(57)【要約】【課題】  ソーラシミュレータの光源の照度設定を短時間で効率よく行なうための照度設定用太陽電池モジュールを提供すること。【解決手段】  太陽電池モジュールの出力特性の測定に用いるソーラシミュレータの光源の照度を設定するための照度設定用太陽電池モジュール１であって、本体を平面視した場合に、該本体の少なくとも周縁部および中央部に、前記光源の光を照射させる太陽電池素子２が配置されているとともに、これら太陽電池素子２同士が互いに並列接続されている照度設定用太陽電池モジュール１とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池モジュールの出力特性の測定に用いるソーラシミュレータの光源の照度を設定するための照度設定用太陽電池モジュールであって、本体を平面視した場合に、該本体の少なくとも周縁部および中央部に、前記光源の光を照射させる太陽電池素子が配置されているとともに、これら太陽電池素子同士が互いに並列接続されている照度設定用太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記本体は、平面視した外形が多角形状であり、該本体の角部および中央部のそれぞれに前記太陽電池素子が配置されている請求項１に記載の照度設定用太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記本体は、平面視した外形が四角形状であり、該本体の対角線上に前記太陽電池素子が配置されている請求項１に記載の照度設定用太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記太陽電池素子の受光面側に、着色した透光性カバーが配置されている請求項１乃至３のいずれかに記載の照度設定用太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記太陽電池素子の裏面側に、着色した裏面保護シートが配置されている請求項１乃至４のいずれかに記載の照度設定用太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュールの出力特性を測定する擬似太陽光照射装置（以下、「ソーラシミュレータ」という）において、ソーラシミュレータの光源光の照射強度（以下、単に「照度」という）を設定する照度設定用太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、クリーンなエネルギー源として重要性が認められ、ますます需要が高まっている。また、大型機器類のパワーエネルギー源から精密な電子機器分野での小型電源まで、様々な分野での需要も高まっている。
【０００３】
太陽電池が様々な分野で広く利用されるには、太陽電池の特性、とりわけ出力特性が正確に測定されることが重要である。出力特性が正確に測定されない場合、太陽電池を使用する側において様々な不都合が予測される。
【０００４】
このため、従来から太陽電池の出力特性を測定するためのソーラシミュレータが提案され実用化されている（例えば、下記の特許文献１を参照）。
【０００５】
このようなソーラシミュレータによって、太陽電池モジュールの出力特性を測定する場合、ソーラシミュレータから照射される照度を設定しなければならない。ソーラシミュレータ自体に照度を設定する絶対的な基準はないので、例えば、ＪＩＳ  Ｃ８９１４の測定手順では二次基準太陽電池素子を用いて照度設定を行なうとされている。
【０００６】
しかし、製造ライン等では短時間で効率よく照度設定をすることが求められるために、上記二次基準太陽電池素子の代わりに、あらかじめ照度設定用に作製された、値付けされた二次基準太陽電池モジュール（以下、「基準モジュール」という）が使われている。つまり、この値付けされた基準モジュールに光源の光を照射して、その値付けされた数値になるように照度を設定している。そのため、測定の精度を上げるためには、基準モジュールは、測定する太陽電池モジュールのサイズおよび構造に合わせて作製されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２１６６１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
基準モジュールの作製にあたっては、使用する太陽電池素子の電流特性のばらつきが照度設定の誤差の最大要因となるので、そのばらつきを最小限にする必要がある。具体的には、基準モジュールに使用する太陽電池素子は、その太陽電池素子を短絡した時に流れる短絡電流値（以下、短絡電流値を「Ｉｓｃ値」という）のばらつきが最小となるように選択しなければならない。
【０００９】
しかし、太陽電池モジュールの大型化に伴い、使用する太陽電池素子の枚数も増え、ばらつきを抑えることは困難である。
【００１０】
また、基準モジュールの作製にあたっては、測定される太陽電池モジュールと同一構成または類似の構成にするものが多く、使用される太陽電池素子を全部直列接続にするか、その接続に加えてバイパスダイオードを設けたタイプが用いられる。
【００１１】
全直列の場合の基準モジュールのＩｓｃ値は、全直列の中で最も低いＩｓｃ値の太陽電池素子によって決定される（太陽電池素子の特性としてのＩｓｃ値が最も低い太陽電池素子に、場所むらによる最も弱い光が照射されたときに最も低いＩｓｃ値になる）。
【００１２】
したがって、照度の場所むらに対して、全直列の場合は、最も暗いところに合わせて照度調整され、さらにバイパスダイオードを設けたものは、場所むらの中で明るいところに影響されて照度調整される。すなわち、場所むらのあるソーラシミュレータに対して、明と暗とを考慮した適切な照度調整、言い換えれば明と暗とを平均した照度調整にならないという問題があった。
【００１３】
加えて、太陽電池モジュールの大型化に伴い、照度調整の中で基準モジュールにストレスが加わり、太陽電池素子に割れが生じる等して、Ｉｓｃ値が変化して照度設定に誤差を生じさせてしまうことがあった。
【００１４】
そこで、本発明の主たる目的は、ソーラシミュレータの光源の照度設定を短時間で効率よく行なうための照度設定用太陽電池モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明に係る照度設定用太陽電池モジュールは、太陽電池モジュールの出力特性の測定に用いるソーラシミュレータの光源の照度を設定するための照度設定用太陽電池モジュールであって、本体を平面視した場合に、該本体の少なくとも周縁部および中央部に、前記光源の光を照射させる太陽電池素子が配置されているとともに、これら太陽電池素子同士が互いに並列接続されている。
【００１６】
ここで、前記太陽電池素子は、通常サイズの太陽電池素子１枚を５枚以上に分割した太陽電池素子を用いると太陽電池素子の特性のばらつきを低減することができるのでよい。また、この分割枚数は、ＪＩＳ  Ｃ８９１４の測定手順に示される「少なくとも中央部と周辺部４か所」を満足する５枚を最低の枚数とし、適宜枚数を決定するとよい。
【発明の効果】
【００１７】
上記構成の照度設定用太陽電池モジュールによれば、ソーラシミュレータの照度設定において、ソーラシミュレータの光源の光を照射させる太陽電池素子間のばらつきを低減することができる。
【００１８】
また、ソーラシミュレータの照度の場所むらの影響を受けて、照度の明暗に偏った照度設定となるのを抑えることができる。
【００１９】
また、使用する太陽電池素子の並列枚数が多いほど、また、そのサイズが大きいほど、場所むらに対する照度設定の平均化の精度が向上する。さらには、太陽電池素子サイズと並列枚数の構成とを変更することによって、状況に応じた照度調整が可能となる。
【００２０】
さらに、使用する太陽電池素子サイズを小さくして、太陽電池素子の枚数を少なくできることによって、外部からの衝撃に強くなるので、信頼性の高い照度設定用太陽電池モジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る照度設定用太陽電池モジュールを模式的に示す平面図である。
【図２】本発明に係る照度設定用太陽電池モジュールを構成する太陽電池素子を模式的に示す平面図である。
【図３】本発明に係る照度設定用太陽電池モジュールを構成する太陽電池素子を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明に係る照度設定用太陽電池モジュールを模式的に示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る照度設定用太陽電池モジュールの実施形態（以下、本実施形態という）について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２３】
＜照度設定用太陽電池モジュールの構成＞
まず、照度設定用太陽電池モジュールの基本構成について説明する。図１に示す照度設定用太陽電池モジュール１は、測定対象となる太陽電池モジュール（不図示）の出力特性の測定に用いるソーラシミュレータ（不図示）の光源の照度を設定するためのものである。
【００２４】
また、照度設定用太陽電池モジュール１は、本体（照度設定用太陽電池モジュール１を主に構成して、太陽電池素子２を保護している透光性カバー等からなる太陽電池パネル、または、この太陽電池パネルに加えてこれらを包囲して支持するフレーム等を指すが、詳細は後述する。）の外形を平面視した場合に、この本体の少なくとも周縁部および中央部に、ソーラシミュレータの光源の光を照射させる太陽電池素子２が配置されているとともに、これら太陽電池素子２同士が互いに並列接続されている。
【００２５】
ここで、本体は、平面視した外形が多角形状であり、この本体の角部および中央部のそれぞれに太陽電池素子２が配置されていてもよい。
【００２６】
また、本体は、平面視した外形が四角形状であり、この本体の対角線上に太陽電池素子２が配置されていてもよい。
【００２７】
また、太陽電池素子２の受光面側に、ソーラシミュレータの光源からの反射を極力低減するために、着色した透光性カバーが配置されているとよい。
【００２８】
さらに、同様にしてソーラシミュレータの光源からの反射を極力低減するために、太陽電池素子２の裏面側に、着色した裏面保護シートが配置されていてもよい。
【００２９】
一般的な太陽電池素子は、例えば厚みが０．１〜０．２ｍｍ程度、平面サイズが１５６ｍｍ角程度の矩形状（長方形状または正方形状）をなす単結晶シリコンまたは多結晶シリコンで作製されている。この表面には後記する電極が配置されている。また、この太陽電池素子の内部には、ボロンなどのｐ型不純物を多く含んだｐ層とリンなどのｎ型不純物を多く含んだｎ層とが接して構成されたｐｎ接合を有している。
【００３０】
本実施形態に用いる太陽電池素子２は、枚数が多いほど、場所むらに対する照度設定の平均化に対する精度が上がる。しかし、ＪＩＳ  Ｃ８９１４には、測定しようとする太陽電池モジュールサイズの「少なくとも中央部と周縁部４か所の放射照度を測定し、その平均値をもって放射照度とする」と規定されているので、本実施形態では、図１に示すように、例えば９か所に太陽電池素子２を配置する。また、本実施形態では、９枚の太陽電池素子２を使用しているが、前記ＪＩＳ  Ｃ８９１４に規定された５枚以上であれば、特に枚数を限定するものではない。
【００３１】
また、太陽電池素子２の配置においては、照度設定用太陽電池モジュール１の受光面側から平面視した外形形状が矩形状である場合には、それぞれの対角線の両端部分と対角線
を４等分する位置に太陽電池素子２の中心点がくるように配置することが望ましい。このように太陽電池素子２を配置することによって、太陽電池素子２が照度設定用太陽電池モジュール１の受光面内に均一に分布して配置することができる。また、これにより、ソーラシミュレータの場所による照射強度のむらがあった場合、ソーラシミュレータの照度設定の信頼性をさらに向上させることができる。
【００３２】
太陽電池素子２の表面には、図２および図３に示すように、バスバー電極１３とこれに直交するフィンガー電極１２が設けられている。これら電極は、銀を主成分とする銀ペーストをスクリーン印刷法などによって形成される。バスバー電極１３の表面は、その保護と接続配線１１を取り付けやすくするために、そのほぼ全面にわたってハンダコートされる。また、フィンガー電極１２は幅が０．１〜０．２ｍｍ程度であり、太陽電池素子２の辺に対してほぼ平行に、光生成キャリヤを集めるために多数本形成されている。また、バスバー電極１３は収集されたキャリヤを集電して、接続配線１１を取り付けるために、幅が２ｍｍ程度として、フィンガー電極１２に対して垂直に交わるように設けられている。このようなバスバー電極１３とフィンガー電極１２とは、太陽電池素子２の裏面（非受光面）側にも同様に設けられている。
【００３３】
接続配線材１１は、銀、銅、アルミニウムまたは鉄などの導電性が良好な金属からなる材料で作製されるが、その導電性およびハンダコートのしやすさなどを考慮して、銅で作製されるのが好適である。また、接続配線材１１の表面全面には共晶ハンダなどでハンダコートされる。このハンダコートは銅箔などをハンダ槽にディッピングすることによって、片面２０〜７０μｍ程度の厚みでハンダを被覆することによって行なわれる。
【００３４】
なお、接続配線材１１は、その長さがＩｓｃ値に影響を与えるため、使用するすべて接続配線材の長さを略等しくする。本実施形態においては、９個の太陽電池素子に２本ずつ使用するため、１８本の略同じ長さの接続配線材を使用する。
【００３５】
接続配線材１１の厚みは０．１〜０．５ｍｍ程度であり、その幅は太陽電池素子２へのハンダ付け時に接続配線材１１自身によって、太陽電池素子２の受光面に影を作らないように、バスバー電極１３の幅と等しいかそれ以下にしている。
【００３６】
太陽電池素子２のバスバー電極１３と接続配線材１１をハンダ付けによって接続する方法は次のとおりである。
【００３７】
まず、太陽電池素子２のバスバー電極１３上に、接続配線材１１を配置する。この接続配線材１１を押さえピンで押さえながら、ホットエアーを吹き付けることによって、またはハンダコテを押し当てることによって、太陽電池素子２のバスバー電極１３と接続配線材１１の両者のハンダを溶融させて接続する。さらに、この接続配線材１１は、他端を図１に示すように接続箱３にハンダ付けされる。
【００３８】
図４に本実施形態の照度設定用太陽電池モジュール１の部分を断面図にて示す。図４において、４１は透光性カバー、４２は受光面側充填材、２は太陽電池素子、４３は裏面側充填材、４４は裏面保護シートを示す。
【００３９】
以下、各部材について説明する。
【００４０】
透光性カバー４１としては、ガラスやポリカーボネート樹脂などからなる基板が用いられる。ガラス板は、例えば白板ガラス、強化ガラス、倍強化ガラス、熱線反射ガラスなどが用いられるが、一般的には厚さ３ｍｍ〜５ｍｍ程度の白板強化ガラスが使用される。他方、ポリカーボネート樹脂などの合成樹脂からなる基板を用いた場合には、厚みが５ｍｍ
程度のものが多く使用される。また、この透光性カバー４１は反射を低減するために着色してもよい。
【００４１】
受光面側充填材４２および裏面側充填材４３は、エチレン−酢酸ビニル共重合体（以下ＥＶＡと略す）またはポリビニルブチラール（ＰＶＢ）から成り、Ｔダイと押し出し機によって厚さ０．４〜１ｍｍ程度のシート状に成形されたものが用いられる。充填材４２および４３はラミネート装置によって減圧下にて加熱加圧することで、軟化、融着して他の部材と一体化する。
【００４２】
ＥＶＡおよびＰＶＢは、酸化チタンや顔料等を含有させ白色等に着色させることがあるが、本発明に係る太陽電池モジュールの受光面側充填材４２においては、着色させると太陽電池素子２に入射する光量が減少して、発電効率が低下するため透明とするとよい。
【００４３】
また、裏面側充填材４３に用いるＥＶＡおよびＰＶＢは透明でも構わないし、太陽電池モジュールの設置される周囲の設置環境に合わせ酸化チタンや顔料等を含有させ白色等に着色させても構わない。
【００４４】
さらに、太陽電池素子２は、上述のように厚み０．２〜０．４ｍｍ程度の単結晶シリコンまたは多結晶シリコン基板などからなる。
【００４５】
裏面保護シート４４は水分を透過しないように、アルミ箔を挟持した耐候性を有するフッ素系樹脂シートやアルミナ、またはシリカを蒸着したポリエチレンテレフタレ−ト（ＰＥＴ）シートなどが用いられる。またこの裏面保護シート４４の所定の位置にはスリットもしくは孔が設けられ、このスリットもしくは孔から接続配線材１１が予めピンセットなどを用いて裏面材の表面に引き出されている。さらに、この裏面保護シート４４は、透光性カバー４１と同様な理由で着色してもよい。
【００４６】
＜照度設定用太陽電池モジュールの作製方法＞
次に、照度設定用太陽電池モジュール１の作製方法について説明する。
【００４７】
まず、複数の太陽電池素子２を準備する。太陽電池素子２のそれぞれのＩｓｃ値を測定し、それぞれのＩｓｃ値が大きく異なることが無いかどうかを確認する。
【００４８】
各太陽電池素子２のＩｓｃ値は、太陽電池素子２を例えば図１に示すように配置して太陽電池モジュール１を作製したときに、太陽電池モジュール１のＩｓｃ値に占める各太陽電池素子２の割合をできるだけ等しくするように、各太陽電池素子２のＩｓｃ値の差異をできるだけ小さくすることが望ましく、できれば±１％以内に入っていることが望ましい。
【００４９】
よって、各太陽電池素子２のＩｓｃ値をできるだけ等しくするため、太陽電池素子２は、１枚の太陽電池素子を、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザーなどを用いて、等しい大きさに分割する（例えば、９等分する）ことが望ましい。
【００５０】
その後、太陽電池素子２に接続用配線材１１をハンダ付けなどで接続する。
【００５１】
なお、太陽電池素子２のＩｓｃ値の測定は、ＪＩＳ、Ｃ８９１３に規定された方法に基づき行なう。さらに太陽電池素子２は、被測定太陽電池モジュールに使用されている太陽電池素子と同様の基板を用いて、同一工程、略同一条件により作製された太陽電池素子を用いるのが望ましい。
【００５２】
次に、太陽電池素子２を、被測定太陽電池モジュールの大きさに合うように、図１に示すように配置した後、接続用配線材１１をハンダ付けなどで並列に接続する。
【００５３】
照度設定用太陽電池モジュール１を作製するにあたっては、まず、透光性カバー４１上に受光面側充填材４２、接続配線材１１を接続した太陽電池素子２、さらにその上に裏面側充填材４３、裏面保護シート４４を順次積層する。このような積層体を、ラミネーターにセットし、減圧下にて加圧しながら１００〜２００℃で例えば１５分〜１時間加熱することによって、これらが一体化する。さらに架橋が不十分なら架橋炉で１００〜２００℃で必要時間加熱する。
【００５４】
また、ＥＶＡはＰＶＢ等の他の材料に比べて充填性が優れている。気泡の発生が空間部にできやすいため、本発実施形態では裏面側充填材４３は充填性に優れたＥＶＡで作製されることによって、上述の効果を確実なものとできる。このため本実施形態の裏面側充填材４３は、ＥＶＡで作製されることが望ましい。
【００５５】
さらに、上記の透光性カバー４１、受光面側充填材４２、太陽電池素子２、裏面側充填材４３、裏面保護シート４４をラミネートによって一体化して本体である太陽電池パネルが完成する。そして、太陽電池パネルにフレームを設けてこれを本体とする場合には、太陽電池パネルの各辺に、フレームであるモジュール枠と端子ボックスとを取り付けた後、モジュール枠の各コーナー部をネジ止めして照度設定用太陽電池モジュール１が完成する。
【００５６】
このモジュール枠は太陽電池パネルに必要な強度やコストを考慮してアルミニウムや樹脂などで作製される。アルミニウムで作製する場合には、アルミニウムを押し出し成形して作製されて、その表面にアルマイト処理またはクリヤ塗装が施される。
【００５７】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることができる。例えば、太陽電池素子２として各種材料および各種タイプのものが使用できるほか、太陽電池パネルの外形、モジュール枠の外形についても、測定する太陽電池モジュールに合わせて適宜選択が可能である。
【００５８】
＜照度設定用モジュールを用いた照度設定方法＞
次に、本実施形態に係る照度設定用モジュールを用いた場合のソーラシミュレータの照度設定方法について説明する。この照度設定方法に用いるソーラシミュレータ、測定装置、および測定の際の温度条件などはＪＩＳ、Ｃ８９１４に規定された通りとする。
【００５９】
まず、ソーラシミュレータ点灯後、放射強度が一定になり安定するまで放置する。その後、二次基準結晶系太陽電池素子を用いて、ＪＩＳ、Ｃ８９１４に準拠して放射強度を合わせる。
【００６０】
次に、ソーラシミュレータの照射面下の作業台の面（以下、試験面という）内に、本実施形態に係る照度設定用太陽電池モジュール１を、ソーラシミュレータの光軸と垂直になるように置く。
【００６１】
その後、ソーラシミュレータの照射光を照度設定用太陽電池モジュール１に当てて、そのときの照度設定用太陽電池モジュール１のＩｓｃ値を測定し、記録する（このときの照度設定用太陽電池モジュール１のＩｓｃ値をＳ（ｍＡ）とする。）。
【００６２】
その後のソーラシミュレータの放射強度の設定は、照度設定用太陽電池モジュール１のＩｓｃ値がＳ（ｍＡ）となるように調整する。
【００６３】
次に、被測定太陽電池モジュールを、試験面内の照度設定用太陽電池モジュール１を載置した位置に配置して、被測定太陽電池モジュールの最高出力等の出力特性を測定する。
【００６４】
このように、本実施形態に係る照度設定用モジュール１を用いて、ソーラシミュレータの照度設定を行なった場合、照度設定用太陽電池モジュール１内の太陽電池素子２は、並列に接続されているため、全ての太陽電池素子２のＩｓｃ値の合計の値が、照度設定用太陽電池モジュール１のＩｓｃ値となる。これにより、ソーラシミュレータの場所による照射強度のむらがあったり、部分的な異常な経時劣化が生じても、全体として明と暗とを平均化した照度調整となって、従来の直列接続された照度設定用太陽電池モジュールよりも短時間に信頼性の高いソーラシミュレータの照度設定が可能となる。
【００６５】
なお、９分割された太陽電池素子２のＩｓｃ値がＡ（ｍＡ）として、且つソーラシミュレータの照度が太陽電池素子の１箇所分のみ半減した場合を仮定すると、照度設定用太陽電池モジュール１が９つの太陽電池素子の直列の場合は、Ａ／２（ｍＡ）となるのに対して、並列接続の場合は８．５Ａ（ｍＡ）となりソーラシミュレータ全体の照度とほぼ同じとなって誤差を小さくすることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１    ：照度設定用太陽電池モジュール
２    ：太陽電池素子
３    ：接続箱
１１ａ：接続配線材（＋）側
１１ｂ：接続配線材（−）側
１２  ：フィンガー電極
１３  ：バスバー電極
４１  ：透光性カバー
４２  ：受光面側充填材
４３  ：裏面側充填材
４４  ：裏面保護シート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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