WO2014050321A1 - 擬似太陽光照射装置及び太陽電池モジュールの評価方法 - Google Patents

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数行 佐藤
松浦　哲哉
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ダイキン工業株式会社
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a simulated solar light irradiation apparatus and a solar cell module evaluation method.
  • a simulated solar irradiation device (solar simulator) is used for measuring the performance of a solar cell, an accelerated deterioration test, and the like.
  • the simulated sunlight irradiation device is a light source device that artificially generates simulated sunlight.
  • Patent Document 1 discloses a simulated sunlight irradiation apparatus that can superimpose a light beam having a specific wavelength on simulated sunlight irradiated from a main light source and irradiate the specimen with the light.
  • Patent Document 2 describes that in order to measure the re-condensing efficiency, sunlight at noon is assumed as a light source, and parallel light having an incident angle of about 0 degrees is employed as a measurement light source ( (See FIG. 8 of Patent Document 2).
  • the present invention has been made to solve these problems, and provides a pseudo-sunlight irradiation device that can simulate the sun trajectory of the day and can reproduce the amount of solar radiation of the day. .
  • the present invention also provides a simulated sunlight irradiating device that can simulate the sunlight rays in cloudy weather.
  • the first simulated sunlight irradiation device of the present invention includes a light source, a spectrum correction filter that corrects the spectral distribution of light emitted from the light source so as to approximate the spectral distribution of sunlight, and a stage that holds a specimen. , Wherein the stage is provided with angle adjusting means for changing the incident angle of the light irradiated on the test body.
  • the incident angle of the light incident on the specimen held on the stage can be arbitrarily set, so that the light from the sun moving in a diurnal motion is simulated. can do. For example, it is possible to reproduce the incident angle of light from the sunrise sun or the sun just before sunset.
  • the angle adjusting means can change the incident angle of light with respect to the specimen held on the stage in the range of 0 to 90 °, preferably ⁇ 90 to 90 °.
  • the incident angle is a perpendicular line passing through the intersection of the optical axis of the light emitted from the light source 1 and the plane of the specimen 5 held on the stage 3 and the optical axis. Is the angle ⁇ between.
  • the second simulated sunlight irradiation device of the present invention includes a light source, a spectrum correction filter that corrects the spectral distribution of light emitted from the light source so as to approximate the spectral distribution of sunlight, the light source, and the spectral correction filter.
  • a pseudo-sunlight irradiation device comprising a light source table on which a light source is mounted, and a stage for holding a test body, wherein the position of the light source table is made variable in order to make the incident angle of light irradiated on the test body variable
  • Position adjustment means for adjusting the light source is provided on the light source table.
  • maintained on the stage can be arbitrarily set by adjusting the position of a light source stand, the light from the sun which carries out a diurnal motion is simulated. Can be reproduced. For example, it is possible to reproduce the incident angle of light from the sunrise sun or the sun just before sunset.
  • the position adjusting means can change the incident angle of light with respect to the test specimen held on the stage in the range of 0 to 90 °, preferably ⁇ 90 to 90 °.
  • a third simulated sunlight irradiation device of the present invention includes a light source, a spectrum correction filter that corrects the spectral distribution of light emitted from the light source so as to approximate the spectral distribution of sunlight, and a stage that holds a specimen.
  • a pseudo-sunlight irradiation apparatus comprising a light scattering means between the spectrum correction filter and the stage.
  • the light-scattering means is provided, and it is possible to reproduce the sunlight in the cloudy sky artificially.
  • the amount of solar radiation decreases.
  • the sunlight received by the solar cell can be divided into two types of direct light and scattered light.
  • almost no direct light reaches the solar cell under cloudy weather, and most of the reaching light is occupied by the scattered light. Therefore, the conventional simulated solar light irradiation device cannot appropriately evaluate the performance of the solar cell module under cloudy weather.
  • the third simulated sunlight irradiating device of the present invention can easily reproduce a low amount of solar radiation and can also reproduce scattered light.
  • the light scattering means is preferably a haze standard plate.
  • the haze standard plate may have a smooth surface.
  • the first to third simulated sunlight irradiating devices of the present invention are simulated sunlight irradiating devices having two light sources, and a first light source that irradiates a first light having a predetermined spectral distribution, A first spectral correction filter arranged to face the light source, a second light source that emits second light having a spectral distribution different from the first light, and a second light source A second spectral correction filter disposed; a wavelength mixing filter for mixing the light selected from the first light and the second light incident on the first light and the second light; and It is preferable to provide.
  • the light ray which has a wide spectral distribution can be utilized using two types of light sources, the light ray which has a spectral characteristic close
  • the above-mentioned pseudo-sunlight irradiation device controls on and off of the light source, and according to the change of the angle of the stage or the position of the light source stand, the light source is emitted in order with a certain time interval,
  • a control unit for sequentially irradiating light from an arbitrary angle at an arbitrary time to the specimen held on the stage can be provided.
  • the first evaluation method of the present invention the solar cell module from the light source is irradiated with light at an incident angle alpha 1, is changed and detecting an output current, the angular position or the solar cell module of the light source Then, the step of detecting the output current by irradiating light at an incident angle ⁇ 2 ( ⁇ 2 is different from ⁇ 1 ), and changing the position of the light source or the angle of the solar cell module to change the incident angle ⁇ x ( ⁇ x is different from ⁇ 1 and ⁇ 2 , x is an integer of 3 or more), and the step of detecting the output current is repeated.
  • the solar trajectory of the day and the solar radiation amount of the day can be reflected in evaluation conditions, the solar cell on the conditions close
  • the incident angles ⁇ 1 , ⁇ 2 and ⁇ x can be set to an angle of 0 to 90 °, preferably ⁇ 90 to 90 °.
  • the light emitted from the light source is scattered by the light scattering means to reproduce the direct light and scattered light from the sun, and the light source is scattered to the solar cell module. And irradiating light to detect an output current.
  • the first and second simulated sunlight irradiating devices of the present invention can reproduce the sun's trajectory in a pseudo manner and can reproduce the amount of solar radiation in the day. Moreover, the 3rd simulated sunlight irradiation apparatus of this invention can reproduce
  • the first evaluation method of the present invention can accurately evaluate the output characteristics of the solar cell module when receiving light from the sun moving in a diurnal motion.
  • the second evaluation method of the present invention can accurately evaluate the output characteristics of the solar cell module under cloudy weather.
  • FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a first simulated sunlight irradiation device of the present invention.
  • the first pseudo-sunlight irradiation apparatus of the present invention includes a light source 1, a spectrum correction filter 2, and a stage 3.
  • the light emitted from the light source 1 is reflected by the elliptical mirror 4 and collected, and passes through the spectrum correction filter 2 to approximate the spectral distribution of sunlight.
  • the specimen 5 held on the stage 3 is irradiated.
  • the light source 1 a xenon light source or a halogen light source can be used.
  • the stage 3 includes an angle adjusting means 6.
  • the angle adjusting means 6 shown in FIG. 1 engages the main body 7, a support portion 8 that can be inclined at a predetermined angle with respect to the normal of the main body 7, and the support portion 8 is rotatably engaged with the main body 7.
  • the stage 3 is fixed to the support portion 8.
  • the stage 3 is rotated about a specific direction passing through the plane of the stage 3 so that the axis is 90 ° with respect to the normal to the plane.
  • the perpendicular of the plane of the stage 3 and the optical axis coincide with each other, it is possible to reproduce the sunlight when the sun is located just above the test body 5.
  • FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the second simulated sunlight irradiation device of the present invention.
  • the light source 1 and the spectrum correction filter 2 are installed on the light source table 31, and the stage 3 is adjusted by position adjusting means (not shown) provided on the light source table 31. Can be rotated around the stage 3 as an axis.
  • the light source table 31 can be moved so that the perpendicular line of the plane of the stage 3 is ⁇ 90 to 90 ° with respect to the optical axis, so that the test specimen held on the stage 3 can be moved.
  • Pseudo-sunlight can be irradiated from an angle of ⁇ 90 to 90 ° with respect to 5.
  • FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of the third simulated sunlight irradiation device of the present invention.
  • a simulated sunlight irradiation device 50 shown in FIG. 5 includes a light source 1, a spectrum correction filter 2, and a stage 3, and a light scattering means 51 is provided between the spectrum correction filter 2 and the stage 3.
  • the light scattering means 51 may be provided between the spectrum correction filter 2 and the stage 3 as shown in FIG. 3, or may be provided between the light source 1 and the spectrum correction filter 2.
  • the light emitted from the light source 1 is reflected and collected by the elliptical mirror 4 and passes through the spectrum correction filter 2, only light having a spectral distribution approximate to the spectral distribution of sunlight is selected.
  • the light is scattered by the light scattering means 51 and applied to the test body 5 held on the stage 3.
  • the light source 1 a xenon light source or a halogen light source can be used.
  • the angle adjusting means 6 is provided in the same manner as the first and second simulated sunlight irradiation devices of the present invention. It is possible to accurately evaluate the output characteristics of a solar cell module that receives light from the circumferentially moving sun under cloudy conditions.
  • the light scattering means is preferably a haze standard plate.
  • the haze standard plate may have a smooth surface. Two or more haze standard plates can be used in combination. When two or more haze standard plates are used in combination, desired scattered light can be easily reproduced.
  • the two or more haze standard plates may be haze standard plates each having the same haze value, or may be haze standard plates having different haze values. When combining haze standard plates having different haze values, a haze standard plate having a large haze value (30% or more) and a haze standard plate having a small haze value (less than 30%) can be combined.
  • the haze value can be measured in accordance with “ISO 14782 Plastics—Determination of haze for transparent materials” and a translation standard “JIS K 7136 Plastics—How to determine haze of transparent material”.
  • the first to third simulated sunlight irradiation devices of the present invention may have two light sources.
  • a light source 61 and a light source 63 are provided, a spectrum correction filter 62 is installed so as to face the light source 61, and a spectrum correction filter 64 so as to face the light source 63.
  • a spectrum correction filter 62 is installed so as to face the light source 61
  • a spectrum correction filter 64 so as to face the light source 63.
  • light having a desired spectral distribution is selected and reaches the wavelength mixing filter 67.
  • the wavelength mixing filter 67 superimposes light having two different spectral distributions to create pseudo sunlight.
  • the artificial sunlight generated by the synthesis is reflected by the reflecting mirror 68 and adjusted to a desired angle, and then irradiated to the test body 5 through the collimator lens 69.
  • One of the light source 61 and the light source 63 can be a xenon light source and the other can be a halogen light source.
  • the xenon light source can emit a lot of short wavelength light necessary to simulate sunlight, and the halogen light source can emit a lot of long wavelength light necessary to simulate sunlight.
  • a half mirror can be used as the wavelength mixing filter 67.
  • the collimator lens 69 has a function of condensing simulated sunlight, and can adjust the spread and intensity of the simulated sunlight.
  • the first to third simulated solar light irradiation apparatuses of the present invention control on and off of the light source, emit light in order while keeping the light source at a certain time interval, and with respect to the test specimen held on the stage. It is also preferable to include a control unit for sequentially irradiating light from an arbitrary angle at an arbitrary time.
  • the first to third simulated solar light irradiation devices of the present invention can suitably use a solar cell module as a test body, and can include a detecting means for detecting an output current from the solar cell module. preferable.
  • the control unit 41 may output a signal for adjusting the angle of the stage 3 to the angle adjusting means.
  • light is emitted in order while keeping the light source at a certain time interval, and the test specimen held on the stage is arbitrarily set to any time.
  • light can be irradiated sequentially from an arbitrary angle, and the incident angle of light automatically adjusted to the diurnal motion of the sun can be automatically reproduced, and the output characteristics of the solar cell module at each incident angle can be measured.
  • the position or the angle of the solar cell module 5 of the light source 1 is changed to be incident angle alpha 2.
  • the incident angle alpha 2 may be any angle, to be greater than alpha 1, or set to be smaller, yet in step repeated, than the alpha x alpha 1 and alpha 2 If it is set to be smaller than ⁇ 1 and ⁇ 2 and each step is repeated, both the time effort and the data processing effort can be reduced.
  • the difference between the incident angles can be set to 5 °, for example.
  • the position of the light source 1 or the angle of the solar cell module 5 is changed to an incident angle ⁇ x (x is an integer of 3 or more), and the incident angle from the light source to the solar cell module as the test body 5 is changed.
  • Light is irradiated at ⁇ x , and the output current from the solar cell module at the incident angle ⁇ x is similarly detected by the detection means 42 and recorded.
  • the above steps are repeated an arbitrary number of times, and the output current at each incident angle ⁇ is measured.
  • the evaluation of the output characteristics of the solar cell module is completed by repeating the above steps an arbitrary number of times.
  • the upper limit of x i.e., the number of repetitions of the step is not particularly limited, and larger data can be obtained in detail.
  • the time burden increases, it is only necessary to compare and weigh the two appropriately. .
  • the output angle is detected by irradiating light up to + 90 ° every 5 ° when the incident angle ⁇ 1 is ⁇ 90 °, 37 has an upper limit of 37.
  • the 2nd evaluation method of the solar cell module using the 3rd simulated sunlight irradiation apparatus of this invention is demonstrated.
  • the light emitted from the light source 1 is scattered by the light scattering means 51 to reproduce the scattered light from the sun and the scattered light is irradiated to the solar cell module as the test body 5
  • a current is output from the solar cell module.
  • the output current is detected by the detecting means 42 and recorded on a recording medium or the like (not shown). In this way, the output characteristics of the solar cell module under cloudy weather can be accurately evaluated.
  • the incident angle ⁇ can be set to an arbitrary angle of ⁇ 90 to 90 °, but it is preferably measured at 1 ° for accurate evaluation.
  • the output characteristics of the solar cell module when receiving light under cloudy weather from the diurnal sun can be accurately measured. It can also be evaluated.

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Abstract

　本発明は、一日の太陽の軌跡を擬似的に再現でき、一日の日射量を再現することができる擬似太陽光照射装置を提供することを目的とする。　本発明は、光源（１）と、上記光源から出射した光の分光分布を太陽光の分光分布に近似するように補正するスペクトル補正フィルタ（２）と、試験体（５）を保持するステージ（３）と、を備えた擬似太陽光照射装置（１０）であって、上記試験体に照射される光の入射角を可変とする角度調整手段（６）が上記ステージに設けられていることを特徴とする擬似太陽光照射装置である。

Description

擬似太陽光照射装置及び太陽電池モジュールの評価方法
本発明は、擬似太陽光照射装置及び太陽電池モジュールの評価方法に関する。
太陽電池の性能測定や加速劣化試験などのために、擬似太陽光照射装置（ソーラーシミュレーター）が利用される。擬似太陽光照射装置は、擬似的な太陽光を人工的に発生させる光源装置である。
例えば、特許文献１には、主光源より照射される擬似太陽光に特定波長の光線を重畳し、これを試験体に照射することができる擬似太陽光照射装置が開示されている。
特開平４－１３３０１７号公報 特開２０１０－１２３６８２号公報
しかし、従来の擬似太陽光照射装置は、試験体に対して一定の光量の光を直角に照射させることしか想定されていない。例えば、特許文献２には、再集光効率を測定するために、光源として正午の太陽光を想定し、入射角度が約０度の並行光を測定光源として採用したことが記載されている（特許文献２の図８参照）。
しかし、太陽は地球の自転に合わせて日周運動をしているため、試験体に対して直角に光を照射させるだけでは、日中のすべての時間において高効率で発電することが求められる太陽電池モジュールの性能を適切に評価することができない。また、曇天では日射量が低下するし、太陽からの直達光はほとんど届かず、到達する太陽光の大半を散乱光が占めるが、一定の光量の光を真上から照射するだけでは、曇天下でも高効率で発電することが求められる太陽電池モジュールの性能を適切に評価することができない。
本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであり、一日の太陽の軌跡を擬似的に再現でき、一日の日射量を再現することができる擬似太陽光照射装置を提供する。本発明は、また、曇天下での太陽光線を擬似的に再現することができる擬似太陽光照射装置を提供する。
本発明の第１の擬似太陽光照射装置は、光源と、上記光源から出射した光の分光分布を太陽光の分光分布に近似するように補正するスペクトル補正フィルタと、試験体を保持するステージと、を備えた擬似太陽光照射装置であって、上記試験体に照射される光の入射角を可変とする角度調整手段が上記ステージに設けられていることを特徴としている。
上記の構成によれば、ステージの角度を調整することによって、ステージに保持された試験体に入射する光の入射角を任意に設定できることから、日周運動する太陽からの光を擬似的に再現することができる。例えば、日の出の太陽や日没直前の太陽からの光の入射角を再現することも可能である。
角度調整手段は、ステージに保持された試験体に対する光の入射角を０～９０°、好ましくは－９０～９０°の範囲で可変とすることができる。
なお、本発明において、入射角とは、図７に示すとおり、光源１から出射された光の光軸と、ステージ３に保持されている試験体５の平面と光軸との交点を通る垂線との間の角度αをいう。
本発明の第２の擬似太陽光照射装置は、光源と、上記光源から出射した光の分光分布を太陽光の分光分布に近似するように補正するスペクトル補正フィルタと、上記光源及び上記スペクトル補正フィルタが設置された光源台と、試験体を保持するステージと、を備えた擬似太陽光照射装置であって、上記試験体に照射される光の入射角を可変とするために上記光源台の位置を調整する位置調整手段が上記光源台に設けられていることを特徴とする。
上記の構成によれば、光源台の位置を調整することによって、ステージに保持された試験体に入射する光の入射角を任意に設定できることから、日周運動する太陽からの光を擬似的に再現することができる。例えば、日の出の太陽や日没直前の太陽からの光の入射角を再現することも可能である。
位置調整手段は、ステージに保持された試験体に対する光の入射角を０～９０°、好ましくは－９０～９０°の範囲で可変とすることができる。
本発明の第３の擬似太陽光照射装置は、光源と、上記光源から出射した光の分光分布を太陽光の分光分布に近似するように補正するスペクトル補正フィルタと、試験体を保持するステージと、を備えた擬似太陽光照射装置であって、上記スペクトル補正フィルタと上記ステージとの間に光散乱手段が設けられていることを特徴とする。
上記の構成によれば、光散乱手段が設けられていることによって、曇天下での太陽光線を擬似的に再現することが可能である。曇天下では日射量が低下する。また、太陽電池が受ける太陽光は、直達光及び散乱光の２つに分けることができるが、曇天下の太陽電池には直達光が殆ど届かず、到達する光の大半を散乱光が占める。従って、従来の擬似太陽光照射装置では、曇天下での太陽電池モジュールの性能を適切に評価することができない。本発明の第３の擬似太陽光照射装置は、容易に低い日射量を再現することができるし、散乱光を再現することもできる。
散乱光を高い精度で再現することができることから、光散乱手段は、ヘーズ標準板であることが好ましい。ヘーズ標準板は表面が平滑であってもよい。
本発明の第１～３の擬似太陽光照射装置は、光源を２つ備える擬似太陽光照射装置であり、所定の分光分布を有する第１の光を照射する第１の光源と、第１の光源に対向するように配置された第１のスペクトル補正フィルタと、第１の光とは異なる分光分布を有する第２の光を照射する第２の光源と、第２の光源に対向するように配置された第２のスペクトル補正フィルタと、第１の光および第２の光が入射し、入射した第１の光および第２の光から選択された光を混合するための波長混合フィルタと、を備えることが好ましい。
上記の構成によれば、２種類の光源を使用して、幅広い分光分布を有する光線を利用することができるので、太陽光線に近い分光特性を有する光線を容易に再現することができる。
上記の擬似太陽光照射装置は、光源のオンとオフとを制御し、上記ステージの角度又は上記光源台の位置の変更に合わせて、光源を一定の時間間隔を置きながら順に光を出射させ、ステージに保持された試験体に対して、任意の時間で任意の角度から順次光を照射するための制御部を備えることができる。
上記の擬似太陽光照射装置が制御部を備えることによって、自動で太陽の日周運動に合わせた光の入射角を再現することができ、各入射角での太陽電池モジュールの出力特性を測定することができる。
本発明の第１の評価方法は、光源から太陽電池モジュールに対して、入射角α１で光を照射して、出力電流を検出するステップと、光源の位置又は太陽電池モジュールの角度を変化させて、入射角α２（α２はα１と異なる）で光を照射して、出力電流を検出するステップと、光源の位置又は太陽電池モジュールの角度を変化させて、入射角αｘ（αｘはα１及びα２と異なる、ｘは３以上の整数である）で光を照射して、出力電流を検出するステップを繰り返すステップと、からなることを特徴とする。
上記の構成によれば、一日の太陽の軌跡と一日の日射量とを評価条件に反映させることができるので、現実に設置されている太陽電池モジュールの発電条件に近い条件での太陽電池モジュールの出力特性を評価することができる。
上記評価方法において、入射角α１、α２及びαｘを０～９０°、好ましくは－９０～９０°の間の角度に設定することができる。
本発明の第２の評価方法は、光源から出射された光を光散乱手段により散乱させて太陽からの直達光及び散乱光を再現するステップと、光源から太陽電池モジュールに対して、散乱させた光を照射して、出力電流を検出するステップと、からなることを特徴とする。
上記の構成によれば、曇天での太陽光線を評価条件に反映できるので、現実に設置されている曇天下の太陽電池モジュールの発電条件に近い条件での太陽電池モジュールの出力特性を評価することができる。
本発明の第１及び第２の擬似太陽光照射装置は、一日の太陽の軌跡を擬似的に再現でき、一日の日射量を再現することができる。また、本発明の第３の擬似太陽光照射装置は曇天下での太陽光線を擬似的に再現することができる。
本発明の第１の評価方法は、日周運動する太陽からの光を受けた場合の太陽電池モジュールの出力特性を正確に評価することができる。また、本発明の第２の評価方法は、曇天下での太陽電池モジュールの出力特性を正確に評価することができる。
本発明の第１の擬似太陽光照射装置の一実施形態を示す図である。 本発明の第１の擬似太陽光照射装置の一実施形態を示す図である。 本発明の第２の擬似太陽光照射装置の一実施形態を示す図である。 制御部及び検出部を備える擬似太陽光照射装置を説明するための図である。 本発明の第３の擬似太陽光照射装置の一実施形態を示す図である。 光源を２つ備える擬似太陽光照射装置の一実施形態を示す図である。 入射角を説明するための図である。
以下、本発明を具体的に説明する。
図１は、本発明の第１の擬似太陽光照射装置の一実施形態を示す図である。本発明の第１の擬似太陽光照射装置は、光源１とスペクトル補正フィルタ２とステージ３とから構成される。図１に示す擬似太陽光照射装置１０においては、光源１から出射された光が楕円鏡４に反射して集光され、スペクトル補正フィルタ２を通過することにより、太陽光の分光分布に近似した分光分布を有する光のみが選択された後、ステージ３に保持された試験体５に照射される。光源１としては、キセノン光源又はハロゲン光源を使用できる。
ステージ３は、角度調整手段６を備えている。図１に示す角度調整手段６は、本体７と、本体７の垂線に対して所定の角度で傾斜することができる支持部８と、支持部８を本体７に対して回動自在に係合する係合ネジ９とを有しており、支持部８にはステージ３が固定されている。
図２に示すように、支持部８はステージ３の平面の垂線が光軸に対して－９０～９０°となるように可動させることができ、これによって、ステージ３上に保持された試験体５に対して－９０～９０°の角度から擬似太陽光を照射させることができる。
図２では、ステージ３をステージ３の平面を通るある特定の方向を軸として、当該軸が当該平面の垂線に対して９０°となるように回転させている。このように回転させる場合、ステージ３の平面の垂線と光軸とを一致させれば、太陽が試験体５のちょうど真上に位置する場合の太陽光を再現できる。
また、ステージ３をステージ３の平面の垂線が光軸と角度を有するように設置した状態で、当該垂線と当該光軸とを含む平面を通るある特定の方向を軸として回転させることにより、地球上の緯度の高い位置での太陽の軌跡を再現することができる。
図３は、本発明の第２の擬似太陽光照射装置の一実施形態を示す図である。図３に示す擬似太陽光照射装置３０においては、光源１及びスペクトル補正フィルタ２が光源台３１に設置されており、光源台３１に設けられている位置調整手段（図示せず）によって、ステージ３を固定した状態で、光源台３１をステージ３を軸として回転させることができる。
図３に示すように、光源台３１はステージ３の平面の垂線が光軸に対して－９０～９０°となるように可動させることができ、これによって、ステージ３上に保持された試験体５に対して－９０～９０°の角度から擬似太陽光を照射させることができる。
図５は、本発明の第３の擬似太陽光照射装置の一実施形態を示す図である。図５に示す擬似太陽光照射装置５０は、光源１とスペクトル補正フィルタ２とステージ３とから構成されており、スペクトル補正フィルタ２とステージ３との間に光散乱手段５１が設けられている。光散乱手段５１は、図３のようにスペクトル補正フィルタ２とステージ３との間に設けてもよいし、光源１とスペクトル補正フィルタ２との間に設けてもよい。光源１から出射された光は、楕円鏡４に反射して集光され、スペクトル補正フィルタ２を通過することにより、太陽光の分光分布に近似した分光分布を有する光のみが選択された後、光散乱手段５１により散乱されて、ステージ３に保持された試験体５に照射される。光源１としては、キセノン光源又はハロゲン光源を使用できる。
図５に示す擬似太陽光照射装置５０では、本発明の第１及び第２の擬似太陽光照射装置と同様に、角度調整手段６が設けられており、このような構成にすることにより、日周運動する太陽からの光を曇天の条件で受けた太陽電池モジュールの出力特性を正確に評価することができる。
散乱光を高い精度で再現することができることから、光散乱手段は、ヘーズ標準板であることが好ましい。ヘーズ標準板は表面が平滑であってもよい。
２つ以上のヘーズ標準板を組み合わせて使用することもできる。２つ以上のヘーズ標準板を組み合わせて使用すると、容易に所望の散乱光を再現することができる。２つ以上のヘーズ標準板は、それぞれ同一のヘーズ値を有するヘーズ標準板であってもよいし、お互いに異なるヘーズ値を有するヘーズ標準板であってもよい。
お互いに異なるヘーズ値を有するヘーズ標準板を組み合わせる場合、ヘーズ値が大きい（３０％以上）ヘーズ標準板とヘーズ値が小さい（３０％未満）ヘーズ標準板とを組み合わせることができる。
上記ヘーズ値は、「ＩＳＯ　１４７８２　Ｐｌａｓｔｉｃｓ　－　Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈａｚｅ　ｆｏｒ　ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ」、これに基づく翻訳規格「ＪＩＳ　Ｋ　７１３６　プラスチック－透明材料のヘーズの求め方」に従って測定することができる。
ヘーズ値（Ｈ）は全光線透過率（Ｔｔ）に対する拡散光透過率（Ｔｄ）の比として、
Ｈ＝Ｔｄ／Ｔｔ×１００
と定義される。
光散乱手段５１は、曇天での太陽光を精度高く再現することができることから、光軸が光散乱手段５１の平面に直角に交わるように設置することが好ましい。
図６に示すように、本発明の第１～３の擬似太陽光照射装置は、２つの光源を有するものであってもよい。図６に示す擬似太陽光照射装置６０では、光源６１と光源６３とが設けられており、光源６１に対向するようにスペクトル補正フィルタ６２が設置され、光源６３に対向するようにスペクトル補正フィルタ６４が設置され、それぞれ所望の分光分布を有する光が選択されて、波長混合フィルタ６７に到達する。波長混合フィルタ６７では、異なる２つの分光分布を有する光が重畳されて擬似太陽光が作られる。合成されることにより作られた擬似太陽光は、反射鏡６８により反射されて所望の角度に調整された後、コリメータレンズ６９を介して、試験体５に照射される。
光源６１及び光源６３は、一方をキセノン光源とし、他方をハロゲン光源とすることができる。キセノン光源からは太陽光を擬似するために必要な短波長の光を多く出射することができ、ハロゲン光源からは太陽光を擬似するために必要な長波長の光を多く出射することができる。
波長混合フィルタ６７としては、ハーフミラーを用いることができる。
コリメータレンズ６９は、擬似太陽光を集光する作用を有しており、擬似太陽光の広がりや強度を調整することができる。
本発明の第１～３の擬似太陽光照射装置は、光源のオンとオフとを制御し、光源を一定の時間間隔を置きながら順に光を出射させ、ステージに保持された試験体に対して、任意の時間で任意の角度から順次光を照射するための制御部を備えることも好ましい。
また、本発明の第１～３の擬似太陽光照射装置は、試験体として太陽電池モジュールを好適に使用することができ、太陽電池モジュールからの出力電流を検出するための検出手段を備えることも好ましい。
図４に示すように、制御部４１からの信号により光源１のオンとオフとを制御し、光源１から光を受けた試験体５からの出力電流を、検出手段４２により検出することができる。制御部４１は、ステージ３の角度を調整する信号を角度調整手段に対して出力してもよい。この構成によれば上記ステージの角度又は上記光源台の位置の変更に合わせて、光源を一定の時間間隔を置きながら順に光を出射させ、ステージに保持された試験体に対して、任意の時間で任意の角度から順次光を照射し、自動で太陽の日周運動に合わせた光の入射角を再現して、各入射角での太陽電池モジュールの出力特性を測定することができる。
次に、本発明の第１及び第２の擬似太陽光照射装置を使用した太陽電池モジュールの第１の評価方法について説明する。光源から試験体５としての太陽電池モジュールに対して入射角α１で光を照射させると、太陽電池モジュールから電流が出力される。出力電流は、検出手段４２により検出され、検出値が記録媒体等（図示せず）に記録される。入射角α１は－９０～９０°の任意の角度を設定することができる。
ついで、光源１の位置又は太陽電池モジュール５の角度が入射角α２になるように変更する。入射角α２は任意の角度とすることができるが、α１よりも大きくなるように、又は、小さくなるように設定し、更に繰り返されるステップにおいて、αｘをα１及びα２よりも大きくなるように、又は、α１及びα２よりも小さくなるように設定して、各ステップを繰り返すと、時間的な労力も、データを処理する労力も低減することができる。各入射角の差は例えば５°とすることができる。
光源１の位置又は太陽電池モジュール５の角度を変更したら、光源から試験体５としての太陽電池モジュールに対して入射角α２で光を照射させ、入射角α２における太陽電池モジュールからの出力電流を同様に検出手段４２により検出して、記録する。
ついで、光源１の位置又は太陽電池モジュール５の角度が入射角αｘ（ｘは３以上の整数である）になるように変更し、光源から試験体５としての太陽電池モジュールに対して入射角αｘで光を照射させ、入射角αｘにおける太陽電池モジュールからの出力電流を同様に検出手段４２により検出して、記録する。以上のステップを任意の回数繰り返し、各入射角αでの出力電流を測定する。
以上のステップを任意の回数繰り返すことにより、太陽電池モジュールの出力特性の評価が終了する。繰り返しの回数が多いほど、日周運動する太陽からの光を受けた場合の太陽電池モジュールの出力特性を正確に評価することができる。例えば、－９０～９０°の範囲で５°刻みで測定を繰り返すことにより、太陽の１日の日周運動を反映させた太陽電池モジュールの出力特性を適切に評価することができる。ｘの上限、すなわち、ステップの繰り返し回数は特に限定されず、大きいほうが詳細なデータを入手することができるが、時間的な負担等が増えることから、両者を比較衡量して適宜設定すればよい。例えば、入射角α１を－９０°として５°毎に＋９０°まで光を照射して出力電流を検出する場合、ｘは３７が上限となる。
次に、本発明の第３の擬似太陽光照射装置を使用した太陽電池モジュールの第２の評価方法について説明する。光源１から出射された光を光散乱手段５１により散乱させて太陽からの散乱光を再現し、散乱光を試験体５としての太陽電池モジュールに照射すると、太陽電池モジュールから電流が出力される。出力電流は、検出手段４２により検出され、記録媒体等（図示せず）に記録される。このようにして、曇天下での太陽電池モジュールの出力特性を正確に評価することができる。
第２の評価方法において、入射角αは－９０～９０°の任意の角度を設定することができるが、正確な評価のためには１°で測定することが好ましい。また、－９０～９０°の範囲の任意の入射角での出力電流を複数測定することにより、日周運動する太陽から、曇天下で光を受けた場合の太陽電池モジュールの出力特性を正確に評価することもできる。
１　光源
２　スペクトル補正フィルタ
３　ステージ
４　楕円鏡
５　試験体
６　角度調整手段
７　本体
８　支持部
９　係合ネジ
１０，３０，５０，６０　擬似太陽光照射装置
３１　光源台
４１　制御部
４２　検出手段
５１　光散乱手段
６１，６３　光源
６２，６４　スペクトル補正フィルタ
６５，６６　楕円鏡
６７　波長混合フィルタ
６８　反射鏡
６９　コリメータレンズ

Claims (11)

  1. 光源と、
    前記光源から出射した光の分光分布を太陽光の分光分布に近似するように補正するスペクトル補正フィルタと、
    試験体を保持するステージと、を備えた擬似太陽光照射装置であって、
    前記試験体に照射される光の入射角を可変とする角度調整手段が前記ステージに設けられていることを特徴とする擬似太陽光照射装置。
  2. 角度調整手段は、ステージに保持された試験体に対する光の入射角を－９０～９０°の範囲で可変とする請求項１記載の擬似太陽光照射装置。
  3. 光源と、
    前記光源から出射した光の分光分布を太陽光の分光分布に近似するように補正するスペクトル補正フィルタと、
    前記光源及び前記スペクトル補正フィルタが設置された光源台と、
    試験体を保持するステージと、を備えた擬似太陽光照射装置であって、
    前記試験体に照射される光の入射角を可変とするために前記光源台の位置を調整する位置調整手段が前記光源台に設けられていることを特徴とする擬似太陽光照射装置。
  4. 位置調整手段は、ステージに保持された試験体に対する光の入射角を－９０～９０°の範囲で可変とする請求項３記載の擬似太陽光照射装置。
  5. 光源と、
    前記光源から出射した光の分光分布を太陽光の分光分布に近似するように補正するスペクトル補正フィルタと、
    試験体を保持するステージと、を備えた擬似太陽光照射装置であって、
    前記スペクトル補正フィルタと前記ステージとの間に光散乱手段が設けられていることを特徴とする擬似太陽光照射装置。
  6. 光散乱手段がヘーズ標準板である請求項５記載の擬似太陽光照射装置。
  7. 光源を２つ備える擬似太陽光照射装置であり、
    所定の分光分布を有する第１の光を照射する第１の光源と、
    第１の光源に対向するように配置された第１のスペクトル補正フィルタと、
    第１の光とは異なる分光分布を有する第２の光を照射する第２の光源と、
    第２の光源に対向するように配置された第２のスペクトル補正フィルタと、
    第１の光および第２の光が入射し、入射した第１の光および第２の光から選択された光を混合するための波長混合フィルタと、
    を備える請求項１、２、３、４、５又は６記載の擬似太陽光照射装置。
  8. 光源のオンとオフとを制御し、光源を一定の時間間隔を置きながら順に光を出射させ、ステージに保持された試験体に対して、任意の時間で任意の角度から順次光を照射するための制御部を備える請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の擬似太陽光照射装置。
  9. 光源から太陽電池モジュールに対して、入射角α１で光を照射して、出力電流を検出するステップと、
    光源の位置又は太陽電池モジュールの角度を変化させて、入射角α２（α２はα１と異なる）で光を照射して、出力電流を検出するステップと、
    光源の位置又は太陽電池モジュールの角度を変化させて、入射角αｘ（αｘはα１及びα２と異なる、ｘは３以上の整数である）で光を照射して、出力電流を検出するステップを任意の回数繰り返すステップと、
    からなることを特徴とする太陽電池モジュールの評価方法。
  10. 入射角α１、α２及びαｘを－９０～９０°の間の角度に設定する請求項９記載の太陽電池モジュールの評価方法。
  11. 光源から出射された光を光散乱手段により散乱させて太陽からの直達光及び散乱光を再現するステップと、
    光源から太陽電池モジュールに対して、散乱させた光を照射して、出力電流を検出するステップと、
    からなることを特徴とする太陽電池モジュールの評価方法。
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