JP4944233B2 - 太陽電池評価装置およびそれに用いられる光源評価装置 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池を評価するための装置およびそれに用いられる光源評価装置に関する。

前記太陽電池は、近年広く普及し、メーカ間、製品間の競争が激しくなっている。また、その組成も、単結晶シリコンから、アモルファスシリコン、薄膜シリコン、有機化合物などの多くの種類が開発されている。そこで、これらの太陽電池の光電変換効率を公正に評価するために、評価方法が、ＩＥＣ６０９０４やＪＩＳ規格（Ｃ８９０５〜Ｃ８９９１）で定義されている。

これは、太陽電池は、材料および構造に起因する固有の分光感度特性を有するので、その光電変換特性が、性能評価用の照射光の分光放射照度に大きく依存するためである。そのため、一般に太陽電池の性能測定は、国際的に協定された標準試験条件の下に、基準太陽光の分光放射照度（＝Ｓ（λ））に近似させた分光放射照度Ｌ（λ）を持つソーラシミュレータを用い、屋内で実施されることが多い。

しかしながら、ソーラシミュレータは、キセノンランプと光学フィルタとを組合わせて構成されており、その照明光を前記基準太陽光に近似させるのは非常に難しい。図９は、前記の基準太陽光の分光放射照度Ｓ（λ）を示すものであり、ＩＥＣ６０９０４に示されたものである。また、図１０には、ソーラシミュレータの分光放射照度Ｌ（λ）の一例を示す。波長域および照度レベルの異なる前記図９とこの図１０とを組合わせると、図１１のようになる。図１１において、参照符号α１は基準太陽光の分光放射照度Ｓ（λ）を示し、参照符号α２はソーラシミュレータの分光放射照度Ｌ（λ）を示す。

そこで、特許文献１には、相互に異なる波長範囲の光を発する複数の光源（キセノンランプとハロゲンランプ）に、各光源からの光を波長依存性を有する鏡で選択的に透過／反射させ、その透過／反射光を合成することで、紫外から赤外まで、太陽光に類似のスペクトルを有する光を発生するようにしたソーラシミュレータが提案されている。

また、特許文献２では、ソーラシミュレータの光量変動を補正するために、光源の放射照度を測定し、かつこの照度測定センサの応答特性を太陽電池自体の応答特性に合わせることで、ソーラシミュレータの光量変動をキャンセルさせている。

特開平８−２３５９０３号公報 特開２００４−１３４７４８号公報

上述の従来技術は、いずれもソーラシミュレータ単体での校正の方法を提案している。しかしながら、ソーラシミュレータには、メーカ間、および同じメーカでも機差が存在しており、それぞれが前述の特性を満足していても、異なるソーラシミュレータで測定すると、発電量が異なってしまうという問題があった。

そこで、現在は、多くの場合、以下のようにして、ソーラシミュレータの校正が行なわれている。先ず、測定者は、たとえば産業技術総合技術研究所（＝国際的に統一された基準太陽光スペクトル等を持っている国立またはそれに準じる機関）に、サンプルとなる太陽電池を送付して測定を依頼する。それに応じて該機関は、所有している限りなく基準太陽光に近い高近似ソーラシミュレータ用いて前記サンプルの短絡電流Ｉｓｃを測定し、測定値（＝Ａ）を記載して依頼者に返送する。これを受けて測定者は、返送されて来た前記サンプルを、以降、自社の二次基準セルとして、ソーラシミュレータの光量調整用に使用している。すなわち、前記二次基準セルを用いて、短絡電流ＩｓｃがＡとなるように、ソーラシミュレータの光量を調整してから、実際に測定すべき（検査対象の製品の）太陽電池の特性を測定している。これは、前述のように基準太陽光の分光スペクトルを厳密に再現するのは困難であるが、可能な限り、各社のソーラシミュレータをそれに合せ込むための手法である。

ところが、上述の手法では、二次基準セルによる校正が完了するまでには、測定者がサンプルを作成して郵送し、公的機関がサンプルを測定して返送することが必要であり、時間および費用が掛かるという問題がある。しかも、校正は一度だけ行えばよいのでなく、測定すべき太陽電池の分光感度が変わる都度、新たに二次基準セルを作成して校正をやり直す必要があり、前記時間および費用は膨大なものになる。

また、前述の値付けに際して、高近似ソーラシミュレータでも、完全には基準太陽光の分光放射照度Ｓ（λ）と異なるので、実際のソーラシミュレータの分光放射照度Ｌ（λ）と、該基準太陽光の分光放射照度Ｓ（λ）とのミスマッチ分の補正を行っている。

そこで、本件発明者は、被測定太陽電池の分光感度Ｐ（λ）を予め測定しておき、分光放射照度Ｌ（λ）のソーラシミュレータでの照射光による短絡電流をＥＬとするとき、分光放射照度Ｓ（λ）での基準太陽光による短絡電流を、
ＥＳ＝ＥＬ・｛∫Ｓ（λ）・Ｐ（λ）ｄλ｝／｛∫Ｌ（λ）・Ｐ（λ）ｄλ｝
から換算することで、前記の二次基準セルを不要にする太陽電池の評価方法を提案している。

しかしながら、上述の手法は、シリコン単結晶太陽電池のように、前記分光感度Ｐ（λ）が安定している結晶系太陽電池には有効であるものの、薄膜系の太陽電池（アモルファス、微結晶、化合物系、色素増感、有機系等）において、前記分光感度Ｐ（λ）が照射光量によって変化してしまう特性を有するものでは、誤差が生じるという問題がある。

本発明の目的は、分光感度が光量によって変化する太陽電池の評価にあたって、照明光源の光量調整を正確に行うことができる光源評価装置およびそれを用いる太陽電池評価装置を提供することである。

本発明の光源評価装置は、太陽電池を照明する光源の分光放射照度Ｌ（λ）を測定する分光放射計と、予め測定されている基準太陽光の分光放射照度Ｓ（λ）を記憶する第１の記憶部と、予め複数ｉの照度で測定されている前記太陽電池の分光感度Ｐｉ（λ）を記憶する第２の記憶部と、前記太陽電池の複数ｉの各照度レベルにおける分光感度Ｐｉ（λ）の中から、前記基準太陽光の分光放射照度Ｓ（λ）と前記光源の分光放射照度Ｌ（λ）から演算により求めた分光感度Ｐｓ（λ）を用いて、ソーラシミュレータ調整用の短絡電流Ｉｓｃを求める演算部とを含むことを特徴とする。

上記の構成によれば、ソーラシミュレータ（照明光源）を備えて構成される太陽電池評価装置などに用いられ、前記ソーラシミュレータ（照明光源）の光量調整などのために用いられる光源評価装置であって、通常、規定通りの光量（１０００Ｗ／ｍ^２）となっているかの校正を行うにあたっては、予め短絡電流（Ｉｓｃ）が値付けられた基準太陽電池を用い、その短絡電流（Ｉｓｃ）が所定の値となるように調整されるのに対して、本発明では、前記基準太陽電池に代えて、分光放射計および演算部ならびに分光感度測定装置を用いる。

具体的には、前記分光放射計で前記ソーラシミュレータ（照明光源）の分光放射照度Ｌ（λ）を測定する一方、第１の記憶部には規格などで予め定められている基準太陽光の分光放射照度Ｓ（λ）を記憶しておくとともに、第２の記憶部には前記分光感度測定装置で予め測定した前記太陽電池の複数ｉの各照度レベルにおける分光感度Ｐｉ（λ）を記憶しておく。そして、前記演算部が、前記太陽電池の複数ｉの各照度レベル（バイアス光レベルＩｂ）における分光感度Ｐｉ（λ）の中から、前記基準太陽光の分光放射照度Ｓ（λ）と前記光源の分光放射照度Ｌ（λ）との差に対応する分光感度Ｐｓ（λ）を選択し、その分光感度Ｐｓ（λ）の太陽電池に対して、前記光源からの照明光が実際に光電変換に作用する照度レベルの実効値を演算する。その実効値が前記の規定通りの光量となるように、表示やフィードバック制御などで前記ソーラシミュレータ（照明光源）の光量調整を行えばよい。

したがって、前述のような基準太陽電池が不要になり、太陽電池の種類(＝分光感度)が変わっても、容易にその太陽電池に規定通りの光量が照射される状態を再現することができ、基準セル作成や校正の費用と時間とを削減することができる。また、前記分光放射照度Ｓ（λ）に、任意の光源、たとえばＤ６５光源の数値データを与えることで、前記太陽電池を、その任意の光源で使用した場合の発電量の測定も行えるようになる。同様に、前記基準太陽光の分光放射照度Ｓ（λ）を変更することで、地表（ＡＭ１．５）でのものであるが、宇宙（ＡＭ０）や、任意の地域での発電量の測定も行えるようになる。

さらに、本方式では、ＩＥＣ６１２１５に要求されている２００Ｗ／ｍ^２（＝０．２Ｓｕｎ）における発電量の測定も、Ｓ（λ）を、０．２Ｓｕｎに変更することで、太陽電池の非線形性を考慮して、ソーラシミュレータの調整用の短絡電流を提供できる。

また、本発明の光源評価装置では、前記複数ｉの各照度レベルにおける分光感度Ｐｉ（λ）は、波長λ毎の照度依存性：Ｐ（λ，Ｌ（λ））であることを特徴とする。

上記の構成によれば、たとえば０．００Ｓｕｎから３．００Ｓｕｎまでのｉ段階の照度レベルでの分光感度Ｐｉ（λ）を求めておき、波長λ毎に、実際に測定されたソーラシミュレータ（照明光源）の分光放射照度Ｌ（λ）に対応する太陽電池の分光感度Ｐｉ（λ）を選択してゆき、前記演算部での各々の照度レベルに対応した分光感度Ｐｓ（λ）のデータを作成する。

したがって、波長λ毎に、照明光の照度レベルを正確に反映した太陽電池の分光感度を選択することができ、該太陽電池の前記基準太陽光下での発電量をより正確に求める（シミュレーションする）ことができるようになる。

さらにまた、本発明の光源評価装置では、前記演算部は、演算結果に応答して、前記光源の光量をフィードバック制御することを特徴とする。

その場合、前記演算部は、前記予め複数ｉの照度で測定されている前記太陽電池の分光感度Ｐｉ（λ）の内、波長λ毎に、実際に測定する光源の分光放射照度Ｌ（λ）に対応した値を選択して前記分光感度Ｐｓ（λ）とし、前記太陽電池で得られるべき短絡電流が予め定める値となるように、前記光源の光量を調整する。

上記の構成によれば、演算部は、前記のように実際に太陽電池の光電変換に作用する照度レベルの実効値が規定通りの値、すなわち１０００Ｗ／ｍ^２となるように、前記ソーラシミュレータ（照明光源）の光量調整を行うことができる。

また、本発明の光源評価装置では、前記演算部は、演算結果を表示することを特徴とする。

上記の構成によれば、作業者は、表示を見て、前記のように実際に太陽電池の光電変換に作用する照度レベルの実効値が規定通りの値となるように、前記ソーラシミュレータ（照明光源）の光量調整を行うことができる。

さらにまた、本発明の光源評価装置では、前記演算部は、演算結果を外部出力することを特徴とする。

上記の構成によれば、パーソナルコンピュータなどの外部の制御装置などによって、前記のように実際に太陽電池の光電変換に作用する照度レベルの実効値が規定通りの値となるように、前記ソーラシミュレータ（照明光源）の光量調整を行うことができる。

また、本発明の太陽電池評価装置では、前記の光源評価装置と、前記基準太陽光を模した光を発生し、測定対象の前記太陽電池に照射する前記光源としてのソーラシミュレータと、前記ソーラシミュレータからの照射光による前記太陽電池の発電特性を測定する電流・電圧計を備えることを特徴とする。

上記の構成によれば、前述のように太陽電池の入射光量に対する分光感度Ｐｉ（λ）の非線形性を考慮して、前記基準太陽光の照射光での発電特性をより正確に求めることができる。

本発明の光源評価装置およびそれを用いる太陽電池評価装置は、以上のように、分光放射計でソーラシミュレータ（照明光源）の分光放射照度Ｌ（λ）を測定する一方、第１の記憶部には基準太陽光の分光放射照度Ｓ（λ）を記憶しておくとともに、第２の記憶部には太陽電池の複数ｉの各照度レベルにおける分光感度Ｐｉ（λ）を記憶しておき、演算部が、前記太陽電池の複数ｉの各照度レベル（バイアス光レベルＩｂ）における分光感度Ｐｉ（λ）から演算により求めた分光感度Ｐｓ（λ）を用いて、ソーラシミュレータ調整用の短絡電流Ｉｓｃを求める。

それゆえ、照射照度により太陽電池の分光感度が変化する太陽電池においても、容易にその太陽電池に規定通りの照度が照射される状態を再現することができるので、二次基準セルを作成し、公的機関で値付けする為の、費用と時間とを削減することができる。

本発明の実施の一形態に係る太陽電池評価装置の構成を示すブロック図である。 多結晶シリコン太陽電池における分光感度の照度依存性を示すグラフである。 図１１で示す基準太陽光と一例のソーラシミュレータとの分光放射照度特性の一部を拡大して示すグラフである。 本発明の実施の一形態で採用する分光感度の特性を説明するためのグラフである。 本発明の実施の一形態のソーラシミュレータの光量調整動作を説明するためのフローチャートである。 複数の照度レベルにおける各波長の分光感度の求め方を説明するためのフローチャートである。 図４で示す分光感度の求め方を説明するためのフローチャートである。 図７で示す分光感度の求め方を詳細に説明するためのフローチャートである。 基準太陽光による分光放射照度を示すグラフである。 一例のソーラシミュレータの分光放射照度を示すグラフである。 基準太陽光と一例のソーラシミュレータとの分光放射照度の違いを示すグラフである。

図１は、本発明の実施の一形態に係る光源評価装置１０を備える太陽電池評価装置１の構成を示すブロック図である。この太陽電池評価装置１は、前記ＪＩＳ規格（Ｃ８９１２）で定義されている基準太陽光を模した光を発生し、測定対象の太陽電池２に照射する従来からのソーラシミュレータ（照明光源）３と、その照射光による前記太陽電池２の発電特性（短絡電流Ｉｓｃなど）を測定する電流・電圧計４と、前記光源評価装置１０とを備えて構成される。

注目すべきは、本発明の太陽電池評価装置１では、ソーラシミュレータ３からの照明光の照射にあたって、その照射光量を、前記光源評価装置１０を用いて調整することである。調整の際は、測定対象の太陽電池２に代えて、この光源評価装置１０が、そのまま被照射領域に配置されて光量を測定するようにしてもよく、あるいは、ソーラシミュレータ３から太陽電池２への光路にミラー７が介在され、そのミラー７によって、前記ソーラシミュレータ３による照射光の一部の光を反射（たとえば９９％を通過、１％を反射）させて該光源評価装置１０に入射させてもよい。

基準太陽光の分光放射照度Ｓ（λ）のデータは、前述のように予めＩＥＣなどで規定されたものであり、記録媒体や通信ネットワークなどを介して頒布され、第１の記憶部１１に格納されている。

また、測定対象の太陽電池２の分光感度Ｐｉ（λ）は、分光感度測定装置５において、オフライン処理によって、予め前記複数ｉ段階に照度を変化させて、都度、分光感度Ｐ（λ）が測定されたものを、前記記録媒体や通信ネットワークなどを介して第２の記憶部１２に格納されている。ここで、太陽電池２の分光感度Ｐ（λ）の測定方法については、ＪＩＳ規格（Ｃ８９１５）には、２つ定義されている。先ず第１は、単色光照射（半値幅が５ｎｍ以下で、２５ｎｍピッチで単色の光照射）を行い、それによる太陽電池２からの電流を逐次求めるものである。第２は、放射照度１０００Ｗ／ｍ^２の白色バイアスの光照射を行いつつ、前記単色光を照射し、太陽電池２からの電流を逐次求めるものである。標準測定条件では、基準太陽光が照射されているので、白色バイアスが印加された状態での分光感度が必要になる。単結晶等の分光感度が照度依存性のない太陽電池の場合、第１の方法でもよいが、分光感度に照度依存性のある太陽電池では、第２の方法による分光感度が必要となる。

前記光源評価装置１０では、前記基準太陽光による前記図９で示す分光放射照度Ｓ（λ）のデータを記憶している第１の記憶部１１と、予め複数ｉの照度で測定されている前記太陽電池２の分光感度Ｐｉ（λ）のデータを記憶している第２の記憶部１２とのデータから、演算部１４が、下式から、理論上の短絡電流Ｉｓｃｒｅｆを求め、表示部１５に表示する。

Ｉｓｃｒｅｆ＝∫Ｐｉ（λ）・Ｓ（λ）ｄλ ・・・（１）
ここに、Ｐｉ（λ）は、基準太陽光と同じ放射照度で測定された太陽電池の分光感度である。以下、これを１Ｓｕｎと記す。

また、前記光源評価装置１０では、ソーラシミュレータ３から太陽電池２への照明光が入射されると、分光放射計１３で測定された分光放射照度Ｌ（λ）と、後述する測定アルゴリズムで求めた分光感度Ｐｓ（λ）とのデータから、演算部１４が、下式から、短絡電流Ｉｓｃを基め、表示部１５に表示する。

Ｉｓｃ＝∫Ｐｓ（λ）・Ｌ（λ）ｄλ ・・・（２）
前記演算部１４での短絡電流Ｉｓｃの演算結果は、上述のように表示部１５に表示されるとともに、該演算部１４は、その演算結果に応じた光量制御信号ＣＴＬを作成し、Ｉｓｃ＝Ｉｓｃｒｅｆとなるように、ソーラシミュレータ３の光量調整を行う。該演算部１４はまた、演算結果を外部のパーソナルコンピュータなどに出力して、それらの外部機器を介して、ソーラシミュレータ３の光量調整等を行うようにしてもよい。

以下に、前記の分光感度Ｐｓ（λ）の求め方の一例を詳しく説明する。先ず、本実施の形態では、複数ｉの分光感度Ｐｉ（λ）には、波長λ毎の照度依存性Ｐ（λ，Ｌ（λ））を用いる。この波長λ毎の照度依存性Ｐ（λ，Ｌ（λ））に基づく分光感度Ｐｉ（λ）は、前記分光感度測定装置５において、前述のように白色バイアス光と単色照射とによって求められて、前記第２の記憶部１２に格納されている。

ここで、図２に、多結晶シリコン太陽電池における分光感度の照度依存性を示す。横軸は波長（ｎｍ）で、縦軸は入射エネルギー（Ｗ）に対する出力電流（Ａ）の比、すなわち効率を表す。実験は、前述のように単色照射を行うことができる分光光源と白色光源とを用い、前記分光光源から、単色の光を所定の波長範囲で放射させつつ、前記白色光源からは白色光をバイアス光として、その放射照度を前記複数ｉ段階に変化させ、各々の光照射による分光感度Ｐｉ（λ）として取込んでゆく。図２の例では、白色光を、０．００Ｓｕｎから３．００Ｓｕｎまで、０．２５Ｓｕｎピッチで（すなわちｉは１３サンプル）変化させている。

こうして、前記ｉ段階の照度レベルでの分光感度Ｐｉ（λ）を測定することができ、前記分光感度測定装置５は、このようにして前記分光感度Ｐｉ（λ）のデータを作成する。

図２によれば、７００ｎｍ以上の長波長域で、分光感度が、放射照度の違いによって変化していることが理解される。すなわち、放射照度の変化と発電量とが非線形の関係にある。したがって、太陽電池２の発電特性（短絡電流Ｉｓｃ）の測定を行うにあたって、単純にＡＭ１．５の１．００Ｓｕｎの分光感度Ｐ１．００（λ）のデータを用いていたのでは、前記図１１の特性を一部の波長域で抜出して示す図３で示すように、実際は、太陽電池２には、その１．００Ｓｕｎよりも遙かに小さいレベルでしか入射光が無かったり、大きいレベルの入射光があったりして、誤差が生じることになる。たとえば、図３の例では、波長λが８６０ｎｍにおいて、前記参照符号α１で示す基準太陽光のレベルが１．００Ｓｕｎであるのに対して、参照符号α２で示すソーラシミュレータのレベルは、その１／５の０．２０Ｓｕｎにしか過ぎない。そこで前記演算部１４は、波長λ毎に、この分光感度Ｐｉ（λ）の内から、前記基準太陽光の分光放射照度Ｓ（λ）と前記ソーラシミュレータ３の分光放射照度Ｌ（λ）との関係に対応した適切なデータを抽出し、前記太陽電池２に実効的に照射されている照明光の照度での分光感度Ｐｓ（λ）を作成する。

こうして作成された分光感度Ｐｓ（λ）の例を、図４で示す。参照符号α２は、前述の図１１と同様にソーラシミュレータ３の照射光の分光放射照度Ｌ（λ）を示し、参照符号α３は、太陽電池２におけるＡＭ１．５での理想の分光感度Ｐ（λ）を示し、参照符号α４は、前記ソーラシミュレータ３の波長λ毎の放射照度の違いによる太陽電池２の非線形性を考慮した分光感度Ｐｓ（λ）の一例を示す。演算部１４によるこのような分光放射照度Ｓ（λ）と分光放射照度Ｌ（λ）とからの適切な分光感度Ｐｓ（λ）の求め方を、以下に説明する。説明の簡単化のために、特定の波長λｊで説明する。

図５は、前記演算部１４によるソーラシミュレータ３の光量調整動作を説明するためのフローチャートである。ステップＳ１では、演算部１４は、予め測定されている太陽電池２の分光感度Ｐｉ（λ）を読込む。ステップＳ２では、基準となる短絡電流Ｉｓｃｒｅｆが、前記分光感度Ｐｉ（λ）のデータを用いて演算される。具体的には、前記複数ｉの照射光レベルでの分光感度Ｐｉ（λ）のデータの内、基準太陽光Ｓ(λ)で照明時の分光感度Ｐ１（λ）と、基準太陽光の分光放射照度Ｓ（λ）のデータとを用いて、
Ｉｓｃｒｅｆ＝∫Ｐ１（λ）・Ｓ（λ）ｄλ ・・・（３）
から求められる。

その後、ステップＳ３で該ソーラシミュレータ３の実際の分光放射照度Ｌ（λ）が測定され、ステップＳ４で、前記ステップＳ１で読込まれた分光感度Ｐｉ（λ）の内、波長λ毎に、前記ステップＳ３で測定された分光放射照度Ｌ（λ）に適応するデータが求められて分光感度Ｐｓ（λ）のデータが作成される。さらにステップＳ５では、その分光感度Ｐｓ（λ）のデータを用いて、
Ｉｓｃ＝∫Ｐｓ（λ）・Ｌ（λ）ｄλ ・・・（４）
から、短絡電流Ｉｓｃが求められる。ステップＳ６では、前記ステップＳ５で求められた短絡電流Ｉｓｃが、ステップＳ２で求められた基準となる短絡電流Ｉｓｃｒｅｆと一致しているか否かが判断され、一致していない場合にはステップＳ７でソーラシミュレータ３の光量調整が行われて、再度光量確認のために前記ステップＳ３に戻り、一致している場合には処理を終了する。

一方、前記ステップＳ１で読込まれる分光感度Ｐｉ（λ）は、前述のように、分光感度測定装置５によって、図６で示すようにして予め求められている。すなわち、ステップＳ１１では、照度レベルを表す変数ｉが初期値の０にセットされ、ステップＳ１２では、ソーラシミュレータ３からそのｉＳｕｎで白色バイアス光の照射を行いつつ、ステップＳ１３で分光感度Ｐｉ（λ）が測定される。ステップＳ１４では、前記変数ｉが所定の最大値ａ（図２の例では３．００）に達したか否かが判断され、そうであるときには処理を終了し、そうでないときにはステップＳ１５で前記変数ｉに所定の加算値Δｉ（図２の例では０．２５）が加算されて前記ステップＳ１２に戻り、再びその照度ｉの白色バイアス光の照射から分光感度Ｐｉ（λ）の測定が行われる。

また、前記ステップＳ４における分光感度Ｐｓ（λ）の演算処理は、図７で示すようにして行われる。すなわちステップＳ２１では、波長λのナンバーを示す変数ｊが初期値の１にセットされ、ステップＳ２２では、基準太陽光による分光放射照度Ｓ（λｊ）と、実測されたソーラシミュレータ３の分光放射照度Ｌ（λｊ）との比率ｋｊ（＝Ｌ（λｊ）／Ｓ（λｊ））が求められ、ステップＳ２３では、太陽電池２の分光感度Ｐｉ（λｊ）中で、この比率ｋｊと一致する値が分光感度Ｐｓ（λｊ）に選択される。ステップＳ２４では、前記変数ｊが所定の最大値ｃに達したか否かが判断され、そうであるときには処理を終了し、そうでないときにはステップＳ２５で前記変数ｊに１が加算されて前記ステップＳ２２に戻り、再びそのｊ番目の波長λｊでの分光感度Ｐｓ（λｊ）の選択が行われる。

さらにまた、前記ステップＳ２３における分光感度Ｐｓ（λｊ）の演算処理は、図８で示すようにして行われる。すなわちステップＳ３１では、前記第２の記憶部１２に記憶されていた分光感度Ｐｉ（λｊ）のデータの中で、その波長λｊにおける前記基準太陽光による分光放射照度Ｓ（λｊ）とソーラシミュレータ３の分光放射照度Ｌ（λｊ）との比率ｋｊ（＝Ｌ（λｊ）／Ｓ（λｊ））に一致する値があるか否かが判断され、ある場合にはステップＳ３２で、そのままの分光感度Ｐｉ（λｊ）のデータが分光感度Ｐｓ（λｊ）のデータに採用され、無い場合にはステップＳ３３で、その比率ｋｊに近い２つの分光感度Ｐｉ（λｊ）と、Ｐｉ（λｊ＋１）またはＰｉ（λｊ−１）とのデータから、補間演算（内分法、及び複数のデータによるラグランジェ補間など）によって前記分光感度Ｐｓ（λｊ）のデータが求められる。

具体的には、たとえば、前述の図２で示す太陽電池の理論上の短絡電流Ｉｓｃｒｅｆは、
∫Ｐ（λ）・Ｓ（λ）ｄλ＝５５４．６ｍＡ
Ｐ（λ）：ＡＭ１．５の照射条件下に置ける太陽電池の分光感度
Ｓ（λ）：ＡＭ１．５の分光放射照度
である。他方、ソーラシミュレータ３の放射照度を１Ｓｕｎに合わせた時の短絡電流Ｉｓｃは、
∫Ｐ（λ）・Ｌ（λ）ｄλ＝５４９．５ｍＡ
Ｌ（λ）：ソーラシミュレータ３の分光放射照度、但し∫Ｌ（λ）ｄλ＝１０００Ｗ／ｍ^２
となり、−０．９％の測定誤差が生じる。

これに対して、太陽電池２の非線形性を考慮した演算方法を採用した場合の短絡電流Ｉｓｃは、
∫Ｐｓ（λ）・Ｌ（λ）ｄλ＝５５５．５ｍＡ
Ｐｓ（λ）：Ｌ（λ）の照度で照射した場合の太陽電池２の分光感度
となり、測定誤差量は０．２％となる。こうして、非線形性を考慮した分光感度Ｐｓ（λ）を採用することで、短絡電流Ｉｓｃを理論値に近付ける（▲０．９％→０．２％）ことができる。

したがって、前記演算部１４が、太陽電池２を、基準太陽光で照明した場合の短絡電流Ｉｓｃｒｅｆとソーラシミュレータ３で照明した場合の短絡電流Ｉｓｃとを表示部１５に併せて表示して、作業者が、両者の値が同一になるように光量調整することで、上述のようにして、太陽電池２の非線形性を考慮した、誤差の少ない発電量測定を行うことができる。または、演算部１４は、短絡電流ＩｓｃｒｅｆとＩｓｃとの差を出力する光量制御信号ＣＴＬによって、ソーラシミュレータ３の光量調整を自動的に行うようにしてもよい。

このように構成することで、ソーラシミュレータ３の校正に前述のような基準セルが不要になり、太陽電池２の種類(＝分光感度)が変わっても、簡単に校正を行うことができる。また、ソーラシミュレータ３は、その分光放射照度Ｌ（λ）が基準太陽光源による分光放射照度Ｓ（λ）に必要以上に高い精度で一致しているような必要はなく、該ソーラシミュレータ３の低コスト化を図ることができる。

さらにまた、前記分光放射照度Ｓ（λ）に、任意の光源、たとえばＤ６５光源の数値データを与えることで、前記太陽電池２を、その任意の光源で使用した場合の短絡電流に調整することができる。同様に、前記基準太陽光の分光放射照度Ｓ（λ）は、地表（ＡＭ１．５）でのものであるが、宇宙（ＡＭ０）や、任意の地域でのシミュレーションも行えるようになる。

１ 太陽電池評価装置
２ 太陽電池
３ ソーラシミュレータ（照明光源）
４ 電力計
５ 分光感度測定装置
７ ミラー
１０ 光源評価装置
１１ 第１の記憶部
１２ 第２の記憶部
１３ 分光放射計
１４ 演算部
１５ 表示部

Claims (8)

1. 太陽電池を照明する光源の分光放射照度Ｌ（λ）を測定する分光放射計と、
   予め測定されている基準太陽光の分光放射照度Ｓ（λ）を記憶する第１の記憶部と、
   予め複数ｉの照度で測定されている前記太陽電池の分光感度Ｐｉ（λ）を記憶する第２の記憶部と、
   前記太陽電池の複数ｉの各照度レベルにおける分光感度Ｐｉ（λ）と、前記基準太陽光の分光放射照度Ｓ（λ）と、前記光源の分光放射照度Ｌ（λ）とを用いて演算で求める分光感度Ｐｓ（λ）を用いて、太陽電池を照明する光源の光量調整用の値を演算することを特徴とする光源評価装置。
2. 前記複数ｉの各照度レベルにおける分光感度Ｐｉ（λ）は、波長λ毎の照度依存性：Ｐ（λ，Ｌ（λ））であることを特徴とする請求項１記載の光源評価装置。
3. 前記演算部は、演算結果に応答して、前記光源の光量をフィードバック制御することを特徴とする請求項２記載の光源評価装置。
4. 前記演算部は、前記予め複数ｉの照度で測定されている前記太陽電池の分光感度Ｐｉ（λ）の内、波長λ毎に、実際に測定する光源の分光放射照度Ｌ（λ）に対応した値を選択して前記分光感度Ｐｓ（λ）とし、前記太陽電池で得られるべき短絡電流が予め定める値となるように、前記光源の光量を調整することを特徴とする請求項３記載の光源評価装置。
5. 前記演算部は、演算結果を表示することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光源評価装置。
6. 前記演算部は、演算結果を外部出力することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光源評価装置。
7. 前記請求項１〜６のいずれか１項に記載の光源評価装置と、
   前記基準太陽光を模した光を発生し、測定対象の前記太陽電池に照射する前記光源としてのソーラシミュレータと、
   前記ソーラシミュレータからの照射光による前記太陽電池の発電特性を測定する電流・電圧計とを備えることを特徴とする太陽電池評価装置。
8. 太陽電池を照明する光源の分光放射照度Ｌ（λ）を測定する分光放射計と、
   予め測定されている基準太陽光の分光放射照度Ｓ（λ）を記憶する第１の記憶部と、
   予め複数ｉの照度で測定されている前記太陽電池の分光感度Ｐｉ（λ）を記憶する第２の記憶部と、
   前記太陽電池の複数ｉの各照度レベルにおける分光感度Ｐｉ（λ）の中から、前記基準太陽光の分光放射照度Ｓ（λ）と前記光源の分光放射照度Ｌ（λ）との差に対応する分光感度Ｐｓ（λ）を選択し、その分光感度Ｐｓ（λ）の太陽電池に対して、前記光源からの照明光が実際に光電変換に作用する照度レベルの実効値を演算する演算部とを含むことを特徴とする光源評価装置。

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