(57)【要約】 【課題】  有機材料を用いた光電変換素子の出力特性を、正確に、かつ迅速に測定することができる測定装置および測定方法を提供する。【解決手段】  制御部２１は、バイアス電源１１にバイアス電圧を印加するように指示し、サンプリング遅延時間、たとえば、１０ｍｓ以上太陽電池セル１０の時定数以下の時間が経過したときに、電圧計１２からの測定値および電流計１３からの測定値を取得する。この場合、制御部２１は、バイアス電源１１を、短絡状態から開放状態の方向に、ステップ状に変化させる毎に、電圧と電流を測定し、第１の電圧電流特性を求める。次に、バイアス電源１１を、開放状態から短絡状態の方向に、ステップ状に変化させる毎に、電圧と電流を測定し、第２の電圧電流特性を求める。演算部２２は、第１の電圧電流特性と第２の電圧電流特性とを平均して、第３の電圧電流特性を求め、求めた第３の電圧電流特性から太陽電池セル１０の特性を求める。【選択図】      図１
2005317811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子に印加するバイアス電圧を変化させて、前記光電変換素子で生成される電圧値および前記電圧値における電流値を測定し、測定した電圧値と電流値に基づいて前記光電変換素子の電圧電流特性を生成する生成手段と、
前記生成手段で生成した電圧電流特性に基づいて前記光電変換素子の特性を算出する算出手段とを有する測定装置において、
前記生成手段は、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させたときに第１の電圧電流特性を生成し、および、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させたときに第２の電圧電流特性を生成し、
前記算出手段は、第１の電圧電流特性の電流値と第２の電圧電流特性の電流値とを平均することによって、第３の電圧電流特性を生成し、生成した第３の電圧電流特性から前記光電変換素子の特性を算出することを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記生成手段は、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させて第１の電圧電流特性を生成した後に、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させて第２の電圧電流特性を生成することを特徴とする請求項１記載の測定装置。
【請求項３】
前記生成手段は、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させて第１の電圧電流特性を生成した後に、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させて第２の電圧電流特性を生成することを特徴とする請求項１記載の測定装置。
【請求項４】
光電変換素子に印加するバイアス電圧を変化させて、前記光電変換素子で生成される電圧値および前記電圧値における電流値を測定し、測定した電圧値と電流値に基づいて前記光電変換素子の電圧電流特性を生成する生成手段と、
前記生成手段で生成した電圧電流特性に基づいて前記光電変換素子の特性を算出する算出手段とを有する測定装置において、
前記生成手段は、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させたときに第１の電圧電流特性を生成し、および、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させたときに第２の電圧電流特性を生成し、
前記算出手段は、第１の電圧電流特性に基づいて第１の光電変換素子の特性、および、第２の電圧電流特性に基づいて第２の光電変換素子の特性を算出し、算出した第１の光電変換素子の特性と第２の光電変換素子の特性の平均を前記光電変換素子の特性とすることを特徴とする測定装置。
【請求項５】
前記生成手段は、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させて第１の電圧電流特性を生成した後に、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させて第２の電圧電流特性を生成することを特徴とする請求項４記載の測定装置。
【請求項６】
前記生成手段は、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させて第１の電圧電流特性を生成した後に、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させて第２の電圧電流特性を生成することを特徴とする請求項４記載の測定装置。
【請求項７】
前記光電変換素子の特性は、短絡電流、開放電圧、曲線因子の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の測定装置。
【請求項８】
前記光電変換素子が色素増感型太陽電池であることを特徴とする請求項１〜７に記載の測定装置。
【請求項９】
前記光電変換素子に印加するバイアス電圧の変化がステップ状であり、電流を測定する際のサンプリング遅延時間が、１０ｍｓ以上、かつ、光電変換素子の時定数以下であることを特徴とする請求項８記載の測定装置。
【請求項１０】
前記サンプリング遅延時間が、４０ｍｓ以上、かつ、１００ｍｓ以下であることを特徴とする請求項９記載の測定装置。
【請求項１１】
光電変換素子に印加するバイアス電圧を変化させて、前記光電変換素子で生成される電圧値および前記電圧値における電流値を測定し、測定した電圧値と電流値に基づいて前記光電変換素子の電圧電流特性を生成する生成工程と、
前記生成工程で生成した電圧電流特性に基づいて前記光電変換素子の特性を算出する算出工程とを有する測定方法において、
前記生成工程は、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させたときに第１の電圧電流特性を生成し、および、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させたときに第２の電圧電流特性を生成し、
前記算出工程は、第１の電圧電流特性の電流値と第２の電圧電流特性の電流値とを平均することによって、第３の電圧電流特性を生成し、生成した第３の電圧電流特性から前記光電変換素子の特性を算出することを特徴とする測定方法。
【請求項１２】
前記生成工程は、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させて第１の電圧電流特性を生成した後に、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させて第２の電圧電流特性を生成することを特徴とする請求項１１記載の測定方法。
【請求項１３】
前記生成工程は、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させて第１の電圧電流特性を生成した後に、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させて第２の電圧電流特性を生成することを特徴とする請求項１１記載の測定方法。
【請求項１４】
光電変換素子に印加するバイアス電圧を変化させて、前記光電変換素子で生成される電圧値および前記電圧値における電流値を測定し、測定した電圧値と電流値に基づいて前記光電変換素子の電圧電流特性を生成する生成工程と、
前記生成工程で生成した電圧電流特性に基づいて前記光電変換素子の特性を算出する算出工程とを有する測定方法において、
前記生成工程は、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させたときに第１の電圧電流特性を生成し、および、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させたときに第２の電圧電流特性を生成し、
前記算出工程は、第１の電圧電流特性に基づいて第１の光電変換素子の特性、および、第２の電圧電流特性に基づいて第２の光電変換素子の特性を算出し、算出した第１の光電変換素子の特性と第２の光電変換素子の特性の平均を前記光電変換素子の特性とすることを特徴とする測定方法。
【請求項１５】
前記生成工程は、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させて第１の電圧電流特性を生成した後に、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させて第２の電圧電流特性を生成することを特徴とする請求項１４記載の測定方法。
【請求項１６】
前記生成工程は、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させて第１の電圧電流特性を生成した後に、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させて第２の電圧電流特性を生成することを特徴とする請求項１４記載の測定方法。
【請求項１７】
前記光電変換素子の特性は、短絡電流、開放電圧、曲線因子の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１１〜１６のいずれかに記載の測定方法。
【請求項１８】
前記光電変換素子が色素増感型太陽電池であることを特徴とする請求項１１〜１７に記載の測定方法。
【請求項１９】
前記光電変換素子に印加するバイアス電圧の変化がステップ状であり、電流を測定する際のサンプリング遅延時間が、１０ｍｓ以上、かつ、光電変換素子の時定数以下であることを特徴とする請求項１８記載の測定方法。
【請求項２０】
前記サンプリング遅延時間が、４０ｍｓ以上、かつ、１００ｍｓ以下であることを特徴とする請求項１９記載の測定方法。
【請求項２１】
コンピュータに請求項１１〜２０のいずれかに記載の工程を実行させるためのプログラム。
【請求項２２】
請求項２１に記載のプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機材料を用いた光電変換素子、特に色素増感型太陽電池の出力特性を測定する測定装置ならびに測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、化石燃料に代わるエネルギー源として、太陽光を電力に変換できる光電変換素子を用いた太陽電池が、地球温暖化問題にも係り注目を集めている。現在、シリコンを用いた結晶系太陽電池とアモルファス太陽電池を中心に一部実用化が進んでいる。一方、低コスト化が可能な新しいタイプの太陽電池として、有機材料を用いた太陽電池の開発が進んでいる。たとえば、金属錯体の光誘起電子移動を応用した色素増感型太陽電池（たとえば、特許文献１、非特許文献１、２参照）や、導電性高分子とフラーレン誘導体の光誘起電子移動を応用したバルクへテロ接合型太陽電池（たとえば、非特許文献３参照）が開示されている。
【０００３】
図６は、典型的な色素増感型太陽電池３０の構造を模式的に示した図である。色素増感型太陽電池３０は、ガラス基板といった支持体３１、電極層３２、多孔性半導体層３３、光を吸収する色素３４、キャリア輸送層３５、対極３６を含んで構成される。色素増感型太陽電池３０に光が照射されると、色素３４は、光を吸収して電子４０を発生する。色素３４で発生した電子４０は、多酸化チタン微粒子などの多孔性半導体層３３を経由して、電極層３２に移動する。電極層３２に移動した電子４０ａは、外部負荷である電気回路３７を通って対極３６に移動する。対極３６に移動した電子４０ｃは、キャリア輸送層３５のイオンによって運ばれ色素３４に戻る。このようにして、電気エネルギーが取り出せる。
【０００４】
太陽電池の基本特性として最も重要なものはその出力特性であり、一般的に、結晶系太陽電池セルの出力特性は、ＪＩＳ  Ｃ  ８９１３（１９９８年）に記載の方法に則って、また、アモルファス太陽電池セルの出力特性は、ＪＩＳ  Ｃ  ８９３４（１９９５年）に記載の方法に則って測定される。具体的には、キセノンランプ等の擬似太陽光を測定対象である太陽電池に照射した状態で、太陽電池に印加したバイアス電圧をステップ状に変化させながら、太陽電池の出力電圧と流れる電流を測定して、電圧電流特性曲線を求める。求めた電圧電流特性曲線が示す電圧と電流の積から出力電力が求まり、出力電力の最大値を照射光エネルギーで割ることで、変換効率が算出される。
【０００５】
図７は、従来技術の実施の一形態である測定装置１４を含む測定のための電気系統を説明するための図である。測定対象である光電変換素子を用いた太陽電池セル１０と測定装置１４とは、コンタクトプローブなどによって電気的接続が確保され、分光分布ＡＭ１．５全天日射基準太陽光、放射照度１０００Ｗ／ｍ２の図示されていない擬似太陽光源からの光を太陽電池セル１０に照射する。
【０００６】
測定装置１４は、Ｘ−Ｙレコーダなどの装置であり、測定対象である太陽電池セル１０の電圧を測定する電圧計１２からの測定値および太陽電池セル１０によって生じた電流を測定する電流計１３からの測定値を記録する。このとき、バイアス電源１１は、太陽電池セル１０に印加する電圧をステップ状に変化させる。ここで、電流計１３の替わりに抵抗値が既知の標準抵抗と電圧計を用いてもよい。
【０００７】
図８は、バイアス電源１１が印加するステップ状の電圧を示す図である。横軸が時刻、縦軸がバイアス電圧を示しており、順次ステップ状に電圧が増加されている。Ｔｄは、サンプリング遅延時間、Ｔｍは、測定時間帯であり、ステップ状の電圧が印加され、サンプリング遅延時間Ｔｄが経過した後、測定装置１４は、測定時間帯Ｔｍの時間帯に電流を測定する。
【０００８】
バイアス電圧をステップ状に変化させる場合には、電流のサンプリング遅延時間Ｔｄを、測定する太陽電池の時定数の４倍以上に設定することがＪＩＳ  Ｃ  ８９３４に記載されている。ここで、時定数とは、測定対象である太陽電池にステップ状のバイアス電圧を印加した際の出力電流の応答特性を、指数関数型の減衰を仮定して求めることができる。出力電流の応答特性が、異なる時定数の複数の減衰成分を有している場合には、最も大きな時定数が太陽電池セルの時定数とされる（たとえば、非特許文献４、５参照）。
【０００９】
このような太陽電池の出力特性を測定する際には、測定精度の正確性を期することはもちろんのこと、測定作業の能率性、迅速性等の向上が要請される。
【００１０】
【特許文献１】特許２６６４１９４号公報
【非特許文献１】J. Am. Chem. Soc., 115 (1993) 6382
【非特許文献２】Nature, 353 (1991) 737
【非特許文献３】Appl. Phys. Lett., 78 (2001) 841
【非特許文献４】ＪＩＳ  Ｃ  ８９１３（１９９８年）
【非特許文献５】ＪＩＳ  Ｃ  ８９３４（１９９５年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、有機材料を用いた太陽電池（以下、有機太陽電池という）の出力特性は、シリコンや化合物半導体を用いた従来型の太陽電池（以下、無機太陽電池という）の出力特性を測定する測定装置や測定方法と同様の測定装置や測定方法によって評価されており、従来と同様の測定装置と測定方法を用いた有機太陽電池の評価には次のような問題があった。
【００１２】
すなわち、色素増感型太陽電池は、たとえば、図８に示したように数十〜数百ナノメートル（ｎｍ）の酸化チタン微粒子から構成されており、また、バルク接合型太陽電池は、たとえば、数ｎｍサイズのフラーレン誘導体分子を構成要素に含んでいる。それらの微粒子が形成する境界面は、細かな凹凸になっており、太陽電池セルのセルサイズに比べて、２桁から３桁大きな表面積を有している。一般に、出力電流の応答特性の時定数はセル内部に存在する境界面の電気容量に比例し、さらに、境界面の電気容量はほぼ表面積に比例するので、境界面の状態に変化がなければ、時定数は表面積にほぼ比例して大きくなり、色素増感型太陽電池などの有機太陽電池の出力電流の応答特性の時定数は、シリコン太陽電池などの無機太陽電池に比べて数桁大きくなる。
【００１３】
図９は、色素増感型太陽電池にステップ状のバイアス電圧を印加したときの電流の過渡応答の一例を示した図である。横軸が時刻、縦軸が電流であり、時刻０にステップ状のバイアス電圧が印加されたとき、つまり、バイアス電圧が短絡状態（０Ｖ）から開放状態の方向に印加されたときの電流の過渡応答を示しており、電圧が変化した瞬間に、オーバーシュート電流が流れた後、「０〜０．０１秒」と「０．３〜５秒」との部分とに２つの時定数があることがわかる。この場合、遅いほうの時定数は、２．５秒である。なお、「１Ｅ−６」は、「１×１０−６」のことである。
【００１４】
無機太陽電池の測定装置を用いてバイアス電圧をステップ状に印加しながら、有機太陽電池の電圧電流特性を測定すると、無機太陽電池用に設定されたサンプリング遅延時間、たとえば１ｍｓ以下の時間が、有機太陽電池の時定数に比べて短いために、ステップ状のバイアス電圧の変化に対して電流の変化が十分に追随する前に測定を行うこととなり、正確な出力特性を測定することができないという問題があった。
【００１５】
また、サンプリング遅延時間を有機太陽電池の時定数の４倍以上に設定して測定を行った場合、たとえば、時定数が２．５秒の場合、サンプリング遅延時間は、１０秒以上となり、バイアス電圧を−０．１Ｖから０．９Ｖまで０．０１Ｖステップで変化させて電圧電流特性を測定する場合、１０００秒、すなわち１６分以上の長時間を要してしまい、能率良く迅速に測定できないという問題があった。
【００１６】
さらにまた、測定時間が長時間になると光照射による吸熱によって測定対象の太陽電池の温度が上昇し、太陽電池の温度を所定の温度に保つことが困難になるために、正確な特性評価が困難になるという問題があった。
【００１７】
本発明の目的は、有機材料を用いた光電変換素子の出力特性を、正確に、かつ迅速に測定することができる測定装置および測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、光電変換素子に印加するバイアス電圧を変化させて、前記光電変換素子で生成される電圧値および前記電圧値における電流値を測定し、測定した電圧値と電流値に基づいて前記光電変換素子の電圧電流特性を生成する生成手段と、
前記生成手段で生成した電圧電流特性に基づいて前記光電変換素子の特性を算出する算出手段とを有する測定装置において、
前記生成手段は、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させたときに第１の電圧電流特性を生成し、および、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させたときに第２の電圧電流特性を生成し、
前記算出手段は、第１の電圧電流特性の電流値と第２の電圧電流特性の電流値とを平均することによって、第３の電圧電流特性を生成し、生成した第３の電圧電流特性から前記光電変換素子の特性を算出することを特徴とする測定装置である。
【００１９】
本発明に従えば、光電変換素子に印加するバイアス電圧を変化させて、光電変換素子で生成される電圧値および電流値を測定し、測定した電圧値と電流値に基づいて電圧電流特性を生成し、生成した電圧電流特性に基づいて光電変換素子の特性を算出するにあたって、生成手段によって、光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させたときに第１の電圧電流特性が生成され、および、光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させたときに第２の電圧電流特性が生成され、算出手段によって、第１の電圧電流特性の電流値と第２の電圧電流特性の電流値とを平均することによって、第３の電圧電流特性が生成され、生成された第３の電圧電流特性から光電変換素子の特性が算出される。
【００２０】
このように、光電変換素子の電圧電流特性を生成する際に、バイアス電圧を短絡状態から開放状態の方向、および、開放状態から短絡状態の方向に、短時間の測定を両方向から行い、これらの測定値を用いて光電変換素子の特性値を算出するので、正確さを確保しながら測定時間の短縮化を実現することができ、有機材料を用いた光電変換素子の出力特性を、正確に、かつ迅速に測定することができる。
【００２１】
また本発明は、前記生成手段は、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させて第１の電圧電流特性を生成した後に、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させて第２の電圧電流特性を生成することを特徴とする。
【００２２】
本発明に従えば、生成手段によって、光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させて第１の電圧電流特性が生成された後に、光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させて第２の電圧電流特性が生成されるので、有機材料を用いた光電変換素子の出力特性を、正確に、かつ迅速に測定することができる。
【００２３】
また本発明は、前記生成手段は、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させて第１の電圧電流特性を生成した後に、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させて第２の電圧電流特性を生成することを特徴とする。
【００２４】
本発明に従えば、生成手段によって、光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させて第１の電圧電流特性が生成された後に、光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させて第２の電圧電流特性が生成されるので、有機材料を用いた光電変換素子の出力特性を、正確に、かつ迅速に測定することができる。
【００２５】
また本発明は、光電変換素子に印加するバイアス電圧を変化させて、前記光電変換素子で生成される電圧値および前記電圧値における電流値を測定し、測定した電圧値と電流値に基づいて前記光電変換素子の電圧電流特性を生成する生成手段と、
前記生成手段で生成した電圧電流特性に基づいて前記光電変換素子の特性を算出する算出手段とを有する測定装置において、
前記生成手段は、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させたときに第１の電圧電流特性を生成し、および、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させたときに第２の電圧電流特性を生成し、
前記算出手段は、第１の電圧電流特性に基づいて第１の光電変換素子の特性、および、第２の電圧電流特性に基づいて第２の光電変換素子の特性を算出し、算出した第１の光電変換素子の特性と第２の光電変換素子の特性の平均を前記光電変換素子の特性とすることを特徴とする測定装置である。
【００２６】
本発明に従えば、光電変換素子に印加するバイアス電圧を変化させて、光電変換素子で生成される電圧値および電流値を測定し、測定した電圧値と電流値に基づいて電圧電流特性を生成し、生成した電圧電流特性に基づいて光電変換素子の特性を算出するにあたって、生成手段によって、光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させたときに第１の電圧電流特性が生成され、および、光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させたときに第２の電圧電流特性が生成され、算出手段によって、第１の電圧電流特性に基づいて第１の光電変換素子の特性、および、第２の電圧電流特性に基づいて第２の光電変換素子の特性が算出され、算出された第１の光電変換素子の特性と第２の光電変換素子の特性の平均が前記光電変換素子の特性とされるので、有機材料を用いた光電変換素子の出力特性を、正確に、かつ迅速に測定することができる。
【００２７】
また本発明は、前記生成手段は、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させて第１の電圧電流特性を生成した後に、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させて第２の電圧電流特性を生成することを特徴とする。
【００２８】
本発明に従えば、生成手段によって、光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させて第１の電圧電流特性が生成された後に、光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させて第２の電圧電流特性が生成されるので、有機材料を用いた光電変換素子の出力特性を、正確に、かつ迅速に測定することができる。
【００２９】
また本発明は、前記生成手段は、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させて第１の電圧電流特性を生成した後に、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させて第２の電圧電流特性を生成することを特徴とする。
【００３０】
本発明に従えば、生成手段によって、光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させて第１の電圧電流特性が生成された後に、光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させて第２の電圧電流特性が生成されるので、有機材料を用いた光電変換素子の出力特性を、正確に、かつ迅速に測定することができる。
【００３１】
また本発明は、前記光電変換素子の特性は、短絡電流、開放電圧、曲線因子の少なくとも１つを含むことを特徴とする。
【００３２】
本発明に従えば、有機材料を用いた光電変換素子の出力特性として、短絡電流、開放電圧、曲線因子の少なくとも一つを含む出力特性を、正確に、かつ迅速に測定することができる。
【００３３】
また本発明は、前記光電変換素子が色素増感型太陽電池であることを特徴とする。
本発明に従えば、色素増感型太陽電池の出力特性を、正確に、かつ迅速に測定することができる。
【００３４】
また本発明は、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧の変化がステップ状であり、電流を測定する際のサンプリング遅延時間が、１０ｍｓ以上、かつ、光電変換素子の時定数以下であることを特徴とする。
【００３５】
本発明に従えば、サンプリング遅延時間が、１０ｍｓ以上かつ光電変換素子の時定数以下であるので、有機材料を用いた光電変換素子の出力特性を、正確に、かつ迅速に測定することができる。
【００３６】
また本発明は、前記サンプリング遅延時間が、４０ｍｓ以上、かつ、１００ｍｓ以下であることを特徴とする。
【００３７】
本発明に従えば、サンプリング遅延時間が、４０ｍｓ以上かつ１００ｍｓ以下であるので、有機材料を用いた光電変換素子の出力特性を、正確に、かつ、より迅速に測定することができる。
【００３８】
また本発明は、光電変換素子に印加するバイアス電圧を変化させて、前記光電変換素子で生成される電圧値および前記電圧値における電流値を測定し、測定した電圧値と電流値に基づいて前記光電変換素子の電圧電流特性を生成する生成工程と、
前記生成工程で生成した電圧電流特性に基づいて前記光電変換素子の特性を算出する算出工程とを有する測定方法において、
前記生成工程は、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させたときに第１の電圧電流特性を生成し、および、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させたときに第２の電圧電流特性を生成し、
前記算出工程は、第１の電圧電流特性の電流値と第２の電圧電流特性の電流値とを平均することによって、第３の電圧電流特性を生成し、生成した第３の電圧電流特性から前記光電変換素子の特性を算出することを特徴とする測定方法である。
【００３９】
本発明に従えば、光電変換素子に印加するバイアス電圧を変化させて、光電変換素子で生成される電圧値および電流値を測定し、測定した電圧値と電流値に基づいて電圧電流特性を生成し、生成した電圧電流特性に基づいて光電変換素子の特性を算出するにあたって、生成工程で、光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させたときに第１の電圧電流特性を生成し、および、光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させたときに第２の電圧電流特性を生成し、算出工程で、第１の電圧電流特性の電流値と第２の電圧電流特性の電流値とを平均することによって、第３の電圧電流特性を生成し、生成した第３の電圧電流特性から前記光電変換素子の特性を算出するので、有機材料を用いた光電変換素子の出力特性を、正確に、かつ迅速に測定することができる。
【００４０】
また本発明は、前記生成工程は、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させて第１の電圧電流特性を生成した後に、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させて第２の電圧電流特性を生成することを特徴とする。
【００４１】
本発明に従えば、生成工程で、光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させて第１の電圧電流特性を生成した後に、光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させて第２の電圧電流特性を生成するので、有機材料を用いた光電変換素子の出力特性を、正確に、かつ迅速に測定することができる。
【００４２】
また本発明は、前記生成工程は、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させて第１の電圧電流特性を生成した後に、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させて第２の電圧電流特性を生成することを特徴とする。
【００４３】
本発明に従えば、生成工程で、光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させて第１の電圧電流特性を生成した後に、光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させて第２の電圧電流特性を生成するので、有機材料を用いた光電変換素子の出力特性を、正確に、かつ迅速に測定することができる。
【００４４】
また本発明は、光電変換素子に印加するバイアス電圧を変化させて、前記光電変換素子で生成される電圧値および前記電圧値における電流値を測定し、測定した電圧値と電流値に基づいて前記光電変換素子の電圧電流特性を生成する生成工程と、
前記生成工程で生成した電圧電流特性に基づいて前記光電変換素子の特性を算出する算出工程とを有する測定方法において、
前記生成工程は、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させたときに第１の電圧電流特性を生成し、および、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させたときに第２の電圧電流特性を生成し、
前記算出工程は、第１の電圧電流特性に基づいて第１の光電変換素子の特性、および、第２の電圧電流特性に基づいて第２の光電変換素子の特性を算出し、算出した第１の光電変換素子の特性と第２の光電変換素子の特性の平均を前記光電変換素子の特性とすることを特徴とする測定方法である。
【００４５】
本発明に従えば、光電変換素子に印加するバイアス電圧を変化させて、光電変換素子で生成される電圧値および電流値を測定し、測定した電圧値と電流値に基づいて電圧電流特性を生成し、生成した電圧電流特性に基づいて光電変換素子の特性を算出するにあたって、生成工程で、光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させたときに第１の電圧電流特性を生成し、および、光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させたときに第２の電圧電流特性を生成し、算出工程で、第１の電圧電流特性に基づいて第１の光電変換素子の特性、および、第２の電圧電流特性に基づいて第２の光電変換素子の特性を算出し、算出した第１の光電変換素子の特性と第２の光電変換素子の特性の平均を前記光電変換素子の特性とするので、有機材料を用いた光電変換素子の出力特性を、正確に、かつ迅速に測定することができる。
【００４６】
また本発明は、前記生成工程は、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させて第１の電圧電流特性を生成した後に、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させて第２の電圧電流特性を生成することを特徴とする。
【００４７】
本発明に従えば、生成工程で、光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させて第１の電圧電流特性を生成した後に、光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させて第２の電圧電流特性を生成するので、有機材料を用いた光電変換素子の出力特性を、正確に、かつ迅速に測定することができる。
【００４８】
また本発明は、前記生成工程は、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させて第１の電圧電流特性を生成した後に、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させて第２の電圧電流特性を生成することを特徴とする。
【００４９】
本発明に従えば、生成工程で、光電変換素子に印加するバイアス電圧を開放状態から短絡状態に変化させて第１の電圧電流特性を生成した後に、光電変換素子に印加するバイアス電圧を短絡状態から開放状態に変化させて第２の電圧電流特性を生成するので、有機材料を用いた光電変換素子の出力特性を、正確に、かつ迅速に測定することができる。
【００５０】
また本発明は、前記光電変換素子の特性は、短絡電流、開放電圧、曲線因子の少なくとも１つを含むことを特徴とする。
【００５１】
本発明に従えば、有機材料を用いた光電変換素子の出力特性として、短絡電流、開放電圧、曲線因子の少なくとも一つを含む出力特性を、正確に、かつ迅速に測定することができる。
【００５２】
また本発明は、前記光電変換素子が色素増感型太陽電池であることを特徴とする。
本発明に従えば、色素増感型太陽電池の出力特性を、正確に、かつ迅速に測定することができる。
【００５３】
また本発明は、前記光電変換素子に印加するバイアス電圧の変化がステップ状であり、電流を測定する際のサンプリング遅延時間が、１０ｍｓ以上、かつ、光電変換素子の時定数以下であることを特徴とする。
【００５４】
本発明に従えば、サンプリング遅延時間が、１０ｍｓ以上かつ光電変換素子の時定数以下であるので、有機材料を用いた光電変換素子の出力特性を、正確に、かつ迅速に測定することができる。
【００５５】
また本発明は、前記サンプリング遅延時間が、４０ｍｓ以上、かつ、１００ｍｓ以下であることを特徴とする。
【００５６】
本発明に従えば、サンプリング遅延時間が、４０ｍｓ以上かつ１００ｍｓ以下であるので、有機材料を用いた光電変換素子の出力特性を、正確に、かつ、より迅速に測定することができる。
【００５７】
また本発明は、コンピュータに前記記載の工程を実行させるためのプログラムである。
本発明に従えば、有機材料を用いた光電変換素子の出力特性を正確にかつ迅速に測定することができる機能を、コンピュータに実行させるためのプログラムとして実現することができる。
【００５８】
また本発明は、前記プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体である。
本発明に従えば、有機材料を用いた光電変換素子の出力特性を正確にかつ迅速に測定することができる機能を、コンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体として実現することができる。
【発明の効果】
【００５９】
本発明に従えば、光電変換素子の特性を測定する際に、バイアス電圧の掃引方向を両方向から行い、サンプリング遅延時間を測定対象である光電変換素子の時定数以下に設定して測定するので、全体の測定時間を大幅に短縮することができ、有機材料を用いた光電変換素子の出力特性を、正確に、かつ迅速に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
図１は、本発明の実施の一形態である測定装置２０の構成と測定のための電気系統を説明するための図である。測定装置２０は、制御部２１、演算部２２、記憶部２３、入力部２４、および出力部２５を含んで構成される。制御部２１は、測定装置２０全体を制御する部位であり、記憶部２３は、処理した処理結果などを記憶する。測定対象である光電変換素子を用いた色素増感型太陽電池などの太陽電池セル１０、バイアス電源１１、電圧計１２、電流計１３、および測定装置２０とは、コンタクトプローブなどによって、電気的接続が確保され、分光分布ＡＭ１．５全天日射基準太陽光、放射照度１０００Ｗ／ｍ２の図示されない擬似太陽光源からの光が太陽電池セル１０に照射される。
【００６１】
制御部２１は、太陽電池セル１０の電圧電流特性を測定するために、出力部２５を経由して、バイアス電源１１にバイアス電圧を印加するように指示する。次に、制御部２１は、サンプリング遅延時間Ｔｄが経過したときに、たとえば、１０ｍｓ以上太陽電池セルの時定数以下の時間、より好ましくは、４０ｍｓ以上１００ｍｓ以下の時間が経過したときに、出力部２５を経由して、電圧計１２および電流計１３に、それぞれ電圧と電流を測定するように指示し、入力部２４を経由して、電圧計１２からの測定値および電流計１３からの測定値を取得し、記憶部２３に記録する。この場合、制御部２１は、バイアス電源１１を、短絡状態、つまり、０Ｖから開放状態、つまり、太陽電池セル１０の出力電圧の方向に、ステップ状に変化させる毎に、電圧と電流を測定し、第１の電圧電流特性として記憶部２３に記録する。
【００６２】
次に、制御部２１は、バイアス電源１１を、開放状態、つまり、太陽電池セル１０の出力電圧から短絡状態、つまり、０Ｖの方向に、ステップ状に変化させる毎に、電圧と電流を測定し、第２の電圧電流特性を求める。第２の電圧電流特性が求まると、制御部２１は、記憶部２３に記録した第１の電圧電流特性と、求めた第２の電圧電流特性とを、演算部２２に転送し、太陽電池セル１０の特性を求めるように指示する。演算部２２は、第１の電圧電流特性の電流値と第２の電圧電流特性の電流値とを平均して、第３の電圧電流特性を求め、求めた第３の電圧電流特性から太陽電池セル１０の短絡電流、開放電圧、曲線因子、変換効率などの特性を求める。
【００６３】
印加するバイアス電圧を、短絡状態から開放状態への方向から、開放状態から短絡状態への方向に切替えるときに、電圧を変化させる場合は、電圧変化後１０ｍｓ以上太陽電池セルの時定数以下の時間が経過した後に測定を開始させ、電圧を変化させない場合には、連続して測定してもよい。
【００６４】
ここで、通常、短絡状態から開放状態の方向の１回目の測定と、開放状態から短絡状態の方向の２回目の測定との間は、温度が安定してから測定するので、測定の際には、太陽電池セル１０の温度を熱電対や放射温度計でモニタすることが好ましい。１回目の測定と２回目の測定の間に、シャッターを閉じるなどの方法で光照射を遮断して、温度を安定させて２回目の測定を行ってもよい。その際、水冷、空冷などの方法で太陽電池セルを冷却する設備を用いてもよい。
【００６５】
上述した実施の一形態では、サンプリング遅延時間Ｔｄを一定の値としたが、太陽電池セル１０の時定数がバイアス電圧によって変化する場合には、その時定数の変化に応じてサンプリング遅延時間Ｔｄをバイアス電圧領域に応じて変化させてもよい。具体的には、数値の範囲としては、４０ｍｓから１００ｍｓの範囲で、測定中、たとえば、０〜０．３Ｖの範囲では４０ｍｓ、０．３〜０．９Ｖの範囲では１００ｍｓというように設定してもよい。
【００６６】
また、上述した実施の一形態では、１回目に短絡状態から開放状態の方向に測定し、２回目に開放状態から短絡状態の方向に測定したが、逆に、１回目に開放状態から短絡状態の方向に測定し、２回目に短絡状態から開放状態の方向に測定してもよい。
【００６７】
また、上述した実施の一形態では、第１の電圧電流特性と第２の電圧電流特性との平均を求め、その平均の電圧電流特性から太陽電池セルの特性を求めたが、１回目と２回目の測定の後、それぞれ第１の電圧電流特性から第１の太陽電池セルの特性値、および、第２の電圧電流特性から第２の太陽電池セルの特性値を求め、それらの平均を太陽電池セルの特性としてもよい。この場合、１回目と２回目の測定の順序が逆であってもよい。
【００６８】
図２は、本発明の実施の他の形態である測定方法の工程を示すフローチャートである。本処理は、測定対象である光電変換素子（太陽電池セル）の特性を求めるときに開始される。
【００６９】
ステップＳ１では、サンプリング遅延時間Ｔｄ、測定を開始するときのバイアス電圧である測定開始電圧Ｖｉｎｉ１、測定を終了するときのバイアス電圧である測定終了電圧Ｖｅｎｄ１(Ｖｉｎｉ１＜Ｖｅｎｄ１)、およびステップ状に変化させる電圧幅であるステップ電圧ΔＶを設定する。ステップＳ２では、バイアス電源に、測定開始電圧Ｖｉｎｉ１の印加を指示する。ステップＳ３では、サンプリング遅延時間Ｔｄが経過したか否かをチェックする。経過していないときは、ステップＳ３に戻り、経過したときは、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、サンプリング遅延時間Ｔｄ経過後、電圧計および電流計に、電圧値および電流値の測定を指示する。ステップＳ５では、電圧計および電流計で測定した電圧値Ｖおよび電流値Ｉを、記憶部に保存する。
【００７０】
ステップＳ６では、バイアス電源に、ステップ電圧ΔＶだけ印加電圧の増加を指示する。ステップＳ７では、サンプリング遅延時間Ｔｄが経過したか否かをチェックする。経過していないときは、ステップＳ７に戻り、経過したときは、ステップＳ８に進む。ステップＳ８では、サンプリング遅延時間Ｔｄ経過後、電圧計および電流計に、電圧値および電流値の測定を指示する。ステップＳ９では、電圧計および電流計で測定した電圧値Ｖおよび電流値Ｉを、第１の電圧電流特性として記憶部に保存する。ステップＳ１０では、電圧値Ｖ＋ΔＶが測定終了電圧Ｖｅｎｄ１より大きいか否かをチェックする。大きくないときは、ステップＳ６に戻り、大きいときは、ステップＳ１１に進む。
【００７１】
ステップＳ１１では、バイアス電源に、ステップ電圧ΔＶだけ印加電圧の減少を指示する。ステップＳ１２では、サンプリング遅延時間Ｔｄが経過したか否かをチェックする。経過していないときは、ステップＳ１２に戻り、経過したときは、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、サンプリング遅延時間Ｔｄ経過後、電圧計および電流計に、電圧値および電流値の測定を指示する。ステップＳ１４では、電圧計および電流計で測定した電圧値Ｖおよび電流値Ｉを、第２の電圧電流特性として記憶部に保存する。ステップＳ１５では、電圧値Ｖ−ΔＶが測定開始電圧Ｖｉｎｉ１より小さいか否かをチェックする。小さくないときは、ステップＳ１１に戻り、小さきときは、ステップＳ１６に進む。
【００７２】
ステップＳ１６では、記憶部に記憶した第１の電圧電流特性と第２の電圧電流特性について、各電圧毎に電流値の平均値として、第３の電圧電流特性を算出し、記憶部に保存する。ステップＳ１７では、第３の電圧電流特性から、光電変換素子の特性値（短絡電流、開放電圧、変換効率など）を算出する。
【００７３】
図３は、本発明の実施のさらに他の形態である測定方法の工程を示すフローチャートである。本処理は、測定対象である光電変換素子（太陽電池セル）の特性を求めるときに開始される。
【００７４】
ステップＳ２１では、サンプリング遅延時間Ｔｄ、測定を開始するときのバイアス電圧である測定開始電圧Ｖｉｎｉ２、測定を終了するときのバイアス電圧である測定終了電圧Ｖｅｎｄ２(Ｖｉｎｉ２＞Ｖｅｎｄ２)、およびステップ状に変化させる電圧幅であるステップ電圧ΔＶを設定する。ステップＳ２２では、バイアス電源に、測定開始電圧Ｖｉｎｉ２の印加を指示する。ステップＳ２３では、サンプリング遅延時間Ｔｄが経過したか否かをチェックする。経過していないときは、ステップＳ２３に戻り、経過したときは、ステップＳ２４に進む。ステップＳ２４では、サンプリング遅延時間Ｔｄ経過後、電圧計および電流計に、電圧値および電流値の測定を指示する。ステップＳ２５では、電圧計および電流計で測定した電圧値Ｖおよび電流値Ｉを、記憶部に保存する。
【００７５】
ステップＳ２６では、バイアス電源に、ステップ電圧ΔＶだけ印加電圧の減少を指示する。ステップＳ２７では、サンプリング遅延時間Ｔｄが経過したか否かをチェックする。経過していないときは、ステップＳ２７に戻り、経過したときは、ステップＳ２８に進む。ステップＳ２８では、サンプリング遅延時間Ｔｄ経過後、電圧計および電流計に、電圧値および電流値の測定を指示する。ステップＳ２９では、電圧計および電流計で測定した電圧値Ｖおよび電流値Ｉを、第１の電圧電流特性として記憶部に保存する。ステップＳ３０では、電圧値Ｖ−ΔＶが測定終了電圧Ｖｅｎｄ２より小さいか否かをチェックする。小さくないときは、ステップＳ２６に戻り、小さいときは、ステップＳ３１に進む。
【００７６】
ステップＳ３１では、バイアス電源に、ステップ電圧ΔＶだけ印加電圧の増加を指示する。ステップＳ３２では、サンプリング遅延時間Ｔｄが経過したか否かをチェックする。経過していないときは、ステップＳ３２に戻り、経過したときは、ステップＳ３３に進む。ステップＳ３３では、サンプリング遅延時間Ｔｄ経過後、電圧計および電流計に、電圧値および電流値の測定を指示する。ステップＳ３４では、電圧計および電流計で測定した電圧値Ｖおよび電流値Ｉを、第２の電圧電流特性として記憶部に保存する。ステップＳ３５では、電圧値Ｖ＋ΔＶが測定開始電圧Ｖｉｎｉ２より大きいか否かをチェックする。大きくないときは、ステップＳ３１に戻り、大きいときは、ステップＳ３６に進む。
【００７７】
ステップＳ３６では、記憶部に記憶した第１の電圧電流特性と第２の電圧電流特性について、各電圧毎に電流値の平均値として、第３の電圧電流特性を算出し、記憶部に保存する。ステップＳ３７では、第３の電圧電流特性から、光電変換素子の特性値（短絡電流、開放電圧、変換効率など）を算出する。
【００７８】
図４は、本発明の実施のさらに他の形態である測定方法の工程を示すフローチャートである。本処理は、測定対象である光電変換素子（太陽電池セル）の特性を求めるときに開始される。
【００７９】
ステップＳ４１では、サンプリング遅延時間Ｔｄ、測定を開始するときのバイアス電圧である測定開始電圧Ｖｉｎｉ２、測定を終了するときのバイアス電圧である測定終了電圧Ｖｅｎｄ２(Ｖｉｎｉ２＞Ｖｅｎｄ２)、およびステップ状に変化させる電圧幅であるステップ電圧ΔＶを設定する。ステップＳ４２では、バイアス電源に、測定開始電圧Ｖｉｎｉ２の印加を指示する。ステップＳ４３では、サンプリング遅延時間Ｔｄが経過したか否かをチェックする。経過していないときは、ステップＳ４３に戻り、経過したときは、ステップＳ４４に進む。ステップＳ４４では、サンプリング遅延時間Ｔｄ経過後、電圧計および電流計に、電圧値および電流値の測定を指示する。ステップＳ４５では、電圧計および電流計で測定した電圧値Ｖおよび電流値Ｉを、記憶部に保存する。
【００８０】
ステップＳ４６では、バイアス電源に、ステップ電圧ΔＶだけ印加電圧の減少を指示する。ステップＳ４７では、サンプリング遅延時間Ｔｄが経過したか否かをチェックする。経過していないときは、ステップＳ４７に戻り、経過したときは、ステップＳ４８に進む。ステップＳ４８では、サンプリング遅延時間Ｔｄ経過後、電圧計および電流計に、電圧値および電流値の測定を指示する。ステップＳ４９では、電圧計および電流計で測定した電圧値Ｖおよび電流値Ｉを、第１の電圧電流特性として記憶部に保存する。ステップＳ５０では、電圧値Ｖ−ΔＶが測定終了電圧Ｖｅｎｄ２より小さいか否かをチェックする。小さくないときは、ステップＳ４６に戻り、小さいときは、ステップＳ５１に進む。
【００８１】
ステップＳ５１では、記憶部に保存した第１の電圧電流特性から、光電変換素子の特性値（短絡電流、開放電圧、変換効率など）を算出し、第１の特性値として記憶部に保存する。
【００８２】
ステップＳ５２では、バイアス電源に、ステップ電圧ΔＶだけ印加電圧の増加を指示する。ステップＳ５３では、サンプリング遅延時間Ｔｄが経過したか否かをチェックする。経過していないときは、ステップＳ５３に戻り、経過したときは、ステップＳ５４に進む。ステップＳ５４では、サンプリング遅延時間Ｔｄ経過後、電圧計および電流計に、電圧値および電流値の測定を指示する。ステップＳ５５では、電圧計および電流計で測定した電圧値Ｖおよび電流値Ｉを、第２の電圧電流特性として記憶部に保存する。ステップＳ５６では、電圧値Ｖ＋ΔＶが測定開始電圧Ｖｉｎｉ２より大きいか否かをチェックする。大きくないときは、ステップＳ５２に戻り、大きいときは、ステップＳ５７に進む。
【００８３】
ステップＳ５７では、記憶部に記憶した第２の電圧電流特性から、光電変換素子の特性値（短絡電流、開放電圧、変換効率など）を算出し、第２の特性値として記憶部に保存する。ステップＳ５８では、記憶部に記憶した第１の特性値と第２の特性値との平均値を算出し、光電変換素子の特性とする。
【００８４】
上述した実施のさらに他の形態では、測定開始電圧Ｖｉｎｉ２、測定終了電圧Ｖｅｎｄ２(Ｖｉｎｉ２＞Ｖｅｎｄ２)としたが、測定開始電圧Ｖｉｎｉ１、測定終了電圧Ｖｅｎｄ１(Ｖｉｎｉ１＜Ｖｅｎｄ１)を用いて、測定方向を逆の順序に行ってもよい。
【００８５】
上述したいずれの実施の形態におけるサンプリング遅延時間Ｔｄも、１０ｍｓ以上太陽電池セルの時定数以下の時間であることが好ましく、より好ましくは、４０ｍｓ以上１００ｍｓ以下の時間を用いる。また、サンプリング遅延時間Ｔｄを一定の値に固定するのではなく、太陽電池セル１０の時定数がバイアス電圧によって変化する場合には、その時定数の変化に応じてサンプリング遅延時間Ｔｄをバイアス電圧領域に応じて変化させてもよい。具体的には、数値の範囲としては４０ｍｓから１００ｍｓの範囲で、たとえば、０〜０．３Ｖの範囲では４０ｍｓ、０．３〜０．９Ｖの範囲では１００ｍｓというように設定してもよい。
【００８６】
また、本発明の実施の一形態である測定装置２０は、ＣＰＵ（Central Processing
Unit）と、プログラムおよび処理を行うために必要な情報を記憶するメモリとを含んで構成されるコンピュータを用いても実現できる。この場合、上述した実施の形態の機能を実現するプログラムを、前記メモリに格納しておき、格納したプログラムを逐次読出して、実行することによって実現される。
【００８７】
また、本発明の実施の形態は、複数の機器（たとえば、ホストコンピュータ、インターフェース機器、リーダ、画像記録装置など）から構成されるシステムとして適用してもよいし、一つの機器からなる装置に適用してもよい。
【００８８】
また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態の機能を実現するプログラムコードを記録した記憶媒体（または記録媒体）を、コンピュータ、システム、あるいは装置に供給し、そのコンピュータ、システム、あるいは装置のＣＰＵやＭＰＵ（Micro Processing
Unit）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出して、実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は、本発明を構成することになる。
【００８９】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することによって、上述した実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているオペレーティングシステムなどが実際の処理の一部または全てを行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
【００９０】
さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全てを行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００９１】
本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、上述したフローチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。
【００９２】
記録媒体が測定装置２０と分離可能に構成される場合、記録媒体は、磁気テープやカセットテープなどのテープ系、フレキシブルディスクやハードディスクなどの磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk-Read Only Memory）／ＭＯ（Magneto Optical Disk）／ＭＤ（Mini Disk）／ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などの光ディスクのディスク系、ＩＣ（In tegrated Circuit）カード（メモリカードを含む）／光カードなどのカード系、あるいは、マスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only
Memory）、フラッシュＲＯＭなどによる半導体メモリを含め、固定的にプログラムを記録することができる記録媒体であればよい。
【００９３】
図５は、本発明の実施の一形態である測定方法を用いて測定した色素増感型太陽電池３０の特性の一例を示す図である。横軸は、サンプリング遅延時間（ｍｓ）、縦軸は、変換効率（％）であり、黒く塗り潰した三角印は、開放状態から短絡状態の方向での測定、黒く塗り潰した丸印は、短絡状態から開放状態の方向での測定、白抜きの四角印は、それらの平均値であり、それぞれ２回測定した測定値をプロットしたものである。
【００９４】
サンプリング遅延時間が１ｍｓのときの変換効率は、開放状態から短絡状態の方向での測定では、約８．８％、短絡状態から開放状態の方向での測定では、約７．９％、それらの平均値は、約８．４％、サンプリング遅延時間が１０ｍｓのときは、それぞれ、約８．４５％、約８．１５％、約８．３％、４０ｍｓのときは、それぞれ、約８．４％、約８．２％、約８．３％、１００ｍｓのときは、それぞれ、約８．４％、約８．２％、約８．３％であり、サンプリング遅延時間が１０ｍｓ以上であれば、平均値は、いずれも約８．３％であり、サンプリング遅延時間が大きくなるほど、開放状態から短絡状態の方向での測定値と、短絡状態から開放状態の方向での測定値との差が少なくなっている。なお、電圧電流特性曲線が示す電圧と電流の積から出力電力が求まり、出力電力の最大値を照射光エネルギーで割ることによって、変換効率が算出される。
【００９５】
本発明の実施の一形態である図２に示したフローチャートの測定方法を用いて、図６に示した色素増感型太陽電池３０の特性を測定した結果を表１〜３に示す。表１は、短絡状態から開放状態へバイアス電圧を変化させて測定した第１の電圧電流特性から算出した第１の太陽電池の特性値、表２は、開放状態から短絡状態へバイアス電圧を変化させて測定した第２の電圧電流特性から算出した第２の太陽電池の特性値、表３は、第１および第２の電圧電流特性を平均して求めた第３の電圧電流特性から算出した太陽電池の特性値である。
【００９６】
測定に用いた色素増感型太陽電池３０は、図９に示した特性、つまり、大きい方の時定数が２．５秒の色素増感型太陽電池３０であり、支持体１１は、ガラス基板、電極層１２は、ＳｎＯ２：Ｆ（フッソがドープされた酸化スズ）薄膜、多孔性半導体層１３は、酸化チタン微粒子、色素１４は、Ｒｕｔｈｅｎｉｕｍ５３５−ｂｉｓＴＢＡ色素、キャリア輸送層１５は、アセトニトリルを溶剤として、ヨウ化リチウムが濃度０．１モル／リットル、ヨウ素が濃度０．０５モル／リットル、ｔ−ブチルピリジンが濃度０．５モル／リットル、ヨウ化ジメチルプロピルイミダゾリウムが濃度０．６モル／リットルになるように溶解させたもの、対極１６は、ＳｎＯ２：Ｆ膜付きガラスの上に白金を形成したものを用いた。
【００９７】
バイアス電源１１および電圧計１２、電流計１３としては、それらの機能を備えたＫｅｉｔｈｌｅｙ製２４００型デジタルマルチメーターを使用した。
【００９８】
サンプリング遅延時間Ｔｄを、１ｍｓ（測定例１）、１０ｍｓ（測定例２）、４０ｍｓ（測定例３）、１００ｍｓ（測定例４）、４００ｍｓ（測定例５）、１ｓ（測定例６）、１０ｓ（従来例１）と変化させて測定を行った。
【００９９】
【表１】
2005317811.tif 000003
【０１００】
【表２】
2005317811.tif 000004
【０１０１】
【表３】
2005317811.tif 000005
【０１０２】
従来例１と測定例２〜６の比較より、第３の電圧電流曲線から求めた変換効率は、従来の測定方法とよく一致しており（正確さの判定が、○または△）、かつ、従来１００５秒かっていた測定時間が、測定例２では１２秒、測定例３では１８秒、測定例４では３０秒、測定例５では９０秒、測定例６でも２１０秒で測定することができ、本発明によって正確で迅速な測定方法が提供できることが示された。
【０１０３】
また、測定例１と測定例２の比較より、サンプリング遅延時間を１０ｍｓ未満にすると、正確な変換効率を得ることができない（測定例１の正確さの判定が、×）。また、変換効率の正確性と迅速性の観点から、より好ましくは測定例３、４のようにサンプリング遅延時間を４０ｍｓから１００ｍｓに設定することが好ましい。なお、「正確さ」の判定基準については、測定に用いた擬似太陽光（ソーラシミュレータ）の光量の安定性が±１％であったことから、従来例１の変換効率の±１％以内を正確さの判定基準とした。
【０１０４】
なお、測定例１〜５の開放電圧について、表１より表２の方が高い値を示しているのは、表２の測定（開放状態から短絡状態へバイアス電圧を掃引した場合の測定）では、サンプリング遅延時間が短い場合、光電流のオーバーシュートを観測してしまい、実際よりも高い電流が観測されるためであり、開放電圧は、電流がゼロの時の電圧値として観測されるため、表２の測定では、実際には電流が負であるバイアス電圧においても電流がゼロとして観測されることになり、開放電圧が実際よりも高く観測される。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の実施の一形態である測定装置２０の構成と測定のための電気系統を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の他の形態である測定方法の工程を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施のさらに他の形態である測定方法の工程を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施のさらに他の形態である測定方法の工程を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の一形態である測定方法を用いて測定した色素増感型太陽電池３０の特性の一例を示す図である。
【図６】典型的な色素増感型太陽電池３０の構造を模式的に示した図である。
【図７】従来技術の実施の一形態である測定装置１４を含む測定のための電気系統を説明するための図である。
【図８】バイアス電源１１が印加するステップ状の電圧を示す図である。
【図９】色素増感型太陽電池にステップ状のバイアス電圧を印加したときの電流の過渡応答の一例を示した図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１０  太陽電池セル
１１  バイアス電源
１２  電圧計
１３  電流計
１４，２０  測定装置
２１  制御部
２２  演算部
２３  記憶部
２４  入力部
２５  出力部
３０  色素増感型太陽電池
３１  支持体
３２  電極層
３３  多孔性半導体層
３４  色素
３５  キャリア輸送層
３６  対極
３７  電気回路
４０，４０ａ〜４０ｄ  電子
【図１】
2005317811.tif 000006
【図２】
2005317811.tif 000007
【図３】
2005317811.tif 000008
【図４】
2005317811.tif 000009
【図５】
2005317811.tif 000010
【図６】
2005317811.tif 000011
【図７】
2005317811.tif 000012
【図８】
2005317811.tif 000013
【図９】
2005317811.tif 000014