JP5637398B2

JP5637398B2 - 太陽電池セルを設計する方法及び太陽電池セルの特性を求めるためのシミュレーションプログラム

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Publication number: JP5637398B2
Application number: JP2011176765A
Authority: JP
Inventors: 哲彦宮寺
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2011-08-12
Filing date: 2011-08-12
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2031-08-12
Also published as: JP2013041917A

Description

本発明は、透明電極抵抗と直列抵抗とシャント抵抗とダイオード成分と電流源とを用いて太陽電池セルを表す分布定数等価回路モデルから得た、太陽電池セルの特性を求めるための非線形微分方程式を用いて、太陽電池セルを設計する方法に関する。

太陽電池セルは、図９に示されているように、大型化に伴って、特性の中で形状因子（以下、単にＦＦとも記載する。）及び短絡電流（以下、単にＪ_scとも記載する。）が減衰することが知られている（図９では、短絡電流Ｊ_scを光起電流Ｊ_Lで割ることで無次元化している）。そこで、大型の太陽電池パネルを作製する際には、図１０に示されているように、特性の減衰を避けるために補助電極の導入やスクライブによるモジュール化によって大型太陽電池パネルを分割する技術が用いられてきている。なお、図１０では、並列する太陽電池セルの幅方向（図中の左右方向）の分割サイズをＬ₂、並列する太陽電池セルの幅方向の有効サイズ（太陽発電が可能な部分の寸法）をＬとしている。

しかしながら、分割によって太陽電池セルのサイズを小さくすれば一つの太陽電池セル当たりの特性は高くなるが、有効サイズＬも小さくなって、モジュール全体としての効率は低下するので、太陽電池セルのサイズとモジュール全体の効率とはトレードオフの関係にある。したがって、開口率すなわちＬ／Ｌ₂を高く保ちつつ高いセル特性が得られるように太陽電池セルの寸法を設計することが求められる。このためには、太陽電池セルの寸法とセル特性との関係を解析し、その関係から最適な構造を選択することが必要になる。従来、このような太陽電池セルの寸法とセル特性との関係の解析の際には、非特許文献１〜５に開示されているように、分布定数等価回路モデルを用いることが一般的である。

Alexis de Vos, Solar Cells 12, 311-327(1984). D.V. Rumyantsev and J.A. Rodrguez, Solar Cells 28, 241-252(1990). N. Convers Wyeth, Sol. Stat. Elect., 20(1976)629. G.C. Jain and F.M. Stuber, Adv. Energ. Conv 7(1967)167. M. Burgelman et.al, Sol. Energy Mat. & Sol. Cells 51,(1998)129.CIS

太陽電池セルの特性を求めるためには、上述した分布定数等価回路モデルから得た微分方程式を解く必要があるが、この微分方程式は非線形であるので、これを解くためには、コンピュータを用いて繰り返し計算を行うことによって数値的に非線形微分方程式を解く数値的手法か、非線形微分方程式を近似する近似手法を用いる必要がある。

しかしながら、数値的手法では、プロトタイプとなる太陽電池セルの寸法構造や特性パラメータを仮定して、それらについて個々に数値計算を行った上で、太陽電池セルの特性曲線を求め、求められた特性曲線から最適な寸法構造を選択するという手順で太陽電池セルの寸法の設計を行う必要がある。したがって、多くの時間と計算資源が必要となるという問題があった。

また、近似手法も、等価回路モデルにおけるダイオード成分のような重要なパラメータを無視してしまうなど、実用性に欠けるという問題があった。

よって、本発明の目的は、従来技術に存する問題を解消して、太陽電池セルの分布定数等価回路モデルのパラメータを全て取り入れながら、簡便に太陽電池セルの寸法と特性との関係を表す特性曲線を求めることを可能にすることにある。

上記目的に鑑み、本発明は、透明電極抵抗と直列抵抗とシャント抵抗とダイオード成分と電流源とを用いて太陽電池セルを表す分布定数等価回路モデルから得た、太陽電池セルの特性を求めるための非線形微分方程式を用いて、太陽電池セルを設計する方法であって、理想太陽電池における電圧Ｖ_dと電流ｉ_iscとの関係を表す曲線を求めるステップと、前記電流源の電流をｉ_Lとし、前記理想太陽電池の電圧Ｖ_dと電流ｉ_iscとの関係を表す曲線において、電圧が０のときの曲線の傾きをｇ_sc、電圧が開放電圧Ｖ_ocに等しいときの曲線の傾きをｇ_ocとして、該曲線を近似式

で近似するステップと、前記非線形微分方程式と前記近似式とを用いて、前記太陽電池セルの寸法と特性との関係を求めるステップと、求められた前記太陽電池セルの寸法と特性との関係に基づいて、太陽電池セルの寸法を設計するステップとを含む太陽電池セルの設計方法を提供する。

上記太陽電池セルの設計方法では、理想太陽電池の電圧と電流との関係を表す曲線を折れ線によって近似することにより、太陽電池セルの分布定数等価回路モデルから得られる、太陽電池セルの特性を求めるための微分方程式を線形化して、数式解として解けるようにし、太陽電池セルの等価回路モデルの特性パラメータや形状設計データから、直接的に太陽電池セルの寸法と特性との関係を表す曲線を求めることができるようにする。

上記太陽電池セルの設計方法では、例えば、前記太陽電池セルの寸法を設計するステップにおいて、前記求められた太陽電池セルの寸法と特性との関係を用いて、前記太陽電池セルに要求される発電電力が得られるように太陽電池セルの寸法を設計することができる。
また、前記太陽電池セルの特性は、例えば電流密度、形状因子又は発電電力とすることができる。

上記太陽電池セルの設計方法では、前記太陽電池セルの出力電圧をＶ_a、前記透明電極抵抗の抵抗値をρ_s、前記直列抵抗の抵抗値をｒ_c、前記シャント抵抗の抵抗値をｒ_shとおき、

とすると、
前記太陽電池セルの寸法がＬ_p以下となるように選択されることが好ましい。

さらに、前記太陽電池セルの出力電圧をＶ_a、前記透明電極抵抗の抵抗値をρ_s、前記直列抵抗の抵抗値をｒ_c、前記シャント抵抗の抵抗値をｒ_shとおき、

とすると、
前記太陽電池セルの分布定数回路モデルにおける前記シャント抵抗ｒ_shに流れる電流が漏れ電流の大部分を占めるとき、前記太陽電池セルの寸法がＬ_s以下となるように選択されることが好ましい。

また、本発明は、透明電極抵抗と直列抵抗とシャント抵抗とダイオード成分と電流源とを用いて太陽電池セルを表す分布定数等価回路モデルから得た、太陽電池セルの特性を求めるための非線形微分方程式を用いて、太陽電池セルの特性を求めるシミュレーションプログラムであって、理想太陽電池の電圧Ｖ_dと電流ｉ_iscとの関係を表す曲線のデータとの入力を求めるステップと、前記電流源の電流をｉ_L、入力された前記理想太陽電池の電圧Ｖ_dと電流ｉ_iscとの関係を表す曲線において、電圧が０のときの曲線の傾きをｇ_sc、電圧が開放電圧Ｖ_ocに等しいときの曲線の傾きをｇ_ocとして、該曲線を近似式

で近似するステップと、前記非線形微分方程式と前記近似式とを用いて、前記太陽電池セルの寸法と特性との関係を求めるステップと、求められた前記太陽電池セルの寸法と特性との関係を表示装置に表示するステップとを実行する、太陽電池セルの特性を求めるためのシミュレーションプログラムを提供する。

本発明によれば、理想太陽電池セルにおける電圧と電流との関係を表す曲線を折れ線によって近似することにより、分布定数等価回路モデルから得られる非線形微分方程式について、特性パラメータ（電流源、ダイオード成分、並列抵抗、直列抵抗、透明電極抵抗）を全て含みながらも線形化して数式解として解くことを可能にする。したがって、各特性パラメータが太陽電池セルの寸法設計への影響を考慮することを可能にしながら、複雑な計算によることなく、太陽電池セルの分布定数等価回路モデルの特性パラメータや形状設計データから、直接的に太陽電池セルの寸法と特性との関係を表す曲線を求めることができるようになる。

（ａ）及び（ｂ）は太陽電池セルの分布定数等価回路モデルを示す説明図、（ｃ）は本発明に従って理想太陽電池セルの電流−電圧特性曲線を折れ線で近似した近似曲線を示すグラフである。本発明に従って求めた太陽電池セルの電流密度と出力電圧との関係を示すグラフである。本発明に従って求めた太陽電池セルの長さと短絡電流及び形状因子との関係を示すグラフである。太陽電池セルの長さと短絡電流及び形状因子との関係を表す曲線と共に、太陽電池セルの長さと太陽電池セルの出力電力との関係を表す曲線を示したグラフである。（ａ）は補助電極で囲まれた太陽電池セルの全体構成を示す全体構成図であり、（ｂ）は補助電極で囲まれた太陽電池セルの短絡電流と長さＬ及び幅Ｗとの関係を表す、数値的解法で求めた曲線及び本発明による折れ線近似曲線を示すグラフである。太陽電池セルの透明電極抵抗が太陽電池セルの特性に与える影響を示すグラフである。太陽電池セルの開放電圧が太陽電池セルの特性に与える影響を示すグラフである。太陽電池セルのシャント抵抗が太陽電池セルの特性に与える影響を示すグラフである。太陽電池セルの電流値及び形状因子と長さとの関係を示すグラフである。太陽電池セルの構成を示す全体構成図である。

以下、図面を参照しながら、本発明による太陽電池セルを設計する方法を説明する。なお、本願における「太陽電池セルを設計する方法」とは、太陽電池モジュールなどで使用される太陽電池セルの寸法（例えば太陽電池モジュールにおいて並列に配置される太陽電池セルの長さ）や形状によってセル特性がどのように変化するかを解析し、解析結果に基づいて、要求される仕様が得られるように太陽電池セルの最適な寸法を設計する方法を意味する。また、以下の説明では、太陽電池セルの長さとは、電流の流れる方向（図１０における左右方向）を意味する。

太陽電池セルは、図１（ａ）に示すように、電流源、ダイオード成分、シャント抵抗（すなわち並列抵抗）、直列抵抗を組み合わせて構成した分布定数等価回路モデルによって表すことができる。詳細には、透明電極と下部電極との間に、電流源、ダイオード成分、シャント抵抗とを並列に配置し且つこれと直列に直列抵抗を配置したものを透明電極抵抗を挟んでｘ方向に並列に複数接続した形態となっている。ここで、シャント抵抗の抵抗値をｒ_sh、直列抵抗の抵抗値ｒ_c、透明電極抵抗の抵抗値をρ_sとし、また、太陽電池セルの長さをＬ、出力電圧をＶ_aとし、ｘ軸が図中左右方向に延び、左端がｘ＝０、右端がｘ＝Ｌとなるように定義するものとする。

このような分布定数等価回路モデルにおいて、図１（ｂ）に示されるように、位置ｘにおける透明電極上の電位及び電流をそれぞれＶ（ｘ）及びｉ（ｘ）とすると共に、位置ｘにおいて、直列抵抗を流れる電流、シャント抵抗を流れる電流、電流源を流れる電流（光起電流）、ダイオード成分を流れる電流を、それぞれ、ｉ_c（ｘ）、ｉ_sh（ｘ）、ｉ_L、ｉ_dとすると、局所的な電圧及び電流から、電気素量ｑ、ボルツマン係数ｋ_B、ダイオード因子ｎ、測定温度Ｔを用いて以下の関係式が得られる。

さらに、上関係式から以下の微分方程式が導かれる。

しかしながら、微分方程式（１）は非線形であり、これを数式解として解くことはできない。このため、従来は、コンピュータを用いた数値的解法により上記非線形微分方程式（１）を解いていた。これに対して、本発明による太陽電池セルを設計する方法では、図１（ｃ）に示されているように、ショックレーモデルによる理想太陽電池の電流−電圧特性（図１（ｂ）で破線によって囲まれた部分においてシャント抵抗ｒ_shを無限大としｉ_c（ｘ）に相当する電流をｉ_iscとしたときのｉ_iscとＶ_dとの関係）を表す曲線を以下の近似式（２）により近似し、ｉ_isc＝ｉ_d＋ｉ_Lと表すことができることと近似式（２）とを利用して、非線形微分方程式（１）を線形化する。

ここで、ｇ_scは、理想太陽電池の電流−電圧特性を表す曲線において、電圧が０のときの曲線の傾き、ｇ_ocは、理想太陽電池の電流−電圧特性を表す曲線において、電圧が開放電圧Ｖ_ocに等しいときの曲線の傾きである。

このように近似式（２）を用いて微分方程式（１）を線形化することにより、微分方程式（１）の数式解を得ることができ、太陽電池セルの出力特性を解析的に求めることが可能となる。

図２は、近似式（２）を用いて微分方程式（１）を解くことにより求めた太陽電池セルの電流密度（太陽電池セルの出力電流／太陽電池セルの発電部分の表面積）と出力電圧との関係を表すグラフを示す。近似式（２）を用いると、微分方程式（１）が線形化され、数式解を求めることが可能となるので、太陽電池の長さごとに太陽電池セルの電流密度と出力電圧との関係を表す曲線を容易に求めることができ、太陽電池の寸法の設計が容易になる。また、数式解を求めることができるので、例えば表計算ソフトなどを用いて太陽電池セルの電流密度と出力電圧との関係を表す曲線を求めることができるようになり、コンピュータ資源及び労力の大幅な節約を実現することが可能になる。

図３は、近似式（２）を用いて非線形微分方程式（１）を線形化して解くことにより求めた、短絡電流値（ｊ_sc／ｉ_L）及び形状因子（ＦＦ）と太陽電池セルの長さとの関係を表す曲線を示す。図３において、実線で示されているのが、近似式（２）を用いて微分方程式（１）を数式解を求めることにより得られる短絡電流値及び形状因子と太陽電池セルの長さとの関係を表す曲線であり、破線で示されているのが、微分方程式（１）を従来の数値的手法で解くことにより得られる短絡電流値及び形状因子と太陽電池セルの長さとの関係を表す曲線である。図３から、近似式（２）を用いて微分方程式（１）を数式解を求めることにより得られる短絡電流値及び形状因子と太陽電池セルの長さとの関係を表す曲線と、微分方程式（１）を従来の数値的手法で解くことにより得られる短絡電流値及び形状因子と太陽電池セルの長さとの関係を表す曲線とはほぼ一致していることが分かる。なお、正確には、図３では、短絡電流値を理想太陽電池の光起電流ｉ_Lで割ることにより無次元化した値を示している。

また、近似式（２）を用いて微分方程式（１）を解くにあたって、以下のようなパラメータＬ_p得られる。

太陽電池セルの長さがこのＬ_pとなる位置が図３に矢印で示されており、太陽電池セルの長さがＬ_pを超えると、短絡電流値（実際には短絡電流値ｊ_scを光起電流ｉ_Lによって割った値）が急激に減衰すると共に、形状因子（ＦＦ）が減衰しなくなり飽和状態になることが分かる。すなわち、太陽電池セルの長さがＬ_pとなるときに太陽電池セルの最大出力を得ることができると言える。したがって、上記パラメータＬ_pは太陽電池セルの長さの設計指標として利用することができ、太陽電池セルの長さはＬ_p以下となるように選択することが好ましい。また、パラメータＬ_pは長さを所定の値にしたときの太陽電池セルの特性を求めることなく求められるので、Ｌ_pを設計指標として利用すれば、太陽電池セルの長さの設計が容易になる。

図４は、近似式（２）を用いることにより、短絡電流値（ｊ_sc／ｉ_L）及び形状因子（ＦＦ）と太陽電池セルの長さとの関係を表す曲線と共に、太陽電池セルの出力電力（正確には出力電力Ｐを長さＬ＝０の極限における出力電力Ｐ₀によって割って無次元化した値）と太陽電池セルの長さとの関係を表す曲線とを示したグラフである。図４においても、図３と同様に、太陽電池セルの長さがＬ_pとなる位置が矢印で示されている。

図４から、太陽電池セルの出力電力Ｐは、太陽電池セルの長さがＬ_p以下の場合、直線的に減衰しており、太陽電池セルの長さＬ＝０の極限における形状因子をＦ₀とすると、太陽電池セルの出力電力Ｐは、
Ｐ〜Ｐ０（１−１／（４Ｆ₀））Ｌ／Ｌ_p）
と表すことができることが分かる。すなわち、太陽電池セルの長さがＬ_p以下の場合、太陽電池セルの特性を求めることなく、出力電力を上式から近似して求めることができる。また、Ｌ_pの前後で曲線の傾きが変わっており、Ｌ_pは、太陽電池セルの設計の際に、開口率と発電効率とのトレードオフ関係を考えるためにも有用となることが分かる。

また、上記パラメータＬ_pは、長さ方向だけでなく、幅方向（平面において長さ方向と垂直な方向）を含む２次元の特性解析にも適用することが可能である。図５（ａ）に示されているように、コの字状に補助電極で囲まれた太陽電池セルの寸法を設計する場合において、太陽電池セルの長さをＬ、幅をＷとするとき、Ｌ又はＷ／２をＬ_p以下になるように設計することにより、電流の急激な減衰を防止することができる。すなわち、図５（ｂ）の黒く塗りつぶされた領域（矢印で折れ線モデルと指された領域）から長さＬ及び幅Ｗの値を選択することにより、発電効率のよい太陽電池セルを設計することができる。また、本発明による太陽電池セルを設計する方法を用いて、補助電極の形状及び寸法に関する設計も行うことが可能になる。

図６〜図８は、近似式（２）を微分方程式（１）に適用して解くことにより得られた数式解から求めた、透明電極抵抗ρ_s、開放電圧Ｖ_oc、シャント抵抗ｒ_shが太陽電池セルの特性に与える影響を示すグラフである。

図６（ａ）及び（ｂ）は、透明電極抵抗ρ_sの値を変えたときの、太陽電池セルの長さＬと電流密度（図６（ａ））及び形状因子ＦＦ（図６（ｂ））との関係、図６（ｃ）はＬ_pと透明電極抵抗ρ_sとの関係を示し、図７（ａ）及び（ｂ）は、開放電圧Ｖ_ocの値を変えたときの、太陽電池セルの長さＬと電流密度（図７（ａ））及び形状因子ＦＦ（図７（ｂ））との関係、図７（ｃ）はＬ_pと開放電圧Ｖ_ocとの関係を示す。透明電極抵抗ρ_sや開放電極Ｖ_ocの値に拘わらず、長さの増加に対して電流又は電流密度が急激に減衰する傾向及び長さの増加に対して形状因子ＦＦの減衰が飽和する傾向があり、電流又は電流密度が急激に減衰するポイント及び形状因子ＦＦがほぼ飽和するポイントとＬ_pとの間に相関がある。したがって、Ｌ_pを設計指標として使用できることが分かる。

図８（ａ）及び（ｂ）は、シャント抵抗ｒ_shの値を変えたときの、太陽電池セルの長さＬと電流密度（図８（ａ））及び形状因子ＦＦ（図８（ｂ））との関係、図８（ｃ）はパラメータＬ_pとシャント抵抗ｒ_shとの関係を示す。シャント抵抗ｒ_shの値が大きいとき（例えばｒ_sh≧５００Ωｃｍのとき）には、長さの増加に対して電流又は電流密度が急激に減衰する傾向及び長さの増加に対して形状因子ＦＦの減衰が飽和する傾向があり、電流又は電流密度が急激に減衰するポイント及び形状因子ＦＦがほぼ飽和するポイントとパラメータＬ_pとの間に相関がある。したがって、パラメータＬ_pを設計指標として使用できることが分かる。一方、シャント抵抗ｒ_shが小さいとき（例えばｒ_sh＜５００Ωｃｍのとき）には、上記のような傾向があてはまるとは言えない。このようにシャント抵抗ｒ_shが小さいときには、図８（ｃ）から、以下のような指標Ｌ_sを導入すれば、Ｌ_sが設計指標となることが分かる。

次に、本発明による太陽電池セルの設計方法の手順を説明する。
まず、透明電極抵抗と直列抵抗とシャント抵抗とダイオード成分とを用いた太陽電池セルを表す分布定数等価回路モデルから、太陽電池セルの特性を求めるための非線形微分方程式を求める。非線形微分方程式は例えば上述した式（１）のようになる。

次に、理想太陽電池（図１（ｂ）において破線で囲まれた部分によって構成されると仮定した太陽電池）における電流−電圧特性を求める。理想太陽電池の電流−電圧特性としては、設計しようとする太陽電池セルと同じ材料によって構成された十分に小さな寸法（例えば長さ２ｍｍ）の試験太陽電池セルに様々な電圧を印加したときの出力電流を測定することによって実験的に得た電流−電圧特性を用いることができる。

得られた電流−電圧特性の曲線から、ｉ_L、Ｖ_oc、ｒ_c、ｒ_sh、ｉ₀をさらに定めることができる。ここで、ｉ_Lは分布定数等価回路モデルにおける電流源の電流値である。詳細には、得られた太陽電池セルの電流−電圧曲線において電圧が０のときの電流の値からｉ_Lが、電流が０のときの電圧の値からＶ_ocが定まる。また、ｒ_sh、ｒ_cは、それぞれ、得られた試験太陽電池セルの電流−電圧曲線における電圧が０のときの曲線の傾き、電圧が開放電圧Ｖ_ocに等しいときの曲線の傾きに等しいと近似することにより求めることができる。さらに、上述したようにして求めたｉ_Lの値を用いて、得られた試験太陽電池セルの電流−電圧曲線に以下の式（３）をフィッティングすることにより、定数ｉ₀を定めることができる。

なお、透明電極抵抗ρ_sは、透明電極の材料の特性から求めればよい。

次に、得られた理想太陽電池の電圧Ｖ_dと電流ｉ_iscとの関係を表す曲線において、電圧が０のときの曲線の傾きをｇ_sc、電圧が開放電圧Ｖ_ocに等しいときの曲線の傾きをｇ_ocとして、該曲線を上述した近似式（２）で近似し、非線形微分方程式（１）と近似式（２）とを用いて、太陽電池セルの寸法と特性との関係、例えば、太陽電池セルの長さと、電流密度、形状因子又は出力電力との関係を求める。そして、求められた関係から、太陽電池セルに要求される発電電力が得られるように太陽電池セルの寸法を設計する。

非線形微分方程式（１）と近似式（２）とから、Ｌ_pを求め、Ｌ_p以下となるように、太陽電池セルの寸法を選択してもよい。Ｌ_p以下となるように太陽電池セルの寸法を選択すれば、発電効率のよい太陽電池セルを設計することができる。

本発明は、透明電極抵抗の抵抗値、理想太陽電池の電流−電圧特性データを入力すると、電池非線形微分方程式（１）と近似式（２）とを用いて、太陽電池セルの特性を求め、求められた太陽電池セルの特性をディスプレイなどの表示装置に表示するシミュレーションプログラムとして利用することもできる。

Claims

透明電極抵抗と直列抵抗とシャント抵抗とダイオード成分と電流源とを用いて太陽電池セルを表す分布定数等価回路モデルから得た、太陽電池セルの特性を求めるための非線形微分方程式を用いて、太陽電池セルを設計する方法であって、
理想太陽電池における電圧Ｖ_dと電流ｉ_iscとの関係を表す曲線を求めるステップと、
前記電流源の電流をｉ_Lとし、前記理想太陽電池の電圧Ｖ_dと電流ｉ_iscとの関係を表す曲線において、電圧が０のときの曲線の傾きをｇ_sc、電圧が開放電圧Ｖ_ocに等しいときの曲線の傾きをｇ_ocとして、該曲線を近似式

で近似するステップと、
前記非線形微分方程式と、前記近似式とを用いて、前記太陽電池セルの寸法と特性との関係を求めるステップと、
求められた前記太陽電池セルの寸法と特性との関係に基づいて、太陽電池セルの寸法を設計するステップとを含むことを特徴とした太陽電池セルの設計方法。
前記太陽電池セルの寸法を設計するステップにおいて、前記求められた太陽電池セルの寸法と特性との関係を用いて、前記太陽電池セルに要求される発電電力が得られるように太陽電池セルの寸法を設計する、請求項１に記載の太陽電池セルの設計方法。
前記太陽電池セルの特性は、電流密度、形状因子又は発電電力である、請求項１又は請求項２に記載の太陽電池セルの設計方法。
前記太陽電池セルの出力電圧をＶ_a、前記透明電極抵抗の抵抗値をρ_s、前記直列抵抗の抵抗値をｒ_c、前記シャント抵抗の抵抗値をｒ_shとおき、

とすると、
前記太陽電池セルの寸法がＬ_p以下となるように選択される、請求項１から請求項３の何れか一項に記載の太陽電池セルの設計方法。
前記太陽電池セルの出力電圧をＶ_a、前記透明電極抵抗の抵抗値をρ_s、前記直列抵抗の抵抗値をｒ_c、前記シャント抵抗の抵抗値をｒ_shとおき、

とすると、
前記太陽電池セルの分布定数等価回路モデルにおける前記シャント抵抗ｒ_shに流れる電流が漏れ電流の大部分を占めるとき、前記太陽電池セルの寸法がＬ_s以下となるように選択される、請求項１から請求項４の何れか一項に記載の太陽電池セルの設計方法。
透明電極抵抗と直列抵抗とシャント抵抗とダイオード成分と電流源とを用いて太陽電池セルを表す分布定数等価回路モデルから得た、太陽電池セルの特性を求めるための非線形微分方程式を用いて、太陽電池セルの特性を求めるためのシミュレーションプログラムであって、
理想太陽電池の電圧Ｖ_dと電流ｉ_iscとの関係を表す曲線のデータを入力させるステップと、
前記電流源の電流をｉ_L、入力された前記理想太陽電池の電圧Ｖ_dと電流ｉ_iscとの関係を表す曲線において、電圧が０のときの曲線の傾きをｇ_sc、電圧が開放電圧Ｖ_ocに等しいときの曲線の傾きをｇ_ocとして、該曲線を近似式

で近似するステップと、
前記非線形微分方程式と前記近似式とを用いて、前記太陽電池セルの寸法と特性との関係を求めるステップと、
求められた前記太陽電池セルの寸法と特性との関係を表示装置に表示するステップと、
を実行することを特徴とする太陽電池セルの特性を求めるためのシミュレーションプログラム。