《太阳模拟器.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《太阳模拟器.pdf（14页完整版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 104121499 A (43)申请公布日 2014.10.29 C N 1 0 4 1 2 1 4 9 9 A (21)申请号 201310740961.1 (22)申请日 2013.12.27 2013-091691 2013.04.24 JP F21S 2/00(2006.01) F21V 1/00(2006.01) (71)申请人共进电机株式会社 地址日本京都府 (72)发明人镰谷幸平 下埜彰夫 (74)专利代理机构北京信慧永光知识产权代理 有限责任公司 11290 代理人鹿屹 李雪春 (54) 发明名称 太阳模拟器 (57) 摘要 本发明提供一种太阳模拟器，。
2、结构简单且能 够大幅降低照射对象的辐照不均匀度，例如可以 满足最高等级的标准。所述太阳模拟器包括：发 光灯（1），形成环状，在所述环的贯通方向上配置 作为照射对象的工件（W）；以及环状遮光体（21）， 由线材形成，配置在所述发光灯（1）与所述工件 （W）之间。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书6页 附图6页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书6页 附图6页 (10)申请公布号 CN 104121499 A CN 104121499 A 1/1页 2 1.一种太阳模拟器，其特征在于包括： 发光灯，形成环状，在所述环。
3、的贯通方向上配置作为照射对象的工件；以及 环状遮光体，由线材形成，配置在所述发光灯和所述工件之间。 2.根据权利要求1所述的太阳模拟器，其特征在于， 所述发光灯与所述环状遮光体的中心轴配置为基本一致， 所述环状遮光体的外形尺寸形成为小于所述发光灯的外形尺寸。 3.根据权利要求1所述的太阳模拟器，其特征在于， 还包括灯箱，所述灯箱的一端侧将所述发光灯收容在内部、另一端侧形成有光出射口， 所述环状遮光体由多根线材交叉形成，所述多根线材设置为，当朝向所述发光灯所配 置的方向观察所述光出射口时，所述多根线材架设在所述光出射口上。 4.根据权利要求1所述的太阳模拟器，其特征在于，所述环状遮光体由四根线材。
4、交叉 而呈大致正方形。 5.根据权利要求3所述的太阳模拟器，其特征在于，能改变各线材相对于所述光出射 口的位置。 权 利 要 求 书CN 104121499 A 1/6页 3 太阳模拟器 技术领域 0001 本发明涉及太阳能电池单元的性能评价及其他的耐光环境评价中所使用的太阳 模拟器。 背景技术 0002 例如在太阳能电池单元的性能评价中，对于照射到作为照射对象的太阳能电池单 元表面的光的辐照不均匀度，由JIS C8912和IEC60904-9规定了标准。更具体而言，辐照 不均匀度（位置不同产生的辐照度不均）由以下公式定义。 0003 （公式1） 0004 0005 其中，E：辐照不均匀度（%。
5、），E max ：辐照度的最大值（W/m 2 ），E min ：辐照度的最小值 （W/m 2 ）。而且，上述标准中的等级A要求将辐照不均匀度控制在2%以内。 0006 作为太阳模拟器所使用的发光灯，可以列举将一根发光管扭曲而形成大致环状的 长弧氙灯等。当使这种形成环状的发光灯脉冲发光时，难以把所述太阳能电池单元的表面 上的各点的辐照不均匀度控制在2%以内。此外，不仅是在太阳能电池单元的评价中，在组 合多个太阳能电池单元的太阳能电池板的性能评价中，辐照不均匀度也成为问题。 0007 因此，专利文献1所示的太阳模拟器中，公开有在收容发光灯的灯箱的光出射口 与作为照射对象的太阳能电池板之间，设置作为。
6、辐照不均匀度修正机构的滤波部。所述滤 波部在从所述光出射口射出的光的光路上形成多个矩形的区域，在与所述太阳能电池板上 的辐照度高的部分对应的区域上设置网眼滤波器和遮光滤波器。 0008 可是，尽管构成这种滤波部在理论上可行，但是在与太阳能电池板上的辐照度高 的部分对应的区域上设置网眼滤波器非常繁琐。例如，发光灯因经时变化等而导致其发光 状态改变时，难以与此对应地改变网眼滤波器的位置等以修正新发生的辐照不均匀度。 0009 此外，即使使用上述的滤波部，也难以降低到标准规定的A等级所容许的辐照不 均匀度的水平。 0010 专利文献1：日本专利公开公报特开2007-311085号 发明内容 0011。
7、 鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种太阳模拟器，结构简单且能够大幅降低 照射对象的辐照不均匀度，例如能满足最高等级的标准。 0012 即，本发明的太阳模拟器包括：发光灯，形成环状，在所述环的贯通方向上配置作 为照射对象的工件；以及环状遮光体，由线材形成，配置在所述发光灯和所述工件之间。 0013 其中，“环状”不仅指形成为完全的环而没有接口的形状，也包括将直线构件扭曲 而形成环的形状，以及结构件即使部分分开也大致呈环的形状。 0014 如上所述，由于所述发光灯形成环状，所以从发光灯的各点出射的光在以规定的 说 明 书CN 104121499 A 2/6页 4 立体角扩散的状态下照射到作为所述。
8、照射对象的工件。因此，当所述发光灯与所述工件之 间不存在任何遮光物时，在所述工件上，以和所述发光灯的中心轴的交点为中心、从各点出 射的光重合的光重合区域形成大致圆形，所述光重合区域的辐照度比其他部分略高。 0015 然而，由于本发明中在所述发光灯和所述工件之间配置了由线材形成的环状遮光 体，所以从所述发光灯射出的光中、应到达所述光重合区域的光的一部分被遮挡，可以使所 述光重合区域中的辐照度略微降低。而且，由于所述环状遮光体由线材形成，所以只会遮挡 极少一部分的光，从所述发光灯射出并到达所述光重合区域以外的其他区域的光几乎不被 遮挡。 0016 因此，利用所述环状遮光体，能够减小工件上的所述光重。
9、合区域中的辐照度与其 他区域中的辐照度的差，可以减小工件上的辐照不均匀度。 0017 而且，由于所述环状遮光体结构非常简单，所以容易根据发光灯的照射状态的变 化适当变更设置位置及其大小，能使降低辐照不均匀度的调整作业也非常简便。 0018 为了能利用所述环状遮光体使光重合区域中的辐照度降低、有效降低工件上的辐 照不均匀度，优选所述发光灯与所述环状遮光体的中心轴配置为基本一致，所述环状遮光 体的外形尺寸形成为小于所述发光灯的外形尺寸。 0019 为了以简单结构在所述发光灯和所述工件之间形成所述环状遮光体，优选还包括 灯箱，所述灯箱的一端侧将所述发光灯收容在内部、另一端侧形成有光出射口，所述环状遮。
10、 光体由多根线材交叉形成，所述多根线材设置为，当朝向所述发光灯所配置的方向观察所 述光出射口时，所述多根线材架设在所述光出射口上。 0020 为了即便所述环状遮光体形状简单、仍然能仅对所述光重合区域产生遮光效果， 从而能大幅降低工件上的辐照不均匀度，作为具体结构例可以列举所述环状遮光体由四根 线材交叉而呈大致正方形。 0021 为了能够适当变更所述环状遮光体的大小，并配合所述发光灯的特性和经时变化 等来调节遮光方式以始终降低工件上的辐照不均匀度，优选能改变各线材相对于所述光出 射口的位置。 0022 按照本发明的太阳模拟器，由于在形成环状的所述发光灯和所述工件之间配置由 线材形成的环状遮光体，。
11、所以能够使应到达工件上的与所述发光灯的环状对应形成的光重 合区域的光，被所述环状遮光体遮挡，能够仅降低辐照度容易变高的区域的辐照度，从而可 以大幅降低工件上的辐照不均匀度。此外，由于所述环状遮光体结构非常简单，所以能在降 低辐照不均匀度时简单调节所述环状遮光体的形状、位置和大小。 附图说明 0023 图1是表示使用本发明第一实施方式的太阳模拟器的太阳能电池单元评价装置 的立体示意图。 0024 图2是表示第一实施方式中的太阳模拟器的内部结构和照射方式的立体示意图。 0025 图3是第一实施方式中的太阳模拟器的纵断面示意图。 0026 图4是表示第一实施方式中的太阳模拟器的辐照不均匀度修正机构的。
12、结构的示 意图。 0027 图5是表示以往的太阳模拟器与本发明的太阳模拟器的辐照不均匀度的不同的 说 明 书CN 104121499 A 3/6页 5 测量结果。 0028 图6是表示本发明第二实施方式的太阳模拟器的辐照不均匀度修正机构的示意 图。 0029 附图标记说明 0030 200 太阳能电池单元评价装置 0031 100 太阳模拟器 0032 1 发光灯 0033 21 环状遮光体 0034 3 灯箱 0035 31 光出射口 0036 W 太阳能电池单元（工件） 0037 C 中心轴 具体实施方式 0038 参照图1至图5说明本发明第一实施方式的太阳模拟器100和使用所述太阳模拟 。
13、器100的太阳能电池单元评价装置200。 0039 图1所示的第一实施方式的太阳能电池单元评价装置200例如用于对制造阶段的 太阳能电池单元W进行输出特性评价，并按照特性将太阳能电池单元W分类。 0040 所述太阳能电池单元评价装置200如图1所示，包括：大致长方体形状的太阳模拟 器100，向作为照射对象且作为工件的太阳能电池单元W照射脉冲光；试料台S，配置在所述 太阳模拟器100的下部，承载太阳能电池单元W；I-V测试器TS，测量从所述太阳能电池单 元W输出的电压值和电流值，从而测量和评价所述I-V特性；以及亮灯电源P，控制所述太 阳模拟器100的发光时机和发光时间。所述试料台S和I-V测试。
14、器TS承载在承载机架RA 内，所述承载机架RA的顶面开口，在第二层以与所述开口相对的方式承载所述试料台S，并 在第一层收容所述I-V测试器TS。 0041 以下具体说明本发明的太阳模拟器100。 0042 如图2和图3所示，所述太阳模拟器100包括：大致中空长方体形状的灯箱3；发 光灯1，收容在所述灯箱3内；以及辐照不均匀度修正机构2，用于修正由所述发光灯1照射 的太阳能电池单元W上的辐照不均匀度。 0043 在所述灯箱3的封口的一端侧收容所述发光灯1，所述灯箱3的开口的另一端侧成 为光出射口31，从所述发光灯1出射的光经光出射口31向外部射出。而且，所述辐照不均 匀度修正机构2以位于所述发光。
15、灯1和所述太阳能电池单元W之间的方式，设置在所述灯 箱3内的所述光出射口31侧。 0044 所述发光灯1为形成大致环状的长弧氙灯，由所述亮灯电源P控制所述发光灯1 的脉冲发光。此处，进一步具体说明所述发光灯1的形状，从图2的立体图可知，发光灯1 并不是完全的环状，通过将发光管的中央部扭曲使一部分交叉而形成环状。另外，本说明书 中的环状的概念不仅是指完全的环状，也包含本实施方式所示的通过交叉而使端部未完全 连接的环状。 0045 并且，所述发光灯1设定为，所述太阳能电池单元W配置在发光灯1的环的贯通方 说 明 书CN 104121499 A 4/6页 6 向上，发光灯1的环的形成面与所述太阳能电。
16、池单元W被光照射的面大致平行。此外，由于 所述发光灯1形成环状，所以如图2所示，形成在所述太阳能电池单元W的某虚拟平面上的 照射区域A上，形成有三个区域。具体而言，形成有：大致圆形的光重合区域R1，以所述发光 灯1的中心轴C和所述太阳能电池单元W的交点为中心，形成在所述太阳能电池单元W的 表面中央部；外周区域R2，比所述光重合区域R1的辐照度低，形成在所述太阳能电池单元W 上的所述光重合区域R1的外侧；以及特性评价中不使用的不使用区域R3，形成在所述外周 区域R2的外侧、且位于所述太阳能电池单元W外侧。所述光重合区域R1是如下区域：由于 从形成环状的发光灯1的各点以规定的立体角出射光，所以从所。
17、述发光灯1的大致所有的 点出射的光重合，其辐照度相比于所述外周区域R2容易变高。 0046 所述辐照不均匀度修正机构2构成为，为了太阳能电池单元W的特性评价而缩小 所述太阳能电池单元W的表面上的所述光重合区域R1与所述外周区域R2的辐照度的差， 以使辐照不均匀度收敛在规定的容许值内。其中，辐照不均匀度例如根据所述太阳能电池 单元W的表面上的最大辐照度与最小辐照度来定义，具体由公式2定义。 0047 （公式2） 0048 0049 其中，E：辐照不均匀度（%），E max ：辐照度的最大值（W/m 2 ），E min ：辐照度的最小值 （W/m 2 ）。 0050 另外，在第一实施方式中，目标在。
18、于将太阳能电池单元W的表面上的所述辐照不 均匀度收敛在2%以内的偏差，以满足标准中的等级A的容许值。 0051 并且，所述辐照不均匀度修正机构2如图2至图4所示，由四根线材2L形成环状 遮光体21，所述环状遮光体21配置在所述发光灯1与所述太阳能电池单元W之间。 0052 在第一实施方式中，所述环状遮光体21呈正方形的环，以其中心轴C与所述发光 灯1的中心轴C大体一致的方式配置，并且其外形尺寸小于所述发光灯1。换言之，所述环 状遮光体21被设置为仅遮挡从所述发光灯1射出的光中、朝所述光重合区域R1行进的光 的极少一部分。 0053 从图4可知，所述环状遮光体21的正方形形状由四根线材2L交叉形。
19、成，且朝向所 述发光灯1所配置的方向观察所述光出射口31时，所述四根线材2L架设在所述光出射口 31上。第一实施方式中，针对正方形的光出射口31，在相对的两边上各架设两根线材2L，两 组线材2L分别垂直交叉，形成大致正方形的所述环状遮光体21。 0054 各线材2L的表面上涂布黑色的涂料，从而容易吸光。此外，各线材2L的一端由弹 簧22安装在所述灯箱3上、另一端由卷绕机构23保持规定的张力，从而各线材2L在保持 直线状的状态下架设在所述光出射口31上。此外，由于所述弹簧22和卷绕机构23设置为 能相对于灯箱3进行装拆，所以可以适当变更所述弹簧22和卷绕机构23的安装位置，来改 变所述环状遮光体。
20、21相对于所述光出射口31的形成位置。此外，尽管第一实施方式中所 述线材2L使用金属丝和线程度粗细的线材，但其粗细也可以根据发光灯1的照射方式等而 适当改变。作为所述线材2L的具体粗细的上限，可以列举至少比所述发光灯1的管径细的 直径。 0055 根据图5所示的实测结果说明上述结构的太阳模拟器100相比于以往的太阳模拟 说 明 书CN 104121499 A 5/6页 7 器100能大幅降低辐照不均匀度。图5的（a）表示了使用以往的太阳模拟器100时的太阳 能电池单元W上的辐照不均匀度的分布，图5的（b）表示了使用第一实施方式的太阳模拟 器100时的太阳能电池单元W上的辐照不均匀度的分布。图5。
21、的（a）、（b）表示了将相同大 小的太阳能电池单元W的表面分割为55或88块，分别测量各块上的辐照度，并表示了 偏离平均辐照度的偏差量相对于平均辐照度的比例。另外，设平均辐照度为A、以平均辐照 度为基准的最大辐照度的偏差量为e max 、以平均辐照度为基准的最小辐照度的偏差量为e min 时，可以表示为公式3。 0056 （公式3） 0057 0058 根据所述公式3，平均辐照度A与最大辐照度E max 及最小辐照度E min 的和之间的大 小关系在e max 、e min 的绝对值大致相等时可以表示为公式4。 0059 （公式4） 0060 0061 因此，根据公式4能如以下的公式5所示评价。
22、e max 、e min 之差。 0062 （公式5） 0063 0064 即，如果评价e max 、e min 之差，就能够以比标准定义的辐照不均匀度的公式2更严格 的基准，来评价辐照不均匀度。以下的测量例中，基于所述公式5评价了辐照不均匀度。 0065 图5的（a）所示的以往示例中，以平均辐照度为基准，最大辐照度的偏差量为 1.071%，最小辐照度的偏差量为-1.713%。即，算取最大辐照度与最小辐照度的差时，如果存 在大于2%的偏差，则辐照不均匀度未收敛在等级A的容许值内。 0066 这种结果从图5的（a）的辐照不均匀度的分布可知，中心部的光重合区域R1的辐 照度过高，外周区域R2的辐照。
23、度低。 0067 对此，在图5的（b）所示的第一实施方式的情况下，以平均辐照度为基准，最大辐 照度的偏差量只有0.856%的偏差，最小辐照度的偏差量也仅有-0.985%的偏差。即，算取 最大辐照度与最小辐照度的差时，如果仅存在小于2%的偏差量，则辐照不均匀度收敛在等 级A的容许值内。 0068 观察图5的（b）的辐照度的分布可知，中央部的光重合区域R1的辐照度被所述环 状遮光体21抑制。此外，相比于以往，外周区域R2的辐照度的偏差量的比例变小，这是因 为光重合区域R1的辐照度降低而使平均辐照度下降，另一方面，因所述环状遮光体21基本 不降低外周区域R2的辐照度而相对地使偏差量变小。由此，通过由。
24、所述环状遮光体21仅 抑制光重合区域R1的辐照度，而外周区域R2的辐照度基本保持与以往相同，能够大幅降低 太阳能电池单元W的整个表面的辐照不均匀度。 0069 此外，由于第一实施方式的环状遮光体21由四根线材2L分别交叉形成，所以通过 适当变更所述线材2L的安装位置，能够简单变更环状遮光体21的形成位置和大小。因此， 即使所述发光灯1的发光状态因经时变化等而改变，也可以与此对应来改变遮光量，从而 可以简单地降低辐照不均匀度。 说 明 书CN 104121499 A 6/6页 8 0070 接着参照图6说明本发明的第二实施方式。另外，与第一实施方式对应的构件标 注相同的附图标记。 0071 所述。
25、第一实施方式中，环状遮光体21由四根线材2L交叉而形成大致正方形的环， 而第二实施方式的环状遮光体21形成大致圆形的环，所述圆的象限切换点分别由线材2L 支承在灯箱3上。 0072 按照这种结构，由于所述发光灯1与所述环状遮光体21成为更相近的形状，所以 能以更理想的方式遮挡应到达光重合区域R1的光，能够降低辐照不均匀度。 0073 以下说明其他实施方式。 0074 所述发光灯1在各实施方式中都采用了长弧氙灯，但是也可以采用其他发光原理 的灯。只要是形成环状的灯，就能得到本发明的效果。此外，不仅可以是各实施方式中那样 的通过将发光管扭曲交叉而形成环状的发光灯1，也可以是没有交叉点和接头的形成环。
26、状 的发光灯1。 0075 所述环状遮光体21的形状不限于各实施方式所示的正方形和圆形，也可以是长 方形、菱形、平行四边形、椭圆、三角形等。只要由线材2L形成环状，则其形状没有特别限 制。此外，所述发光灯1与所述环状遮光体21的中心轴C不是必须一致，也可以偏移配置， 所述环状遮光体21也可以相对于所述发光灯1略微倾斜配置。环状遮光体21的大小、形 状、配置只要能配合发光灯1的照射特性而适当调节即可。此外，由多个线材2L形成环状 遮光体21时，例如只要是从光出射口31观察时形成环状即可，各线材2L也可以不接触而 配置在扭曲的位置等。此时优选尽可能使各线材2L接近。 0076 所述各实施方式中将太。
27、阳模拟器100用于太阳能电池单元W的特性评价，但是例 如也可以用于光环境测试，工件不限于太阳能电池单元W，也可以将太阳能电池板及其他元 件作为照射对象。 0077 此外，可以在不违背本发明的发明思想的范围内进行各种变形和对实施方式进行 组合。 说 明 书CN 104121499 A 1/6页 9 图1 说 明 书 附 图CN 104121499 A 2/6页 10 图2 说 明 书 附 图CN 104121499 A 10 3/6页 11 图3 说 明 书 附 图CN 104121499 A 11 4/6页 12 图4 说 明 书 附 图CN 104121499 A 12 5/6页 13 图5 说 明 书 附 图CN 104121499 A 13 6/6页 14 图6 说 明 书 附 图CN 104121499 A 14 。