JPH06105280B2 - 太陽電池の特性試験方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、太陽電池の特性試験方法に関するものであ
り、特に擬似太陽光照射装置を使用した太陽電池の特性
試験方法に関するものである。

（従来の技術） 近年、パネル状の大型太陽電池の需要が高くなると共
に、該太陽電池の特性試験、特に最大出力の測定等を行
なう擬似太陽光照射装置の開発が進められている。

大型太陽電池の特性試験を行なうには、広範囲に亘り擬
似太陽光を照射するために、大出力（例えば、60［k
w］）の擬似太陽光照射ランプ（以下、照射ランプとい
う）が必要であるが、周知のように、現状では連続点灯
形のランプに、あまり大光量を発生するものがなく、事
実上、連続点灯形ランプを用いて大型太陽電池の特性試
験を行なうのは不可能である。

そこで、従来においては、照射ランプとしてフラッシュ
ランプを用いている。

太陽電池の特性試験は、例えば太陽電池（被検体）に可
変抵抗負荷を接続し、照射ランプが点灯している間に前
記抵抗負荷の抵抗値を変えて太陽電池に流れる電流を規
定値に制御し、該電流に対応して太陽電池にあらわれる
電位差を測定することにより行なう。

一般には、照射ランプが点灯して予定光量を発生してい
る間に、前記電流が64〜128種程度の値に段階的に変化
するように前記抵抗負荷の抵抗値を変え、各電流値に対
応する電位差をそれぞれ測定することにより、特性試験
が行なわれる。

（発明が解決しようとする問題点） 上記した従来の技術は、次のような問題点を有してい
た。

フラッシュランプの点灯時間は、通常は２〜20［msec］
である。この点灯時間内において、擬似太陽光のスペク
トルが安定してから、太陽電池に接続された抵抗負荷の
抵抗値を64〜128段階に変化させると、前記抵抗値があ
る目標値に設定されてから、つぎの目標値に設定される
までの時間が極めて短くなり、太陽電池に生じる電位差
を測定するタイミングがとりにくくなる。

また、前記抵抗負荷を変化させてから、太陽電池に流れ
る電流が規定値に安定するまでの時間、および前記電流
が安定してから、太陽電池にあらわれる電位差が安定す
るまでの時間等を考慮すると、前記電位差を測定するタ
イミングがさらにとりにくくなる。

さらに、擬似太陽光のスペクトル分布が安定しないうち
に、あるいは、太陽電池にあわわれる電位差が安定しな
いうちに、該電位差を測定しなくてはならないこともあ
り、従来の擬似太陽光照射装置による太陽電池の特性試
験においては、得られるデータの信頼性に欠けるという
懸念もある。

本発明は、前述の問題点を解決するためになされたもの
である。

（問題点を解決するための手段および作用） 前記の問題点を解決するために、本発明は、その照射ラ
ンプとして連続点灯形の照射ランプを用いた擬似太陽光
照射装置を、前記照射ランプが点灯中に所定時間だけ、
該照射ランプにその定格電流を超えた電流を流すように
制御するという手段を講じ、かつ、前記照射ランプに定
格電流を超える電流を流す高電流期間初期の不安定期間
を経過後に太陽電池の特性試験装置による測定を開始す
るようにした。この結果、従来のフラッシュランプを用
いた擬似太陽光照射装置よりも長い時間、一定光量の擬
似太陽光を照射できるようにして、太陽電池の特性試験
を容易に、かつ確実に行なえるようにした点に特徴があ
る。

（実施例） 以下に図面を参照して、本発明を詳細に説明する。

第２図は本発明が適用された擬似太陽光照射装置、およ
び太陽電池の試験装置を示す擬似ブロック図である。

第２図において、照射ランプ２は、連続点灯用の放電ラ
ンプである。

光量制御装置１は、第１図に関して後述する手法で照射
ランプ２の光量、すなわち出力を制御する。

照射ランプ２から放射される出力光Ｌは、集光鏡３によ
り集光され、そして、反射鏡４、５で反射された後、積
分光学系６に指向される。

前記積分光学系６を通過した光は、反射鏡７により反射
され、太陽電池８に照射される。

試験装置９は、前記光量制御装置１により制御される照
射ランプ２の出力光の光量があらかじめ規定された光量
に達したならば、太陽電池８に流れる電流を種々の値に
変化させ、各々の電流値に対応する該太陽電池８の電位
差を測定する。

第３図は第２図の光量制御装置１の概略構成を示す回路
図である。前記第２図においては、光量制御装置１には
複数の照射ランプ２が接続されているが、この第３図に
おいては、照射ランプ２は１つだけ示されている。

第３図において、交流電源11は、スイッチ12を介して変
圧器13の一次巻線に接続されている。

前記変圧器13の二次巻線は、コイル14および15を介し
て、整流器17の入力端子に接続されている。前記コイル
14および15は、前記整流器17により整流される電流を制
限する素子である。

前記コイル14のインダクタンスは、後述する交流スイッ
チング装置16がオンのとき、すなわちコイル15が短絡し
ているときに、照射ランプ２の定格電流Irを超える電
流、例えば、定格電流Irの４倍の電流が該照射ランプ２
に流れるように、その値が設定されている。

前記コイル15のインダクタンスは、前記交流スイッチン
グ装置16がオフのときに、照射ランプ２が放電を維持で
きる最小の電流、例えば照射ランプ２の定格電流Irの1/
2倍の電流が該照射ランプ２に流れるように、その値が
設定されている。

換言すれば、コイル14およびコイル15の合成インダクタ
ンスは、照射ランプ２が放電を維持できる最小の電流が
該照射ランプ２に流れるように設定されている。

前記コイル15の両端には、交流スイッチング装置16が接
続されている。前記交流スイッチング装置16は、トライ
アック、FET、SCR等を利用したものである。前記交流ス
イッチング装置16の一例を第４図に示す。

第４図には、逆並列接続のサイリスタSR1,SR2によって
構成された交流スイッチング装置の一例が示されてい
る。サイリスタSR1およびSR2のゲート間に設けられたス
イッチSWを開閉することによって、このスイッチング装
置をオン、オフすることができる。

再び第３図に戻り、前記整流器17の出力端子は、図示さ
れるように平滑回路18およびスタータ19を介して照射ラ
ンプ２に接続されている。前記スタータ19は高電圧発生
装置であり、照射ランプ２を放電させるに必要な電圧を
該照射ランプ２に供給する。

つぎに本発明による太陽電池の特性試験方法に使用され
る擬似太陽光照射装置の制御方法を、第３図を用いて説
明する。なお、以下の説明においては、60［kw］に近い
擬似太陽光を出力することのできる擬似太陽光照射装置
の制御方法について説明する。

まず、擬似太陽光照射装置の照射ランプとしては、定格
出力3.6［kw］、定格電圧30［ｖ］、定格電流120［Ａ］
の連続点灯用の放電ランプを４灯用いる。

また、スイッチ12および交流スイッチング装置16は開放
しておく。

まずスイッチ12を投入すると共にスタータ19を付勢し
て、照射ランプ２を放電（点灯）させる。

照射ランプ２が放電したならばスタータ19の付勢を停止
する。前記スタータ19の付勢を停止しても、スイッチ12
が投入されているので、照射ランプ２が放電を持続する
ことのできる最小の電流が該照射ランプ２に流れる。

つぎに、所定のタイミングで、交流スイッチング装置16
にオンにする。前記交流スイッチング装置16の投入によ
り、前記照射ランプ２には、該照射ランプ２の定格電流
Irの４倍の電流が流れ、該照射ランプ２の光出力も定格
出力の約４倍となる。すなわち、この実施例において
は、前記照射ランプ２全体の光出力は約58［kw］とな
る。

この様子を第１図を用いて、さらに詳細に説明する。第
１図は、照射ランプ２に流れる電流と時間との関係を示
すグラフである。

第１図において、照射ランプ２が点灯してから時刻T3に
交流スイッチング装置16をオンにしたとすると、ランプ
に流れる電流Ｉは予定の電流を一旦超過する。すなわ
ち、オーバーシュートとなる。そして、T3からΔT1経過
後、つまりオーバーシュートした不安定な期間の経過後
（時刻T4）に、照射ランプ２に流れる電流は定格電流Ir
の４倍の値に安定し、そして照射ランプ２から出力され
る光のスペクトルおよび強度が安定する。

この実施例においては、照射ランプ２に悪影響を与えな
い範囲内で、該照射ランプ２に定格電流Irの４倍の電流
を流しておくことができる最大の時間Tmaxは約１［se
c］であることが、発明者の実験により確認された。

また、交流スイッチング装置16をオンにしてから、照射
ランプ２に流れる電流が安定し、かつ照射ランプ２の照
射光が安定するまでの時間ΔT1は、約10［msec］であっ
た。

したがって、照射ランプ２に4Irの電流を安定して流し
ておくことができる時間ΔT2は、最大990［msec］とな
り、この時間内において、太陽電池８の特性試験を行な
えば良い。

この結果、太陽電池に流れる電流を種々の値に制御し
て、各電流値ごとに太陽電池に生じる電位差を測定する
場合においては、太陽電池に流れる電流がある電流値に
安定してから、つぎの電流値に変化するまでの時間が、
従来の擬似太陽光照射装置の制御方法に比べて格段に長
くなり、各電流値ごとの電位差の測定を確実に行なうこ
とができる。

もちろん、交流スイッチング装置16をオンにする時間
（ΔT1＋ΔT2）は、必ずしもTmaxである必要はなく、試
験装置９により、各電流値ごとの電位差の測定を確実に
行なうことができる最小の時間であれば良い。前記交流
スイッチング装置16の開閉時間の制御は、既知の手法を
用いて行なうことができるので、その説明は省略する。

この実施例においては、試験装置９により太陽電池８の
特性試験を行なわないときにおいても、照射ランプ２の
放電を持続しているので、交流スイッチング装置16をオ
ンにしてから、照射ランプ２に流れる電流が定格電流以
上の値に安定し、かつ照射ランプ２の照射光のスペクト
ルおよびその強度が安定するまでの時間ΔT1が、照射ラ
ンプ２の放電を持続しない場合に比べて短くなる。

換言すれば、同一のTmaxに対するΔT2の割合が大きくな
る。したがって、試験装置９により太陽電池８の特性試
験を行なう時間を長くとることができる。

なお、定格電流以上の電流を複数回にわたって照射ラン
プに流す場合には、その電流を流す間隔（インターバ
ル）はあまり短くない方が良い。この実施例において
は、インターバルは15［sec］以上とることが望まし
い。

また、交流スイッチング装置16をオンにすることによ
り、照射ランプ２には、その定格電流の４倍の電流が流
れるものとして説明したが、本発明では特にこれのみに
限定されることはなく、４倍に満たない、あるいは４倍
を超える電流が流れるようにしても良いことは当然であ
る。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、つぎ
のような効果が達成される。

すなわち、照射ランプとして連続点灯用の照射ランプを
用い、該照射ランプが点灯してから、該ランプに悪影響
を与えない範囲で、該照射ランプに定格電流を超える電
流を流すようにしたので、従来のフラッシュランプより
も長時間擬似太陽光を照射させることができる。

したがって、太陽電池の特性試験を従来の制御方法に比
べて長時間に亘って行なうことができる。換言すれば、
擬似太陽光の出力および発光スペクトルが安定してから
特性試験を開始することができると共に、太陽電池の出
力だけが充分に安定してから該出力を測定することがで
きる。

この結果、太陽電池の特性を、充分に信頼性のあるデー
タとして得ることができる。また、前記特性試験を容易
に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による手法を示すための照射ランプに流
れる電流と時間との関係を示すグラフ、第２図は本発明
が適用された擬似太陽光照射装置および太陽電池の試験
装置を示す概略ブロック図、第３図は第２図の光量制御
装置の概略構成を示す回路図、第４図は第３図の交流ス
イッチング装置の具体例を示す回路図である。 １……光量制御装置、２……照射ランプ、３……集光
鏡、4,5,7……反射鏡、６……積分光学系、８……太陽
電池、９……試験装置、14,15……コイル、16……交流
スイッチング装置、19……スタータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】擬似太陽光照射装置の照射ランプによって
   得られる擬似太陽光を照射して行う太陽電池の特性試験
   方法において、 定格電流以下の電流で前記照射ランプを点灯する低電流
   期間と、定格電流以上の電流で前記照射ランプを点灯す
   る高電流期間とを設定し、 前記高電流期間初期に発生する不安定期間経過後に太陽
   電池の特性試験装置による測定を開始することを特徴と
   する太陽電池の特性試験方法。