[发明专利]太阳能模拟器和太阳能电池检查设备

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能模拟器以及各自用于检查太阳能电池的太阳能电池检查设备。更具体地，本发明涉及使用包括点光发射器的光发射器阵列的太阳能模拟器，以及使用太阳能模拟器的太阳能电池检查设备。

背景技术

按照常规，为了检查所生产的太阳能电池的光电转换特性，在用预定光照射太阳能电池时测量太阳能电池的电输出特性。在该测量中，使用用于用满足预定条件的光照射太阳能电池的光发射器设备，即太阳能模拟器。

在太阳能模拟器中，为了产生具有类似于阳光的光谱的照射光，在许多情况下，具有适当滤光器的发光体(诸如例如氙气灯或卤素灯)被用作光发射器。具体而言，在用于检查批量生产的太阳能电池的太阳能模拟器中，除了以上光谱以外，可仔细地均衡太阳能电池的光接收表面上的光强度，即辐照度。原因在于，在所测量的光电转换特性的基础上进行对批量生产的太阳能电池的质量控制，并且因此将该测量结果与其他太阳能电池的测量结果进行比较或对比。在下文中，在太阳能模拟器中，用用于测量太阳能电池的光照射的表面被称为“照射表面”，并且在照射表面中，假设太阳能电池的光接收表面要定位的范围被称为“有效照射区域”。另外，在有效照射区域中的各个位置(地点)中辐照度的不均衡性(即其不一致性)被称为“辐照度的位置不均匀性”。注意，在JIS C 8912和JIS C 8933中，定义了“4.2辐照度的位置不均匀性(measurement of locational unevenness of irradiance)”。另外，在IEC 60904-9：2007“光伏器件：第九部分太阳能模拟器性能要求(Photovoltatic devices：Part 9 Solar simulator performance requirements)”中，“3.10测试平面中的辐照度的不一致性(non uniformity of irradiance in the test plane)”被定义为术语。

在常规太阳能模拟器中，为了均衡有效照射区域中的辐照度，漫射光学系统或集成光学系统设置在光发射器和照射表面之间的任何位置。这些光学系统中的每一个都是光学元件，用于通过漫射或聚集(condense)来自光发射器的光来均衡有效照射区域中的辐照度以控制光在光的传播距离的某一中点处的方向。例如，当试图根据用于测量诸如集成太阳能电池之类的大面积太阳能电池的常规方法均衡辐照度时，根据作为测量对象的太阳能电池(要测量的太阳能电池)的尺寸来增加光的传播距离变得必要。结果，使用其中以均衡辐照度照射大面积太阳能电池的常规方法的太阳能模拟器不可避免地占据大的空间。

在另一方面，提出使用板式光发射器单元作为太阳能模拟器的光发射器，其中诸如发光二极管(LED)等固态光发射器平面地排列(例如，专利文献1：PCT申请No.2004-511918的日文翻译；以及专利文献2：日本专利申请特开No.2004-281706)。如在这些申请中，当将板式光发射器单元应用于太阳能模拟器时，通过将若干板式光发射器单元排列成排列瓦(tile)的形状，容易地放大有效照射区域变得可能。在使用此类板式光发射器单元的太阳能模拟器中，有可能将从光发射器到照射表面的光学路径长度减至比使用氙气灯或卤素灯的太阳能模拟器的光学路径长度短。这是因为在光发射器和照射表面之间不需要用于均衡辐照度的大规模光学系统。由此，当使用板式光发射器单元时，应对太阳能电池的尺寸的增加变得容易，并且同样实现了容易地抑制太阳能模拟器的尺寸本身的增加的优点。

专利文献1：PCT申请No.2004-511918的日文翻译

专利文献2：日本专利申请特许公开No.2004-281706

在此，检查各种尺寸的太阳能电池时所需的太阳能模拟器的特性之一是贯穿有效照射区域的辐照度尽可能地恒定，即尽可能地一致。然而，在使用排列有多个固态光发射器的板式光发射器单元的专利文献1和2中所公开的太阳能模拟器中的每一个中，遇到的问题是在有效照射区域的外围边缘部分附近辐照度趋于降低以致辐照度的位置不均匀性趋于增加。本发明旨在有助于供应太阳能模拟器，其中防止在有效照射区域的外围边缘部分附近的辐照度降低，并且辐照度的位置不均匀性减少。