JPH11340488A

JPH11340488A - 光起電モジュールの特性測定方法および装置ならびに製造方法

Info

Publication number: JPH11340488A
Application number: JP10155414A
Authority: JP
Inventors: Toshihito Yoshino; 豪人吉野; Tsutomu Murakami; 勉村上; Koichi Shimizu; 孝一清水; Yoshifumi Takeyama; 祥史竹山; Koji Tsuzuki; 幸司都築
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-05-21
Filing date: 1998-05-21
Publication date: 1999-12-10

Abstract

(57)【要約】【課題】大面積光起電モジュールの特性を安価に測定
できるようにする。【解決手段】バイパスダイオード４０４、４０５を有
する光起電素子４０１、４０２を複数直列接続して構成
した光起電モジュールＭのモジュール特性を測定する際
に、基準光照射手段４１０、４１１により光起電モジュ
ールの一部領域の光起電素子４０１または４０２のみに
基準光を照射した状態における光起電モジュールの電圧
対電流特性をサブ・モジュール特性として測定するとと
もに、このサブ・モジュール特性の測定を、基準光の照
射領域を移動させながら繰り返すことにより、全領域の
光起電素子４０１および４０２について行い、得られた
各領域の光起電素子のサブ・モジュール特性とバイパス
ダイオードの電圧対電流特性とに基づいて、モジュール
特性を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光起電モジュール
の電圧対電流特性測定方法および装置ならびに製造方法
に関する。より詳しくは、バイパスダイオードを有する
光起電素子を複数直列接続して構成される光起電モジュ
ールの特性測定に際し、被測定モジュールの面積より小
さな照射面積の特性測定用基準光源を用いて、モジュー
ルを細分化した領域毎に測定した特性からモジュール全
体の特性を再現するようにしたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、太陽光を利用する太陽電池による
発電方式は、放射能汚染や地球温暖化等の問題を惹起す
ることはなく、また、太陽光は地球上至る所に降り注い
でいるためにエネルギー源の偏在が少なく、さらには、
複雑で大型の設備を必要とせずに比較的高い発電効力が
得られる等の理由から、今後の電力需要の増大に対して
も、環境破壊を引き起こすことなく対応できるクリーン
な発電方式として注目を集め、実用化に向けて様々な研
究開発がなされている。

【０００３】このような太陽電池の研究開発において、
太陽電池（光起電モジュール）の作製技術は大変に重要
な技術であるが、同時に、作製された太陽電池の出力を
評価する技術も同様に重要な技術である。ここで、太陽
電池の出力を評価する手段として最も一般的な電圧対電
流特性（以下、単に「特性」と略す場合もある）を調べ
る方法について簡単に触れておく。

【０００４】図２は、太陽電池の特性を調べる電圧対電
流測定機の典型例を示す模式図である。同図において、
２０１は被測定太陽電池である。２０２は直流電源であ
り、電流ケーブル２０３および電流計２０４を介して太
陽電池２０１と接続している。直流電源２０２として
は、一般的には、両極性直流電源あるいは電子負荷等が
用いられる。また、２０５は電圧計であり、電圧ケーブ
ル２０６を介して太陽電池２０１に接続されている。電
流計２０４および電圧計２０５はコンピュータ２０７に
より制御される。２０８は特性測定用基準光源であり、
通常、ＪＩＳ規格等に準拠した１ｓｕｎ、スペクトルＡ
Ｍ１．５の光を照射可能である。２０９は光照射および
遮蔽を行うためのシャッタであり、コンピュータ２０７
の制御によって開閉する。

【０００５】次に、この装置を用いて実際に太陽電池の
特性を調べる方法を説明する。光源２０８のウォームア
ップおよび基準光量への調整はすでに済んでおり、光源
２０８が点灯して、かつ、シャッタ２０９が閉じている
状態とする。この状態においてまず、被測定太陽電池２
０１を設置する。次に、シャッタ２０９を開き、被測定
太陽電池２０１全面に測定用基準光を照射する。この状
態において、コンピュータ２０７の指令により、電源２
０２は電圧を発生する。発生電圧値は被測定太陽電池２
０１の種類によって異なり、適宜最適発生電圧を定め
る。実際の測定手順としては、電源２０２の発生電圧を
徐々に変えながら、太陽電池２０１の電力取出し端子に
かかる電圧を電圧計２０５によって、またそのときの電
流を電流計２０４によって読み、測定値をコンピュータ
２０７のメモリに格納して行く。必要な範囲の電圧発生
を終えたならば、シャッタ２０９を閉じ、被測定太陽電
池２０１を取りはずす。コンピュータ２０７のメモリに
格納された電圧対電流のデータに対しては、適当なソフ
トウェアによって計算、グラフ化等の処理を行う。

【０００６】このようにして得られた電圧対電流特性の
典型例を図３に示す。同図において横軸Ｖは電圧軸であ
り、縦軸Ｉは電流軸である。また、Ｄは測定された電圧
対電流特性をプロットした点同志を結んで得られる曲線
である。曲線Ｄ上の点Ｋは、電圧と電流の積が最大とな
る点、すなわち最大の電力を取り出すことが可能な点で
あり、通常、最適動作点と呼ばれている。そして、この
取り出せる最大電力が被測定太陽電池２０１の出力とさ
れる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、太陽
電池は一般家屋の屋根への設置、僻地の実用電源として
の架台への設置等が急速に普及しつつある。このような
設置工事の際の作業工数を減らすという観点から、太陽
電池１枚あたりの面積が増大しつつある。太陽電池１枚
あたりの面積が増大するに従って、問題となってくる事
項の１つに、大面積の特性測定用基準光の確保が困難に
なるということが挙げられる。

【０００８】通常、光源として最も多く使用されている
のはキセノンランプを用いたいわゆるソーラシミュレー
タである。ソーラシミュレータは大面積になってくる
と、加速度的に高価になってくる。これは、ソーラシミ
ュレータを構成するエアマスフィルタ、コリメータレン
ズ等が大型化することに伴って製作が困難になってくる
こと、およびランプ用電源がはなはだしく大容量化する
等の理由による。実用的には、定常光型のソーラシミュ
レータで約５０ｃｍ角程度のものが現在市場にある最大
規模の光源である。ランプの点灯をパルス点灯として、
ランプ用電源の小容量化を図り、１ｍ角程度の照射面積
を持つシミュレータも存在するが、電源以外の部品は基
本的に定常光型と変わることがないので、やはり高価で
ある。さらには、パルス光源の場合には、当然、光照射
が瞬時であるので、光の点滅に対するレスポンスの遅い
太陽電池たとえば非晶質系の半導体太陽電池の特性測定
に対しては点灯時間等の制御に配慮が必要とされている
という問題もある。

【０００９】上述したように太陽電池特性測定用光源が
高価になってくると、太陽電池のコストそのものを引き
上げる要因になる。以上のような観点から、安価に大面
積太陽電池の特性測定を可能とする技術が切望されてい
る。

【００１０】さらには、１辺が数ｍとなるような太陽電
池に対しては、そのような照射面積をもつ光源が実質上
存在しないため、特性測定には実際の屋外太陽光を用い
るしかない。しかし、太陽光は、季節、雲の状態、周囲
の状況等によって光量とスペクトルがはなはだしく変化
し、ＪＩＳで規定されている１ｓｕｎ、ＡＭ１．５の条
件が得られる機会は極めて少ない。こうした意味におい
ても、大面積太陽電池の特性測定を可能とする技術が切
望されている。

【００１１】本発明の目的は、このような従来技術の問
題点に鑑み、大面積光起電モジュールの特性を安価に測
定できる技術を提供し、もって、安価な太陽電池を提供
することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明の光起電モジュールの特性測定方法は、少な
くとも１つのバイパスダイオードを有する光起電素子を
複数直列接続して構成した光起電モジュールの全光起電
素子に所定の基準光を照射した状態における電圧対電流
特性であるモジュール特性を測定する光起電モジュール
の特性測定方法であって、前記光起電モジュールの一部
領域の光起電素子のみに前記基準光を照射した状態にお
ける前記光起電モジュールの電圧対電流特性をサブ・モ
ジュール特性として測定するとともに、このサブ・モジ
ュール特性の測定を、前記基準光の照射領域を移動させ
ながら繰り返すことにより、全領域の光起電素子につい
て行い、得られた各領域の光起電素子のサブ・モジュー
ル特性と前記バイパスダイオードの電圧対電流特性とに
基づいて、前記モジュール特性を得ることを特徴とす
る。また、本発明の光起電モジュールの製造方法は、こ
のような特性測定方法により、前記モジュール特性を測
定する工程を具備することを特徴とする。

【００１３】また、本発明の光起電モジュールの特性測
定装置は、前記モジュール特性を測定する装置であっ
て、前記光起電モジュールの電圧対電流特性を測定する
特性測定手段と、前記光起電モジュールの一部領域の光
起電素子のみに前記基準光を照射する基準光照射手段
と、前記基準光の前記光起電モジュールに対する照射領
域を移動させる移動手段とを具備することを特徴とす
る。

【００１４】各発明によれば、光起電モジュールの面積
より小さな照射面積の基準光を照射する光源を用いて、
光起電モジュールの全光起電素子に基準光を照射した状
態における電圧対電流特性であるモジュール特性が測定
される。したがって、光源を小型化することが可能であ
り、それにより、光起電モジュールの特性測定に要する
費用の削減が図られる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の特性測定方法における好
ましい実施形態においては、前記バイパスダイオードの
電圧対電流特性を、前記光起電モジュール全体を暗状態
として前記光起電モジュールの電圧対電流特性を測定す
ることにより、前記光起電モジュールの全バイパスダイ
オードによる電圧対電流特性として得る。

【００１６】また、測定した各サブ・モジュール特性を
電圧値において加算して全光起電素子およびバイパスダ
イオードについての重畳した電圧対電流特性とし、さら
にその特性から、前記バイパスダイオードが寄与する分
を除去することにより、前記モジュール特性を得る。

【００１７】本発明の特性測定装置における好ましい実
施形態においては、前記基準光照射手段によって前記一
部領域の光起電素子のみに基準光を照射した状態におけ
る前記光起電モジュールの電圧対電流特性であるサブ・
モジュール特性の前記特性測定手段による測定を、前記
移動手段によって前記基準光の照射領域を移動させなが
ら繰り返すことにより、全領域の光起電素子について行
うことによって得た測定結果と、前記バイパスダイオー
ドの電圧対電流特性とに基づいて、前記モジュール特性
を得る制御手段を有する。

【００１８】より具体的な実施形態を通じて本発明の原
理を説明する。そのために、太陽電池モジュール（光起
電モジュール）を構成する少なくとも１枚以上の太陽電
池セル（光起電素子）からなる領域のみに光照射した場
合の太陽電池モジュールの実際の動作状態について考え
る。図４（ａ）は太陽電池モジュールの内部構造の典型
例を示す。図中、４０１および４０２は太陽電池セルで
ある。セル４０１と４０２は図上、上面がプラス側、下
面がマイナス側となっており、ケーブル４０３によって
直列化されている。４０４および４０５は、それぞれセ
ル４０１および４０２のバイパスダイオードであり、セ
ルのマイナス側からプラス側へ順方向となっている。バ
イパスダイオードは、太陽電池の実使用時に、影等によ
って部分的に発電しない個所がある場合でも、光照射領
域で発生する電流を流すことができるように設けられた
ものであり、本発明は、このバイパスダイオードを介し
て発電個所のセル特性をサブ・モジュール特性として測
定できることを利用したものである。

【００１９】４０６は太陽電池モジュールのフレームで
ある。フレーム４０６を貫通してプラス電極４０７とマ
イナス電極４０８が外部と接続が可能なように引き出さ
れている。４０９は封止材であり、セル４０１および４
０２、ダイオード４０４および４０５等の部品を内部に
封止している。勿論、封止材４０９のセル４０１および
４０２上面に相当する個所は、光透過部材である。封止
材４０９としては、たとえば、図上、上部をガラスと
し、それ以外の個所を内部充填点材とする等の様々な形
態が考えられる。

【００２０】４１０は光源、４１１はスリットである。
スリット４１１はセル４０１、４０２それぞれに相当す
る面積の光照射が可能なようにスリット面積が決められ
ている。セル４０１、４０２、バイパスダイオード４０
４、４０５、フレーム４０６、封止材４０９等からなる
モジュールＭ、あるいは光源４１０およびスリット４１
１を左右に移動することにより、セル４０１、４０２そ
れぞれを単独に光照射することができる。

【００２１】図４（ｂ）は図４（ａ）のモジュールＭの
等価回路であり、図４（ａ）と同一の符号は図４（ａ）
の場合と同一の要素を示す。次に、モジュールＭのセル
４０１および４０２をそれぞれ単独で光照射した場合の
等価回路を考える。まず、セル４０１のみに光照射した
場合について考える。この場合、セル４０１側では、セ
ルが適正動作をしているので、電流はバイパスダイオー
ド４０４を通らずにセル４０１を流れる。これに対し、
セル４０２側では、セルに光照射電流が流れないため、
電流はバイパスダイオード４０５を流れる。したがっ
て、この場合の等価回路は図５（ａ）のようになる。

【００２２】逆に、セル４０２にのみ光照射した場合の
等価回路は、上述と同様の理由により、図５（ｂ）のよ
うになる。さらに、セル４０１および４０２のどちらに
も光照射しない場合の等価回路は図５（ｃ）のようにな
る。なお、図５における図４と同一の符号は図４の場合
と同一の要素を示す。

【００２３】以上のことから、セル４０１および４０２
からなるモジュールＭの特性を次のようにして得ること
ができる。すなわち、光を一方のセルにのみ照射した図
５（ａ）および図５（ｂ）の場合の端子４０７および４
０８間の電位差を計算上で足し合わせた結果は、セル４
０１および４０２両者の発生電圧に対し、さらにバイパ
スダイオード４０４および４０５両者による電位降下を
加味したものである。一方、バイパスダイオード４０４
および４０５両者による電位降下は、モジュールＭに光
照射しない図５（ｃ）の場合の端子４０７および４０８
間の電圧であるから、この電圧を前記加算結果からさら
に差し引けば、セル４０１および４０２両者による発生
電圧のみを知ることができる。このようにして、太陽電
池全体に光照射した場合と等価の特性を求めることがで
きる。

【００２４】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係る特性測定装置
を示す模式図である。同図において、１０１は被測定太
陽電池モジュールであり、モジュール架台１０２に設け
られたコロ１０３上に載せられていて、図上、左右に自
在に移動可能である。１０４は太陽電池モジュール１０
１からの電力取出し用の接続ボックス、１０５は電圧対
電流特性測定のための電源、１０６は接続ボックス１０
４および電源１０５間を接続するケーブル、１０７は測
定用の基準光を照射する光源、１０８は光源１０７を支
持する支柱、１０９は光照射面積を厳密に規定するため
のスリット、１１０は光源１０７内に設けられたシャッ
タである。

【００２５】スリット１０９は、被測定太陽電池モジュ
ール１０１を構成する太陽電池セルの１〜複数枚の面積
を単位として照射面積を規定できるように作られる。ま
た、スリット１０９は、交換あるいは調整可能であり、
モジュール１０１の種類変更等に対応して光照射面積を
調整することが可能である。また、光源１０７からの照
射光は略平行光ではあるが、厳密に照射面積を規定する
ために、スリット１０９はできるだけモジュール１０１
に近接させて設置するのが望ましい。必要に応じて、遮
光用のブラシ等をスリット１０９下端に設けてもよい。
一方、測定装置１０５で測定された特性データはコンピ
ュータ１１１に転送され、コンピュータ上で各種演算処
理を行う。

【００２６】次に、この装置を用いて図４（ａ）に示す
太陽電池モジュールＭの特性を求める手順を説明する。
まず、モジュールＭを移動してセル４０１を光照射領域
に位置させ、シャッタ１１０を開く。この状態で、測定
装置１０５により電圧対電流特性を求める。

【００２７】図６（ａ）はその結果を示すグラフであ
る。同図において、横軸は電圧軸で、右方向が正、縦軸
は電流軸で、上方向が正である。同図の曲線の意味あい
を説明する。この場合、電気的には図５（ａ）の等価回
路に相当し、特定の電流が回路を流れている時、セル４
０１で発生した電圧に対してバイパスダイオード４０５
による電位降下を加えた電圧が測定装置１０５で測定さ
れる電圧である。これを一般化して考えれば、図６
（ａ）の特性曲線は、セル４０１の特性曲線に対してバ
イパスダイオード４０５の特性曲線を電圧に関して足し
合わせた形になっている。

【００２８】この状況を図８を用いてさらに詳しく説明
する。図８はセル１枚の特性（曲線Ａ）およびバイパス
ダイオードの特性（曲線Ｂ）を示す。同図において、横
軸は電圧軸で、右方向が正、縦軸は電流軸で、上方向が
正である。曲線Ａと曲線Ｂの電圧値の和を各電流値につ
いて求めた値をさらにグラフ上にプロットすると、曲線
Ｃになる。この曲線Ｃが上述の測定で得られた図６
（ａ）の曲線である。

【００２９】セル４０１に光照射した場合の特性測定を
終えたらシャッタ１１０を閉じ、次に、モジュールＭを
移動し、前回と同様にシャッタ１１０を開いてセル４０
２に光照射し、特性測定を行う。図６（ｂ）はこの結果
を示すグラフである。セル４０１とセル４０２、および
バイパスダイオード４０４と４０５の特性がそれぞれ揃
っているとすれば、図６（ａ）および（ｂ）の特性曲線
はほぼ同じカーブになる。

【００３０】次に、シャッタ１１０を閉じてモジュール
Ｍ全体を暗状態とする。この場合の等価回路が図５
（ｃ）であるから、この状態で測定して得られる図６
（ｃ）の電圧対電流特性曲線は、バイパスダイオード４
０４および４０５の２個を直列した分の特性である。

【００３１】以上の測定を終了すると、得られた特性デ
ータをコンピュータ１１１に転送し、コンピュータ１１
１で次の演算を行うことにより、モジュールＭの特性を
求める。まず、図６（ａ）および（ｂ）の特性曲線の電
圧同士を加え合わせる。その結果得られる特性曲線を図
６（ｄ）に示す。この曲線は、セル４０１および４０２
の両者に光を照射したときの特性に、バイパスダイオー
ド４０４および４０５の直列分の特性を足し合わせたも
のである。したがって、求めるモジュール特性はセル４
０１および４０２の両者に光を照射した場合の特性であ
るから、次に図６（ｄ）の特性曲線に対し、バイパスダ
イオード４０４および４０５の直列分の電位降下を補正
するために、図６（ｃ）の特性曲線を電圧に関して減ず
る処理を行えばよい。

【００３２】このようにして得られたモジュールＭの特
性を図７に示す。この特性が、モジュールＭ全体に同時
に基準光を照射したときに得られる特性、すなわちモジ
ュールＭ本来の電圧対電流特性である。このようにして
図７の特性曲線が得られたならば、従来知られている計
算法により、最大出力、開放電圧、短絡電流等の値を求
めればよい。

【００３３】なお、ここまでの説明では、モジュール内
部においてセル２枚が直列接続されている場合に、セル
１枚ずつに光照射してモジュール特性を求める例につい
て述べたが、本発明はこの例に限定されるものではな
い。用意できる光源の最大照射面積とセル１枚の面積に
基づき、１度に光照射するセルの枚数等を適宜定めれば
よい。具体的には、たとえば、セル８枚を直列接続して
構成したモジュールに対して、セル２枚ごと、または４
枚ごとに光照射してモジュール特性を求めることも可能
である。あるいは、セル４枚を直列接続したものを２列
並列接続して構成したモジュールに、並列化されている
２枚のセルを光照射の単位として直列数分の４回光照射
を繰り返してモジュール特性を求めてもよい。

【００３４】また、ここまでの説明では、バイパスダイ
オードの電圧対電流特性は、モジュールの特性を測定す
る際に併せて測定するとしてきたが、バイパスダイオー
ドの電圧対電流特性にロットムラ、製品ムラ等がなく、
特性が安定しているならば、モジュール特性の測定以前
に事前にバイパスダイオード特性のみを調べておき、後
でそれを利用することも可能である。具体的には、事前
に測定しておいたバイパスダイオードの特性をコンピュ
ータのメモリ上に保存しておき、後のモジュール特性の
測定の際に、モジュールの各領域ごとに光照射して測定
した特性にメモリ上のバイパスダイオードの特性を足し
合わせればよい。この場合、保存しておくバイパスダイ
オードの特性は、必ずしも、測定するモジュールにおい
て直列接続されたセルの数と一致した数を直列接続した
バイパスダイオードの特性である必要はない。たとえ
ば、バイパスダイオード１個分の特性を測定して保存し
ておき、モジュール特性の測定時に、直列接続されてい
るセルの数をそのバイパスダイオードの特性に乗じて得
られる特性を、そのモジュールにおけるバイパスダイオ
ードの特性として計算してもよい。

【００３５】また、図１の装置では、モジュール１０１
はコロ１０３上を移動させるようにしているが、これは
手動で行ってもよく、また自動で送って位置出しを行う
ようにしてもよい。一方、モジュール１０１に対する光
照射位置を変更する手段として、モジュール１０１を移
動する代わりに、モジュール１０１を固定しておき、光
源１０７を移動する手段を用いることもできる。この場
合、光源１０７は、水平移動可能なアーム（不図示）等
を介して支柱１０８に支持されることになる。さらに
は、モジュール１０１面を鉛直方向に平行とし、光源１
０７の代わりに光を横方向に照射するタイプの光源を用
いる等の種々の変形が可能である。

【００３６】また、本発明は、原理的にセルの材料、組
成等を問わずに適用し得る。すなわち、バイパスダイオ
ードを有し、複数枚のセルが直列接続されたモジュール
であれば、結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファ
スシリコンあるいはその複合系、II−IV族化合物太陽電
池、Ｃｄ、ＣｄＴｅ系太陽電池等の種類を問わず、適用
可能である。

【００３７】以下、本発明を実施した例について説明す
るが、本発明はそれらの実施例に何ら限定されるもので
はない。（実施例１）１０ｃｍ×１０ｃｍ（１００ｃｍ²）の面
積を有するスタックセルアモルファス・シリコン太陽電
池セルを２枚直列接続して封印した太陽電池モジュール
について、図１の装置を用い、図４のモジュールの場合
と同様の方法で特性を測定した。なお、２枚のセル間に
は１ｃｍのギャップがあった。

【００３８】すなわちまず、光源１０７として２５ｃｍ
角（６２５ｃｍ²）の光照射が可能な光源を用意し、光
スペクトルをＡＭ１．５とし、光強度を、リファレンス
・セルを用いて１ｓｕｎとした。その後、シャッタ１１
０を閉じた。

【００３９】スリット１０９としては、１０．５ｃｍ×
１０．５ｃｍ角の開口を有するものを用意した。開口を
１０．５ｃｍ角としたのは、第１に、セルそのものの外
径が１０ｃｍ角であるため、１０ｃｍ角より大きな外径
としても、結局、セルの外径で光照射面積を厳密に定め
られること、第２に、２枚のセル間のギャップが１ｃｍ
であるため、１０．５ｃｍ角の開口であれば、光照射し
て測定中であるセル以外、すなわち直列接続されている
隣接セルには光が照射されることがないように容易に設
定可能であることによる。

【００４０】次に、被測定モジュールをコロ１０３の上
に載せ、１枚のセルが光照射領域と重なる位置とした。
そして、接続ボックス１０４を介して電圧対電流特性測
定用電源とモジュールとを結線した。

【００４１】以上の準備の後、シャッタ１１０を開けて
電圧対電流特性を測定し、得られた特性を第１の電圧対
電流特性とした。この特性は、図６（ａ）に示した特性
に相当する。

【００４２】次に、シャッタ１１０を閉じてモジュール
を移動し、先程の測定では光照射されなかったセルを光
照射領域に位置させた。そしてこのセルについて、シャ
ッタ１１０を開いて特性を測定し、得られた特性を第２
の電圧対電流特性とした。この特性は、図６（ｂ）に示
した特性に相当する。

【００４３】次に、シャッタ１１０を閉じ、この状態で
電圧対電流特性の測定を行った。この特性がバイパスダ
イオードの電圧対電流特性であり、図６（ｃ）に示した
特性に相当する。

【００４４】次に、得られた第１および第２の特性なら
びにバイパスダイオードの特性をコンピュータ１１１に
転送し、図６を用いて上述した演算を行って図７に示し
た特性に相当する特性を得た。

【００４５】最後に、この図７に相当する特性曲線を用
いて最大出力電力（Ｐｍａｘ）、最適動作電圧（Ｖｐ
ｍ）、最適動作電流（Ｉｐｍ）、開放電圧（Ｖｏｃ）、
短絡電流（Ｉｓｃ）、およびフィルファクタ（ＦＦ）を
求めた。この結果として、Ｐｍａｘ＝０．９２Ｗ、Ｖｐ
ｍ＝２．８８Ｖ、Ｉｐｍ＝０．３２Ａ、Ｖｏｃ＝４．１
３Ｖ、Ｉｓｃ＝０．３６Ａ、ＦＦ＝０．６２が得られ
た。

【００４６】（比較例）実施例１で特性を測定した太陽
電池モジュールについて、従来の方法、すなわちモジュ
ール全面に光照射を行って測定する方法により、電圧対
電流特性を測定した。測定に使用した装置は、実施例１
の場合と同様に図１に示した装置であるが、ただしスリ
ット１０９を取り外し、一度に２５ｃｍ角の光照射が行
えるようにした点が異なる。

【００４７】すなわちまず、この装置のコロ１０３上に
モジュールを置き、接続ボックス１０４を介してモジュ
ールと電圧対電流特性測定用電源とを結線した。次に、
シャッタ１１０を開いて電圧対電流特性を測定し、測定
が終了したらシャッタ１１０を閉じた。そして、得られ
た電圧対電流特性をコンピュータ１１１に送り、最大出
力電力（Ｐｍａｘ）、最適動作電圧（Ｖｐｍ）、最適動
作電流（Ｉｐｍ）、開放電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流（Ｉ
ｓｃ）、およびフィルファクタ（ＦＦ）を求めた。

【００４８】この結果として、Ｐｍａｘ＝０．９３Ｗ、
Ｖｐｍ＝２．９０Ｖ、Ｉｐｍ＝０．３２Ａ、Ｖｏｃ＝
４．１０Ｖ、Ｉｓｃ＝０．３６Ａ、ＦＦ＝０．６３が得
られた。得られた値は、実施例１で求めた値とよく一致
していた。これにより、本発明に従った特性測定方法で
求めた値と、従来の太陽電池特性測定方法で求めた値と
が一致することが確認された。

【００４９】なお、実施例１およびこの比較例では、本
発明の特性測定方法により求めた値と従来法により求め
た値を比較するために、従来法でも測定可能な太陽電池
に対して敢えて本発明の特性測定方法を適用している。
本来、本発明の特性測定方法の効果は、従来の測定方法
あるいは光源の有効照射面積ではカバーしきれない大き
さの太陽電池モジュールを測定する場合に発揮される。
より具体的には、１０ｃｍ角の照射面積を有する基準光
光源の価格は２００〜３００万円程度であるのに対し、
２５ｃｍ角の照射面積を有する基準光光源の価格は１０
００万円前後であり、特性測定機器への投資金額を大幅
に削減することが可能である。したがって本発明に従っ
た特性測定方法により、安価に特性が測定された太陽電
池はコスト的な優位性を有する。

【００５０】（実施例２）太陽電池セル４枚が直列接続
され、１枚のセルの大きさが２５ｃｍ×３０ｃｍ（７５
０ｃｍ²）、セル間ギャップが０．５ｃｍである太陽電
池モジュールについて、図１の装置を用い、電圧対電流
特性を測定した。その際、光源１０７の有効照射面積は
スリット１０９により２５．３ｃｍ×３０．３ｃｍと
し、１枚のセルに光照射しているとき、他のセルに光照
射がされないよう配慮した。また、実施例１の場合と同
様にセル１枚ごとに光照射を行い、４回に分けて電圧対
電流特性の測定を行った。一方、バイパスダイオードの
電圧対電流特性については、バイパスダイオード１個分
の特性を事前に求めておき、この特性を、４個を直列接
続した場合の特性に変換して用いた。

【００５１】これら４回の測定結果および変換したバイ
パスダイオードの特性に基づき、モジュールに全面光照
射した場合の特性を演算により求めた。また、得られた
特性に基づき、Ｐｍａｘ＝２７．９Ｗ、Ｖｐｍ＝５．８
０Ｖ、Ｉｐｍ＝４．８１Ａ、Ｖｏｃ＝８．２４Ｖ、Ｉｓ
ｃ＝５．２９Ａ、ＦＦ＝０．６４が得られた。

【００５２】（実施例３）太陽電池セル１０枚が直列接
続され、１枚のセルの大きさが２５ｃｍ×３５ｃｍ（８
７５ｃｍ²）、セル間ギャップが０．３ｃｍであり、セ
ルの短辺がモジュールの長さ方向に一致するように各セ
ルが配列された太陽電池モジュールについて、図１の装
置を用い、電圧対電流特性の測定を行った。光源１０７
としては、有効照射面積が１３０ｃｍ×８０ｃｍの米国
Ｓｐｉｒe (登録商標)製のパルス点灯光源を用いた。

【００５３】電圧対電流特性の測定は、セル５枚の直列
接続（長さ１２５ｃｍ強）ごとに光照射し、２回に分け
て行った。そして、この測定結果のデータおよび事前に
測定しておいたバイパスダイオードの電圧対電流特性に
基づいて、モジュール全体に光照射した場合の特性を演
算により求めた。また、得られた特性に基づき、Ｐｍａ
ｘ＝８０．５Ｗ、Ｖｐｍ＝１４．８Ｖ、Ｉｐｍ＝５．４
４Ａ、Ｖｏｃ＝２０．６Ｖ、Ｉｓｃ＝６．２０Ａ、ＦＦ
＝０．６３を得た。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、対
応する有効照射面積を有する光源の確保が困難な大面積
の光起電モジュールの特性を、光起電モジュールの面積
より小さな照射面積の光源を用いて測定することが可能
となる。したがって、光源を小型化することが可能であ
り、それにより、光起電モジュールの特性測定に要する
費用の削減が可能となる。その結果、光起電モジュール
自体の生産コストを引き下げることができるため、安価
な光起電モジュールの供給が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る太陽電池特性測定装
置を示す模式図である。

【図２】太陽電池を従来の太陽電池特性測定装置に設
置した状態を示す模式図である。

【図３】太陽電池特性曲線の典型例を示す図である。

【図４】太陽電池の内部構造例およびその電気的な等
価回路を示す図である。

【図５】図４の太陽電池の光照射状況に応じた電気的
な等価回路を示す図である。

【図６】図１の装置により図４の太陽電池の特性を測
定した際の測定あるいは計算の各段階における電圧対電
流特性を示す模式図である。

【図７】図１の装置により図４の太陽電池の特性を測
定した結果得られる特性曲線のグラフである。

【図８】図１の装置により図４の太陽電池の特性を測
定する際のバイパスダイオードによる電位降下を説明す
るための図である。

【符号の説明】

１０１：被測定太陽電池モジュール、１０２：モジュー
ル架台、１０３：コロ、１０４：接続ボックス、１０
５：電源、１０６：ケーブル、１０７：光源、１０８：
支柱、１０９：スリット、１１０：シャッタ、１１１：
コンピュータ、２０１：被測定太陽電池、２０２：電
源、２０３：電流ケーブル、２０４：電流計、２０５：
電圧計、２０６：電圧ケーブル、２０７：コンピュー
タ、２０８：光源、２０９：シャッタ、４０１，４０
２：太陽電池セル、４０３：ケーブル、４０４，４０
５：バイパスダイオード、４０６：フレーム、４０７：
プラス電極、４０８：マイナス電極、４０９：封止材、
４１０：光源、４１１：スリット、Ｍ：モジュール、
Ａ：セルの電圧対電流特性、Ｂ：バイパスダイオードの
特性、Ｃ：曲線Ａと曲線Ｂとを同電流時の電圧同士を足
し合わせて得られる特性曲線、Ｄ：特性曲線、Ｋ：最適
動作点。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者竹山祥史東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者都築幸司東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１つのバイパスダイオードを
有する光起電素子を複数直列接続して構成した光起電モ
ジュールの全光起電素子に所定の基準光を照射した状態
における電圧対電流特性であるモジュール特性を測定す
る光起電モジュールの特性測定方法であって、前記光起
電モジュールの一部領域の光起電素子のみに前記基準光
を照射した状態における前記光起電モジュールの電圧対
電流特性をサブ・モジュール特性として測定するととも
に、このサブ・モジュール特性の測定を、前記基準光の
照射領域を移動させながら繰り返すことにより、全領域
の光起電素子について行い、得られた各領域の光起電素
子のサブ・モジュール特性と前記バイパスダイオードの
電圧対電流特性とに基づいて、前記モジュール特性を得
ることを特徴とする光起電モジュールの特性測定方法。
【請求項２】前記バイパスダイオードの電圧対電流特
性を、前記光起電モジュール全体を暗状態として前記光
起電モジュールの電圧対電流特性を測定することによ
り、前記光起電モジュールの全バイパスダイオードによ
る電圧対電流特性として得ることを特徴とする請求項１
に記載の光起電モジュールの特性測定方法。
【請求項３】測定した各サブ・モジュール特性を電圧
値において加算して全光起電素子およびバイパスダイオ
ードについての重畳した電圧対電流特性とし、さらにそ
の特性から、前記バイパスダイオードが寄与する分を除
去することにより、前記モジュール特性を得ることを特
徴とする請求項１または２に記載の光起電モジュールの
特性測定方法。
【請求項４】少なくとも１つのバイパスダイオードを
有する光起電素子を複数直列接続して構成した光起電モ
ジュールの全光起電素子に所定の基準光を照射した状態
における電圧対電流特性であるモジュール特性を、請求
項１〜３のいずれかの特性測定方法により測定する工程
を具備することを特徴とする光起電モジュールの製造方
法。
【請求項５】少なくとも１つのバイパスダイオードを
有する光起電素子を複数直列接続して構成した光起電モ
ジュールの全光起電素子に所定の基準光を照射した状態
における電圧対電流特性であるモジュール特性を測定す
る装置であって、前記光起電モジュールの電圧対電流特
性を測定する特性測定手段と、前記光起電モジュールの
一部領域の光起電素子のみに前記基準光を照射する基準
光照射手段と、前記基準光の前記光起電モジュールに対
する照射領域を移動させる移動手段とを具備することを
特徴とする光起電モジュールの特性測定装置。
【請求項６】前記基準光照射手段によって前記一部領
域の光起電素子のみに基準光を照射した状態における前
記光起電モジュールの電圧対電流特性であるサブ・モジ
ュール特性の前記特性測定手段による測定を、前記移動
手段によって前記基準光の照射領域を移動させながら繰
り返すことにより、全領域の光起電素子について行うこ
とによって得た測定結果と、前記バイパスダイオードの
電圧対電流特性とに基づいて、前記モジュール特性を得
る制御手段を有することを特徴とする請求項５に記載の
光起電モジュールの特性測定装置。