JP5229927B2 - Light source device for solar simulator - 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。 The present invention relates to a solar simulator light source device, and more particularly to a solar light source device used in a solar simulator for solar cell IV measurement.
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。
FIG. 9 is a diagram showing a light emission waveform of the flash lamp in the flash lamp lighting device according to the prior art.
As shown in the figure, the emission waveform has a short emission width, the emission waveform is not trapezoidal, the pulse width is as short as about 500 μs, and the shape is a mountain shape.
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。
However, when measuring high-efficiency solar cells and thin-film solar cells with slow response speeds with a short emission width (500 μs) and chevron-shaped irradiation light, the IV characteristics obtained show transient characteristics, and various characteristics of solar cells There is concern that the value may lead to under- or over-calculated results. Further, there is a possibility that a spectral mismatch error caused by a deviation from the linearity of the solar cell output with respect to the irradiance or a difference in relative spectral sensitivity between the reference solar cell and the solar cell to be measured occurs.
In order to suppress the error due to the transient state at the time of the voltage sweep and to obtain the correct IV characteristic of the solar cell, a time sufficient to give a sufficiently saturated state of 95% electrically, that is, a response time constant of 4 It is necessary to measure the IV characteristics under flat irradiation light over a time more than doubled. For this purpose, it is necessary to expand the emission waveform. That is, it is necessary to extend the light emission time of the light source of the solar simulator to about 10 ms, and to make the light emission waveform trapezoidal and flatten the wave height.
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。 In view of the above problems, the object of the present invention is to use a flash lamp as the light source of the solar simulator, extend the light emission time of the light emitted from the flash lamp to about 10 ms, make the waveform trapezoidal, and flatten the wave height. It is an object to provide a solar simulator light source device that can be realized.
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。
In a solar simulator light source device, a first means is a DC high-voltage power supply, a PFN in which a capacitor and a reactor are connected to the DC high-voltage power supply in a distributed constant circuit form, and a flash connected to the output open end of the PFN A solar simulator light source device comprising a lamp and having a resistor connected in parallel with a reactor connected to the output terminal of the PFN.
The second means is a solar simulator light source device, a DC high-voltage power supply, a PFN in which a capacitor and a reactor are connected to the DC high-voltage power supply in a distributed constant circuit form, and a flash connected to the output open end of the PFN A solar simulator light source device comprising a lamp and having an inductance of a reactor connected to an output terminal of the PFN made larger than an inductance of another reactor.
The third means is a solar simulator light source device, a direct current high voltage power source, a PFN in which a capacitor and a reactor are connected to the direct current high voltage power source in a distributed constant circuit form, and a flash connected to an output open end of the PFN A solar simulator light source device comprising a lamp and having a capacitance of at least one of the capacitors close to the DC high-voltage power supply side of the PFN larger than that of other capacitors.
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。 According to the present invention, by using a PFN improved from the basic PFN as a light source device for a solar simulator, it is possible to realize flash light having a large light emission pulse width and a flat crest portion, which is suitable as a light source for a solar simulator. A simulator light source device is obtained.
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。 The present invention uses a flash lamp as a light source of a light source device for a solar simulator, and in order to make the emission waveform of emitted light emitted from the flash lamp trapezoidal and flatten the wave height portion, A PFN (pulse forming network) in which LC circuits composed of series-connected reactors and capacitors connected in parallel are connected in multiple stages is inserted between them.
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。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a solar simulator light source device using PFN, and FIG. 2 is a diagram showing a light emission waveform of a flash lamp.
In FIG. 1, 1 is a DC high voltage power source, 2 is a PFN, 21-1, 21-2... 21-n is a reactor, 22-1, 22-2. 4 is a trigger transformer, 5 is a trigger electrode, and the
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。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a light source device for a solar simulator according to the invention of this embodiment, and FIG. 4 is a diagram showing a light emission waveform of a flash lamp.
In FIG. 3,
本発明の第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。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 5 is a circuit diagram showing the configuration of the solar simulator light source device according to the invention of this embodiment, and FIG. 6 is a diagram showing the light emission waveform of the flash lamp.
In FIG. 5,
As shown in FIG. 6, emitted light having a light emission pulse width of 9.18 ms is obtained from the
本発明の第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。
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 7 is a circuit diagram showing the configuration of the light source device for solar simulator according to the invention of this embodiment, and FIG. 8 is a diagram showing the light emission waveform of the flash lamp.
In FIG. 7, 22 is a capacitor close to the DC high-
As shown in FIG. 8, since the
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
1 DC high
21, 21-1, 21-2... 21 -n
3 Flash lamp 4
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