JIS C 60891:2019 太陽電池デバイス―Ｉ－Ｖ特性測定における温度及び照度補正法 | ページ 2

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C 60891 : 2019
のI-V補正パラメータが含まれており,これらは異なる測定及び照度条件におけるI-V曲線の測定によっ
て決定する。一般的に,短絡回路電流(α)及び開回路電圧(β)の温度係数のほかに,温度に伴う内部直
列抵抗(及び曲線因子)の変化を説明するための追加の温度係数(κ')を用いる。
  補正手順は,電流及び電圧について,式(4)及び式(5)で定義する。
                                             G2
                         I2 I1 1   relT2  T1      (4)
                                             G1
                                                      G2
                        V2  V1 VOC1      T2
                                       rel   T1  a In       RS  I2 I1     I2 T2  T1  (5)
                                                      G1
                      ここに,       I1,V1 :  測定した特性の座標点
                                     I2,V2 :  補正したI-V曲線上にある対応する点
                                         G1 :  基準デバイスで測定した照度
                                         G2 :  補正したI-V特性の目標照度
                                         T1 :  試験体の測定温度
                                         T2 :  試験体の目標温度
                                       VOC1 :  試験条件における開回路電圧
                                 αrel及びβrel :  1 000 W/m2で測定した試験体の相対電流及び相対電圧
                                               温度係数である。これらは,STCでの短絡回路電流及
                                               び開回路電圧に関連する。
                                          a :  開回路電圧の照度補正係数であり,pn接合のダイオー
                                               ド熱電圧D及びモジュール内で直列接続した太陽電
                                               池セルの数nSに関連する。
                                        R'S :  試験体の内部直列抵抗
                                         κ' :  内部直列抵抗R'Sの温度係数
    注記1 照度補正係数aの標準値は,0.06である。
    注記2 補正手順2のR'Sの数値は,補正手順1のRSとは異なることに注意するのがよい。

3.4 補正手順3

3.4.1  概要
  この手順は,二つの測定したI-V特性の線形補間又は外挿に基づいている。ここでは,二つ以上のI-V
特性を用いて,補正パラメータ及び適合パラメータを必要としない。測定したI-V特性を,式(6)及び式(7)
を適用して,標準試験条件又は他の選択した温度及び照度値に補正する。
                        V3  V1 a V2   V1   (6)
                         I3 I1 a  I2  I1  (7)
  (I1,V1)及び(I2,V2)の組は,I2−I1=ISC2−ISC1となるように選択する。
                      ここに,     I1,V1 :  照度G1及び温度T1における測定した特性の座標点
                                   I2,V2 :  照度G2及び温度T2における測定した特性の座標点
                                   I3,V3 :  照度G3及び温度T3における補正した特性の対応する座
                                            標点
                                ISC1,ISC2 :  試験体の測定した短絡回路電流
                                       a :  補間の定数であり,照度及び温度と式(8),(9)の関係にあ
                                            る。
                        G3   G1  a G2   G1   (8)
                        T3  T1 a  T2 T1   (9)

――――― [JIS C 60891 pdf 6] ―――――

                                                                                              5
                                                                                  C 60891 : 2019
  この方法は,ほぼ全ての太陽光発電技術に適用できる。式(6)式(9)は,照度補正,温度補正,並びに照
度及び温度の同時補正に用いることができる。
3.4.2  測定した二つのI-V特性を活用した照度及び温度の補正
  I-V特性を(G1,T1)及び(G2,T2)の照度及び温度で測定した二つのI-V特性から,(G3,T3)の照度
及び温度に補正するための手順を次に示す[図1 a) 及び図1 b)]。
a)   1,T1及びG2,T2の照度及び温度で,二つのI-V特性をそれぞれ測定する[図1 a) の実線]。ISC1及
    びISC2の値を求める。
b) 式(8)又は式(9)を用いてaを計算する。例えば,二つのI-V曲線を次の条件で測定し,aを計算する。
      G1=1 000 W/m2及びT1=50 ℃
      G2=500 W/m2及びT2=40 ℃
      関心のある照度がG3=800 W/m2の場合 : 
      式(8)からa=0.4を用いる。
      また,式(9)からT3=46 ℃を用いる。
c)   -V特性1の点(V1,I1)を選択する。I2−I1=ISC2−ISC1[図1 b)]の関係を満たすような特性2の点(V2,
    I2)を特定する。
d) 式(6)及び式(7)を用いて,V3及びI3を計算する。
e)   -V特性1のデータ点集合(V1,I1)を複数選択し,手順c) 及びd) を用いてそれぞれについて(V3,
    I3)を計算する。
f)  照度G3及び温度T3のI-V特性3は,データ点集合(V3,I3)によって得られる[図1 c) の破線]。
  図1 a) 及び図1 b) に照度補正の例,図1 c) に温度補正の例,及び図1 d) に照度及び温度の同時補正を
示す。0  G1,G2,T1及びT2が固定されている場合は,それらは式(8)及び式(9)に規定する関係にあるため,G3及
びT3を個別に選択することはできない(図2参照)。
  例えば,G1=1 000 W/m2,T1=20 ℃,G2=0 W/m2,T2=60 ℃(60 ℃での濃いI-V曲線)の場合,G3=750
W/m2で新しい曲線を求める場合,aは式(8)によって0.25と計算できる。したがって,式(9)からT3は30 ℃
となる。

――――― [JIS C 60891 pdf 7] ―――――

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C 60891 : 2019
                                          a)                                         b)
      Isc1      G1, T1                          Isc1    G1, T1
          t
                                                     t
         n
                                                    n
                                                                               (V1, I1)
        e
                                                   e
     電                                        電
        r
                                                   r
       r
                                                  r
          Isc1Isc2                                  Isc1Isc2
     Cu
                                                Cu
     流                                        流
                                                           G3, T3
                G2, T2                                  G2, T2                    Isc1Isc2
      Isc2                                      Isc2
                                                                           (V2, I2)
                       Voltage
                        電圧                                     Voltage
                                                                  電圧
   IEC2414/09                                                                        IEC2415/09
          Isc1Isc2                        c)    Isc1        G1, T1                   d)
  Isc1
                                G2, T2Isc1Isc2
  Isc2
                           G1, T1
          t
                                                     t
                                                    Isc1Isc2
         n
                                 G3, T3             n
        e
                                                   e
     電                                        電
        r
                                                   r
                                                            G3, T3                   Isc1Isc2
       r
                                                  r
     Cu
                                                Cu
     流                      (V1, I1)    1a     流
                                       (V2, I2)
                            (V3, I3)
                                        Isc1Isc2        G2, T2
                                                Isc2
                       Voltage
                        電圧                                     Voltage
                                                                  電圧
   IEC2416/09                                                                        IEC2417/09
   a) 及びb) に照度補正,c) に温度補正,d) に照度及び温度の同時補正を示す。
                           図1−式(6)及び式(7)によるI-V特性の補正例
    注記1 通常は,外挿より補間の方が正確な結果が得られる。
    注記2 ISC1≠ISC2であって,開回路電圧周辺で補正したI-V特性が必要となる場合は,測定した特性
            はVOCを超える。
    注記3 完全にI2=I1+(ISC2−ISC1) を満たすデータ点が測定できなかった場合,V2及びI2は,I-V曲線
            2のデータ点を補間することで計算できる。

――――― [JIS C 60891 pdf 8] ―――――

                                                                                              7
                                                                                  C 60891 : 2019
                                   温度及び照度の
                                 Simultaneous
                                                   (G1, T1)
                                 correction of irradiance
                                      同時補正
                                   e
                                 and temperature
                                atur
                                                     a
                                r
                          温
                             mpe
                          度             (G3, T3)
                           Te
                                 (G2, T2)   1a
                                                Irradiance
                                                  照度        IEC2418/09
   実線及び破線は,それぞれ補間及び外挿によって計算するG3及びT3の範囲を示す。
    図2−式(8)及び式(9)によって得られる固定値T1,G1,T2,及びG2の照度並びに温度の同時補正で
                                選択できるG3及びT3の関係の略図
3.4.3  測定した三つのI-V特性からの照度及び温度の補正
  3.4.2で規定する手順を組合せることで,様々な範囲の照度及び温度にI-V特性を補正できる。例えば,
(Ga,Ta),(Gb,Tb),及び(Gc,Tc)の照度並びに温度で測定した三つの特性は,図3 a) に示す場合,あ
らゆる照度及び温度(Gn,Tn)のI-V特性は,次のとおり計算できる。
a) (Gm,Tm)での特性は,(Ga,Ta)及び(Gb,Tb)での特性によって計算する。
b) (Gn,Tn)での特性は,(Gm,Tm)及び(Gc,Tc)での特性によって計算する。
  例えば,(Ga,Ta),(Gb,Tb),(Gc,Tc),及び(Gn,Tn)がそれぞれ(950 W/m2,15 ℃),(850 W/m2,
25 ℃),(1 100 W/m2,30 ℃),及び(1 000 W/m2,25 ℃)の場合,(Gm,Tm)は,(900 W/m2,20 ℃)であ
る。
                                           Iscc                              (Vc, Ic)
                                                      Gn, Tn Gc, Tc
                               (Gc, Tc)
                                                                              (Vn, In)   sccIsca
                                                       Ga, Ta
                   (Gn, Tn)
          e
          r
       (Gb, Tb)
         u
                                             t
        t
                                            n
                                           Isca                         (Va, Ia)
        a
                                           e
       r
  温                                    電
                                           r
      e
                                          r
    mp
  度                                    流
                                        Cu
           (Gm, Tm)
  Te
                                                                      (Vm, Im)         IscaIscb
                                                       Gb, Tb
                                           Iscb
               (Ga, Ta)                                                (Vb, Ib)
                  照度
                Irradiance                                      電圧
                                                               Voltage
                               IEC2419/09                                              IEC 2420/09
                   a)                                            b)
                     a)                                          b)
   a) の影付きの部分は,補間によって計算できる範囲を示す。b) は,a) に対応するI-V特性の例を示す。
       図3−測定した三つの特性を基に様々な範囲の照度及び温度にI-V特性を補正する際の略図

――――― [JIS C 60891 pdf 9] ―――――

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C 60891 : 2019
3.4.4  測定した四つのI-V特性からの照度及び温度の補正
  図4のように,(Ga,Ta),(Gb,Tb),(Gc,Tc),及び(Gd,Td)の照度並びに温度で測定したI-V特性が
四つある場合,照度及び温度(Gn,Tn)におけるI-V特性は,次のように計算できる。この方法は,広い
範囲の照度及び温度におけるI-V特性を補正することができる。(Gn,Tn)での特性を計算する(Gl,Tl)
及び(Gm,Tm)の組は一意ではないが,一般に (Ga−Gl)/(Ga−Gb)=(Gc−Gm)/(Gc−Gd) が満たされたとき
に良好な補正結果が得られる。あらゆる照度及び温度(Gn,Tn)のI-V特性は,次のとおり計算できる。
a) (Gl,Tl)での特性は,(Ga,Ta)及び(Gb,Tb)での特性によって計算する。
b) (Gm,Tm)での特性は,(Gc,Tc)及び(Gd,Td)での特性によって計算する。
c) (Gn,Tn)での特性は,(Gl,Tl)及び(Gm,Tm)での特性によって計算する。
  例えば,(Ga,Ta),(Gb,Tb),(Gc,Tc),(Gd,Td),及び(Gn,Tn)がそれぞれ(500 W/m2,55 ℃),(400
W/m2,31 ℃),(1 000 W/m2,60 ℃),(950 W/m2,32 ℃),及び(800 W/m2,45 ℃)の場合,(Gl,Tl)及
び(Gm,Tm)は,それぞれ(450 W/m2,43 ℃),及び(975 W/m2,46 ℃)と算出できる。
  図4の影付き部分に示されている範囲の照度及び温度におけるI-V特性は,補間によって計算する。
  影付き部分以外の範囲の特性は,外挿を用いて計算する。ただし,広範囲にわたる外挿によって,補正
結果の質及び補正の精度が低下しないよう注意する必要がある。
                                                      (Gc, Tc)
                            (Ga, Ta)
                          tue
                            r
                                           (Gn, Tn)
                         ra
                    温                                (Gm, Tm)
                      mpe
                    度   (Gl, Tl)
                    Te
                         (Gb, Tb)                     (Gd, Td)
                                         Irradiance
                                           照度
                                                                IEC2421/09
   影付きの部分は,補間によってだけ計算できる範囲を示す。
      図4−測定した四つの特性を基に様々な範囲の照度及び温度にI-V特性を補正した場合の略図

4 温度係数の求め方

4.1 概要

  太陽電池デバイスでは,一般に,次のパラメータに温度係数を用いる。
− 短絡回路電流(α)
− 開回路電圧(β)
− ピーク電力(δ)
  これらのパラメータは,自然光又は疑似太陽光での測定によって決定する。決定した係数は,測定を行
った照度において有効となる。線形太陽電池デバイスの場合,この水準の±30 %の照度範囲で有効となる。

――――― [JIS C 60891 pdf 10] ―――――

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