JP5024820B2 - ソーラシミュレータ用光源装置 - Google Patents
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Description
本発明は、ソーラシミュレータ用光源装置に係り、特に、太陽電池ＩＶ測定用ソーラシミュレータに用いられるソーラシミュレータ用光源装置に関する。
図９は、従来技術に係るフラッシュランプ点灯装置におけるフラッシュランプの発光波形を示す図である。
同図に示すように、この発光波形は、発光幅が短く、また発光波形が台形でなく、そのパルス幅は約５００μｓと短く、形状は山形である。
パルスパワー工学の基礎と応用，京都ハイパワーテクノロジー研究会編，近代科学社 高電圧パルスパワー工学，原雅則・秋山秀典著，森北出版 Transient electronics -Pulsed Circuit Technology Paul W. Smith Wiley 「ミドルパルス・マルチフラッシュによるＩ−Ｖ測定法の開発とその有効性」第３回次世代太陽光発電システムシンポジウム予稿集 日本学術振興会,p270-273,2006年7月
同図に示すように、この発光波形は、発光幅が短く、また発光波形が台形でなく、そのパルス幅は約５００μｓと短く、形状は山形である。
パルスパワー工学の基礎と応用，京都ハイパワーテクノロジー研究会編，近代科学社 高電圧パルスパワー工学，原雅則・秋山秀典著，森北出版 Transient electronics -Pulsed Circuit Technology Paul W. Smith Wiley 「ミドルパルス・マルチフラッシュによるＩ−Ｖ測定法の開発とその有効性」第３回次世代太陽光発電システムシンポジウム予稿集 日本学術振興会,p270-273,2006年7月
しかし、応答速度が遅い、高効率太陽電池や薄膜太陽電池を、短い発光幅（５００μｓ）と山形波形の照射光で測定しようとすると、得られるＩＶ特性は過渡特性を示し、太陽電池の諸特性値に、過小もしくは過大な計算結果をもたらす懸念がある。また、放射照度に対する太陽電池出力の直線性からのずれや、基準太陽電池と被測定太陽電池の相対分光感度の違いにより生じるスペクトルミスマッチ誤差を生じるおそれがある。
このような電圧掃引時の過渡状態による誤差を抑えて、正しい太陽電池のＩＶ特性を得るためには、電気的に９５％と充分飽和した状態を与えるに十分な時間、すなわち応答時定数の４倍以上の時間に及ぶ平坦な照射光下で、ＩＶ特性を測定することが必要となる。そのためには発光波形の拡張が要求される。すなわち、ソーラシミュレータの光源の発光時間を１０ｍｓ程度まで拡張し、またその発光波形の台形化と波高部の平坦化を図る必要がある。
このような電圧掃引時の過渡状態による誤差を抑えて、正しい太陽電池のＩＶ特性を得るためには、電気的に９５％と充分飽和した状態を与えるに十分な時間、すなわち応答時定数の４倍以上の時間に及ぶ平坦な照射光下で、ＩＶ特性を測定することが必要となる。そのためには発光波形の拡張が要求される。すなわち、ソーラシミュレータの光源の発光時間を１０ｍｓ程度まで拡張し、またその発光波形の台形化と波高部の平坦化を図る必要がある。
本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、ソーラシミュレータの発光源としてフラッシュランプを用い、フラッシュランプからの発光光の発光時間を１０ｍｓ程度まで拡張し、かつ波形の台形化と波高部の平坦化を可能にしたソーラシミュレータ用光源装置を提供することにある。
第１の手段は、ソーラシミュレータ用光源装置において、直流高圧電源と、該直流高圧電源にコンデンサとリアクトルとを分布定数回路状に接続されたＰＦＮと、該ＰＦＮの出力開放端に接続されたフラッシュランプとからなり、前記ＰＦＮの出力端に接続されるリアクトルと並列に抵抗を接続したことを特徴とするソーラシミュレータ用光源装置である。
第２の手段は、ソーラシミュレータ用光源装置において、直流高圧電源と、該直流高圧電源にコンデンサとリアクトルとを分布定数回路状に接続されたＰＦＮと、該ＰＦＮの出力開放端に接続されたフラッシュランプとからなり、前記ＰＦＮの出力端に接続されるリアクトルのインダクタンスを他のリアクトルのインダクタンスよりも大きくしたことを特徴とするソーラシミュレータ用光源装置である。
第３の手段は、ソーラシミュレータ用光源装置において、直流高圧電源と、該直流高圧電源にコンデンサとリアクトルとを分布定数回路状に接続されたＰＦＮと、該ＰＦＮの出力開放端に接続されたフラッシュランプとからなり、前記ＰＦＮの前記直流高圧電源側に近いコンデンサの少なくとも１つのコンデンサのキャパシタンスを他のコンデンサのキャパシタンスより大きくしたことを特徴とするソーラシミュレータ用光源装置である。
第２の手段は、ソーラシミュレータ用光源装置において、直流高圧電源と、該直流高圧電源にコンデンサとリアクトルとを分布定数回路状に接続されたＰＦＮと、該ＰＦＮの出力開放端に接続されたフラッシュランプとからなり、前記ＰＦＮの出力端に接続されるリアクトルのインダクタンスを他のリアクトルのインダクタンスよりも大きくしたことを特徴とするソーラシミュレータ用光源装置である。
第３の手段は、ソーラシミュレータ用光源装置において、直流高圧電源と、該直流高圧電源にコンデンサとリアクトルとを分布定数回路状に接続されたＰＦＮと、該ＰＦＮの出力開放端に接続されたフラッシュランプとからなり、前記ＰＦＮの前記直流高圧電源側に近いコンデンサの少なくとも１つのコンデンサのキャパシタンスを他のコンデンサのキャパシタンスより大きくしたことを特徴とするソーラシミュレータ用光源装置である。
本発明によれば、ソーラシミュレータ用光源装置として基本ＰＦＮを改良したＰＦＮを用いることにより、発光パルス幅が大きく波高部が平坦なフラッシュ光を実現することができ、ソーラシミュレータの光源として好適なソーラシミュレータ用光源装置が得られる。
本発明は、ソーラシミュレータ用光源装置の光源としてフラッシュランプを用い、フラッシュランプから放射される発光光の発光波形の台形化と波高部の平坦化を図るために、直流高圧電源とフラッシュランプとの間に、直列接続されたリアクトルと並列接続されたコンデンサからなるＬＣ回路を多段に接続したＰＦＮ（pulse forming network）を挿入したものである。
図１は、ＰＦＮを用いたソーラシミュレータ用光源装置の構成を示す回路図、図２はフラッシュランプの発光波形を示す図である。
図１において、１は直流高圧電源、２はＰＦＮ、２１−１、２１−２・・・２１−ｎはリアクトル、２２−１、２２−２・・・２２−ｎはコンデンサ、３はフラッシュランプ、４はトリガートランス、５はトリガー電極であり、ＰＦＮ２は、各リアクトル２１−１、２１−２・・・２１−ｎのインダクタンスが、例えば、５ｍＨ、各コンデンサ２２−１、２２−２・・・２２−ｎのキャパシタンスが、例えば、５０μＦからなるＬＣ回路を、例えば、１０段接続して構成したものである。このソーラシミュレータ用光源装置によれば、フラッシュランプ３から、図２に示すように、発光パルス幅約１０．１ｍｓの発光光が得られるが、オーバーシュート、リンギング（波高部リップル＝１２．２％）が見られるため、ソーラシミュレータ用光源装置として用いるためには更なる改良が必要である。
図１において、１は直流高圧電源、２はＰＦＮ、２１−１、２１−２・・・２１−ｎはリアクトル、２２−１、２２−２・・・２２−ｎはコンデンサ、３はフラッシュランプ、４はトリガートランス、５はトリガー電極であり、ＰＦＮ２は、各リアクトル２１−１、２１−２・・・２１−ｎのインダクタンスが、例えば、５ｍＨ、各コンデンサ２２−１、２２−２・・・２２−ｎのキャパシタンスが、例えば、５０μＦからなるＬＣ回路を、例えば、１０段接続して構成したものである。このソーラシミュレータ用光源装置によれば、フラッシュランプ３から、図２に示すように、発光パルス幅約１０．１ｍｓの発光光が得られるが、オーバーシュート、リンギング（波高部リップル＝１２．２％）が見られるため、ソーラシミュレータ用光源装置として用いるためには更なる改良が必要である。
本発明の第１の実施形態を図３および図４を用いて説明する。
図３は、本実施形態の発明に係るソーラシミュレータ用光源装置の構成を示す回路図、図４はフラッシュランプの発光波形を示す図である。
図３において、２３はＰＦＮ２の出力端に接続されるリアクトル２１−１と並列に接続された抵抗であり、抵抗２３の抵抗値は、例えば、２０Ωである。なお、その他の構成は図１に示した同符号の構成に対応する。図４に示すように、フラッシュランプ３からは、発光パルス幅１０．１ｍｓの発光光が得られ、立ち上がり部分のオーバーシュートとリンギング（波高部リップル８．５％）は、ほぼ無くなるが、全体として立ち上がり、立ち下がりが、なだらかに丸みを帯び、ソーラシミュレータ用光源装置として好適である。
図３は、本実施形態の発明に係るソーラシミュレータ用光源装置の構成を示す回路図、図４はフラッシュランプの発光波形を示す図である。
図３において、２３はＰＦＮ２の出力端に接続されるリアクトル２１−１と並列に接続された抵抗であり、抵抗２３の抵抗値は、例えば、２０Ωである。なお、その他の構成は図１に示した同符号の構成に対応する。図４に示すように、フラッシュランプ３からは、発光パルス幅１０．１ｍｓの発光光が得られ、立ち上がり部分のオーバーシュートとリンギング（波高部リップル８．５％）は、ほぼ無くなるが、全体として立ち上がり、立ち下がりが、なだらかに丸みを帯び、ソーラシミュレータ用光源装置として好適である。
本発明に関連する第２の実施形態を図５および図６を用いて説明する。
図５は、本実施形態の発明に係るソーラシミュレータ用光源装置の構成を示す回路図、図６はフラッシュランプの発光波形を示す図である。
図５において、２１はＰＦＮ２の出力端に接続されるリアクトル２１−１と直列に付加的に接続されたリアクトルであり、リアクトル２１のインダクタンスは、例えば、５ｍＨである。なお、その他の構成は図１に示した同符号の構成に対応する。
図６に示すように、フラッシュランプ３からは、発光パルス幅９.１８ｍｓの発光光が得られ、その立ち上がり部分のオーバーシュート、リンギングは無くなるが、波高部平坦部の右下がりが大きくなるため、波高部リップルは９.６％となり、図４に示した第１の実施形態の場合比べて若干増加するが、ソーラシミュレータ用光源装置として好適である。
図５は、本実施形態の発明に係るソーラシミュレータ用光源装置の構成を示す回路図、図６はフラッシュランプの発光波形を示す図である。
図５において、２１はＰＦＮ２の出力端に接続されるリアクトル２１−１と直列に付加的に接続されたリアクトルであり、リアクトル２１のインダクタンスは、例えば、５ｍＨである。なお、その他の構成は図１に示した同符号の構成に対応する。
図６に示すように、フラッシュランプ３からは、発光パルス幅９.１８ｍｓの発光光が得られ、その立ち上がり部分のオーバーシュート、リンギングは無くなるが、波高部平坦部の右下がりが大きくなるため、波高部リップルは９.６％となり、図４に示した第１の実施形態の場合比べて若干増加するが、ソーラシミュレータ用光源装置として好適である。
本発明に関連する第３の実施形態を図７および図８を用いて説明する。
図７は、本実施形態の発明に係るソーラシミュレータ用光源装置の構成を示す回路図、図８はフラッシュランプの発光波形を示す図である。
図７において、２２はＰＦＮ２の直流高圧電源１側に近いコンデンサ、例えば、コンデンサ２１-ｎ-１と並列に付加的に接続されたコンデンサであり、このコンデンサ２２のキャパシタンスは、例えば、１２μＦである。なお、その他の構成は図５に示した同符号の構成に対応する。
図８に示すように、フラッシュランプ３からは、発光パルス幅９.３８ｍｓの発光光が得られ、付加されたコンデンサ２２がフラッシュランプ３から遠い位置にあるため、その効果が遅く効いてくるため、直流高圧電源１からの放電比率が、図５に示したものに比べて増える結果、波形の右下がりが緩和され、波高部リップル３.８％となり最も小さくなり、ソーラシミュレータ用光源装置として極めて好適である。
図７は、本実施形態の発明に係るソーラシミュレータ用光源装置の構成を示す回路図、図８はフラッシュランプの発光波形を示す図である。
図７において、２２はＰＦＮ２の直流高圧電源１側に近いコンデンサ、例えば、コンデンサ２１-ｎ-１と並列に付加的に接続されたコンデンサであり、このコンデンサ２２のキャパシタンスは、例えば、１２μＦである。なお、その他の構成は図５に示した同符号の構成に対応する。
図８に示すように、フラッシュランプ３からは、発光パルス幅９.３８ｍｓの発光光が得られ、付加されたコンデンサ２２がフラッシュランプ３から遠い位置にあるため、その効果が遅く効いてくるため、直流高圧電源１からの放電比率が、図５に示したものに比べて増える結果、波形の右下がりが緩和され、波高部リップル３.８％となり最も小さくなり、ソーラシミュレータ用光源装置として極めて好適である。
１ 直流高圧電源
２ ＰＦＮ
２１、２１−１、２１−２・・・２１−ｎ リアクトル
２２、２２−１、２２−２・・・２２−ｎ コンデンサ
２３ 抵抗
３ フラッシュランプ
４ トリガートランス
５ トリガー電極
２ ＰＦＮ
２１、２１−１、２１−２・・・２１−ｎ リアクトル
２２、２２−１、２２−２・・・２２−ｎ コンデンサ
２３ 抵抗
３ フラッシュランプ
４ トリガートランス
５ トリガー電極
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- ソーラシミュレータ用光源装置において、直流高圧電源と、該直流高圧電源にコンデンサとリアクトルとを分布定数回路状に接続されたＰＦＮと、該ＰＦＮの出力開放端に接続されたフラッシュランプとからなり、前記ＰＦＮの出力端に接続されるリアクトルと並列に抵抗を接続したことを特徴とするソーラシミュレータ用光源装置。
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