WO2011158658A1 - ソーラシミュレータ - Google Patents

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solar simulator
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畠山　豊
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山下電装株式会社
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a solar simulator that generates simulated sunlight having a spectral distribution close to that of natural sunlight and irradiates an object to be irradiated, and more particularly, irradiates a long continuous film-shaped object to be irradiated with simulated sunlight.
  • a possible solar simulator that generates simulated sunlight having a spectral distribution close to that of natural sunlight and irradiates an object to be irradiated, and more particularly, irradiates a long continuous film-shaped object to be irradiated with simulated sunlight.
  • the solar simulator is generally configured to irradiate a flat solar cell panel with simulated sunlight and measure photoelectric conversion characteristics such as I / V characteristics.
  • Patent Document 1 discloses a pseudo solar that measures a solar cell output by supporting a panel-shaped solar cell on a solar cell-side support base in a dark room and irradiating the solar cell with light from a xenon flash lamp. A light irradiation device is disclosed.
  • Patent Document 2 discloses a solar simulator in which a panel-shaped reference solar cell and a panel-shaped solar cell to be measured are arranged facing a xenon flash lamp, and currents and voltages sequentially output from these solar cells are measured. Is disclosed.
  • an object of the present invention is to provide a solar simulator that can perform continuous measurement without cutting a long film-like irradiated object.
  • Another object of the present invention is to provide a solar simulator capable of performing high-accuracy measurement over the entire long film-shaped irradiated object.
  • Still another object of the present invention is to provide a solar simulator capable of performing measurement by irradiating a long film-shaped irradiated body with pseudo-sunlight which is uniform parallel light with small illuminance unevenness. It is in.
  • Still another object of the present invention is to provide a solar simulator capable of reducing the size of the entire apparatus even when a long film-like object is targeted.
  • the solar simulator includes a light source having a linearly extending optical axis, a supply unit that supplies a continuous film-like irradiated object, and the supplied irradiated object has an optical axis.
  • Position determining means for positioning the irradiated object so as to surround the light source as a center is configured to irradiate the position-controlled irradiated object with light from the light source.
  • a continuous film-like irradiated object is supplied from the supply means, and the position defining means positions the irradiated object so as to surround a light source having a linear optical axis around the optical axis.
  • the irradiated body is irradiated with light from a light source, and the characteristics of the irradiated body are measured. Since the light source is irradiated to the irradiated object positioned so as to surround the light source around the linear optical axis, even a long film-shaped irradiated object is continuously cut without being cut. In addition, the output can be measured, and highly accurate measurement can be performed over the entire irradiated object.
  • the overall size of the apparatus can be reduced.
  • the position defining means is arranged coaxially with the optical axis around the light source, at least the peripheral wall is formed of a light-transmitting material, and a single unit configured to wind the irradiated object on the outer peripheral surface It is preferable that a cylinder is included. In this case, it is more preferable that the stray light shielding cover having a low reflectance inner surface is disposed coaxially with the optical axis so as to surround the outer peripheral surface of the cylindrical body.
  • the position defining means includes a plurality of position defining rollers arranged at equal distances from the optical axis around the light source so that the irradiated object is positioned on the outward surfaces of the plurality of position defining rollers. It is also preferable that it is configured.
  • tension applying means for applying a tension along the supply direction to the irradiated object.
  • the position defining means includes a plurality of position defining rollers arranged at equal distances from the optical axis around the light source so that the irradiated object is positioned on the inward surfaces of the plurality of position defining rollers. It is also preferable that it is configured.
  • the light source is a straight tube type xenon flash lamp.
  • the solar simulator further includes a light source having a linearly extending optical axis, a single light source that is coaxially arranged with the optical axis around the light source, and at least a peripheral wall is made of a light-transmitting material.
  • a first supply means for supplying a continuous first film-like object to be irradiated, and the supplied first object to be irradiated are wound around an upper portion of the outer peripheral surface of the cylinder.
  • a first position defining means for defining the position, a second supply means for supplying a continuous second film-like object to be irradiated, and the supplied second object to be irradiated is a cylindrical body.
  • Second position defining means for defining the position so as to be wound around the lower portion of the outer peripheral surface, and irradiating light from the light source to the first and second irradiated objects whose positions are defined. It is configured.
  • a continuous film-like first and second irradiated body are respectively supplied from the first and second supply means, and the first and second position defining means are the first and second irradiated bodies.
  • the irradiated object is irradiated with light from the light source, and the characteristics of the first and second irradiated objects are measured.
  • the light source irradiates the irradiated object positioned so as to be wound around the upper part and the lower part of the outer peripheral surface of the cylindrical body coaxially arranged around the light source having a linear optical axis
  • the first and second irradiated objects having different characteristics are measured at the same time, it is possible to measure with high accuracy and to perform the measurement in a short time.
  • its output can be measured continuously without cutting, and high-precision measurement can be performed over the entire irradiated object.
  • the light radiated radially from the light source is irradiated, the illuminance unevenness is reduced, and uniform parallel light can be irradiated.
  • the overall size of the apparatus can be reduced.
  • the light source is a straight tube type xenon flash lamp.
  • the light source is irradiated with light from the light source to be positioned so as to surround the light source around the linear optical axis.
  • the output can be continuously measured without cutting, and high-accuracy measurement can be performed over the entire irradiated object.
  • the light radiated radially from the light source is irradiated, the illuminance unevenness is reduced, and uniform parallel light can be irradiated.
  • the overall size of the apparatus can be reduced.
  • FIG. 1 schematically shows a configuration of a simulated sunlight irradiation portion in the first embodiment of the solar simulator of the present invention.
  • the solar simulator according to the present embodiment is a long film-type solar cell in which the irradiated object is a roll-to-roll system, and is configured to irradiate this solar cell with simulated sunlight to measure photoelectric conversion characteristics. Yes.
  • 10 is a long straight tube xenon flash lamp (corresponding to the light source of the present invention) whose optical axis extends linearly, and 11 is an optical characteristic arranged coaxially around the xenon flash lamp 10.
  • a cooling tube with an adjustment filter (corresponding to the optical element for characteristic adjustment of the present invention)
  • 12 is a glass tube coaxially arranged around the xenon flash lamp 10 and the cooling pipe with an optical characteristic adjustment filter 11 (on the cylindrical body of the present invention) Respectively).
  • the glass tube 12 is configured such that at least a peripheral wall thereof is formed of a light transmissive glass material, and a long film solar cell 13 whose position is defined is tightly wound on the outer peripheral surface thereof. Has been. Furthermore, the glass tube 12 is configured to rotate axially freely or by a motor in the direction of the arrow 12a.
  • the film-like solar cell 13 is, for example, an amorphous silicon solar cell formed on a continuous plastic film long substrate having flexibility, and a supply roll 14 (corresponding to the supply means of the present invention) in a roll-to-roll manner. Is taken up by the take-up roll 17. That is, after being supplied from the supply roll 14 that rotates in the direction of the arrow 14a, guided by the guide rollers 15 and 16 and tightly wound on the outer peripheral surface of the glass tube 12, the pseudo-sunlight irradiation and the measurement are finished.
  • the winding roll 17 is axially rotated in the direction of the arrow 17a.
  • the xenon flash lamp 10 in the present embodiment is a long general straight tube type xenon lamp capable of generating a flash having a light emission pulse width of about 5 to 100 msec, for example.
  • the cooling tube 11 with an optical property adjusting filter is a tube in which a gas or liquid for cooling the xenon flash lamp 10 flows inside, and an air mass filter for adjusting the spectral distribution of the passing light is fixed to the outer peripheral surface thereof. . By inserting such an air mass filter, it becomes easy to obtain a spectral distribution that conforms to international standards.
  • the film-like solar cell 13 is supplied from the supply roll 14 and guided by the guide rollers 15 and 16, so that the film-like solar cell 13 having a predetermined length is closely attached to the outer peripheral surface of the glass tube 12. Wind around.
  • a measurement electrode (not shown) is electrically connected to the film-like solar cell 13 of the measurement unit, and simulated sunlight is irradiated from the xenon flash lamp 10 through the cooling tube 11 with an optical property adjusting filter. In this state, the output of the film-like solar cell 13 is taken out through the measurement electrode, and the I / V characteristics are measured.
  • the measurement electrode is cut off, and the film-like solar cell 13 of the next measurement unit is closely adhered to the outer peripheral surface of the glass tube 12 by winding the film-like solar cell 13 by a winding roll 17 by a predetermined length. Wind around. Thereafter, the same process is repeated and the I / V characteristics are measured over the entire length of the film-like solar cell 13.
  • the film-like solar cell 13 supplied from the supply roll 14 is wound around the outer peripheral surface of the glass tube 12 so that the pseudo-sunlight is irradiated from the xenon flash lamp 10. Since it is comprised, even if it is a long film-like solar cell, the output can be measured continuously, without cutting, and a highly accurate measurement can be performed over the whole film-like solar cell. Further, since light is emitted radially from the xenon flash lamp 10, unevenness in illuminance is reduced and uniform parallel light can be irradiated. Further, the distance from the xenon flash lamp 10 to the film-like solar cell 13 is equal at any position. As a result, highly accurate measurement can be performed over the entire film-like solar cell. Furthermore, since a long film-like solar cell can be irradiated with a single xenon flash lamp 10, the overall size of the apparatus can be reduced.
  • FIG. 2 schematically shows a configuration of a simulated sunlight irradiation part in the second embodiment of the solar simulator of the present invention.
  • the solar simulator of this embodiment has substantially the same configuration as the solar simulator in the first embodiment of FIG. 1 except that a stray light shielding cover is provided. Therefore, in this embodiment, the same reference numerals are used for the same components as those in the first embodiment of FIG.
  • a stray light shielding cover 18 has a low-reflectance inner surface coaxially disposed with the xenon flash lamp 10, the cooling tube 11 with an optical characteristic adjusting filter, and the glass tube 12 so as to surround the outer peripheral surface of the glass tube 12. Is shown.
  • the film-like solar cell 13 is translucent, by additionally providing such a stray light shielding cover 18, the light transmitted through the film-like solar cell 13 is effectively absorbed, and as a result, stray light diverges around. It is possible to prevent an error from occurring in the measurement result due to irradiation.
  • FIG. 3 schematically shows the configuration of the simulated sunlight irradiation part in the third embodiment of the solar simulator of the present invention.
  • the solar simulator of this embodiment has substantially the same configuration as the solar simulator of the first embodiment of FIG. 1 except that a plurality of position defining rollers are provided instead of the glass tube. Therefore, in this embodiment, the same reference numerals are used for the same components as those in the first embodiment of FIG.
  • reference numeral 19 denotes a plurality of (seven in the illustrated example) position defining rollers arranged at equal distances from the optical axis around the xenon flash lamp 10 and the cooling tube 11 with an optical characteristic adjusting filter. .
  • the film-like solar cell 13 supplied from the supply roll 14 is guided by the guide rollers 15 and 16 and is positioned on the outward surfaces of the plurality of position-defining rollers 19, so that the xenon flash lamp 10 has its optical axis.
  • the position is defined so as to surround a cylindrical shape as the center.
  • the manufacturing cost is reduced accordingly.
  • a part of light from the xenon flash lamp 10 is blocked by the plurality of position defining rollers 19, some irradiation is performed. Unevenness may occur. However, this can be improved if the diameter of the position defining roller 19 is reduced or the position defining roller 19 is made of a light transmissive material.
  • the number of position defining rollers 19 is arbitrary. If the number increases, the distance between the film-like solar cell 13 and the optical axis can be made more uniform, but on the other hand, the amount of light to be shielded increases.
  • FIG. 4 schematically shows a configuration of a simulated sunlight irradiation part in the fourth embodiment of the solar simulator of the present invention.
  • the solar simulator of this embodiment also has substantially the same configuration as the solar simulator in the first embodiment of FIG. 1 except that a plurality of position defining rollers are provided instead of the glass tube. Therefore, in this embodiment, the same reference numerals are used for the same components as those in the first embodiment of FIG.
  • reference numeral 19 denotes a plurality of (seven in the illustrated example) position defining rollers disposed at equal distances from the optical axis around the xenon flash lamp 10 and the cooling tube 11 with an optical characteristic adjusting filter. .
  • the tension along the supply direction for the film-like solar cell 13 is controlled to be higher.
  • the film-like solar cell 13 supplied from the supply roll 14 is guided by the guide rollers 15 and 16 and is positioned on the outward face of the plurality of position defining rollers 19.
  • the xenon flash lamp 10 Is defined so as to be surrounded by a polygonal cylinder shape with the optical axis as the center.
  • the glass tube is unnecessary, so that the manufacturing cost is reduced by that amount. Since some of the light is blocked, there may be some uneven irradiation. However, this can be improved if the diameter of the position defining roller 19 is reduced or the position defining roller 19 is made of a light transmissive material.
  • the number of position defining rollers 19 is arbitrary. If the number increases, the distance between the film-like solar cell 13 and the optical axis can be made more uniform, but on the other hand, the amount of light to be shielded increases.
  • FIG. 5 schematically shows the configuration of the simulated sunlight irradiation part in the fifth embodiment of the solar simulator of the present invention.
  • the solar simulator of this embodiment is almost the same as the solar simulator of the third embodiment of FIG. 3 except that the film-like solar cell is configured to be positioned by the inward surfaces of a plurality of position defining rollers. It has the same configuration. Therefore, in this embodiment, the same reference numerals are used for the same components as those in the first embodiment in FIG. 1 and the third embodiment in FIG.
  • reference numeral 20 denotes a plurality of (seven in the illustrated example) position defining rollers arranged at equal distances from the optical axis around the xenon flash lamp 10 and the cooling tube 11 with an optical property adjusting filter. .
  • the film-like solar cell 13 supplied from the supply roll 14 is guided by the guide rollers 15 and 16 and is positioned on the inward surfaces of the plurality of position defining rollers 20, so that the xenon flash lamp 10 has its optical axis.
  • the position is defined so as to surround a cylindrical shape as the center.
  • the manufacturing cost is reduced accordingly. Further, the light from the xenon flash lamp 10 is not blocked by the plurality of position defining rollers 20.
  • the number of position defining rollers 20 is arbitrary. If the number increases, the distance between the film-like solar cell 13 and the optical axis can be made more uniform.
  • FIG. 6 schematically shows the configuration of the simulated sunlight irradiation part in the sixth embodiment of the solar simulator of the present invention.
  • the solar simulator according to the present embodiment is provided with neither a glass tube nor a position determining roller instead of the glass tube, and the film solar cell is positioned so as to surround the xenon flash lamp 10 by its elasticity.
  • the solar simulator of the present embodiment is almost the same as the solar simulator in the first embodiment of FIG. Therefore, in this embodiment, the same reference numerals are used for the same components as those in the first embodiment of FIG.
  • reference numerals 21 and 22 denote pinch rollers for applying a controlled precise driving force to the film-like solar cell 13.
  • the film-like solar cell 13 is pressed between the pinch roller 21 and the guide roller 15, and the film-like solar cell 13 is pressed between the pinch roller 22 and the guide roller 16.
  • Drive force As a result, even without a glass tube or without a plurality of position defining rollers, the film-like solar cell 13 can be defined so as to be positioned around the xenon flash lamp 10 by its elasticity. That is, the film-like solar cell 13 supplied from the supply roll 14 is guided with a predetermined driving force by the guide roller 15 and the pinch roller 21, the guide roller 16 and the pinch roller 22, and the xenon flash lamp 10 is irradiated with the light.
  • the position is self-supporting so as to surround a cylindrical shape around the axis.
  • the manufacturing cost is reduced accordingly.
  • a small number of position defining rollers may be provided.
  • FIG. 7 schematically shows the configuration of the simulated sunlight irradiation part in the seventh embodiment of the solar simulator of the present invention.
  • the solar simulator of this embodiment has substantially the same configuration as the solar simulator in the first embodiment of FIG. 1 except that it is configured to be able to measure two types of film-like solar cells simultaneously. Yes. Therefore, in this embodiment, the same reference numerals are used for the same components as those in the first embodiment of FIG.
  • 131 is a continuous long first film-like solar cell
  • 132 is a continuous long second film-like solar cell
  • these first film-like solar cell 131 and second film-like solar cell may have different characteristics or the same characteristics, but is configured so that measurement can be performed simultaneously.
  • the first film-like solar cell 131 is, for example, an amorphous silicon solar cell formed on a continuous plastic film long substrate having flexibility, and the first supply roll 141 (this is a roll-to-roll method). (Corresponding to the first supply means of the invention) and wound on the first winding roll 171. That is, it is supplied from the first supply roll 141 that rotates in the direction of the arrow 141a, is guided by the guide rollers 151 and 161, is tightly wound around the upper portion on the outer peripheral surface of the glass tube 12, and is irradiated with simulated sunlight. And after a measurement is complete
  • the second film-like solar cell 132 is, for example, an amorphous silicon solar cell formed on a continuous plastic film long substrate having flexibility, and the second supply roll 142 (this (Corresponding to the second supply means of the invention) and wound around the second winding roll 172. That is, it is supplied from the second supply roll 142 that rotates in the direction of the arrow 142a, is guided by the guide rollers 152 and 162, is tightly wound around the lower portion on the outer peripheral surface of the glass tube 12, and is simulated sunlight. After the irradiation and measurement are completed, the film is wound around a second winding roll 172 that rotates in the direction of the arrow 172a.
  • the glass tube 12 is configured to rotate in one direction of an arrow 12a, and the first film-like solar cell 131 and the second film-like solar cell 132 are configured to move in directions opposite to each other. Yes.
  • the first film-like solar cell 131 is pressed between the pinch roller 231 and the common pinch roller 233 and driven, and the It is also desirable that the second film-like solar cell 132 is pressed and driven.
  • the first film-like solar cell 131 is supplied from the first supply roll 141, and is guided by the guide rollers 151 and 161 while being driven by the pinch roller 231 and the common pinch roller 233, thereby having a predetermined length.
  • the first film-like solar cell 131 of the measurement unit is tightly wound around the upper part on the outer peripheral surface of the glass tube 12, and the second film-like solar cell 132 is supplied from the second supply roll 142, While being driven by the pinch roller 232 and the common pinch roller 233 and guided by the guide rollers 152 and 162, the second film-like solar cell 132 of a predetermined unit of measurement is lowered on the outer peripheral surface of the glass tube 12. Wind tightly around the side.
  • measurement electrodes (not shown) are electrically connected to the first and second film-like solar cells 131 and 132 of the measurement unit, respectively, and the xenon flash lamp 10 is passed through the cooling pipe 11 with an optical property adjusting filter. Irradiate simulated sunlight. In this state, the outputs of the first and second film-like solar cells 131 and 132 are taken out through the measurement electrodes, respectively, and the I / V characteristics are measured. Thereafter, the measurement electrode is separated, and the first and second film-like solar cells 131 and 132 are wound up by a predetermined length by the first and second winding rolls 171 and 172, respectively.
  • the first and second film-like solar cells 131 and 132 are wound tightly around the upper part and the lower part on the outer peripheral surface of the glass tube 12, respectively. Thereafter, the same process is repeated, and the I / V characteristics are measured over the entire lengths of the first and second film-like solar cells 131 and 132, respectively.
  • the position defining roller and the guide roller may be provided with a vacuum suction function.
  • the function of instructing, positioning, and guiding the film-like solar cell is improved, and it becomes possible to perform measurement with higher accuracy.

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Abstract

　ソーラシミュレータは、直線状に伸長した光軸を有する光源と、連続する長尺フィルム状の被照射体を供給する供給手段と、供給された被照射体が、光軸を中心として光源を囲むように被照射体を位置規定する位置規定手段とを備えており、位置規定された被照射体に光源からの光を照射するように構成されている。

Description

ソーラシミュレータ
　本発明は、自然太陽光に近いスペクトル分布を有する擬似太陽光を発生させて被照射体に照射するソーラシミュレータに係り、特に、長尺の連続するフィルム状の被照射体に擬似太陽光を照射可能なソーラシミュレータに関する。
　ソーラシミュレータは、一般に、平板状の太陽電池パネルに擬似太陽光を照射し、Ｉ／Ｖ特性等の光電変換特性の測定を行うように構成されている。
　例えば、特許文献１には、暗室内でパネル状の太陽電池を太陽電池側支持台に支持し、キセノンフラッシュランプからの光をこの太陽電池に照射することにより太陽電池の出力を測定する擬似太陽光照射装置が開示されている。
　また、特許文献２には、パネル状の基準太陽電池及び被測定対象であるパネル状の太陽電池をキセノンフラッシュランプに対面配置し、これら太陽電池から順次出力される電流及び電圧を測定するソーラシミュレータが開示されている。
特開２００５－３１７８７０号公報 特開２００７－０８８４１９号公報
　近年、アモルファスシリコン系太陽電池として、軽量で可撓性を有するプラスチックフィルムを基板に用いた太陽電池が開発されている。この太陽電池は、ロールツーロール方式の連続する長尺基板上にアモルファスシリコン膜を積層した構成となっており、このような連続する大面積のフィルム状太陽電池について、特許文献１及び２に開示されているような従来のソーラシミュレータを用いて、Ｉ／Ｖ特性等の光電変換特性を測定しようとすると、次のような問題が生じる。
（１）長尺のフィルム状太陽電池を擬似太陽光照射部に連続的に搬送できないため、この太陽電池を裁断した状態で測定する必要がある、
（２）長尺のフィルム状太陽電池の各部を擬似太陽光照射部に同一条件で配置できないため、太陽電池全体について高精度の測定を行うことが難しい、
（３）長尺かつ大面積のフィルム状太陽電池に擬似太陽光を照射するために、擬似太陽光照射部の面積を大きくすると、照度むらや非平行光による散乱を引き起こす、
（４）長尺かつ大面積のフィルム状太陽電池に擬似太陽光を照射するためには、複数のランプを用いる必要があり、装置全体の寸法が大きくなる。
　従って本発明の目的は、長尺のフィルム状の被照射体を裁断することなく連続的に測定が行えるソーラシミュレータを提供することにある。
　本発明の他の目的は、長尺のフィルム状被照射体全体にわたって高精度の測定を行うことができるソーラシミュレータを提供することにある。
　本発明のさらに他の目的は、長尺のフィルム状被照射体に対して、照度むらが小さくかつ均一な平行光である擬似太陽光を照射し測定を行うことのできるソーラシミュレータを提供することにある。
　本発明のまたさらに他の目的は、長尺のフィルム状被照射体を対象とする場合にも装置全体の寸法を低減化できるソーラシミュレータを提供することにある。
　本発明によれば、ソーラシミュレータは、直線状に伸長した光軸を有する光源と、連続する長尺フィルム状の被照射体を供給する供給手段と、供給された被照射体が、光軸を中心として光源を囲むように被照射体を位置規定する位置規定手段とを備えており、位置規定された被照射体に光源からの光を照射するように構成されている。
　供給手段から連続する長尺フィルム状の被照射体が供給され、位置規定手段はこの被照射体を直線状の光軸を有する光源をその光軸を中心として囲むように位置規定し、この被照射体に光源から光照射が行われ、被照射体の特性測定が行われる。直線状の光軸を中心として光源を囲むように位置規定された被照射体にこの光源から光照射されるので、長尺のフィルム状の被照射体であっても、裁断することなく連続的にその出力を測定することができ、被照射体全体にわたって高精度の測定を行うことができる。また、光源から放射状に放射された光が照射されるので、照度むらが小さくなり、しかも、均一な平行光を照射することができる。さらに、単一の光源で長尺のフィルム状被照射体を照射できるので、装置全体の寸法を低減化することができる。
　位置規定手段が、光源の周囲に光軸と同軸配置されており、少なくとも周壁が光透過性材料で形成されており、外周面上に被照射体を巻回するように構成された単一の筒体を含むことが好ましい。この場合、筒体の外周面を囲むように、低反射率の内表面を有する迷光遮蔽カバーが光軸と同軸に配置されていることがより好ましい。
　位置規定手段が、光源の周囲に光軸から等距離の位置に配置された複数の位置規定ローラを含んでおり、被照射体が複数の位置規定ローラの外向き面に位置規定されるように構成されていることも好ましい。
　被照射体に対して、その供給方向に沿った張力を印加する張力付与手段をさらに備えていることも好ましい。
　位置規定手段が、光源の周囲に光軸から等距離の位置に配置された複数の位置規定ローラを含んでおり、被照射体が複数の位置規定ローラの内向き面に位置規定されるように構成されていることも好ましい。
　光源と位置規定手段との間に同軸に配置されており、スペクトル分布特性を調整する筒型の特性調整用光学素子をさらに備えていることも好ましい。このような特性調整用光学素子を挿入することにより、国際規格に合致したスペクトル分布を得ることが容易となる。
　光源が、直管型キセノンフラッシュランプであることも好ましい。
　本発明によれば、さらに、ソーラシミュレータは、直線状に伸長した光軸を有する光源と、光源の周囲に光軸と同軸配置されており、少なくとも周壁が光透過性材料で形成された単一の筒体と、連続する長尺フィルム状の第１の被照射体を供給する第１の供給手段と、供給された第１の被照射体が筒体の外周面の上側部分に巻回されるように位置規定する第１の位置規定手段と、連続する長尺フィルム状の第２の被照射体を供給する第２の供給手段と、供給された第２の被照射体が筒体の外周面の下側部分に巻回されるように位置規定する第２の位置規定手段とを備えており、位置規定された第１及び第２の被照射体に光源からの光を照射するように構成されている。
　第１及び第２の供給手段から連続する長尺フィルム状の第１及び第２の被照射体がそれぞれ供給され、第１及び第２の位置規定手段はこれら第１及び第２の被照射体を光源の周囲に光軸と同軸配置されており少なくとも周壁が光透過性材料で形成された単一の筒体の外周面の上側部分及び下側部分にそれぞれ巻回し、これら第１及び第２の被照射体に光源から光照射が行われ、第１及び第２の被照射体の特性測定が行われる。直線状の光軸を有する光源の周囲に同軸配置された筒体の外周面の上側部分及び下側部分にそれぞれ巻回するように位置規定された被照射体にこの光源から光照射されるので、異なる特性の第１及び第２の被照射体について、同時に測定されるので、高精度の測定が可能となり、しかも短時間で測定を行うことができる。もちろん、長尺のフィルム状の被照射体であっても、裁断することなく連続的にその出力を測定することができ、被照射体全体にわたって高精度の測定を行うことができる。また、光源から放射状に放射された光が照射されるので、照度むらが小さくなり、しかも、均一な平行光を照射することができる。さらに、単一の光源で長尺のフィルム状被照射体を照射できるので、装置全体の寸法を低減化することができる。
　被照射体に対して、その供給方向に沿った張力を印加する張力付与手段をさらに備えていることが好ましい。
　光源と位置規定手段との間に同軸に配置されており、スペクトル分布特性を調整する筒型の特性調整用光学素子をさらに備えていることも好ましい。このような特性調整用光学素子を挿入することにより、国際規格に合致したスペクトル分布を得ることが容易となる。
　光源が、直管型キセノンフラッシュランプであることも好ましい。
　本発明によれば、直線状の光軸を中心として光源を囲むように位置規定された被照射体にこの光源から光照射されるので、長尺のフィルム状の被照射体であっても、裁断することなく連続的にその出力を測定することができ、被照射体全体にわたって高精度の測定を行うことができる。また、光源から放射状に放射された光が照射されるので、照度むらが小さくなり、しかも、均一な平行光を照射することができる。さらに、単一の光源で長尺のフィルム状被照射体を照射できるので、装置全体の寸法を低減化することができる。
本発明のソーラシミュレータの第１の実施形態における一部構成を概略的に示す斜視図である。 本発明のソーラシミュレータの第２の実施形態における一部構成を概略的に示す側面図である。 本発明のソーラシミュレータの第３の実施形態における一部構成を概略的に示す側面図である。 本発明のソーラシミュレータの第４の実施形態における一部構成を概略的に示す側面図である。 本発明のソーラシミュレータの第５の実施形態における一部構成を概略的に示す側面図である。 本発明のソーラシミュレータの第６の実施形態における一部構成を概略的に示す側面図である。 本発明のソーラシミュレータの第７の実施形態における一部構成を概略的に示す側面図である。
　図１は本発明のソーラシミュレータの第１の実施形態における疑似太陽光照射部分の構成を概略的に示している。本実施形態のソーラシミュレータは、被照射体がロールツーロール方式の長尺のフィルム状太陽電池であり、この太陽電池に擬似太陽光を照射して光電変換特性の測定を行うように構成されている。
　同図において、１０は光軸が直線状に伸長している長尺の直管型キセノンフラッシュランプ（本発明の光源に対応する）、１１はキセノンフラッシュランプ１０の周囲に同軸配置された光学特性調整フィルタ付冷却管（本発明の特性調整用光学素子に対応する）、１２はキセノンフラッシュランプ１０及び光学特性調整フィルタ付冷却管１１の周囲に同軸配置されたガラス管（本発明の筒体に対応する）をそれぞれ示している。
　ガラス管１２は、少なくともその周壁が光透過性のガラス材料で形成されており、その外周面上に、位置規定された長尺のフィルム状太陽電池１３が密着的に巻回されるように構成されている。さらに、ガラス管１２は、矢印１２ａ方向に自由に又はモータによって強制的に軸回転するように構成されている。
　フィルム状太陽電池１３は、例えば、可撓性を有する連続するプラスチックフィルム長尺基板上に形成されたアモルファスシリコン系太陽電池であり、ロールツーロール方式で供給ロール１４（本発明の供給手段に対応する）から供給され、巻取りロール１７に巻取られる。即ち、矢印１４ａ方向に軸回転する供給ロール１４から供給され、案内ローラ１５及び１６によって案内されてガラス管１２の外周面上に密着的に巻回され、擬似太陽光照射及び測定が終了した後に、矢印１７ａ方向に軸回転する巻取りロール１７に巻取られる。
　本実施形態におけるキセノンフラッシュランプ１０は、例えば、５～１００ｍｓｅｃ程度の発光パルス幅を有する閃光を発生可能とする長尺の一般的な直管型キセノンランプである。
　光学特性調整フィルタ付冷却管１１は、キセノンフラッシュランプ１０を冷却するための気体又は液体が内部を流れ、その外周面に通過光のスペクトル分布を調整するためのエアマスフィルタが固着されたものである。このようなエアマスフィルタを挿入することにより、国際規格に合致したスペクトル分布を得ることが容易となる。
　次に本実施形態における擬似太陽光照射及びＩ／Ｖ特性測定動作について説明する。
　まず、供給ロール１４からフィルム状太陽電池１３を供給し、案内ローラ１５及び１６によって案内することにより、所定の長さである測定単位のフィルム状太陽電池１３をガラス管１２の外周面上に密着的に巻回する。次いで、その測定単位のフィルム状太陽電池１３に対して図示しない測定用電極を電気的に接続し、キセノンフラッシュランプ１０から光学特性調整フィルタ付冷却管１１を介して擬似太陽光を照射する。この状態でフィルム状太陽電池１３の出力を測定用電極を介して取り出し、Ｉ／Ｖ特性を測定する。その後、測定用電極を切り離し、巻取りロール１７によって所定長さ分だけフィルム状太陽電池１３を巻取ることによって、次の測定単位のフィルム状太陽電池１３をガラス管１２の外周面上に密着的に巻回する。以後、同様の処理を繰り返して実施し、フィルム状太陽電池１３の全長にわたってＩ／Ｖ特性を測定する。
　以上説明したように、本実施形態によれば、供給ロール１４から供給されたフィルム状太陽電池１３をガラス管１２の外周面上に巻回してキセノンフラッシュランプ１０から擬似太陽光を照射するように構成されているので、長尺のフィルム状太陽電池であっても、裁断することなく連続的にその出力を測定することができ、フィルム状太陽電池全体にわたって高精度の測定を行うことができる。また、キセノンフラッシュランプ１０から放射状に光が放射されるので、照度むらが小さくなり、均一な平行光を照射することができる。また、キセノンフラッシュランプ１０からフィルム状太陽電池１３までの距離がどの位置においても等距離となる。その結果、フィルム状太陽電池全体にわたって高精度の測定を行うことができる。さらに、単一のキセノンフラッシュランプ１０で長尺のフィルム状太陽電池を照射できるので、装置全体の寸法を低減化することができる。
　図２は本発明のソーラシミュレータの第２の実施形態における疑似太陽光照射部分の構成を概略的に示している。本実施形態のソーラシミュレータは、迷光遮蔽カバーが設けられていることを除いて図１の第１の実施形態におけるソーラシミュレータとほぼ同様の構成を有している。従って、本実施形態において、図１の第１の実施形態と同様の構成要素については同じ参照符号を使用する。
　図２において、１８はガラス管１２の外周面を囲むように、キセノンフラッシュランプ１０、光学特性調整フィルタ付冷却管１１及びガラス管１２と同軸配置された低反射率の内表面を有する迷光遮蔽カバーを示している。
　フィルム状太陽電池１３が半透明の場合、このような迷光遮蔽カバー１８を付加的に設けることにより、フィルム状太陽電池１３を透過した光が効果的に吸収され、その結果、迷光が周囲に発散照射されて測定結果に誤差が発生することを防止できる。
　本実施形態におけるその他の構成、動作及び作用効果は、図１の第１の実施形態の場合と同様である。
　図３は本発明のソーラシミュレータの第３の実施形態における疑似太陽光照射部分の構成を概略的に示している。本実施形態のソーラシミュレータは、ガラス管に代えて複数の位置規定ローラが設けられていることを除いて図１の第１の実施形態におけるソーラシミュレータとほぼ同様の構成を有している。従って、本実施形態において、図１の第１の実施形態と同様の構成要素については同じ参照符号を使用する。
　図３において、１９はキセノンフラッシュランプ１０及び光学特性調整フィルタ付冷却管１１の周囲に光軸から等距離の位置に配置された複数（図示の例では７つ）の位置規定ローラを示している。
　供給ロール１４から供給されたフィルム状太陽電池１３は、案内ローラ１５及び１６によって案内され、複数の位置規定ローラ１９の外向き面に位置規定されることにより、キセノンフラッシュランプ１０をその光軸を中心として円筒形状に囲むように位置が規定される。
　本実施形態によれば、ガラス管が不要であるため、その分、製造コストが低下するが、複数の位置規定ローラ１９によってキセノンフラッシュランプ１０からの光の一部が遮られるため、多少の照射むらの生じる可能性がある。ただし、位置規定ローラ１９の径を小さくしたり、光透過性の材料で位置規定ローラ１９を構成すれば、改善可能である。なお、位置規定ローラ１９の数は任意である。数が増えればフィルム状太陽電池１３と光軸との距離をより均一化することが可能であるが、その反面、遮蔽される光量が多くなる。
　本実施形態におけるその他の構成、動作及び作用効果は、図１の第１の実施形態の場合と同様である。
　図４は本発明のソーラシミュレータの第４の実施形態における疑似太陽光照射部分の構成を概略的に示している。本実施形態のソーラシミュレータも、ガラス管に代えて複数の位置規定ローラが設けられていることを除いて図１の第１の実施形態におけるソーラシミュレータとほぼ同様の構成を有している。従って、本実施形態において、図１の第１の実施形態と同様の構成要素については同じ参照符号を使用する。
　図４において、１９はキセノンフラッシュランプ１０及び光学特性調整フィルタ付冷却管１１の周囲に光軸から等距離の位置に配置された複数（図示の例では７つ）の位置規定ローラを示している。
　本実施形態では、供給ロール１４及び巻取りロール１７の回転速度及び回転トルクを制御することにより、フィルム状太陽電池１３に対する供給方向に沿った張力がより高くなるように制御している。これにより、供給ロール１４から供給されたフィルム状太陽電池１３は、案内ローラ１５及び１６によって案内され、複数の位置規定ローラ１９の外向き面に位置規定されるが、その際、キセノンフラッシュランプ１０をその光軸を中心として多角筒形状に囲むように位置が規定される。
　第３の実施形態の場合と同様に、本実施形態によれば、ガラス管が不要であるため、その分、製造コストが低下するが、複数の位置規定ローラ１９によってキセノンフラッシュランプ１０からの光の一部が遮られるため、多少の照射むらの生じる可能性がある。ただし、位置規定ローラ１９の径を小さくしたり、光透過性の材料で位置規定ローラ１９を構成すれば、改善可能である。なお、位置規定ローラ１９の数は任意である。数が増えればフィルム状太陽電池１３と光軸との距離をより均一化することが可能であるが、その反面、遮蔽される光量が多くなる。
　本実施形態におけるその他の構成、動作及び作用効果は、図１の第１の実施形態の場合と同様である。
　図５は本発明のソーラシミュレータの第５の実施形態における疑似太陽光照射部分の構成を概略的に示している。本実施形態のソーラシミュレータは、フィルム状太陽電池が複数の位置規定ローラの内向き面によって位置規定されるように構成されていることを除いて図３の第３の実施形態におけるソーラシミュレータとほぼ同様の構成を有している。従って、本実施形態において、図１の第１の実施形態及び図３の第３の実施形態と同様の構成要素については同じ参照符号を使用する。
　図５において、２０はキセノンフラッシュランプ１０及び光学特性調整フィルタ付冷却管１１の周囲に光軸から等距離の位置に配置された複数（図示の例では７つ）の位置規定ローラを示している。
　供給ロール１４から供給されたフィルム状太陽電池１３は、案内ローラ１５及び１６によって案内され、複数の位置規定ローラ２０の内向き面に位置規定されることにより、キセノンフラッシュランプ１０をその光軸を中心として円筒形状に囲むように位置規定される。
　本実施形態によれば、ガラス管が不要であるため、その分、製造コストが低下する。また、複数の位置規定ローラ２０によってキセノンフラッシュランプ１０からの光が遮られない。なお、位置規定ローラ２０の数は任意である。数が増えればフィルム状太陽電池１３と光軸との距離をより均一化することが可能である。
　本実施形態におけるその他の構成、動作及び作用効果は、図１の第１の実施形態及び図３の第３の実施形態の場合と同様である。
　図６は本発明のソーラシミュレータの第６の実施形態における疑似太陽光照射部分の構成を概略的に示している。本実施形態のソーラシミュレータは、ガラス管もそれに代わる位置規定ローラも設けられておらず、フィルム状太陽電池がその弾性により自立してキセノンフラッシュランプ１０を囲むように位置規定している。本実施形態のソーラシミュレータは、その他の構成は、図１の第１の実施形態におけるソーラシミュレータとほぼ同様である。従って、本実施形態において、図１の第１の実施形態と同様の構成要素については同じ参照符号を使用する。
　図６において、２１及び２２はフィルム状太陽電池１３に制御された精密な駆動力を与えるためのピンチローラを示している。ピンチローラ２１が案内ローラ１５との間にフィルム状太陽電池１３を押し付け、さらに、ピンチローラ２２が案内ローラ１６との間にフィルム状太陽電池１３を押し付けることにより、このフィルム状太陽電池１３に精密な駆動力を与えられる。その結果、ガラス管がなくとも、また、複数の位置規定ローラがなくとも、フィルム状太陽電池１３をその弾性により自立させてキセノンフラッシュランプ１０の回りに位置するように規定することができる。即ち、供給ロール１４から供給されたフィルム状太陽電池１３は、案内ローラ１５及びピンチローラ２１並びに案内ローラ１６及びピンチローラ２２によって所定の駆動力が与えられて案内され、キセノンフラッシュランプ１０をその光軸を中心として円筒形状に囲むように自立して位置規定する。
　本実施形態によれば、ガラス管及び位置規定ローラが不要であるため、その分、製造コストが低下する。なお、本実施形態において、少数の位置規定ローラを設けてもよい。
　本実施形態におけるその他の構成、動作及び作用効果は、図１の第１の実施形態の場合と同様である。
　図７は本発明のソーラシミュレータの第７の実施形態における疑似太陽光照射部分の構成を概略的に示している。本実施形態のソーラシミュレータは、２種類のフィルム状太陽電池の測定を同時に行えるように構成されていることを除いて図１の第１の実施形態におけるソーラシミュレータとほぼ同様の構成を有している。従って、本実施形態において、図１の第１の実施形態と同様の構成要素については同じ参照符号を使用する。
　図７において、１３１は連続する長尺の第１のフィルム状太陽電池、１３２は連続する長尺の第２のフィルム状太陽電池を示しており、これら第１のフィルム状太陽電池１３１と第２のフィルム状太陽電池１３２とは、特性が異なっていてもよいし同様であってもよいが、測定が同時に行えるように構成されている。
　第１のフィルム状太陽電池１３１は、例えば、可撓性を有する連続するプラスチックフィルム長尺基板上に形成されたアモルファスシリコン系太陽電池であり、ロールツーロール方式で第１の供給ロール１４１（本発明の第１の供給手段に対応する）から供給され、第１の巻取りロール１７１に巻取られる。即ち、矢印１４１ａ方向に軸回転する第１の供給ロール１４１から供給され、案内ローラ１５１及び１６１によって案内されてガラス管１２の外周面上の上側部分に密着的に巻回され、擬似太陽光照射及び測定が終了した後に、矢印１７１ａ方向に軸回転する第１の巻取りロール１７１に巻取られる。
　第２のフィルム状太陽電池１３２は、例えば、可撓性を有する連続するプラスチックフィルム長尺基板上に形成されたアモルファスシリコン系太陽電池であり、ロールツーロール方式で第２の供給ロール１４２（本発明の第２の供給手段に対応する）から供給され、第２の巻取りロール１７２に巻取られる。即ち、矢印１４２ａ方向に軸回転する第２の供給ロール１４２から供給され、案内ローラ１５２及び１６２によって案内されてガラス管１２の外周面上の下側部分に密着的に巻回され、擬似太陽光照射及び測定が終了した後に、矢印１７２ａ方向に軸回転する第２の巻取りロール１７２に巻取られる。
　ガラス管１２は矢印１２ａの一方向に回動するように構成されており、第１のフィルム状太陽電池１３１及び第２のフィルム状太陽電池１３２は、互いに逆方向に移動するように構成されている。これらフィルム状太陽電池の繰り出し量を精密に制御するため、ピンチローラ２３１及び共通ピンチローラ２３３間に第１のフィルム状太陽電池１３１を押し付けて駆動し、ピンチローラ２３２及び共通ピンチローラ２３３間に第２のフィルム状太陽電池１３２を押し付けて駆動するように構成することも望ましい。
　次に本実施形態における擬似太陽光照射及びＩ／Ｖ特性測定動作について説明する。
　まず、第１の供給ロール１４１から第１のフィルム状太陽電池１３１を供給し、ピンチローラ２３１及び共通ピンチローラ２３３によって駆動しつつ案内ローラ１５１及び１６１によって案内することにより、所定の長さである測定単位の第１のフィルム状太陽電池１３１をガラス管１２の外周面上の上側部分に密着的に巻回すると共に、第２の供給ロール１４２から第２のフィルム状太陽電池１３２を供給し、ピンチローラ２３２及び共通ピンチローラ２３３によって駆動しつつ案内ローラ１５２及び１６２によって案内することにより、所定の長さである測定単位の第２のフィルム状太陽電池１３２をガラス管１２の外周面上の下側部分に密着的に巻回する。次いで、その測定単位の第１及び第２のフィルム状太陽電池１３１及び１３２に対して図示しない測定用電極をそれぞれ電気的に接続し、キセノンフラッシュランプ１０から光学特性調整フィルタ付冷却管１１を介して擬似太陽光をそれぞれ照射する。この状態で第１及び第２のフィルム状太陽電池１３１及び１３２の出力を測定用電極を介してそれぞれ取り出し、Ｉ／Ｖ特性をそれぞれ測定する。その後、測定用電極を切り離し、第１及び第２の巻取りロール１７１及び１７２によって所定長さ分だけ第１及び第２のフィルム状太陽電池１３１及び１３２をそれぞれ巻取ることによって、次の測定単位の第１及び第２のフィルム状太陽電池１３１及び１３２をガラス管１２の外周面上の上側部分及び下側部分にそれぞれ密着的に巻回する。以後、同様の処理を繰り返して実施し、第１及び第２のフィルム状太陽電池１３１及び１３２の全長にわたってＩ／Ｖ特性をそれぞれ測定する。
　以上説明したように、本実施形態によれば、第１及び第２のフィルム状太陽電池１３１及び１３２のＩ／Ｖ特性を１つの装置で同じ測定条件で同時に測定することが可能となる。
　本実施形態におけるその他の構成、動作及び作用効果は、図１の第１の実施形態の場合と同様である。
　上述した各実施形態において、位置規定ローラや案内ローラに真空吸着機能を持たせてもよい。これにより、フィルム状太陽電池を指示したり、位置規定したり、案内する機能が向上し、より高精度の測定を行うことが可能となる。
　以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
　太陽電池パネルや太陽電池フィルム等の被照射体、特に長尺の連続するフィルム状の被照射体の光電変換特性を測定する際に、これら被照射体に擬似太陽光を照射するソーラシミュレータとしての利用可能性が、非常に高い。
　１０　キセノンフラッシュランプ
　１１　光学特性調整フィルタ付冷却管
　１２　ガラス管
　１２ａ、１４ａ、１７ａ、１４１ａ、１４２ａ、１７１ａ、１７２ａ　軸回転方向
　１３、ｌ３１、１３２　フィルム状太陽電池
　１４、１４１、１４２　供給ロール
　１５、１６、１５１、１５２、１６１、１６２　案内ローラ
　１７、１７１、１７２　巻取りロール
　１８　迷光遮蔽カバー
　１９、２０　位置規定ローラ
　２１、２２、２３１、２３２　ピンチローラ
　２３３　共通ピンチローラ

Claims (12)

  1. 　直線状に伸長した光軸を有する光源と、連続する長尺フィルム状の被照射体を供給する供給手段と、前記供給された被照射体が前記光軸を中心として前記光源を囲むように、該被照射体を位置規定する位置規定手段とを備えており、該位置規定された被照射体に前記光源からの光を照射するように構成されているソーラシミュレータ。
  2. 　前記位置規定手段が、前記光源の周囲に前記光軸と同軸配置されており、少なくとも周壁が光透過性材料で形成されており、外周面上に前記被照射体を巻回するように構成された単一の筒体を含む請求項１に記載のソーラシミュレータ。
  3. 　前記筒体の外周面を囲むように、低反射率の内表面を有する迷光遮蔽カバーが前記光軸と同軸に配置されている請求項２に記載のソーラシミュレータ。
  4. 　前記位置規定手段が、前記光源の周囲に前記光軸から等距離の位置に配置された複数の位置規定ローラを含んでおり、前記被照射体が該複数の位置規定ローラの外向き面に位置規定されるように構成されている請求項１に記載のソーラシミュレータ。
  5. 　前記被照射体に対して、その供給方向に沿った張力を印加する張力付与手段をさらに備えている請求項１に記載のソーラシミュレータ。
  6. 　前記位置規定手段が、前記光源の周囲に前記光軸から等距離の位置に配置された複数の位置規定ローラを含んでおり、前記被照射体が該複数の位置規定ローラの内向き面に位置規定されるように構成されている請求項１に記載のソーラシミュレータ。
  7. 　前記光源と前記位置規定手段との間に同軸に配置されており、スペクトル分布特性を調整する筒型の特性調整用光学素子をさらに備えている請求項１に記載のソーラシミュレータ。
  8. 　前記光源が、直管型キセノンフラッシュランプである請求項１に記載のソーラシミュレータ。
  9. 　直線状に伸長した光軸を有する光源と、該光源の周囲に前記光軸と同軸配置されており、少なくとも周壁が光透過性材料で形成された単一の筒体と、連続する長尺フィルム状の第１の被照射体を供給する第１の供給手段と、前記供給された第１の被照射体が前記筒体の外周面の上側部分に巻回されるように位置規定する第１の位置規定手段と、連続する長尺フィルム状の第２の被照射体を供給する第２の供給手段と、前記供給された第２の被照射体が前記筒体の外周面の下側部分に巻回されるように位置規定する第２の位置規定手段とを備えており、該位置規定された第１及び第２の被照射体に前記光源からの光を照射するように構成されていることを特徴とするソーラシミュレータ。
  10. 　前記被照射体に対して、その供給方向に沿った張力を印加する張力付与手段をさらに備えている請求項９に記載のソーラシミュレータ。
  11. 　前記光源と前記位置規定手段との間に同軸に配置されており、スペクトル分布特性を調整する筒型の特性調整用光学素子をさらに備えている請求項９に記載のソーラシミュレータ。
  12. 　前記光源が、直管型キセノンフラッシュランプである請求項９に記載のソーラシミュレータ。
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