JP2018133955A - Solar cell output measuring apparatus and method for measurement - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池出力測定装置および測定方法に関する。 The present invention relates to a solar cell output measuring device and a measuring method.
太陽光エネルギーの利用方法として、シリコン型の太陽電池を用いて太陽光エネルギーを電力に変換する手法が広く知られている。
そして、太陽電池においては、研究開発、製造、設置および使用にわたるすべての過程において、その性能（発電能力）を正確に評価することが重要とされている。
太陽電池の性能評価には、通常、出力特性が測定される。具体的に、太陽電池の出力特性の測定は、光照射下における電流電圧特性を光電変換特性として測定することによって行われる。
太陽電池の出力特性を測定する際に、太陽電池に照射する光としては、太陽光やソーラシミュレータ（擬似太陽光照射装置）からの出射光が用いられる。
As a method of using solar energy, a method of converting solar energy into electric power using a silicon solar cell is widely known.
In solar cells, it is important to accurately evaluate their performance (power generation capacity) in all processes from research and development, manufacturing, installation and use.
In order to evaluate the performance of solar cells, output characteristics are usually measured. Specifically, the output characteristics of the solar cell are measured by measuring the current-voltage characteristics under light irradiation as photoelectric conversion characteristics.
When measuring the output characteristics of a solar cell, sunlight or light emitted from a solar simulator (pseudo-sunlight irradiation device) is used as the light irradiated to the solar cell.
一般に、太陽電池などの光電変換素子の電流電圧特性は、以下のようにして測定される。先ず、光電変換素子に光を照射する。次いで、光電変換素子にバイアス電圧を印加し、当該光電変換素子で生成される電圧値を測定すると共に、当該電圧値における電流値を測定する。その後、光電変換素子に印加するバイアス電圧をステップ状に変化させて、光電変換素子で生成される電圧値および当該電圧値における電流値を測定する操作を繰り返すことにより、多数の電圧−電流データを取得する。そして、これらの電圧−電流データに基づいて、光電変換素子の電流電圧特性を求める。このような光電変換素子の電流電圧特性測定方法は、例えば特許文献１に記載されている。 Generally, the current-voltage characteristics of photoelectric conversion elements such as solar cells are measured as follows. First, the photoelectric conversion element is irradiated with light. Next, a bias voltage is applied to the photoelectric conversion element, a voltage value generated by the photoelectric conversion element is measured, and a current value at the voltage value is measured. Thereafter, by changing the bias voltage applied to the photoelectric conversion element in a stepwise manner and repeating the operation of measuring the voltage value generated by the photoelectric conversion element and the current value at the voltage value, a large number of voltage-current data is obtained. get. And based on these voltage-current data, the current-voltage characteristic of a photoelectric conversion element is calculated | required. A method for measuring the current-voltage characteristics of such a photoelectric conversion element is described in Patent Document 1, for example.
また、太陽電池の電流電圧特性は基準状態（ＳＴＣ：Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）で性能を評価する。ここで、基準状態における太陽電池の温度は２５℃、 放射照度は１０００Ｗ／ｍ２である。しかしながら、屋外での太陽光での測定の場合、基準状態での測定することは非常に困難であり、屋内でのソーラシミュレータ（擬似太陽光照射装置）による測定であっても基準状態と異なる場合もある。その場合、太陽電池と、ほぼ同じ構造を有する単セルまたはミニモジュールを用いて放射照度の測定を行うと共に、太陽電池の裏面に接触させた熱電対等の温度センサもしくは放射温度計などを使って太陽電池の温度の測定を行う。そして測定した放射照度と温度のデータを用いて、ＩＥＣ ６０８９１やＪＩＳ Ｃ８９１３などで規定された補正手順に従い、基準状態への補正が行われる。 Moreover, the current-voltage characteristic of a solar cell evaluates performance in a reference state (STC: Standard Test Condition). Here, the temperature of the solar cell in the reference state is 25 ° C., and the irradiance is 1000 W / m 2 . However, when measuring outdoors with sunlight, it is very difficult to measure in the reference state, and even when measuring with an indoor solar simulator (pseudo-sunlight irradiation device) is different from the reference state There is also. In that case, irradiance is measured using a single cell or mini-module that has almost the same structure as the solar cell, and the solar cell is measured using a temperature sensor such as a thermocouple that is in contact with the back surface of the solar cell or a radiation thermometer. Measure the battery temperature. Then, using the measured irradiance and temperature data, correction to the reference state is performed in accordance with a correction procedure defined in IEC 60891 or JIS C8913.
基準状態への補正式の一例として、下記の数式１〜数式３にＩＥＣ ６０８９１の補正手順を示す。電流電圧特性の測定時間内の放射照度の変動が少ない場合は、電流値は（１）式、電圧値は（２）式で補正される。数式１〜数式３はそれぞれ、電流値（Ｉ）および電圧値（Ｖ）データを、測定値（Ｉ１，Ｖ１）から基準状態（Ｉ２，Ｖ２）に換算する式である。
Ｖ ：電圧値（Ｖ）
Ｇ ：放射照度（Ｗ／ｍ２）
Ｔ ：温度（℃）
α ：温度が１℃変化したときの短絡電流の変動値（Ａ／℃）
β ：温度が１℃変化したときの開放電圧の変動値（Ｖ／℃）
Ｒｓ ：直列抵抗（Ω）
Ｋ ：曲線補正因子（Ω／℃）
Ｉｓｃ：短絡電流（Ａ）
Ｇ’ ：Ｉ，Ｖ測定時の放射照度（Ｗ／ｍ２）
Ｇｓｃ：Ｉｓｃ測定時の放射照度（Ｗ／ｍ２）
As an example of the correction formula for the reference state, the correction procedure of IEC 60891 is shown in the following Formulas 1 to 3. When the fluctuation of the irradiance within the measurement time of the current-voltage characteristic is small, the current value is corrected by equation (1) and the voltage value is corrected by equation (2). Equations 1 to 3 are equations for converting current value (I) and voltage value (V) data from measured values (I 1 , V 1 ) to reference states (I 2 , V 2 ), respectively.
V: Voltage value (V)
G: Irradiance (W / m 2 )
T: temperature (° C.)
α: Fluctuation value of short-circuit current when temperature changes by 1 ° C (A / ° C)
β: Fluctuation value of open-circuit voltage when temperature changes by 1 ° C (V / ° C)
Rs: Series resistance (Ω)
K: Curve correction factor (Ω / ° C)
Isc: Short circuit current (A)
G ′: Irradiance at the time of I and V measurement (W / m 2 )
Gsc: Irradiance at the time of Isc measurement (W / m 2 )
しかし、実際のところ、太陽電池の温度測定には様々な問題がある。以下、図面を参照してこれを説明する。
図３は、太陽電池セルの検査工程での温度測定の一例の説明図である。図３（ａ）は上面図、図３（ｂ）は側面図である。
図３で示されるように、太陽電池セル１０を検査台１１に載置し、太陽電池セル１０に光を照射して、発生した電流電圧特性を測定する。検査台１１の表層部は、銅など熱伝導率の良い材質で構成されており、その内部に温度センサ１２が挿入されている。
太陽電池の検査では、温度を測定しつつ、チラーやペルチェ等（不図示）を使用して基準状態の温度（２５℃）となるよう恒温制御を行う場合がある。しかし、室温など周囲温度が影響するため、温度センサ１２で測定された温度が実際の太陽電池の温度と一致するとは限らない。
However, there are actually various problems in measuring the temperature of solar cells. This will be described below with reference to the drawings.
FIG. 3 is an explanatory diagram of an example of temperature measurement in the solar cell inspection process. 3A is a top view and FIG. 3B is a side view.
As shown in FIG. 3, the solar cell 10 is placed on the inspection table 11, the solar cell 10 is irradiated with light, and the generated current-voltage characteristics are measured. The surface layer portion of the inspection table 11 is made of a material having good thermal conductivity such as copper, and the temperature sensor 12 is inserted therein.
In the inspection of the solar cell, the temperature control may be performed so that the temperature is controlled to a reference state temperature (25 ° C.) using a chiller, Peltier or the like (not shown). However, since ambient temperature such as room temperature influences, the temperature measured by the temperature sensor 12 does not always match the actual temperature of the solar cell.
また、ラミネートされた太陽電池モジュールは、図４に示されるように、表側のガラス板１４と裏側の樹脂からなるバックシート１６の間に、複数の太陽電池セル１０がインターコネクタ１３で配線され、ＥＶＡ（エチレンビニールアセテート）１５に挟まれた状態で配置されており、周囲がフレーム１７で固定されてラミネートされた構造である。このような太陽電池モジュールを温度測定しようとしても、バックシート１６表面、もしくは、ガラス板１４の表面の温度しか検出することができないため、実際の複数の太陽電池セル１０の温度とは差異が生じる可能性がある。特に、屋外において検査する場合、恒温制御することはもちろん不可能で、日射量や風などの影響を直接的に受けるため、太陽電池の温度を正確に測定することが一層困難である。
しかしながらこのような困難な状況下でも、太陽電池が温度依存性を有する以上、また、規格において温度条件が定められる以上、太陽電池の温度を正確に検出することは必須に要求されることである。
Further, as shown in FIG. 4, the laminated solar cell module has a plurality of solar cells 10 wired by an interconnector 13 between a front side glass plate 14 and a back sheet 16 made of a back side resin. It is arranged in a state where it is sandwiched between EVA (ethylene vinyl acetate) 15, and the periphery is fixed by a frame 17 and laminated. Even if it is going to measure temperature of such a solar cell module, since only the temperature of the surface of the back sheet 16 or the surface of the glass plate 14 can be detected, a difference arises from the actual temperature of the plurality of solar cells 10. there is a possibility. In particular, when inspecting outdoors, it is of course impossible to perform constant temperature control, and since it is directly affected by the amount of solar radiation and wind, it is more difficult to accurately measure the temperature of the solar cell.
However, even under such difficult circumstances, it is essential to accurately detect the temperature of the solar cell as long as the solar cell has temperature dependency and the temperature condition is defined in the standard. .
太陽電池の温度依存性に着目し、太陽電池の出力を測定（補正）する方法として、特許文献２が知られている。特許文献２記載の技術では、検査対象の太陽電池モジュールとほぼ同じ構造を有する単セルまたはミニモジュールを用い（以下、単に「単セル等」とも言う）、これを放射照度検出や内部セル温度算出用として使用し、検査対象の太陽電池の温度を算出して補正するというものである。
具体的には、太陽電池モジュールの温度と単セル等の開放電圧との関係を予め測定して換算表を作成し、この換算表により、太陽電池の温度を（実測することなく）推定するというものである。
しかしながら、かかる換算表における開放電圧においては、放射照度に対しての相関しか考慮されておらず、太陽電池の正確な温度の算出は難しい。
Patent Document 2 is known as a method for measuring (correcting) the output of a solar cell by paying attention to the temperature dependence of the solar cell. In the technique described in Patent Document 2, a single cell or a mini module having almost the same structure as the solar cell module to be inspected is used (hereinafter also simply referred to as “single cell etc.”), and this is used for irradiance detection and internal cell temperature calculation. This is used to calculate and correct the temperature of the solar cell to be inspected.
Specifically, the relationship between the temperature of the solar cell module and the open-circuit voltage of a single cell is measured in advance to create a conversion table, and the solar cell temperature is estimated (without actual measurement) from this conversion table. Is.
However, in the open circuit voltage in such a conversion table, only the correlation with the irradiance is taken into consideration, and it is difficult to accurately calculate the temperature of the solar cell.
図５は、基準状態と異なる状態で測定したときの、Ｉ−Ｖ曲線の一例を模式的に示した図である。
図５（ａ）は、基準状態の温度（２５℃）において、異なる放射照度の光を照射したときのＩ−Ｖ曲線、同図（ｂ）は、基準状態の放射照度（１０００Ｗ／ｍ２）において、異なる温度下で光を照射したときのＩ−Ｖ曲線、同図（ｃ）は、基準状態（温度（２５℃）および放射照度（１０００Ｗ／ｍ２））とは温度も放射照度も異ならせた状態で光を照射したときのＩ−Ｖ曲線である。
これらの図から、太陽電池の短絡電流は放射照度に大きく依存し、開放電圧は温度に大きく依存していると分かる。すなわち、太陽電池の短絡電流および開放電圧は、放射照度に対する特性と温度に対する特性とで異なっている。
このような、測定環境（条件）に対する依存性に由来し、単セル等の開放電圧（のみ）から太陽電池モジュールの温度を算出しようとすると、誤差を含んでしまう可能性がある。
FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of an IV curve when measured in a state different from the reference state.
FIG. 5A shows an IV curve when light having different irradiance is irradiated at the temperature (25 ° C.) in the reference state, and FIG. 5B shows the irradiance in the reference state (1000 W / m 2 ). In FIG. 5, the IV curve when the light is irradiated at different temperatures, (c) in the figure, shows that the temperature and irradiance are different from the reference state (temperature (25 ° C.) and irradiance (1000 W / m 2 )). It is an IV curve when irradiating with light in the state.
From these figures, it can be seen that the short-circuit current of the solar cell greatly depends on the irradiance, and the open-circuit voltage greatly depends on the temperature. That is, the short-circuit current and the open-circuit voltage of the solar cell are different between the characteristic for irradiance and the characteristic for temperature.
Due to such dependency on the measurement environment (conditions), an attempt to calculate the temperature of the solar cell module from the open voltage (only) of the single cell or the like may include an error.
また、単セル等について、放射照度および温度を考慮し、多大な労力をかけて短絡電流および開放電圧に関して基準用の換算表を作成したとしても、その表は特定の太陽電池モジュールにしか適用できない。そのため太陽電池の仕様毎に同様の換算表の作成が必要となる。
特に屋外で検査する場合は、温度や放射照度が一定ではない環境下であると共に、基準状態（温度（２５℃）および放射照度（１０００Ｗ／ｍ２））との差も大きい。また、検査用の太陽電池モジュールと単セル等との温度条件や放射照度条件が同一にならないことがある。そして、両者の温度差、放射照度差などの誤差を考慮せずに補正した結果、太陽電池を正確に検査できない、といった問題が生じる。
In addition, even if a single cell or the like is taken into consideration for irradiance and temperature and a great deal of effort is made to create a conversion table for reference regarding the short-circuit current and open-circuit voltage, the table can be applied only to specific solar cell modules. . Therefore, it is necessary to create a similar conversion table for each solar cell specification.
In particular, when inspecting outdoors, the temperature and irradiance are not constant, and the difference from the reference state (temperature (25 ° C.) and irradiance (1000 W / m 2 )) is also large. Moreover, the temperature conditions and irradiance conditions of the solar cell module for inspection and the single cell may not be the same. As a result of correcting without considering errors such as temperature difference and irradiance difference between the two, there arises a problem that the solar cell cannot be inspected accurately.
以上の課題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、太陽電池の出力特性を正確に測定することができる太陽電池出力測定方法および装置を提供することであり、特に温度影響が大きい環境下においても、基準状態における測定と同等の結果を実現することが可能な、太陽電池出力測定方法および装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the problem to be solved by the present invention is to provide a solar cell output measuring method and apparatus capable of accurately measuring the output characteristics of a solar cell, particularly in an environment where the temperature influence is large. The purpose of the present invention is to provide a solar cell output measuring method and apparatus capable of realizing a result equivalent to the measurement in the reference state.
そこで本発明にかかる太陽電池出力の測定装置は、
温度測定用太陽電池（３０）と
放射照度測定用太陽電池（４０）と、
被検査太陽電池（２０）、前記温度測定用太陽電池（３０）および前記放射照度測定用太陽電池（４０）の各温度を検出する温度測定部（６０）と、
被検査太陽電池（２０）、前記温度測定用太陽電池（３０）および前記放射照度測定用太陽電池（４０）の各電気特性を測定する電気特性測定部（５０）と、
前記電気特性測定部（５０）からの測定データを取得して所定の演算処理を実施する処理部（７０）と、を備え、
前記処理部（７０）は、
前記温度測定用太陽電池（３０）の電流電圧特性（Ｉｔ’，Ｖｔ’）を前記放射照度測定用太陽電池（４０）からのデータをもとに基準状態の放射照度の開放電圧データ（ＶＲＣ）を演算により得ると共に、前記開放電圧データ（ＶＲＣ）、前記温度測定用太陽電池（３０）の温度データ（Ｔｔ’）および前記被検査太陽電池（２０）の温度データ（Ｔ’）をもとに被検査太陽電池（２０）の基準状態における電流電圧特性を演算により得る演算部（７１）を備えてなることを特徴とする。
Therefore, a solar cell output measuring device according to the present invention is:
A solar cell for temperature measurement (30), a solar cell for irradiance measurement (40),
A temperature measuring unit (60) for detecting each temperature of the solar cell to be inspected (20), the solar cell for temperature measurement (30), and the solar cell for irradiance measurement (40);
An electrical property measuring section (50) for measuring electrical properties of the solar cell to be inspected (20), the solar cell for temperature measurement (30), and the solar cell for irradiance measurement (40);
A processing unit (70) for acquiring measurement data from the electrical characteristic measurement unit (50) and performing a predetermined calculation process,
The processing unit (70)
Based on the data from the irradiance measurement solar cell (40), the current-voltage characteristics (It ', Vt') of the temperature measurement solar cell (30) are the open voltage data (V RC) of the irradiance in the reference state. ) By calculation, and the open circuit voltage data (V RC ), the temperature data (Tt ′) of the solar cell for temperature measurement (30), and the temperature data (T ′) of the solar cell to be inspected (20) are also obtained. And a calculation unit (71) that obtains a current-voltage characteristic in a reference state of the solar cell to be inspected (20) by calculation.
また、温度測定用太陽電池（３０）の開放電圧データ（ＶＲＣ）は、前記電気特性測定部（５０）により測定されることを特徴とする。 Moreover, the open circuit voltage data (V RC ) of the solar cell for temperature measurement (30) is measured by the electrical characteristic measurement unit (50).
また、前記電気特性測定部（５０）は、被検査太陽電池（２０）と前記温度測定用太陽電池（３０）との間の接続を切替可能なスイッチ（Ｓｗ）を備えているのがよい。 Moreover, the said electrical property measurement part (50) is good to provide the switch (Sw) which can switch the connection between a to-be-tested solar cell (20) and the said solar cell for temperature measurement (30).
また、前演算部（７１）は、 温度および電気的特性の測定データをもとに基準状態における電気的特性に演算可能な演算式を備えており、前記温度測定用太陽電池（３０）または前記被検査太陽電池（２０）の各測定データに基づいて、各太陽電池の電気的特性を前記演算式により演算するものであるのがよい。 Further, the pre-calculation unit (71) includes an arithmetic expression capable of calculating electric characteristics in a reference state based on temperature and electric characteristic measurement data, and the temperature measuring solar cell (30) or the Based on each measurement data of the solar cell to be inspected (20), it is preferable that the electrical characteristics of each solar cell are calculated by the above-described arithmetic expression.
また、前記処理部（７０）はメモリ（７２）を備えてなり、当該メモリ（７２）に予め測定された前記温度測定用太陽電池（３０）の演算用パラメータ（Ｐｔ２０，Ｐｉ２０）を保存しているのがよい。 The processing unit (70) includes a memory (72), and the memory (72) stores the pre-measured calculation parameters (Pt20, Pi20) of the solar cell for temperature measurement (30). It is good to be.
また、前記演算用パラメータ（Ｐｔ２０，Ｐｉ２０）は、基準状態での開放電圧、開放電圧の温度係数、直列抵抗、および放射照度測定用太陽電池（４０）の基準状態での短絡電流、短絡電流の温度係数からなるのがよい。 The calculation parameters (Pt20, Pi20) include the open circuit voltage in the reference state, the temperature coefficient of the open circuit voltage, the series resistance, and the short circuit current and the short circuit current in the reference state of the solar cell for irradiance measurement (40). It should consist of a temperature coefficient.
また、本発明の太陽電池出力の測定方法においては、
被検査太陽電池（２０）と同じ構成を具備した単セルまたはミニモジュールからなる温度測定用太陽電池（３０）および前記放射照度測定用太陽電池（４０）を用意し、
被検査太陽電池（２０）、前記温度測定用太陽電池（３０）および前記放射照度測定用太陽電池（４０）の実測温度を検出する工程と、
被検査太陽電池（２０）、前記温度測定用太陽電池（３０）および前記放射照度測定用太陽電池（４０）の各電気特性を検出する工程と、
前記温度測定用太陽電池（３０）の電流電圧特性（Ｉｔ’，Ｖｔ’）を、前記放射照度測定用太陽電池（４０）からのデータをもとに基準状態の放射照度に補正して開放電圧データ（ＶＲＣ）を取得する工程と、
前記開放電圧データ（ＶＲＣ）、前記温度測定用太陽電池（３０）の温度データ（Ｔｔ’）および前記被検査太陽電池（２０）の温度データ（Ｔ’）をもとに、被検査太陽電池（２０）の基準状態における電流電圧特性を取得する工程とを含むことを特徴とする。
In the method for measuring the solar cell output of the present invention,
Preparing a solar cell for temperature measurement (30) and a solar cell for measuring irradiance (40), each comprising a single cell or a mini-module having the same configuration as the solar cell to be inspected (20);
Detecting the actually measured temperature of the solar cell to be inspected (20), the solar cell for temperature measurement (30) and the solar cell for irradiance measurement (40);
Detecting each electrical characteristic of the solar cell to be inspected (20), the solar cell for temperature measurement (30), and the solar cell for irradiance measurement (40);
The current-voltage characteristics (It ′, Vt ′) of the temperature measurement solar cell (30) are corrected to the irradiance in the reference state based on the data from the irradiance measurement solar cell (40), and the open circuit voltage Obtaining data (V RC );
Based on the open circuit voltage data (V RC ), the temperature data (Tt ′) of the solar cell for temperature measurement (30), and the temperature data (T ′) of the solar cell to be inspected (20), the solar cell to be inspected And (20) obtaining a current-voltage characteristic in a reference state.
本発明にかかる太陽電池出力の測定装置によれば、温度測定用太陽電池および放射照度測定用太陽電池を具備し、温度と放射照度とを切り分けて補正を実施できるので、内部の温度を精度良く測定でき、したがって、太陽電池の性能を評価するための出力特性をより高い精度で測定することが可能となる。 According to the solar cell output measuring apparatus according to the present invention, the temperature measuring solar cell and the irradiance measuring solar cell are provided, and correction can be performed by separating the temperature and the irradiance, so the internal temperature can be accurately adjusted. Therefore, the output characteristics for evaluating the performance of the solar cell can be measured with higher accuracy.
また、本発明の出力測定装置においては、２つの特性の異なる太陽電池を測定することができ、ここでは被検査太陽電池の電流電圧特性の測定だけでなく、電気特性測定部の配線を切り替えるのみで、温度測定用太陽電池の開放電圧を測定することができ、開放電圧測定用の装置が新たに必要なく導入コストを抑えることができる。 In the output measuring device of the present invention, two solar cells having different characteristics can be measured. Here, not only the measurement of the current-voltage characteristics of the solar cell to be inspected, but also the wiring of the electrical characteristic measuring unit is switched. Thus, the open circuit voltage of the temperature measuring solar cell can be measured, and a new device for open circuit voltage measurement is not required and the introduction cost can be suppressed.
本発明の電圧電流特性の測定方法においては、２つの特性の異なる太陽電池を測定する際、それぞれ演算を行う必要があるが、予め太陽電池ごとにパラメータを与え、格納・保存し、パラメータを適宜に切り替えることで、同一プログラムで演算することが可能である。即ち、電気特性測定部の配線の切り替えに応じてパラメータを切り替えることで太陽電池ごとに個別にプログラムを作成する必要が無いので汎用性の高い。 In the method for measuring voltage-current characteristics of the present invention, it is necessary to perform calculations when measuring solar cells having two different characteristics. However, parameters are assigned to each solar cell in advance, stored and stored, and parameters are appropriately set. By switching to, it is possible to calculate with the same program. That is, it is highly versatile because it is not necessary to create a program for each solar cell by switching parameters according to the switching of the wiring of the electrical characteristic measuring unit.
本発明の被検査太陽電池の温度の測定方法においては、太陽電池出力測定装置を構成する太陽電池の補正パラメータのみで、被検査太陽電池の温度を算出できるので、未知の被検査太陽電池であっても温度を測定することができる。 In the method for measuring the temperature of the solar cell to be inspected according to the present invention, the temperature of the solar cell to be inspected can be calculated only with the correction parameters of the solar cell constituting the solar cell output measuring device. Even temperature can be measured.
本発明の被検査太陽電池の温度の測定方法においては、温度測定用太陽電池および放射照度測定用太陽電池を具備し、温度と放射照度とを切り分けて補正を実施できるので、内部の温度を精度良く測定（特定）することが可能となり、太陽電池の性能を評価するための出力特性を、より高い精度で測定することが可能となる。 In the method for measuring the temperature of the solar cell to be inspected according to the present invention, the solar cell for temperature measurement and the solar cell for irradiance measurement are provided, and correction can be performed by separating the temperature and irradiance, so the internal temperature can be accurately measured. It becomes possible to measure (specify) well and to measure the output characteristics for evaluating the performance of the solar cell with higher accuracy.
以下、本発明にかかる太陽電池出力測定装置の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお以下の説明では先に示した図３、図４も参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of a solar cell output measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. The following description will be given with reference to FIGS. 3 and 4 described above.
図１は、本発明の一実施形態を説明する図であり、太陽電池出力測定装置の要部構成を示すブロック図である。図３は太陽電池セルの検査工程での温度測定の一例の説明図で、検査台、太陽電池および温度センサの位置関係を示している。図４は一般的な太陽電池モジュールの内部構造を説明する説明用断面図である。
太陽電池出力測定装置１００が特性を測定する被検査太陽電池２０は、太陽電池セル或いは太陽電池モジュールよりなる。なお、太陽電池モジュールは、例えば図４で示される構成を備えており、太陽光受光側となる上部がガラス板１４で、下部が樹脂からなるバックシート１６で構成されており、内部空間には上側からＥＶＡ１５、太陽電池セル１０、ＥＶＡ１５がこの順に積層された状態で配置されていて、ガラス板１４とバックシート１６の周囲がフレーム１７によって覆われてラミネートされて構成されている。モジュールの空間内部の太陽電池セル１０は複数配置されており、インターコネクタ１３によって直列に接続されて配置されている。同図では不図示としたが、電極によって外部に導出されている。
FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention, and is a block diagram showing a main configuration of a solar cell output measuring apparatus. FIG. 3 is an explanatory diagram of an example of temperature measurement in the solar cell inspection process, and shows the positional relationship between the inspection table, the solar battery, and the temperature sensor. FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the internal structure of a general solar cell module.
The solar cell 20 to be inspected, whose characteristics are measured by the solar cell output measuring device 100, is a solar cell or a solar cell module. The solar cell module has a configuration shown in FIG. 4, for example. The solar cell module has a glass plate 14 on the solar light receiving side and a back sheet 16 made of resin on the lower side. The EVA 15, the solar battery cell 10, and the EVA 15 are arranged in this order from the upper side, and the periphery of the glass plate 14 and the back sheet 16 is covered with a frame 17 and laminated. A plurality of solar cells 10 in the space of the module are arranged and connected in series by an interconnector 13. Although not shown in the figure, it is led out by an electrode.
本発明にかかる太陽電池出力測定装置１００は、２つの補正用太陽電池（単セルまたはミニモジュール）を備えており、一つは温度測定用太陽電池（以下温度用太陽電池ともいう）３０であり、もう一つは放射照度測定用太陽電池（以下放射照度用太陽電池ともいう）４０である。
温度用太陽電池３０および放射照度用太陽電池４０は、被検査太陽電池２０の測定条件を基準状態に補正するため具備されており、いずれも、被検査太陽電池２０と同一或いはほぼ同等の構成を備えたものが用いられる。被検査太陽電池２０が太陽電池セルである場合は、これとほぼ同じ構造の単セルが準備され、被検査太陽電池２０が太陽電池モジュールである場合、ほぼ同じ構造のミニモジュールが準備されることになる。
The solar cell output measuring apparatus 100 according to the present invention includes two correction solar cells (single cell or mini module), and one is a temperature measuring solar cell (hereinafter also referred to as a temperature solar cell) 30. The other is a solar cell for irradiance measurement (hereinafter also referred to as a solar cell for irradiance) 40.
The solar cell for temperature 30 and the solar cell for irradiance 40 are provided to correct the measurement conditions of the solar cell to be inspected 20 to the reference state, and both have the same or substantially the same configuration as the solar cell to be inspected 20. The one provided is used. When the solar cell 20 to be inspected is a solar cell, a single cell having substantially the same structure is prepared. When the solar cell 20 to be inspected is a solar cell module, a mini module having substantially the same structure is prepared. become.
温度用太陽電池３０および放射照度用太陽電池４０は、被検査太陽電池２０の近傍であって、被検査太陽電池２０と同等の環境条件下（温度・放射照度など）に配置されることが好ましい。また、太陽電池が配置される各検査台についても同等の構成を備えることが好ましい。被検査太陽電池２０、温度用太陽電池３０および放射照度用太陽電池４０が載置された検査台の各々には、それぞれ温度センサ（２１，３１，４１）が設けられている。温度センサ（２１，３１，４１）は、例えば検査台の内部（図３参照）や、各太陽電池の背面に直接付設する方法が採用されるが、いずれの太陽電池も測定条件がほぼ同じになるように接続されるのが良い。なお、温度センサは例えば熱電対であり、熱電対からのデータが後述する温度測定部６０に送信され、更に温度測定部６０からの温度データが処理部（７０）に送信される。 The solar cell for temperature 30 and the solar cell for irradiance 40 are preferably arranged in the vicinity of the solar cell to be inspected 20 and under the same environmental conditions (temperature, irradiance, etc.) as the solar cell to be inspected 20. . Moreover, it is preferable to provide the same structure also about each inspection table in which a solar cell is arrange | positioned. A temperature sensor (21, 31, 41) is provided on each of the inspection tables on which the solar cell 20 to be inspected, the solar cell for temperature 30, and the solar cell for irradiance 40 are placed. For example, a method of directly attaching the temperature sensors (21, 31, 41) to the inside of the inspection table (see FIG. 3) or the back surface of each solar cell is employed. It is good to be connected as follows. The temperature sensor is, for example, a thermocouple, and data from the thermocouple is transmitted to a temperature measurement unit 60 described later, and further, temperature data from the temperature measurement unit 60 is transmitted to the processing unit (70).
太陽電池の測定に際しては、被検査太陽電池２０、温度用太陽電池３０および放射照度用太陽電池４０に対し、太陽光やソーラシュミレータ等からの疑似太陽光が照射される。このように、屋外において太陽光を光源とし、太陽電池の特性を測定することも想定されるので、本発明にかかる太陽電池出力測定装置では、光源装置を含まない場合もある。 In the measurement of the solar cell, the solar cell 20 to be inspected, the solar cell for temperature 30 and the solar cell for irradiance 40 are irradiated with simulated sunlight from sunlight, a solar simulator, or the like. Thus, since it is assumed that sunlight is used as the light source and the characteristics of the solar cell are measured outdoors, the solar cell output measuring device according to the present invention may not include the light source device.
図１において、符号５０は電気特性測定部である。
電気特性測定部５０は、ＡＤコンバータおよびバイアス電源を含んで構成されており、太陽電池（２０，３０）に対してバイアス電圧をステップ状に印加し、同時に回路に流れる電流の電圧値、電流値および放射照度用太陽電池（４０）の短絡電流を測定する。図１中、電気特性測定部５０に対して、被検査太陽電池（２０）と温度用太陽電池（３０）とが切り替え可能に接続されている。そして、電気特性測定部（５０）と被検査太陽電池（２０）および温度用太陽電池（３０）との接続を、適宜切り替えることにより、両方の太陽電池の電流電圧特性が測定できる。切り替えは、例えばスイッチＳｗによって行われる。このように、電気特性測定部を二つの太陽電池に対して切り替え可能に接続することで、二つの太陽電池に対して電気特性測定部（５０）を共用することができ、簡単な構成とすることができる。
In FIG. 1, reference numeral 50 denotes an electrical characteristic measuring unit.
The electrical characteristic measuring unit 50 includes an AD converter and a bias power source, applies a bias voltage to the solar cells (20, 30) in steps, and simultaneously, a voltage value and a current value of a current flowing through the circuit. And the short circuit current of the solar cell for irradiance (40) is measured. In FIG. 1, the solar cell to be inspected (20) and the solar cell for temperature (30) are connected to the electrical property measuring unit 50 in a switchable manner. And the current-voltage characteristic of both solar cells can be measured by switching suitably the connection of an electrical property measurement part (50), a to-be-tested solar cell (20), and the solar cell for temperature (30). Switching is performed by, for example, the switch Sw. In this way, by connecting the electrical property measurement unit to the two solar cells in a switchable manner, the electrical property measurement unit (50) can be shared for the two solar cells, and the configuration is simple. be able to.
符号６０は温度測定部である。温度測定部６０は被検査太陽電池２０、温度用太陽電池３０および放射照度用太陽電池４０にそれぞれ設けられた温度センサ（２１，３１，４１）からの電力データをもとに、各部位における実測温度データに換算する。そして換算した温度データを処理部７０に送信する。 Reference numeral 60 denotes a temperature measuring unit. The temperature measuring unit 60 measures actual power at each part based on power data from temperature sensors (21, 31, 41) provided in the solar cell 20 to be inspected, the temperature solar cell 30 and the irradiance solar cell 40, respectively. Convert to temperature data. Then, the converted temperature data is transmitted to the processing unit 70.
図２を参照して実施形態に係る太陽電池出力測定方法を説明する。
図２は、本発明にかかる太陽電池出力測定方法を説明する図であり、測定パラメータおよびフローチャートを示している。
以下、被検査太陽電池２０の電圧電流特性測定を行い、基準状態での被検査太陽電池２０の出力特性を測定するまでの手順を示す。
The solar cell output measuring method according to the embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a diagram for explaining a solar cell output measuring method according to the present invention, and shows measurement parameters and a flowchart.
Hereinafter, the procedure from the measurement of the voltage-current characteristics of the solar cell 20 to be inspected to the measurement of the output characteristics of the solar cell 20 to be inspected in the reference state will be described.
図２において、パラメータＰ１０は、被検査太陽電池２０の測定パラメータの一例である。印加開始電圧：Ｖｓ、印加終了電圧：Ｖｅ、測定点数：Ｐなどからなる。これらは予め処理部７０内のメモリ７２に保存されている。 In FIG. 2, a parameter P10 is an example of a measurement parameter of the solar cell 20 to be inspected. Application start voltage: Vs, application end voltage: Ve, number of measurement points: P, etc. These are stored in advance in the memory 72 in the processing unit 70.
処理部７０は、データの管理、演算、保存などの処理を行うものであり、具体的にはパソコンである。また、符号７３は表示部でありモニタ等に出力データを表示することが可能である。 The processing unit 70 performs processing such as data management, calculation, and storage, and is specifically a personal computer. Reference numeral 73 denotes a display unit which can display output data on a monitor or the like.
パラメータＰｔ１０は、温度用太陽電池３０の測定パラメータの一例である。印加開始電圧：Ｖｔｓ、印加終了電圧：Ｖｔｅ、測定点数：Ｐｔなどからなる。これらは予め処理部７０内のメモリ７２に保存されている。 The parameter Pt10 is an example of a measurement parameter of the temperature solar cell 30. Application start voltage: Vts, application end voltage: Vte, number of measurement points: Pt, and the like. These are stored in advance in the memory 72 in the processing unit 70.
パラメータＰ２０は、被検査太陽電池２０の基準状態への補正パラメータの一例である。短絡電流の温度係数：α、開放電圧の温度係数：β、直列抵抗：Ｒｓ、極性補正因子：Κなどからなる。これらは予め処理部７０内のメモリ７２に保存されている。 The parameter P20 is an example of a correction parameter to the reference state of the solar cell 20 to be inspected. The temperature coefficient of the short circuit current: α, the temperature coefficient of the open circuit voltage: β, the series resistance: Rs, the polarity correction factor: Κ and the like. These are stored in advance in the memory 72 in the processing unit 70.
パラメータＰｔ２０は、温度用太陽電池３０の開放電圧から温度を算出するためのパラメータである。基準状態での開放電圧：ＶＲＣ,ＳＴＣ、開放電圧の温度係数：βＲＣ、放射照度補正パラメータとしての直列抵抗：ＲｓＲＣなどからなる。これらは予め処理部７０内のメモリ７２に保存されている。 The parameter Pt20 is a parameter for calculating the temperature from the open circuit voltage of the temperature solar cell 30. An open circuit voltage in a reference state: V RC, STC , a temperature coefficient of the open circuit voltage: β RC , a series resistance as an irradiance correction parameter: Rs RC, and the like. These are stored in advance in the memory 72 in the processing unit 70.
パラメータＰｉ２０は、放射照度用太陽電池４０の温度補正パラメータである。短絡電流の温度係数：αＲＣ、放射照度補正パラメータとして基準状態での短絡電流：ＩＲＣ,ＳＴＣなどからなる。これらは予め処理部７０内のメモリ７２に保存されている。 The parameter Pi20 is a temperature correction parameter for the solar cell 40 for irradiance. The temperature coefficient of the short-circuit current: α RC , and the short-circuit current in the reference state as the irradiance correction parameter: I RC, STC, etc. These are stored in advance in the memory 72 in the processing unit 70.
まず、被検査太陽電池（２０）、温度用太陽電池（３０）および放射照度用太陽電池（４０）の温度測定が、温度センサ（２１，３１，４１）により同時に開始される（ステップＳ１０，ステップＳｔ１０，ステップＳｉ１０）。ステップＳ１０では、被検査太陽電池（２０）の温度Ｔ’が、ステップＳｔ１０では、温度用太陽電池（３０）の温度Ｔｔ’が、ステップＳｉ１０では、放射照度用太陽電池（４０）の温度Ｔｉが、それぞれ測定される。 First, temperature measurement of the solar cell to be inspected (20), the solar cell for temperature (30), and the solar cell for irradiance (40) is started simultaneously by the temperature sensors (21, 31, 41) (step S10, step S10). St10, step Si10). In step S10, the temperature T ′ of the solar cell to be inspected (20) is the temperature Tt ′ of the solar cell for temperature (30) in step St10, and in step Si10, the temperature Ti of the solar cell for irradiance (40) is , Respectively.
続いてステップＳｔ２０に進む。ここではＰｔ１０で記憶した測定パラメータ（Ｖｔｓ，Ｖｔｅ，Ｐｔ）を使用し、温度用太陽電池（３０）の電流および電圧特性（Ｉｔ’，Ｖｔ’）が測定される。なお、かかる測定においては、図１中のスイッチＳｗは温度用太陽電池（３０）側に接続され、電気特性測定部（５０）によって電流電圧データが測定される。このように、電気特性測定部（５０）が、被検査用太陽電池（２０）および温度用太陽電池（３０）に対して切り替え可能であることで、電気特性測定部（５０）を二つの太陽電池に対して共用できる。したがって、太陽電池毎に電気特性測定部を設ける必要が無く簡単な構成とすることができる。 Then, it progresses to step St20. Here, the current and voltage characteristics (It ′, Vt ′) of the temperature solar cell (30) are measured using the measurement parameters (Vts, Vte, Pt) stored in Pt10. In this measurement, the switch Sw in FIG. 1 is connected to the temperature solar cell (30) side, and the current-voltage data is measured by the electrical characteristic measurement unit (50). Thus, the electrical property measuring unit (50) can be switched between the solar cell for inspection (20) and the solar cell for temperature (30), so that the electrical property measuring unit (50) can be switched to two solar cells. Can be shared for batteries. Therefore, it is not necessary to provide an electrical characteristic measuring unit for each solar cell, and a simple configuration can be achieved.
また、ステップＳｔ２０と同時に、ステップＳｉ２０において、放射照度用太陽電池（４０）の放射照度として、短絡電流ＩＲＣ’が測定される。 At the same time as step St20, in step Si20, the short-circuit current I RC ′ is measured as the irradiance of the irradiance solar cell (40).
ステップＳｔ２０，Ｓｉ２０が完了するとステップＳｉ３０に進む。Ｐｉ２０で記憶した温度係数αＲＣと、ステップＳｉ１０で測定された温度Ｔｉとをもとに、放射照度用太陽電池（４０）の短絡電流ＩＲＣ’の温度補正が実施される。 When Steps St20 and Si20 are completed, the process proceeds to Step Si30. Based on the temperature coefficient α RC stored in Pi20 and the temperature Ti measured in step Si10, the temperature correction of the short-circuit current I RC ′ of the solar cell for irradiance (40) is performed.
以下は温度補正の演算式である。
（補正式１）
ＩＲＣ＝ＩＲＣ’＋αＲＣ（２５−Ｔｉ） （補正式１）
短絡電流ＩＲＣ’の温度補正は、上式に示すように、基準状態の温度である２５℃と測定した温度Ｔｉとの差分を、単位温度当たりの温度係数αＲＣに乗じ、その値をかかる短絡電流ＩＲＣ’に加算することによって行われる。これにより、放射照度用太陽電池（４０）の、基準状態の温度に補正された短絡電流ＩＲＣが算出される。
The following is an equation for temperature correction.
(Correction formula 1)
I RC = I RC '+ α RC (25-Ti) (correction formula 1)
As shown in the above equation, the temperature correction of the short-circuit current I RC ′ takes the value obtained by multiplying the difference between the temperature of the reference state 25 ° C. and the measured temperature Ti by the temperature coefficient α RC per unit temperature. This is done by adding to the short-circuit current I RC '. Thereby, the short circuit current IRC corrected to the temperature of the reference state of the solar cell for irradiance (40) is calculated.
続いてステップＳｔ４０に進む。ここでは、ステップＳｔ２０で測定した温度用太陽電池（３０）の電流電圧特性（Ｉｔ’，Ｖｔ’）を放射照度補正した（Ｉｔ，Ｖｔ）を求める。放射照度補正には、パラメータＰｉ２０で記憶した基準状態での短絡電流ＩＲＣ,ＳＴＣ、ステップＳｉ３０において算出した基準状態の温度に補正された短絡電流ＩＲＣ、パラメータＰｔ２０で記憶した直列抵抗ＲｓＲＣを使用する。 Then, it progresses to step St40. Here, (It, Vt) obtained by correcting the current-voltage characteristics (It ′, Vt ′) of the solar cell for temperature (30) measured in step St20 with irradiance correction is obtained. The irradiance correction, the short-circuit current I RC in the reference state stored in the parameter PI20, STC, corrected short-circuit current I RC to the calculated temperature of the reference state at step SI30, the series resistance Rs RC stored in the parameter Pt20 use.
以下の補正式２、３は上記放射照度補正のための演算式である。
（補正式２）
Ｉｔ＝Ｉｔ’＋Ｉｓｃｔ’（ＩＲＣ,ＳＴＣ／ＩＲＣ−１） （補正式２）
（補正式３）
Ｖｔ＝Ｖｔ’−ＲｓＲＣ（Ｉｔ−Ｉｔ’） （補正式３）
ここで、Ｉｓｃｔ’は、ステップＳｔ２０において測定した電流電圧特性（Ｉｔ’，Ｖｔ’）から求めた短絡電流である。
The following correction formulas 2 and 3 are calculation formulas for correcting the irradiance.
(Correction formula 2)
It = It ′ + Isct ′ (I RC, STC / I RC −1) (correction formula 2)
(Correction formula 3)
Vt = Vt′−Rs RC (It−It ′) (correction formula 3)
Here, Isct ′ is a short-circuit current obtained from the current-voltage characteristics (It ′, Vt ′) measured in step St20.
上記補正式２，３において、電流値は上述した数式１の（１）式、電圧値は数式２の（２）式のうち、温度の単位を含む変数のない項のみを使用して演算される。例えば、電流値は数式１の（１）式のα・（Ｔ２−Ｔ１）の項以外のもので演算され、電圧値は（２）式のΚ・Ｉ２（Ｔ２−Ｔ１）およびβ・（Ｔ２−Ｔ１）の項以外のもので演算される。これにより、放射照度の補正のみが実行される。 In the correction equations 2 and 3, the current value is calculated using only the term having no variable including the temperature unit in the equation (1) of the above-described equation 1 and the voltage value of the equation (2) of the equation 2. The For example, the current value is calculated by a value other than the term α · (T 2 −T 1 ) in the equation (1) of the expression 1, and the voltage value is Κ · I 2 (T 2 −T 1 ) in the equation (2). And β · (T 2 −T 1 ) other than the term. Thereby, only correction | amendment of irradiance is performed.
続くステップＳｔ５０では、温度用太陽電池３０の基準状態の放射照度に補正された開放電圧ＶＲＣが、上記補正式２，３で求められた放射照度補正後の電流電圧特性値（Ｉｔ，Ｖｔ）から算出（測定）される。 In subsequent step St50, the open-circuit voltage V RC corrected to the irradiance in the reference state of the solar cell for temperature 30 is the current-voltage characteristic value (It, Vt) after the irradiance correction obtained by the correction equations 2 and 3. Is calculated (measured).
続くステップＳｔ６０では、温度用太陽電池３０の温度Ｔｔを演算する。温度Ｔｔは、Ｐｔ２０で記憶した基準状態での開放電圧ＶＲＣ,ＳＴＣと開放電圧の温度係数βＲＣ、およびステップＳｔ５０で算出した基準状態の放射照度に補正された開放電圧ＶＲＣから求められる。ここで、基準状態の放射照度に補正された開放電圧ＶＲＣは、ステップＳｔ４０において求めた放射照度補正のみにより算出したものであるから、基準状態の放射照度に補正された開放電圧ＶＲＣと基準状態での開放電圧ＶＲＣ,ＳＴＣとの差分は、温度成分を原因として基準状態から変動した電圧値である。
したがって、この基準状態から変動した電圧値（基準状態の放射照度に補正された開放電圧ＶＲＣと基準状態での開放電圧ＶＲＣ,ＳＴＣとの差分）を、単位温度当たりの温度係数βＲＣで除すると、基準状態から変動した温度差が算出できる。
この基準状態から変動した温度差に、基準状態の温度である２５℃を加算することによって、温度用太陽電池３０の温度Ｔｔを求めることができる。
In a subsequent step St60, the temperature Tt of the temperature solar cell 30 is calculated. The temperature Tt is obtained from the open circuit voltage V RC, STC in the reference state stored in Pt20, the temperature coefficient β RC of the open circuit voltage, and the open circuit voltage V RC corrected to the irradiance of the reference state calculated in step St50. Here, the open circuit voltage V RC corrected in irradiance of the reference state, since those calculated by only the irradiance correction calculated in step ST40, the open-circuit voltage V RC and a reference corrected to irradiance in the reference state The difference from the open circuit voltage VRC, STC in the state is a voltage value that has fluctuated from the reference state due to the temperature component.
Therefore, the voltage value varied from the reference state (open circuit voltage V RC of the open voltage V RC and the reference state is corrected to the irradiance of the reference state, the difference between the STC), a temperature coefficient beta RC per unit temperature The temperature difference fluctuating from the reference state can be calculated.
The temperature Tt of the solar cell for temperature 30 can be obtained by adding 25 ° C., which is the temperature in the reference state, to the temperature difference changed from the reference state.
続くステップＳ７０では、ステップＳ１０で測定した被検査太陽電池２０の実測温度Ｔ’、ステップＳｔ１０で測定した温度用太陽電池３０の実測温度Ｔｔ’およびステップＳｔ６０で算出した温度用太陽電池３０の温度Ｔｔから、補正式４に基づいて、被検査太陽電池２０の温度Ｔが算出される。 In subsequent step S70, the measured temperature T ′ of the solar cell 20 to be inspected measured in step S10, the measured temperature Tt ′ of the temperature solar cell 30 measured in step St10, and the temperature Tt of the temperature solar cell 30 calculated in step St60. Thus, based on the correction formula 4, the temperature T of the solar cell 20 to be inspected is calculated.
（補正式４）
Ｔ＝Ｔｔ＋（Ｔ’−Ｔｔ’） 補正式４
被検査太陽電池（２０）の温度Ｔは、温度用太陽電池（３０）の温度Ｔｔとは、設置場所が異なるため温度差が生じる可能性がある。しかし、その温度差は、被検査太陽電池（２０）の実測した温度Ｔ’と、温度用太陽電池（３０）の実測した温度Ｔｔ’の温度差から求めることができる。
(Correction formula 4)
T = Tt + (T′−Tt ′) Correction formula 4
Since the temperature T of the solar cell to be inspected (20) is different from the temperature Tt of the solar cell for temperature (30), there may be a temperature difference. However, the temperature difference can be obtained from the temperature difference between the measured temperature T ′ of the solar cell to be inspected (20) and the measured temperature Tt ′ of the solar cell for temperature (30).
即ち、上記補正式４に従って、ステップＳｔ６０で求めた温度測定用３０の太陽電池温度Ｔｔに、被検査太陽電池２０の実測温度Ｔ’と温度用太陽電池３０の実測温度Ｔｔ’の温度差を加算することで、被検査太陽電池の温度Ｔを求めることができる。 That is, according to the correction formula 4, the temperature difference between the measured temperature T ′ of the solar cell 20 to be inspected and the measured temperature Tt ′ of the temperature solar cell 30 is added to the solar cell temperature Tt of the temperature measured 30 obtained in step St60. Thus, the temperature T of the solar cell to be inspected can be obtained.
続いてステップＳ８０では、Ｐ１０で記憶した測定パラメータ（Ｖｓ，Ｖｅ，Ｐ）を用いて、被検査太陽電池２０の電流電圧特性（Ｉ’，Ｖ’）が測定される。なお、かかる測定においては、図１中のスイッチＳｗは被検査太陽電池（２０）側に接続され、電気特性測定部（５０）によって電流電圧データが測定される。 Subsequently, in step S80, the current-voltage characteristics (I ', V') of the solar cell 20 to be inspected are measured using the measurement parameters (Vs, Ve, P) stored in P10. In this measurement, the switch Sw in FIG. 1 is connected to the solar cell (20) to be inspected, and current voltage data is measured by the electrical characteristic measurement unit (50).
また、上記ステップＳ８０と同時にステップＳｉ８０が行われ、放射照度測定用の太陽電池４０の放射照度として、短絡電流ＩＲＣ’が測定される。 At the same time as step S80, step Si80 is performed, and the short-circuit current I RC ′ is measured as the irradiance of the solar cell 40 for irradiance measurement.
続いてステップＳｉ９０では、ステップＳｉ３０と同様に、補正式１を用い、短絡電流ＩＲＣ’に、温度係数αＲＣおよびステップＳｉ１０で測定された温度Ｔｉをもとに、短絡電流ＩＲＣ’の温度補正が実施される。
（ＩＲＣ＝ＩＲＣ’＋αＲＣ（２５−Ｔｉ） （補正式１））
Subsequently, in step Si90, similarly to step Si30, using correction equation 1, based on temperature coefficient α RC and temperature Ti measured in step Si10, temperature of short-circuit current I RC 'is calculated based on short-circuit current I RC '. Correction is performed.
(I RC = I RC '+ α RC (25-Ti) (correction formula 1))
続くステップＳ１００では、ステップＳ８０で求めた被検査太陽電池２０の電流特性Ｉ’および電圧特性Ｖ’の基準状態補正が実施される。すなわち、以下のパラメータ或いは補正データをもとに、基準状態の電流電圧特性（Ｉ，Ｖ）となるよう、演算により補正値を算出する。 In subsequent step S100, the reference state correction of the current characteristic I 'and the voltage characteristic V' of the solar cell 20 to be inspected obtained in step S80 is performed. That is, based on the following parameters or correction data, a correction value is calculated by calculation so that the current-voltage characteristics (I, V) in the reference state are obtained.
ステップＳ７０において求められた被検査太陽電池の温度Ｔ
パラメータＰｉ２０で規定された基準状態での短絡電流ＩＲＣ,ＳＴＣ
ステップＳｉ３０において基準状態の温度に補正された短絡電流ＩＲＣ
パラメータＰ２０で規定された短絡電流の温度係数α、開放電圧の温度係数β、直列抵抗Ｒｓ、曲線補正因子Κ
The temperature T of the solar cell to be inspected obtained in step S70
Short-circuit current I RC, STC in the reference state specified by parameter Pi20
Short-circuit current I RC corrected to the temperature of the reference state in step Si30
Short-circuit current temperature coefficient α, open-circuit voltage temperature coefficient β, series resistance Rs, curve correction factor Κ defined by parameter P20
ここでＩｓｃ’はステップＳ８０で測定した被検査太陽電池２０の電圧電流特性（Ｉ’，Ｖ’）から求めた短絡電流である。
ここでは、補正式の一例として、電流値Ｉについては数式１の（１）式、電圧値Ｖについては数式２の（２）式をもとに補正が実施される。
Here, Isc ′ is a short-circuit current obtained from the voltage-current characteristics (I ′, V ′) of the solar cell 20 to be inspected measured in step S80.
Here, as an example of the correction formula, the current value I is corrected based on Formula (1) of Formula 1 and the voltage value V is corrected based on Formula (2) of Formula 2.
（補正式５）
Ｉ＝Ｉ’＋Ｉｓｃ’（ＩＲＣ,ＳＴＣ／ＩＲＣ−１）＋α（２５−Ｔ） （補正式５）
（補正式６）
Ｖ＝Ｖ’−Ｒｓ（Ｉ−Ｉ’）−ＫＩ（２５−Ｔ）＋β（２５−Ｔ） （補正式６）
(Correction formula 5)
I = I ′ + Isc ′ (I RC, STC / I RC −1) + α (25−T) (correction formula 5)
(Correction formula 6)
V = V′−Rs (I−I ′) − KI (25−T) + β (25−T) (correction formula 6)
最後に、ステップＳ１１０では、被検査太陽電池の短絡電流（Ｉｓｃ）、開放電圧（Ｖｏｃ）および最大出力（Ｐｍａｘ）などの出力特性が、ステップＳ１００で求めた基準状態補正後の電流電圧特性値（Ｉ，Ｖ）から算出される。
Finally, in step S110, output characteristics such as the short circuit current (Isc), the open circuit voltage (Voc), and the maximum output (Pmax) of the solar cell to be inspected are the current-voltage characteristic values after the reference state correction obtained in step S100 ( I, V).
以上、本発明によれば、被検査太陽電池と同じ構成の単セルまたはミニモジュールを用い、温度と放射照度とで別々に補正を実施し、太陽電池の規格に基づいた補正式を用いて、被検査太陽電池の温度補正を行うので、内部の温度を精度良く測定（特定）することが可能となり、太陽電池の性能を評価するための出力特性を、より高い精度で測定することが可能となる。 As described above, according to the present invention, using a single cell or a mini-module having the same configuration as the solar cell to be inspected, performing correction separately for temperature and irradiance, using a correction formula based on the standard of the solar cell, Since the temperature of the solar cell to be inspected is corrected, the internal temperature can be measured (specified) with high accuracy, and the output characteristics for evaluating the performance of the solar cell can be measured with higher accuracy. Become.
１０ 太陽電池セル
１１ 検査台
１２ 温度センサ
１３ インターコネクタ
１４ ガラス板
１５ ＥＶＡ
１６ バックシート
１７ フレーム
２０ 被検査太陽電池
２１ 温度センサ
３０ 温度測定用太陽電池
３１ 温度センサ
４０ 放射照度測定用太陽電池
４１ 温度センサ
５０ 電気特性測定部
６０ 温度測定部
７０ 処理部
７１ 演算部
７２ メモリ
７３ 表示部
１００ 太陽電池出力測定装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Solar cell 11 Inspection stand 12 Temperature sensor 13 Interconnector 14 Glass plate 15 EVA
16 Back sheet 17 Frame 20 Solar cell to be inspected 21 Temperature sensor 30 Solar cell for temperature measurement 31 Temperature sensor 40 Solar cell for irradiance measurement 41 Temperature sensor 50 Electrical characteristic measurement unit 60 Temperature measurement unit 70 Processing unit 71 Calculation unit 72 Memory 73 Display unit 100 Solar cell output measuring device
Claims (7)
温度測定用太陽電池（３０）と
放射照度測定用太陽電池（４０）と、
被検査太陽電池（２０）、前記温度測定用太陽電池（３０）および前記放射照度測定用太陽電池（４０）の各温度を検出する温度測定部（６０）と、
被検査太陽電池（２０）、前記温度測定用太陽電池（３０）および前記放射照度測定用太陽電池（４０）の各電気特性を測定する電気特性測定部（５０）と、
前記温度測定部（６０）と前記電気特性測定部（５０）からの測定データを取得して所定の演算処理を実施する処理部（７０）と、を備え、
前記処理部（７０）は、
前記温度測定用太陽電池（３０）の電流電圧特性（Ｉｔ’，Ｖｔ’）と、前記放射照度測定用太陽電池（４０）の短絡電流（ＩＲＣ’）ともとに、前記温度測定用太陽電池（３０）の基準状態の放射照度に補正した開放電圧（ＶＲＣ）を演算し、該基準状態の放射照度に補正した開放電圧（ＶＲＣ）と、前記温度測定用太陽電池（３０）の温度データ（Ｔｔ’）および前記被検査太陽電池（２０）の温度データ（Ｔ’）をもとに、被検査太陽電池（２０）の基準状態における電流電圧特性（Ｉ，Ｖ）を演算する演算部（７１）を、備えてなる
ことを特徴とする太陽電池出力の測定装置。 A measuring device for solar cell output,
A solar cell for temperature measurement (30), a solar cell for irradiance measurement (40),
A temperature measuring unit (60) for detecting each temperature of the solar cell to be inspected (20), the solar cell for temperature measurement (30), and the solar cell for irradiance measurement (40);
An electrical property measuring section (50) for measuring electrical properties of the solar cell to be inspected (20), the solar cell for temperature measurement (30), and the solar cell for irradiance measurement (40);
A processing unit (70) that acquires measurement data from the temperature measurement unit (60) and the electrical characteristic measurement unit (50) and performs a predetermined calculation process;
The processing unit (70)
Both the current-voltage characteristics (It ′, Vt ′) of the solar cell for temperature measurement (30) and the short-circuit current (I RC ′) of the solar cell for irradiance measurement (40), the solar cell for temperature measurement The open circuit voltage (V RC ) corrected to the irradiance in the reference state of (30) is calculated, the open circuit voltage (V RC ) corrected to the irradiance in the reference state, and the temperature of the solar cell for temperature measurement (30) An arithmetic unit that calculates current-voltage characteristics (I, V) in a reference state of the solar cell to be inspected (20) based on the data (Tt ′) and temperature data (T ′) of the solar cell to be inspected (20). (71), The solar cell output measuring device characterized by the above-mentioned.
請求項１記載の太陽電池出力の測定装置。 The solar cell output measuring device according to claim 1, wherein the open voltage of the temperature measuring solar cell (30) is measured by the electrical characteristic measuring section (50).
ことを特徴とする請求項２記載の太陽電池出力の測定装置。 The electrical property measuring section (50) includes a switch (Sw) that can switch between connection with the solar cell to be inspected (20) and connection with the solar cell for temperature measurement (30). The solar cell output measuring device according to claim 2.
温度および電気的特性の測定データをもとに、基準状態における電気的特性を演算可能な演算式を備えており、前記温度測定用太陽電池（３０）または前記被検査太陽電池（２０）の各測定データに基づいて、各太陽電池の電気的特性を前記演算式により演算する
ことを特徴とする請求項１記載の太陽電池出力の測定装置。 The pre-calculation unit (71)
Based on measurement data of temperature and electrical characteristics, an arithmetic expression capable of calculating electrical characteristics in a reference state is provided, and each of the solar cell for temperature measurement (30) or the solar cell to be inspected (20) 2. The solar cell output measuring device according to claim 1, wherein the electric characteristics of each solar cell are calculated by the calculation formula based on the measurement data.
ことを特徴とする請求項１記載の太陽電池出力の測定装置。 The processing unit (70) includes a memory (72), and calculation parameters (Pt20, Pt20, P2) for calculating the electrical characteristics of the temperature measurement solar cell (30) measured in advance in the memory (72). The solar cell output measuring device according to claim 1, wherein Pi20) is stored.
ことを特徴とする請求項５に記載の太陽電池出力測定装置。 The calculation parameter includes an open-circuit voltage in a reference state, a temperature coefficient of the open-circuit voltage, a series resistance, and a short-circuit current in a reference state of a solar cell for irradiance measurement, and a temperature coefficient of a short-circuit current. The solar cell output measuring device according to claim 5.
被検査太陽電池（２０）と同じ構成を具備した単セルまたはミニモジュールからなる温度測定用太陽電池（３０）、および被検査用太陽電池（２０）と同じ構成を具備した単セルまたはミニモジュールからなる前記放射照度測定用太陽電池（４０）を用意し、
被検査太陽電池（２０）、前記温度測定用太陽電池（３０）および前記放射照度測定用太陽電池（４０）の実測温度を検出する工程と、
被検査太陽電池（２０）、前記温度測定用太陽電池（３０）および前記放射照度測定用太陽電池（４０）の各電気特性を検出する工程と、
前記温度測定用太陽電池（３０）の電流電圧特性（Ｉｔ’，Ｖｔ’）を、前記放射照度測定用太陽電池（４０）からのデータをもとに基準状態の放射照度に補正した開放電圧（ＶＲＣ）を取得する工程と、
前記基準状態の放射照度に補正した開放電圧データ（ＶＲＣ）、前記温度測定用太陽電池（３０）の温度データ（Ｔｔ’）および前記被検査太陽電池（２０）の温度データ（Ｔ’）をもとに、被検査太陽電池（２０）の基準状態における電流電圧特性（Ｉ，Ｖ）を取得する工程とを含む
ことを特徴とする太陽電池出力の測定方法。
A method for measuring solar cell output,
From a temperature measuring solar cell (30) comprising a single cell or mini-module having the same configuration as the solar cell to be inspected (20), and from a single cell or mini-module having the same configuration as the solar cell to be inspected (20) Prepare the solar cell for irradiance measurement (40),
Detecting the actually measured temperature of the solar cell to be inspected (20), the solar cell for temperature measurement (30) and the solar cell for irradiance measurement (40);
Detecting each electrical characteristic of the solar cell to be inspected (20), the solar cell for temperature measurement (30), and the solar cell for irradiance measurement (40);
An open-circuit voltage obtained by correcting the current-voltage characteristics (It ′, Vt ′) of the temperature measurement solar cell (30) to the irradiance in the reference state based on the data from the irradiance measurement solar cell (40). V RC ),
The open-circuit voltage data (V RC ) corrected to the irradiance in the reference state, the temperature data (Tt ′) of the solar cell for temperature measurement (30), and the temperature data (T ′) of the solar cell to be inspected (20). A method for measuring a solar cell output, comprising: obtaining a current-voltage characteristic (I, V) in a reference state of the solar cell to be inspected (20).
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|---|---|---|---|---|
| CN110297136A (en) * | 2019-05-28 | 2019-10-01 | 华为数字技术（苏州）有限公司 | A kind of testing conditions determine method, apparatus and photovoltaic system |
| US20220052639A1 (en) * | 2018-09-27 | 2022-02-17 | Siemens Energy Global GmbH & Co. KG | Pv-device having reduced aging |
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| US11799419B2 (en) | 2019-05-28 | 2023-10-24 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Detection condition determining method, apparatus, and photovoltaic system |
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