(57)【要約】【課題】ランプが加熱することにより生じる作業効率の低下を抑制する。【解決手段】太陽電池に対向して配置される灯具と、前記灯具に納められ太陽光のスペクトルに近いスペクトルを照射するランプと、前記ランプを点灯させる点灯装置と、前記太陽電池に接続される負荷装置と、前記太陽電池の特性を測定する測定装置と、制御装置とを具備し、前記制御装置により、前記負荷装置を制御して負荷を変化させ、前記点灯装置を制御して前記ランプをフラッシュ点灯させ、前記太陽電池の出力を測定装置で測定させるようにしている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池に対向して配置される灯具と、
前記灯具に納められ太陽光のスペクトルに近いスペクトルを照射するランプと、
前記ランプを点灯させるための点灯装置と、
前記太陽電池に接続される負荷装置と、
前記太陽電池の特性を測定するための測定装置と、
前記点灯装置、前記負荷装置、及び前記測定装置を制御するための制御装置とを有し、
前記制御装置により、前記負荷装置を制御して負荷を複数のポイントに順次変化させるとともに、前記点灯装置を最適なインターバールを置きながら制御して前記ランプをフラッシュ点灯させ、前記ポイントにおける太陽電池の出力を前記測定装置で測定させることを特徴とする擬似太陽光照射装置の制御装置。
【請求項２】
前記灯具には、前記ランプを冷却するための冷却装置とが取り付けられており、ランプが消灯したあと一定時間、前記冷却装置により冷却が行われることを特徴とする請求項１記載の擬似太陽光照射装置の制御装置。
【請求項３】
前記灯具には、前記ランプの温度を検出する温度検出器と、前記ランプを冷却するための冷却装置とが取り付けられており、ランプが消灯したあと前記冷却装置により冷却が行われ、前記温度検出器により測定した温度が所定値以下になったときに前記冷却装置が停止されることを特徴とする請求項１記載の擬似太陽光照射装置の制御装置。
【請求項４】
前記負荷装置の入力側には、電圧・電流遅れ防止回路が設けられ、前記太陽電池の出力である電圧と電流の立ち上りのズレを補正していることを特徴とする請求項１記載の擬似太陽光照射装置の制御装置。
【請求項５】
前記ランプとしては、複数が設けられており、前記点灯装置は、前記複数のランプを時間をずらしてフラッシュ点灯させることを特徴とする請求項１記載の擬似太陽光照射装置の制御装置。
【請求項６】
前記測定装置は、前記複数のランプを時間をずらしてフラッシュ点灯した際、１ランプの１フラッシュ点灯につき少なくとも１回の測定を行うことを特徴とする請求項７記載の擬似太陽光照射装置の制御装置。
【請求項７】
さらに、前記太陽電池が配置される近傍には、光スペクトル計測装置が配置され、光源の状態を監視し、この監視結果に応じてランプ交換時期などの情報を得られるようにしたことを特徴とする請求項１記載の擬似太陽光照射装置の制御装置。
【請求項８】
前記点灯装置が、前記ランプを１回点灯させているときに、前記負荷装置は、その負荷を連続して可変し、前記測定装置は、前記負荷の可変に伴って得られる前記太陽電池の電流電圧特性を測定することを特徴とする請求項１記載の擬似太陽光照射装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池に対して擬似太陽光を照射し、太陽電池の性能、特性などを測定するのに有効な擬似太陽光照射装置の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽電池の性能や特性を測定する場合、擬似太陽光照射装置が利用される。この擬似太陽光照射装置には、自然太陽光の光と同様な照射特性が求められる。つまり、照射範囲に対して照射光が高い面均一精度を保つことが要求される。また、擬似太陽光照射装置は、太陽電池を検査するために利用されるものであり、工業的な生産性（利用効率）が優れていること、長寿命であり経済面で有利であること、また検査精度が優れていることなどが求められる。
【特許文献１】特開平９−９９１０６
【特許文献２】特開２００２−４８７０４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
擬似太陽光照射装置においては以下のような問題がある。光源であるランプの温度上昇に伴い、出力光の変動を来たすことがある。また、ランプの加熱と温度上昇を抑えるために、短時間のフラッシュ点灯を行い、このフラッシュ点灯時に太陽電池の出力測定を行う方法が考えられる。しかしながら、フラッシュ点灯と言っても、ランプは加熱するので、次の点灯までにはインターバールを必要とする。この結果、フラッシュ点灯毎に、太陽電池の複数ポイントを次々と検査するには、作業効率の向上が困難であるという問題がある。また同時に、インターバールを置いたとしても、ランプの出力光の変動、測定装置の温度上昇に伴う測定特性の変動が生じることがあり、測定誤差を招くことがある。
【０００４】
また、太陽電池を測定する場合、光源からの光の照射面の範囲内で、種々の個所に移動させて、その位置での照射条件のもとで、特性を調べたりすることがある。また太陽電池の出力に種々の負荷がかかったときの特性を調べることもあり、このような場合、負荷を可変する毎にフラッシュ点灯を行い、出力を測定することになる。
【０００５】
さらにまた、擬似太陽光照射装置は、大量の太陽電池を連続して検査しなければならないために、その寿命、及びメンテナンス時期の問題も検討されなければならない。
【０００６】
そこでこの発明は、ランプが加熱することにより生じる作業効率の低下を抑制することができる擬似太陽光照射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の一面では、太陽電池に対向して配置される灯具と、前記灯具に納められ太陽光のスペクトルに近いスペクトルを照射するランプと、前記ランプを点灯させるための点灯装置と、前記太陽電池に接続される負荷装置と、前記太陽電池の特性を測定するための測定装置と、前記点灯装置、前記負荷装置、及び前記測定装置を制御するための制御装置とを有し、前記制御装置により、前記負荷装置を制御して負荷を複数のポイントに順次変化させるとともに、前記点灯装置を最適なインターバールを置きながら制御して前記ランプをフラッシュ点灯させ、前記ポイントにおける太陽電池の出力を前記測定装置で測定させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上記のように制御装置で点灯装置、前記負荷装置、及び前記測定装置を制御することで、太陽電池の測定が自動化され作業効率が上がる。そして、点灯装置を最適なインターバールを置きながら制御するために，効率的な作業が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１はこの発明の一実施の形態である。擬似太陽光照射装置は、暗室を有するハウジング１０内で構築される。ハウジング１０の床１１上には、灯具支持台２０が配置されている。灯具支持台２０は、必ずしも必要ではないが、例えば前後移動できるように車輪２１，２２を有する。灯具支持台２０の頭部には、灯具２５が載置されており、この灯具２５には、光源としてのランプ（例えばキセノンフラッシュランプ）２６が収納されている。灯具２５内のランプ２６は、点灯装置３１により点灯、消灯制御される。灯具２５の前面には、拡散板２７が配置され、ランプ２６からの光が均一になるように拡散される。この点灯装置３１にも、必ずしも必要ではないが、設置場所を移動できるように車輪３２，３３が設けられている。点灯装置３１は、灯具支持台２０に搭載されていてもよい。
【００１０】
灯具２５のランプ２６からの光が照射される方向には、灯具２５に対向、対面して、パネル状の太陽電池４０を配置することができる。この太陽電池４０は、太陽電池固定台５０に固定することができる。太陽電池固定台５０は、垂直に起立した支持板５１と、この支持板５１を搭載している太陽電池側支持台５２を有する。この太陽電池側支持台５２にも、必ずしも必要ではないが、設置場所を移動できるように車輪５３，５４が設けられている。
【００１１】
太陽電池４０の中心位置と、灯具２５からのランプ２６の照射中心位置とが一致するように位置決めされる。
【００１２】
構造的には、灯具２５と太陽電池固定台５０が間隔をおいて互いに垂直に起立した、対面式であり、従来のような落下物などの心配もない。また灯具と太陽電池固定台５０の間の距離が十分であり、光の拡散が十分に得られ、太陽電池固定台５０側で面均一な照射光を得ることができる。
【００１３】
太陽電池４０に対しては、負荷装置６０が接続されている。さらにまた、負荷装置６０を介して、太陽電池４０の出力を監視し、太陽電池４０の諸特性を測定するための測定装置７０が負荷装置６０に接続されている。さらにまた制御装置８０が設けられている。この制御装置８０は、点灯装置３１、負荷装置６０、及び測定装置７０を制御する。即ち、負荷装置６０を制御して負荷を変化させ、点灯装置３１を制御してランプ２６をフラッシュ点灯させ、太陽電池４０の出力を測定装置７０で測定させる。
【００１４】
ここで、太陽電池４０の出力を測定する場合、負荷装置６０を制御して負荷を例えば０〜∞まで変化させる。この０〜∞までの間の任意の数十ポイントを測定点とし、各ポイントでランプをフラッシュ点灯（１ｍｓｅｃ程度）させる。そして、フラッシュ点灯時、測定装置６０で太陽電池４０の出力電圧、出力電流などを測定するのである。
【００１５】
ここで、制御装置（例えばパーソナルコンピュータ）８０が、測定の都度、測定電圧、測定電流などを測定装置７０から読み取る方法であると、フラッシュ点灯と次のフラッシュ点灯までのインターバールが大きい。つまり、作業性が悪い。
【００１６】
そこでこの発明では、測定値を次々と測定装置７０内のメモリ７１に格納するのである。図２には、そのためのブロック構成を示している。測定装置７０内のメモリ７１に数十ポイント分の測定データが格納される。そして、例えば、太陽電池４０が次の測定対象となる太陽電池に取り替えられる際に、制御装置８０はメモリ７１内の測定データを読み取るのである。そして読み取り後は、メモリ７１はクリアさて、次の太陽電池４０の測定のために待機される。
【００１７】
この結果、本装置では、フラッシュ点灯と次のフラッシュ点灯までのインターバールを出来るだけ小さくすることができ、作業効率を上げることが出来る。
【００１８】
さらにまた、この装置では、フラッシュ点灯と次のフラッシュ点灯までのインターバールを出来るだけ小さくするために次のような対策を施されてもよいし、上記の例と組み合せられてもよい。即ち、キセノンフラッシュランプ２６のフラッシュ点灯を１ｍｓｅｃ〜５０ｍｓｅｃとして、且つランプ容量としては４０ｃｍ３  とするのである。このような構成とした場合、インターバール時間を短縮することができ、作業効率を上げることができる。つまりこの種のランプであると温度上昇が比較的すくないために冷却が早くなる。
【００１９】
図３には、インターバール時間と、点灯時間の関係を現す座標を示し、ここに、ランプ容量（バルブ容量）が違うランプの特性３Ａ，３Ｂ、３Ｃを示している。ランプ容量が大きくなると、インターバール時間が短くなることが現われている。したがって、ランプ２６として容量の大きなものを使用、つまりランプ容量を大きくして熱容量を増大し、それにともなうランプ電極形状の大型化で、ランプ熱容量増大を行うのである。これによりまた、冷却も早くなり、インターバール時間を短くでき、作業効率を上げることができる。また適切な温度の光源として機能するので、照射光の安定化、データの信頼性向上も得られる。
【００２０】
この発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。図４にはこの発明の他の実施の形態を示している。図１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。図１の実施の形態と異なる部分は、灯具２５内にランプ２６の温度変化を検出する温度検出器１０１が設けられている。また、灯具２５にはランプ２６の温度を冷却するための冷却装置１０２が取り付けられている。冷却装置１０２は、例えば、冷却ファンが用いられる。
【００２１】
図５には、点灯装置３１、ランプ２６、温度検出器１０１、および温度検出及び冷却制御部３１１を示している。温度検出及び冷却制御部３１１は、ランプ２６を消灯したときのタイミング信号が入力されたとき、冷却装置１０２のモータをオンし、冷却を開始する。ここで、一定期間、もしくは、温度検出器１０１の測定温度が、所定温度以下に低下したとき、冷却装置１０２のモータを停止させる。そして、制御装置８０に対して次の測定動作のために、状況報告情報（ステイタス情報）を送る。これにより、次の可変された負荷値のポイントの測定状態、若しくは次に測定すべき太陽電池４０の測定状態に移ることができる。
【００２２】
ランプ温度の検出方法、手段としては各種の方法及び手段がある。温度検出手段は、例えばランプ電極温度を検出するように設定されている。これは以下の理由による。ランプ外管は、通常石英などの透過率の高い材料で構成される。石英は熱伝導率が悪く、結果、石英表面温度を検出しても、ランプ本来の温度を検出することは不可能である。
【００２３】
そこで、この装置ではランプ電極温度を検出し、ランプ電極温度が略室温となったときに、次のランプ点灯操作を許可するように，装置の動作手順が設定されている。これにより、的確にランプ温度を検出することが可能となり、温度管理が安定し、照射光が常に安定しており、より信頼性の高い太陽電池検査を行うことができる。
【００２４】
この発明は、上記の実施例に限るものではない。さらに、太陽電池の容量が小さいものから大きなものまで、幅広く、精度良く測定を得られるように工夫されている。即ち、測定対象となる太陽電池は、必ずしも一定の容量とはかぎらない。製造メーカー、使用目的に応じて、容量の大きいものから小さいものまで種々存在する。
【００２５】
特に容量成分の大きい太陽電池に対して、短時間のフラッシュ点灯で照射を行った場合、測定装置７０では、電圧・電流には遅れが生じる。この結果、正しい測定が得られなくなる。
【００２６】
そこでこの発明の装置では、負荷装置６０の入力側に電圧・電流の遅れを防止する遅れ防止回路を設けるのである。図６には、太陽電池と負荷装置との間に電圧・電流遅れ防止回路６１を挿入した例を示している。図７（Ａ），図７（Ｂ）及び図８は、電圧・電流の遅れを示す特性と、改善後の特性と、補正回路（遅れ防止回路）の例を示している。
【００２７】
即ち、太陽電池の容量が大きくなると、遅れ防止回路がない場合、図７（Ａ）に示すようになる。つまり、フラッシュ点灯により太陽電池が照射され、発電による出力が得られたとき、負荷装置６０における電圧Ｖと電流Ｉの間で、時間的なずれが生じる。そこで、図８に示すような電圧・電流遅れ防止回路６１を入力側に設けるのである。この遅れ防止回路６１は、入力出力端子間に接続された電解コンデンサ６１１と、抵抗６１２の直列回路、及びこの直列回路に並列接続された抵抗６１３で構成される。この遅れ防止回路６１によると太陽電池４０で発電された電力による電流が、電解コンデンサ６１１のスピードアップにより電圧変化と略同時に変化するようになる。この遅れ防止回路６１は、必要に応じてスイッチにより、負荷装置６０の入力側に接続されるように構成されてもよい。
【００２８】
この発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、さらに、検査の信頼性、及び長寿命化を図る対策が成されても良い。
【００２９】
つまり、図９に示すように、灯具２５の内部に複数のランプ２６ａ，２６ｂを設けるのである。図では２つの例を示しているがさらに数は多くてもよい。そして、例えば図１０（Ａ）に示すように、ランプ２６ａ，２６ｂを交互にフラッシュ点灯させて、太陽電池を照射する。そして各ランプ２６ａ，２６ｂの点灯前に、負荷装置６０により負荷を可変設定し、フラッシュ点灯したときに太陽電池出力を測定するのである。
【００３０】
図１０（Ａ）の例は、各ランプ２６ａ，２６ｂが交互に点灯し、各点灯ごとに１回の測定を行う例を示している。図の矢印の位置がデータ取得タイミングである。図１０（Ｂ）の例は、各ランプ２６ａ，２６ｂが交互に点灯し、各点灯ごとに２回の測定を行う例を示している。図１０（Ｃ）の例は、各ランプ２６ａ，２６ｂが交互に点灯するが、互いのオーバーラップ期間（一部が重なる期間）が存在するようにしている。つまりランプの点灯期間を長くしている。このような順送り点灯を行うと、連続して多数回の測定が可能となる。
【００３１】
このような順送り点灯制御と測定を行うと、１つのランプのフラッシュ点灯回数が軽減される。このためランプの寿命が長くなる利点が得られる。またランプ照度の不安定な時間（無駄な時間）を抑制することができる。
【００３２】
この発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、光スペクトル計測装置を設けて、光源の状態を監視し、この監視結果に応じてランプ交換時期などを判断できるようにしてもよい。
【００３３】
従来であると、光出力・強度に関しては基準太陽電池を用い、その出力に応じて点灯装置を制御し、光源からの光出力・強度として所望の一定出力が得られるように調整している。一方、光スペクトル分布に関しては、ランプメーカーの保証値を基に寿命を設定し、交換時期などを決めている。
【００３４】
しかしながら、光スペクトル分布に関しては、寿命初期と寿命後半（末期）とで、分布特性が変動しないとは言いがたい。例えば図１１に示すように、寿命初期と寿命末期とで、スペクトル分布が変動することがある。図１１は、特性１１Ａから特性１１Ｂのようにピーク位置がずれた場合を示している。このような変動は、例えば、照射光を調整する場合、フィルターを用いて光分布が基準太陽光に略一致するように調整した場合、フィルターの経時変化が考えられる。
【００３５】
光スペクトル分布が変動した場合、太陽電池の出力特性に影響を与える場合がある。これは太陽電池は、その使用した材料などにより、どの光波長帯で発電効率がよいかという特性が異なるからである。
【００３６】
そこの発明では、図１２に示すように、例えば太陽電池の配置位置近傍に光スペクトル計測装置９０を配置し、光源の状態を監視し、この監視結果に応じてランプ交換時期などを判断できるようにしたのである。光スペクトル計測装置９０の出力は、制御装置８０に送信される。制御装置８０は、光スペクトル分布特性を判定し、所望の特性からズレている場合は、警報ランプ、警報音を発生することができる。これにより、ユーザは、ランプ交換時期或はフィルターなどの交換時期を認識することができる。しかし、このような場合でもランプ不足あるいは作業の緊急性で測定を続行しなければならない場合もある。
【００３７】
このような場合この装置は、測定結果を補正する手段を含む。即ち、測定対象となる太陽電池の出力特性と、光スペクトル分布との関係を把握しておくことにより、測定した太陽電池の出力特性を補正することが可能である。この太陽電池の出力特性と光スペクトル分布との関係に応じて補正するためのデータは、検査後の太陽電池の出力特性と各種の光スペクトル分布との関係を示すデータが取得され、メモリに格納されている。したがって、光スペクトル分布が変化してきた場合、その変化に応じて、太陽電池の測定結果を補正することができるのである。
【００３８】
この発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。上記の説明では、負荷装置６０により太陽電池の負荷を例えば０〜∞まで変化させ、その変化途中における測定ポイントで、ランプをフラッシュ点灯させている。そしてフラッシュ点灯したときの太陽電池の出力を計測している。しかしながら、この発明の装置は、１回のランプ点灯により、測定を完了するようにしてもよい。このためには、例えばランプ点灯期間に負荷を変化させ、太陽電池の出力である電流（Ｉ）―電圧（Ｖ）特性を測定するのである。つまり１回の光照射期間について全負荷変化領域についての特性を測定できる機能に切換えられるようにしてもよい。これにより、短時間で検査が行われ作業効率が上がる。勿論、ランプを点灯したあと、冷却のためのインターバールが必要であるが、複数ランプの使用、或は、冷却装置の使用により、効率的な作業を得ることができる。
【００３９】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施の形態を示す全体構成説明図。
【図２】図１の測定装置７９の特徴点を示す説明図。
【図３】図１の灯具におけるランプ特徴点を説明するために示した説明図。
【図４】本発明の他の実施の形態であり、灯具とその周辺に特徴点を説明するために示した説明図。
【図５】本発明のさらに他の実施の形態であり、灯具とその周辺に特徴点を説明するために示した説明図。
【図６】本発明のまた他の実施の形態であり、負荷装置の入力側の特徴点を説明するために示した説明図。
【図７】図６の電圧・電流漏れ防止回路の説明を行うのに示した電圧・電流特性図。
【図８】図６の電圧・電流漏れ防止回路の構成例を説明するに示した回路図。
【図９】本発明の装置の灯具とランプの他の実施形態を説明するために示した図。
【図１０】図１０のランプの動作例を説明するために示した説明図。
【図１１】ランプの光スペクトル分布を説明するために示した説明図。
【図１２】光スペクトル計測装置を有した本発明の他の実施の形態を説明するために示した説明図。
【符号の説明】
【００４１】
１０…ハウジング、２０…灯具支持台、２５…灯具、２６…ランプ、３１…点灯装置、４０…太陽電池、５０…太陽電池固定台、６０…負荷装置、６１…電圧・電流遅れ防止回路、７０…測定装置、７１…メモリ、８０…制御装置、９０…光スペクトル計測装置、１０１…温度検出器、１０２…冷却装置、３１１…温度検出及び冷却制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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