[發明專利]太陽光模擬器及利用太陽光模擬器的測定方法

有效

• 申請號: 201080062832.6
• 申請日: 2010-11-25
• 公開（公告）號: CN102742021A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 下斗米光博;筱原善裕
• 申請（專利權）人: 日清紡精密機器株式會社
• 主分類號: H01L31/04
• 分類號: H01L31/04
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 雒運樸

技術領域

本發明是關于一種用于高速、高精確度地測定太陽能電池等光電轉換元件及其面板體的電流電壓特性(以下，僅稱作特性)的太陽光模擬器及利用太陽光模擬器的測定方法。

背景技術

太陽能電池、光激發電元件、光感應器等光電轉換元件的光電轉換特性是在光照射下，通過測定所述光電轉換元件的電流電壓特性來測定。在太陽能電池的特性測定中，以電壓為橫軸，電流為縱軸，將所收集的數據作圖，得到輸出特性曲線。該曲線一般稱作IV曲線。

作為上述測定方法，包括利用太陽光作為照射光的方法以及利用人工光源作為照射光的方法。其中，利用人工光源作為照射光的方法，包括專利文獻1、2等所記載的使用穩定光(steady?light)光源的方法及使用閃光光源的方法。

迄今，隨著光電轉換元件的實用化，特別是受光面積大的光電轉換元件如太陽能電池(以下僅稱為太陽能電池)，其電流電壓特性是在太陽光標準照度即1000W/m²左右的放射照度下測定的。測定時的照度超過及未達1000W/m²的部分根據照度補償的計算式進行補償計算。

在面積大的太陽能電池的電流電壓特性的測定中，必須對大面積的受光面均勻地照射照度1000W/m²左右的光。因此，在利用人工光源時，例如每1m²的照射面積就需要數十kw左右的大功率的放電燈。而且，利用該種大功率的放電燈來產生穩定光時，必須穩定供給大量電力。因此，需要極大規模的設備，從而缺乏現實性。

在使用穩定光的太陽光模擬器中，使用連續點亮用的氙燈或金屬鹵素燈作為光源燈。圖10表示這種燈的照度與時間的關系。如此圖所示，這種燈從點亮開始至照度穩定為止通常需要費時數十分鐘以上。此外，如果不在相同條件下持續點亮，則照度就不能達到飽和狀態，達到測定要求需要很長的時間。另一方面，如果長時間點亮，累積點燈時間變長，則照度會有漸減的傾向，造成照度特性不穩定。另外，對作為被測定體的太陽能電池進行的光照射是通過快門的開和關來切換照射和遮光的，被測定體的照射時間依賴于快門的動作速度，照射時間通常在數100msec以上。如果照射時間過長，將導致太陽能電池本身的溫度上升而使精確度高的測定變得困難。

在使用穩定光的太陽光模擬器中，為了使照度穩定必須維持持續點亮，然而，持續點亮會使收容光源的殼體溫度顯著上升。此外，殼體內的零件由于經常會曝露于光中，而成為光學零件(鏡子、光學濾片)劣化的原因。

另外，穩定光的光源燈熄滅后，再點亮至照度達飽和狀態仍需要數十分鐘。為了避免這個問題，通常將穩定光的光源燈保持在持續點亮的狀態。其結果造成穩定光的光源燈的累積點亮時間增大，很容易在短時間內達到燈壽命。

因此，在太陽能電池模塊的生產線中，如果使用穩定光方式的太陽光模擬器，消耗的燈的根數加算運行成本中，從而不僅增加測定成本，而且增加太陽能電池的制造成本。

穩定光的太陽光模擬器中，光源對作為被測定體的太陽能電池照射的時間較長。因此，對同一太陽能電池反復進行IV曲線的測定，會使太陽能電池的溫度上升。一般而言，如果太陽能電池的溫度上升，則輸出電壓有降低的傾向，溫度上升，也將降低最大輸出Pmax。因此，在使用穩定光的太陽光模擬器時，測定過程中測定太陽能電池的溫度，并根據規格制定補償式進行溫度補償。

然而，太陽能電池的溫度測定并非易事，會有如下的問題。為一般住宅等提供電力的太陽能電池是在表面側的玻璃上層疊EVA(亞乙基乙酸乙烯酯)、太陽能電池單元、EVA，背面側設置樹脂制的背面片材，層積所述層疊后形成的層疊結構。在生產線上測定具有該層疊結構的太陽能電池的溫度時，僅能測出背面片材表面的溫度或者玻璃表面的溫度。因此，即便從太陽光模擬器所照射出的光使太陽能電池單元因受光而溫度暫時上升，正確地測定太陽能電池單元本身的溫度也是相當困難的。從而使高精確度地測定太陽能電池單元的溫度變得困難。因此，很難正確進行溫度補償。

因此，提案有不使用穩定光、通過產生閃光來測定面積大的太陽能電池的電流電壓特性的方法。通過閃光產生模擬太陽光的光源采用氙燈，測定方法包括使用一次閃光、但發光時間較長的單一閃光的測定方法；以及使用多次閃光、但發光時間較短的短閃光的測定方法。

無論是利用何種閃光測定太陽能電池的電流電壓特性，在測定中幾乎不會如穩定光那樣導致太陽能電池的溫度上升的問題，因此具有幾乎不需要進行溫度補償的優點。