる複数の要素セルが積層されるため、短絡電流だけでなく、曲線因子や開放電圧も、入射光のスペクトルの変化に依存してしまう。このため、多接合型太陽電池の分光感度（入射光の各波長での光電変換効率）Ｓを正確に測定するためには、工夫が必要であり、その測定方法が、例えば、特許文献１ないし特許文献３に提案されている。なお、曲線因子（Fill Factor）とは、太陽電池の最適動作点における電流および電圧をそれぞれＩｍおよびＶｍとし、短絡電流および開放電圧をそれぞれＩｓｃおよびＶｏｃとする場合に、（Ｖｍ×Ｉｍ）／（Ｖｏｃ×Ｉｓｃ）である。

前記特許文献１に開示の光電変換測定の測定方法は、測定物に加える電圧を変化させて、前記測定物の電流電圧特性を測定することで、前記測定物の光電変換特性を測定する測定方法であって、基準状態において、前記測定物と略同等の構成を有する基準物の電流電圧特性を取得し、光照射下で、前記測定物および基準物の電流電圧特性を測定し、前記測定物および基準物の電流電圧特性の測定結果、並びに、前記基準状態における前記基準物の電流電圧特性に基づき、前記測定物の光電変換特性を算出する方法である。

また、前記特許文献２に開示の光電変換特性の測定方法は、複数の半導体接合を積層した構造を有する積層型の光電変換デバイスの光電変換特性を測定する方法であって、複数の異なるスペクトル状態の照射光の下で、前記光電変換デバイスの出力特性を測定し、前記光電変換デバイスの複数の半導体接合それぞれが形成するコンポーネントセルの各短絡電流の基準状態からのずれを推定し、測定された光電変換特性と、推定された各短絡電流の基準状態からのずれとを比較して、前記基準状態における前記光電変換デバイスの光電変換特性を取得する方法である。そして、前記コンポーネントセルの各短絡電流の基準状態は、サンプルセルまたはサンプルセルと同等の分光感度を持つ基準セルの分光感度を予め測定しておき、これに基づいて計算される。

また、前記特許文献３に開示の多接合型光電変換素子試験セルの特性測定方法は、複数の要素セルを積層した多接合型光電変換素子からなる試験セルの基準状態での出力特性を調整されたスペクトル可変な近似太陽光光源下で測定する多接合光電変換素子試験セルの特性測定方法であって、前記スペクトル可変な近似太陽光光源の調整は、前記試験セルと同等の構成を有するがスペクトル依存性が若干異なる複数の基準セルを用意し、前記複数の基準セルは基準状態での出力特性が既に取得されたものであり、当該近似太陽光光源を用いてそれぞれの前記試験セルの出力特性を測定し、前記試験セルが基準状態下で得られる出力特性を再現する様に調整がなされたものであり、前記の様に調整された近似太陽光光源下で前記試験セルの出力特性を測定する方法である。

特開２００２−１１１０２９号公報 特開２００２−１１１０３０号公報 特許第４６１３０５３号公報（特開２００６−１４７７５５号公報）

ところで、前記特許文献１ないし特許文献３に開示の技術では、例えば規約等によって規定された特定のスペクトルを持つ光（特定光（基準太陽光を含む））を照射した場合にその特性が予め値付けされた太陽電池（前記特許文献１では基準物、前記特許文献２および特許文献３では基準セル）が必要とされている。このような基準セル（基準物）は、国際的に統一された基準太陽光のスペクトルに高度に近似した光を放射するソーラーシミュレータを所有する、例えば産業技術総合技術研究所等の公的機関で、１０００ｍＷ／ｍ^２の自然太陽光ＡＭ１．５を照射した場合の短絡電流を求めることによって、値付けされる必要がある。このため、基準セルを得るために、手間、時間および費用がかかってしまう。しかも、新たな仕様の太陽電池を作製する都度、このような基準セルが必要となる。

また、このような基準セルの分光感度Ｓと実際に評価（測定、試験）する評価対象（測定対象、試験対象）の太陽電池の分光感度Ｓとが必ずしも一致するとは言えず、一致しない場合に、評価結果（測定結果、試験結果）に誤差が含まれてしまう。

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、評価対象の、前記多接合型太陽電池を含む複数の要素セルを備えた複数セル型太陽電池を評価する場合に、上記のような基準セルを用いることなく、例えば標準試験条件等の所定の状態で評価した場合と同様の結果を得ることができる複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置および複数セル型太陽電池の太陽電池評価方法を提供することである。

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置は、光起電力効果を利用することによって光エネルギーを電力へ変換する複数の要素セルを備える複数セル型太陽電池のＩ−Ｖ特性を複数の測定点で測定するＩ−Ｖ特性測定部と、前記複数の測定点で得られた前記Ｉ−Ｖ特性測定部の各出力を、前記複数セル型太陽電池の等価回路から求めた、少なくとも前記要素セルの光電流を含む複数の未知パラメータによって前記複数セル型太陽電池の電圧と電流とを関係付けた第１モデル式に用いることによって得られた前記複数の未知パラメータの第１方程式を解くことによって、前記複数の要素セルの各光電流を求める要素セル光電流演算部とを備えることを特徴とする。

また、本発明の他の一態様にかかる複数セル型太陽電池の太陽電池評価方法は、光起電力効果を利用することによって光エネルギーを電力へ変換する複数の要素セルを備える複数セル型太陽電池のＩ−Ｖ特性を複数の測定点で測定するＩ−Ｖ特性測定工程と、前記複数の測定点で得られた前記Ｉ−Ｖ特性測定部の各出力を、前記複数セル型太陽電池の等価回路から求めた、少なくとも前記要素セルの光電流を含む複数の未知パラメータによって前記複数セル型太陽電池の電圧と電流とを関係付けた第１モデル式に用いることによって得られた前記複数の未知パラメータの第１方程式を解くことによって、前記複数の要素セルの各光電流を求める要素セル光電流演算工程とを備えることを特徴とする。

この構成によれば、複数の要素セルの各光電流を求める複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置および該方法が提供される。そして、このような構成の複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置および該方法では、複数セル型太陽電池の等価回路から求めた第１モデル式に、Ｉ−Ｖ特性の測定によって得られた値を用いることによって、複数の要素セルの各光電流が求められる。このように第１モデルを用いるので、このような構成の複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置および該方法は、いわゆる基準セルを用いることなく、例えば標準試験条件等の所定の状態で評価した場合と同様の結果を得ることが可能となる。

また、他の一態様では、上述の複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置において、前記要素セル光電流演算部は、前記複数の測定点で得られた前記Ｉ−Ｖ特性測定部の各出力に基づいて、第１光を前記複数セル型太陽電池に照射した場合における前記複数の要素セルの各光電流を第１光照射光電流として求め、前記第１光に第２光を重畳した重畳光を前記複数セル型太陽電池に照射した場合における前記複数の要素セルの各光電流を重畳光照射光電流として求め、前記複数の要素セルのそれぞれについて、前記重畳光照射光電流と前記第１光照射光電流と差分を光電流増分として求めて、前記光電流増分に対する前記第２光の放射照度の比またはその逆数を求めることを特徴とする。

この構成によれば、複数の要素セルのそれぞれについて、前記光電流増分に対する前記第２光の放射照度の比またはその逆数を求める複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置が提供される。

また、他の一態様では、上述の複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置において、前記要素セル光電流演算部は、前記複数の要素セルのそれぞれについて前記光電流増分を求める場合に、前記重畳光照射光電流と前記第１光照射光電流と差分を光電流増分として求める代わりに、前記第１光の照射から前記重畳光の照射に変えた場合に生じる前記複数セル型太陽電池の電流増分および前記第１方程式を解くことによって求められた前記複数の未知パラメータを、前記複数セル型太陽電池の等価回路から求めた、前記複数の未知パラメータを含むパラメータによって前記複数セル型太陽電池の電流増分と前記要素セルの前記光電流増分とを関係付けた第２モデル式に用いることによって得られた前記複数の要素セルの各光電流増分の第２方程式を解くことによって、前記複数の要素セルの各光電流増分を求めることを特徴とする。

このような構成の複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置は、第２モデル式による第２方程式を用いるので、上記の、重畳光照射光電流と第１光照射光電流と差分を光電流増分として求める場合に較べて、より簡便に、複数の要素セルの各光電流増分を求めることができる。

また、他の一態様では、これら上述の複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置において、前記第２光は、特定の光のスペクトルと略相似したスペクトルを持ち、前記特定の光の放射照度よりも低い放射照度を持った相似光であり、前記複数の要素セルのそれぞれについて求めた前記各比に基づいて、前記特定の光を前記複数セル型太陽電池に照射した場合における前記複数の要素セルの各光電流を求める特定条件光電流演算部をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、例えば基準太陽光等の特定の光を複数セル型太陽電池に照射した場合における複数の要素セルの各光電流を求める複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置が提供される。

また、他の一態様では、上述の複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置において、前記第１光を放射する第１光源部と、前記複数セル型太陽電池に照射される前記第１光の照度およびスペクトルのうちの少なくとも１つを変更する照射第１光調整部と、前記特定条件光電流演算部で求めた、前記特定の光を前記複数セル型太陽電池に照射した場合における前記複数の要素セルの各光電流となるように、前記照射第１光調整部によって前記複数セル型太陽電池に照射される前記第１光を調整する制御部とを備えることを特徴とする。

このような構成の複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置では、第１光源部がいわゆるソーラーシミュレータとして機能し、特定条件光電流演算部で求めた、特定の光を複数セル型太陽電池に照射した場合における複数の要素セルの各光電流となるように、制御部によって照射第１光調整部を用いて第１光が調整される。このため、このような構成の複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置は、いわゆる基準セルを用いることなく、例えば標準試験条件等の特定の光が複数セル型太陽電池に照射されるように、第１光を校正することができる。

また、他の一態様では、上述の複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置において、前記Ｉ−Ｖ特性測定部は、前記制御部によって前記第１光を調整した後に、さらに前記複数セル型太陽電池のＩ−Ｖ特性を測定することを特徴とする。

このような構成の複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置では、制御部によって第１光を調整した後に、さらに複数セル型太陽電池のＩ−Ｖ特性が測定される。このため、このような構成の複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置は、第１光の調整後に、Ｉ−Ｖ特性を測定するので、より正確な測定結果を得ることができる。

また、他の一態様では、それら上述の複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置において、前記第２光は、単色光であり、前記複数の要素セルのそれぞれについて求めた前記各比に基づいて、前記複数の要素セルの各分光感度を求める分光感度演算部をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、複数セル型太陽電池における複数の要素セルの各分光感度を求める複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置が提供される。

そして、これら上述の複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置において、好ましくは、前記要素セルの等価回路は、電流源、ダイオード素子および並列抵抗素子を並列接続した並列回路と、前記並列回路に直列接続された直列抵抗素子とから成り、前記第１モデル式は、前記複数の要素セルの接続態様に応じた回路方程式の式変形によって得られた、前記複数セル型太陽電池の電圧を、前記複数セル型太陽電池の電流と前記複数の未知パラメータとの関数で表した式であり、前記複数の未知パラメータは、電流源、ダイオード素子、並列抵抗素子および直列抵抗素子の各回路要素のうち、前記複数の要素セルの接続態様に応じて決定される回路要素に関連するパラメータである。さらに、この複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置において、好ましくは、前記複数セル型太陽電池は、前記複数の要素セルを直列接続した太陽電池であり、前記第１モデル式は、第ｉ要素セルにおいて、前記電流源から流れる電流（光電流）をＩｐ_ｉとし、前記ダイオード素子の逆方向飽和電流およびダイオード因子をＩ０_ｉおよびｎ_ｉとし、前記並列抵抗素子の抵抗値をＲｓｈ_ｉとし、前記直列抵抗素子の抵抗値をＲｓ_ｉとし、前記複数セル型太陽電池の電圧および電流をＶｂおよびＩとする場合に、Ｖｂ＝Σｆｃ（Ｒｓｈ_ｉ、Ｉ０_ｉ、Ｉｐ_ｉ、ｎ_ｉ、Ｉ、ΣＲｓ_ｉ）、ただし、Σは、ｉについて和を求める、である。また、この複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置において、好ましくは、前記複数セル型太陽電池は、前記複数の要素セルを並列接続した太陽電池であり、前記第１モデル式は、第ｉ要素セルにおいて、前記電流源から流れる電流（光電流）をＩｐ_ｉとし、前記ダイオード素子の逆方向飽和電流およびダイオード因子をＩ０_ｉおよびｎ_ｉとし、前記並列抵抗素子の抵抗値をＲｓｈ_ｉし、前記直列抵抗素子の抵抗値をＲｓ_ｉとし、前記複数セル型太陽電池の電圧および電流をＶｂおよびＩとする場合に、Ｖｂ＝Σｇ（Ｉｐ_ｉ、Ｉ０_ｉ、Ｒｓ_ｉ、Ｒｓｈ_ｉ、ｎ_ｉ、Ｉ）、ただし、Σは、ｉについて和を求める、である。

また、これら上述の複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置において、好ましくは、前記要素セルの等価回路は、電流源、ダイオード素子および並列抵抗素子を並列接続した並列回路と、前記並列回路に直列接続された直列抵抗素子とから成り、前記第２モデル式は、前記複数の要素セルの接続態様に応じた回路方程式に対し、前記第１光の照射から前記重畳光の照射に変えた場合に生じる変化分を考慮することによって得られた前記第１方程式の式変形によって得られた式である。さらに、この複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置において、好ましくは、前記複数セル型太陽電池は、前記複数の要素セルを直列接続した太陽電池であり、前記第２モデル式は、第ｉ要素セルにおいて、前記電流源から流れる電流（光電流）をＩｐ_ｉとし、前記ダイオード素子に流れる電流、逆方向飽和電流、ダイオード因子および絶対温度をＩｄ_ｉ、Ｉ０_ｉ、ｎ_ｉおよびＴとし、前記並列抵抗素子の抵抗値をＲｓｈ_ｉし、前記直列抵抗素子の抵抗値をＲｓ_ｉとし、前記第１光の照射から前記重畳光の照射に変えた場合に生じる前記複数セル型太陽電池の電流増分をｄＩとし、素電荷をｑとし、ボルツマン定数をｋとする場合に、ΣｄＩｐ_ｉ／（（ｑ／（ｎ_ｉ×ｋ×Ｔ））×（Ｉｄ_ｉ＋Ｉ０_ｉ）＋（１／Ｒｓｈ_ｉ））＝ｄＩ×Σ（Ｒｓ_ｉ＋１／（（ｑ／（ｎ_ｉ×ｋ×Ｔ））×（Ｉｄ_ｉ＋Ｉ０_ｉ）＋（１／Ｒｓｈ_ｉ）））、ただし、Σは、ｉについて和を求める、である。

本発明にかかる複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置および太陽電池評価方法は、いわゆる基準セルを用いることなく、例えば標準試験条件等の所定の状態で評価した場合と同様の結果を得ることが可能となる。

第１実施形態における複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置の構成を示す図である。 第１実施形態における複数セル型太陽電池の分光感度特性を示す図である。 第１実施形態の複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置における相似光の分光放射照度を示す図である。 直列接続された複数セル型太陽電池の等価回路を示す図である。 第１実施形態における複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置の動作を示すフローチャート（その１）である。 第１実施形態における複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置の動作を示すフローチャート（その２）である。 第２実施形態における複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置の構成を示す図である。 第２実施形態の複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置の動作を示すフローチャートである。 第２実施形態の複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置における他の態様の動作を示すフローチャートである。 並列接続された複数セル型太陽電池の等価回路を示す図である。

以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置の構成を示す図である。図２は、第１実施形態における複数セル型太陽電池の分光感度特性を示す図である。図２の横軸は、波長を表し、その縦軸は、相対値で示す分光応答度（分光感度）Ｓを表す。図３は、第１実施形態の複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置における相似光の分光放射照度を示す図である。図３の横軸は、波長を表し、その縦軸は、μＷ／ｃｍ^２／ｎｍ単位で示す照度を表す。なお、μＷ／ｃｍ^２／ｎｍ単位の目盛りは、符号α１で示されるグラフに対する値である。

図１において、第１実施形態における太陽電池評価装置ＳＡは、主光源部１と、主光源駆動制御部２と、光学フィルター部３と、光学フィルター制御部４と、光学系５と、主光シャッター部６と、主光シャッター制御部７と、重畳光カプラ部８と、放射照度検知器９と、相似光測定部１０と、相似光光源部１１と、相似光光源駆動制御部１２と、光学系１３と、分岐光カプラ部１４と、相似光シャッター部１５と、相似光シャッター制御部１６と、Ｉ−Ｖ測定部１７と、設定部１８と、表示部１９と、演算制御部２０とを備え、評価（測定、試験）対象の複数セル型太陽電池ＰＶを評価（測定、試験）するものである。

複数セル型太陽電池ＰＶは、実際に評価（測定、試験）すべき対象の太陽電池（被評価太陽電池）であって、分光感度Ｓが互いに異なる複数の要素セル（光電流を生じるｐｎ接合部分）ｐｖ_ｉ（ｉは各要素セルに付された番号）を備えた太陽電池であり、例えば、本実施形態では、図２に示す分光感度Ｓを持つ３個の第１ないし第３要素セルｐｖ_１〜ｐｖ_３が入射面に対し垂直な方向（入射面の法線方向）に沿って順次に積層され、第１ないし第３要素セルｐｖ_１〜ｐｖ_３が順次に直列に接続される多接合型太陽電池ＰＶである。第１要素セルｐｖ_１は、約３００ｎｍないし約７００ｎｍに分光感度Ｓを持ち、第２要素セルｐｖ_２は、約５００ｎｍないし約９００ｎｍに分光感度Ｓを持ち、そして、第３要素セルｐｖ_３は、約８００ｎｍないし約２０００ｎｍに分光感度Ｓを持つ。

主光源部１は、主光を複数セル型太陽電池ＰＶに照射するための光源装置であり、例えば、キセノンランプ等である。主光源部１は、本実施形態では、いわゆるソーラーシミュレータとして扱われるが、主光のスペクトルは、必ずしも基準太陽光のスペクトルに高度に近似する必要はない。主光源駆動制御部２は、演算制御部２０の制御に従って、例えば主光の放射および停止の駆動制御や主光の照度の安定化制御等の、主光源部１を駆動および制御する装置である。

光学フィルター部３は、主光源部１から放射された主光が入射され、この主光の光量（放射照度）またはスペクトルを調整して射出する装置である。このような光学フィルター部３は、例えば、前記互いに異なる光量（放射照度）の複数の主光を生成するために、少なくとも１つＮＤフィルターを備える。さらに光学フィルター部３は、主光のスペクトルを調整するための光学フィルター（例えば長波長帯域の光のみを遮断する長波長カットフィルター、長波長帯域の光のみを透過する長波長透過フィルター、短波長帯域および長波長帯域を遮断するバンドパスフィルター等）を備える。光学フィルター制御部４は、演算制御部２０の制御に従って、例えば、その待避位置から、主光源部１から放射される主光の光路に、光学フィルター部３を出し入れする制御や、光学フィルター部３で調整される主光の光量（放射照度）の制御（例えば主光の光量（放射照度）を調整するために、ＮＤフィルター主光の光路中への挿入量の調整や、複数のＮＤフィルターから、主光源部１から放射される主光の光路に配置される、所望のＮＤフィルターを選択する制御）等の、光学フィルター部３を制御する装置である。さらに、光学フィルター制御部４は、主光のスペクトルを調整するために、光学フィルター部３に備えられた、１または複数の光学フィルターの主光の光路中への挿入量を調整する制御機能も有している。

光学系５および光学系１３は、その用途に応じて光を集中、または、コリメート（平行光化）させるためのレンズ等の光学素子である。

主光シャッター部６は、複数セル型太陽電池ＰＶに照射される主光源部１から放射される主光を遮光する遮光装置である。主光シャッター制御部７は、演算制御部２０の制御に従って、主光ャッター部６の遮断状態と透過状態との切り替えを制御する装置である。

重畳光カプラ部８は、複数の入射光を重畳して射出する光部品であり、重畳光カプラ部８は、例えばハーフミラー（半透鏡）等の微小光学素子形光分岐結合器や溶融ファイバの光ファイバ形分岐結合器や光導波路形光分岐結合器等を利用することができる。

主光源部１から放射された主光は、必要に応じて光学フィルター部３を介し、そして、光学系５および主光シャッター部６を介して重畳光カプラ部８に入射される。

相似光光源部１１は、相似光を複数セル型太陽電池ＰＶに照射するための光源装置である。この相似光は、特定の光のスペクトルと略相似したスペクトルを持ち、前記特定の光の放射照度よりも低い放射照度を持った光である。本実施形態では、そのスペクトルを標準試験条件の光のスペクトル（ＪＩＳ Ｃ８９１１に規定されている基準太陽光ＡＭ１．５）に高度に近似させた光（相似光の放射照度を標準試験条件の光の放射照度に合わせた場合、例えば各光の放射照度における各ピークのレベルを合わせた場合、ＪＩＳ Ｃ８９４２に規定されている、等級ＭＳではスペクトル合致度０．９５〜１．０５の光）であり、その放射照度を標準試験条件の光の分光放射照度Ｅ_ＡＭ1.5（λ）に比べて微弱、例えば１／１０００〜１／１００程度にした光である。光源装置の放射光のスペクトルを標準試験条件の１０００Ｗ／ｍ^２で標準試験条件の光のスペクトルに高度に近似させることは、難しいが、このような微弱な放射照度であれば、複数の光学フィルターを適宜に組み合わせたり複数のランプ（光源装置）を適宜に組み合わせたりすることによって、比較的容易に実現することが可能である。ランプとフィルターとの組み合わせとして、例えば、１つのランプと積層された複数のフィルターとを組み合わせる構成、１つのランプと複数のフィルターを時分割で順繰りに組み合わせる構成、複数のランプと１以上のフィルターとを組み合わせる構成等が挙げられる。

このような相似光の一例が図３に示されている。図３の符号α１で示されるグラフは、標準試験条件での分光放射照度Ｅ_{ＡＭ１．５}（λ）であり、符号α２で示されるグラフは、相似光の分光放射照度である。なお、見易さの観点から、α２のグラフは、α１のグラフに対し１／１０００〜１／１００とはなっていない。

相似光光源駆動制御部１２は、演算制御部２０の制御に従って、例えば相似光の放射および停止の駆動制御や相似光の照度の安定化制御等の、相似光光源１を駆動および制御する装置である。

分岐光カプラ部１４は、入射光を２つの光に分配して射出する光部品である。分岐光カプラ部１４は、重畳光カプラ部８と同様に、例えばハーフミラー等の微小光学素子形光分岐結合器や溶融ファイバの光ファイバ形分岐結合器や光導波路形光分岐結合器等を利用することができる。

放射照度検知器９は、分岐光カプラ１４で分岐された相似光の放射照度（分光放射照度ではない）を検出し、その検出結果を相似光測定部１０へ出力する装置（基準検知器）である。放射照度検知器９は、例えば、校正された線形受光素子を備える。相似光測定部１０は、放射照度検知器９で検出された相似光の放射照度ｄＥを演算制御部２０へ出力する。なお、相似光の放射照度ｄＥは、予め記憶しておいてもよく、この場合では、放射照度検知器９および相似光測定部１０は、無くてもよい。

相似光シャッター部１５は、複数セル型太陽電池ＰＶに照射される相似光光源部１１から放射される相似光を遮光する遮光装置である。相似光シャッター制御部１６は、演算制御部２０の制御に従って、相似光シャッター部１５の遮断状態と透過状態との切り替えを制御する装置である。

相似光光源部１１から放射された相似光は、光学系１３を介して分岐光カプラ部１４に入射され、２つに分配される。分岐光カプラ部１４で分配された一方の相似光は、放射照度検知器９に入射され、その他方の相似光は、相似光シャッター部１５を介して重畳光カプラ部８に入射される。

Ｉ−Ｖ測定部１７は、複数セル型太陽電池ＰＶのＩ−Ｖ特性を測定し、電流値および電圧値等を演算制御部２０へ出力する。

設定部１８は、外部から、処理を開始するコマンドや、前記処理を行う上で必要な各制御部の制御パラメータ等の各種のデータを、太陽電池評価装置ＳＡに入力するための機器である。設定部１８は、例えばキーボードやマウスやタッチパネル等である。表示部１９は、設定部１８から入力されたコマンドやデータおよび演算制御部２０の演算結果等を出力するための装置であり、例えばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）や有機ＥＬディスプレイ等である。

演算制御部２０は、各部を当該機能に応じて制御することによって太陽電池評価装置ＳＡ全体の動作を司るとともに、太陽電池の評価を求める装置である。演算制御部２０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置）、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶素子およびこれらの周辺回路とを備えて構成されるマイクロコンピュータ等である。

演算制御部２０には、演算プログラムが実行されることによって、複数の測定点で得られたＩ−Ｖ測定部１７の各出力を、複数セル型太陽電池ＰＶの等価回路から求めた、少なくとも要素セルｐｖ_ｉの光電流Ｉｐ_ｉを含む複数の未知パラメータによって複数セル型太陽電池ＰＶの電圧Ｖｂと電流Ｉとを関係付けた第１モデル式（例えば後述の式１２Ａ）に用いることによって得られた前記複数の未知パラメータの第１方程式を解くことによって、複数の要素セルｐｖ_ｉの各光電流Ｉｐ_ｉを求める要素セル光電流演算部が機能的に構成される。そして、本実施形態では、前記要素セル光電流演算部は、複数の測定点で得られたＩ−Ｖ測定部１７の各出力に基づいて、予め既知なスペクトルを持つ第１光を複数セル型太陽電池ＰＶに照射した場合における複数の要素セルｐｖ_ｉの各光電流Ｉｐ_ｉを第１光照射光電流として求め、前記第１光に第２光を重畳した重畳光を複数セル型太陽電池ＰＶに照射した場合における複数の要素セルｐｖ_ｉの各光電流Ｉｐ_ｉを重畳光照射光電流として求め、複数の要素セルｐｖ_ｉのそれぞれについて、前記重畳光照射光電流と前記第１光照射光電流と差分を光電流増分ｄＩｐ_ｉとして求めて、前記光電流増分ｄＩｐ_ｉに対する前記第２光の放射照度ｄＥの比（ｄＩｐ_ｉ／ｄＥ）またはその逆数（ｄＥ／ｄＩｐ_ｉ）を求めるものである。ここで、本第１実施形態のように、標準試験条件の光を照射した場合に得られる要素セル（太陽電池）ｐｖの短絡電流Ｉ_ＳＴＣを求める場合には、前記要素セル光電流演算部は、前記光電流増分に対する前記第２光の放射照度の比（ｄＥ／ｄＩ）を求め、一方、後述の第２実施形態のように、要素セル（太陽電池）ｐｖの分光感度を求める場合には、前記要素セル光電流演算部は、前記光電流増分に対する前記第２光の放射照度の比の逆数（＝前記第２光の放射照度に対する前記光電流増分の比、ｄＩ／ｄＥ）を求める。本実施形態では、前記第１光は、その一例として主光であり、前記第２光は、その一例として相似光である。

さらに、演算制御部２０には、演算プログラムが実行されることによって、複数の要素セルｐｖ_ｉのそれぞれについて求めた前記各比（ｄＥ／ｄＩｐ_ｉ）に基づいて、前記特定の光を複数セル型太陽電池ＰＶに照射した場合における複数の要素セルｐｖ_ｉの各光電流Ｉｐ_{ｉ，ＳＴＣ}を求める特定条件光電流演算部が機能的に構成される。

また、演算制御部２０には、制御プログラムが実行されることによって、前記特定条件光電流演算部で求めた、前記特定の光を複数セル型太陽電池ＰＶに照射した場合における複数の要素セルｐｖ_ｉの各光電流Ｉｐ_{ｉ，ＳＴＣ}となるように、複数セル型太陽電池ＰＶに照射される前記第１光（本実施形態では主光）を調整する制御部が機能的に構成される。

これら太陽電池評価装置ＳＡの演算制御部２０、設定部１８および表示部１９は、例えば、マイクロプロセッサ、メモリおよびその周辺回路を備えるコンピュータによって構成可能である。

次に、本実施形態の動作について説明する。まず、各部を用いて測定値を得る動作について説明し、次に、複数セル型太陽電池ＰＶの等価回路に基づいてＩ−Ｖ特性の測定によって得られた値（電流値Ｉおよび電圧値Ｖｂ）から複数セル型太陽電池ＰＶにおける第ｉ番目の第ｉ要素セルｐｖ_ｉの光電流Ｉｐ_ｉの求め方について説明し、次に、太陽電池評価装置ＳＡの動作について説明する。

第１に、複数セル型太陽電池ＰＶに主光のみを照射することによってＩ−Ｖ特性を測定する場合には、演算制御部２０の制御に従って主光源駆動制御部２は、主光源部１を駆動し、主光源部１に主光を放射させる。主光源部１から放射された光は、必要に応じて光学フィルター部３に入射された後に、光学系５を介して主光シャッター部６に入射される。光学フィルター部３は、演算制御部２０の制御に従った光学フィルター制御部４の制御に応じた光量（放射照度）に主光の光量（放射照度）を調整する。主光シャッター部６に入射した主光は、透過状態である場合には、主光シャッター部６を透過して重畳光カプラ部８を介して複数セル型太陽電池ＰＶに入射され、遮光状態である場合には、主光シャッター部６を透過しない。透過状態および遮光状態は、演算制御部２０の制御に従った主光シャッター制御部７によって制御される。複数セル型太陽電池ＰＶに主光が入射されると、複数セル型太陽電池ＰＶは、光起電力効果によって光エネルギーを直接電力へ変換し、その電流値Ｉは、Ｉ−Ｖ測定部１７によって測定され（その電圧値ＶｂはＩ−Ｖ測定部１７によって設定される）、Ｉ−Ｖ測定部１７は、その測定結果の電流値Ｉおよび電圧値Ｖｂを演算制御部２０へ出力する。このように動作することによって複数セル型太陽電池ＰＶに主光のみを照射した場合におけるＩ−Ｖ特性が測定される。

また、第２に、複数セル型太陽電池ＰＶに主光および相似光を照射することによってＩ−Ｖ特性を測定する場合には、まず、演算制御部２０の制御に従って主光源駆動制御部２は、主光源部１を駆動し、主光源部１に主光を放射させる。主光源部１から放射された光は、必要に応じて光学フィルター部３に入射された後に、光学系５を介して主光シャッター部６に入射される。光学フィルター部３は、演算制御部２０の制御に従った光学フィルター制御部４の制御に応じた光量（放射照度）に主光の光量（放射照度）を調整する。主光シャッター部６に入射した主光は、透過状態である場合には、主光シャッター部６を透過して重畳光カプラ部８に入射され、遮光状態である場合には、主光シャッター部６を透過しない。透過状態および遮光状態は、演算制御部２０の制御に従った主光シャッター制御部７によって制御される。

一方、このように主光が主光源部１から放射している間に、演算制御部２０の制御に従って相似光光源駆動制御部１２は、相似光光源部１１を駆動し、相似光光源部１１に相似光を放射させる。相似光光源部１１から放射された相似光は、光学系５を介して分岐光カプラ部１４に入射される。分岐光カプラ部１４は、この入射された相似光を２つに分配し、その一方を放射照度検知器９に入射させ、その他方を相似光シャッター部１５に入射させる。分岐光カプラ部１４から相似光が入射されると、放射照度検知器９は、相似光を検出し、その検出結果の放射照度ｄＥ（分光放射照度ではない）を相似光測定部１０へ出力する。相似光測定部１０は、放射照度検知器９で検出された相似光の放射照度ｄＥを演算制御部２０へ出力する。また、分岐光カプラ部１４から相似光シャッター部１５に入射した相似光は、透過状態である場合には、相似光シャッター部１５を透過して重畳光カプラ部８に入射され、遮光状態である場合には、相似光シャッター部１５を透過しない。透過状態および遮光状態は、演算制御部２０の制御に従った相似光シャッター制御部１６によって制御される。

重畳光カプラ部８は、これら入射された主光と相似光とを重畳し、この重畳光（主光および相似光）を複数セル型太陽電池ＰＶに入射させる。複数セル型太陽電池ＰＶに重畳光が入射されると、複数セル型太陽電池ＰＶは、光起電力効果によって光エネルギーを直接電力へ変換し、その電流値Ｉは、Ｉ−Ｖ測定部１７によって測定され（その電圧値ＶｂはＩ−Ｖ測定部１７によって設定される）、Ｉ−Ｖ測定部１７は、その測定結果の電流値Ｉおよび電圧値Ｖｂを演算制御部２０へ出力する。このように動作することによって複数セル型太陽電池ＰＶに主光および相似光（重畳光）を照射した場合におけるＩ−Ｖ特性が測定される。

次に、複数セル型太陽電池の等価回路に基づいてＩ−Ｖ特性の測定によって得られた値（電流値Ｉおよび電圧値Ｖｂ）から複数セル型太陽電池における第ｉ番目の第ｉ要素セルの光電流Ｉｐ_ｉの求め方について説明する。図４は、直列接続された複数セル型太陽電池の等価回路を示す図である。

図４において、１個の太陽電池の等価回路は、ｐｎ接合で光起電力効果を利用することによって光エネルギーを電力へ直接変換する部分を表す電流源ＤＣ_ｉと、ｐｎ接合によるダイオード要素を表すダイオード素子Ｄ_ｉと、ｐｎ接合界面の不整合等による漏れ電流等の損失を表す並列抵抗素子ＲＩ_ｉと、ｐｎ接合の接合電圧等に相当する直列抵抗素子ＲＯ_ｉとを備える。そして、これら電流源ＤＣ_ｉ、ダイオード素子Ｄ_ｉおよび並列抵抗素子ＲＩ_ｉは、互いに並列に接続されて並列接続回路を形成し、直列抵抗素子ＲＯ_ｉは、この並列接続回路に直列に接続される。

そして、前記第１モデル式は、複数の要素セルｐｖ_ｉの接続態様に応じた回路方程式を次のように式変形することによって、複数セル型太陽電池ＰＶの電圧Ｖｂを、複数セル型太陽電池の電流Ｉと複数の未知パラメータとの関数で表した式として、得られる。この複数の未知パラメータは、電流源ＤＣ_ｉ、ダイオード素子Ｄ_ｉ、並列抵抗素子ＲＩ_ｉおよび直列抵抗素子ＲＯ_ｉの各回路要素のうち、複数の要素セルｐｖ_ｉの接続態様に応じて決定される回路要素に関連するパラメータである。

より具体的には、本実施形態の複数セル型太陽電池ＰＶは、上述したように、第１ないし第３要素セルｐｖ_１〜ｐｖ_３が直列に接続された多接合型太陽電池であることから、本実施形態の複数セル型太陽電池ＰＶの等価回路は、図４に示すように、上述の１個の太陽電池の等価回路が３つ直列に接続された回路となる。すなわち、複数の要素セルｐｖ_ｉが順次に、当該要素セルｐｖ_ｉの並列抵抗素子ＲＩ_ｉの他方端と次の要素セルｐｖ_ｉ＋１の直列抵抗素子ＲＯ_ｉ＋１の一方端とが接続され、各要素セルｐｖ_ｉでは、直列抵抗素子ＲＯ_ｉの他方端が並列抵抗素子ＲＩ_ｉの一方端に接続される（ｉ＝１、２、３）。

このような複数セル型太陽電池ＰＶの等価回路において、第ｉ要素セルｐｖ_ｉにおける電流源ＤＣ_ｉから流れる電流（光電流）をＩｐ_ｉとし、第ｉ要素セルｐｖ_ｉにおけるダイオード素子Ｄ_ｉに流れる電流をＩｄ_ｉとし、第ｉ要素セルｐｖ_ｉにおける並列抵抗素子ＲＩ_ｉに流れる電流、その端子間電圧およびその抵抗値をそれぞれＩｓｈ_ｉ、Ｖｄ_ｉおよびＲｓｈ_ｉとし、第ｉ要素セルｐｖ_ｉにおける直列抵抗素子ＲＯ_ｉに流れる電流およびその抵抗値をそれぞれＩ_ｉおよびＲｓ_ｉとし、第ｉ要素セルｐｖ_ｉの端子間電圧（前記並列回路とこれに直列接続された直列抵抗素子ＲＯ_ｉの端子間電圧、並列抵抗素子ＲＩ_ｉと直列抵抗素子ＲＯ_ｉとの直列回路の端子間電圧）をＶ_ｉとし、複数セル型太陽電池ＰＶから流れる電流をＩとし、複数セル型太陽電池ＰＶに印加される印加電圧をＶｂとする場合に、キルヒホッフの電流電圧則およびダイオード素子の特性から、次の式（１Ａ）ないし式（５Ａ）が成り立つ。
Ｉ＝Ｉｐ_ｉ−Ｉｄ_ｉ−Ｉｓｈ_ｉ ・・・（１Ａ）
Ｉｄ_ｉ＝Ｉ０_ｉ×（Ｅｘｐ（ｑ×Ｖｄ_ｉ／（ｎ_ｉ×ｋ×Ｔ））−１） ・・・（２Ａ）
Ｖｄ_ｉ＝Ｉｓｈ_ｉ×Ｒｓｈ_ｉ ・・・（３Ａ）
Ｖ_ｉ＝Ｖｄ_ｉ―Ｉ×Ｒｓ_ｉ ・・・（４Ａ）
Ｖｂ＝ΣＶ_ｉ ・・・（５Ａ）
なお、Ｉ０_ｉは、ダイオード素子Ｄ_ｉの逆方向飽和電流であり、ｑは、素電荷であり、ｎ_ｉは、ダイオード素子Ｄ_ｉのいわゆるダイオード因子であり、ｋは、ボルツマン定数であり、Ｔは、絶対温度である。Σは、ｉについて１からＮｃまでＶ_ｉの和を求める。Ｎｃは、要素セルｐｖ_ｉの個数（総数）である。

ここで、式（２Ａ）および式（３Ａ）より、次式（６Ａ）が求められる。なお、Ｌｎは、ネイピア数を底とする自然対数を表す。
Ｖｄ_ｉ＝（ｎ_ｉ×ｋ×Ｔ／ｑ）×Ｌｎ（（Ｉｄ_ｉ＋Ｉ０_ｉ）／Ｉ０_ｉ）
＝Ｉｓｈ_ｉ×Ｒｓｈ_ｉ ・・・（６Ａ）

これより、Ｉｓｈ_ｉを求めて式（１Ａ）に代入して式変形することにより、次式（７Ａ）が求められる。
Ｉｄ_ｉ＋（１／Ｒｓｈ_ｉ）×（ｎ_ｉ×ｋ×Ｔ／ｑ）×Ｌｎ（（Ｉｄ_ｉ＋Ｉ０_ｉ）／Ｉ０_ｉ））＝Ｉｐ_ｉ−Ｉ ・・・（７Ａ）
なお、以下ではｎ_ｉは、予め分かっているものとして扱うが、ｎ_ｉを後述の未知パラメータの１つして未知パラメータに追加しても同様に扱うことが可能である。

この式（７Ａ）は、Ｉｄ_ｉとＲｓｈ_ｉ、Ｉ０_ｉ、Ｉｐ_ｉ、Ｉとの関係を表わしている。式（７Ａ）の左辺は、要素セルｐｖが決まるとＲｓｈ_ｉ、Ｉ０_ｉは、定数であるから、Ｉｄ_ｉについての単調増加関数となり、式（７Ａ）は、Ｉｐ_ｉ、Ｉが与えられると、Ｉｄ_ｉが一意的に決定される。したがって、式（７Ａ）より、Ｉｄ_ｉは、Ｒｓｈ_ｉ、Ｉ０_ｉ、Ｉｐ_ｉおよびＩの関数ｆａとして、次式（８Ａ）のように表すことができる。
Ｉｄ_ｉ＝ｆａ（Ｒｓｈ_ｉ、Ｉ０_ｉ、Ｉｐ_ｉ、Ｉ） ・・・（８Ａ）

これを式（６Ａ）に代入すると、Ｖｄ_ｉは、Ｒｓｈ_ｉ、Ｉ０_ｉ、Ｉｐ_ｉおよびＩの関数ｆｂとして、次式（９Ａ）のように表すことができる。
Ｖｄ_ｉ＝ｆｂ（Ｒｓｈ_ｉ、Ｉ０_ｉ、Ｉｐ_ｉ、Ｉ） ・・・（９Ａ）

さらに、これを式（４Ａ）に代入すると、次式（１０Ａ）が得られる。
Ｖ_ｉ＝ｆｂ（Ｒｓｈ_ｉ、Ｉ０_ｉ、Ｉｐ_ｉ、Ｉ）―Ｉ×Ｒｓ_ｉ ・・・（１０Ａ）

この式（１０Ａ）は、Ｖ_ｉがＲｓｈ_ｉ、Ｉ０_ｉ、Ｉｐ_ｉ、ＩおよびＲｓ_ｉの関数ｆｃとして、次式（１１Ａ）のように表すことができる。
Ｖ_ｉ＝ｆｃ（Ｒｓｈ_ｉ、Ｉ０_ｉ、Ｉｐ_ｉ、Ｉ、Ｒｓ_ｉ） ・・・（１１Ａ）

そして、この式（１１Ａ）を式（５Ａ）に代入することにより、次式（１２Ａ）が得られる。Σは、ｉについてｆｃ（Ｒｓｈ_ｉ、Ｉ０_ｉ、Ｉｐ_ｉ、Ｉ、Ｒｓ_ｉ）の和を求める。
Ｖｂ＝Σｆｃ（Ｒｓｈ_ｉ、Ｉ０_ｉ、Ｉｐ_ｉ、Ｉ、Ｒｓ_ｉ） ・・・（１２Ａ）
なお、式（１０Ａ）から分かるように式（１２Ａ）の左辺Σｆｃ（Ｒｓｈ_ｉ、Ｉ０_ｉ、Ｉｐ_ｉ、Ｉ、Ｒｓ_ｉ）には、Ｒｓ_ｉに関してΣＲｓ_ｉの形でしか現れない。

この式（１２Ａ）より、或る光照射状態で複数セル型太陽電池ＰＶの端子間電圧Ｖｂとその電流Iを測定し、その値Ｖｂ、Ｉを式（１２Ａ）に代入することで、式（１２Ａ）は、Ｒｓｈ_ｉ、Ｉ０_ｉ、Ｉｐ_ｉおよびΣＲｓ_ｉを未知パラメータとする方程式と見なすことができる。

したがって、要素セルの個数をＮｃとすれば、式（１２Ａ）の未知パラメータは、３×Ｎｃ＋１であるから、３×Ｎｃ＋１の測定点でＩ−Ｖ特性を測定することによって、式（１２Ａ）の方程式を解くことができる。この式（１２Ａ）の方程式を解くことによって、前記未知パラメータＲｓｈ_ｉ、Ｉ０_ｉ、Ｉｐ_ｉおよびΣＲｓ_ｉの一つである光電流Ｉｐ_ｉが求められる。

なお、前記Ｉ−Ｖ特性の測定は、３×Ｎｃ＋１より多い測定点であってよい。この場合では、例えば最小二乗法等の、等価回路によるＩ−Ｖ特性との誤差を最小にするように未知パラメータＲｓｈ_ｉ、Ｉ０_ｉ、Ｉｐ_ｉおよびΣ_ｊＲｓ_ｉが求められる。

また、式（１２Ａ）をＩについて表した次式（１２Ａ’）が用いられてもよい。
Ｉ＝ｆｄ（Ｖｂ、ｘ） ・・・（１２Ａ’）
ここで、ｘは、未知パラメータＲｓｈ_ｉ、Ｉ０_ｉ、Ｉｐ_ｉ、Σ_ｊＲｓ_ｉ（ｉ＝１〜Ｎｃ）をベクトル標記したものである。

次に、太陽電池評価装置の動作について説明する。図５および図６は、第１実施形態における複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置の動作を示すフローチャートである。この図５および図６に示す動作は、複数セル型太陽電池ＰＶの分光感度Ｓが非線形である場合における主光源部１（ソーラーシミュレータ）の調整処理である。なお、標準試験条件の照射光エネルギーＥ_ＳＴＣは、予め演算制御部２０に記憶される。

上述の各要素セルｐｖ_ｉの各光電流Ｉｐ_ｉの求め方に基づいて、上記構成の太陽電池評価装置ＳＡは、次のように、所定の光を照射した場合における複数セル型太陽電池ＰＶの各要素セルｐｖ_ｉの光電流Ｉｐ_ｉを求め、評価対象の複数セル型太陽電池ＰＶに対し標準試験条件の光を照射した場合に得られる照射光エネルギーＥ_ＳＴＣを求め、評価対象の複数セル型太陽電池ＰＶに対し標準試験条件の光を照射した場合に得られる各要素セルｐｖ_ｉの光電流Ｉｐ_{ｉ，ＳＴＣ}を求め、この各要素セルｐｖ_ｉの光電流Ｉｐ_{ｉ，ＳＴＣ}となるように、ソーラーシミュレータとしての主光源部１を調整する。なお、分光感度Ｓが非線形である場合では、主光源部１によって複数セル型太陽電池ＰＶに照射される主光の強度（光量、放射照度）が段階的に強くされ、それぞれの強度において相似光が重畳される。

より具体的には、図５および図６において、まず、オペレータ（ユーザ）によって評価対象の複数セル型太陽電池ＰＶが所定の位置に配置され、設定部１８から測定開始の指示を受け付けると、演算制御部２０は、主光源駆動制御部２によって主光源部１から放射される主光の放射照度を測定開始時の所定値に初期設定し（Ｓ１）、主光の強度の変更回数（測定回数）を表す変数ｊが初期化され（ｊ＝０）（Ｓ２）、演算結果の標準試験条件の光のスペクトルに相似な光のエネルギーを格納するための変数Ｅ_ｉ，ｊ、および、要素セルｐｖ_ｉの標準試験条件の光による光電流が算出されたことを表すフラグ（ｆｉｎｄ＿ｆｌｇ（ｉ））をリセットする（Ｅ_ｉ，ｊ＝０、ｆｉｎｄ＿ｆｌｇ（ｉ）、ｉ＝１〜Ｎｃ）（Ｓ３）。

次に、上述のように太陽電池評価装置ＳＡの各部が動作することによって、複数セル型太陽電池ＰＶに主光のみを照射した場合におけるＩ−Ｖ特性（電流値Ｉおよび電圧値Ｖｂ）が上述の式（１２Ａ）の方程式を解くために必要な点数だけ測定される（Ｓ４）。

次に、演算制御部２０は、複数セル型太陽電池ＰＶに主光のみを照射した場合における、複数セル型太陽電池ＰＶの第ｉ番目の第ｉ要素セルｐｖ_ｉの光電流（主光光電流）Ｉｐ_ｉ，ｊを求める要素セル主光光電流演算部として機能し、上述の求め方に従って、複数セル型太陽電池ＰＶに主光のみを照射した場合における、複数セル型太陽電池ＰＶの第ｉ要素セルｐｖ_ｉの主光光電流Ｉｐ_ｉ，ｊを求める（ｉ＝１〜Ｎｃ；本実施形態ではＮｃ＝３）（Ｓ５）。

次に、演算制御部２０は、相似光光源駆動制御部１２によって相似光光源部１１から相似光を放射させ（Ｓ６）、そして、上述のように太陽電池評価装置ＳＡの各部が動作することによって、複数セル型太陽電池ＰＶに主光および相似光を照射した場合におけるＩ−Ｖ特性（電流値Ｉおよび電圧値Ｖｂ）が上述の式（１２Ａ）の方程式を解くために必要な点数だけ測定される（Ｓ７）。

次に、演算制御部２０は、複数セル型太陽電池ＰＶに主光および相似光を照射した場合における、複数セル型太陽電池Ｐｖの第ｉ要素セルｐｖ_ｉの光電流（重畳光光電流）（Ｉｐ_ｉ，ｊ＋ｄＩｐ_ｉ，ｊ）を求める要素セル重畳光光電流演算部として機能し、上述の求め方に従って、複数セル型太陽電池ＰＶに主光および相似光を照射した場合における、複数セル型太陽電池ＰＶの第ｉ要素セルｐｖ_ｉの重畳光光電流（Ｉｐ_ｉ，ｊ＋ｄＩｐ_ｉ，ｊ）を求める（ｉ＝１〜Ｎｃ）（Ｓ８）。

次に、演算制御部２０は、複数セル型太陽電池ＰＶにおける第ｉ要素セルｐｖ_ｉの光電流増分ｄＩｐ_ｉ，ｊを求める要素セル光電流増分演算部として機能し、処理Ｓ５で求めた主光光電流Ｉｐ_ｉ，ｊと処理Ｓ８で求めた重畳光光電流（Ｉｐ_ｉ，ｊ＋ｄＩｐ_ｉ，ｊ）との差、より具体的には、処理Ｓ８で求めた重畳光光電流（Ｉｐ_ｉ，ｊ＋ｄＩｐ_ｉ，ｊ）から処理Ｓ５で求めた主光光電流Ｉｐ_ｉ，ｊを減算した値を求め、これによって複数セル型太陽電池における第ｉ要素セルｐｖ_ｉの光電流増分ｄＩｐ_ｉ，ｊを求める（光電流増分ｄＩｐ_ｉ，ｊ＝重畳光光電流（Ｉｐ_ｉ，ｊ＋ｄＩｐ_ｉ，ｊ）−主光光電流ｄＩｐ_ｉ，ｊ）（Ｓ９）。

このように前記要素セル光電流演算部は、その一例として、本実施形態では、要素セル主光光電流演算部と、要素セル重畳光光電流演算部と、要素セル光電流増分演算部とを備えている。

次に、上述のように放射照度検知器（基準検知器）９および相似光測定部１０が動作することによって、相似光の放射照度ｄＥ_ｊが測定され、演算制御部２０へ出力される。これによって演算制御部２０は、相似光の放射照度ｄＥ_ｊを取得する（Ｓ１０）。なお、演算制御部２０に予め相似光の放射照度ｄＥ_ｊが記憶されている場合には、その記憶されている相似光の放射照度ｄＥ_ｊが用いられてよい。

次に、演算制御部２０は、上述のように太陽電池評価装置ＳＡの各部が動作することによって、主光および相似光を遮光し、重畳光を遮光する（Ｓ１１）。

次に、演算制御部２０は、相似光の放射照度ｄＥ_ｉ，ｊを短絡電流増分ｄＩｐ_ｉ，ｊで除算した値Ｒ_ｉ、ｊ＝ｄＥ_ｊ／ｄＩｐ_ｉ，ｊを求める（Ｓ１２）。

次に、演算制御部２０は、以下の式（２１Ａ）および式（２２Ａ）によって標準試験条件の光のスペクトルに相似な光のエネルギーＥ_ｉ，ｊを求める（Ｓ１３）。すなわち、演算制御部２０は、標準試験条件の光のスペクトルに相似な光のエネルギーの増分△Ｅを式（２２Ａ）の台形公式による数値積分で算出し、そして、前回測定ｊ＝ｊ−１の場合に求めた標準試験条件の光のスペクトルに相似な光のエネルギーＥ_{ｉ，ｊ−１}に標準試験条件の光のスペクトルに相似な光のエネルギーの増分ΔＥを加算して、今回測定の標準試験条件の光のスペクトルに相似な光のエネルギーＥ_ｉ，ｊを求める。なお、ｊ＝０の場合では、演算制御部２０は、Ｒ_{ｉ，ｊ−１}＝Ｒ_ｉ，ｊ、および、Ｉｐ_{ｉ，ｊ−１}＝０（ゼロ）として求める。
Ｅ_ｊ＝Ｅ_ｊ−１＋△Ｅ ・・・（２１Ａ）
△Ｅ＝０．５×（Ｒ_{ｉ，ｊ−１}＋Ｒ_ｉ，ｊ）×（Ｉｐ_ｉ，ｊ−Ｉｐ_{ｉ，ｊ−１}） ・・・（２２Ａ）

次に、演算制御部２０は、ｉ＝１とし（Ｓ１４）、順次、標準試験条件の光を照射した場合の光電流Ｉｐ_{ｉ，ＳＴＣ}が算出されていない要素セルｐｖ_ｉについて、今回測定の標準試験条件の光のスペクトルに相似な光のエネルギーＥ_ｉ，ｊと、予め与えられた標準試験条件の光を照射した場合に得られる照射光エネルギーＥ_ＳＴＣとを比較する（Ｓ１５）。

処理Ｓ１５の比較の結果、標準試験条件の光を照射した場合の光電流Ｉｐ_{ｉ，ＳＴＣ}が算出されていない要素セルｐｖ_ｉについて、Ｅ_ｉ，ｊ≧Ｅ_ＳＴＣが成立していない場合（Ｎ）には、次の要素セルｐｖ_ｉについて、調べるためにｉを１だけインクリメントする（Ｓ１８）。

一方、処理Ｓ１５の比較の結果、標準試験条件の光を照射した場合の光電流Ｉｐ_{ｉ，ＳＴＣ}が算出されていない要素セルｐｖ_ｉについて、Ｅ_ｊ≧Ｅ_ＳＴＣが成立する場合（Ｙ）には、演算制御部２０は、次の処理によって複数セル型太陽電池ＰＶの各要素セルｐｖ_ｉにおける、標準試験条件の光を照射した場合の光電流Ｉｐ_{ｋ，ＳＴＣ}を求め（Ｓ１６）、その後、ｆｉｎｄ＿ｆｌｇ（ｉ）を１にセットする（Ｓ１７）。なお、ｆｉｎｄ＿ｆｌｇ（ｉ）＝１は、要素セルｐｖ_ｉの標準試験条件の光による光電流が算出されたことを示し、ｆｉｎｄ＿ｆｌｇ（ｉ）＝０は、要素セルｐｖ_ｉの標準試験条件の光による光電流が算出されていないことを示す。この処理Ｓ１６において、まず、Ｅ_ｉ，ｊ＝Ｅ_ＳＴＣが成立する場合（予め設定された所定の誤差δ_Ｅの範囲内でＥ_ｉ，ｊ＝Ｅ_ＳＴＣが成立する場合（Ｅ_ＳＴＣ−δ_Ｅ≦Ｅ_ｊ≦Ｅ_ＳＴＣ＋δ_Ｅ）を含む）には、今回測定の光電流Ｉｐ_ｉがそのまま標準試験条件の光を照射した場合に得られる第ｉ要素セルｐｖ_ｉの光電流Ｉｐ_{ｉ，ＳＴＣ}である。一方、前記処理Ｓ１６において、Ｅ_{ｉ，ｊ−１}＜Ｅ_ＳＴＣ、かつ、Ｅ_ｉ，ｊ＞Ｅ_ＳＴＣになった場合、すなわち、Ｅ_ＳＴＣがＥ_{ｉ，ｊ−１}とＥ_ｉ，ｊとの間の値となった場合には、演算制御部２０は、Ｉｐ_{ｉ，ｊ−１}、Ｉｐ_ｉ，ｊ、Ｅ_{ｉ，ｊ−１}、Ｅ_ｉ，ｊから線形補間（直線補間）によってＥ_ＳＴＣに対応するＩｐ_{ｉ，ＳＴＣ}を求める。なお、線形補間に代え、これまでの一連のＩｐ_ｉ，ｊ、Ｅ_ｊから多項式補間でＥ_ＳＴＣに対応するＩｐ_{ｉ，ＳＴＣ}が算出されてもよい。また、第ｉ要素セルｐｖ_ｉの光電流Ｉｐ_{ｉ，ＳＴＣ}は、表示部１９に表示されてもよい。

光電流Ｉｐ_{ｉ，ＳＴＣ}を算出した後、演算制御部２０は、光電流Ｉｐ_{ｉ，ＳＴＣ}が算出されたことを示すｆｉｎｄ＿ｆｌｇ（ｉ）を１にセットし（Ｓ１７）、次の要素セルｐｖ_ｉについて、調べるためにｉを１だけインクリメントする（Ｓ１８）。そして、演算制御部２０は、ｉがＮｃに等しくなったか否かを判断する（Ｓ１９）。その判断の結果、ｉがＮｃより小さい場合（Ｎ）には、演算処理部２０は、処理を処理Ｓ１５に戻し、処理Ｓ１５から処理Ｓ１８までの各処理を繰り返す。一方、前記判断の結果、ｉがＮｃに等しい場合（Ｙ）には、演算処理部２０は、１からＮｃまで、全てのｉについて、ｆｉｎｄ＿ｆｌｇ（ｉ）＝１であるか否かを調べ、全ての要素セルｐｖ_ｉの光電流Ｉｐ_{ｉ，ＳＴＣ}を算出したか否かを判断する。全ての要素セルｐｖ_ｉの光電流Ｉｐ_{ｉ，ＳＴＣ}を算出していない場合（Ｎ）には、演算制御部２０は、光学フィルター制御部４および光学フィルター部３によって、複数セル型太陽電池ＰＶに照射される主光の放射照度（光量）を予め設定された所定量だけ増加させて変更し（Ｓ２５）、変数ｊを１だけインクリメント（ｊ＝ｊ＋１）し（Ｓ２６）、そして、処理を処理Ｓ４に戻して処理Ｓ４から同様の処理を行う。

以上の処理によって、測定すべき測定対象の複合セル型太陽電池ＰＶに、標準試験条件の光を照射した場合に得られる全ての要素セルｐｖ_ｉの各光電流Ｉｐ_{ｉ，ＳＴＣ}が求められたので、この各要素セルｐｖ_ｉの光電流Ｉｐ_{ｉ，ＳＴＣ}を用いて、次のように、主光源部１（ソーラーシミュレータ）の調整が実施される。

図６において、次に、処理Ｓ４と同様に、上述のように太陽電池評価装置ＳＡの各部が動作することによって、複数セル型太陽電池ＰＶに主光のみを照射した場合におけるＩ−Ｖ特性（電流値Ｉおよび電圧値Ｖｂ）が上述の式（１２Ａ）の方程式を解くために必要な点数だけ測定される（Ｓ２１）。

次に、処理Ｓ５と同様に、演算制御部２０は、上述の求め方に従って、複数セル型太陽電池ＰＶに主光のみを照射した場合における、複数セル型太陽電池ＰＶの第ｉ要素セルｐｖ_ｉの主光光電流Ｉｐ_ｉを求める（ｉ＝１〜Ｎｃ；本実施形態ではＮｃ＝３）（Ｓ２２）。

次に、演算制御部２０は、各要素セルｐｖ_ｉについて、Ｉｐ_ｉ＝Ｉｐ_{ｉ，ＳＴＣ}が成立するか否かを判断する（Ｓ２３）。

この処理Ｓ２３の判断の結果、各要素セルｐｖ_ｉについて、Ｉｐ_ｉ＝Ｉｐ_{ｉ，ＳＴＣ}が成立する場合（予め設定された所定の誤差δ_Ｉｐの範囲内でＩｐ_ｊ＝Ｉｐ_{ｉ，ＳＴＣ}が成立する場合（Ｉｐ_{ｉ，ＳＴＣ}−δ_Ｉｐ≦Ｉｐ_ｊ≦Ｉｐ_{ｉ，ＳＴＣ}＋δ_Ｉｐ）を含む）（Ｙ）には、本処理を終了し、主光源部（ソーラーシミュレータ）の調整を終了する。

一方、この処理Ｓ２３の判断の結果、各要素セルｐｖ_ｉについて、Ｉｐ_ｉ＝Ｉｐ_{ｉ，ＳＴＣ}が成立しない場合（Ｎ）には、演算制御部２０は、光学フィルター制御部４および光学フィルター部３によって、複数セル型太陽電池ＰＶに照射される主光の放射照度（光量）またはスペクトルを予め設定された所定量だけ変更する（Ｓ２４）。このように本実施形態では、光学フィルター制御部４および光学フィルター部３は、照射第１光調整部の一例である。そして、この処理Ｓ２４を実行後、演算制御部２０は、処理を処理Ｓ２１に戻して処理Ｓ２１から同様の処理を行う。

そして、演算制御部２０は、調整が済んだ主光源部（ソーラーシミュレータ）１を用いて、複数セル型太陽電池ＰＶのＩ−Ｖ特性を測定し、この測定結果を表示部１９に表示する。

以上、説明したように、本実施形態における複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置ＳＡおよびこれに実装された太陽電池評価方法では、複数セル型太陽電池ＰＶの等価回路から求めた前記第１モデル式（本実施形態では式１２Ａ）に、Ｉ−Ｖ特性の測定によって得られた値Ｖｂ、Ｉを用いることによって、複数の要素セルｐｖ_ｉの各光電流Ｉｐ_ｉが求められる。このように前記第１モデルを用いるので、本実施形態における複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置ＳＡおよび該方法は、いわゆる基準セルを用いることなく、例えば標準試験条件等の所定の状態で評価した場合と同様の結果を得ることが可能となる。

より具体的には、図５および図６に示す処理Ｓ１ないし処理Ｓ２０、処理Ｓ２５および処理Ｓ２６を実行することによって、例えば製造ラインで製造された、実際に評価すべき複数セル型太陽電池ＰＶそのものに、標準試験条件の光を照射した場合に得られる第ｉ要素セルｐｖ_ｉの短絡電流Ｉｐ_{ｉ，ＳＴＣ}が求められる。すなわち、前記実際に評価すべき複数セル型太陽電池ＰＶそのものが基準セルとなる。このため、本実施形態における太陽電池評価装置ＳＡは、上述した公的機関で値付けされる基準セルを必要としない。そして、前記実際に評価すべき複数セル型太陽電池ＰＶそのもので主光源部（ソーラーシミュレータ）１が調整されるので、本実施形態における太陽電池評価装置ＳＡは、上述した公的機関で値付けされる基準セルの分光感度Ｓと前記実際に評価すべき複数セル型太陽電池の分光感度Ｓとの相違に起因して評価結果（測定結果、試験結果）に含まれる誤差を回避することができ、例えば標準試験条件等の所定の状態で評価した場合と同様の結果を得ることができる。

次に、別の実施形態について説明する。

（第２実施形態）
図７は、第２実施形態における複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置の構成を示す図である。図７において、第２実施形態における複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置ＳＢは、分光光源部５１と、分光光源駆動制御部５２と、光学系５３と、放射照度検知器５４と、第１ＤＣアンプ５５と、光チョッピング部５６と、チョッピングモータ駆動制御部５７と、モノクロメータ５８と、光学系５９と、分岐光カプラ部６０と、光学系６１と、重畳光カプラ部６２と、バイアス光源部６３と、バイアス光源駆動制御部６４と、光学系６５と、ロックインアンプ６６と、第２ＤＣアンプ６７と、印加電圧設定部６８と、データ記憶部６９と、データ入出力部７０と、設定部７１と、表示部７２と、演算制御部７３とを備え、評価（測定、試験）対象の複数セル型太陽電池ＰＶを評価（測定、試験）するものである。

分光光源部５１は、モノクロメータ５８から射出される単色光の波長を含む、所定の波長帯域の光を放射する光源装置であり、例えば、キセノンランプ等である。分光光源駆動制御部７２は、演算制御部７３の制御に従って、例えば前記光の放射および停止の駆動制御や前記光の照度の安定化制御等の、分光光源部５１を駆動および制御する装置である。

光学系５３、光学系５９、光学系６１および光学系６５は、その用途に応じて光を集中、または、コリメート（平行光化）させるためのレンズ等の光学素子である。分光光源部５１から放射された光は、光学系５３を介してモノクロメータ５８へ入射される。

モノクロメータ５８は、分光光源部５１から光学系５３を介して入射された光を単色光化して射出する装置であり、例えば、前記所定の波長帯域の前記光を空間的に分散させ、それをスリット等で狭い範囲の波長のみを取り出す分光器である。このようなモノクロメータ５８は、例えば、入射スリット、第１反射鏡、回折格子、第２反射鏡および出射スリットを備え、入射スリットを介して入射された入射光束を第１反射鏡で回折格子へ反射し、回折格子で回折された入射光束の回折光を第２反射鏡で出射スリットへ反射する装置である。モノクロメータ５８は、このような構成によって、回折格子等を回転させてスリットの位置に到達する光の波長を選択させ、所望の範囲の波長のみを取り出すこと（単色光化）ができる。モノクロメータ５８は、前記所望する範囲の波長を取り出すように演算制御部７３によって制御される。モノクロメータ５８から射出された単色光は、光学系５９を介して分岐光カプラ部６０へ入射される。

分岐光カプラ部６０は、入射光を２つの光に分配して射出する光部品である。分岐光カプラ部６０に入射された単色光は、分岐光カプラ部６０で分配され、その一方は、放射照度検知器５４に入射され、その他方は、光チョッピング部５６へ入射される。

放射照度検知器５４は、分岐光カプラ部６０によって分配された単色光（モノクロメータ５８から射出された単色光）の放射照度（分光放射照度ではない）を測定する装置（基準検知器）であり、その測定結果を第１ＤＣアンプ５５へ出力する。第１ＤＣアンプ５５は、放射照度検知器５４で測定された放射照度ｄＥを演算制御部７３へ出力する。

光チョッピング部５６は、連続光を断続光に変換する装置であり、例えば、所定の幅で径方向にのびる切欠き部が周方向に一定間隔に並んでいる円板状の部材である光ブレード５６ａと、サーボ機構によって光ブレード５６ａをその中心を回転軸として回転させるサーボモータ５６ｂとを備える。光チョッピング部５６は、光ブレード５６ａがサーボモータ５６ｂで回転することによって、前記周方向に一定間隔で並んでいる切欠き部で、入射した単色光の透過および遮光を順次に繰り返す。これによって光チョッピング部５６の光ブレード５６ａに入射された連続光の単色光は、断続光に変換される。チョッピングモータ駆動制御部５７は、演算制御部７３の制御に従って、光ブレード５６ａが所望の速度で回転するようにサーボモータ５６ｂを制御する装置である。光チョッピング部５６で断続光化された単色光（断続単色光）は、光学系６１を介して重畳光カプラ部６２へ入射される。

また、バイアス光源部６３は、バイアス光を複数セル型太陽電池ＰＶに照射するための光源装置であり、例えば、キセノンランプ等である。バイアス光源駆動制御部６４は、演算制御部７３の制御に従って、例えばバイアス光の放射および停止の駆動制御やバイアス光の照度の安定化制御等の、バイアス光源部６３を駆動および制御する装置である。バイアス光源部６３から放射されたバイアス光は、光学系６５を介して重畳光カプラ部６２へ入射される。

重畳光カプラ部６２は、複数の入射光を重畳して射出する光部品である。光チョッピング部５６から光学系６１を介して重畳光カプラ部６２に入射された断続単色光と、バイアス光源部６３から光学系６５を介して重畳光カプラ部６２に入射されたバイアス光とは、重畳光カプラ部６２によって重畳され、複数セル型太陽電池ＰＶへ照射される。

ロックインアンプ６６および第２ＤＣアンプ６７は、複数セル型太陽電池ＰＶの光電流Ｉを検出する装置である。複数セル型太陽電池ＰＶには、バイアス光源部６３から射出されたバイアス光と、光チョッピング部５６から所定の周期Ｔで射出された断続単色光（変調光）とが重畳された光（重畳光）が照射される。そのため、複合セル型太陽電池ＰＶが出力する光電流Ｉには、バイアス光による光電流（複数セル型太陽電池ＰＶから出力される光電流のＤＣ成分）Ｉ_ＤＣと、周期Ｔで入射される断続光の単色光による光電流（複数セル型太陽電池ＰＶから出力される光電流のＡＣ成分）Ｉ_ＡＣとを含んでいる。ロックインアンプ６６は、断続単色光における周期Ｔと同期することによって、周期Ｔで入射される断続単色光による光電流（複数セル型太陽電池ＰＶから出力される光電流のＡＣ成分）Ｉ_ＡＣを検出し、演算制御部７３へ出力する。また、第２ＤＣアンプ６６は、バイアス光による光電流（複数セル型太陽電池ＰＶから出力される光電流のＤＣ成分）Ｉ_ＤＣを検出し、演算制御部７３へ出力する。

印加電圧設定部６８は、演算制御部７３の制御に従って、複数セル型太陽電池ＰＶに印加される電圧値Ｖｂを設定する装置である。

データ記憶部６９は、その用途に応じて、例えば、ＲＡＭ等の揮発性の記憶素子、ＲＯＭや書き換え可能なＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等の不揮発性の記憶素子およびハードディスク装置等を備え、演算制御部７３の動作に必要なプログラムやデータを記憶する装置である。データ入出力部７０は、外部の機器とデータをやり取りするための、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の外部インタフェースである。

設定部７１は、外部から、処理を開始するコマンドや、前記処理を行う上で必要な各制御部の制御パラメータ等の各種のデータを、太陽電池評価装置ＳＢに入力するための機器である。設定部７１は、例えばキーボードやマウスやタッチパネル等である。表示部７２は、設定部７１から入力されたコマンドやデータおよび演算制御部７３の演算結果等を出力するための装置であり、例えばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）や有機ＥＬディスプレイ等である。

演算制御部７３は、各部を当該機能に応じて制御することによって太陽電池評価装置ＳＢ全体の動作を司るとともに、太陽電池の評価を求める。演算制御部２０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置）およびこれらの周辺回路とを備えて構成されるマイクロプロセッサ等である。

演算制御部７３には、演算プログラムが実行されることによって、複数の測定点で得られたロックインアンプ６６および第２ＤＣアンプ６７の各出力を用いた、上述と同様な要素セル光電流演算部が機能的に構成される。さらに、演算制御部７３には、演算プログラムが実行されることによって、複数の要素セルｐｖ_ｉの各分光感度Ｓ_ｉ（Ｓ_ｉ（Ｉｐ_ｉ，λ_ｊ）＝ｄＩｐ_ｉ（λ_ｊ）／ｄＥ（λ_ｊ））を求める分光感度演算部が機能的に構成される。

これら太陽電池評価装置ＳＢの演算制御部７３、データ記憶部６９、データ入出力部７０、設定部７１および表示部７２は、例えば、マイクロプロセッサ、メモリおよびその周辺回路を備えるコンピュータによって構成可能である。

次に、本実施形態の動作について説明する。まず、各部を用いて測定値を得る動作について説明し、次に、太陽電池評価装置ＳＢの動作について説明する。

この各部を用いて測定値を得る場合では、演算制御部２０の制御に従ってバイアス光源駆動制御部２は、バイアス光源部６３を駆動し、バイアス光源部６３にバイアス光を放射させる。バイアス光源部６３から放射された光は、光学系６５を介して重畳光カプラ部６２に入射される。

一方、このようにバイアス光がバイアス光源部６３から放射している間に、演算制御部７３の制御に従って分光光源駆動制御部５２は、分光光源部５１を駆動し、分光光源部５１に前記所定の波長帯域の前記光を放射させる。分光光源部５１から放射された前記所定の波長帯域の前記光は、光学系５３を介してモノクロメータ５８に入射される。モノクロメータ５８は、演算制御部７３の制御に従って、この入射された前記所定の波長帯域の前記光から所望の波長λ_ｊの光（単色光）を抽出し、この所望の波長λ_ｊの単色光を射出する。これによって前記所定の波長帯域の前記光は、モノクロメータ５８によって単色光化される。このモノクロメータ５８から射出された波長λ_ｊの単色光は、光学系５９を介して分岐光カプラ部６０に入射される。分岐光カプラ部６０は、この入射された単色光を２つに分配し、その一方を放射照度検知器５４に入射させ、その他方を光チョッピング部５６に入射させる。分岐光カプラ部６０から単色光が入射されると、放射照度検知器５４は、単色光を検出し、その検出結果を第１ＤＣアンプ５５へ出力する。第１ＤＣアンプ５５は、予め設定された増幅率で放射照度検知器５４の出力を増幅し、単色光の放射照度ｄＥとして演算制御部７３へ出力する。また、分岐光カプラ部６０から光チョッピング部５６に入射した連続光の単色光は、光チョッピング部５６で断続光に変換される。光チョッピング部５６は、演算制御部７３の制御に従うチョッピングモータ駆動制御部５７によってサーボモータ５６ｂの回転数が制御される。すなわち、断続単色光の周期Ｔが制御される。この断続単色光は、光学系６１を介して重畳光カプラ部６２に入射される。

重畳光カプラ部６２は、これら入射されたバイアス光と断続単色光とを重畳し、この重畳光（バイアス光および断続単色光）を複数セル型太陽電池ＰＶに入射させる。複数セル型太陽電池ＰＶに重畳光が入射されると、複数セル型太陽電池ＰＶは、光起電力効果によって光エネルギーを直接電力へ変換し、その電流値Ｉおよび電圧値Ｖｂは、ロックインアンプ６６および第２ＤＣアンプ６７によって測定される。ここで、複数セル型太陽電池ＰＶには、演算制御部７３の制御に従う印加電圧設定部６８によって設定された電圧値Ｖｂの電圧が印加される。また、演算制御部７３は、断続単色光の周期Ｔに同期するようにロックインアンプ６６を動作させる。

ロックインアンプ６６は、周期Ｔで入射される断続単色光による光電流（複数セル型太陽電池ＰＶから出力される光電流のＡＣ成分）Ｉ_ＡＣを検出し、この検出結果を演算制御部７３へ出力する。そして、第２ＤＣアンプ６７は、予め設定された所定の増幅率で複数セル型太陽電池ＰＶの出力を増幅することによって、バイアス光による光電流（複数セル型太陽電池ＰＶから出力される光電流のＤＣ成分）Ｉ_ＤＣを検出し、この検出結果を演算制御部７３へ出力する。

次に、太陽電池評価装置の動作について説明する。図８は、第２実施形態における複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置の動作を示すフローチャートである。

上述の各要素セルｐｖ_ｉの各光電流Ｉｐ_ｉの求め方に基づいて、上記構成の太陽電池評価装置ＳＢは、次のように、所定の光を照射した場合における複数セル型太陽電池ＰＶの各要素セルｐｖ_ｉの光電流Ｉｐ_ｉを求め、評価対象の複数セル型太陽電池ＰＶにおける分光感度Ｓを求める。

より具体的には、図８において、まず、オペレータ（ユーザ）によって評価対象の複数セル型太陽電池ＰＶが所定の位置に配置され、設定部７１から測定開始の指示を受け付けると、演算制御部７３は、バイアス光源駆動制御部６４によってバイアス光源部６３から放射されるバイアス光の放射照度を測定時の所定値に設定し（Ｓ５１）、断続光の単色光における波長λ_ｊの変更回数（測定回数）を表す変数ｊが初期化される（ｊ＝０）（Ｓ５２）。

次に、上述のように太陽電池評価装置ＳＢの各部が動作することによって、複数セル型太陽電池ＰＶにバイアス光および波長λ_ｊの断続単色光が照射され（Ｓ５３）、複数セル型太陽電池ＰＶの出力がロックインアンプ６６および第２ＤＣアンプ６７のそれぞれで検出され、その各検出結果が演算制御部７３へ出力される（Ｓ５４）。すなわち、ロックインアンプ６６によって、周期Ｔで入射される波長λ_ｊの断続単色光による光電流（複数セル型太陽電池ＰＶから出力される光電流のＡＣ成分）Ｉ_ＡＣ（Ｖ_ｋ）が検出され、第２ＤＣアンプ６７によって、バイアス光による光電流（複数セル型太陽電池ＰＶから出力される光電流のＤＣ成分）Ｉ_ＤＣ（Ｖ_ｋ）が検出される（ｋ＝０〜Ｎｍ−１、Ｎｍは、測定点の総数）。

次に、演算制御部７３は、複数セル型太陽電池ＰＶにバイアス光のみを照射した場合における、複数セル型太陽電池ＰＶの第ｉ要素セルｐｖ_ｉの光電流（バイアス光光電流）Ｉｐ_ｉ，ｊを求める要素セルバイアス光光電流演算部として機能し、バイアス光による光電流（複数セル型太陽電池ＰＶから出力される光電流のＤＣ成分）Ｉ_ＤＣ（Ｖ_ｋ）を用い、第１実施形態で説明した上述の求め方に従って、複数セル型太陽電池ＰＶにバイアス光のみを照射した場合における、複数セル型太陽電池の第ｉ要素セルｐｖ_ｉのバイアス光光電流Ｉｐ_ｉ，ｊを求める（ｉ＝１〜Ｎｃ、Ｎｃは、要素セルの総数；本実施形態ではＮｃ＝３）（Ｓ５５）。

次に、演算制御部７３は、複数セル型太陽電池ＰＶにバイアス光および波長λ_ｊの断続単色光を照射した場合における、複数セル型太陽電池の第ｉ要素セルｐｖ_ｉの光電流（重畳光光電流）（Ｉｐ_ｉ，ｊ＋ｄＩｐ_ｉ，ｊ）を求める要素セル重畳光光電流演算部として機能し、周期Ｔで入射される波長λ_ｊの断続単色光による光電流（複数セル型太陽電池ＰＶから出力される光電流のＡＣ成分）Ｉ_ＡＣ（Ｖ_ｋ）と前記Ｉ_ＤＣ（Ｖ_ｋ）とを用い、第１実施形態で説明した上述の求め方に従って、複数セル型太陽電池ＰＶにバイアス光および波長λ_ｊの断続単色光を照射した場合における、複数セル型太陽電池の第ｉ要素セルｐｖ_ｉの重畳光光電流（Ｉｐ_ｉ，ｊ＋ｄＩｐ_ｉ，ｊ）を求める（ｉ＝１〜Ｎｃ）（Ｓ５６）。

次に、演算制御部７３は、複数セル型太陽電池ＰＶにおける第ｉ要素セルｐｖ_ｉの光電流増分ｄＩｐ_ｉ，ｊを求める要素セル光電流増分演算部として機能し、処理Ｓ５５で求めたバイアス光光電流Ｉｐ_ｉ，ｊと処理Ｓ５６で求めた重畳光光電流（Ｉｐ_ｉ，ｊ＋ｄＩｐ_ｉ，ｊ）との差、より具体的には、処理Ｓ５６で求めた重畳光光電流（Ｉｐ_ｉ，ｊ＋ｄＩｐ_ｉ，ｊ）から処理Ｓ５５で求めたバイアス光光電流Ｉｐ_ｉ，ｊを減算した値を求め、これによって複数セル型太陽電池ＰＶにおける第ｉ要素セルｐｖ_ｉの光電流増分ｄＩｐ_ｉ，ｊを求める（光電流増分＝重畳光光電流−バイアス光光電流）（Ｓ５７）。

このように前記要素セル光電流演算部は、その一例として、本実施形態では、要素セルバイアス光光電流演算部と、要素セル重畳光光電流演算部と、要素セル光電流増分演算部とを備えている。

次に、上述のように放射照度検知器５４および第１ＤＣアンプ５５が動作することによって、波長λ_ｊの単色光の放射照度ｄＥ_ｊが測定され、演算制御部７３へ出力される。これによって演算制御部７３は、単色光（断続単色光）の放射照度ｄＥ_ｊを取得する（Ｓ５８）。なお、演算制御部７３に予め波長λ_ｊの単色光の放射照度ｄＥ_ｊが記憶されている場合には、その記憶されている波長λ_ｊの単色光の放射照度ｄＥ_ｊが用いられてよい。

次に、演算制御部７３は、以下の式（５１Ａ）によって分光感度Ｓ_ｉ（Ｉｐ_ｉ，λ_ｊ）を求める（Ｓ５９）。
Ｓ_ｉ（Ｉｐ_ｉ，λ_ｊ）＝ｄＩｐ_ｉ，ｊ／ｄＥ_ｊ ・・・（５１Ａ）

次に、演算制御部７３は、測定すべき全ての波長λ_ｊの単色光に対し、測定を行ったか否かを判断する（ｊ≧Ｎ_λ−１？、Ｎ_λは、測定すべき波長λ_ｊの単色光の総数）（Ｓ６０）。この処理Ｓ６０の判断の結果、測定すべき全ての波長λ_ｊの単色光に対し、測定を行った場合（Ｙ）には、処理を終了し、測定結果を表示部７２に表示する。一方、この処理Ｓ６０の判断の結果、測定すべき全ての波長λ_ｊの単色光に対し、測定を行っていない場合（Ｎ）には、変数ｊを１だけインクリメント（ｊ＝ｊ＋１）し（Ｓ６１）、そして、処理を処理Ｓ５３に戻して処理Ｓ５３から同様の処理を行う。

このように動作することによって、第２実施形態における太陽電池評価装置ＳＢは、いわゆるカラーバイアスを用いることなく、複数セル型太陽電池ＰＶにおける各要素セルｐｖ_ｉの分光感度Ｓ_ｉ（Ｉｐ_ｉ，λ_ｊ）を求めることができる。なお、上述の実施形態では、単色光が断続光でバイアス光に重畳されたが、必ずしも断続光である必要はなく、単色光をバイアス光に重畳する前後で複数セル型太陽電池ＰＶの出力電流が測定されればよい。

なお、これら上述の実施形態では、式（１２Ａ）の方程式を解くことによって各要素セルｐｖ_ｉの光電流増分ｄＩｐ_ｉ，ｊが求められたが、各要素セルｐｖ_ｉにおける、電流源ＤＣ_ｉの光電流Ｉｐ_ｉ，ｊ（第２実施形態ではＩｐ_ｉ）ダイオード素子Ｄ_ｉの電流Ｉｄ_ｉ、ダイオード素子Ｄ_ｉの逆方向飽和電流Ｉ０_ｉ、抵抗素子ＲＩ_ｉの抵抗値Ｒｓｈ_ｉおよび直列抵抗素子ＲＯ_ｉの抵抗値Ｒｓ_ｉが既知である（既に求められている）場合には、次のような手法によって、主光（第２実施形態ではバイアス光）に、微弱な相似光（第２実施形態では単色光）を重畳した場合における各要素セルｐｖ_ｉの光電流の増分ｄＩｐ_ｉ，ｊを求めることができる。

このような場合では、前記要素セル光電流演算部は、複数の要素セルｐｖ_ｉのそれぞれについて光電流増分ｄＩｐ_ｉ，ｊを求める場合に、前記重畳光照射光電流と前記第１光照射光電流と差分を光電流増分ｄＩｐ_ｉ，ｊとして求める代わりに、前記第１光の照射から前記重畳光の照射に変えた場合に生じる複数セル型太陽電池ＰＶの電流増分ｄＩおよび前記第１方程式を解くことによって求められたＩｐ_ｉ，ｊ（第２実施形態ではＩｐ_ｉ）を含む前記複数の未知パラメータを、複数セル型太陽電池ＰＶの等価回路から求めた、前記複数の未知パラメータを含むパラメータによって複数セル型太陽電池ＰＶの電流増分ｄＩと要素セルｐｖ_ｉの光電流増分ｄＩｐ_ｉ，ｊとを関係付けた第２モデル式に用いることによって得られた複数の要素セルｐｖ_ｉの各光電流増分ｄＩｐ_ｉ；ｊの第２方程式を解くことによって、複数の要素セルｐｖ_ｉの各光電流増分ｄＩｐ_ｉ；ｊを求めるものである。そして、前記第２モデル式は、複数の要素セルｐｖ_ｉの接続態様に応じた回路方程式に対し、前記第１光の照射から前記重畳光の照射に変えた場合に生じる変化分を考慮することによって得られた第１方程式の式変形によって得られた式である。

例えば、第１実施形態の場合について、より具体的に説明すると、まず、前提条件として、主光のみを複数セル型太陽電池ＰＶに照射した場合に測定されるＩ−Ｖ特性の測定点における電圧値と、主光に微弱な相似光を重畳した重畳光を複数セル型太陽電池ＰＶに照射した場合に測定されるＩ−Ｖ特性の測定点における電圧値とは、同一である。この前提条件の下に、各測定点における電流の変化分をｄＩとし、各要素セルｐｖ_ｉの各未知パラメータ、電流源ＤＣ_ｉの光電流Ｉｐ_ｉ、ダイオード素子Ｄ_ｉの電流Ｉｄ_ｉおよび抵抗素子ＲＩ_ｉの電流Ｉｓｈ_ｉの変化分をそれぞれｄＩｐ_ｉ、ｄＩｄ_ｉおよびｄＩｓｈ_ｉとすると、式（１Ａ）ないし式（４Ａ）の変化分は、次式（１Ｂ）ないし式（４Ｂ）となる。
ｄＩ＝ｄＩｐ_ｉ―ｄＩｄ_ｉ―ｄＩｓｈ_ｉ ・・・（１Ｂ）
ｄＩｄ_ｉ＝（ｑ／（ｎ_ｉ×ｋ×Ｔ））×（Ｉｄ_ｉ＋Ｉ０_ｉ）×ｄＶｄ_ｉ ・・・（２Ｂ）
ｄＶｄ_ｉ＝ｄＩｓｈ_ｉ×Ｒｓｈ_ｉ ・・・（３Ｂ）
ｄＶ_ｉ＝ｄＶｄ_ｉ―ｄＩ×Ｒｓ_ｉ ・・・（４Ｂ）

式（２Ｂ）および式（３Ｂ）を式（１Ｂ）に代入すると、次式（５Ｂ）が得られる。
ｄＩ＝ｄＩｐ_ｉ―（（ｑ／（ｎ_ｉ×ｋ×Ｔ））×（Ｉｄ_ｉ＋Ｉ０_ｉ）＋（１／Ｒｓｈ_ｉ））×ｄＶｄ_ｉ ・・・（５Ｂ）

この式（５Ｂ）をｄＶｄ_ｉについて解いた結果を式（４Ｂ）に代入すると、次式（６Ｂ）が得られる。
ｄＶ_ｉ＝ｄＩｐ_ｉ／（（ｑ／（ｎ_ｉ×ｋ×Ｔ））×（Ｉｄ_ｉ＋Ｉ０_ｉ）＋（１／Ｒｓｈ_ｉ））−（Ｒｓ_ｉ＋１／（（ｑ／（ｎ_ｉ×ｋ×Ｔ））×（Ｉｄ_ｉ＋Ｉ０_ｉ）＋（１／Ｒｓｈ_ｉ）））×ｄＩ ・・・（６Ｂ）

Ｉ−Ｖ特性の測定において、複数セル型太陽電池ＰＶの両端には、定電圧源が接続されているとすると、主光に相似光を重畳したとしても、複数セル型太陽電池ＰＶに印加される印加電圧の電圧値Ｖｂは、変化しないから、次式（７Ｂ）が成り立つ。なお、Σは、ｉについて１からＮｃまでｄＶ_ｉの和を求める。
ｄＶｂ＝ΣｄＶ_ｉ＝０ ・・・（７Ｂ）

これら式（６Ｂ）および式（７Ｂ）より、次式（８Ｂ）が成り立つ。なお、Σは、ｉについて１からＮｃまで和を求める。
ΣｄＩｐ_ｉ／（（ｑ／（ｎ_ｉ×ｋ×Ｔ））×（Ｉｄ_ｉ＋Ｉ０_ｉ）＋（１／Ｒｓｈ_ｉ））
＝ｄＩ×Σ（Ｒｓ_ｉ＋１／（（ｑ／（ｎ_ｉ×ｋ×Ｔ））×（Ｉｄ_ｉ＋Ｉ０_ｉ）＋（１／Ｒｓｈ_ｉ））） ・・・（８Ｂ）

ここで、ｄＩは、測定量であり、他の未知パラメータは、既知な値（予め求められた値）であるから、この式（８Ｂ）は、ｄＩｐ_ｉの連立方程式である。

したがって、Ｉ−Ｖ特性を行って複数の電圧値Ｖｂにおける各ｄＩを測定することによって、式（８Ｂ）の連立方程式を解くことによって各要素セルｐｖ_ｉにおける光電流増分ｄＩｐ_ｉが求められる。あるいは、上述と同様に、ｄＩの測定誤差を最小にすることで、各要素セルｐｖ_ｉにおける光電流増分ｄＩｐ_ｉが求められる。

このような手法は、第１および第２実施形態の太陽電池評価装置ＳＡ、ＳＢに適用可能である。ここでは、この手法を第２実施形態の太陽電池評価装置ＳＢに適用した場合における太陽電池評価装置ＳＢの動作について説明する。なお、この手法を第１実施形態の太陽電池評価装置ＳＡに適用した場合における太陽電池評価装置ＳＡは、以下の説明を参照することによって同様に動作可能である。

図９は、第２実施形態の複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置における他の態様の動作を示すフローチャートである。図９において、太陽電池評価装置ＳＢは、図８に示す上述した処理Ｓ５１ないし処理Ｓ５４と同様の処理Ｓ７１ないし処理Ｓ７４を行う。

次に、太陽電池評価装置ＳＢの演算制御部７３は、複数セル型太陽電池ＰＶにバイアス光のみを照射した場合における、複数セル型太陽電池ＰＶの第ｉ要素セルｐｖ_ｉにおける各未知パラメータ、すなわち、電流源ＤＣ_ｉの光電流Ｉｐ_ｉ、ダイオード素子Ｄ_ｉの電流Ｉｄ_ｉ、ダイオード素子Ｄ_ｉの逆方向飽和電流Ｉ０_ｉ、並列抵抗素子ＲＩ_ｉの抵抗値Ｒｓｈ_ｉおよび直列抵抗素子ＲＯ_ｉの抵抗値Ｒｓ_ｉの総和ＴＲｓ（＝Σ_ｉＲｓ_ｉ）を求める要素セル未知パラメータ演算部として機能し、バイアス光による光電流（複数セル型太陽電池ＰＶから出力される光電流のＤＣ成分）Ｉ_ＤＣ（Ｖ_ｋ）を用い、第１実施形態で説明した上述の式（１２Ａ）の方程式を解くことによって、複数セル型太陽電池ＰＶにバイアス光のみを照射した場合における、複数セル型太陽電池ＰＶの第ｉ要素セルｐｖ_ｉにおける各未知パラメータＩｐ_ｉ、Ｉｄ_ｉ、Ｉ０_ｉ、Ｒｓｈ_ｉおよびＴＲｓを求める（ｉ＝１〜Ｎｃ、Ｎｃは、要素セルの総数；本実施形態ではＮｃ＝３）（Ｓ７５）。

次に、演算制御部７３は、複数セル型太陽電池ＰＶのｋ番目のＩ−Ｖ特性測定点における電流増分ｄＩ_ｋ（λ_ｊ）を求める電流増分演算部として機能し、周期Ｔで入射される波長λ_ｊの断続単色光による光電流（複数セル型太陽電池ＰＶから出力される光電流のＡＣ成分）Ｉ_ＡＣ（Ｖ_ｋ）から、複数セル型太陽電池ＰＶの電流増分ｄＩ_ｋ（λ_ｊ）を求める（Ｓ７６）。ここで、複数セル型太陽電池ＰＶにおける電流増分ｄＩ_ｋ（λ_ｊ）は、複数セル型太陽電池ＰＶにバイアス光のみを照射している場合の複数セル型太陽電池ＰＶの出力に対し、さらに波長λ_ｊの単色光を重畳した場合（複数セル型太陽電池ＰＶにバイアス光および波長λ_ｊの単色光を照射している場合）における複数セル型太陽電池ＰＶの出力の増加分である。すなわち、複数セル型太陽電池ＰＶにおける電流増分ｄＩ_ｋ（λ_ｊ）は、Ｉ_ＡＣ（Ｖ_ｋ）に比例する（ｄＩ_ｋ（λ_ｊ）∝Ｉ_ＡＣ（Ｖ_ｋ））。

次に、演算制御部７３は、複数セル型太陽電池における第ｉ要素セルｐｖ_ｉの光電流増分ｄＩｐ_ｉ，ｊを求める要素セル光電流増分演算部として機能し、処理Ｓ７５で求めた各未知パラメータＩｐ_ｉ、Ｉｄ_ｉ、Ｉ０_ｉ、Ｒｓｈ_ｉおよびＴＲｓ、ならびに、処理Ｓ７６で求めた電流増分ｄＩ_ｋ（λ_ｊ）を用い、上述の式（８Ｂ）の方程式を解くことによって、複数セル型太陽電池における第ｉ要素セルｐｖ_ｉの光電流増分ｄＩｐ_ｉ，ｊを求める（Ｓ７７）。

そして、太陽電池評価装置ＳＢは、図８に示す上述した処理Ｓ５８ないし処理Ｓ６１と同様の処理Ｓ７８ないし処理Ｓ８１を行う。

このように動作することによって、式（８Ｂ）を用いた太陽電池評価装置ＳＢは、いわゆるカラーバイアスを用いることなく、複数セル型太陽電池ＰＶの分光感度Ｓ_ｉ（Ｉｐ_ｉ，λ_ｊ）を求めることができる。

また、これら上述の実施形態では、複数セル型太陽電池ＰＶは、直列接続された複数の要素セルｐｖ_ｉを入射面に対し垂直な方向に沿って積層した多接合型太陽電池ＰＶであったが、これに限定されるものではない。例えば、複数セル型太陽電池ＰＶは、並列接続された複数の要素セルｐｖ_ｉを入射面に対し垂直な方向に沿って積層したタイプであってもよく、また例えば、直列接続および並列接続を混合した接続態様で接続した、複数の要素セルｐｖ_ｉを入射面に対し垂直な方向に沿って積層したタイプであってもよく、また例えば、並列接続された複数の要素セルｐｖ_ｉを入射面に沿って並置したタイプであってもよく、また例えば、直列接続および並列接続を混合した接続態様で接続した、複数の要素セルｐｖ_ｉを入射面に沿って並置したタイプであってもよく、さらに、例えばこれらを組み合わせたタイプであってもよい。複数セル型太陽電池ＰＶは、複数の要素セルｐｖ_ｉの接続態様や配置態様によって限定されるものではなく、等価回路で表すことができ、前記等価回路から、Ｉ−Ｖ特性を測定することによって解を得ることができる方程式を導出することができるものであればよい。

上記の一例として、複数セル型太陽電池ＰＶが互いに並列接続された２個の要素セルを持つタイプである場合について、前記方程式の導出を、以下に、説明する。

図１０は、並列接続された複数セル型太陽電池の等価回路を示す図である。図１０において、１個の太陽電池の等価回路は、上述したように、電流源ＤＣ_ｉと、ダイオード素子Ｄ_ｉと、並列抵抗素子ＲＩ_ｉと、直列抵抗素子ＲＯ_ｉとを備え、これら電流源ＤＣ_ｉ、ダイオード素子Ｄ_ｉおよび並列抵抗素子ＲＩ_ｉは、互いに並列に接続され、直列抵抗素子ＲＯ_ｉは、この並列接続回路に直列に接続される。そして、複数セル型太陽電池ＰＶは、この複数の要素セルｐｖ_ｉが互いに並列接続されるので、この複数セル型太陽電池ＰＶの等価回路は、図１０に示すように、上述の１個の太陽電池（要素セルｐｖ_ｉ）の等価回路が２つ並列に接続された回路となる。すなわち、複数の要素セルｐｖ_ｉにおける各直列抵抗素子ＲＯ_ｉの一方端が互いに接続されるとともに、複数の要素セルｐｖ_ｉにおける各並列抵抗素子ＲＩ_ｉの他方端が互いに接続され、各要素セルｐｖ_ｉでは、直列抵抗素子ＲＯ_ｉの他方端が並列抵抗素子ＲＩ_ｉの一方端に接続される。

このような複数セル型太陽電池ＰＶの等価回路において、各文字を上述と同様に定義する場合に、キルヒホッフの電流電圧則およびダイオード素子の特性から、次の式（１Ｃ）ないし式（５Ｃ）が成り立つ。
Ｉ_ｉ＝Ｉｐ_ｉ−Ｉｄ_ｉ−Ｉｓｈ_ｉ ・・・（１Ｃ）
Ｉｄ_ｉ＝Ｉ０_ｉ×（Ｅｘｐ（ｑ×Ｖｄ_ｉ／（ｎ_ｉ×ｋ×Ｔ））−１） ・・・（２Ｃ）
Ｖｄ_ｉ＝Ｉｓｈ_ｉ×Ｒｓｈ_ｉ ・・・（３Ｃ）
Ｖ_ｉ＝Ｖｄ_ｉ―Ｉ×Ｒｓ_ｉ ・・・（４Ｃ）
Ｉ＝ΣＩ_ｉ ・・・（５Ｃ）
なお、Ｉ０_ｉ、ｑ、ｎ_ｉ、ｋおよびＴは、上述と同様であり、Σは、ｉについて１からＮｃまでＩ_ｉの和を求める。Ｎｃは、要素セルｐｖ_ｉの個数（総数）である。

これら各式（１Ｃ）ないし式（５Ｃ）を用いて、上述と同様に、Ｖｄ_ｉ、Ｉｄ_ｉ、Ｉ_ｉおよびＩｓｈ_ｉを消去することにより、Ｖｂは、ＩとＩｐ_ｉ、Ｉ０_ｉ、Ｒｓ_ｉ、Ｒｓｈ_ｉおよびｎ_ｉの関数ｇとによって、次式（６Ｃ）のように表すことができる。
Ｖｂ＝Σｇ（Ｉｐ_ｉ、Ｉ０_ｉ、Ｒｓ_ｉ、Ｒｓｈ_ｉ、ｎ_ｉ、Ｉ） ・・・（６Ｃ）

この式（６Ｃ）より、或る光照射状態で複数セル型太陽電池ＰＶの端子間電圧Ｖｂとその電流Iを測定し、その値Ｖｂ、Ｉを式（６Ｃ）に代入することで、式（６Ｃ）は、Ｉｐ_ｉ、Ｉ０_ｉ、Ｒｓ_ｉ、Ｒｓｈ_ｉおよびｎ_ｉを未知パラメータとする方程式と見なすことができる。

したがって、式（６Ｃ）による方程式を解くために充分な測定点でＩ−Ｖ特性を測定することによって、式（６Ｃ）の方程式を解くことができる。

例えば、式（６Ｃ）による方程式を解くために最低限必要な測定点より多い測定点で、次式（７Ｃ）の評価関数Ｇ（ｘ）を最小にする未知パラメータｘを求めることにより、光電流Ｉｐ_ｉを算出することができる。なお、未知パラメータｘは、未知パラメータＩｐ_ｉ、Ｉ０_ｉ、Ｒｓ_ｉ、Ｒｓｈ_ｉ、ｎ_ｉをベクトルとして表したものである。
Ｇ（ｘ）＝Σ（Ｖｂ−ｇ（ｘ、Ｉ_ｊ））^２ ・・・（７Ｃ）
ここで、ｊは、測定点であり、Σは、ｊについて１からＮｍまで（Ｖｂ−ｇ（ｘ、Ｉ_ｊ））^２の和を求める。Ｎｍは、測定点の個数（総数）である。

また、例えば、次式（８Ｃ）のように、ＩをＶｂとｘの関数ｈで表し、次式（９Ｃ）の評価関数Ｈ（ｘ）を最小にする未知パラメータｘを求めることにより、光電流Ｉｐ_ｉを算出してもよい。
Ｉ＝ｈ（ｘ、Ｖｂ） ・・・（８Ｃ）
Ｈ（ｘ）＝Σ（Ｉ_ｊ−ｈ（ｘ、Ｖｂ_ｊ））^２ ・・・（９Ｃ）

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

ＳＡ、ＳＢ 太陽電池評価装置
１、６３ バイアス光源部
２０、７３ 演算制御部
１７ Ｉ−Ｖ測定部
６６ ロックインアンプ
６７ 第２ＤＣアンプ

Claims (13)

1. 光起電力効果を利用することによって光エネルギーを電力へ変換する複数の要素セルを備える複数セル型太陽電池のＩ−Ｖ特性を複数の測定点で測定するＩ−Ｖ特性測定部と、
   前記複数の測定点で得られた前記Ｉ−Ｖ特性測定部の各出力を、前記複数セル型太陽電池の等価回路から求めた、少なくとも前記要素セルの光電流を含む複数の未知パラメータによって前記複数セル型太陽電池の電圧と電流とを関係付けた第１モデル式に用いることによって得られた前記複数の未知パラメータの第１方程式を解くことによって、前記複数の要素セルの各光電流を求める要素セル光電流演算部とを備えること
   を特徴とする複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置。
2. 前記要素セル光電流演算部は、前記複数の測定点で得られた前記Ｉ−Ｖ特性測定部の各出力に基づいて、第１光を前記複数セル型太陽電池に照射した場合における前記複数の要素セルの各光電流を第１光照射光電流として求め、前記第１光に第２光を重畳した重畳光を前記複数セル型太陽電池に照射した場合における前記複数の要素セルの各光電流を重畳光照射光電流として求め、前記複数の要素セルのそれぞれについて、前記重畳光照射光電流と前記第１光照射光電流と差分を光電流増分として求めて、前記光電流増分に対する前記第２光の放射照度の比またはその逆数を求めること
   を特徴とする請求項１に記載の複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置。
3. 前記要素セル光電流演算部は、前記複数の要素セルのそれぞれについて前記光電流増分を求める場合に、前記重畳光照射光電流と前記第１光照射光電流と差分を光電流増分として求める代わりに、前記第１光の照射から前記重畳光の照射に変えた場合に生じる前記複数セル型太陽電池の電流増分および前記第１方程式を解くことによって求められた前記複数の未知パラメータを、前記複数セル型太陽電池の等価回路から求めた、前記複数の未知パラメータを含むパラメータによって前記複数セル型太陽電池の電流増分と前記要素セルの前記光電流増分とを関係付けた第２モデル式に用いることによって得られた前記複数の要素セルの各光電流増分の第２方程式を解くことによって、前記複数の要素セルの各光電流増分を求めること
   を特徴とする請求項２に記載の複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置。
4. 前記第２光は、特定の光のスペクトルと略相似したスペクトルを持ち、前記特定の光の放射照度よりも低い放射照度を持った相似光であり、
   前記複数の要素セルのそれぞれについて求めた前記各比に基づいて、前記特定の光を前記複数セル型太陽電池に照射した場合における前記複数の要素セルの各光電流を求める特定条件光電流演算部をさらに備えること
   を特徴とする請求項２または請求項３に記載の複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置。
5. 前記第１光を放射する第１光源部と、
   前記複数セル型太陽電池に照射される前記第１光の照度およびスペクトルのうちの少なくとも１つを変更する照射第１光調整部と、
   前記特定条件光電流演算部で求めた、前記特定の光を前記複数セル型太陽電池に照射した場合における前記複数の要素セルの各光電流となるように、前記照射第１光調整部によって前記複数セル型太陽電池に照射される前記第１光を調整する制御部とを備えること
   を特徴とする請求項４に記載の複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置。
6. 前記Ｉ−Ｖ特性測定部は、前記制御部によって前記第１光を調整した後に、さらに前記複数セル型太陽電池のＩ−Ｖ特性を測定すること
   を特徴とする請求項５に記載の複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置。
7. 前記第２光は、単色光であり、
   前記複数の要素セルのそれぞれについて求めた前記各比に基づいて、前記複数の要素セルの各分光感度を求める分光感度演算部をさらに備えること
   を特徴とする請求項２または請求項３に記載の複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置。
8. 前記要素セルの等価回路は、電流源、ダイオード素子および並列抵抗素子を並列接続した並列回路と、前記並列回路に直列接続された直列抵抗素子とから成り、
   前記第１モデル式は、前記複数の要素セルの接続態様に応じた回路方程式の式変形によって得られた、前記複数セル型太陽電池の電圧を、前記複数セル型太陽電池の電流と前記複数の未知パラメータとの関数で表した式であり、
   前記複数の未知パラメータは、電流源、ダイオード素子、並列抵抗素子および直列抵抗素子の各回路要素のうち、前記複数の要素セルの接続態様に応じて決定される回路要素に関連するパラメータであること
   を特徴とする請求項１、請求項２、および、請求項４ないし請求項７のいずれか１項に記載の複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置。
9. 前記複数セル型太陽電池は、前記複数の要素セルを直列接続した太陽電池であり、
   前記第１モデル式は、第ｉ要素セルにおいて、前記電流源から流れる電流（光電流）をＩｐ_ｉとし、前記ダイオード素子の逆方向飽和電流およびダイオード因子をＩ０_ｉおよびｎ_ｉとし、前記並列抵抗素子の抵抗値をＲｓｈ_ｉとし、前記直列抵抗素子の抵抗値をＲｓ_ｉとし、前記複数セル型太陽電池の電圧および電流をＶｂおよびＩとする場合に、Ｖｂ＝Σｆｃ（Ｒｓｈ_ｉ、Ｉ０_ｉ、Ｉｐ_ｉ、ｎ_ｉ、Ｉ、ΣＲｓ_ｉ）、ただし、Σは、ｉについて和を求める、であること
   を特徴とする請求項８に記載の複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置。
10. 前記複数セル型太陽電池は、前記複数の要素セルを並列接続した太陽電池であり、
    前記第１モデル式は、第ｉ要素セルにおいて、前記電流源から流れる電流（光電流）をＩｐ_ｉとし、前記ダイオード素子の逆方向飽和電流およびダイオード因子をＩ０_ｉおよびｎ_ｉとし、前記並列抵抗素子の抵抗値をＲｓｈ_ｉし、前記直列抵抗素子の抵抗値をＲｓ_ｉとし、前記複数セル型太陽電池の電圧および電流をＶｂおよびＩとする場合に、Ｖｂ＝Σｇ（Ｉｐ_ｉ、Ｉ０_ｉ、Ｒｓ_ｉ、Ｒｓｈ_ｉ、ｎ_ｉ、Ｉ）、ただし、Σは、ｉについて和を求める、であること
    を特徴とする請求項８に記載の複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置。
11. 前記要素セルの等価回路は、電流源、ダイオード素子および並列抵抗素子を並列接続した並列回路と、前記並列回路に直列接続された直列抵抗素子とから成り、
    前記第２モデル式は、前記複数の要素セルの接続態様に応じた回路方程式に対し、前記第１光の照射から前記重畳光の照射に変えた場合に生じる変化分を考慮することによって得られた前記第１方程式の式変形によって得られた式であること
    を特徴とする請求項３ないし請求項７のいずれか１項に記載の複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置。
12. 前記複数セル型太陽電池は、前記複数の要素セルを直列接続した太陽電池であり、
    前記第２モデル式は、第ｉ要素セルにおいて、前記電流源から流れる電流（光電流）をＩｐ_ｉとし、前記ダイオード素子に流れる電流、逆方向飽和電流、ダイオード因子および絶対温度をＩｄ_ｉ、Ｉ０_ｉ、ｎ_ｉおよびＴとし、前記並列抵抗素子の抵抗値をＲｓｈ_ｉし、前記直列抵抗素子の抵抗値をＲｓ_ｉとし、前記第１光の照射から前記重畳光の照射に変えた場合に生じる前記複数セル型太陽電池の電流増分をｄＩとし、素電荷をｑとし、ボルツマン定数をｋとする場合に、ΣｄＩｐ_ｉ／（（ｑ／（ｎ_ｉ×ｋ×Ｔ））×（Ｉｄ_ｉ＋Ｉ０_ｉ）＋（１／Ｒｓｈ_ｉ））＝ｄＩ×Σ（Ｒｓ_ｉ＋１／（（ｑ／（ｎ_ｉ×ｋ×Ｔ））×（Ｉｄ_ｉ＋Ｉ０_ｉ）＋（１／Ｒｓｈ_ｉ）））、ただし、Σは、ｉについて和を求める、であること
    を特徴とする請求項１１に記載の複数セル型太陽電池の太陽電池評価装置。
13. 光起電力効果を利用することによって光エネルギーを電力へ変換する複数の要素セルを備える複数セル型太陽電池のＩ−Ｖ特性を複数の測定点で測定するＩ−Ｖ特性測定工程と、
    前記複数の測定点で得られた前記Ｉ−Ｖ特性測定部の各出力を、前記複数セル型太陽電池の等価回路から求めた、少なくとも前記要素セルの光電流を含む複数の未知パラメータによって前記複数セル型太陽電池の電圧と電流とを関係付けた第１モデル式に用いることによって得られた前記複数の未知パラメータの第１方程式を解くことによって、前記複数の要素セルの各光電流を求める要素セル光電流演算工程とを備えること
    を特徴とする複数セル型太陽電池の太陽電池評価方法。

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