JP4997450B2 - ソーラシミュレータの放射照度の場所むら評価方法および評価装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば太陽電池の出力特性測定に用いるソーラシミュレータの放射照度の場所むら評価を行う方法と装置に関する。

近年、クリーンなエネルギー源として太陽電池の需要が高まりつつある。かかる太陽電池の出力特性を正確に測定するための疑似太陽光照射装置（以下、本願においては、ソーラシミュレータと呼ぶ）が提案され、実用化されている。

ソーラシミュレータによって太陽電池の出力特性を正確に測定するためには、太陽電池の受光面に対し、均一な放射照度の疑似太陽光が照射されている必要がある。そのため、ソーラシミュレータにおいて、太陽電池パネルを配置する照射面における光源の放射照度の場所むらを評価することが行われている。例えば、ＪＩＳ規格Ｃ８９１４では、ソーラシミュレータの測定台において１７箇所の任意の位置で放射照度を測定することが規定されている。

従来のソーラシミュレータの放射照度の場所むら測定においては、ＪＩＳ規格Ｃ８９１２に記載されているように、毎月１回の測定が必要とされている。しかし、より短時間で放射照度の場所むらが変化する場合があり、また、ランプ交換等を行った際にはその都度放射照度の場所むら測定が必要となるため、さらに高い頻度で測定が行われているのが現状である。

ここで、従来のソーラシミュレータの放射照度の場所むら測定においては、１個以上のフォトセンサー（受光器）を照射面の予め指定されたポイントに配置し、光源を点灯（発光）させて、フォトセンサーで放射照度を測定することとなる。このとき、１回の発光で全ての点が測定できない場合は、ポイントを移動しながら繰り返し測定を行う。ここで、繰り返し測定を行う際には、照射面の固定した場所に放射照度補正用のフォトセンサー（放射照度検出器）を置き、光源の放射照度のばらつきを同時に測定して、放射照度を補正する必要がある。

放射照度の場所むら測定を行うポイントは、上述したように、例えば１７ポイント以上である。そのため、フォトセンサーの数が少ない場合には、フォトセンサーの場所を変えながら繰り返し測定を行う必要があり、測定に時間がかかるという問題があった。

そこで、特許文献１には、光源の光が照射される場所の複数の位置全てにフォトセンサーを予め配置し、その複数のフォトセンサーについて同時に測定を行い放射照度分布の測定を行う光の放射照度分布の測定方法および測定装置が提案されている。
特開２００７−０４２９９９号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された放射照度分布の測定方法においては、複数のフォトセンサーを用意する必要がある。上述してきたように光源の放射照度の場所むら測定を行うポイントは通常１７ポイント以上であるため、必要となるフォトセンサーの数や周辺機器、配線等の数についても同じだけ必要となり、測定コストがかさむという問題点があった。さらに、各フォトセンサー間の感度のばらつきがあり、さらに汚染や分光感度特性のばらつき等により必ずしも均一にはできないといった問題点もあった。

そこで、本発明の目的は、複数のフォトセンサーを用いる等の高コスト化を避け、ソーラシミュレータの光源の放射照度の場所むら評価測定を短時間で効率よく行う、ソーラシミュレータの放射照度の場所むら評価方法および評価装置を提供することにある。

本発明によれば、太陽電池の出力特性測定に用いるソーラシミュレータの放射照度の場所むら評価方法であって、照射面上に設けられる複数の測定ポイントに設置された散乱反射体について、放射照度が既知である既知光が照射された時の前記照射面を撮像する工程と、前記既知光が照射された時に撮像された画像上で求めた、任意の１つの測定ポイントに設置された前記散乱反射体の反射光の画像に対する、他の測定ポイントに設置された前記散乱反射体の反射光の画像の比較によって、前記他の測定ポイントの補正係数を得る工程と、照射面上に設けられる複数の測定ポイントに設置された散乱反射体について、ソーラシミュレータの光源から光が照射された時の前記照射面を撮像する工程と、前記ソーラシミュレータの光源から光が照射された時に撮像された画像上で求めた、前記任意の１つの測定ポイントに設置された前記散乱反射体の反射光の画像に対する、他の測定ポイントに設置された前記散乱反射体の反射光の画像に、前記補正係数で補正する工程を有する、ソーラシミュレータの放射照度の場所むら評価方法が提供される。

前記既知光は照射ビームであり、前記照射ビームを前記照射面に掃引させ、前記照射ビームが複数の各測定ポイントに設置された散乱反射体に照射された時ごとに、前記照射面について撮像を行っても良い。あるいは、前記既知光は、放射照度むらが既知の光、太陽光、点光源の光のいずれかでも良い。

また、前記既知光が照射された時の前記照射面を撮像する工程において、１つの前記散乱反射体を前記照射面の複数の各測定ポイントに順次設置させてもよく、あるいは、撮像器の向きを測定ポイントに向けてもよい。そして、各測定ポイントに設置された前記散乱反射体に前記既知光が照射された時に前記照射面をそれぞれ撮像しても良い。あるいは、前記既知光が照射された時の前記照射面を撮像する工程において、前記散乱反射体を前記照射面の複数の各測定ポイントにそれぞれ設置させ、各測定ポイントに設置された前記散乱反射体に前記既知光が照射された時に前記照射面を撮像しても良い。この場合、前記照射面に反射散乱幕を設置することにより、前記散乱反射体が前記照射面の複数の各測定ポイントに設置されるようにしても良い。

また、本発明によれば、太陽電池出力測定に用いるソーラシミュレータの放射照度の場所むら評価装置であって、ソーラシミュレータの照射面に設置される散乱反射体と、前記散乱反射体からの散乱反射光を撮像する画像取り込み装置と、放射照度が既知である既知光としての照射ビームを前記散乱反射体に照射する照射ビーム光源と、前記照射ビーム光源を方向自在に支持する経緯台とを備える、ソーラシミュレータの放射照度の場所むら評価装置が提供される。

前記散乱反射体は透過型散乱反射体であり、前記画像取り込み装置を、前記照射面に対しソーラシミュレータ内の光源および前記照射ビーム光源と反対側に設置しても良い。

本発明によれば、ソーラシミュレータが備える光源について放射照度の場所むら評価測定を行うに際し、複数のフォトセンサーを用いる等の高コスト化を避け、ソーラシミュレータの光源の放射照度の場所むら評価測定を短時間で効率よく行うことが可能となる。

以下、本発明の実施の形態の一例を、図面を参照にして説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

初めに、図１〜図４を参照して本発明の原理を説明する。図１は本発明の原理を説明するためのソーラシミュレータ１の構成図である。図２は照射面１０の正面図である。

ソーラシミュレータ１の内部には、太陽電池の出力特性を測定する際に疑似太陽光が照射される照射面１０が設けられている。また、照射面１０上に設定された２つの測定ポイントＡ、Ｂには散乱反射体１１がそれぞれ取り付けられている。ここで、散乱反射体１１は、例えばプロジェクタースクリーン等の反射散乱幕でもよい。また、ソーラシミュレータ１の内部には、照射面１０に向けて疑似太陽光を照射する光源１２と、照射面１０を撮像する画像取り込み装置１３が設置されている。また、光源１２と照射面１０の間には照射ビーム光源１４と、照射ビーム光源１４を支持する経緯台１５が設置されている。照射ビーム光源１４は、経緯台１５により任意の方向へ向けることができ、照射面１０上の任意の位置に、常に等しい放射照度Ｘで照射ビームを照射することができる。また、経緯台１５と照射面１０の間には、光源１２からの迷光（壁面等の反射光）が照射面１０へ入射しないようにさせるバッフル１６が設けられている。

かかるソーラシミュレータ１において、先ず、経緯台１５によって照射ビーム光源１４の照射方向を測定ポイントＡに向け、光源１２は点灯させない状態で、照射ビーム光源１４から測定ポイントＡに設置された散乱反射体１１に既知光としての照射ビームを照射させる。そして、測定ポイントＡに設置された散乱反射体１１に照射ビームが照射された時の照射面１０を画像取り込み装置１３によって撮像する。また、経緯台１５によって照射ビーム光源１４の照射方向を測定ポイントＢに向け、同様に光源１２は点灯させない状態で、照射ビーム光源１４から測定ポイントＢに設置された散乱反射体１１に照射ビームを照射させる。そして、同様に測定ポイントＢに設置された散乱反射体１１に照射ビームが照射された時の照射面１０を画像取り込み装置１３によって撮像する。

こうして、２つの測定ポイントＡ、Ｂに設置された散乱反射体１１に既知光である照射ビームを照射した際の画像がそれぞれ得られることとなる。この得られた２つの画像において、測定ポイントＡに設置された散乱反射体１１に照射ビームが照射された時の反射光の放射照度を基準とし、測定ポイントＢに設置された散乱反射体１１に照射ビームが照射された時の反射光の画像を比較することによって、測定ポイントＢの補正係数Ｋを得ることができる。

即ち、照射ビーム光源１４から、各測定ポイントＡ、Ｂに設置された散乱反射体１１に入射するビーム光の放射照度は全く同じである。一方、画像から得られる各測定ポイントＡ、Ｂに設置された散乱反射体１１の画像には、各散乱反射体１１へのビーム光の入射角度、各測定ポイントＡ、Ｂと画像取り込み装置１３との位置関係などといった種々の要因により差が生じる。そこで、画像から得られる各測定ポイントＡ、Ｂの反射光の画像を比較することによって、測定ポイントＡに対する測定ポイントＢの補正係数Ｋ_Ｂ（ｘ、ｙ）を得る。ここでＫ_Ｂ（ｘ、ｙ）はＹ_Ｂに対応する係数であり、画像Ａに対する画像Ｂの比較を表す係数で、画像の位置と明るさに関する添え字Ｂと、画像歪みに関する二次元要素補正添え字（ｘ、ｙ）である。

ここで、測定ポイントＡに対する測定ポイントＢの補正係数Ｋ_Ｂ（ｘ、ｙ）の求め方を説明する。図３は補正係数Ｋ_Ｂ（ｘ、ｙ）の求め方についての説明図である。図３に示すように、照射ビーム光源１４からは測定ポイントＡ、Ｂそれぞれに等しい放射量Ｘのビーム光が照射される。そして、測定ポイントＡ、Ｂに設置された散乱反射体１１からは、それぞれ放射照度Ｙ_Ａの反射光と放射照度Ｙ_Ｂの反射光が、画像取り込み装置１３によってそれぞれ撮像される。この場合、画像取り込装置１３によって撮像される画像から求められる各測定ポイントＡ、Ｂの反射光の画像をＺ_Ａ、Ｚ_Ｂとおくと、散乱反射体１１に入射するビーム光の放射照度はいずれもＸであるのに対して、画像から求めた測定ポイントＡの反射光の画像をＺ_Ａと、画像から求めた測定ポイントＢの反射光の画像Ｚ_Ｂは、各測定ポイントＡ、Ｂの散乱反射体１１へのビーム光の入射角度や、画像取り込装置１３と各測定ポイントＡ，Ｂの位置関係などの要因があり、原理的には等しくならない。

そこで、測定ポイントＡを基準とした場合の測定ポイントＢの補正係数Ｋ_Ｂ（ｘ、ｙ）を、次式（１）によって求める。
Ｋ_Ｂ（ｘ、ｙ）＝ｆ（Ｙ_Ａ、Ｙ_Ｂ、ｘ，ｙ） （１）
なお、（１）式は、たとえばＫ_Ｂ（ｘ、ｙ）＝Ｚ_Ｂ／Ｚ_Ａのような数式であるが、画像取り込み装置１３の特性によって、異なるものであり、他の数式となる場合もある。今後の数式も同様である。

次に、かかるソーラシミュレータ１において、照射ビーム光源１４からはビーム光を照射せずに、光源１２を点灯させ、各測定ポイントＡ、Ｂに設置された散乱反射体１１に、光源１２から光を照射させる。そして、各測定ポイントＡ、Ｂに設置された散乱反射体１１の反射光を、画像取り込み装置１３によって撮像する。こうして得られた画像において、測定ポイントＡに設置された散乱反射体１１の反射光の画像と、測定ポイントＢに設置された散乱反射体１１の反射光の画像に補正係数を作用させ、比較することによって、測定ポイントＡ、Ｂにおける光源１２の放射照度の場所むらを算出できる。

ここで、測定ポイントＡ、Ｂにおける光源１２の放射照度の場所むらの求め方を説明する。図４は場所むらの求め方についての説明図である。図４に示すように、光源１２の放射照度の場所むらを求める際には、太陽電池Ｉ−Ｖ特性測定を行う場合と同様に、光源１２から照射面１０に光を照射して、画像取り込み装置１３によって照射面１０を撮像させる。そして、撮像された画像において、各測定ポイントＡ、Ｂに設置された散乱反射体１１の反射光の放射照度をそれぞれ求め、それら反射光の放射照度と、上述した方法で求めた補正係数を利用することで場所むら評価が行われる。なお、光源１２の放射照度の場所むらを求める際には、図４に示すように、照射ビーム光源１４と経緯台１５は、ソーラシミュレータ１内から除去しても良い。

図４に示すように、光源１２から各測定ポイントＡ、Ｂに対して光を放射した場合、各測定ポイントＡ、Ｂに入射する光の放射は放射Ｘ_Ａ、Ｘ_Ｂとなる。そして、各測定ポイントＡ、Ｂにおいて反射される反射光の放射は、それぞれ放射Ｙ’_Ａ、Ｙ’_Ｂとなって、画像取り込み装置１３によって各測定ポイントＡ、Ｂの散乱反射体１１からの反射光が撮像される。

この場合、画像取り込装置１３によって撮像される画像から求められる各測定ポイントＡ、Ｂの反射光の画像をＺ’_Ａ、Ｚ’_Ｂとおくと、各測定ポイントＡ、Ｂと画像取り込み装置１３の配置は上記補正係数Ｋ_Ｂ（ｘ、ｙ）を求めた場合と同条件であるため、測定ポイントＢに放射される光の放射照度は、Ｚ’_ＢにＫ_Ｂ（ｘ、ｙ）を作用させることで、規格化でき、Ｚ’_Ａと比較できる。例えば、Ｚ’_Ｂ／Ｋ_Ｂ／Ｚ’_Ａが場所むら値である。なお、以下、補正係数Ｋ_Ｂ（ｘ、ｙ）は特に断らない限り、常に補正係数Ｋまたは偏差比Ｋとして、表す。

例えば、Ｋ_Ｂ（ｘ、ｙ）＝Ｚ_Ｂ／Ｚ_Ａである場合、Ｚ’_Ｂ／Ｚ’_Ａの値は、偏差比Ｋ_Ｂ（ｘ、ｙ）とは異なるＫ’となる（Ｋ’＝Ｚ’_Ｂ／Ｚ’_Ａ）。このＫ’と偏差比Ｋ_Ｂ（ｘ、ｙ）の値を比較した場合、その違いの要因は、光源１２からの入射光の放射照度が異なること（Ｘ’_Ａ≠Ｘ’_Ｂであること）にある。そこで、補正係数Ｋ_Ｂ（ｘ、ｙ）と得られた値Ｋ’を比較することでＸ’_ＡとＸ’_Ｂの関係、即ち、光源１２の照射面１０における場所むらが定量化できる。

つまり、次式（２）で求められるＫ’／Ｋの値が、測定ポイントＡに対する測定ポイントＢの放射照度場所むらとなって算出される。なお、このＫ’／Ｋの値が小さいほど、光源１２から測定ポイントＡに入射する光の放射照度に対し、測定ポイントＢに入射する光の放射照度が小さい（Ｂのほうが暗い）こととなる。
Ｋ’／Ｋ＝Ｘ’_Ｂ／Ｘ’_Ａ （２）

図１〜図４を参照して、本発明の原理を照射面１０における測定ポイントがＡ、Ｂの２点について説明したが、実際には２点よりも更に多い測定ポイントを用いた場所むら評価が行われる。なぜなら、太陽電池の出力特性を測定するためには照射面１０全体についての光源１２の放射照度場所むらを知ることが必要とされるからである。そこで、以下に、図５〜図８を参照して、照射面１０に測定ポイントを１７箇所設けた場合について、ソーラシミュレータ１の光源の放射照度の場所むらが測定される形態について説明していく。

図５は測定ポイントが１７箇所の場合のソーラシミュレータ１の断面概略図である。図６は測定ポイントが１７箇所の場合の照射面１０の正面図である。ここで、ソーラシミュレータ１の基本的な構成は図１で説明した場合と同様であり、ソーラシミュレータ１の内部には、太陽電池の出力特性を測定する際に疑似太陽光が照射される照射面１０が設けられている。照射面１０上には、１７箇所の測定ポイントａ１〜ａ１７に散乱反射体１１がそれぞれ取り付けられている。図６に示すように、照射面１０には、散乱反射体１１が放射状に１７箇所の測定ポイントａ１〜ａ１７に設置される。

また、ソーラシミュレータ１の内部には、照射面１０に向けて疑似太陽光を照射する光源１２と、照射面１０を撮像する画像取り込み装置１３が設置されている。また、光源１２と照射面１０の間には照射ビーム光源１４と、照射ビーム光源１４を支持する経緯台１５が設置されている。照射ビーム光源１４は、経緯台１５により任意の方向へ向けることができ、照射面１０上の任意の位置に、常に等しい強度Ｘで照射ビームを照射することができる。また、経緯台１５と照射面１０の間には、光源１２からの迷光（壁面等の反射光）が照射面１０へ入射しないようにさせるバッフル１６が設けられている。

かかるソーラシミュレータ１において、先ず、各測定ポイントａ１〜ａ１７について偏差比を求める。即ち、先ず、経緯台１５によって照射ビーム光源１４の照射方向を任意の一つの測定ポイントに向け、光源１２は点灯させない状態で、照射ビーム光源１４から当該測定ポイントに設置された散乱反射体１１に既知光としての照射ビームを照射させる。そして、当該測定ポイントに設置された散乱反射体１１に照射ビームが照射された時において、照射面１０を画像取り込み装置１３によって撮像する。こうして、各測定ポイントａ１〜ａ１７に設置された散乱反射体１１に照射ビームが照射された時の照射面１０の画像を画像取り込み装置１３によって撮像する。なお、ここでは、例えば、図６における測定ポイントａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６、ａ７、ａ８、ａ９、ａ１０、ａ１１、ａ１２、ａ１３、ａ１４、ａ１５、ａ１６、ａ１７の順に照射ビームを掃引（走査・スキャン）させ、各測定ポイントポイントａ１〜ａ１７に設置された散乱反射体１１に照射ビームが照射された時の照射面１０の画像を画像取り込み装置１３によって撮像する。

こうして得られた画像において、任意の一つの測定ポイントに設置された散乱反射体１１に照射ビームが照射された時に、画像取り込み装置１３によって撮像される画像上における散乱反射体１１の反射光の画像を基準とし、他の測定ポイントに設置された散乱反射体１１に照射ビームが照射された時の、画像取り込み装置１３によって撮像される画像上の散乱反射体１１の反射光の画像を比較することによって、各測定ポイントの偏差比を得ることができる。例えば、図６における測定ポイントａ１に設置された散乱反射体１１に照射ビームが照射された時の、画像取り込み装置１３によって撮像される画像上の反射光の画像Ｚ_１を基準とし、他の測定ポイントａ２〜ａ１７に設置された散乱反射体１１に照射ビームが照射された時の、画像取り込み装置１３によって撮像される画像上の反射光の画像Ｚ_２〜Ｚ_１７を比較することによって、各測定ポイントａ２〜ａ１７の偏差比Ｋ_２〜Ｋ_１７を得ることができる。

次いで、上述した測定ポイントが２箇所の場合と同様に、図８に示したように、ソーラシミュレータ１における光源１２の放射照度の場所むらが評価される。即ち、光源１２の放射照度の場所むらを求める際には、太陽電池Ｉ−Ｖ特性測定を行う場合と同様に、光源１２から照射面１０に光を照射して、画像取り込み装置１３によって照射面１０を撮像させる。そして、撮像された画像において、各測定ポイントａ１〜ａ１７に設置された散乱反射体１１の反射光の画像Ｚ’_１〜Ｚ’_１７をそれぞれ求める。そして、それら各画像Ｚ’_１〜Ｚ’_１７のうち、例えば測定ポイントａ１に設置された散乱反射体１１に設置された散乱反射体１１の画像上における反射光の画像Ｚ’_１に対する、他の測定ポイントａ２〜ａ１７に設置された各散乱反射体１１の画像上における反射光の放射照度Ｚ’_２〜Ｚ’_１７の比Ｚ’_２／Ｚ’_１〜Ｚ’_１７／Ｚ’_１を求める。こうして求めた比Ｚ’_２／Ｚ’_１〜Ｚ’_１７／Ｚ’_１と、上述した方法で求めた偏差比Ｋ_２〜Ｋ_１７を比較することで、測定ポイント１に対する各測定ポイントａ２〜ａ１７の場所むらを定量評価できる。

即ち、図８に示すように、光源１２から各測定ポイントａ１〜ａ１７に対して光を照射した場合、各測定ポイントａ１〜ａ１７に入射する光の放射照度は放射強度Ｘ_１〜Ｘ_１７である。そして、各測定ポイントａ１〜ａ１７において反射される反射光の放射は、それぞれ放射量（強度）Ｙ’_１〜Ｙ’_１７となり、画像取り込み装置１３によって各測定ポイントａ１〜ａ１７の散乱反射体１１からの反射光が撮像される。

この場合、画像取り込装置１３によって撮像される画像から求められる各測定ポイントａ１〜ａ１７の反射光の画像をＺ’_１〜Ｚ’_１７とおくと、各測定ポイントａ１〜ａ１７と画像取り込み装置１３の配置は上記偏差比Ｋ_２〜Ｋ_１７を求めた場合と同条件であるため、光源１２から各測定ポイントａ１〜ａ１７に照射される光が等しい放射照度であれば、即ち、場所むらがない場合（Ｘ_１〜Ｘ_１７が一定である場合）には、測定ポイントａ１に設置された散乱反射体１１に設置された散乱反射体１１の画像上における反射光の画像Ｚ’_１に対する、他の測定ポイントａ２〜ａ１７に設置された各散乱反射体１１の画像上における反射光の画像Ｚ’_２〜Ｚ’_１７の比Ｚ’_２／Ｚ’_１〜Ｚ’_１７／Ｚ’_１の値は、それぞれ上記偏差比Ｋ_２〜Ｋ_１７と等しくなるはずである。こうして、偏差比Ｋ_２〜Ｋ_１７と画像から得られた値から場所むらを定量的に求めることができる。

以上のようにして、ソーラシミュレータ１が備える光源１２について放射照度の場所むら評価測定を行うことにより、従来のような複数のフォトセンサーを用いる等の高コスト化を避け、低コストで場所むら評価を行うことが可能となる。また、従来のような各フォトセンサー間の感度のばらつきによる影響もなく、ソーラシミュレータの光源の放射照度の場所むら評価測定を短時間で制度よく行うことが可能となる。

以上、本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は図示の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、図５〜８で説明した形態では、照射面１０上の１７箇所の測定ポイントａ１〜ａ１７に散乱反射体１１がそれぞれ取り付けられている例を説明した。また、偏差比Ｋ_２〜Ｋ_１７を得る場合に、既知光として照射ビームを照射する例を説明した。しかしながら、例えば１つの散乱反射体１１を照射面１０上の１７箇所の測定ポイントａ１〜ａ１７に移動させて、各測定ポイントａ１〜ａ１７に設置された散乱反射体１１の反射光の放射量（画像上で得られる画像Ｚ’_１〜Ｚ’_１７）を得ることもできる。また、既知光として照射ビーム以外に、放射照度の場所むらがない光（例えば自然光）を照射面１０上に照射しても良い。

図９は、１つの測定ポイントａ１のみに散乱反射体１１を設置した照射面１０の説明図である。図１０は、その時のソーラシミュレータ１の様子を示す説明図である。また、このソーラシミュレータ１では、偏差比を得る際の既知光として、放射照度の場所むらがない光を用いる。

先ず、図１０に示すように、ソーラシミュレータ１の内部に、既知光として放射照度の場所むらがない光を導入し、照射面１０上の全体に等しい放射照度Ｘで光を照射する。この場合、照射面１０上に照射する既知光として、例えば快晴自然太陽光、レーザー光などを用いることができる。そして、照射面１０上の各測定ポイントａ１〜ａ１７に散乱反射体１１を順次移動させ、各測定ポイントａ１〜ａ１７に移動した散乱反射体１１に既知光が照射された時の照射面１０を画像取り込み装置１３によって撮像する。

こうして得られた画像において、例えば、測定ポイントａ１に移動した散乱反射体１１の画像上における反射光の画像Ｚ_１を基準とし、他の測定ポイントａ２〜ａ１７に移動した散乱反射体１１の画像上における反射光の画像Ｚ_２〜Ｚ_１７の画像を比較することによって、各測定ポイントａ２〜ａ１７の補正係数Ｋ_２〜Ｋ_１７を得る。

次いで、図１１に示すように、照射面１０上に既知光を照射せずに、ソーラシミュレータ１の光源１２から照射面１０に光を照射し、照射面１０上の各測定ポイントａ１〜ａ１７に散乱反射体１１を順次移動させて、各測定ポイントａ１〜ａ１７に移動した散乱反射体１１に光源１２から光が照射された時の照射面１０の画像を画像取り込み装置１３によって撮像する。そして、撮像された画像において、各測定ポイントａ１〜ａ１７に移動した散乱反射体１１の反射光の画像Ｚ’_１〜Ｚ’_１７をそれぞれ求める。そして、それら各画像Ｚ’_１〜Ｚ’_１７のうち、例えば測定ポイントａ１に移動した散乱反射体１１に設置された散乱反射体１１の画像上における反射光の画像Ｚ’_１に対する、他の測定ポイントａ２〜ａ１７に移動した各散乱反射体１１の画像上における反射光の画像Ｚ’_２〜Ｚ’_１７の比Ｚ’_２／Ｚ’_１〜Ｚ’_１７／Ｚ’_１を求める。こうして求めた比Ｚ’_２／Ｚ’_１〜Ｚ’_１７／Ｚ’_１と、上述した方法で求めた偏差比Ｋ_２〜Ｋ_１７を補正することで真の場所むらを定量的にして知ることができる。

この方法のように散乱反射体１１を１つのみ用いても良い。また、放射照度の場所むらがない光を用いることにより、経緯台１５のような照射方向を変更させる機構も省略できる。

さらに、本発明においては、散乱反射体１１を動かさず、画像取り込み装置１３の撮像角度を経緯台１５によって変化させ、撮像した複数の各画像を上記実施の形態で説明したように撮像・計算することにより偏差比を得るという方法が考えられる。

以下、その方法について、図１２および図１３参照して説明する。図１２照射面１０の複数の測定ポイントのうち中心位置にあるポイントｂに散乱反射体１１を１つ設置した様子を表す説明図である。また、図１３その時のソーラシミュレータ１の様子を示す断面概略図である。

図１２に示すように、照射面１０の複数の測定ポイントのうち中心位置にあるポイントｂに散乱反射体１１を１つ設置する。そして、図１３に示す、ソーラシミュレータ１において、照射面１０のポイントｂに散乱反射体１１を１つ設置すると共に、光源１２と、移動可能な経緯台１５に支持される画像取り込み装置１３を用意する。ここで、画像取り込み装置１３は、経緯台１５によって任意の方向へ向けることが可能となっており、光源１２の直下近傍に用意される。

ここで、事前に撮像した時の画像取り込み装置１３とポイントａの相対関係（経緯台１５の撮像角度）が既知である場合に、ポイントｂに設置した散乱反射体１１を、相対関係が上記既知である相対関係と同様となる状態に画像取り込み装置１３の撮像角度を調整して、撮像を行う。ここで、散乱反射体１１と画像取り込み装置１３の相対関係は、経緯台１５による画像取り込み装置１３の角度調整によって行われる。

画像取り込み装置１３とポイントｂに設置される散乱反射体１１の相対関係を、上記既知である画像取り込装置１３の位置から経緯台１５の移動および角度変化によって再現する。そして、光源１２を点灯させ、画像取り込み装置１３によって照射面全体を撮像する。この工程を図１２示す１７箇所すべての測定ポイントに対応する相対関係の場合について、画像取り込み装置１３の角度のみを順次変更して実行する。なお、ここで、光源１２から散乱反射体１１までの距離の違いや画像取り込み装置１３と散乱反射体１１の距離の違いについては、得られた画像のデータにおいて距離補正を適宜行う。そして、撮像された画像のうち、１つの画像を基準点として、各測定ポイントの光の放射照度を求め、各測定ポイントの補正係数を得ることとなる。

この方法により、散乱反射体１１を１つのみ、動かすことなく用い、各測定ポイントの偏差比を簡便な方法によって得ることができる。偏差比が得られた後には、上記実施の形態と同様の方法により放射照度の場所むらを評価することとなる。この場所むらの評価については上述したので省略する。

さらに、本発明においては、散乱反射体１１を透過型のものとし、画像取り込装置１３を散乱反射体に対して、光源１２の反対側に設置することも考えられる。以下に図１４を参照して説明する。

図１４は、散乱反射体１１を透過型散乱反射体１１’とし、画像取り込装置１３を散乱反射体に対して、光源１２の反対側に設置した場合の説明図である。図１４に示すように、ソーラシミュレータ１において、光源１２は上記実施の形態と同様の位置に配置され、照射ビーム光源１４および経緯台１５は光源１２の直下近傍に配置される。また、画像取り込装置１３を散乱反射体に対して、光源１２の反対側に画像取り込み装置１３が設置される。

以上のように構成されるソーラシミュレータ１において、放射照度の場所むら評価測定が行われる。その方法については、上記実施の形態と同様であるため説明は省略する。図１４に示すように画像取り込装置１３を透過型散乱反射体１１’に対して、光源１２の反対側に画像取り込み装置１３が設置されることにより、画像取り込み装置１３や照射ビーム光源１４が光源１２から透過型散乱反射体１１’に照射される光の光路を妨げず、また、光源１２が画像取り込み装置１３の視野障害となることもなく、効率的に放射照度の場所むら測定が可能となる。

また、散乱反射体１１は例えばタイル状であり、照射面１０はタイル状の散乱反射体１１を取り付け可能な格子状の構造であっても良い。また、照射面１０上の１７箇所の測定ポイントａ１〜ａ１７に個別に散乱反射体１１を設けずに、散乱反射体１１として、照射面１０上にプロジェクタースクリーン等を設置することも考えられる。また、測定ポイントは任意の位置に設定することが可能である。

また、既知光として、太陽光等の他、放射照度むらが既知の光を用いることも考えられる。また、キセノンランプやレーザー光の点光源からの光を、距離補正を行うことにより放射照度むらが既知の光として用いることも考えられる。

また、補正係数を得る際に、撮像素子の出力が放射照度に正比例しない場合には、複数の放射照度でもって、上述した各測定ポイントにおける撮像を行い、放射照度と出力の関係式を得ると良い。

本発明は、例えば太陽電池の出力特性測定に用いるソーラシミュレータの放射照度の場所むら評価を行う方法と装置に適用できる。

ソーラシミュレータ１の断面概略図である。 照射面１０の２つの測定ポイントＡ、Ｂに散乱反射体１１が取り付けられた様子を表す説明図である。 補正係数を求め方についての説明図である。 放射照度の場所むら測定を行う場合のソーラシミュレータ１の様子を表す説明図である。 測定ポイントが１７箇所の場合のソーラシミュレータ１の断面概略図である。 照射面１０の１７箇所の測定ポイントに散乱反射体１１が取り付けられた様子を表す説明図である。 測定ポイントが１７箇所である時に補正係数を求める場合の説明図である。 測定ポイントが１７箇所である時に放射照度の場所むら評価を行う場合のソーラシミュレータ１の様子を表す説明図である 照射面１０の１つの測定ポイントに散乱反射体１１を設置した様子を表す説明図である。 照射面１０の１つのポイントに散乱反射体１１を設置した時に補正係数を求める場合の説明図である。 照射面１０の１つのポイントに散乱反射体１１を設置した時に放射照度の場所むら評価を行う場合のソーラシミュレータ１の様子を表す説明図である。 照射面１０の複数のポイントのうち中心位置にあるポイントｂに散乱反射体１１を１つ設置した様子を表す説明図である。 照射面１０の複数のポイントのうち中心位置にあるポイントｂに散乱反射体１１を１つ設置した時のソーラシミュレータ１の様子を示す断面概略図である。 散乱反射体１１を透過型散乱反射体１１’とし、画像取り込装置１３を散乱反射体に対して、光源１２の反対側に設置した場合の説明図である。

符号の説明

１…ソーラシミュレータ
１０…照射面
１１…散乱反射体
１１’…透過型散乱反射体
１２…光源
１３…画像取り込み装置
１４…照射ビーム光源
１５…経緯台
１６…バッフル
X…既知光放射
Ｙ_Ａ，Ｙ_Ｂ…Ａ、Ｂ各点の輝度
Ｚ_Ａ，Ｚ_Ｂ…Ａ、Ｂ各点の画像
X_Ａ，X_Ｂ…ランプ１２のＡ、Ｂ方向の放射強度
Ｚ’_Ａ，Ｚ’_Ｂ…Ａ、Ｂ各点のソーラシミュレータ点灯画像

Claims (8)

1. 太陽電池の出力特性測定に用いるソーラシミュレータの放射照度の場所むら評価方法であって、
   照射面上に設けられる複数の測定ポイントに設置された散乱反射体について、放射照度が既知である既知光が照射された時の前記照射面を撮像する工程と、
   前記既知光が照射された時に撮像された画像上で求めた、任意の１つの測定ポイントに設置された前記散乱反射体の反射光の画像に対する、他の測定ポイントに設置された前記散乱反射体の反射光の画像の比較によって、前記他の測定ポイントの補正係数を得る工程と、
   照射面上に設けられる複数の測定ポイントに設置された散乱反射体について、ソーラシミュレータの光源から光が照射された時の前記照射面を撮像する工程と、
   前記ソーラシミュレータの光源から光が照射された時に撮像された画像上で求めた、前記任意の１つの測定ポイントに設置された前記散乱反射体の反射光の画像に対する、他の測定ポイントに設置された前記散乱反射体の反射光の画像に、前記補正係数で補正する工程を有する、ソーラシミュレータの放射照度の場所むら評価方法。
2. 前記既知光は照射ビームであり、
   前記照射ビームを前記照射面に掃引させ、前記照射ビームが複数の各測定ポイントに設置された散乱反射体に照射された時ごとに、前記照射面について撮像を行う、請求項１に記載のソーラシミュレータの放射照度の場所むら評価方法。
3. 前記既知光は、放射照度むらが既知の光、太陽光、点光源の光のいずれかである、請求項１に記載のソーラシミュレータの放射照度の場所むら評価方法。
4. 前記既知光が照射された時の前記照射面を撮像する工程において、
   １つの前記散乱反射体を前記照射面の複数の各測定ポイントに順次設置させ、各測定ポイントに設置された前記散乱反射体に前記既知光が照射された時に前記照射面をそれぞれ撮像する、請求項１〜３のいずれかに記載のソーラシミュレータの放射照度の場所むら評価方法。
5. 前記既知光が照射された時の前記照射面を撮像する工程において、
   前記散乱反射体を前記照射面の複数の各測定ポイントにそれぞれ設置させ、各測定ポイントに設置された前記散乱反射体に前記既知光が照射された時に前記照射面を撮像する、請求項１〜３のいずれかに記載のソーラシミュレータの放射照度の場所むら評価方法。
6. 前記照射面に反射散乱幕を設置することにより、前記散乱反射体が前記照射面の複数の各測定ポイントに設置される、請求項５に記載のソーラシミュレータの放射照度の場所むら評価方法。
7. 太陽電池出力測定に用いるソーラシミュレータの放射照度の場所むら評価装置であって、
   ソーラシミュレータの照射面に設置される散乱反射体と、
   前記散乱反射体からの散乱反射光を撮像する画像取り込み装置と、
   放射照度が既知である既知光としての照射ビームを前記散乱反射体に照射する照射ビーム光源と、
   前記照射ビーム光源を方向自在に支持する経緯台とを備える、ソーラシミュレータの放射照度の場所むら評価装置。
8. 前記散乱反射体は透過型散乱反射体であり、
   前記画像取り込み装置を、前記照射面に対しソーラシミュレータ内の光源および前記照射ビーム光源と反対側に設置する、請求項７に記載のソーラシミュレータの放射照度の場所むら評価装置。
   

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