JP5772972B2 - 太陽電池評価装置、および太陽電池評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池を評価する装置および方法に関する。

近年、太陽電池は広く普及し、メーカ間あるいは製品間で、激しく競争している。また、その組成も、単結晶シリコンから、アモルファスシリコン、薄膜シリコン、有機化合物等の多くの種類が開発されている。

このような太陽電池は、材料及び構造に起因する固有の分光感度特性を有する。従って、その光電変換特性は、性能評価用の照射光の分光放射照度に大きく依存することになる。そこで、これらの太陽電池の光電変換効率を公正に評価するために、評価方法が、ＩＥＣ６０９０４（ＩＥＣ：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ：国際電気標準会議）やＪＩＳＣ８９０５〜Ｃ８９９１（ＪＩＳ：Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）で定義されている。太陽電池の性能測定は、国際的に協定された標準試験条件の下で、基準太陽光の分光放射照度（＝Ｅ（λ））に近似させた分光放射照度（＝Ｌ（λ））を持つソーラーシミュレータを用いて屋内で実施されることが多い。

このソーラーシミュレータの分光放射照度は、基準太陽光の分光放射照度と完全には一致しておらず、異なるメーカ間ではもちろん、同じメーカにおいても相違している。そのため、分光感度特性が同じ太陽電池であっても、異なるソーラーシミュレータで測定すると、太陽電池の発電量が異なってしまうという問題があった。図２は、前記の基準太陽光の分光放射照度Ｅ（λ）を示すものであり、ＩＥＣ６０９０４に示されたものである。また、図３には、ソーラーシミュレータの分光放射照度Ｌ（λ）の一例を示す。図２において、横軸は、ｎｍ単位で表す波長を示し、縦軸は、μＷ／ｃｍ^２／ｎｍ単位で表す照度を示す。また、図３において、横軸はｎｍ単位で表す波長を示す。

そこで、測定者は、例えば、産業技術総合技術研究所（＝国際的に統一された基準太陽光スペクトル等を持っている国立またはそれに準じる機関）等の公的機関に、サンプルとなる太陽電池を送付して測定を依頼する。それに応じてこれらの公的機関は、所有している限りなく基準太陽光に近い高近似のソーラーシミュレータを用いることによって自然太陽光ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ^２におけるそのサンプルの短絡電流Ｉ_ＳＴＣを求め、その測定値（＝Ａ）を記載して測定者に返送する。

これを受けて測定者は、返送されて来たサンプルを、以降、自社の基準セルとして、ソーラーシミュレータの光量調整用に使用する。すなわち、測定者は、ソーラーシミュレータの照射光を基準セルに照射し、その短絡電流Ｉが前記測定値Ａとなるように、ソーラーシミュレータの光量を調整する。そして、実際に測定すべき（検査対象の製品の）太陽電池の特性を測定する。これは、前述のように基準太陽光の分光スペクトルを厳密に再現することは困難であるが、可能な限り、各社のソーラーシミュレータをそれに合せ込むための手法である。

また、非線形性の強い太陽電池を基準セルとして用いる場合、その太陽電池の標準試験条件の光による短絡電流Ｉ_ＳＴＣを算出する方法として、以下の方法が提案されている（非特許文献１参照）。

太陽電池の分光感度（微分分光応答）ｓ^〜（Ｉ_ｊ、λ）と、基準セルの標準試験条件の分光放射照度Ｅ_{ＡＭ１．５ λ}（λ）とから以下の式でｓ（Ｉ）を求める。
ｓ（Ｉ）＝∫ｓ^〜（Ｉ_ｊ、λ）・｛Ｅ_{ＡＭ１．５ λ}（λ）ｄλ／∫Ｅ_{ＡＭ１．５ λ}（λ’）ｄλ’}
そして、求めたｓ（Ｉ）を用いて、以下の式Ａを満足するＩ_ＳＴＣが、太陽電池の標準試験条件の光による短絡電流となる。
Ｅ_ＳＴＣ＝∫_０ ^ＩＳＴＣ １／ｓ^〜（Ｉ）ｄＩ ・・・（式Ａ）
(Ｅ_ＳＴＣ＝∫Ｅ_{ＡＭ１．５ λ}（λ’）ｄλ’)
この方法による基準セルの値付けも公的機関に依頼して行う。

この方法で基準セルを値付けするには多くの種類の強度(放射照度)のバイアス光を順次照射して、各強度においてｓ^〜（Ｉ、λ）を測定する必要があり、多大な時間を要する。

また、ソーラーシミュレータの調整に用いる基準セルを作成する場合、事前に測定者がサンプルを作成して産業技術総合技術研究所等の公的機関に送付し、公的機関によって測定された短絡電流の測定値とサンプルとを受け取る必要がある。そのことは、手間や、時間、費用がかかってしまう。しかも、測定すべき太陽電池の分光感度が変わる都度、新たに基準セルを作成する必要がある。従って、基準セルの作成にかかる時間や費用は膨大なものとなっている。

ここで、非線形性の強い太陽電池は、図４に示すように、太陽電池に照射される照射強度が増えて、短絡電流が増加するに従い、長波長の分光感度が増加する。図５を用いて、放射照度と短絡電流と分光感度との関係をより詳細に説明する。参照符号Ｆ０で示されるグラフは、図４を模式化したグラフであり、参照符号Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３等で示されるグラフはそれぞれ、図４の照射強度毎の分光感度を示すグラフである。これらのＦ１、Ｆ２、Ｆ３等のグラフから、照射強度を横軸に、短絡電流を縦軸に変換したグラフが作成される。作成したグラフは、照射強度がΔＥだけ変化した場合に短絡電流がΔＩ変化するグラフ、例えば、参照符号Ｆａ及びＦｂで示されるグラフとなる。

ここで、線形特性の太陽電池の場合、短絡電流の変化は照射強度に依存せずに一定の値となるため、照射強度と短絡電流との関係を示すグラフは直線になる。しかし、太陽電池が非線形特性を持つ場合には、短絡電流の変化は照射強度により異なることになるため、照射強度と短絡電流との関係を示すグラフは、参照符号Ｆａで示すような曲線のグラフになる。この例では、照射光エネルギーが増えるに従い、長波長側の感度が増えて、ΔＩ／ΔＥの値が大きくなっている。

従って、上述の技術では、太陽電池に照射するバイアス光を、非常に弱いバイアス光から略１．５・Ｅ_ＳＴＣ相当の強いバイアス光範囲で細かくバイアス光強度を変えて、そのときのｓ^〜（Ｉ_ｉ、λ） （ｉ＝０、１、２、・・・、Ｎ)を測定する。そして、上記（式Ａ）を満足するＩ_ＳＴＣを求めなければならない。すなわち、短絡電流Ｉ_ＳＴＣを得る為に、多くの測定と多くの演算を行わなければない。従って、短絡電流Ｉ_ＳＴＣを得るまでに、長時間を要することとなる。

また、非線形性の強い太陽電池の短絡電流を求める場合、以下の式を満たすＩ_ＳＴＣは、誤差を含むことがある。
Ｅ_ＳＴＣ＝∫_０ ^ＩＳＴＣ １／ｓ（Ｉ）ｄＩ

更に、太陽電池に照射するバイアス光の強度の変化を細かく、すなわち、Ｎを大きくしないと積分誤差を生じることがある。よって、以下の積分をＮ＋１回計算するためには、能力の高い演算処理装置が必要となる。
積分ｓ^〜（Ｉ_ｉ、λ）・｛Ｅ_{ＡＭ１．５ λ}（λ）ｄλ／∫Ｅ_{ＡＭ１．５ λ}（λ’）ｄλ’}
また、安定したバイアス光が必要な放射照度範囲が広いので、バイアス光源の駆動制御部が複雑とならざるを得ず、高価になってしまう。

Ｊ．Ｍｅｔｚｄｏｒｆ"Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌｓ： Ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅｌｙ ｍｅｔｈｏｄ" Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ １ Ｍａｙ １９８７ Ｖｏｌ．２６ Ｎｏ．９ Ｐ．１７０１

本発明は上述の事情に鑑みて為された発明であり、短絡電流の算出が容易に行える太陽電池評価装置及び太陽電池評価方法を提供することを目的とする。

本発明の一側面は、測定対象の太陽電池に、複数の異なる測定光を個別に照射すると共に、特定の太陽光と相似したスペクトルを有し前記特定の太陽光の放射照度より低い放射照度を有する相似光を、前記複数の測定光にそれぞれ重畳した複数の重畳光を個別に照射し、前記複数の測定光それぞれ、及び前記複数の重畳光それぞれを受けたときに前記太陽電池に生じる短絡電流を測定する。前記太陽電池が前記各測定光を受けたときに前記測定部で測定された第１短絡電流と、前記各重畳光を受けたときに前記測定部で測定された第２短絡電流との差分を、前記複数の測定光それぞれについて求め、求めた各差分とそれに対応する前記相似光の放射照度との各照度電流比から、所定範囲の短絡電流に対する前記照度電流比の２次以上の微係数を算出して、前記照度電流比の２次以上の微係数と短絡電流との関係を算出する。算出された照度電流比の微係数と短絡電流との前記関係に基づいて、微分分光応答を測定する前記太陽電池の短絡電流を測定ポイントとして決定する。前記測定ポイントは、前記太陽電池が前記特定の太陽光を受けたときに生じる第３短絡電流を、異なる放射照度を有する複数の測定光で測定した各微分分光応答に基づいて算出する場合に、当該第３短絡電流が所定の誤差範囲内となるための短絡電流である。

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

本発明の実施の一形態に係る太陽電池評価装置の構成を示すブロック図である。 基準太陽光による分光放射照度を示すグラフである。 ソーラーシミュレータの分光放射照度の一例を示すグラフである。 多結晶シリコン太陽電池における分光感度の照度依存性を示すグラフである。 放射照度と短絡電流と分光感度との関係を説明するための図である。 図１の太陽電池評価装置が行う短絡電流の算出処理を説明するための図である。 図１の太陽電池が出力する光電流のグラフの例を示す図である。 図１の太陽電池評価装置が行う短絡電流測定処理を示すフローチャートである。 図１の太陽電池評価装置が行う短絡電流ポイント決定処理を示すフローチャートである。 区分数が１の場合の短絡電流ポイント決定処理を説明するための図である。 区分数が２の場合の短絡電流ポイント決定処理を説明するための図である。 区分数が３の場合の短絡電流ポイント決定処理を説明するための図である。 本発明の別の実施形態に係る太陽電池評価装置の構成を示すブロック図である。 図１３の太陽電池評価装置が行う短絡電流測定処理を示すフローチャートである。

本発明の一実施形態を図１〜図１２に依拠して説明する。本実施形態は、上記（式Ａ）Ｅ_ＳＴＣ＝∫_０ ^ＩＳＴＣ １／ｓ^〜（Ｉ）ｄＩを用いて、標準試験条件の光（Ｅ_{ＡＭ１．５ λ}（λ））が照射されたときの太陽電池の短絡電流Ｉ_ＳＴＣを算出する。しかし、本実施形態は、その際に必要な、太陽電池の分光感度（微分分光応答）ｓ^〜（Ｉ、λ）を測定する回数をできるだけ少なくして、より少ない演算量と時間とで短絡電流Ｉ_ＳＴＣを算出する。

本実施形態は、測定した微分分光応答ｓ^〜（Ｉ、λ）を用いて算出した短絡電流Ｉ_ＳＴＣが、所定の誤差の範囲内となるような、微分分光応答ｓ^〜（Ｉ、λ）を測定する位置、言い換えれば、短絡電流の値を求める。

本実施形態は、太陽電池に照射するバイアス光を、非常に弱いバイアス光から略１．５・Ｅ_ＳＴＣ相当の強いバイアス光の範囲で細かくバイアス光強度（放射照度）を変えて測定するのではなく、太陽電池の短絡電流が、事前に求めた短絡電流の値となるようなバイアス光強度でのみ、微分分光応答ｓ^〜（Ｉ_ｉ、λ）を測定すればよいことになる。以下、微分分光応答ｓ^〜（Ｉ、λ）を測定する短絡電流の値を「短絡電流ポイント」というものとする。

＜短絡電流ポイント（測定位置）の決定方法＞
ここで、本実施形態での微分分光応答ｓ^〜（Ｉ、λ）を測定する短絡電流ポイントを求める方法を説明する。

測定対象の太陽電池に、バイアス光源の光を照射して短絡電流Ｉが得られている状態で、以下の式で示される光が重畳される。
δＥ（λ）＝ｄＥ・｛Ｅ（λ）／∫_−∞ ^＋∞Ｅ（λ’）ｄλ’｝

そのときの短絡電流の増分ｄＩが測定される。ｄＩは以下の式で表される。ｓ^〜（Ｉ、λ）は微分分光応答である。
ｄＩ＝ｄＥ∫_−∞ ^＋∞ｓ^〜（Ｉ、λ）・｛Ｅ（λ）／∫_−∞ ^＋∞Ｅ（λ’）ｄλ’｝ｄλ

δＥ（λ）のスペクトル分布は、標準試験条件の分光放射照度スペクトルに概ね相似であればよく、高い一致度は必要ではない。以下、この光を「相似光」というものとする。また、ｄＥは、重畳照射した相似光の放射照度（分光放射照度ではない）を、校正された線形素子（基準検知器）で測定して求めたものである。

複数のバイアス光強度Ｉ_ｊについて、繰り返してｄＥ_ｊ、及び、ｄＩ_ｊが測定され、以下の式を用いてＲ（Ｉ_ｊ）が算出される。
Ｒ（Ｉ_ｊ）＝（ｄＥ_ｊ／ｄＩ_ｊ） （ｊ＝０、１、２、・・・、Ｍ−１)
δＥ_ｊ（λ）のスペクトル分布は、標準試験条件ＡＭ１．５の分光放射照度分布に概ね等しいので、Ｒ（Ｉ_ｊ）は以下の式で表される１／ｓ^〜（Ｉ_ｊ）に概ね等しいことになる。
１／ｓ^〜（Ｉ_ｊ）＝１／［∫_−∞ ^＋∞ｓ^〜（Ｉ_ｊ、λ）・｛Ｅ_{ＡＭ１．５}（λ）／∫_−∞ ^＋∞Ｅ_{ＡＭ１．５}（λ’）ｄλ’｝ｄλ］

尚、Ｉ_ｊとＩ_ｊ＋ｄＩ_ｊとはほぼ等しいので、Ｒ（Ｉ_ｊ）はＲ（Ｉ_ｊ＋ｄＩ_ｊ）としてもよい。

従って、Ｒ（Ｉ_ｊ） (ｊ＝０、１、２、・・・、Ｎ−１)から、以下の式を満足するＩ_ＳＣが求められる。
１．２＊Ｅ_ＳＴＣ＝∫_０ ^ＩＳＣ Ｒ（Ｉ）ｄＩ

尚、この式の「１．２」は、短絡電流ポイントを決定する際の短絡電流の上限値を示すことになる値であり、適時、最適な値を設定すればよい。図６は、短絡電流ポイントを説明するための図である。短絡電流ポイントを、０〜Ｉ_ＳＣの間で決定する。

詳細には、０≦Ｉ_ｊ≦Ｉ_ＳＣの範囲内のＩ_ｊにおけるＲ（Ｉ_ｊ） (ｊ＝０、１、２、・・・、Ｎ−１)より、０≦Ｉ≦Ｉ_ＳＣにおけるＲ（Ｉ）の２次微係数が推定され、それに基づいてｓ^〜（Ｉ_ｂ、λ）を測定すべき短絡電流ポイントが決定される。

実施形態では、短絡電流を所定の誤差範囲内で算出するために必要なｓ^〜（Ｉ、λ）の最小限の数の測定短絡電流ポイントを決定するために、０≦Ｉ≦Ｉ_ＳＣにおけるＲ（Ｉ）の２次微係数が使用される。∫_０ ^ＩＳＴＣ １／ｓ^〜（Ｉ）ｄＩを台形公式で近似するときの近似誤差は１／ｓ^〜（ｘ） (０≦ｘ≦Ｉ_ＳＴＣ)の、２次微係数の絶対値に依存するからである。尚、数値積分にシンプソンの公式を用いる場合には、近似誤差は１／ｓ^〜（ｘ） (０≦ｘ≦Ｉ_ＳＴＣ)の、４次微係数の絶対値に依存する。従って、この場合は、Ｒ（Ｉ）の４次微係数を推定し、それに基づいてｓ^〜（Ｉ_ｂ、λ）を測定すべき短絡電流ポイントが決定される。

以下、短絡電流ポイントを求める具体的方法の一例により、標準試験条件の光による太陽電池の短絡電流を求める太陽電池評価装置を説明する。

＜太陽電池評価装置＞
実施形態の太陽電池評価装置は、以下の３つの処理を行う。

第１の処理は、分光感度を測定する短絡電流ポイントを、バイアス光を照射している状態での太陽電池の短絡電流と、前記バイアス光を照射している状態で相似光を重畳照射したときの短絡電流との差分（増分）と、相似光の放射照度とに基づいて求める処理である。

第２の処理は、第１の処理で求めた複数の短絡電流ポイントでバイアスの光の照射を行いつつ、単色光（実際には、数ｎｍの狭波長帯域を持つ波長の光）を照射し、太陽電池１１からの電流を逐次求めることで短絡電流ポイントにおける分光感度を測定する処理である。

第３の処理は、短絡電流ポイントで測定した分光感度を用いて、標準試験条件の光による太陽電池１１の短絡電流を算出する処理である。

＜構成＞
図１は、太陽電池評価装置１００の構成を示すブロック図である。

太陽電池評価装置１００は、分光光源駆動制御部１、分光光源２、光学系３ａ、光学系３ｂ、光学系３ｃ、光学系３ｄ、光学系３ｅ、モノクロメータ４、サーボモータ６、光ブレード６ａ、チョッピングモータ駆動制御部７、バイアス光源駆動制御部８、バイアス光源９、放射照度測定部１０、太陽電池１１、ロックインアンプ１２、ＤＣアンプＡ１３、ＤＣアンプＣ１４、演算制御部１５、データ入出力部１６、データ記憶部１７、設定部１８、表示部１９、光カプラ２０ａ、光カプラ２０ｂ、光カプラ２０ｃ、光カプラ２１ａ、光カプラ２１ｂ、光ファイバー２２、フィルター２３、シャッター２４、シャッター制御部２５、放射照度検知器２６、及び、ＤＣアンプＢ２７で構成される。

分光光源２は、太陽電池１１に光を照射するキセノンランプ等であり、分光光源駆動制御部１は、分光光源２の出力光の強度を制御する装置である。光学系３ａ、光学系３ｂ、光学系３ｃ、光学系３ｄ、光学系３ｅは、その用途に応じて光を集中、又は、コリメート（平行光化）させるためのレンズ等の光学素子である。

モノクロメータ４は、広範囲の波長の光を空間的に分散させ、それをスリット等で狭い範囲の波長のみを取り出す分光器である。モノクロメータ４は、例えば、入射スリット、第１反射鏡、回折格子、第２反射鏡、及び、出射スリットを備えて構成され、入射スリットを介して入射された入射光束を第１反射鏡で回折格子へ反射し、回折格子で回折された入射光束の回折光を第２反射鏡で出射スリットへ反射する装置である。回折格子等を回転させてスリットの位置に到達する光の波長を選択させ、所望の範囲の波長のみを取り出す。モノクロメータ４は、前記所望する範囲の波長を取り出すように演算制御部１５によって制御される。

光ブレード６ａは、所定の幅で径方向にのびる切欠き部が周方向に一定間隔に並んでいる円板状の部材であり、サーボモータ６は、サーボ機構において光ブレード６ａをその中心を回転軸として回転させるモータである。チョッピングモータ駆動制御部７は、光ブレード６ａが所望の速度で回転するようにサーボモータ６を制御する装置である。

光カプラ２０ａ、光カプラ２０ｂ、光カプラ２０ｃは、入射光を２つの光に分配して射出する光部品であり、光カプラ２１ａ、光カプラ２１ｂは、複数の入射光を重畳して射出する光部品である。光カプラ２０ａ、光カプラ２０ｂ、光カプラ２０ｃ、光カプラ２１ａ、光カプラ２１ｂは、例えばハーフミラー等の微小光学素子形光分岐結合器や溶融ファイバーの光ファイバー形分岐結合器や光導波路形光分岐結合器等を利用することができる。

バイアス光源９は、太陽電池１１に光を照射するキセノンランプ等であり、バイアス光源駆動制御部８は、バイアス光源９の出力光の強度を制御する装置である。

放射照度測定部１０は、光カプラ２０ｂによる分配光（モノクロメータ４から射出された単色光）の放射照度を測定する装置であり、ＤＣアンプＣ１４は、放射照度測定部１０で測定された、図５で示す放射照度ΔＥを出力する。

太陽電池１１は、測定対象の太陽電池である。

ロックインアンプ１２、及び、ＤＣアンプＡ１３は太陽電池１１の光電流を取り出す装置である。ここで、図７は、太陽電池１１が出力する光電流のグラフの例を示す図である。太陽電池１１には、後述のように、バイアス光源９から射出された光（バイアス光）と、光ブレード６ａによって所定周期（周期Ｔ）でＯＮ／ＯＦＦされたパルスの単色光（単色光パルス、変調光）とが重畳された光が照射される。そのため、このグラフで示すように、太陽電池１１が出力する光電流には、バイアス光による光電流と、所定周期Ｔで入射される単色光パルスによる光電流とが含まれる。ロックインアンプ１２は、図７に示す単色光パルスによる光電流を所定周期Ｔと同期することで検出し、図５で示すΔＩを出力する。また、ＤＣアンプＡ１３は、図７に示すバイアス光による光電流、すなわち、図５に示す参照符号Ｆａのグラフの縦軸で示す太陽電池１１の短絡電流の値を出力する。

光ファイバー２２は、石英ガラス等を使用した、光を導光する光路である。フィルター２３は、入射光の分光放射スペクトルをＡＭ１．５の太陽光スペクトルに概ね相似になるような分光透過率を持つ光学素子である。光ファイバー２２を介して導光された光は、フィルター２３を介して、相似光として射出される。

シャッター２４は、太陽電池１１に照射する相似光を遮る遮光装置であり、シャッター制御部２５は、シャッター２４の遮断状態と透過状態との切り替えを制御する装置である。

放射照度検知器２６は、光カプラ２０ｃによる分配光（相似光）の放射照度を測定する装置（基準検知器）であり、ＤＣアンプＢ２７は、放射照度検知器２６で測定された放射照度ｄＥ（図５で示す放射照度ΔＥの算出に用いる）を出力する。尚、相似光の放射照度ｄＥ_ｊが予め測定され、それがデータ記憶部１７に記憶されていてもよい。その場合は放射照度検知器２６及びＤＣアンプＢ２７は無くてもよい。

ここで、太陽電池評価装置１００において、短絡電流ポイントを求める処理（上記第１の処理）を行う場合の、光路について説明する。

分光光源２から照射された光は、光カプラ２０ａに入射する。光カプラ２０ａで分配された光は、光ファイバー２２を介して、フィルター２３に入射する。フィルター２３から出射された光、すなわち、相似光は、光学系３ｅを介して、光カプラ２０ｃに入射し、光カプラ２０ｃで分配された相似光は放射照度検知器２６に入射する。残余の相似光は透過して、シャッター２４に入射する。シャッター２４に入射した相似光は、シャッター２４が透過状態の場合には、光カプラ２１ｂを介し、光カプラ２１ａを介して太陽電池５に入射する。すなわち、フィルター２３から射出された相似光は、バイアス光源９から射出されたバイアス光と重畳されて、太陽電池１１に入射する。また、シャッター２４が遮蔽状態の場合には、シャッター２４に入射した相似光は光カプラ２１ｂに入射せず、バイアス光源９から射出されたバイアス光のみが、太陽電池１１に入射する。尚、短絡電流ポイントを求めるときは、チョッピングモータ駆動制御部７によってサーボモータ６が制御され、光ブレード６ａによって分光光源２からの光が遮光される。

次に、分光感度を測定する処理（上記第２の処理）を行う場合の、光路について説明する。

分光光源２から射出された光は、光カプラ２０ａを介し、光学系３ａを介してモノクロメータ４に入射し、モノクロメータ４で所定波長の光が切り出されて、モノクロメータ４から単色光が射出される。モノクロメータ４から射出された単色光は、光学系３ｂを介して光カプラ２０ｂに入射し、入射した単色光の一部が反射されて放射照度測定部１０に入射する。残余の単色光は透過して、光ブレード６ａに入射する。光ブレード６ａに入射した単色光は、光ブレード６ａの周方向に並ぶ切欠き部によって透過又は遮光されることで所定周期ＴでＯＮ／ＯＦＦされてパルス化され、光学系３ｃを介し、光カプラ２１ａを介して太陽電池１１に入射する。

一方、バイアス光源９から射出された光は、光学系３ｄを介し、光カプラ２１ｂを介して光カプラ２１ａに入射する。光カプラ２１ａで反射されたバイアス光は太陽電池１１に入射する。すなわち、バイアス光源９から射出されたバイアス光は、モノクロメータ９から射出された単色光パルスと重畳されて、太陽電池１１に入射する。尚、分光感度を測定するときは、シャッター２４が遮蔽状態とされる。

演算制御部１５は、分光光源駆動制御部１等を制御して太陽電池評価装置１００全体を制御し、ロックインアンプ１２から取得したΔＩと、ＤＣアンプＣ１４から取得したΔＥと、ＤＣアンプＡ１３から取得した短絡電流Ｉとから短絡電流Ｉにおける微分分光応答を求める。また、演算制御部１５は、バイアス光のみが太陽電池１１に照射されているときと相似光が重畳されているときとにＤＣアンプＡ１３から取得した短絡電流と、ＤＣアンプＢ２７から取得した放射照度に基づいて短絡電流ポイントを求め、短絡電流ポイントで分光感度を測定し、測定した分光感度から、太陽電池１１のＥ_{ＡＭ１．５ λ}（λ）の光による短絡電流Ｉ_ＳＴＣを算出する。

データ入出力部１６は、外部の機器とデータをやり取りするための、ＵＳＢポート等のいわゆる外部インタフェースであり、データ記憶部１７は、その用途に応じて、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の揮発性の記憶素子、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）や書換え可能なＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の不揮発性の記憶素子、ハードディスク等により構成され、演算制御部１５が動作するのに必要なプログラムや、データを記憶している。

設定部１８は、短絡電流測定処理を開始するコマンドや、処理を行う上で必要な分光光源駆動制御部１等の制御部に対するパラメータ等の各種データを、太陽電池評価装置１００に入力する機器である。例えば、キーボードやマウス等である。表示部１９は、設定部１８から入力されたコマンドやデータ、及び、演算制御部１５が算出した短絡電流値等を出力（提示）する機器である。例えばＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）ディスプレイ、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ、及び、プラズマディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。

太陽電池評価装置１００の演算制御部１５、データ入出力部１６、データ記憶部１７、設定部１８、及び、表示部１９等は、例えば、マイクロプロセッサ、メモリおよびその周辺回路を備えるコンピュータによって構成される。前記マイクロプロセッサは、いわゆるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等であり、メモリに記憶されているプログラムを実行することにより、太陽電池評価装置１００は、機能的に、演算制御部１５〜表示部１９等を備えることになる。

以下、太陽電池評価装置１００を用いて上記方法で、標準試験条件下の太陽電池の短絡電流を求める具体的処理について説明する。尚、試験条件は、標準試験条件に限定するものではない。例えば、試験条件は、所望の分光放射照度スペクトル分布の所望の放射照度の光を、仮想的に照射したときの短絡電流を算出することとしてもよい。

図８は、測定対象の太陽電池（被評価太陽電池）の分光応答が非線形である場合の、短絡電流測定処理を示すフローチャートである。

図８のフローチャートでは、ステップＳ１０〜ステップＳ２２の処理で短絡電流ポイントを求める為のデータが測定され、ステップＳ２３の処理で短絡電流ポイントが求められ、ステップ２４の処理で短絡電流ポイントでの分光感度が測定され、ステップ２５、２６の処理で標準試験条件下の太陽電池の短絡電流が算出される。ステップＳ２３の処理の詳細は、図９を用いて説明する。

まず、測定を開始する前に、標準試験条件の分光放射照度Ｅ_{ＡＭ１．５ λ}（λ）から、照射光エネルギーＥ_ＳＴＣが以下の式を用いて算出され、算出されＥ_ＳＴＣがデータ記憶部１７に記憶される。
Ｅ_ＳＴＣ＝∫Ｅ_{ＡＭ１．５ λ}（λ）ｄλ

測定者は、太陽電池１１をセットし、測定開始コマンドを設定部１８から入力する。

測定開始コマンドが設定部１８から入力されると、測定開始コマンドを検知した演算制御部１５は、バイアス光源駆動制御部８を制御し、予め設定されている初期設定の放射照度の光をバイアス光源９から照射させる（ステップＳ１０）。測定者は、この初期設定の放射照度を、Ｅ_ＳＴＣより十分弱く設定しておく。また、演算制御部１５は、分光光源駆動制御部１を制御し、分光光源２から光を照射させ、チョッピングモータ駆動制御部７を制御して、光ブレード６ａで分光光源２から放射される光を遮光する。

次に、演算制御部１５は、変数Ｅとインデックスｊに０（ゼロ）を設定する（ステップＳ１１）。変数Ｅは、演算で求めた照射光の放射照度を格納する変数であり、インデックスｊは、バイアス光源９の光強度の変更回数を示すインデックスである。

演算制御部１５は、シャッター制御部２５を制御してシャッター２４を遮断状態にする。バイアス光のみが照射された状態で短絡電流Ｉ_ｊがＤＣアンプＡ１３によって測定され、演算制御部１５は測定された短絡電流Ｉ_ｊをＤＣアンプＡ１３から取得して記憶する（ステップＳ１２）。

次に、演算制御部１５は、シャッター制御部２５を制御してシャッター２４を透過状態にする。すなわち、太陽電池５は、重畳光が照射された状態となる。このときのシャッター２４を透過した光のスペクトル分布は、標準試験条件の分光放射スペクトルに概ね相似であるものとする。重畳光が照射された状態で短絡電流Ｉ_ｊ＋ｄＩ_ｊがＤＣアンプＡ１３によって測定され、演算制御部１５は測定された短絡電流Ｉ_ｊ＋ｄＩ_ｊをＤＣアンプＡ１３から取得して記憶する（ステップＳ１３）。

演算制御部１５は、重畳光が照射された状態で測定された短絡電流Ｉ_ｊ＋ｄＩ_ｊと、バイアス光のみが照射された状態で測定された短絡電流Ｉ_ｊとの差分（増分）ｄＩ_ｊを算出する（ステップＳ１４）。このｄＩ_ｊは、図５のΔＩに相当する。

次に、相似光の放射照度ｄＥ_ｊが放射照度検知器２６によって測定され、演算制御部１５は、放射照度ｄＥ_ｊをＤＣアンプＢ２７から取得する（ステップＳ１５）。尚、相似光の放射照度ｄＥ_ｊが予め測定されてデータ記憶部１７に記憶されている場合は、それが取得されてもよい。その後、演算制御部１５は、シャッター制御部２５を制御してシャッター２４を遮断状態にする（ステップＳ１６）。

演算制御部１５は、Ｒ_ｊを以下の式で算出する（ステップＳ１７）。
Ｒ_ｊ＝ｄＥ_ｊ／ｄＩ_ｊ
そして、演算制御部１５は、図５のΔＥに相当する値を以下の式で算出する。
ΔＥ＝０．５×（Ｒ_ｊ−１＋Ｒ_ｊ）×（Ｉ_ｊ−Ｉ_ｊ−１）
そして、演算制御部１５は、ｊ＝ｊ−１の時に算出したＥ_ｊ−１にΔＥを加算して、現時点のＥ_ｊを求める（ステップＳ１８）。尚、ｊ＝０のときは、Ｒ_ｊ−１=Ｒ_ｊ、及び、Ｉ_ｊ−１=０（ゼロ）として算出する。

演算制御部１５は、現時点のＥ_ｊが、１．２×Ｅ_ＳＴＣを超えていないと判断した場合は（ステップＳ１９：ＮＯ）、バイアス光源駆動制御部８を制御して、バイアス光源９の放射照度を所定量増加させ（ステップＳ２０）、インデックスｊに１を加算する（ステップＳ２１）。そして、ステップＳ１２からの処理が行われる。

一方、演算制御部１５は、現時点のＥ_ｊと１．２×Ｅ_ＳＴＣとを比較し（ステップＳ１９）、現時点のＥ_ｊが、１．２×Ｅ_ＳＴＣを超えていると判断した場合は（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、Ｉ_ｊを、短絡電流ポイントを求める範囲の上限であると決定する。

短絡電流ポイントの範囲を決定した演算制御部１５は、変数Ｉ_ＳＣにＩ_ｊを設定し、変数Ｎにｊ＋１を設定する（ステップＳ２２）。Ｉ_ＳＣは、短絡電流ポイントの上限を示し、Ｎは、ステップＳ１７で算出したＲの個数を示す。

演算制御部１５は、短絡電流ポイントを決定する（ステップＳ２３）。この短絡電流決定処理は、図９〜１２を用いて＜短絡電流ポイント決定処理＞で説明する。なお、ここでは、短絡電流ポイントＩ_ｂｌ （ｌ＝０、１、２、・・・Ｌ−１）が求められたとする。

短絡電流ポイントを決定した演算制御部１５は、各短絡電流ポイントで分光感度ｓ^〜（Ｉ_ｂｌ、λ）を測定する（ステップＳ２４）。具体的には、演算制御部１５は、バイアス光源駆動制御部８を制御して、ＤＣアンプＡ１３から取得する短絡電流が短絡電流ポイントとなるようなバイアス光をバイアス光源９から出射させる。そして、演算制御部１５は、チョッピングモータ駆動制御部７を制御して、単色光パルスを太陽電池１１に照射し、ロックインアンプ１２から取得したΔＩと、ＤＣアンプＣ１４から取得したΔＥとから、以下の式を用いて分光感度ｓ^〜（Ｉ_ｂｌ、λ）を求める（測定する）。
ｓ^〜（Ｉ_ｌ、λ）＝ΔＩ（λ）／ΔＥ（λ）

短絡電流ポイントの分光感度を測定した演算制御部１５は、測定した分光感度ｓ^〜（Ｉ_ｂｌ、λ）と、標準試験条件の分光放射照度Ｅ_{ＡＭ１．５ λ}（λ）とから、以下の式を用いて、分光感度ｓ^〜（Ｉ）を求める（ステップＳ２５）。
ｓ^〜（Ｉ）＝∫ｓ^〜（Ｉ、λ）・｛Ｅ_{ＡＭ１．５ λ}（λ）ｄλ／∫Ｅ_{ＡＭ１．５ λ}（λ’）ｄλ’｝

そして、演算制御部１５は、以下の式を満足するＩ_ＳＣを求め、太陽電池の標準試験条件の光による短絡電流Ｉ_ＳＴＣとする（ステップＳ２６）。
Ｅ_ＳＴＣ＝∫_０ ^ＩＳＣ １／ｓ^〜（Ｉ）ｄＩ （Ｅ_ＳＴＣ＝∫Ｅ_{ＡＭ１．５ λ}（λ’）ｄλ’）

測定者は、太陽電池１１の短絡電流が、算出されたＩ_ＳＴＣと同じになるように、バイアス光源９の光強度を調整し、調整の済んだバイアス光源９（ソーラーシミュレータ）を用いて、太陽電池１１のＩ−Ｖ特性を測定することが可能となる。

＜短絡電流ポイント決定処理＞
実施形態では、短絡電流０≦Ｉ_ｊ≦Ｉ_ＳＣの範囲内のＩ_ｊにおけるＲ（Ｉ_ｊ） (ｊ＝０、１、２、・・・、Ｎ−１)より、０≦Ｉ≦Ｉ_ＳＣにおけるＲ（Ｉ）の２次微係数が求められ、それに基づいてｓ^〜（Ｉ_ｂ、λ）を測定すべき短絡電流ポイントが決定される。

実施形態では、１／ｓ^〜（Ｉ）の数値積分誤差の目標値がεとされる。短絡電流０〜Ｉ_ＳＣを分割する数がｍとされる。

まず、分割したｍ個の各区間の数値積分誤差が均等に割り振られる。すなわち、各区間の誤差がε／ｍとされる。

次に、Ｉ_ｂの左端(Ｉ_ｂ＝０の方)から区間が決められる。

区間Ｉ_ｂｌ≦Ｉ＜Ｉ_ｂの数値積分誤差は、以下のようになる。
（１／１２）＊｜Ｒ^（２）（Ｉ）｜_ｍａｘ＊（Ｉ_ｂ−Ｉ_ｂｌ）^３
｜Ｒ^（２）（Ｉ）｜_ｍａｘは、区間Ｉ_ｂｌ≦Ｉ＜Ｉ_ｂにおける｜Ｒ^（２）（Ｉ）｜の最大値である。従って、（１／１２）＊｜Ｒ^（２）（Ｉ）｜_ｍａｘ＊（Ｉ_ｂ−Ｉ_ｂｌ）^３はＩ_ｂの関数として扱うことができる。

（１／１２）＊｜Ｒ^（２）（Ｉ）｜_ｍａｘ＊（Ｉ_ｂ−Ｉ_ｂｌ）^３は、Ｉ_ｂについて単調増加なので、以下の（式Ｂ）を満足するＩ_ｂを求めれば、数値積分誤差をε／ｍ以下にする区間（Ｉ_ｂｌ、Ｉ_ｂ）を決めることができる。
（１／１２）＊｜Ｒ^（２）（Ｉ）｜_ｍａｘ＊（Ｉ_ｂ−Ｉ_ｂｌ）^３＝ε／ｍ ・・・（式Ｂ）

このＩ_ｂをＩ_ｂｌ＋１とし、次の区間が求められる。すなわち、次の区間が、求められたＩ_ｂから始まることになる。

これがｌ＝ｍ−１まで繰り返され、最後の区間において、（式Ｂ）を満足するＩ_ｂがＩ_ＳＣに一致するか、（式Ｂ）を満足するＩ_ｂが存在しないようになったら、すべての最適短絡電流測定ポイントが決定されたことになる。

（式Ｂ）を満足するＩ_ｂが存在しない場合は、最後の積分区間はＩ_ｂｍ−１〜Ｉ_ＳＣとされる。（１／１２）＊｜Ｒ^（２）（Ｉ）｜_ｍａｘ＊（Ｉ_ｂ−Ｉ_ｂｌ）^３は単調増加であるので、数値積分誤差は（１／１２）＊｜Ｒ^（２）（Ｉ）｜_ｍａｘ＊（Ｉ_ＳＣ−Ｉ_ｂｌ）^３となり、これは必ずε／ｍより小さいからである。

以下、図９を用いて、短絡電流ポイント決定処理を説明する。図９は、短絡電流ポイント決定処理のフローチャートである。演算制御部１５は、区間数ｍを１から順に増加させて、短絡電流ポイントの探索範囲０≦Ｉ≦Ｉ_ＳＣを、数値積分誤差がε／ｍ以下の区間ｍ個に分割できるまで、処理を繰り返す。最終的に、Ｉ_ｂ０、Ｉ_ｂ１、Ｉ_ｂ２、・・・、Ｉ_ｂｍ、すなわち、ｍ個の短絡電流ポイントが決定される。Ｉ_ｂ０は、短絡電流が０のポイントである。

図１０〜１２に、短絡電流ポイント探索図を示す。これらの図は、横軸が短絡電流ポイントの探索範囲０≦Ｉ≦Ｉ_ＳＣを表し、縦軸が数値積分誤差を表す。Ｉ_ＳＣ＝１０ｍＡとし、数値積分誤差の目標値をε＝０．１とする。図１０は、区分数ｍ＝１のときの図であり、図１１は、区分数ｍ＝２のときの図であり、図１２は、区分数ｍ＝３のときの図である。図１０〜１２を参照しながら、短絡電流ポイント決定処理を説明する。

まず、演算制御部１５は、Ｒ（Ｉ_ｊ） (ｊ＝０、１、２、・・・、Ｎ−１)から、Ｒ（Ｉ） （０≦Ｉ≦Ｉ_ＳＣ）の２次微係数を算出する（ステップＳ３０）。

次に、演算制御部１５は、変数ｍに１をセットする（ステップＳ３１）。また、演算制御部１５は、Ｉ_ｂ０に０（ゼロ）をセットし（ステップＳ３２）、変数ｌ（エル）に０（ゼロ）をセットする（ステップＳ３３）。Ｉ_ｂ０は、最初の短絡電流ポイントである。変数ｌは、処理した区間の数を示す。

また、演算制御部１５は、Ｉ_ｂにＩ_ｂｌ＋δをセットする(ステップＳ３４)。δは正の微小量である。演算制御部１５は、区間Ｉ_ｂｌ〜Ｉ_ｂにおける｜Ｒ^（２）（Ｉ）｜の絶対値の最大値を求め、それをＱ_ｍａｘ（Ｉ_ｂｌ、Ｉ_ｂ）とする（ステップＳ３５）。

Ｑ_ｍａｘ（Ｉ_ｂｌ、Ｉ_ｂ）はＩ_ｂの関数と見なすことができ、必ずＩ_ｂについて単調増加であるので、演算制御部１５は、以下の式で誤差Ｘを算出する（ステップＳ３６）。
Ｘ＝（１／１２）＊Ｑ_ｍａｘ（Ｉ_ｂｌ、Ｉ_ｂ）＊（Ｉ_ｂ−Ｉ_ｂｌ）^３

そして、演算制御部１５は、算出した誤差Ｘがε／ｍより大きくなるまでＩ_ｂを微小量δ増やしていく（ステップＳ３７：ＹＥＳ）。具体的には、演算制御部１５は、Ｉ_ｂｌ＋δがＩ_ＳＣより小さい又は等しい場合（ステップＳ４２：ＮＯ）は、Ｉ_ｂにＩ_ｂｌ＋δをセットし(ステップＳ４３)、すなわち、例えば、図１０においては、Ｉ_ｂをＩ_ＳＣに近づけて、ステップＳ３５からの処理を繰り返す。Ｉ_ｂｌ＋δがＩ_ＳＣより大きい場合（ステップＳ４２：ＹＥＳ）は、すべての探索範囲０≦Ｉ≦Ｉ_ＳＣを処理したことになるので、演算制御部１５は、Ｉ_ＳＣをＩ_ｂｍにセットして（ステップＳ４１）処理を終了する。

算出した誤差Ｘがε／ｍより大きくなったら、演算制御部１５は、Ｉ_ｂをＩ_ｂｌ＋１とする（ステップＳ３８）。すなわち、演算制御部１５は、算出した誤差が目標値ε／ｍに達したところを短絡電流ポイントとし、新たに次の区間の誤差を算出する。Ｉ_ｂが短絡電流ポイントであり、Ｉ_ｂｌ＋１が、次の区間の開始ポイントとなる。例えば、図１０では、ｍ＝１であるのでε／１＝ε＝０．１が１区間の目標誤差であり、短絡電流ポイントＩ_ｂｌは、約５．３である。

次に、演算制御部１５は、処理した区間の数を示す変数ｌがｍに達したかを判断する（ステップＳ３９）。達していない場合（ステップＳ３９：ＹＥＳ）、演算制御部１５は、変数ｌをカウントアップし（ステップＳ４４）、ステップＳ３４からの処理を繰り返す。処理した区間の数を示す変数ｌがｍに達していた場合（ステップＳ３９：ＮＯ）、演算制御部１５は、次の区間の開始ポイントＩ_ｂｌ＋１が、Ｉ_ＳＣを超えているかを判断する（ステップＳ４０）。次の区間の開始ポイントＩ_ｂｌ＋１が、Ｉ_ＳＣを超えている場合（ステップＳ４０：ＹＥＳ）は、すべての探索範囲０≦Ｉ≦Ｉ_ＳＣを処理したことになるので、演算制御部１５は、Ｉ_ＳＣをＩ_ｂｍにセットして（ステップＳ４１）処理を終了する。次の区間の開始ポイントＩ_ｂｌ＋１が、Ｉ_ＳＣを超えていない場合（ステップＳ４０：ＮＯ）、演算制御部１５は、区間数ｍを１増やし（ステップＳ４５）、ステップＳ３２から処理を行う。

ここで、ｍ＝１のときに、以下の式で算出した誤差Ｘがε＝０．１を超えるＩ_ｂ（＜Ｉ_ＳＣ）が存在する場合を、図１０を用いて説明する。
Ｘ＝（１／１２）＊Ｑ_ｍａｘ（Ｉ_ｂ０、Ｉ_ｂ）＊（Ｉ_ｂ−Ｉ_ｂ０）^３

矢印のＩ_ｂが「Ｉ_ｂ１」のときに、区間Ｉ_ｂ０〜Ｉ_ｂでＲ（Ｉ）の台形公式で数値積分したときの最大値（１／１２）＊Ｑ_ｍａｘ（Ｉ_ｂ０、Ｉ_ｂ）＊（Ｉ_ｂ−Ｉ_ｂ０）^３がεになる（ステップＳ３７：ＮＯ）。このときのＩ_ｂをＩ_ｂ１とする（ステップＳ３８）。Ｉ_ｂ１＜Ｉ_ＳＣだから、分割数ｍを１としたときは、０〜Ｉ_ＳＣでＲ（Ｉ）を数値積分したときに目標誤差ε＝０．１を超えてしまう（ステップＳ４０：ＮＯ）。そこで分割数を増やしてｍ＝２にする（ステップＳ４５）。

次に、ｍ＝２のときに、誤差Ｘが、ε／ｍ=０．１／２＝０．０５を超えるＩ_ｂ（＜Ｉ_ＳＣ）が、ｍ個（２個）存在する場合を、図１１を用いて説明する。

演算制御部１５は、Ｉ_ｂ０＝０、Ｉ_ｂ＝Ｉ_ｂ０＋δとし、区間Ｉ_ｂ０〜Ｉ_ｂにおける｜Ｒ^（２）（Ｉ）｜の絶対値の最大値を求め、それをＱ_ｍａｘ（Ｉ_ｂ０、Ｉ_ｂ）とする（ステップＳ３５）。演算制御部１５は、（１／１２）＊Ｑ_ｍａｘ（Ｉ_ｂ０、Ｉ_ｂ）＊（Ｉ_ｂ−Ｉ_ｂ０）^３がε／ｍ＝０．０５より大きくなるまでＩ_ｂを微小量δ増やしていく（、ステップＳ３６、ステップＳ３７：ＹＥＳ）。演算制御部１５は、（１／１２）＊Ｑ_ｍａｘ（Ｉ_ｂ０、Ｉ_ｂ）＊（Ｉ_ｂ−Ｉ_ｂ０）^３がε／ｍ＝０．０５を超えるＩ_ｂをＩ_ｂ１とする（ステップＳ３８）。

区間数ｍ＝２であるので（ステップＳ３９：ＹＥＳ）、演算制御部１５は、次にＩ_ｂ２を求める。

演算制御部１５は、Ｉ_ｂ０＝０、Ｉ_ｂ＝Ｉ_ｂ１＋δとし、区間Ｉ_ｂ１〜Ｉ_ｂにおける｜Ｒ^（２）（Ｉ）｜の絶対値の最大値を求め、それをＱ_ｍａｘ（Ｉ_ｂ１、Ｉ_ｂ）とする（ステップＳ３５）。演算制御部１５は、（１／１２）＊Ｑ_ｍａｘ（Ｉ_ｂ１、Ｉ_ｂ）＊（Ｉ_ｂ−Ｉ_ｂ１）^３がε／ｍ＝０．０５より大きくなるまでＩ_ｂを微小量δ増やしていく（ステップＳ３６、ステップＳ３７：ＹＥＳ）。Ｉ_ｂ＋δがＩ_ＳＣ以上になったときは（ステップＳ４２：ＹＥＳ）、分割数２で目標誤差以下に抑えることができるので、演算制御部１５は、Ｉ_ｂｍ＝Ｉ_ＳＣとする。これで、短絡電流ポイントすべてが決定される。図１１では、（１／１２）＊Ｑ_ｍａｘ（Ｉ_ｂ１、Ｉ_ｂ）＊（Ｉ_ｂ−Ｉ_ｂ１）^３がε／ｍ＝０．０５を超えるＩ_ｂ（＜Ｉ_ＳＣ）が存在する場合を示しており、演算制御部１５は、そのＩ_ｂをＩ_ｂ２とする。Ｉ_ｂ２≧Ｉ_ＳＣなら分割数２で数値積分して誤差は目標以下となる（ステップＳ４０：ＹＥＳ）。しかし、図１１の場合は、Ｉ_ｂ２＜Ｉ_ＳＣなので（ステップＳ４０：ＮＯ）、演算制御部１５は、更にｍを増やして処理を続ける。

次に、ｍ＝３のときに、誤差Ｘが、ε／ｍ＝０．１／３＝０．０３３を超えるＩ_ｂ（＜Ｉ_ＳＣ）が、ｍ−１個（２個）存在する場合、すなわち、短絡電流ポイントが決定される場合を、図１２を用いて説明する。

演算制御部１５は、Ｉ_ｂ０＝０、Ｉ_ｂ＝Ｉ_ｂ０＋δとし、区間Ｉ_ｂ０〜Ｉ_ｂにおける｜Ｒ^（２）（Ｉ）｜の絶対値の最大値を求め、それをＱ_ｍａｘ（Ｉ_ｂ０、Ｉ_ｂ）とする（ステップＳ３５）。演算制御部１５は、以下の式で求められる誤差Ｘがε／ｍ＝０．０３３より大きくなるまでＩ_ｂを微小量δ増やしていく（ステップＳ３６、ステップＳ３７：ＹＥＳ）。
Ｘ＝（１／１２）＊Ｑ_ｍａｘ（Ｉ_ｂ０、Ｉ_ｂ）＊（Ｉ_ｂ−Ｉ_ｂ０）^３

図１２に示すように、演算制御部１５は、（１／１２）＊Ｑ_ｍａｘ（Ｉ_ｂ０、Ｉ_ｂ）＊（Ｉ_ｂ−Ｉ_ｂ０）^３が０．０３３を超えるＩ_ｂをＩ_ｂ１とする。

演算制御部１５は、次にＩ_ｂ２を求める。演算制御部１５は、Ｉ_ｂ＝Ｉ_ｂ１＋δとし（ステップＳ３４）、区間Ｉ_ｂ１〜Ｉ_ｂにおける｜Ｒ^（２）（Ｉ）｜の絶対値の最大値を求め、それをＱ_ｍａｘ（Ｉ_ｂ１、Ｉ_ｂ）とする（ステップＳ３５）。演算制御部１５は、（１／１２）＊Ｑ_ｍａｘ（Ｉ_ｂ１、Ｉ_ｂ）＊（Ｉ_ｂ−Ｉ_ｂ１）^３がε／ｍ＝０．０３３より大きくなるまでＩ_ｂを微小量δ増やしていく（ステップＳ３６、ステップＳ３７：ＹＥＳ）。図１２に示すように、演算制御部１５は、（１／１２）＊Ｑ_ｍａｘ（Ｉ_ｂ１、Ｉ_ｂ）＊（Ｉ_ｂ−Ｉ_ｂ１）^３が０．０３３を超えるＩ_ｂをＩ_ｂ２とする。

演算制御部１５は、次にＩ_ｂ３を求める。演算制御部１５は、Ｉ_ｂ＝Ｉ_ｂ２＋δとし（ステップＳ３４）、区間Ｉ_ｂ２〜Ｉ_ｂにおける｜Ｒ^（２）（Ｉ）｜の絶対値の最大値を求め、それをＱ_ｍａｘ（Ｉ_ｂ２、Ｉ_ｂ）とする（ステップＳ３５）。演算制御部１５は、（１／１２）＊Ｑ_ｍａｘ（Ｉ_ｂ２、Ｉ_ｂ）＊（Ｉ_ｂ−Ｉ_ｂ２）^３がε／ｍ＝０．０３３より大きくなるまでＩ_ｂを微小量δ増やしていく（ステップＳ３６、ステップＳ３７：ＹＥＳ）。図１２では、（１／１２）＊Ｑ_ｍａｘ（Ｉ_ｂ２、Ｉ_ｂ）＊（Ｉ_ｂ−Ｉ_ｂ２）^３がε／ｍ＝０．０３３を超える前にＩ_ｂがＩ_ＳＣ以上になる場合（ステップＳ４２：ＹＥＳ）を示している。このときは分割数３で目標誤差以下に抑えることができるので、演算制御部１５は、Ｉ_ｂｍ＝Ｉ_ＳＣとする（ステップＳ４１）。これで、短絡電流ポイントのすべてが決定される。

次に本発明の別の実施形態について図１３〜図１４に依拠して説明する。この実施形態では、相似光を複数の波長バンドごとに作成する場合の処理を説明する。

現実には、相似光を得ること、例えば、ハロゲンランプとフィルターとの組み合わせ、または、Ｘｅランプとフィルターとの組み合わせで所望の微小重畳光のスペクトルを得ることは難しいことが多い。

例えば、ＡＭ１．５の太陽光スペクトルは、水の吸収帯において、その強度が低下している。従って、Ｘｅランプとフィルターとの組み合わせを用いて得た相似光は、水の吸収帯の部分では、理想的な相似光との一致度が悪くなる。その場合は、相似光を得る場合に、水の吸収がある波長バンドと、それ以外の波長バンドに分割して、波長バンドiの光Ｅ_ｉ（λ） (λ_ｉ≦λ＜λ_ｉ＋１, ｉ＝０、１、・・・、Ｎ−１)を照射すればよい。λ_０は測定対象の太陽電池の分光応答ｓ^〜（Ｉ_ｊ、λ）が０（ゼロ）より大きい最小の波長、λ_Ｎは太陽電池のｓ^〜（Ｉ_ｊ、λ）が０（ゼロ）より大きい最大の波長である。

Ｅ_ｉ（λ）は、以下の式を満足するように、すなわち波長バンドiの分光放射スペクトルＥ_ｉ（λ）を荷重加減算したスペクトルがＥ（λ）に概ね相似になるように選ばれる。
Σ_ｉ＝０ ^Ｎ−１ α_ｉＥ_ｉ（λ）＝ｄＥ_ｊ・｛Ｅ（λ）／∫_λ０ ^λＮ Ｅ（λ’）ｄλ’｝
α_ｉはＥ_ｉ（λ）とＥ（λ）の関係に基づいて事前に決定される。

Ｅ（λ）はＡＭ１．５の太陽光の分光放射照度とし、ｄＥ_ｊはＡＭ１．５の太陽光の分光放射照度と概ね相似な微小な光の放射照度である。

具体的には、太陽電池にバイアス光を照射して短絡電流Ｉ_ｊが得られている状態で、波長バンド０の光が重畳照射される。このときの短絡電流Ｉ_ｊからの増分ｄＩ_ｊ０が算出され、重畳照射した波長バンド０の光の放射照度ｄＥ’_０が校正された線形素子(基準検知器)で測定される。

同様に順次、波長バンド１、２、・・・、ｉ、ｉ＋１、・・・、Ｎ−１の光を、短絡電流Ｉ_ｊが得られている状態で重畳照射して、短絡電流のＩ_ｊからの増分ｄＩ_ｊｉおよび重畳照射した波長バンドiの光の放射照度ｄＥ’_ｊｉが校正された線形素子で測定される。
増分ｄＩ_ｊｉは、以下の式で求められる。
ｄＩ_ｊｉ＝∫_λ０ ^λＮ ｓ^〜（Ｉ_ｊ、λ）・Ｅ_ｉ（λ）ｄλ
放射照度ｄＥ’_ｊｉは、以下の式で求められる。
ｄＥ’_ｊｉ＝∫_λ０ ^λＮ Ｅ_ｉ（λ）ｄλ

ｄＥ’_ｊｉに重み係数を用いて荷重加減算して以下の式によりｄＥ_ｊが算出される（処理Ａ）。
Σ_ｉ＝０ ^Ｎ−１ α_ｉ・ｄＥ’_ｊｉ＝∫_λ０ ^λＮ Σ_ｉ＝０ ^Ｎ−１ α_ｉ・Ｅ_ｉ（λ）ｄλ
＝ｄＥ_ｊ・∫_λ０ ^λＮ ｛Ｅ（λ）／∫_λ０ ^λＮ Ｅ（λ’）ｄλ’｝
＝ｄＥ_ｊ

一方増分ｄＩ_ｊｉに重み係数を用いて荷重加減算して以下の式によりｄＩ_ｊが算出される（処理Ｂ）。
ｄＩ_ｊ＝Σ_ｉ＝０ ^Ｎ−１ α_ｉ・ｄＩ_ｊｉ
＝∫_λ０ ^λＮ ｓ^〜（Ｉ_ｊ、λ）・｛Σ_ｉ＝０ ^Ｎ−１ α_ｉ・Ｅ_ｉ（λ）｝ｄλ
＝ｄＥ_ｊ・∫_λ０ ^λＮ ｓ^〜（Ｉ_ｊ、λ）・Ｅ（λ）ｄλ／∫_λ０ ^λＮ Ｅ（λ’）ｄλ’

これらよりＲ（Ｉ_ｊ）＝（ｄＥ_ｊ／ｄＩ_ｊ）が算出される（処理Ｃ）。

Ｒ（Ｉ_ｊ）が算出できれば、＜短絡電流ポイント（測定位置）の決定方法＞での説明と同様に、複数のバイアス光強度の状態でＲ（Ｉ_ｊ）＝（ｄＥ_ｊ／ｄＩ_ｊ） （ｊ＝０、１、２、・・・）を算出することによって、以下の式を満足するＩ_ＳＣが求められる。
１．２＊Ｅ_ＳＴＣ＝∫_０ ^ＩＳＣ Ｒ（Ｉ）ｄＩ

尚、基準検知器は波長バンド毎に校正されているものとする。またα_ｉは負の量のものを含んでいてもよい。

また、波長バンドの微弱な光それぞれのスペクトルは単色光でも、単色光よりも広い波長幅のスペクトルでもよく、さらに連続スペクトルを有するものであってもよい。それらの光強度を荷重加減算することにより評価したい光のスペクトル(例えばＡＭ１．５など標準試験条件の光)に相似な微弱なスペクトルを得ることができるものであればよい。

図１３は、本発明の別の実施形態である太陽電池評価装置２００の構成を示すブロック図である。図１の太陽電池評価装置１００では、分光光源２からの光から、フィルター２３を用いて相似光を作成していたが、本実施形態では、フィルター２３等の代わりに、スペクトル光を生成するための相似光用光源駆動制御部３０、及び、相似光用光源３１を備える点が異なる。

分光光源駆動制御部１、分光光源２、光学系３ａ、光学系３ｂ、光学系３ｃ、光学系３ｄ、モノクロメータ４、サーボモータ６、光ブレード６ａ、チョッピングモータ駆動制御部７、バイアス光源駆動制御部８、バイアス光源９、放射照度測定部１０、太陽電池１１、ロックインアンプ１２、ＤＣアンプＡ１３、ＤＣアンプＣ１４、演算制御部１５、データ入出力部１６、データ記憶部１７、設定部１８、表示部１９、光カプラ２０ｂ、光カプラ２０ｃ、光カプラ２１ａ、光カプラ２１ｂ、シャッター２４、シャッター制御部２５、放射照度検知器２６、及び、ＤＣアンプＢ２７は、それぞれ図１の同じ符号の機能部と同様の機能を有する。

相似光用光源駆動制御部３０は、相似光用光源３１を制御し、所望のスペクトルであって所望の強度の光を射出させる装置である。相似光用光源３１は、キセノンランプ等の１以上の光源と１以上のフィルターとの組み合わせで構成され、重畳すると相似光となる複数の光、すなわち、スペクトル及び波長帯の何れか一方が異なる複数の光（以下、「スペクトル光」という。）を照射する。尚、この場合は、演算制御部１５において、各スペクトル光の放射照度の荷重加減算を行う必要があることもある。光源とフィルターとの組み合わせとして、例えば、１つの光源と積層された複数のフィルターとの組み合わせ、１つの光源と複数のフィルターの順繰りの組み合わせ、複数の光源と１以上のフィルターとのそれらの特性に応じた組み合わせ等がある。

図１４は、相似光を複数の波長バンドごとに作成して、短絡電流を算出する処理を示すフローチャートである。尚、図１４のフローチャートのステップＳ１０、ステップＳ１１、ステップＳ２２〜２６の処理は、図８のフローチャートのステップＳ１０、ステップＳ１１、ステップＳ２２〜２６の処理とそれぞれ同じである。

測定を開始する前に、照射光エネルギーＥ_ＳＴＣがデータ記憶部１５に記憶される。また、波長バンドはＮ個に分割されているものとする。すなわち、波長バンド０〜波長バンドＮ−１の波長の光（以下、「スペクトル光」という。）が順次重畳される。

まず、測定者は、太陽電池１１をセットし、測定開始コマンドを設定部１８から入力する。測定開始コマンドが設定部１８から入力されると、演算制御部１５は、バイアス光源駆動制御部８を制御し、予め設定されている初期設定の放射照度の光をバイアス光源９から照射させる（ステップＳ１０）。測定者は、この初期設定の放射照度を、Ｅ_{ＡＭ１．５}より十分弱く設定しておく。また、演算制御部１５は、チョッピングモータ駆動制御部７を制御し、光ブレード６ａで分光光源２から放射される光を遮光する。

また、演算制御部１５は、変数Ｅ_−１とインデックスｊに０（ゼロ）を設定する（ステップＳ１１）。変数Ｅ_−１は、演算で求めた照射光照度を格納する変数であり、インデックスｊは、バイアス光源９の光強度の変更回数を示すインデックスである。

また、演算制御部１５は、変数ｄＩ_ｊ、ｄＥ_ｊ、及び、インデックスｉに０（ゼロ）を設定する（ステップＳ５４）。インデックスｉは、波長バンド数をカウントするインデックスである。変数ｄＩ_ｊは、短絡電流の増分を格納する変数であり、変数ｄＥ_ｊは、スペクトル光の放射照度を格納する変数である。

次に、演算制御部１５は、シャッター制御部２５を制御してシャッター２４を遮断状態にする。バイアス光のみが照射された状態で短絡電流Ｉ_ｊがＤＣアンプＡ１３によって測定され、演算制御部１５は測定された短絡電流Ｉ_ｊをＤＣアンプＡ１３から取得して記憶する（ステップＳ５５）。

演算制御部１５は、相似光用光源駆動制御部３０を制御して、波長バンドｉのスペクトル光を照射させ、シャッター制御部２５を制御してシャッター２４を透過状態にする（ステップＳ５６）。すなわち、太陽電池１１には、バイアス光源９の光に波長バンドｉのスペクトル光が重畳された重畳光が照射された状態となる。

重畳光が照射された状態で短絡電流Ｉ_ｊ＋ｄＩ_ｊｉがＤＣアンプＡ１３によって測定され、演算制御部１５は、測定された短絡電流Ｉ_ｊ＋ｄＩ_ｊｉをＤＣアンプＡ１３から取得して記憶する（ステップＳ５７）。

演算制御部１５は、重畳光が照射された状態で測定された短絡電流Ｉ_ｊ＋ｄＩ_ｊｉと、バイアス光のみが照射された状態で測定された短絡電流Ｉ_ｊとの差分ｄＩ_ｊｉを算出し、記憶する（ステップＳ５８）。

演算制御部１５は上述の（処理Ｂ）で示すように、差分ｄＩ_ｊｉを所定の重み係数α_iで荷重加減算してｄＩ_ｊを算出し、記憶する（ステップＳ５９）。重み係数α_iは事前に算出されて記憶されている。

次に、スペクトル光の放射照度ｄＥ_ｊｉが放射照度検知器２６によって測定され、ＤＣアンプＢ２７を介して演算制御部１５が取得し、記憶する（ステップＳ６０）。波長バンドｉのスペクトル光の放射照度ｄＥ_ｊｉが事前に測定されて記憶されている場合は、ステップＳ６０において、演算制御部１５は、記憶されている値を読み出してもよい。演算制御部１５は、上述の（処理Ａ）で示すように、放射照度ｄＥ_ｊｉを前記の所定の重み係数α_ｉで荷重加減算してｄＥ_ｊを算出し、記憶する（ステップＳ６１）。次に、演算制御部１５は、シャッター制御部２５を制御してシャッター２４を遮断状態にする（ステップＳ６２）。

演算制御部１５は、すべての波長バンドにおいて、それぞれの短絡電流の増分とスペクトル光の放射照度とを測定したかを判断する（ステップＳ６３）。具体的には、演算制御部１５は、ｉとＮ−１とを比較し、ｉの方が小さい場合は（ステップＳ６３：ＮＯ）、まだ測定されていないと判断し、ｉに１加算して（ステップＳ６９）、ステップＳ５５からの処理を行う。一方、ｉとＮ−１が同じ場合は（ステップＳ６３：ＹＥＳ）、演算制御部１５は、すべての波長バンドにおける測定が終了したと判断し、放射照度Ｅを求める処理を始める。

次に、演算制御部１５は、上述の（処理Ｃ）で示すように、Ｒ_ｊを算出する（ステップＳ６４）。

次に、演算制御部１５は、図５のΔＥに相当する値を以下の式で算出する。
ΔＥ＝０．５×（Ｒ_ｊ−１＋Ｒ_ｊ）×（Ｉ_ｊ−Ｉ_ｊ−１）
そして、演算制御部１５は、ｊ＝ｊ−１の時に算出したＥ_ｊ−１にΔＥを加算して、現時点のＥ_ｊを求める（ステップＳ６５）。

演算制御部１５は、現時点のＥ_ｊと１．２×Ｅ_ＳＴＣとを比較し（ステップＳ６６）、ステップＳ６６において、現時点のＥ_ｊとＥ_ＳＴＣとを比較し、現時点のＥ_ｊが、1.2×Ｅ_ＳＴＣを超えていないと判断される場合（ステップＳ６６：ＮＯ）、演算制御部１５は、バイアス光源駆動制御部８を制御して、バイアス光源９の放射照度を所定量増加させ（ステップＳ７１）、インデックスｊに１加算する（ステップＳ７０）。そして、演算制御部１５は、ステップＳ５４からの処理を行う。

一方、現時点のＥ_ｊが、１．２×Ｅ_ＳＴＣを超えていると判断した場合は（ステップＳ６６：ＹＥＳ）、演算制御部１５は、Ｉ_ｊを、短絡電流ポイントを求める範囲の上限であると決定する。

短絡電流ポイントの範囲を決定した演算制御部１５は、変数Ｉ_ＳＣにＩ_ｊを設定し、変数Ｎにｊ＋１を設定する（ステップＳ２２）。

演算制御部１５は、＜短絡電流ポイント決定処理＞で説明したように、短絡電流ポイントを決定する（ステップＳ２３）。ここでは、短絡電流ポイントＩ_ｂｌ（ｌ＝１、２、・・・Ｌ−１）が求められたとする。

短絡電流ポイントを決定した演算制御部１５は、各短絡電流ポイントで分光感度ｓ^〜（Ｉ_ｂｌ、λ）を測定する（ステップＳ２４）。

短絡電流ポイントの分光感度を測定した演算制御部１５は、測定した分光感度ｓ^〜（Ｉ_ｂｌ、λ）と、標準試験条件の分光放射照度Ｅ_{ＡＭ１．５ λ}（λ）とから、以下の式を用いてｓ^〜（Ｉ）を求める（ステップＳ２５）。
ｓ^〜（Ｉ）＝∫ｓ^〜（Ｉ、λ）・｛Ｅ_{ＡＭ１．５ λ}（λ）ｄλ/∫Ｅ_{ＡＭ１．５ λ}（λ’）ｄλ’｝

そして、演算制御部１５は、以下の式を満足するＩ_ＳＣを求め、太陽電池の標準試験条件の光による短絡電流Ｉ_ＳＴＣとする（ステップＳ２６）。
Ｅ_ＳＴＣ＝∫_０ ^ＩＳＣ １／ｓ（Ｉ）ｄＩ （Ｅ_ＳＴＣ＝∫Ｅ_{ＡＭ１．５ λ}（λ’）ｄλ’）

尚、この実施形態の他の形態として、重畳する光として微弱連続スペクトルと（複数の）特定波長バンドの微弱光とが、切り替えられて用いられてもよい。この場合、［微弱連続スペクトル＋｛Σ_ｉ α_ｉ＊特定波長バンドの微弱光_ｉ}］は、評価すべき分光放射照度スペクトルと概ね相似形とする。α_ｉは負の量のものを含んでいてもよい。演算制御部１５は、以下の式を用いてＲ（Ｉ_ｊ）を算出する。
Ｒ（Ｉ_ｊ）＝ｄＥ_ｊ／ｄＩ_ｊ
ｄＥ_ｊ＝微弱連続スペクトルの放射照度＋Σ_ｉ α_ｉ＊(特定波長バンドの微弱光の放射照度_ｉ)
ｄＩ_ｊ＝微弱連続スペクトル重畳による電流増分＋Σ_ｉ α_ｉ＊（特定波長バンドの微弱光重畳による電流増分_ｉ）

更に、もう一つの形態として、重畳する光としてスペクトル形状の異なる複数の微弱連続スペクトル光が切り替えられて用いられてもよい。この場合、｛Σ_ｉ α_ｉ＊微弱連続スペクトル光_ｉ}は、評価すべき分光放射照度スペクトルと相似形とする。演算制御部１５は、以下の式を用いてＲ（Ｉ_ｊ）を算出する。
Ｒ（Ｉ_ｊ）＝ｄＥ_ｊ／ｄＩ_ｊ
ｄＥ_ｊ＝｛Σ_ｉ α_ｉ＊微弱連続スペクトル光_ｉ}
ｄＩ_ｊ＝Σ_ｉ α_ｉ＊（微弱連続スペクトル光_ｉの重畳による電流増分_ｉ）

また、実施形態では、相似光等の重畳する光をバイアス光源９とは別の手段で照射してバイアス光源９の光と重畳することとしているが、バイアス光源９そのものを調整等して重畳光が作り出されてもよい。この場合は、バイアス光源９の所定強度の光を基準として（すなわち、実施形態のバイアス光に相当するものとして）、その基準強度からの差分を用いて、短絡電流が算出される。尚、この場合は、バイアス光の放射照度を測定する機能部が必要となる。

具体的には、バイアス光源９から、複数種類の強度ｊの光が被試験太陽電池に照射される。更に、バイアス光源９は、各強度ｊの基準状態（ｊ、０）から、Ｎ種類の光の強度、及び、スペクトルのうち、少なくとも一方を微小量変化させて、状態（ｊ、ｉ） （ｉ＝１、２、・・・Ｎ）の光を照射できるものとする。

各状態（ｊ、ｉ）は、｛Ｎ種類の状態（ｊ、ｉ）のスペクトル−基準状態（ｊ、０）のスペクトル｝のｉについての荷重加減値が、前記評価光のスペクトルに相似になるように微小量変化させたものとなっている。

演算制御部１５は、微小量変化させた状態（ｊ、ｉ）の放射照度を測定し、{微小量変化させた状態（ｊ、ｉ）の放射照度−基準状態（ｊ、０）の放射照度}を算出して、そのiについての荷重加減値を得る。また、演算制御部１５は、微小量変化させた状態（ｊ、ｉ）の短絡電流を測定し、{微小量変化させた状態（ｊ、ｉ）の短絡電流−基準状態（ｊ、０）の短絡電流}を算出して、そのｉについての荷重加減値を得る。

そして、演算制御部１５は、主光源の各強度ｊについての前記放射照度変化量の荷重加減値と短絡電流の変化量の荷重加減値とに基づいて、Ｒ（Ｉ_ｊ）＝ｄＥ_ｊ／ｄＩ_ｊを算出する。演算制御部１５は、Ｒ（Ｉ_ｊ）の２次微係数を求めて、短絡電流ポイントを算出する。

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示す。

太陽電池評価装置は主に、測定対象の太陽電池に、放射照度が異なる複数の測定光を個別に照射すると共に、特別光と相似したスペクトルを有し、前記特別光の放射照度より低い放射照度を有する相似光を、前記複数の測定光にそれぞれ重畳した複数の重畳光を個別に照射する照射部と、前記複数の測定光それぞれ、及び前記複数の重畳光それぞれを受けたときに前記太陽電池に生じる短絡電流を測定する測定部と、前記太陽電池が前記各測定光を受けたときに前記測定部で測定された第１短絡電流と、前記各重畳光を受けたときに前記測定部で測定された第２短絡電流との差分を、前記複数の測定光それぞれについて求め、求めた各差分とそれに対応する前記相似光の放射照度との各照度電流比から、ゼロから前記第１短絡電流の最大値までの間の所定範囲の短絡電流に対する前記照度電流比の２次以上の微係数を算出して、前記照度電流比の２次以上の微係数と短絡電流との関係を算出する微係数算出部と、前記微係数算出部で算出された照度電流比の微係数と短絡電流との前記関係に基づいて、微分分光応答を測定する前記太陽電池の短絡電流を測定ポイントとして決定する測定ポイント決定部とを備える。前記測定ポイントは、前記太陽電池が前記特別光を受けたときに生じる第３短絡電流を、異なる放射照度を有する複数の測定光で測定した各微分分光応答に基づいて算出する場合に、当該第３短絡電流が所定の誤差範囲内となるための短絡電流である。

前記照射部は、前記測定光を照射する第１光源部と、前記相似光を照射する第２光源部を備えることが好ましい。

さらに、前記第２光源部が照射する前記相似光の放射照度を測定する放射照度測定部を備えることが好ましい。

また前記照射部は、前記測定光を照射する第１光源部と、前記相似光を照射する第２光源部とを備え、前記第２光源部は、前記相似光のスペクトルを形成する複数のスペクトル光を所定の重み係数で荷重加減算して順次照射し、前記微係数算出部は、前記複数の測定光の１つにおいて、前記複数のスペクトル光のそれぞれに対して前記第２短絡電流と前記第１短絡電流との差分をそれぞれ求め、求めた各差分に所定の重み係数で荷重加減算した第１荷重加減値を求め、前記複数のスペクトル光の各放射照度を前記所定の重み係数で荷重加減算した第２荷重加減値を求める処理を、前記複数の測定光のそれぞれに対して行い、前記複数の測定光のそれぞれについて求めた各第１荷重加減値と各第２荷重加減値との各照度電流比を求め、求めた各照度電流比から、前記関係を算出することが好ましい。

さらに、前記第２光源部が照射する相似光の放射照度を測定する放射照度測定部を備え、前記微係数算出部は、放射照度測定部で測定した前記複数のスペクトル光の放射照度を前記所定の重み係数で荷重加減算して第２荷重加減値を求めることが好ましい。

さらに、前記測定ポイント決定部で決定された測定ポイントの短絡電流が前記太陽電池で測定されている状態で、前記太陽電池の微分分光応答を測定する分光応答測定部を備えることが好ましい。

さらに、前記分光応答測定部が測定した微分分光応答に基づいて、前記特別光を受けたときに前記太陽電池に生じる短絡電流を算出する特別光短絡電流算出部を備えることが好ましい。

さらに、前記特別光短絡電流算出部が算出した短絡電流を前記太陽電池が出力するように、前記照射部が照射する照射光の放射照度又は分光照射照度を変更する調整部を備えることが好ましい。

さらに、前記調整部で変更された照射光を受けたときの前記太陽電池の特性を評価する特性評価部を備えることが好ましい。

前記特性評価部は、前記太陽電池のＩ−Ｖ特性を評価することが好ましい。

別の太陽電池評価装置は主に、所定の重み係数で荷重加減算したスペクトルが、特別光のスペクトルと相似する共に放射照度が前記特別光の放射照度より小さい複数のスペクトル光を個別に照射する照射部と、前記複数のスペクトル光それぞれを受けたときに前記太陽電池に生じる短絡電流を測定する測定部と、前記複数のスペクトル光を複数の組に分けた場合の前記複数の組の１つにおいて、予め定められた所定の放射照度の光を照射したときの代表短絡電流を取得し、前記複数のスペクトル光をそれぞれ受けたときの短絡電流と前記代表短絡電流との差分を所定の重み係数で荷重加減算した第１荷重加減値を求め、前記複数のスペクトル光の放射照度と前記所定の放射照度との差分を所定の重み係数で荷重加減算した第２荷重加減値を求める処理を前記複数の組のそれぞれに対して行い、前記複数の組のそれぞれについて求めた各第１荷重加減値と各第２荷重加減値との各照度電流比を求め、予め定められた所定範囲の短絡電流に対する前記照度電流比の２次以上の微係数を算出し、算出した微係数と前記所定範囲の短絡電流との関係を算出する微係数算出部と、前記微係数算出部が算出した前記関係に基づいて、微分分光応答を測定する前記太陽電池の短絡電流を測定ポイントとして決定する測定ポイント決定部とを備えている。前記測定ポイントは、前記太陽電池が前記特別光を受けたときに生じる第３短絡電流を、異なる放射照度を有する複数の測定光で測定した各微分分光応答に基づいて算出する場合に、当該第３短絡電流が所定の誤差範囲内となるための短絡電流である。

太陽電池評価方法は主に、測定対象の太陽電池に、放射照度が異なる複数の測定光を個別に照射すると共に、特別光と相似したスペクトルを有し、前記特別光の放射照度より低い放射照度を有する相似光を、前記複数の測定光にそれぞれ重畳した複数の重畳光を個別に照射する照射ステップと、前記複数の測定光それぞれ、及び前記複数の重畳光それぞれを受けたときに前記太陽電池に生じる短絡電流を測定する測定ステップと、前記太陽電池が前記各測定光を受けたときに測定された第１短絡電流と、前記各重畳光を受けたときに測定された第２短絡電流との差分を、前記複数の測定光それぞれについて求め、求めた各差分とそれに対応する前記相似光の放射照度との各照度電流比から、ゼロから前記第１短絡電流の最大値までの間の所定範囲の短絡電流に対する前記照度電流比の２次以上の微係数を算出して、前記照度電流比の２次以上の微係数と短絡電流との関係を算出する微係数算出ステップと、算出された照度電流比の微係数と短絡電流との前記関係に基づいて、微分分光応答を測定する前記太陽電池の短絡電流を測定ポイントとして決定する測定ポイント決定ステップとを備えている。前記測定ポイントは、前記太陽電池が前記特別光を受けたときに生じる第３短絡電流を、異なる放射照度を有する複数の測定光で測定した各微分分光応答に基づいて算出する場合に、当該第３短絡電流が所定の誤差範囲内となるための短絡電流である。

別の太陽電池評価方法は主に、所定の重み係数で荷重加減算したスペクトルが、特別光のスペクトルと相似する共に放射照度が前記特別光の放射照度より小さい複数のスペクトル光を個別に照射する照射ステップと、前記複数のスペクトル光それぞれを受けたときに前記太陽電池に生じる短絡電流を測定する測定ステップと、前記複数のスペクトル光を複数の組に分けた場合の前記複数の組の１つにおいて、予め定められた所定の放射照度の光を照射したときの代表短絡電流を取得し、前記複数のスペクトル光をそれぞれ受けたときの短絡電流と前記代表短絡電流との差分を所定の重み係数で荷重加減算した第１荷重加減値を求め、前記複数のスペクトル光の放射照度と前記所定の放射照度との差分を所定の重み係数で荷重加減算した第２荷重加減値を求める処理を前記複数の組のそれぞれに対して行い、前記複数の組のそれぞれについて求めた各第１荷重加減値と各第２荷重加減値との各照度電流比を求め、予め定められた所定範囲の短絡電流に対する前記照度電流比の２次以上の微係数を算出し、算出した微係数と前記所定範囲の短絡電流との関係を算出する微係数算出ステップと、算出された前記関係に基づいて、微分分光応答を測定する前記太陽電池の短絡電流を測定ポイントとして決定する測定ポイント決定ステップとを備えている。前記測定ポイントは、前記太陽電池が前記特別光を受けたときに生じる第３短絡電流を、異なる放射照度を有する複数の測定光で測定した各微分分光応答に基づいて算出する場合に、当該第３短絡電流が所定の誤差範囲内となるための短絡電流である。

このような構成の太陽電池評価装置や評価方法では、太陽電池に特別光を受けたときに生じる短絡電流を、従来の評価装置や評価方法に比べて著しく少ない演算量と時間とで容易に求めることができる。

このように、標準試験条件の光、即ち特別光を受けた太陽電池の短絡電流を容易に算出できるので、ソーラーシミュレータの光量を容易に調整することができ、評価対象の太陽電池の特性評価を正確かつ迅速に行うことができる。

この出願は、２０１１年１１月１１日に出願された日本国特許出願特願２０１１−２４７７２７を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれている。

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。

本発明は太陽電池を評価する太陽電池評価装置および太陽電池評価方法を提供することができる。

Claims (13)

1. 測定対象の太陽電池に、放射照度が異なる複数の測定光を個別に照射すると共に、特定の太陽光と相似したスペクトルを有し、前記特定の太陽光の放射照度より低い放射照度を有する相似光を、前記複数の測定光にそれぞれ重畳した複数の重畳光を個別に照射する照射部と、
   前記複数の測定光それぞれ、及び前記複数の重畳光それぞれを受けたときに前記太陽電池に生じる短絡電流を測定する測定部と、
   前記太陽電池が前記各測定光を受けたときに前記測定部で測定された第１短絡電流と、前記各重畳光を受けたときに前記測定部で測定された第２短絡電流との差分を、前記複数の測定光それぞれについて求め、求めた各差分とそれに対応する前記相似光の放射照度との各照度電流比から、ゼロから前記第１短絡電流の最大値までの間の所定範囲の短絡電流に対する前記照度電流比の２次以上の微係数を算出して、前記照度電流比の２次以上の微係数と短絡電流との関係を算出する微係数算出部と、
   前記微係数算出部で算出された照度電流比の微係数と短絡電流との前記関係に基づいて、微分分光応答を測定する前記太陽電池の短絡電流を測定ポイントとして決定する測定ポイント決定部とを備え、
   前記測定ポイントは、前記太陽電池が前記特定の太陽光を受けたときに生じる第３短絡電流を、異なる放射照度を有する複数の測定光で測定した各微分分光応答に基づいて算出する場合に、当該第３短絡電流が所定の誤差範囲内となるための短絡電流であることを特徴とする太陽電池評価装置。
2. 前記照射部は、前記測定光を照射する第１光源部と、前記相似光を照射する第２光源部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池評価装置。
3. 更に、前記第２光源部が照射する前記相似光の放射照度を測定する放射照度測定部を備えることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池評価装置。
4. 前記照射部は、前記測定光を照射する第１光源部と、前記相似光を照射する第２光源部とを備え、
   前記第２光源部は、前記相似光のスペクトルを形成する複数のスペクトル光を所定の重み係数で荷重加減算して順次照射し、
   前記微係数算出部は、前記複数の測定光の１つにおいて、前記複数のスペクトル光のそれぞれに対して前記第２短絡電流と前記第１短絡電流との差分をそれぞれ求め、求めた各差分に所定の重み係数で荷重加減算した第１荷重加減値を求め、前記複数のスペクトル光の各放射照度を前記所定の重み係数で荷重加減算した第２荷重加減値を求める処理を、前記複数の測定光のそれぞれに対して行い、前記複数の測定光のそれぞれについて求めた各第１荷重加減値と各第２荷重加減値との各照度電流比を求め、求めた各照度電流比から、前記関係を算出することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池評価装置。
5. 更に、前記第２光源部が照射する相似光の放射照度を測定する放射照度測定部を備え、
   前記微係数算出部は、放射照度測定部で測定した前記複数のスペクトル光の放射照度を前記所定の重み係数で荷重加減算して第２荷重加減値を求めることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池評価装置。
6. 更に、前記測定ポイント決定部で決定された測定ポイントの短絡電流が前記太陽電池で測定されている状態で、前記太陽電池の微分分光応答を測定する分光応答測定部を備えることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池評価装置。
7. 更に、前記分光応答測定部が測定した微分分光応答に基づいて、前記特定の太陽光を受けたときに前記太陽電池に生じる短絡電流を算出する特定短絡電流算出部を備えることを特徴とする請求項６に記載の太陽電池評価装置。
8. 更に、前記特定短絡電流算出部が算出した短絡電流を前記太陽電池が出力するように、前記照射部が照射する照射光の放射照度又は分光照射照度を変更する調整部を備えることを特徴とする請求項７に記載の太陽電池評価装置。
9. 更に、前記調整部で変更された照射光を受けたときの前記太陽電池の特性を評価する特性評価部を備えることを特徴とする請求項８に記載の太陽電池評価装置。
10. 前記特性評価部は、前記太陽電池のＩ−Ｖ特性を評価することを特徴とする請求項９に記載の太陽電池評価装置。
11. 所定の重み係数で荷重加減算したスペクトルが、特定の太陽光のスペクトルと相似する共に放射照度が前記特定の太陽光の放射照度より小さい複数のスペクトル光を個別に照射する照射部と、
    前記複数のスペクトル光それぞれを受けたときに前記太陽電池に生じる短絡電流を測定する測定部と、
    前記複数のスペクトル光を複数の組に分けた場合の前記複数の組の１つにおいて、予め定められた所定の放射照度の光を照射したときの代表短絡電流を取得し、前記複数のスペクトル光をそれぞれ受けたときの短絡電流と前記代表短絡電流との差分を所定の重み係数で荷重加減算した第１荷重加減値を求め、前記複数のスペクトル光の放射照度と前記所定の放射照度との差分を所定の重み係数で荷重加減算した第２荷重加減値を求める処理を前記複数の組のそれぞれに対して行い、前記複数の組のそれぞれについて求めた各第１荷重加減値と各第２荷重加減値との各照度電流比を求め、予め定められた所定範囲の短絡電流に対する前記照度電流比の２次以上の微係数を算出し、算出した微係数と前記所定範囲の短絡電流との関係を算出する微係数算出部と、
    前記微係数算出部が算出した前記関係に基づいて、微分分光応答を測定する前記太陽電池の短絡電流を測定ポイントとして決定する測定ポイント決定部とを備え、
    前記測定ポイントは、前記太陽電池が前記特定の太陽光を受けたときに生じる第３短絡電流を、異なる放射照度を有する複数の測定光で測定した各微分分光応答に基づいて算出する場合に、当該第３短絡電流が所定の誤差範囲内となるための短絡電流であることを特徴とする太陽電池評価装置。
12. 測定対象の太陽電池に、放射照度が異なる複数の測定光を個別に照射すると共に、特定の太陽光と相似したスペクトルを有し、前記特定の太陽光の放射照度より低い放射照度を有する相似光を、前記複数の測定光にそれぞれ重畳した複数の重畳光を個別に照射する照射ステップと、
    前記複数の測定光それぞれ、及び前記複数の重畳光それぞれを受けたときに前記太陽電池に生じる短絡電流を測定する測定ステップと、
    前記太陽電池が前記各測定光を受けたときに測定された第１短絡電流と、前記各重畳光を受けたときに測定された第２短絡電流との差分を、前記複数の測定光それぞれについて求め、求めた各差分とそれに対応する前記相似光の放射照度との各照度電流比から、ゼロから前記第１短絡電流の最大値までの間の所定範囲の短絡電流に対する前記照度電流比の２次以上の微係数を算出して、前記照度電流比の２次以上の微係数と短絡電流との関係を算出する微係数算出ステップと、
    算出された照度電流比の微係数と短絡電流との前記関係に基づいて、微分分光応答を測定する前記太陽電池の短絡電流を測定ポイントとして決定する測定ポイント決定ステップとを備え、
    前記測定ポイントは、前記太陽電池が前記特定の太陽光を受けたときに生じる第３短絡電流を、異なる放射照度を有する複数の測定光で測定した各微分分光応答に基づいて算出する場合に、当該第３短絡電流が所定の誤差範囲内となるための短絡電流であることを特徴とする太陽電池評価方法。
13. 所定の重み係数で荷重加減算したスペクトルが、特定の太陽光のスペクトルと相似する共に放射照度が前記特定の太陽光の放射照度より小さい複数のスペクトル光を個別に照射する照射ステップと、
    前記複数のスペクトル光それぞれを受けたときに前記太陽電池に生じる短絡電流を測定する測定ステップと、
    前記複数のスペクトル光を複数の組に分けた場合の前記複数の組の１つにおいて、予め定められた所定の放射照度の光を照射したときの代表短絡電流を取得し、前記複数のスペクトル光をそれぞれ受けたときの短絡電流と前記代表短絡電流との差分を所定の重み係数で荷重加減算した第１荷重加減値を求め、前記複数のスペクトル光の放射照度と前記所定の放射照度との差分を所定の重み係数で荷重加減算した第２荷重加減値を求める処理を前記複数の組のそれぞれに対して行い、前記複数の組のそれぞれについて求めた各第１荷重加減値と各第２荷重加減値との各照度電流比を求め、予め定められた所定範囲の短絡電流に対する前記照度電流比の２次以上の微係数を算出し、算出した微係数と前記所定範囲の短絡電流との関係を算出する微係数算出ステップと、
    算出された前記関係に基づいて、微分分光応答を測定する前記太陽電池の短絡電流を測定ポイントとして決定する測定ポイント決定ステップとを備え、
    前記測定ポイントは、前記太陽電池が前記特定の太陽光を受けたときに生じる第３短絡電流を、異なる放射照度を有する複数の測定光で測定した各微分分光応答に基づいて算出する場合に、当該第３短絡電流が所定の誤差範囲内となるための短絡電流であることを特徴とする太陽電池評価方法。
    

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