(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測位置に配置された太陽電池セルに疑似太陽光としての光を照射するソーラシミュレータであって、
前記太陽電池セルに照射される光を出射する光源と、
複数の照度計を有して、前記太陽電池セルよりも前記光源側であって前記光源からの光路に定期的に挿入される監視部と、
前記照度計の計測結果に基づいて照度と前記計測位置における照度分布を算出する算出部と、
前記光源からの光の照射位置を移動させる照射位置変更手段と、
前記照度分布が所定の条件を満足しない場合に、前記照射位置変更手段を制御し、前記照度に応じた移動量で前記照射位置を移動させる制御部と、を備えることを特徴とするソーラシミュレータ。
【請求項２】
前記照射位置変更手段は、光源の位置を変更させて前記照射位置を移動させることを特徴とする請求項１に記載のソーラシミュレータ。
【請求項３】
前記光源から出射された光を反射させて前記照射位置へと導く反射鏡をさらに備え、
前記照射位置変更手段は、前記反射鏡の傾きを変更させて前記照射位置を移動させることを特徴とする請求項１に記載のソーラシミュレータ。
【請求項４】
前記照度に応じた移動量は、前記複数の照度計がグループ分けされ、前記グループ同士の照度差に応じて決定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のソーラシミュレータ。
【請求項５】
前記計測位置には複数枚の前記太陽電池セルが配置され、
前記制御部は、前記複数の照度計を前記太陽電池セルの枚数に合わせてグループ分けして、前記太陽電池セルに照射される光の照度同士が同等となるように前記照射位置を移動させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のソーラシミュレータ。
【請求項６】
前記制御部は、前記複数の照度計で計測される照度の変動に合わせて、前記光源に流す電流を変化させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のソーラシミュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、疑似太陽光を照射するソーラシミュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、太陽電池セルの性能測定において、疑似太陽光を照射する照明装置としてのソーラシミュレータが用いられている。ソーラシミュレータが備える光学システムにおいて、光源から出射された光は、楕円反射鏡によって反射されて、楕円反射鏡の開口部に向けて放射される。放射された光は、一次平面反射鏡、照度を均一化するインテグレータレンズ、二次平面反射鏡、および拡散光を平行光化するコリメーターレンズを介して、照射面に照射される。
【０００３】
コリメーターレンズは球面収差を持ち、そのために、同心円状に照度分布のムラが生じる。また、光源の照射変動や光学系部品（楕円反射鏡、一次平面反射鏡、二次平面反射鏡）の劣化やがたつきにより、照度分布が変動し、高均一な照度分布を保つことが難しい。
【０００４】
例えば特許文献１では、光路上にハーフミラーを設けて、光源から出射された光を分光し、分光された光の照度分布をモニタリングしている。そして、複数個の開閉制御可能な微小ミラーを、上述した光学系部品とは異なる平面基板上に２次元的に配列して構成されたＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）を用いて、照射面の微少部分の照度を制御することで、照度分布を調整して高均一な照度分布を保つことが図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２７１６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ハーフミラーにおいても、光学系部品の劣化やがたつきにより、照度のモニタリングミスが発生する可能性がある。また、一つの照射面に対し２枚以上の太陽電池セルを配置し、太陽電池セルの電気特性を測定する場合がある。この場合、照度分布が変動することで、各太陽電池セルに照射される照度が変動し、各太陽電池セルにおいて規定時間内での照度変動率が規格外となり、定められた照度から外れた範囲で電気特性の測定が行われてしまうおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、より簡単な構造で照度分布の変動を抑制し、より均一な照度分布を得られるソーラシミュレータを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、計測位置に配置された太陽電池セルに疑似太陽光としての光を照射するソーラシミュレータであって、太陽電池セルに照射される光を出射する光源と、複数の照度計を有して、太陽電池セルよりも光源側であって光源からの光路に定期的に挿入される監視部と、照度計の計測結果に基づいて照度と計測位置での照度分布を算出する算出部と、光源からの光の照射位置を移動させる照射位置変更手段と、前記照度分布が所定の条件を満足しない場合に、照射位置変更手段を制御し、照度に応じた移動量で照射位置を移動させる制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数の照度計を用いて、より簡単な構造で照度分布の変動を抑制し、より均一な照度分布を得ることができる。また、制御部によって自動的に光の照射位置を移動させるので、手動で行う場合と比べ、より正確に、より素早く照度分布を合わせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかるソーラシミュレータの概略構成を示す図である。
【図２】図２は、電気特性の測定が行われる測定位置に太陽電池セルを搬送する搬送システムの概略構成を示す平面図である。
【図３】図３は、ソーラシミュレータが備える照度分布監視部部分の拡大図である。
【図４】図４は、図３に示すＡ−Ａ線に沿った矢視図である。
【図５】図５は、複数の照度計のナンバリングについて説明するための図である。
【図６】図６は、照度分布の算出結果を例示する図である。
【図７】図７は、照度計のグループ分けについて説明するための図である。
【図８】図８は、光源を移動させた後の照度分布の算出結果を例示する図である。
【図９】図９は、疑似太陽光の測定位置に配置された２枚の太陽電池セルを示す図である。
【図１０】図１０は、照度計のグループ分けについて説明するための図である。
【図１１】図１１は、照度分布の算出結果を例示する図である。
【図１２】図１２は、光源を移動させた後の照度分布の算出結果を例示する図である。
【図１３】図１３は、実施の形態１の変形例としてのソーラシミュレータの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態にかかるソーラシミュレータを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかるソーラシミュレータの概略構成を示す図である。ソーラシミュレータ５０は、光源２、楕円反射鏡１、一次平面反射鏡３、インテグレータレンズ４、二次平面反射鏡５、コリメーターレンズ６、照度分布監視部（監視部）８、光源位置駆動部９、算出部１７、制御部１８を備える。
【００１３】
ソーラシミュレータ５０では、光源２から出射された疑似太陽光としての光が、照射対象である太陽電池セル１０に照射される。光源２から出射された光は、楕円反射鏡１によって反射されて、楕円反射鏡１の開口部に向けて放射される。放射された光は、一次平面反射鏡３、照度の均一化を図るインテグレータレンズ４、二次平面反射鏡５、および拡散光の平行光化を図るコリメーターレンズ６を介して、太陽電池セル１０に照射される。なお、以下の説明において、図１に示すように、楕円反射鏡１からの光の放射方向に平行な軸をＺ軸と設定し、Ｚ軸に垂直であって互いに平行なＸ軸とＹ軸を設定する。
【００１４】
照度分布監視部８は、太陽電池セル１０に照射される擬似太陽光の照度分布を監視する。光源位置駆動部９は、監視結果から算出された照度分布に応じて、光源２の位置・姿勢を変化させる。
【００１５】
図２は、電気特性の測定が行われる測定位置に太陽電池セル１０を搬送する搬送システムの概略構成を示す平面図である。図２に示すように、太陽電池セル１０は、擬似太陽光が照射される測定位置１２まで搬送ベルト１１によって搬送される。測定位置１２に搬送された太陽電池セル１０には太陽電池セル測定ユニット１３が接触され、電気特性が測定される。この電気特性の測定によって、太陽電池セル１０の選別が行われる。
【００１６】
ここで、太陽電池セル測定ユニット１３は、太陽電池セル１０のエミッタ電極にエミッタ電極用プローブを接続させ、ベース電極にベース電極用プローブを接触させるためのプローブホルダとプローブで構成されるものとする。なお、エミッタ電極等の図示は省略する。
【００１７】
図３は、ソーラシミュレータ５０が備える照度分布監視部８部分の拡大図である。図４は、図３に示すＡ−Ａ線に沿った矢視図である。この場合、照射光が太陽電池セル測定ユニット１３に遮られることで、太陽電池セル１０の照射面に影が生じてしまう。そこで、ソーラシミュレータ５０では、太陽電池セル測定ユニット１３の上部に設置された照度分布監視部８を、定期的に照射光の光路に挿入させて照度分布の監視を行う。なお、任意のタイミングで挿入してもよい。
【００１８】
図４に示すように、照度分布監視部８のうち疑似太陽光が照射される面には、複数の照度計１４が設けられている。ここで、複数の照度計１４による照度分布の監視方法について、２つの例を用いて以下に説明する。
【００１９】
１つ目の例として、１枚の太陽電池セル１０に対して疑似太陽光を照射して電気特性を測定する場合について説明する。図５は、複数の照度計１４のナンバリングについて説明するための図である。例えば、図５に示すように、１７点の監視場所に照度計１４を設け、それぞれの照度計１４にＮｏ．１〜１７とナンバリングし、各照度計１４で照度を計測する。
【００２０】
算出部１７は、各照度計１４での計測値から照度を算出するとともに、計測値の最大値（Ｅｍａｘ）と最小値（Ｅｍｉｎ）とから±（（Ｅｍａｘ−Ｅｍｉｎ）／（Ｅｍａｘ＋Ｅｍｉｎ））×１００の算出式を用い、照度分布（％）を算出する。そして、制御部１８は、算出された照度分布（％）がＪＩＳ等の規格で定められた照度分布（％）の規格（所定の条件の一例）内に収まるように、光源位置駆動部９を駆動させて光源２の位置や姿勢を変化させる。光源位置駆動部９には、例えばサーボモータ等が用いられ、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に沿った位置の調整を実施する。
【００２１】
図６は、照度分布の算出結果を例示する図である。なお、図６では、濃淡で照度の高さを表しており、色の濃いところで照度が高く、色の薄いところで照度が低くなっている。また、濃度が１段階異なると、照度が０．６％異なるものとする。例えば、図６に示すような照度分布が得られた場合、照度分布（％）は±２．４％となり、ＪＩＳで定められた等級Ａ（所定の条件の一例）の規格±２．０％以下の規格外となってしまう。
【００２２】
図７は、照度計１４のグループ分けについて説明するための図である。照度計１４のうちＮｏ．１〜３にナンバリングされたグループ１と、Ｎｏ．１５〜１７にナンバリングされたグループ２との間で照度差が生じている。具体的には、グループ１に含まれる照度計１４で計測される照度よりも、グループ２に含まれる照度計１４で計測される照度のほうが高くなっている。
【００２３】
そこで、グループ１とグループ２との照度差に基づいて、疑似太陽光の照射位置が−Ｘ軸方向にずれるように光源２を移動させる。光源２の移動方向は、光源２からの光の放射方向と、測定位置１２での光の照射方向とによって決定される。例えば、本実施の形態のように、光源２からの光の放射方向と、測定位置１２での光の照射方向とが１８０度異なるような場合に疑似太陽光の照射位置を−Ｘ軸方向にずらすためには、光源２を＋Ｘ軸方向に移動させる必要がある。なお、Ｙ軸方向に対しては、照射位置の移動方向と光源の移動方向が一致する。
【００２４】
同様に、照度計１４のうちＮｏ．１，７，１５にナンバリングされたグループ３と、Ｎｏ．３，１１，１７にナンバリングされたグループ４との間で照度差が生じている。具体的には、グループ４に含まれる照度計１４で計測される照度よりも、グループ３に含まれる照度計１４で計測される照度のほうが高くなっている。そして、グループ３とグループ４との照度差に基づいて、疑似太陽光の照射位置が−Ｙ軸方向にずれるように光源２を移動させる。
【００２５】
図８は、光源２を移動させた後の照度分布の算出結果を例示する図である。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向への光源２の移動により、図８に示すような照度分布となるように調整が行われる。図８に示す照度分布（％）は±１．８％となり、ＪＩＳの規格を満足する。照度差に対する移動量は、予めティーチングしておけばよい。例えば、照度差と移動量とを対応させたテーブル情報を図示しない記憶部に記憶させておき、適宜テーブル情報を参照するようにすればよい。また、規格を満足する照度分布が一度の調整で得られない場合には、照度の計測、照度分布の算出、照度差に基づく光源２の移動を、所望の照度分布になるまで繰り返せばよい。
【００２６】
２つ目の例として、疑似太陽光の測定位置１２に２枚の太陽電池セル１０を配置して電気特性を測定する場合について説明する。図９は、疑似太陽光の測定位置１２に配置された２枚の太陽電池セル１０を示す図である。図１０は、照度計１４のグループ分けについて説明するための図である。
【００２７】
この場合、上記の照度分布（％）の他に、図１０に示すように、複数の照度計１４をＮｏ．１〜１１にナンバリングされたグループ５と、Ｎｏ．７〜１７にナンバリングされたグループ６との二つに分け、各グループでの照度が同等となるよう、光源位置駆動部９を駆動し、光源２の位置や姿勢を変化させる。
【００２８】
図１１は、照度分布の算出結果を例示する図である。図６と同様に濃淡で照度の高さを表している。図１１に示す例では、測定位置１２全体での照度分布（％）は±１．９％となり、ＪＩＳの規格を満足するが、グループ５とグループ６と間で照度差が大きくなっている。具体的には、グループ５に含まれる照度計１４で計測される照度のほうが、グループ６に含まれる照度計１４で計測される照度よりも高くなっている。
【００２９】
その照度差から、予めティーチングしておいた照度差に対する移動量に応じ、疑似太陽光の照射位置が＋Ｘ軸方向にずれるように光源２を移動させる。この場合の光源２の移動も制御部１８の制御によって行われる。図１２は、光源２を移動させた後の照度分布の算出結果を例示する図である。図１２に示すような照度分布に調整すれば、グループ５とグループ６での照度の均一化を図りつつ、照度分布もＪＩＳの規格内とすることができる。
【００３０】
以上説明したように、本実施の形態にかかるソーラシミュレータ５０では、定期的に照度分布を監視し、監視結果に基づいて疑似太陽光の照射位置を変化させるので、より簡単な構造で照度分布の変動を抑制し、高均一な照度分布を得ることができる。
【００３１】
また、測定位置１２に配置される太陽電池セル１０が１枚の場合も、複数枚の場合も、より簡単な構造で照度分布の変動を抑制し、高均一な照度分布を得ることができる。また、制御部１８によって自動的に光の照射位置を移動させるので、手動で行う場合と比べ、より正確に、より素早く照度分布を合わせることが可能となる。
【００３２】
図１３は、実施の形態１の変形例としてのソーラシミュレータ５０の概略構成を示す図である。本変形例にかかるソーラシミュレータ５０は、照射位置変更手段として、一次平面反射鏡傾き駆動部１５、二次平面反射鏡傾き駆動部１６を有する。一次平面反射鏡傾き駆動部１５や二次平面反射鏡傾き駆動部１６には、例えばサーボモータが用いられ、一次平面反射鏡３や二次平面反射鏡５の姿勢や位置を変化させる。
【００３３】
なお、照度分布（％）に加えて、照度が時間変動していないかを、照度計１４の平均値から観測し、照度が規格以上に変動した場合には、光源２に流す電流値を変動させ、照度を規格内に納めるように調整を実施してもよい。一次平面反射鏡傾き駆動部１５、二次平面反射鏡傾き駆動部１６の駆動や、電流値の変動も制御部１８によって制御される。
【００３４】
なお、本実施の形態において、照度分布監視部８が有する照度計１４は１７点としたが、その限りではない。例えば、照度計１４の数を１７点よりも増やしてより詳細に照度分布を監視してもよいし、照度計１４の数を１７点よりも減らしてより簡易的に照度分布を監視してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上のように、本発明にかかるソーラシミュレータは、高均一な疑似太陽光の照射に有用であり、特に、太陽電池セルの電気特性の測定に適している。
【符号の説明】
【００３６】
１  楕円反射鏡
２  光源
３  一次平面反射鏡
４  インテグレータレンズ
５  二次平面反射鏡
６  コリメーターレンズ
８  照度分布監視部（      監視部）
９  光源位置駆動部（照射位置変更手段）
１０  太陽電池セル
１１  搬送ベルト
１２  測定位置
１３  太陽電池セル測定ユニット
１４  照度計
１５  一次平面反射鏡傾き駆動部（照射位置変更手段）
１６  二次平面反射鏡傾き駆動部（照射位置変更手段）
１７  算出部
１８  制御部
５０  ソーラシミュレータ
【図１】
0005738210.tif 000002
【図２】
0005738210.tif 000003
【図３】
0005738210.tif 000004
【図４】
0005738210.tif 000005
【図５】
0005738210.tif 000006
【図７】
0005738210.tif 000007
【図９】
0005738210.tif 000008
【図１０】
0005738210.tif 000009
【図１３】
0005738210.tif 000010
【図６】
0005738210.tif 000011
【図８】
0005738210.tif 000012
【図１１】
0005738210.tif 000013
【図１２】
0005738210.tif 000014