(57)【要約】【課題】簡易構造、且つ、低コストでありながら、同時に、従来よりも単色光の照射強度を増大することができる太陽電池の分光感度測定装置を提供する。【解決手段】この分光感度測定装置１００は、２つの長波長光源１０２Ａ及び短波長光源１０２Ｂを有する入射光学系１０２と、入射光学系１０２の光源１０２Ａ、１０２Ｄから出射される光を分光し、所定スペクトルの単色光を出射可能な分光光学系１０４と、分光光学系１０４から入射される光を被測定物１１０に照射する出射光学系１０６と、バイアス光源１０８Ａからのバイアス光を被測定物１１０に照射するバイアス光学系１０８と、を備えており、分光光学系１０４は凹面グレーティング１０４Ｂを有して構成されている。【選択図】図１
2006030034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射される光を分光し、所定スペクトルの単色光を出射可能な分光光学系を有する太陽電池の分光感度測定装置において、
前記分光光学系は、凹面グレーティングを有して構成されている
ことを特徴とする太陽電池の分光感度測定装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記凹面グレーティングは、少なくとも４００ｎｍ〜１２００ｎｍの波長帯域の前記単色光を出射可能とされ、且つ、該単色光の前記波長帯域における照射強度が、０．５ｍＷ／ｃｍ２以上とされている
ことを特徴とする太陽電池の分光感度測定装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記単色光の波長帯域４００ｎｍ〜８００ｎｍにおける照射強度が、５ｍＷ／ｃｍ２〜１０ｍＷ／ｃｍ２とされている
ことを特徴とする太陽電池の分光感度測定装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
色素増感型太陽電池の分光感度が測定可能とされている
ことを特徴とする太陽電池の分光感度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池の分光特性を測定可能な太陽電池の分光感度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、色素増感型太陽電池等の太陽電池の分光特性を測定可能な、太陽電池の分光感度測定装置が広く知られている。
【０００３】
例えば、図２に示される分光感度測定装置１０は、単色光源１２が生成する単色光を、入射光学系１４、分光光学系１５及び出射光学系１６を介して、被測定セルＣＵＴに照射する単色光照射装置１８と、バイアス光源２０が発生するバイアス光を、単色光に重畳させて照射するバイアス光照射装置２２と、被測定セルＣＵＴの出力信号を測定する分光感度測定部２４と、を有して構成されている（特許文献１参照）。
【０００４】
この分光感度測定装置１０は、バイアス光照射装置２０から出射されるバイアス光が被測定セルＣＵＴに照射されている状態で単色光照射装置１８から出射される単色光を被測定セルＣＵＴに照射させ、そのときの被測定セルＣＵＴの出力信号に基づいて分光感度測定部２４で分光感度の測定を行うものである。
【０００５】
このような分光感度測定装置１０の分光光学系１５に適用される光学素子としては、例えば、図３に示されるようなCzerny−Turner型のモノクロメータ３０が知られている。
【０００６】
このモノクロメータ３０は、入射スリット３２と、出射スリット３４と、結像素子３６、３８と、平面グレーティング４０と、を有して構成され、平面グレーティング４０の回転により出射スリット３４を通過する単色光の波長走査（分光）を行うようになっている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−５７１１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の分光感度測定装置の分光光学系に広く適用されるCzerny−Turner型のモノクロメータ３０は、構成部品が多く、構造が複雑で、高コストになりやすいといった問題があった。
【０００９】
しかも、従来の分光感度測定装置によって出射可能な単色光の照射強度は０．５〜５ｍＷ／ｃｍ２程度であるため、５ｍＷ／ｃｍ２を超える照射強度を必要とする太陽電池の分光感度測定には適用することができないといった問題があった。特に、低コストの太陽電池として近年注目されている色素増感型太陽電池は、５ｍＷ／ｃｍ２を越える照射強度が必要とされ、従来の分光感度測定装置での測定には限界があった。
【００１０】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、簡易構造、且つ、低コストでありながら、同時に、従来よりも単色光の照射強度を増大することができる太陽電池の分光感度測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、光源から出射される光を分光し、所定スペクトルの単色光を出射可能な分光光学系を有する太陽電池の分光感度測定装置において、前記分光光学系は、凹面グレーティングを有して構成されていることにより、上記課題を解決したものである。
【００１２】
本発明によれば、従来よりも単色光の照射強度を増大することができる上に、凹面鏡などの結像素子を用いずに分光光学系を構成することができ、簡易構造、且つ、低コストの装置にすることができる。
【００１３】
なお、前記凹面グレーティングは、少なくとも４００ｎｍ〜１２００ｎｍの波長帯域の前記単色光を出射可能とされ、且つ、該単色光の前記波長帯域における照射強度が、０．５ｍＷ／ｃｍ２以上とされていれば、１つの凹面グレーティングで太陽電池の分光感度測定に必要な波長帯域（４００ｎｍ〜１２００ｎｍ）を全てカバーすることができる上に、その波長帯域において所定の照射強度（０．５ｍＷ／ｃｍ２以上）を確保することができるようになる。
【００１４】
特に、単色光の波長帯域４００ｎｍ〜８００ｎｍにおける照射強度が、５ｍＷ／ｃｍ２〜１０ｍＷ／ｃｍ２とされていれば、単色光を太陽光スペクトルの特性に、より近づけることができ、精度の高い分光感度測定が可能となる。
【００１５】
なお、本発明に係る太陽電池の分光感度測定装置は、色素増感型太陽電池への適用が、より効果的である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る太陽電池の分光感度測定装置によれば、簡易構造、且つ、低コストでありながら、同時に、従来よりも出射光の照射強度を増大することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を用いて本発明の実施形態の一例に係る太陽電池の分光感度測定装置について詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態の一例に係る太陽電池の分光感度測定装置（以下、単に「分光感度測定装置」と称す。）１００の光学系統図を示したものである。
【００１９】
この分光感度測定装置１００は、２つの長波長光源１０２Ａ及び短波長光源１０２Ｄを有する入射光学系１０２と、入射光学系１０２の光源１０２Ａ、１０２Ｄから出射される光を分光し、所定スペクトルの単色光を出射可能な分光光学系１０４と、分光光学系１０４から入射される光を被測定物（例えば、色素増感型太陽電池セル）１１０に照射する出射光学系１０６と、バイアス光源１０８Ａからのバイアス光を被測定物１１０に照射するバイアス光学系１０８と、を備えている。
【００２０】
入射光学系１０２は、ハロゲンランプからなる長波長光源１０２Ａと、この長波長光源１０２Ａから出射された一部の光を集光し、分光光学系１０４へ導く第１レンズ１０２Ｂと、長波長光源１０２Ａから出射された光の他の一部を反射し、分光光学系１０４へ導く第１集光鏡１０２Ｃと、キセノンランプからなる短波長光源１０２Ｄと、この短波長光源１０２Ｄから出射された一部の光を集光し、分光光学系１０４へ導く第２レンズ１０２Ｅと、短波長光源１０２Ｄから出射された光の他の一部を反射し、分光光学系１０４へ導く第２集光鏡１０２Ｆと、長波長光源１０２Ａと短波長光源１０２Ｄとを切り替える光源切替えステージ１０２Ｇと、を有して構成されている。
【００２１】
分光光学系１０４は、入射スリット１０４Ａと、この入射スリット１０４Ａを通過した光を所定スペクトルの単色光に分光する凹面グレーティング１０４Ｂと、分光された単色光が通過する出射スリット１０４Ｃと、を有して構成されている。
【００２２】
この分光光学系１０４の凹面グレーティング１０４Ｂは、回転ステージ１０４Ｄ上に固定されており、回転ステージ１０４を回転させることによって、入射スリット１０４Ａを介して入射される光の波長走査が可能な構造となっている。なお、本実施形態の一例に係る凹面グレーティング１０４Ｂは、溝本数１０００本／ｍｍ、逆線分散３．３ｎｍ／ｍｍ、Ｆ値２．２、波長範囲４００〜１２００ｎｍ、直径１５０ｍｍとされている。
【００２３】
出射光学系１０６は、分光光学系１０４から入射された単色光を集光する第３レンズ１０６Ａと、単色光の高次光をカットするフィルタ１０６Ｂと、フィルタ１０６Ｂを通過した単色光の光量を調整するＮＤフィルタ１０６Ｃと、ＮＤフィルタ１０６Ｃを通過した単色光を集光する第４レンズ１０６Ｄと、単色光の一部を反射するミラー１０６Ｅ、１０６Ｆと、これらミラー１０６Ｅ、１０６Ｆによって反射された単色光をモニターする第１、第２フォトディテクタ１０６Ｇ、１０６Ｈと、単色光とノイズ成分（迷光）とを識別する光チョッパ１０６Ｉと、光チョッパ１０６Ｉを通過した単色光を集光し、被測定物１１０に照射する第５レンズ１０６Ｊと、を有して構成されている。
【００２４】
バイアス光学系１０８は、キセノンランプからなるバイアス光源１０８Ａと、このバイアス光源１０８Ａから出射された一部の光を集光し、被測定物１１０へ導く第６レンズ１０８Ｂと、バイアス光源１０８Ａから出射された光の他の一部を反射し、被測定物１１０へ導く第３集光鏡１０８Ｃと、を有して構成されている。
【００２５】
次に、この分光感度測定装置１００の作用について説明する。
【００２６】
入射光学系１０２の長波長光源１０２Ａ（又は短波長光源１０２Ｄ）から出射した光は、分光光学系１０４の入射スリット１０４Ａを介して凹面グレーティング１０４Ｂに入射する。そして、凹面グレ−ティング１０４Ｂに入射した光は、凹面グレ−ティング１０４Ｂで所定スペクトルの単色光に分光された後、出射スリット１０４Ｃを介して出射光学系１０６に出射する。出射光学系１０６に入射した単色光は、出射光学系１０６において高次光の除去、光量の調整等がなされた後、被測定物１１０に照射される。なお、単色光の波長帯域４００ｎｍ〜１２００ｎｍにおける照射強度は、０．５ｍＷ／ｃｍ２以上とされており、特に、単色光の波長帯域４００ｎｍ〜８００ｎｍにおける照射強度は、５ｍＷ／ｃｍ２〜１０ｍＷ／ｃｍ２とされている。
【００２７】
一方、バイアス光学系１０８のバイアス光源１０８Ａから出射する光は、出射光学系１０６から照射される単色光に重畳された状態で、被測定物１１０に照射される。
【００２８】
本実施形態の一例に係る分光感度測定装置１００によれば、分光光学系１０４は、凹面グレーティング１０４Ｂを有して構成されているため、従来よりも単色光の照射強度を増大することができる上に、凹面鏡などの結像素子を用いずに分光光学系を構成することができ、簡易構造、且つ、低コストの装置にすることができる。
【００２９】
又、凹面グレーティング１０４Ｂは、少なくとも４００ｎｍ〜１２００ｎｍの波長帯域の単色光を出射可能とされ、且つ、該単色光の前記波長帯域における照射強度が、０．５ｍＷ／ｃｍ２以上とされているため、１つの凹面グレーティング１０４Ｂで太陽電池の分光感度測定に必要な波長帯域（４００ｎｍ〜１２００ｎｍ）を全てカバーすることができる上に、その波長帯域において所定の照射強度（０．５ｍＷ／ｃｍ２以上）を確保することができる。
【００３０】
特に、単色光の波長帯域４００ｎｍ〜８００ｎｍにおける照射強度が、５ｍＷ／ｃｍ２〜１０ｍＷ／ｃｍ２とされているため、単色光を太陽光スペクトルの特性に、より近づけることができ、精度の高い分光感度測定が可能な上に、５ｍＷ／ｃｍ２を超える照射強度を必要とする太陽電池（例えば、色素増感型太陽電池など）の分光感度測定にも適用が可能である。
【００３１】
なお、本発明に係る分光感度測定装置は、上記実施形態における分光感度測定装置１００の構造や形状等に限定されるものではない。
【００３２】
従って、例えば、入射光学系１０２は長波長光源１０２Ａ及び短波長光源１０２Ｄの２つの光源を備えているが、本発明はこれに限定されるものではなく、入射光学系を１つの光源で構成してもよい。又、単色光の照射強度も、上記実施形態において示した数値に限定されるものではない。
【００３３】
即ち、本発明に係る分光感度測定装置は、分光光学系が凹面グレーティングを有して構成されていればよい。
【００３４】
なお、本発明に係る分光感度測定装置は、色素増感型太陽電池への適用が、より効果的であるが、色素増感型太陽電池以外の太陽電池に適用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、色素増感型太陽電池等の太陽電池の分光感度測定装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態の一例に係る分光感度測定装置の光学系統図
【図２】従来の分光感度測定装置を示す概略図
【図３】従来の分光感度測定装置におけるモノクロメータを示す概略図
【符号の説明】
【００３７】
ＣＵＴ…被測定セル
１０、１００…分光感度測定装置
１２…単色光源
１４…入射光学系
１５…分光光学系
１６…出射光学系
１８…単色光照射装置
２０…バイアス光源
２２…バイアス光照射装置
２４…分光感度測定部
３０…モノクロメータ
３２…入射スリット
３４…出射スリット
３６、３８…結像素子
４０…平面グレーティング
１０２…入射光学系
１０２Ａ…長波長光源
１０２Ｂ…第１レンズ
１０２Ｃ…第１集光鏡
１０２Ｄ…短波長光源
１０２Ｅ…第２レンズ
１０２Ｆ…第２集光鏡
１０２Ｇ…光源切替えステージ
１０４…分光光学系
１０４Ａ…入射スリット
１０４Ｂ…凹面グレーティング
１０４Ｃ…出射スリット
１０４Ｄ…回転ステージ
１０６…出射光学系
１０６Ａ…第３レンズ
１０６Ｂ…フィルタ
１０６Ｃ…ＮＤフィルタ
１０６Ｄ…第４レンズ
１０６Ｅ、１０６Ｆ…ミラー
１０６Ｇ…第１フォトディテクタ
１０６Ｈ…第２フォトディテクタ
１０６Ｉ…光チョッパ
１０６Ｊ…第５レンズ
１０８…バイアス光学系
１０８Ａ…バイアス光源
１０８Ｂ…第６レンズ
１０８Ｃ…第３集光鏡
１１０…被測定物
【図１】
2006030034.tif 000003
【図２】
2006030034.tif 000004
【図３】
2006030034.tif 000005