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C 8913 : 1998

(1) 

まえがき

この規格は,工業標準化法に

基づいて,日本工業標準調査会の審議を経て,通商産業大臣が改正した日

本工業規格である。これによって JIS C 8913-1989 は改正され,この規格に置き換えられる。

この規格の一部が,技術的性質をもつ特許権,出願公開後の特許出願,実用新案権又は出願公開後の実

用新案登録出願に抵触する可能性があることに注意を喚起する。

通商産業大臣及び日本工業標準調査会は,

このような技術的性質をもつ特許権,出願公開後の特許出願,実用新案権又は出願公開後の実用新案登録

出願にかかわる確認について,責任はもたない。


日本工業規格

JIS

 C

8913

 : 1998

結晶系太陽電池セル出力測定方法

Measuring method of output power

for crystalline solar cells

序文  規格を適用するに当たっては,その規格が引用している規格も同時に参照しなければならない。ま

た,同類の規格があれば,これとの比較検討が必要なことも多い。

この規格は,1987 年に発行された IEC 60904-1, Photovoltaic devices−Part 1 : Measurements of photovoltaic

current-voltage characteristics

を元に,技術的内容を変更することなく作成した日本工業規格である。

1.

適用範囲  この規格は,JIS C 8911 に規定する二次基準結晶系太陽電池セル(以下,二次基準太陽電

池セルという。

)を使用して JIS C 8912 に規定する結晶系太陽電池測定用ソーラシミュレータ(以下,ソ

ーラシミュレータという。

)で,平面・非集光形の電力発電を目的とする地上用結晶系太陽電池セル(以下,

太陽電池セルという。

)の出力特性を測定する方法について規定する。

備考  この規格の引用規格を,次に示す。

JIS C 1102-1

  直動式指示電気計器  第 1 部:定義及び共通する要求事項

JIS C 1102-2

  直動式指示電気計器  第 2 部:電流計及び電圧計に対する要求事項

JIS C 8911

  二次基準結晶系太陽電池セル

JIS C 8912

  結晶系太陽電池測定用ソーラシミュレータ

JIS C 8916

  結晶系太陽電池セル・モジュールの出力電圧・出力電流の温度係数測定方法

JIS Z 8103

  計測用語

JIS Z 8113

  照明用語

JIS Z 8120

  光学用語

2.

用語の定義  この規格で用いる主な用語の定義は,JIS C 1102-1JIS C 1102-2JIS C 8912JIS C 8916

JIS Z 8103

JIS Z 8113 及び JIS Z 8120 の規定によるほか,次による。

(1)

ソーラシミュレータ  人工的に,基準太陽光の放射照度と分光分布を模擬した光源(JIS C 8912 参照)。

(2)

太陽電池セル  太陽光のような放射エネルギーに露光したとき,光起電力効果によって電力を発生す

る半導体装置。

(3)

二次基準太陽電池セル  基準太陽電池セルのうち,一次基準太陽電池セルを用いて JIS C 8912 に規定

するソーラシミュレータで校正したもの。

(4)

太陽電池セル面積  太陽電池セルの全面積(非発電部分の面積も含む)。

(5)

太陽電池セル温度  太陽電池セルの接合部温度。

備考  裏面温度又は太陽電池セルに熱伝導よく密着させた金属ブロックなどで太陽電池セルの温度制


2

C 8913 : 1998

御をしている場合は,金属ブロックなどの温度でもよい。

(6)

基準太陽光  太陽電池セルの出力特性を共通の条件で表現するための,放射照度,分光放射照度分布

を規定した自然太陽光。

(7)

放射照度  (E

r

  太陽電池セル面に入射する放射束を,その面の面積で除した値。

(8)

分光放射照度  特定の波長帯域当たり又は波長の関数としての放射照度。

(9)

スペクトルミスマッチ誤差  基準太陽電池セルを用いて被測定太陽電池セルの出力特性を測定すると

きに,基準太陽電池セルと被測定太陽電池セルとの間での相対分光感度のずれ及び基準太陽光と測定

光源との間での分光放射照度分布のずれが原因で生じる測定誤差。

(10)

電流・電圧特性曲線又は I-特性曲線  太陽電池の出力電流と出力電圧の関係を示す特性曲線。

(11)

四端子法  電流測定及び電圧測定のために各々独自の端子を備えた測定方法。

(12)

開放電圧  (V

oc

  太陽電池セルの出力端子を開放したときの両端子間の電圧。

(13)

短絡電流  (I

sc

  太陽電池セルの出力端子を短絡したときに両端子間に流れる電流。

(14)

最大出力  (P

m

  短絡電流と開放電圧の間の I-特性曲線の中で,電流×電圧が最大となる太陽電池

セルの出力。

(15)

最大出力動作電圧  (V

pm

  太陽電池セルの出力が最大となるときの電圧。

(16)

最大出力動作電流  (I

pm

  太陽電池セルの出力が最大となるときの電流。

(17)

電流規定電圧  (V

i

  太陽電池セルの出力電流を規定値にしたときの太陽電池セルの両端子間の電圧。

(18)

電圧規定電流  (I

v

  太陽電池セルの両端子間の電圧を規定値にしたときの太陽電池セルの出力電流。

(19)

太陽電池セル変換効率  (

η

  最大出力  (P

m

)

を太陽電池のセル面積  (A)  に入射する放射束で除した

値で,百分率 (%) で表す。

(20)

曲線因子  (FF)    最大出力  (P

m

)

を,開放電圧  (V

oc

)

と短絡電流  (I

sc

)

の積で除した値。

3.

測定の状態

3.1

標準状態  太陽電池セル出力の測定は,次の条件で行う。

(1)

太陽電池セル温度 15℃∼35℃

(2)

放射照度 1

000

±50W/m

2

(3)

光源の条件

4.(4)

による

3.2

基準状態  基準状態は,次による。

(1)

太陽電池セル温度 25℃

(2)

分光分布 AM1.5 全天日射基準太陽光(

1

)

(

1

)  JIS C 8911

を参照。

(3)

放射照度 1

000W/m

2

4.

測定装置  測定に用いる機器は,次の条件を満たすものとする。

(1)

計測器は,JIS C 1102-1 及び JIS C 1102-2 に規定する 0.5 級又これと同等の許容差のものとする。

(2)

電圧計は,測定中のいかなる場合も,電圧計に流入する電流が短絡電流 I

sc

の 0.1%を超えないような

入力インピーダンスの高いものとする。

(3)

温度を測定する計測器の確度は,±1℃とする。

(4)

測定光源は,JIS C 8912 に規定する等級 A 又は B のソーラシミュレータとする。

(5)

放射照度を設定する場合は,JIS C 8911 に規定する二次基準結晶系太陽電池セルを用いて行う。


3

C 8913 : 1998

なお,この二次基準太陽電池セルは,太陽電池セル温度を 25±2℃に制御した状態で用いる。

(6)

二次基準太陽電池セルは,JIS C 8911 に従って校正された二次基準太陽電池セルとする。

なお,測定光源下でのスペクトルミスマッチによる測定誤差が±2%以内であることが確認できると

きには,異なる太陽電池群の二次基準太陽電池セルを用いてもよい。

(7)

バイアス用電源は,太陽電池セルの可変負荷として用いることのできるもので,

図 の I-特性曲線

上の A 点(電圧が負の値を示す点)と B 点(電流が負の値を示す点)との間で電圧をステップ状又は

連続的に掃引できるものとする。

備考  被測定太陽電池セルに印加される順バイアス電圧又は逆バイアス電圧によって,被測定太陽電

池セルの特性劣化又は破壊を起こす場合があるので,被測定太陽電池セルの種類ごとに順及び

逆バイアス電圧の最大値を制御できるものとする。

図 1  I-特性曲線

(

2

)  A

点の電圧値は,6.2に規定する補正をした後でも,

負であるように設定しなければならない。

(

3

)  B

点の電流値は,6.2 に規定する補正をした後でも,

負であるように設定しなければならない。

5.

測定

5.1

測定項目  次の項目について,被測定太陽電池セルの特性値を測定・計算する方法を規定する。

(1)

短絡電流

I

sc

 (mA

又は A)

(2)

開放電圧

V

oc

 (mV

又は V)

(3)

最大出力

P

m

 (mW

又は W)

(4)

最大出力動作電圧

V

pm

 (mV

又は V)

(5)

最大出力動作電流

I

pm

 (mA

又は A)

(6)

曲線因子

FF

(7)

太陽電池セル変換効率

η

 (%)

(8)

電圧規定電流

I

v

 (mA

又は A)

(9)

電流規定電圧

V

i

 (mV

又は V)

5.2

測定方法  測定方法は,次による。

(1)  I-V

特性曲線の測定は,四端子法を用いて行う。このとき,リード線又はプローバ部によって被測定

太陽電池セルが遮へいされる場合は,できるだけ集電電極など発電に寄与しない部分とし,被測定太

陽電池セルの有効面積の 3%以上が遮へいされる状態で測定を行ってはならない。

(2)  I-V

特性曲線の測定は,

図 の回路を使用し,次のいずれかの方法による。この場合,I-特性曲線の


4

C 8913 : 1998

短絡電流 I

sc

図 の C 点)から開放電圧 V

oc

図 の D 点)までの間で 30 点以上を測定する。

図 2  I-特性曲線の測定

(a)

電圧・電流の測定端子を X-Y レコーダに接続し,バイアス電圧を連続的に変化させながら I-特性

曲線を描かせる方法。

(b)

バイアス電圧をステップ状に変化させ,電圧・電流の測定出力を記録し,測定値を基に I-特性曲

線を描かせる方法。

5.3

測定手順  測定手順は,次による。

(1)

ソーラシミュレータを点灯し,放射照度が一定になるまで放置する。

(2)

試験面上に,二次基準太陽電池セルをソーラシミュレータの光軸と垂直になるように置く。

(3)

二次基準太陽電池セルの太陽電池セル温度を 25±2℃にする。

(4)

光を照射し,二次基準太陽電池セルの短絡電流 I

sc

で 3.1(2)に定める放射照度の範囲になるようソーラ

シミュレータを調節する。直径 5cm よりも大きい太陽電池セル(角形の太陽電池セルでは,対角線の

長さが 5cm 以上)を測定するときには,試験面上の測定に使用する面積内で,少なくとも中央部と周

辺部 4 か所の放射照度を測定し,その平均値をもって放射照度とする。

(5)

被測定太陽電池セルを(2)で二次基準太陽電池セルを置いた位置と同一平面上にソーラシミュレータ

の光軸と垂直になるように置く。

(6)

放射照度を設定した状態から変化させずに,被測定太陽電池セルの I-特性曲線の測定を行う。

(7)

被測定太陽電池セルの太陽電池セル温度を測定する。

(8)

放射照度の変化をチェックするために,随時,二次基準太陽電池セルなどで放射照度の測定を行い,

3.1(2)

に示す範囲にあることを確認する。

6.

計算及び測定データの補正

6.1

測定データの補正  5.で測定したデータは,6.2 に示す補正式によって基準状態への換算を行う。た

だし,(1)及び(2)を満足する場合は補正を行わなくてもよい。

(1)

被測定太陽電池セル温度が 25±2℃の範囲にあるとき。

(2)

放射照度が 1 000±10W/m

2

の範囲にあるとき。

6.2

補正式  基準状態での放射照度及び被測定太陽電池セルの温度,電圧値及び電流値をそれぞれ E

2

T

2

V

2

I

2

とし,測定した放射照度及び被測定太陽電池セルの温度,電圧値,電流値及び短絡電流をそれぞ

れ E

1

T

1

V

1

I

1

I

sc

とするとき,次の式(1)及び式(2)を用いて補正を行う(

4

)


5

C 8913 : 1998

(

4

)  5.2(2)(a)

に示すような連続的な測定の場合も,得られた I-特性曲線から5.2(2)(b)に示すような

30

点以上のデータを読み取って補正する。

(

)

1

2

1

2

SC

1

2

1

T

T

α

E

E

I

I

I

+

ú

û

ù

ê

ë

é

 (1)

(

)

(

)

(

)

1

2

2

1

2

1

2

1

2

T

T

I

K

I

I

R

T

T

V

V

S

β

 (2)

ここに,

α

:  被測定太陽電池セル温度が 1℃変動したときの短絡電流 I

sc

変動値 (A/℃)。測定は,JIS C 8916 によって行う。

β

:  被測定太陽電池セル温度が 1℃変動したときの開放電圧 V

oc

の変動値 (V/℃)。測定は,JIS C 8916 によって行う。

R

s

:  被測定セルの直列抵抗  (

Ω)。測定は,6.3 によって行う。

K:  曲線補正因子  (

Ω/℃)。測定は,6.3 によって行う。

この補正係数は,一群の太陽電池セルを代表する係数である。

なお,受渡当事者間の協定によって,補正項の一部を省略することができる。

6.3

補正係数の算出方法  太陽電池セルの直列抵抗と曲線補正因子の測定は,JIS C 8912 に規定するソ

ーラシミュレータを光源として次の方法を用いて行う。

(1)

太陽電池セルの直列抵抗  R

s

図 参照)

図 3  R

s

の決定方法 

(a)

二つの異なった放射照度(例えば,1 200W/m

2

と 800W/m

2

)での,I-特性曲線を室温(例えば,25℃)

で行う。この場合の室温の変化は 2℃以内でなければならない。

(b)

高い放射照度における I-特性曲線上 V

pm

よりわずかに高い電圧を示す点 P を選び,このときの電

流値と I

sc1

との差を

とする。

(c)

低い放射照度における I-特性曲線上の電流が I

sc2

に等しい点 Q を求める。

(d)

点 P と Q の間の電圧の差

を求める。

(e)

次の式によって R

s1

を算出する。

2

SC

1

SC

1

S

I

I

∆V

R

=


6

C 8913 : 1998

ここに,  I

sc1

:  高い放射照度での太陽電池セルの短絡電流

I

sc2

:  低い放射照度での太陽電池セルの短絡電流

(f)

  (a)

と異なる第 3 の放射照度で(a)と同じ温度で I-特性曲線を測定する。(a)で測定した二つの I-

性曲線の各々との組合せによって(b)から(e)までの手法によって,R

s2

及び R

s3

を求める。

(g)

  R

s1

R

s2

及び R

s3

の平均値を R

s

とする。

(2)

曲線補正因子  K

(a)

太陽電池セルが使われる温度範囲で,かつ,30℃以上の温度幅の 3 点の温度 T

3

T

4

及び T

5

を選び,

各温度での I-特性曲線を放射照度を一点(例えば,800W/m

2

)に設定して測定する。

(b)

  K

の推定値(例えば,結晶シリコンでは 1.25×10

-5

Ω/℃)を使用して,T

3

で得られた I-特性から次

の式を適用して,T

4

での電流と電圧を求める。

I

4

I

3

α

 (T

4

T

3

)

V

4

V

3

β

 (T

4

T

3

)

KI

4

 (T

4

T

3

)

ここに,  I

3

V

3

T

3

での I-特性曲線上の電流と電圧

I

4

V

4

T

4

での I-特性曲線上の電流と電圧

(c)

  T

3

の I-特性曲線上の電流と電圧を(b)の式を適用して T

4

に移し変えた特性(電流と電圧)と,T

4

での実測から得られた特性と一致しない場合は,の値を変えて一致するまで上記(b)の手順を繰り

返す。

(d)

  K

の値が定まったら,T

3

及び T

4

の特性を(b)の手法によって順次 T

5

に移し,各々が T

5

での実測から

得られる特性と一致するかどうか確かめる。両者が一致しないときは,の値を少し変えて,各温

度  (T

3

T

4

)

から移し変えた値が T

5

での実測値に一致するまで(b)の手順を繰り返す。

(e)

最終的な の値は(c)及び(d)で得られた三つの の平均値とする。

6.4

各パラメータの算出方法  太陽電池セルの特性値は 6.2 で補正された各点の電流・電圧データを用い,

(1)

(7)の計算式に基づいて,各パラメータを算出する。

(1)

短絡電流  (I

sc

)

  と のデータの組みのうち,V<0 で最も V=0 に近いデータの組みを  (V

1

I

1

)

V

≧0 で最も V=0 に近いデータの組みを  (V

2

I

2

)

としたとき,I

sc

はこれら 2 点間を直線で近似して,

次の式で求める(

図 参照)。

1

2

1

2

2

1

SC

V

V

V

I

V

I

I

=

ただし,V

1

<0,V

2

≧0


7

C 8913 : 1998

図 4  I

sc

V

oc1

I

i

V

i

の算出

(2)

開放電圧  (V

oc

)

  と のデータの組みのうち,I≧0 で最も I=0 に近いデータの組みを  (V

3

I

3

)

I

0

で最も I=0 に近いデータの組みを  (V

4

I

4

)

としたとき,V

oc

はこれらの 2 点間を直線で近似して,

次の式で求める(

図 参照)。

4

3

3

4

4

3

OC

I

I

V

I

V

I

V

=

ただし,I

3

≧0,I

4

<0

(3)

最大出力  (P

m

)

,最大出力動作電圧  (V

pm

)

,最大出力動作電流  (I

pm

)

  と の各データの組みから P

i

V

i

×I

i

を計算し,が最大値となる点及びその前後での至近点を選び,それら 3 点の 及び のデ

ータの組み  (P

i-1

V

i-1

) (P

i

V

i

) (P

i

1

V

i

1

)

についてラグランジェの 2 次補間式から,を 2 次変数と

する 2 次近似式を求める(

図 参照)。

図 5  P

m

の算出

その近似式の の最大値を P

m

とし,そのときの を V

pm

とする。

I

pm

は次の式で求める。

pm

m

pm

V

P

I

=


8

C 8913 : 1998

(4) 

曲線因子  (FF)    (1)(3)で算出した最大出力  (P

m

)

を用い,I

sc

と V

oc

の積に対する P

m

の比として求め

る。

OC

SC

m

V

I

P

FF

×

=

(5)

太陽電池セル変換効率  (

η

  (3)で算出した最大出力  (P

m

)

を用い,

太陽電池セル面積  (A)  と放射照度

(E

r

)

の積に対する P

m

の比として求める。

100

(%)

r

m

×

×

=

E

A

P

η

(6)

電圧規定電流  (I

V

  規定された電圧値を としたとき,と のデータの組みのうち,V

ν

で最も V

に近いデータの組みを  (V

5

I

5

)

V

ν

で最も V

ν

に近いデータの組みを  (V

6

I

6

)

としたとき,I

V

はこれら 2 点間を直線で近似して次の式で求める(

図 参照)。

5

5

6

5

5

6

V

)

(

)

(

I

V

V

V

v

I

I

I

+

×

=

ただし,V

5

vV

6

ν

(7)

電流規定電圧  (V

i

  規定された電流値を としたとき,と のデータの組みのうち,Iで最も I

に近いデータの組みを  (V

7

I

7

)

Iで最も Iに近いデータの組みを  (V

8

I

8

)

としたとき,V

i

はこれら 2 点間を直線で近似して次の式で求める(

図 参照)。

7

7

8

7

7

8

)

(

)

(

V

I

I

I

i

V

V

V

i

+

×

=

ただし,I

7

iI

8

i


9

C 8913 : 1998

専門委員会委員  構成表

氏名

所属

猪  狩  真  一

財団法人日本品質保証機構

石  原      隆

三菱電機株式会社

大  山  秀  明

松下電池工業株式会社

大  山  芳  正

社団法人日本電機工業会

岡  田  健  一

京セラ株式会社

兼  岩      実

シャープ株式会社

加  山  英  男

財団法人日本規格協会

栗谷川      悟

昭和シェル石油株式会社

小  林  広  武

財団法人電力中央研究所

下  川  隆  一

工業技術院電子総合研究所

高  倉  秀  行

立命館大学

高  橋  昌  英

株式会社四国総合研究所

中  村      昇

三洋電機株式会社

橋  爪  邦  隆

工業技術院標準部

  (

後  藤  王  喜)

畠  中  正  人

新エネルギー・産業技術総合開発機構

濱      敏  夫

株式会社富士電機総合研究所

濱  川  圭  弘

立命館大学

水  上  誠志郎

鐘淵化学工業株式会社

宮  沢  和  男

工業技術院

三  宅  行  美

英弘精機株式会社

吉  川  重  夫

日本放送協会

根  上  卓  之

松下電器産業株式会社

増  田  岳  夫

財団法人光産業技術振興協会

平  原  奎治郎

財団法人光産業技術振興協会

堀  切  賢  治

財団法人光産業技術振興協会

生  沢  正  克

財団法人日本品質保証機構

池  田  光  佑

株式会社松下テクノリサーチ