以下、本発明の実施の形態を、図面を参� ��にして説明する。なお、本明細書及び図面� ��おいて、実質的に同一の機能構成を有する� ��成要素については、同一の符号を付するこ� ��により重複説明を省略する。

 まず、以下に従来の太陽電池I-Vカーブトレ� ��サーについて説明する。
 図1は、本発明者らが創案した従来の太陽電 池I-Vカーブトレーサー100の説明図である。太 陽電池1には、その出力電圧を測定する電圧� �2と出力電流を測定する電流計3が接続されて いる。また、電流計3の上流には逆バイアス� �源20、逆流防止ダイオード22、逆バイアス安� ��用コンデンサ24の並列配置によって構成さ� �る逆バイアス回路10が設けられている。また 、太陽電池1の可変抵抗部30が太陽電池1の下� �(逆バイアス回路10の上流)に設けられている� ��電圧計2および電流計3には太陽電池出力測� �を行う高速コンバータ5およびデータ処理可� ��抵抗制御装置7が接続される。

 また、図2は太陽電池1がある一定の放射� �度である場合の太陽電池I-Vカーブトレーサ� �100の測定結果であるI-V特性のグラフである� �I-V特性の測定においては、可変抵抗部の負� �抵抗値を0~∞の範囲で動作させ、そのときの I-V特性を測定しグラフ化することで特性評価 を行う。なお、負荷抵抗値が小さい状態、す なわち太陽電池1の出力電圧を0Vにしたときの 出力電流は短絡電流Iscとされ、最も負荷抵抗 値が大きい状態、すなわち太陽電池1の出力� �流を0Aにしたときの出力電圧は開放電圧Vocと される。

 図1に示す太陽電池I-Vカーブトレーサー100に おいて、逆バイアス回路10のない状態でI-V特� ��を測定する場合に、太陽電池1の出力電圧を 0Vにしようとしても、実際には接続配線抵抗� ��によって太陽電池1の出力電圧は0Vになるこ� ��はなく、ある一定の電圧(図2における点bま� ��しか下げることができず、短絡電流Iscを正� ��に測定することはできない。
 そこで、図1に示す逆バイアス回路10を設け� ��太陽電池1の出力電圧と逆の電圧を印加する ことにより出力電圧を0V以下(例えば図2にお� �る点aまで下げることが可能となる。その結� ��、短絡電流Iscの測定が正確に行えることと� ��る。

 一方、図1に示す太陽電池I-Vカーブトレー サー100を用いる場合において、太陽電池1の� �力電流を0Aにしようとしても、可変抵抗部30� ��特性によって太陽電池1の出力電流が0Aにな� ��ことはなく、ある一定の電流(図2における� �cまでしか下げることができず、開放電圧Voc� ��正確に測定することはできない。

そこで、以下に説明する本発明の実施の形態 にかかる太陽電池出力特性評価装置50が提案� ��れる。
 図3は本発明の実施の形態にかかる太陽電池 出力特性評価装置50の説明図である。太陽電� ��1にはその出力電圧を測定する電圧計2と出� �電流を測定する電流計3が接続されている。� ��た、電流計3の下流には、上記太陽電池I-Vカ ーブトレーサー100同様に、可変抵抗部30およ� ��逆バイアス回路10が接続されている。ここ� �、可変抵抗部30は、例えばHFET(Hetero structure  Field Effect Transistor)である負荷用電力半導体3 3と電子負荷制御回路35によって構成される。 さらに、電流計3の下流には、太陽電池1に対� ��可変抵抗部30および逆バイアス回路10と並列 になるように順バイアス回路60が接続されて� ��る。ここで、逆バイアス回路10の構成につ� �ては上記I-Vカーブトレーサーと同様である� �順バイアス回路60の構成は、回路上流から順 バイアス用抵抗62、順バイアス電源64、順バ� �アス寄生電流補償回路66が接続される構成と なっており、順バイアス回路60の下流は、逆� ��イアス回路10に接続され、また、順バイア� �回路60内の順バイアス電源64-順バイアス寄生 電流補償回路66間と、可変抵抗30-逆バイアス� ��路10間は接続されている。

 以下に図3のように構成される第1の実施� �形態にかかる太陽電池出力特性評価装置50を 用いて、I-V特性を測定する工程について、図 面を参照して説明する。

 図4は太陽電池出力特性評価装置50を用いてI -V特性測定を行う際の、短絡電流Iscを求める� ��程についての説明図である。
 図4における各部の構成については上記同様 なので省略する。また、太陽電池1から出力� �れる電流を72(実線矢印72)、順バイアス電源64 から出力される順バイアス電流を74(実線矢印 74)として図4中に示す。

 I-V特性測定が行われる直前には、図4の破線 70に示されるように、逆バイアス回路10では� �逆バイアス電源20により逆バイアス安定用コ ンデンサ24に太陽電池1の出力と逆の極性で充 電が行われる。
 そして、I-V特性測定が開始されると、逆バ� ��アス安定用コンデンサ24に充電された電荷� �圧により、太陽電池1に逆バイアス電圧がか� ��る。このとき、電圧計2では、図2における� �aの値が観測される。なお、このときの太陽� ��池出力電流72は、負荷用電力半導体33および 逆バイアス安定用コンデンサ24を経由して流� ��る。

 その後、電子負荷制御回路35によって制� �される負荷用電力半導体33によって、太陽電 池1の負荷抵抗値が大きくなるような制御が� �われ、逆バイアス安定用コンデンサ24に充電 された電圧は急速に放電されることとなる。 その際、逆バイアス安定用コンデンサ24には� ��方向の電圧がかかることになるが、逆流防� ��ダイオード22の効果により該ダイオード22の 順方向電圧にクランプされ、逆バイアス安定 用コンデンサ24には逆方向に電圧がかかるこ� ��はない。

 上述してきた過程において、電圧計2の値 は、点aから点bに変化することとなる。この� ��圧計2の値の変化に伴う電流計3の値の変化� �計測することにより、太陽電池1の電圧を0V� �したときの電流計3の値である短絡電流Iscを� ��確に求めることができる。なお、このとき� ��順バイアス回路60からの順バイアス電流74は 、負荷抵抗30の抵抗値が小さいため、太陽電� ��1に向かって流れ込むことはなく、負荷用電 力半導体33に向かって流れることとなる。そ� ��て、順バイアス電流74は、負荷用電力半導� �33を経由して順バイアス電源64へ戻る。

 また、図5は太陽電池出力特性評価装置50を� ��いてI-V特性測定を行う際の、開放電圧Vocを� ��める工程についての説明図である。
 図5における各部の構成については上記同様 なので省略する。また、太陽電池1から出力� �れる電流を72(実線矢印72)、順バイアス電源64 から出力される順バイアス電流を74(実線矢印 74)として図5中に示す。

 電子負荷制御回路35によって制御される� �荷用電力半導体33により太陽電池1の負荷抵� �値が大きくなるような制御が行われ、負荷� �電力半導体33に向かって電流が流れなくなる 。このとき、太陽電池1の負荷抵抗値が大き� �なるにつれ、電流計3で計測される電流は、� ��2における点cから点dへと変化する。この過� ��における電圧計2の値を計測することにより 、太陽電池1の出力電流を0Aにしたときの開放 電圧Vocを正確に求めることができる。なお、 開放電圧Vocをこえて、図2の点dに近づくよう� ��太陽電池1の負荷抵抗値になるとき、順バイ アス電流74は、順バイアス電源64に戻る。

 また、図6は順バイアス動作時の電流の流れ 図である。
 ここで、I-V特性測定が行われる前、太陽電� ��1に光が供給されていない状態において負荷 用電力半導体33の負荷抵抗値が最大となる場� ��に、順バイアス電流74は、図6に示すように� ��太陽電池1に流れ込み、逆バイアス安定用コ ンデンサ24に蓄電される。そこで、順バイア� ��寄生電流補償回路66を設け、順バイアス電� �74を図6中の矢印75に示すように順バイアス寄 生電流補償回路66に経由させるようにした。� ��れは、順バイアス寄生電流補償回路66がな� �場合、順バイアス電流74は逆バイアス安定用 コンデンサ24に供給、充電されることとなり� ��その結果逆バイアス安定用コンデンサ24の� �電圧を超えて充電が行われ、破壊してしま� �危険性があるからである。

 以上述べた太陽電池出力特性評価装置50� �用いて、I-V特性を測定する工程によって短� �電流Iscおよび開放電圧Vocを正確に測定する� �とにより、太陽電池1のI-V特性についてより� ��確な評価を行うことが可能となる。

 以上、本発明の実施の形態の一例を説明� ��たが、本発明は図示の形態に限定されない� ��当業者であれば、特許請求の範囲に記載さ� ��た思想の範疇内において、各種の変更例ま� ��は修正例に想到し得ることは明らかであり� ��それらについても当然に本発明の技術的範� ��に属するものと了解される。

例えば、様々な太陽電池を同一の太陽電池出 力特性評価装置するために、順バイアス回路 60おける順バイアス電源64の最大出力電圧を� �限できるような制限機能をもたせることが� �ましい。
太陽電池の大型化・大容量化が達成されつつ ある中、一方では小型化・小容量のものも製 造されている。このような小型太陽電池にお いて上記実施の形態に述べた太陽電池出力評 価装置50によってI-V特性測定を行う場合、順� ��イアス回路60内の順バイアス電源64からの電 圧によって太陽電池1に過電圧がかかり、太� �電池1が壊れてしまう可能性がある。そこで� ��順バイアス電源64からの出力電圧を小型太� �電池等に見合った適切な電圧になるように� �大出力電圧を制御できるようにすることが� �えられる。

 また、太陽電池1から出力される出力電圧 および出力電流が電圧計2および電流計3の定� ��以上に出力された場合には、電圧計2、電流 計3および負荷用電力半導体33の故障等につな がる。そこで、電子負荷制御回路35において� ��電圧計2および電流計3の観測値を監視し、� �観測値と電圧計2および電流計3の定格値との 比較を行い、その比較において観測値が定格 値を越えている場合に、負荷用電力半導体33� ��制御することで電圧計2および電流計3の観� �値が定格値を越えないようにすることも考� �られる。

 また、短絡電流Iscを正確に求めるための上� ��実施の形態における逆バイアス回路として� ��スイッチング方式を用いた大容量電子負荷� ��置を用いることも考えられる。
 そこで、以下にスイッチング方式を用いた� ��容量電子負荷装置90について図面を参照し� �説明する。

 図7は本発明にかかるスイッチング方式を 用いた大容量電子負荷装置90の説明図である� ��大容量電子負荷装置90の構成としては、逆� �イアス回路10および可変抵抗部30を除く各部� ��については、上記実施の形態と同様の構成� ��とるため説明は省略する。図7に示すように 、大容量電子負荷装置90において電流計3の下 流には、逆バイアス付電換回路80が設けられ� ��いる。逆バイアス付電換回路80は、負荷用� �イッチング回路85、スイッチングトランス82� ��逆流防止ダイオード89および逆バイアス安� �用コンデンサ87から構成される。

 スイッチング方式とは電子スイッチのON/O FFの比率を効率的に変えることで、負荷への� ��力を制御するものである。このスイッチン� ��方式を用いた負荷用スイッチング回路85は� �源供給側から見ると負荷であり、このスイ� �チング電源負荷を電子負荷と見立て、擬似� �に太陽電池1の負荷を無限大から下げること� ��できる。しかし、スイッチング方式を用い� ��負荷用スイッチング回路85のみを用いても� �太陽電池1の極めて低い抵抗値は実現できず� ��短絡電流Iscは正確に測定されない。

 そこで、スイッチング方式に対応する逆� ��イアス回路を設け、短絡電流Iscを求める。� ��下にその過程を説明する。

 I-V特性測定が行われる直前には、スイッチ� ��グトランス82に電流が流れていないため、� �バイアス安定用コンデンサ87には充電はされ ていない。
 その後、I-V特性測定が開始されると、電子� ��荷制御回路35により負荷用スイッチング回� �85は太陽電池1の負荷抵抗値が無限大から最� �になるように制御される。このとき、太陽� �池1の負荷抵抗値は無限大から徐々に減少し� ��いくので、太陽電池出力電流72が流れる。� �陽電池出力電流72によってスイッチングトラ ンス82に電圧がかかることになり、逆バイア� ��安定用コンデンサ87に太陽電池1の出力と逆� ��極性での充電がされることとなる。

 そして、太陽電池1の負荷抵抗値が最小に 近づくと、太陽電池1の出力電圧が0Vに近づき 、逆バイアス安定用コンデンサ87充電された� ��荷電圧により、太陽電池1に逆バイアスがか かることになる。このとき、電圧計2では、� �2における点bの値が観測される。なお、この ときスイッチングトランス82および負荷用ス� ��ッチング回路85には逆バイアス電源89および 逆バイアス安定用コンデンサ87の電圧が印加� ��れるため、スイッチング回路動作は継続さ� ��る。

 太陽電池1の負荷抵抗値が0になると、逆バ� �アス安定用コンデンサ87に充電された電荷電 圧により太陽電池1に逆バイアスがかかる。� �のため、電圧計2では、図2における点aの値� �観測されることとなる。
 以上の過程において、電圧計2の値は図2に� �ける点bから点aへ変化する。このときの電流 計3の値を観測することにより、太陽電池1の� ��力電圧を0Vとしたときの短絡電流Iscを正確� �求めることができる。

 また、スイッチング方式を用いた大容量� ��子負荷装置90において、太陽電池1の出力電� ��を0Aにしたときの開放電圧Vocについては、� �記実施の形態と同様の構成をとる順バイア� �回路60を利用することで正確に求められる。 その過程については上記実施の形態と同様で あるため省略する。

 一方、太陽電池のI-V特性測定の測定デー� ��には、測定環境によりノイズ成分が含まれ� ��いることは一般的に知られている。そこで� ��得られた測定データからノイズ成分を除去� ��る方法を本発明に適応させ、より正確な太� ��電池のI-V特性測定を行うことも考えられる� ��太陽電池においては、その特性を表す特性� ��数が既知であり、得られるべき結果が予想� ��きる。その予想情報をもとに各測定データ� ��らノイズ成分を除去することができる。以� ��にノイズ成分の除去について説明する。

 電子負荷装置により測定される太陽電池I-V� ��性測定データは、太陽電池の出力電圧、太� ��電池の出力電流、モニターセルの実測値等� ��ある。なお、モニターセルとは、予め変換� ��数が正確に計測され、出力電流と光量との� ��係が明らかになっているセルである。
 各測定データについて既知関数に最近似す� ��ようにパラメータを決定する。ここで、既� ��関数は、理論的・原理的妥当性のあるもの� ��、パラメータ決定は、多項式近似、ニュー� ��コンピュータの学習結果、テーブル検索等� ��考えられる。

 例えば、既知関数として2次式近似が適用で きる場合には、y=ax ² +bx+cにおける係数a、b、cを測定データから求� ��る。そして、求められる係数a、b、cによっ� ��決まる2次式を用いて太陽電池出力電圧、太 陽電池出力電流を正確に、パラメータにより 求めることが可能となる。

 この方法によれば、求められた係数から� ��計算によってIsc、Voc、Pmax、Vpm、Ipm、FF、EFF� ��は求めることができる。また、従来は測定� ��ータの再現のために、あらゆる場合のI-V特� ��についてのデータを保存しなくてはならな� ��ったが、得られるパラメータのみを保存す� ��ことで足りることとなる。

 また、ノイズ成分が除去された太陽電池の� ��力について、より正確な光量補正が行われ� ��ことが望ましい。
 太陽電池の特性評価においては、フラッシ� ��ランプを用いた場合、時間と共に光量が減� ��する。そのため太陽電池の出力には光量補� ��が必要となる。以下においては、放射照度� ��1000±50W/m ² で計測されたように補正することとして説明 する。

 まず、光量補正を行う前に、モニターセル� ��出力電流により適切な光量が出力されてい� ��時間帯に測定を行う。ここでは放射照度が1 000±50W/m ² となる時間帯とする。この時間帯において、 太陽電池のI-V特性測定を行う。この場合、正 しく出力されている時間帯が短いため、I-V特 性測定を開始するタイミングをずらしながら 、複数回測定を行い、適切な光量が出力され ているときに計測されたデータを、順次ショ ート状態から開放電圧Vocに至るまで測定電圧 を増やしていく。

 次に、太陽電池の出力電流の光量補正を� ��う。この場合には、光量の値が±5%以下なの で、比例補正を使用して太陽電池の出力電流 の光量補正を行えばよい。そして、上記測定 により得られたデータに基き、太陽電池I-V特 性を作成する。なお、ここで作成される太陽 電池I-V特性をここでは基準カーブと呼ぶ。

 そして、新たな同一特性の太陽電池を、光� ��が±20%の範囲において太陽電池I-V特性測定� �行う。ここで測定は1回とし、測定されたデ� ��タについて前述したノイズ除去を行う。そ� ��て、得られたデータを用いて太陽電池の出� ��電流の光量補正を行う。太陽電池の出力電� ��は下記の式で表されるが、この式は非線型� ��あり、解析的な光量補正は困難である。
そこで、太陽電池の出力電流の光量補正は、 下記の式に基いて行う。すなわち、太陽電池 の出力電流値inは、直前の電流値in-1を使って 求める。
 さらに、ダイオード因子n _b 、太陽電池の直列抵抗r _s 、太陽電池の並列抵抗r _sh についてはそれぞれに適当な値が設定できる テーブルを予め用意する。そして、そのテー ブルに設定された値に基き、太陽電池のI-V特 性を求める。

 ここで、どのパラメータが適しているか� ��、前述した、基準カーブと呼ばれる太陽電� ��I-V特性と整合性が取れる最も整合性のある� ��陽電池I-V特性を予め決定しておけばよいこ� ��となる。以降は、測定結果に上述したパラ� ��ータを適応して計算すればよい。