JP3187343U - ソーラーシミュレータ - Google Patents

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Abstract

【課題】ソーラーパネルを搬送する際と変換効率テストに供する際とでソーラーパネルの向きを変える必要がないソーラーシミュレータを提供する。
【解決手段】光をソーラーパネル9に照射して太陽光を模擬するシミュレータであって、光源3と、光源3から放射された少なくとも一部の光線を略平行光として反射する反射面が曲面となっている第1の反射鏡4と、第1の反射鏡4から出射された前記略平行光をソーラーパネル9に向かって反射する第2の反射鏡5と、を具えることを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本考案はソーラーシミュレータに関し、より詳しくはソーラーパネルの評価に用いるためのソーラーシミュレータに関するものである。
太陽光発電を用いるソーラーパネルとして、集光レンズを用いたことで変換効率が向上された高集光型太陽電池(High Concentrated photovoltaic: HCPV)が知られている。ソーラーパネルは、製造後に光電変換効率を評価するためのテストが必要である。このテストには、自然光(太陽光)を用いることができるが、自然光は天候や時間の影響を受けやすい。そこで、通常は人工光源を用いたソーラーシミュレータを用いて、一定照度で且つ略平行光の模擬太陽光をソーラーパネルに照射することでソーラーパネルの電流−電圧特性曲線(いわゆるI‐V曲線)を求めている。
図6には、従来のソーラーシミュレータの例が示されている。図中において、符号11はソーラーシミュレータであり、符号12は被験物としてのソーラーパネルである。ソーラーシミュレータ11は、光源111より発せられた光線を曲面鏡112で反射させてその反射光をソーラーパネル12の受光面121に照射する。なお、曲面鏡112はコリメートミラーとして用いられるものであり、光源111と曲面鏡112とは、それらの間の距離が曲面鏡112の焦点距離よりも大きくなるように配置されているので、光源111より発せられた拡散光は、曲面鏡112の反射により略平行光となってソーラーパネル12に照射される。また、光源111と曲面鏡112とは、それぞれ例えば地面や基台上に載置するために水平方向に配置されている。
上記従来のソーラーシミュレータを用いた場合、曲面鏡112から反射される光線は、水平方向にソーラーパネル12に照射されるので、テスト時にはソーラーパネル12をその受光面121が水平方向と直交するように、つまり横向きになるように配置しなくてはならない。しかし、ソーラーパネル12は搬送時には通常その受光面121が上向きになるように配置されているので、テストに供する際に、またテスト後に搬送する際にそれぞれソーラーパネル12の向きを変えなくてはならず、余計な手間や時間がかかるだけでなく、そのための手段(図示せず)も必要となり、ソーラーシミュレータの構造が複雑になるといった問題点がある。
本考案は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ソーラーパネルを搬送する際と変換効率テストに供する際とでソーラーパネルの向きを変える必要がないソーラーシミュレータの提供にある。
上記目的を達成するための手段として、本考案は、以下の手段を提供する。
即ち、光をソーラーパネルに照射して太陽光を模擬するシミュレータであって、光源と、前記光源から放射された少なくとも一部の光線を略平行光として反射する反射面が曲面となっている第1の反射鏡と、前記第1の反射鏡から出射された前記略平行光を前記ソーラーパネルに向かって反射する第2の反射鏡と、を具えることを特徴とするソーラーシミュレータを提供する。
なお、前記ソーラーパネルは、前記受光面が上方に面するように配置されることが好ましく、且つ、前記第2の反射鏡は、前記第1の反射鏡から反射されてきた前記略平行光の光軸を上から下への略鉛直方向に曲げるように反射し前記ソーラーパネルの受光面に対して略垂直に入射するように配置されていることが好ましい。
本考案に係るソーラーシミュレータによれば、光源から発せられた光を第1の反射鏡で略平行光として反射し、該略平行光を第2の反射鏡で反射して被験物であるソーラーパネルに照射できるので、たとえソーラーシミュレータを水平方向に配置しても、ソーラーパネルを搬送の際とテストに供する際とでその向きを変える必要が省かれ、つまりはテストに係る時間が短縮できる。また、ソーラーパネルの向きを変えるための手段も必要ないので、ソーラーシミュレータ全体の構造が比較的簡単である。
本考案に係るソーラーシミュレータの好ましい実施形態を示す斜視図である。 上記実施形態における第1の反射鏡を示す部分拡大断面図である。 上記実施形態における第1の反射鏡を構成する反射板の形状の一例を示す概要図である。 上記実施形態における第1の反射鏡を構成する反射板の形状の他の一例を示す概要図である。 上記実施形態の使用状態を示す側視図である。 従来例のソーラーシミュレータを示す斜視図である。
以下、添付図面を参照しながら、本考案の具体的な実施形態を詳細に説明する。
図1には、本考案に係るソーラーシミュレータの好ましい実施形態が斜視図で示されている。本実施形態において、ソーラーシミュレータは、模擬太陽光となる光線を発する光源3と、光源3からの光を反射する第1の反射鏡4と、第1の反射鏡4からの光を反射する第2の反射鏡5と、を含んでいる。
また図示においては、第2の反射鏡5の下方に、光電変換効率がテストされる被験物であるソーラーパネル(太陽電池モジュール)9が配置されている。ソーラーパネル9としては集光レンズを有する高集光型太陽電池(HCPV)モジュールが用いられており、本実施形態においては集光レンズの受光面91が上向きに配置されている。ただし、本考案に係るソーラーシミュレータを用いる対象となるソーラーパネルは高集光型のものに限らず、いわゆる平板型のものでもよい。
光源3として、本実施形態ではフラッシュ発光光源を用いた。フラッシュ発光光源は、高集光型太陽電池に対して生産ライン上において逐次的にテストを行うのに適している。もちろん光源3としては連続発光光源を用いてもかまわない。
図2には、本実施形態における第1の反射鏡4の部分拡大断面図が示されている。図示されているように、第1の反射鏡4は、外表面411が円弧状に形成されているベース部41と、該ベース部41の外表面411の円弧と形状が対応する円弧状の表面をそれぞれ有する複数の反射板42と、からなっている。複数の反射板42は、それらの上記表面が一面に並置されて1つの曲面43を形成するようにベース部41の外表面411に互いに並置されて貼り付けられている。
第1の反射鏡4としては、曲面43が凸面となっている凸面鏡を用いることが好ましい。曲面43は、光源3から放射された光線を反射する反射面であり、また、反射された光のうちの少なくとも一部が略平行光となるように、光源3と第1の反射鏡4とは、それらの間の距離が第1の反射鏡4の焦点距離よりも遥かに長くなるように、且つ、互いの光軸がずれるように配置されている。また、曲面43の弧度も、光源3からの光を略平行光として反射できるように調整されている。
反射板42は、互いに密に並置されるように、それらの周縁の形状が例えば六角形(図3参照)でもよく、あるいは矩形(図4参照)でもよく、その形状は特に限定されない。
また、他の実施形態として、第1の反射鏡4はベース部41を有さなくてもよい。この場合、複数の反射板42は、それらの表面が一面に並置されて1つの曲面43を形成するように互いに繋ぎ合わせられる。また、この場合も、反射板42は、その周縁の形状が例えば六角形でもよく、あるいは矩形でもよく、その形状は特に限定されない。
なお、第1の反射鏡4として本実施形態では上述のように凸面鏡を用いたが、要は光源3からの光を略平行光として反射できればよく、例えば第1の反射鏡4として凹面鏡を用いて光源3及び第1の反射鏡4を互いの距離が第1の反射鏡4の焦点距離と対応するように配置することも可能である。
第2の反射鏡5は、図1に示されているように、第1の反射鏡4とそれぞれの反射面が相対するように配置されている。本実施形態においては、第2の反射鏡5は平面鏡であり、その反射面の、第1の反射鏡4から出射される略平行光の光軸に対する角度θがほぼ45度となるように且つ下向きに配置されている(図5参照)。このように配置すると、第2の反射鏡5は、第1の反射鏡4から出射された上記略平行光の光軸を略直角に曲げるように反射して、第2の反射鏡5の下方に受光面91が上方に面するように配置されているソーラーパネル9の受光面91に上記略平行光を照射することができる。
図5には、本実施形態における使用時の光線経路が側視図として概略的に示されている。光源3から放射された拡散光は経路Aを経て第1の反射鏡4に投射される。ここで、上述のように光源3と第1の反射鏡4との距離は第1の反射鏡の焦点距離よりも遥かに長いので、第1の反射鏡4で反射された光は略平行光となる。該略平行光は水平方向に沿った経路Bを経て第2の反射鏡5に投射される。第2の反射鏡5は該略平行光の光軸との角度θがほぼ45度となるように且つ反射面が下向きに配置されているので、第2の反射鏡5で反射された光は上から下に向かって鉛直方向に沿った経路Cを経てソーラーパネル9の受光面91に対して略垂直に、つまり集光レンズの光軸にほぼ平行に入射する。これによりソーラーパネルの変換効率テストを行うことができる。
なお、ソーラーパネル9に投射される光の強度にむらがある場合、つまり特定の箇所における光の強度が強すぎる場合、遮光材料(例えばドット状のインク)を、第1の反射鏡4あるいは第2の反射鏡5の鏡面におけるその特定箇所に対応する部分に塗布することも可能であり、このようにすれば、その特定箇所に対応する部分の反射量を下げることができ、ソーラーパネル9に投射される光の強度を均一にすることができ、太陽光により似せることができる。また、第1の反射鏡4および第2の反射鏡5のサイズは、ソーラーパネル9の受光面91に満遍なく光が投射されるように受光面91のサイズに対応するものを用いるとよい。
上記のように、本考案に係るソーラーシミュレータによれば、光源3から発した光を、第1の反射鏡4で略平行光として反射し、その略平行光を第2の反射鏡5にて光軸が略直角に曲がるように反射することで、ソーラーパネル9の受光面91に略平行光を照射する。これにより、例えば光源3からの光および第1の反射鏡4での反射光の方向が略水平であっても、第2の反射鏡5で略鉛直に反射してソーラーパネル9の受光面91に照射できる。よって、受光面91が上向きで搬送されるソーラーパネル9をテストに供するためにその向きを変える必要がないので、テストにかかる時間が短縮されるだけでなく、ソーラーシミュレータ全体の構造もより簡易になる。
以上、本考案の好ましい実施形態を説明したが、本考案はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
本考案に係るソーラーシミュレータによれば、被験物であるソーラーパネルを、搬送の際とテストの際とでその向きを変える必要がない。よって、ソーラーパネルの変換効率テストに供する模擬太陽光照射装置として有用である。
2 ソーラーシミュレータ
3 光源
4 第1の反射鏡
41 ベース部
411 外表面
42 反射板
43 曲面
5 第2の反射鏡
9 ソーラーパネル
91 受光面

Claims (9)

  1. 光をソーラーパネルに照射して太陽光を模擬するシミュレータであって、
    光源と、
    前記光源から放射された少なくとも一部の光線を略平行光として反射する反射面が曲面となっている第1の反射鏡と、
    前記第1の反射鏡から出射された前記略平行光を前記ソーラーパネルに向かって反射する第2の反射鏡と、を具えることを特徴とするソーラーシミュレータ。
  2. 前記ソーラーパネルは、受光面が上方に面するように配置されており、
    前記第2の反射鏡は、前記第1の反射鏡から反射されてきた前記略平行光の光軸を上から下への略鉛直方向に曲げるように反射し前記ソーラーパネルの受光面に対して略垂直に入射するように配置されている
    ことを特徴とする請求項1に記載のソーラーシミュレータ。
  3. 前記第1の反射鏡は、それぞれ円弧状の表面を有すると共に互いに並置された複数の反射板を有しており、前記複数の反射板それぞれの前記表面が一面に並置されて前記曲面を形成している
    ことを特徴とする請求項1または2に記載のソーラーシミュレータ。
  4. 前記第1の反射鏡は更に、外表面が円弧状に形成されているベース部を有しており、前記反射板はそれぞれ前記ベース部の前記外表面に貼られている
    ことを特徴とする請求項3に記載のソーラーシミュレータ。
  5. 前記反射板は、それらの周縁の形状が六角形あるいは矩形である
    ことを特徴とする請求項3または4に記載のソーラーシミュレータ。
  6. 前記光源は、連続発光光源である
    ことを特徴とする1〜5のいずれか一項に記載のソーラーシミュレータ。
  7. 前記光源は、フラッシュ発光光源である
    ことを特徴とする1〜5のいずれか一項に記載のソーラーシミュレータ。
  8. 前記第2の反射鏡は平面鏡であり、その反射面の前記略平行光の光軸に対する角度が略45度となるように配置されている
    ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のソーラーシミュレータ。
  9. 前記第1の反射鏡は凸面鏡であり、前記光源からの距離が、自身の焦点距離よりも長くなるように配置されている
    ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載のソーラーシミュレータ。
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