ソーラシミュレータ
【課題】集光型太陽電池及び球状シリコン太陽電池の出力特性の測定精度を向上し、コスト低減を有効に実現し得るソーラシミュレータを提供する。
【解決手段】被測定物１２０に光を照射してその出力特性を測定する。凹状反射面３１を有する反射板３０と、反射板３０の焦点と整合するように反射板３０に沿って配置された光源２０と、光源２０と被測定物１２０との間に配置され、反射板３０の光軸と平行な光を被測定物に誘導する導光部材４０とを有する。
【解決手段】被測定物１２０に光を照射してその出力特性を測定する。凹状反射面３１を有する反射板３０と、反射板３０の焦点と整合するように反射板３０に沿って配置された光源２０と、光源２０と被測定物１２０との間に配置され、反射板３０の光軸と平行な光を被測定物に誘導する導光部材４０とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池等の被測定物に擬似太陽光を照射し、被測定物の出力特性を測定するソーラシミュレータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の温室効果ガス等の問題から、環境を汚さない太陽電池が注目されている。太陽電池は、照射される太陽光から光エネルギーを吸収し、これを電気エネルギーに変換して出力する。この太陽電池の製造あるいは使用段階で、太陽電池が光エネルギーを設計通りに電気エネルギーに変換・出力するかを検証する性能測定試験や、太陽電池が経年的に使用された場合にその劣化の程度を検証する加速劣化試験等が行なわれる。
【０００３】
そのような検証を行うために太陽電池に擬似太陽光を照射して、太陽電池からの出力特性を測定する所謂、擬似太陽光照射装置（以下、ソーラシミュレータという）が用いられている（例えば、特許文献１参照）。ソーラシミュレータでは、太陽光に近いキセノンランプ等を光源として、被測定物である太陽電池に照射し、そのときの太陽電池の出力特性（電圧及び電流等）を測定する。その出力特性は制御装置に送信され、適宜記憶され、ディスプレイ等に表示される。
【０００４】
従来、この種のソーラシミュレータの開発において、実際の太陽光が照射された場合と同等の試験結果を得るために、いかに太陽光のスペクトル分布を再現するかが重要なテーマとなっている。例えば、図８に示すようにソーラシミュレータ１００は、フレーム１０１とアクリル板１０２とキセノンランプ１０３とバッフル１０４と光学フィルタ１０５とを含んで構成される。また、測定対象となる太陽電池１１０は、照射面を下側にして、アクリル板１０２上に載置される。
【０００５】
フレーム１０１は、ソーラシミュレータ１００の筐体として構成され、上部開口が形成されている。アクリル板１０２は、フレーム１０１の上部開口を閉塞するように天板として取り付けられる。また、アクリル板１０２は、フレーム１０１の内部から照射された光を太陽電池１２０に照射できるように、光が透過できるようになっている。キセノンランプ１０３は、フレーム１０１内部の下部付近に取り付けられ、放射状に光を照射する。バッフル１０４は、キセノンランプ１０３の上方に取り付けられ、キセノンランプ１０３から照射された光をフレーム１０１内部に拡散させる。光学フィルタ１０５は、バッフル１０４の上方であってフレーム１０１の内部を上下に仕切るように水平状態で配置される。この光学フィルタ１０５は、凹凸レンズ等によって構成され、フレーム１０１の下側から照射された光を更に拡散させることができる。
【０００６】
このようなソーラシミュレータ１００では、キセノンランプ１０３から照射された光は、バッフル１０４により拡散され、更にフレーム１０１の下面によって反射された光が光学フィルタ１０５によって拡散される。従って、太陽電池１１０の照射面には、いずれの箇所においても拡散された光が照射されるので、照度むらがなく太陽光に近い均一な照度を得ることができる。なお、このように均一な照度を得るために光を拡散させる方式のソーラシミュレータを、以下では拡散式ソーラシミュレータという。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−４８７０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで近年、光入射角に依存して出力特性が大きく異なる新しいタイプの太陽電池モジュールが増えている。このような太陽電池モジュールとして、球状シリコン太陽電池、集光型太陽電池、あるいは曲面を有した太陽電池モジュール等が挙げられる。ここで特に、球状シリコン太陽電池について、図９を参照して説明する。
【０００９】
図９（Ａ）は、球状シリコン太陽電池の太陽電池モジュールの一部を示す図である。太陽電池モジュール２００は、複数のセル２０１から構成されている。球状シリコン太陽電池のセル２０１は、内周を半球状に形成された反射鏡２０２と、反射鏡２０２の内部の中央に固定された光電変換素子である球状シリコン２０３と、から構成されている。
【００１０】
球状シリコン太陽電池にあっては図９（Ｂ）に示すように、球状シリコン太陽電池のセル２０１に対して、図示のように直上から平行光が安定して入射される必要がある。この場合、球状シリコン２０３には、直接入射される光と反射鏡２０２によって反射されて間接的に入射される光とが集光される。
【００１１】
しかしながら、かかる球状シリコン太陽電池に対して、上述した拡散式ソーラシミュレータを用いると太陽電池モジュールの照射面には、任意の光入射角を有する光が照射されることになる。結果的に精度の高い測定を行うことができないという問題がある。従って、拡散式ソーラシミュレータの場合、原理的に球状シリコン太陽電池に対して必ずしも有効な手段とは言えない。
【００１２】
また、図９（Ｃ）に示すように、球状シリコン太陽電池のセル２０１に対して光入射角をθ度とする平行光が入射されるとする。この場合、球状シリコン２０３に向かって入射されようとする光であっても、反射鏡２０２の開口縁によって遮られ球状シリコン２０３まで照射されない。また、反射鏡２０２に入射された光は、球状シリコン２０３側とは異なる方向に向かって照射される。このように入射角が異なると球状シリコン２０３に集光される光は減少し、それに伴い、変換される電気エネルギーも減少してしまう。
【００１３】
更に、近年この種の太陽電池は大型化の傾向にあり、それに伴いソーラシミュレータにおいても装置の複雑化や大型化等の影響を受ける。そのままでは製造コストや装置コストが上昇する等の問題が生じ得る。
【００１４】
本発明は上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、集光型太陽電池及び球状シリコン太陽電池の出力特性の測定精度を向上し、コスト低減を有効に実現し得るソーラシミュレータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明のソーラシミュレータは、被測定物に光を照射してその出力特性を測定するソーラシミュレータであって、凹状反射面を有する反射板と、前記反射板の焦点と整合するように配置された光源と、前記光源と前記被測定物との間に配置され、前記反射板の光軸と平行な光を前記被測定物に誘導する導光部材とを有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明のソーラシミュレータにおいて、前記反射板は放物面鏡として構成され、前記導光部材は薄隔板を介して、グリッド状に列設された前記反射板の光軸と平行な導光路を有することを特徴とする。
また、本発明のソーラシミュレータにおいて、相互に平行配置された複数の前記薄隔板同士が、各々に形成されたスリットを介して交差するように結合することにより前記導光部材が構成されることを特徴とする。
また、本発明のソーラシミュレータにおいて、複数の前記導光部材が、前記反射板の光軸の方向に多段構成されることを特徴とする。
また、本発明のソーラシミュレータにおいて、前記導光部材は、ハニカム状又は多角形状に形成された前記反射板の光軸と平行な導光路を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、反射板と、反射板の焦点と整合するように配置された光源と、光源と被測定物との間に配置され反射板の光軸と平行な光を被測定物に誘導する導光部材とを含んで構成されているので、被測定物の照射面に対して平行光を照射することができる。従って、例えば光入射角に依存して出力特性が異なる太陽電池を測定対象としても、精度のよい測定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本実施形態に係るソーラシミュレータについて図１〜図３を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るソーラシミュレータ１の内部構成を示す図である。図１Ａはソーラシミュレータ１の正面図である。図１Ｂは、ソーラシミュレータ１の側面図である。図１Ｃは、ソーラシミュレータ１の平面図である。なお、図１Ａ〜Ｃはそれぞれ、装置内部を部分的に示している。図２は、ソーラシミュレータ１の外観を示す図である。図３は、ソーラシミュレータ１の一部を分解した斜視図である。
【００１９】
ソーラシミュレータ１は筐体１０内に、凹状反射面を有する反射板と、反射板の焦点と整合するように反射板に沿って配置された光源と、光源と被測定物との間に配置され反射板の光軸と平行な光を被測定物に誘導する導光部材とを含んで構成される。
【００２０】
筐体１０は、装置の基本骨格構造を形成するフレーム材に天板、側板、地板等のパネル材１５でなる外装材が組み合わされて構成される。筐体１０の内部空間には、導光部材４０を載置する載置板１１が、空間を上下に仕切るように水平状態にして設けられている。載置板１１によって仕切られた下部空間は、被測定物としての太陽電池１２０が配置される被測定物配置部１２を構成している。被測定物配置部１２には、太陽電池１２０を載置するための載置台１４が設けられている。また、載置台１４の下面には、載置台１４の載置面を水平状態に調整できるように上下方向に可動なアジャスタが設けられている。太陽電池１２０の出力特性を測定するときは、太陽電池１２０の照射面を上方向に向けて載置台１４上に載置する。（ここで、太陽電池１２０とは太陽電池モジュールを含むものである。）
【００２１】
一方、載置板１１によって仕切られた上部空間は、上述した光源としてのキセノンランプ２０と、反射板としての放物面鏡３０と、導光部材４０とが配置される光源配置部１３を構成している。
【００２２】
ここで図３を参照して、光源配置部１３に配置される各構成について説明する。キセノンランプ２０は光源ランプであり、擬似太陽光を発する光源として機能する。キセノンランプ２０は、導光部材４０の幅寸法（図１Ａ、載置板１１と平行な方向）よりも長い寸法を有する棒状に形成され、光源配置部１３の略中央に配置されている。そして、キセノンランプ２０からの光は、キセノンランプ２０の長手中心軸２０Ａから側面視（図１Ｂ）で放射線状に照射される。また、キセノンランプ２０からは正面視（図１Ａ）等で、その長手中心軸２０Ａの軸線に対して直交する方向をはじめとして傾斜角度を持つ方向に照射される。
【００２３】
なお、擬似太陽光として用いる光源は、キセノンランプ２０以外のランプであってもよい。また、１つのキセノンランプ２０を用いる場合に限られず、長手方向に中心軸を一致させるように複数のキセノンランプ２０を配置するようにしてもよい。
【００２４】
放物面鏡３０は、キセノンランプ２０から照射された光を反射させる。放物面鏡３０はアルミニウム製の平板を用いて、断面放物線状に湾曲成形された反射面３１を有する（図１Ｂ参照）。この反射面３１はキセノンランプ２０の上方にて、下方向に向けて凹となるように配置される。具体的にはキセノンランプ２０と放物面鏡３０とは、図１Ｂに示すように側面視で、反射面３１の焦点Ｆとキセノンランプ２０の長手中心軸２０Ａとが一致するような位置関係で配置される。なお、放物面鏡３０（もしくは反射面３１）の光軸３０Ａは、焦点Ｆを通る。キセノンランプ２０と放物面鏡３０とが、かかる位置関係を有することにより、キセノンランプ２０から放射状に照射された光のうち、放物面鏡３０に照射された光は反射面３１によって反射され、後述するように光軸３０Ａに平行な平行光が形成される（図５参照）。
【００２５】
ここで、キセノンランプ２０と放物面鏡３０とは、両者の適正な位置関係が保持できるように１つの照射ユニット３７として構成されている。照射ユニット３７は図３に示すように、キセノンランプ２０と放物面鏡３０と放物面鏡支持体３２とランプブラケット２１とを含んで構成される。
【００２６】
このうち放物面鏡支持体３２は更に、それぞれ複数からなるリブ３３と支柱３４と取付部材３５とを含んで構成される。リブ３３は平板状であり、その下側が放物面鏡３０の反射面３１と整合するように放物線状に形成されている。支柱３４は、放物面鏡支持体３２の剛性を保つために、複数のリブ３３を並列した状態で固定している。取付部材３５は、複数のリブ３３の下側の両端部に固定されている。また、取付部材３５は、放物面鏡３０の端部を保持して、放物面鏡３０を放物面鏡支持体３２に取り付けることができる。
【００２７】
ランプブラケット２１は、ブラケット本体２２とランプ取付部材２３とを含んで構成される。ブラケット本体２２は、例えば平板を折曲成形してなり、最外側に配置されるリブ３３に固定される。ランプ取付部材２３は、ブラケット本体２２の下側に設けられ、キセノンランプ２０の両側端部を保持することで、キセノンランプ２０をランプブラケット２１に対して取り付けることができる。
【００２８】
照射ユニット３７は、筐体１０を構成する天板２４の下面に固定されている。天板２４の上面には複数の角柱状のフレーム部材２５が固着されており、天板２４の剛性が保たれるようになっている。このようにキセノンランプ２０と放物面鏡３０とを１つの照射ユニット３７として構成することで、反射面３１の焦点Ｆとキセノンランプ２０の長手中心軸２０Ａとを正確に一致させ、且つそれらの適正な位置関係に維持することができる。
【００２９】
次に、導光部材４０は、キセノンランプ２０から照射される光及び放物面鏡３０の反射面３１によって下方に反射された光のうち、太陽電池１２０の照射面１２１（上面）に対して直交する方向の光（放物面鏡３０の光軸３０Ａに対する平行光）を誘導する。導光部材４０はその全体形状を略直方体状とし、太陽電池１２０へ光を透過させる透過領域４６の面積は太陽電池１２０の照射面１２１よりも広く形成されている。また、導光部材４０には、太陽電池１２０の照射面１２１に対して直交する方向、即ち上下方向に開口する導光路が複数並設されている。なお、導光部材４０の具体的な説明については後述するものとする。
【００３０】
上記の場合、導光部材４０の透過領域４６の直上には、キセノンランプ２０から照射される光を太陽光のスペクトルに擬似させるための平板状のエアマスフィルタ５０が設けられている（図１Ａ及び図１Ｂ参照）。また、エアマスフィルタ５０の直上には、太陽電池１２０の照射面１２１の何れにも均一な光量になるように光量調整部材６０が設けられている。
【００３１】
また、上述したソーラシミュレータ１の構成要素又は構成部材は筐体１０によって、外部から光が入り込まないように囲まれて組み立てられている。即ち、図２を参照して説明すると、ソーラシミュレータ１の側面は平板状のパネル材１５によって閉塞されている。また、側面のうち対向する２つの側面には、その中央部に複数の扉１６が開閉可能に取り付けられている。扉１６が、下端部のヒンジ１７を中心として回転して開放されることによって、光源配置部１３に配置された導光部材４０等のメンテナンスを簡単に行うことができる。また、下側の側面の１つには、扉１８が着脱自在に取り付けられている。扉１８を開放することによって、太陽電池１２０を簡単に載置台１４に搬出入することができる。
【００３２】
さて、図４を参照して上述した導光部材４０についてより具体的に説明する。図４（Ａ）は、導光部材４０の一部を拡大して示した図である。導光部材４０は、平面視で縦方向及び横方向に一定の間隔で多数の導光路４１が並列して設けられている。この実施形態では薄隔板４２を介して、グリッド状に列設された導光路４１を有する。複数の導光路４１は、導光部材４０の透過領域４６において全体に亘って満遍なく設けられている。
【００３３】
この実施形態の導光部材４０は、所定の間隔で相互に平行に複数配設された一方の薄隔板４２と、これらの薄隔板４２と交差、典型的には直交するように所定の間隔で相互に平行に複数配設された他方の薄隔板４２とを組み合わせて結合してなるグリッド体４３により構成されている。それぞれ複数の薄隔板４２同士を直交させて組み合わせることで、格子状の導光路４１が形成される。また、本実施形態の導光部材４０は、高さ寸法Ｌとするグリッド体４３を上下方向に２段重ね合わせることで高さ寸法２Ｌとなるように構成されている。また、２つのグリッド体４３は、導光路４１が完全に一致、即ち整合するように重ね合わされている。
【００３４】
グリッド体４３の角部には、２つのグリッド体４３を上下に固定するための固定柱４４が設けられている。固定柱４４は、グリッド体４３の端部に配置され相互に直交する薄隔板４２によって形成される角部空間に設けられている。固定柱４４は各グリッド体４３の４つの角部において、対応する薄隔板４２と面接触し、それぞれのグリッド体４３自体及び上下のグリッド体４３相互間を位置決め保持するようになっている。
【００３５】
図４（Ａ）では２つのグリッド体４３を上下２段に重ね合わせることにより、導光部材４０が構成される。このように２段重ねする場合の他、必要に応じて複数段重ねにすることも可能であり、段数に応じて導光路４１の長さを容易に調整することができる。導光路４１を長くしたい場合、例えば１段のグリッド体４３のみでは剛性確保が必ずしも容易でない場合がある。このような場合、グリッド体４３を複数段重ねることで、各グリッド体４３の剛性が確保し易くなり、平行度の高い導光路４１を構成することができる。
【００３６】
ここで、グリッド体４３の組立て方法の例について図４（Ｂ）を参照して説明する。グリッド体４３は図４（Ｂ）に示すように、例えば材質をアルミニウムもしくはアルミニウム合金とする短冊状の薄隔板４２Ａ及び薄隔板４２Ｂを所定数だけ組合わせ結合することによって構成される。各薄隔板４２Ａ及び薄隔板４２Ｂは高さ寸法Ｌとし、一方の薄隔板４２Ａは実質的にグリッド体４３の奥行き寸法（その一辺側長さ）と同寸法の長さを有する。また、図示のように薄隔板４２Ａの下側には深さ寸法Ｌ／２のスリット４５が、長手方向に沿って所定ピッチ間隔で形成されている。他方の薄隔板４２Ｂは実質的にグリッド体４３の幅寸法（その他辺側長さ）と同寸法の長さを有する。また、薄隔板４２Ｂの上側には深さ寸法Ｌ／２とするスリット４５が、長手方向に沿って所定ピッチ間隔で形成されている。
【００３７】
そして、薄隔板４２Ａ及び薄隔板４２Ｂを直交させる態様で順次、それぞれの対応するスリット４５同士が相互に係合するように結合させる。上述のように各スリット４５は深さ寸法Ｌ／２を有し、薄隔板４２Ａ及び薄隔板４２Ｂのスリット４５を係合させることにより、両者の結合により高さ寸法Ｌとするグリッド体４３が構成される。
【００３８】
なお、グリッド体４３を上下２段にして構成する場合について説明したが、１段であってもよく、２段以上であってもよい。
【００３９】
ここで、薄隔板４２の材質としてアルミニウムもしくはアルミニウム合金を使用することにより、グリッド体４３の軽量化を図ると共にその自重による負荷を軽減することができる。また、スリット４５等の加工を簡単に行うことができ、加工性にも優れている。なお、薄隔板４２の材質はアルミニウム等に限られるものでなく、樹脂や金属等を使用してもよい。
【００４０】
薄隔板４２の表面の色、即ち導光路４１の内側面の色は、導光路４１の内側面に照射された光を吸収できる色、例えば黒色になっている。この場合、導光路４１の内側面が既に黒色に着色されているような部材を用いるのであれば、着色する必要はないが、着色されていないアルミニウムの薄隔板４２を用いるのであれば、例えば艶消しの黒色耐熱性塗料を塗ったり、吹き付けたりすればよい。
【００４１】
被測定物配置部１２には、太陽電池１２０を扉１８から搬入して、載置台１４に載置する。更にキセノンランプ２０の光量を制御するために、図示しない制御装置からキセノンランプ２０へ制御信号を送信するケーブルを接続すると共に、太陽電池の出力特性を測定するために、太陽電池１２０から制御装置へその出力値を送信するケーブルを接続する。かくして、ソーラシミュレータ１の設定を行うことで、太陽電池１２０の測定を行う準備が完了する。
【００４２】
さて、本発明のソーラシミュレータ１は上記のように構成されており、次にその作用を説明する。図５を参照してキセノンランプ２０から放射された光が、太陽電池１２０の照射面１２１に照射されるまでについて説明する。図５は、ソーラシミュレータ１の内部側面視を示しており、図中上部から順に放物面鏡３０、キセノンランプ２０、光量調整部材６０、エアマスフィルタ５０、導光部材４０及び太陽電池１２０が配置されている。
【００４３】
先ず、前述したように反射面３１の焦点Ｆとキセノンランプ２０の長手中心軸２０Ａとが一致する位置関係を有している。キセノンランプ２０の長手中心軸２０Ａから放射状に照射された光のうち、放物面鏡３０の反射面３１に照射される光は、図５に示すように光軸３０Ａと平行になるように反射される。即ち、太陽電池１２０の照射面１２１に対して直交する下方向の平行な光に変換される。放物面鏡３０によって反射された平行な光は、光量調整部材６０及びエアマスフィルタ５０を通った後、導光部材４０の透過領域４６において導光路４１に導入される。ここで、導光部材４０の導光路４１は光軸３０Ａと平行に配置されており、太陽電池１２０の照射面１２１に対して直交する方向に開口している。従って、放物面鏡３０によって反射された平行な光は、図５に示すように導光路４１を通過して導光部材４０の下側から出射される。
【００４４】
一方、キセノンランプ２０から放射された光のうち、放物面鏡３０の反射面３１に照射されずに所定の角度で直接導光部材４０に照射される光は、実質的に光軸３０Ａに対して傾斜する、即ち太陽電池１２０の照射面１２１に対して直交しない光である。例えば、図５において光路もしくは光線２６，２７で示されるように、これらの光線２６，２７は光軸３０Ａ、即ち導光路４１に対して傾斜し、且つ相互に平行とはならない。
【００４５】
このようにキセノンランプ２０から導光部材４０に照射された光は、導光路４１には導入されず、導光路４１の内側面に対して傾斜して照射される。そして、導光路４１の内側面は光吸収性を有するため、導光路４１の内側面に照射された光は、そのまま吸収され、導光部材４０の下側からは出射されない。なお、導光路４１に対して傾斜する光にはキセノンランプ２０の長手中心軸２０Ａに直交せず、これに対して所定の角度を有して、導光部材４０に指向される光も含まれる。
【００４６】
上述したように導光部材４０を有することにより、導光路４１を通過して導光部材４０の下側から出射される平行光のみが、図５に示すように太陽電池１２０の照射面１２１に到達照射される。太陽電池１２０はその照射面１２１に対して平行光が照射されることで、これによる出力値を制御装置に送信する。制御装置は、送信された出力値の出力特性を記憶し、あるいはディスプレイ等に表示したりすることで、性能測定試験や加速劣化試験等を行うことができる。なお、実際に測定対象とする太陽電池１２０の出力特性を測定する前に、既に出力特性が明らかな基準太陽電池を用い、導光部材４０から出射される光量が測定を行う規格に合致しているかの確認を行う。
【００４７】
以上説明したように光源及び太陽電池間に導光部材４０を配置し、その導光路４１を通過した平行光のみが図５に示すように太陽電池１２０の照射面１２１に照射される。従って、光入射角に依存して出力特性が異なる太陽電池を測定対象とする場合でも、その太陽電池の照射面に平行光のみを照射させることができるので、精度のよい測定を行うことができ、測定精度を大幅に向上することができる。そして、これらの効果を実現するための必要以上の構成や設備を要しないので、実質的な装置コストの低減を図ることができる。
【００４８】
なお、導光路４１を通過させる平行光の精度を調整・設定することができる。例えば、光軸３０Ａに対して精度の高い平行光のみを太陽電池１２０の照射面１２１に照射させたい場合には導光路４１の大きさ（光路断面積）、即ちグリッド体４３を構成する薄隔板４２の間隔を狭く設定すればよい。このように設定することで、その設定範囲外の光を排除して、照射されるべき平行光の精度を高めることができる。
【００４９】
更に、導光路４１の長さ（上下方向）を長くするように導光部材４０を構成することでも、精度の高い平行光のみを太陽電池１２０の照射面１２１に照射させることができる。導光路４１を長くすることで、平行光に近い角度の光が導光路４１に導入されたとしても、例えば導光路４１の下側から出射される前に導光路４１の内側面で吸収されるようになる。従って、精度が高い平行光のみを導光部材４０から太陽電池１２０の照射面１２１に照射させることができる。なお、導光路４１を長くするには、薄隔板４２の高さを高くしたり、上述したようにグリッド体４３を複数重ねたりすればよい。
【００５０】
（第２の実施形態）
次に、本発明によるソーラシミュレータの第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、第１の実施形態とは異なる導光部材４０について、図６を参照して説明する。図６は、第２の実施形態に係る導光部材４０の構成を示す図である。図６に示すように導光部材４０は、放物面鏡３０（反射面３１）の光軸３０Ａと平行となるように角柱パイプ７０の側面同士を接着し、あるいは角柱パイプ７０の端部を溶接等することで構成される。各角柱パイプ７０内には光軸３０Ａと平行な導光路４１が構成される。例えば、角柱パイプ７０を既存のものを使用することで、導光部材４０を簡単に構成することができる。
【００５１】
第２の実施形態においても導光部材４０を有することで、実質的に平行光のみが太陽電池１２０の照射面１２１に照射される。
なお、第２の実施形態では、角柱パイプ７０についてのみ説明したが、この場合に限られない。導光部材４０は、断面を多角形状とする複数の中空部材を接合することにより構成されていればよい。なお、角柱パイプ７０の内周面は、内側面に照射された光を吸収できるような色、例えば黒色になっている。
【００５２】
（第３の実施形態）
更に、本発明によるソーラシミュレータの第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、第１及び第２の実施形態とは異なる導光部材４０について、図７を参照して説明する。図７は、第３の実施形態に係る導光部材４０の構成を示す図である。図７に示すように導光部材４０は、放物面鏡３０の反射面３１の光軸３０Ａと平行な所謂ハニカム材８０により構成されている。
【００５３】
第３の実施形態においてもハニカム材８０内部に導光路４１が形成された導光部材４０を有することで、実質的に平行光のみが太陽電池１２０の照射面１２１に照射される。
例えばハニカム材８０を既存のものを使用することで、導光部材４０を簡単に構成することができる。なお、ハニカム材８０の内周面は、内側面に照射された光を吸収できるような色、例えば黒色になっている。
【００５４】
なお、上述した実施形態では、放物面鏡３０の反射面３１を、放物面鏡３０の長手方向に形成する場合（例えば言わば「八橋」状）について説明したが、この場合の他に例えば内周面を椀状に形成するように放物面鏡を構成してもよい。この場合、放物面鏡の内周面は、その焦点を通る全ての方向の（縦）断面が放物線状になるように形成する。また、この場合、ランプは点光源のようなランプ又はボール状のランプとなる。また、上述した実施形態では、導光部材４０の導光路４１を多角形状に形成する場合について説明したが、この場合に限らない。例えば、導光路４１の形状を円形状にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１Ａ】本発明におけるソーラシミュレータの内部構成を示す正面図である。
【図１Ｂ】本発明におけるソーラシミュレータの内部構成を示す側面図である。
【図１Ｃ】本発明におけるソーラシミュレータの内部構成を示す平面図である。
【図２】本発明におけるソーラシミュレータの外観を示す図である。
【図３】本発明におけるソーラシミュレータの一部を分解した斜視図である。
【図４】第１の実施形態に係る導光部材の一部を拡大して模式的に示した図である。
【図５】本発明におけるソーラシミュレータの光の照射状態を示す側面図である。
【図６】第２の実施形態に係る導光部材の構成を示す図である。
【図７】第３の実施形態に係る導光部材の構成を示す図である。
【図８】従来のソーラシミュレータの構成を示す図である。
【図９】球状シリコン太陽電池の太陽電池モジュールの一部を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ ソーラシミュレータ
１２ 被測定物配置部
１３ 光源配置部
２０ キセノンランプ（光源ランプ）
３０ 放物面鏡
４０ 導光部材
４１ 導光路
４２ 薄隔板
４３ グリッド体
７０ 角柱パイプ
８０ ハニカム材
１２０ 太陽電池（被測定物）
１２１ 照射面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池等の被測定物に擬似太陽光を照射し、被測定物の出力特性を測定するソーラシミュレータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の温室効果ガス等の問題から、環境を汚さない太陽電池が注目されている。太陽電池は、照射される太陽光から光エネルギーを吸収し、これを電気エネルギーに変換して出力する。この太陽電池の製造あるいは使用段階で、太陽電池が光エネルギーを設計通りに電気エネルギーに変換・出力するかを検証する性能測定試験や、太陽電池が経年的に使用された場合にその劣化の程度を検証する加速劣化試験等が行なわれる。
【０００３】
そのような検証を行うために太陽電池に擬似太陽光を照射して、太陽電池からの出力特性を測定する所謂、擬似太陽光照射装置（以下、ソーラシミュレータという）が用いられている（例えば、特許文献１参照）。ソーラシミュレータでは、太陽光に近いキセノンランプ等を光源として、被測定物である太陽電池に照射し、そのときの太陽電池の出力特性（電圧及び電流等）を測定する。その出力特性は制御装置に送信され、適宜記憶され、ディスプレイ等に表示される。
【０００４】
従来、この種のソーラシミュレータの開発において、実際の太陽光が照射された場合と同等の試験結果を得るために、いかに太陽光のスペクトル分布を再現するかが重要なテーマとなっている。例えば、図８に示すようにソーラシミュレータ１００は、フレーム１０１とアクリル板１０２とキセノンランプ１０３とバッフル１０４と光学フィルタ１０５とを含んで構成される。また、測定対象となる太陽電池１１０は、照射面を下側にして、アクリル板１０２上に載置される。
【０００５】
フレーム１０１は、ソーラシミュレータ１００の筐体として構成され、上部開口が形成されている。アクリル板１０２は、フレーム１０１の上部開口を閉塞するように天板として取り付けられる。また、アクリル板１０２は、フレーム１０１の内部から照射された光を太陽電池１２０に照射できるように、光が透過できるようになっている。キセノンランプ１０３は、フレーム１０１内部の下部付近に取り付けられ、放射状に光を照射する。バッフル１０４は、キセノンランプ１０３の上方に取り付けられ、キセノンランプ１０３から照射された光をフレーム１０１内部に拡散させる。光学フィルタ１０５は、バッフル１０４の上方であってフレーム１０１の内部を上下に仕切るように水平状態で配置される。この光学フィルタ１０５は、凹凸レンズ等によって構成され、フレーム１０１の下側から照射された光を更に拡散させることができる。
【０００６】
このようなソーラシミュレータ１００では、キセノンランプ１０３から照射された光は、バッフル１０４により拡散され、更にフレーム１０１の下面によって反射された光が光学フィルタ１０５によって拡散される。従って、太陽電池１１０の照射面には、いずれの箇所においても拡散された光が照射されるので、照度むらがなく太陽光に近い均一な照度を得ることができる。なお、このように均一な照度を得るために光を拡散させる方式のソーラシミュレータを、以下では拡散式ソーラシミュレータという。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−４８７０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで近年、光入射角に依存して出力特性が大きく異なる新しいタイプの太陽電池モジュールが増えている。このような太陽電池モジュールとして、球状シリコン太陽電池、集光型太陽電池、あるいは曲面を有した太陽電池モジュール等が挙げられる。ここで特に、球状シリコン太陽電池について、図９を参照して説明する。
【０００９】
図９（Ａ）は、球状シリコン太陽電池の太陽電池モジュールの一部を示す図である。太陽電池モジュール２００は、複数のセル２０１から構成されている。球状シリコン太陽電池のセル２０１は、内周を半球状に形成された反射鏡２０２と、反射鏡２０２の内部の中央に固定された光電変換素子である球状シリコン２０３と、から構成されている。
【００１０】
球状シリコン太陽電池にあっては図９（Ｂ）に示すように、球状シリコン太陽電池のセル２０１に対して、図示のように直上から平行光が安定して入射される必要がある。この場合、球状シリコン２０３には、直接入射される光と反射鏡２０２によって反射されて間接的に入射される光とが集光される。
【００１１】
しかしながら、かかる球状シリコン太陽電池に対して、上述した拡散式ソーラシミュレータを用いると太陽電池モジュールの照射面には、任意の光入射角を有する光が照射されることになる。結果的に精度の高い測定を行うことができないという問題がある。従って、拡散式ソーラシミュレータの場合、原理的に球状シリコン太陽電池に対して必ずしも有効な手段とは言えない。
【００１２】
また、図９（Ｃ）に示すように、球状シリコン太陽電池のセル２０１に対して光入射角をθ度とする平行光が入射されるとする。この場合、球状シリコン２０３に向かって入射されようとする光であっても、反射鏡２０２の開口縁によって遮られ球状シリコン２０３まで照射されない。また、反射鏡２０２に入射された光は、球状シリコン２０３側とは異なる方向に向かって照射される。このように入射角が異なると球状シリコン２０３に集光される光は減少し、それに伴い、変換される電気エネルギーも減少してしまう。
【００１３】
更に、近年この種の太陽電池は大型化の傾向にあり、それに伴いソーラシミュレータにおいても装置の複雑化や大型化等の影響を受ける。そのままでは製造コストや装置コストが上昇する等の問題が生じ得る。
【００１４】
本発明は上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、集光型太陽電池及び球状シリコン太陽電池の出力特性の測定精度を向上し、コスト低減を有効に実現し得るソーラシミュレータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明のソーラシミュレータは、被測定物に光を照射してその出力特性を測定するソーラシミュレータであって、凹状反射面を有する反射板と、前記反射板の焦点と整合するように配置された光源と、前記光源と前記被測定物との間に配置され、前記反射板の光軸と平行な光を前記被測定物に誘導する導光部材とを有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明のソーラシミュレータにおいて、前記反射板は放物面鏡として構成され、前記導光部材は薄隔板を介して、グリッド状に列設された前記反射板の光軸と平行な導光路を有することを特徴とする。
また、本発明のソーラシミュレータにおいて、相互に平行配置された複数の前記薄隔板同士が、各々に形成されたスリットを介して交差するように結合することにより前記導光部材が構成されることを特徴とする。
また、本発明のソーラシミュレータにおいて、複数の前記導光部材が、前記反射板の光軸の方向に多段構成されることを特徴とする。
また、本発明のソーラシミュレータにおいて、前記導光部材は、ハニカム状又は多角形状に形成された前記反射板の光軸と平行な導光路を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、反射板と、反射板の焦点と整合するように配置された光源と、光源と被測定物との間に配置され反射板の光軸と平行な光を被測定物に誘導する導光部材とを含んで構成されているので、被測定物の照射面に対して平行光を照射することができる。従って、例えば光入射角に依存して出力特性が異なる太陽電池を測定対象としても、精度のよい測定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本実施形態に係るソーラシミュレータについて図１〜図３を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るソーラシミュレータ１の内部構成を示す図である。図１Ａはソーラシミュレータ１の正面図である。図１Ｂは、ソーラシミュレータ１の側面図である。図１Ｃは、ソーラシミュレータ１の平面図である。なお、図１Ａ〜Ｃはそれぞれ、装置内部を部分的に示している。図２は、ソーラシミュレータ１の外観を示す図である。図３は、ソーラシミュレータ１の一部を分解した斜視図である。
【００１９】
ソーラシミュレータ１は筐体１０内に、凹状反射面を有する反射板と、反射板の焦点と整合するように反射板に沿って配置された光源と、光源と被測定物との間に配置され反射板の光軸と平行な光を被測定物に誘導する導光部材とを含んで構成される。
【００２０】
筐体１０は、装置の基本骨格構造を形成するフレーム材に天板、側板、地板等のパネル材１５でなる外装材が組み合わされて構成される。筐体１０の内部空間には、導光部材４０を載置する載置板１１が、空間を上下に仕切るように水平状態にして設けられている。載置板１１によって仕切られた下部空間は、被測定物としての太陽電池１２０が配置される被測定物配置部１２を構成している。被測定物配置部１２には、太陽電池１２０を載置するための載置台１４が設けられている。また、載置台１４の下面には、載置台１４の載置面を水平状態に調整できるように上下方向に可動なアジャスタが設けられている。太陽電池１２０の出力特性を測定するときは、太陽電池１２０の照射面を上方向に向けて載置台１４上に載置する。（ここで、太陽電池１２０とは太陽電池モジュールを含むものである。）
【００２１】
一方、載置板１１によって仕切られた上部空間は、上述した光源としてのキセノンランプ２０と、反射板としての放物面鏡３０と、導光部材４０とが配置される光源配置部１３を構成している。
【００２２】
ここで図３を参照して、光源配置部１３に配置される各構成について説明する。キセノンランプ２０は光源ランプであり、擬似太陽光を発する光源として機能する。キセノンランプ２０は、導光部材４０の幅寸法（図１Ａ、載置板１１と平行な方向）よりも長い寸法を有する棒状に形成され、光源配置部１３の略中央に配置されている。そして、キセノンランプ２０からの光は、キセノンランプ２０の長手中心軸２０Ａから側面視（図１Ｂ）で放射線状に照射される。また、キセノンランプ２０からは正面視（図１Ａ）等で、その長手中心軸２０Ａの軸線に対して直交する方向をはじめとして傾斜角度を持つ方向に照射される。
【００２３】
なお、擬似太陽光として用いる光源は、キセノンランプ２０以外のランプであってもよい。また、１つのキセノンランプ２０を用いる場合に限られず、長手方向に中心軸を一致させるように複数のキセノンランプ２０を配置するようにしてもよい。
【００２４】
放物面鏡３０は、キセノンランプ２０から照射された光を反射させる。放物面鏡３０はアルミニウム製の平板を用いて、断面放物線状に湾曲成形された反射面３１を有する（図１Ｂ参照）。この反射面３１はキセノンランプ２０の上方にて、下方向に向けて凹となるように配置される。具体的にはキセノンランプ２０と放物面鏡３０とは、図１Ｂに示すように側面視で、反射面３１の焦点Ｆとキセノンランプ２０の長手中心軸２０Ａとが一致するような位置関係で配置される。なお、放物面鏡３０（もしくは反射面３１）の光軸３０Ａは、焦点Ｆを通る。キセノンランプ２０と放物面鏡３０とが、かかる位置関係を有することにより、キセノンランプ２０から放射状に照射された光のうち、放物面鏡３０に照射された光は反射面３１によって反射され、後述するように光軸３０Ａに平行な平行光が形成される（図５参照）。
【００２５】
ここで、キセノンランプ２０と放物面鏡３０とは、両者の適正な位置関係が保持できるように１つの照射ユニット３７として構成されている。照射ユニット３７は図３に示すように、キセノンランプ２０と放物面鏡３０と放物面鏡支持体３２とランプブラケット２１とを含んで構成される。
【００２６】
このうち放物面鏡支持体３２は更に、それぞれ複数からなるリブ３３と支柱３４と取付部材３５とを含んで構成される。リブ３３は平板状であり、その下側が放物面鏡３０の反射面３１と整合するように放物線状に形成されている。支柱３４は、放物面鏡支持体３２の剛性を保つために、複数のリブ３３を並列した状態で固定している。取付部材３５は、複数のリブ３３の下側の両端部に固定されている。また、取付部材３５は、放物面鏡３０の端部を保持して、放物面鏡３０を放物面鏡支持体３２に取り付けることができる。
【００２７】
ランプブラケット２１は、ブラケット本体２２とランプ取付部材２３とを含んで構成される。ブラケット本体２２は、例えば平板を折曲成形してなり、最外側に配置されるリブ３３に固定される。ランプ取付部材２３は、ブラケット本体２２の下側に設けられ、キセノンランプ２０の両側端部を保持することで、キセノンランプ２０をランプブラケット２１に対して取り付けることができる。
【００２８】
照射ユニット３７は、筐体１０を構成する天板２４の下面に固定されている。天板２４の上面には複数の角柱状のフレーム部材２５が固着されており、天板２４の剛性が保たれるようになっている。このようにキセノンランプ２０と放物面鏡３０とを１つの照射ユニット３７として構成することで、反射面３１の焦点Ｆとキセノンランプ２０の長手中心軸２０Ａとを正確に一致させ、且つそれらの適正な位置関係に維持することができる。
【００２９】
次に、導光部材４０は、キセノンランプ２０から照射される光及び放物面鏡３０の反射面３１によって下方に反射された光のうち、太陽電池１２０の照射面１２１（上面）に対して直交する方向の光（放物面鏡３０の光軸３０Ａに対する平行光）を誘導する。導光部材４０はその全体形状を略直方体状とし、太陽電池１２０へ光を透過させる透過領域４６の面積は太陽電池１２０の照射面１２１よりも広く形成されている。また、導光部材４０には、太陽電池１２０の照射面１２１に対して直交する方向、即ち上下方向に開口する導光路が複数並設されている。なお、導光部材４０の具体的な説明については後述するものとする。
【００３０】
上記の場合、導光部材４０の透過領域４６の直上には、キセノンランプ２０から照射される光を太陽光のスペクトルに擬似させるための平板状のエアマスフィルタ５０が設けられている（図１Ａ及び図１Ｂ参照）。また、エアマスフィルタ５０の直上には、太陽電池１２０の照射面１２１の何れにも均一な光量になるように光量調整部材６０が設けられている。
【００３１】
また、上述したソーラシミュレータ１の構成要素又は構成部材は筐体１０によって、外部から光が入り込まないように囲まれて組み立てられている。即ち、図２を参照して説明すると、ソーラシミュレータ１の側面は平板状のパネル材１５によって閉塞されている。また、側面のうち対向する２つの側面には、その中央部に複数の扉１６が開閉可能に取り付けられている。扉１６が、下端部のヒンジ１７を中心として回転して開放されることによって、光源配置部１３に配置された導光部材４０等のメンテナンスを簡単に行うことができる。また、下側の側面の１つには、扉１８が着脱自在に取り付けられている。扉１８を開放することによって、太陽電池１２０を簡単に載置台１４に搬出入することができる。
【００３２】
さて、図４を参照して上述した導光部材４０についてより具体的に説明する。図４（Ａ）は、導光部材４０の一部を拡大して示した図である。導光部材４０は、平面視で縦方向及び横方向に一定の間隔で多数の導光路４１が並列して設けられている。この実施形態では薄隔板４２を介して、グリッド状に列設された導光路４１を有する。複数の導光路４１は、導光部材４０の透過領域４６において全体に亘って満遍なく設けられている。
【００３３】
この実施形態の導光部材４０は、所定の間隔で相互に平行に複数配設された一方の薄隔板４２と、これらの薄隔板４２と交差、典型的には直交するように所定の間隔で相互に平行に複数配設された他方の薄隔板４２とを組み合わせて結合してなるグリッド体４３により構成されている。それぞれ複数の薄隔板４２同士を直交させて組み合わせることで、格子状の導光路４１が形成される。また、本実施形態の導光部材４０は、高さ寸法Ｌとするグリッド体４３を上下方向に２段重ね合わせることで高さ寸法２Ｌとなるように構成されている。また、２つのグリッド体４３は、導光路４１が完全に一致、即ち整合するように重ね合わされている。
【００３４】
グリッド体４３の角部には、２つのグリッド体４３を上下に固定するための固定柱４４が設けられている。固定柱４４は、グリッド体４３の端部に配置され相互に直交する薄隔板４２によって形成される角部空間に設けられている。固定柱４４は各グリッド体４３の４つの角部において、対応する薄隔板４２と面接触し、それぞれのグリッド体４３自体及び上下のグリッド体４３相互間を位置決め保持するようになっている。
【００３５】
図４（Ａ）では２つのグリッド体４３を上下２段に重ね合わせることにより、導光部材４０が構成される。このように２段重ねする場合の他、必要に応じて複数段重ねにすることも可能であり、段数に応じて導光路４１の長さを容易に調整することができる。導光路４１を長くしたい場合、例えば１段のグリッド体４３のみでは剛性確保が必ずしも容易でない場合がある。このような場合、グリッド体４３を複数段重ねることで、各グリッド体４３の剛性が確保し易くなり、平行度の高い導光路４１を構成することができる。
【００３６】
ここで、グリッド体４３の組立て方法の例について図４（Ｂ）を参照して説明する。グリッド体４３は図４（Ｂ）に示すように、例えば材質をアルミニウムもしくはアルミニウム合金とする短冊状の薄隔板４２Ａ及び薄隔板４２Ｂを所定数だけ組合わせ結合することによって構成される。各薄隔板４２Ａ及び薄隔板４２Ｂは高さ寸法Ｌとし、一方の薄隔板４２Ａは実質的にグリッド体４３の奥行き寸法（その一辺側長さ）と同寸法の長さを有する。また、図示のように薄隔板４２Ａの下側には深さ寸法Ｌ／２のスリット４５が、長手方向に沿って所定ピッチ間隔で形成されている。他方の薄隔板４２Ｂは実質的にグリッド体４３の幅寸法（その他辺側長さ）と同寸法の長さを有する。また、薄隔板４２Ｂの上側には深さ寸法Ｌ／２とするスリット４５が、長手方向に沿って所定ピッチ間隔で形成されている。
【００３７】
そして、薄隔板４２Ａ及び薄隔板４２Ｂを直交させる態様で順次、それぞれの対応するスリット４５同士が相互に係合するように結合させる。上述のように各スリット４５は深さ寸法Ｌ／２を有し、薄隔板４２Ａ及び薄隔板４２Ｂのスリット４５を係合させることにより、両者の結合により高さ寸法Ｌとするグリッド体４３が構成される。
【００３８】
なお、グリッド体４３を上下２段にして構成する場合について説明したが、１段であってもよく、２段以上であってもよい。
【００３９】
ここで、薄隔板４２の材質としてアルミニウムもしくはアルミニウム合金を使用することにより、グリッド体４３の軽量化を図ると共にその自重による負荷を軽減することができる。また、スリット４５等の加工を簡単に行うことができ、加工性にも優れている。なお、薄隔板４２の材質はアルミニウム等に限られるものでなく、樹脂や金属等を使用してもよい。
【００４０】
薄隔板４２の表面の色、即ち導光路４１の内側面の色は、導光路４１の内側面に照射された光を吸収できる色、例えば黒色になっている。この場合、導光路４１の内側面が既に黒色に着色されているような部材を用いるのであれば、着色する必要はないが、着色されていないアルミニウムの薄隔板４２を用いるのであれば、例えば艶消しの黒色耐熱性塗料を塗ったり、吹き付けたりすればよい。
【００４１】
被測定物配置部１２には、太陽電池１２０を扉１８から搬入して、載置台１４に載置する。更にキセノンランプ２０の光量を制御するために、図示しない制御装置からキセノンランプ２０へ制御信号を送信するケーブルを接続すると共に、太陽電池の出力特性を測定するために、太陽電池１２０から制御装置へその出力値を送信するケーブルを接続する。かくして、ソーラシミュレータ１の設定を行うことで、太陽電池１２０の測定を行う準備が完了する。
【００４２】
さて、本発明のソーラシミュレータ１は上記のように構成されており、次にその作用を説明する。図５を参照してキセノンランプ２０から放射された光が、太陽電池１２０の照射面１２１に照射されるまでについて説明する。図５は、ソーラシミュレータ１の内部側面視を示しており、図中上部から順に放物面鏡３０、キセノンランプ２０、光量調整部材６０、エアマスフィルタ５０、導光部材４０及び太陽電池１２０が配置されている。
【００４３】
先ず、前述したように反射面３１の焦点Ｆとキセノンランプ２０の長手中心軸２０Ａとが一致する位置関係を有している。キセノンランプ２０の長手中心軸２０Ａから放射状に照射された光のうち、放物面鏡３０の反射面３１に照射される光は、図５に示すように光軸３０Ａと平行になるように反射される。即ち、太陽電池１２０の照射面１２１に対して直交する下方向の平行な光に変換される。放物面鏡３０によって反射された平行な光は、光量調整部材６０及びエアマスフィルタ５０を通った後、導光部材４０の透過領域４６において導光路４１に導入される。ここで、導光部材４０の導光路４１は光軸３０Ａと平行に配置されており、太陽電池１２０の照射面１２１に対して直交する方向に開口している。従って、放物面鏡３０によって反射された平行な光は、図５に示すように導光路４１を通過して導光部材４０の下側から出射される。
【００４４】
一方、キセノンランプ２０から放射された光のうち、放物面鏡３０の反射面３１に照射されずに所定の角度で直接導光部材４０に照射される光は、実質的に光軸３０Ａに対して傾斜する、即ち太陽電池１２０の照射面１２１に対して直交しない光である。例えば、図５において光路もしくは光線２６，２７で示されるように、これらの光線２６，２７は光軸３０Ａ、即ち導光路４１に対して傾斜し、且つ相互に平行とはならない。
【００４５】
このようにキセノンランプ２０から導光部材４０に照射された光は、導光路４１には導入されず、導光路４１の内側面に対して傾斜して照射される。そして、導光路４１の内側面は光吸収性を有するため、導光路４１の内側面に照射された光は、そのまま吸収され、導光部材４０の下側からは出射されない。なお、導光路４１に対して傾斜する光にはキセノンランプ２０の長手中心軸２０Ａに直交せず、これに対して所定の角度を有して、導光部材４０に指向される光も含まれる。
【００４６】
上述したように導光部材４０を有することにより、導光路４１を通過して導光部材４０の下側から出射される平行光のみが、図５に示すように太陽電池１２０の照射面１２１に到達照射される。太陽電池１２０はその照射面１２１に対して平行光が照射されることで、これによる出力値を制御装置に送信する。制御装置は、送信された出力値の出力特性を記憶し、あるいはディスプレイ等に表示したりすることで、性能測定試験や加速劣化試験等を行うことができる。なお、実際に測定対象とする太陽電池１２０の出力特性を測定する前に、既に出力特性が明らかな基準太陽電池を用い、導光部材４０から出射される光量が測定を行う規格に合致しているかの確認を行う。
【００４７】
以上説明したように光源及び太陽電池間に導光部材４０を配置し、その導光路４１を通過した平行光のみが図５に示すように太陽電池１２０の照射面１２１に照射される。従って、光入射角に依存して出力特性が異なる太陽電池を測定対象とする場合でも、その太陽電池の照射面に平行光のみを照射させることができるので、精度のよい測定を行うことができ、測定精度を大幅に向上することができる。そして、これらの効果を実現するための必要以上の構成や設備を要しないので、実質的な装置コストの低減を図ることができる。
【００４８】
なお、導光路４１を通過させる平行光の精度を調整・設定することができる。例えば、光軸３０Ａに対して精度の高い平行光のみを太陽電池１２０の照射面１２１に照射させたい場合には導光路４１の大きさ（光路断面積）、即ちグリッド体４３を構成する薄隔板４２の間隔を狭く設定すればよい。このように設定することで、その設定範囲外の光を排除して、照射されるべき平行光の精度を高めることができる。
【００４９】
更に、導光路４１の長さ（上下方向）を長くするように導光部材４０を構成することでも、精度の高い平行光のみを太陽電池１２０の照射面１２１に照射させることができる。導光路４１を長くすることで、平行光に近い角度の光が導光路４１に導入されたとしても、例えば導光路４１の下側から出射される前に導光路４１の内側面で吸収されるようになる。従って、精度が高い平行光のみを導光部材４０から太陽電池１２０の照射面１２１に照射させることができる。なお、導光路４１を長くするには、薄隔板４２の高さを高くしたり、上述したようにグリッド体４３を複数重ねたりすればよい。
【００５０】
（第２の実施形態）
次に、本発明によるソーラシミュレータの第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、第１の実施形態とは異なる導光部材４０について、図６を参照して説明する。図６は、第２の実施形態に係る導光部材４０の構成を示す図である。図６に示すように導光部材４０は、放物面鏡３０（反射面３１）の光軸３０Ａと平行となるように角柱パイプ７０の側面同士を接着し、あるいは角柱パイプ７０の端部を溶接等することで構成される。各角柱パイプ７０内には光軸３０Ａと平行な導光路４１が構成される。例えば、角柱パイプ７０を既存のものを使用することで、導光部材４０を簡単に構成することができる。
【００５１】
第２の実施形態においても導光部材４０を有することで、実質的に平行光のみが太陽電池１２０の照射面１２１に照射される。
なお、第２の実施形態では、角柱パイプ７０についてのみ説明したが、この場合に限られない。導光部材４０は、断面を多角形状とする複数の中空部材を接合することにより構成されていればよい。なお、角柱パイプ７０の内周面は、内側面に照射された光を吸収できるような色、例えば黒色になっている。
【００５２】
（第３の実施形態）
更に、本発明によるソーラシミュレータの第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、第１及び第２の実施形態とは異なる導光部材４０について、図７を参照して説明する。図７は、第３の実施形態に係る導光部材４０の構成を示す図である。図７に示すように導光部材４０は、放物面鏡３０の反射面３１の光軸３０Ａと平行な所謂ハニカム材８０により構成されている。
【００５３】
第３の実施形態においてもハニカム材８０内部に導光路４１が形成された導光部材４０を有することで、実質的に平行光のみが太陽電池１２０の照射面１２１に照射される。
例えばハニカム材８０を既存のものを使用することで、導光部材４０を簡単に構成することができる。なお、ハニカム材８０の内周面は、内側面に照射された光を吸収できるような色、例えば黒色になっている。
【００５４】
なお、上述した実施形態では、放物面鏡３０の反射面３１を、放物面鏡３０の長手方向に形成する場合（例えば言わば「八橋」状）について説明したが、この場合の他に例えば内周面を椀状に形成するように放物面鏡を構成してもよい。この場合、放物面鏡の内周面は、その焦点を通る全ての方向の（縦）断面が放物線状になるように形成する。また、この場合、ランプは点光源のようなランプ又はボール状のランプとなる。また、上述した実施形態では、導光部材４０の導光路４１を多角形状に形成する場合について説明したが、この場合に限らない。例えば、導光路４１の形状を円形状にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１Ａ】本発明におけるソーラシミュレータの内部構成を示す正面図である。
【図１Ｂ】本発明におけるソーラシミュレータの内部構成を示す側面図である。
【図１Ｃ】本発明におけるソーラシミュレータの内部構成を示す平面図である。
【図２】本発明におけるソーラシミュレータの外観を示す図である。
【図３】本発明におけるソーラシミュレータの一部を分解した斜視図である。
【図４】第１の実施形態に係る導光部材の一部を拡大して模式的に示した図である。
【図５】本発明におけるソーラシミュレータの光の照射状態を示す側面図である。
【図６】第２の実施形態に係る導光部材の構成を示す図である。
【図７】第３の実施形態に係る導光部材の構成を示す図である。
【図８】従来のソーラシミュレータの構成を示す図である。
【図９】球状シリコン太陽電池の太陽電池モジュールの一部を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ ソーラシミュレータ
１２ 被測定物配置部
１３ 光源配置部
２０ キセノンランプ（光源ランプ）
３０ 放物面鏡
４０ 導光部材
４１ 導光路
４２ 薄隔板
４３ グリッド体
７０ 角柱パイプ
８０ ハニカム材
１２０ 太陽電池（被測定物）
１２１ 照射面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物に光を照射してその出力特性を測定するソーラシミュレータであって、
凹状反射面を有する反射板と、
前記反射板の焦点と整合するように配置された光源と、
前記光源と前記被測定物との間に配置され、前記反射板の光軸と平行な光を前記被測定物に誘導する導光部材とを有することを特徴とするソーラシミュレータ。
【請求項２】
前記反射板は放物面鏡として構成され、前記導光部材は薄隔板を介して、グリッド状に列設された前記反射板の光軸と平行な導光路を有することを特徴とする請求項１に記載のソーラシミュレータ。
【請求項３】
相互に平行配置された複数の前記薄隔板同士が、各々に形成されたスリットを介して交差するように結合することにより前記導光部材が構成されることを特徴とする請求項２に記載のソーラシミュレータ。
【請求項４】
複数の前記導光部材が、前記反射板の光軸の方向に多段構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のソーラシミュレータ。
【請求項５】
前記導光部材は、ハニカム状又は多角形状に形成された前記反射板の光軸と平行な導光路を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のソーラシミュレータ。
【請求項１】
被測定物に光を照射してその出力特性を測定するソーラシミュレータであって、
凹状反射面を有する反射板と、
前記反射板の焦点と整合するように配置された光源と、
前記光源と前記被測定物との間に配置され、前記反射板の光軸と平行な光を前記被測定物に誘導する導光部材とを有することを特徴とするソーラシミュレータ。
【請求項２】
前記反射板は放物面鏡として構成され、前記導光部材は薄隔板を介して、グリッド状に列設された前記反射板の光軸と平行な導光路を有することを特徴とする請求項１に記載のソーラシミュレータ。
【請求項３】
相互に平行配置された複数の前記薄隔板同士が、各々に形成されたスリットを介して交差するように結合することにより前記導光部材が構成されることを特徴とする請求項２に記載のソーラシミュレータ。
【請求項４】
複数の前記導光部材が、前記反射板の光軸の方向に多段構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のソーラシミュレータ。
【請求項５】
前記導光部材は、ハニカム状又は多角形状に形成された前記反射板の光軸と平行な導光路を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のソーラシミュレータ。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１０３５３５（Ｐ２００９−１０３５３５Ａ）
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７４３５２（Ｐ２００７−２７４３５２）
【出願日】平成１９年１０月２２日（２００７．１０．２２）
【出願人】（０００００４３７４）日清紡績株式会社 (370)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２２日（２００７．１０．２２）
【出願人】（０００００４３７４）日清紡績株式会社 (370)
【Ｆターム（参考）】
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