光の照射強度分布の測定方法および測定装置
【課題】 太陽電池の出力特性の測定用ソーラシミュレータや半導体製造分野の露光装置等において、光源ランプの位置の調節を含み、照度分布測定を効率よくまた精度よく行うための方法、並びに、その方法を使用した装置を提供すること。
【解決手段】 光源の光が照射される場所の複数位置での照度を測定するために、前記場所の複数位置を各測定点としてそれぞれに照度検出器Ｃｓ０〜Ｃｓ２５を予め配置し、各測定点での照射強度を同時に測定すること。
【解決手段】 光源の光が照射される場所の複数位置での照度を測定するために、前記場所の複数位置を各測定点としてそれぞれに照度検出器Ｃｓ０〜Ｃｓ２５を予め配置し、各測定点での照射強度を同時に測定すること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池の出力特性を測定する擬似太陽光照射装置（以下、本願において、擬似太陽光照射装置はソーラシミュレータといい、高精度擬似太陽光照射装置は高精度ソーラシミュレータという）や半導体製造分野の露光装置などにおいて光源光の照射強度（以下、単に「照度」ということもある）分布を測定するための方法、並びに、この方法を用いた照射強度分布の測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、クリーンなエネルギ源として増々その重要性が認められて需要が高まり、また、大型機器類のパワーエネルギ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、当該電池の特性、とりわけ出力特性が正確に測定されていないと、太陽電池を使用する側においても様々な不都合が予測される。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にも供されている。
【０００４】
このようなソーラシミュレータにより、太陽電池の出力特性を測定する場合に、パネル状の太陽電池の受光面に均一な照度の人工光（擬似太陽光）が照射されていることが必要である。そのために、太陽電池パネルを配置する測定台における照度の場所ムラ（以下、単に「照度ムラ」という）を測定する必要がある。またＪＩＳ規格におけるクラスＡのソーラシミュレータの照度分布は、±２％以下であることが求められているので、照度ムラの測定に使用する個々の照度検出器の特性の相対差を高精度に把握する必要がある。
【０００５】
従来、上記のような照度ムラの測定は、つぎのように行われている。照度の検出器としては、太陽電池などの光検出器を用いて測定がおこなわれる。照度の分布は、擬似太陽光の照射面をグリッド状に分割し、それぞれの位置で照度の測定を行う。例えばＪＩＳ C8914では、測定個所は１７個所の任意の位置を測定することになっている。この複数の測定点を測るために、光検出器を手動で位置を変更しながら測定を行っている。従って、照度ムラの測定には、多大の時間を要するだけでなく、手動で検出器を移動させるので位置ずれが発生したり、照度分布測定の精度が低いという問題があった。
【０００６】
また、１個の検出器により照度分布を測定する場合、その測定中に光源のゆらぎがあり、そのゆらぎによって全体の照度が変化するので測定誤差が発生する。この測定誤差を無くすために、ＪＩＳ C8914には、基準位置の検出器による照度と測定個所の検出器による照度の相対量を測定することによる高精度な測定方法が提案されている。
【０００７】
さらに、このような照度分布の測定に多大の労力と時間を要する問題を解決するための手段が、半導体製造における露光装置の分野では特許文献１や特許文献２として提案されている。特許文献１では、半導体製造工程で用いられる露光装置の照度分布を測定するために、ＣＣＤ検出器をＸＹステージにより自動で移動させ測定の効率化を計る手段が提案されているが、測定精度向上のためのＣＣＤ検出器の精度や、光源のゆらぎを補正する等については提案されていない。特許文献２では、半導体基板や液晶基板などを対象に紫外線の照度分布装置が提案されている。しかしながら、照度分布の測定精度を向上させるために光源のゆらぎの問題や複数配置した照度検出器の相対誤差の校正（相対感度誤差を補正する方法）等についての提案はなされていない。
【０００８】
また、上記のソーラシミュレータや露光装置では、光源ランプの位置が集光ミラーの第一焦点に位置付けられている必要があるが、光源ランプが集光ミラーの第一焦点に位置付けられているかどうかの判別手段がないので、操作者の勘による位置決めや位置調節を行っており、厳密に高精度の位置決めやその調整は行われていないのが現状である。
さらに大型のソーラシミュレータにおいては、照度ムラの調整のために上記ランプ位置以外に反射板や遮光板の調整（反射物・遮光物の追加、位置修正、取り替えなど）が必要であるが、これらについても適正か否かの判断手段がないので、操作者の勘による調整を行っており、厳密な調整は行われていないのが現状である。
【特許文献１】特開平５−４７６３８号公報
【特許文献２】特開２００２−５７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、太陽電池の特性測定用のソーラシミュレータや半導体製造分野で使用される露光装置などにおける従来の照度分布の測定方法では、効率や測定精度の面で根本的解決策が見出されていない現状、並びに、測定精度を確保するための前提となる光源ランプが集光ミラーの第一焦点位置に正確に位置付けられているか否かの判別も操作者の勘に拠っている現状に鑑み、本発明者は鋭意研究，実験を重ねた結果、測定対象の受光面側において照度ムラを吸収したり抑制することができるのではないかとの知見、並びに、受光面側での照度ムラに基づいて光源ランプの位置を集光ミラーの第一焦点にあるか否かが判別でき、これによって当該ランプを所定位置に正確に位置付けることができるとの知見を得て本発明の完成を見たものである。
即ち、本発明は、太陽電池の出力特性の測定用ソーラシミュレータや半導体製造分野において、光源ランプの位置の調節を含み、照度分布測定を効率よくまた精度よく行うための方法、並びに、その方法を使用した装置を提供することを、その課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決することを目的としてなされた本発明方法の構成は、光源の光が照射される場所の複数位置での照度を測定するために、前記場所の複数位置を各測定点としてそれぞれに照度検出器を予め配置し、各測定点での照度を同時に測定することを特徴とするものである。本発明では、この測定時に、光源ランプが集光ミラーの第一焦点に位置付けられているかどうかを、測定データに基づいて判別し、光源ランプの位置を正確な位置に調節することができる。
【００１１】
本発明方法では、照度検出器として、太陽電池パネルの太陽電池セルを用い、その太陽電池セルから照度信号を取り出し照度分布を測定することができる。
【００１２】
本発明で太陽電池セルを照度検出器として使用した場合は、短絡電流と照度の関係が分かっているので、短絡電流を照度信号として処理し照度分布を測定することができる。
【００１３】
複数個配置した照度検出器のうち１個を基準位置の照度測定用とし、基準位置の照度信号と他の照度検出器からの照度信号との相対差を演算して照度分布を同時に測定することができる。これにより照度分布を測定する際の光源のゆらぎによる全体照度の変化の影響を無くすことができる。
【００１４】
上記の照度信号を演算処理する場合において、その測定個所が多い場合は、その処理時間を短縮するために、照度信号の検出を１箇所づつ切り替えて行うのではなく、ある任意の個数の測定点毎に演算処理をすることにより、更に高速での照度測定が可能になる。この測定方法は、照度検出器を太陽電池セルとした場合にも可能である。
【００１５】
複数個配置する照度検出器を太陽電池セルとし、その太陽電池セルのうち１個を基準位置の照度測定用とし、他の太陽電池セルからの照度信号との相対差を測定し照度の分布を測定することができる。これにより照度分布を測定する際の光源のゆらぎによる全体照度の変化の影響を無くすことができる。
【００１６】
なお、上記の測定方法は、照度検出器として太陽電池セルを使用しているので、短絡電流と照度の関係が分かっており、従って、短絡電流を照度信号として処理し照度分布を測定することができる。
【００１７】
また、照度分布の測定において、複数の照度検出器として太陽電池セルを使用する場合は、予め屋外の自然太陽光、又は、高精度ソーラシミュレータで、複数の位置に配置した各太陽電池セルの照度を測定し、複数の太陽電池の照度感度の誤差を補正する機能を持たせた演算処理を行うことにより照度分布の測定を高精度に行うことができる。
【００１８】
上記の演算処理方法は、複数個配置した照度検出器のうち１個を基準位置の照度測定用とし、他の照度検出器からの照度信号との相対差を測定し照度の分布を測定する場合にも使用することが出来る。この場合は、光源のゆらぎによる全体照度の変化の影響を更に高精度に無くすことができる。
【００１９】
前記の照度分布の測定方法のいずれかを使用することにより、ソーラシミュレータにおける照度分布の測定を行うことができる。
【００２０】
上記の測定において光源の反射や遮光等による調整が適正に調整されているか否かを、照度検出器に検出される測定データに基づき判別し、光源の反射や遮光等を適正に調整し、照度分布を測定する方法をソーラシミュレータに使用することもできる。
【００２１】
また、前記の照度分布の測定方法のいずれかを使用することにより、照度分布の測定装置を構成することができる。
【００２２】
さらには、前記の照度分布の測定方法のいずれかを使用することにより、ソーラシミュレータの照度分布の測定装置を構成することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、ソーラシミュレータの照度分布を測定する装置を、複数個で検出する照度検出部、測定結果を演算処理し結果を表示する演算処理・表示部、これらを総合的に制御する制御装置から構成することにより、照度分布の測定位置ずれにより発生する測定誤差を無くすことが出来るとともに、測定時間を大幅に短縮することを可能とした。
【００２４】
また、複数個使用する検出器のうち１箇所を基準位置の照度測定用として固定し、基準位置の照度検出器の照度出力と他の検出器の照度出力の相対差を測定することにより、ソーラシミュレータの光源のゆらぎによる全体の照度変化の影響による測定誤差を無くすことが可能となった。
【００２５】
さらに、本発明の演算処理装置内の自動校正機能を用いることにより、照度分布を測定する複数個の照度検出器の特性を自然太陽光、又は、高精度ソーラシミュレータにより同時測定して照度検出器相互間の相対差を記憶させ、測定誤差を補正することができるので、照度検出器の校正を行うための校正機器が不要となった。
【００２６】
加えて、本発明では、照度の測定により、光源が所定位置に調整されているか、また反射や遮光の調整が適正にされているか否かを容易にチェックすることができる。すなわちこの照度分布の測定方法を用いることにより、光源の位置及び反射や遮光の調整を行うと高速、高精度で照度分布の測定結果が得られるので、従来に比べその調整時間が飛躍的に短縮され、所定の照度分布を得ることが格段に容易になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
次に、本発明の実施の形態例について、太陽電池の特性測定用のソーラシミュレータに用いられる照度分布測定装置を例にして図を参照して説明する。なお、本発明は、ソーラシミュレータ用の照度分布測定装置だけでなく半導体製造分野などにおける露光装置などにも適用可能である。
図１は、本発明の照度測定装置をソーラシミュレータに取り付けた状態を説明するための側面図。図２は、本発明の照度測定装置の測定台を示す平面図。図３は、本発明の照度測定装置の構成を説明するための斜視図的なブロック図。図４は、本発明の照度測定装置の回路構成の一例を示すブロック図。図５は、本発明の照度測定装置の回路構成の別例を示すブロック図。図６は、本発明の照度測定装置による照度分布測定結果の例を表示装置に表示させた画面の正面図である。
【００２８】
図１のソーラシミュレータＳＳにおいて、１はキセノンランプなどによる光源、２は楕円集光ミラー、３は第一平面反射ミラー、４はインテグレータレンズ、５は第二平面反射ミラー、６はコリメータレンズ、７は本発明の照度分布測定装置の測定台である。測定対象である太陽電池の出力特性を測定する場合は、この測定台７の照射面と同一高さになるように太陽電池を配置する。測定台７には、照度分布を測定するために必要な複数の照度検出器Ｃｓが必要な個数配置されている。配置される照度検出器Ｃｓの個数は、このソーラシミュレータＳＳで測定する太陽電池の大きさにより適宜数が選択されて測定台７の照射面と同一高さになるように太陽電池を配置される。
【００２９】
図３は、本発明の照度測定装置の構成の一例を斜視図的にブロック図で示したものであるが、本発明は図示した形態に限定されるものではない。図３において、７は測定台であり、パソコンなどによる表示装置ＤＰを備えた演算装置ＰＣ（以下、単に演算装置ＰＣということもある）は、測定台７から得られた測定データーを、種々の演算により処理してその結果を表示するもので、パソコンを使用することもできる。図３のＣは、携帯可能な制御盤であり、測定時に使用される測定台７や演算装置ＰＣなどの電気機器に必要な電源の供給などを行い、測定台７に配置された照度検出器Ｃｓからの照度信号が制御盤Ｃの電流検出器で検出されるように形成されている。この制御盤Ｃは、各照度検出器Ｃｓにより各測定点で検出される各照度信号を電流検出器へ入力する際の入力信号切り替えなどの制御も行う。
【００３０】
本発明では、一例として上記のように構成された本発明の照度分布測定装置によって高効率かつ高精度に測定台７の上面における照度分布を測定できるので、その測定において、上記のソーラシミュレータＳＳにおけるキセノンランプなどの光源１の位置が集光ミラーの第一焦点位置に位置付けられているかどうかを、光源１の上下位置調節機構1aを作動させて測定台７の上面における照度を見ることにより判断することができる。光源１の位置が焦点位置にあれば測定台７に検出される照度が高く、焦点位置からずれていれば検出照度が低くなるからである。本発明では、高速、高精度で得られる照度分布の測定結果により光源１の位置の適否を短時間に確認することができる。
さらに、図示しないが、大型のソーラシミュレータにおいては、その照度ムラの測定において、上記ランプ位置以外に反射板や遮光板の調整（反射物・遮光物の追加、位置修正、取り替えなど）が必要である。この場合にも上記と同じように測定面における照度ムラを見ることにより判断することができる。本発明では、高速、高精度で得られる照度分布の測定結果により反射板や遮光板の調整の適否を短時間に確認することができる。
【００３１】
まず、図２に例示した測定台７について説明する。測定台７には、合計２６個の照度検出器Ｃｓ０〜Ｃｓ２５が配置されている。このうち図２の一番上に配置した１個の検出器Ｃｓ０は、基準位置の照度を測定するための照度検出器として配置されたものである。なお、基準用の照度検出器Ｃｓ０の場所は、適宜選択可能で図２に示した位置に限定されるものではない。また、この基準位置用の照度検出器Ｃｓ０は、各測定点用の照度検出器Ｃｓ１〜Ｃｓ２５を置き換えて使用してもよい。この測定用の検出器Ｃｓ１〜Ｃｓ２５も適宜場所を選択し配置できる。図２の例では、照度検出器Ｃｓ０〜Ｃｓ２５として太陽電池セルを使用している。そして、各検出器Ｃｓ１〜Ｃｓ２５の各測定点を測定点１〜同２５とする。なお、使用する太陽電池セルの大きさや種類等についても特定のものに限定される訳ではなく、ソーラシミュレータで出力測定する太陽電池も使用することができる。
【００３２】
上記のように本発明では、照度検出器Ｃｓ０〜Ｃｓ２５として、太陽電池セルを使用しているが、それに限られるものではない。照度検出器Ｃｓ０〜Ｃｓ２５として、太陽電池セルを使用する場合、照度信号としては短絡電流を使用するが、短絡電流に限られるものではない。即ち、太陽電池セルの別の特性を使用することが可能であればその特性を使用することができる。その場合は、短絡電流以外の特性を検出できる検出器を制御盤Ｃの中に配置すればよい。
【００３３】
図４は、図１〜図３の測定台７に配置された２６個の照度検出器Ｃｓ０〜Ｃｓ２５から得られた照度信号をどのように処理するかを例示した回路構成のブロック図である。なお、照度信号の処理回路の構成は、図示したものに限定されるものではない。図４において、Ｉdは、電流検出素子であり、図４では２個配置されている。このうち、Ｉd０は基準位置の照度検出器Ｃｓ０（ここでは太陽電池セル）からの照度信号である短絡電流を電圧信号に変換する電流検出素子、また、Ｉd１は２５個ある各測定点における夫々の照度検出器Ｃｓ１〜Ｃｓ２５（太陽電池セル）からの各照度信号である短絡電流を、切り替えスイッチＳｗ１〜Ｓｗ２５により逐次切り替え、各測定点での照度信号である短絡電流を電圧信号に変換する電流検出素子である。
【００３４】
次に、本発明測定方法の第一例について、その手順を具体的に説明する。図１に例示したソーラシミュレータＳＳの光源ランプ１が点灯されると、一旦ランプ１が安定するまで待つ。ランプ１が安定化した後に基準太陽電池を使ってこのソーラシミュレータの標準照度を設定する。これらの準備作業が完了した後、測定台７をソーラシミュレータのコリメータレンズ６の下に配置する。測定台７に配置されている２６個の太陽電池セルによる照度検出器Ｃｓ０〜Ｃｓ２５からそれぞれに短絡電流が出力される。
【００３５】
基準位置の太陽電池セルによる照度検出器Ｃｓ０から出力される短絡電流は、常時、電流検出素子Ｉd０により電圧信号に変換され演算処理装置ＰＣに入力される。また各測定点における太陽電池セルによる照度検出器Ｃｓ１〜Ｃｓ２５からも短絡電流が出力されるので、各短絡電流は次のように取扱われる。当初、切り替えスイッチＳｗ１〜Ｓｗ２５は全て開いている。次に切り替えスイッチＳｗ１が閉じると太陽電池セルによる照度検出器Ｃｓ１の短絡電流が測定点１の照度信号として電流検出素子Ｉd１により電圧信号に変換され演算処理装置ＰＣに入力される。演算処理装置ＰＣ内では、この測定点１の短絡電流の値と基準位置の短絡電流の相対差を算出し、以下の計算式により測定点１の照度を算出する。
測定点１の照度＝（測定点１の短絡電流／基準位置の短絡電流）×補正量×（基準位置の測定照度）
ここで、基準位置の測定照度とは下記の定義式により算出される。
基準位置の測定照度＝（基準太陽電池の短絡電流／照度１０００Ｗ/ｍ2時の短絡
電流）×（照度１０００Ｗ/ｍ2）
【００３６】
このようにして、測定点１についての演算処理が終わると演算処理装置ＰＣから制御盤Ｃにスイッチの切り替え指令信号が出力され、制御盤Ｃの内部で切り替えスイッチＳｗ１が開いてスイッチＳｗ２が閉じ、測定点２の短絡電流が電流検出素子Ｉd１により電圧信号に変換されて演算処理装置ＰＣへ入力され、同時に基準位置の短絡電流も電流検出素子Ｉd０により電圧信号に変換され演算処理装置ＰＣへ入力される。従って、上記測定点１の場合と同じように、演算処理装置ＰＣ内で測定点２の短絡電流の値と基準位置の短絡電流の相対差を算出し、測定点１と同様の計算式により測定点２の照度を算出する。
【００３７】
上記と同様の動作を残りの測定点３〜２５について２３回繰り返し、全ての測定点１〜２５の照度を算出し、すべての測定点における照度を演算処理装置ＰＣに付属する表示装置ＤＰに表示させる。なお、上記例では表示装置ＤＰは、演算処理装置ＰＣと一体であったが、表示装置ＤＰと演算処理装置ＰＣとは別体のものでも構わない。
【００３８】
図６は、照度分布測定結果の例を表示した図表であるが、この図表から判るように本発明では各測定点の照度の測定を基準位置と各測定点とで同時測定しその相対差により測定しているので、光源のゆらぎによる影響を無くすことができる。
【００３９】
次に、高精度が要求されるソーラシミュレータの照度分布を高精度に測定することができる本発明方法の第二例について説明する。この方法の実施例においては、装置構成、並びに、回路構成は、図３及び図４と同じである。ソーラシミュレータＳＳに測定台７をセットする前に、図３の構成の照度測定装置を、通常の光源ランプに比べ均一な照度が容易に得られる自然太陽光に曝すことにより、基準位置及び各測定点２５箇所の太陽電池セルによる照度検出器Ｃｓ０〜Ｃｓ２５から短絡電流の信号を、上記の第一例と同様の手順で演算処理装置ＰＣに入力し、基準位置も含めた２６個の太陽電池セルによる各検出器Ｃｓ０〜Ｃｓ２５から出力される短絡電流のバラツキを演算処理装置ＰＣ内に記憶させる。各太陽電池セルによる各検出器Ｃｓ０〜Ｃｓ２５における短絡電流のバラツキの確認が終わった後にソーラシミュレータＳＳに測定台７をセットする。
【００４０】
先に述べた測定方法の第一例と同様の手順に従って基準位置と各測定点とで同時に各短絡電流を測定し、演算処理装置ＰＣでその相対差を算出する。その際、予め自然太陽光で求めた太陽電池セルの短絡電流のバラツキの度合いが演算処理装置ＰＣに記憶されているので、その値を用いて補正し、以下の計算式により各測定点の照度を算出し、その結果を演算処理装置ＰＣに付属する表示装置ＤＰに表示させる。
任意の測定点の照度＝（任意の測定点の短絡電流／基準位置の短絡電流）×（補正量）
×（基準位置の測定照度）
ここで、基準位置の測定照度とは前記の定義式により算出されたものであり、補正量は段落［００３９］で記憶した各測定点での短絡電流のバラツキを修正する補正量である。
このように基準位置も含め各測定点の太陽電池セルによる各検出器Ｃｓ０〜Ｃｓ２５における短絡電流のバラツキを容易にかつ短時間に、しかも高精度に校正できるので、その結果を照度分布測定の際に自動補正（校正）することができ、照度分布の測定に際して測定対象である太陽電池セルの特性バラツキの影響を無くすことができる。
【００４１】
次に、照度分布を測定する際の演算処理の時間を短縮する別の方法について説明する。この方法の実施例では装置構成を図３のままで、回路構成を図５に例示する通りとした。先に述べた図４の回路構成では、電流検出素子Ｉｄは、基準位置の太陽電池セルによる検出器Ｃｓ０から出力される短絡電流の検出用の１個の素子Ｉｄ０と各測定点の太陽電池セルによる検出器Ｃｓ１〜Ｃｓ２５から出力される短絡電流の検出用の１個の素子Ｉｄ１であった。図５の回路では、一例として各測定点の２５個の太陽電池セルによる照度検出器Ｃｓ１〜Ｃｓ２５を５つの測定点ごとのグループに分け、電流検出素子Ｉｄも６個配置されている。各測定点をグループ分けする個数は、適宜変えることが可能である。図５の回路構成は、本発明測定方法の第一例及び同測定方法の第二例にも適用可能である。各グループ内の測定点と基準位置の太陽電池セルによる照度検出器の照度（短絡電流）の測定、及び、演算処理を本発明測定方法の第一例、または、測定方法の第二例の手法を用いることにより、五つのグループの測定点の演算処理を並行して行うことが可能となるので、各測定点の測定から結果表示までの時間を短縮することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
ソーラシミュレータにおいては、太陽電池の出力特性を測定する場合に、パネル状の太陽電池の受光面に均一な照度の人工光（擬似太陽光）が照射されていることが必要である。そのために、太陽電池パネルを配置する面における照度分布を測定する必要がある。従来、この測定を照度検出器を擬似太陽光の照射面に配置して手動で移動させて行っていた。このため照度分布の測定は、効率が悪く測定精度も悪かった。
本発明はこのような従来技術の問題点に鑑み、(イ)照度検出器を複数点配置し同時に照度を測定する方法、(ロ)その照度測定により、光源の位置が適切であるか否かを判別し必要であれば光源の位置を調整して光源光の照射を適切にする方法、(ハ)その照度測定により、反射板や遮光板が正しく調整されていているか否かを判別し必要であれば反射板や遮光板を正しく調整し光源光の照射を適切にする方法、(ニ)その複数配置した照度検出器のうちの１箇所を基準位置の照度検出用とし、各測定点の照度と基準位置の照度の相対差を測定する方法、更には(ホ)自然太陽光により各照度検出器の特性バラツキを測定し演算装置内に記憶させ、照度分布測定中に自動校正する機能を有した演算処理を行う測定方法を採ったので、以下の効果を享受できる。
(1) 高効率・高速でソーラシミュレータの照度分布を測定が可能となる。
(2) 高精度にソーラシミュレータの照度分布を測定が可能となる。
(3) 光源のゆらぎによる全体の照度変化の影響を無くすことができる。
(4) 自然太陽光により照度検出器の測定誤差を補正することができるため、照度分布測
定器の校正を行うための校正装置が不要となる。
(5) 照度分布の測定が高速・高精度に行うことができるのでソーラシミュレータ及びソーラシミュレータにおける測定対象物の機種切り替えや段取り替えを頻繁に行うことも可能になり多種少量生産への対応も可能となる。
また上記の効果は、ソーラシミュレータ以外にも半導体製造分野における露光装置なども、その効果を享受できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の照度測定装置をソーラシミュレータに取り付けた状態を説明するための側面図。
【図２】本発明の照度測定装置の測定台を示す平面図。
【図３】本発明の照度測定装置の構成を説明するための斜視図的なブロック図。
【図４】本発明の照度測定装置の回路構成の一例を示すブロック図。
【図５】本発明の照度測定装置の回路構成の別例を示すブロック図。
【図６】本発明の照度測定装置による照度分布測定結果の例を表示装置に表示させた画面の正面図。
【符号の説明】
【００４４】
１ キセノンランプ
２ 楕円集光ミラー
３ 第一平面反射ミラー
４ インテグレータレンズ
５ 第二平面反射ミラー
６ コリメータレンズ
７ 測定台
ＰＣ 演算処理装置・表示装置
Ｃ 制御盤
Ｃｓ０ 基準位置に配置された照度検出器（太陽電池セル）
Ｃｓ１〜Ｃｓ２５ 各測定位置に配置された照度検出器（太陽電池セル）
Ｉｄ０ 基準位置専用の電流検出素子
Ｉｄ１〜Ｉｄ５ 測定点用の電流検出素子
Ｓｗ１〜Ｓｗ２５ 切り替えスイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池の出力特性を測定する擬似太陽光照射装置（以下、本願において、擬似太陽光照射装置はソーラシミュレータといい、高精度擬似太陽光照射装置は高精度ソーラシミュレータという）や半導体製造分野の露光装置などにおいて光源光の照射強度（以下、単に「照度」ということもある）分布を測定するための方法、並びに、この方法を用いた照射強度分布の測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、クリーンなエネルギ源として増々その重要性が認められて需要が高まり、また、大型機器類のパワーエネルギ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、当該電池の特性、とりわけ出力特性が正確に測定されていないと、太陽電池を使用する側においても様々な不都合が予測される。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にも供されている。
【０００４】
このようなソーラシミュレータにより、太陽電池の出力特性を測定する場合に、パネル状の太陽電池の受光面に均一な照度の人工光（擬似太陽光）が照射されていることが必要である。そのために、太陽電池パネルを配置する測定台における照度の場所ムラ（以下、単に「照度ムラ」という）を測定する必要がある。またＪＩＳ規格におけるクラスＡのソーラシミュレータの照度分布は、±２％以下であることが求められているので、照度ムラの測定に使用する個々の照度検出器の特性の相対差を高精度に把握する必要がある。
【０００５】
従来、上記のような照度ムラの測定は、つぎのように行われている。照度の検出器としては、太陽電池などの光検出器を用いて測定がおこなわれる。照度の分布は、擬似太陽光の照射面をグリッド状に分割し、それぞれの位置で照度の測定を行う。例えばＪＩＳ C8914では、測定個所は１７個所の任意の位置を測定することになっている。この複数の測定点を測るために、光検出器を手動で位置を変更しながら測定を行っている。従って、照度ムラの測定には、多大の時間を要するだけでなく、手動で検出器を移動させるので位置ずれが発生したり、照度分布測定の精度が低いという問題があった。
【０００６】
また、１個の検出器により照度分布を測定する場合、その測定中に光源のゆらぎがあり、そのゆらぎによって全体の照度が変化するので測定誤差が発生する。この測定誤差を無くすために、ＪＩＳ C8914には、基準位置の検出器による照度と測定個所の検出器による照度の相対量を測定することによる高精度な測定方法が提案されている。
【０００７】
さらに、このような照度分布の測定に多大の労力と時間を要する問題を解決するための手段が、半導体製造における露光装置の分野では特許文献１や特許文献２として提案されている。特許文献１では、半導体製造工程で用いられる露光装置の照度分布を測定するために、ＣＣＤ検出器をＸＹステージにより自動で移動させ測定の効率化を計る手段が提案されているが、測定精度向上のためのＣＣＤ検出器の精度や、光源のゆらぎを補正する等については提案されていない。特許文献２では、半導体基板や液晶基板などを対象に紫外線の照度分布装置が提案されている。しかしながら、照度分布の測定精度を向上させるために光源のゆらぎの問題や複数配置した照度検出器の相対誤差の校正（相対感度誤差を補正する方法）等についての提案はなされていない。
【０００８】
また、上記のソーラシミュレータや露光装置では、光源ランプの位置が集光ミラーの第一焦点に位置付けられている必要があるが、光源ランプが集光ミラーの第一焦点に位置付けられているかどうかの判別手段がないので、操作者の勘による位置決めや位置調節を行っており、厳密に高精度の位置決めやその調整は行われていないのが現状である。
さらに大型のソーラシミュレータにおいては、照度ムラの調整のために上記ランプ位置以外に反射板や遮光板の調整（反射物・遮光物の追加、位置修正、取り替えなど）が必要であるが、これらについても適正か否かの判断手段がないので、操作者の勘による調整を行っており、厳密な調整は行われていないのが現状である。
【特許文献１】特開平５−４７６３８号公報
【特許文献２】特開２００２−５７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、太陽電池の特性測定用のソーラシミュレータや半導体製造分野で使用される露光装置などにおける従来の照度分布の測定方法では、効率や測定精度の面で根本的解決策が見出されていない現状、並びに、測定精度を確保するための前提となる光源ランプが集光ミラーの第一焦点位置に正確に位置付けられているか否かの判別も操作者の勘に拠っている現状に鑑み、本発明者は鋭意研究，実験を重ねた結果、測定対象の受光面側において照度ムラを吸収したり抑制することができるのではないかとの知見、並びに、受光面側での照度ムラに基づいて光源ランプの位置を集光ミラーの第一焦点にあるか否かが判別でき、これによって当該ランプを所定位置に正確に位置付けることができるとの知見を得て本発明の完成を見たものである。
即ち、本発明は、太陽電池の出力特性の測定用ソーラシミュレータや半導体製造分野において、光源ランプの位置の調節を含み、照度分布測定を効率よくまた精度よく行うための方法、並びに、その方法を使用した装置を提供することを、その課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決することを目的としてなされた本発明方法の構成は、光源の光が照射される場所の複数位置での照度を測定するために、前記場所の複数位置を各測定点としてそれぞれに照度検出器を予め配置し、各測定点での照度を同時に測定することを特徴とするものである。本発明では、この測定時に、光源ランプが集光ミラーの第一焦点に位置付けられているかどうかを、測定データに基づいて判別し、光源ランプの位置を正確な位置に調節することができる。
【００１１】
本発明方法では、照度検出器として、太陽電池パネルの太陽電池セルを用い、その太陽電池セルから照度信号を取り出し照度分布を測定することができる。
【００１２】
本発明で太陽電池セルを照度検出器として使用した場合は、短絡電流と照度の関係が分かっているので、短絡電流を照度信号として処理し照度分布を測定することができる。
【００１３】
複数個配置した照度検出器のうち１個を基準位置の照度測定用とし、基準位置の照度信号と他の照度検出器からの照度信号との相対差を演算して照度分布を同時に測定することができる。これにより照度分布を測定する際の光源のゆらぎによる全体照度の変化の影響を無くすことができる。
【００１４】
上記の照度信号を演算処理する場合において、その測定個所が多い場合は、その処理時間を短縮するために、照度信号の検出を１箇所づつ切り替えて行うのではなく、ある任意の個数の測定点毎に演算処理をすることにより、更に高速での照度測定が可能になる。この測定方法は、照度検出器を太陽電池セルとした場合にも可能である。
【００１５】
複数個配置する照度検出器を太陽電池セルとし、その太陽電池セルのうち１個を基準位置の照度測定用とし、他の太陽電池セルからの照度信号との相対差を測定し照度の分布を測定することができる。これにより照度分布を測定する際の光源のゆらぎによる全体照度の変化の影響を無くすことができる。
【００１６】
なお、上記の測定方法は、照度検出器として太陽電池セルを使用しているので、短絡電流と照度の関係が分かっており、従って、短絡電流を照度信号として処理し照度分布を測定することができる。
【００１７】
また、照度分布の測定において、複数の照度検出器として太陽電池セルを使用する場合は、予め屋外の自然太陽光、又は、高精度ソーラシミュレータで、複数の位置に配置した各太陽電池セルの照度を測定し、複数の太陽電池の照度感度の誤差を補正する機能を持たせた演算処理を行うことにより照度分布の測定を高精度に行うことができる。
【００１８】
上記の演算処理方法は、複数個配置した照度検出器のうち１個を基準位置の照度測定用とし、他の照度検出器からの照度信号との相対差を測定し照度の分布を測定する場合にも使用することが出来る。この場合は、光源のゆらぎによる全体照度の変化の影響を更に高精度に無くすことができる。
【００１９】
前記の照度分布の測定方法のいずれかを使用することにより、ソーラシミュレータにおける照度分布の測定を行うことができる。
【００２０】
上記の測定において光源の反射や遮光等による調整が適正に調整されているか否かを、照度検出器に検出される測定データに基づき判別し、光源の反射や遮光等を適正に調整し、照度分布を測定する方法をソーラシミュレータに使用することもできる。
【００２１】
また、前記の照度分布の測定方法のいずれかを使用することにより、照度分布の測定装置を構成することができる。
【００２２】
さらには、前記の照度分布の測定方法のいずれかを使用することにより、ソーラシミュレータの照度分布の測定装置を構成することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、ソーラシミュレータの照度分布を測定する装置を、複数個で検出する照度検出部、測定結果を演算処理し結果を表示する演算処理・表示部、これらを総合的に制御する制御装置から構成することにより、照度分布の測定位置ずれにより発生する測定誤差を無くすことが出来るとともに、測定時間を大幅に短縮することを可能とした。
【００２４】
また、複数個使用する検出器のうち１箇所を基準位置の照度測定用として固定し、基準位置の照度検出器の照度出力と他の検出器の照度出力の相対差を測定することにより、ソーラシミュレータの光源のゆらぎによる全体の照度変化の影響による測定誤差を無くすことが可能となった。
【００２５】
さらに、本発明の演算処理装置内の自動校正機能を用いることにより、照度分布を測定する複数個の照度検出器の特性を自然太陽光、又は、高精度ソーラシミュレータにより同時測定して照度検出器相互間の相対差を記憶させ、測定誤差を補正することができるので、照度検出器の校正を行うための校正機器が不要となった。
【００２６】
加えて、本発明では、照度の測定により、光源が所定位置に調整されているか、また反射や遮光の調整が適正にされているか否かを容易にチェックすることができる。すなわちこの照度分布の測定方法を用いることにより、光源の位置及び反射や遮光の調整を行うと高速、高精度で照度分布の測定結果が得られるので、従来に比べその調整時間が飛躍的に短縮され、所定の照度分布を得ることが格段に容易になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
次に、本発明の実施の形態例について、太陽電池の特性測定用のソーラシミュレータに用いられる照度分布測定装置を例にして図を参照して説明する。なお、本発明は、ソーラシミュレータ用の照度分布測定装置だけでなく半導体製造分野などにおける露光装置などにも適用可能である。
図１は、本発明の照度測定装置をソーラシミュレータに取り付けた状態を説明するための側面図。図２は、本発明の照度測定装置の測定台を示す平面図。図３は、本発明の照度測定装置の構成を説明するための斜視図的なブロック図。図４は、本発明の照度測定装置の回路構成の一例を示すブロック図。図５は、本発明の照度測定装置の回路構成の別例を示すブロック図。図６は、本発明の照度測定装置による照度分布測定結果の例を表示装置に表示させた画面の正面図である。
【００２８】
図１のソーラシミュレータＳＳにおいて、１はキセノンランプなどによる光源、２は楕円集光ミラー、３は第一平面反射ミラー、４はインテグレータレンズ、５は第二平面反射ミラー、６はコリメータレンズ、７は本発明の照度分布測定装置の測定台である。測定対象である太陽電池の出力特性を測定する場合は、この測定台７の照射面と同一高さになるように太陽電池を配置する。測定台７には、照度分布を測定するために必要な複数の照度検出器Ｃｓが必要な個数配置されている。配置される照度検出器Ｃｓの個数は、このソーラシミュレータＳＳで測定する太陽電池の大きさにより適宜数が選択されて測定台７の照射面と同一高さになるように太陽電池を配置される。
【００２９】
図３は、本発明の照度測定装置の構成の一例を斜視図的にブロック図で示したものであるが、本発明は図示した形態に限定されるものではない。図３において、７は測定台であり、パソコンなどによる表示装置ＤＰを備えた演算装置ＰＣ（以下、単に演算装置ＰＣということもある）は、測定台７から得られた測定データーを、種々の演算により処理してその結果を表示するもので、パソコンを使用することもできる。図３のＣは、携帯可能な制御盤であり、測定時に使用される測定台７や演算装置ＰＣなどの電気機器に必要な電源の供給などを行い、測定台７に配置された照度検出器Ｃｓからの照度信号が制御盤Ｃの電流検出器で検出されるように形成されている。この制御盤Ｃは、各照度検出器Ｃｓにより各測定点で検出される各照度信号を電流検出器へ入力する際の入力信号切り替えなどの制御も行う。
【００３０】
本発明では、一例として上記のように構成された本発明の照度分布測定装置によって高効率かつ高精度に測定台７の上面における照度分布を測定できるので、その測定において、上記のソーラシミュレータＳＳにおけるキセノンランプなどの光源１の位置が集光ミラーの第一焦点位置に位置付けられているかどうかを、光源１の上下位置調節機構1aを作動させて測定台７の上面における照度を見ることにより判断することができる。光源１の位置が焦点位置にあれば測定台７に検出される照度が高く、焦点位置からずれていれば検出照度が低くなるからである。本発明では、高速、高精度で得られる照度分布の測定結果により光源１の位置の適否を短時間に確認することができる。
さらに、図示しないが、大型のソーラシミュレータにおいては、その照度ムラの測定において、上記ランプ位置以外に反射板や遮光板の調整（反射物・遮光物の追加、位置修正、取り替えなど）が必要である。この場合にも上記と同じように測定面における照度ムラを見ることにより判断することができる。本発明では、高速、高精度で得られる照度分布の測定結果により反射板や遮光板の調整の適否を短時間に確認することができる。
【００３１】
まず、図２に例示した測定台７について説明する。測定台７には、合計２６個の照度検出器Ｃｓ０〜Ｃｓ２５が配置されている。このうち図２の一番上に配置した１個の検出器Ｃｓ０は、基準位置の照度を測定するための照度検出器として配置されたものである。なお、基準用の照度検出器Ｃｓ０の場所は、適宜選択可能で図２に示した位置に限定されるものではない。また、この基準位置用の照度検出器Ｃｓ０は、各測定点用の照度検出器Ｃｓ１〜Ｃｓ２５を置き換えて使用してもよい。この測定用の検出器Ｃｓ１〜Ｃｓ２５も適宜場所を選択し配置できる。図２の例では、照度検出器Ｃｓ０〜Ｃｓ２５として太陽電池セルを使用している。そして、各検出器Ｃｓ１〜Ｃｓ２５の各測定点を測定点１〜同２５とする。なお、使用する太陽電池セルの大きさや種類等についても特定のものに限定される訳ではなく、ソーラシミュレータで出力測定する太陽電池も使用することができる。
【００３２】
上記のように本発明では、照度検出器Ｃｓ０〜Ｃｓ２５として、太陽電池セルを使用しているが、それに限られるものではない。照度検出器Ｃｓ０〜Ｃｓ２５として、太陽電池セルを使用する場合、照度信号としては短絡電流を使用するが、短絡電流に限られるものではない。即ち、太陽電池セルの別の特性を使用することが可能であればその特性を使用することができる。その場合は、短絡電流以外の特性を検出できる検出器を制御盤Ｃの中に配置すればよい。
【００３３】
図４は、図１〜図３の測定台７に配置された２６個の照度検出器Ｃｓ０〜Ｃｓ２５から得られた照度信号をどのように処理するかを例示した回路構成のブロック図である。なお、照度信号の処理回路の構成は、図示したものに限定されるものではない。図４において、Ｉdは、電流検出素子であり、図４では２個配置されている。このうち、Ｉd０は基準位置の照度検出器Ｃｓ０（ここでは太陽電池セル）からの照度信号である短絡電流を電圧信号に変換する電流検出素子、また、Ｉd１は２５個ある各測定点における夫々の照度検出器Ｃｓ１〜Ｃｓ２５（太陽電池セル）からの各照度信号である短絡電流を、切り替えスイッチＳｗ１〜Ｓｗ２５により逐次切り替え、各測定点での照度信号である短絡電流を電圧信号に変換する電流検出素子である。
【００３４】
次に、本発明測定方法の第一例について、その手順を具体的に説明する。図１に例示したソーラシミュレータＳＳの光源ランプ１が点灯されると、一旦ランプ１が安定するまで待つ。ランプ１が安定化した後に基準太陽電池を使ってこのソーラシミュレータの標準照度を設定する。これらの準備作業が完了した後、測定台７をソーラシミュレータのコリメータレンズ６の下に配置する。測定台７に配置されている２６個の太陽電池セルによる照度検出器Ｃｓ０〜Ｃｓ２５からそれぞれに短絡電流が出力される。
【００３５】
基準位置の太陽電池セルによる照度検出器Ｃｓ０から出力される短絡電流は、常時、電流検出素子Ｉd０により電圧信号に変換され演算処理装置ＰＣに入力される。また各測定点における太陽電池セルによる照度検出器Ｃｓ１〜Ｃｓ２５からも短絡電流が出力されるので、各短絡電流は次のように取扱われる。当初、切り替えスイッチＳｗ１〜Ｓｗ２５は全て開いている。次に切り替えスイッチＳｗ１が閉じると太陽電池セルによる照度検出器Ｃｓ１の短絡電流が測定点１の照度信号として電流検出素子Ｉd１により電圧信号に変換され演算処理装置ＰＣに入力される。演算処理装置ＰＣ内では、この測定点１の短絡電流の値と基準位置の短絡電流の相対差を算出し、以下の計算式により測定点１の照度を算出する。
測定点１の照度＝（測定点１の短絡電流／基準位置の短絡電流）×補正量×（基準位置の測定照度）
ここで、基準位置の測定照度とは下記の定義式により算出される。
基準位置の測定照度＝（基準太陽電池の短絡電流／照度１０００Ｗ/ｍ2時の短絡
電流）×（照度１０００Ｗ/ｍ2）
【００３６】
このようにして、測定点１についての演算処理が終わると演算処理装置ＰＣから制御盤Ｃにスイッチの切り替え指令信号が出力され、制御盤Ｃの内部で切り替えスイッチＳｗ１が開いてスイッチＳｗ２が閉じ、測定点２の短絡電流が電流検出素子Ｉd１により電圧信号に変換されて演算処理装置ＰＣへ入力され、同時に基準位置の短絡電流も電流検出素子Ｉd０により電圧信号に変換され演算処理装置ＰＣへ入力される。従って、上記測定点１の場合と同じように、演算処理装置ＰＣ内で測定点２の短絡電流の値と基準位置の短絡電流の相対差を算出し、測定点１と同様の計算式により測定点２の照度を算出する。
【００３７】
上記と同様の動作を残りの測定点３〜２５について２３回繰り返し、全ての測定点１〜２５の照度を算出し、すべての測定点における照度を演算処理装置ＰＣに付属する表示装置ＤＰに表示させる。なお、上記例では表示装置ＤＰは、演算処理装置ＰＣと一体であったが、表示装置ＤＰと演算処理装置ＰＣとは別体のものでも構わない。
【００３８】
図６は、照度分布測定結果の例を表示した図表であるが、この図表から判るように本発明では各測定点の照度の測定を基準位置と各測定点とで同時測定しその相対差により測定しているので、光源のゆらぎによる影響を無くすことができる。
【００３９】
次に、高精度が要求されるソーラシミュレータの照度分布を高精度に測定することができる本発明方法の第二例について説明する。この方法の実施例においては、装置構成、並びに、回路構成は、図３及び図４と同じである。ソーラシミュレータＳＳに測定台７をセットする前に、図３の構成の照度測定装置を、通常の光源ランプに比べ均一な照度が容易に得られる自然太陽光に曝すことにより、基準位置及び各測定点２５箇所の太陽電池セルによる照度検出器Ｃｓ０〜Ｃｓ２５から短絡電流の信号を、上記の第一例と同様の手順で演算処理装置ＰＣに入力し、基準位置も含めた２６個の太陽電池セルによる各検出器Ｃｓ０〜Ｃｓ２５から出力される短絡電流のバラツキを演算処理装置ＰＣ内に記憶させる。各太陽電池セルによる各検出器Ｃｓ０〜Ｃｓ２５における短絡電流のバラツキの確認が終わった後にソーラシミュレータＳＳに測定台７をセットする。
【００４０】
先に述べた測定方法の第一例と同様の手順に従って基準位置と各測定点とで同時に各短絡電流を測定し、演算処理装置ＰＣでその相対差を算出する。その際、予め自然太陽光で求めた太陽電池セルの短絡電流のバラツキの度合いが演算処理装置ＰＣに記憶されているので、その値を用いて補正し、以下の計算式により各測定点の照度を算出し、その結果を演算処理装置ＰＣに付属する表示装置ＤＰに表示させる。
任意の測定点の照度＝（任意の測定点の短絡電流／基準位置の短絡電流）×（補正量）
×（基準位置の測定照度）
ここで、基準位置の測定照度とは前記の定義式により算出されたものであり、補正量は段落［００３９］で記憶した各測定点での短絡電流のバラツキを修正する補正量である。
このように基準位置も含め各測定点の太陽電池セルによる各検出器Ｃｓ０〜Ｃｓ２５における短絡電流のバラツキを容易にかつ短時間に、しかも高精度に校正できるので、その結果を照度分布測定の際に自動補正（校正）することができ、照度分布の測定に際して測定対象である太陽電池セルの特性バラツキの影響を無くすことができる。
【００４１】
次に、照度分布を測定する際の演算処理の時間を短縮する別の方法について説明する。この方法の実施例では装置構成を図３のままで、回路構成を図５に例示する通りとした。先に述べた図４の回路構成では、電流検出素子Ｉｄは、基準位置の太陽電池セルによる検出器Ｃｓ０から出力される短絡電流の検出用の１個の素子Ｉｄ０と各測定点の太陽電池セルによる検出器Ｃｓ１〜Ｃｓ２５から出力される短絡電流の検出用の１個の素子Ｉｄ１であった。図５の回路では、一例として各測定点の２５個の太陽電池セルによる照度検出器Ｃｓ１〜Ｃｓ２５を５つの測定点ごとのグループに分け、電流検出素子Ｉｄも６個配置されている。各測定点をグループ分けする個数は、適宜変えることが可能である。図５の回路構成は、本発明測定方法の第一例及び同測定方法の第二例にも適用可能である。各グループ内の測定点と基準位置の太陽電池セルによる照度検出器の照度（短絡電流）の測定、及び、演算処理を本発明測定方法の第一例、または、測定方法の第二例の手法を用いることにより、五つのグループの測定点の演算処理を並行して行うことが可能となるので、各測定点の測定から結果表示までの時間を短縮することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
ソーラシミュレータにおいては、太陽電池の出力特性を測定する場合に、パネル状の太陽電池の受光面に均一な照度の人工光（擬似太陽光）が照射されていることが必要である。そのために、太陽電池パネルを配置する面における照度分布を測定する必要がある。従来、この測定を照度検出器を擬似太陽光の照射面に配置して手動で移動させて行っていた。このため照度分布の測定は、効率が悪く測定精度も悪かった。
本発明はこのような従来技術の問題点に鑑み、(イ)照度検出器を複数点配置し同時に照度を測定する方法、(ロ)その照度測定により、光源の位置が適切であるか否かを判別し必要であれば光源の位置を調整して光源光の照射を適切にする方法、(ハ)その照度測定により、反射板や遮光板が正しく調整されていているか否かを判別し必要であれば反射板や遮光板を正しく調整し光源光の照射を適切にする方法、(ニ)その複数配置した照度検出器のうちの１箇所を基準位置の照度検出用とし、各測定点の照度と基準位置の照度の相対差を測定する方法、更には(ホ)自然太陽光により各照度検出器の特性バラツキを測定し演算装置内に記憶させ、照度分布測定中に自動校正する機能を有した演算処理を行う測定方法を採ったので、以下の効果を享受できる。
(1) 高効率・高速でソーラシミュレータの照度分布を測定が可能となる。
(2) 高精度にソーラシミュレータの照度分布を測定が可能となる。
(3) 光源のゆらぎによる全体の照度変化の影響を無くすことができる。
(4) 自然太陽光により照度検出器の測定誤差を補正することができるため、照度分布測
定器の校正を行うための校正装置が不要となる。
(5) 照度分布の測定が高速・高精度に行うことができるのでソーラシミュレータ及びソーラシミュレータにおける測定対象物の機種切り替えや段取り替えを頻繁に行うことも可能になり多種少量生産への対応も可能となる。
また上記の効果は、ソーラシミュレータ以外にも半導体製造分野における露光装置なども、その効果を享受できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の照度測定装置をソーラシミュレータに取り付けた状態を説明するための側面図。
【図２】本発明の照度測定装置の測定台を示す平面図。
【図３】本発明の照度測定装置の構成を説明するための斜視図的なブロック図。
【図４】本発明の照度測定装置の回路構成の一例を示すブロック図。
【図５】本発明の照度測定装置の回路構成の別例を示すブロック図。
【図６】本発明の照度測定装置による照度分布測定結果の例を表示装置に表示させた画面の正面図。
【符号の説明】
【００４４】
１ キセノンランプ
２ 楕円集光ミラー
３ 第一平面反射ミラー
４ インテグレータレンズ
５ 第二平面反射ミラー
６ コリメータレンズ
７ 測定台
ＰＣ 演算処理装置・表示装置
Ｃ 制御盤
Ｃｓ０ 基準位置に配置された照度検出器（太陽電池セル）
Ｃｓ１〜Ｃｓ２５ 各測定位置に配置された照度検出器（太陽電池セル）
Ｉｄ０ 基準位置専用の電流検出素子
Ｉｄ１〜Ｉｄ５ 測定点用の電流検出素子
Ｓｗ１〜Ｓｗ２５ 切り替えスイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源の光が照射される場所の複数位置での照射強度を測定するために、前記場所の複数位置を各測定点としてそれぞれに照射強度検出器を予め配置し、各測定点での照射強度を同時に測定することを特徴とする照射強度分布の測定方法。
【請求項２】
請求項１の測定において、光源が集光ミラーの第一焦点に位置付けられているかどうかを、照射強度検出器に検出される測定データに基づき判別し、光源の位置を調節する照射強度分布の測定方法。
【請求項３】
請求項１において、複数の測定点の１点を基準位置の測定点とし、この測定点での照射強度と他の複数位置の測定点での照射強度を同時に測定し、基準位置と他の各位置での測定照射強度のそれぞれの相対量を演算処理する照射強度分布の測定方法。
【請求項４】
請求項３において、複数の測定点を、基準位置の測定点を含む任意の数の測定点グループに分けて測定し、各測定点グループごとに基準位置と他の位置での測定照射強度の相対量を各グループで併行して演算処理する照射強度分布の測定方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、複数の測定点に配置する照射強度検出器に太陽電池セルを用いた照射強度分布の測定方法。
【請求項６】
請求項５において、複数の測定点に配置する各太陽電池セルの短絡電流を測定する照射強度分布の測定方法。
【請求項７】
請求項５又は６において、屋外の自然太陽光、又は、高精度ソーラシミュレータを光源として複数の測定点に配置した太陽電池セルの照射強度を測定し、各太陽電池セルの照射強度の感度誤差を補正するための演算処理を行う照射強度分布の測定方法。
【請求項８】
請求項７に記載の演算処理を行って各太陽電池セルの照射強度の感度誤差を補正した上で、請求項５の基準位置と他の位置での太陽電池セルの測定照度の相対量を演算処理する請求項５〜７のいずれかに記載の照射強度分布の測定方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の測定方法をソーラシミュレータに適用する照射強度分布の測定方法。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれかに記載の測定方法において、光源の反射や遮光の調整が適正に調整されているか否かを、照度検出器に検出される測定データに基づき判別し、光源の反射や遮光を適正に調整するソーラシミュレータの照度分布の測定方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の照射強度分布の測定方法を用いた照射強度分布の測定装置。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれかに記載の照射強度分布の測定方法を用いたソーラシミュレータの照射強度分布の測定装置。
【請求項１】
光源の光が照射される場所の複数位置での照射強度を測定するために、前記場所の複数位置を各測定点としてそれぞれに照射強度検出器を予め配置し、各測定点での照射強度を同時に測定することを特徴とする照射強度分布の測定方法。
【請求項２】
請求項１の測定において、光源が集光ミラーの第一焦点に位置付けられているかどうかを、照射強度検出器に検出される測定データに基づき判別し、光源の位置を調節する照射強度分布の測定方法。
【請求項３】
請求項１において、複数の測定点の１点を基準位置の測定点とし、この測定点での照射強度と他の複数位置の測定点での照射強度を同時に測定し、基準位置と他の各位置での測定照射強度のそれぞれの相対量を演算処理する照射強度分布の測定方法。
【請求項４】
請求項３において、複数の測定点を、基準位置の測定点を含む任意の数の測定点グループに分けて測定し、各測定点グループごとに基準位置と他の位置での測定照射強度の相対量を各グループで併行して演算処理する照射強度分布の測定方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、複数の測定点に配置する照射強度検出器に太陽電池セルを用いた照射強度分布の測定方法。
【請求項６】
請求項５において、複数の測定点に配置する各太陽電池セルの短絡電流を測定する照射強度分布の測定方法。
【請求項７】
請求項５又は６において、屋外の自然太陽光、又は、高精度ソーラシミュレータを光源として複数の測定点に配置した太陽電池セルの照射強度を測定し、各太陽電池セルの照射強度の感度誤差を補正するための演算処理を行う照射強度分布の測定方法。
【請求項８】
請求項７に記載の演算処理を行って各太陽電池セルの照射強度の感度誤差を補正した上で、請求項５の基準位置と他の位置での太陽電池セルの測定照度の相対量を演算処理する請求項５〜７のいずれかに記載の照射強度分布の測定方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の測定方法をソーラシミュレータに適用する照射強度分布の測定方法。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれかに記載の測定方法において、光源の反射や遮光の調整が適正に調整されているか否かを、照度検出器に検出される測定データに基づき判別し、光源の反射や遮光を適正に調整するソーラシミュレータの照度分布の測定方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の照射強度分布の測定方法を用いた照射強度分布の測定装置。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれかに記載の照射強度分布の測定方法を用いたソーラシミュレータの照射強度分布の測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−４２９９９（Ｐ２００７−４２９９９Ａ）
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２２７９５１（Ｐ２００５−２２７９５１）
【出願日】平成１７年８月５日（２００５．８．５）
【出願人】（０００００４３７４）日清紡績株式会社 (370)
【出願人】（３９００１６８７２）株式会社三永電機製作所 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月５日（２００５．８．５）
【出願人】（０００００４３７４）日清紡績株式会社 (370)
【出願人】（３９００１６８７２）株式会社三永電機製作所 (1)
【Ｆターム（参考）】
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