太陽光模擬器的制造方法
【專利摘要】一種太陽光模擬器，可以降低光源燈的燈電壓、減少光源燈的數(shù)量、以及實(shí)現(xiàn)光源燈的電源裝置的小型化。在此太陽光模擬器中，通過點(diǎn)亮光源燈，使光源燈發(fā)光的光透過光學(xué)濾光器后照射到被測定物，而測定被測定物的輸出特性。所述太陽光模擬器的光源燈以及光學(xué)濾光器設(shè)置在框體的內(nèi)部，在框體的內(nèi)壁部的全部或一部分，黏貼或安裝了具有高反射率的薄膜狀片材。
【專利說明】太陽光模擬器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于測定太陽能電池等的光電轉(zhuǎn)換元件及其面板體的電流電壓特性(以下僅稱作特性)的太陽光模擬器，即使降低太陽光模擬器的光源燈的電壓，也能充分確保測定部位的照度。

【背景技術(shù)】
[0002]太陽能電池作為一種綠色能源，其重要性逐漸得到認(rèn)同、且需求日增；此外，從大型機(jī)器類的動(dòng)力能源到精密電子機(jī)器領(lǐng)域的小型電源等，各種領(lǐng)域的需求也在日增。
[0003]在各種領(lǐng)域廣泛使用太陽能電池時(shí)，如果該電池的特性、尤其是其輸出特性未被正確測定，會(huì)導(dǎo)致使用太陽能電池的儀器出現(xiàn)各種問題。因此，自以往以來，提案使用模擬太陽光照射裝置(以下稱作太陽光模擬器)來測定太陽能電池的輸出特性，并且獲得實(shí)用。
[0004]在利用所述太陽光模擬器測定太陽能電池的輸出特性時(shí)，例如測定了尺寸(有效照射面的大小)在ImX Im平方以上的大型太陽能電池的輸出特性時(shí)，光源燈的光量會(huì)成為:太陽能電池的中央部位多、太陽能電池的周邊部位少的照度分布；因此，為了確保進(jìn)行太陽能電池的輸出測定的太陽光模擬器的有效照射面中的必要照度，以往需要配置多個(gè)光源燈。再者，大型的太陽能電池的形狀(外形)各異、長寬不一。例如，當(dāng)大型太陽能電池的尺寸在ImX 4m平方左右時(shí)，所使用的太陽光模擬器需要配置2根左右、長度約為2000mm的光源燈。
[0005]然而，使用氙氣燈作為光源的以往的太陽光模擬器用發(fā)光電路中，使多個(gè)氙氣燈發(fā)光時(shí)，需要根據(jù)每個(gè)燈分別配置發(fā)光電路，從而造成電源裝置在太陽光模擬器內(nèi)的占有空間增大、最終導(dǎo)致裝置整體大型化。
[0006]另外，在一臺太陽光模擬器內(nèi)使用多個(gè)氙氣燈、并且每個(gè)氙氣燈分別配置一個(gè)發(fā)光電路的話，各氙氣燈的照射光量會(huì)隨時(shí)間變化(產(chǎn)生差異)，如何使投射在大型的太陽能電池上的有效照射面的照度均勻化，目前的情況是非常困難的。
[0007]此外，在使用單一發(fā)光電路使單一光源燈發(fā)光的太陽光模擬器中，作為發(fā)光電路的電源而使用的電容器的選定，具有相應(yīng)的耐壓性能是必要的條件，但是，滿足這樣的耐壓條件的市售電容器的電容量一般在數(shù)μF?數(shù)十μF左右。因此，所述市售電容器在使用時(shí)，發(fā)光時(shí)間只能維持I毫秒(millisecond)左右。另外，電容器在放電時(shí)，由于其電壓是根據(jù)電容器的放電曲線而變動(dòng)的，氙氣燈的發(fā)光光量又隨電壓的變動(dòng)而變化，因而無法獲得穩(wěn)定的光量。因此，在測定太陽能電池的輸出特性時(shí)，現(xiàn)行方法一般是對作為測定對象的一個(gè)太陽能電池進(jìn)行數(shù)十次?130次左右的發(fā)光，來測定其輸出特性。在這種情形下，使多個(gè)光源燈發(fā)光來測定大型的太陽能電池的輸出特性時(shí)，照度的均勻化將會(huì)更加困難，現(xiàn)實(shí)中甚至無法實(shí)現(xiàn)。
[0008]在進(jìn)行響應(yīng)性慢的太陽能電池的輸出測定時(shí)，需要將光源燈的發(fā)光時(shí)間調(diào)節(jié)到數(shù)百毫秒至數(shù)秒。執(zhí)行這樣的長時(shí)間發(fā)光的發(fā)光電路，為了長時(shí)間發(fā)光，將其主放電的電壓供給源構(gòu)成為大型、大容量的電源。然而，光源燈例如氙氣燈，如果其放電電極間的距離達(dá)到100mm左右時(shí)，則需要2000V?3000V左右的電位；而且，在主放電時(shí)其電流可達(dá)30A左右，滿足這樣的高電位、大電流規(guī)格的電源需要是60KW?90KW左右的大型電源。當(dāng)太陽能電池是大型的，需要使多個(gè)發(fā)光燈發(fā)光來測定其輸出特性時(shí)，將會(huì)使以往的發(fā)光電路中的電源裝置變得龐大。其結(jié)果是，導(dǎo)致太陽光模擬器的大型化，造成裝置成本增加的問題。
[0009]和上述類似的以往技術(shù)，已知:記載在專利文獻(xiàn)I等中，但是均具有上述同樣的問題。
[0010]此外，從氙氣燈發(fā)出的光，會(huì)被太陽光模擬器的內(nèi)壁部或內(nèi)部的部件吸收，從而造成無法有效照射到被測定物的太陽能電池的問題。這個(gè)問題又會(huì)使得:用于測定大型太陽能電池的輸出特性的太陽光模擬器的電源裝置變得龐大。
[0011]專利文獻(xiàn)1:特公平6-105280號公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012][發(fā)明所欲解決的技術(shù)問題]
[0013]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種太陽光模擬器，來自光源燈的發(fā)光的光能夠有效地照射到被測定物即太陽能電池，從而可以降低光源燈的電壓，減少光源燈的數(shù)量，以及實(shí)現(xiàn)光源燈的電源裝置的小型化。
[0014][解決技術(shù)問題的技術(shù)手段]
[0015]為了解決上述問題，第I發(fā)明的太陽光模擬器，通過點(diǎn)亮光源燈、使所述光源燈發(fā)光的光透過光學(xué)濾光器后照射到被測定物，而測定被測定物的輸出特性。太陽光模擬器的光源燈以及光學(xué)濾光器設(shè)置在框體的內(nèi)部?？蝮w的內(nèi)壁部的全部或一部分，黏貼或安裝了具有高反射率的薄膜狀片材。以下，本發(fā)明中的具有高反射率的薄膜狀片材，可以是具有柔軟性的片狀材料，也可以是不具柔軟性的片狀材料。
[0016]根據(jù)第I發(fā)明的太陽光模擬器，由于太陽光模擬器的框體內(nèi)壁的全部或一部分上黏貼或安裝了具有高反射率的薄膜狀片材，光源燈的發(fā)光即使照射到太陽光模擬器的內(nèi)壁上，也會(huì)被高反射率的薄膜狀片材反射而不被吸收，從而有效地照射到作為太陽光模擬器的被測定物的太陽能電池上。因此，和現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的太陽光模擬器相比，電源燈的施加電壓值能減少約20%?30%，從而削減光源燈的電源裝置的電力消耗，使電源裝置小型化成為可能；此外還能減少光源燈的設(shè)置數(shù)量(根數(shù))，從而簡化太陽光模擬器的控制裝置，降低成本。
[0017]第2發(fā)明的太陽光模擬器，通過點(diǎn)亮光源燈、使其發(fā)光透過光學(xué)濾光器后照射到被測定物上，測定被測定物的輸出特性。太陽光模擬器的光源燈以及光學(xué)濾光器設(shè)置在框體的內(nèi)部，框體內(nèi)壁的全部或一部分上以及框體內(nèi)部的反射板上黏貼或安裝了具有高反射率的薄膜狀片材。
[0018]根據(jù)第2發(fā)明的太陽光模擬器，由于太陽光模擬器的框體內(nèi)壁的全部或一部分上以及框體內(nèi)部的反射板上黏貼或安裝了具有高反射率的薄膜狀片材，從而更顯著實(shí)現(xiàn)第I發(fā)明的效果。
[0019]第3發(fā)明的太陽光模擬器基于第I發(fā)明或第2發(fā)明之上，其特征在于:設(shè)置在框體內(nèi)部的光源燈是單個(gè)的。
[0020]根據(jù)第3發(fā)明的太陽光模擬器，由于光源燈的發(fā)光光可以有效地照射到被測定物上，因此可以將光源燈的設(shè)置根數(shù)減少到一根，從而簡化裝置的結(jié)構(gòu)。和設(shè)置有多根光源燈的現(xiàn)有裝置相比，光源燈減少到一根后，可以簡化裝配被測定物使照度均勻的調(diào)整作業(yè)，同時(shí)可以簡化控制方式。從而可以大幅降低裝置成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是表示本發(fā)明中太陽光模擬器一例的平面圖。
[0022]圖2是表示沿圖1中X方向的正面所視剖面圖。
[0023]圖3是表示圖2的左側(cè)剖面圖。
[0024]圖4是表示圖2的右側(cè)剖面圖。
[0025]圖5是表示沿圖1中Y方向的正面所視剖面圖。
[0026][符號說明]
[0027]F:框體(Fl ?F5)
[0028]A:太陽能電池
[0029]S:高反射率的薄膜狀片材(片材S)
[0030]T:端子盒
[0031]1:光學(xué)濾光器
[0032]2:光源燈(氙氣燈)
[0033]3:反射板
[0034]4:反射板
[0035]5:反射板
[0036]6:反射板
[0037]7:反射板
[0038]8:丙烯酸板
[0039]9:反射板
[0040]10:反射板
[0041]11:基準(zhǔn)單元
[0042]12:遮光部件(光量調(diào)整部件)

【具體實(shí)施方式】
[0043]以下，根據(jù)附圖，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1是表示本發(fā)明的太陽光模擬器的一例的平面圖。圖2是表示沿圖1的X方向的正面所視的剖面圖。圖3是表示圖2的左側(cè)剖面圖。圖4是表示圖2的右側(cè)剖面圖。圖5是表示沿圖1的Y方向的正面所視的剖面圖。
[0044]< I>本發(fā)明的太陽光模擬器的結(jié)構(gòu)
[0045]在附圖中，F(xiàn)表示大致呈箱狀的框體，I表示光學(xué)濾光器(Optical filter)，2表示光源燈(氙氣燈等)。光源燈安裝在直立設(shè)置的燈安裝用托架(bracket) 2a上、且位于框體F內(nèi)部的光學(xué)濾光器I的下方。在本實(shí)施方式的說明中,光源燈2設(shè)置了一個(gè)。本發(fā)明的太陽光模擬器，在測定具有2mX3m左右的尺寸的被測定物、即太陽能電池時(shí)，光源燈可以只設(shè)置一個(gè)。
[0046]3、4、5、6、7表不在框體內(nèi)部的光學(xué)濾光器I的下方設(shè)置的反射板。如圖2所不,3、4是沿框體F3、F4的寬度方向而傾斜設(shè)置在框體的下部的反射板；5是設(shè)置在框體內(nèi)部的底面(和框體F5相當(dāng)?shù)牟糠?的反射板；6、7是設(shè)置在框體內(nèi)部的內(nèi)側(cè)側(cè)面(和框體F1、F2相當(dāng)?shù)牟糠?的反射板。8是設(shè)置在框體F的上部、安裝后作為頂板的丙烯酸(acrylic)板。A是配置在丙烯酸板8的上部、作為被測定對象的太陽能電池。并且，在光學(xué)濾光器I的適當(dāng)?shù)膱鏊?，設(shè)置有遮光(masking)部件(光量調(diào)整部件)12 (圖中未作標(biāo)記)。通過此遮光部件12，可以對照射到太陽能電池A的照度不均處進(jìn)行調(diào)整，而使照度均勻。再者，11是安裝在框體F上部內(nèi)側(cè)的邊緣的測定照度用的基準(zhǔn)單元(Reference cell)?；鶞?zhǔn)單元在調(diào)整太陽光模擬器時(shí)使用。此外，在本發(fā)明的太陽光模擬器中，還設(shè)置有用于控制光源燈的照度以及點(diǎn)亮周期等的控制裝置及電源裝置(未圖示)。
[0047]在本發(fā)明中，在框體F內(nèi)部的光學(xué)濾光器下方的框體F內(nèi)壁部以及反射板3、4、5、
6、7上，黏貼或安裝了具有高反射率的薄膜狀片材(以下，簡稱為片材S，詳情后述)。黏貼或安裝了此高反射率的片材S的位置，在圖式中用符號S或(S)標(biāo)記。片材S的黏貼或安裝是:可以在與該片材S的反射部分為相反側(cè)的面上使用黏著劑或雙面膠等來進(jìn)行黏貼、或使用螺栓等來進(jìn)行安裝。黏貼或安裝此高反射率的片材S后，藉此，來自光源燈的發(fā)光光即使照射到框體F的內(nèi)壁部及反射板上也不會(huì)被吸收，幾乎完全被反射回來，最終透過光學(xué)濾光器I及丙烯酸板8后，而照射到作為被測定物的太陽能電池A。在本實(shí)施方式中，向光源燈施加的燈電壓可以從以往的3000V降低到2600V左右。
[0048]利用上述的結(jié)構(gòu)，和以往的太陽光模擬器相比，可以減少來自光源燈的發(fā)熱，從而能夠?qū)崿F(xiàn)延長光源燈、濾光器等光學(xué)部件的壽命的效果。此外，還可以簡化設(shè)置在太陽能模擬器的吸氣風(fēng)扇等冷卻裝置的結(jié)構(gòu)。并且，在測定中，由于降低了光源燈以及光源燈發(fā)光用的電源裝置的負(fù)荷，可消除不必要的燈停止時(shí)間(Lamp downtime)，從而可以實(shí)現(xiàn)測定時(shí)間的縮短。
[0049]并且，利用上述結(jié)構(gòu)，光源燈的設(shè)置數(shù)量可以減少到I個(gè)，從而能夠簡化裝置的結(jié)構(gòu)。并且，和設(shè)置有多個(gè)光源燈的以往的裝置相比較，由于光源燈減少到一個(gè)后，可以簡化被測定物的照度的均勻化的組裝時(shí)的調(diào)整作業(yè)，同時(shí)可以簡化裝置的控制方式，從而可以大幅降低裝置的成本。
[0050]9,10是設(shè)置在框體內(nèi)部的光學(xué)濾光器I的上部的內(nèi)壁的反射板，圖式中用雙點(diǎn)劃線表示。通常，使用的是鋁板等，但也可以黏貼或安裝該片材S，從而能顯著實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的效果O
[0051]〈2>高反射率的薄膜狀片材
[0052]如同圖式所示，在本發(fā)明中，框體F的內(nèi)壁部以及反射板3、4、5、6、7、9、10上黏貼或安裝了片材S。所述片材S是厚度約Imm左右的樹脂制的薄片，該片材S的表面的全反射率為80%?99%。在該片材S的全反射率小于80%的情況，會(huì)出現(xiàn)無法降低太陽光模擬器的燈電壓的效果的疑慮。另一方面，使此片材S的全反射率超過99%是很難實(shí)現(xiàn)的。并且，本發(fā)明中的片材S可以是樹脂片材或具有柔軟性的片狀材料，也可以是不具柔軟性的片狀材料。
[0053]并且，所述片材S為:反射率中的大部分是通過將進(jìn)入片材S內(nèi)的光線進(jìn)行反射的擴(kuò)散反射。因此，和現(xiàn)今所使用的直接反射部件即鋁材相比，由于鋁材對光線進(jìn)行局部反射，很難確保作為被測定物的太陽能電池A的光均勻性(照度的均勻性)。另一方面，本發(fā)明中，片材S主要是擴(kuò)散反射，因此，可以容易地在一邊保持太陽能電池A的光均勻性(照度的均勻性)的同時(shí)，一邊增加光量。因此，在調(diào)整本發(fā)明的太陽光模擬器時(shí)，如果在太陽能電池A上出現(xiàn)局部的照度低的部分的情況，可以通過使用直接反射部件即鋁材，從而實(shí)現(xiàn)照度的均勻性。
[0054]<3>本發(fā)明的太陽光模擬器的使用方法
[0055]以下，對具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的一個(gè)例子的太陽光模擬器的使用方法進(jìn)行說明。
[0056]I)首先，在丙烯酸板8上配置作為測定對象的太陽能電池A，將從太陽能電池的端子盒T引出的端子和太陽光模擬器的測定探針(端子和測定探針均未圖示)進(jìn)行連接。
[0057]2)通過操作未圖示的控制裝置而開始測定，點(diǎn)亮光源燈2，為了使各燈在測定面獲得必要照度，使用照度測定基準(zhǔn)單元11進(jìn)行監(jiān)測，且控制來自于燈的電源裝置所供給的電力。
[0058]3)通過上述操作獲得必要照度的時(shí)點(diǎn)，控制裝置測定來自于太陽能電池A的輸出電流及輸出電壓，且將資料(Data)保存在個(gè)人電腦等的電腦內(nèi)部中。
[0059]4)用電腦對必要的資料進(jìn)行處理后，在顯示器(Display)上顯示太陽能電池A的輸出特性、即1-V曲線圖。
[0060]<4>本發(fā)明的太陽光模擬器的調(diào)整方法
[0061]并且，本發(fā)明的太陽光模擬器的調(diào)整方法，如下所述。
[0062]I)亦即，在制作階段，為了使本發(fā)明的太陽光模擬器得到照度的均勻性，而安裝光源燈2或在框體F內(nèi)部黏貼或安裝有片材S的反射板3?7，再者，由于作為測定對象的太陽能電池A對斜射光線及散射光線具有大致相同的感度，因此，不特別限制于平行光線，而成為能夠測定。
[0063]2)將作為基準(zhǔn)的小型的太陽能電池AR(太陽能電池單元)在照射面的各區(qū)域進(jìn)行順次移動(dòng)的同時(shí)，測定光源燈在各區(qū)域用同一照度照射時(shí)的從太陽能電池A產(chǎn)生的電力，確定每個(gè)區(qū)域的明暗度，在光學(xué)濾光器I的上面適當(dāng)配置遮光部件(光量調(diào)整部件)，將和作為被測定物的太陽能電池A相當(dāng)?shù)牟糠值恼斩日{(diào)節(jié)均勻。
[0064]3)更換光源燈2時(shí)，使光源燈點(diǎn)亮，通過基準(zhǔn)單元11測定此時(shí)的照度，將該測定的資料和預(yù)先保存在電腦內(nèi)的作為基準(zhǔn)的資料進(jìn)行比較，而檢測出燈的特性，且計(jì)算出在測定時(shí)需要提供給各燈的電力值。
[0065]并且，在本發(fā)明實(shí)施方式的說明中，如圖1至圖5所示，光源燈設(shè)置在太陽光模擬器的框體內(nèi)的下方，光源燈發(fā)出的光透過在其上方的光學(xué)濾光器后，照射到配置在框體上部的丙烯酸板上的被測定物、即太陽能電池，而對太陽能電池的輸出特性進(jìn)行測定，對于此實(shí)施方式的裝置進(jìn)行了說明。但是，本發(fā)明并不局限于此，在作為被測定物的太陽能電池的上方設(shè)置光源燈，進(jìn)而在作為被測定物的太陽能電池和光源燈之間設(shè)置光學(xué)濾光器而構(gòu)成的裝置，同樣適合本發(fā)明。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽光模擬器，通過點(diǎn)亮光源燈、使所述光源燈發(fā)光的光透過光學(xué)濾光器后照射到被測定物，而測定所述被測定物的輸出特性，所述太陽光模擬器的特征在于: 所述太陽光模擬器的所述光源燈以及所述光學(xué)濾光器設(shè)置在框體的內(nèi)部， 在所述框體的內(nèi)壁部的全部或一部分，黏貼或安裝了具有高反射率的薄膜狀片材。
2.一種太陽光模擬器，通過點(diǎn)亮光源燈、使所述光源燈發(fā)光的光透過光學(xué)濾光器后照射到被測定物，而測定所述被測定物的輸出特性，所述太陽光模擬器的特征在于: 所述太陽光模擬器的光源燈以及所述光學(xué)濾光器設(shè)置在框體的內(nèi)部， 在所述框體的內(nèi)壁部的全部或一部分、以及所述框體的內(nèi)部的反射板，黏貼或安裝了具有高反射率的薄膜狀片材。
3.如權(quán)利要求1或2所述的太陽光模擬器，其特征在于: 設(shè)置在所述框體的內(nèi)部的所述光源燈是單個(gè)的。
【文檔編號】H02S50/15GK104205623SQ201380016319
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年2月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月13日
【發(fā)明者】下斗米光博, 補(bǔ)永治, 魚岸広太 申請人:日清紡精密機(jī)器株式會(huì)社