專利名稱：太陽(yáng)能電池的特性評(píng)價(jià)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于評(píng)價(jià)太陽(yáng)能電池的特性的技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，在地球環(huán)境問(wèn)題被關(guān)注之中，無(wú)窮盡地利用作為清潔能源的太 陽(yáng)能的太陽(yáng)光發(fā)電系統(tǒng)不斷普及。日本在世界太陽(yáng)光發(fā)電系統(tǒng)的市場(chǎng)中占有
第一位的份額，在日本國(guó)內(nèi)，作為一^l殳的地球溫暖化對(duì)策，目標(biāo)為在2010年 引入相當(dāng)于482萬(wàn)kW的發(fā)電量的太陽(yáng)光系統(tǒng)。
隨著太陽(yáng)光發(fā)電系統(tǒng)向一般家庭普及，系統(tǒng)的維護(hù)/管理技術(shù)變得重要。 例如，在構(gòu)成系統(tǒng)的各個(gè)太陽(yáng)能電池中，由于施工時(shí)的布線差錯(cuò)、附近的樹(shù) 木和建筑物等產(chǎn)生的陰影的影響、或者經(jīng)時(shí)劣化等各種原因，有時(shí)得不到當(dāng) 初提出的規(guī)定的輸出。但是， 一般由于太陽(yáng)光發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)置場(chǎng)所在屋頂， 因此系統(tǒng)購(gòu)買者大多注意不到在系統(tǒng)設(shè)置之后產(chǎn)生的發(fā)電電力的降低。此外， 太陽(yáng)能電池的輸出根據(jù)太陽(yáng)能電池的設(shè)置狀態(tài)(傾斜角等)、季節(jié)(太陽(yáng)高度)、 時(shí)刻(太陽(yáng)方位角)、溫度等各種原因而變動(dòng)，因此，難以判斷太陽(yáng)能電池的 發(fā)電輸出是否正確。因此，4艮多情況下，在施工之后好久才感到異常。因此， 需要發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)光發(fā)電系統(tǒng)的輸出降低并確定其位置的方法。
目前為止，雖然有關(guān)于太陽(yáng)能電池模塊的輸出降低的報(bào)告，但研究用于 確定系統(tǒng)化的太陽(yáng)能電池陣列的輸出降低的位置的方法的報(bào)告很少(參照非 專利文獻(xiàn)l)。例如，有在住宅用太陽(yáng)光發(fā)電系統(tǒng)的施工工程時(shí)，通過(guò)測(cè)試器 來(lái)確認(rèn)開(kāi)路電壓(參照非專利文獻(xiàn)2)，在該情況下，即使太陽(yáng)光發(fā)電系統(tǒng)的 開(kāi)路電壓正常，也存在輸出降低的情況。從而，在利用測(cè)試器的方法中，難 以正確診斷太陽(yáng)光發(fā)電系統(tǒng)的異常。
非專利文獻(xiàn)1:高嶋、他「太陽(yáng)電池7 O故障診斷方法O基礎(chǔ)的検 討」、太陽(yáng)/風(fēng)力発電工氺少年一講演論文集、105， pp. 425-428(2003)
非專利文獻(xiàn)2:西澤、他「太陽(yáng)光発電0初歩^住宅^cD応用」、理工 図書(shū)株式會(huì)社、p159(1998)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠更詳細(xì)進(jìn)行太陽(yáng)能電池的故障診 斷的技術(shù)。
用于解決課題的手段
為了解決上述課題，本發(fā)明的太陽(yáng)能電池的特性評(píng)價(jià)裝置包括測(cè)定單 元，測(cè)定太陽(yáng)能電池的電流-電壓特性；換算單元，將由所述測(cè)定單元測(cè)定 的所述電流-電壓特性換算為規(guī)定的基準(zhǔn)狀態(tài)；存儲(chǔ)器(存儲(chǔ)單元)，存儲(chǔ)多
個(gè)基準(zhǔn)特性；以及判定單元，將被換算為所述基準(zhǔn)狀態(tài)的所述電流-電壓特
性和從所述存儲(chǔ)器讀出的各個(gè)所述基準(zhǔn)特性進(jìn)行比較，并判定所述電流-電 壓特性最近似于哪個(gè)所述基準(zhǔn)特性(即，與哪個(gè)基準(zhǔn)特性的差異少)。此外， 特性評(píng)價(jià)裝置優(yōu)選還具有用于顯示上述判定單元的上述判定的內(nèi)容的顯示單元。
在該結(jié)構(gòu)中，例如預(yù)先準(zhǔn)備用于應(yīng)對(duì)幾個(gè)典型的故障的電流-電壓特性 的基準(zhǔn)特性，通過(guò)將這些基準(zhǔn)特性和實(shí)際測(cè)定太陽(yáng)能電池而得到的電流-電 壓特性進(jìn)行比較，從而估計(jì)故障的內(nèi)容。從而，能夠更詳細(xì)的進(jìn)行太陽(yáng)能電 池的故障診斷。
所述換算單元優(yōu)選將所迷電流-電壓特性換算為lkW/m2、 25。C的基準(zhǔn)狀態(tài)。
由此，能夠更高精度地進(jìn)行故障的估計(jì)。
所述換算單元優(yōu)選取得所述太陽(yáng)能電池的背面溫度和日射強(qiáng)度，并基于 它們進(jìn)行向所述基準(zhǔn)狀態(tài)的換算。
由此，由于能夠考慮太陽(yáng)能電池的設(shè)置環(huán)境引起的誤差，從而進(jìn)行向基 準(zhǔn)狀態(tài)的換算，所以能夠更高精度地進(jìn)行故障的估計(jì)。
所述換算單元優(yōu)選還進(jìn)行將所述電流_電壓特性歸一化的處理。
由此，能夠更高精度地進(jìn)行故障的估計(jì)。
所述判定單元例如可以通過(guò)最小二乘法進(jìn)行所述電流-電壓特性和各個(gè) 所述基準(zhǔn)特性的比較。另外，也可以釆用其它的曲線回歸法。
如果采樣這樣的方法，則能夠得到簡(jiǎn)便且可靠性高的比較結(jié)果。 所述測(cè)定單元優(yōu)選在進(jìn)行所述太陽(yáng)能電池的電流的測(cè)定之前進(jìn)行開(kāi)路電
壓的測(cè)定，在所述開(kāi)路電壓表示異常值的情況下，不轉(zhuǎn)移到所述電流的測(cè)定。 由此，在電流測(cè)定之前檢測(cè)太陽(yáng)能電池的逆連接等異常，可以防止特性 評(píng)價(jià)裝置的損壞。
所述測(cè)定單元優(yōu)選測(cè)定所述太陽(yáng)能電池的開(kāi)路電壓并設(shè)定電壓量程，接 著，在最大量程測(cè)定在所述太陽(yáng)能電池上連接了負(fù)載時(shí)的電流，基于該值設(shè) 定電流量程。
由此，能夠以自動(dòng)量程(auto range )測(cè)定電流、電壓。 發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，能夠單獨(dú)地估計(jì)由于施工時(shí)的差^l昔、樹(shù)木和建筑物等周邊 環(huán)境、或者老化劣化等引起的太陽(yáng)能電池的輸出降低，并進(jìn)行檢測(cè)。從而， 能夠更詳細(xì)的進(jìn)行太陽(yáng)能電池以及使用它的系統(tǒng)的故障診斷。


圖1是說(shuō)明一個(gè)實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池模塊的特性評(píng)價(jià)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是說(shuō)明太陽(yáng)能電池模塊的電路結(jié)構(gòu)例子的圖。
圖3 ( A) ~圖3 (E)是概略說(shuō)明特性評(píng)價(jià)裝置的功能的圖。
圖4是詳細(xì)地說(shuō)明電流_電壓特性(I _ V特性)的圖。
圖5是表示太陽(yáng)能電池的等效電路的圖。
圖6是用于說(shuō)明特性評(píng)價(jià)裝置的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖7 ( A) ~圖7 (D)是說(shuō)明基準(zhǔn)特性的數(shù)據(jù)的概念圖。
圖8是說(shuō)明特性評(píng)價(jià)裝置的動(dòng)作步驟的流程圖。
圖9是說(shuō)明向I-V特性的基準(zhǔn)狀態(tài)的換算的曲線圖。
W 匸 付1H兌明
10..,.太陽(yáng)能電池的特性評(píng)價(jià)裝置
12..,.計(jì)算機(jī)
14..,.溫度計(jì)
16....曰射強(qiáng)度計(jì)
18....參比池(reference cell)
20....溫度計(jì)
22....無(wú)線傳感器變換器32...模擬-數(shù)字變換器34...液晶顯示單元36...電容元件
38.,..電阻元件40..,晶體管42...晶體管
44....運(yùn)算放大器
46..,.運(yùn)算放大器
48..,.模擬-數(shù)字變換器
50..,.模擬-數(shù)字變換器
52..,.存儲(chǔ)器
100...太陽(yáng)能電池的特性評(píng)價(jià)系統(tǒng) 200...太陽(yáng)能電池模塊
具體實(shí)施例方式
以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1是說(shuō)明一個(gè)實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池模塊的特性評(píng)價(jià)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的 圖。圖1所示的特性評(píng)價(jià)系統(tǒng)100用于進(jìn)行太陽(yáng)能電池模塊200的特性評(píng)價(jià)， 包含特性評(píng)價(jià)裝置10、計(jì)算機(jī)12、溫度計(jì)14、 20、日射強(qiáng)度計(jì)16、參比池 18而構(gòu)成。
特性評(píng)價(jià)裝置IO經(jīng)由布線與太陽(yáng)能電池模塊200連接，評(píng)價(jià)太陽(yáng)能電池 ^f莫塊的特性并顯示其結(jié)果。該特性評(píng)〗介裝置IO例如使用USB( Universal Serial Bus,通用串行總線)等有線或無(wú)線的通信部件與計(jì)算機(jī)12連接，可以將測(cè) 定后的特性值或評(píng)價(jià)結(jié)果等傳送到計(jì)算機(jī)12。本實(shí)施方式的特性評(píng)價(jià)裝置10 具有可手持程度的大小，通過(guò)安裝電池而能夠工作，不需要接受來(lái)自外部的 電源供給。此外，特性評(píng)價(jià)裝置IO包括顯示單元，可以單獨(dú)進(jìn)行太陽(yáng)能電池 模塊200的特性值的測(cè)定、評(píng)價(jià)以及顯示，而不用接受計(jì)算機(jī)12等外部裝置 的動(dòng)作控制。關(guān)于特性評(píng)價(jià)裝置10的結(jié)構(gòu)或動(dòng)作的細(xì)節(jié)，進(jìn)一步在后面敘述。
計(jì)算機(jī)12是通用的個(gè)人計(jì)算機(jī)，進(jìn)行從特性評(píng)價(jià)裝置10取得的數(shù)據(jù)的 統(tǒng)計(jì)、分析、顯示等信息處理。另外，也可以使用計(jì)算機(jī)12控制特性評(píng)價(jià)裝 置10的動(dòng)作。此外，也可以使用計(jì)算機(jī)12所配備的顯示單元來(lái)顯示特性評(píng)
價(jià)裝置10的特性評(píng)價(jià)結(jié)果的內(nèi)容。
溫度計(jì)14被配置在太陽(yáng)能電池模塊200的背面?zhèn)龋糜跈z測(cè)該背面?zhèn)鹊?溫度。這里，"背面?zhèn)?是太陽(yáng)能電池模塊200的與光接收面(應(yīng)接收太陽(yáng)光 的面)相反側(cè)的面。作為溫度計(jì)14，例如使用熱電偶。溫度計(jì)14例如被設(shè) 置在太陽(yáng)能電池模塊200的背面中央附近。溫度計(jì)14的檢測(cè)信號(hào)(溫度檢測(cè) 結(jié)果)經(jīng)由布線被輸入到特性評(píng)價(jià)裝置10。
日射強(qiáng)度計(jì)16被設(shè)置在例如接近太陽(yáng)能電池模塊200的位置，以使太陽(yáng) 光的入射狀態(tài)成為與太陽(yáng)能電池模塊200相同條件。作為日射強(qiáng)度計(jì)16例如 使用全天日射強(qiáng)度計(jì)。日射強(qiáng)度計(jì)16的檢測(cè)信號(hào)(日射檢測(cè)結(jié)果)經(jīng)由布線 被輸入到特性評(píng)價(jià)裝置10。
參比池18與日射強(qiáng)度計(jì)16同樣設(shè)置并使用。參比池18的檢測(cè)信號(hào)經(jīng)由 布線被輸入到特性評(píng)價(jià)裝置10。作為參比池18，特別通過(guò)使用特性與被測(cè)定 太陽(yáng)能電池一致的裝置，從而能夠進(jìn)行更準(zhǔn)確的向基準(zhǔn)狀態(tài)的換算。
溫度計(jì)20被設(shè)置在接近太陽(yáng)能電池模塊200的位置，用于檢測(cè)外部氣溫。 作為溫度計(jì)20，例如使用輻射溫度計(jì)。溫度計(jì)20的檢測(cè)信號(hào)(溫度檢測(cè)結(jié) 果)經(jīng)由布線被輸入到特性評(píng)價(jià)裝置10。
無(wú)線傳感器變換器22將各溫度計(jì)14、 20、日射強(qiáng)度計(jì)16、參比池18各 自的輸出信號(hào)變換為無(wú)線通信用信號(hào)，并發(fā)送到特性評(píng)價(jià)裝置10。該無(wú)線傳 感器變換器22作為可選項(xiàng)而被準(zhǔn)備，也可以省略。通過(guò)利用無(wú)線通信，各溫 度計(jì)14、 20、日射強(qiáng)度計(jì)16、參比池18的每一個(gè)和特性評(píng)價(jià)裝置IO之間不 需要布線，具有能夠進(jìn)一步簡(jiǎn)化特性評(píng)價(jià)的優(yōu)點(diǎn)。
圖2是說(shuō)明太陽(yáng)能電池模塊200的電路結(jié)構(gòu)例子的圖。各太陽(yáng)能電池板 (panel) 201包含一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池而構(gòu)成。各板組202a、 202b分別將 多個(gè)太陽(yáng)能電池板201串聯(lián)連接而構(gòu)成。將這些板組202a、 202b并聯(lián)連接而 構(gòu)成。本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池模塊200包含一個(gè)或多個(gè)如上述這樣將兩個(gè) 板組202a、 202b并聯(lián)連接而構(gòu)成的模塊。特性評(píng)價(jià)裝置10被連接到該模塊 的兩端，測(cè)定電壓、電流。另外，太陽(yáng)能電池模塊200的電路結(jié)構(gòu)不限定于 此。
接著，更詳細(xì)說(shuō)明特性評(píng)價(jià)裝置10。
圖3是概略說(shuō)明特性評(píng)價(jià)裝置10的功能的圖。在圖3中，示出了特性評(píng) 價(jià)裝置10的顯示單元中的顯示畫(huà)面例子。本實(shí)施方式的特性評(píng)價(jià)裝置10對(duì)
太陽(yáng)能電池模塊200包括(1 )測(cè)定電流-電壓特性(I - V特性)的功能、(2 )
測(cè)定功率_電壓特性(P -V特性)的功能、(3)測(cè)定電流-時(shí)間特性(I - T 特性)的功能、(4)測(cè)定電壓-時(shí)間特性(V-T特性)的功能。而且，圖3 (A)表示1-V特性的顯示例子，圖3 (B)表示P-V特性的顯示例子，圖 3(C)表示I-T特性的顯示例子，圖3 (D)表示V-T特性的顯示例子， 圖3 (E)表示數(shù)值數(shù)據(jù)的顯示例子。
圖4是詳細(xì)說(shuō)明電流-電壓特性(I-V特性)的圖。太陽(yáng)能電池的特性 評(píng)價(jià)基準(zhǔn)之一的I - V特性是指將光對(duì)向太陽(yáng)能電池并使負(fù)載的電壓變化時(shí)， 從太陽(yáng)能電池的輸出端得到的電流和電壓的特性。如圖4所示，作為評(píng)價(jià)太 陽(yáng)能電池的特性的重要的參數(shù)，有短路電流Isc、開(kāi)路電壓Voc、最大輸出功 率Pmax等。短路電流Isc是指在太陽(yáng)能電池的輸出端短路時(shí)流過(guò)的電流。能 夠根據(jù)該短路電流Isc的值評(píng)價(jià)該太陽(yáng)能電池具有流過(guò)多大電流的能力。開(kāi)路 電壓Voc是指在太陽(yáng)能電池的輸出端不連接負(fù)載的狀態(tài)(無(wú)負(fù)載狀態(tài))時(shí)的 電壓。能夠根據(jù)該開(kāi)路電壓Voc的值評(píng)價(jià)該太陽(yáng)能電池具有能夠產(chǎn)生多大電 壓的能力。最大輸出功率Pmax是指在I _ V特性的曲線上運(yùn)算電流和電壓的 積即功率P，并且功率最大的點(diǎn)的輸出值。這里，圖5表示太陽(yáng)能電池的等 效電路。關(guān)于圖5所示的太陽(yáng)能電池板201,通過(guò)一邊變化負(fù)載(Z) —邊測(cè) 定負(fù)載兩端的電壓v和電流i，從而得到I-V特性。由于電壓和電流的積算 值是功率，因此如果在該功率值成為最大之處(參照?qǐng)D4的虛線)使太陽(yáng)能 電池工作，則成為效率高的使用方法。本實(shí)施方式的特性評(píng)價(jià)裝置IO測(cè)定該 I - V特性，并通過(guò)從該數(shù)據(jù)計(jì)算P - V特性從而計(jì)算最大輸出功率Pmax。
圖6是用于說(shuō)明特性評(píng)價(jià)裝置IO的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的方框圖。圖6所示的特性 評(píng)價(jià)裝置10包含CPU(Central Processing Unit)30、模擬-數(shù)字變換器(A/D) 32、 48、 50、液晶顯示單元(LCD) 34、電容元件(電容器)36、電阻元件 38、晶體管40、 42、運(yùn)算放大器44、 46、存儲(chǔ)器52而構(gòu)成。
CPU30控制特性評(píng)價(jià)裝置10的整體動(dòng)作。關(guān)于CPU30的細(xì)節(jié)進(jìn)一步在 后面敘述。
模擬-數(shù)字變換器32將溫度計(jì)14的輸出信號(hào)(太陽(yáng)能電池背面溫度)、 日射強(qiáng)度計(jì)16的輸出信號(hào)、溫度計(jì)20的輸出信號(hào)(外部氣溫)、參比池的輸 出信號(hào)分別變換為數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)被輸入到CPU30。
液晶顯示單元34被從CPU30提供圖像信號(hào)，并顯示與該圖像信號(hào)對(duì)應(yīng)
的圖像。顯示內(nèi)容的具體例子如上所述(參照?qǐng)D3)。另外，也可以使用液晶 以外的顯示裝置(例如，電致發(fā)光裝置、電泳裝置等)構(gòu)成顯示單元。
電容元件36和電阻元件38如圖所示這樣串聯(lián)連接，并連接到太陽(yáng)能電 池模塊200的輸出端(+ 、-)之間。本實(shí)施方式的特性評(píng)價(jià)裝置10使用電 容元件36作為負(fù)載，利用該電容元件36的充電/放電來(lái)測(cè)定太陽(yáng)能電池板的 I-V特性等各種特性。
晶體管40的柵極與CPU30連接，源極、漏極分別與電容元件36的兩端 連接。該晶體管40接受從CPU30提供給柵極的控制信號(hào)并切換導(dǎo)通狀態(tài)和 截止?fàn)顟B(tài)。
晶體管42的柵極與CPU30連接，源極-漏極路徑串聯(lián)連接在電容元件 36和電阻元件38之間。該晶體管42接受從CPU30提供給柵極的控制信號(hào)并 切換導(dǎo)通狀態(tài)和截止?fàn)顟B(tài)，從而作為對(duì)由電容元件36和電阻元件38構(gòu)成的 電流路徑進(jìn)行開(kāi)閉的開(kāi)關(guān)起作用。
運(yùn)算放大器44將特性評(píng)價(jià)裝置10的一個(gè)輸入端(+ )上表示的電壓放 大。放大后的電壓信號(hào)由模擬-數(shù)字變換器48變換為數(shù)字信號(hào)，并被取入 CPU30。
運(yùn)算放大器46將電阻元件38的一端(與特性評(píng)價(jià)裝置的另一個(gè)輸入端 未連接一側(cè)的端子)上表示的電壓放大。放大后的電壓信號(hào)由模擬-數(shù)字變 換器50變換為數(shù)字信號(hào)，并被取入CPU30。
存儲(chǔ)器52存儲(chǔ)CPU30進(jìn)行太陽(yáng)能電池模塊200的特性評(píng)價(jià)所需的各種 數(shù)據(jù)。作為該存儲(chǔ)器52，例如舉出ROM (Read Only Memory,只讀存儲(chǔ)器)、 可進(jìn)行數(shù)據(jù)保持和重寫(xiě)的非易失性RAM、或者硬盤(pán)裝置等。這里，本實(shí)施方 式的特性評(píng)價(jià)裝置10通過(guò)將預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器52中的基準(zhǔn)特性的數(shù)據(jù)和從 太陽(yáng)能電池模塊200取得的I-V特性的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合(fitting),從而進(jìn)行特 性評(píng)價(jià)。此外，存儲(chǔ)器52中，除了上述基準(zhǔn)特性的數(shù)據(jù)之外，還存儲(chǔ)了測(cè)定 的I - V特性的數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器52例如存儲(chǔ)300組左右的I - V特性的數(shù)據(jù)。
圖7是說(shuō)明存儲(chǔ)器52中存儲(chǔ)的基準(zhǔn)特性的數(shù)據(jù)的概念圖。圖7 (A)是 表示太陽(yáng)能電池本來(lái)所具有的I-V特性(正常的特性)的曲線圖。該特性曲 線對(duì)應(yīng)于上述圖4。圖7 (B)表示在太陽(yáng)能電池^t塊、板或構(gòu)成板的各個(gè)太 陽(yáng)能電池單元中產(chǎn)生了斷路或短路的情況下的典型的I - V特性的曲線圖。該 特性曲線的特征在于在開(kāi)路電壓Voc附近產(chǎn)生特異的變化點(diǎn)(折線)(參照點(diǎn)
劃線部分)。圖7 (C)是表示在太陽(yáng)能電池模塊的一部分產(chǎn)生由任何的外因 (例如障礙物等)產(chǎn)生陰影，這一部分的發(fā)電量降^f氐的情況下的典型的I-V
特性的曲線圖。該特性曲線的特征在于，由于i-v特性在某一特異的變化點(diǎn)
下降，從而曲線分為2段(參照點(diǎn)劃線部分)。圖7 (D)是表示太陽(yáng)能電池 模塊產(chǎn)生由經(jīng)時(shí)劣化引起的輸出降低的情況下的典型的I _ V特性的曲線圖。 本來(lái)是實(shí)線所示的I-V特性，但如虛線所示，特征在于成為發(fā)電量整體降低 的1-V特性。另外，由于輸出特性受天氣等左右，所以實(shí)測(cè)時(shí)的經(jīng)時(shí)劣化的 判斷很難，但如果使用JIS標(biāo)準(zhǔn)所記載的基準(zhǔn)狀態(tài)換算式，則可以比較太陽(yáng) 能電池模塊的設(shè)置時(shí)的特性和當(dāng)前的特性，所以能夠掌握劣化狀態(tài)。
另外，上述CPU30、電容元件36、電阻元件38、晶體管40、 42、運(yùn)算 ;改大器44、 46、 ^t擬-^:字變換器48、 50對(duì)應(yīng)于"測(cè)定單元"，CPU30對(duì)應(yīng) 于"換算單元，，和"判定單元"，液晶顯示單元34對(duì)應(yīng)于"顯示單元"。
本實(shí)施方式的太陽(yáng)能電池模塊的性能評(píng)價(jià)系統(tǒng)具有如上述的結(jié)構(gòu)，接著， 使用流程圖說(shuō)明特性評(píng)價(jià)裝置10的動(dòng)作。圖8是說(shuō)明特性評(píng)價(jià)裝置10的動(dòng) 作步驟的流程圖。
首先，CPU30測(cè)定連接著的太陽(yáng)能電池模塊200的開(kāi)路電壓(步驟S100 )。 具體來(lái)說(shuō)，CPU30通過(guò)提供控制信號(hào)，從而使晶體管42成為截止?fàn)顟B(tài)(源極 -漏極間非導(dǎo)通的狀態(tài))。 一邊保持該狀態(tài)，CPU30 —邊取入從模擬-數(shù)字變 換器48輸出的數(shù)字信號(hào)。該數(shù)字信號(hào)表示在特性評(píng)價(jià)裝置的一個(gè)輸入端(+ ) 示出的電壓即開(kāi)路電壓。
接著，CPU30基于取得了的開(kāi)路電壓的值，判定太陽(yáng)能電池模塊200是 否被逆連接(步驟S101 )。具體來(lái)說(shuō)，在太陽(yáng)能電池模塊200被逆連接的情 況下，開(kāi)路電壓的值大致為0,或者為負(fù)的值，所以CPU30例如判斷開(kāi)路電 壓是否為正的值。也可以設(shè)置一定的閾值(正的值，例如幾伏特左右)，在開(kāi) 路電壓為該閾值以上的情況下，判斷為逆連接。
在太陽(yáng)能電池模塊200逆連接的情況下(步驟S101:是)，CPU30在液 晶顯示單元34中顯示規(guī)定的警告畫(huà)面(步驟S102)。這樣，在太陽(yáng)能電池模 塊200逆連接的情況下，進(jìn)行警告顯示，并且不進(jìn)行以后的電流測(cè)定等，從 而能夠防止特性評(píng)價(jià)裝置10的故障。
在太陽(yáng)能電池模塊200未逆連接的情況下(步驟S101:否)，CPU30進(jìn) 行電壓量程(range )的設(shè)定(步驟S103 )。在電壓量程的設(shè)定中，通過(guò)CPU30 的指令設(shè)定運(yùn)算放大器44的增益。運(yùn)算放大器44的增益例如從1倍、1/10 倍、1/100倍的其中一個(gè)來(lái)選擇。
接著，CPU30在最大量程測(cè)定電流，并基于該值將電流量程設(shè)定為最佳 (步驟S104)。具體來(lái)說(shuō)，CPU40通過(guò)提供控制信號(hào)從而使各晶體管40、 42 分別成為導(dǎo)通狀態(tài)(源極-漏極間導(dǎo)通的狀態(tài))。通過(guò)使晶體管40成為導(dǎo)通 狀態(tài)，從而從太陽(yáng)能電池模塊200輸出的電流不通過(guò)電容元件36 (即，不對(duì) 電容元件36充電荷)而流過(guò)。 一邊保持該狀態(tài)，CPU30 —邊取入從模擬 - 數(shù) 字變換器50輸出的數(shù)字信號(hào)。該數(shù)字信號(hào)表示在電阻元件38的一端示出的 電位，通過(guò)測(cè)定該電位，從而間接地測(cè)定電流值。這里，在電流量程的設(shè)定 中，通過(guò)CPU30的指令設(shè)定運(yùn)算放大器46的增益。運(yùn)算放大器46的增益例 如從1倍、IO倍、IOO倍的其中一個(gè)來(lái)選擇。
接著，CPU30測(cè)定I - V特性(步驟S105 )。具體來(lái)說(shuō)，CPU30通過(guò)提 供控制信號(hào)從而使晶體管40成為截止?fàn)顟B(tài)(源極-漏極間非導(dǎo)通的狀態(tài))， 同時(shí)通過(guò)提供控制信號(hào)從而使晶體管42成為導(dǎo)通狀態(tài)(源極-漏極間導(dǎo)通的 狀態(tài))。 一邊保持該狀態(tài)，CPU30—邊取入從模擬-數(shù)字變換器48、 50分別 輸出的數(shù)字信號(hào)。此時(shí)，來(lái)自太陽(yáng)能電池模塊200的電荷被充電到電容元件 36中，并緩慢接近開(kāi)路電壓。該電壓的變化經(jīng)由運(yùn)算放大器44、模擬-數(shù)字 變換器48被依次取入到CPU30中。此外，伴隨對(duì)電容元件36的充電，流過(guò) 電阻元件38的電流緩慢降低。該電流的變化經(jīng)由運(yùn)算放大器46、模擬-數(shù) 字變換器50被依次取入到CPU30中。在該電流的值極小的時(shí)刻(例如，短 路電流Isc的1/100 ~ 1/1000倍左右)，CPU30將晶體管42控制為截止?fàn)顟B(tài)， 并結(jié)束I - V特性的測(cè)定。CPU30將測(cè)定了的I - V特性的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器 52中。
接著，CPU30將測(cè)定了的I - V特性換算為lkW/m2、 25。C的基準(zhǔn)狀態(tài)(步 驟S106 )。該換算使用通過(guò)模擬-數(shù)字變換器32取得的太陽(yáng)能電池模塊200 的背面溫度、日射強(qiáng)度(根據(jù)日射強(qiáng)度計(jì)16以及參比池18而得到)、外部氣 溫。換算方法基于JIS-C8913。具體來(lái)說(shuō)，如以下這樣換算I-V特性。如 圖9所示，將基準(zhǔn)狀態(tài)下的電壓設(shè)為Vd(ste)，將電流設(shè)為Id(ste)，將日射強(qiáng)度 設(shè)為Er(ste)，將太陽(yáng)能電池溫度設(shè)為T(mén)(ste)，將測(cè)定了的電壓設(shè)為Vd，將電流 設(shè)為Id，將日射強(qiáng)度設(shè)為Er，將太陽(yáng)能電池溫度設(shè)為T(mén)，將短路電流設(shè)為Isc 時(shí)，通過(guò)使用以下的換算式，可以將測(cè)定結(jié)果分別換算為基準(zhǔn)電壓Vd(ste)、基
準(zhǔn)電流Id(stc)。
Id(stc) [A]=Id+Isc((Er(stc)/Er)-l)+ a (T(stc)-T)
Vd(stc) [V]=Vd+ P (T(stc)-T)-RS(Id(stc)-Id)-K Id(stc) (T(stc)-T)
其中，Rs:串聯(lián)電阻[Q] K:曲線校正因數(shù) a:電流溫度系數(shù)[ATC] (3:電壓溫度系數(shù)[V廠C]
接著，CPU30將被換算為基準(zhǔn)狀態(tài)的I-V特性的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化，以 使短路電流Isc和開(kāi)路電壓Voc (參照?qǐng)D4)分別成為1 (步驟S107)。
接著，CPU30讀出存儲(chǔ)器52中存儲(chǔ)的基準(zhǔn)特性的數(shù)據(jù)(參照?qǐng)D7),對(duì) 這些基準(zhǔn)特性和在步驟S107中歸一化了的I - V特性的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，并進(jìn) 行選擇誤差最少的基準(zhǔn)特性的處理(curve fitting,曲線擬合)(步驟S108 )。 例如使用最小二乘法進(jìn)行各基準(zhǔn)特性數(shù)據(jù)和被歸一化了的I-V特性的數(shù)據(jù) 之間的誤差的評(píng)價(jià)。其結(jié)果，例如在I-V特性最接近圖7 (B)所示的基準(zhǔn) 特性(即，誤差最少)的情況下，判定為成為評(píng)價(jià)對(duì)象的太陽(yáng)能電池模塊200 中包含的板或太陽(yáng)能電池單元中產(chǎn)生斷路或短路。CPU30將該判定結(jié)果顯示 在液晶顯示單元34中(步驟S109)。以上， 一系列的特性評(píng)價(jià)處理結(jié)束。
如以上這樣，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠單獨(dú)地估計(jì)、檢測(cè)施工差錯(cuò)、樹(shù)木 和建筑物等周邊環(huán)境、經(jīng)時(shí)劣化等引起的太陽(yáng)能電池的輸出降低。從而，能 夠更詳細(xì)地進(jìn)行太陽(yáng)能電池和使用其的系統(tǒng)的故障診斷。
另外，本發(fā)明不限定于上述實(shí)施方式，在本發(fā)明的主旨范圍內(nèi)能夠進(jìn)行 各種變形來(lái)實(shí)施。例如，上述實(shí)施方式的特性評(píng)價(jià)裝置IO采用電容負(fù)載方式 作為I-V特性的檢測(cè)方法，但J險(xiǎn)測(cè)方法不限定于此，也可以采用X-Y記錄 器方式、偏置電源方式、電子負(fù)載方式等各種方式。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能電池的特性評(píng)價(jià)裝置，包括:測(cè)定單元，測(cè)定太陽(yáng)能電池的電流-電壓特性；換算單元，將由所述測(cè)定單元測(cè)定的所述電流-電壓特性換算為規(guī)定的基準(zhǔn)狀態(tài)；存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)多個(gè)基準(zhǔn)特性；以及判定單元，將被換算為所述基準(zhǔn)狀態(tài)的所述電流-電壓特性和從所述存儲(chǔ)器讀出的各個(gè)所述基準(zhǔn)特性進(jìn)行比較，并判定所述電流-電壓特性最近似于哪個(gè)所述基準(zhǔn)特性。
2. 如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池的特性評(píng)價(jià)裝置，還包括顯示所述判定 單元的所述判定的內(nèi)容的顯示單元。
3. 如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池的特性評(píng)價(jià)裝置，其中，所述換算單元 將所述電流-電壓特性換算為lkW/m2、 25。C的基準(zhǔn)狀態(tài)。
4. 如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池的特性評(píng)價(jià)裝置，其中，所述換算單元 取得所述太陽(yáng)能電池的背面溫度和日射強(qiáng)度，并基于它們進(jìn)行向所述基準(zhǔn)狀 態(tài)的換算。
5. 如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池的特性評(píng)價(jià)裝置，其中，所述換算單元 還進(jìn)行將所述電流-電壓特性歸一化的處理。
6. 如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池的特性評(píng)價(jià)裝置，其中，所述判定單元 通過(guò)最小二乘法進(jìn)行所述電流_電壓特性和各個(gè)所述基準(zhǔn)特性的比較。
7. 如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池的特性評(píng)價(jià)裝置，其中，所述測(cè)定單元 在進(jìn)行所述太陽(yáng)能電池的電流的測(cè)定之前進(jìn)行開(kāi)^各電壓的測(cè)定，在所述開(kāi)路 電壓表示異常值的情況下，不轉(zhuǎn)移到所述電流的測(cè)定。
8. 如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池的特性評(píng)價(jià)裝置，其中，所述測(cè)定單元 測(cè)定所述太陽(yáng)能電池的開(kāi)路電壓并設(shè)定電壓量程，接著，在最大量程測(cè)定在 所述太陽(yáng)能電池上連接了負(fù)載時(shí)的電流，基于該值設(shè)定電流量程。
全文摘要
本發(fā)明目的在于更詳細(xì)地進(jìn)行太陽(yáng)能電池的故障診斷。太陽(yáng)能電池的特性評(píng)價(jià)裝置包括測(cè)定單元(30、36、38、40、42、44、46、48、50)，測(cè)定太陽(yáng)能電池的電流-電壓特性；換算單元(30)，將由所述測(cè)定單元測(cè)定的所述電流-電壓特性換算為規(guī)定的基準(zhǔn)狀態(tài)；存儲(chǔ)器(52)，存儲(chǔ)多個(gè)基準(zhǔn)特性；以及判定單元(30)，將被換算為所述基準(zhǔn)狀態(tài)的所述電流-電壓特性和從所述存儲(chǔ)器讀出的各個(gè)所述基準(zhǔn)特性進(jìn)行比較，并判定所述I-V特性最近似于哪個(gè)所述基準(zhǔn)特性。
文檔編號(hào)H01L31/04GK101375408SQ20078000336
公開(kāi)日2009年2月25日 申請(qǐng)日期2007年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月17日
發(fā)明者加藤正, 長(zhǎng)谷川壽一 申請(qǐng)人:英弘精機(jī)株式會(huì)社