JP5761372B2 - 太陽電池の分光感度測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、測定対象の太陽電池における分光感度を測定する太陽電池の分光感度測定装置に関し、特に、バイアス光照射下における分光感度を測定する太陽電池の分光感度測定装置に関する。

太陽電池は、光起電力効果を利用することによって光エネルギーを直接電力へ変換する素子であり、単結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池、非シリコン系太陽電池および有機化合物系太陽電池等の様々な種類が研究、開発され、近年、広く普及し始めている。

このような太陽電池の性能を評価するために、例えばＩＥＣ６０９０４やＪＩＳ（Ｃ８９０５〜Ｃ８９９１）で定義された評価方法等があり、太陽電池の評価方法の一つとして、ＤＳＲ法（differential spectral responsivity method）による太陽電池の分光感度の測定方法がある（例えば、非特許文献１および非特許文献２参照）。なお、ＩＥＣは、International Electrotechnical Commission （国際電気標準会議）の略称であり、ＪＩＳは、Japanese Industrial Standards （日本工業規格）の略称である。

太陽電池の分光感度は、太陽電池における、入射光の各波長での光電変換効率であり、太陽電池に入射される光エネルギーに対する太陽電池の出力電流として通常Ａ／Ｗ（アンペア／ワット）の単位で表される。したがって、太陽電池の分光感度は、異なる波長の入射光に対し、太陽電池がどの程度の出力電流を有するかを表しており、太陽電池の分光感度は、太陽電池の性能を評価するための評価指標になり得る。

この太陽電池の分光感度を測定する装置として、例えば、ＤＳＲ法による従来の太陽電池の分光感度測定装置がある。この太陽電池の分光感度測定装置は、まず、測定対象の太陽電池ＰＶにバイアス光として白色光を照射することによって太陽電池ＰＶを発電状態（バイアスのかかった状態（バイアス状態））とする。次に、この分光感度測定装置は、そのバイアス状態でさらに単色光を太陽電池ＰＶに照射することによって当該単色光の波長での感度（出力電流）を測定する。そして、この分光感度測定装置は、前記単色光の波長を走査することによって太陽電池ＰＶの分光感度を測定する。

ところで、太陽電池には、上述したように、種々の種類があり、各種の太陽電池を検討したところ、太陽電池の分光感度は、白色バイアス光の光量に依存性がある。その一方で、太陽電池の分光感度は、バイアス光のスペクトルに依存性がある。

他方、太陽電池の普及に伴い太陽電池は、様々な環境の下で使用され始めている。例えば、屋内の白熱電球、蛍光灯および白色ＬＥＤ等の光源下で太陽電池が使用されている。このような自然太陽光ではない光源下で使用される場合、上述のような、バイアス光の光量やスペクトルに依存性を持つ分光感度を有する太陽電池に対し、自然太陽光を模した基準太陽光で分光感度を評価する場合、その評価した分光感度には、誤差が含まれてしまう。

なお、前記非特許文献１および非特許文献２では、分光感度における白色バイアス光の光エネルギー（光量）に対する依存性は、考慮されているが、バイアス光は、白色バイアス光のみであり、バイアス光がこのような白色バイアス光とは異なることは、考慮されておらず、想定もされていない。また、前記非特許文献２では、複数の光源装置が示されているが、それらは、白色バイアス光の光量を変更するために用意された光源装置である。

Ｊ．Ｍｅｔｚｄｏｒｆ，"Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌｓ．１：Ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｉｔｙ ｍｅｔｈｏｄ"、１ Ｍａｙ １９８７／Ｖｏｌ．２６ Ｎｏ．９ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ １７０１−１７０８ Ｓ．Ｗｉｎｔｅｒ，Ｔ．Ｗｉｔｔｃｈｅｎ，Ｊ．Ｍｅｔｚｄｏｒｆ，"Ｐｒｉｍａｒｙ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｃｅｌｌ Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ａｔ ｔｈｅ ＰＴＢ ｂａｓｅｄ ｏｎ ａｎ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ ＤＳＲ Ｆａｃｉｌｉｔｙ"，１６ｔｈ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ Ｓｏｌａｒ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｇａｌｓｇｇｏｏ ２０００

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、互いに異なる複数の放射スペクトルの各バイアス光に対する太陽電池の分光感度を測定することができる太陽電池の分光感度測定装置を提供することである。

本発明にかかる太陽電池の分光感度測定装置は、測定対象の太陽電池にバイアス光を照射し、これに重畳されるように、波長を変更しながら単色光を照射し、前記測定対象の太陽電池における出力をそれぞれ測定し、これら測定した各出力に基づいて前記測定対象の太陽電池における分光感度を測定する。そして、本発明にかかる太陽電池の分光感度測定装置は、前記バイアス光の放射スペクトルを変更可能に構成されている。したがって、このような太陽電池の分光感度測定装置は、互いに異なる複数の放射スペクトルの各バイアス光に対する太陽電池の分光感度を測定することができる。

上記並びにその他の本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な記載と添付図面から明らかになるであろう。

本発明にかかる第１実施形態における太陽電池の分光感度測定装置の構成を示す図である。 ＡＭ１．５の基準太陽光のスペクトルを示す図である。 白色ＬＥＤ電球のスペクトルおよび蛍光灯のスペクトルを示す図である。 前記太陽電池の分光感度測定装置に用いられるＤＳＲ法を示すフローチャートである。 本発明にかかる第２実施形態における太陽電池の分光感度測定装置の構成を示す図である。 ＤＳＲ法による太陽電池の分光感度測定装置の基本構成を示す図である。 太陽電池の分光感度における白色バイアス光の光量に対する依存性を示すための図である。 太陽電池の分光感度におけるバイアス光のスペクトルに対する依存性を示すための図である。 前記バイアス光の分光放射スペクトルを示す図である。

以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

まず、ＤＳＲ法の基本について説明し、その次に、実施形態について説明する。

（ＤＳＲ法の基本）
図６において、太陽電池の分光感度測定装置１０００は、測定対象の太陽電池ＰＶにバイアス光として白色光を照射することによって太陽電池ＰＶを発電状態（バイアスのかかった状態（バイアス状態））とし、そのバイアス状態でさらに単色光を太陽電池ＰＶに照射することによって当該単色光の波長での感度（出力電流）を測定し、前記単色光の波長を走査することによって太陽電池ＰＶの分光感度を測定する装置である。この太陽電池の分光感度測定装置１０００は、白色バイアス光光源部１０１０と、単色光光源部１０２０と、照射光学系１０３０と、測定部１０４０とを備えている。

白色バイアス光光源部（Ｂｉａｓ Ｕｎｉｔ）１０１０は、白色バイアス光を照射する装置であり、例えば、ハロゲンランプ１０１１と、光学フィルタ１０１２と、光量調整部１０１３とを備えている。この白色バイアス光光源部１０１０では、例えば、白色バイアス光としての基準太陽光とするために、光学フィルタ１０１２は、ハロゲンランプ１０１１から放射された光を自然太陽光ＡＭ１．５（Ａｉｒ Ｍａｓｓ １．５）のスペクトルに擬するように濾波（フィルタリング）する。光量調整部１０１３は、この濾波した光の光量を、測定対象の太陽電池ＰＶに照射された場合に様々な照度になるように、調整する。

単色光光源部（Ｍｏｎｏｃｈｒｏｍｅ Ｕｎｉｔ）１０２０は、単色光を照射する装置であり、例えば、分光器であり、キセノンランプ１０２１と、回折格子１０２２とを備えている。この単色光光源部１０２０では、所定の波長の単色光を生成し射出するために、回折格子１０２２は、キセノンランプ１０２１から放射された光を回折し、前記所定の波長に相当する次数の回折光を射出する。

照射光学系１０３０は、白色バイアス光光源部１０１０から出射された白色バイアス光（基準太陽光）と、単色光光源部１０２０から出射された単色光とを重畳し、この重畳された光（重畳光）を測定対象の太陽電池ＰＶへ照射するための光学系である。照射光学系１０３０は、例えば、ハーフミラー１０３１と、インテグレータレンズ１０３２と、集光光学系１０３３とを備えている。この照射光学系１０３０では、ハーフミラー１０３１は、白色バイアス光光源部１０１０から出射された白色バイアス光と、単色光光源部１０２０から出射された単色光とを重畳する。インテグレータレンズ１０３２は、この重畳された重畳光をその照度分布が均一となるように射出する。集光光学系１０３３は、この照度分布を均一化した重畳光を集光して測定対象の太陽電池ＰＶに照射する。

測定部１０４０は、測定対象の太陽電池ＰＶの出力電流を測定する装置である。前記重畳光が照射されることによって測定対象の太陽電池ＰＶで生成された電流は、測定部１０４０で測定される。

このような太陽電池の分光感度測定装置１０００は、重畳光に重畳されている単色光の波長を変えながら、測定対象の太陽電池ＰＶの出力電流を測定部１０４０で測定することによって、ＤＳＲ法により測定対象の太陽電池ＰＶにおける分光感度を測定する。

ところで、上述したように、太陽電池の分光感度は、白色バイアス光の光量に依存性がある。その一方で、太陽電池の分光感度は、バイアス光のスペクトルに依存性がある。例えば、図７に示す例の太陽電池では、太陽電池の分光感度は、白色バイアス光の光量が大きくなるに従って、波長約５００ｎｍ以上の波長範囲において、大きくなっている。その一方で、図８に示す例の太陽電池では、図９を見ると分かるように比較的長波長領域に照射光エネルギーを持つ例えば赤外線発光ダイオード（ＩＲ−ＬＥＤ）、ハロゲンランプ（ＱＨＧＬ−Ｂｉａｓ）およびＫＳＬ光源（ＫＳＬ−Ｂｉａｓ）では、太陽電池の分光感度は、波長約７５０ｎｍで大きくなり始め、波長約１０５０ｎｍ以上の長波長範囲において、約１０〜２０％も大きくなっている。一方、図９を見ると分かるように比較的短波長領域に照射光エネルギーを持つ例えば青色発光ダイオード（ｂｌａｕｅ ＬＥＤ）では、波長約９５０ｎｍで大きくなり始めるものの、波長約１０５０ｎｍ以上の長波長範囲でもそれほど大きくなっていない。なお、図７ないし図９の横軸は、ｎｍ単位で表す波長であり、それらの横軸は、％単位で示す変化量である。また、図９Ａは、図９Ｂに示すスペクトルをそのピークで規格化したものである。このようにバイアス光の光量やスペクトルに依存性を持つ分光感度の太陽電池がある。

このため、図６に示す基本構成のＤＳＲ法による太陽電池の分光感度測定装置１０００では、バイアス光の光量やスペクトルに依存性を持つ分光感度の太陽電池を適切に測定することができない場合がある。以下に示す実施形態のＤＳＲ法による太陽電池の分光感度測定装置は、この点を改良したものである。

（第１実施形態）
第１実施形態における太陽電池の分光感度測定装置１Ａは、互いに異なるスペクトルである複数のバイアス光を照射することが可能であって、太陽電池ＰＶの分光感度を測定する場合に、前記複数のバイアス光の中から１つのバイアス光を選択し、この選択したバイアス光での太陽電池ＰＶの分光感度を測定することができる装置である。そして、この選択したバイアス光での測定では、図６を用いて説明した太陽電池の分光感度測定装置１０００と略同様に、この第１実施形態における太陽電池の分光感度測定装置１Ａは、測定対象の太陽電池ＰＶに、前記選択したバイアス光を照射することによって太陽電池ＰＶを発電状態（バイアスのかかった状態（バイアス状態））とし、そのバイアス状態でさらに単色光を太陽電池ＰＶに照射することによって当該単色光の波長での感度（出力電流）を測定し、前記単色光の波長を走査することによって太陽電池ＰＶの分光感度を測定する。

このような第１実施形態における太陽電池の分光感度測定装置１Ａは、例えば、図１に示すように、バイアス光光源部１０Ａと、単色光光源部２０と、照射光学系３０と、測定部４０と、制御部５０Ａとを備えている。

バイアス光光源部（Ｂｉａｓ Ｕｎｉｔ）１０Ａは、互いに異なるスペクトルを持つ複数のバイアス光を照射することができる装置であり、例えば、光源装置１１と、光学フィルタ装置１２と、光量調整部１３とを備えている。

光源装置１１は、前記バイアス光のスペクトルおよび光学フィルタ装置１２のフィルタ波長特性等を考慮した適宜なスペクトルを持つ光を放射する光源であり、例えばハロゲンランプやキセノンランプ等を備えている。本実施形態では、光源装置１１には、ハロゲンランプ１１が用いられている。

光学フィルタ装置１２は、光源装置１１のハロゲンランプ１１から放射された光が入射され、この入射光のスペクトルを所定のスペクトルに変換して射出する装置である。前記所定のスペクトルは、例えば、太陽電池ＰＶの使用が想定される使用環境下（想定使用環境下）の光源におけるスペクトルである。このような想定使用環境下の光源として、例えば、基準太陽光、白熱電球、蛍光灯（例えば白昼色蛍光灯やＤ５０蛍光灯等）および白色ＬＥＤ電球等が挙げられる。このような光学フィルタ装置１２は、前記互いに異なるスペクトルの複数のバイアス光を生成するために、前記バイアス光の個数に対応する個数の光学フィルタ１２１を備えている。

本実施形態では、ＡＭ１．５の基準太陽光、白昼色蛍光灯および白色ＬＥＤ電球に対応する各スペクトルを持つ３つのバイアス光を生成するために、光学フィルタ装置１２は、３個の第１ないし第３光学フィルタ１２１−１〜１２１−３を備えている。

第１光学フィルタ１２１−１は、光源装置１１から放射された光のスペクトルを、図２に示すＡＭ１．５の基準太陽光のスペクトルに変換するようなフィルタ波長特性を持つ光学素子である。光源装置１１のハロゲンランプ１１から放射された光は、第１光学フィルタ１２１−１に入射されると、ＡＭ１．５の基準太陽光のスペクトルを模したスペクトルで第１光学フィルタ１２１−１から射出される。

第２光学フィルタ１２１−２は、光源装置１１から放射された光のスペクトルを、図３に示す白昼色蛍光灯のスペクトルに変換するようなフィルタ波長特性を持つ光学素子である。光源装置１１のハロゲンランプ１１から放射された光は、第２光学フィルタ１２１−２に入射されると、白昼色蛍光灯を模したスペクトルで第２光学フィルタ１２１−２から射出される。

第３光学フィルタ１２１−３は、光源装置１１から放射された光のスペクトルを、図３に示す白色ＬＥＤ電球のスペクトルに変換するようなフィルタ波長特性を持つ光学素子である。光源装置１１のハロゲンランプ１１から放射された光は、第３光学フィルタ１２１−３に入射されると、白色ＬＥＤ電球を模したスペクトルで第３光学フィルタ１２１−３から射出される。

これら第１ないし第３光学フィルタ１２１−１〜１２１−３のそれぞれは、１または複数のフィルタ素子を適宜に組み合わせて構成される。前記フィルタ素子として、例えば、色ガラスフィルタ素子、光学薄膜フィルタ素子および誘電体多層膜フィルタ素子等が挙げられる。

なお、図２および図３の横軸は、ｎｍ単位で表す波長であり、これらの縦軸は、照度レベルである。照度レベルは、図２では、絶対値で表されており、図３では、ピークで規格化した相対値で表されている。

光量調整部１３は、射出光の光量を調整するための光学素子である。光量調整部１３は、例えば、光学絞りやＮＤフィルタ等を備えている。

このようなバイアス光光源部１０Ａでは、所定の放射スペクトルを持つバイアス光を生成するために、まず、前記所定の放射スペクトルに対応する光学フィルタ１２１が選択される。そして、光源装置１１のハロゲンランプ１１から放射された光は、光学フィルタ装置１２における前記選択された光学フィルタ１２１で濾波される。この濾波された光は、測定対象の太陽電池ＰＶに照射された場合に所定の光量となるようにその光量が光量調整部１３で調整され、照射光学系３０へ射出される。

また、単色光光源部（Ｍｏｎｏｃｈｒｏｍｅ Ｕｎｉｔ）２０は、互いに異なる波長を持つ複数の単色光を照射することができる装置であり、例えば、分光器であり、光源装置２１と、回折格子２２とを備えている。

光源装置２１は、前記複数の単色光の波長範囲（例えば３００ｎｍ〜１２００ｎｍ等）および回折格子２２の回折特性等を考慮した適宜な波長範囲を持つ光を放射する光源であり、例えばキセノンランプ２１を備えている。回折格子２２は、単色光を生成するために、光源装置２１のキセノンランプ２１から放射された光を回折する光学素子である。

このような単色光光源部２０では、所定の波長の単色光を生成し射出するために、光源装置２１のキセノンランプ２１から放射された光は、回折格子２２に入射され、この入射光は、回折格子２２によって回折され、所定の波長に相当する次数の回折光は、図略の出射スリット等を介して照射光学系３０へ射出される。

また、照射光学系３０は、バイアス光光源部１０Ａから出射されたバイアス光と、単色光光源部２０から出射された単色光とを重畳し、この重畳された光（重畳光）を測定対象の太陽電池ＰＶへ照射するための光学系である。照射光学系３０は、例えば、異なる２方向から入射された各光を重畳して１方向へ射出するハーフミラー３１と、入射光の照度分布を均一化して射出するインテグレータレンズ３２と、入射光を集光するように射出する集光光学系３３とを備えている。なお、照度分布を調整する必要がない場合には、インテグレータレンズ３２は、省略可能であり、また、集光する必要がない場合には、集光光学系３３は、省略可能である。

このような照射光学系３０では、バイアス光光源部１０Ａから出射されたバイアス光と、単色光光源部２０から出射された単色光とは、ハーフミラー３１に入射され、これらバイアス光および単色光は、ハーフミラー３１で重畳され、インテグレータレンズ３２へ射出される。インテグレータレンズ３２に入射された重畳光は、インテグレータレンズ３２でその照度分布が均一化されて集光光学系３３へ射出される。集光光学系３３に入射された、照度分布を均一化した重畳光は、集光光学系３３で集光され、測定対象の太陽電池ＰＶに照射される。

なお、上述では、バイアス光光源部１０Ａから出射されたバイアス光と、単色光光源部２０から出射された単色光とは、ハーフミラー３１によって重畳されたが、他の構成であってもよい。例えば、バイアス光光源部１０Ａから出射されたバイアス光が照射される、測定対象の太陽電池ＰＶにおけるバイアス光照射領域に、単色光光源部２０から出射された単色光がさらに照射されるように、太陽電池の分光感度測定装置１Ａが、構成されてもよい。より具体的には、例えば、バイアス光光源部１０Ａから出射されたバイアス光が、測定対象の太陽電池ＰＶの測定面に対し斜め方向から入射され、そして、そのバイアス光の照射領域に、単色光光源部２０から出射された単色光が、前記測定面に対し垂直方向（法線方向）から入射されるように、太陽電池の分光感度測定装置１Ａが、構成される。

測定部４０は、単色光の各波長について、測定対象の太陽電池ＰＶの出力電流をそれぞれ測定し、ＤＳＲ法により測定対象の太陽電池ＰＶにおける分光感度を測定する装置である。前記照度分布を均一化した重畳光が照射されることによって測定対象の太陽電池ＰＶで生成された電流は、測定部４０で測定される。

制御部５０Ａは、太陽電池の分光感度測定装置１Ａにおける各部を当該機能に応じて制御する装置である。

制御部５０Ａは、バイアス光光源部１０Ａの光学フィルタ装置１２における複数、この例では３個の第１ないし第３光学フィルタ１２１−１〜１２１−３の中から、図略の入力部から入力された指示に応じた光学フィルタ１２１を選択し、光源装置１１から放射された光が前記選択した光学フィルタ１２１を介して光量調整部１３に入射されるように、光学フィルタ装置１２を制御する。

例えば、光学フィルタ装置１２は、周方向に所定の間隔を空けて形成された第１ないし第３開口に第１ないし第３光学フィルタ１２１−１〜１２１−３がそれぞれ嵌め込まれた回転板と、前記回転板を回転駆動するモータとを備える。そして、太陽電池の分光感度測定装置１Ａは、制御部５０Ａが前記モータを制御することによって、光源装置１１から放射された光が前記選択した光学フィルタ１２１を介して光量調整部１３に入射するように、前記回転板の回転量を制御する。太陽電池の分光感度測定装置１Ａは、このように構成されてもよい。

なお、オペレータの手動操作によって、バイアス光光源部１０Ａの光学フィルタ装置１２における複数の光学フィルタ１２１の中から、所望の光学フィルタ１２１を選択し、光源装置１１から放射された光が前記選択した光学フィルタ１２１を介して光量調整部１３に入射されるように、第１実施形態における太陽電池の分光感度測定装置１Ａが構成されてもよい。

また、制御部５０Ａは、単色光光源部２０を点灯し、単色光の波長を走査するように、単色光光源部２０を制御する。制御部５０Ａは、前記走査された単色光の各波長について、測定対象の太陽電池ＰＶの出力電流をそれぞれ測定するように、測定部４０を制御し、単色光の波長の走査が終了すると、ＤＳＲ法により測定対象の太陽電池ＰＶにおける分光感度を求めるように、測定部４０を制御する。

このような構成の太陽電池の分光感度測定装置１Ａでは、まず、測定対象の太陽電池ＰＶが所定の位置にセットされる。図略の前記入力部から測定開始の指示および光学フィルタ装置１２における光学フィルタ１２１を選択する選択指示を受け付けると、制御部５０Ａは、前記選択指示に対応する放射スペクトルを持つバイアス光をバイアス光光源部１０Ａから射出するために、光源装置１１から放射された光が前記選択指示に応じた光学フィルタ１２１を介して光量調整部１３に入射されるように、バイアス光光源部１０Ａを制御する。制御部５０Ａは、光源装置１１のハロゲンランプ１１を点灯するように、バイアス光光源部１０Ａを制御する。そして、制御部５０Ａは、所定の波長範囲（例えば３００ｎｍ〜１２００ｎｍ等）で単色光の波長を所定の波長間隔（例えば１０ｎｍや２０ｎｍ等）で走査するために、走査開始に対応する波長の単色光を射出するように、単色光光源部２０を制御する。上記構成の単色光光源部２０では、回折格子２２に入射される入射光の入射角を変更することで、単色光の波長を変更することができる。そして、制御部５０Ａは、光源装置２１のキセノンランプ２１を点灯するように、単色光光源部２０を制御する。

このように制御されると、前記選択指示に対応する放射スペクトルを持つバイアス光がバイアス光光源部１０Ａから照射光学系３０へ射出され、前記走査開始に対応する波長の単色光が単色光光源部２０から照射光学系３０へ射出される。照射光学系３０では、ハーフミラー３１は、バイアス光光源部１０Ａから入射された前記バイアス光と、単色光光源部２０から入射された前記単色光とを重畳し、この重畳した重畳光をインテグレータレンズ３２へ射出する。インテグレータレンズ３２は、ハーフミラー３１から入射された重畳光の照度分布を均一化し、この均一化した重畳光を集光光学系３３へ射出する。集光光学系３３は、インテグレータレンズ３２から入射された前記重畳光を集光し、この集光した前記重畳光を測定対象の太陽電池ＰＶに照射する。

測定対象の太陽電池ＰＶは、この集光した前記重畳光を受光すると、光起電力効果により、前記重畳光に応じた電力を生成する。測定部４０は、前記生成した電力に基づき測定対象の太陽電池ＰＶから出力される出力電流を測定する。

前記走査開始に対応する波長の単色光の測定が終了すると、次の波長の単色光の測定を実施するために、制御部５０Ａは、次の波長の単色光を射出するように、単色光光源部２０を制御し、測定部４０に、その波長の単色光を含む重畳光を受光することによって測定対象の太陽電池ＰＶから出力される出力電流を測定させる。以下同様の動作によって、走査終了に対応する波長の単色光まで、単色光が所定の波長範囲において所定の波長間隔で走査され、順次、その波長の単色光を含む重畳光を受光することによって測定対象の太陽電池ＰＶから出力される出力電流が測定される。

なお、出力電流におけるバイアス光の寄与分と単色光の寄与分とをより明確に区別するために、次のように太陽電池の分光感度測定装置１Ａが構成されてよい。単色光光源部２０は、単色光を所定の時間間隔で周期的にパルス光で射出し、測定部４０は、前記所定の時間間隔に同期したロックインアンプを備える。そして、単色光を含む重畳光を受光することによって測定対象の太陽電池ＰＶから出力される出力電流は、前記ロックインアンプを用いて測定される。

そして、単色光の走査が終了すると、測定部４０は、白色バイアス光に代えてバイアス光を用いたＤＳＲ法により測定対象の太陽電池ＰＶの分光感度を求め、この求めた測定対象の太陽電池ＰＶの分光感度を図略の出力部へ出力する。

このＤＳＲ法は、白色バイアス光の場合について、前記非特許文献１に詳述されており、その手順は、大略、図４に示す通りである。本実施形態では、この白色バイアス光に代え、上述のバイアス光を用いてＤＳＲ法が実行される。

このように本実施形態における太陽電池の分光感度測定装置１Ａは、バイアス光の放射スペクトルを変更可能なバイアス光光源部１０Ａを備えるので、互いに異なる複数の放射スペクトルの各バイアス光に対する太陽電池の分光感度を測定することができる。このため、本実施形態における太陽電池の分光感度測定装置１Ａは、前記放射スペクトルを使用環境下の光のスペクトル、例えば白熱電球のスペクトルや白色ＬＥＤのスペクトル等に対応させることにより、当該使用環境下における太陽電池の分光感度をより正確に測定することができる。

特に、測定対象の太陽電池ＰＶが少なくともバイアス光のスペクトルの変化に依存する分光感度を持つ場合に、本実施形態における太陽電池の分光感度測定装置１Ａは、効果的にその性能を発揮することができ、好適に使用され得る。しかも、このような少なくともバイアス光のスペクトルの変化に依存する分光感度を持つ太陽電池ＰＶの分光感度を、本実施形態における太陽電池の分光感度測定装置１Ａは、より正確に測定することができる。

また、本実施形態における太陽電池の分光感度測定装置１Ａは、複数の光学フィルタ１２１を備えるという、比較的簡易な構成で、そのバイアス光光源部１０Ａが実現されている。

また、本実施形態における太陽電池の分光感度測定装置１Ａは、ＤＳＲ法を用いているので、測定対象の太陽電池ＰＶがバイアス光の光量変化に依存する分光感度を持つ場合であっても、より正確に太陽電池ＰＶの分光感度を測定することができる。また、太陽電池の分光感度がバイアス光に依存しない場合は、測定者が所定の光量になるように太陽電池の分光感度測定装置１Ａにおける光量調整部１３の光量を調整してＤＳＲ方式を用いないで測定してもよい。

（第２実施形態）
次に、別の実施形態について説明する。第１実施形態における太陽電池の分光感度測定装置１Ａは、光源装置１１と、光源装置１１から放射された光が入射され、光源装置１１から入射された光を互いに異なるスペクトルで射出する複数の光学フィルタ１２１、図１に示す例では３個の光学フィルタ１２１−１〜１２１−３とを備えるバイアス光光源部１０Ａを備えて構成されたが、第２実施形態における太陽電池の分光感度測定装置１Ｂは、バイアス光光源部１０Ａに代え、互いに異なるスペクトルで光を放射する複数の光源装置１４１を備えるバイアス光光源部１０Ｂを備えて構成される。

このような第２実施形態における太陽電池の分光感度測定装置１Ｂは、例えば、図５に示すように、バイアス光光源部１０Ｂと、単色光光源部２０と、照射光学系３０と、測定部４０と、制御部５０Ｂとを備える。第２実施形態の太陽電池の分光感度測定装置１Ｂにおける、これら単色光光源部２０、照射光学系３０および測定部４０は、それぞれ、第１実施形態の太陽電池の分光感度測定装置１Ａにおける単色光光源部２０、照射光学系３０および測定部４０と同様であるので、その説明を省略する。

バイアス光光源部１０Ｂは、互いに異なるスペクトルを持つ複数のバイアス光を照射する装置であり、例えば、複数の光源装置１４１と、光量調整部１３とを備えている。これら複数の光源装置１４１は、例えば、太陽電池ＰＶの使用が想定される使用環境下（想定使用環境下）の光源そのものである。複数の光源装置１４１として、例えば、ＡＭ１．５の基準太陽光を模したソーラシミュレータ、白熱電球、蛍光灯（例えば白昼色蛍光灯やＤ５０蛍光灯等）および白色ＬＥＤ電球等が挙げられる。本実施形態では、バイアス光光源部１０Ｂは、ＡＭ１．５の基準太陽光を模したソーラシミュレータ（ＡＭ−１．５ Ｌｉｇｈｔ）１４１−１、白昼色蛍光灯（ＦＬ Ｌｉｇｈｔ）１４１−２および白色ＬＥＤ電球（ＬＥＤ Ｌｉｇｈｔ）１４１−３の３個の光源装置１４１を備えている。

光量調整部１３は、第１実施形態のバイアス光光源部１０Ａにおける光量調整部１３と同様であり、射出光の光量を調整するための光学素子である。光量調整部１３は、例えば、光学絞りやＮＤフィルタ等を備えている。

このようなバイアス光光源部１０Ｂでは、所定の放射スペクトルを持つバイアス光を射出するために、まず、前記所定の放射スペクトルに対応する光源装置１４１が選択される。そして、前記選択された光源装置１４１から放射された光は、測定対象の太陽電池ＰＶに照射された場合に所定の光量となるようにその光量が光量調整部１３で調整され、照射光学系３０へ射出される。

制御部５０Ｂは、太陽電池の分光感度測定装置１Ｂにおける各部を当該機能に応じて制御する装置である。

制御部５０Ｂは、まず、バイアス光光源部１０Ｂにおける複数、この例では３個の光源装置１４１−１〜１４１−３の中から、図略の入力部から入力された指示に応じた光源装置１４１を選択する。制御部５０Ｂは、この選択した光源装置１４１を点灯させ、この選択した光源装置１４１から放射されたバイアス光を光量調整部１３に入射させるように、バイアス光光源部１０Ｂを制御する。なお、第１実施形態と同様に、オペレータの手動操作によって、バイアス光光源部１０Ｂにおける複数の光源装置１４１の中から、所望の光源装置１４１を選択して点灯させ、この選択した光源装置１４１から放射されたバイアス光を光量調整部１３に入射させるように、第２実施形態における太陽電池の分光感度測定装置１Ｂが構成されてもよい。

また、制御部５０Ｂは、単色光光源部２０を点灯し、単色光の波長を走査するように、単色光光源部２０を制御する。制御部５０Ｂは、前記走査された単色光の各波長について、測定対象の太陽電池ＰＶの出力電流をそれぞれ測定するように、測定部４０を制御し、単色光の波長の走査が終了すると、ＤＳＲ法により測定対象の太陽電池ＰＶにおける分光感度を求めるように、測定部４０を制御する。

このような構成の第２実施形態における太陽電池の分光感度測定装置１Ｂでは、第１実施形態のバイアス光光源部１０Ａにおける光学フィルタ１２１の選択に代え、光源装置１４１の選択が行われ、第１実施形態のバイアス光光源部１０Ａにおける光源装置１１の点灯に代え、前記選択された光源装置１４１の点灯が行われる点を除き、第１実施形態における太陽電池の分光感度測定装置１Ａと同様の動作が行われ、測定対象の太陽電池ＰＶの分光感度が測定される。

このように本実施形態における太陽電池の分光感度測定装置１Ｂは、バイアス光の放射スペクトルを変更可能なバイアス光光源部１０Ｂを備えるので、互いに異なる複数の放射スペクトルの各バイアス光に対する太陽電池の分光感度を測定することができる。

特に、本実施形態における太陽電池の分光感度測定装置１Ｂは、所望の放射スペクトルを得るために使用環境下の光源そのものの光源装置を用いることができるので、当該使用環境下における太陽電池の分光感度を極めて正確に測定することができる。したがって、測定対象の太陽電池ＰＶが少なくともバイアス光のスペクトルの変化に依存する分光感度を持つ場合に、本実施形態における太陽電池の分光感度測定装置１Ｂは、効果的にその性能を発揮することができ、好適に使用され得る。

また、本実施形態における太陽電池の分光感度測定装置１Ｂは、ＤＳＲ法を用いているので、測定対象の太陽電池ＰＶがバイアス光の光量変化に依存する分光感度を持つ場合であっても、より正確に太陽電池ＰＶの分光感度を測定することができる。

本明細書は、上記のように様々な態様の技術を開示しているが、そのうち主な技術を以下に纏める。

一態様にかかる太陽電池の分光感度測定装置は、測定対象の太陽電池における分光感度を測定する太陽電池の分光感度測定装置であって、前記測定対象の太陽電池に、バイアス光を照射するバイアス光光源部と、前記バイアス光光源部から照射される前記バイアス光に重畳するように前記測定対象の太陽電池に単色光を照射し、該単色光の波長を変更可能な単色光光源部と、前記単色光光源部から照射される単色光の波長を変更しながら前記測定対象の太陽電池における出力を測定し、前記測定した各出力に基づいて前記測定対象の太陽電池における分光感度を測定する測定部とを備え、前記バイアス光光源部は、放射スペクトルを変更可能に構成されている。

このような太陽電池の分光感度測定装置は、放射スペクトルを変更可能な前記バイアス光光源部を備えるので、互いに異なる複数の放射スペクトルの各バイアス光に対する太陽電池の分光感度を測定することができる。このため、このような太陽電池の分光感度測定装置は、前記放射スペクトルを使用環境下の光のスペクトルに対応させることにより、当該使用環境下における太陽電池の分光感度をより正確に測定することができる。

また、他の一態様では、好ましくは、上述の太陽電池の分光感度測定装置は、前記測定対象として、少なくともバイアス光のスペクトルの変化に依存する分光感度を持つ太陽電池における分光感度を測定するものである。

これによれば、測定対象の太陽電池が少なくともバイアス光のスペクトルの変化に依存する分光感度を持つので、太陽電池の分光感度測定装置は、効果的にその性能を発揮することができ、好適に使用され得る。

また、他の一態様では、これら上述の太陽電池の分光感度測定装置において、前記バイアス光光源部は、光源装置と、前記光源装置から放射された光が入射され、前記光源から入射された光を互いに異なるスペクトルで射出する複数の光学フィルタとを備える。

これによれば、複数の光学フィルタを備えるという、比較的簡易な構成で、前記バイアス光光源部が実現される。

また、他の一態様では、これら上述の太陽電池の分光感度測定装置において、前記バイアス光光源部は、互いに異なるスペクトルで光を放射する複数の光源装置を備える。

このような太陽電池の分光感度測定装置は、複数の光源装置を備えるので、その光源装置に対応した光源下における太陽電池の分光感度を正確に測定することができる。

また、他の一態様では、好ましくは、これら上述の太陽電池の分光感度測定装置は、ＤＳＲ法（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｉｔｙ ｍｅｔｈｏｄ）で前記測定対象の太陽電池における分光感度を測定するものである。

これによれば、ＤＳＲ法による太陽電池の分光感度測定装置が提供され、測定対象の太陽電池がバイアス光の光量変化に依存する分光感度を持つ場合でも、より正確に太陽電池の分光感度が測定される。

この出願は、２０１１年１２月５日に出願された日本国特許出願特願２０１１−２６６０２０を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

本発明によれば、太陽電池の分光感度測定装置を提供することができる。

Claims (4)

1. 測定対象の太陽電池における分光感度を測定する太陽電池の分光感度測定装置であって、
   互いに異なる放射スペクトルを持つ複数のバイアス光を照射可能であり、前記測定対象の太陽電池に、前記複数のバイアス光のうちの１つのバイアス光を照射するバイアス光光源部と、
   前記バイアス光光源部から照射されている前記バイアス光に重畳するように前記測定対象の太陽電池に単色光を照射し、該単色光の波長を変更可能な単色光光源部と、
   前記単色光光源部から照射される単色光の波長を変更しながら前記測定対象の太陽電池における出力を測定し、前記測定した各出力に基づいて前記測定対象の太陽電池における分光感度を測定する測定部とを備え、
   前記バイアス光光源部が照射するバイアス光は、前記太陽電池の使用環境での照明光源が照射する光と同等な放射スペクトルを持つこと
   を特徴とする太陽電池の分光感度測定装置。
2. 前記バイアス光光源部は、
   光源装置と、
   前記光源装置から放射された光が入射され、前記光源から入射された光を互いに異なるスペクトルで射出する複数の光学フィルタとを備えること
   を特徴とする請求項１に記載の太陽電池の分光感度測定装置。
3. 前記バイアス光光源部は、互いに異なるスペクトルで光を放射する複数の光源装置を備えること
   を特徴とする請求項１に記載の太陽電池の分光感度測定装置。
4. 前記測定部は、前記測定した各出力に基づいて、ＤＳＲ法で前記測定対象の太陽電池における分光感度を求めること
   を特徴とする請求項２又は３に記載の太陽電池の分光感度測定装置。

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