太阳能电池的i-v特性测量装置和I-V特性测量方法
太阳能电池的i-v特性测量装置和I-V特性测量方法
【专利摘要】本发明提供太阳能电池的i-v特性测量装置和i-v特性测量方法，例如对于异质结太阳能电池这样的在施加电压的扫描时间短时、I-V特性因扫描方向而不同的太阳能电池，在使用闪光型的太阳模拟器的情况下也能高精度测量真实I-V特性。所述I-V特性测量装置包括：内分比计算部(68)，在各电压值下计算所述黑暗状态稳定I-V特性（DST)的电流值将黑暗状态顺向I-V特性(DIV)的电流值和黑暗状态反向I-V特性（DVI)的电流值内分的内分比；以及明亮状态稳定i-v特性推断计算部（69)，基于所述内分比、所述明亮状态顺向i-v特性（PIV)和所述明亮状态反向I-V特性（PVI)，推断计算明亮状态稳定I-V特性(PST)，所述明亮状态稳定I-V特性（PST)为所述明亮状态且所述稳定扫描模式下测量的i-v特性。
【专利说明】太阳能电池的ι-ν特性测量装置和ι-ν特性测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于测量太阳能电池的I-V特性的I-V特性测量装置和I-V特性测量 方法。
【背景技术】
[0002] 太阳能电池的Ι-ν特性例如表示成为最大输出的最佳动作电流和最佳动作电压， 是评价太阳能电池的性能的重要特性。以往，在对太阳能电池照射闪光作为模拟太阳光的 状态下，在短路电流和开路电压之间对所述太阳能电池扫描施加电压，通过测量此时从太 阳能电池输出的电流和电压来测量太阳能电池的I-V特性(参照专利文献1)。
[0003] 可是，近年来开始使用异质结太阳能电池等高效率太阳能电池，如果将以往存在 的用于单晶硅太阳能电池的上述I-V特性测量方法直接应用到这种高效率太阳能电池，则 会产生各种问题。
[0004] 具体而言，例如向高效率太阳能电池照射具有0. is以下的照射时间的闪光作 为模拟太阳光，并配合所述照射时间，在从短路电流到开路电压之间扫描太阳能电池的 施加电压来测量I-V特性时，根据其扫描方向，测量出的I-V特性差异巨大。即，施加电 压的扫描时间短时，高效率太阳能电池的I-V特性针对施加电压的扫描方向表现出滞后 (hysteresis)。
[0005] 发生这种滞后的原因在于，高效率太阳能电池比单晶硅太阳能电池的静电容量 大，在缩短施加电压的扫描时间时，会表现出所述静电容量的影响。
[0006] 另一方面，公知的是，当把对太阳能电池的施加电压的扫描时间充分延长以测量 高效率太阳能电池的I-V特性时，几乎不表现出前述的滞后，而表现出与单晶硅太阳能电 池相同特征的I-V特性。因此，当把施加电压的扫描时间缩短设定到规定时间以下时，对于 I-V特性针对施加电压的扫描方向表现出滞后这样的太阳能电池，通过将施加电压的扫描 时间延长设定到例如0. 5S以上等，将在施加电压的变化缓和的稳定状态下测量出的I-V特 性作为真实值处理。
[0007] 但是，这样通过与施加电压的扫描时间延长相配合，延长作为模拟太阳光的闪光 的照射时间，长时间照射太阳能电池实际上十分困难。更具体而言，由于太阳能电池的主要 生产国以利用闪光测量I-V特性为主流，所以会发生以下的问题。
[0008] 例如，通过采用了氙气灯的太阳模拟器长时间产生电弧放电、对太阳能电池照射 模拟太阳光时，伴随照射时间变长，氙气灯的寿命加速缩短。这样，在太阳能电池的性能评 价流水线上，会频繁更换氙气灯，作为每单位时间可评价的太阳能电池枚数的处理能力大 幅降低。
[0009] 此外，为了能长时间放电，例如对电容器补充必要电力的时间也会延长，从而也成 为处理能力降低的原因。例如虽然可以设置多个充电用的电容器，通过交替充电改善处理 能力，但是会导致包含太阳模拟器的I-V特性测量装置大型化和制造成本上升。
[0010] 而且，以往对单晶硅太阳能电池进行I-V特性评价的评价流水线所使用的太阳模 拟器基本都是闪光型，根本不能长时间作为稳定光照射模拟太阳光。因此，当通过上述以 往的I-V特性测量方法评价高效率太阳能电池时，进行太阳能电池评价的现有评价流水线 等必须将以往的太阳模拟器更换为能照射稳定光的太阳模拟器，存在引入成本非常高的问 题。
[0011] 专利文献1 :日本专利公开公报特开2013-4664号
【发明内容】
[0012] 鉴于上述问题，本发明的目的在于提供如下的太阳能电池的I-V特性测量装置和 I-V特性测量方法，例如对于异质结太阳能电池这样的在施加电压的扫描时间短时、ι-v特 性因扫描方向而不同的太阳能电池，在使用闪光型的太阳模拟器的情况下也能高精度测量 真实Ι-v特性。
[0013] 即，本发明的太阳能电池的Ι-v特性测量装置包括：明亮状态顺向Ι-v特性存储 部，存储明亮状态顺向Ι-v特性，所述明亮状态顺向ι-v特性为，向太阳能电池照射模拟太 阳光的明亮状态下且对所述太阳能电池的施加电压在规定时间内从短路电流侧向开路电 压侧扫描的顺向扫描模式下、测量出的所述太阳能电池的Ι-v特性；明亮状态反向ι-v特性 存储部，存储明亮状态反向Ι-v特性，所述明亮状态反向Ι-ν特性为，所述明亮状态下且对 所述太阳能电池的施加电压在所述规定时间内从开路电压侧向短路电流侧扫描的反向扫 描模式下、测量出的所述太阳能电池的Ι-v特性；黑暗状态顺向ι-v特性存储部，存储黑暗 状态顺向Ι-ν特性，所述黑暗状态顺向ι-v特性为，不向所述太阳能电池照射模拟太阳光的 黑暗状态下且所述顺向扫描模式下、测量出的所述太阳能电池的Ι-v特性；黑暗状态反向 Ι-v特性存储部，存储黑暗状态反向Ι-ν特性，所述黑暗状态反向ι-v特性为，所述黑暗状态 下且所述反向扫描模式下、测量出的所述太阳能电池的Ι-ν特性；黑暗状态稳定ι-v特性存 储部，存储黑暗状态稳定Ι-v特性，所述黑暗状态稳定Ι-v特性为，所述黑暗状态下且对所 述太阳能电池的施加电压以大于所述规定时间的时间在短路电流侧和开路电压侧之间扫 描的稳定扫描模式下、测量出的所述太阳能电池的Ι-v特性；内分比计算部，在各电压值下 计算所述黑暗状态稳定Ι-V特性的电流值将所述黑暗状态顺向Ι-ν特性的电流值和所述黑 暗状态反向Ι-V特性的电流值内分的内分比；以及明亮状态稳定Ι-ν特性推断计算部，基于 所述内分比、所述明亮状态顺向Ι-V特性和所述明亮状态反向Ι-ν特性，推断计算明亮状态 稳定Ι-V特性，所述明亮状态稳定Ι-ν特性为所述明亮状态下且所述稳定扫描模式下测量 出的Ι-v特性。
[0014] 此处，"明亮状态"是指例如从太阳模拟器照射适于Ι-V特性测量的模拟太阳光的 状态。作为具体示例，可以列举向所述太阳能电池照射满足IEC和JIS规定的模拟太阳光 基准的光的状态。此外，"黑暗状态"不是仅指完全不向太阳能电池照射光的状态，还包含至 少照度比所述"明亮状态"低且所述照度基本稳定为固定的状态。即，"黑暗状态"例如也可 以是太阳模拟器为待机状态，在照度降低的状态下以一定的照度亮灯。
[0015] 由此，例如通过在由太阳模拟器照射模拟太阳光的明亮状态下，仅测量扫描时间 设定在规定时间内的、所述明亮状态顺向Ι-ν特性和所述明亮状态反向ι-v特性这两个特 性，且在不从所述太阳模拟器照射模拟太阳光的黑暗状态下，测量所述黑暗状态顺向I-V 特性、所述黑暗状态反向Ι-v特性和所述黑暗状态稳定Ι-v特性这三个特性，从而不必直接 测量就可以根据上述五个I-V特性得到被认为是太阳能电池的真实ι-v特性的所述明亮状 态稳定I-V特性。
[0016] 以下，定性地说明从上述五个测量的I-V特性得到被认为是真实I-V特性的所述 明亮状态稳定I-V特性的理由。
[0017] 例如异质结太阳能电池中，尽管根据施加电压的扫描方向和所述扫描时间不同， 测量的I-V特性大幅变化，但是在各电压值下测量的反向I-V特性的电流值减去顺向I-V 特性的电流值后的相对差却并未受到很大影响。
[0018] 即，不论是明亮状态还是黑暗状态，只要对太阳能电池的施加电压的扫描方向和 扫描时间为相同条件，则即使输出的电流值存在偏移，各状态下测量的I-V特性也表现出 相同的变化特性。
[0019] 更具体而言，以测量的黑暗状态顺向I-V特性、黑暗状态反向I-V特性、黑暗状态 稳定I-V特性的组保持的电流值间的相关性，在明亮状态顺向I-V特性、明亮状态反向I-V 特性、明亮状态稳定I-V特性的组中也同样保持。
[0020] 由此，表示各曲线形状的相关性的所述内分比，为根据黑暗状态下测量的三个I-V 特性计算出的值，可以同样用于在明亮状态下测量的各I-V特性。
[0021] 因此，能够基于测量出的所述明亮状态顺向I-V特性、所述明亮状态反向I-V特性 和所述内分比，推断计算未知的所述明亮状态稳定I-V特性，不必直接测量该明亮状态稳 定I-V特性。
[0022] 而且，在所述明亮状态下的I-V特性测量中，由于对太阳能电池的施加电压的扫 描时间被设定在规定时间内，所以不必将模拟太阳光保持为稳定光，例如可以在闪光等的 短照射时间内进行测量。因此，由于不必向太阳能电池照射稳定光作为模拟太阳光，所以即 便直接使用以往存在的闪光型的太阳模拟器，例如也可以高精度测量高效率太阳能电池等 带有特殊的I-V特性的太阳能电池的真实ι-v特性。因此，不必引入新的设备，例如仅重写 程序等即可，可以在控制引入成本的同时进行特殊的太阳能电池的I-V特性测量。
[0023] 此外，由于能仅以闪光测量太阳能电池的I-V特性，所以能抑制太阳模拟器使用 的光源的劣化，可以长期持续使用。因此，由于能降低太阳模拟器使用的光源的更换频率， 因而可以将作为每单位时间的I-V特性测量数的处理能力保持为较高。
[0024] 另外，本发明的太阳能电池的I-V特性测量方法包括：明亮状态顺向I-V特性测量 步骤，测量明亮状态顺向I-V特性，所述明亮状态顺向ι-v特性为，向太阳能电池照射模拟 太阳光的明亮状态下且对所述太阳能电池的施加电压在规定时间内从短路电流侧向开路 电压侧扫描的顺向扫描模式下、测量出的所述太阳能电池的Ι-v特性；明亮状态反向ι-v特 性测量步骤，测量明亮状态反向Ι-ν特性，所述明亮状态反向ι-v特性为，所述明亮状态下 且对所述太阳能电池的施加电压在所述规定时间内从开路电压侧向短路电流侧扫描的反 向扫描模式下、测量出的所述太阳能电池的Ι-v特性；黑暗状态顺向ι-v特性测量步骤，测 量黑暗状态顺向Ι-ν特性，所述黑暗状态顺向ι-v特性为，不向所述太阳能电池照射模拟太 阳光的黑暗状态下且所述顺向扫描模式下、测量出的所述太阳能电池的Ι-ν特性；黑暗状 态反向Ι-V特性测量步骤，测量黑暗状态反向Ι-ν特性，所述黑暗状态反向ι-v特性为，所 述黑暗状态下且所述反向扫描模式下、测量出的所述太阳能电池的Ι-ν特性；黑暗状态稳 定Ι-ν特性测量步骤，测量黑暗状态稳定Ι-ν特性，所述黑暗状态稳定Ι-ν特性为，所述黑 暗状态下且对所述太阳能电池的施加电压以大于所述规定时间的时间在短路电流侧和开 路电压侧之间扫描的稳定扫描模式下、测量出的所述太阳能电池的I-V特性；内分比计算 步骤，在各电压值下计算所述黑暗状态稳定I-V特性的电流值将所述黑暗状态顺向I-V特 性的电流值和所述黑暗状态反向I-V特性的电流值内分的内分比；以及明亮状态稳定I-V 特性推断计算步骤，基于所述内分比、所述明亮状态顺向I-V特性和所述明亮状态反向I-V 特性，推断计算明亮状态稳定I-V特性，所述明亮状态稳定I-V特性为所述明亮状态下且所 述稳定扫描模式下测量出的I-V特性。
[0025] 本发明的I-V特性测量方法也能获得与上述同样的效果。
[0026] 例如为了编排测量顺序等、以便能高效取得用于得到所述明亮状态稳定I-V特性 所必要的五个I-V特性，优选还包括：照射控制部，控制太阳模拟器对太阳能电池照射的模 拟太阳光的照射状态；以及施加电压控制部，控制负载电源向所述太阳能电池施加的施加 电压，所述照射控制部控制所述太阳模拟器以成为所述明亮状态和所述黑暗状态中的任意 状态，所述施加电压控制部以所述顺向扫描模式、所述反向扫描模式和所述稳定扫描模式 中的任意扫描模式控制所述负载电源。
[0027] 作为不必实测就能高精度获得异质结太阳能电池等高效率太阳能电池的明亮状 态稳定ι-v特性、延长太阳模拟器的寿命、适于提高处理能力的规定时间，优选所述规定时 间设定为，使所述顺向扫描模式下测量的所述太阳能电池的ι-v特性，与所述反向扫描模 式下测量的所述太阳能电池的ι-v特性不同。
[0028] 例如为了在太阳能电池的评价流水线上对太阳能电池照射模拟太阳光的情况下， 不仅能立刻计算出所述明亮状态稳定I-V特性，而且防止太阳模拟器使用的光源劣化、长 期不必更换从而提高处理能力，作为具体的实施方式，优选还包括：所述太阳模拟器、所述 负载电源以及用于测量从所述太阳能电池输出的电流和电压的电流电压测量机构，所述太 阳模拟器向所述太阳能电池照射闪光作为所述模拟太阳光。
[0029] 为了在对所述太阳能电池的施加电压的扫描中，不易受到例如从太阳能电池输出 的电压的影响和其他干扰的影响，以最佳方式扫描施加电压，从而得到正确的所述明亮状 态稳定I-V特性的值，优选还包括用于测量负载电源电压的负载电源电压测量机构，所述 负载电源电压为从所述负载电源输出的电压，所述施加电压控制部以使作为扫描的施加电 压的目标值的施加电压目标值与所述负载电源电压测量机构测量的负载电源测量电压的 偏差变小的方式，控制所述负载电源。由此，由于所述太阳能电池设置在控制负载电源的反 馈环路以外，所以太阳能电池的输出及其他的外光等的影响不会输入到所述负载电源，使 控制稳定，能在I-V特性的测量中进行理想的施加电压的扫描。
[0030] 如上所述，按照本发明的I-V特性测量装置，根据用闪光型的模拟太阳光测量的 两个明亮状态下的I-V特性，以及不照射模拟太阳光而假定的三个黑暗状态下的ι-v特性， 可以得到被认为是太阳能电池的真实I-V特性的所述明亮状态稳定I-V特性。因此，不必 新引入能照射稳定光的太阳模拟器等，例如仅通过程序的重写等就能够以现有的I-V特性 测量装置测量高效率太阳能电池等的真实I-V特性，可以降低引入成本。此外，由于可以使 用闪光型的太阳模拟器，降低其维护频率，所以还能维持高处理能力的状态。
【专利附图】
【附图说明】
[0031] 图1是表示本发明一个实施方式的ι-v特性测量装置的整体结构的示意图。
[0032] 图2是表示同一实施方式中的测量电路构成的电路示意图。
[0033] 图3是表示同一实施方式中的运算部构成的功能框图。
[0034] 图4是表示同一实施方式中的Ι-V特性测量时的动作的时序图。
[0035] 图5是表示同一实施方式中的五个Ι-V特性的测量结果一例的曲线图。
[0036] 图6是表示同一实施方式中的从黑暗状态下测量的Ι-V特性计算出的内分比的曲 线图。
[0037] 图7是表示同一实施方式中的计算出的明亮状态稳定Ι-V特性的曲线图。
[0038] 附图标记说明
[0039] 1〇〇 · · · Ι-V特性测量装置
[0040] 1 · · ·太阳模拟器
[0041] 2 · · ·试样台
[0042] 11· · ·箱体
[0043] 12 · · ·光源
[0044] 13· ··照射控制部
[0045] 21 ···真空泵
[0046] 22 · · ·冷机
[0047] 3 · · ·探针杆
[0048] 5 · · · Ι-V 测试器
[0049] 6 · · ·控制运算装置
[0050] 63 · · ·明亮状态顺向Ι-V特性存储部
[0051] 64 · · ·明亮状态反向Ι-V特性存储部
[0052] 65 · · ·黑暗状态顺向Ι-V特性存储部
[0053] 66 · · ·黑暗状态反向Ι-V特性存储部
[0054] 67 · · ·黑暗状态稳定Ι-V特性存储部
[0055] 68 · · ·内分比计算部
[0056] 69 · · ·明亮状态稳定Ι-V特性推断计算部
[0057] 71· ··施加电压控制部
[0058] 72 ···负载电源电压测量机构
[0059] 73 · · ·指令值生成部
[0060] PIV · · ·明亮状态顺向ι-ν特性
[0061] PVI · · ·明亮状态反向Ι-V特性
[0062] PST · · ·明亮状态稳定Ι-V特性
[0063] DIV · · ·黑暗状态顺向Ι-V特性
[0064] DVI · · ·黑暗状态反向Ι-V特性
[0065] DST · · ·黑暗状态稳定Ι-V特性
[0066] SC· · ·太阳能电池单元
[0067] M· · ·电流电压测量机构
[0068] Ml · · ·电流计
[0069] M2 · · ·电压计
【具体实施方式】
[0070] 参照各【专利附图】
【附图说明】本发明一个实施方式的I-V特性测量装置100。
[0071] 本实施方式的ι-v特性测量装置100用于测量太阳能电池的ι-v特性，例如评价 制造的太阳能电池并将其按特性分类。本实施方式中，目的在于测量作为所述太阳能电池 的例如异质结太阳能电池等高效率太阳能电池的Ι-v特性。
[0072] 此处，作为测量对象的太阳能电池的特性，可以列举当测量Ι-V特性时对太阳能 电池的施加电压的扫描时间小于规定时间的情况下（扫描速度快时)，针对施加电压的扫描 方向，测量出的Ι-V特性会表现出滞后。另一方面，以大于所述规定时间的足够的时间扫描 施加电压时，基本不发生滞后，不受扫描方向影响地测量到基本相同的Ι-v特性。此外，尽 管本实施方式的测量对象为太阳能电池单元SC，但本发明也可以应用于组装有多枚太阳能 电池单元SC的太阳能电池板的ι-v特性测量。即，本说明书中的太阳能电池包含太阳能电 池单元SC和太阳能电池板双方的概念。
[0073] 以下说明构成所述Ι-v特性测量装置100的各部分的概况，该Ι-v特性测量装置 100如图1所示，至少包括：太阳模拟器1，向太阳能电池单元SC照射模拟太阳光；照射控制 部13,控制所述太阳模拟器1 ;试样台2,承载所述太阳能电池单元SC ;探针杆3,与所述太 阳能电池单元SC的表面上形成的指形电极或母线电极接触；Ι-v测试器5，测量太阳能电池 单元SC的Ι-V特性；以及控制运算装置6 (计算机)，进行各部分的控制和各种运算。
[0074] 所述太阳模拟器1包括底面开口的大体长方体形状的箱体11，以及收容在所述箱 体11内部的上面侧的光源12。所述光源12是形成大体环状的长弧氙灯，向所述太阳能电池 单元SC照射闪光(脉冲光)作为模拟太阳光。此处，闪光是指发光时间设定为0. 01?0. Is 程度的光。换言之，所述太阳模拟器1为所谓闪光型，与稳定光型不同，仅以适于保持所述 光源12的长寿命的照射时间进行模拟太阳光的照射。
[0075] 所述照射控制部13用于控制所述太阳模拟器1对所述太阳能电池单元SC照射的 模拟太阳光的照射状态。
[0076] 更具体而言，所述照射控制部13控制所述太阳模拟器1，以成为向所述太阳能电 池单元SC照射模拟太阳光的明亮状态以及不向所述太阳能电池单元SC照射模拟太阳光的 黑暗状态中的任意状态。此处，所述照射控制部13进行控制，在明亮状态下仅使所述太阳 模拟器1以预定的发光时间发光，在黑暗状态下维持所述太阳模拟器1完全灭灯的状态。
[0077] 所述试样台2与真空泵21连接以便能吸附保持所述太阳能电池单元SC的背面， 并且为了在Ι-V特性测量时将所述太阳能电池单元SC的温度固定保持在作为测量条件推 荐的温度，由冷机22冷却所述试样台2。另外，在本实施方式中，由于所述太阳模拟器1为 闪光型，所以相比于稳定光型能减小由模拟太阳光的照射而对所述太阳能电池单元SC施 加的热量，可以节能且高精度地由所述冷机22进行温度控制。此外，在所述试样台2上承 载所述太阳能电池单元SC，并且所述探针杆3接触该太阳能电池单元SC表面的状态下，形 成图2所示的Ι-V特性测量电路。
[0078] 更具体而言，图2所示的所述Ι-V特性测量电路中，左半部表示太阳能电池单元SC 的电气特性，右半部由所述Ι-V测试器5、所述探针杆3构成。即，利用所述Ι-v测试器5和 所述探针杆3,用四端子法测量从所述太阳能电池单元SC输出的电流和电压。
[0079] 所述I-V测试器5至少包括：负载电源7,当所述太阳能电池单元SC承载到所述试 样台2上时，所述负载电源7与该太阳能电池单元SC电连接，并且对所述太阳能电池单元 SC扫描施加电压；施加电压控制部71，控制所述负载电源7对所述太阳能电池单元SC施加 的电压；以及由电流计Ml、电压计M2构成的电流电压测量机构M，在由所述负载电源7对太 阳能电池单元SC扫描施加电压的期间，测量从该太阳能电池单元SC输出的电流、电压。
[0080] 所述施加电压控制部71通过所述I-V测试器5内的控制基板实现其功能，在太阳 能电池单元SC的I-V特性测量时控制所述负载电源7对所述太阳能电池单元SC施加的施 加电压。更具体而言，所述施加电压控制部71以如下任意扫描模式控制所述负载电源7: 在规定时间内从短路电流I s。侧向开路电压侧扫描施加电压的顺向扫描模式；在所述规 定时间内从开路电压U则向短路电流Is。侧扫描施加电压的反向扫描模式；以及以大于所 述规定时间的时间在短路电流I sc侧和开路电压侧之间扫描施加电压的稳定扫描模式。
[0081] 此处，所述规定时间设定为比所述太阳模拟器1发光的所述发光时间短。此外，以 所述规定时间测量异质结太阳能电池等高效率太阳能电池时，所述顺向扫描模式下测量的 所述太阳能电池的I-V特性，与所述反向扫描模式下测量的所述太阳能电池的I-V特性不 同。即，所述规定时间是针对扫描方向、太阳能电池单元SC的I-V特性表现出滞后程度的 短时间。
[0082] 反之所述稳定扫描模式中，施加电压的扫描时间是比所述规定时间长的时间，设 定为所述太阳能电池单元SC的I-V特性基本不表现出针对扫描方向的滞后的时间。
[0083] 并且，通过所述照射控制部13和所述施加电压控制部71协作，例如图4的时序图 所示，能测量照射状态和扫描模式的组合分别不同的五组I-V特性。更具体而言，最初进行 黑暗状态的顺向扫描模式、反向扫描模式以及稳定扫描模式下的三个I-V特性的测量，而 后，进行明亮状态的顺向扫描模式、反向扫描模式下的两个I-V特性的测量。
[0084] 由图4可知，不论是明亮状态还是黑暗状态，顺向扫描模式和反向扫描模式下对 太阳能电池单元SC的施加电压的扫描时间、变化的电压的范围一致，照射状态以外的测量 条件极为一致。
[0085] 如图2的电路图所示，所述施加电压控制部71包括：负载电源电压测量机构72， 测量作为从所述负载电源7输出的电压的负载电源电压；以及指令值生成部73,生成作为 扫描的施加电压的目标值的施加电压目标值，所述负载电源电压与所述施加电压目标值的 偏差被反馈到所述负载电源7。
[0086] 即，尽管图4中为便于理解而在扫描区间上以直线表示了扫描电压波形的变化， 但对于实际的扫描指令输入阶段状变化的施加电压目标值。更具体而言，所述施加电压控 制部71控制所述负载电源7,以使作为扫描的施加电压的目标值的施加电压目标值，与负 载电源电压测量机构72测量的负载电源测量电压的偏差变小。
[0087] 所述负载电源电压测量机构72设定在比所述电流电压测量机构Μ的所述电压计 M2的测量点更接近所述负载电源7的部位，所述太阳能电池单元SC的输出不被输入所述负 载电源7的反馈系统。此外，所述负载电源电压测量机构72的测量点与所述电压计M2的 测量点之间具有足够的配线距离。
[0088] 即，在与施加电压的扫描相关的反馈控制中，不使用所述电流电压测量机构Μ测 量的、从所述太阳能电池单元sc输出的电压。因此，与施加电压的扫描相关的反馈环路系 统不会受到所述太阳能电池单元SC的输出的影响，仅参照从所述负载电源7输出的电压， 从负载电源7输出按照所述施加电压目标值的输出。由于如此构成反馈系统，所以控制稳 定，能实现理想的I-V特性的测量，进而使I-V特性的测量也准确。
[0089] 而且，基于由图2的电路图中的电流计Ml和电压计M2测量的所述太阳能电池单 元SC的输出，所述I-V测试器5制作与该太阳能电池单元SC的I-V特性相关的数据，并作 为曲线图图示在所述控制运算装置6的显示画面上。
[0090] 所述控制运算装置6是具备CPU、存储器、显示设备、输入输出装置、A/D转换器、D/ A转换器等的所谓计算机，通过执行所述存储器中存储的程序，如图3的功能框图所示，至 少作为I-V特性测量结果存储部6A、内分比计算部68、明亮状态稳定I-V特性推断计算部 69发挥功能。
[0091] 具体说明各部分。
[0092] 所述I-V特性测量结果存储部6A取得由所述照射控制部13设定的照射状态和由 所述施加电压控制部71设定的扫描模式，并存储针对每个组合测量的I-V特性。更具体而 言，如图3所示，所述I-V特性测量结果存储部6A具有明亮状态顺向I-V特性存储部63、明 亮状态反向I-V特性存储部64、黑暗状态顺向I-V特性存储部65、黑暗状态反向I-V特性存 储部66以及黑暗状态稳定I-V特性存储部67,分别存储测量条件不同的I-V特性。另外， 由于照射状态为两种、扫描模式为三种，所以可以认为是六种测量条件，但是由于本实施方 式使用闪光型的太阳模拟器1，所以没有进行明亮状态且稳定扫描模式下的I-V特性的测 量。
[0093] 所述明亮状态顺向I-V特性存储部63存储明亮状态顺向I-V特性PIV，所述明亮 状态顺向I-V特性PIV是所述明亮状态且所述顺向扫描模式下、由所述电流电压测量机构 Μ测量出的所述太阳能电池单元SC的I-V特性。
[0094] 所述明亮状态反向I-V特性存储部64存储明亮状态反向I-V特性PVI，所述明亮 状态反向I-V特性PVI是所述明亮状态且所述反向扫描模式下、由所述电流电压测量机构 Μ测量出的所述太阳能电池单元SC的I-V特性。
[0095] 所述黑暗状态顺向I-V特性存储部65存储黑暗状态顺向I-V特性DIV，所述黑暗 状态顺向?-v特性DIV是所述黑暗状态且所述顺向扫描模式下、由所述电流电压测量机构 Μ测量出的所述太阳能电池单元SC的I-V特性。
[0096] 所述黑暗状态反向I-V特性存储部66存储黑暗状态反向I-V特性DVI，所述黑暗 状态反向I-V特性DVI是所述黑暗状态且所述反向扫描模式下、由所述电流电压测量机构 Μ测量出的所述太阳能电池单元SC的I-V特性。
[0097] 所述黑暗状态稳定I-V特性存储部67存储黑暗状态稳定I-V特性DST，所述黑暗 状态稳定?-v特性DST是所述黑暗状态且所述稳定扫描模式下、由所述电流电压测量机构 Μ测量出的所述太阳能电池单元SC的I-V特性。
[0098] 此处，通过曲线图在图5中图示了所述I-V特性测量结果存储部6Α中存储的、各 测量出的I-V特性的一例。从图5所示的黑暗状态下测量出的I-V特性可知，观察最大输 出点的附近时，从下侧以顺向I-V特性、稳定I-V特性、反向I-V特性的顺序进行图示，该倾 向的成立与照射状态无关。此外，在明亮状态和黑暗状态下，尽管电流值发生了偏移，但是 曲线图的外形表现出极为相似的倾向。而且，作为未测量的所述明亮状态且所述稳定扫描 模式下应测量的I-V特性的明亮状态稳定I-V特性PST，表现为将明亮状态顺向I-V特性 PIV与明亮状态反向I-V特性PVI之间内分。
[0099] 在以下详述的所述内分比计算部68和所述明亮状态稳定I-V特性推断计算部69 中，根据测量的五个I-V特性计算出该未测量的明亮状态稳定ι-v特性PST。
[01 00] 所述内分比计算部68在图6的曲线图所示的各电压值下，计算所述黑暗状态稳定 I-V特性DST的电流值把所述黑暗状态顺向I-V特性DIV的电流值以及所述黑暗状态反向 I-V特性DVI的电流值内分的内分比。设从所述黑暗状态反向I-V特性DVI的电流值减去 所述黑暗状态顺向I-V特性DIV的电流值之后的值为a，设从所述黑暗状态稳定I-V特性 DST的电流值减去所述黑暗状态顺向I-V特性DIV的电流值之后的值为b，本实施方式的所 述内分比计算部68构成为，在各电压值下计算比值b/a作为内分比。另外，发生零分割的 电压值的区间上将内分比作为1处理。
[0101] 所述明亮状态稳定I-V特性推断计算部69基于所述内分比、所述明亮状态顺向 ι-v特性PIV和所述明亮状态反向ι-v特性PVI，推断计算作为所述明亮状态且所述稳定扫 描模式下测量的I-V特性的、明亮状态稳定I-V特性PST。更具体而言，所述明亮状态稳定 Ι-V特性推断计算部69在各电压值下计算从所述明亮状态反向Ι-v特性PVI的电流值减去 所述明亮状态顺向Ι-V特性PIV的电流值之后的值C，并将各电压值下的C乘以各电压值下 的所述内分比b/a后得到修正量d。进而所述明亮状态稳定Ι-V特性推断计算部69如图7 的曲线图所示，对所述明亮状态顺向Ι-V特性PIV的各电压值下的电流值加上修正量d，并 将其作为所述明亮状态稳定Ι-V特性PST输出。
[0102] 如上所述，按照本实施方式的Ι-V特性测量装置100,可以不采用稳定光型的太阳 模拟器而通过闪光型的太阳模拟器1，推断计算所述明亮状态稳定Ι-ν特性PST。
[0103] 因此，在直接使用太阳能电池单元SC的评价流水线中引入的现有闪光型的太阳 模拟器1的情况下，对于异质结太阳能电池这样的在施加电压的扫描时间短时根据扫描方 向表现出滞后的太阳能电池单元SC，也可以得到作为其真实ι-v特性的所述明亮状态稳定 Ι-v 特性 PST。
[0104] 此外，不必为了测量Ι-V特性而长时间稳定照射模拟太阳光，仅进行短时间的照 射即可，所以容易抑制所述光源12的劣化加重，可以降低该光源12的更换频率。因此，在 太阳能电池单元SC的评价流水线中，降低了整体处理时间中的更换所述光源12所占的比 例，可以提高每单位时间的评价枚数等处理能力。
[0105] 以下说明其他的实施方式。
[0106] 在上述实施方式中，Ι-V特性测量装置100为了推断计算所述明亮状态稳定ι-v特 性PST，自行测量各测量条件下的Ι-v特性，再根据该测量的数据推断计算所述明亮状态稳 定Ι-v特性PST，但例如也可以使用其他的测量器测量出的必要的Ι-v特性的实测值。艮p， 所述Ι-V特性测量装置100可以仅包括所述Ι-v特性测量结果存储部6A、所述内分比计算 部68和所述明亮状态稳定Ι-v特性推断计算部69。此外，上述实施方式的照射控制部13、 施加电压控制部71在上述实施方式中与所述控制运算装置6分别构成，但也可以与该控制 运算装置6集成构成。
[0107] 此外，可以利用存储有本发明的Ι-V特性测量装置100用程序的⑶、DVD等程序存 储介质等，在现有的I-V特性测量装置100上安装，以发挥本发明的所述ι-v特性测量结果 存储部6A、所述内分比计算部68、所述明亮状态稳定I-V特性推断计算部69的功能。总之， 只要能根据不使用稳定光的模拟太阳光也可以测量的五个I-V特性所示的数据，计算所述 明亮状态稳定I-V特性PST即可。
[0108] 在上述实施方式中，以图4的时序图所示的顺序测量了五个I-V特性，但本发明不 必按照所述顺序测量各I-V特性。只要存在实施方式所述的各照射条件和扫描模式不同的 五个I-V特性，就能得到被认为是真实I-V特性的所述明亮状态稳定I-V特性PST。此外， 图4的时序图所示的时间间隔等是为了便于说明而记载的，只要适当地选择适于I-V特性 测量的时间间隔等即可，并不限于图4所示的记载。而且，图4的时序图中，关于所述黑暗 状态稳定I-V特性DST，是在从短路电流ISC侧向开路电压V0C侧扫描施加电压的顺向扫 描模式下进行测量，但是也可以用反向扫描模式测量。这是因为，只要充分延长施加电压的 扫描时间，就可以不受扫描方向影响、得到基本相同的I-V特性。此外，上述实施方式中在 一次的模拟太阳光的照射期间测量了所述明亮状态顺向I-V特性PIV和所述明亮状态反向 ι-v特性PVI双方，但是也可以两次照射模拟太阳光，并分别单独测量顺向和反向的ι-v特 性。另外，在一个明亮状态中测量I-V特性时，可以持续照射闪光，也可以边以极短的照射 时间照射多次、边扫描施加电压，来测量明亮状态的Ι-v特性。此外，施加电压的扫描时间 和模拟太阳光的照射时间例示了 0. 01?0. Is作为获得本发明效果的适当的规定时间，但 只要是0. Is以下的规定时间即可。
[0109] 上述实施方式中所示的所述内分比的计算方法也是一例。例如，可以设从所述黑 暗状态稳定Ι-V特性DST的电流值减去所述黑暗状态顺向Ι-v特性DIV的电流值之后的值 为a，设从所述黑暗状态反向Ι-v特性DVI的电流值减去所述黑暗状态稳定Ι-v特性DST的 电流值之后的值为b，来计算内分比，也可以采用其他计算方法。
[0110] 作为适用本发明的太阳能电池列举了异质结太阳能电池，对于其他的根据施加电 压的扫描方向而在Ι-V特性中表现出滞后的太阳能电池，本发明也可以获得同样的效果。 [0111] 此外，可以在不违背本发明的发明思想的范围内进行各种变形和对实施方式进行 组合。
【权利要求】
1. 一种太阳能电池的I-V特性测量装置，其特征在于包括： 明亮状态顺向I-V特性存储部，存储明亮状态顺向I-V特性，所述明亮状态顺向I-V 特性为，向太阳能电池照射模拟太阳光的明亮状态下且对所述太阳能电池的施加电压在规 定时间内从短路电流侧向开路电压侧扫描的顺向扫描模式下、测量出的所述太阳能电池的 I-V特性； 明亮状态反向I-V特性存储部，存储明亮状态反向I-V特性，所述明亮状态反向I-V特 性为，所述明亮状态下且对所述太阳能电池的施加电压在所述规定时间内从开路电压侧向 短路电流侧扫描的反向扫描模式下、测量出的所述太阳能电池的I-V特性； 黑暗状态顺向I-V特性存储部，存储黑暗状态顺向I-V特性，所述黑暗状态顺向I-V特 性为，不向所述太阳能电池照射模拟太阳光的黑暗状态下且所述顺向扫描模式下、测量出 的所述太阳能电池的I-V特性； 黑暗状态反向I-V特性存储部，存储黑暗状态反向I-V特性，所述黑暗状态反向I-V特 性为，所述黑暗状态下且所述反向扫描模式下、测量出的所述太阳能电池的I-V特性； 黑暗状态稳定I-V特性存储部，存储黑暗状态稳定I-V特性，所述黑暗状态稳定I-V特 性为，所述黑暗状态下且对所述太阳能电池的施加电压以大于所述规定时间的时间在短路 电流侧和开路电压侧之间扫描的稳定扫描模式下、测量出的所述太阳能电池的I-V特性； 内分比计算部，在各电压值下计算所述黑暗状态稳定I-V特性的电流值将所述黑暗状 态顺向I-V特性的电流值和所述黑暗状态反向I-V特性的电流值内分的内分比；以及 明亮状态稳定I-V特性推断计算部，基于所述内分比、所述明亮状态顺向I-V特性和所 述明亮状态反向I-V特性，推断计算明亮状态稳定I-V特性，所述明亮状态稳定I-V特性为 所述明亮状态下且所述稳定扫描模式下测量出的I-V特性。
2. 根据权利要求1所述的Ι-ν特性测量装置，其特征在于还包括： 照射控制部，控制太阳模拟器对太阳能电池照射的模拟太阳光的照射状态；以及 施加电压控制部，控制负载电源向所述太阳能电池施加的施加电压， 所述照射控制部控制所述太阳模拟器以成为所述明亮状态和所述黑暗状态中的任意 状态， 所述施加电压控制部以所述顺向扫描模式、所述反向扫描模式和所述稳定扫描模式中 的任意扫描模式控制所述负载电源。
3. 根据权利要求1所述的Ι-ν特性测量装置，其特征在于，所述规定时间设定为，使所 述顺向扫描模式下测量的所述太阳能电池的I-V特性，与所述反向扫描模式下测量的所述 太阳能电池的I-V特性不同。
4. 根据权利要求2所述的I-V特性测量装置，其特征在于， 还包括所述太阳模拟器、所述负载电源以及用于测量从所述太阳能电池输出的电流和 电压的电流电压测量机构， 所述太阳模拟器向所述太阳能电池照射闪光作为所述模拟太阳光。
5. 根据权利要求2所述的I-V特性测量装置，其特征在于， 还包括用于测量负载电源电压的负载电源电压测量机构，所述负载电源电压为从所述 负载电源输出的电压， 所述施加电压控制部以使作为扫描的施加电压的目标值的施加电压目标值与所述负 载电源电压测量机构测量的负载电源测量电压的偏差变小的方式，控制所述负载电源。
6. -种太阳能电池的I-V特性测量方法，其特征在于包括： 明亮状态顺向I-V特性测量步骤，测量明亮状态顺向I-V特性，所述明亮状态顺向I-V 特性为，向太阳能电池照射模拟太阳光的明亮状态下且对所述太阳能电池的施加电压在规 定时间内从短路电流侧向开路电压侧扫描的顺向扫描模式下、测量出的所述太阳能电池的 I-V特性； 明亮状态反向I-V特性测量步骤，测量明亮状态反向I-V特性，所述明亮状态反向I-V 特性为，所述明亮状态下且对所述太阳能电池的施加电压在所述规定时间内从开路电压侧 向短路电流侧扫描的反向扫描模式下、测量出的所述太阳能电池的I-V特性； 黑暗状态顺向I-V特性测量步骤，测量黑暗状态顺向I-V特性，所述黑暗状态顺向I-V 特性为，不向所述太阳能电池照射模拟太阳光的黑暗状态下且所述顺向扫描模式下、测量 出的所述太阳能电池的I-V特性； 黑暗状态反向I-V特性测量步骤，测量黑暗状态反向I-V特性，所述黑暗状态反向I-V 特性为，所述黑暗状态下且所述反向扫描模式下、测量出的所述太阳能电池的I-V特性； 黑暗状态稳定I-V特性测量步骤，测量黑暗状态稳定I-V特性，所述黑暗状态稳定I-V 特性为，所述黑暗状态下且对所述太阳能电池的施加电压以大于所述规定时间的时间在短 路电流侧和开路电压侧之间扫描的稳定扫描模式下、测量出的所述太阳能电池的I-V特 性； 内分比计算步骤，在各电压值下计算所述黑暗状态稳定I-V特性的电流值将所述黑暗 状态顺向I-V特性的电流值和所述黑暗状态反向I-V特性的电流值内分的内分比；以及 明亮状态稳定I-V特性推断计算步骤，基于所述内分比、所述明亮状态顺向I-V特性和 所述明亮状态反向I-V特性，推断计算明亮状态稳定I-V特性，所述明亮状态稳定I-V特性 为所述明亮状态下且所述稳定扫描模式下测量出的I-V特性。
【文档编号】H02S50/15GK104218890SQ201310741240
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年6月3日
【发明者】菱川善博, 志村阳哉, 镰谷幸平, 近藤一, 下埜彰夫 申请人:独立行政法人产业技术综合研究所, 共进电机株式会社
【专利摘要】本发明提供太阳能电池的i-v特性测量装置和i-v特性测量方法，例如对于异质结太阳能电池这样的在施加电压的扫描时间短时、I-V特性因扫描方向而不同的太阳能电池，在使用闪光型的太阳模拟器的情况下也能高精度测量真实I-V特性。所述I-V特性测量装置包括：内分比计算部(68)，在各电压值下计算所述黑暗状态稳定I-V特性（DST)的电流值将黑暗状态顺向I-V特性(DIV)的电流值和黑暗状态反向I-V特性（DVI)的电流值内分的内分比；以及明亮状态稳定i-v特性推断计算部（69)，基于所述内分比、所述明亮状态顺向i-v特性（PIV)和所述明亮状态反向I-V特性（PVI)，推断计算明亮状态稳定I-V特性(PST)，所述明亮状态稳定I-V特性（PST)为所述明亮状态且所述稳定扫描模式下测量的i-v特性。
【专利说明】太阳能电池的ι-ν特性测量装置和ι-ν特性测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于测量太阳能电池的I-V特性的I-V特性测量装置和I-V特性测量 方法。
【背景技术】
[0002] 太阳能电池的Ι-ν特性例如表示成为最大输出的最佳动作电流和最佳动作电压， 是评价太阳能电池的性能的重要特性。以往，在对太阳能电池照射闪光作为模拟太阳光的 状态下，在短路电流和开路电压之间对所述太阳能电池扫描施加电压，通过测量此时从太 阳能电池输出的电流和电压来测量太阳能电池的I-V特性(参照专利文献1)。
[0003] 可是，近年来开始使用异质结太阳能电池等高效率太阳能电池，如果将以往存在 的用于单晶硅太阳能电池的上述I-V特性测量方法直接应用到这种高效率太阳能电池，则 会产生各种问题。
[0004] 具体而言，例如向高效率太阳能电池照射具有0. is以下的照射时间的闪光作 为模拟太阳光，并配合所述照射时间，在从短路电流到开路电压之间扫描太阳能电池的 施加电压来测量I-V特性时，根据其扫描方向，测量出的I-V特性差异巨大。即，施加电 压的扫描时间短时，高效率太阳能电池的I-V特性针对施加电压的扫描方向表现出滞后 (hysteresis)。
[0005] 发生这种滞后的原因在于，高效率太阳能电池比单晶硅太阳能电池的静电容量 大，在缩短施加电压的扫描时间时，会表现出所述静电容量的影响。
[0006] 另一方面，公知的是，当把对太阳能电池的施加电压的扫描时间充分延长以测量 高效率太阳能电池的I-V特性时，几乎不表现出前述的滞后，而表现出与单晶硅太阳能电 池相同特征的I-V特性。因此，当把施加电压的扫描时间缩短设定到规定时间以下时，对于 I-V特性针对施加电压的扫描方向表现出滞后这样的太阳能电池，通过将施加电压的扫描 时间延长设定到例如0. 5S以上等，将在施加电压的变化缓和的稳定状态下测量出的I-V特 性作为真实值处理。
[0007] 但是，这样通过与施加电压的扫描时间延长相配合，延长作为模拟太阳光的闪光 的照射时间，长时间照射太阳能电池实际上十分困难。更具体而言，由于太阳能电池的主要 生产国以利用闪光测量I-V特性为主流，所以会发生以下的问题。
[0008] 例如，通过采用了氙气灯的太阳模拟器长时间产生电弧放电、对太阳能电池照射 模拟太阳光时，伴随照射时间变长，氙气灯的寿命加速缩短。这样，在太阳能电池的性能评 价流水线上，会频繁更换氙气灯，作为每单位时间可评价的太阳能电池枚数的处理能力大 幅降低。
[0009] 此外，为了能长时间放电，例如对电容器补充必要电力的时间也会延长，从而也成 为处理能力降低的原因。例如虽然可以设置多个充电用的电容器，通过交替充电改善处理 能力，但是会导致包含太阳模拟器的I-V特性测量装置大型化和制造成本上升。
[0010] 而且，以往对单晶硅太阳能电池进行I-V特性评价的评价流水线所使用的太阳模 拟器基本都是闪光型，根本不能长时间作为稳定光照射模拟太阳光。因此，当通过上述以 往的I-V特性测量方法评价高效率太阳能电池时，进行太阳能电池评价的现有评价流水线 等必须将以往的太阳模拟器更换为能照射稳定光的太阳模拟器，存在引入成本非常高的问 题。
[0011] 专利文献1 :日本专利公开公报特开2013-4664号
【发明内容】
[0012] 鉴于上述问题，本发明的目的在于提供如下的太阳能电池的I-V特性测量装置和 I-V特性测量方法，例如对于异质结太阳能电池这样的在施加电压的扫描时间短时、ι-v特 性因扫描方向而不同的太阳能电池，在使用闪光型的太阳模拟器的情况下也能高精度测量 真实Ι-v特性。
[0013] 即，本发明的太阳能电池的Ι-v特性测量装置包括：明亮状态顺向Ι-v特性存储 部，存储明亮状态顺向Ι-v特性，所述明亮状态顺向ι-v特性为，向太阳能电池照射模拟太 阳光的明亮状态下且对所述太阳能电池的施加电压在规定时间内从短路电流侧向开路电 压侧扫描的顺向扫描模式下、测量出的所述太阳能电池的Ι-v特性；明亮状态反向ι-v特性 存储部，存储明亮状态反向Ι-v特性，所述明亮状态反向Ι-ν特性为，所述明亮状态下且对 所述太阳能电池的施加电压在所述规定时间内从开路电压侧向短路电流侧扫描的反向扫 描模式下、测量出的所述太阳能电池的Ι-v特性；黑暗状态顺向ι-v特性存储部，存储黑暗 状态顺向Ι-ν特性，所述黑暗状态顺向ι-v特性为，不向所述太阳能电池照射模拟太阳光的 黑暗状态下且所述顺向扫描模式下、测量出的所述太阳能电池的Ι-v特性；黑暗状态反向 Ι-v特性存储部，存储黑暗状态反向Ι-ν特性，所述黑暗状态反向ι-v特性为，所述黑暗状态 下且所述反向扫描模式下、测量出的所述太阳能电池的Ι-ν特性；黑暗状态稳定ι-v特性存 储部，存储黑暗状态稳定Ι-v特性，所述黑暗状态稳定Ι-v特性为，所述黑暗状态下且对所 述太阳能电池的施加电压以大于所述规定时间的时间在短路电流侧和开路电压侧之间扫 描的稳定扫描模式下、测量出的所述太阳能电池的Ι-v特性；内分比计算部，在各电压值下 计算所述黑暗状态稳定Ι-V特性的电流值将所述黑暗状态顺向Ι-ν特性的电流值和所述黑 暗状态反向Ι-V特性的电流值内分的内分比；以及明亮状态稳定Ι-ν特性推断计算部，基于 所述内分比、所述明亮状态顺向Ι-V特性和所述明亮状态反向Ι-ν特性，推断计算明亮状态 稳定Ι-V特性，所述明亮状态稳定Ι-ν特性为所述明亮状态下且所述稳定扫描模式下测量 出的Ι-v特性。
[0014] 此处，"明亮状态"是指例如从太阳模拟器照射适于Ι-V特性测量的模拟太阳光的 状态。作为具体示例，可以列举向所述太阳能电池照射满足IEC和JIS规定的模拟太阳光 基准的光的状态。此外，"黑暗状态"不是仅指完全不向太阳能电池照射光的状态，还包含至 少照度比所述"明亮状态"低且所述照度基本稳定为固定的状态。即，"黑暗状态"例如也可 以是太阳模拟器为待机状态，在照度降低的状态下以一定的照度亮灯。
[0015] 由此，例如通过在由太阳模拟器照射模拟太阳光的明亮状态下，仅测量扫描时间 设定在规定时间内的、所述明亮状态顺向Ι-ν特性和所述明亮状态反向ι-v特性这两个特 性，且在不从所述太阳模拟器照射模拟太阳光的黑暗状态下，测量所述黑暗状态顺向I-V 特性、所述黑暗状态反向Ι-v特性和所述黑暗状态稳定Ι-v特性这三个特性，从而不必直接 测量就可以根据上述五个I-V特性得到被认为是太阳能电池的真实ι-v特性的所述明亮状 态稳定I-V特性。
[0016] 以下，定性地说明从上述五个测量的I-V特性得到被认为是真实I-V特性的所述 明亮状态稳定I-V特性的理由。
[0017] 例如异质结太阳能电池中，尽管根据施加电压的扫描方向和所述扫描时间不同， 测量的I-V特性大幅变化，但是在各电压值下测量的反向I-V特性的电流值减去顺向I-V 特性的电流值后的相对差却并未受到很大影响。
[0018] 即，不论是明亮状态还是黑暗状态，只要对太阳能电池的施加电压的扫描方向和 扫描时间为相同条件，则即使输出的电流值存在偏移，各状态下测量的I-V特性也表现出 相同的变化特性。
[0019] 更具体而言，以测量的黑暗状态顺向I-V特性、黑暗状态反向I-V特性、黑暗状态 稳定I-V特性的组保持的电流值间的相关性，在明亮状态顺向I-V特性、明亮状态反向I-V 特性、明亮状态稳定I-V特性的组中也同样保持。
[0020] 由此，表示各曲线形状的相关性的所述内分比，为根据黑暗状态下测量的三个I-V 特性计算出的值，可以同样用于在明亮状态下测量的各I-V特性。
[0021] 因此，能够基于测量出的所述明亮状态顺向I-V特性、所述明亮状态反向I-V特性 和所述内分比，推断计算未知的所述明亮状态稳定I-V特性，不必直接测量该明亮状态稳 定I-V特性。
[0022] 而且，在所述明亮状态下的I-V特性测量中，由于对太阳能电池的施加电压的扫 描时间被设定在规定时间内，所以不必将模拟太阳光保持为稳定光，例如可以在闪光等的 短照射时间内进行测量。因此，由于不必向太阳能电池照射稳定光作为模拟太阳光，所以即 便直接使用以往存在的闪光型的太阳模拟器，例如也可以高精度测量高效率太阳能电池等 带有特殊的I-V特性的太阳能电池的真实ι-v特性。因此，不必引入新的设备，例如仅重写 程序等即可，可以在控制引入成本的同时进行特殊的太阳能电池的I-V特性测量。
[0023] 此外，由于能仅以闪光测量太阳能电池的I-V特性，所以能抑制太阳模拟器使用 的光源的劣化，可以长期持续使用。因此，由于能降低太阳模拟器使用的光源的更换频率， 因而可以将作为每单位时间的I-V特性测量数的处理能力保持为较高。
[0024] 另外，本发明的太阳能电池的I-V特性测量方法包括：明亮状态顺向I-V特性测量 步骤，测量明亮状态顺向I-V特性，所述明亮状态顺向ι-v特性为，向太阳能电池照射模拟 太阳光的明亮状态下且对所述太阳能电池的施加电压在规定时间内从短路电流侧向开路 电压侧扫描的顺向扫描模式下、测量出的所述太阳能电池的Ι-v特性；明亮状态反向ι-v特 性测量步骤，测量明亮状态反向Ι-ν特性，所述明亮状态反向ι-v特性为，所述明亮状态下 且对所述太阳能电池的施加电压在所述规定时间内从开路电压侧向短路电流侧扫描的反 向扫描模式下、测量出的所述太阳能电池的Ι-v特性；黑暗状态顺向ι-v特性测量步骤，测 量黑暗状态顺向Ι-ν特性，所述黑暗状态顺向ι-v特性为，不向所述太阳能电池照射模拟太 阳光的黑暗状态下且所述顺向扫描模式下、测量出的所述太阳能电池的Ι-ν特性；黑暗状 态反向Ι-V特性测量步骤，测量黑暗状态反向Ι-ν特性，所述黑暗状态反向ι-v特性为，所 述黑暗状态下且所述反向扫描模式下、测量出的所述太阳能电池的Ι-ν特性；黑暗状态稳 定Ι-ν特性测量步骤，测量黑暗状态稳定Ι-ν特性，所述黑暗状态稳定Ι-ν特性为，所述黑 暗状态下且对所述太阳能电池的施加电压以大于所述规定时间的时间在短路电流侧和开 路电压侧之间扫描的稳定扫描模式下、测量出的所述太阳能电池的I-V特性；内分比计算 步骤，在各电压值下计算所述黑暗状态稳定I-V特性的电流值将所述黑暗状态顺向I-V特 性的电流值和所述黑暗状态反向I-V特性的电流值内分的内分比；以及明亮状态稳定I-V 特性推断计算步骤，基于所述内分比、所述明亮状态顺向I-V特性和所述明亮状态反向I-V 特性，推断计算明亮状态稳定I-V特性，所述明亮状态稳定I-V特性为所述明亮状态下且所 述稳定扫描模式下测量出的I-V特性。
[0025] 本发明的I-V特性测量方法也能获得与上述同样的效果。
[0026] 例如为了编排测量顺序等、以便能高效取得用于得到所述明亮状态稳定I-V特性 所必要的五个I-V特性，优选还包括：照射控制部，控制太阳模拟器对太阳能电池照射的模 拟太阳光的照射状态；以及施加电压控制部，控制负载电源向所述太阳能电池施加的施加 电压，所述照射控制部控制所述太阳模拟器以成为所述明亮状态和所述黑暗状态中的任意 状态，所述施加电压控制部以所述顺向扫描模式、所述反向扫描模式和所述稳定扫描模式 中的任意扫描模式控制所述负载电源。
[0027] 作为不必实测就能高精度获得异质结太阳能电池等高效率太阳能电池的明亮状 态稳定ι-v特性、延长太阳模拟器的寿命、适于提高处理能力的规定时间，优选所述规定时 间设定为，使所述顺向扫描模式下测量的所述太阳能电池的ι-v特性，与所述反向扫描模 式下测量的所述太阳能电池的ι-v特性不同。
[0028] 例如为了在太阳能电池的评价流水线上对太阳能电池照射模拟太阳光的情况下， 不仅能立刻计算出所述明亮状态稳定I-V特性，而且防止太阳模拟器使用的光源劣化、长 期不必更换从而提高处理能力，作为具体的实施方式，优选还包括：所述太阳模拟器、所述 负载电源以及用于测量从所述太阳能电池输出的电流和电压的电流电压测量机构，所述太 阳模拟器向所述太阳能电池照射闪光作为所述模拟太阳光。
[0029] 为了在对所述太阳能电池的施加电压的扫描中，不易受到例如从太阳能电池输出 的电压的影响和其他干扰的影响，以最佳方式扫描施加电压，从而得到正确的所述明亮状 态稳定I-V特性的值，优选还包括用于测量负载电源电压的负载电源电压测量机构，所述 负载电源电压为从所述负载电源输出的电压，所述施加电压控制部以使作为扫描的施加电 压的目标值的施加电压目标值与所述负载电源电压测量机构测量的负载电源测量电压的 偏差变小的方式，控制所述负载电源。由此，由于所述太阳能电池设置在控制负载电源的反 馈环路以外，所以太阳能电池的输出及其他的外光等的影响不会输入到所述负载电源，使 控制稳定，能在I-V特性的测量中进行理想的施加电压的扫描。
[0030] 如上所述，按照本发明的I-V特性测量装置，根据用闪光型的模拟太阳光测量的 两个明亮状态下的I-V特性，以及不照射模拟太阳光而假定的三个黑暗状态下的ι-v特性， 可以得到被认为是太阳能电池的真实I-V特性的所述明亮状态稳定I-V特性。因此，不必 新引入能照射稳定光的太阳模拟器等，例如仅通过程序的重写等就能够以现有的I-V特性 测量装置测量高效率太阳能电池等的真实I-V特性，可以降低引入成本。此外，由于可以使 用闪光型的太阳模拟器，降低其维护频率，所以还能维持高处理能力的状态。
【专利附图】
【附图说明】
[0031] 图1是表示本发明一个实施方式的ι-v特性测量装置的整体结构的示意图。
[0032] 图2是表示同一实施方式中的测量电路构成的电路示意图。
[0033] 图3是表示同一实施方式中的运算部构成的功能框图。
[0034] 图4是表示同一实施方式中的Ι-V特性测量时的动作的时序图。
[0035] 图5是表示同一实施方式中的五个Ι-V特性的测量结果一例的曲线图。
[0036] 图6是表示同一实施方式中的从黑暗状态下测量的Ι-V特性计算出的内分比的曲 线图。
[0037] 图7是表示同一实施方式中的计算出的明亮状态稳定Ι-V特性的曲线图。
[0038] 附图标记说明
[0039] 1〇〇 · · · Ι-V特性测量装置
[0040] 1 · · ·太阳模拟器
[0041] 2 · · ·试样台
[0042] 11· · ·箱体
[0043] 12 · · ·光源
[0044] 13· ··照射控制部
[0045] 21 ···真空泵
[0046] 22 · · ·冷机
[0047] 3 · · ·探针杆
[0048] 5 · · · Ι-V 测试器
[0049] 6 · · ·控制运算装置
[0050] 63 · · ·明亮状态顺向Ι-V特性存储部
[0051] 64 · · ·明亮状态反向Ι-V特性存储部
[0052] 65 · · ·黑暗状态顺向Ι-V特性存储部
[0053] 66 · · ·黑暗状态反向Ι-V特性存储部
[0054] 67 · · ·黑暗状态稳定Ι-V特性存储部
[0055] 68 · · ·内分比计算部
[0056] 69 · · ·明亮状态稳定Ι-V特性推断计算部
[0057] 71· ··施加电压控制部
[0058] 72 ···负载电源电压测量机构
[0059] 73 · · ·指令值生成部
[0060] PIV · · ·明亮状态顺向ι-ν特性
[0061] PVI · · ·明亮状态反向Ι-V特性
[0062] PST · · ·明亮状态稳定Ι-V特性
[0063] DIV · · ·黑暗状态顺向Ι-V特性
[0064] DVI · · ·黑暗状态反向Ι-V特性
[0065] DST · · ·黑暗状态稳定Ι-V特性
[0066] SC· · ·太阳能电池单元
[0067] M· · ·电流电压测量机构
[0068] Ml · · ·电流计
[0069] M2 · · ·电压计
【具体实施方式】
[0070] 参照各【专利附图】
【附图说明】本发明一个实施方式的I-V特性测量装置100。
[0071] 本实施方式的ι-v特性测量装置100用于测量太阳能电池的ι-v特性，例如评价 制造的太阳能电池并将其按特性分类。本实施方式中，目的在于测量作为所述太阳能电池 的例如异质结太阳能电池等高效率太阳能电池的Ι-v特性。
[0072] 此处，作为测量对象的太阳能电池的特性，可以列举当测量Ι-V特性时对太阳能 电池的施加电压的扫描时间小于规定时间的情况下（扫描速度快时)，针对施加电压的扫描 方向，测量出的Ι-V特性会表现出滞后。另一方面，以大于所述规定时间的足够的时间扫描 施加电压时，基本不发生滞后，不受扫描方向影响地测量到基本相同的Ι-v特性。此外，尽 管本实施方式的测量对象为太阳能电池单元SC，但本发明也可以应用于组装有多枚太阳能 电池单元SC的太阳能电池板的ι-v特性测量。即，本说明书中的太阳能电池包含太阳能电 池单元SC和太阳能电池板双方的概念。
[0073] 以下说明构成所述Ι-v特性测量装置100的各部分的概况，该Ι-v特性测量装置 100如图1所示，至少包括：太阳模拟器1，向太阳能电池单元SC照射模拟太阳光；照射控制 部13,控制所述太阳模拟器1 ;试样台2,承载所述太阳能电池单元SC ;探针杆3,与所述太 阳能电池单元SC的表面上形成的指形电极或母线电极接触；Ι-v测试器5，测量太阳能电池 单元SC的Ι-V特性；以及控制运算装置6 (计算机)，进行各部分的控制和各种运算。
[0074] 所述太阳模拟器1包括底面开口的大体长方体形状的箱体11，以及收容在所述箱 体11内部的上面侧的光源12。所述光源12是形成大体环状的长弧氙灯，向所述太阳能电池 单元SC照射闪光(脉冲光)作为模拟太阳光。此处，闪光是指发光时间设定为0. 01?0. Is 程度的光。换言之，所述太阳模拟器1为所谓闪光型，与稳定光型不同，仅以适于保持所述 光源12的长寿命的照射时间进行模拟太阳光的照射。
[0075] 所述照射控制部13用于控制所述太阳模拟器1对所述太阳能电池单元SC照射的 模拟太阳光的照射状态。
[0076] 更具体而言，所述照射控制部13控制所述太阳模拟器1，以成为向所述太阳能电 池单元SC照射模拟太阳光的明亮状态以及不向所述太阳能电池单元SC照射模拟太阳光的 黑暗状态中的任意状态。此处，所述照射控制部13进行控制，在明亮状态下仅使所述太阳 模拟器1以预定的发光时间发光，在黑暗状态下维持所述太阳模拟器1完全灭灯的状态。
[0077] 所述试样台2与真空泵21连接以便能吸附保持所述太阳能电池单元SC的背面， 并且为了在Ι-V特性测量时将所述太阳能电池单元SC的温度固定保持在作为测量条件推 荐的温度，由冷机22冷却所述试样台2。另外，在本实施方式中，由于所述太阳模拟器1为 闪光型，所以相比于稳定光型能减小由模拟太阳光的照射而对所述太阳能电池单元SC施 加的热量，可以节能且高精度地由所述冷机22进行温度控制。此外，在所述试样台2上承 载所述太阳能电池单元SC，并且所述探针杆3接触该太阳能电池单元SC表面的状态下，形 成图2所示的Ι-V特性测量电路。
[0078] 更具体而言，图2所示的所述Ι-V特性测量电路中，左半部表示太阳能电池单元SC 的电气特性，右半部由所述Ι-V测试器5、所述探针杆3构成。即，利用所述Ι-v测试器5和 所述探针杆3,用四端子法测量从所述太阳能电池单元SC输出的电流和电压。
[0079] 所述I-V测试器5至少包括：负载电源7,当所述太阳能电池单元SC承载到所述试 样台2上时，所述负载电源7与该太阳能电池单元SC电连接，并且对所述太阳能电池单元 SC扫描施加电压；施加电压控制部71，控制所述负载电源7对所述太阳能电池单元SC施加 的电压；以及由电流计Ml、电压计M2构成的电流电压测量机构M，在由所述负载电源7对太 阳能电池单元SC扫描施加电压的期间，测量从该太阳能电池单元SC输出的电流、电压。
[0080] 所述施加电压控制部71通过所述I-V测试器5内的控制基板实现其功能，在太阳 能电池单元SC的I-V特性测量时控制所述负载电源7对所述太阳能电池单元SC施加的施 加电压。更具体而言，所述施加电压控制部71以如下任意扫描模式控制所述负载电源7: 在规定时间内从短路电流I s。侧向开路电压侧扫描施加电压的顺向扫描模式；在所述规 定时间内从开路电压U则向短路电流Is。侧扫描施加电压的反向扫描模式；以及以大于所 述规定时间的时间在短路电流I sc侧和开路电压侧之间扫描施加电压的稳定扫描模式。
[0081] 此处，所述规定时间设定为比所述太阳模拟器1发光的所述发光时间短。此外，以 所述规定时间测量异质结太阳能电池等高效率太阳能电池时，所述顺向扫描模式下测量的 所述太阳能电池的I-V特性，与所述反向扫描模式下测量的所述太阳能电池的I-V特性不 同。即，所述规定时间是针对扫描方向、太阳能电池单元SC的I-V特性表现出滞后程度的 短时间。
[0082] 反之所述稳定扫描模式中，施加电压的扫描时间是比所述规定时间长的时间，设 定为所述太阳能电池单元SC的I-V特性基本不表现出针对扫描方向的滞后的时间。
[0083] 并且，通过所述照射控制部13和所述施加电压控制部71协作，例如图4的时序图 所示，能测量照射状态和扫描模式的组合分别不同的五组I-V特性。更具体而言，最初进行 黑暗状态的顺向扫描模式、反向扫描模式以及稳定扫描模式下的三个I-V特性的测量，而 后，进行明亮状态的顺向扫描模式、反向扫描模式下的两个I-V特性的测量。
[0084] 由图4可知，不论是明亮状态还是黑暗状态，顺向扫描模式和反向扫描模式下对 太阳能电池单元SC的施加电压的扫描时间、变化的电压的范围一致，照射状态以外的测量 条件极为一致。
[0085] 如图2的电路图所示，所述施加电压控制部71包括：负载电源电压测量机构72， 测量作为从所述负载电源7输出的电压的负载电源电压；以及指令值生成部73,生成作为 扫描的施加电压的目标值的施加电压目标值，所述负载电源电压与所述施加电压目标值的 偏差被反馈到所述负载电源7。
[0086] 即，尽管图4中为便于理解而在扫描区间上以直线表示了扫描电压波形的变化， 但对于实际的扫描指令输入阶段状变化的施加电压目标值。更具体而言，所述施加电压控 制部71控制所述负载电源7,以使作为扫描的施加电压的目标值的施加电压目标值，与负 载电源电压测量机构72测量的负载电源测量电压的偏差变小。
[0087] 所述负载电源电压测量机构72设定在比所述电流电压测量机构Μ的所述电压计 M2的测量点更接近所述负载电源7的部位，所述太阳能电池单元SC的输出不被输入所述负 载电源7的反馈系统。此外，所述负载电源电压测量机构72的测量点与所述电压计M2的 测量点之间具有足够的配线距离。
[0088] 即，在与施加电压的扫描相关的反馈控制中，不使用所述电流电压测量机构Μ测 量的、从所述太阳能电池单元sc输出的电压。因此，与施加电压的扫描相关的反馈环路系 统不会受到所述太阳能电池单元SC的输出的影响，仅参照从所述负载电源7输出的电压， 从负载电源7输出按照所述施加电压目标值的输出。由于如此构成反馈系统，所以控制稳 定，能实现理想的I-V特性的测量，进而使I-V特性的测量也准确。
[0089] 而且，基于由图2的电路图中的电流计Ml和电压计M2测量的所述太阳能电池单 元SC的输出，所述I-V测试器5制作与该太阳能电池单元SC的I-V特性相关的数据，并作 为曲线图图示在所述控制运算装置6的显示画面上。
[0090] 所述控制运算装置6是具备CPU、存储器、显示设备、输入输出装置、A/D转换器、D/ A转换器等的所谓计算机，通过执行所述存储器中存储的程序，如图3的功能框图所示，至 少作为I-V特性测量结果存储部6A、内分比计算部68、明亮状态稳定I-V特性推断计算部 69发挥功能。
[0091] 具体说明各部分。
[0092] 所述I-V特性测量结果存储部6A取得由所述照射控制部13设定的照射状态和由 所述施加电压控制部71设定的扫描模式，并存储针对每个组合测量的I-V特性。更具体而 言，如图3所示，所述I-V特性测量结果存储部6A具有明亮状态顺向I-V特性存储部63、明 亮状态反向I-V特性存储部64、黑暗状态顺向I-V特性存储部65、黑暗状态反向I-V特性存 储部66以及黑暗状态稳定I-V特性存储部67,分别存储测量条件不同的I-V特性。另外， 由于照射状态为两种、扫描模式为三种，所以可以认为是六种测量条件，但是由于本实施方 式使用闪光型的太阳模拟器1，所以没有进行明亮状态且稳定扫描模式下的I-V特性的测 量。
[0093] 所述明亮状态顺向I-V特性存储部63存储明亮状态顺向I-V特性PIV，所述明亮 状态顺向I-V特性PIV是所述明亮状态且所述顺向扫描模式下、由所述电流电压测量机构 Μ测量出的所述太阳能电池单元SC的I-V特性。
[0094] 所述明亮状态反向I-V特性存储部64存储明亮状态反向I-V特性PVI，所述明亮 状态反向I-V特性PVI是所述明亮状态且所述反向扫描模式下、由所述电流电压测量机构 Μ测量出的所述太阳能电池单元SC的I-V特性。
[0095] 所述黑暗状态顺向I-V特性存储部65存储黑暗状态顺向I-V特性DIV，所述黑暗 状态顺向?-v特性DIV是所述黑暗状态且所述顺向扫描模式下、由所述电流电压测量机构 Μ测量出的所述太阳能电池单元SC的I-V特性。
[0096] 所述黑暗状态反向I-V特性存储部66存储黑暗状态反向I-V特性DVI，所述黑暗 状态反向I-V特性DVI是所述黑暗状态且所述反向扫描模式下、由所述电流电压测量机构 Μ测量出的所述太阳能电池单元SC的I-V特性。
[0097] 所述黑暗状态稳定I-V特性存储部67存储黑暗状态稳定I-V特性DST，所述黑暗 状态稳定?-v特性DST是所述黑暗状态且所述稳定扫描模式下、由所述电流电压测量机构 Μ测量出的所述太阳能电池单元SC的I-V特性。
[0098] 此处，通过曲线图在图5中图示了所述I-V特性测量结果存储部6Α中存储的、各 测量出的I-V特性的一例。从图5所示的黑暗状态下测量出的I-V特性可知，观察最大输 出点的附近时，从下侧以顺向I-V特性、稳定I-V特性、反向I-V特性的顺序进行图示，该倾 向的成立与照射状态无关。此外，在明亮状态和黑暗状态下，尽管电流值发生了偏移，但是 曲线图的外形表现出极为相似的倾向。而且，作为未测量的所述明亮状态且所述稳定扫描 模式下应测量的I-V特性的明亮状态稳定I-V特性PST，表现为将明亮状态顺向I-V特性 PIV与明亮状态反向I-V特性PVI之间内分。
[0099] 在以下详述的所述内分比计算部68和所述明亮状态稳定I-V特性推断计算部69 中，根据测量的五个I-V特性计算出该未测量的明亮状态稳定ι-v特性PST。
[01 00] 所述内分比计算部68在图6的曲线图所示的各电压值下，计算所述黑暗状态稳定 I-V特性DST的电流值把所述黑暗状态顺向I-V特性DIV的电流值以及所述黑暗状态反向 I-V特性DVI的电流值内分的内分比。设从所述黑暗状态反向I-V特性DVI的电流值减去 所述黑暗状态顺向I-V特性DIV的电流值之后的值为a，设从所述黑暗状态稳定I-V特性 DST的电流值减去所述黑暗状态顺向I-V特性DIV的电流值之后的值为b，本实施方式的所 述内分比计算部68构成为，在各电压值下计算比值b/a作为内分比。另外，发生零分割的 电压值的区间上将内分比作为1处理。
[0101] 所述明亮状态稳定I-V特性推断计算部69基于所述内分比、所述明亮状态顺向 ι-v特性PIV和所述明亮状态反向ι-v特性PVI，推断计算作为所述明亮状态且所述稳定扫 描模式下测量的I-V特性的、明亮状态稳定I-V特性PST。更具体而言，所述明亮状态稳定 Ι-V特性推断计算部69在各电压值下计算从所述明亮状态反向Ι-v特性PVI的电流值减去 所述明亮状态顺向Ι-V特性PIV的电流值之后的值C，并将各电压值下的C乘以各电压值下 的所述内分比b/a后得到修正量d。进而所述明亮状态稳定Ι-V特性推断计算部69如图7 的曲线图所示，对所述明亮状态顺向Ι-V特性PIV的各电压值下的电流值加上修正量d，并 将其作为所述明亮状态稳定Ι-V特性PST输出。
[0102] 如上所述，按照本实施方式的Ι-V特性测量装置100,可以不采用稳定光型的太阳 模拟器而通过闪光型的太阳模拟器1，推断计算所述明亮状态稳定Ι-ν特性PST。
[0103] 因此，在直接使用太阳能电池单元SC的评价流水线中引入的现有闪光型的太阳 模拟器1的情况下，对于异质结太阳能电池这样的在施加电压的扫描时间短时根据扫描方 向表现出滞后的太阳能电池单元SC，也可以得到作为其真实ι-v特性的所述明亮状态稳定 Ι-v 特性 PST。
[0104] 此外，不必为了测量Ι-V特性而长时间稳定照射模拟太阳光，仅进行短时间的照 射即可，所以容易抑制所述光源12的劣化加重，可以降低该光源12的更换频率。因此，在 太阳能电池单元SC的评价流水线中，降低了整体处理时间中的更换所述光源12所占的比 例，可以提高每单位时间的评价枚数等处理能力。
[0105] 以下说明其他的实施方式。
[0106] 在上述实施方式中，Ι-V特性测量装置100为了推断计算所述明亮状态稳定ι-v特 性PST，自行测量各测量条件下的Ι-v特性，再根据该测量的数据推断计算所述明亮状态稳 定Ι-v特性PST，但例如也可以使用其他的测量器测量出的必要的Ι-v特性的实测值。艮p， 所述Ι-V特性测量装置100可以仅包括所述Ι-v特性测量结果存储部6A、所述内分比计算 部68和所述明亮状态稳定Ι-v特性推断计算部69。此外，上述实施方式的照射控制部13、 施加电压控制部71在上述实施方式中与所述控制运算装置6分别构成，但也可以与该控制 运算装置6集成构成。
[0107] 此外，可以利用存储有本发明的Ι-V特性测量装置100用程序的⑶、DVD等程序存 储介质等，在现有的I-V特性测量装置100上安装，以发挥本发明的所述ι-v特性测量结果 存储部6A、所述内分比计算部68、所述明亮状态稳定I-V特性推断计算部69的功能。总之， 只要能根据不使用稳定光的模拟太阳光也可以测量的五个I-V特性所示的数据，计算所述 明亮状态稳定I-V特性PST即可。
[0108] 在上述实施方式中，以图4的时序图所示的顺序测量了五个I-V特性，但本发明不 必按照所述顺序测量各I-V特性。只要存在实施方式所述的各照射条件和扫描模式不同的 五个I-V特性，就能得到被认为是真实I-V特性的所述明亮状态稳定I-V特性PST。此外， 图4的时序图所示的时间间隔等是为了便于说明而记载的，只要适当地选择适于I-V特性 测量的时间间隔等即可，并不限于图4所示的记载。而且，图4的时序图中，关于所述黑暗 状态稳定I-V特性DST，是在从短路电流ISC侧向开路电压V0C侧扫描施加电压的顺向扫 描模式下进行测量，但是也可以用反向扫描模式测量。这是因为，只要充分延长施加电压的 扫描时间，就可以不受扫描方向影响、得到基本相同的I-V特性。此外，上述实施方式中在 一次的模拟太阳光的照射期间测量了所述明亮状态顺向I-V特性PIV和所述明亮状态反向 ι-v特性PVI双方，但是也可以两次照射模拟太阳光，并分别单独测量顺向和反向的ι-v特 性。另外，在一个明亮状态中测量I-V特性时，可以持续照射闪光，也可以边以极短的照射 时间照射多次、边扫描施加电压，来测量明亮状态的Ι-v特性。此外，施加电压的扫描时间 和模拟太阳光的照射时间例示了 0. 01?0. Is作为获得本发明效果的适当的规定时间，但 只要是0. Is以下的规定时间即可。
[0109] 上述实施方式中所示的所述内分比的计算方法也是一例。例如，可以设从所述黑 暗状态稳定Ι-V特性DST的电流值减去所述黑暗状态顺向Ι-v特性DIV的电流值之后的值 为a，设从所述黑暗状态反向Ι-v特性DVI的电流值减去所述黑暗状态稳定Ι-v特性DST的 电流值之后的值为b，来计算内分比，也可以采用其他计算方法。
[0110] 作为适用本发明的太阳能电池列举了异质结太阳能电池，对于其他的根据施加电 压的扫描方向而在Ι-V特性中表现出滞后的太阳能电池，本发明也可以获得同样的效果。 [0111] 此外，可以在不违背本发明的发明思想的范围内进行各种变形和对实施方式进行 组合。
【权利要求】
1. 一种太阳能电池的I-V特性测量装置，其特征在于包括： 明亮状态顺向I-V特性存储部，存储明亮状态顺向I-V特性，所述明亮状态顺向I-V 特性为，向太阳能电池照射模拟太阳光的明亮状态下且对所述太阳能电池的施加电压在规 定时间内从短路电流侧向开路电压侧扫描的顺向扫描模式下、测量出的所述太阳能电池的 I-V特性； 明亮状态反向I-V特性存储部，存储明亮状态反向I-V特性，所述明亮状态反向I-V特 性为，所述明亮状态下且对所述太阳能电池的施加电压在所述规定时间内从开路电压侧向 短路电流侧扫描的反向扫描模式下、测量出的所述太阳能电池的I-V特性； 黑暗状态顺向I-V特性存储部，存储黑暗状态顺向I-V特性，所述黑暗状态顺向I-V特 性为，不向所述太阳能电池照射模拟太阳光的黑暗状态下且所述顺向扫描模式下、测量出 的所述太阳能电池的I-V特性； 黑暗状态反向I-V特性存储部，存储黑暗状态反向I-V特性，所述黑暗状态反向I-V特 性为，所述黑暗状态下且所述反向扫描模式下、测量出的所述太阳能电池的I-V特性； 黑暗状态稳定I-V特性存储部，存储黑暗状态稳定I-V特性，所述黑暗状态稳定I-V特 性为，所述黑暗状态下且对所述太阳能电池的施加电压以大于所述规定时间的时间在短路 电流侧和开路电压侧之间扫描的稳定扫描模式下、测量出的所述太阳能电池的I-V特性； 内分比计算部，在各电压值下计算所述黑暗状态稳定I-V特性的电流值将所述黑暗状 态顺向I-V特性的电流值和所述黑暗状态反向I-V特性的电流值内分的内分比；以及 明亮状态稳定I-V特性推断计算部，基于所述内分比、所述明亮状态顺向I-V特性和所 述明亮状态反向I-V特性，推断计算明亮状态稳定I-V特性，所述明亮状态稳定I-V特性为 所述明亮状态下且所述稳定扫描模式下测量出的I-V特性。
2. 根据权利要求1所述的Ι-ν特性测量装置，其特征在于还包括： 照射控制部，控制太阳模拟器对太阳能电池照射的模拟太阳光的照射状态；以及 施加电压控制部，控制负载电源向所述太阳能电池施加的施加电压， 所述照射控制部控制所述太阳模拟器以成为所述明亮状态和所述黑暗状态中的任意 状态， 所述施加电压控制部以所述顺向扫描模式、所述反向扫描模式和所述稳定扫描模式中 的任意扫描模式控制所述负载电源。
3. 根据权利要求1所述的Ι-ν特性测量装置，其特征在于，所述规定时间设定为，使所 述顺向扫描模式下测量的所述太阳能电池的I-V特性，与所述反向扫描模式下测量的所述 太阳能电池的I-V特性不同。
4. 根据权利要求2所述的I-V特性测量装置，其特征在于， 还包括所述太阳模拟器、所述负载电源以及用于测量从所述太阳能电池输出的电流和 电压的电流电压测量机构， 所述太阳模拟器向所述太阳能电池照射闪光作为所述模拟太阳光。
5. 根据权利要求2所述的I-V特性测量装置，其特征在于， 还包括用于测量负载电源电压的负载电源电压测量机构，所述负载电源电压为从所述 负载电源输出的电压， 所述施加电压控制部以使作为扫描的施加电压的目标值的施加电压目标值与所述负 载电源电压测量机构测量的负载电源测量电压的偏差变小的方式，控制所述负载电源。
6. -种太阳能电池的I-V特性测量方法，其特征在于包括： 明亮状态顺向I-V特性测量步骤，测量明亮状态顺向I-V特性，所述明亮状态顺向I-V 特性为，向太阳能电池照射模拟太阳光的明亮状态下且对所述太阳能电池的施加电压在规 定时间内从短路电流侧向开路电压侧扫描的顺向扫描模式下、测量出的所述太阳能电池的 I-V特性； 明亮状态反向I-V特性测量步骤，测量明亮状态反向I-V特性，所述明亮状态反向I-V 特性为，所述明亮状态下且对所述太阳能电池的施加电压在所述规定时间内从开路电压侧 向短路电流侧扫描的反向扫描模式下、测量出的所述太阳能电池的I-V特性； 黑暗状态顺向I-V特性测量步骤，测量黑暗状态顺向I-V特性，所述黑暗状态顺向I-V 特性为，不向所述太阳能电池照射模拟太阳光的黑暗状态下且所述顺向扫描模式下、测量 出的所述太阳能电池的I-V特性； 黑暗状态反向I-V特性测量步骤，测量黑暗状态反向I-V特性，所述黑暗状态反向I-V 特性为，所述黑暗状态下且所述反向扫描模式下、测量出的所述太阳能电池的I-V特性； 黑暗状态稳定I-V特性测量步骤，测量黑暗状态稳定I-V特性，所述黑暗状态稳定I-V 特性为，所述黑暗状态下且对所述太阳能电池的施加电压以大于所述规定时间的时间在短 路电流侧和开路电压侧之间扫描的稳定扫描模式下、测量出的所述太阳能电池的I-V特 性； 内分比计算步骤，在各电压值下计算所述黑暗状态稳定I-V特性的电流值将所述黑暗 状态顺向I-V特性的电流值和所述黑暗状态反向I-V特性的电流值内分的内分比；以及 明亮状态稳定I-V特性推断计算步骤，基于所述内分比、所述明亮状态顺向I-V特性和 所述明亮状态反向I-V特性，推断计算明亮状态稳定I-V特性，所述明亮状态稳定I-V特性 为所述明亮状态下且所述稳定扫描模式下测量出的I-V特性。
【文档编号】H02S50/15GK104218890SQ201310741240
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年6月3日
【发明者】菱川善博, 志村阳哉, 镰谷幸平, 近藤一, 下埜彰夫 申请人:独立行政法人产业技术综合研究所, 共进电机株式会社
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