JPS6376381A - 太陽電池の分光感度測定法 - Google Patents

太陽電池の分光感度測定法

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JPS6376381A
JPS6376381A JP61221152A JP22115286A JPS6376381A JP S6376381 A JPS6376381 A JP S6376381A JP 61221152 A JP61221152 A JP 61221152A JP 22115286 A JP22115286 A JP 22115286A JP S6376381 A JPS6376381 A JP S6376381A
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measurement
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学 伊藤
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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  • Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は、アモルファスシリコン(以下a−5tと記す
)等を用いた多層積層型太陽電池の分光感度測定法に関
する。
〈従来技術〉 従来より知られているアモルファスシリコン多層積層型
太陽電池の中で2層積層型太陽電池(以下タンデムセル
と記す)を例にとってその分光感度測定法について具体
的に説明する。
タンデムセルを構成する個々のシングル太陽電池(以下
シングルセルと記す)の分光感度を分離して得るために
、従来第4図のような測定系が用いられている。試料と
しては、例えばS、S、/pinpin/ITOのa−
8iタンデムセルが用いられる。
試料のタンデムセルにDCバイアス光を照射しさらにチ
ョップされたプローブ光を重畳したときにプローブ光に
よって変化する光電流をロックインアンプで検出し、タ
ンデムセルに入射した光エネルギーに対する比を求めた
ものがバイアス光下でのタンデムセルの分光感度である
バイアス光については、2種類の異なる波長の光を用い
る。光学禁制帯幅が1.7eV前後のa−Siをタンデ
ムセルの材料として用いる場合には、短波長光と長波長
光をバイアス光とするのが普通である。尚、我々の実験
によれば、この短波長光と長波長光を定める光の波長域
は厳密に決定する必要はなく、例えばAMl、5の白色
光に第3図に示す各種特性のフィルターをI RA−0
5と重ねてバイアス光とする場合、Y−46、R−60
830.831.832.833はすべて長波長光の範
噴に含まれ、829だけが短波長光であった。
長波長バイアス光を用いると、タンデムセルを構成する
シングルセル(光の入射側にあるトップセルと逆の位置
にあるボトムセル)のうち、光の入射側のシングルセル
即ちトップセルの分光感度が測定できる。バイアス光が
長波長光であると、i層厚の厚いボトムセルの方で多く
吸収される。
タンデムセルのI−VC電流−電圧)特性は、トップセ
ルとボトムセルのI−V曲線の同一電流でのVを加算し
て得られる。今、タンデムセルは短絡状態(i、e、バ
イアス電圧V=O)にあるとする。
この場合、■(トップセル)<ICボトムセル)である
ために、ボトムセルではI−V曲線の立下り付近が動作
点となり、トップセルでは逆バイアス付近が動作点とな
っている。この状態に、更にプローブ光が重畳された場
合のI−V曲線の電流差をロックインアンプで検出する
がこの場合には、トップセルの光応答電流を見ているこ
とになる。
すなわち長波長バイアス光照射によってトップセルの分
光感度が得られる。
これとは逆に、バイアス光として短波長光を使用した場
合短波長バイアス光はトップセルで殆ど吸収され、ボト
ムセルにはあまり届かないので、バイアス光によって発
生しようとする電流はトップセルの方が大きい。これが
長波長バイアス光との違いであるが、以下同様に考えれ
ばこの場合には、ボトムセルの分光感度が得られること
がわかる。ボトムセルの分光感度曲線の山がトップセル
のそれよりも長波長側へ寄っているのは、トップセルが
フィルターとしてボトムセルの分光感度に関与している
からである。すなわちここで扱っている分光感度とは、
タンデム素子に入射する光に対する各シングルセルの分
光感度であるからである。ボトムセルに入射する光、す
なわちトップセルとボトムセルの境界を通過する光に対
するボトムセルの分光感度は別に定義する必要がある。
測定例を第4図及び第5図に示す。第4図は長波長バイ
アス光下の分光感度であシ、トップセルの分光感度を表
わす。第5図は短波長バイアス光下の分光感度であシ、
ボトムセルの分光感度を表わす。いずれの図も100チ
から10%のバイアス光強度では正しい分光感度が測定
されているが、10チ以下では真値からずれてくる。こ
れらはプローブ光のチョッピング周波数が86Hzと高
い場合である。
この様に従来技術では、バイアス光強度が低い場合に正
しい分光感度が測定できないという問題点があった。
〈発明の目的〉 本発明は、上述の弱バイアス光強度下において分光感度
が精度良く測定されないという問題点を解決した新規な
太陽電池の分光感度測定法を提供することを目的とする
〈発明の概要〉 本発明は、上記目的を達成するために、第2図に示すよ
うな測定系において、バイアス光強度が弱い時にグロー
ブ光のチョッピング周波数(以下fと記す)をバイアス
光強度に対応して制御することによって高精度な分光感
度測定域を拡大したことを特徴とする。
〈実施例〉 第1図は本発明の1実施例の分光感度測定法により得ら
れた測定データを示す。前述した如く長波長バイアス光
下ではトップセルの分光感度が得られ、短波長バイアス
光下ではボトムセルの分光感度が得られる。トップセル
とボトムセルの分光感度が分離されているならばバイア
ス光なしの場合には、トップセルとボトムセルの分光感
度のうちの小さい値の方をつなぎ合わせた分光感度が得
られるはずである。結果は第1図に示すようにチョッピ
ング周波数依存性を有しており、6Hzの測定結果が最
も妥当である。
このチョッピング周波数依存性を詳細に分析したものを
第2図に示した。f=6Hzの曲線が原理上予想される
曲線に近い測定曲線であるが、fの増加に伴って特に長
波長側の分光感度の増加が顕著に見られ飽和する傾向に
ある。この要因は、過渡光電流の1=0付近に急峻な立
上りと立下がりが存在するからである。尚、短波長側は
それほどの変化を示していないがこのチョッピング周波
数依存性には、サンプル間での相異も存在することが実
験から確認されており、短波長側の変化がもう少し大き
なサンプルもあった。
第6図でバイアス光強度が所定値以上あれば、長波長バ
イアス光あるいは短波長バイアス光下では、チョッピン
グ周波数依存性が現われなかったが、これはタンデムセ
ルに入射する光が強ければより速く過渡光電流が定常状
態に達することを示している。バイアス光なしの場合は
非常に弱いプローブ光しかタンデムセルに入射していな
いために、光電流の応答時間が特に遅くなっている。そ
こで、バイアス光の強度を変えてf−6Hz(!:f=
86Hzで分光感度を測定した。
f=6Hzの結果を第3図に示す。バイアス光強度O%
に始まり長波長バイアス光下では強度の増加に伴って短
波長側のみ分光感度が増大し、長波長側は不変である。
短波長バイアス光下では逆に長波長側の分光感度のみ増
大する。バイアス光強度の100%と2チを除く残りの
場合は分光感度が飽和していないが、この原因は測定原
理からバイアス光強度とプローブ光強度の大小関係に由
来する。また、このような条件下では分光感度曲線の微
妙な凹凸例えば、短波長バイアス光0.15チの分光感
度曲線の凹凸も定性的に説明することができる。
f=86Hzの結果は既に第6図と第7図にて説明して
いる。前者は長波長バイアス光下、後者は短波長バイア
ス光下の分光感度のバイアス光強度に対する依存性であ
る。0チは第1図と第2図のf=86Hzの分光感度曲
線と同一である。短波長バイアス光も長波長バイアス光
も10係から100%の間で飽和するがこのバイアス光
強度はf=6Hzの場合よりも数倍から1桁はど強い。
また、0.5%のバイアス光強度の分光感度の大きさは
f=6Hzとf=86Hzとの間で違いが顕著である。
これらの差異は前述した如く光電流の応答速度が遅い場
合にはf=86Hzでは定常状態とならず分光感度の信
号はf=6Hzよりも小さく出力されるからであると考
えられる。
以上の検討結果よりバイアス光100チの強度は、短波
長バイアス光が約3mW/C4、長波長バイアス光が約
5 m W /aAであった。100チバイアス光を用
いれば、fは86七近辺でも妥当な測定を可能とするが
、2チまでバイアス光強度を下げて測定する場合には8
6Hzでは不適当であり、6Hzが適当である。2チ以
下でバイアス光強度を順次低減させていき分光感度を測
定する場合には86Hzの測定データは6Hzのそれか
ら大きくずれていく。
以上の如くバイアス光強度を下げていくとfは低下させ
る必要がある。短波長あるいは長波長のバイアス光強度
が0.3 = 0.5 mW/C+11以上では、f<
86Hz、バイアス光強度が0.06=0.1mW10
1!以下ではf≦6Hzが測定を行なうだめの適切範囲
である。
以上の実施例は2層積層型太陽電池について説明したが
3層以上の多層積層型太陽電池についても本発明は同様
に適用される。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第3図は本発明の1実施例の説明に供する分
光感度特性図である。 第4図は分光感度の測定系を示すブロック構成図である
。 第5図はバイアス光の波長を決定するために用いた各種
フィルターの光透過率を示す説明図である0 第6図及び第7図はf =86 Hzにおけるバイアス
光の強度に対する分光感度の変化を示す特性図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、長波長及び短波長バイアス光とチョップされたプロ
    ーブ光を多層積層型太陽電池に照射して光電流を検出す
    ることにより各太陽電池の分光感度を求める太陽電池の
    分光感度測定法において、前記バイアス光の強度低下に
    対応して前記プローブ光のチョッピング周波数を制御す
    ることを特徴とする太陽電池の分光感度測定法。 2、多層積層型太陽電池がアモルファスシリコンで構成
    されている特許請求の範囲第1項記載の太陽電池の分光
    感度測定法。
JP61221152A 1986-09-18 1986-09-18 太陽電池の分光感度測定法 Granted JPS6376381A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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