WO2010070952A1 - 太陽電池の特性測定装置 - Google Patents

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WO2010070952A1
WO2010070952A1 PCT/JP2009/064970 JP2009064970W WO2010070952A1 WO 2010070952 A1 WO2010070952 A1 WO 2010070952A1 JP 2009064970 W JP2009064970 W JP 2009064970W WO 2010070952 A1 WO2010070952 A1 WO 2010070952A1
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WO
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solar cell
load
current
voltage
electronic load
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/064970
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English (en)
French (fr)
Inventor
義則 水谷
泰一郎 須田
Original Assignee
株式会社田原電機製作所
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S50/00—Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
    • H02S50/10—Testing of PV devices, e.g. of PV modules or single PV cells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a solar cell characteristic measuring apparatus for measuring output characteristics of solar cells and modules, particularly current-voltage (IV) characteristics.
  • the output characteristics of the solar cell are measured by irradiating the solar cell with simulated sunlight or natural sunlight.
  • the operating point of the solar cell is the voltage point Voc in the open state of the solar cell and the current point Isc in the short circuit state in FIG. It is performed by measuring the output voltage and output current at that time.
  • a method of changing the operating point of the solar cell for example, there are a capacitor load method as shown in Patent Document 1 and an electronic load method as shown in Patent Document 2.
  • FIG. 15 is a schematic configuration diagram of a conventional solar cell characteristic measuring apparatus using a capacitor load method.
  • 1 is a solar cell to be measured for output characteristics
  • 2 is a voltage detector that detects the output voltage of the solar cell
  • 3 is a current detector that detects the output current of the solar cell
  • 5 is current detection.
  • a load capacitor 6 connected in series to the output of the solar cell 1 through the measuring device 2 and the measurement switch 4 is a discharge switch 6 connected in parallel to the load capacitor 5.
  • the output characteristics are measured by turning on the measurement switch 4 and supplying a charging current from the solar cell 1 to the load capacitor 5 in a state where the solar cell 1 is irradiated with pseudo-sunlight or natural sunlight. Is performed by measuring the output voltage V and the output current I using the voltage detector 2 and the current detector 3. The remeasurement is performed after discharging the charge of the load capacitor 5 by turning off the measurement switch 4 and turning on the discharge switch 6.
  • the electronic load type measuring apparatus includes an electronic control element 71 made of a field effect transistor and the like, an operational amplifier 72 for driving the electronic control element, and the like, instead of the load capacitor 5.
  • the electronic load 7 is used to adjust the load current or voltage of the solar cell 1 by the electronic load 7.
  • a signal for continuously changing the output current of the solar cell is given to the input of the operational amplifier 72 of the electronic load 7 until the load state of the solar cell is changed from the open load state to the load short-circuit state as in the case of the capacitor load method.
  • the output characteristics are measured by measuring the output voltage and the output current with the voltage detector 2 and the current detector 3 while changing the output voltage.
  • a solar cell is provided with a PN junction portion regardless of whether it is a solar cell of a crystalline form or an amorphous form, and a junction capacity exists in this junction portion. Because of this junction capacity, when the load current is taken out from the solar cell, the output voltage V is equal to that of the junction capacity from when the load is applied until the value stabilizes to a true value, as shown in FIG. There is an unstable voltage instability period (t1-t3) corresponding to the charge / discharge time of charge.
  • the present invention provides a solar cell characteristic measuring apparatus capable of accurately measuring the output characteristics of a solar cell while avoiding the influence of the junction capacity of the solar cell in order to solve such problems in the conventional apparatus. It is to be an issue.
  • the present invention provides a load circuit for a solar cell configured by connecting an electronic load device capable of variably setting a load current or a load voltage to the solar cell, and a voltage detector for the load circuit. And a measurement circuit configured by connecting a current detector, and a load taken from the solar cell of the electronic load device while periodically and intermittently driving the electronic load device in the load circuit.
  • the operating point control means for controlling the operating point of the solar cell by dividing the size of the solar cell into a plurality of ranges in a range from a state where the solar cell is opened to a state where the solar cell is short-circuited, and driving of the electronic load device
  • the detection values of the voltage detector and current detector of the measurement circuit are read for each period in the stable period of the output voltage of the solar cell, and the read data is processed to obtain output characteristics. Is characterized in that provided a physical means.
  • the operating point control means is configured to give a drive command to the electronic load device at a predetermined cycle, and the time width of the drive command is from when a load is applied to the solar cell until the output voltage is stabilized. If the time width is longer than the time and the processing means reads the detection values of the voltage detector and the current detector after the output voltage of the solar cell is stabilized, the output voltage and output current of the solar cell are loaded. Since the output voltage that varies with the output voltage can be reliably measured when it shows a true value, accuracy can be ensured.
  • the time width of the drive command can be changed according to the load current value commanded to the electronic load device.
  • a change in the output voltage of the solar cell is monitored after a drive command is given to the electronic load device, and the change is detected and the voltage detector and the current detector are detected by the processing means at the time of detection.
  • the detected value can be read and the drive command can be stopped after reading.
  • the electronic load device can be prevented from overheating by providing means for forcibly shutting off the drive command given from the operating point control means to the electronic load device for a predetermined time or more. .
  • the electronic load device is constituted by a plurality of electronic load units, and the electronic load unit is selectively driven by combining one or more electronic load units. Speed can be increased.
  • the open-circuit voltage and short-circuit current of the solar cell are measured, and a load control pattern is created and set based on the measured open-circuit voltage or short-circuit current.
  • Control pattern setting means is provided, and the electronic load device can be controlled according to the load control pattern set by the load control pattern setting means to perform characteristic measurement.
  • the load control pattern setting means It is preferable to set the measurement section finely in a range larger than 50% of the measured open circuit voltage or short circuit current.
  • an electronic load device capable of variably setting the load current or voltage is connected to the solar cell, and the load of the electronic load device is plural in the range from the open state to the short circuit state of the solar cell.
  • the operating point of the solar cell is changed by controlling it step by step, and at each stage, when the solar cell is loaded and the output voltage is stabilized, the voltage detector and current detector of the solar cell measurement circuit Since the detected value is read, the output voltage and output current of the solar cell can be accurately measured without being affected by the junction capacity of the solar cell, so that the output characteristics of the solar cell can be accurately obtained.
  • FIG. 1 It is a block circuit diagram which shows the structure of the characteristic measuring apparatus of the solar cell of Example 1 of this invention. It is a figure which shows the time change of the load electric current command Is during the measurement operation
  • FIG. It is an operation
  • FIG. 1 is a block circuit diagram showing a configuration of a solar cell characteristic measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • reference numeral 1 denotes a solar cell to be measured
  • 2 denotes a voltage detector that detects an output voltage V of the solar cell
  • 3 denotes a current detector that detects an output current I of the solar cell 1.
  • Reference numeral 7 denotes an electronic load device that is connected to the output terminal of the solar cell 1 and adjusts the load on the solar cell 1.
  • the electronic load device 7 includes an electronic control element 71 made of a field effect transistor or the like, a drive amplifier 72 composed of an operational amplifier that drives and controls the electronic control element 71, and a reference resistor R.
  • Reference numeral 9 denotes an arithmetic processing unit (hereinafter referred to as MPU) configured by a microprocessor that controls the entire apparatus.
  • MPU arithmetic processing unit
  • the operating current is supplied to the electronic load device 7 through the measurement switch 8 periodically according to a built-in program.
  • a value is commanded, and a set (S) and a reset (R) of the timer 10 that controls opening and closing of the measurement switch 8 are commanded.
  • the MPU 9 reads the detected values (measured values) of the voltage and current from the voltage detector 2 and the current detector 3 by A / D conversion at an optimum timing according to a built-in program, and stores them in a built-in memory. Then, processing for obtaining output characteristics of the solar cell is performed based on the stored measurement values.
  • the electronic load device 7 since the electronic load device 7 is composed of a single electronic load unit, the electronic load device 7 needs to have a capacity that can cover the entire capacity of the output of the solar cell 1 to be measured. There is.
  • the measurement of the characteristics of the solar cell by the apparatus of the first embodiment is basically the same as the conventional electronic load type measuring apparatus shown in FIG. 16, that is, various driving amplifiers 72 of the electronic load apparatus 7 are used.
  • the electronic control element 71 changes the operating point of the solar cell 1 by controlling the load current I of the solar cell 1 to the commanded current value.
  • the voltage and current of the load circuit of the solar cell 1 are measured by the voltage detector 2 and the current detector 3 to obtain the output characteristics of the solar cell.
  • the electronic load device 7 is continuously provided.
  • a heat sink coupled to the electronic control element 71 requires a large heat sink having a large heat capacity. The entire device 7 becomes large.
  • the load current command Is given to the electronic load device 7 is given from the MPU 9 to a predetermined period T as shown in FIG.
  • the drive period (on period) Ton for bearing the load current of the electronic control element 71 of the electronic load device 7 is made as short as possible by giving a short time of about several ms to 10 ms.
  • the load current command Is, the output current I of the solar cell 1 and the output current I of the solar cell 1 when the electronic load device 7 is intermittently driven by the load current command Is varied at a constant period T according to the present invention and the output characteristics of the solar cell 1 are measured.
  • Simplified waveforms of the output voltage V are shown in FIGS. 2 (b) and 2 (c), respectively.
  • the on period Ton in which the load current command Is is supplied to the electronic load device 7 to drive it is shown as approximately 1/5 of the intermittent period T, and the off period Toff during which driving is stopped is represented as 4/5.
  • this is not limited to this, and can be arbitrarily determined according to the characteristics of the electronic control element 71 of the electronic load device 7 to be used.
  • the electronic load device 7 bears the load current I of the solar cell 1, so that heat is generated and the heat is accumulated. Since it is better that the accumulated heat due to the load current is small, it is preferable to shorten the on period Ton as much as possible.
  • the off period Toff in which the electronic load device 7 is turned off and heat generation is stopped is a period in which heat stored in the electronic control element 71 is radiated in the on period Ton to prepare for the next load current. It is necessary to select a time during which the heat accumulated in the electronic load device 7 can be sufficiently dissipated in the period Ton, and is determined according to the thermal characteristics of the electronic load device 7.
  • the load current command Is given to the electronic load device 7 ranges from the load current command value Is0 for releasing the solar cell to the load current command value Iss for short-circuiting, Is0, Is1, Is2 ⁇ Iss, etc.
  • the load current command Is at each stage divided in this way is sequentially given to the electronic load device 7 at a predetermined period T, the output current I of the solar cell 1 is correspondingly applied by the electronic load device 7 as shown in FIG.
  • the currents I0, I1, I2,... Isc are controlled according to the commanded current value as shown in FIG. Further, by controlling the load current I in this way, the output voltage V becomes voltages Vop, V1, V2,... Vsp corresponding to the respective load currents as shown in FIG.
  • a plurality of operating points are set in the range from the open state to the short circuit state.
  • the output voltage V and the output current I of the solar cell 1 are respectively detected by the voltage detector 2 and the current detector 3 during the on period Ton when the electronic load device 7 is driven and takes a load from the solar cell 1 in each cycle.
  • the current-voltage characteristics of the output of the solar cell 1 can be obtained from the measured value.
  • the output voltage V and the current I in each period show waveforms as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b).
  • the output voltage V of the solar cell 1 is similarly changed from the open state voltage Voc according to the time constant of the load circuit during the period Tus corresponding to the discharge time of the charge of the junction capacitor.
  • the voltage drops slowly to a voltage Vm corresponding to the load current Im, and becomes a stable voltage.
  • the solar cell 1 always exhibits such a voltage change when the electronic load device 7 is turned on.
  • a period Tus in which this voltage changes and is not stable is called a voltage non-stable period, and is stable at a predetermined voltage.
  • This period Tst is called a voltage stabilization period.
  • the MPU 9 reads the detection values of the voltage detector 2 and the current detector 3 during the voltage stabilization period Tst after the voltage instability period Tus of the on-period Ton of the electronic load device 7 has elapsed.
  • the on period Ton is selected to be a time during which the voltage stabilization period Tst having a sufficient length for measuring the voltage and current can be secured after the voltage instability period Tus has elapsed.
  • step S0 when the MPU 9 is instructed to start measurement, in step S1, a load current command Is is output to the measurement switch 8 according to a preset program from the MPU 9 to the electronic load device 7.
  • the load current command Is output to the measurement switch 8 is set to a height corresponding to the command value for each time, and the time width is set to a preset ON period Ton (see FIGS. 2 and 3). Is given as a pulse signal.
  • the set signal S is given from the MPU 9 to the timer 10, and the timer 10 is set.
  • the timer 10 is composed of a one-shot timer circuit or the like.
  • the timer 10 When the set signal S is input, the timer 10 generates an output for a preset time.
  • the reset signal R is input within the set time, the output signal is output at that time.
  • the installation time of the timer 10 is set to the maximum allowable energization time Tmax determined from its thermal characteristics so that the electronic control element 71 of the electronic load device 7 is not overheated by energization.
  • the timer 10 starts a time measuring operation and outputs an ON signal to the measurement switch 8 until the reset signal R is input or until the set time Tmax is reached and reset. Therefore, the measurement switch 8 is turned on during the period when the timer 10 is set, and the load current command Is is supplied to the drive amplifier 72 of the electronic load device 7 to turn on the electronic control element 71.
  • the load current I flowing through the electronic control element 71 that has been turned on is adjusted to a current value commanded by the drive amplifier 72.
  • the MPU 9 detects that the voltage stabilization period Tst has passed after the voltage unstable period Tus associated with the junction capacity of the solar cell 1 has elapsed since the time when it was turned on in step S3. In order to do so, it is determined whether or not the elapsed time from the time when the electronic load device 7 is turned on has passed a specified time set in advance that is longer than the expected voltage unstable period Tus. If not, the process returns to the entrance of step S3 at branch N, and the determination process of step S3 is repeated until the elapsed time has passed the specified time.
  • step S3 If it is determined in step S3 that the specified time has elapsed, the process proceeds from branch Y to step S4, where the detection values of the voltage detector 2 and the current detector 3 are A / D converted and read as measurement data by the MPU 9, and read. Store measured data in internal memory.
  • step S5 processing for resetting the timer 10 from the MPU 9 is performed. As a result, the timer 10 is reset and the output is stopped, so that the measurement switch 8 is turned off and the load current command Is to the electronic load device 7 is cut off, so that the electronic load device 7 is turned off.
  • step S6 one voltage / current measurement process is completed, so this process is added to the number of measurement processes, and whether or not the current number N of measurement processes has reached the preset number Ns set in step S6. Judgment is made. If the number N of measurement processes has not reached the set number Ns, the process proceeds to step S61 at branch N.
  • step S61 as a set value for the standby time until the transition to the next measurement process is performed for the off period Toff set to radiate heat from the electronic load apparatus 7 after the on period Ton in the intermittent period T of the electronic load apparatus 7 described above. Set and measure the time after the end of the measurement process, and determine whether or not the set waiting time has elapsed until the set waiting time has passed.
  • step S1 at branch Y the set value of the load current command to the electronic load device 7 is changed to a new set value, and the measurement process is executed.
  • step S6 Such processing is repeatedly executed, and when it is determined in step S6 that the number N of measurement processes has reached the set number Ns, the process proceeds from branch Y to step S7, and the measurement is terminated.
  • the electronic load device 7 in each measurement, is turned on stepwise for a short time so that a load current flows, and the output current of the solar cell 1 is adjusted to thereby determine the operating point of the solar cell.
  • the voltage and current can be measured over the entire range from the open state to the short circuit state.
  • the current-voltage characteristics of the solar cell can be obtained from all the measured voltage and current data.
  • the electronic load device 7 when the voltage and current of the solar cell 1 are measured, the electronic load device 7 is turned on for a very short time of about several ms divided into a plurality of times. Since the voltage and current are measured during the voltage stabilization period in which the output voltage V of the solar cell 1 is stable, a small-sized electronic load device having a small heat capacity can be used, and the voltage and current can be accurately measured. Can be done. Moreover, although Example 1 showed what used the current control element which performs an electric current control as an electronic load apparatus, the output voltage of a solar cell was adjusted using the voltage control element which controls a voltage, and an operating point was set. It is also possible to measure voltage and current while changing.
  • FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention, which will be described below.
  • the configuration of the second embodiment is basically the same as the configuration of the first embodiment, but the second embodiment includes a plurality (n) of electronic load units 7-1 to 7-. n is connected to the MPU 9 through a plurality of selectable measurement switches 8-1 to 8-n, and the measurement time of the voltage and current is not determined by the elapsed time, but the load of the solar cell 1 is applied.
  • the difference from the first embodiment is that the change in the voltage at the time is monitored to detect that the voltage is actually stabilized and the measurement time is determined.
  • the measurement time is further shortened to increase the measurement speed.
  • the capacity of the electronic load units 7-1 to 7-n of the electronic load device 7 is selected to be equal to 1 / n of the total capacity of the electronic load device 7, but the electronic load device 7 is not necessarily limited to this. In this way, the electronic load units of equal capacity may not be combined and may be configured by combining units of different capacities.
  • each electronic load unit of the electronic load device 7 is driven by a cycle that is driven for a predetermined time T, bears a load current, and is turned off during a rest time 4T that is four times the drive time T.
  • An example is shown.
  • the electronic load unit is intermittently controlled in such a cycle, the heat generated during the driving time 1T is safely operated without being overheated by being dissipated during the downtime 4T.
  • selection gates 11-1 to 11-n are provided to selectively operate the plurality of electronic load units 7-1 to 7-n of the electronic load device 7, and the MPU 9 Signals S1 to Sn for selecting an electronic load unit are supplied to the selection gate.
  • the selection gates 11-1 to 11-n are commonly provided with an open / close signal from the timer 10 to the measurement switches 8-1 to 8-n.
  • the load current command Is from the MPU 9 to the electronic load device is commonly given to the measurement switches 8-1 to 8-n.
  • the MPU 9 When measuring the characteristics of the solar cell 1, the MPU 9 outputs a load current command Is and selection signals S1 to Sn, which are adjusted stepwise in a predetermined order according to a preset program, and is synchronized with this.
  • a set signal is output to the timer 10.
  • the selection signal S1 is output, and when the input signal is given from the timer 10 to the measurement switch 8-1, the gate 11-1 is opened, the measurement switch 8-1 is turned on, and the load current command from the MPU 9 is turned on.
  • Is is supplied to the electronic load unit 7-1, which is turned on, and adjusts the current of the load circuit of the solar cell 1 to the commanded current value.
  • the detected values of the voltage V and current I of the solar cell 1 output detected by the voltage detector 2 and the current detector 3 are read and stored in the MPU 9, and one measurement is completed.
  • the MPU 9 sends a reset signal to the timer 10 to reset it.
  • the electronic load device is composed of four electronic load units selected to have a current capacity 1 ⁇ 4 of the total current capacity Ia.
  • the example of the control pattern in the case of adjusting with an electric current is shown.
  • the load current up to Ia / 4 can be borne by a single electronic load unit, so that the electronic load units 7-1 to 7-4 are continuously turned on by supplying a load current command Is in the cycle of the energization time T,
  • the load current can be increased step by step by Ia / 16.
  • the three electronic load units are selected and turned on at the same time, and the load current is similarly set to Ia / 16. Adjust by increasing step by step.
  • the electronic load device is composed of a plurality of electronic load units, and the load current is controlled and measured in a pattern as shown in FIG. 6B, so that the load current is particularly small. Measurement time can be significantly shortened, and measurement speed can be increased.
  • FIG. 6A shows a control pattern of the electronic load device according to the first embodiment in which the electronic load device is configured by a single electronic load unit.
  • the device according to the first embodiment has one electronic load unit. Therefore, the electronic load device has a control pattern in which a 4T idle period is inserted after the 1T on period from the beginning to the end.
  • the measurement time is reduced in the range of a small current of 2Ia / 4 or less. It can be understood that it is shortened to less than half that in the case of the apparatus of Example 1, and higher-speed measurement is possible.
  • All the load current control patterns for measuring the characteristics of the solar cell 1 are formed by the MPU 9 and commanded to each electronic load unit of the electronic load device according to this pattern.
  • step S10 when the MPU 9 is instructed to start measurement, in step S11, the load current command Is is set from the MPU 9 to the electronic load device 7 according to a preset program.
  • the electronic load unit to be driven is selected in step S13, an electronic load unit selection signal is output to the selection gate, and the process proceeds to the next step S14.
  • step S14 the timer 10 is set.
  • the selected gates 11-1 to 11-n are turned on, the corresponding measurement switches 8-1 to 8-n are turned on, and a load current command Is is given to the selected electronic load unit. Then, the current I of the load circuit of the solar cell 1 is adjusted to the commanded current value. As a result, the output voltage of the solar cell 1 changes as shown in FIG.
  • the MPU 9 monitors the voltage change from the output of the voltage detector 2 as shown in step S15, and the change is detected. It is determined whether or not 0 has been reached. If the voltage change is not 0, the process proceeds from branch N to step S151.
  • step S151 the voltage change monitoring time is monitored, and it is determined whether or not the time set in the timer 10 has elapsed. If not, the process returns from the branch N to step S15 and continues to monitor the voltage change. The installation time elapses when the energization time to the electronic load device exceeds a preset maximum allowable time due to some abnormality, and in this case, in order to protect the electronic load device from overheating. Then, the process proceeds from the branch Y to step S152 to stop the measurement and perform the abnormality process.
  • step S15 If it is determined in step S15 that the voltage change has become 0 and the voltage stabilization period has been reached, the process proceeds from branch Y to step S16, where the detection values of the voltage detector 2 and the current detector 3 are read and stored. I do. When this process is completed, the process of resetting the timer 10 in step S17 to turn off the electronic load device 7 and the process of canceling the selection of the electronic load unit in step S18 are performed.
  • step S19 it is determined whether or not the number of measurements has reached the prescribed number of measurements. If the prescribed number of measurements has not been reached, the process proceeds from branch N to step S191.
  • step S191 a determination process is performed to determine whether or not the time from the end of the measurement by stopping energization of the electronic load device 7 has passed a predetermined standby time until the next measurement. This predetermined waiting time is not always constant. As described in the control pattern of the electronic load unit in FIG. 6, the load state at each time, that is, the electronic load unit that is currently in operation and the next selected electronic device to be driven. It will be decided according to the status of the load unit.
  • step S19 the process returns from the branch N to step S191, and this determination process is repeated until the predetermined waiting time elapses. If it is determined that the predetermined waiting time has elapsed, the process returns from the branch Y to the first step S11, shifts to a new measurement, and thereafter repeats this until the specified number of times is reached. When the number of measurements reaches the specified number, in step S19, the process proceeds from branch Y to step S20, and the measurement process ends. In this way, by performing the measurement process a specified number of times, the voltage and current of the entire load state from the open state to the short-circuit state of the solar cell 1 can be measured and recorded.
  • Example 2 in order to speed up the measurement, in addition to configuring the electronic load device 7 with a plurality of divided electronic load units 7-1 to 7-n, in each measurement, the voltage stable period is detected by monitoring the change in the voltage of the solar cell when the electronic load is turned on and detecting that the voltage change becomes zero.
  • the reference setting time needs to be set to a time at which the voltage is sufficiently stabilized even at a small current i. Therefore, it is set to a longer time, and it cannot be denied that the entire measurement time becomes longer.
  • the voltage change is monitored and the place where the charge change becomes zero is detected, so that it is not necessary to wait for a predetermined time as in the first embodiment, and the measurement can be performed immediately when the voltage is stabilized.
  • the measurement time can be shortened by increasing the time until the voltage is reached.
  • Solar cells generally have the property that when the output current-voltage characteristics are measured under natural sunlight outdoors, the output characteristics vary greatly depending on the weather conditions. In particular, it is well known that the output current extracted from the solar cell varies significantly depending on the intensity of solar radiation.
  • the nominal rated value of the solar cell is determined based on the output characteristic value measured in the reference state (solar cell module temperature 25 ° C., solar radiation intensity 1000 W / m 2). For this reason, when the output characteristics of solar cells installed outdoors are measured under the respective weather conditions, they tend to be lower than the rated characteristics.
  • the measurement current range is adjusted to the rated value by the measurement device of Example 1 or 2. If the current is adjusted while adjusting the current within the range of the number of measurements determined by the measuring device, the following inconvenience occurs.
  • the measurement point (Pi, Vi) which becomes the maximum power of the measurement value by the Lagrange quadratic interpolation method as defined by Japanese Industrial Standards (JIS) C8913, C8914, etc.
  • JIS Japanese Industrial Standards
  • the measurement apparatus according to the third embodiment eliminates such inconvenience and allows the maximum power point to be obtained more accurately, so that the measurement apparatus according to the first or second embodiment shown in FIGS. 1 and 5 is used.
  • the load control pattern setting means 91 is added to the MPU 9 as software.
  • FIG. 8 shows the configuration of the measurement apparatus according to the third embodiment.
  • the basic configuration is the same as that of the measurement apparatus according to the first embodiment shown in FIG. 1, and the load control pattern setting means 91 configured by software is installed in the MPU 9. The only difference is the added point.
  • the load control pattern setting unit 91 performs a processing operation as shown in FIG.
  • the load control pattern setting means 91 Before the characteristic measurement is started by connecting the measuring device of FIG. 8 to a solar cell installed under natural sunlight to be measured, it is set in the load control pattern setting means 91 in step S20 of FIG. Give a start command. Thereby, the load control pattern setting means 91 starts the operation, and in the next step S21, the voltage detected by the voltage detector 2 in the state where the electronic load device 7 is turned off and the output terminal of the solar cell 1 is opened. An open-circuit voltage measurement process that reads and stores the open-circuit voltage Voc of the solar cell is executed.
  • step S22 the process of giving the maximum load to the solar cell 1 is performed by setting the electronic load device 7 to the preset maximum load current Iss and turning it on.
  • step S23 the output voltage and current of the solar cell 1 detected by the voltage detector 2 and the current detector 3 in a state where the maximum load is applied to the solar cell 1 by the electronic load device 7, the short-circuit voltage value Vsc and A short-circuit voltage / current measurement process is performed, which is read and stored as the short-circuit current value Isc.
  • step S24 in order to determine whether or not the capacity of the solar cell to be measured and the capacity of the measuring device in use are compatible, the short circuit read in the previous step S23. For example, it is determined whether or not the voltage Vsc has dropped to a voltage equal to or lower than a predetermined determination reference voltage set to 3% of the open circuit voltage Voc in advance. As a result, when the short-circuit voltage Vsc is higher than the determination reference voltage, it is determined that the capacity of the solar cell to be measured is larger than the rated capacity of the measuring device, particularly the rated current capacity, and does not conform to the rated capacity of the measuring device. Then, the process proceeds from branch N to step S241 to perform anomaly processing, alarming and displaying that the capacity of the solar cell and the measuring device do not match, and stopping the subsequent measuring operation.
  • step S25 where measurement is performed in step S23.
  • a load control pattern setting process is executed for creating and setting a control pattern for changing the load current applied to the solar cell 1 stepwise within a preset number of measurement points.
  • the process proceeds to the measurement start step S0 or S10 of the apparatus of Example 1 or 2 shown in FIG. 4 or FIG. 7, and a load is applied to the solar cell with the newly set load control pattern to measure the operating characteristics. Execute.
  • the open circuit voltage is 20.50 V
  • the short circuit current is 5.13 A
  • the maximum power is 77.25 W
  • the maximum power point voltage is 16.43 V
  • the maximum power point current is 4
  • the operation characteristics of the solar cell operating at 70 A will be described using a measuring device with a rated maximum load current capacity of 10 A.
  • the measuring device is set to 40 measurement points.
  • the number of measurement points is not limited to the 40 points, and can be set to an arbitrary number.
  • (1) Setting method of the first embodiment The first setting method of the load control pattern in the measuring apparatus of the first embodiment does not measure the open circuit voltage and the short circuit current before starting the characteristic measurement.
  • the current determined by the capacity here, 10 A
  • the load current command value Is formed by this load control pattern changes stepwise from 40 A (measurement points) from 10 A to 0 A.
  • FIG. 10 shows measurement data when the characteristics of the solar cell 1 are measured according to such a load control pattern.
  • FIG. 10 shows the load current command value Is, the measurement voltage V, the measurement current I, and the measurement power W at each of the measurement points 1 to 40.
  • the load current command Is given to the electronic load device 7 changes with a substantially constant change range from 10 A to 0 A in 40 steps as shown in the column of the load current command value Is in FIG. 10 according to the set load control pattern. To do.
  • the solar cell to be measured is a solar cell having a capacity of only 5.13 A in a short-circuit state
  • the measurement data from measurement points 1 to 19 in FIG. 10 is data indicating the characteristics of this solar cell.
  • useless data that is useless is obtained, and only the measurement data from the measurement points 20 to 40 becomes valid data.
  • the first setting method of the load control pattern in the apparatus of Example 3 is a solar cell having a characteristic in which the short-circuit current measured by the solar cell to be measured with the solar cell before the characteristic measurement short-circuited is 5.13A. Therefore, based on this short-circuit current value, the maximum load current command value is set to 6A, and a load control pattern is created that forms a load current command value that is given in 40 stages of the number of measurement points. This is set as a load control pattern.
  • FIG. 11 shows the result of the characteristic measurement according to the load control pattern set by this method.
  • the solar cell to be measured is the same as described above.
  • the current in the short circuit state of the solar cell is measured in advance, and the load control pattern, particularly the maximum load current command value is set based on the measured current.
  • the measurement data that is wasted is a small range of measurement points 1 to 5. For this reason, the resolution of the measurement data can be increased as compared with the method (1).
  • Setting method 2 of the third embodiment The second setting method according to the third embodiment further improves the first setting method according to the third embodiment. This method matches the load control pattern with the characteristics of the solar cell.
  • a crystalline solar cell formed of a crystalline semiconductor has a maximum power point in the vicinity of 80% of the open circuit voltage Voc and 90% of the short-circuit current Isc.
  • amorphous solar cell formed of an amorphous semiconductor It is known that there is a maximum power point near 70% of the open circuit voltage Voc and 70% of the short circuit current Isc.
  • the measurement interval is fine in a current range of 60 to 100% of the short-circuit current Isc, with some allowance so as not to be divided according to the type of solar cell ( For example, 60% of the total number of measurement points is allocated), and the measurement points are allocated so that the measurement interval is wide (for example, 40% of the total number of measurement points is allocated) in the remaining current range of 0 to 60%.
  • the load current control control pattern is used.
  • the load current command value Is changes at intervals of 0.1 A between the measurement points 1 to 25 at which the short-circuit current Isc is 100 to 60%, and the measurement points at which the load current command value Is becomes 60 to 0%. Between 26 and 40, the pattern changes at 0.24 A intervals.
  • the measurement interval in the measurement range including the maximum power point can be made finer.
  • FIG. 13 shows a comparison of the results obtained by measuring the power at the maximum power point by the Lagrangian quadratic interpolation method from the measurement results obtained by the measurement device in which the load control pattern is set by the above three methods.
  • the maximum power obtained from the measurement result of setting method 2 of Example 3 is 77.24 W, which is closest to the maximum power of 77.25 W of the solar cell to be measured, and can be understood to be accurate. .
  • the maximum power 77.08 W obtained from the measurement result of the setting method 1 of Example 3 is a little, but the maximum power 77.06 W obtained from the measurement result of the setting method of Example 1 is larger than the maximum power 77.06 W. It is close to the true value (77.25 W) and is more accurate than the setting method of the first embodiment.
  • a load control pattern is prepared in advance corresponding to the type (crystalline or non-crystalline) of the solar cell, and switched according to the type of solar cell.
  • B) A load control pattern for each 1A is prepared in advance, and a load control pattern that matches the measured short-circuit current value is selected and set. For example, if the short-circuit current value is 4.8 A, a 5 A load control pattern is applied.
  • C) A 1A load control pattern is prepared in advance, and the value of the pattern is multiplied by the short-circuit current value, and the value is used as control data.
  • D Prepare a load control pattern with the maximum current in the specification of the measuring device, and use it by multiplying it by “short circuit current value / maximum current value”.
  • the method of setting the load control pattern with the current has been described.
  • the voltage in the open state of the solar cell is measured before the start of the characteristic measurement, and based on this open voltage.
  • a load control pattern may be set.

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Abstract

【課題】太陽電池の接合容量の影響を避けて太陽電池の出力特性を正確に測定することのできる太陽電池特性測定装置を提供する． 【解決手段】太陽電池に負荷電流または負荷電圧の可変設定が可能な電子負荷装置を接続して構成した太陽電池の負荷回路と、この負荷回路に電圧検出器および電流検出器を接続して構成した測定回路とを備えた太陽電池特性測定装置において、前記負荷回路における電子負荷装置を周期的に断続駆動しながら、前記電子負荷装置の前記太陽電池からとる負荷の大きさを、太陽電池を開放する状態から短絡する状態にいたる範囲で複数に区分して段階的に変更して太陽電池の動作点を制御する動作点制御手段と、前記電子負荷装置の駆動周期ごとに太陽電池の出力電圧の安定した期間において前記測定回路の電圧検出器および電流検出器の検出値を読み込み、処理する処理手段とを設ける。

Description

太陽電池の特性測定装置
　この発明は、太陽電池セルやモジュールの出力特性、特に電流―電圧（Ｉ－Ｖ）特性を測定する太陽電池の特性測定装置に関する。
　太陽光のエネルギーを活用するため、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池が広く利用されている。
　このような太陽電池の性能を評価するために、図１４に示すような出力特性すなわち電流－電圧（Ｉ－Ｖ）特性を測定する必要がある。
　太陽電池の出力特性の測定は、擬似太陽光または自然太陽光を太陽電池に照射し、太陽電池の動作点を図１４における太陽電池の開放状態の電圧点Ｖocと短絡状態の電流点Ｉscとの間で変化させて、その時の出力電圧および出力電流を測定することにより行う。太陽電池の動作点を変化させる方式としては、例えば特許文献１に示されるようなコンデンサ負荷方式や、特許文献２に示されるような電子負荷方式がある。
　図１５は、従来のコンデンサ負荷方式による太陽電池特性測定装置の概略の構成図である。
　この測定装置において、１は出力特性の測定対象となる太陽電池、２は太陽電池１の出力電圧を検出する電圧検出器、３は太陽電池の出力電流を検出する電流検出器、５は電流検出器２および測定用スイッチ４を直列に介して太陽電池１の出力に接続された負荷コンデンサ、６は負荷コンデンサ５には並列に接続された放電用スイッチ６である。
　出力特性の測定は、太陽電池１に疑似太陽光または自然太陽光を照射した状態で、測定用スイッチ４をオンにして太陽電池１から負荷コンデンサ５に充電電流を供給することにより、太陽電池１に負荷短絡状態から負荷開放状態になるまでの負荷状態を与えて、出力電圧Ｖおよび出力電流Ｉを電圧検出器２および電流検出器３により測定することにより行う。再測定は、測定用スイッチ４をオフにして、放電用スイッチ６をオンにすることにより、負荷コンデンサ５の充電電荷を放電してから行う。
　また、電子負荷方式の測定装置は、図１６に示すように、負荷コンデンサ５の代わりに、電界効果トランジスタなどからなる電子制御素子７１とこの電子制御素子を駆動するための演算増幅器７２等で構成した電子負荷７を用いて、この電子負荷７により太陽電池１の負荷電流または電圧の調整を行うように構成される。この電子負荷７の演算増幅器７２の入力に太陽電池の出力電流を連続的に変化させる信号を与え、コンデンサ負荷方式の場合と同様に太陽電池の負荷状態を負荷開放状態から負荷短絡状態となるまで変化させて出力電圧および出力電流を電圧検出器２および電流検出器３により測定することにより出力特性の測定を行うものである。
　ところで、太陽電池は、結晶形、非結晶形の何れの形式の太陽電池であってもＰＮ接合部を備え、この接合部に接合容量が存在する。この接合容量のために、太陽電池から負荷電流を取り出す際に、出力電圧Ｖは、図１７に示すように、負荷が投入されてからその値が真の値に安定するまでに、接合容量の電荷の充放電時間に相当する電圧の安定しない電圧非安定期間（ｔ1－ｔ3）が存在する。
　このため、前記した従来の太陽電池出力特性測定装置においては、測定開始時に電圧が真値に立ち上るまでに遅れが生じるため、太陽電池の負荷投入直後は出力電圧を正確に測定することができず、測定誤差が発生する。また、出力電流も接合容量に電荷が充放電する分大き目の値になるため、出力特性を正確に測定することができないという問題がある。
特開２０００－１９６１１５号公報 特開２００３－０２８９１６号公報
　この発明は、従来装置におけるこのような問題を解決するために、太陽電池の接合容量の影響を避けて太陽電池の出力特性を正確に測定することのできる太陽電池特性測定装置を提供することを課題とするものである。
　このような課題を解決するため、この発明は、太陽電池に負荷電流または負荷電圧の可変設定が可能な電子負荷装置を接続して構成した太陽電池の負荷回路と、この負荷回路に電圧検出器および電流検出器を接続して構成した測定回路とを備えた太陽電池特性測定装置において、前記負荷回路における電子負荷装置を周期的に断続駆動しながら、前記電子負荷装置の前記太陽電池からとる負荷の大きさを、太陽電池を開放する状態から短絡する状態にいたる範囲で複数に区分して段階的に変更して太陽電池の動作点を制御する動作点制御手段と、前記電子負荷装置の駆動周期ごとに太陽電池の出力電圧の安定した期間において前記測定回路の電圧検出器および電流検出器の検出値を読み込み、読み込んだデータを処理して出力特性を求める処理手段とを設けたことを特徴とするものである。
　この発明においては、前記動作点制御手段が前記電子負荷装置に所定の周期で駆動指令を与える構成とし、この駆動指令の時間幅を前記太陽電池に負荷を加えてから出力電圧が安定するまでの時間より長い時間幅とし、前記処理手段が前記太陽電池の出力電圧安定した後に前記電圧検出器および電流検出器の検出値を読み込むようにすると、太陽電池の出力電圧および出力電流を、負荷投入に伴って変化する出力電圧が安定して真値を示したところで確実に測定できるので、正確を期すことができる。
　そして前記の駆動指令の時間幅は、電子負荷装置に指令する負荷電流値に応じて変更することもできる。
　また、前記電子負荷装置に駆動指令を与えてから太陽電池の出力電圧の変化を監視し、変化がなくなったところを検知し、この検知時点おいて前記処理手段により前記電圧検出器および電流検出器の検出値を読み込み、読み込み後に駆動指令を停止するようにすることができる。
　さらにこの発明おいては、前記動作点制御手段から電子負荷装置に与えられる駆動指令が所定時間以上継続したときこれを強制遮断する手段を設けることにより、電子負荷装置
の過熱を防止することができる。
　さらにまた、この発明おいては、前記電子負荷装置を複数個の電子負荷ユニットにより構成し、この電子負荷ユニットを１個または複数個ずつ組み合わせて選択的に駆動するようにすることにより、測定を高速化できる。
　この発明においては、特性の測定を開始する前に太陽電池の開放状態の電圧および短絡状態の電流を測定し、この測定した開放電圧または短絡電流に基づいて負荷制御パターンを作成し、設定する負荷制御パターン設定手段を設け、この負荷制御パターン設定手段により設定された負荷制御パターンに従って前記電子負荷装置を制御して特性測定を行うようにすることができ、その際、前記負荷制御パターン設定手段は、前記測定した開放電圧または短絡電流の５０％より大きい範囲で測定区分を細かく設定するようにするのがよい。
　この発明によれば、太陽電池に負荷電流または電圧の可変設定が可能な電子負荷装置を接続し、この電子負荷装置のとる負荷の大きさを太陽電池の開放状態から短絡状態にいたる範囲で複数に区分して段階的に制御して太陽電池の動作点を変更し、各段階において、太陽電池に負荷がかかり出力電圧が安定したところで、太陽電池の測定回路の電圧検出器および電流検出器の検出値を読み取るようにしたので、太陽電池の接合容量に影響されることなく正確に太陽電池の出力電圧および出力電流を測定することができるので、太陽電池の出力特性を正確に求めることができる。
この発明の実施例１の太陽電池の特性測定装置の構成を示すブロック回路図である。 この発明の実施例１の装置の動作説明に用いる測定動作中の負荷電流指令Ｉs、太陽電池出力電流Ｉおよび太陽電池出力電圧Ｖの時間的変化を示す図である。 この発明の実施例１の装置における太陽電池の出力電圧Ｖおよび出力電流Ｉの動作波形図である。 この発明の実施例１の装置の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施例２の太陽電池の特性測定装置の構成を示すブロック回路図である。 この発明の実施例１および実施例２の電子負荷装置の制御パターンを示す図である。 この発明の実施例２の装置の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施例３の太陽電池の特性測定装置の構成を示すブロック回路図である。 この発明の実施例３の装置の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施例１の装置による測定結果を示す図である。 この発明の実施例３の装置の設定方法１による測定結果を示す図である。 この発明の実施例１の装置の設定方法２よる測定結果を示す図である。 この発明における負荷制御パターンの３つの設定方法により求めた特性値を比較して示す図である。 太陽電池の一般的な出力特性を示す電流―電圧曲線図である。 従来のコンデンサ負荷方式の太陽電池の特性装置の構成を示すブロック回路図である。 従来の電子負荷方式の太陽電池の特性装置の構成を示すブロック回路図である。 太陽電池への負荷投入に伴う電圧および電流の変化を示す波形図である。
　この発明の実施の形態を図に示す実施例について説明する。
　図１は、この発明の第１の実施例の太陽電池の特性測定装置の構成を示すブロック回路図である。
　この図１において、１は測定対象の太陽電池、２はこの太陽電池１の出力電圧Ｖを検出する電圧検出器、３は太陽電池１の出力電流Ｉを検出する電流検出器である。また、７は太陽電池１の出力端に接続されて太陽電池１への負荷量を調整する電子負荷装置である。この電子負荷装置７は、電界効果トランジスタ等からなる電子制御素子７１とこの電子制御素子７１を駆動制御する演算増幅器で構成された駆動増幅器７２と基準抵抗Ｒにより構成されている。９は、装置全体の制御を行うマイクロプロセッサにより構成された演算処理装置（以下においてはＭＰＵと称する）であり、内蔵したプログラムに従って周期的に測定スイッチ８を介して、電子負荷装置７へ動作電流値を指令したり、この測定スイッチ８の開閉を制御するタイマ１０のセット（Ｓ）、リセット（Ｒ）を指令したりする。さらに、このＭＰＵ９は、内臓のプログラムにしたがって電圧検出器２および電流検出器３から最適のタイミングで電圧、電流の検出値（測定値）をＡ／Ｄ変換して読み取り、内蔵のメモリに格納し、格納した測定値に基づいて太陽電池の出力特性を求める処理を行う。
　この実施例１においては、電子負荷装置７は、単一の電子負荷ユニットで構成されているので、この電子負荷装置７は、測定対象の太陽電池１の出力の全容量を賄える容量を備える必要がある。
　この実施例１の装置による太陽電池の特性の測定は、基本的には図１６に示した従来の電子負荷方式の測定装置と同じである、すなわち、電子負荷装置７の駆動増幅器７２に種々の負荷電流指令Ｉsを与えることにより、電子制御素子７１が太陽電池１の負荷電流Ｉを指令された電流値になるように制御して太陽電池１の動作点を変更するので、変更された動作点のそれぞれにおいて、太陽電池１の負荷回路の電圧および電流を電圧検出器２および電流検出器３により測定して太陽電池の出力特性を求めるのである。
　このとき、太陽電池１の動作点を変更するための電子負荷装置７への負荷電流指令Ｉsを、従来から行われているように連続的に与えるようにすると、電子負荷装置７が連続して動作するため、電子制御素子７１を連続定格の大きな熱容量とする必要があるとともに、これにともなってこれに結合される放熱器も熱容量の大きい大形の放熱器とが必要となるので、電子負荷装置７の全体が大形になる。
　この発明おいては、放熱器を含めた電子負荷７全体が小形になるようにするため、電子負荷装置７に与える負荷電流指令ＩsをＭＰＵ９から図２（ａ）に示すように所定の周期Ｔで、数ms～１０ms程度の短い時間ずつ与えるようにして、電子負荷装置７の電子制御素子７１の負荷電流を負担する駆動期間（オン期間）Ｔonを可能な限り短くするようにしている。
　この発明に従って一定の周期Ｔで可変される負荷電流指令Ｉsにより電子負荷装置７を断続駆動して太陽電池１の出力特性を測定するときの、負荷電流指令Ｉsと太陽電池１の出力電流Ｉおよび出力電圧Ｖの単純化した波形をそれぞれ図２（ｂ）および（ｃ）に示す。ここでは電子負荷装置７に負荷電流指令Ｉsを与えてこれを駆動しているオン期間Ｔonは、断続周期Ｔのほぼ１／５とし、駆動を停止しているオフ期間Ｔoffを４／５として示しているが、これは、これに限るものでなく、使用する電子負荷装置７の電子制御素子７１の特性等によって任意に決めることができる。
　すなわち、オン期間Ｔonでは、電子負荷装置７が太陽電池１の負荷電流Ｉを負担するので、これにより発熱し、その熱を蓄積する。この負荷電流による蓄積熱は小さい方がよいので、このオン期間Ｔonは、可能な限り短くすることが好ましい。そして電子負荷装置７がオフされ発熱を停止しているオフ期間Ｔoffは、オン期間Ｔonにおいて電子制御素子７１に蓄えられた熱を放熱して次の負荷電流の負担に備える期間となるので、オン期間Ｔonにおいて電子負荷装置７に蓄積された熱が十分に放熱できる時間に選ぶ必要があり、電子負荷装置７の熱特性に応じて決められることになる。
　電子負荷装置７に与える負荷電流指令Ｉsは、図２（ａ）に示すように太陽電池を解放状態にする負荷電流指令値Ｉs0から短絡状態する負荷電流指令値Ｉssの範囲を、Ｉs0，Ｉs1，Ｉs2・・・・Ｉss等のように複数段階に区分して設定する。このように区分された各段階の負荷電流指令Ｉsを所定の周期Ｔで順次電子負荷装置７に与えると、これに応じて太陽電池１の出力電流Ｉが電子負荷装置７によって図２（ｂ）に示すように指令された電流値に応じた電流Ｉ0、Ｉ1、Ｉ2・・Ｉscに制御される。また、このように負荷電流Ｉが制御されることにより、出力電圧Ｖが、図２（ｃ）示すようにそれぞれの負荷電流に応じた電圧Ｖop、Ｖ1、Ｖ2・・・Ｖspとなり、太陽電池１の開放状態から短絡状態までの範囲に複数の動作点が設定されることになる。
　このため、各周期における電子負荷装置７が駆動されて太陽電池１から負荷をとっているオン期間Ｔonにおいて、太陽電池１の出力電圧Ｖおよび出力電流Ｉをそれぞれ電圧検出器２および電流検出器３で測定し、その測定値から太陽電池１の出力の電流－電圧特性を求めることができる。
　太陽電池１は結晶形、非結晶形に拘わらず接合容量を有するため、各周期における出力電圧Ｖおよび電流Ｉは、図３（ａ）および（ｂ）に示すような波形を示す。
　すなわち、図３におけるｔm1時点でＭＰＵ９から電子負荷７に負荷電流指令Ｉsmが与えられると、電子負荷７が直ちにオンし、太陽電池１の出力（負荷）電流Ｉを指令された電流値Ｉmになるように調整する。
　また、太陽電池１の出力電圧Ｖは、図３（ａ）に示すように、同様に接合容量の充電電荷の放電時間に相当する期間Ｔusの間、負荷回路の時定数に従って開放状態電圧Ｖoｃから負荷電流Ｉmに相当する電圧Ｖmまで緩やかに降下して、安定した電圧となる。太陽電池１は、電子負荷装置７が投入されると必ずこのような電圧変化を示すが、ここでは、この電圧が変化して安定しない期間Ｔusを電圧非安定期間と呼び、所定の電圧に安定している期間Ｔstを電圧安定期間と呼ぶ。
　電子負荷７が投入されているオン期間Ｔonにおける前記電圧非安定期間Ｔusで電圧、電流の測定を行ったのでは、太陽電池１の出力電圧が真の値を示さないため正確な測定ができないことになる。
　そこで、この発明では、電子負荷装置７のオン期間Ｔonの電圧非安定期間Ｔusを経過した後の電圧安定期間ＴstにおいてＭＰＵ９が電圧検出器２および電流検出器３の検出値を読み込むことにより、電圧、電流の測定が正確に行われるようにする。したがって、オン期間Ｔonは、前記の電圧非安定期間Ｔus経過後に、電圧、電流の測定を行うのに十分な長さの電圧安定期間Ｔstを確保できる時間に選ばれる。
　次に、図１の実施例１の装置による太陽電池１の出力特性の具体的な測定動作を図４に示すフローチャートを参照して説明する。
　ステップS０において、ＭＰＵ９に測定開始を指令すると、ステップＳ１において、ＭＰＵ９から電子負荷装置７への予め設定されたプログラムにしたがって負荷電流指令Ｉsが測定スイッチ８に出力される。この測定スイッチ８に出力される負荷電流指令Ｉsは、振幅がその都度の指令値に対応する高さに設定され、時間幅が予め設定されたオン期間Ｔon（図２、図３参照）に設定されたパルス信号として与えられる。
　次のステップＳ２において、ＭＰＵ９からタイマ１０にセット信号Ｓを与え、タイマ１０をセットする。このタイマ１０は、ワンショットタイマ回路等で構成され、セット信号Ｓが入力されると予め設定された時間だけ出力を発生し、設定時間内にリセット信号Ｒが入力されるとその時点で出力信号を停止するように動作する。タイマ１０の設置時間は、電子負荷装置７の電子制御素子７１が通電によって過熱されないように、その熱特性等から決められた最大の許容通電時間Ｔmaxに設定される。ＭＰＵ９からセット信号Ｓが与えられることによりタイマ１０は、計時動作を開始し、リセット信号Ｒが入力されるか、または設定時間Ｔmaxに達してリセットされるまで測定スイッチ８にオン信号を出力する。このため、測定スイッチ８はタイマ１０がセットされている期間は、測定スイッチ８がオンされ、負荷電流指令Ｉsを電子負荷装置７の駆動増幅器７２に与えて、電子制御素子７１をオンさせる。オンした電子制御素子７１を流れる負荷電流Ｉは、駆動増幅器７２によって指令された電流値になるように調整される。
　このように、電子負荷装置７がオンされると、ＭＰＵ９はステップＳ３においてオンした時点から太陽電池１の接合容量に伴う電圧非安定期間Ｔusを経過して電圧安定期間Ｔstに至ったことを検知するために、電子負荷装置７がオンされた時点からの経過時間が予め前記の予想される電圧非安定期間Ｔusより大きい時間に設定した規定時間を経過したか否かを判定し、経過していなければ、分岐ＮでステップＳ３の入口へ戻り、経過時間が規定時間を経過するまでステップＳ3の判定処理を繰り返し行う。
　ステップＳ３において規定時間を経過したことが判定されると、分岐ＹからステップＳ４へ進み、電圧検出器２および電流検出器３の検出値をＡ/Ｄ変換してＭＰＵ９で測定データとして読み取り、読み取った測定データを内部のメモリに格納する。この電圧、電流測定処理が終了すると、ステップＳ５へ進み、ＭＰＵ９からタイマ１０をリセットする処理を行う。これによりタイマ１０がリセットされ、出力を停止することにより、測定スイッチ８がオフして電子負荷装置７への負荷電流指令Ｉsを遮断するので、電子負荷装置７がオフする。
　この処理で１回の電圧、電流の測定処理が終了するので、この処理を測定処理回数に加えて、現在の測定処理回数ＮがステップＳ６において予め設定された設定回数Ｎsに達したか否かの判定を行う。測定処理回数Ｎが設定回数Ｎsに達していなければ、分岐ＮでステップＳ６１へ移行する。
　ステップＳ６１においては、前記の電子負荷装置７の断続周期Ｔにおけるオン期間Ｔon後に電子負荷装置７を放熱させるために設定したオフ期間Ｔoffを次の測定処理へ移行するまでの待機時間の設定値として設定し、測定処理終了後の時間を計時し、この計時時間が設定した待機時間を経過したか否かを、この設定された待機時間を経過するまで判定し、経過したことが判定されたとき分岐ＹでステップＳ１に戻り、電子負荷装置７への負荷電流指令の設定値を新たな設定値に変更して測定処理を実行する。
　このような処理を繰り返し実行し、測定処理回数Ｎが設定回数Ｎｓに達したとことが、ステップＳ６において判定されることにより、分岐ＹからステップＳ７へ移行し、測定を終了する。
　このような処理において、各回の測定おいて段階的に電子負荷装置７を短時間だけオンさせて負荷電流を流し、太陽電池１の出力電流を調整することにより太陽電池の動作点を太陽電池の開放状態から短絡状態までの全範囲にわたって電圧、電流を測定することができる。この測定した電圧、電流の全データから太陽電池の電流－電圧特性を求めることができる。
　この実施例１によれば、太陽電池１の電圧、電流の測定を行うとき、複数回に分けて数ｍｓ程度の極めて短時間ずつ電子負荷装置７をオンし、この電子負荷装置７のオン期間内で太陽電池１の出力電圧Ｖの安定する電圧安定期間において電圧、電流の測定を行うので、電子負荷装置として熱容量の小さい、小形ものを使用することができるとともに、電圧、電流の測定を正確に行うことができる。また、実施例１は、電子負荷装置として電流制御を行う電流制御素子を用いたものを示したが、電圧を制御する電圧制御素子を用いて、太陽電池の出力電圧を調整して動作点を変更しながら、電圧、電流の測定を測定するようにすることもできる。
　図５にこの発明の第２の実施例を示すので、以下にこれについて説明する。
　この実施例２の構成は、基本的には前記実施例１の構成と同じであるが、実施例２は、電子負荷装置７を、複数（ｎ個）の電子負荷ユニット７－１～７－ｎで構成し、選択可能な複数の測定スイッチ８－１～８－ｎを介してＭＰＵ９接続したこと、および、電圧、電流の測定時期を経過時間で決定するのでなく、太陽電池１の負荷投入時の電圧の変化を監視して実際に電圧の安定しことを検知して測定時期を決定するようにしたことが実施例１とは異なっている。この実施例２は、これによって測定時間をより短縮して測定の高速化を図るものである。
　電子負荷装置７の電子負荷ユニット７－１～７－ｎの容量は、ここでは電子負荷装置７の全容量の１/ｎの均等な容量に選ばれているが、電子負荷装置７は必ずしもこのように均等な容量の電子負荷ユニットを組み合わせて構成するのでなく異なる容量のユニットを組み合わせて構成するようにしてもよい。
　また、電子負荷装置７の各電子負荷ユニットは、ここでは、所定の時間Ｔだけ駆動されて負荷電流を負担し、この駆動時間Ｔの４倍の休止時間４Ｔの間オフするサイクルで駆動される例を示す。電子負荷ユニットはこのようなサイクルで断続制御されると、駆動時間１Ｔの間に発生した熱が、休止時間４Ｔで放熱されることにより過熱されることなく安全に動作する。
　図５に示す実施例２においては、電子負荷装置７の複数の電子負荷ユニット７－１～７－ｎを選択的に作動させるために選択ゲート１１－１～１１－ｎが設けられ、ＭＰＵ９からこの選択ゲートに電子負荷ユニットを選択する信号Ｓ１～Ｓｎが与えられる。選択ゲート１１－１～１１－ｎにはこの選択信号Ｓ１～Ｓｎのほかに、共通にタイマ１０から測定スイッチ８－１から８－ｎへの開閉信号が与えられている。また、測定スイッチ８－１～８－ｎには、ＭＰＵ９から電子負荷装置への負荷電流指令Ｉsが共通に与えられる。
　太陽電池１の特性測定を行う場合は、予め設定したプログラムにしたがってＭＰＵ９から所定の順序で段階的に調整された負荷電流指令Ｉsと選択信号Ｓ１～Ｓｎが出力されるとともに、これと同期してタイマ１０へセット信号が出力される。これにより、例えば、選択信号Ｓ１が出力され、タイマ１０から測定スイッチ８－１に投入信号が与えられることによりゲート１１－１が開き、測定スイッチ８－１がオンし、ＭＰＵ９からの負荷電流指令Ｉsが電子負荷ユニット７－１に与えられ、これがオンし、太陽電池１の負荷回路の電流を指令された電流値に調整する。この状態で、電圧検出器２および電流検出器３により検出された太陽電池１出力の電圧Ｖおよび電流Ｉの検出値をＭＰＵ９に読み込み格納して１回の測定が終了し、測定の終了にしたがってＭＰＵ９は、タイマ１０にリセット信号を送り、これをリセットする。
　選択する電子負荷ユニットおよび負荷電流指令Ｉsを段階的に変更しながら太陽電池１の開放状態から短絡状態までの負荷状態の全域の電圧、電流を測定して、出力（電流－電圧）特性を求める。
　負荷電流指令Ｉsの変更にしたがった電子負荷装置７の電子負荷ユニットの制御パターンの一例を図６（ｂ）を参照して説明する。
　この図６（ｂ）に示す電子負荷ユニットの制御パターンは、電子負荷装置をその全電流容量Ｉａの１／４の電流容量に選らばれた電子負荷ユニット４個で構成し、Ｉａ／１６単位の電流で調整する場合の制御パターンの例を示すものである。
　負荷電流がＩａ／４までは、単一の電子負荷ユニットで負担できるので、通電時間Ｔの周期で連続して電子負荷ユニット７－１～７－４を負荷電流指令Ｉsを与えてオンさせ、負荷電流をＩａ／１６ずつ段階的に増大させることができる。
　負荷電流がＩａ／４を超えて２Ｉａ／４となるまでは、２個の電子負荷ユニットで負担できるので、電子負荷ユニットを２個ずつ選択してオンさせて、負荷電流をＩａ／１６ずつ段階的に増大させて調整する。このときは、個々の電子負荷ユニットはオフさせてから次にオンさせるまでに最小でも４Ｔの休止期間を必要とするため、１Ｔまたは２Ｔの休止期間をおいて電子負荷ユニットが２個ずつ交互にオンされようになる。
　負荷電流が２Ｉａ／４を超えて３Ｉａ/４となるまでは、３個の電子負荷ユニットで負担できるので、３個の電子負荷ユニットを選択して同時にオンさせ、同様に負荷電流をＩａ／１６ずつ段階的に増大させて調整する。
　そして、負荷電流が３Ｉａ／４を超えてＩａとなるまでは、４個の電子負荷ユニットで負担する必要があるため、４個の電子負荷ユニットを選択して同時にオンさせ、同様に負荷電流をＩａ／１６ずつ段階的に増大させて調整する。
　負荷電流が２Ｉａ／４を超えてＩａとなるまでは４個の電子負荷ユニットのうちの３個または４個の電子負荷ユニットを選択するので、オン期間の間の休止期間は４Ｔが必要となる。
　ここでは複数の電子負荷ユニットを同時にオンさせるときは複数の電子負荷ユニットが均等に電流を負担するものとして示している。
　実施例２の装置は、電子負荷装置を複数の電子負荷ユニットで構成して、図６（ｂ）に示すようパターンで負荷電流を制御して測定を行うので、特に負荷電流の小さい範囲での測定時間を大幅に短縮することができ、測定の高速化が図れる。
　図６（ａ）に電子負荷装置を単一の電子負荷ユニットで構成した前記実施例１の電子負荷装置の制御パターンを示すが、この実施例１の装置は、電子負荷ユニットが１個であるため、電子負荷装置は最初から最後まで１Ｔのオン期間の後に、４Ｔの休止期間を入れた制御パターンとなる。
　図６（ａ）と図６（ｂ）に示す制御パターンを比較すると明らかなように、実施例２の装置によれば、負荷電流が２Ｉａ／４以下の小電流の範囲では測定時間が、実施例１の装置の場合の半分以下に短縮され、より高速の測定が可能となることが理解できる。
　このような太陽電池１の特性測定のための負荷電流の制御パターンは、すべて、ＭＰＵ９によって形成され、このパターンに従って電子負荷装置の各電子負荷ユニットへ指令される。
　実施例２の装置による太陽電池１の出力特性の具体的な測定動作を図７に示すフローチャートを参照して説明する。
　ステップＳ１０において、ＭＰＵ９に測定開始を指令すると、ステップＳ１１において、ＭＰＵ９から電子負荷装置７へ予め設定されたプログラムにしたがって負荷電流指令Ｉsがセットされる。ステップ１２においてセットされた負荷電流指令値Ｉsに基づいて駆動される電子負荷ユニットの個数ｎ（ｎ＝Ｉs／電子負荷ユニットの電流容量）を決定し、決定された駆動ユニット数に応じて、次のステップＳ１３において駆動される電子負荷ユニットの選択を行い、電子負荷ユニット選択信号を選択ゲートへ出力して、次のステップＳ１４へ移行する。ステップＳ１４においてはタイマ１０のセットが行われる。
　これによって、選択されたゲート１１－１～１１－ｎがオンして対応した測定スイッチ８－１～８－ｎを投入し、選択された電子負荷ユニットに負荷電流指令Ｉsが与えられ、これが作動し、太陽電池１の負荷回路の電流Ｉを指令された電流値に調整する。これによって太陽電池１の出力電圧はその接合容量の影響で、実施例１の場合と同様に、図３（ａ）に示すように変化する。この実施例２においては、このように変化する電圧が安定状態になったことを検知するため、ＭＰＵ９において、ステップＳ１５に示すように電圧検出器２の出力から電圧変化を監視し、その変化が０になったか否かを判定するようにしている。電圧変化が０でない場合は、分岐ＮからステップＳ１５1へ移行する。
　ステップＳ１５１においては電圧変化の監視時間を監視して、この時間がタイマ１０に設置された時間を経過したか否かを判定する。経過していなければ、分岐ＮからステップＳ１５へ戻り、電圧変化の監視を継続する。設置時間を経過することになるのは、何らかの異常により、電子負荷装置への通電時間が予め設定した最大許容時間を超過する場合であるので、この場合は、電子負荷装置を過熱から保護するために、分岐ＹからステップＳ１５２へ進んで、測定を止めて異常処理を行う。
　ステップＳ１５において、電圧変化が０になって電圧安定期間になったことが判定されると、分岐ＹからステップＳ１６へ進んで、電圧検出器２および電流検出器３の検出値の読み込みおよび格納処理を行う。この処理が済むと、ステップＳ１７におけるタイマ１０をリセットして電子負荷装置７をオフにする処理とステップＳ１８における電子負荷ユニットの選択を解除する処理を続けて行う。
　つづいて、ステップＳ１９において、測定回数が規定の測定回数に達したか否かの判定処理を行い、規定測定回数に達していなければ分岐ＮからステップＳ１９1移行する。ステップＳ１９1においては、電子負荷装置７への通電を停止して測定終了してからの時間が、次の測定までの所定の待機時間を経過したか否かの判定処理を行う。この所定の待機時間は常に一定でなく、前記図６の電子負荷ユニットの制御パターンで説明した通り、その都度の負荷状態すなわち、現在稼働している電子負荷ユニットと次に駆動の選択される電子負荷ユニットの状況に応じて決められことになる。この所定の待機時間に達していない場合は、次の測定を行うことができないので、分岐ＮからステップＳ１９１へ戻り、所定の待機時間を経過するまでこの判定処理を繰り返す。所定の待機時間を経過したことが判定されると、分岐Ｙから最初のステップＳ１１へ戻り、新たな回の測定に移行し、以後これを規定の回数に達するまで繰り返し行う。そして、測定回数が規定の回数に達すると、ステップＳ１９において、分岐Ｙから、ステップＳ２０へ移行し測定処理を終了する。このようにして、規定の回数の測定処理を行うことにより、太陽電池１の開放状態から短絡状態までの負荷状態の全域の電圧、電流を測定し、記録することができる。
　このように、実施例２においては、測定を高速化するために、電子負荷装置７を複数の分割された電子負荷ユニット７－１～７－ｎで構成することに加えて、各回の測定時に電圧の安定期間の検知を、電子負荷投入時の太陽電池の電圧の変化を監視し、電圧変化が０になったことを検出することによって行っている。
　太陽電池の負荷変更時の電圧の変化は、太陽電池の有する接合容量によって生じるものであり、この容量に充放電される電荷ｑは
　ｑ　＝ｉ（電流）×ｔ（時間）
の関係を有するので、太陽電池１から取り出される電流ｉが小さいほど電圧が安定するまでの時間は長くなり、電流ｉが大きいほど電圧が安定するまでの時間は短くなる。
　このため、電圧の安定したことの検知を時間により行うようにした実施例１の場合、基準となる設定時間は、電流ｉの小さいところでも十分に電圧が安定するような時間に設定する必要があるため、長めの時間に設定されることになり、全体の測定時間が長くなることは否めない。
　実施例２の場合は、電圧変化を監視して、電荷変化が０になったところを検出するので、実施例１のように所定時間を待つ必要がなく、電圧の安定したところで直ちに測定ができること、および電流の大きいところでは電圧が按手するまでの時間が早くなることにより、測定時間を早くすることが可能となる。
　次に、屋外に設置された太陽電池の出力の電流－電圧特性をその都度の気象条件の下で測定する場合に、より正確に最大電力点を求めることができるように発展させたこの発明の実施例３の測定装置について説明する。
　太陽電池は一般に屋外の自然の太陽光の下で出力の電流－電圧特性の測定を行う場合、その都度の気象条件によって出力特性が大幅に変わる性質を有している。特に、日射の強度によって太陽電池から取り出する出力電流は著しく変動することは周知のとおりである。
　また、太陽電池の公称されている定格値は、基準状態（太陽電池モジュール温度２５℃、日射強度1000Ｗ／ｍ２）で測定した出力特性値に基づいて決められている。このため、屋外に設置された太陽電池の出力特性をその都度の気象条件の下で測定した場合、定格の特性を下回る傾向が多い。
　そして、例えば、定格の短絡電流値が１０Ａの太陽電池の特性測定を屋外の自然の太陽光の下で行う際は、前記実施例１または２の測定装置により、測定電流範囲を定格値に合わせて１０Ａに設定して、測定装置で決められた測定回数の範囲で電流調整しながらを測定したのでは次のような不都合が生じる。
　すなわち、屋外に設置した太陽電池の特性測定の際に、気象条件が悪いため、実施の短絡電流（最大出力電流）が定格の半分の５Ａしか得られないような場合、測定装置において決められた測定回数の半分の測定データが無駄なデータとなって、測定の分解能が粗く、低下する。
　このように、測定の分解能が低下すると、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｃ８９１３およびＣ８９１４等により定められているように、ラグランジュ２次補間方式により測定値の最大電力となる測定ポイント（Ｐｉ，Ｖｉ）とその前後の測定ポイント（Ｐi-1,Ｖi-1）および（Ｐi+1,Ｖi+1）の３点から近似的に最大電力点電力Ｐmおよびその点の電圧Ｖmを求める場合、この３点の測定値が大きく離れてしまう（相互の偏差が大きくなる）ことにより求めた最大電力点電力が実際の最大電力点電力から大きくずれ、正確に最大電力点を求めることができないのである。
　実施例３の測定装置は、このような不都合を解消して、より正確に最大電力点を求めることができるようにするため、図１および図５に示す実施例１または実施例２の測定装置に負荷制御パターン設定手段９１をＭＰＵ９にソフトウエアとして付加するものである。
　図８に実施例３の測定装置の構成を示すが、基本的な構成は、図１に示す実施例１の測定装置と同じで、ＭＰＵ９内にソフトウエアで構成した負荷制御パターン設定手段９１を付加した点が異なるだけである。この負荷制御パターン設定手段９１は、図９に示すような処理動作を行う。
　この図８の実施例１の測定装置に負荷制御パターン設定手段９１を付加した測定装置について以下にその動作を説明する。
　図８の測定装置を測定対象の屋外の自然の太陽光の下に設置された太陽電池に接続して特性測定を開始する前に、負荷制御パターン設定手段９１に、図９のステップＳ20で設定開始指令を与える。これにより、負荷制御パターン設定手段９１が動作を開始し、次のステップＳ21で電子負荷装置７をオフして太陽電池１の出力端子を開放した状態で、電圧検出器２で検出される電圧を太陽電池の開放電圧Ｖocとして読み込んで格納する開放電圧測定処理を実行する。
　この処理が終わるとステップＳ22へ進み、電子負荷装置７を予め設定された最大負荷電流Ｉssに設定してオンすることにより、太陽電池１に最大負荷を与える処理を行う。
　次のステップＳ23においては、太陽電池１に電子負荷装置７により最大負荷を与えた状態で電圧検出器２および電流検出器３により検出された太陽電池１の出力電圧および電流を短絡電圧値Ｖscおよび短絡電流値Ｉscとして読み取り格納する、短絡電圧・電流測定処理を行う。
　この処理の後、ステップＳ24においては、測定対象の太陽電池の容量と、使用している測定装置の容量とが適合しているものか否かを判定するために、前ステップＳ23で読み取った短絡電圧Ｖscが、予め、例えば開放電圧Ｖocの３％に設定した所定の判定基準電圧以下の電圧に低下しているか否かを判定する処理を行う。この結果、短絡電圧Ｖscが、判定基準電圧より高い場合は、測定対象の太陽電池の容量が測定装置の定格容量、特に定格電流容量より大きく、測定装置の定格容量に適合していないと判断して、分岐ＮからステップＳ241へ進んで異常処理を行い、太陽電池と測定装置の容量が適合しないことを警報、表示して、その後の測定動作を中止する。
　また、短絡電圧Ｖscが、判定基準電圧より低い場合には、太陽電池と、測定装置の容量が適合していると判断されるため、分岐ＹからステップＳ25へ進んで、ステップＳ23で測定し、取り込んだ短絡電流Ｉscに基づいて、太陽電池１に加える負荷電流を予め設定された測定ポイント数の範囲で段階的に変化させる制御パターンを作成して設定する、負荷制御パターン設定処理を実行する。
　この処理が終了すると、図４または図７に示す実施例１または２の装置の測定開始ステップＳ0またはＳ10へ進み、新たに設定された負荷制御パターンで太陽電池に負荷を加えて動作特性の測定を実行する。
　前記の負荷制御パターン設定処理における負荷制御パターンの具体的な作成方法について、開放電圧２０．５０Ｖ、短絡電流５．１３Ａ、最大電力７７．２５Ｗ、最大電力点電圧１６．４３Ｖ、最大電力点電流４．７０Ａ、で動作している太陽電池の動作特性を、定格最大負荷電流容量が１０Ａの測定装置を用いて測定する場合について説明する。ここで、測定装置は、測定ポイント数が４０ポイントに設定されている。この測定ポイント数は、この４０ポイントに限らず、任意の数に設定することができる。
（１）実施例１の設定方法
　実施例１の測定装置での負荷制御パターンの第１の設定方法は、特性測定開始前に開放電圧および短絡電流の測定を行わないので、測定装置の定格電流容量で決まる電流（ここでは１０Ａ）を最大負荷電流に設定して、これに基づいて、設定するものである。この負荷制御パターンによって形成される負荷電流指令値Ｉｓは、１０Ａから０Ａまで段階的に４０段階（測定ポイント数）に変化するものとなる。
　このような負荷制御パターンにしたがって太陽電池１の特性を測定した時の測定データを図１０に示す。この図１０は、測定ポイント１から４０のそれぞれにおける負荷電流指令値Ｉｓ、測定電圧Ｖ、測定電流Ｉ、測定電力Ｗを示すものである。
　電子負荷装置７に与えられる負荷電流指令Ｉｓは、設定された負荷制御パターンにしたがって、図１０の負荷電流指令値Ｉｓの欄に示すように４０段階で１０Ａから０Ａまでほぼ一定の変化幅で変化する。
　しかし、測定対象の太陽電池は短絡状態での電流が５．１３Ａにしかならない能力の太陽電池であるため、図１０の測定ポイント１から１９までの測定データは、この太陽電池の特性を示すデータとしては役に立たない無駄なデータとなり、測定ポイント２０から４０までの測定データのみが有効データとなる。
　この結果、この方法では、測定ポイント数４０の測定装置で測定したにもかかわらず、太陽電池の短絡状態から開放状態となる負荷状態を２１段階に分解した測定データしか有効ではなく、測定データの分解能が低くなる。
（２）実施例３の設定方法１
　実施例３の装置における負荷制御パターンの第１の設定方法は、測定対象の太陽電池が特性測定の前の太陽電池を短絡状態にして測定した短絡電流が５．１３Ａとなる特性を有する太陽電池であるので、この短絡電流値にもとづいて、最大負荷電流指令値を６Ａに設定し、測定ポイント数の４０段階に区分して与える負荷電流指令値を形成する負荷制御パターンを作成し、これを負荷制御パターンとして設定するものである。
　この方法で設定された負荷制御パターンにしたがって特性測定を行った結果を、図１１に示す。測定対象の太陽電池は前記と同じである。
　図１１から明らかなようにこの方法によれば、太陽電池の短絡状態での電流を予め測定し、この測定した電流に基づいて負荷制御パターン、特に最大負荷電流指令値を設定しているので、無駄となる測定データは、測定ポイント１から５の僅かな範囲となる。このため、前記（１）の方法に比べて測定データの分解能を高めることができる。
（３）実施例３の設定方法２
　実施例３における第２の設定方法は、前記実施例３の第１の設定方法をさらに改善するものである。この方法は、負荷制御パターンを太陽電池の特性に合わせるものである。
　一般に、結晶半導体で形成された結晶系太陽電池は、開放電圧Ｖocの８０％、短絡電流Ｉscの９０％付近に最大電力点があり、非晶質半導体で形成されたアモルファス系太陽電池場合は、開放電圧Ｖocの７０％、短絡電流Ｉscの７０％付近に最大電力点があることが知られている。
　このような太陽電池の特性に合わせるために、この方法においては、太陽電池の種類によって分けなくていいように多少余裕をみて、短絡電流Ｉscの６０～１００％の電流範囲では測定間隔が細かく（例えば、全測定ポイント数の６０％を割り振る）なり、残りの０～６０％の電流範囲では測定間隔を広く（例えば、全測定ポイント数の４０％を割り振る）なるように、測定ポイントを割り振った負荷電流制御制御パターンとするのである。
　この方法によって設定した負荷制御パターンにしたがって前記と同じ太陽電池の特性を測定した時の測定データは、図１２に示すとおりである。
　この図１２に示されるとおり、負荷電流指令値Ｉsは、短絡電流Ｉscの１００～６０％となる測定ポイント１～２５の間では、０．１Ａ間隔で変化し、６０～０％となる測定ポイント２６～４０の間では０．２４Ａ間隔で変化するパターンとなっている。
　このような負荷制御パターンにすると最大電力点含む測定範囲での測定間隔をより細かくすることができる。
　前記３つの方法で負荷制御パターンの設定された測定装置による測定結果から、それぞれラグランジェ２次補間法によって最大電力点の電力等を求めた結果を対比して図１３に示す。
　この図１３に示すとおり、実施例３の設定方法２での測定結果によって求め最大電力は７７．２４Ｗで測定対象の太陽電池の最大電力の７７．２５Ｗに最も近く、正確であることが理解できる。
　また、実施例３の設定方法１での測定結果によって求めた最大電力７７．０８Ｗは、僅かではあるが、実施例１の設定方法での測定結果によって求めた最大電力７７．０６Ｗより最大電力の真値（７７．２５Ｗ）に近く、実施例１の設定方法に比して正確となる。
　これは、実施例３の設定方法１および２の方法によって負荷制御パターンを設定することによって、それそれの測定結果（図１１、１２参照）における最大電力点となる測定ポイントとこのポイントと前後するポイントとの間の測定値の偏差を縮小することができたことによるものである。
　最大電力点の電力を正確に求めるための負荷制御パターンの設定方法としては、その他にも次のような方法がある。
（ａ）　太陽電池の種類（結晶系、非結晶系）に対応して予め負荷制御パターンを用意し、太陽電池の周類に応じて切り替えて使用する。
（ｂ）予め１Ａ毎の負荷制御パターンを用意しておき、測定された短絡電流値に合わせた負荷制御パターンを選択して設定する。例えば短絡電流値が４．８Ａのであったとすれば５Ａの負荷制御パターンを適用する。
（ｃ）予め１Ａの負荷制御パターンを用意しておき、そのパターンの値に短絡電流値を乗じ値を制御データとして使用する。
（ｄ）測定装置の仕様上の最大電流で負荷制御パターンを用意し、それに「短絡電流値／最大電流値」を乗じて使用する。
　前記の実施例においては、負荷制御パターンを電流で設定する方法を説明したが、この発明においては、特性の測定の開始前に太陽電池の開放状態の電圧を測定し、この開放電圧に基づいて、負荷制御パターンを設定するようにしてもよいのである。
　　１：太陽電池
　　２：電圧検出器
　　３：電流検出器
　　７：電子負荷装置
　　７－１～７－ｎ：電子負荷ユニット
　　８、８－１～８－ｎ：測定スイッチ
　　９：演算処理装置（ＭＰＵ）
　　１０：通電制御用タイマ
　　１１―１～１１－ｎ：電子負荷選択ゲート

Claims (8)

  1. 　太陽電池に負荷電流または負荷電圧の可変設定が可能な電子負荷装置を接続して構成した太陽電池の負荷回路と、この負荷回路に電圧検出器および電流検出器を接続して構成した測定回路とを備えた太陽電池特性測定装置において、前記負荷回路における電子負荷装置を周期的に断続駆動しながら、前記電子負荷装置の前記太陽電池からとる負荷の大きさを、太陽電池を開放する状態から短絡する状態にいたる範囲で複数に区分して段階的に変更して太陽電池の動作点を制御する動作点制御手段と、前記電子負荷装置の駆動周期ごとに太陽電池の出力電圧の安定した期間において前記測定回路の電圧検出器および電流検出器の検出値を読み込み、読み込んだデータを処理して出力特性を求める処理手段とを設けたことを特徴とする太陽電池の特性測定装置。
  2. 　請求項１に記載の太陽電池の特性測定装置において、前記動作点制御手段が前記電子負荷装置に所定の周期で駆動指令を与える構成とし、この駆動指令の時間幅を前記太陽電池に負荷を加えてから出力電圧が安定するまでの時間より長い時間とし、前記処理手段は前記太陽電池の出力電圧が安定した後に前記電圧検出器および電流検出器の検出値を読み込むことを特徴する太陽電池の特性測定装置。
  3. 　請求項２に記載の太陽電池の特性測定装置において、前記電子負荷装置に与える駆動指令の時間幅は、電子負荷装置に指令する負荷電流値に応じて変更することを特徴とする太陽電池の特性測定装置。
  4. 　請求項２または３に記載の太陽電池の特性測定装置において、前記電子負荷装置に駆動指令を与えてから太陽電池の出力電圧の変化を監視し、変化がなくなったところを検知し、この検知時点おいて前記処理手段により前記電圧検出器および電流検出器の検出値を読み込み、読み込み後に駆動指令を停止することを特徴とする太陽電池の特性測定装置。
  5. 　請求項１ないし４項の何れか１項に記載の太陽電池の特性測定装置において、前記動作点制御手段から電子負荷装置に与えられる駆動指令が所定時間以上継続したときこれを強制遮断する手段を設けたことを特徴とする太陽電池の特性測定装置。
  6. 　請求項１ないし５の何れか１項に記載の太陽電池の特性測定装置において、前記電子負荷装置を複数個の電子負荷ユニットにより構成し、この電子負荷ユニットを１個または複数個ずつ組み合わせて選択的に駆動するようにすることを特徴とする太陽電池の特性測定装置。
  7. 　請求項１ないし６項のいずれか１項に記載の太陽電池の特性測定装置において、特性測定を開始する前に太陽電池の開放状態の電圧および短絡状態の電流を測定し、この測定した開放電圧または短絡電流に基づいて負荷制御パターンを作成し、設定する負荷制御パターン設定手段を設け、この負荷制御パターン設定手段により設定された負荷制御パターンに従って前記電子負荷装置を制御して特性測定を行うことを特徴とする太陽電池の特性測定装置。
  8. 　請求項７に記載の太陽電池の特性測定装置において、前記負荷制御パターン設定手段は、前記測定した開放電圧または短絡電流の５０％より大きい範囲で測定区分を細かくすることを特徴とする太陽電池の特性測定装置。
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