JP5630457B2 - 太陽電池試験用光照射装置 - Google Patents

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Description

本発明は、太陽電池試験用光照射装置に関し、更に詳しくは太陽電池モジュールの寿命加速試験に用いられる、太陽電池モジュールに試験用光を照射する太陽電池試験用光照射装置に関する。
紫外線を含む光を放射する光照射装置は、被照射物(以下、「ワーク」ともいう)の表面改質、露光、成形、硬化、接着および洗浄などの光照射処理プロセス、あるいは光照射試験などの様々な分野で使用されており、太陽電池モジュールの寿命加速試験にも用いられている。
太陽電池モジュールとしては、従来から、図2に示すような太陽電池セルを複数具えてなる結晶系太陽電池モジュールが用いられており、また、近年においては、省資源かつ省エネルギーでの製造が可能であり、低コスト化、量産化および大面積化に有利な構造を有する、例えば図3に示すような共通の透光性基板上に複数の太陽電池セル単位が設けられてなる薄膜系太陽電池モジュールの研究および商品化が進められている。
図2の結晶系太陽電池モジュール100において、複数の太陽電池セル101は、各々、半導体層102を具え、この半導体層102の表面(図2における上面)に、反射防止膜103が設けられており、当該反射防止膜103の表面(図2における上面)および半導体層102の裏面(図2における下面)の各々に印刷によって電極104A,104Bが形成されてなるものである。これらの複数の太陽電池セル101は、同一平面上に並べられてワイヤからなるインターコネクト材105によって直列接続された状態において、当該複数の太陽電池セル101およびインターコネクト材105を覆うように設けられた透光性の封止材よりなる封止部107によって封止されている。この封止部107の表面(図2における上面)上には、外部からの応力や水蒸気の影響からの保護のための光透過性の高いガラスなどよりなる透光板108が設けられ、この透光板108によって受光面が形成されている。また、当該封止部107の裏面(図2における下面)上には、透光板108に対向するように、バックシートと称される水蒸気バリア性を有する保護シート109が設けられている。そして、これらの透光板108および保護シート109の周縁には、透光板108および保護シート109と共に封止部107を固定するためのアルミニウム製のフレーム112がシール材113を介して設けられている。
ここに、封止部107を構成する透光性の封止材としては、例えばエチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリビニルブチラール(PVB)またはシリコーン樹脂などが用いられており、また、保護シート109としては、例えばポリフッ化ビニル(PVF)、ポリエチレンテレフタレート(PET)またはポリエチレン(PE)などよりなる膜が積層されてなる多層膜構造を有するものが用いられている。
図3の薄膜系太陽電池モジュール120において、複数の太陽電池セル単位121は、各々、受光面を構成するガラスまたはプラスチックよりなる共通の透光性基板123上に、透明電極124Aと、半導体層122と、裏面電極124Bとがこの順に積層されてなるものである。これらの複数の太陽電池セル単位121は、半導体層122の一端側(図3における左端側)の端部が透光性基板123に接触すると共に、裏面電極124Bの一端側(図3における左端側)の端部が隣接する太陽電池セル単位121の透明電極124Aに接触するように設けられている。すなわち、互いに隣接する太陽電池セル単位121,121は、一方の太陽電池セル単位121の透明電極124Aおよび他方の太陽電池セル121の裏面電極124Bによって直列接続され、結果的に複数の太陽電池セル単位121の全てが直列接続されている。また直列接続された状態の複数の太陽電池セル単位121は、複数の太陽電池セル単位121を覆うように設けられた透光性の封止材よりなる封止部127によって封止されている。この封止部127の裏面(図3における下面)上には、透光性基板123に対向するように、バックシートと称される水蒸気バリア性を有する保護シート129が設けられており、この保護シート129および透光性基板123の周縁には、保護シート129および透光性基板123と共に封止部127を固定するためのアルミニウム製のフレーム132がシール材133を介して設けられている。
ここに、封止部127を構成する透光性の封止材としては、例えばエチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリビニルブチラール(PVB)またはシリコーン樹脂などが用いられており、また、保護シート129としては、例えばポリフッ化ビニル(PVF)、ポリエチレンテレフタレート(PET)またはポリエチレン(PE)などよりなる膜が積層されてなる多層膜構造を有するものが用いられている。
また、太陽電池モジュールにおいては、長寿命化が要請されており、この太陽電池モジュールの使用寿命には、封止部を構成する封止材および保護シートなどの有機材料よりなる構成部材に紫外線が照射されることに起因して生じる劣化が大きな影響を及ぼすことが知られている。これに対応して、紫外線に対して良好な耐候性を有する構成部材を具えた太陽電池モジュールが提案されている(例えば、特許文献1および特許文献2参照。)。
このような太陽電池モジュールの寿命試験は、疑似太陽光源を用いる手法があり、一般的には紫外線を含む光を放射する光照射装置を用い、すなわち光照射装置の光源である紫外線ランプを疑似太陽光源とし、太陽電池モジュールの光照射面における放射照度が自然太陽光が照射される場合のそれよりも大きくなるように紫外線を照射する寿命加速試験が行われている。
この寿命加速試験は、従来においては太陽電池モジュールを構成する構成部材の各々について個別に行われていたが、太陽電池セルあるいは太陽電池セル単位やその他の構成部材の組合せによっても寿命特性が変化する可能性があることから、近年においては、実際に用いられる状態である太陽電池モジュールの形態で行うことが重視されるようになってきている。
また、寿命加速試験において試験に要する時間のより一層の短縮化を図った場合には、実用環境下では発生しないような故障事故、具体的には破壊が生じることが懸念されることからも、より実用使用条件に則した試験条件で寿命加速試験を行うことが求められている。
太陽電池モジュール自体を試験対象体として寿命加速試験を行うための太陽電池試験用光照射装置としては、図14に示すように複数の紫外線ランプ142からの紫外線を含む光を試験用光とし、試験用光を試験対象体、すなわちワークWである太陽電池モジュールよりなるパネルの表面(図14における上面)に向かって照射する構成のものが用いられている。
図14の太陽電池試験用光照射装置は、ワークWである太陽電池モジュールが収容される処理室を形成する箱型形状のチャンバ145と、試験用光を放射する紫外線ランプ142の複数が一方(図14における下方)に光放射口143Aを開口する箱型形状のランプ用筐体143の内部に配設されてなる光照射ユニット141とを具え、チャンバ145の上方側(図14における上方側)に形成されている試験用光を導入するための開口145Aの上方に、当該開口145Aを塞ぐようにして光照射ユニット141が配置されてなるものである。
この太陽電池試験用光照射装置においては、光照射ユニット141から放射される試験用光は、直接、あるいは、チャンバ145の周壁部145Bの内面に設けられた反射板147に反射されることにより、ワークWの表面、すなわち太陽電池モジュールの光照射面とされる受光面を有する表面のみに照射される。
このような太陽電池試験用光照射装置を用いることによって太陽電池モジュール自体に対して寿命加速試験を行うことによれば、紫外線による劣化の影響を受けやすい封止部を構成する封止材および保護シートに対しても、実用環境下と同様に、他の構成部材(具体的には、結晶系太陽電池モジュール100においては透光板108、薄膜系太陽電池モジュール120においては透光性基板123および太陽電池セル単位121における透明電極124A)の透過光が照射される、あるいはこの透過光のうちの他の構成部材(具体的には、結晶系太陽電池モジュール100においては太陽電池セル101、薄膜系太陽電池モジュール120においては太陽電池セル単位121)の間を通過した漏れ光のみが照射されることとなるため、ワークWの表面における紫外線照度を破壊が生じない程度に大きくすることによって試験に要する時間のより一層の短縮化を図ることが検討されている。
しかしながら、昨今、様々な分野および場所で太陽電池の普及が拡大しており、具体的には、従来においては個別住宅の屋根に太陽電池モジュールを設置することが主流であったが、近年においては、太陽電池モジュールがマンションの屋上あるいは遊休中の土地に設置されたり、更にはメガソーラー発電所において用いられてきていることから、それに伴って、太陽電池モジュール自体を試験対象体とし、太陽電池モジュールの表面のみに試験用光を照射することによっては、実用使用条件に則した試験条件で寿命加速試験を行うことができない、という問題があることが判明した。
以下、この新たに判明した問題について説明する。
太陽電池モジュールを個別住宅の屋根以外の場所に設置する場合においては、一般的に、より高い発電効率を得るために太陽電池モジュールを太陽光の照射角度に対応させることを目的として、太陽電池モジュールは架台上に設置されており、また特にメガソーラー発電所において用いる場合には、より一層高い発電効率を得るために太陽光を効率的に受光させるための太陽追尾装置が搭載された架台が用いられることもある。そして、架台の高さは、設置場所の地面(架台の設置面)からの湿気の影響を低減させることを目的として、太陽電池モジュールの設置場所の地面(架台の設置面)からの離間距離が1m程度となるように設定されている。
このように太陽電池モジュールがある程度の高さを有する架台の上に位置される場合においては、傾斜を有する個別住宅の屋根に設置され、当該屋根に近接して位置される場合とは異なり、設置場所の地面(架台の設置面)によって反射・散乱された太陽光(反射光)が太陽電池モジュールの裏面に設けられている保護シートに照射される。
而して、保護シートに照射されることとなる設置場所の地面(架台の設置面)からの反射光は、太陽からの直接光に比較して放射強度が小さいものではあるが、太陽電池モジュールが設置されるような場所の地面(架台が設置される地面)における太陽光の反射率は、一般的に太陽からの直接光に対して、草地面は3〜4%、コンクリート面は10%、砂地面は15%、雪面にいたっては80〜90%であることから、この反射光の照射が保護シートの劣化に大きく影響を与えることが判明した。
しかも、上述のように太陽光の反射率が設置場所の地面の状態によって異なることから、保護シートに照射される太陽光(反射光)の放射強度が設置場所に応じて変化することが明らかとなった。
また更に、設置場所の地面(架台の設置面)からの反射光は、その反射面、すなわち設置場所の地面(架台の設置面)において光吸収が生じることに起因して、太陽電池モジュールの表面に照射される太陽光の分光放射分布と異なる分光放射分布を有するものとなり、その上、設置場所の地面の状態によって太陽光の光吸収特性が異なることに起因して、保護シートに照射される太陽光(反射光)の分光放射分布が設置場所に応じて変化することが明らかとなった。
以上のように、太陽電池モジュールがある程度の高さを有する架台の上に設置される場合には、太陽電池モジュールの裏面の保護シートには太陽電池モジュールの設置場所の地面(架台の設置面)からの反射光が照射され、その反射光は、太陽電池モジュールの表面に照射される太陽光とは必ずしも同一の分光放射分布を有するものではなく、しかも当該反射光の放射強度および分光放射分布が設置場所の地面(架台の設置面)の状態に応じて異なるものであることから、実用使用条件に則した試験条件で寿命加速試験を行うためには、太陽電池モジュールの設置場所の地面(架台の設置面)からの反射光が、太陽電池モジュールの裏面の保護シートに及ぼす影響を、当該設置場所に応じて考慮する必要があることが明らかとなった。
更には、設置場所によっては、太陽電池モジュールの表面側と裏面側との温度条件および湿度条件などの雰囲気条件が相違する場合もあり、この太陽電池モジュールの表面側と裏面側とにおいて雰囲気条件が異なる状況が太陽電池モジュールの裏面の保護シートに及ぼす影響を考慮する必要が生じることが明らかとなった。
然るに、従来の太陽電池試験用光照射装置は、試験用光を太陽電池モジュールの表面側から当該太陽電池モジュールの表面のみに対して照射するものであり、太陽電池モジュールの裏面側から当該太陽電池モジュールの裏面に照射される太陽光の影響が考慮された構成のものではないため、実用使用条件に則した試験条件で寿命加速試験を行うことができない。また、当然ながら、太陽電池モジュールの表面側と裏面側とにおける温度条件および湿度条件などの雰囲気条件の影響が考慮された構成のものではない。
また、太陽電池試験用光照射装置においては、太陽電池モジュールとして、結晶系太陽電池モジュールおよび薄膜系太陽電池モジュールなどの種々の構造を有するものが提案されてきており、これらの異なる構造を有する太陽電池モジュールにおいては、その構造によって寿命試験条件が異なるため、試験対象体である太陽電池モジュールの構造に応じた専用の装置を用意する必要がある。
すなわち、太陽電池モジュールにおいては、その構造によって寿命試験のための紫外線照射条件が相違する。具体的には、結晶系太陽電池モジュールの寿命試験の紫外線照射条件は、日本工業規格(JIS)番号C8990に定められており、一方、薄膜系太陽電池モジュールの寿命試験の紫外線照射条件は、日本工業規格(JIS)番号C8991に定められている。そのため、結晶系太陽電池モジュールの寿命加速試験および薄膜系太陽電池モジュールの寿命加速試験を行う場合においても、それぞれの規格を準拠する必要があることから、結晶系太陽電池モジュールの寿命加速試験および薄膜系太陽電池モジュールの寿命加速試験においては、試験対象である太陽電池モジュールに照射される紫外線の分光放射分布が異なるものとなっている。
然るに、従来の太陽電池試験用光照射装置は、結晶系太陽電池モジュールまたは薄膜系太陽電池モジュールのいずれかに対応した専用のものであり、試験対象とする一種類の太陽電池モジュールのみに対応した紫外線照射条件が設定されたものであることから、他の構造を有する太陽電池モジュールについては、寿命加速試験を行うことができない。
特開2011−018872号公報 特開2011−228382号公報
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その第1の目的は、紫外線ランプを擬似太陽光源として使用する太陽電池モジュールの寿命加速試験において、希望する任意の試験条件に応じた試験環境を形成することができ、従って実用使用条件に則して加速度が高められる太陽電池試験用光照射装置を提供することにある。
また、第2の目的は、結晶系太陽電池モジュールおよび薄膜系太陽電池モジュールの双方に対して寿命加速試験を実施することのできる太陽電池試験用光照射装置を提供することにある。
本発明の太陽電池試験用光照射装置は、試験される太陽電池モジュールよりなるパネルを内部に保持するチャンバと、
複数の紫外線ランプよりなる第1の紫外線光源を具え、当該第1の紫外線光源よりの紫外線を含む光を前記パネルの表面に照射する第1の光照射ユニットと、
複数の紫外線ランプよりなる第2の紫外線光源を具え、当該第2の紫外線光源よりの紫外線を含む光を前記パネルの裏面に照射する第2の光照射ユニットと、
第1の光照射ユニットの放射光制御機構と、
第2の光照射ユニットの放射光制御機構とを有してなり、
前記第2の光照射ユニットの放射光制御機構により前記第2の光照射ユニットから放射される光の分光放射分布を調整することができるように構成されていることを特徴とする。
本発明の太陽電池試験用光照射装置においては、前記第2の光照射ユニットにおける第2の紫外線光源は、紫外線ランプAの複数および当該紫外線ランプAとは異なる分光放射分布を有する紫外線ランプBの複数よりなり、
前記第2の光照射ユニットの放射光制御機構は、当該紫外線ランプAの複数および紫外線ランプBの複数から選択されたものを点灯させることにより、当該第2の光放射ユニットから放射される光の分光放射分布を調整する機能を有することが好ましい。
本発明の太陽電池試験用光照射装置においては、前記第2の光照射ユニットの放射光制御機構は、前記第2の光照射ユニットに交換可能に設けられた第2の紫外線光源からの光のうちの特定の波長の光を透過する波長選択フィルターを有しており、当該波長選択フィルターとして特定の波長選択性を有するものを用いることにより当該第2の光放射ユニットから放射される光の分光放射分布が調整されることが好ましい。
本発明の太陽電池試験用光照射装置においては、前記第2の光照射ユニットの放射光制御機構は、点灯する紫外線ランプの数および紫外線ランプに供給される電力量の少なくとも一方を制御することにより、パネル裏面における放射照度を調整する機能を有することが好ましい。
本発明の太陽電池試験用光照射装置においては、前記第2の光照射ユニットの放射光制御機構は、前記第2の光照射ユニットと保持されるパネルとの間に位置される、パネル裏面における放射照度を調整するための透過光調整手段を有していることが好ましい。
本発明の太陽電池試験用光照射装置においては、前記チャンバの内部空間は、パネルが保持された状態で当該パネルにより各々独立した表面側空間と裏面側空間とに分割され、
前記チャンバには裏面側空間と連通する裏面側循環風路を形成する裏面側循環風路形成部材が設けられており、当該裏面側循環風路には、送風手段、循環風冷却除湿手段、循環風加熱手段および循環風加湿手段が設けられていることが好ましい。
また、このような本発明の太陽電池試験用光照射装置においては、前記送風手段、循環風冷却除湿手段、循環風加熱手段および循環風加湿手段の少なくとも一つは、選定された条件で作動するよう制御機構によって制御される構成とされていることが好ましい。
本発明の太陽電池試験用光照射装置においては、前記第1の光照射ユニットの放射光制御機構により当該第1の光照射ユニットから放射される光の分光放射分布を調整することができるように構成されていることが好ましい。
本発明の太陽電池試験用光照射装置においては、前記第1の光照射ユニットの放射光制御機構は、パネル表面における放射照度を調整する機能を有することが好ましい。
本発明の太陽電池試験用光照射装置においては、前記チャンバには、表面側空間と連通する表面側循環風路を形成する表面側循環風路形成部材が設けられており、当該表面側循環風路には、送風手段、循環風冷却除湿手段、循環風加熱手段および循環風加湿手段が設けられていることが好ましい。
本発明の太陽電池試験用光照射装置においては、試験環境条件設定手段を有し、当該試験環境条件設定手段において、少なくとも前記第2の光照射ユニットから放射される光の分光放射分布が設定されることが好ましい。
本発明の太陽電池試験用光照射装置においては、試験される太陽電池モジュールよりなるパネルの表面に光を照射するための第1の光照射ユニットと共に、当該太陽電池モジュールよりなるパネルの裏面に光を照射するための第2の光照射ユニットが設けられており、これらの第1の光照射ユニットおよび第2の光照射ユニットの各々が専用の放射光制御機構によって制御され、しかも、第2の光照射ユニットの放射光制御機構によって第2の光照射ユニットから放射される光の分光放射分布を、第1の光照射ユニットから放射される光の分光放射分布とは独立して調整することができる。そのため、太陽電池モジュールよりなるパネルの裏面に対しても光(試験用光)を照射することができ、しかも太陽電池モジュールよりなるパネルの裏面に対しては、当該太陽電池モジュールよりなるパネルの表面に照射される光とは放射強度だけでなく分光放射分布の異なる光を照射することができる。
従って、本発明の太陽電池試験用光照射装置によれば、試験対象体である太陽電池モジュールよりなるパネルの裏面に対しても光を照射することができ、しかも当該パネルの表面および裏面に対して、各々、異なる放射強度および分光放射分布を有する光を照射することができることから、太陽電池モジュールの寿命加速試験において、希望する任意の試験条件に応じた試験環境を形成することができるため、実用使用条件に則した試験条件で試験を行うことができ、よって実用使用条件に則して加速度を高めることができる。
また、本発明の太陽電池試験用光照射装置においては、試験される太陽電池モジュールよりなるパネルが保持された状態のチャンバの内部空間を当該太陽電池モジュールよりなるパネルによって表面側空間と裏面側空間とに分割し、この裏面側空間に連通する裏面側循環風路に送風手段、循環風冷却除湿手段、循環風加熱手段および循環風加湿手段を設けることにより、裏面側空間における温度条件および湿度条件を調整し、この裏面側空間の雰囲気を、表面側空間の雰囲気とは異なる温度および湿度を有するものとできる。そのため、太陽電池モジュールの寿命加速試験において、試験対象体である太陽電池モジュールよりなるパネルの裏面側の雰囲気において必要とされる温度条件および湿度条件が、当該パネルの表面側の雰囲気において必要とされる温度条件および湿度条件と異なる場合であっても、実用使用条件に則した試験条件で試験を行うことができ、よって実用使用条件に則して加速度を高めることができる。
本発明の太陽電池試験用光照射装置においては、第1の光照射ユニットの放射光制御機構によって第1の光照射ユニットから放射される光の分光放射分布を調整することができるような構成とすることにより、太陽電池モジュールよりなるパネルの表面に対して、希望する任意の分光放射分布を有する光を照射することができるため、寿命加速試験における紫外線照射条件(分光放射照度分布条件)の異なる結晶系太陽電池モジュールおよび薄膜系太陽電池モジュールの双方に対して寿命加速試験を実施することができる。
本発明の太陽電池試験用光照射装置の構成の一例を、試験される太陽電池モジュールよりなるパネルと共に示す説明図である。 本発明の太陽電池試験用光照射装置によって試験される太陽電池モジュールの構成の一例を示す説明図である。 本発明の太陽電池試験用光照射装置によって試験される太陽電池モジュールの構成の他の例を示す説明図である。 図1の太陽電池試験用光照射装置を構成する第1の光照射ユニットおよび第2の光照射ユニットの構成を、試験される太陽電池モジュールよりなるパネルと共に示す説明図である。 図4の第1の光照射ユニットにおける第1の紫外線光源および第2の光照射ユニットにおける第2の紫外線光源を構成する紫外線ランプAおよび紫外線ランプBの各々の分光放射分布と、図4の第1の光照射ユニットおよび第2の光放射ユニットにおいて、第1の紫外線光源および第2の紫外線光源を構成するすべての紫外線ランプが点灯された場合に放射される光の分光放射分布を示すグラフである。 図4の第1の光照射ユニットおよび第2の光照射ユニットにおいて、放射される光の分光放射分布の調整例を示す説明図である。 本発明の太陽電池試験用光照射装置の他の構成の例の要部の概略を、試験される太陽電池モジュールよりなるパネルと共に示す説明図である。 図7の第1の光照射ユニットおよび第2の光照射ユニットにおいて、放射される光の放射強度の調整例を示す説明図である。 本発明の太陽電池試験用光照射装置の更に他の構成の例の要部を、試験される太陽電池モジュールよりなるパネルと共に示す説明図である。 図9の太陽電池試験用光照射装置における第1の光照射ユニットおよび第2の光照射ユニットを構成する透過光調整手段の構成の一例において、図9のB部を、矢印A方向から透視した状態を示す説明図である。 本発明の太陽電池試験用光照射装置のまた更に他の構成の例の要部を、試験される太陽電池モジュールよりなるパネルと共に示す説明図である。 図11の太陽電池試験用光照射装置における第1の光照射ユニットおよび第2の光照射ユニットを構成する透過光調整手段の構成の一例において、図11のB部を、矢印A方向から透視した状態を示す説明図である。 図11の太陽電池試験用光照射装置における第1の光照射ユニットおよび第2の光照射ユニットを構成する透過光調整手段の構成の他の例において、図11のB部を、矢印A方向から透視した状態を示す説明図である。 従来の太陽電池試験用光照射装置の構成の一例を示す説明図である。
以下、本発明の実施の形態について説明する。
〔第1の実施の形態〕
図1は、本発明の太陽電池試験用光照射装置の構成の一例を、試験される太陽電池モジュールよりなるパネルと共に示す説明図である。
第1の実施の形態に係る太陽電池試験用光照射装置(以下、「第1の太陽電池試験用光照射装置」ともいう。)10は、太陽電池モジュールよりなるパネルを試験対象体、すなわち被照射物(ワーク)Wとし、このワークWの表面および裏面(図1における上面および下面)に紫外線を含む光を照射することにより、ワークWとしての太陽電池モジュールに対して寿命試験(寿命加速試験)を行うための光照射装置である。
第1の太陽電池試験用光照射装置の試験対象体、すなわちワークWとされる太陽電池モジュールとしては、表面に受光面を有し、この受光面を構成する構成部材が太陽電池セルまたは太陽電池セル単位が封止されてなる封止部の表面に配設されていると共に、当該封止部の裏面に、受光面に対向するようにして保護シートが配設されており、これらの受光面を構成する構成部材、封止部および保護シートがフレームによって固定されてなるものである。
具体的には、例えば図2に示すような太陽電池セル101を複数具えてなる結晶系太陽電池モジュール、あるいは図3に示すような共通の透光性基板上に複数の太陽電池セル単位121が設けられてなる薄膜系太陽電池モジュールなどが挙げられる。
ここに、図2の結晶系太陽電池モジュール100において、複数の太陽電池セル101は、各々、例えばシリコン多結晶からなり、P型半導体層およびN型半導体層を有する半導体層102を具え、この半導体層102の表面(図2における上面)に、例えばシリコン窒化膜(SiN膜)などからなる反射防止膜103が設けられており、当該反射防止膜103の表面(図2における上面)および半導体層102の裏面(図2における下面)に印刷によって電極104A,104Bが形成されてなるものである。これらの複数の太陽電池セル101は、同一平面上に並べられてワイヤからなるインターコネクト材105によって直列接続された状態において、当該複数の太陽電池セル101およびインターコネクト材105を覆うように設けられた、例えばエチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリビニルブチラール(PVB)およびシリコーン樹脂などの透光性の封止材よりなる封止部107によって封止されている。この封止部107の表面(図2における上面)上には、外部からの応力や水蒸気の影響からの保護のための光透過性の高いガラスなどよりなる透光板108が設けられ、この透光板108によって受光面が形成されている。また、封止部107の裏面(図2における下面)上には、透光板108に対向するように、例えばポリフッ化ビニル(PVF)、ポリエチレンテレフタレート(PET)またはポリエチレン(PE)などよりなる膜が積層されてなる多層膜構造を有する、バックシートと称される水蒸気バリア性を有する保護シート109が設けられている。そしてこれらの透光板108および保護シート109の周縁には、透光板108および保護シート109と共に封止部107を固定するためのアルミニウム製のフレーム112がシール材113を介して設けられている。
また、図3の薄膜系太陽電池モジュール120において、複数の太陽電池セル単位121は、各々、受光面を構成するガラスまたはプラスチックよりなる共通の透光性基板123上に、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)および酸化スズ(SnO2 )などからなる透明電極124Aと、P型半導体層およびN型半導体層を有する半導体層122と、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO2 )または銀(Ag)などからなる裏面電極124Bとがこの順に積層されてなるものである。これらの複数の太陽電池セル単位121は、半導体層122の一端側(図3における左端側)の端部が透光性基板123に接触すると共に、裏面電極124Bの一端側(図3における左端側)の端部が隣接する太陽電池セル単位121の透明電極124Aに接触するように設けられている。すなわち、互いに隣接する太陽電池セル単位121,121は、一方の太陽電池セル単位121の透明電極124Aおよび他方の太陽電池セル121の裏面電極124Bによって直列接続され、結果的に複数の太陽電池セル単位121の全てが直列接続されている。また直列接続された状態の複数の太陽電池セル単位121は、複数の太陽電池セル単位121を覆うように設けられた、例えばエチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリビニルブチラール(PVB)およびシリコーン樹脂などの透光性の封止材よりなる封止部127によって封止されている。この封止部127の裏面(図3における下面)上には、透光性基板123に対向するように、例えばポリフッ化ビニル(PVF)、ポリエチレンテレフタレート(PET)またはポリエチレン(PE)などよりなる膜が積層されてなる多層膜構造を有する、バックシートと称される水蒸気バリア性を有する保護シート129が設けられている。また、この保護シート129および透光性基板123の周縁には、保護シート129および透光性基板123と共に封止部127を固定するためのアルミニウム製のフレーム132がシール材133を介して設けられている。
第1の太陽電池試験用光照射装置10は、内部にワークWを保持して収容する矩形筒状のチャンバ11と、このチャンバ11の上方(図1における上方)の開口を塞ぐようにして設けられた、複数の紫外線ランプ21よりなる第1の紫外線光源が一方(図1における下方)に光放射口22Aを開口する箱型形状のランプ用筐体22の内部に配設されてなる第1の光照射ユニット20と、当該チャンバ11の下方(図1における下方)の開口を塞ぐようにして設けられた、複数の紫外線ランプ26よりなる第2の紫外線光源が一方(図1における上方)に光放射口27Aを開口する箱型形状のランプ用筐体27の内部に配設されてなる第2の光照射ユニット25を具えてなるものである。
この第1の太陽電池試験用光照射装置10においては、チャンバ11の内部には、当該チャンバ11の周壁部11A、第1の光照射ユニット20および第2の光放射ユニット25に包囲されてなるワークWを収容するための空間が形成されている。また、チャンバ11の外部には、第1の光照射ユニット20における第1の紫外線光源を構成する複数の紫外線ランプ21の各々に対して電力を供給するための第1の電源部24と、第2の光照射ユニット25における第2の紫外線光源を構成する複数の紫外線ランプ26の各々に対して電力を供給するための第2の電源部29とが設けられており、これらの第1の電源部24および第2の電源部29は、第1の制御部18Aおよび第2の制御部18Bを介して主制御部19に接続されている。
チャンバ11には、当該チャンバ11の内部において、第1の光放射ユニット20におけるランプ用筐体22の光放射口22Aの開口端面、および第2の光放射ユニット25におけるランプ用筐体27の光放射口27Aの開口端面からの離間距離が同一となる位置に、これらの開口端面と平行な状態でワークWを保持するためのワーク支持部12が設けられている。
ワーク支持部12は、チャンバ11の周壁部11Aの内周面に設けられたワーク載置用凸部13と、当該ワーク載置用凸部13に載置されたワークWを上方側(図1における上方側)から挟み込むように配置される固定用板部材14とによって構成されている。
ワーク支持部12を構成するワーク載置用凸部13は、チャンバ11の周壁部11Aの内周面の全周にわたって矩形環状に設けられており、当該周壁部11Aの内周面に垂直な方向に突起し、その先端部の表面側(図1における上面側)に、当該先端部の厚みが基端部の厚みに比して小さくなるような段差が形成されてなる、その断面形状が階段状のものであり、下段とされる先端部にワークWとしての太陽電池モジュールの周縁部(具体的にはフレーム)が載置される構成を有している。
このワーク載置用凸部13において、チャンバ11における周壁部11Aの内周面からの突起高さ(図1における左右方向の寸法)は、ワーク載置用凸部13の先端によって形成される矩形状の開口(以下、「ワーク支持部間開口」ともいう。)がワークWとしての太陽電池モジュールの保護シートの表面に適用した内径(開口径)を有するものとなるような寸法とされ、また、先端部の長さ(図1における左右方向の寸法)は、当該先端部にワークWの周縁部を載置することによってワークWとしての太陽電池モジュールの保護シートの表面全面がワーク支持部間開口上の領域に位置するような寸法とされている。
この図の例において、ワーク載置用凸部13の先端部には、ワークWとしての太陽電池モジュールのフレームの裏面と共に、当該フレームの側面が接触した状態とされている。
そして、ワーク載置用凸部13は、ワークWとしての太陽電池モジュールが配置されることにより、太陽電池モジュールの裏面においてフレームのみが当該ワーク載置用凸部13の先端部の表面に接触した状態とされ、よって当該太陽電池モジュールの保護シートの表面全面が、ワーク支持部間開口を介して第2の光照射ユニット25側に露出した状態とされる。
また、ワーク支持部12を構成する固定用板部材14は、ロ字状の平板体、すなわち中央部に矩形状の開口を有する平板体よりなるものである。この固定用板部材14を構成する平板体は、チャンバ11の開口(具体的には上方の開口)に適用した外径を有すると共に、ワークWとしての太陽電池モジュールの受光面に適用した内径(開口径)を有するものである。
そして、固定用板部材14は、ワーク載置用凸部13に載置されたワークWとしての太陽電池モジュール上に配置されることにより、太陽電池モジュールの表面においてフレームのみが接触した状態とされ、よって当該太陽電池モジュールの受光面全面は、当該固定用板部材14の開口を介して第1の光放射ユニット20側に露出した状態とされる。
この図の例において、固定用板部材14は、ワークWとしての太陽電池モジュールのフレームの表面と共に、ワーク載置用凸部の基端部の表面に接触した状態とされている。
而して、第1の太陽電池試験用光照射装置10においては、ワークWがチャンバ11の内部においてワーク支持部12によって保持されることにより、チャンバ11の内部におけるワークWを収容するための空間は、各々独立した、ワークWの表面側(図1における上面側)に位置する表面側空間S1と、当該ワークWの裏面側(図1における下面側)に位置する裏面側空間S2とに分割されることとなる。そして、表面側空間S1においては、ワークWとしての太陽電池モジュールの表面における受光面(具体的には、ワークWとしての太陽電池モジュールが結晶系太陽電池モジュール100である場合には透光板108の表面であり、あるいは薄膜系太陽電池モジュール120である場合には透光性基板123の表面)が固定用板部材14の開口から露出された状態とされる。一方、裏面側空間S2においては、太陽電池モジュールの裏面における保護シートの表面がワーク載置用凸部13に係るワーク支持部間開口からから露出された状態とされる。
ここに、チャンバ11内にワークWが保持されることによって形成される表面側空間S1は、ワークWと、チャンバ11の周壁部11Aと、第1の光照射ユニット20とによって包囲されて閉空間とされており、また、裏面側空間S2は、ワークWと、チャンバ11の周壁部11Aと、第2の光照射ユニット25とによって包囲されて閉空間とされている。
また、第1の太陽電池試験用光照射装置10においては、チャンバ11には、周縁部11Aにおける表面側空間S1を包囲する領域に、表面側空間S1における温度および湿度を調整するための空気よりなる雰囲気調整媒体(以下、「第1の循環空気」ともいう。)を導入する第1の導入用開口16Aと、この第1の導入用開口16Aから導入された第1の循環空気を排出するための第1の排出用開口16Bとが互いに対向するように形成されている。また、この第1の導入用開口16Aおよび第1の排出用開口16Bには、表面側空間S1と連通し、第1の循環空気を循環させるための表面側循環風路(以下、「第1の循環風路」ともいう。)30を形成するための表面側循環風路形成部材が設けられている。
この第1の循環風路30には、第1の循環空気を送出して循環させるための第1の送風手段31、第1の循環空気の冷却および除湿を行うための第1の循環風冷却除湿手段32、第1の循環空気の加熱を行うための第1の循環風加熱手段33および第1の循環空気の加湿を行うための第1の循環風加湿手段34が、上流側から下流側に向かってこの順に設けられている。そして、これらの第1の送風手段31、第1の循環風冷却除湿手段32、第1の循環風加熱手段33および第1の循環風加湿手段34は、各々、第1の制御部18Aを介して主制御部19に接続されている。
この図の例においては、第1の循環風路30における第1の循環空気の循環方向が矢印で示されている。
そして、第1の循環風路30には、第1の循環風加湿手段34の下流側に、第1の温度モニタ35および第1の湿度モニタ36が、上流側から下流側に向かってこの順に設けられており、これらの第1の温度モニタ35および第1の湿度モニタ36は、第1の制御部18Aを介して主制御部19に接続されている。
第1の温度モニタ35は、第1の循環風路30を流通する第1の循環空気の温度を測定するものであり、その測定結果は、第1の制御部18Aに送信される。
また、第1の湿度モニタ36は、第1の循環風路30を流通する第1の循環空気の湿度を測定するものであり、その測定結果は、第1の制御部18Aに送信される。
また、チャンバ11には、周縁部11Aにおける裏面側空間S2を包囲する領域に、裏面側空間S2における温度および湿度を調整するための空気よりなる雰囲気調整媒体(以下、「第2の循環空気」ともいう。)を導入する第2の導入用開口17Aと、この第2の導入用開口17Aから導入された第2の循環空気を排出するための第2の排出用開口17Bとが互いに対向するように形成されている。また、この第2の導入用開口17Aおよび第2の排出用開口17Bには、裏面側空間S2と連通し、第2の循環空気を循環させるための裏面側循環風路(以下、「第2の循環風路」ともいう。)40を形成するための裏面側循環風路形成部材が設けられている。
この第2の循環風路40には、第2の循環空気を送出して循環させるための第2の送風手段41、第2の循環空気の冷却および除湿を行うための第2の循環風冷却除湿手段42、第2の循環空気の加熱を行うための第2の循環風加熱手段43および第2の循環空気の加湿を行うための第2の循環風加湿手段44が、上流側から下流側に向かってこの順に設けられている。そして、これらの第2の送風手段41、第2の循環風冷却除湿手段42、第2の循環風加熱手段43および第2の循環風加湿手段44は、各々、第2の制御部18Bを介して主制御部19に接続されている。
この図の例においては、第2の循環風路40における第2の循環空気の循環方向が矢印で示されている。
そして、第2の循環風路40には、第2の循環風加湿手段44の下流側に、第2の温度モニタ45および第2の湿度モニタ46が、上流側から下流側に向かってこの順に設けられており、これらの第2の温度モニタ45および第2の湿度モニタ46は、第2の制御部18Bを介して主制御部19に接続されている。
第2の温度モニタ45は、第2の循環風路40を流通する第2の循環空気の温度を測定するものであり、その測定結果は、第2の制御部18Bに送信される。
また、第2の湿度モニタ46は、第2の循環風路40を流通する第2の循環空気の湿度を測定するものであり、その測定結果は、第2の制御部18Bに送信される。
第1の光放射ユニット20は、光放射口22Aを有する略直方体の箱型形状のランプ用筐体22と、当該ランプ用筐体22の内部に配置された複数の棒状の紫外線ランプ21よりなる第1の紫外線光源と、各々の紫外線ランプ21に電力を供給する第1の電源部24とよりなるものであり、第1の紫外線光源よりの紫外線を含む光を、ワークWとしての太陽電池モジュールの表面における受光面に照射するものである。
この第1の光照射ユニット20においては、第1の紫外線光源を構成する複数の紫外線ランプ21は、各々の紫外線ランプ21が、チャンバ11内においてワーク支持部12によって支持された状態のワークWの表面、あるいは当該ワーク支持部12の表面に対向するように配置されており、よって照射領域が、チャンバ11内に保持されるワークWよりも大きくなるよう設定されている。
この図の例において、第1の紫外線光源を構成する複数の紫外線ランプ21は、各々のランプ中心軸が、ランプ用筐体22の光放射口22Aの開口端面に平行な2つの平面のいずれかに位置されている。そして、2つの平面のうちの光放射口22A側の一平面内にランプ中心軸が位置する紫外線ランプ21の複数は、紫外線ランプ21の外径と同等の間隔で互いに離間して並列に配置され、また、ランプ用筐体22の底部22B側の一平面内にランプ中心軸が位置する紫外線ランプ21の複数は、紫外線ランプ21の外径と同等の間隔で互いに離間し、かつ光放射口22A側に位置されている紫外線ランプ21の互いに隣接するランプ同士の間隙あるいは端部に位置する紫外線ランプ21の外方位置に対応する領域に位置するように並列に配置されている。
また、第1の紫外線光源を構成する複数の紫外線ランプ21は、図4に示すように、分光放射分布の異なる2種類の紫外線ランプ、具体的には図5において曲線(A)で示される分光放射分布を有する紫外線ランプAと、図5において曲線(B)で示される分光放射分布を有する紫外線ランプBとにより構成されている。
これらの紫外線ランプAおよび紫外線ランプBは、各々、太陽電池モジュールの寿命加速試験に用いられる擬似太陽光源となるものであればよく、例えば希ガス蛍光ランプなどを用いることができる。
この図の例においては、光放射口22A側に位置される複数(具体的には18本)の紫外線ランプ21として紫外線ランプAが用いられており、またランプ用筐体22の底部22B側に位置される複数(具体的には18本)の紫外線ランプ21として紫外線ランプBが用いられている。
第2の光放射ユニット25は、図4に示すように、第1の光照射ユニット20と同様の構成を有するものであり、光放射口27Aを有する略直方体の箱型形状のランプ用筐体27と、当該ランプ用筐体27の内部に配置された複数の棒状の紫外線ランプ26よりなる第2の紫外線光源と、各々の紫外線ランプ26に電力を供給する第2の電源部29とよりなるものであり、第2の紫外線光源よりの紫外線を含む光を、ワークWとしての太陽電池モジュールの裏面における保護シートの表面に照射するものである。
この第2の光照射ユニット25においては、第2の紫外線光源を構成する複数の紫外線ランプ26は、各々の紫外線ランプ26が、チャンバ11内においてワーク支持部12によって支持された状態のワークWの裏面、あるいは当該ワーク支持部12の裏面に対向するように配置されており、よって照射領域が、チャンバ11内に保持されるワークWよりも大きくなるように設定されている。
この図の例において、第2の紫外線光源を構成する複数の紫外線ランプ26は、各々のランプ中心軸が、ランプ用筐体27の光放射口27Aの開口端面に平行な2つの平面のいずれかに位置される。そして、2つの平面のうちの光放射口27A側の一平面内にランプ中心軸が位置する紫外線ランプ26の複数は、紫外線ランプ26の外径と同等の間隔で互いに離間して並列に配置され、また、ランプ用筐体27の底部27B側の一平面内にランプ中心軸が位置する紫外線ランプ26の複数は、紫外線ランプ26の外径と同等の間隔で互いに離間し、光放射口27A側に位置されている紫外線ランプ26の互いに隣接するランプ同士の間隙あるいは端部に位置する紫外線ランプ26の外方位置に対応する領域に位置するように並列に配置されている。
また、第2の紫外線光源を構成する複数の紫外線ランプ26は、第1の紫外線光源を構成する紫外線ランプ21と同様に、図4に示すように、分光放射分布の異なる2種類の紫外線ランプ、具体的には図5において曲線(A)で示される分光放射分布を有する紫外線ランプAと、図5において曲線(B)で示される分光放射分布を有する紫外線ランプBとにより構成されている。
この図の例においては、光放射口27A側に位置される複数(具体的には18本)の紫外線ランプ26として紫外線ランプAが用いられており、またランプ用筐体27の底部27B側に位置される複数(具体的には18本)の紫外線ランプ26として紫外線ランプBが用いられている。
第1の制御部18Aは、第1の光照射ユニット20の放射光制御機構、および第1の温度モニタ35および第1の湿度モニタ36の測定結果に基づいて第1の送風手段31、第1の循環風冷却除湿手段32、第1の循環風加熱手段33および第1の循環風加湿手段34の動作を制御する雰囲気制御機構として作用するものである。
この第1の制御部18Aによる第1の光照射ユニット20の放射光制御機構は、具体的に、下記の(1)〜(3)の点灯制御機能を有するものである。
(1)第1の紫外線光源を構成する複数の紫外線ランプ21のうちの光放射口22A側に位置されている紫外線ランプAの複数(以下、これらをまとめて「第1のランプA群」ともいう。)21A、および当該第1の紫外線光源を構成する複数の紫外線ランプ21のうちのランプ用筐体22の底部22B側に位置されている紫外線ランプBの複数(以下、これらをまとめて「第1のランプB群」ともいう。)21Bから選択されたものを点灯させ、これにより第1の光放射ユニット20から放射される光の分光放射分布を調整する機能。
(2)第1の紫外線光源における第1のランプA群21Aを構成する紫外線ランプAのうちの点灯する紫外線ランプAの数、および当該第1の紫外線光源における第1のランプB群21Bを構成する紫外線ランプBのうちの点灯する紫外線ランプBの数を制御し、これにより、ワークWの表面における放射照度を調整する、すなわち第1の光放射ユニット20から放射される光の放射強度を調整する機能。
(3)第1の紫外線光源における第1のランプA群21Aを構成する紫外線ランプAおよび第1のランプB群21Bを構成する紫外線ランプBに供給される電力量を制御し、これにより、ワークWの表面における放射照度を調整する、すなわち第1の光放射ユニット20から放射される光の放射強度を調整する機能。
第2の制御部18Bは、第2の光照射ユニット25の放射光制御機構、および第2の温度モニタ45および第2の湿度モニタ46の測定結果に基づいて第2の送風手段41、第2の循環風冷却除湿手段42、第2の循環風加熱手段43および第2の循環風加湿手段44の動作を制御する雰囲気制御機構として作用するものである。
この第2の制御部18Bによる第2の光照射ユニット25の放射光制御機構は、具体的に、下記の(1)〜(3)の点灯制御機能を有するものである。
(1)第2の紫外線光源を構成する複数の紫外線ランプ26のうちの光放射口22A側に位置されている紫外線ランプAの複数(以下、これらをまとめて「第2のランプA群」ともいう。)26A、および当該第2の紫外線光源を構成する複数の紫外線ランプ26のうちのランプ用筐体27の底部27B側に位置されている紫外線ランプBの複数(以下、これらをまとめて「第2のランプB群」ともいう。)26Bから選択されたものを点灯させ、これにより第2の光放射ユニット25から放射される光の分光放射分布を調整する機能。
(2)第2の紫外線光源における第2のランプA群26Aを構成する紫外線ランプAのうちの点灯する紫外線ランプAの数、および当該第2の紫外線光源における第2のランプB群26Bを構成する紫外線ランプBのうちの点灯する紫外線ランプBの数を制御し、これにより、ワークWの表面における放射照度を調整する、すなわち第2の光放射ユニット25から放射される光の放射強度を調整する機能。
(3)第2の紫外線光源における第2のランプA群26Aを構成する紫外線ランプAおよび第2のランプB群26Bを構成する紫外線ランプBに供給される電力量を制御し、これにより、ワークWの表面における放射照度を調整する、すなわち第2の光放射ユニット25から放射される光の放射強度を調整する機能。
主制御部19は、試験対象体とされるワークWとしての太陽電池モジュールの種類および設置場所の情報に基づいて、予め記憶されている太陽電池モジュールの種類および太陽電池モジュールの設置場所に応じた種々の試験条件から適宜のものを選定し、第1の制御部18Aおよび第2の制御部18Bによって行われる、第1の光照射ユニット20および第2の光照射ユニット25の点灯制御の条件、および第1の循環風路30および第2の循環風路40における雰囲気制御の条件を設定するための試験環境設定手段として作用するものである。
このような構成の第1の太陽電池試験用光照射装置10によれば、チャンバ11内に、ワーク支持部12に支持されることよってワークWとしての太陽電池モジュールが保持されることにより、チャンバ11の内部空間が表面側空間S1と裏面側空間S2とに分割され、当該太陽電池モジュールは、その表面における受光面が表面側空間S1に露出した状態とされると共に、裏面における保護シートの表面が裏面側空間S2に露出した状態とされる。そして、第1の光照射ユニット20および第2の光照射ユニット25において、第1の紫外線光源を構成する紫外線ランプ21および第2の紫外線光源を構成する紫外線ランプ26が点灯されることにより、太陽電池モジュールの表面、具体的には太陽電池モジュールの受光面に対しては、第1の光照射ユニット20から放射される第1の紫外線光源よりの紫外線を含む光が照射され、一方、太陽電池モジュールの裏面、具体的には太陽電池モジュールの保護シートの表面に対しては、第2の光照射ユニット25から放射される第2の紫外線光源よりの紫外線を含む光が照射され、これにより、太陽電池モジュールに対する寿命加速試験が実施される。
而して、この第1の太陽電池試験用光照射装置10においては、太陽電池モジュールが保持されたチャンバ11の内部空間が裏面側空間S2と表面側空間S1とに分割されており、しかも表面側空間S1には、当該表面側空間S1に連通する第1の循環風路30が設けられていると共に、裏面側空間S2には、当該裏面側空間S2に連通する第2の循環風路40が設けられていることから、主制御部19において適宜選択された試験条件に基づいて第1の制御部18Aおよび第2の制御部18Bにより、第1の循環風路30には第1の循環空気、第2の循環風路40には第2の循環空気を流通させることにより、表面側空間S1および裏面側空間S2における雰囲気を個別に調整することができる。
具体的には、表面側空間S1においては、第1の制御部18Aにより、第1の送風手段31、第1の循環風冷却除湿手段32、第1の循環風加熱手段33および第1の循環風加湿手段34が、予め定められた所期の選定条件で作動され、しかも第1の温度モニタ35および第1の湿度モニタ36の測定結果に基づいてフィードバック制御され、これにより、第1の循環空気の温度および湿度が調整されるため、その雰囲気が調整される。
ここに、第1の循環風路30では、第1の送風手段31によって送出された空気が第1の循環風冷却除湿手段32によって冷却および除湿された後、この第1の循環風冷却除湿手段32から送出された除湿された乾燥空気が第1の循環風加熱手段33によって加熱され、更に第1の循環風加熱手段33から送出される空気に第1の循環風加湿手段34によって蒸気を注入することにより、第1の循環風路30およびチャンバ11における表面側空間S1を流通する第1の循環空気の温度および湿度が調整される。
また、裏面側空間S2においては、第2の制御部18Bにより、第2の送風手段41、第2の循環風冷却除湿手段42、第2の循環風加熱手段43および第2の循環風加湿手段44が、予め定められた所期の選定条件で作動され、しかも第2の温度モニタ45および第2の湿度モニタ46の測定結果に基づいてフィードバック制御され、これにより、第2の循環空気の温度および湿度が調整されるため、その雰囲気が調整される。
ここに、第2の循環風路40では、第2の送風手段41によって送出された空気が第2の循環風冷却除湿手段42によって冷却および除湿された後、この第2の循環風冷却除湿手段42から送出された除湿された乾燥空気が第2の循環風加熱手段43によって加熱され、更に第2の循環風加熱手段43から送出される空気に第2の循環風加湿手段44によって蒸気を注入することにより、第2の循環風路40およびチャンバ11における裏面側空間S2を流通する第2の循環空気の温度および湿度が調整される。
また、第1の太陽電池試験用光照射装置10においては、ワークWの表面側には第1の光照射ユニット20が設けられていると共に、ワークWの裏面側には第2の光照射ユニット25が設けられており、しかも第1の光照射ユニット20および第2の光照射ユニット25は、第1の紫外線光源および第2の紫外線光源が、異なる分光放射分布を有する2種類の紫外線ランプAおよび紫外線ランプBにより構成されていることから、主制御部19において適宜選択された試験条件に基づいて第1の制御部18Aおよび第2の制御部18Bにより、第1の紫外線光源および第2の紫外線光源の各々において、ランプA群およびランプB群から選択されたものを点灯させることにより、第2の光照射ユニット25および第1の光放射ユニット20から放射される光の分光放射分布、すなわちワークWの表面および裏面における分光放射照度分布を個別に調整することができる。
また、第1の光照射ユニット20および第2の光照射ユニット25において、各々、点灯する紫外線ランプAの数および点灯する紫外線ランプBの数を制御すること、あるいは紫外線ランプAおよび紫外線ランプBに供給される電力量を制御することによれば、分光放射分布の調整と共に、ワークWの表面および裏面に対して放射される光の放射強度、すなわちワークWの表面および裏面における放射照度を個別に調整することができる。
ここに、第1の光照射ユニット20および第2の光照射ユニット25の各々から放射される光の分光放射分布の調整例を、図6を用いて説明する。
図6においては、第1の光照射ユニット20に係る紫外線ランプ21および第2の光照射ユニット25に係る紫外線ランプ26のうちの消灯しているものを墨を付して示す。
図6(a)に示すように、第1の光照射ユニット20において、第1の紫外線光源を構成する紫外線ランプ21のうちの第1のランプ群21Aのみを点灯させることを選択し、かつ第1のランプA群21Aに属する紫外線ランプ21のすべてを点灯させ、一方、第1のランプB群21Bに属する紫外線ランプ21のすべてを消灯させた場合には、第1の光照射ユニット20から放射される光は、紫外線ランプAに係る分光放射分布、具体的には図5において曲線(A)で示される分光放射分布を有するものとなる。また、第2の光照射ユニット25において、第1の光照射ユニット20と同様に、第2の紫外線光源を構成する紫外線ランプ26のうちの第2のランプA群26Aのみを点灯させることを選択し、かつ第2の紫外線光源を構成する複数の紫外線ランプ26のうちの第2のランプA群26Aに属する紫外線ランプ26のすべてを点灯させ、一方、第2のランプB群26Bに属する紫外線ランプ26のすべてを消灯させた場合には、第2の光照射ユニット25から放射される光は、紫外線ランプAに係る分光放射分布、具体的には図5において曲線(A)で示される分光放射分布を有するものとなる。
図6(b)に示すように、第1の光照射ユニット20において、第1の紫外線光源を構成する複数の紫外線ランプ21のうちの第1のランプB群21Bのみを点灯させることを選択し、かつ第1のランプB群21Bに属する紫外線ランプ21のすべてを点灯させ、一方、第1のランプA群21Aに属する紫外線ランプ21のすべてを消灯させた場合には、第1の光照射ユニット20から放射される光は、紫外線ランプBに係る分光放射分布、具体的には図5において曲線(B)で示される分光放射分布を有するものとなる。また、第2の光照射ユニット25において、第1の光照射ユニット20と同様に、第2の紫外線光源を構成する紫外線ランプ26のうちの第2のランプB群26Bのみを点灯させることを選択し、かつ第2のランプB群26Bに属する紫外線ランプ26のすべてを点灯させ、一方、第2のランプA群26Aに属する紫外線ランプ26のすべてを消灯させた場合には、第2の光照射ユニット25から放射される光は、紫外線ランプBに係る分光放射分布、具体的には図5において曲線(B)で示される分光放射分布を有するものとなる。
また、図6(c)に示すように、第1の光照射ユニット20において、第1の紫外線光源を構成する第1のランプA群21Aおよび第1のランプB群21Bを共に点灯させることを選択し、かつ第1のランプA群21Aおよび第1のランプB群21Bに属する紫外線ランプ21のすべてを点灯させると共に、第1のランプA群21Aに属する紫外線ランプ21および第1のランプB群21Bに属する紫外線ランプ21の各々に供給する電力を調整した場合には、第1の光照射ユニット20から放射される光は、図5において曲線(C)で示される分光放射分布を有し、放射強度が調整されたものとなる。また、第2の光照射ユニット25において、第1の光照射ユニット20と同様に、第2の紫外線光源を構成する第2のランプA群26Aおよび第2のランプB群26Bを共に点灯させることを選択し、かつ第2のランプA群26Aおよび第2のランプB群26Bに属する紫外線ランプ26のすべてを点灯させると共に、第2のランプA群26Aに属する紫外線ランプ26および第2のランプB群26Bに属する紫外線ランプ26の各々に供給する電力を調整した場合には、第2の光照射ユニット25から放射される光は、図5において曲線(C)で示される分光放射分布を有し、放射強度が調整されたものとなる。
また、図6(d)に示すように、第1の光照射ユニット20において、第1の紫外線光源を構成する第1のランプA群21Aおよび第1のランプB群21Bを共に点灯させることを選択し、かつ第1のランプA群21Aおよび第1のランプB群21Bに属する紫外線ランプ21を1本おきに点灯させた場合には、第1の光照射ユニット20から放射される光は、図5において曲線(C)で示される分光放射分布を有し、放射強度が調整されたものとなる。また、第2の光照射ユニット25において、第1の光照射ユニット20と同様に、第2の紫外線光源を構成する第2のランプA群26Aおよび第2のランプB群26Bを共に点灯させることを選択し、かつ第2のランプA群26Aおよび第2のランプB群26Bに属する紫外線ランプ26を1本おきに点灯させた場合には、第2の光照射ユニット25から放射される光は、図5において曲線(C)で示される分光放射分布を有し、放射強度が調整されたものとなる。
このように第1の太陽電池試験用光照射装置10によれば、ワークWとしての太陽電池モジュールの裏面に対しても光を照射することができ、しかも当該太陽電池モジュールの表面および裏面に対して、各々、異なる放射強度および分光放射分布を有する光を照射することができると共に、表面側空間S1および裏面側空間S2の温度条件および湿度条件を異なるものとできることから、太陽電池モジュールの寿命加速試験において、太陽電池モジュールの種類および設置場所に応じて必要とされる試験条件が如何なる条件であっても、その必要とされる試験条件に応じた試験環境を形成することができるため、実用使用条件に則した試験条件で試験を行うことができ、よって実用使用条件に則して加速度を高めることができる。
更に、第1の太陽電池試験用光照射装置10においては、ワークWとしての太陽電池モジュールの表面に対して、希望する任意の分光放射分布を有する光を照射することができるため、寿命試験における紫外線照射条件(分光放射照度分布条件)の異なる結晶系太陽電池モジュールおよび薄膜系太陽電池モジュールの双方に対して寿命加速試験を実施することができる。
〔第2の実施の形態〕
図7は、本発明の太陽電池試験用光照射装置の他の構成の例の要部の概略を、試験される太陽電池モジュールよりなるパネルと共に示す説明図である。
第2の実施の形態に係る太陽電池試験用光照射装置(以下、「第2の太陽電池試験用光照射装置」ともいう。)は、第1の光照射ユニット51として、第1の紫外線光源から放射される光のうちの特定の波長の光を透過する第1の波長選択フィルター52が交換可能に設けられており、第1の紫外線光源を構成する複数の紫外線ランプ21が1種類の紫外線ランプによって構成されてなるものを用い、また第2の光照射ユニット54として、第2の紫外線光源から放射される光のうちの特定の波長の光を透過する波長選択フィルター55が交換可能に設けられており、第2の紫外線光源を構成する複数の紫外線ランプ26が1種類の紫外線ランプによって構成されてなるものを用い、更に、第1の制御部18Aおよび第2の制御部18Bが、第1の紫外線光源および第2の紫外線光源の各々において、ランプA群およびランプB群から選択されたものを点灯させる機能を有さないものであること以外は、図1に係る第1の太陽電池試験用光照射装置10と同様の構成を有するものである。
この第2の太陽電池試験用光照射装置においては、第1の波長選択フィルター52と、第1の制御部18Aとによって第1の光照射ユニット51の放射光制御機構が構成されており、また、第2の波長選択フィルター55と、第2の制御部18Bとによって第2の光照射ユニット54の放射光制御機構が構成されている。
この第2の太陽電池試験用光照射装置において、第1の波長選択フィルター52は、ランプ用筐体22の光放射口22Aを塞ぐように設けられており、また、第2の波長選択フィルター55は、ランプ用筐体27の光放射口27Aを塞ぐように設けられている。
第1の波長選択フィルター52および第2の波長選択フィルター55は、各々、紫外線光源を構成する紫外線ランプの種類(紫外線ランプの有する分光放射分布)および第1の光照射ユニット51および第2の光照射ユニット54の各々に必要とされる光放射分布特性に応じて適宜の波長選択特性を有するものが用いられる。よって、第1の波長選択フィルター52および第2の波長選択フィルター55は、同一の波長選択特性を有するものであっても、異なる波長選択特性を有するものであってもよい。
このような構成の第2の太陽電池試験用光照射装置においては、ワークWの表面側には第1の光照射ユニット51が設けられていると共に、ワークWの裏面側には第2の光照射ユニット54が設けられており、しかも第1の光照射ユニット51および第2の光照射ユニット54には、第1の波長選択フィルター52および第2の波長選択フィルター55が交換可能に設けられていることから、第1の波長選択フィルター52および第2の波長選択フィルター55として適宜の波長選択特性を有するものを用いることにより、第1の光照射ユニット51および第2の光放射ユニット54から放射される光の分光放射分布、すなわちワークWの表面および裏面における分光放射照度分布を個別に調整することができる。
また、第1の光照射ユニット51および第2の光照射ユニット54において、各々、点灯する紫外線ランプ21,26の数を制御すること、あるいは紫外線ランプ21,26に供給される電力量を制御することにより、ワークWの表面および裏面に対して放射される光の放射強度、すなわちワークWの表面および裏面における放射照度を個別に調整することができる。
ここに、第1の光照射ユニット51および第2の光照射ユニット54の各々における放射される光の放射強度は、例えば、図8(a)に示すように、第1の光照射ユニット51および第2の光照射ユニット54のいずれにおいても、第1の紫外線光源および第2の紫外線光源を構成するすべての紫外線ランプ21および紫外線ランプ26を点灯させること、図8(b)に示すように、第1の光照射ユニット51および第2の光照射ユニット54のいずれにおいても、第1の紫外線光源および第2の紫外線光源を構成する紫外線ランプ21および紫外線ランプ26のうちの2/3を点灯させること、図8(c)に示すように、第1の光照射ユニット51および第2の光照射ユニット54のいずれにおいても、第1の紫外線光源および第2の紫外線光源を構成する紫外線ランプ21および紫外線ランプ26のうちの1/2を点灯させること、あるいは図8(d)に示すように、第1の光照射ユニット51および第2の光照射ユニット54のいずれにおいても、第1の紫外線光源および第2の紫外線光源を構成する紫外線ランプ21および紫外線ランプ26のうちの1/3を点灯させることになどよって調整することができる。
このように点灯する紫外線ランプ21,26の数を制御することによって放射される光の放射強度を調整する場合においては、ワークW上における放射照度分布をできるだけ均一に維持するために、消灯させるランプの位置は、図8(a)〜図8(d)に示すようにできるだけワークの中心点に対応する点に関して対称であることが望ましい。
図8においては、消灯している紫外線ランプ21,26を墨を付して示している。
第2の太陽電池試験用光照射装置によれば、第1の太陽電池試験用光照射装置10と同様に、ワークWとしての太陽電池モジュールの裏面に対しても光を照射することができ、しかも当該太陽電池モジュールの表面および裏面に対して、各々、異なる放射強度および分光放射分布を有する光を照射することができると共に、表面側空間S1および裏面側空間S2の温度条件および湿度条件を異なるものとできるため、太陽電池モジュールの寿命加速試験において、太陽電池モジュールの種類および設置場所に応じて必要とされる試験条件が如何なる条件であっても、その必要とされる試験条件に応じた試験環境を形成することができるため、実用使用条件に則した試験条件で試験を行うことができ、よって実用使用条件に則して加速度を高めることができる。
更に、第2の太陽電池試験用光照射装置によれば、太陽電池モジュールよりなるパネルの表面に対して、希望する任意の分光放射分布を有する光を照射することができるため、寿命試験における紫外線照射条件(分光放射照度分布条件)の異なる結晶系太陽電池モジュールおよび薄膜系太陽電池モジュールの双方に対して寿命加速試験を実施することができる。
〔第3の実施の形態〕
図9は、本発明の太陽電池試験用光照射装置の更に他の構成の例の要部を、試験される太陽電池モジュールよりなるパネルと共に示す説明図である。
第3の実施の形態に係る太陽電池試験用光照射装置(以下、「第3の太陽電池試験用光照射装置」ともいう。)は、第1の光照射ユニット61として、チャンバ11内に保持されるワークWとの間に位置される第1の透過光調整手段62が設けられており、第1の紫外線光源における第1のランプB群21Bを構成する紫外線ランプ21が、ランプ用筐体22の光放射口22A側から透視した当該光放射口22Aの開口端面に平行な方向の投影面上において、第1のランプA群21Aを構成する紫外線ランプ21に一部が重なるように位置されているものを用い、また第2の光照射ユニット65として、チャンバ11内に保持されるワークWとの間に位置される第2の透過光調整手段66が設けられており、第2の紫外線光源における第2のランプB群26Bを構成する紫外線ランプ26が、ランプ用筐体27の光放射口27A側から透視した当該光放射口27Aの開口端面に平行な方向の投影面上において、第2のランプA群26Aを構成する紫外線ランプ26に一部が重なるように位置されているものを用い、更に第1の制御部18Aおよび第2の制御部18Bが、点灯する紫外線ランプ21,26の数を制御する機能、および紫外線ランプ21,26に供給される電力量を制御する機能を有さず、第1の透過光調整手段62および第2の透過光調整手段66の動作を制御する機能を有するものであること以外は、図1に係る第1の太陽電池試験用光照射装置10と同様の構成を有するものである。
この第3の太陽電池試験用光照射装置においては、第1の透過光調整手段62と、第1の制御部18Aとによって第1の光照射ユニット61の放射光制御機構が構成されており、また、第2の透過光調整手段66と、第2の制御部18Bとによって第2の光照射ユニット65の放射光制御機構が構成されている。
この第3の太陽電池試験用光照射装置において、第1の透過光調整手段62は、ランプ用筐体22の光放射口22Aを塞ぐように設けられており、また、第2の透過光調整手段66は、ランプ用筐体27の光放射口27Aを塞ぐように設けられている。
この第1の透過光調整手段62は、図9および図10に示すように、ランプ用筐体22の光放射口22Aを塞ぐように設けられた、例えば円形状の開口63Aを複数有する開口板(以下、「固定開口板」ともいう。)63と、この固定開口板63上に一次元方向(図9および図10における左右方向)に摺動可能に設けられた、例えば円形状の開口64Aを複数有する開口板(以下、「移動開口板」ともいう。)64と、移動開口板64を摺動駆動させるための開口板駆動手段(図示省略)とを具えてなるものであり、当該開口板駆動手段は、第1の制御部18Aを介して主制御部19に接続されている。
図の例においては、移動開口板64は、固定開口板63上を摺動することのできるように固定開口板63に比して僅かに小さな外径を有するものである。
第1の透過光調整手段62を構成する固定開口板63において、複数の開口63Aは、当該固定開口板63の全面に格子状に配置されている。
また移動開口板64は、固定開口板63における複数の開口63Aのすべての開口率を調整することのできるものである。具体的には、図10(a)に示すように固定開口板63における複数の開口63Aを一様に全体が開口された状態(塞がれていない状態)とすることができると共に、図10(b)および図10(c)に示すように固定開口板63における複数の開口63Aを一様に一部が塞がれた状態とすることができるものである。
この図の例においては、移動開口板64の複数の開口64Aは、固定開口板63の開口63Aと同一の内径(開口径)を有しており、当該開口63Aのピッチと同一のピッチで当該移動開口板64の全面に格子状に配置されている。
また同図において、図10(b)および図10(c)には、図10(a)で示される状態に移行するための移動開口板64の移動方向が矢印によって示されている。
第2の透過光調整手段66は、第1の透過光調整手段62と同様の構成を有するものであり、図9および図10に示すように、ランプ用筐体27の光放射口27Aを塞ぐように設けられた、例えば円形状の開口67Aを複数有する開口板(以下、「固定開口板」ともいう。)67と、この固定開口板67上に一次元方向(図9および図10における左右方向)に摺動可能に設けられた、例えば円形状の開口68Aを複数有する開口板(以下、「移動開口板」ともいう。)68と、移動開口板68を摺動駆動させるための開口板駆動手段(図示省略)とを具えてなるものであり、当該開口板駆動手段は、第2の制御部18Bを介して主制御部19に接続されている。
図の例においては、移動開口板68は、固定開口板67上を摺動することのできるように固定開口板67に比して僅かに小さな外径を有するものである。
第2の透過光調整手段66を構成する固定開口板67において、複数の開口67Aは、当該固定開口板67の全面に格子状に配置されている。
また移動開口板68は、固定開口板67における複数の開口67Aのすべての開口率を調整することのできるものである。具体的には、図10(a)に示すように固定開口板67における複数の開口67Aを一様に全体が開口された状態(塞がれていない状態)とすることができると共に、図10(b)および図10(c)に示すように固定開口板67における複数の開口67Aを一様に一部が塞がれた状態とすることができるものである。
この図の例においては、移動開口板68の複数の開口68Aは、固定開口板67の開口67Aと同一の外径を有しており、当該開口67Aのピッチと同一のピッチで当該移動開口板68の全面に格子状に配置されている。
また同図において、図10(b)および図10(c)には、図10(a)で示される状態に移行するための移動開口板68の移動方向が矢印によって示されている。
このような構成の第3の太陽電池試験用光照射装置においては、ワークWの表面側には第1の光照射ユニット61が設けられていると共に、ワークWの裏面側には第2の光照射ユニット65が設けられており、しかも第1の光照射ユニット61および第2の光照射ユニット65は、第1の紫外線光源および第2の紫外線光源が、異なる分光放射分布を有する2種類の紫外線ランプAおよび紫外線ランプBにより構成されていると共に、第1の透過光調整手段62および第2の透過光調整手段66が設けられていることから、第1の制御部18Aおよび第2の制御部18Bにより、第1の紫外線光源および第2の紫外線光源の各々において、ランプA群およびランプB群から選択されたものを点灯させることにより、第1の光照射ユニット61および第2の光放射ユニット65から放射される光の分光放射分布、すなわちワークWの表面および裏面における分光放射照度分布を個別に調整することができる。
また、第1の光照射ユニット61および第2の光照射ユニット65において、各々、第1の制御部18Aおよび第2の制御部18Bにより、移動開口板64,68を開口板駆動手段によって摺動駆動させ、これにより、第1の透過光調整手段62および第1の透過光調整手段66における開口率を調整することにより、ワークWの表面および裏面に対して放射される光の放射強度、すなわちワークWの表面および裏面における放射照度を個別に調整することができる。
なお、第3の太陽電池試験用光照射装置においては、第1の光照射ユニット61および第2の光照射ユニット65の各々において、放射される光の分光放射分布がランプA群およびランプB群の点灯制御によって行われるため、点灯する紫外線ランプAの数および点灯する紫外線ランプBの数を制御すること、および紫外線ランプAおよび紫外線ランプBに供給される電力量を制御することによってワークWの表面および裏面に対して放射される光の放射強度が調整されることはない。
第3の太陽電池試験用光照射装置によれば、第1の太陽電池試験用光照射装置10と同様に、ワークWとしての太陽電池モジュールの裏面に対しても光を照射することができ、しかも当該太陽電池モジュールの表面および裏面に対して、各々、異なる放射強度および分光放射分布を有する光を照射することができると共に、表面側空間S1および裏面側空間S2の温度条件および湿度条件を異なるものとできるため、太陽電池モジュールの寿命加速試験において、太陽電池モジュールの種類および設置場所に応じて必要とされる試験条件が如何なる条件であっても、その必要とされる試験条件に応じた試験環境を形成することができるため、実用使用条件に則した試験条件で試験を行うことができ、よって実用使用条件に則して加速度を高めることができる。
更に、第3の太陽電池試験用光照射装置によれば、太陽電池モジュールよりなるパネルの表面に対して、希望する任意の分光放射分布を有する光を照射することができるため、寿命試験における紫外線照射条件(分光放射照度分布条件)の異なる結晶系太陽電池モジュールおよび薄膜系太陽電池モジュールの双方に対して寿命加速試験を実施することができる。
この第3の太陽電池試験用光照射装置を用いて、砂漠地(砂地面)において、結晶系太陽電池モジュールがある程度の高さを有する架台の上に設置されるシチュエーションに対応した寿命加速試験を行う場合の当該第3の太陽電池試験用光照射装置の動作の具体的な一例を示す。
ここに、第3の太陽電池試験用光照射装置の主制御部19に予め記憶されている試験条件のテーブルの具体例を表1に示す。
表1は、テーブルを定性的に示した例であり、実際は各条件が数値的に記憶されているものである。
表1において、「A1」は、結晶系太陽電池モジュール用の分光放射分布の日本工業規格(JIS)に準拠した条件であり、また「B1」は、薄膜系太陽電池モジュール用の分光放射分布の日本工業規格(JIS)に準拠した条件である。また、「a1」〜「a4」は、条件「A1」に基づいて、結晶系太陽電池モジュールの設置場所の地面(架台の設置面)を考慮し、当該設置場所の地面(架台の設置面)に応じて求められた条件であり、また「b1」〜「b4」は、薄膜系太陽電池モジュールの設置場所の地面(架台の設置面)を考慮し、当該設置場所の地面(架台の設置面)に応じて求められた条件である。
また、表1に示すテーブルにおいて、ワークWとしての太陽電池モジュールの表面側における分光放射分布(第1の光照射ユニット61から放射される紫外線を含む光の分光放射分布)は、太陽電池モジュールの種類に依存し、太陽電池モジュールの設置場所にかかわらず一定である。すなわち、ワークWとしての太陽電池モジュールが結晶系太陽電池モジュールである場合には、太陽電池モジュールの表面側における分光放射分布条件は「A1」と記憶されており、一方、太陽電池モジュールが薄膜系太陽電池モジュールである場合には、太陽電池モジュールの表面側における分光放射分布条件は「B1」と記憶されている。
一方、ワークWの裏面側の分光放射分布(第2の光照射ユニット65から放射される紫外線を含む光の分光放射分布)は、太陽電池モジュールの設置場所に依存する。例えば、太陽電池モジュールの設置場所の地面(架台の設置面)がコンクリート面であって、ワークWとしての太陽電池モジュールの種類が結晶系太陽電池モジュールである場合には、太陽電池モジュールの裏面側における分光放射分布条件は「a1」と記憶されているが、設置場所の地面(架台の設置面)が砂地面であって、ワークWとしての太陽電池モジュールの種類が結晶系太陽電池モジュールである場合には、太陽電池モジュールの裏面側における分光放射分布条件は「a2」と記憶されている。
(1)試験実施作業者により、主制御部19に対して「結晶系太陽電池を砂漠地に設置する」という条件が入力される。
(2)主制御部19は、予め記憶されているテーブルから、「結晶系太陽電池を砂漠地に設置する」という試験条件に対応するデータを読み込み、第1の制御部18Aと第2の制御部18Bの各々に対して駆動指令を発する。
具体的には、第1の制御部18Aに対しては、ワークWの表面に照射される紫外線を含む光の分光放射分布が「A1」、ワークWの表面側における紫外線を含む光の放射照度が「高」、およびチャンバ11の表面側空間における温度が「高」であって湿度が「低」とする駆動指令が発せられる。
一方、第2の制御部18Bに対しては、ワークWの表面に照射される紫外線を含む光の分光放射分布が「a2」、ワークWの表面側における紫外線を含む光の放射照度が「中」、チャンバ11の裏面側空間S2における温度が「高」であって湿度が「低」とする駆動指令が発せられる。
(3)先ず、第1の制御部18Aおよび第2の制御部18Bは、チャンバの表面側空間S1および裏面側空間S2の雰囲気を調整する。
具体的には、第1の制御部18Aは、第1の送風手段31を駆動し、第1の循環風路30およびチャンバ11の表面側空間S1において第1の循環空気が流通するように送風を行う。
その後、第1の循環風路30およびチャンバ11の表面側空間S1を流通する第1の循環空気の温度の測定結果を第1の温度モニタ35から受信すると共に、第1の循環空気の湿度の測定結果を第1の湿度モニタ36から受信する。
そして、受信した温度および湿度の測定結果に基づき、第1の循環風冷却除湿手段32、第1の循環風加熱手段33、第1の循環風加湿手段34をフィードバック制御して、チャンバ11の表面側空間S1の温度が「高」であって湿度が「低」となるように調整する。
一方、第2の制御部18Bは、第2の送風手段41を駆動し、第2の循環風路40およびチャンバ11の裏面側空間S2において第2の循環空気が流通するように送風を行う。
その後、第2の循環風路40およびチャンバ11の裏面側空間S2を流通する第2の循環空気の温度の測定結果を第2の温度モニタ45から受信するとともに、第2の循環空気の湿度の測定結果を第2の湿度モニタ46から受信する。
そして、受信した温度および湿度の測定結果に基づき、第2の循環風冷却除湿手段42、第2の循環風加熱手段43、第2の循環風加湿手段44をフィードバック制御して、チャンバ11の裏面側空間S2の温度が「高」であって湿度が「低」となるように調整する。
(4)次に、第1の制御部18Aおよび第2の制御部18Bは、ワークWに照射される紫外線を含む光の分光放射分布と、ワークWの表面側および裏面側における光照射面の放射照度とを調整する。
具体的には、第1の制御部18Aは、ワークWの表面に照射される紫外線を含む光の分光放射分布が「A1」となるように第1の電源部24に指令すると共に、ワークWの表面側における光照射面の紫外線を含む光の放射照度が「高」となるように、第1の透過光調整手段62を制御して、当該第1の透過光調整手段62の移動開口板64の位置を調整する。
一方、第2の制御部18Bは、ワークWの裏面に照射される紫外線を含む光の分光放射分布が「a2」となるように第2の電源部29に指令すると共に、ワークWの裏面側における光照射面の紫外線を含む光の放射照度が「中」となるように、第2の透過光調整手段66を制御して、当該第2の透過光調整手段66の移動開口板68の位置を調整する。
(5)第1の電源部24および第2の電源部29は、紫外線ランプ21,26の点灯を制御する。
具体的には、第1の電源部24は、ワークWの表面に照射される紫外線を含む光の分光放射分布が「A1」となるように、第1のランプA群21Aおよび第1のランプB群21Bの点灯制御を行う。
一方、第2の電源部29は、ワークWの裏面に照射される紫外線を含む光の分光放射分布が「a2」となるように、第2のランプA群および第2のランプB群21Bの点灯制御を行う。
〔第4の実施の形態〕
図11は、本発明の太陽電池試験用光照射装置のまた更に他の構成の例の要部を、試験される太陽電池モジュールよりなるパネルと共に示す説明図である。
第4の実施の形態に係る太陽電池試験用光照射装置(以下、「第4の太陽電池試験用光照射装置」ともいう。)は、第1の光照射ユニット71として、チャンバ11内に保持されるワークWとの間に位置される第1の透過光調整手段72が設けられており、第1の紫外線光源を構成する複数の紫外線ランプ21が同一平面上に配置されてなるものを用い、また第2の光照射ユニット75として、チャンバ11内に保持されるワークWとの間に位置される第2の透過光調整手段76が設けられており、第2の紫外線光源を構成する複数の紫外線ランプ26が同一平面上に配置されてなるものを用い、更に、第1の制御部18Aおよび第2の制御部18Bが、点灯する紫外線ランプ21,26の数を制御する機能、および紫外線ランプ21,26に供給される電力量を制御する機能を有さず、第1の透過光調整手段72および第2の透過光調整手段76の動作を制御する機能を有するものであること以外は、図7に係る第2の太陽電池試験用光照射装置と同様の構成を有するものである。
この第4の太陽電池試験用光照射装置においては、第1の波長選択フィルター52、第1の透過光調整手段72および第1の制御部18Aによって第1の光照射ユニット71の放射光制御機構が構成されており、また、第2の波長選択フィルター55、第2の透過光調整手段76および第2の制御部18Bによって第2の光照射ユニット75の放射光制御機構が構成されている。
この第4の太陽電池試験用光照射装置において、第1の透過光調整手段72および第2の透過光調整手段76は、第1の波長選択フィルター52および第2の波長選択フィルター55の表面(図9におけるワークW側の面)に設けられている。
第1の透過光調整手段72は、固定開口板81および移動開口板82,83が、紫外線ランプ21のランプ中心軸方向に伸びる帯状の開口の複数が並列に形成されているものであること以外は図9および図10に係る第3の太陽電池試験用光照射装置を構成する第1の透過光調整手段62と同様の構成を有するものである。
また、第2の透過光調整手段76は、固定開口板84および移動開口板85,86が、紫外線ランプ26のランプ中心軸方向に伸びる帯状の開口の複数が並列に形成されているものであること以外は図9および図10に係る第3の太陽電池試験用光照射装置を構成する第2の透過光調整手段66と同様の構成を有するものである。
第1の透過光調整手段72としては、例えば図12に示すように固定開口板81および移動開口板82が、いずれも矩形状の開口81A,82Aを有する構成のもの、および図13に示すように矩形状の開口81Aを有する固定開口板81と、略矩形状であって開口縁における2つの長辺のうちの一方(図13における右方)が鋸歯状である開口83Aを有する移動開口板83とよりなる構成のものなどが挙げられる。
ここに、図12および図13の固定開口板81において、複数の開口81Aは、そのすべてが第1の紫外線光源を構成する紫外線ランプ21に対向するように、すなわち複数の開口81Aのすべてが紫外線ランプ21に対応する領域に位置するように並列に配置されている。具体的には、複数の開口81Aは、各々、第1の紫外線光源を構成する紫外線ランプ21の外径よりも僅かに大きい短辺を有すると共に当該紫外線ランプ21の全長よりも僅かに大きい長辺を有する矩形状を有しており、紫外線ランプ21のピッチと同一のピッチで配置されている。
また、図12の移動開口板82は、固定開口板81における複数の開口81Aのすべての開口率を調整することのできるものである。具体的には、図12(a)に示すように固定開口板81における複数の開口81Aを一様に全体が開口された状態(塞がれていない状態)とすることができると共に、図12(b)および図12(c)に示すように固定開口板81における複数の開口81Aを一様に一部が塞がれた状態とすることができるものである。
この図12の例においては、移動開口板82の複数の開口82Aは、固定開口板81の開口81Aと同一の内径(開口径)を有しており、当該開口81Aのピッチと同一のピッチで配置されている。
また同図において、図12(b)および図12(c)には、図12(a)で示される固定開口板81における複数の開口81Aが一様に全体が開口された状態(塞がれていない状態)から当該複数の開口81Aが一様に塞がれた状態に移行するための移動開口板82の移動方向が矢印によって示されている。
また、図13の移動開口板83は、複数の開口83Aにおける一方(図13における右方)の長辺が鋸歯状であること、当該移動開口板83における複数の開口83Aの鋸歯状の辺に平行な2つの端辺の一方(図13の例においては左方)が鋸歯状であること以外は図12に係る移動開口板82と同様の構成を有するものであり、図13(a)に示すように固定開口板81における複数の開口81Aを一様に全体が開口された状態(塞がれていない状態)とすることができると共に、図13(b)および図13(c)に示すように固定開口板81における複数の開口81Aを一様に一部が塞がれた状態とすることができるものである。
また同図において、図13(b)および図13(c)には、図13(a)で示される固定開口板81における複数の開口81Aが一様に全体が開口された状態(塞がれていない状態)から当該複数の開口81Aが一様に塞がれた状態に移行するための移動開口板83の移動方向が矢印によって示されている。
また、第2の透過光調整手段76は、第1の透過光調整手段72と同様の構成を有するものであり、例えば図12に示すように固定開口板84および移動開口板85が、いずれも矩形状の開口84A,85Aを有する構成のもの、および図13に示すように矩形状の開口84Aを有する固定開口板84と、略矩形状であって開口縁における2つの長辺のうちの一方(図13における右方)が鋸歯状である開口86Aを有する移動開口板86とよりなる構成のものなどが挙げられる。
ここに、図12および図13の固定開口板84において、複数の開口84Aは、そのすべてが第2の紫外線光源を構成する紫外線ランプ26に対向するように、すなわち複数の開口84Aのすべてが紫外線ランプ26に対応する領域に位置するように並列に配置されている。具体的には、複数の開口84Aは、各々、第2の紫外線光源を構成する紫外線ランプ26の外径よりも僅かに大きい短辺を有すると共に当該紫外線ランプ26の全長よりも僅かに大きい長辺を有する矩形状を有しており、紫外線ランプ26のピッチと同一のピッチで配置されている。
また、図12の移動開口板85は、固定開口板84における複数の開口84Aのすべての開口率を調整することのできるものである。具体的には、図12(a)に示すように固定開口板84における複数の開口84Aを一様に全体が開口された状態(塞がれていない状態)とすることができると共に、図12(b)および図12(c)に示すように固定開口板84における複数の開口84Aを一様に一部が塞がれた状態とすることができるものである。
この図12の例においては、移動開口板85の複数の開口85Aは、固定開口板84の開口84Aと同一の内径(開口径)を有しており、当該開口84Aのピッチと同一のピッチで配置されている。
また同図において、図12(b)および図12(c)には、図12(a)で示される固定開口板81における複数の開口81Aが一様に全体が開口された状態(塞がれていない状態)から当該複数の開口81Aが一様に塞がれた状態に移行するための移動開口板85の移動方向が矢印によって示されている。
また、図13の移動開口板86は、複数の開口86Aにおける一方(図13における右方)の長辺が鋸歯状であること、当該移動開口板86における複数の開口86Aの鋸歯状の辺に平行な2つの端辺の一方(図13の例においては左方)が鋸歯状であること以外は図12に係る移動開口板85と同様の構成を有するものであり、図13(a)に示すように固定開口板84における複数の開口84Aを一様に全体が開口された状態(塞がれていない状態)とすることができると共に、図13(b)および図13(c)に示すように固定開口板84における複数の開口84Aを一様に一部が塞がれた状態とすることができるものである。
また同図において、図13(b)および図13(c)には、図13(a)で示される固定開口板81における複数の開口81Aが一様に全体が開口された状態(塞がれていない状態)から当該複数の開口81Aが一様に塞がれた状態に移行するための移動開口板85の移動方向が矢印によって示されている。
このような構成の第4の太陽電池試験用光照射装置においては、ワークWの表面側には第1の光照射ユニット71が設けられていると共に、ワークWの裏面側には第2の光照射ユニット75が設けられており、しかも第1の光照射ユニット71および第2の光照射ユニット75は、第1の波長選択フィルター52および第2の波長選択フィルター55が交換可能に設けられていると共に、第1の透過光調整手段72および第2の透過光調整手段76が設けられていることから、第1の波長選択フィルター52および第2の波長選択フィルター55として適宜の波長選択特性を有するものを用いることにより、第1の光照射ユニット71および第2の光放射ユニット75から放射される光の分光放射分布、すなわちワークWの表面および裏面における分光放射照度分布を個別に調整することができる。
また、第1の光照射ユニット71および第2の光照射ユニット75において、各々、第1の制御部18Aおよび第2の制御部18Bにより、移動開口板82,85(83,86)を開口板駆動手段によって摺動駆動させ、これにより、第1の透過光調整手段72および第2の透過光調整手段76における開口率を調整することにより、ワークWの表面および裏面に対して放射される光の放射強度、すなわちワークWの表面および裏面における放射照度を個別に調整することができる。
第4の太陽電池試験用光照射装置によれば、第1の太陽電池試験用光照射装置10と同様に、ワークWとしての太陽電池モジュールの裏面に対しても光を照射することができ、しかも当該太陽電池モジュールの表面および裏面に対して、各々、異なる放射強度および分光放射分布を有する光を照射することができると共に、表面側空間S1および裏面側空間S2の温度条件および湿度条件を異なるものとできるため、太陽電池モジュールの寿命加速試験において、太陽電池モジュールの種類および設置場所に応じて必要とされる試験条件が如何なる条件であっても、その必要とされる試験条件に応じた試験環境を形成することができるため、実用使用条件に則した試験条件で試験を行うことができ、よって実用使用条件に則して加速度を高めることができる。
更に、第4の太陽電池試験用光照射装置によれば、太陽電池モジュールよりなるパネルの表面に対して、希望する任意の分光放射分布を有する光を照射することができるため、寿命試験における紫外線照射条件(分光放射照度分布条件)の異なる結晶系太陽電池モジュールおよび薄膜系太陽電池モジュールの双方に対して寿命加速試験を実施することができる。
また、第4の太陽電池試験用光照射装置においては、第1の透過光調整手段72および第2の透過光調整手段76において、移動開口板として、図13に示したような構成のもの、すなわち開口が、開口縁における2つの長辺のうちの一方が鋸歯状である構成のものを用いることにより、ワークW上における放射照度分布をより均一なものとすることができる。
本発明の太陽電池試験用光照射装置においては、上記の実施の形態に限定されず、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、第1の太陽電池試験用光照射装置および第3の太陽電池試験用光照射装置において、第1の光照射ユニットおよび第2の光照射ユニットを構成する2種類の紫外線ランプAおよび紫外線ランプBよりなる複数の紫外線ランプは、同一平面上において、紫外線ランプAと紫外線ランプBとが交互に並列配置されていてもよい。
また、第1の太陽電池試験用光照射装置および第3の太陽電池試験用光照射装置において、第1の光照射ユニットおよび第2の光照射ユニットを構成する2種類の紫外線ランプAおよび紫外線ランプBとしては、図5に示した分光放射分布以外の分光放射分布を有するものであってもよい。
10 太陽電池試験用光照射装置
11 チャンバ
11A 周壁部
12 ワーク支持部
13 ワーク載置用凸部
14 固定用板部材
16A 第1の導入用開口
16B 第1の排出用開口
17A 第2の導入用開口
17B 第2の導入用開口
18A 第1の制御部
18B 第2の制御部
19 主制御部
20 第1の光照射ユニット
21 紫外線ランプ
21A 第1のランプA群
21B 第1のランプB群
22 ランプ用筐体
22A 光放射口
22B 底部
24 第1の電源部
25 第2の光放射ユニット
26 紫外線ランプ
26A 第2のランプA群
26B 第2のランプB群
27 ランプ用筐体
27A 光放射口
27B 底部
29 第2の電源部
30 表面側循環風路(第1の循環風路)
31 第1の送風手段
32 第1の循環風冷却除湿手段
33 第1の循環風加熱手段
34 第1の循環風加湿手段
35 第1の温度モニタ
36 第1の湿度モニタ
40 裏面側循環風路(第2の循環風路)
41 第2の送風手段
42 第2の循環風冷却除湿手段
43 第2の循環風加熱手段
44 第2の循環風加湿手段
45 第2の温度モニタ
46 第2の湿度モニタ
51 第1の光照射ユニット
52 第1の波長選択フィルター
54 第2の光照射ユニット
55 第2の波長選択フィルター
61 第1の光照射ユニット
62 第1の透過光調整手段
63 開口板(固定開口板)
63A 開口
64 開口板(移動開口板)
64A 開口
65 第2の光照射ユニット
66 第2の透過光調整手段
67 開口板(固定開口板)
67A 開口
68 開口板(移動開口板)
68A 開口
71 第1の光照射ユニット
72 第1の透過光調整手段
75 第2の光照射ユニット
76 第2の透過光調整手段
81 開口板(固定開口板)
81A 開口
82 開口板(移動開口板)
82A 開口
83 開口板(移動開口板)
83A 開口
84 開口板(固定開口板)
84A 開口
85 開口板(移動開口板)
85A 開口
86 開口板(移動開口板)
86A 開口
100 結晶系太陽電池モジュール
101 太陽電池セル
102 半導体層
103 反射防止膜
104A,104B 電極
105 インターコネクタ材
107 封止部
108 透光板
109 保護シート
112 フレーム
113 シール材
120 薄膜系太陽電池モジュール
121 太陽電池セル単位
122 半導体層
123 透光性基板
124A 透明電極
124B 裏面電極
127 封止部
129 保護シート
132 フレーム
133 シール材
141 光照射ユニット
142 紫外線ランプ
143 ランプ用筐体
143A 光放射口
145 チャンバ
145A 開口
145B 周壁部
147 反射板
S1 表面側空間
S2 裏面側空間
W ワーク

Claims (11)

  1. 試験される太陽電池モジュールよりなるパネルを内部に保持するチャンバと、
    複数の紫外線ランプよりなる第1の紫外線光源を具え、当該第1の紫外線光源よりの紫外線を含む光を前記パネルの表面に照射する第1の光照射ユニットと、
    複数の紫外線ランプよりなる第2の紫外線光源を具え、当該第2の紫外線光源よりの紫外線を含む光を前記パネルの裏面に照射する第2の光照射ユニットと、
    第1の光照射ユニットの放射光制御機構と、
    第2の光照射ユニットの放射光制御機構とを有してなり、
    前記第2の光照射ユニットの放射光制御機構により前記第2の光照射ユニットから放射される光の分光放射分布を調整することができるように構成されていることを特徴とする太陽電池試験用光照射装置。
  2. 前記第2の光照射ユニットにおける第2の紫外線光源は、紫外線ランプAの複数および当該紫外線ランプAとは異なる分光放射分布を有する紫外線ランプBの複数よりなり、
    前記第2の光照射ユニットの放射光制御機構は、当該紫外線ランプAの複数および紫外線ランプBの複数から選択されたものを点灯させることにより、当該第2の光放射ユニットから放射される光の分光放射分布を調整する機能を有することを特徴とする請求項1に記載の太陽電池試験用光照射装置。
  3. 前記第2の光照射ユニットの放射光制御機構は、前記第2の光照射ユニットに交換可能に設けられた第2の紫外線光源からの光のうちの特定の波長の光を透過する波長選択フィルターを有しており、当該波長選択フィルターとして特定の波長選択性を有するものを用いることにより当該第2の光放射ユニットから放射される光の分光放射分布が調整されることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池試験用光照射装置。
  4. 前記第2の光照射ユニットの放射光制御機構は、点灯する紫外線ランプの数および紫外線ランプに供給される電力量の少なくとも一方を制御することにより、パネル裏面における放射照度を調整する機能を有することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一に記載の太陽電池試験用光照射装置。
  5. 前記第2の光照射ユニットの放射光制御機構は、前記第2の光照射ユニットと保持されるパネルとの間に位置される、パネル裏面における放射照度を調整するための透過光調整手段を有していることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一に記載の太陽電池試験用光照射装置。
  6. 前記チャンバの内部空間は、パネルが保持された状態で当該パネルにより各々独立した表面側空間と裏面側空間とに分割され、
    前記チャンバには裏面側空間と連通する裏面側循環風路を形成する裏面側循環風路形成部材が設けられており、当該裏面側循環風路には、送風手段、循環風冷却除湿手段、循環風加熱手段および循環風加湿手段が設けられていることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか一に記載の太陽電池試験用光照射装置。
  7. 前記送風手段、循環風冷却除湿手段、循環風加熱手段および循環風加湿手段の少なくとも一つは、選定された条件で作動するよう制御機構によって制御される構成とされていることを特徴とする請求項6に記載の太陽電池試験用光照射装置。
  8. 前記第1の光照射ユニットの放射光制御機構により当該第1の光照射ユニットから放射される光の分光放射分布を調整することができるように構成されていることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか一に記載の太陽電池試験用光照射装置。
  9. 前記第1の光照射ユニットの放射光制御機構は、パネル表面における放射照度を調整する機能を有することを特徴とする請求項8に記載の太陽電池試験用光照射装置。
  10. 前記チャンバには、表面側空間と連通する表面側循環風路を形成する表面側循環風路形成部材が設けられており、当該表面側循環風路には、送風手段、循環風冷却除湿手段、循環風加熱手段および循環風加湿手段が設けられていることを特徴とする請求項6に記載の太陽電池試験用光照射装置。
  11. 試験環境条件設定手段を有し、当該試験環境条件設定手段において、少なくとも前記第2の光照射ユニットから放射される光の分光放射分布が設定されることを特徴とする請求項1〜請求項10にいずれか一に記載の太陽電池試験用光照射装置。
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