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JP5895691B2 - Solar cell evaluation apparatus and method - Google Patents

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Description

本発明は、太陽電池を評価するための太陽電池評価装置および太陽電池評価方法に関し、特に、単色光照射開始後に安定状態になるまで時間の必要な太陽電池を適切に評価することができる太陽電池評価装置および太陽電池評価方法に関する。   The present invention relates to a solar cell evaluation apparatus and a solar cell evaluation method for evaluating a solar cell, and in particular, a solar cell that can appropriately evaluate a solar cell that requires time until a stable state is reached after the start of monochromatic light irradiation. The present invention relates to an evaluation apparatus and a solar cell evaluation method.

太陽電池は、光起電力効果を利用することによって光エネルギーを直接電力へ変換する素子であり、様々な太陽電池が研究、開発され、近年、広く普及し始めている。この太陽電池(以下、適宜「PV」と略記する)には、シリコン(Si)を用いたシリコン系PV、InGaAs等の化合物半導体を用いた化合物系PVおよび有機半導体を用いた有機系PV等の様々な種類があり、有機系PVには、2種類の有機半導体を用いてPN接合を形成しPN接合における電子の光励起によって光起電力を得るPN接合型PVと、有機色素中の電子の光励起によって光起電力を得る色素増感太陽電池とがある。   A solar cell is an element that directly converts light energy into electric power by utilizing the photovoltaic effect, and various solar cells have been researched and developed, and have begun to spread widely in recent years. This solar cell (hereinafter abbreviated as “PV” as appropriate) includes silicon PV using silicon (Si), compound PV using a compound semiconductor such as InGaAs, and organic PV using an organic semiconductor. There are various types of organic PV, PN junction type PV that uses two types of organic semiconductors to form a PN junction and obtains photoelectromotive force by photoexcitation of electrons in the PN junction, and photoexcitation of electrons in organic dyes. And a dye-sensitized solar cell that obtains a photovoltaic power.

このような様々な太陽電池の中には、例えばシリコン系PVに代表される、光を照射した直後に、安定した電流値(略一定の電流値)の出力電流を出力する太陽電池がある一方、例えば有機系PVに代表される、図7および図8に示すように、出力電流が光の照射時間の経過に伴って徐々に大きくなり(過渡状態)、やがて飽和して安定した電流値となる(定常状態)太陽電池がある。   Among such various solar cells, there is a solar cell that outputs an output current having a stable current value (substantially constant current value) immediately after irradiation with light, for example, represented by silicon PV. For example, as shown in FIGS. 7 and 8, represented by organic PV, the output current gradually increases with the passage of light irradiation time (transient state), and eventually becomes saturated and stable. There is a (steady state) solar cell.

このような光の照射直後に定常状態にならない太陽電池を適切に評価するためには、前記定常状態で前記太陽電池を評価する必要があり、ライトソーキング(Light Soaking)と呼ばれる光の照射が評価前に太陽電池に対し行われる(例えば非特許文献1および非特許文献2参照)。   In order to properly evaluate such a solar cell that does not enter a steady state immediately after light irradiation, it is necessary to evaluate the solar cell in the steady state, and light irradiation called light soaking is evaluated. It is performed on the solar cell before (for example, see Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2).

そして、このようなライトソーキングの効果は、ライトソーキングの光照射を停止した直後に失われないが、図7に示すように、徐々に失われる。このため、ライトソーキングの光照射を停止した後に、太陽電池を評価するために光を照射した場合に、太陽電池から出力される出力電流は、図7に示すように、時間経過に伴って徐々に低下する。   The light soaking effect is not lost immediately after the light soaking light irradiation is stopped, but gradually lost as shown in FIG. For this reason, when light irradiation is performed to evaluate the solar cell after the light soaking light irradiation is stopped, the output current output from the solar cell gradually increases with time as shown in FIG. To drop.

なお、図7は、白色光の照射に対するライトソーキングの効果を説明するための図であり、その横軸は、経過時間であり、その縦軸は、PVの出力電流である。図8は、ライトソーキングの効果を示すための実測結果を示す図であり、実線は、出力電流(mA)を示し、破線は、電圧(mV)を示す。図8の横軸は、経過時間であり、その紙面右縦軸は、電圧であり、紙面左縦軸は、電流である。   FIG. 7 is a diagram for explaining the effect of light soaking on the irradiation of white light, the horizontal axis is elapsed time, and the vertical axis is PV output current. FIG. 8 is a diagram showing actual measurement results for showing the effect of light soaking. The solid line shows the output current (mA), and the broken line shows the voltage (mV). The horizontal axis in FIG. 8 is the elapsed time, the vertical axis on the right side of the paper is the voltage, and the vertical axis on the left side of the paper is the current.

太陽電池の性能を評価するための評価指標の一つである太陽電池の分光感度は、入射光の各波長での光電変換効率であり、通常A/W(アンペア/ワット)の単位で表される。分光感度の測定には,測定しようとする波長の単色光を対象の太陽電池に照射し,太陽電池の出力電流を照射した単色光のエネルギーで除算することで得られる.この分光感度を測定するために太陽電池に照射する単色光に因ってもライトソーキング同様の現象が見られる。したがって、太陽電池の分光感度は、単色光照射開始後安定したのちに測定する必要がある。   The spectral sensitivity of a solar cell, which is one of the evaluation indexes for evaluating the performance of a solar cell, is the photoelectric conversion efficiency at each wavelength of incident light, and is usually expressed in units of A / W (ampere / watt). The Spectral sensitivity can be measured by irradiating the target solar cell with monochromatic light of the wavelength to be measured and dividing the output current of the solar cell by the energy of the monochromatic light irradiated. A phenomenon similar to that of light soaking is observed even when the monochromatic light irradiated to the solar cell is used to measure the spectral sensitivity. Therefore, the spectral sensitivity of the solar cell needs to be measured after it has stabilized after the start of monochromatic light irradiation.

「色素増感太陽電池の性能評価方法」、財団法人光産業技術振興協会発行、2009年3月制定"Dye-sensitized solar cell performance evaluation method", published by Japan Optical Industry Promotion Association, established in March 2009 「地上設置の薄膜太陽電池(PV)モジュール−設計適格性確認試験及び形式認証のための要求事項」の10.19.3 手順参照、JIS C 8991、2011年Refer to 10.19.3 Procedure in “Thin-Film Thin Film Solar Cell (PV) Module-Requirements for Design Qualification Test and Type Certification”, JIS C 8991, 2011

ところで、太陽電池を評価する際に太陽電池が定常状態となっているか否かの判定は、従来、経験的に行われている。例えば、前記判定は、分光感度測定のための単色光照射を開始して所定時間後に評価を行う処理を複数回行い、その各評価結果が略同等である否かをオペレータが判断することによって行われている。その結果、各評価結果が略同等ではない場合には、単色光照射を開始後の前記所定時間を長くする対処等の様々な対処が経験的に為されている。   By the way, when evaluating a solar cell, determination of whether the solar cell is in the steady state is conventionally performed empirically. For example, the determination is performed by performing an evaluation process a plurality of times after starting a monochromatic light irradiation for spectral sensitivity measurement, and an operator determining whether or not the evaluation results are substantially equal. It has been broken. As a result, when each evaluation result is not substantially equal, various countermeasures such as a countermeasure for increasing the predetermined time after starting the monochromatic light irradiation are taken empirically.

このように過渡状態を経て定常状態となる太陽電池の評価は、経験的に行われており、その評価結果の信頼性を保証し難い。また、評価結果を得るために、複数回の前記処理を行う必要があり、前記太陽電池の評価に手間がかかってしまう。   Thus, evaluation of the solar cell which will be in a steady state through a transient state is performed empirically, and it is difficult to guarantee the reliability of the evaluation result. Moreover, in order to obtain an evaluation result, it is necessary to perform the process a plurality of times, and it takes time to evaluate the solar cell.

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、単色光照射開始後に出力電流が安定するまでに時間の必要な太陽電池をより高い信頼性でより少ない手間で評価することができる太陽電池評価装置および太陽電池評価方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to evaluate solar cells that require time until the output current is stabilized after the start of monochromatic light irradiation with higher reliability and less effort. It is providing the solar cell evaluation apparatus and solar cell evaluation method which can be performed.

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる太陽電池評価装置は、評価前に所定時間の単色光の照射が必要な評価対象の太陽電池に、所定波長の単色光を照射する評価光照射部と、前記単色光を受けたときの、前記太陽電池の出力を検出する検出部と、前記評価光照射部により前記単色光の照射の開始から前記検出部で検出される出力を監視し、所定時間における前記太陽電池の出力変化量を前記所定時間で除算した傾き、または、前記太陽電池の出力における時間微分が、所定の範囲内となったときに、前記検出部で検出されている出力と、前記単色光の照射エネルギーとに基づいて前記所定波長の分光感度を算出する分光感度算出部とを備えることを特徴とする。   As a result of various studies, the present inventor has found that the above object is achieved by the present invention described below. That is, the solar cell evaluation device according to one aspect of the present invention includes an evaluation light irradiation unit that irradiates a solar cell to be evaluated that needs to be irradiated with monochromatic light for a predetermined time before evaluation, with the monochromatic light having a predetermined wavelength, A detection unit that detects the output of the solar cell when receiving monochromatic light, and an output detected by the detection unit from the start of the irradiation of the monochromatic light by the evaluation light irradiation unit, and monitors the output at a predetermined time. A slope obtained by dividing an output change amount of the solar cell by the predetermined time, or an output detected by the detection unit when a time derivative in the output of the solar cell is within a predetermined range, and the monochrome And a spectral sensitivity calculating unit that calculates the spectral sensitivity of the predetermined wavelength based on the irradiation energy of light.

このような構成の太陽電池評価装置は、評価前に所定時間の単色光の照射が必要な太陽電池の評価である分光感度を求める際に、所定時間における前記太陽電池の出力変化量を前記所定時間で除算した傾き、または、前記太陽電池の出力における時間微分が所定の範囲内となった時、すなわち、出力が定常状態となった時に、太陽電池の出力を検出し、その出力を基に分光感度を求める。したがって、評価前に所定時間の単色光の照射が必要な太陽電池をより高い信頼性で評価することができ、また、より少ない手間で評価することが可能となる。   When the solar cell evaluation apparatus having such a configuration obtains the spectral sensitivity, which is an evaluation of a solar cell that needs to be irradiated with monochromatic light for a predetermined time before the evaluation, the output change amount of the solar cell during the predetermined time is calculated as the predetermined amount. When the slope divided by time or the time derivative in the output of the solar cell is within a predetermined range, that is, when the output is in a steady state, the output of the solar cell is detected, and based on the output Obtain spectral sensitivity. Therefore, it is possible to evaluate a solar cell that needs to be irradiated with monochromatic light for a predetermined time before evaluation with higher reliability, and to perform evaluation with less effort.

また、他の一態様では、上述の太陽電池評価装置において、前記評価光照射部は、それぞれ異なる波長の複数の単色光を照射することが可能であり、前記評価光照射部による前記複数の単色光それぞれの照射開始時から、所定時間における前記太陽電池の出力変化量を前記所定時間で除算した傾き、または、前記太陽電池の出力における時間微分が所定の範囲内となった時までのそれぞれの時間を、前記複数の単色光それぞれの波長に対応付けて記憶する記憶部を、更に備え、前記分光感度算出部は、前記評価光照射部による前記単色光の照射の開始から、当該単色光の波長に対応付けて記憶されている時間の経過後に前記検出部で検出された出力を用いて分光感度を算出することを特徴とする。   In another aspect, in the above-described solar cell evaluation apparatus, the evaluation light irradiation unit can irradiate a plurality of single-color lights having different wavelengths, and the plurality of single colors by the evaluation light irradiation unit. Each time from the start of irradiation of each light to the slope obtained by dividing the output change amount of the solar cell at a predetermined time by the predetermined time, or the time derivative at the output of the solar cell is within a predetermined range. A storage unit that stores time in association with the wavelengths of the plurality of monochromatic lights, and the spectral sensitivity calculation unit is configured to start the irradiation of the monochromatic light by the evaluation light irradiating unit. Spectral sensitivity is calculated using the output detected by the detection unit after the elapse of the time stored in association with the wavelength.

このような構成の太陽電池評価装置は、波長ごとに、検出部が検出する太陽電池の出力が定常状態となるまでの時間を記憶しているので、評価前に所定時間の単色光の照射が必要な太陽電池の評価である分光感度を求める際に、所定波長の単色光をその波長に応じて記憶されている時間照射した後に、太陽電池の出力を検出し、その出力を基に分光感度を求めればよい。したがって、ユーザが所望する精度の分光感度が求まるような照射時間を定めておくことで、より確実に太陽電池が定常状態となった状態で、波長ごとの単色光による分光感度を得ることができ、評価前に所定時間の単色光の照射が必要な太陽電池をより高い信頼性で評価することができ、また、より少ない手間で評価することが可能となる。   Since the solar cell evaluation apparatus having such a configuration stores, for each wavelength, the time until the output of the solar cell detected by the detection unit is in a steady state, irradiation with monochromatic light for a predetermined time before the evaluation is performed. When obtaining the spectral sensitivity, which is the evaluation of the required solar cell, after irradiating the monochromatic light of a predetermined wavelength for the time stored according to the wavelength, the output of the solar cell is detected, and the spectral sensitivity based on the output You can ask for. Therefore, by setting the irradiation time so that the spectral sensitivity with the accuracy desired by the user can be determined, it is possible to more reliably obtain the spectral sensitivity by monochromatic light for each wavelength in a state where the solar cell is in a steady state. Therefore, it is possible to evaluate a solar cell that needs to be irradiated with monochromatic light for a predetermined time before evaluation with higher reliability, and to perform evaluation with less effort.

また、他の一態様では、上述の太陽電池評価装置において、前記分光感度算出部は、前記複数の単色光とは異なる波長の単色光が前記評価光照射部により照射される場合には、前記記憶部に記憶されている前記複数の単色光の波長のうち、照射される単色光の波長と関連する波長および当該波長に対応付けられている時間に基づいて、照射される単色光の波長に応じた時間を算出し、前記評価光照射部による当該単色光の照射の開始から、算出した時間の経過後に前記検出部で検出された出力を用いて分光感度を算出することを特徴とする。   According to another aspect, in the above solar cell evaluation device, the spectral sensitivity calculation unit is configured to emit the monochromatic light having a wavelength different from that of the plurality of monochromatic lights by the evaluation light irradiation unit. Based on the wavelength associated with the wavelength of the emitted monochromatic light and the time associated with the wavelength among the wavelengths of the monochromatic light stored in the storage unit, the wavelength of the emitted monochromatic light is changed. And calculating the spectral sensitivity using the output detected by the detection unit after the calculated time has elapsed from the start of the irradiation of the monochromatic light by the evaluation light irradiation unit.

また、他の一態様では、上述の太陽電池評価装置において、前記分光感度算出部は、前記記憶部に記憶されている前記複数の単色光の波長のうち、前記評価光照射部により照射される単色光の波長の前後の波長および当該波長に対応付けられている時間に基づいて、補間によって、照射される単色光の波長に応じた時間を算出することを特徴とする。   In another aspect, in the above-described solar cell evaluation device, the spectral sensitivity calculation unit is irradiated by the evaluation light irradiation unit among the wavelengths of the plurality of monochromatic lights stored in the storage unit. Based on the wavelength before and after the wavelength of the monochromatic light and the time associated with the wavelength, the time corresponding to the wavelength of the monochromatic light to be irradiated is calculated by interpolation.

また、他の一態様では、上述の太陽電池評価装置において、前記分光感度算出部は、前記記憶部に記憶されている前記複数の単色光の波長のうち、前記評価光照射部により照射される単色光の波長を含む波長範囲に属する波長および当該波長に対応付けられている時間に基づいて、波長と時間との関係式を求め、当該関係式によって、照射される単色光の波長に応じた時間を算出することを特徴とする。   In another aspect, in the above-described solar cell evaluation device, the spectral sensitivity calculation unit is irradiated by the evaluation light irradiation unit among the wavelengths of the plurality of monochromatic lights stored in the storage unit. Based on the wavelength belonging to the wavelength range including the wavelength of the monochromatic light and the time associated with the wavelength, a relational expression between the wavelength and the time is obtained, and according to the wavelength of the monochromatic light irradiated by the relational expression. Time is calculated.

このような構成の太陽電池評価装置は、検出部が検出する太陽電池の出力が定常状態となるまでの時間を測定していない波長であっても、測定した波長と時間に基づいて定常状態となるまでの時間を求めることができる。したがって、定常状態となるまでの時間を測定した波長のピッチよりも、より細かなピッチでの分光感度を得ることができ、より少ない手間で、より高い信頼性で評価することができることになる。   Even if the solar cell evaluation apparatus having such a configuration does not measure the time until the output of the solar cell detected by the detection unit is in a steady state, the solar cell evaluation device has a steady state based on the measured wavelength and time. The time to become can be obtained. Therefore, it is possible to obtain spectral sensitivity at a finer pitch than the wavelength pitch at which the time until the steady state is measured, and to perform evaluation with higher reliability with less effort.

また、他の一態様では、上述の太陽電池評価装置において、前記評価光照射部は、それぞれ異なる波長の複数の単色光を照射することが可能であり、前記分光感度算出部は、前記評価光照射部による前記単色光の照射の開始から、特定時間の経過後に前記検出部で検出された出力を用いて分光感度を算出し、前記特定時間は、前記評価光照射部が照射する複数の単色光のうち、代表する単色光の照射開始時から、所定時間における前記太陽電池の出力変化量を前記所定時間で除算した傾き、または、前記太陽電池の出力における時間微分が所定の範囲内となった時までの時間であり、前記代表する単色光は、前記評価光照射部が照射する複数の単色光のうち、最も長い波長の単色光であることを特徴とする。   According to another aspect, in the above-described solar cell evaluation device, the evaluation light irradiating unit can irradiate a plurality of monochromatic lights having different wavelengths, and the spectral sensitivity calculation unit is configured to output the evaluation light. Spectral sensitivity is calculated using the output detected by the detection unit after the elapse of a specific time from the start of irradiation of the monochromatic light by the irradiation unit, and the specific time is a plurality of single colors irradiated by the evaluation light irradiation unit Among the lights, the inclination obtained by dividing the output change amount of the solar cell at a predetermined time by the predetermined time from the start of irradiation of the representative monochromatic light, or the time derivative at the output of the solar cell is within a predetermined range. The representative monochromatic light is a monochromatic light having the longest wavelength among a plurality of monochromatic lights irradiated by the evaluation light irradiation unit.

このような構成の太陽電池評価装置は、検出部が検出する太陽電池の出力が定常状態となるまでの時間を記憶している波長よりも短波長の単色光であれば、記憶している時間を用いることで、その短波長の単色光による分光感度を正確に求めることができるので、より少ない手間によって、より高い信頼性で評価することができることになる。   The solar cell evaluation device having such a configuration stores the time if the monochromatic light having a wavelength shorter than the wavelength storing the time until the output of the solar cell detected by the detection unit reaches a steady state. Since the spectral sensitivity due to the short-wavelength monochromatic light can be accurately obtained, the evaluation can be performed with higher reliability with less effort.

本発明にかかる太陽電池評価装置および太陽電池評価方法は、単色光照射開始後に出力が安定するまでに時間の必要な太陽電池をより高い信頼性でより少ない手間で評価することができる。   The solar cell evaluation apparatus and solar cell evaluation method according to the present invention can evaluate solar cells that require time until the output is stabilized after the start of monochromatic light irradiation with higher reliability and less effort.

太陽電池に単色光を照射した際の出力電流の遷移を説明するための図である。It is a figure for demonstrating transition of the output current at the time of irradiating a monochromatic light to a solar cell. 照射する単色光ごとに、単色光照射開始後の待ち時間を変更した場合の太陽電池の評価時間を示す図である。It is a figure which shows the evaluation time of the solar cell at the time of changing the waiting time after monochromatic light irradiation start for every monochromatic light to irradiate. 実施形態における太陽電池の太陽電池評価装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the solar cell evaluation apparatus of the solar cell in embodiment. 太陽電池評価装置の太陽電池の分光感度測定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the spectral sensitivity measurement process of the solar cell of a solar cell evaluation apparatus. 太陽電池評価装置の分光感度測定処理の変形例1を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the modification 1 of the spectral sensitivity measurement process of a solar cell evaluation apparatus. 太陽電池評価装置の分光感度測定処理の変形例2を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the modification 2 of the spectral sensitivity measurement process of a solar cell evaluation apparatus. 白色光の照射に対するライトソーキングの効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect of the light soaking with respect to irradiation of white light. ライトソーキングの効果を示すための実測結果を示す図である。It is a figure which shows the actual measurement result for showing the effect of light soaking.

以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。
<実施形態>
実施形態における太陽電池の太陽電池評価装置は、太陽電池の性能を評価するための評価指標として分光感度を測定するものであり、太陽電池の分光感度の測定に要する時間を短くするものである。
Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.
<Embodiment>
The solar cell evaluation apparatus for a solar cell in the embodiment measures spectral sensitivity as an evaluation index for evaluating the performance of the solar cell, and shortens the time required for measuring the spectral sensitivity of the solar cell.

図1は、太陽電池PVに単色光を照射した際の出力電流の遷移を説明するための図であり、その横軸は、経過時間であり、その縦軸は、太陽電池PVの出力電流である。   FIG. 1 is a diagram for explaining the transition of the output current when the solar cell PV is irradiated with monochromatic light, the horizontal axis is the elapsed time, and the vertical axis is the output current of the solar cell PV. is there.

グラフα1は、波長が450nm(ナノメートル)の単色光を太陽電池PVに照射したときの、出力電流の推移を示すグラフであり、グラフα2は、波長が700nmの波長の単色光を太陽電池PVに照射したときの、出力電流の推移を示すグラフである。図1において、時間t10は、単色光の照射を開始した時を示し、時間t11は、波長450nmの単色光を照射した場合に、出力電流が定常状態となった時を示す。また、時間t12は、波長700nmの単色光を照射した場合に、出力電流が定常状態となった時を示す。   The graph α1 is a graph showing the transition of the output current when the solar cell PV is irradiated with monochromatic light having a wavelength of 450 nm (nanometers), and the graph α2 is a monochromatic light having a wavelength of 700 nm. It is a graph which shows transition of an output current when it irradiates to. In FIG. 1, time t10 indicates the time when monochromatic light irradiation is started, and time t11 indicates the time when the output current is in a steady state when monochromatic light having a wavelength of 450 nm is irradiated. The time t12 indicates the time when the output current is in a steady state when monochromatic light with a wavelength of 700 nm is irradiated.

図1で示すように、太陽電池PVの出力電流は、単色光の照射時間の経過に伴って徐々に大きくなり、やがて飽和して安定した電流値(定常状態)となるが、単色光の波長によって定常状態となるまでの時間が異なる。以下、この単色光の照射を開始してから出力電流が定常状態となるまでの時間を、「単色光照射開始後の待ち時間」という。すなわち、太陽電池に照射する光の波長ごとに、単色光照射開始後の待ち時間の時間が異なることになる。   As shown in FIG. 1, the output current of the solar cell PV gradually increases with the lapse of the monochromatic light irradiation time, and eventually becomes saturated and becomes a stable current value (steady state). Depending on the time, the time until the steady state is reached differs. Hereinafter, the time from when the monochromatic light irradiation is started until the output current reaches a steady state is referred to as “waiting time after starting monochromatic light irradiation”. That is, the waiting time after the start of monochromatic light irradiation differs for each wavelength of light irradiated to the solar cell.

したがって、実施形態の太陽電池評価装置では、太陽電池PVの出力電流を測定するタイミングを単色光に応じて変えることで、高い信頼性で分光感度を求め、且つ、分光感度の測定時間を短縮するものである。   Therefore, in the solar cell evaluation apparatus of the embodiment, by changing the timing for measuring the output current of the solar cell PV according to the monochromatic light, the spectral sensitivity is obtained with high reliability, and the measurement time of the spectral sensitivity is shortened. Is.

図2は、単色光に応じて太陽電池PVの出力電流を測定するタイミングを変えて、太陽電池の分光感度を測定する場合の測定時間(評価時間)を説明するための図であり、その横軸は、経過時間であり、その縦軸は、太陽電池PVの出力電流である。グラフα3、α4、α5は、それぞれ異なる波長の単色光であって、それぞれ波長λ3、λ4、λ5の単色光を太陽電池PVに照射したときの、出力電流の推移を示すグラフである。   FIG. 2 is a diagram for explaining the measurement time (evaluation time) when measuring the spectral sensitivity of the solar cell by changing the timing for measuring the output current of the solar cell PV according to the monochromatic light. The axis is the elapsed time, and the vertical axis is the output current of the solar cell PV. Graphs α3, α4, and α5 are monochromatic lights having different wavelengths, and are graphs showing changes in output current when monochromatic lights having wavelengths λ3, λ4, and λ5 are irradiated to the solar cell PV, respectively.

時間t20は、波長λ3の単色光の照射を開始した時を示し、時間t21は、太陽電池の出力電流が定常状態となった時を示す。時間t22は、時間t21の直後に波長λ4の単色光の照射を開始して、太陽電池の出力電流が定常状態となった時を示す。また、時間t23は、時間t22の直後に波長λ5の単色光の照射を開始して、太陽電池の出力電流が定常状態となった時を示す。   Time t20 indicates the time when the irradiation of monochromatic light with wavelength λ3 is started, and time t21 indicates the time when the output current of the solar cell is in a steady state. Time t22 indicates the time when the irradiation of the monochromatic light of wavelength λ4 is started immediately after time t21 and the output current of the solar cell is in a steady state. Time t23 indicates the time when the irradiation of the monochromatic light with the wavelength λ5 is started immediately after time t22 and the output current of the solar cell is in a steady state.

このように定常状態となったタイミング(直後)の時間t21、t22、t23それぞれにおいて、出力電流を測定して分光感度を求める。求めた分光感度はそれぞれ、波長λ3、λ4、λ5の単色光それぞれの分光感度となる。   Thus, at each of the times t21, t22, and t23 at the timing (immediately after) when the steady state is reached, the output current is measured to obtain the spectral sensitivity. The obtained spectral sensitivities are respectively the spectral sensitivities of monochromatic lights having wavelengths λ3, λ4, and λ5.

すなわち、定常状態となった直後に分光感度を求めるので、必要最小限の時間で、各単色光の正確な分光感度を求めることが可能となる。   That is, since the spectral sensitivity is obtained immediately after the steady state is reached, it is possible to obtain the accurate spectral sensitivity of each monochromatic light in the minimum necessary time.

<構成>
図3は、実施形態における太陽電池の太陽電池評価装置の構成を示す図である。実施形態における太陽電池の太陽電池評価装置Sは、単色光照射開始後の待ち時間が必要な評価対象の太陽電池PVを所定の評価項目で評価する装置であって、例えば、図3に示すように、評価光照射部1と、光学系2と、検出部3と、演算制御部4と、入力部5と、出力部6と、インターフェース(IF)部7と、記憶部8とを備える。
<Configuration>
Drawing 3 is a figure showing the composition of the solar cell evaluation device of the solar cell in an embodiment. The solar cell evaluation apparatus S for solar cells in the embodiment is an apparatus that evaluates a solar cell PV to be evaluated, which requires a waiting time after the start of monochromatic light irradiation, using a predetermined evaluation item. For example, as shown in FIG. Furthermore, the evaluation light irradiation unit 1, the optical system 2, the detection unit 3, the calculation control unit 4, the input unit 5, the output unit 6, the interface (IF) unit 7, and the storage unit 8 are provided.

評価光照射部1は、演算制御部4の制御に従い、前記所定の評価項目で評価を行うための評価光を照射する装置である。本実施形態では、前記所定の評価項目が太陽電池の分光感度であるので、評価光は、照射光エネルギーの分かる単色光であって、さらに、その単色光の波長が可変である必要がある。前記単色光の可変波長帯域は、評価対象の太陽電池PVが感度を有する波長域を含む。このため、評価光照射部1は、演算制御部4の制御に従って、単色光の波長を選択(可変)する機能、前記単色光の放射光強度を調整する機能、および、前記単色光を点灯および消灯する機能等の諸機能を備える装置である。このような分光感度で評価するための評価光照射部1は、例えば、図3に示すように、評価光光源駆動制御部11と、評価光光源部12と、光学系13と、モノクロメータ14と、光学系15と、分岐光カプラ部16、放射照度検知部17と、増幅部18とを備える。   The evaluation light irradiating unit 1 is an apparatus that irradiates evaluation light for performing evaluation on the predetermined evaluation item according to the control of the arithmetic control unit 4. In the present embodiment, since the predetermined evaluation item is the spectral sensitivity of the solar cell, the evaluation light is monochromatic light whose irradiation light energy is known, and the wavelength of the monochromatic light needs to be variable. The variable wavelength band of the monochromatic light includes a wavelength range in which the solar cell PV to be evaluated has sensitivity. For this reason, the evaluation light irradiating unit 1 selects (varies) the wavelength of the monochromatic light, adjusts the emitted light intensity of the monochromatic light, and turns on the monochromatic light according to the control of the arithmetic control unit 4. It is a device having various functions such as a function to turn off. The evaluation light irradiation unit 1 for evaluating with such spectral sensitivity includes, for example, an evaluation light source drive control unit 11, an evaluation light source unit 12, an optical system 13, and a monochromator 14 as shown in FIG. And an optical system 15, a branching optical coupler unit 16, an irradiance detection unit 17, and an amplification unit 18.

評価光光源部12は、モノクロメータ14から射出される単色光の波長を含む、所定の波長帯域の光を放射する光源装置であり、例えば、キセノンランプ等である。キセノンランプは、輝度および色温度が高く、そして、紫外から可視を介して赤外までの広帯域に亘る連続スペクトルで光を放射するため、分光感度の測定に好適である。評価光光源駆動制御部11は、演算制御部4の制御に従って、例えば前記評価光の放射(点灯)および停止(消灯)の駆動制御や前記評価光の放射光強度の調整制御等の、評価光光源部12を駆動および制御する装置である。   The evaluation light source unit 12 is a light source device that emits light in a predetermined wavelength band including the wavelength of monochromatic light emitted from the monochromator 14, and is, for example, a xenon lamp. Xenon lamps are suitable for measuring spectral sensitivity because they have high brightness and color temperature and emit light in a continuous spectrum over a wide band from ultraviolet to visible to infrared. The evaluation light source drive control unit 11 performs evaluation light such as drive control of emission (lighting) and stop (lighting off) of the evaluation light and adjustment control of the intensity of emitted light of the evaluation light according to the control of the arithmetic control unit 4. It is a device that drives and controls the light source unit 12.

光学系13、光学系15および光学系2は、その用途に応じて光を集中、または、コリメート(平行光化)させるためのレンズ等の光学素子である。評価光光源駆動制御部11の制御に従って評価光光源部12から放射された光は、光学系13を介してモノクロメータ14へ入射される。   The optical system 13, the optical system 15, and the optical system 2 are optical elements such as lenses for concentrating or collimating (collimating) light according to the application. The light emitted from the evaluation light source unit 12 according to the control of the evaluation light source drive control unit 11 enters the monochromator 14 via the optical system 13.

モノクロメータ14は、演算制御部4の制御に従い、評価光光源部12から光学系13を介して入射された光を、演算制御部4の指示(選択)に応じた所定の波長で単色光化して射出する装置である。モノクロメータ14は、例えば、前記所定の波長帯域の前記光を空間的に分散させ、それをスリット等で狭い範囲の波長のみを取り出す分光器である。このようなモノクロメータ14は、例えば、入射スリット、第1反射鏡、回折格子、第2反射鏡および出射スリットを備え、入射スリットを介して入射された入射光束を第1反射鏡で回折格子へ反射し、回折格子で回折された入射光束の回折光を第2反射鏡で出射スリットへ反射する装置である。モノクロメータ14は、このような構成によって、回折格子等を回転させてスリットの位置に到達する光の波長を選択させ、所望の範囲の波長のみを取り出すこと(単色光化)ができる。モノクロメータ14は、前記所望する範囲の波長を取り出すように演算制御部4によって制御される。モノクロメータ14から射出された単色光は、光学系15を介して分岐光カプラ部16へ入射される。   The monochromator 14 converts the light incident from the evaluation light source 12 through the optical system 13 into monochromatic light at a predetermined wavelength according to the instruction (selection) of the arithmetic control unit 4 according to the control of the arithmetic control unit 4. It is a device that injects. The monochromator 14 is, for example, a spectroscope that spatially disperses the light in the predetermined wavelength band and extracts only a narrow range of wavelengths with a slit or the like. Such a monochromator 14 includes, for example, an entrance slit, a first reflecting mirror, a diffraction grating, a second reflecting mirror, and an exit slit, and an incident light beam incident through the entrance slit is transferred to the diffraction grating by the first reflecting mirror. This is a device that reflects the diffracted light of the incident light beam reflected and diffracted by the diffraction grating to the exit slit by the second reflecting mirror. With such a configuration, the monochromator 14 can select the wavelength of light that reaches the slit position by rotating the diffraction grating or the like, and can extract only a wavelength in a desired range (single-color light conversion). The monochromator 14 is controlled by the arithmetic control unit 4 so as to extract the wavelength in the desired range. The monochromatic light emitted from the monochromator 14 is incident on the branch optical coupler unit 16 through the optical system 15.

分岐光カプラ部16は、入射光を2つの光に分配して射出する光部品である。分岐光カプラ部16に入射された単色光は、分岐光カプラ部16で分配され、その一方は、放射照度検知部17に入射され、その他方は、光学系2を介して、評価対象の太陽電池PVへ照射される。   The branching optical coupler unit 16 is an optical component that divides incident light into two lights and emits them. The monochromatic light incident on the branching optical coupler unit 16 is distributed by the branching optical coupler unit 16, one of which is incident on the irradiance detection unit 17, and the other is the sun to be evaluated via the optical system 2. The battery PV is irradiated.

放射照度検知部17は、分岐光カプラ部16によって分配された単色光(モノクロメータ14から射出された単色光)の放射照度(分光放射照度ではない)を測定する装置(基準検知器)であり、その測定結果を増幅部18へ出力する。増幅部18は、放射照度検知部17で測定された放射照度を所定の増幅率で増幅して演算制御部4へ出力する。単色光の放射照度は、予め測定する等して分かっている場合には、放射照度検知部17、増幅部18および分岐光カプラ部16は、無くてもよい。   The irradiance detector 17 is a device (reference detector) that measures the irradiance (not the spectral irradiance) of monochromatic light (monochromatic light emitted from the monochromator 14) distributed by the branching optical coupler unit 16. The measurement result is output to the amplifying unit 18. The amplifying unit 18 amplifies the irradiance measured by the irradiance detecting unit 17 with a predetermined amplification factor and outputs the amplified irradiance to the arithmetic control unit 4. When the irradiance of monochromatic light is known by measuring in advance, the irradiance detection unit 17, the amplification unit 18 and the branching optical coupler unit 16 may be omitted.

検出部3は、評価項目に応じた前記太陽電池PVの出力を検出する装置である。本実施形態では、前記所定の評価項目が太陽電池の分光感度であるので、検出部3は、前記太陽電池PVの電圧および電流が分かる装置である。より具体的には、検出部3は、演算制御部4の制御に従った所定の電圧値の電圧を前記太陽電池PVに印加して前記太陽電池PVの出力電流を測定することができるとともに、前記所定の電圧値を変えることができる、いわゆるソースメータである。検出部3は、所定のサンプリング間隔で検出した前記太陽電池の出力を演算制御部4へ出力する。   The detection part 3 is an apparatus which detects the output of the said solar cell PV according to an evaluation item. In this embodiment, since the predetermined evaluation item is the spectral sensitivity of the solar cell, the detection unit 3 is a device that can understand the voltage and current of the solar cell PV. More specifically, the detection unit 3 can measure the output current of the solar cell PV by applying a voltage having a predetermined voltage value to the solar cell PV according to the control of the arithmetic control unit 4. This is a so-called source meter capable of changing the predetermined voltage value. The detection unit 3 outputs the output of the solar cell detected at a predetermined sampling interval to the calculation control unit 4.

入力部5は、外部からコマンド(命令)やデータ等を、太陽電池評価装置Sに入力するための機器であり、例えばキーボードやマウスやタッチパネル等である。   The input unit 5 is a device for inputting commands (commands), data, and the like from the outside to the solar cell evaluation apparatus S, and is, for example, a keyboard, a mouse, a touch panel, or the like.

出力部6は、入力部5から入力されたコマンドやデータおよび演算制御部4の演算結果等を出力するための装置であり、例えばLCD(液晶ディスプレイ)や有機ELディスプレイ等の表示装置や、例えばプリンタ等の印刷装置である。   The output unit 6 is a device for outputting commands and data input from the input unit 5 and the calculation result of the calculation control unit 4. For example, the output unit 6 is a display device such as an LCD (liquid crystal display) or an organic EL display, A printing apparatus such as a printer.

IF部7は、本太陽電池評価装置Sと外部の他の装置との間で互いにデータを交換するための通信インターフェースであり、例えば、USB(Universal Serial Bus)規格に対応した装置やRS232C規格に対応した装置である。   The IF unit 7 is a communication interface for exchanging data between the solar cell evaluation device S and other external devices. For example, the IF unit 7 conforms to a USB (Universal Serial Bus) standard or an RS232C standard. It is a corresponding device.

記憶部8は、例えばハードディスク装置等の外部記憶装置であり、例えば、検出部3の検出結果、演算制御部4の動作に必要なプログラムやデータおよび演算制御部4の演算結果等を記憶するものである。   The storage unit 8 is an external storage device such as a hard disk device, for example, and stores, for example, detection results of the detection unit 3, programs and data necessary for operation of the calculation control unit 4, calculation results of the calculation control unit 4, and the like. It is.

実施形態では、記憶部8には、分光感度の測定処理に必要なデータとして、測定する全波長域、測定する波長のピッチ、太陽電池PVの照射面積Aが記憶される。例えば、測定する全波長域として300〜1200nm、ピッチとして5nmが記憶される。この場合、測定すべき単色光の数は、181個となる。また、記憶部8には、測定された分光感度が記憶される。   In the embodiment, the storage unit 8 stores the entire wavelength range to be measured, the wavelength pitch to be measured, and the irradiation area A of the solar cell PV as data necessary for the spectral sensitivity measurement process. For example, 300 to 1200 nm is stored as the entire wavelength range to be measured, and 5 nm is stored as the pitch. In this case, the number of monochromatic lights to be measured is 181. Further, the measured spectral sensitivity is stored in the storage unit 8.

測定する全波長域、測定する波長のピッチ、太陽電池PVの照射面積Aは、太陽電池PVの評価処理が開始される前に記憶される。なお、各単色光の放射照度を、予め測定して記憶しておく場合は、測定した放射照度も、分光感度測定処理が開始される前に記憶される。   The total wavelength range to be measured, the pitch of the wavelength to be measured, and the irradiation area A of the solar cell PV are stored before the evaluation process of the solar cell PV is started. When the irradiance of each monochromatic light is measured and stored in advance, the measured irradiance is also stored before the spectral sensitivity measurement process is started.

演算制御部4は、各部を当該機能に応じてそれぞれ制御することによって太陽電池評価装置Sの全体の動作を司るとともに、太陽電池PVの評価を求める装置である。演算制御部4は、例えば、CPU(Central Processing Unit、中央処理装置)、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等の記憶素子およびこれらの周辺回路とを備えて構成されるマイクロプロセッサ等である。   The arithmetic and control unit 4 is an apparatus that controls the entire operation of the solar cell evaluation device S by controlling each unit according to the function, and calculates the evaluation of the solar cell PV. The arithmetic control unit 4 includes, for example, a microprocessor including a CPU (Central Processing Unit), a storage element such as a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory), and peripheral circuits thereof. Etc.

演算制御部4には、プログラムが実行されることによって、分光感度算出部41および変化検出部42が機能的に構成される。   The arithmetic control unit 4 is functionally configured with a spectral sensitivity calculation unit 41 and a change detection unit 42 by executing a program.

分光感度算出部41は、検出部3の出力である電流値dIと、増幅部18の出力である放射照度から算出した単位面積あたりの放射照度dEと、記憶部8に記憶されている太陽電池PVに照射される単色光の照射面積Aとから、分光感度S(I、λ)=dI(λ)×A/dE(λ)を算出する。   The spectral sensitivity calculation unit 41 is a solar cell stored in the storage unit 8 and the irradiance dE per unit area calculated from the current value dI output from the detection unit 3 and the irradiance output from the amplification unit 18. Spectral sensitivity S (I, λ) = dI (λ) × A / dE (λ) is calculated from the irradiation area A of the monochromatic light irradiated to PV.

変化検出部42は、演算制御部4からの指示により、検出部3の出力の監視を開始し、出力が定常状態となった時に、演算制御部4に通知する機能を有する。   The change detection unit 42 has a function of starting monitoring the output of the detection unit 3 according to an instruction from the calculation control unit 4 and notifying the calculation control unit 4 when the output becomes a steady state.

定常状態であるか否かは、経過時間に対する出力電流を表す曲線における接線の傾き(微分係数)が、所定の範囲内であるか否か、または、接線の傾き(微分係数)の絶対値が、所定の閾値より小さいか否かによって判断される。   Whether or not it is in a steady state depends on whether or not the slope (derivative coefficient) of the tangent line in the curve representing the output current with respect to the elapsed time is within a predetermined range, or the absolute value of the slope (derivative coefficient) of the tangent line is Judgment is made based on whether the value is smaller than a predetermined threshold.

所定の範囲は、ほぼゼロを示す範囲、例えば、−0.1以上+0.1未満等の適宜な範囲が設定され、所定の閾値は、ゼロに近い所定の値、例えば、0.1や0.05や0.01等の適宜な値が設定される。微分係数が所定の範囲内、または、絶対値が所定の閾値より小さい場合には、定常状態であると判断され、接線の傾きが所定の範囲内にない場合、または、絶対値が所定の閾値以上である場合には、過渡状態であると判断される。   As the predetermined range, an appropriate range such as a range indicating substantially zero, for example, −0.1 or more and less than 0.1 is set, and the predetermined threshold is a predetermined value close to zero, for example, 0.1 or 0. Appropriate values such as .05 and 0.01 are set. When the differential coefficient is within a predetermined range or when the absolute value is smaller than the predetermined threshold value, it is determined as a steady state, and the tangent slope is not within the predetermined range, or the absolute value is a predetermined threshold value. If it is above, it is determined to be in a transient state.

また、定常状態であるか否かは、所定時間における太陽電池PVの出力変化量を、所定時間で除算した傾きがほぼゼロであるか否かによって判断することとしてもよい。例えば、今回jのサンプリング(検出)によって検出部3で得られた太陽電池PVの出力電流Iから前回j−1のサンプリング(検出)によって検出部3で得られた太陽電池PVの出力電流Ij−1を減算し、その減算結果をサンプリング間隔△Tsで除算し、その除算結果(=(I−Ij−1)/△Ts)である傾きが所定の範囲内であるかいなか、または、傾きの絶対値が所定の閾値より小さいか否かによって判断される。傾きが所定の範囲内、または、絶対値が所定の閾値より小さい場合には、定常状態であると判断され、接線の傾きが所定の範囲内にない場合、または、絶対値が所定の閾値以上である場合には、過渡状態であると判断される。 Further, whether or not it is in a steady state may be determined based on whether or not the gradient obtained by dividing the output change amount of the solar cell PV in a predetermined time by the predetermined time is substantially zero. For example, the output current I of the solar cell PV obtained by the detection unit 3 by the previous sampling (detection) of j−1 from the output current I j of the solar cell PV obtained by the detection unit 3 by the sampling (detection) of j this time. j-1 is subtracted, the subtraction result is divided by the sampling interval ΔTs, and the slope of the division result (= (I j −I j−1 ) / ΔTs) is within a predetermined range, Alternatively, the determination is made based on whether or not the absolute value of the inclination is smaller than a predetermined threshold. If the slope is within the predetermined range or the absolute value is smaller than the predetermined threshold, it is determined that the state is steady, and if the tangent slope is not within the predetermined range, or the absolute value is greater than or equal to the predetermined threshold. If it is, it is determined that it is in a transient state.

実施形態では、接線の傾き(微分係数)の絶対値が所定の閾値より小さい場合では、太陽電池PVが定常状態になっている(安定した)と判断され、それ以外の場合では、太陽電池PVが過渡状態である(安定していない)と判断されるものとする。また、例えば、JIS C 8991によれば、温度が40〜60℃の範囲で、43kWh・m−2以上の積算照射量を1つの区間として、2つの連続する区間の測定値が(Pmax−Pmin)/Paverag<2%を満足する場合に、安定したと見なされる。なお、積算照射量は、評価光光源部12から放射される単色光の放射照度、太陽電池PVにおける単色光の照射領域面積およびサンプリング回数(1つの区間における単色光の照射時間)に基づいて求められ、太陽電池PVの出力電力Pは、検出部3の印加電圧Vbおよび検出部3で得られた太陽電池PVの出力電流Iに基づいて求められる。 In the embodiment, when the absolute value of the tangent slope (derivative coefficient) is smaller than a predetermined threshold value, it is determined that the solar cell PV is in a steady state (stable), and in other cases, the solar cell PV. Is assumed to be in a transient state (not stable). Further, for example, according to JIS C 8991, in a temperature range of 40 to 60 ° C., an integrated irradiation dose of 43 kWh · m −2 or more is regarded as one interval, and measured values in two consecutive intervals are (Pmax−Pmin). ) / Paverag <2% is considered stable. The integrated irradiation amount is obtained based on the irradiance of the monochromatic light emitted from the evaluation light source unit 12, the irradiation area area of the monochromatic light in the solar cell PV, and the number of sampling times (the irradiation time of the monochromatic light in one section). Thus, the output power P of the solar cell PV is obtained based on the applied voltage Vb of the detection unit 3 and the output current I of the solar cell PV obtained by the detection unit 3.

なお、この判断は、上述した、太陽電池PVが定常状態になっている(安定した)と判定される条件を、複数回(例えば3回や5回等)、満たした場合に、初めて、太陽電池PVが定常状態になっている(安定した)と判断してもよい。   Note that this determination is made only when the above-described condition for determining that the solar cell PV is in a steady state (stable) is satisfied a plurality of times (for example, three times or five times). It may be determined that the battery PV is in a steady state (stable).

また、判断基準の数値は、ユーザの所望する精度に応じて変更してもよく、ユーザが入力部5を介して入力できるようにしてもよい。また、太陽電池評価装置Sが仕様によって規定された測定精度から、自動的に決定されてもよい。この場合の測定精度は、検出部3の電流レンジや、測定回路系のインピーダンスで変わることになる。   The numerical value of the determination criterion may be changed according to the accuracy desired by the user, or may be input by the user via the input unit 5. Moreover, the solar cell evaluation apparatus S may be automatically determined from the measurement accuracy defined by the specification. The measurement accuracy in this case varies depending on the current range of the detection unit 3 and the impedance of the measurement circuit system.

演算制御部4は、評価光光源駆動制御部11およびモノクロメータ14を制御し、記憶部8に記憶されているピッチごとの単色光を順次照射させ、照射が開始されると変化検出部42に出力電流の変化の検出を依頼し、変化検出部42から定常状態となった旨の通知があると、分光感度算出部41に分光感度を算出させ、算出された分光感度を記憶部8に記憶する。   The arithmetic control unit 4 controls the evaluation light source drive control unit 11 and the monochromator 14 to sequentially irradiate the monochromatic light for each pitch stored in the storage unit 8, and when the irradiation is started, the change detection unit 42. When requesting detection of a change in output current and notification from the change detection unit 42 that a steady state has been reached, the spectral sensitivity calculation unit 41 is caused to calculate the spectral sensitivity, and the calculated spectral sensitivity is stored in the storage unit 8. To do.

<動作>
次に、実施形態の太陽電池評価装置Sの動作について説明する。図4は、ある種類の太陽電池PVの評価を行う場合に行われる処理のフローチャートである。
<Operation>
Next, operation | movement of the solar cell evaluation apparatus S of embodiment is demonstrated. FIG. 4 is a flowchart of processing performed when an evaluation of a certain type of solar cell PV is performed.

オペレータ(ユーザ)によって評価対象の太陽電池PVが所定の位置に配置され(ステップS10)、最初の太陽電池PVの測定開始の指示を入力部5から受け付けると、演算制御部4は、各機能部に動作開始を指示する。その後、演算制御部4は、測定する全波長域および測定する波長のピッチを、記憶部8から読み出し、最初の波長の単色光を評価光光源部12が照射するよう評価光光源駆動制御部11およびモノクロメータ14を制御し(ステップS11)、単色光の照射開始を指示する(ステップS12)。照射させる最初の単色光は、測定する全波長域のうちの最も短波長の波長の単色光を照射させるものとし、長波長の方向にピッチ分ずらした波長の単色光を順次照射させるものとする。尚、長波長から短波長の方向にピッチ分ずつずらした波長の単色光を順次照射させることとしてもよく、また、照射する単色光の順序をランダムに決めておいてもよい。   When the operator (user) places the solar cell PV to be evaluated at a predetermined position (step S10) and receives an instruction to start measurement of the first solar cell PV from the input unit 5, the arithmetic control unit 4 To start operation. Thereafter, the arithmetic control unit 4 reads out the entire wavelength range to be measured and the pitch of the wavelength to be measured from the storage unit 8, and the evaluation light source drive control unit 11 so that the evaluation light source unit 12 emits monochromatic light of the first wavelength. The monochromator 14 is controlled (step S11), and the start of monochromatic light irradiation is instructed (step S12). The first monochromatic light to be irradiated is assumed to irradiate monochromatic light having the shortest wavelength in the entire wavelength range to be measured, and sequentially irradiate monochromatic light having a wavelength shifted by the pitch in the long wavelength direction. . In addition, it is good also as irradiating sequentially the monochromatic light of the wavelength shifted | deviated by the pitch from the long wavelength to the short wavelength, and you may determine the order of the monochromatic light to irradiate at random.

単色光の照射開始を指示した演算制御部4は、変化検出部42に検出部3の出力の変化の監視を依頼する。依頼を受けた変化検出部42は、検出部3が所定のサンプリング間隔で検出する太陽電池PVの出力電流を取得し、取得した出力電流が定常状態となったか否か、すなわち、接線の傾きの絶対値が閾値よりも小さくなったか否かを判断する(ステップS14)。   The calculation control unit 4 that has instructed the start of monochromatic light irradiation requests the change detection unit 42 to monitor the change in the output of the detection unit 3. Upon receiving the request, the change detection unit 42 acquires the output current of the solar cell PV detected by the detection unit 3 at a predetermined sampling interval, and whether or not the acquired output current is in a steady state, that is, the tangential slope. It is determined whether or not the absolute value is smaller than a threshold value (step S14).

傾きの絶対値が閾値以上である場合には(ステップS14:No)、演算制御部4は、いまだ過渡状態であると判断して、更に検出部3から出力電流を取得して判定を行う。また、傾きの絶対値が閾値よりも小さい場合には(ステップS14:Yes)、演算制御部4は、定常状態であると判断し、その旨を演算制御部4に通知する。   If the absolute value of the slope is equal to or greater than the threshold value (step S14: No), the arithmetic control unit 4 determines that it is still in a transient state, and further obtains the output current from the detection unit 3 and makes a determination. When the absolute value of the slope is smaller than the threshold value (step S14: Yes), the calculation control unit 4 determines that it is in a steady state and notifies the calculation control unit 4 to that effect.

定常状態である旨の通知を受けた演算制御部4は、分光感度算出部41に分光感度の算出を依頼する。   Receiving the notification that it is in a steady state, the arithmetic control unit 4 requests the spectral sensitivity calculation unit 41 to calculate the spectral sensitivity.

依頼を受けた分光感度算出部41は、増幅部18から放射照度を取得して単位面積あたりの放射照度dEを算出し、記憶部8から太陽電池PVの照射面積Aを読み出し、検出部3から電流値dIを取得して、分光感度S(I、λ)=dI(λ)×A/dE(λ)を算出し、演算制御部4に渡す(ステップS15)。   Upon receiving the request, the spectral sensitivity calculation unit 41 obtains the irradiance from the amplification unit 18 to calculate the irradiance dE per unit area, reads the irradiation area A of the solar cell PV from the storage unit 8, and from the detection unit 3. The current value dI is acquired, the spectral sensitivity S (I, λ) = dI (λ) × A / dE (λ) is calculated, and passed to the arithmetic control unit 4 (step S15).

分光感度算出部41から分光感度を受け取った演算制御部4は、照射している単色光と対応付けて記憶部8に記憶させる(ステップS16)。   Receiving the spectral sensitivity from the spectral sensitivity calculation unit 41, the arithmetic control unit 4 stores the spectral sensitivity in the storage unit 8 in association with the irradiating monochromatic light (step S16).

分光感度を記憶部8に記憶させた演算制御部4は、測定対象の全波長についてのすべての単色光について分光感度を測定し終わったか否かを判断する(ステップS17)。全ての単色光について測定していないと判断した場合(ステップS17:No)、演算制御部4は、ステップS11からステップS17までの処理を、全ての単色光について行う。   The arithmetic control unit 4 having the spectral sensitivity stored in the storage unit 8 determines whether or not the spectral sensitivity has been measured for all the monochromatic lights for all the wavelengths to be measured (step S17). If it is determined that measurement has not been performed for all monochromatic lights (step S17: No), the arithmetic control unit 4 performs the processing from step S11 to step S17 for all monochromatic lights.

測定対象の全波長についてのすべての単色光について分光感度を測定し終わったと判断した場合(ステップS17:Yes)、演算制御部4は、記憶部8から全ての単色光の分光感度を読み出し、読み出した分光感度および分光感度の測定が終了した旨を、出力部6に表示し(ステップS18)、処理を終了する。   When it is determined that the spectral sensitivities have been measured for all the monochromatic lights for all the wavelengths to be measured (step S17: Yes), the arithmetic control unit 4 reads out and reads the spectral sensitivities of all the monochromatic lights from the storage unit 8. That the spectral sensitivity and the measurement of the spectral sensitivity are completed are displayed on the output unit 6 (step S18), and the process is terminated.

上述のような太陽電池評価装置Sにおいては、太陽電池PVの出力電流が定常状態となるまでの待ち時間を試行錯誤で決定するための手間を省くことができ、また、単色光ごとに最適な状態で分光感度を測定することができるので、分光感度の測定において無駄な待ち時間をなるべく少なくし迅速な測定を行うことが可能となる。
<変形例1>
実施形態では、各単色光の照射を開始してから太陽電池PVの出力電流を監視し、経過時間に対する出力電流を表す曲線における接線の傾き(微分係数)の絶対値が、所定の閾値より小さくなった時に、定常状態であると判断して分光感度を算出することとしている。
In the solar cell evaluation apparatus S as described above, it is possible to save time and effort for determining the waiting time until the output current of the solar cell PV reaches a steady state by trial and error, and it is optimal for each monochromatic light. Since the spectral sensitivity can be measured in a state, it is possible to perform a quick measurement while reducing a wasteful waiting time as much as possible in the measurement of the spectral sensitivity.
<Modification 1>
In the embodiment, the output current of the solar cell PV is monitored after starting the irradiation of each monochromatic light, and the absolute value of the slope of the tangent line (differential coefficient) in the curve representing the output current with respect to the elapsed time is smaller than a predetermined threshold value. At this time, the spectral sensitivity is calculated by determining that it is in a steady state.

変形例1では、実施形態での分光感度測定処理を行う際に、単色光の照射の開始から定常状態と判断されるまでの時間を計測して、単色光ごとの照射時間として記憶しておく。そして、時間を測定した太陽電池PVと同種の太陽電池PVの分光感度測定処理に用いる。   In Modification 1, when performing the spectral sensitivity measurement process in the embodiment, the time from the start of monochromatic light irradiation until it is determined to be in a steady state is measured and stored as the irradiation time for each monochromatic light. . And it uses for the spectral sensitivity measurement process of the solar cell PV of the same kind as the solar cell PV which measured time.

同種の太陽電池PVの分光感度測定処理においては、経過時間に対する出力電流を表す曲線における接線の傾き(微分係数)の絶対値が、所定の閾値より小さくなったか否かの判断を行うことなく、照射する時間を計測するだけで良いので、より簡便に分光感度の測定を行うことが可能となる。   In the spectral sensitivity measurement process of the solar cell PV of the same type, without determining whether or not the absolute value of the tangent slope (derivative coefficient) in the curve representing the output current with respect to the elapsed time is smaller than a predetermined threshold value, Since it is only necessary to measure the irradiation time, the spectral sensitivity can be measured more easily.

本変形例1の太陽電池評価装置Sの構成は、図3で示した構成と同様であるが、演算制御部4は、更に、いわゆるタイマーを有し、経過時間を計測する機能を備え、単色光の照射を開始してからの経過時間を計測する。   The configuration of the solar cell evaluation device S of the present modification 1 is the same as the configuration shown in FIG. 3, but the arithmetic control unit 4 further includes a so-called timer, has a function of measuring elapsed time, and is monochromatic. The elapsed time from the start of light irradiation is measured.

また、変形例1の太陽電池評価装置Sは、図4のフローチャートを用いて説明した分光感度測定処理に加えて、以下の処理を行う。   Moreover, the solar cell evaluation apparatus S of the modification 1 performs the following process in addition to the spectral sensitivity measurement process described using the flowchart of FIG.

ステップS12において単色光の照射を開始した時から、演算制御部4は、経過時間の計測を開始する。ステップS14において変化検出部42から定常状態である旨の通知を受けた演算制御部4は、ステップS14の処理とステップS15の処理の間において、計測していた経過時間を照射時間として、現在照射している単色光の波長と対応付けて記憶部8に記憶させる。   From the start of monochromatic light irradiation in step S12, the arithmetic control unit 4 starts measuring elapsed time. Receiving the notification that the steady state is received from the change detection unit 42 in step S14, the calculation control unit 4 uses the measured elapsed time as the irradiation time between the processing in step S14 and the processing in step S15. The data is stored in the storage unit 8 in association with the wavelength of the monochromatic light.

このような処理を行うことで、太陽電池評価装置Sは、太陽電池PVの分光感度を測定すると同時に、単色光ごとの定常状態になるまでの照射時間を計測して記憶することになる。   By performing such processing, the solar cell evaluation apparatus S measures and memorizes the irradiation time until it reaches a steady state for each monochromatic light while measuring the spectral sensitivity of the solar cell PV.

次に、図5を用いて、照射時間を測定した太陽電池PV(以下、「最初の太陽電池PV」というものとする。)と同種の太陽電池PVの分光感度測定処理、すなわち、照射時間を用いた分光感度の測定処理について説明する。   Next, using FIG. 5, the spectral sensitivity measurement processing of the solar cell PV of the same type as the solar cell PV whose irradiation time was measured (hereinafter referred to as “first solar cell PV”), that is, the irradiation time The spectral sensitivity measurement process used will be described.

オペレータ(ユーザ)によって評価対象の太陽電池PVが所定の位置に配置され(ステップS20)、照射時間を用いた太陽電池PVの測定開始の指示を入力部5から受け付けると、演算制御部4は、各機能部に動作開始を指示する。その後、演算制御部4は、測定する全波長域および測定する波長のピッチ、および、各単色光と対応付けて記憶してある照射時間を、記憶部8から読み出し、最初の波長の単色光を評価光光源部12が照射するよう評価光光源駆動制御部11およびモノクロメータ14を制御し(ステップS21)、単色光の照射開始を指示する(ステップS22)。照射させる単色光の順序は、最初の太陽電池PVの測定時と同じであることが望ましい。具体的には、最初の太陽電池PVの測定処理において、測定する全波長域のうちの最も短波長から長波長の方向にピッチ分ずらした波長の単色光を順次照射した場合は、短波長から順にピッチ分ずらして単色光を照射する。先に照射した単色光により履歴効果が生じ、かつ、安定化待ち時間が波長依存性を有しているからである。   When the operator (user) places the solar cell PV to be evaluated at a predetermined position (step S20) and receives an instruction to start measurement of the solar cell PV using the irradiation time from the input unit 5, the arithmetic control unit 4 Instruct each functional unit to start operation. Thereafter, the calculation control unit 4 reads out the entire wavelength range to be measured, the pitch of the wavelength to be measured, and the irradiation time stored in association with each monochromatic light from the storage unit 8, and outputs the monochromatic light of the first wavelength. The evaluation light source drive control unit 11 and the monochromator 14 are controlled so that the evaluation light source unit 12 irradiates (step S21), and the start of monochromatic light irradiation is instructed (step S22). It is desirable that the order of monochromatic light to be irradiated is the same as that in the measurement of the first solar cell PV. Specifically, in the measurement process of the first solar cell PV, when the monochromatic light of the wavelength shifted by the pitch in the direction of the long wavelength from the shortest wavelength among all the wavelength ranges to be measured is sequentially irradiated, from the short wavelength The monochromatic light is irradiated in order by shifting the pitch. This is because the monochromatic light previously irradiated causes a hysteresis effect and the stabilization waiting time has wavelength dependency.

単色光の照射開始を指示した演算制御部4は、照射した単色光と対応付けて記憶部8に記憶されている照射時間を読み出し、時間のカウントを開始し(ステップS23:No)、照射時間が経過したら(ステップS23:Yes)、分光感度算出部41に分光感度の算出を依頼する。例えば、図3において、時間t20に、波長λ3の単色光の照射が開始された場合、時間t21に、分光感度の算出を分光感度算出部41に依頼することになる。また、同様に、波長λ4の単色光の照射が時間t21に開始された場合には、時間t22に、分光感度の算出を分光感度算出部41に依頼する。   The calculation control unit 4 that has instructed the start of monochromatic light irradiation reads the irradiation time stored in the storage unit 8 in association with the emitted monochromatic light, starts counting the time (step S23: No), and the irradiation time. (Step S23: Yes), the spectral sensitivity calculation unit 41 is requested to calculate the spectral sensitivity. For example, in FIG. 3, when the irradiation of the monochromatic light with the wavelength λ3 is started at time t20, the spectral sensitivity calculation unit 41 is requested to calculate the spectral sensitivity at time t21. Similarly, when the irradiation of the monochromatic light of wavelength λ4 is started at time t21, the spectral sensitivity calculation unit 41 is requested to calculate the spectral sensitivity at time t22.

依頼を受けた分光感度算出部41は、増幅部18から放射照度を取得して単位面積あたりの放射照度dEを算出し、記憶部8から太陽電池PVの照射面積Aを読み出し、検出部3から電流値dIを取得して(ステップS24)、分光感度S(I、λ)=dI(λ)×A/dE(λ)を算出し、演算制御部4に渡す(ステップS25)。   Upon receiving the request, the spectral sensitivity calculation unit 41 obtains the irradiance from the amplification unit 18 to calculate the irradiance dE per unit area, reads the irradiation area A of the solar cell PV from the storage unit 8, and from the detection unit 3. The current value dI is acquired (step S24), the spectral sensitivity S (I, λ) = dI (λ) × A / dE (λ) is calculated and passed to the arithmetic control unit 4 (step S25).

分光感度算出部41から分光感度を受け取った演算制御部4は、現在測定中の太陽電池PVの分光感度として、照射している単色光と対応付けて記憶部8に記憶させる(ステップS26)。   Receiving the spectral sensitivity from the spectral sensitivity calculation unit 41, the calculation control unit 4 stores the spectral sensitivity of the solar cell PV currently being measured in the storage unit 8 in association with the irradiating monochromatic light (step S26).

分光感度を記憶部8に記憶させた演算制御部4は、測定対象の全波長についてのすべての単色光について分光感度を測定し終わったか否かを判断する(ステップS27)。全ての単色光について測定していないと判断した場合(ステップS27:No)、演算制御部4は、ステップS21からステップS27までの処理を、全ての単色光について行う。   The arithmetic control unit 4 having the spectral sensitivity stored in the storage unit 8 determines whether or not the spectral sensitivity has been measured for all the monochromatic lights for all the wavelengths to be measured (step S27). If it is determined that measurement has not been performed for all monochromatic lights (step S27: No), the arithmetic control unit 4 performs the processing from step S21 to step S27 for all monochromatic lights.

測定対象の全波長についてのすべての単色光について分光感度を測定し終わったと判断した場合(ステップS27:Yes)、演算制御部4は、記憶部8から全ての単色光の分光感度を読み出し、読み出した分光感度および分光感度の測定が終了した旨を、出力部6に表示し(ステップS28)、処理を終了する。   When it is determined that the spectral sensitivities have been measured for all the monochromatic lights for all wavelengths to be measured (step S27: Yes), the arithmetic control unit 4 reads out and reads the spectral sensitivities of all the monochromatic lights from the storage unit 8. The spectral sensitivity and the fact that the measurement of spectral sensitivity has been completed are displayed on the output unit 6 (step S28), and the process is terminated.

上記処理によって、最初の太陽電池PVと同種の太陽電池PVの分光感度を、短時間で求めることが可能となる。   By the above process, the spectral sensitivity of the same type of solar cell PV as the first solar cell PV can be obtained in a short time.

変形例1の太陽電池評価装置Sにおいては、ピッチごとの全ての単色光の照射時間を計測することとしているが、一部の単色光について照射時間を計測して記憶しておき、計測した波長と照射時間とに基づいて、測定していない単色光の照射時間を算出することとしてもよい。例えば、ピッチが1つ置き波長の単色光の照射時間を計測して求め、飛ばした波長の単色光の照射時間を、その単色光の前後の波長の単色光の照射時間から、補間(例えば、線形補間)により算出することとしてもよい。ピッチが等しい場合は、前後の波長の単色光の照射時間を足して、2で割ればよい。また、ピッチが等しくない場合は、波長間隔による加重平均で求める。また、測定した波長と照射時間との関係式を求め、関係式から、飛ばした波長の単色光の照射時間を求めることとしてもよい。例えば、飛ばした波長を含む波長範囲内で測定した波長とその照射時間とから、関係式を求める。なお、飛ばした波長を含む波長範囲は、飛ばした波長よりも短波長の波長のみを含む場合、飛ばした波長よりも長波長の波長のみを含む場合、飛ばした波長よりも短波長の波長および長波長の波長を含む場合がある。   In the solar cell evaluation apparatus S of Modification 1, the irradiation time of all monochromatic light for each pitch is measured, but the irradiation time is measured and stored for some monochromatic light, and the measured wavelength is measured. And the irradiation time of monochromatic light that is not measured may be calculated based on the irradiation time. For example, by measuring the irradiation time of monochromatic light having a wavelength at every other pitch, the irradiation time of monochromatic light having a skipped wavelength is interpolated from the irradiation time of monochromatic light having wavelengths before and after the monochromatic light (for example, It may be calculated by linear interpolation). When the pitch is equal, the irradiation time of monochromatic light of the front and rear wavelengths is added and divided by two. If the pitches are not equal, the weighted average is determined by the wavelength interval. Moreover, it is good also as calculating | requiring the relational expression of the measured wavelength and irradiation time, and calculating | requiring the irradiation time of the monochromatic light of the skipped wavelength from a relational expression. For example, the relational expression is obtained from the wavelength measured within the wavelength range including the skipped wavelength and the irradiation time. In addition, the wavelength range including the skipped wavelength includes only wavelengths shorter than the skipped wavelength, includes only wavelengths longer than the skipped wavelength, and includes wavelengths shorter and longer than the skipped wavelengths. The wavelength of the wavelength may be included.

太陽電池評価装置Sにおいては、照射時間を用いて太陽電池PVの分光感度を測定する場合に、同種又は同類の太陽電池PVの照射時間を用いたり、同種の又は同類の太陽電池PVの照射時間から推定した時間を用いることとしてもよい。   In the solar cell evaluation apparatus S, when the spectral sensitivity of the solar cell PV is measured using the irradiation time, the irradiation time of the same or similar solar cell PV is used, or the irradiation time of the same or similar solar cell PV. The time estimated from the above may be used.

<変形例2>
変形例1では、測定する全波長域におけるピッチごとの単色光すべてについて、照射時間を計測し、単色光ごとに照射時間を変えて太陽電池PVの分光感度を測定した。
<Modification 2>
In Modification 1, the irradiation time was measured for all monochromatic light for each pitch in the entire wavelength range to be measured, and the spectral sensitivity of the solar cell PV was measured by changing the irradiation time for each monochromatic light.

変形例2では、測定する単色光を複数含むように、全波長を複数のブロックに分け、ブロックごとに1つの照射時間を用いる場合を説明する。ブロック化は、単色光照射開始後の待ち時間が所定の時間範囲に入る単色光を一つのブロックとすることで行う。例えば、所定の時間範囲が3秒〜6秒である場合には、単色光照射開始後の待ち時間が3秒より長く、6秒以下となる単色光の波長が、1つのブロックに属することとなる。   In Modification 2, a case will be described in which all wavelengths are divided into a plurality of blocks so as to include a plurality of monochromatic lights to be measured, and one irradiation time is used for each block. Blocking is performed by making monochromatic light into a single block whose waiting time after the start of monochromatic light irradiation falls within a predetermined time range. For example, when the predetermined time range is 3 to 6 seconds, the wavelength of the monochromatic light whose waiting time after starting the monochromatic light irradiation is longer than 3 seconds and shorter than 6 seconds belongs to one block. Become.

図6は、太陽電池PVの照射時間の取得と分光感度の測定とを行う処理のフローチャートである。この太陽電池PV(最初の太陽電池PV)と同種の太陽電池PVは、図5を用いて説明した処理と同様に、単色光ごとに照射時間の照射を行って分光感度を算出することになる。但し、図5と異なるのは、照射時間が、単色光ごとではなく、ブロックごとに異なる点である。   FIG. 6 is a flowchart of processing for obtaining the irradiation time of the solar cell PV and measuring the spectral sensitivity. The solar cell PV of the same type as this solar cell PV (the first solar cell PV) calculates the spectral sensitivity by performing irradiation for each monochromatic light in the same manner as the processing described with reference to FIG. . However, the difference from FIG. 5 is that the irradiation time differs for each block, not for each monochromatic light.

以下、図6のフローチャートを用いて、分光感度測定処理を説明する。   Hereinafter, the spectral sensitivity measurement process will be described with reference to the flowchart of FIG.

オペレータ(ユーザ)によって評価対象の太陽電池PVが所定の位置に配置され(ステップS30)、最初の太陽電池PVの測定開始の指示を入力部5から受け付けると、演算制御部4は、各機能部に動作開始を指示する。その後、演算制御部4は、測定する全波長域および測定する波長のピッチを、記憶部8から読み出し、全波長域を複数のブロックに分割する(ステップS31)。実施形態では、ブロックに属する単色光は、その波長が連続するものであるとする。なお、ユーザが、入力部5および出力部6を介してブロック分割を行うこととしてもよい。   When the operator (user) places the solar cell PV to be evaluated at a predetermined position (step S30) and receives an instruction to start measurement of the first solar cell PV from the input unit 5, the arithmetic control unit 4 To start operation. Thereafter, the calculation control unit 4 reads out the entire wavelength range to be measured and the pitch of the wavelength to be measured from the storage unit 8, and divides the entire wavelength range into a plurality of blocks (step S31). In the embodiment, it is assumed that the monochromatic light belonging to the block has a continuous wavelength. The user may perform block division via the input unit 5 and the output unit 6.

ブロックに分割した演算制御部4は、最初のブロックを構成する複数の単色光のうち、代表の単色光を評価光光源部12が照射するよう評価光光源駆動制御部11およびモノクロメータ14を制御し、単色光の照射開始を指示する(ステップS32)。実施形態では、代表の単色光は、ブロックを構成する単色光のうち、最も長波長の単色光とする。一般に、長波長の単色光を照射した方が、短波長の単色光を照射した場合に比べて、太陽電池PVの出力電流が定常状態となるまでの時間が長いからである。   The calculation control unit 4 divided into blocks controls the evaluation light source drive control unit 11 and the monochromator 14 so that the evaluation light source unit 12 emits representative single color light among a plurality of single color lights constituting the first block. Then, the start of monochromatic light irradiation is instructed (step S32). In the embodiment, the representative monochromatic light is the monochromatic light having the longest wavelength among the monochromatic lights constituting the block. This is because, in general, it takes longer for the output current of the solar cell PV to reach a steady state when the long wavelength monochromatic light is irradiated than when the short wavelength monochromatic light is irradiated.

単色光の照射開始を指示した演算制御部4は、変化検出部42に検出部3の出力の変化の監視を依頼し、経過時間のカウントを開始する。   The calculation control unit 4 that has instructed the start of monochromatic light irradiation requests the change detection unit 42 to monitor the change in the output of the detection unit 3 and starts counting elapsed time.

依頼を受けた変化検出部42は、検出部3が所定のサンプリング間隔で検出する太陽電池PVの出力電流を取得し、取得した出力電流が定常状態となったか否か、すなわち、接線の傾きの絶対値が閾値よりも小さくなったか否かを判断する(ステップS34)。   Upon receiving the request, the change detection unit 42 acquires the output current of the solar cell PV detected by the detection unit 3 at a predetermined sampling interval, and whether or not the acquired output current is in a steady state, that is, the tangential slope. It is determined whether or not the absolute value is smaller than a threshold value (step S34).

傾きの絶対値が閾値以上である場合には(ステップS34:No)、変化検出部42は、いまだ過渡状態であると判断して、更に検出部3から出力電流を取得して判定を行う。また、傾きの絶対値が閾値よりも小さい場合には(ステップS34:Yes)、変化検出部42は、定常状態であると判断し、その旨を演算制御部4に通知する。   If the absolute value of the slope is equal to or greater than the threshold value (step S34: No), the change detection unit 42 determines that it is still in a transient state, and further obtains the output current from the detection unit 3 and makes a determination. When the absolute value of the slope is smaller than the threshold value (step S34: Yes), the change detecting unit 42 determines that the steady state is present, and notifies the calculation control unit 4 to that effect.

変化検出部42から定常状態である旨の通知を受けた演算制御部4は、カウントしていた経過時間を照射時間として、現在照射させている単色光が属するブロックと対応付けて記憶部8に記憶させる(ステップS35)。   Receiving the notification that the steady state is received from the change detection unit 42, the calculation control unit 4 uses the elapsed time counted as the irradiation time and associates it with the block to which the currently emitted monochromatic light belongs in the storage unit 8. Store (step S35).

照射時間を記憶部8に記憶させた演算制御部4は、分光感度算出部41に分光感度の算出を依頼する。   The calculation control unit 4 having the irradiation time stored in the storage unit 8 requests the spectral sensitivity calculation unit 41 to calculate the spectral sensitivity.

依頼を受けた分光感度算出部41は、増幅部18から放射照度を取得して単位面積あたりの放射照度dEを算出し、記憶部8から太陽電池PVの照射面積Aを読み出し、検出部3から電流値dIを取得して、分光感度S(I、λ)=dI(λ)×A/dE(λ)を算出し、演算制御部4に渡す(ステップS36)。   Upon receiving the request, the spectral sensitivity calculation unit 41 obtains the irradiance from the amplification unit 18 to calculate the irradiance dE per unit area, reads the irradiation area A of the solar cell PV from the storage unit 8, and from the detection unit 3. The current value dI is acquired, and the spectral sensitivity S (I, λ) = dI (λ) × A / dE (λ) is calculated and passed to the arithmetic control unit 4 (step S36).

分光感度算出部41から分光感度を受け取った演算制御部4は、照射している単色光と対応付けて記憶部8に記憶させる(ステップS37)。   The calculation control unit 4 that has received the spectral sensitivity from the spectral sensitivity calculation unit 41 stores it in the storage unit 8 in association with the irradiating monochromatic light (step S37).

次に、演算制御部4は、ブロック内のまだ測定していない単色光を評価光光源部12が照射するよう評価光光源駆動制御部11およびモノクロメータ14を制御し(ステップS38)、単色光の照射開始を指示する(ステップS39)。   Next, the arithmetic control unit 4 controls the evaluation light source drive control unit 11 and the monochromator 14 so that the evaluation light source unit 12 irradiates the monochromatic light that has not yet been measured in the block (step S38), and the monochromatic light. Is started (step S39).

単色光の照射開始を指示した演算制御部4は、照射している単色光が属するブロックと対応付けて記憶部8に記憶されている照射時間、すなわち、ステップS35で記憶部8に記憶した照射時間のカウントを開始し(ステップS40:No)、照射時間が経過したら(ステップS40:Yes)、分光感度算出部41に分光感度の算出を依頼する。   The calculation control unit 4 that has instructed the start of monochromatic light irradiation associates with the block to which the monochromatic light being illuminated belongs and is stored in the storage unit 8, that is, the irradiation stored in the storage unit 8 in step S35. Time counting is started (step S40: No), and when the irradiation time has elapsed (step S40: Yes), the spectral sensitivity calculation unit 41 is requested to calculate the spectral sensitivity.

依頼を受けた分光感度算出部41は、増幅部18から放射照度を取得して単位面積あたりの放射照度dEを算出し、記憶部8から太陽電池PVの照射面積Aを読み出し、検出部3から電流値dIを取得して(ステップS41)、分光感度S(I、λ)=dI(λ)×A/dE(λ)を算出し、演算制御部4に渡す(ステップS42)。   Upon receiving the request, the spectral sensitivity calculation unit 41 obtains the irradiance from the amplification unit 18 to calculate the irradiance dE per unit area, reads the irradiation area A of the solar cell PV from the storage unit 8, and from the detection unit 3. The current value dI is acquired (step S41), the spectral sensitivity S (I, λ) = dI (λ) × A / dE (λ) is calculated and passed to the arithmetic control unit 4 (step S42).

分光感度算出部41から分光感度を受け取った演算制御部4は、現在測定中の太陽電池PVの分光感度として、照射している単色光と対応付けて記憶部8に記憶させる(ステップS43)。   Receiving the spectral sensitivity from the spectral sensitivity calculation unit 41, the arithmetic control unit 4 stores the spectral sensitivity of the solar cell PV currently being measured in the storage unit 8 in association with the irradiating monochromatic light (step S43).

分光感度を記憶部8に記憶させた演算制御部4は、ブロックに属する単色光について分光感度を測定し終わったか否かを判断する(ステップS44)。全ての単色光について測定していないと判断した場合(ステップS44:No)、演算制御部4は、ステップS38からステップS44までの処理を、ブロックに属する全ての単色光について行う。   The arithmetic control unit 4 having the spectral sensitivity stored in the storage unit 8 determines whether or not the spectral sensitivity has been measured for the monochromatic light belonging to the block (step S44). If it is determined that measurement has not been performed for all monochromatic lights (step S44: No), the arithmetic control unit 4 performs the processing from step S38 to step S44 for all monochromatic lights belonging to the block.

ブロック内の全単色光について分光感度を測定し終わったと判断した場合(ステップS44:Yes)、演算制御部4は、測定対象の全波長について、すなわち、全ブロックの単色光について分光感度を測定し終わったか否かを判断する(ステップS45)。全てのブロックについて測定していないと判断した場合(ステップS45:No)、演算制御部4は、ステップS32からステップS45までの処理を、全てのブロックについて行う。   When it is determined that the spectral sensitivity has been measured for all the monochromatic lights in the block (step S44: Yes), the arithmetic control unit 4 measures the spectral sensitivity for all the wavelengths to be measured, that is, for the monochromatic light of all the blocks. It is determined whether or not the process is over (step S45). If it is determined that measurement has not been performed for all blocks (step S45: No), the arithmetic control unit 4 performs the processing from step S32 to step S45 for all blocks.

全ブロックについてのすべての単色光について分光感度を測定し終わったと判断した場合(ステップS45:Yes)、演算制御部4は、記憶部8から全ての単色光の分光感度を読み出し、読み出した分光感度および分光感度の測定が終了した旨を、出力部6に表示し(ステップS46)、処理を終了する。   When it is determined that the spectral sensitivities have been measured for all the monochromatic lights for all the blocks (step S45: Yes), the arithmetic control unit 4 reads the spectral sensitivities of all the monochromatic lights from the storage unit 8, and reads the spectral sensitivities. The fact that the measurement of the spectral sensitivity is completed is displayed on the output unit 6 (step S46), and the process is terminated.

変形例2の太陽電池評価装置Sにおいては、波長が近い単色光は、定常状態となるまでの照射時間も差が少ないことから、複数の単色光をまとめてブロック化することにより、効率的な分光感度の測定を行うことが可能となる。   In the solar cell evaluation apparatus S of the modified example 2, since the monochromatic light with a short wavelength has little difference in the irradiation time until the steady state is reached, it is efficient by collectively blocking a plurality of monochromatic lights. It becomes possible to measure spectral sensitivity.

変形例1では単色光ごとに照射時間を決定し、変形例2ではブロックごとに照射時間を決定したが、全単色光のうち最も長かった照射時間を用いて、全単色光の測定を行ってもよい。各単色光の照射時間は最短とはならないが、試行錯誤によって照射時間の決定に要する時間が不要となる。   In Modification 1, the irradiation time is determined for each monochromatic light, and in Modification 2, the irradiation time is determined for each block. Using the longest irradiation time among all the monochromatic lights, measurement of all monochromatic light is performed. Also good. Although the irradiation time of each monochromatic light is not the shortest, the time required for determining the irradiation time by trial and error becomes unnecessary.

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および/または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。   In order to express the present invention, the present invention has been properly and fully described through the embodiments with reference to the drawings. However, those skilled in the art can easily change and / or improve the above-described embodiments. It should be recognized that this is possible. Therefore, unless the modifications or improvements implemented by those skilled in the art are at a level that departs from the scope of the claims recited in the claims, the modifications or improvements are not covered by the claims. To be construed as inclusive.

S 太陽電池評価装置
PV 太陽電池
1 評価光照射部
3 検出部
4 演算制御部
8 記憶部
12 評価光光源部
17 放射照度検知部
41 分光感度算出部
42 変化検出部
S solar cell evaluation apparatus PV solar cell 1 evaluation light irradiation unit 3 detection unit 4 calculation control unit 8 storage unit 12 evaluation light source unit 17 irradiance detection unit 41 spectral sensitivity calculation unit 42 change detection unit

Claims (5)

評価前に所定時間の単色光の照射が必要な評価対象の太陽電池に、それぞれ異なる波長の複数の単色光を順次照射する評価光照射部と、
前記複数の単色光が順次照射されたときの、前記太陽電池の出力を検出する検出部と、
前記評価光照射部による前記複数の単色光のそれぞれの照射の開始から前記検出部で検出される出力を監視し、所定時間における前記太陽電池の出力変化量を前記所定時間で除算した傾きが、所定の範囲内となった時までのそれぞれの時間を、前記複数の単色光それぞれの波長に対応づけて予め記憶する記憶部と、
前記評価光照射部から順次照射された前記複数の単色光のそれぞれについて、当該単色光の照射の開始から、当該単色光の波長に対応付けて前記記憶部に予め記憶されている前記時間の経過後に前記検出部で検出された出力を用いて、前記複数の単色光のそれぞれの分光感度を算出する分光感度算出部と
を備えたことを特徴とする太陽電池評価装置。
An evaluation light irradiator that sequentially irradiates a plurality of monochromatic lights of different wavelengths to a solar cell to be evaluated that needs to be irradiated with monochromatic light for a predetermined time before the evaluation,
A detection unit for detecting an output of the solar cell when the plurality of monochromatic lights are sequentially irradiated ;
Monitoring the output detected by the detection unit from the start of each of the irradiation of the that by the evaluation light irradiation portion of the plurality of monochromatic light, the output variation of the solar cell at a given time divided by the predetermined time tilt Kiga, a storage unit for each of the time stored in advance in association with the plurality of monochromatic light each having a wavelength up to when it becomes within the predetermined range,
With respect to each of the plurality of monochromatic lights sequentially irradiated from the evaluation light irradiation unit, the passage of the time stored in advance in the storage unit in association with the wavelength of the monochromatic light from the start of the monochromatic light irradiation A solar cell evaluation apparatus comprising: a spectral sensitivity calculation unit that calculates the spectral sensitivity of each of the plurality of monochromatic lights using an output that is detected later by the detection unit .
前記記憶部は、前記複数の単色光と異なる波長の単色光について、前記時間を予め記憶しておらず、
前記評価光照射部は、前記異なる波長の単色光を照射可能であり、
前記分光感度算出部は、前記異なる波長の単色光が前記評価光照射部により照射される場合には、前記記憶部に記憶されている前記複数の単色光の波長のうち、照射される単色光の波長と関連する波長および当該波長に対応付けられている前記時間に基づいて、照射される単色光の波長に応じた時間を算出し、前記評価光照射部による当該単色光の照射の開始から、算出した時間の経過後に前記検出部で検出された出力を用いて分光感度を算出する
ことを特徴とする請求項に記載の太陽電池評価装置。
The storage unit does not previously store the time for monochromatic light having a wavelength different from that of the plurality of monochromatic lights,
The evaluation light irradiation unit can irradiate the monochromatic light of the different wavelengths,
The spectral sensitivity calculating unit, when the monochromatic light before Kikoto consisting wavelength is irradiated by the evaluation light irradiation unit, of wavelengths of the monochromatic light stored in the storage unit, is irradiated based on the time associated with the wavelength and the wavelength associated with the wavelength of the monochromatic light, calculates a time corresponding to the wavelength of the monochromatic light to be irradiated, the irradiation of the monochromatic light by the evaluation light irradiation unit starting from the solar cell evaluation device according to claim 1, characterized in that calculating the spectral sensitivity using a detected by the detecting unit after the lapse of the calculated time output.
前記分光感度算出部は、前記記憶部に記憶されている前記複数の単色光の波長のうち、前記評価光照射部により照射される単色光の波長の前後の波長および当該波長に対応付けられている前記時間に基づいて、補間によって、照射される単色光の波長に応じた時間を算出する
ことを特徴とする請求項に記載の太陽電池評価装置。
The spectral sensitivity calculation unit is associated with a wavelength before and after the wavelength of the monochromatic light irradiated by the evaluation light irradiation unit among the wavelengths of the plurality of monochromatic lights stored in the storage unit and the wavelength. The solar cell evaluation device according to claim 2 , wherein the time corresponding to the wavelength of the monochromatic light to be irradiated is calculated by interpolation based on the time that is present.
前記分光感度算出部は、前記記憶部に記憶されている前記複数の単色光の波長のうち、前記評価光照射部により照射される単色光の波長を含む波長範囲に属する波長および当該波長に対応付けられている前記時間に基づいて、波長と時間との関係式を求め、当該関係式によって、照射される単色光の波長に応じた時間を算出する
ことを特徴とする請求項に記載の太陽電池評価装置。
The spectral sensitivity calculation unit corresponds to a wavelength belonging to a wavelength range including the wavelength of the monochromatic light irradiated by the evaluation light irradiation unit among the wavelengths of the plurality of monochromatic lights stored in the storage unit, and the wavelength based on the time that given obtains the relational expression between the wavelength and time, by the equation, according to claim 2, characterized in that to calculate the time corresponding to the wavelength of the monochromatic light irradiated Solar cell evaluation device.
評価前に所定時間の単色光の照射が必要な評価対象の太陽電池に、それぞれ異なる波長の複数の単色光を順次照射する評価光照射工程と、
前記複数の単色光が順次照射されたときの、前記太陽電池の出力を検出する検出工程と、
前記評価光照射工程による前記複数の単色光のそれぞれの照射の開始から前記検出工程で検出される出力を監視し、所定時間における前記太陽電池の出力変化量を前記所定時間で除算した傾きが、所定の範囲内となった時までのそれぞれの時間を、前記複数の単色光それぞれの波長に対応づけて予め記憶する記憶工程と、
前記評価光照射工程により順次照射された前記複数の単色光のそれぞれについて、当該単色光の照射の開始から、当該単色光の波長に対応付けて前記記憶工程で予め記憶されている前記時間の経過後に前記検出工程で検出された出力を用いて、前記複数の単色光のそれぞれの分光感度を算出する分光感度算出工程と
を備えることを特徴とする太陽電池評価方法。
An evaluation light irradiation step of sequentially irradiating a plurality of single-color lights of different wavelengths to a solar cell to be evaluated that needs to be irradiated with monochromatic light for a predetermined time before the evaluation,
A detection step of detecting an output of the solar cell when the plurality of monochromatic lights are sequentially irradiated ;
Monitoring the output detected by said detecting step from the start of each of the irradiation of the that by the evaluation light irradiation step wherein the plurality of monochromatic light, the output variation of the solar cell at a given time divided by the predetermined time tilt Kiga, a storage step for each time, stored in advance in association with the wavelength of each of the plurality of monochromatic light up when it becomes within the predetermined range,
With respect to each of the plurality of monochromatic lights sequentially irradiated in the evaluation light irradiation step, the passage of time stored in advance in the storage step in association with the wavelength of the monochromatic light from the start of the monochromatic light irradiation A solar cell evaluation method comprising: a spectral sensitivity calculation step of calculating a spectral sensitivity of each of the plurality of monochromatic lights using an output detected in the detection step later .
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