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C 8904-7

:2011 (IEC 60904-7:2008)

(1)

目  次

ページ

序文

1

1

  適用範囲

1

2

  引用規格

2

3

  スペクトルミスマッチの補正方法

2

4

  測定装置

3

5

  分光感度特性の決定方法

4

6

  分光放射照度の決定方法

4

7

  スペクトルミスマッチ補正係数の決定方法

4

8

  報告書

5

附属書 JA(参考)不確かさの見積り方法

6


C 8904-7

:2011 (IEC 60904-7:2008)

(2)

まえがき

この規格は,工業標準化法第 12 条第 1 項の規定に基づき,財団法人光産業技術振興協会(OITDA)から,

工業標準原案を具して日本工業規格を制定すべきとの申出があり,日本工業標準調査会の審議を経て,経

済産業大臣が制定した日本工業規格である。

この規格は,著作権法で保護対象となっている著作物である。

この規格の一部が,特許権,出願公開後の特許出願又は実用新案権に抵触する可能性があることに注意

を喚起する。経済産業大臣及び日本工業標準調査会は,このような特許権,出願公開後の特許出願及び実

用新案権に関わる確認について,責任はもたない。

JIS C 8904

の規格群には,次に示す部編成がある。

JIS C 8904-2

  第 2 部:基準太陽電池デバイスに対する要求事項

JIS C 8904-3

  第 3 部:基準太陽光の分光放射照度分布による太陽電池測定原則

JIS C 8904-7

  第 7 部:太陽電池測定でのスペクトルミスマッチ補正の計算方法


   

日本工業規格

JIS

 C

8904-7

:2011

(IEC 60904-7

:2008

)

太陽電池デバイス−

第 7 部:太陽電池測定での

スペクトルミスマッチ補正の計算方法

Photovoltaic devices-Part 7: Computation of the spectral mismatch

correction for measurements of photovoltaic devices

序文

この規格は,2008 年に第 3 版として発行された IEC 60904-7 を基に,技術的内容及び構成を変更するこ

となく作成した日本工業規格である。

なお,この規格で参考として示した

附属書 JA は,対応国際規格にはない事項である。

1

適用範囲

この規格は,太陽電池の出力測定における測定用光源の分光放射照度(以下,照射スペクトルという。

及び基準太陽光の分光放射照度(以下,基準スペクトルという。

)のミスマッチ,並びに被測定太陽電池デ

バイス,及び JIS C 8904-2 に規定する基準太陽電池デバイスの分光感度特性のミスマッチが原因で生じる

系統誤差を,補正する手順について規定する。この手順は,分光感度が IEC 60904-10 に規定するリニアリ

ティをもつ被測定太陽電池デバイスだけに適用する。この手順は,単接合(シングルジャンクション)デ

バイスについて適用できるが,原理は,多接合(マルチジャンクション)デバイスに拡張してもよい。

太陽電池デバイスの分光感度特性は,波長依存性があるので,その性能は,入射光のスペクトルに顕著

に依存する。太陽光の場合は,場所,天候,時間,季節,受光面の方位などによって性能が変化する。ま

た,ソーラシミュレータの場合は,その種類,条件によって性能が変化する。放射照度を日射計(サーモ

パイル放射計。スペクトルの違いに敏感ではない。

)で測定する場合,又は基準太陽電池デバイスで測定す

る場合,いずれの場合でも入射光のスペクトルは,既知でなければならない。その理由は,入射光のスペ

クトルを用いて,被測定太陽電池デバイスの性能を,JIS C 8904-3 に規定する基準スペクトルの下での性

能に補正するからである。

放射照度を測定するために基準太陽電池デバイス又は日射計(サーモパイル放射計)を用いる場合,こ

の規格で示す手順で,JIS C 8904-3 に規定する基準スペクトルの下,又は任意の基準スペクトルの下での

被測定太陽電池デバイスの短絡電流を得るためのスペクトルミスマッチ補正係数を,計算することができ

る。基準太陽電池デバイスが被測定太陽電池デバイスと同じ相対分光感度特性をもつ場合,基準スペクト

ルと実際の入射光のスペクトルとの違いは,

自動的に考慮され,

スペクトルミスマッチ補正の必要はない。

したがって,屋外測定で基準太陽電池デバイス法を用い,かつ,基準太陽電池デバイスと被測定太陽電池

デバイスとが同じ相対分光感度特性をもつ場合,場所及び天候条件は,重要ではない。同様に,屋内測定

では,ソーラシミュレータの種類は,重要ではない。


2

C 8904-7

:2011 (IEC 60904-7:2008)

   

被測定太陽電池デバイスを,既知のスペクトルで測定する場合,その他の任意のスペクトルの下での短

絡電流を,被測定太陽電池デバイスの分光感度特性を用いて算出できる。

注記 1  この規格のスペクトルという表現は,分光放射照度分布を意味する。

注記 2  この規格の対応国際規格及びその対応の程度を表す記号を,次に示す。

IEC 60904-7:2008

,Photovoltaic devices−Part 7: Computation of the spectral mismatch correction

for measurements of photovoltaic devices

(IDT)

なお,対応の程度を表す記号“IDT”は,ISO/IEC Guide 21-1 に基づき,

“一致している”

ことを示す。

2

引用規格

次に掲げる規格は,この規格に引用されることによって,この規格の規定の一部を構成する。これらの

引用規格は,その最新版(追補を含む。

)を適用する。

JIS C 8904-2

  太陽電池デバイス−第 2 部:基準太陽電池デバイスに対する要求事項

注記  対応国際規格:IEC 60904-2,Photovoltaic devices−Part 2: Requirements for reference solar

devices

(MOD)

JIS C 8904-3

  太陽電池デバイス−第 3 部:基準太陽光の分光放射照度分布による太陽電池測定原則

注記  対応国際規格:IEC 60904-3,Photovoltaic devices−Part 3: Measurement principles for terrestrial

photovoltaic (PV) solar devices with reference spectral irradiance data

(MOD)

JIS C 8990

  地上設置の結晶シリコン太陽電池(PV)モジュール−設計適格性確認及び形式認証のた

めの要求事項

注記  対応国際規格:IEC 61215,Crystalline silicon terrestrial photovoltaic (PV) modules−Design

qualification and type approval

(IDT)

JIS C 8991

  地上設置の薄膜太陽電池(PV)モジュール−設計適格性確認試験及び形式認証のための

要求事項

注記  対応国際規格:IEC 61646,Thin-film terrestrial photovoltaic (PV) modules−Design qualification

and type approval

(IDT)

IEC 60891

,Photovoltaic devices−Procedures for temperature and irradiance corrections to measured I-V

characteristics

IEC 60904-1

,Photovoltaic devices−Part 1: Measurement of photovoltaic current-voltage characteristics

IEC 60904-8

,Photovoltaic devices−Part 8: Measurement of spectral response of a photovoltaic (PV) device

IEC 60904-9

,Photovoltaic devices−Part 9: Solar simulator performance requirements

IEC 60904-10

,Photovoltaic devices−Part 10: Methods of linearity measurement

3

スペクトルミスマッチの補正方法

スペクトルミスマッチの補正方法は,次の a)∼d)による。

a)

多くの種類の太陽電池デバイスの電流電圧特性(以下,I-V 特性という。

)の形状は,光源のスペクト

ルに依存しないが,電流値については,光源のスペクトルに依存する。それらのデバイスに対しては,

短絡電流値について,基準スペクトルとのスペクトルミスマッチ補正が可能である。スペクトル依存

性の大きな太陽電池デバイス(例えば,多接合形)の I-V 特性は,適切なスペクトル(例えば,基準

太陽光スペクトルと近似度の高いスペクトル,又は基準太陽光スペクトル下での各層の短絡電流比が


3

C 8904-7

:2011 (IEC 60904-7:2008)

実現できるように調整したスペクトル)をもった光源で測定しなければならない。

b)

照射スペクトルが基準スペクトルと同じ場合,又は被測定太陽電池デバイス及び基準太陽電池デバイ

スの分光感度特性が同じ場合は,補正の必要はない。その理由は,後者の場合,基準太陽電池デバイ

スの分光感度特性と基準スペクトルとの積を積分して得られる短絡電流は,被測定太陽電池デバイス

の分光感度特性と基準スペクトルとの積を積分して得られる短絡電流に一致し,式(3)で規定するスペ

クトルミスマッチ補正係数は 1 となるからである。

c)

照射スペクトルと分光感度特性との間にミスマッチがある場合は,スペクトルミスマッチ補正係数を

計算しなければならない。このミスマッチのため,基準太陽電池デバイスの短絡電流は,被測定太陽

電池デバイスの短絡電流と一致しない。そこで,次の式(1)によって,放射照度 G

meas

で,かつ,その

照射スペクトルで測定した被測定太陽電池デバイスの短絡電流と同じ値を発生させる基準スペクトル

の実効放射照度を決定する。

meas

spectrum

ref

at

eff

G

MM

G

×

=

 (1)

ここに,  G

eff at ref spectrum

基準スペクトルの実効放射照度

G

meas

分光感度特性が S

ref

(λ)

の基準太陽電池デバイスによる

放射照度の測定値

MM: 箇条 で求めたスペクトルミスマッチ補正係数

d

)

基準スペクトルに基づく測定には,次の二つの補正方法がある。

方法 1  ソーラシミュレータの放射照度を調整し,式(1)によって求めた実効放射照度 G

eff at ref spectrum

が,

基準照度 G

ref

[例えば,JIS C 8990 及び JIS C 8991 で規定する値,基準状態(STC)によっ

て 1 000 W・m

2

]に等しくなるようにする。すなわち,基準太陽電池デバイスの基準太陽光

での校正値を用いて,ソーラシミュレータの放射照度を,次の式(2)によって求めた値に調整

する。

MM

G

 

 

G

ref

meas

=

 (2)

スペクトルミスマッチ補正係数の逆数である 1/MM は,基準太陽電池デバイスの出力の対

光直線性がリニア(IEC 60904-10 参照)な範囲で,ソーラシミュレータの調整量を与える。

調整されたソーラシミュレータの分光放射照度は,基準太陽光下と同じ短絡電流を発生させ

る。次に,IEC 60904-1 の規定によって I-V 特性を測定する。

方法 2  規定の放射照度のソーラシミュレータで I-V 特性を測定する。式(1)によって,この放射照度

から基準太陽光換算の実効放射照度を決定する。次に,IEC 60891 の規定によって,実効放

射照度から基準状態での I-V 特性に変換する。

方法 は,ソーラシミュレータ法に対して望ましい方法(IEC 60904-9 参照)であり,被測定太陽

電池デバイス出力の放射照度に対するノンリニアリティによる誤差を,最小にする方法である。

方法

2

は,屋外測定など放射照度が簡単に制御できない場合に適用する。

4

測定装置

測定装置は,次による。

a

)

分光感度特性の測定装置は,IEC 60904-8 の規定による。

b

) I-V

特性の測定装置は,IEC 60904-1 の規定による。

c

)

分光放射照度計は,基準太陽電池デバイス及び被測定太陽電池デバイスの分光感度特性の波長範囲を

超えて,試験面での分光放射照度を測定できるものとする。


4

C 8904-7

:2011 (IEC 60904-7:2008)

   

注記 1  例えば,分光放射照度計による照射スペクトルの測定方法は,CIE 063 で規定している。

注記 2  分光放射照度計の入射部,及び被測定太陽電池デバイスの入射部は,類似の入射角度依存

性及び視野角をもつことが望ましい。

5

分光感度特性の決定方法

分光感度特性の決定方法は,次による。

a

)

被測定太陽電池デバイスの相対分光感度特性は,IEC 60904-8 の規定によって測定する。

b

)

校正に関わる文書がない場合,基準太陽電池デバイスの相対分光感度特性は,IEC 60904-8 の規定に

よって測定する。

6

分光放射照度の決定方法

分光放射照度の決定方法は,次による。

a

)

分光放射照度計の入射部を,被測定太陽電池デバイスの位置に取り付けるか,又はできるだけ近くに

取り付ける。取付けは,被測定太陽電池デバイスの面に対して±2°以内とする。

b

)

照射スペクトルを記録する。ソーラシミュレータの測定では,スリット幅 2 nm∼5 nm で波長送り 2 nm

以下を推奨する。屋外(太陽光)測定では,スリット幅と波長送りとは,共に 10 nm まで許容する。

測定中,放射照度の変化は,±2 %以内でなければならない。必要がある場合,実際の積分放射照度

の全ての測定点に対して,その強度を線形補正するか,又は±2 %以内で合致する範囲で繰返し測定

を行い,それらの平均値を相対分光放射照度とする。

c

)

照射スペクトルの全波長領域の測定時間が,I-V 特性の測定時間よりも長い場合,又は光源の分光放

射照度分布が時間的に不安定な場合[例えば,パルス発光形(発光幅によってフラッシュ形ともいう。

ソーラシミュレータ又は自然太陽光]

,正確な照射スペクトルを決定するために特別な注意を払う。

注記 1  パルス発光形ソーラシミュレータは,I-V 特性測定の間,照射スペクトルが安定ではない

ことがある。また,パルスの立ち上がり期間及び立ち下り期間のスペクトルは,指定のス

ペクトルとは異なることがある。この場合,パルスの立ち上がり期間及び立ち下り期間を

含んだ時間でスペクトルを測定することは正しくないことがある。

注記 2  屋外でのスペクトルは,大気状態の変化によって安定でないことがある。

7

スペクトルミスマッチ補正係数の決定方法

スペクトルミスマッチ補正係数は,次の式(3)によって求める。ここで,波長積分範囲は,基準太陽電池

デバイス及び被測定太陽電池デバイスの全感度波長帯域とする。

×

×

=

λ

λ

λ

λ

λ

λ

λ

λ

λ

λ

λ

λ

)d

(

)

(

)d

(

)

(

)d

(

)

(

)d

(

)

(

sample

ref

ref

meas

sample

meas

ref

ref

S

E

S

E

S

E

S

E

MM

 (3)

ここに,

E

ref

(λ)

基準スペクトルで,波長 λ での単位波長幅当たりの放射照
度。すなわち,JIS C 8904-3 に規定する値

E

meas

(λ)

測定時の照射スペクトルで,波長 λ での単位波長幅当たり
の放射照度

S

ref

(λ)

基準太陽電池デバイスの分光感度特性

S

sample

(λ)

被測定太陽電池デバイスの分光感度特性

注記 1  分光放射照度及び分光感度特性は,絶対値又は相対値で与える。


5

C 8904-7

:2011 (IEC 60904-7:2008)

注記 2  太陽光及びシミュレータのスペクトル形状は不規則であるから,分光感度特性は,分光放射

照度測定点ごとに内挿した値で与えることが望ましい。

注記 3  式(3)は,単接合デバイスについて有効であるが,多接合デバイスにも適用できる可能性があ

る。多接合デバイスの場合,適切な分光透過率をもつフィルタを用いて対象とする接合部ご

との分光感度特性を測定し,計算する。多接合デバイスの試験報告書には,スペクトルミス

マッチ補正係数及び各接合部の基準要素セル電流比を記載する。

照射スペクトル及び分光感度特性が絶対値の場合,式(3)は,次の式(4)のようになる。

Eref

sample,

SC,

Emeas

ref,

SC,

Emeas

sample,

SC,

Eref

ref,

SC,

I

I

I

I

MM

=

 (4)

ここに,

I

SC,sample,Eref

基準スペクトルでの被測定太陽電池デバイスの短絡
電流

I

SC,ref,Eref

基準スペクトルでの基準太陽電池デバイスの短絡電

 

I

SC,sample,Emeas

測定時の照射スペクトルでの被測定太陽電池デバイ
スの短絡電流

I

SC,ref,Emeas

測定時の照射スペクトルでの基準太陽電池デバイス
の短絡電流

8

報告書

試験報告書には,IEC 60904-1 の規定によって,次の事項を記載する。

a

)  IEC 60904-1

又はその他の規格に基づいた測定で,放射補正を行った場合,次の事項を記載する。

1

)

スペクトルミスマッチ補正係数(計算した値)

2

)

被測定太陽電池デバイス及び基準太陽電池デバイスの特定,並びにそれらの分光感度特性(IEC 

60904-8

の報告書)

3

)

照射スペクトル及び基準スペクトル

4

)

用いた積分計算方法

5

)

被測定太陽電池デバイスと基準太陽電池デバイスとの寸法(面積)が異なる場合は,その寸法

b

)

被測定太陽電池デバイスと基準太陽電池デバイスとの相対分光感度特性にスペクトルミスマッチがな

い場合,次の事項を記載する。

1

)

被測定太陽電池デバイス及び基準太陽電池デバイスの特定,並びにそれらの分光感度特性(IEC 

60904-8

の報告書)

2

)

被測定太陽電池デバイスと基準太陽電池デバイスとの寸法(面積)が異なる場合は,その寸法

3

)

被測定太陽電池デバイスの分光感度特性が測定できない場合,その同等性を決めた基準


6

C 8904-7

:2011 (IEC 60904-7:2008)

   

附属書 JA

参考)

不確かさの見積り方法

この附属書は,スペクトルミスマッチ補正係数の不確かさの要因及びその算出方法を示す。

なお,不確かさの見積りについては,JIS Z 8404-1 及び ISO/IEC Guide 98-3 を参照する。

スペクトルミスマッチ補正係数の不確かさの基本的な要因は,式(1)の中のそれぞれの測定値に対する不

確かさである。さらに,ソーラシミュレータのスペクトルの時間的安定性も考慮しなければならない。

JA.1

に不確かさの要因を示す。これらの要因ごとの不確かさを合成することでスペクトルミスマッチ補正

係数の不確かさが得られる。ただし,式(3)は積分の形であり,それぞれの測定値の不確かさは,測定波長

ごとに異なる。したがって,不確かさの合成は,モンテカルロシミュレーションなどの方法を用いること

が望ましい。

表 JA.1−スペクトルミスマッチ補正係数の不確かさの要因

要因

式(3)の記号

要因の詳細

入射光のスペクトルの測
定値

E

meas

(λ)

分光放射計(標準電球の波長ごとの不確かさ,波長ごとの測定器の不確
かさ,校正値と測定値との範囲での直線性)

入射光のスペクトルの時
間安定性

被測定太陽電池デバイスを測定した時点と照射スペクトルを測定した時
点との違いによる不確かさ

基準太陽電池デバイスの
分光感度特性の測定値

S

ref

(λ)

被測定太陽電池デバイス
の分光感度特性の測定値

S

sample

(λ)

分光感度測定装置の不確かさ(参照する標準の波長ごとの不確かさ,波
長ごとの測定器の不確かさ,バイアス光重畳又はバイアス光重畳なしの
場合の不確かさ)

スペクトルミスマッチ補
正係数の再現性

不確かさは,繰返し測定でスペクトルミスマッチ補正係数を算出したと
きの,その標準偏差である。

参考文献  JIS Z 8404-1:2006  測定の不確かさ−第 1 部:測定の不確かさの評価における併行精度,再現

精度及び真度の推定値の利用の指針

ISO/IEC Guide 98-3

,Uncertainty of measurement−Part 3: Guide to the expression of uncertainty in

measurement: GUM

CIE 063

,The spectroradiometric measurement of light sources