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JP2017158297A - Device for evaluating solar cell and method for manufacturing solar cell - Google Patents

Device for evaluating solar cell and method for manufacturing solar cell Download PDF

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JP2017158297A
JP2017158297A JP2016039175A JP2016039175A JP2017158297A JP 2017158297 A JP2017158297 A JP 2017158297A JP 2016039175 A JP2016039175 A JP 2016039175A JP 2016039175 A JP2016039175 A JP 2016039175A JP 2017158297 A JP2017158297 A JP 2017158297A
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JP
Japan
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light
solar cell
cell
wavelength
ratio
Prior art date
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JP2016039175A
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悠也 工藤
Yuya Kudo
悠也 工藤
後藤 雅博
Masahiro Goto
雅博 後藤
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Kaneka Corp
Original Assignee
Kaneka Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an evaluation device capable of quantitatively evaluating a rate-limiting degree of an element cell sensitive to a medium wavelength region in a multijunction solar cell having three element cells with different sensitivity wavelength regions.SOLUTION: A light irradiation device can irradiate pseudo sunlight of a condition corresponding to one state of sunlight, and can irradiate first limiting light preferentially limiting irradiance at the maximum absorption wavelength of a second element cell with respect to the pseudo sunlight, and, when evaluating the solar cell, is configured to directly or indirectly compare a current value when the solar cell is irradiated with the pseudo sunlight and a current value when the solar cell is irradiated with the first limiting light.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、太陽電池の評価装置及び太陽電池の製造方法に関する。   The present invention relates to a solar cell evaluation apparatus and a solar cell manufacturing method.

従来から、太陽電池の評価は、1又は複数の光源を組み合わせたソーラーシミュレータを用いて、太陽光の一状態である「エアマス1.5、1000W/m2、25℃」という
基準状態(Standard Test Condition;STC)に相当する条件を満たす疑似太陽光を作成して行われることが多い。そして、この太陽電池の評価は、例えば、STCに相当する条件を満たす擬似太陽光を太陽電池に照射し、その太陽電池の短絡電流や開放電位、曲線因子、変換効率といった太陽電池特性の評価を行っている(例えば、特許文献1)。
Conventionally, a solar cell is evaluated using a solar simulator that combines one or more light sources, and a standard state of “air mass 1.5, 1000 W / m 2 , 25 ° C.” that is a state of sunlight (Standard Test). It is often performed by creating simulated sunlight that satisfies the condition corresponding to Condition (STC). And this solar cell is evaluated by, for example, irradiating the solar cell with pseudo-sunlight that satisfies the conditions corresponding to STC, and evaluating the solar cell characteristics such as short circuit current, open potential, curve factor, conversion efficiency of the solar cell. (For example, Patent Document 1).

ところで、近年、相対分光感度が異なる3つ以上の要素セルが接合された多接合太陽電池が開発されている(例えば、特許文献2)。この多接合太陽電池は、各要素セルで光電変換を行うことによって、広い波長域で光電変換を行うことが可能となり、高変換効率を確保できる。
特許文献2の記載の太陽電池は、ボトムセル(結晶質シリコンゲルマニウム光電変換ユニット)、ミドルセル(結晶質シリコン光電変換ユニット)、及びトップセル(非晶質シリコン光電変換ユニット)が直列接続された3接合太陽電池であり、ボトムセル、ミドルセル、及びトップセルがそれぞれ短波長域、中波長域、及び長波長域において分光感度を有し、各波長域での光を吸収して発電することが可能となっている。
By the way, in recent years, a multi-junction solar cell in which three or more element cells having different relative spectral sensitivities are joined has been developed (for example, Patent Document 2). This multi-junction solar cell can perform photoelectric conversion in a wide wavelength region by performing photoelectric conversion in each element cell, and can secure high conversion efficiency.
The solar cell described in Patent Document 2 is a three-junction in which a bottom cell (crystalline silicon germanium photoelectric conversion unit), a middle cell (crystalline silicon photoelectric conversion unit), and a top cell (amorphous silicon photoelectric conversion unit) are connected in series. It is a solar cell, and the bottom cell, middle cell, and top cell have spectral sensitivity in the short wavelength region, medium wavelength region, and long wavelength region, respectively, and can generate power by absorbing light in each wavelength region. ing.

特開2006−135196号公報JP 2006-135196 A 国際公開第2013/035686号International Publication No. 2013/035686

この3接合太陽電池の出力は、各要素セルが直列接続されているので、その出力は律速となる要素セルの出力特性に依存する。そのため、この3接合太陽電池の設計には、各要素セルの電流バランスが重要となる。
ここで、例えば東京における太陽光は、STCに相当する条件に比べて短波長域の放射照度が他の波長域に比べて強い場合が多い。そのため、システム出力係数を考慮すると、短波長域に吸収波長を取るトップセル側に律速が起こる電流バランスが好ましい。
Since each element cell is connected in series, the output of the three-junction solar cell depends on the output characteristics of the element cell that is rate limiting. Therefore, the current balance of each element cell is important for the design of this three-junction solar cell.
Here, for example, in sunlight in Tokyo, the irradiance in the short wavelength region is often stronger than that in other wavelength regions as compared with the conditions corresponding to STC. Therefore, in consideration of the system output coefficient, a current balance in which rate limiting occurs on the top cell side having an absorption wavelength in a short wavelength region is preferable.

しかしながら、一般的にソーラーシミュレータで調整した疑似太陽光は、太陽光を完全に再現することが極めて難しいとされている。
例えば、あるソーラーシミュレータで生成される疑似太陽光は、図9のようなスペクトルをとり、ミドルセルの吸収波長域である約550nm〜750nmの中波長域において、実際の太陽光よりも放射照度が3%〜7%程度高くなる。
このような場合、STCに相当する条件を設定した疑似太陽光を使用した評価では、ミドルセルが太陽光を照射した場合に比べて過大評価されてしまい、各要素セルの電流バランスを正確に判断できないという問題があった。
However, in general, simulated sunlight adjusted by a solar simulator is considered extremely difficult to completely reproduce sunlight.
For example, the pseudo-sunlight generated by a certain solar simulator takes a spectrum as shown in FIG. 9 and has an irradiance of 3 than that of actual sunlight in the middle wavelength range of about 550 nm to 750 nm, which is the absorption wavelength range of the middle cell. % -7% higher.
In such a case, in the evaluation using the pseudo sunlight that sets the conditions corresponding to STC, the middle cell is overestimated as compared with the case where the sunlight is irradiated, and the current balance of each element cell cannot be accurately determined. There was a problem.

そこで、本発明は、感度波長領域が異なる3つの要素セルをもつ多接合太陽電池において、中波長域に感度を有する要素セルの律速度合を定量的に評価できる評価装置を提供することを目的とする。また、当該評価装置を用いて、一定の品質を確保した太陽電池を量産できる太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has an object of providing an evaluation device capable of quantitatively evaluating the rate-determining rate of an element cell having sensitivity in the middle wavelength region in a multijunction solar cell having three element cells having different sensitivity wavelength regions. And Moreover, it aims at providing the manufacturing method of the solar cell which can mass-produce the solar cell which ensured fixed quality using the said evaluation apparatus.

上記した課題を解決するための請求項1に記載の発明は、第1要素セルと、第2要素セルと、第3要素セルを直列接続させた太陽電池の評価装置であって、前記第1要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第2要素セルの最大吸収波長よりも短波長側にとり、前記第3要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第2要素セルの最大吸収波長よりも長波長側にとる太陽電池の評価装置において、光照射装置を有し、前記光照射装置は、太陽光の一状態に相当する条件の疑似太陽光を照射可能であって、かつ、前記疑似太陽光に対して第2要素セルの最大吸収波長における放射照度を所定の割合で優先的に制限した第1制限光を照射可能であり、前記太陽電池を評価する際には、前記疑似太陽光を前記太陽電池に照射したときの短絡電流値と、前記第1制限光を前記太陽電池に照射したときの短絡電流値を直接又は間接的に比較することを特徴とする太陽電池の評価装置である。   The invention described in claim 1 for solving the above-described problem is an evaluation apparatus for a solar cell in which a first element cell, a second element cell, and a third element cell are connected in series. The maximum absorption wavelength corresponding to the maximum value of the relative spectral sensitivity of the element cell is shorter than the maximum absorption wavelength of the second element cell, and the maximum absorption wavelength corresponding to the maximum value of the relative spectral sensitivity of the third element cell is In a solar cell evaluation device that takes a longer wavelength than the maximum absorption wavelength of the second element cell, the solar cell has a light irradiation device, and the light irradiation device irradiates pseudo-sunlight under a condition corresponding to one state of sunlight. It is possible to irradiate the first limiting light that preferentially limits the irradiance at the maximum absorption wavelength of the second element cell at a predetermined ratio with respect to the pseudo-sunlight, and evaluate the solar cell. When the solar light is A short-circuit current value when irradiated to an evaluation apparatus for the photovoltaic devices, characterized in that the first limiting light to compare the short-circuit current values directly or indirectly when irradiated to the solar cell.

ここでいう「電流値を直接又は間接的に比較する」とは、電流値同士を比較する場合だけではなく、電流値に定数項を加算又は積算したものも含む。   Here, “directly or indirectly comparing current values” includes not only a case where current values are compared but also a value obtained by adding or integrating a constant term to current values.

本発明の構成によれば、第1要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第2要素セルの最大吸収波長よりも短波長側にとり、第3要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第2要素セルの最大吸収波長よりも長波長側にとる。すなわち、各要素セルの最大吸収波長は、第1要素セル、第2要素セル、第3要素セルの順に大きくなり、第2要素セルは、第1要素セル、第2要素セル、及び第3要素セルのうち中波長域に最大吸収波長をとる。
本発明の構成によれば、例えば、以下の(1),(2)を実施する。
(1)疑似太陽光を太陽電池に照射することによって太陽電池の全体の性能の一つである短絡電流値を算出する。
(2)疑似太陽光に対して第2要素セルの吸収波長において所定の割合で優先的に光を制限した第1制限光を太陽電池に照射することによって、意図的に第2要素セルを律速にし、第2要素セルの成分が主に反映された短絡電流値を算出する。
そして、これら(1),(2)により算出した各短絡電流値を比較し、第1制限光による短絡電流値の疑似太陽光による短絡電流値に対する割合が、第2要素セルの最大吸収波長における第1制限光の疑似太陽光に対する割合よりも小さければ、評価対象である太陽電池は、疑似太陽光を制限することによる影響が小さく、第2要素セルが短絡電流値の支配的要因となっていることがわかる。そのため、第2要素セルが律速となっていることが推定できる。
また、本発明の構成によれば、第2要素セルの最大吸収波長における第1制限光の疑似太陽光に対する割合と、疑似太陽光による短絡電流値に対する減少率を比較することによって、第2要素セルの律速度合を推定することもできる。
According to the configuration of the present invention, the maximum absorption wavelength corresponding to the maximum value of the relative spectral sensitivity of the first element cell is shorter than the maximum absorption wavelength of the second element cell, and the relative spectral sensitivity of the third element cell is The maximum absorption wavelength corresponding to the maximum value is longer than the maximum absorption wavelength of the second element cell. That is, the maximum absorption wavelength of each element cell increases in the order of the first element cell, the second element cell, and the third element cell. The second element cell includes the first element cell, the second element cell, and the third element cell. The maximum absorption wavelength is taken in the middle wavelength region of the cell.
According to the configuration of the present invention, for example, the following (1) and (2) are performed.
(1) The short circuit current value which is one of the whole performance of a solar cell is calculated by irradiating a solar cell with pseudo sunlight.
(2) The second element cell is intentionally controlled by irradiating the solar cell with the first limiting light in which light is preferentially limited at a predetermined ratio at the absorption wavelength of the second element cell with respect to the pseudo-sunlight. Then, the short-circuit current value in which the component of the second element cell is mainly reflected is calculated.
And each short circuit current value computed by these (1) and (2) is compared, and the ratio with respect to the short circuit current value by the pseudo sunlight of the short circuit current value by the 1st limiting light is in the maximum absorption wavelength of the 2nd element cell. If it is smaller than the ratio of the first limiting light to the pseudo-sunlight, the solar cell that is the object of evaluation is less affected by limiting the pseudo-sunlight, and the second element cell becomes the dominant factor of the short-circuit current value. I understand that. Therefore, it can be estimated that the second element cell is rate-limiting.
Moreover, according to the structure of this invention, by comparing the ratio with respect to the pseudo-sunlight of the 1st limiting light in the maximum absorption wavelength of a 2nd element cell, and the decreasing rate with respect to the short circuit current value by pseudo-sunlight, it is 2nd element. It is also possible to estimate the rate limit of the cell.

請求項2に記載の発明は、第2要素セルの最大吸収波長において、前記第1制限光の放射照度は、疑似太陽光の放射照度の60%以下であることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池の評価装置である。   The invention according to claim 2 is characterized in that, at the maximum absorption wavelength of the second element cell, the irradiance of the first limiting light is 60% or less of the irradiance of pseudo-sunlight. It is an evaluation apparatus of the described solar cell.

本発明の構成によれば、太陽電池から第2要素セルの特性のみを抽出しやすい。   According to the configuration of the present invention, it is easy to extract only the characteristics of the second element cell from the solar battery.

請求項3に記載の発明は、前記第2要素セルの最大吸収波長は、550nm〜750nmの波長域にあるものであり、前記疑似太陽光に対して放射照度を制限する制限フィルターを有し、前記制限フィルターは、前記第2要素セルの最大吸収波長から50nmの範囲内全体の透過率が60%以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の太陽電池の評価装置である。   The invention according to claim 3 has a limiting filter that limits the irradiance to the pseudo-sunlight, wherein the maximum absorption wavelength of the second element cell is in a wavelength range of 550 nm to 750 nm, 3. The solar cell evaluation apparatus according to claim 1, wherein the limiting filter has a total transmittance of 60% or less within a range of 50 nm from a maximum absorption wavelength of the second element cell. 4.

本発明の構成によれば、第2要素セルの最大吸収波長は、550nm〜750nmの波長域にあり、例えば、東京における太陽光と、STCに相当する条件での疑似太陽光との間で大きく誤差が出る範囲である。つまり、太陽光の一状態に相当する条件をSTCに相当する条件に設定した場合に、大きく誤差が出る範囲である。
そこで、本発明の構成によれば、制限フィルターは、第2要素セルの最大吸収波長の±50nmの範囲の透過率が60%以下であり、第2要素セルの最大吸収波長付近の波長域において大きく制限している。そのため、第1制限光による短絡電流値は、第2要素セルの成分が大きく反映され、第2要素セルの成分を抽出しやすく、第2要素セルの律速度合をより正確に判断しやすい。
According to the configuration of the present invention, the maximum absorption wavelength of the second element cell is in the wavelength range of 550 nm to 750 nm, and is, for example, large between sunlight in Tokyo and pseudo-sunlight under conditions corresponding to STC. This is the range where errors occur. In other words, when a condition corresponding to one state of sunlight is set to a condition corresponding to STC, this is a range where a large error occurs.
Therefore, according to the configuration of the present invention, the limiting filter has a transmittance in the range of ± 50 nm of the maximum absorption wavelength of the second element cell of 60% or less, and in a wavelength region near the maximum absorption wavelength of the second element cell. It is greatly restricted. Therefore, the short-circuit current value due to the first limiting light largely reflects the component of the second element cell, and it is easy to extract the component of the second element cell, and to easily determine the rate limiting rate of the second element cell.

ところで、ソーラーシミュレータで生成される疑似太陽光は、ソーラーシミュレータの種類やその調整によって、短波長域においても大きくずれてしまう場合がある。例えば、図9に示される、あるソーラーシミュレータでの疑似太陽光スペクトルでは、350nm〜450nmの短波長域において、一般的なトップセルの最大吸収波長とずれてはいるものの、トップセルの主な吸収波長と重なっており、実際の太陽光よりも放射照度が10%〜20%程度高い。そのため、従来のように、STCに相当する条件の疑似太陽光を照射すると、トップセルが太陽光を照射した場合に比べて大きく評価されてしまい、各セルの電流バランスを正確に判断できないという問題がある。   By the way, the pseudo-sunlight generated by the solar simulator may be greatly deviated even in a short wavelength region depending on the type of solar simulator and its adjustment. For example, in the pseudo-sunlight spectrum in a solar simulator shown in FIG. 9, the main absorption of the top cell is shifted in the short wavelength region of 350 nm to 450 nm, although it is shifted from the maximum absorption wavelength of a general top cell. It overlaps with the wavelength, and the irradiance is about 10% to 20% higher than actual sunlight. For this reason, as in the prior art, when irradiating simulated sunlight with conditions equivalent to STC, the top cell is greatly evaluated compared to the case where sunlight is irradiated, and the current balance of each cell cannot be accurately determined. There is.

そこで、請求項4に記載の発明は、前記光照射装置は、放射照度が650nm以下の短波長側にピークを有する短波長光と、放射照度が650nmよりも長波長側にピークを有する長波長光を独立して照射可能であって、前記短波長光と前記長波長光の混合光によって前記疑似太陽光を照射可能であり、前記光照射装置は、第1光線を照射する第1光線条件と、第2光線を照射する第2光線条件を実施可能であり、前記第1光線は、混合光に対する長波長光の比率α1が、前記太陽光の一状態に相当する条件における混合光に対する長波長光の比率α3よりも小さいものであり、前記第2光線は、混合光に対する長波長光の比率α2が、前記太陽光の一状態に相当する条件における混合光に対する長波長光の比率α3よりも大きいものであり、前記第1光線条件及び前記第2光線条件の前記第1光線及び第2光線を前記太陽電池に照射し、前記第1光線条件での電流値と前記第2光線条件での電流値とを直接的又は間接的に比較して、前記太陽電池を評価することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の太陽電池の評価装置である。   Therefore, in the invention according to claim 4, the light irradiating device includes a short wavelength light having a peak on the short wavelength side with an irradiance of 650 nm or less and a long wavelength having a peak on the long wavelength side with an irradiance of more than 650 nm. The light can be irradiated independently, and the pseudo-sunlight can be irradiated by the mixed light of the short wavelength light and the long wavelength light, and the light irradiation device emits a first light beam. The second light beam condition for irradiating the second light beam can be implemented, and the first light beam has a longer ratio to the mixed light under a condition in which the ratio α1 of the long wavelength light to the mixed light corresponds to one state of the sunlight. The ratio α2 of the wavelength light is smaller than the ratio α3 of the long wavelength light to the mixed light under the condition that the ratio of the long wavelength light to the mixed light α2 is equivalent to one state of the sunlight. Is also big, The solar cell is irradiated with the first light beam and the second light beam according to the first light beam condition and the second light beam condition, and the current value under the first light beam condition and the current value under the second light beam condition are directly measured. The solar cell evaluation apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the solar cell is evaluated in comparison with the target or indirectly.

本発明の構成によれば、疑似太陽光よりも混合光に対する長波長光の比率α1が小さい第1光線を照射して、疑似的に第1要素セルの律速状態を作り出して、その短絡電流値を求め、さらに疑似太陽光よりも混合光に対する長波長光の比率α2が大きい第2光線を照射して、疑似的に第3要素セルの律速状態を作り出して短絡電流値を求める。そして、これらを比較し、第1光線での短絡電流値が第2光線での短絡電流値よりも大きければ、第1要素セル側に律速があり、第1光線での短絡電流値が第2光線での短絡電流値よりも小さければ、第3要素セル側に律速があることが推定できる。
また、本発明の構成によれば、第1光線での短絡電流値と第2光線での短絡電流値を比較することによって、第1要素セルと第3要素セルの相対的な律速度合を推定することもできる。
According to the configuration of the present invention, a first light beam having a smaller ratio α1 of long-wavelength light to mixed light than pseudo-sunlight is irradiated to create a pseudo-rate-limiting state of the first element cell, and its short-circuit current value Further, the second light ray having a larger ratio α2 of the long-wavelength light to the mixed light than that of the artificial sunlight is irradiated to create a rate-limiting state of the third element cell in a pseudo manner to obtain the short circuit current value. Then, these are compared, and if the short-circuit current value in the first light beam is larger than the short-circuit current value in the second light beam, the first element cell side is rate-limiting, and the short-circuit current value in the first light beam is second. If it is smaller than the short-circuit current value with the light beam, it can be estimated that there is a rate-limiting on the third element cell side.
Further, according to the configuration of the present invention, by comparing the short-circuit current value in the first light beam and the short-circuit current value in the second light beam, the relative rate of the first element cell and the third element cell can be determined. It can also be estimated.

請求項5に記載の発明は、前記第1光線条件における混合光に対する長波長光の比率α1と前記太陽光の一状態に相当する条件における混合光に対する長波長光の比率α3との差は、前記第2光線条件における混合光に対する長波長光の比率α2と前記太陽光の一状態に相当する条件における混合光に対する長波長光の比率α3との差とほぼ等しいことを特徴とする請求項4に記載の太陽電池の評価装置である。   In the invention according to claim 5, the difference between the ratio α1 of the long wavelength light to the mixed light in the first light condition and the ratio α3 of the long wavelength light to the mixed light in a condition corresponding to one state of the sunlight is: 5. The difference between the ratio α2 of the long wavelength light to the mixed light in the second light condition and the ratio α3 of the long wavelength light to the mixed light in a condition corresponding to one state of the sunlight is approximately equal to 5. It is an evaluation apparatus of the solar cell as described in.

ここでいう「ほぼ等しい」とは、その差が±0.2%以内であることをいう。勿論、等しい場合も含む。   Here, “substantially equal” means that the difference is within ± 0.2%. Of course, the same case is included.

本発明の構成によれば、第1光線の比率α1と疑似太陽光の比率α3の差(α3−α1)が第2光線の比率α2と疑似太陽光の比率α3の差(α3−α2)と略等しいため、条件上は、疑似的な律速状態を同程度とすることができ、第1要素セルと第3要素セルの律速度合を比較しやすい。   According to the configuration of the present invention, the difference between the first light ray ratio α1 and the pseudo-sunlight ratio α3 (α3-α1) is the difference between the second light ray ratio α2 and the pseudo-sunlight ratio α3 (α3-α2). Since they are substantially equal, the pseudo rate-limiting state can be set to the same level on condition, and the rate-limiting rate of the first element cell and the third element cell can be easily compared.

請求項6に記載の発明は、前記第1光線は、混合光に対する長波長光の比率α1が、前記太陽光の一状態に相当する条件における混合光に対する長波長光の比率α3の0.96以上であり、前記第2光線は、混合光に対する長波長光の比率α2が、前記太陽光の一状態に相当する条件における混合光に対する長波長光の比率α3の1.04以下であることを特徴とする請求項4又は5に記載の太陽電池の評価装置である。   According to a sixth aspect of the present invention, in the first light beam, the ratio α1 of the long wavelength light to the mixed light is 0.96 of the ratio α3 of the long wavelength light to the mixed light under a condition corresponding to one state of the sunlight. In the second light ray, the ratio α2 of the long wavelength light to the mixed light is 1.04 or less of the ratio α3 of the long wavelength light to the mixed light under the condition corresponding to one state of the sunlight. It is an evaluation apparatus of the solar cell of Claim 4 or 5 characterized by the above-mentioned.

本発明の構成によれば、より正確に第1要素セルと第3要素セルの律速度合を推定できる。   According to the configuration of the present invention, the rate limiting rate of the first element cell and the third element cell can be estimated more accurately.

請求項7に記載の発明は、第1要素セルと、第2要素セルと、第3要素セルを直列接続させた太陽電池の評価装置であって、前記第1要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第2要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長よりも短波長側にとり、前記第3要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第2要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長よりも長波長側にとる太陽電池の評価装置において、光照射装置を有し、前記光照射装置は、放射照度が650nm以下の短波長側にピークを有する短波長光と、放射照度が650nmよりも長波長側にピークを有する長波長光を独立して照射可能であって、前記短波長光と前記長波長光の混合光を前記太陽電池の受光面に照射可能であり、前記光照射装置は、前記混合光によって、太陽光の一状態に相当する条件の疑似太陽光を照射可能であり、前記光照射装置は、第1光線を照射する第1光線条件と、第2光線を照射する第2光線条件を実施可能であり、前記第1光線は、混合光に対する長波長光の比率α1が、前記太陽光の一状態に相当する条件における混合光に対する長波長光の比率α3よりも小さいものであり、前記第2光線は、混合光に対する長波長光の比率α2が、前記太陽光の一状態に相当する条件における混合光に対する長波長光の比率α3よりも大きいものであり、前記第1光線条件及び前記第2光線条件の前記第1光線及び第2光線を前記太陽電池に照射し、前記第1光線条件での電流値と前記第2光線条件での電流値とを直接的又は間接的に比較して前記太陽電池を評価することを特徴とする太陽電池の評価装置である。   The invention according to claim 7 is a solar cell evaluation apparatus in which a first element cell, a second element cell, and a third element cell are connected in series, and the maximum relative spectral sensitivity of the first element cell is The maximum absorption wavelength corresponding to the maximum value of the relative spectral sensitivity of the third element cell, the maximum absorption wavelength corresponding to the value being shorter than the maximum absorption wavelength corresponding to the maximum value of the relative spectral sensitivity of the second element cell Is a solar cell evaluation device that takes a wavelength longer than the maximum absorption wavelength corresponding to the maximum value of the relative spectral sensitivity of the second element cell, and has a light irradiation device, and the light irradiation device has an irradiance of 650 nm or less. The short wavelength light having a peak on the short wavelength side and the long wavelength light having a peak on the long wavelength side with an irradiance of more than 650 nm can be independently irradiated, and the short wavelength light and the long wavelength light are mixed. Light can be irradiated to the light receiving surface of the solar cell The light irradiation device can irradiate pseudo-sunlight with a condition corresponding to one state of sunlight by the mixed light, and the light irradiation device has a first light beam condition for irradiating a first light beam, The second light ray condition for irradiating the second light ray can be implemented, and the first light ray has a long wavelength with respect to the mixed light under a condition in which a ratio α1 of the long wavelength light to the mixed light corresponds to one state of the sunlight. The ratio of the long wavelength light to the mixed light is less than the ratio α3 of the long wavelength light to the mixed light in a condition corresponding to one state of the sunlight. The solar cell is irradiated with the first light beam and the second light beam under the first light beam condition and the second light beam condition, and the current value under the first light beam condition and the second light beam condition are Compare the current value directly or indirectly The solar cell evaluation apparatus is characterized by evaluating the solar cell.

本発明の構成によれば、第1要素セルと第3要素セルの相対的な律速位置及び律速度合を推定できる。   According to the configuration of the present invention, it is possible to estimate the relative rate-limiting position and rate-limiting rate of the first element cell and the third element cell.

請求項8に記載の発明は、第1要素セルと、第2要素セルと、第3要素セルを直列接続させた太陽電池の製造方法であって、前記第1要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第2要素セルの最大吸収波長よりも短波長側にとり、前記第3要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第2要素セルの最大吸収波長よりも長波長側にとる太陽電池の製造方法であって、請求項1〜6のいずれかに記載の評価装置を用いて評価し、前記疑似太陽光を前記太陽電池に照射したときの短絡電流値に対する前記第1制限光を前記太陽電池の受光面に照射したときの短絡電流値の比率が73%以上75%以下となるように処方を調整することを特徴とする太陽電池の製造方法である。   The invention according to claim 8 is a method of manufacturing a solar cell in which a first element cell, a second element cell, and a third element cell are connected in series, and the maximum relative spectral sensitivity of the first element cell is The maximum absorption wavelength corresponding to the value is shorter than the maximum absorption wavelength of the second element cell, and the maximum absorption wavelength corresponding to the maximum value of the relative spectral sensitivity of the third element cell is the maximum absorption wavelength of the second element cell. It is a manufacturing method of the solar cell taken on the longer wavelength side, Comprising: It evaluated using the evaluation apparatus in any one of Claims 1-6, and the short circuit current when the said pseudo-sunlight is irradiated to the said solar cell A prescription is adjusted so that the ratio of the short-circuit current value when the light receiving surface of the solar cell is irradiated with the first limiting light with respect to the value is 73% or more and 75% or less. is there.

本発明の方法によれば、評価結果に合わせて製造時の処方等の調整が可能であり、一定の品質の太陽電池を大量に製造できる。また、本発明の方法によれば、不良品が発生しにくく、従来に比べて歩留まりも向上できる。   According to the method of the present invention, it is possible to adjust the prescription at the time of manufacture according to the evaluation result, and it is possible to manufacture a large number of solar cells of a certain quality. In addition, according to the method of the present invention, defective products are less likely to occur, and the yield can be improved as compared with the conventional method.

請求項9に記載の発明は、第1要素セルと、第2要素セルと、第3要素セルを直列接続させた太陽電池の製造方法であって、前記第1要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第2要素セルの最大吸収波長よりも短波長側にとり、前記第3要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第2要素セルの最大吸収波長よりも長波長側にとる太陽電池の製造方法であって、請求項4〜6のいずれかに記載の評価装置を用いて評価し、前記疑似太陽光を前記太陽電池に照射したときの電流値に対する前記第1制限光を前記太陽電池に照射したときの電流値の比率が73%以上75%以下であって、前記第1光線条件及び前記第2光線条件の前記第1光線及び第2光線を前記太陽電池に照射したときの前記第2光線条件での電流値に対する前記第1光線条件での電流値の比率が1.02以上となるように処方を調整することを特徴とする太陽電池の製造方法である。   The invention according to claim 9 is a method of manufacturing a solar cell in which a first element cell, a second element cell, and a third element cell are connected in series, and the maximum relative spectral sensitivity of the first element cell is The maximum absorption wavelength corresponding to the value is shorter than the maximum absorption wavelength of the second element cell, and the maximum absorption wavelength corresponding to the maximum value of the relative spectral sensitivity of the third element cell is the maximum absorption wavelength of the second element cell. It is a manufacturing method of the solar cell taken on the longer wavelength side, and is evaluated using the evaluation device according to any one of claims 4 to 6, and the current value when the solar cell is irradiated with the pseudo-sunlight The ratio of the current value when the solar cell is irradiated with the first limiting light with respect to is from 73% to 75%, and the first ray and the second ray of the first ray condition and the second ray condition The second light condition when the solar cell is irradiated with The ratio of the current value in the first light beam condition with respect to the current value of a method of manufacturing a solar cell, which comprises adjusting the formulated to be 1.02 or more.

本発明の方法によれば、評価結果に合わせて製造時の処方等を調整して太陽電池を製造でき、高品質の太陽電池を大量に製造できる。また、本発明の方法によれば、不良品が発生しにくく、従来に比べて歩留まりも向上できる。   According to the method of the present invention, solar cells can be manufactured by adjusting the prescription at the time of manufacture according to the evaluation results, and high-quality solar cells can be manufactured in large quantities. In addition, according to the method of the present invention, defective products are less likely to occur, and the yield can be improved as compared with the conventional method.

本発明の評価装置によれば、感度波長領域が異なる3つの要素セルをもつ多接合太陽電池において、中波長域に感度を有する要素セルの律速度合を定量的に評価できる。
本発明の製造方法によれば、一定の品質を確保した太陽電池を量産できる。
According to the evaluation apparatus of the present invention, in a multijunction solar cell having three element cells having different sensitivity wavelength regions, the rate limiting factor of the element cells having sensitivity in the middle wavelength region can be quantitatively evaluated.
According to the manufacturing method of the present invention, it is possible to mass-produce solar cells that ensure a certain quality.

本発明の第1実施形態の評価装置の模式図である。It is a schematic diagram of the evaluation apparatus of 1st Embodiment of this invention. 図1の評価装置に使用される制限フィルターの説明図であり、上図はフィルターの透過率を表すグラフであり、下図は太陽電池の各要素セルの相対分光感度を表すグラフである。It is explanatory drawing of the limiting filter used for the evaluation apparatus of FIG. 1, the upper figure is a graph showing the transmittance | permeability of a filter, and the lower figure is a graph showing the relative spectral sensitivity of each element cell of a solar cell. 混合光に対する長波長光の照度比に対する短絡電流をプロットしたグラフである。It is the graph which plotted the short circuit current with respect to the illumination intensity ratio of the long wavelength light with respect to mixed light. 短絡電流比Raに対する短絡電流比Rbをプロットしたグラフである。It is the graph which plotted short circuit current ratio Rb with respect to short circuit current ratio Ra. 図1の評価装置での評価に好適な太陽電池を模式的に示した断面図であり、理解を容易にするため、ハッチングを省略している。It is sectional drawing which showed typically the solar cell suitable for evaluation with the evaluation apparatus of FIG. 1, and hatching is abbreviate | omitted in order to make an understanding easy. 実施例1〜4の太陽電池の混合光に対する長波長光の照度比に対する短絡電流をプロットしたグラフである。It is the graph which plotted the short circuit current with respect to the illumination intensity ratio of the long wavelength light with respect to the mixed light of the solar cell of Examples 1-4. 実施例5〜8の太陽電池の短絡電流比Raに対する短絡電流比Rbをプロットしたグラフである。It is the graph which plotted short circuit current ratio Rb with respect to short circuit current ratio Ra of the solar cell of Examples 5-8. 実施例9〜12の太陽電池の短絡電流比Raに対する短絡電流比Rbをプロットしたグラフである。It is the graph which plotted short circuit current ratio Rb with respect to short circuit current ratio Ra of the solar cell of Examples 9-12. あるソーラーシミュレータを使用した場合の太陽光のスペクトルと疑似太陽光のスペクトルを比較した図である。It is the figure which compared the spectrum of sunlight at the time of using a certain solar simulator, and the spectrum of pseudo sunlight.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、特に断りのない限り、物性は標準状態(25℃、1気圧)を基準とする。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. In the following description, physical properties are based on standard conditions (25 ° C., 1 atm) unless otherwise specified.

本発明の第1実施形態の太陽電池の評価装置1は、3つの要素セル51,52,53を備えた太陽電池100の性能を評価するものである。
具体的には、評価装置1は、要素セル51,52,53のうち、律速となる要素セルを特定し、さらにこの要素セルがどの程度律速となっているかを評価する装置である。
The solar cell evaluation apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention evaluates the performance of a solar cell 100 including three element cells 51, 52, and 53.
Specifically, the evaluation apparatus 1 is an apparatus that specifies an element cell that is rate-limiting among the element cells 51, 52, and 53, and further evaluates how much the element cell is rate-limiting.

評価装置1は、図1に示されるように、光源装置2と、光透過部材5と、制限フィルター6と、ステージ7と、分光感度測定装置8と、電流電圧測定装置10を備えている。   As shown in FIG. 1, the evaluation device 1 includes a light source device 2, a light transmission member 5, a limiting filter 6, a stage 7, a spectral sensitivity measurement device 8, and a current / voltage measurement device 10.

光源装置2は、光を太陽電池100に照射する光照射装置であり、照射光を発光時間が0.001秒〜1.0秒程度のパルス光として照射可能となっている。
また、光源装置2は、複数のランプを組み合わせた光源であり、照射光を所望の放射照度に調整可能となっている。具体的には、光源装置2は、短波長光源11と、長波長光源12を備えており、これらを組み合わせることによって、太陽光の一状態に相当する条件の疑似太陽光を照射可能となっている。
The light source device 2 is a light irradiation device that irradiates the solar cell 100 with light, and can irradiate the irradiation light as pulsed light having a light emission time of about 0.001 seconds to 1.0 seconds.
The light source device 2 is a light source that combines a plurality of lamps, and can adjust the irradiation light to a desired irradiance. Specifically, the light source device 2 includes a short wavelength light source 11 and a long wavelength light source 12, and by combining these, it is possible to irradiate pseudo sunlight under a condition corresponding to one state of sunlight. Yes.

短波長光源11は、650nm以下の波長領域に放射照度のピークをもつ短波長光15を照射可能な光源である。
長波長光源12は、650nm超過の波長領域に放射照度のピークをもつ長波長光16であって、短波長光源11よりも長波長側に放射照度のピークをもつ長波長光16を照射可能な光源である。
短波長光源11としてキセノンランプ、長波長光源12としてハロゲンランプが採用されている。
そして、光源装置2は、これらの短波長光15と長波長光16の混合光17を太陽電池100に照射可能となっている。
The short wavelength light source 11 is a light source capable of emitting short wavelength light 15 having a peak of irradiance in a wavelength region of 650 nm or less.
The long wavelength light source 12 is a long wavelength light 16 having a peak of irradiance in a wavelength region exceeding 650 nm, and can irradiate the long wavelength light 16 having a peak of irradiance on the longer wavelength side than the short wavelength light source 11. Light source.
A xenon lamp is used as the short wavelength light source 11 and a halogen lamp is used as the long wavelength light source 12.
The light source device 2 can irradiate the solar cell 100 with the mixed light 17 of the short wavelength light 15 and the long wavelength light 16.

光透過部材5は、透明な板状部材であり、光源装置2側からの光を制限フィルター6側に透過する部材である。
光透過部材5は、透光性を有していれば特に限定されるものではなく、アクリル板やガラス板など透光性板が採用できる。
The light transmission member 5 is a transparent plate-like member, and is a member that transmits light from the light source device 2 side to the limiting filter 6 side.
The light transmissive member 5 is not particularly limited as long as it has translucency, and a translucent plate such as an acrylic plate or a glass plate can be adopted.

制限フィルター6は、特定の波長域における放射照度(制限フィルター6側からみたら照度)を優先的に制限するフィルターである。制限フィルター6は、具体的には特定の波長域を通過させ、特定の波長域を制限するカラーフィルターである。
制限フィルター6の詳細については後述する。
The limiting filter 6 is a filter that preferentially limits the irradiance (illuminance when viewed from the limiting filter 6 side) in a specific wavelength range. Specifically, the limiting filter 6 is a color filter that passes a specific wavelength range and limits the specific wavelength range.
Details of the limiting filter 6 will be described later.

ステージ7は、光の照射対象たる太陽電池100を固定する基台であり、太陽電池100の受光面が入射側を向くように固定可能となっている。   The stage 7 is a base for fixing the solar cell 100 to be irradiated with light, and can be fixed so that the light receiving surface of the solar cell 100 faces the incident side.

分光感度測定装置8は、波長依存性のない定エネルギー、定フォトンの単色光を太陽電池100に照射し、各要素セル51,52,53の分光感度特性、量子効率を測定する装置である。   The spectral sensitivity measuring device 8 is a device that irradiates the solar cell 100 with monochromatic light of constant energy and constant photons having no wavelength dependence, and measures the spectral sensitivity characteristics and quantum efficiency of the element cells 51, 52, and 53.

電流電圧測定装置10は、太陽電池100の電流電圧特性を測定する装置である。   The current-voltage measuring device 10 is a device that measures the current-voltage characteristics of the solar cell 100.

太陽電池100は、図5のように、受光面側(光入射側)から第1要素セル51(以下、トップセル51ともいう)、第2要素セル52(以下、ミドルセル52ともいう)、及び第3要素セル53(以下、ボトムセル53ともいう)が直列接続されたものである。
太陽電池100は、図2に示されるように、相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が異なる3つの要素セル51,52,53を備えるものである。すなわち、各要素セル51,52,53は、各吸収波長に対する相対分光感度をプロットしてグラフ化したときに、最大ピーク位置が異なっている。
As shown in FIG. 5, the solar cell 100 includes a first element cell 51 (hereinafter also referred to as a top cell 51), a second element cell 52 (hereinafter also referred to as a middle cell 52), from the light receiving surface side (light incident side), and A third element cell 53 (hereinafter also referred to as a bottom cell 53) is connected in series.
As shown in FIG. 2, the solar cell 100 includes three element cells 51, 52, and 53 having different maximum absorption wavelengths corresponding to the maximum value of relative spectral sensitivity. That is, the element cells 51, 52 and 53 have different maximum peak positions when plotting the relative spectral sensitivity with respect to each absorption wavelength and graphing.

具体的には、第1要素セル51は、図2に示されるように、他の要素セル52,53に比べて短波長側に最大ピークがある。第2要素セル52は、第1要素セル51の最大ピークと第3要素セル53の最大ピークの間に最大ピークがある。第3要素セル53は、第2要素セル52よりも長波長側に最大ピークがある。
すなわち、第1要素セル51の相対分光感度のグラフは、第2要素セル52の相対分光感度のグラフよりも短波長側にずれており、第3要素セル53の相対分光感度のグラフは、第2要素セル52の相対分光感度のグラフよりも長波長側にずれている。
Specifically, as shown in FIG. 2, the first element cell 51 has a maximum peak on the short wavelength side as compared to the other element cells 52 and 53. The second element cell 52 has a maximum peak between the maximum peak of the first element cell 51 and the maximum peak of the third element cell 53. The third element cell 53 has a maximum peak on the longer wavelength side than the second element cell 52.
That is, the relative spectral sensitivity graph of the first element cell 51 is shifted to the shorter wavelength side than the relative spectral sensitivity graph of the second element cell 52, and the relative spectral sensitivity graph of the third element cell 53 is The relative spectral sensitivity graph of the two-element cell 52 is shifted to the longer wavelength side.

第1要素セル51の相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長λ1は、第2要素セル52の相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長λ2よりも100nm以上短波長側にある。
第3要素セル53の相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長λ3は、第2要素セル52の相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長λ2よりも100nm以上長波長側にある。
The maximum absorption wavelength λ 1 corresponding to the maximum value of the relative spectral sensitivity of the first element cell 51 is 100 nm or more shorter than the maximum absorption wavelength λ 2 corresponding to the maximum value of the relative spectral sensitivity of the second element cell 52.
The maximum absorption wavelength λ3 corresponding to the maximum value of the relative spectral sensitivity of the third element cell 53 is 100 nm or more longer than the maximum absorption wavelength λ2 corresponding to the maximum value of the relative spectral sensitivity of the second element cell 52.

第1要素セル51の相対分光感度のグラフと第2要素セル52の相対分光感度のグラフは、図2のように、互いに交差した交点Aを備えている。
交点Aは、隣接する2つの要素セル51,52の交点であり、第1要素セル51の最大吸収波長λ1よりも長波長側であって、第2要素セル52の最大吸収波長λ2よりも短波長側にある。すなわち、交点Aは、第1要素セル51と第2要素セル52との間での支配因子が切り替わる境界点であり、交点Aよりも短波長側では、第1要素セル51での光吸収が第2要素セル52での光吸収よりも支配的となり、交点Aよりも長波長側では、第2要素セル52での光吸収が第1要素セル51での光吸収よりも支配的となる。
The graph of the relative spectral sensitivity of the first element cell 51 and the graph of the relative spectral sensitivity of the second element cell 52 include an intersection A that intersects each other as shown in FIG.
The intersection A is an intersection of two adjacent element cells 51 and 52, which is longer than the maximum absorption wavelength λ1 of the first element cell 51 and shorter than the maximum absorption wavelength λ2 of the second element cell 52. On the wavelength side. That is, the intersection point A is a boundary point at which the dominant factor is switched between the first element cell 51 and the second element cell 52. On the short wavelength side from the intersection point A, the light absorption in the first element cell 51 is reduced. The light absorption in the second element cell 52 becomes dominant, and the light absorption in the second element cell 52 becomes more dominant than the light absorption in the first element cell 51 on the longer wavelength side than the intersection A.

また、第2要素セル52の相対分光感度のグラフと第3要素セル53の相対分光感度のグラフは、互いに交差した交点Bを備えている。
交点Bは、隣接する2つの要素セル52,53の交点であり、第2要素セル52の最大吸収波長λ2よりも長波長側であって、第3要素セル53の最大吸収波長λ3よりも短波長側にある。すなわち、交点Bは、第2要素セル52と第3要素セル53との間での支配因子が切り替わる境界点であり、交点Bよりも短波長側では、第2要素セル52での光吸収が第3要素セル53での光吸収よりも支配的となり、交点Bよりも長波長側では、第3要素セル53での光吸収が第2要素セル52での光吸収よりも支配的となる。
In addition, the graph of the relative spectral sensitivity of the second element cell 52 and the graph of the relative spectral sensitivity of the third element cell 53 include an intersection B that intersects with each other.
The intersection B is an intersection of two adjacent element cells 52 and 53, which is longer than the maximum absorption wavelength λ2 of the second element cell 52 and shorter than the maximum absorption wavelength λ3 of the third element cell 53. On the wavelength side. That is, the intersection point B is a boundary point at which the dominant factor is switched between the second element cell 52 and the third element cell 53, and light absorption in the second element cell 52 is shorter on the shorter wavelength side than the intersection point B. The light absorption in the third element cell 53 is more dominant than the light absorption in the third element cell 53, and the light absorption in the third element cell 53 is more dominant than the light absorption in the second element cell 52 on the longer wavelength side than the intersection B.

さらに第1要素セル51の相対分光感度のグラフと第3要素セル53の相対分光感度のグラフは、互いに交差した交点Cを備えている。
交点Cは、交点Aと交点Bの間であって、第1要素セル51の最大吸収波長λ1と第3要素セル53の最大吸収波長λ3の間にある。
太陽電池100の詳細な積層構造については、説明の都合上、後述する。
Furthermore, the graph of the relative spectral sensitivity of the first element cell 51 and the graph of the relative spectral sensitivity of the third element cell 53 have intersections C that intersect each other.
The intersection point C is between the intersection point A and the intersection point B, and is between the maximum absorption wavelength λ1 of the first element cell 51 and the maximum absorption wavelength λ3 of the third element cell 53.
The detailed laminated structure of the solar cell 100 will be described later for convenience of explanation.

ここで、制限フィルター6についてさらに詳細する。
制限フィルター6は、特定の要素セルの最大吸収波長付近の波長域の放射照度を優先的に制限するものである。すなわち、制限フィルター6は、特定の要素セルの最大吸収波長付近の波長域の透過率が小さいものである。
本実施形態の制限フィルター6は、図2から読み取れるように、第2要素セル52の最大吸収波長λ2付近の放射照度が、他の要素セル51,53の最大吸収波長λ1,λ3付近の放射照度に比べて制限されるものである。
すなわち、制限フィルター6は、第1要素セル51、第2要素セル52、及び第3要素セル53の最大吸収波長がλ1,λ2,λ3である場合、制限対象である第2要素セル52の最大吸収波長λ2における透過率が波長λ1,λ3における透過率よりも小さい値を取る。
本実施形態の制限フィルター6は、図2に示されるように、第2要素セル52の波形において、第1要素セル51と第2要素セル52の交点Aから第2要素セル52と第3要素セル53の交点Bまでの波長域において、優先的に放射照度が下がるものである。
Here, the restriction filter 6 will be described in further detail.
The limiting filter 6 preferentially limits the irradiance in the wavelength region near the maximum absorption wavelength of the specific element cell. That is, the limiting filter 6 has a small transmittance in a wavelength region near the maximum absorption wavelength of a specific element cell.
In the limiting filter 6 of the present embodiment, as can be seen from FIG. 2, the irradiance in the vicinity of the maximum absorption wavelength λ2 of the second element cell 52 is the irradiance in the vicinity of the maximum absorption wavelengths λ1 and λ3 of the other element cells 51 and 53. It is limited compared to
That is, when the maximum absorption wavelengths of the first element cell 51, the second element cell 52, and the third element cell 53 are λ1, λ2, and λ3, the limiting filter 6 is the maximum of the second element cell 52 that is the restriction target. The transmittance at the absorption wavelength λ2 is smaller than the transmittance at the wavelengths λ1 and λ3.
As shown in FIG. 2, the limiting filter 6 of the present embodiment includes a second element cell 52 and a third element from the intersection A of the first element cell 51 and the second element cell 52 in the waveform of the second element cell 52. In the wavelength region up to the intersection B of the cell 53, the irradiance is preferentially lowered.

制限フィルター6は、波長λ2における透過率が小さくなりすぎると、太陽電池100の光電変換特性が波長λ2以外の波長域での光の影響を大きく受けてしまうので、波長λ2における透過率が40%以上であることが好ましい。すなわち、制限フィルター6は、波長λ2における制限率が60%以下であることが好ましい。
制限フィルター6は、制限対象である要素セル52を他の要素セル51,53と区別する観点から、波長λ2における透過率が60%以下であることが好ましく、55%以下であることがより好ましい。すなわち、制限フィルター6は、波長λ2における制限率が40%以上であることが好ましい。
制限フィルター6は、波長λ2における透過率と波長λ1,λ3における透過率の差が10%以上であることが好ましく、20%以上であることがより好ましい。
また、制限フィルター6は、第2要素セル52の成分のみを正確に抜き出す観点から、波長λ1における透過率と波長λ3における透過率の差が10%以下であることが好ましく、7%以下であることがより好ましい。
本実施形態の制限フィルター6は、第2要素セル52の最大吸収波長λ2から50nmの範囲内全体の透過率が60%以下であり、波長λ1における透過率が約75%、波長λ2における透過率が約55%、波長λ3における透過率が約80%である。
If the limiting filter 6 has a too low transmittance at the wavelength λ2, the photoelectric conversion characteristics of the solar cell 100 are greatly affected by light in a wavelength region other than the wavelength λ2, and thus the transmittance at the wavelength λ2 is 40%. The above is preferable. That is, the limiting filter 6 preferably has a limiting rate of 60% or less at the wavelength λ2.
From the viewpoint of distinguishing the element cell 52 to be restricted from the other element cells 51 and 53, the limiting filter 6 preferably has a transmittance of 60% or less at the wavelength λ2 and more preferably 55% or less. . That is, the limiting filter 6 preferably has a limiting rate of 40% or more at the wavelength λ2.
In the limiting filter 6, the difference between the transmittance at the wavelength λ2 and the transmittance at the wavelengths λ1 and λ3 is preferably 10% or more, and more preferably 20% or more.
Further, from the viewpoint of accurately extracting only the components of the second element cell 52, the limiting filter 6 preferably has a difference between the transmittance at the wavelength λ1 and the transmittance at the wavelength λ3 of 10% or less, and 7% or less. It is more preferable.
In the limiting filter 6 of the present embodiment, the entire transmittance within the range of the maximum absorption wavelength λ2 to 50 nm of the second element cell 52 is 60% or less, the transmittance at the wavelength λ1 is about 75%, and the transmittance at the wavelength λ2. Is about 55%, and the transmittance at the wavelength λ3 is about 80%.

続いて、太陽電池の評価方法について説明する。   Then, the evaluation method of a solar cell is demonstrated.

本実施形態の評価方法は、主に3つの工程を含んでいる。すなわち、本実施形態の評価方法は、太陽電池100のミドルセル52(第2要素セル52)の律速度合を評価するミドル評価工程と、太陽電池100のトップセル51(第1要素セル51)及びボトムセル53(第3要素セル53)の相対的な律速度合を評価するトップボトム評価工程と、ミドル評価工程とトップボトム評価工程の結果を踏まえて評価する総合評価工程を含んでいる。
以下、各工程を詳細に説明する。
The evaluation method of the present embodiment mainly includes three steps. That is, the evaluation method of the present embodiment includes a middle evaluation step for evaluating the rate limiting rate of the middle cell 52 (second element cell 52) of the solar cell 100, a top cell 51 (first element cell 51) of the solar cell 100, and It includes a top / bottom evaluation step for evaluating the relative rate of the bottom cell 53 (third element cell 53), and a comprehensive evaluation step for evaluation based on the results of the middle evaluation step and the top / bottom evaluation step.
Hereinafter, each process will be described in detail.

ミドル評価工程は、制限フィルター6でミドルセル52の吸収波長域を優先的に制限し、ミドルセル52を疑似的に律速状態に近づける工程である。   The middle evaluation step is a step of preferentially limiting the absorption wavelength range of the middle cell 52 with the limiting filter 6 and making the middle cell 52 close to a pseudo rate-limiting state.

このミドル評価工程では、太陽光の一状態である基準状態(STC)に相当する条件(エアマス1.5、1000W/m2、25℃)の疑似太陽光を太陽電池100の受光面に照射し、電流電圧特性を測定し、電流電圧特性からSTCに相当する条件の疑似太陽光での短絡電流値Iscを算出する。
また、制限フィルター6を用いて、STCに相当する条件の疑似太陽光を制限フィルター6によって放射照度を制限した第1制限条件での第1制限光を太陽電池100の受光面に照射し、電流電圧特性を測定し、電流電圧特性から第1制限光での短絡電流値I1を算出する。
そして、STCに相当する条件の疑似太陽光を照射したときの短絡電流値Iscと第1制限条件の第1制限光を照射したときの短絡電流値I1を比較する。
具体的には、STCに相当する条件の疑似太陽光を照射したときの短絡電流値Iscに対する第1制限条件の第1制限光を照射したときの短絡電流値I1の比率(Ra=I1/Isc)を算出する。そして、算出した短絡電流比Raが小さくなるにつれてミドルセル52の律速度合が高くなり、算出した短絡電流比Raが大きくなるにつれてミドルセル52の律速度合が小さくなると判定する。
In this middle evaluation step, the solar light receiving surface of the solar cell 100 is irradiated with artificial sunlight under conditions (air mass 1.5, 1000 W / m 2 , 25 ° C.) corresponding to a reference state (STC) which is one state of sunlight. Then, the current-voltage characteristic is measured, and the short-circuit current value Isc in pseudo sunlight under the condition corresponding to STC is calculated from the current-voltage characteristic.
In addition, the limiting filter 6 is used to irradiate the light-receiving surface of the solar cell 100 with the first limiting light under the first limiting condition in which the pseudo-sunlight corresponding to the STC is limited in irradiance by the limiting filter 6. The voltage characteristic is measured, and the short-circuit current value I1 with the first limiting light is calculated from the current-voltage characteristic.
And the short circuit current value Isc when irradiating the pseudo sunlight of the conditions equivalent to STC and the short circuit current value I1 when irradiating the 1st limiting light of 1st limiting conditions are compared.
Specifically, the ratio (Ra = I1 / Isc) of the short-circuit current value I1 when the first limiting light of the first limiting condition is irradiated to the short-circuit current value Isc when the pseudo-sunlight of the condition corresponding to STC is irradiated. ) Is calculated. Then, it is determined that the rate limiting rate of the middle cell 52 increases as the calculated short-circuit current ratio Ra decreases, and that the rate limiting rate of the middle cell 52 decreases as the calculated short-circuit current ratio Ra increases.

このとき、第1制限条件の第1制限光は、上記した制限フィルター6によってSTCに相当する条件の擬似太陽光よりもミドルセル52の相対分光感度の最大ピークに対応する最大吸収波長λ2付近の波長域について優先的に放射照度を絞っており、3つの要素セル51,52,53の最大吸収波長のうち、ミドルセル52の最大吸収波長λ2において最も放射照度が小さくなっている。
本実施形態では、第1制限光は、図2から読み取れるように、各要素セル51,52,53において、各吸収波長に対する相対分光感度をグラフ化したときに、トップセル51のグラフとミドルセル52のグラフとの交点Aに対応する波長からミドルセル52のグラフとボトムセル53のグラフとの交点Bに対応する波長までの波長域において、ミドルセル52の放射照度を他の要素セル51,52に比べて優先的に絞っている。
At this time, the first limiting light of the first limiting condition is a wavelength in the vicinity of the maximum absorption wavelength λ2 corresponding to the maximum peak of the relative spectral sensitivity of the middle cell 52 than the simulated sunlight of the condition corresponding to STC by the limiting filter 6 described above. The irradiance is narrowed down preferentially in the region, and the irradiance is the smallest at the maximum absorption wavelength λ 2 of the middle cell 52 among the maximum absorption wavelengths of the three element cells 51, 52, 53.
In the present embodiment, the first limiting light can be read from FIG. 2. When the relative spectral sensitivity with respect to each absorption wavelength is graphed in each element cell 51, 52, 53, the graph of the top cell 51 and the middle cell 52. The irradiance of the middle cell 52 is compared with the other element cells 51 and 52 in the wavelength range from the wavelength corresponding to the intersection A to the graph to the wavelength corresponding to the intersection B of the middle cell 52 graph and the bottom cell 53 graph. We narrow down preferentially.

トップボトム工程は、短波長光15と長波長光16の混合比を変化させて、トップセル51とボトムセル53を疑似的に律速状態に近づけて、トップセル51とボトムセル53の律速度合を比較する工程である。
トップボトム工程は、短波長光15と長波長光16の混合比を変化させ、STCに相当する条件の混合光17に対する長波長光16の比率α3に対して、長波長光16の比率を下げた第1光線条件の第1光線を太陽電池100の受光面に照射する第1光線測定工程と、長波長光16の比率を上げた第2光線条件の第2光線を太陽電池100の受光面に照射する第2光線測定工程を含んでいる。
この第1光線測定工程では、混合光17に対する長波長光16の比率α1がSTCに相当する条件の混合光17に対する長波長光16の比率α3よりも小さい第1光線を太陽電池100の受光面に照射し、電流電圧特性を測定する。そしてし、電流電圧特性から第1光線での短絡電流値Iα1を算出する。
一方、第2光線測定工程では、混合光17に対する長波長光16の比率α2がSTCに相当する条件の混合光17に対する長波長光16の比率α3よりも大きい第2光線を太陽電池100の受光面に照射し、電流電圧特性を測定する。そして、電流電圧特性から第2光線での短絡電流値Iα2を算出する。
In the top-bottom process, the mixing ratio of the short-wavelength light 15 and the long-wavelength light 16 is changed to bring the top cell 51 and the bottom cell 53 into a pseudo rate-limiting state, and the rate-limiting ratio of the top cell 51 and the bottom cell 53 is compared. It is a process to do.
The top-bottom process changes the mixing ratio of the short-wavelength light 15 and the long-wavelength light 16, and lowers the ratio of the long-wavelength light 16 to the ratio α3 of the long-wavelength light 16 to the mixed light 17 under conditions equivalent to STC. The first light beam measuring step of irradiating the light receiving surface of the solar cell 100 with the first light beam having the first light beam condition, and the light receiving surface of the solar cell 100 having the second light beam condition with the ratio of the long wavelength light 16 increased. 2nd light measurement process which irradiates to.
In the first light ray measuring step, the first light ray having a ratio α1 of the long wavelength light 16 to the mixed light 17 smaller than the ratio α3 of the long wavelength light 16 to the mixed light 17 under the condition corresponding to STC is used as the light receiving surface of the solar cell 100. The current-voltage characteristics are measured. Then, the short-circuit current value Iα1 for the first light beam is calculated from the current-voltage characteristics.
On the other hand, in the second light beam measurement step, the solar cell 100 receives a second light beam in which the ratio α2 of the long wavelength light 16 to the mixed light 17 is larger than the ratio α3 of the long wavelength light 16 to the mixed light 17 under a condition corresponding to STC. Irradiate the surface and measure the current-voltage characteristics. Then, the short-circuit current value Iα2 for the second light beam is calculated from the current-voltage characteristics.

本実施形態のトップボトム工程の第1光線測定工程は、混合光17に対する長波長光16の比率α1がSTCに相当する条件での混合光17に対する長波長光16の比率α3よりもβだけ小さい第1短波長条件と、混合光17に対する長波長光16の比率α1が第1短波長条件よりもβだけ小さい第2短波長条件のそれぞれの第1光線での短絡電流値Iα1を算出する。
一方、第2光線測定工程は、混合光17に対する長波長光16の比率α1がSTCに相当する条件での混合光17に対する長波長光16の比率α3よりもβだけ大きい第1長波長条件と、混合光17に対する長波長光16の比率α1が第1長波長条件よりもβだけ大きい第2長波長条件のそれぞれの第2光線での短絡電流値Iα2を算出する。
その後、図3のように、第2短波長条件(比率α3−2β)、第1短波長条件(比率α3−β)、STCに相当する条件(α3)、第1長波長条件(比率α3+β)、及び第2長波長条件(比率α3+2β)での各短絡電流値をプロットし、その波形が連続した山なり形状であり、第1短波長条件及び第1長波長条件が測定不良点でないことを確認する。
In the first light measurement step of the top-bottom process of this embodiment, the ratio α1 of the long wavelength light 16 to the mixed light 17 is smaller by β than the ratio α3 of the long wavelength light 16 to the mixed light 17 under the condition corresponding to STC. A short circuit current value Iα1 is calculated for each first light beam under the first short wavelength condition and the second short wavelength condition in which the ratio α1 of the long wavelength light 16 to the mixed light 17 is smaller than the first short wavelength condition by β.
On the other hand, the second light beam measuring step includes a first long wavelength condition in which the ratio α1 of the long wavelength light 16 to the mixed light 17 is larger by β than the ratio α3 of the long wavelength light 16 to the mixed light 17 under the condition corresponding to STC. Then, the short-circuit current value Iα2 for each second light beam under the second long wavelength condition where the ratio α1 of the long wavelength light 16 to the mixed light 17 is larger by β than the first long wavelength condition is calculated.
Thereafter, as shown in FIG. 3, the second short wavelength condition (ratio α3-2β), the first short wavelength condition (ratio α3-β), the condition corresponding to STC (α3), and the first long wavelength condition (ratio α3 + β). , And plotting each short-circuit current value under the second long wavelength condition (ratio α3 + 2β), the waveform is a continuous mountain shape, and the first short wavelength condition and the first long wavelength condition are not measurement failure points. Check.

第1短波長条件及び第1長波長条件が測定不良点でないことを確認した後、第1短波長条件(比率α3−β)における短絡電流値Iα1と第1長波長条件(比率α3+β)における短絡電流値Iα2を比較し、第1長波長条件における短絡電流値Iα2に対する短波長条件における短絡電流値Iα1の比率(Rb=Iα1/Iα2)を算出する。そして、算出した短絡電流比Rbが小さくなるにつれて、ボトムセル53の律速度合が高くなり、算出した短絡電流比Rbが大きくなるにつれて、トップセル51の律速度合が高くなると判定する。   After confirming that the first short wavelength condition and the first long wavelength condition are not measurement failure points, the short circuit current value Iα1 under the first short wavelength condition (ratio α3-β) and the short circuit under the first long wavelength condition (ratio α3 + β) The current value Iα2 is compared, and the ratio of the short circuit current value Iα1 under the short wavelength condition to the short circuit current value Iα2 under the first long wavelength condition (Rb = Iα1 / Iα2) is calculated. Then, it is determined that the rate limiting rate of the bottom cell 53 increases as the calculated short circuit current ratio Rb decreases, and the rate limiting rate of the top cell 51 increases as the calculated short circuit current ratio Rb increases.

総合評価工程では、ミドル評価工程により算出した短絡電流比Raと、ボトムトップ評価工程により算出した短絡電流比Rbの関係からどの要素セルが律速となっているか評価する。
この点について図4を用いて説明する。なお、説明の都合上、実際には座標としてプロットせず、数値のみでコンピュータが処理する。
In the comprehensive evaluation process, which element cell is rate-limiting is evaluated from the relationship between the short-circuit current ratio Ra calculated in the middle evaluation process and the short-circuit current ratio Rb calculated in the bottom-top evaluation process.
This point will be described with reference to FIG. For convenience of explanation, the computer does not actually plot the coordinates, but only the numerical values.

総合評価工程は、測定結果が測定点30のように、短絡電流比Raが第1閾値よりも小さくて、短絡電流比Rbが第2閾値よりも小さい場合(図4の左下のI領域)は、ミドルセル52が律速であって、かつ、ミドルセル52の中でもボトムセル53側に律速があると判定する。
測定結果が測定点31のように、短絡電流比Raが第1閾値よりも小さくて、短絡電流比Rbが第2閾値以上の場合(図4の左上のII領域)は、ミドルセル52が律速であって、かつ、ミドルセル52の中でもトップセル51側に律速があると判定する。
測定結果が測定点32のように、短絡電流比Raが第1閾値以上であって、短絡電流比Rbが第2閾値よりも小さい場合(図4の右下のIII領域)は、ボトムセル53が律速であると判定する。
測定結果が測定点33のように、短絡電流比Raが第1閾値以上であって、短絡電流比Rbが第2閾値以上である場合(図4の右上のIV領域)は、トップセル51が律速であると判定する。
When the short-circuit current ratio Ra is smaller than the first threshold value and the short-circuit current ratio Rb is smaller than the second threshold value (measurement point 30), the comprehensive evaluation process is as follows. It is determined that the middle cell 52 is rate-limiting and that the middle cell 52 is rate-limiting on the bottom cell 53 side.
When the short-circuit current ratio Ra is smaller than the first threshold value and the short-circuit current ratio Rb is greater than or equal to the second threshold value (the II region on the upper left in FIG. 4) as the measurement result is the measurement point 31, the middle cell 52 is rate-limiting. In addition, it is determined that there is a rate-determining method on the top cell 51 side among the middle cells 52.
When the short circuit current ratio Ra is equal to or higher than the first threshold value and the short circuit current ratio Rb is smaller than the second threshold value (region III in the lower right in FIG. 4) as in the measurement point 32, the bottom cell 53 It is determined to be rate limiting.
When the short-circuit current ratio Ra is equal to or greater than the first threshold and the short-circuit current ratio Rb is equal to or greater than the second threshold as in the measurement point 33 (the upper right IV region in FIG. 4), the top cell 51 It is determined to be rate limiting.

ここで、本実施形態では、ミドルセル52の律速判断の基準たる第1閾値を制限フィルター6の透過率に設定している。すなわち、算出した短絡電流比Raが制限フィルター6の透過率より小さければ、ミドルセル52が律速であり、算出した短絡電流比Raが制限フィルター6の透過率以上であれば、トップセル51又はボトムセル53が律速となると判定する。
また、本実施形態では、トップセル51とボトムセル53の律速判断の基準たる第2閾値を1に設定している。すなわち、算出した短絡電流比Rbが1以上あれば、トップセル51側の律速があり、算出した短絡電流比Rbが1未満であれば、ボトムセル53側に律速があると判定する。
Here, in the present embodiment, the first threshold value that is the reference for the rate-determining determination of the middle cell 52 is set to the transmittance of the limiting filter 6. That is, if the calculated short circuit current ratio Ra is smaller than the transmittance of the limiting filter 6, the middle cell 52 is rate limiting, and if the calculated short circuit current ratio Ra is equal to or higher than the transmittance of the limiting filter 6, the top cell 51 or the bottom cell 53. Is determined to be rate limiting.
Further, in the present embodiment, the second threshold value that is a reference for determining the rate limiting of the top cell 51 and the bottom cell 53 is set to 1. That is, if the calculated short-circuit current ratio Rb is 1 or more, it is determined that there is a rate-limiting on the top cell 51 side, and if the calculated short-circuit current ratio Rb is less than 1, it is determined that there is a rate-limiting on the bottom cell 53 side.

以上のように、本実施形態の評価方法によれば、太陽電池100において律速となる要素セルを判定できる。
また、本実施形態の評価方法によれば、各律速セルの律速度合を相対的な数値として算出できるため、律速度合を判断しやすい。
As described above, according to the evaluation method of the present embodiment, it is possible to determine the element cell that is rate limiting in the solar cell 100.
In addition, according to the evaluation method of the present embodiment, the rate limiting rate of each rate limiting cell can be calculated as a relative numerical value, so that it is easy to determine the rate limiting rate.

続いて、本実施形態では、上記した評価装置を使用して太陽電池100を製造する。この太陽電池の製造方法について以下に説明する。特に、本実施形態の特徴の一つである太陽電池の評価工程について重点的に説明し、残りの工程については従来と同様であるため、簡単に説明する。   Then, in this embodiment, the solar cell 100 is manufactured using the above-described evaluation apparatus. A method for manufacturing this solar cell will be described below. In particular, the solar cell evaluation process, which is one of the features of this embodiment, will be described with emphasis, and the remaining processes will be briefly described since they are the same as in the prior art.

まず、太陽電池100を形成する太陽電池形成工程を実施する。
具体的には、透明絶縁基板102をCVD装置に導入し、透明電極層103を製膜する(透明電極層形成工程)。
First, the solar cell formation process which forms the solar cell 100 is implemented.
Specifically, the transparent insulating substrate 102 is introduced into a CVD apparatus, and the transparent electrode layer 103 is formed (transparent electrode layer forming step).

透明電極層形成工程が終了すると、各要素セル51,52,53をCVD装置によって製膜し、光電変換層105を形成する(光電変換層形成工程)。
このときに使用するCVD装置は、プラズマCVD装置であり、製膜用の電極を製膜対象となる基板の製膜面との距離が所定の距離となるように対面させて製膜するものである。また、このCVD装置は、出力を変更させたり、原料ガスの混合比を変更したり、製膜温度や製膜時間を調整することによって、所望の膜を製膜可能となっている。
When the transparent electrode layer forming step is completed, each element cell 51, 52, 53 is formed by a CVD apparatus to form the photoelectric conversion layer 105 (photoelectric conversion layer forming step).
The CVD apparatus used at this time is a plasma CVD apparatus, which forms a film by facing the electrode for film formation so that the distance from the film formation surface of the substrate to be formed is a predetermined distance. is there. Further, this CVD apparatus can form a desired film by changing the output, changing the mixing ratio of the source gases, or adjusting the film forming temperature and the film forming time.

光電変換層形成工程が終了すると、光電変換層105が形成された基板に対して、スパッタ法や真空蒸着法等によって裏面電極層106を形成する(裏面電極層形成工程)。
以上が太陽電池形成工程である。
When the photoelectric conversion layer forming step is completed, the back electrode layer 106 is formed on the substrate on which the photoelectric conversion layer 105 is formed by a sputtering method, a vacuum evaporation method, or the like (back electrode layer forming step).
The above is the solar cell forming step.

続いて、上記の太陽電池形成工程で製造した太陽電池100を使用して、評価装置1によって評価し、その評価結果をそれ以降の太陽電池100の製造にフィードバックする。
本実施形態では、太陽電池100の律速がトップセル51側になるように光電変換層形成工程の処方を調整する。すなわち、太陽電池100を製造し、製造した太陽電池100に対して評価装置1によって律速セルを特定及び評価し、その評価結果が、短絡電流比Raが所定の基準よりも大きく、かつ、短絡電流比Rbも所定の基準より大きくなるように処方を調整する。
Subsequently, the evaluation apparatus 1 is used to evaluate the solar cell 100 manufactured in the above-described solar cell formation step, and the evaluation result is fed back to the subsequent manufacturing of the solar cell 100.
In this embodiment, the prescription of the photoelectric conversion layer forming step is adjusted so that the rate limiting of the solar cell 100 is on the top cell 51 side. That is, the solar cell 100 is manufactured, the rate-limiting cell is specified and evaluated by the evaluation device 1 with respect to the manufactured solar cell 100, and the evaluation result indicates that the short-circuit current ratio Ra is larger than a predetermined reference and the short-circuit current The prescription is adjusted so that the ratio Rb is also larger than a predetermined reference.

具体的には、それ以降の太陽電池100の製造において、トップセル51が律速となって、かつ所定の律速度合となるように、評価結果に基づいて、図4の領域IVの所定の範囲に属するように各要素セル51,52,53をCVD装置で製膜する際に以下の(1)〜(5)のいずれかの条件を変更する。
(1)相対膜厚
(2)製膜温度
(3)原料ガス比
(4)仕掛太陽電池基板とCVD装置の電極との距離
(5)CVD装置の出力
Specifically, in the subsequent production of the solar cell 100, the predetermined range in the region IV of FIG. 4 is determined based on the evaluation result so that the top cell 51 becomes the rate-limiting and the rate-limiting rate. Any one of the following conditions (1) to (5) is changed when each element cell 51, 52, 53 is formed into a film by a CVD apparatus so as to belong to the above.
(1) Relative film thickness (2) Film forming temperature (3) Raw material gas ratio (4) Distance between in-process solar cell substrate and electrode of CVD apparatus (5) Output of CVD apparatus

さらに詳細には、STCに相当する条件の疑似太陽光を太陽電池100に照射したときの電流値Iscに対する第1制限光を太陽電池100に照射したときの電流値I1の比率Raが73%以上75%以下であって、第1光線条件の第1光線及び第2光線条件の第2光線を太陽電池100の受光面に照射したときの第1光線条件での電流値Iα1に対する第2光線条件での電流値Iα2の比率Rbが1.02以上となるように処方を調整する。   More specifically, the ratio Ra of the current value I1 when the solar cell 100 is irradiated with the first limiting light with respect to the current value Isc when the solar cell 100 is irradiated with pseudo-sunlight with a condition corresponding to STC is 73% or more. The second light ray condition for the current value Iα1 under the first light ray condition when 75% or less is applied to the light receiving surface of the solar cell 100 with the first light ray under the first light ray condition and the second light ray under the second light ray condition. The prescription is adjusted so that the ratio Rb of the current value Iα2 at 1.0 is 1.02 or more.

この調整の一例を挙げると、短絡電流比Raが第1閾値以上であって、かつ、短絡電流比Rbも第2閾値より小さい場合(領域IIIの場合)には、ボトムセル53の膜厚を増やしたり、トップセル51の膜厚を減らしたりして、ボトムセル53のトップセル51に対する相対的な膜厚を増やすことによって、トップセル51が律速になるように調整する。   As an example of this adjustment, when the short-circuit current ratio Ra is equal to or higher than the first threshold and the short-circuit current ratio Rb is also smaller than the second threshold (in the case of the region III), the film thickness of the bottom cell 53 is increased. Or by reducing the film thickness of the top cell 51 and increasing the relative film thickness of the bottom cell 53 with respect to the top cell 51, the top cell 51 is adjusted to be rate-limiting.

また、他の一例では、短絡電流比Rbが大きすぎる場合には、トップセル51の膜厚を増やしたり、ミドルセル52及びボトムセル53の膜厚を減らしたりして、トップセル51のミドルセル52及びボトムセル53に対する相対的な膜厚を増やすことによって、トップセル51が所定の律速度合となるように調整する。   In another example, when the short-circuit current ratio Rb is too large, the thickness of the top cell 51 is increased or the thickness of the middle cell 52 and the bottom cell 53 is decreased, so that the middle cell 52 and the bottom cell of the top cell 51 are reduced. By adjusting the relative film thickness with respect to 53, the top cell 51 is adjusted to a predetermined rate.

本実施形態の太陽電池100の製造方法によれば、評価装置1を用いた評価結果を使用してフィードバックするため、トップセル51が所定の律速度合となる一定品質以上の太陽電池100を量産できる。   According to the manufacturing method of the solar cell 100 of this embodiment, since the evaluation result using the evaluation apparatus 1 is used for feedback, the solar cell 100 of a certain quality or higher with which the top cell 51 has a predetermined rate is mass-produced. it can.

最後に、本実施形態の評価装置1の評価対象として推奨される太陽電池100について説明する。   Finally, the solar cell 100 recommended as an evaluation target of the evaluation device 1 of the present embodiment will be described.

太陽電池100は、図5に示されるように、透明絶縁基板102上に、透明電極層103、3つの要素セル51,52,53を備えた光電変換層105、裏面電極層106が積層したものである。   As shown in FIG. 5, the solar cell 100 is obtained by laminating a transparent electrode layer 103, a photoelectric conversion layer 105 including three element cells 51, 52, and 53, and a back electrode layer 106 on a transparent insulating substrate 102. It is.

透明絶縁基板102は、透明性及び絶縁性を有した基板であって、各層を支持する支持基板である。
透明絶縁基板102としては、透明性及び絶縁性を有していれば、特に限定されるものではなく、例えば、ガラス基板や、透明性樹脂基板などが使用できる。
なお、透明絶縁基板102は可撓性を有した可撓性基板であってもよい。
The transparent insulating substrate 102 is a substrate having transparency and insulation, and is a support substrate that supports each layer.
The transparent insulating substrate 102 is not particularly limited as long as it has transparency and insulating properties. For example, a glass substrate or a transparent resin substrate can be used.
The transparent insulating substrate 102 may be a flexible substrate having flexibility.

透明電極層103は、透明性及び導電性を備えた導電層である。
透明電極層103としては、電気伝導性と透光性を備えていれば、特に限定されるものではなく、例えば、インジウム錫酸化物(ITO)や酸化亜鉛(ZnO2)などの透明導電性金属酸化物、グラフェンシートなどの有機導電性物質、銀、アルミニウム、銅など導電性金属の薄膜が採用できる。
また透明電極層103は、これらの単層構造であっても多層構造であってもよい。
The transparent electrode layer 103 is a conductive layer having transparency and conductivity.
The transparent electrode layer 103 is not particularly limited as long as it has electrical conductivity and translucency. For example, a transparent conductive metal such as indium tin oxide (ITO) or zinc oxide (ZnO 2 ). Organic conductive materials such as oxides and graphene sheets, and conductive metal thin films such as silver, aluminum, and copper can be employed.
The transparent electrode layer 103 may have a single layer structure or a multilayer structure.

光電変換層105は、図5に示されるように、透明電極層103側(光入射側)から、第1要素セル51と、第2要素セル52と、第3要素セル53とがこの順に積層されて電気的及び物理的に直列に接続されたものである。すなわち、太陽電池100は、3つの要素セル51,52,53が直列に接合された3接合型の太陽電池である。   As shown in FIG. 5, the photoelectric conversion layer 105 includes a first element cell 51, a second element cell 52, and a third element cell 53 stacked in this order from the transparent electrode layer 103 side (light incident side). Are electrically and physically connected in series. That is, the solar battery 100 is a three-junction solar battery in which three element cells 51, 52, and 53 are joined in series.

第1要素セル51は、光電変換層105のトップセルとして機能するものであり、非晶質シリコン光電変換ユニットである。   The first element cell 51 functions as a top cell of the photoelectric conversion layer 105 and is an amorphous silicon photoelectric conversion unit.

第1要素セル51は、透明電極層103側からp型非晶質半導体層60、i型非晶質半導体層61、及びn型非晶質半導体層62から構成されており、いずれの層もCVD装置によって製膜可能となっている。   The first element cell 51 includes a p-type amorphous semiconductor layer 60, an i-type amorphous semiconductor layer 61, and an n-type amorphous semiconductor layer 62 from the transparent electrode layer 103 side. The film can be formed by a CVD apparatus.

p型非晶質半導体層60は、p型半導体として機能する層であり、例えば、p型非晶質シリコンカーバイド層である。
i型非晶質半導体層61は、i型半導体(実質的に真性である真性半導体)として機能する層であり、例えば、i型非晶質シリコン層である。
n型非晶質半導体層62は、n型半導体として機能する層であり、例えば、n型非晶質シリコン層である。
The p-type amorphous semiconductor layer 60 is a layer that functions as a p-type semiconductor, for example, a p-type amorphous silicon carbide layer.
The i-type amorphous semiconductor layer 61 is a layer that functions as an i-type semiconductor (substantially intrinsic semiconductor), and is, for example, an i-type amorphous silicon layer.
The n-type amorphous semiconductor layer 62 is a layer that functions as an n-type semiconductor, for example, an n-type amorphous silicon layer.

第2要素セル52は、光電変換層105のミドルセルとして機能するものであり、非晶質ゲルマニウム光電変換ユニットである。
第2要素セル52は、i型非晶質シリコンゲルマニウム半導体層66を含む光電変換ユニットである。
第2要素セル52は、p型非晶質半導体層65、i型非晶質シリコンゲルマニウム半導体層66、n型結晶質半導体層67から構成されており、いずれの層もCVD装置によって製膜可能となっている。
The second element cell 52 functions as a middle cell of the photoelectric conversion layer 105 and is an amorphous germanium photoelectric conversion unit.
The second element cell 52 is a photoelectric conversion unit including an i-type amorphous silicon germanium semiconductor layer 66.
The second element cell 52 includes a p-type amorphous semiconductor layer 65, an i-type amorphous silicon germanium semiconductor layer 66, and an n-type crystalline semiconductor layer 67, and any of these layers can be formed by a CVD apparatus. It has become.

p型非晶質半導体層65は、p型半導体として機能する層であり、例えば、p型非晶質シリコン層である。
i型非晶質シリコンゲルマニウム半導体層66は、i型半導体として機能する層であり、例えば、i型非晶質シリコンゲルマニウム層である。
n型結晶質半導体層67は、n型半導体として機能する層であり、例えば、n型結晶質シリコン層である。
The p-type amorphous semiconductor layer 65 is a layer that functions as a p-type semiconductor, for example, a p-type amorphous silicon layer.
The i-type amorphous silicon germanium semiconductor layer 66 is a layer that functions as an i-type semiconductor, for example, an i-type amorphous silicon germanium layer.
The n-type crystalline semiconductor layer 67 is a layer that functions as an n-type semiconductor, for example, an n-type crystalline silicon layer.

第3要素セル53は、光電変換層105のボトムセルとして機能するものであり、結晶質シリコン光電変換ユニットである。
第3要素セル53は、p型結晶質半導体層70、i型結晶質半導体層71、及びn型結晶質半導体層72から構成されており、いずれの層もCVD装置によって製膜可能となっている。
p型結晶質半導体層70は、p型半導体として機能する層であり、例えば、p型結晶シリコン層である。
i型結晶質半導体層71は、i型半導体として機能する層であり、例えば、i型結晶質シリコン層である。
n型結晶質半導体層72は、n型半導体として機能する層であり、例えば、n型結晶シリコン層である。
The third element cell 53 functions as a bottom cell of the photoelectric conversion layer 105 and is a crystalline silicon photoelectric conversion unit.
The third element cell 53 includes a p-type crystalline semiconductor layer 70, an i-type crystalline semiconductor layer 71, and an n-type crystalline semiconductor layer 72, and any layer can be formed by a CVD apparatus. Yes.
The p-type crystalline semiconductor layer 70 is a layer that functions as a p-type semiconductor, for example, a p-type crystalline silicon layer.
The i-type crystalline semiconductor layer 71 is a layer that functions as an i-type semiconductor, for example, an i-type crystalline silicon layer.
The n-type crystalline semiconductor layer 72 is a layer that functions as an n-type semiconductor, for example, an n-type crystalline silicon layer.

裏面電極層106は、透明電極層103と対をなし、電極として機能する電極層である。
裏面電極層106は、導電性を有していれば特に限定されるものではなく、例えば、アルミニウム、銀、金、銅、白金、クロムなどの金属、金属合金、金属複合体などが使用できる。
なお、裏面電極層106は、多層構造であってもよい。裏面電極層106は、例えば透明導電酸化物層と金属層との多層構造であってもよい。
The back electrode layer 106 is an electrode layer that forms a pair with the transparent electrode layer 103 and functions as an electrode.
The back electrode layer 106 is not particularly limited as long as it has conductivity. For example, metals such as aluminum, silver, gold, copper, platinum, and chromium, metal alloys, and metal composites can be used.
Note that the back electrode layer 106 may have a multilayer structure. For example, the back electrode layer 106 may have a multilayer structure of a transparent conductive oxide layer and a metal layer.

上記した実施形態では、光電変換部として第1要素セル51、第2要素セル52、及び第3要素セル53がこの順に積層されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、第1要素セル51、第2要素セル52、及び第3要素セル53の積層順は特に限定されない。   In the above-described embodiment, the first element cell 51, the second element cell 52, and the third element cell 53 are stacked in this order as the photoelectric conversion unit, but the present invention is not limited to this, The stacking order of the first element cell 51, the second element cell 52, and the third element cell 53 is not particularly limited.

上記した実施形態では、絶対量である短絡電流を短絡電流で割った短絡電流比を使用して評価したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、短絡電流密度を短絡電流密度で割った短絡電流密度比で評価してもよいし、短絡電流を電圧や電力に換算して電圧比や電力比で評価してもよい。すなわち、他のファクターを使用して1:1で対応する単位に換算して短絡電流比を間接的に評価してもよい。
In the above-described embodiment, the short-circuit current ratio obtained by dividing the short-circuit current as an absolute amount by the short-circuit current is used for evaluation, but the present invention is not limited to this.
For example, the short-circuit current density may be evaluated by a short-circuit current density ratio obtained by dividing the short-circuit current density by the short-circuit current density, or the short-circuit current may be converted into voltage or power and evaluated by the voltage ratio or power ratio. That is, the short-circuit current ratio may be indirectly evaluated by converting to a corresponding unit at 1: 1 using other factors.

上記した実施形態では、基準状態に相当する条件を疑似太陽光の基準としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、基準状態以外の太陽光の状態に相当する条件を疑似太陽光の基準としてもよい。   In the above-described embodiment, the condition corresponding to the reference state is the reference of the pseudo sunlight, but the present invention is not limited to this, and the condition corresponding to the sunlight state other than the reference state is set to the pseudo sunlight. It is good also as a standard of.

上記した実施形態の説明では、ミドル評価工程、トップボトム評価工程の順に説明したが、ミドル評価工程、トップボトム評価工程の工程順は特に限定されない。ミドル評価工程の後にトップボトム評価工程を行っても良いし、トップボトム評価工程の後にミドル評価工程を行っても良い。   In the above description of the embodiment, the middle evaluation step and the top / bottom evaluation step are described in this order. However, the order of the middle evaluation step and the top / bottom evaluation step is not particularly limited. The top / bottom evaluation step may be performed after the middle evaluation step, or the middle evaluation step may be performed after the top / bottom evaluation step.

以下に、実施例をもって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

本発明の具体的な実施例の太陽電池の評価手順と、これらの評価結果を説明する。   The evaluation procedure of the solar cell of the specific Example of this invention and these evaluation results are demonstrated.

(実施例1)
実施例1は、3接合太陽電池であって、あるソーラーシミュレータを用いて疑似太陽光を照射したときに、トップセル寄りに律速をとる太陽電池を使用した。
Example 1
Example 1 was a three-junction solar cell, and used a solar cell that controlled the rate toward the top cell when irradiated with pseudo-sunlight using a solar simulator.

(実施例2)
実施例2は、実施例1と同様の3接合太陽電池であって、実施例1と同一のソーラーシミュレータを用いて疑似太陽光を照射したときに、実施例1よりもさらにトップセル寄りに律速をとる太陽電池を使用した。
(Example 2)
Example 2 is a three-junction solar cell similar to Example 1, and is rate-controlled closer to the top cell than Example 1 when irradiated with simulated sunlight using the same solar simulator as Example 1. A solar cell that takes

(実施例3)
実施例3は、実施例1と同様の3接合太陽電池であって、実施例1と同一のソーラーシミュレータを用いて疑似太陽光を照射したときに、ミドルセル寄りに律速をとる太陽電池を使用した。
(Example 3)
Example 3 is a three-junction solar cell similar to Example 1, and used a solar cell that controls the rate toward the middle cell when irradiated with simulated sunlight using the same solar simulator as in Example 1. .

(実施例4)
実施例4は、実施例1と同様の3接合太陽電池であって、実施例1と同一のソーラーシミュレータを用いて疑似太陽光を照射したときに、いずれの要素セルもバランスが取れている太陽電池を使用した。すなわち、各要素セルの電流密度が概ね近い値をとる太陽電池を使用した。
Example 4
Example 4 is a three-junction solar cell similar to Example 1, and when the simulated solar light is irradiated using the same solar simulator as Example 1, any element cell is balanced. A battery was used. That is, a solar cell in which the current density of each element cell has a substantially close value was used.

トップボトム評価工程として、太陽光の一状態である基準状態(STC)に相当する条件(エアマス1.5、1000W/m2、25℃)の擬似太陽光(混合光17の照度に対する長波長光16の照度比が0.685)と、擬似太陽光に対して短波長光15と長波長光16の混合比を変化させ、混合光17に対する長波長光16の比率を下げた第1光線条件の第1光線と、混合光17に対する長波長光16の比率を上げた第2光線条件の第2光線を実施例1〜4の太陽電池の受光面に照射した。
具体的には、実施例1〜4の太陽電池に対して、第1光線条件として、混合光17の照度に対する長波長光16の照度比が0.605となる第2短波長条件と、混合光17の照度に対する長波長光16の照度比が0.645となる第1短波長条件で実施し、第2光線条件として、混合光17の照度に対する長波長光16の照度比が0.725となる第1長波長条件と、混合光17の照度に対する長波長光16の照度比が0.765となる第2長波長条件で実施した。
そして、実施例1〜4の太陽電池について、STCに相当する条件の擬似太陽光下での短絡電流値と、第2短波長条件、第1短波長条件、第1長波長条件、及び第2長波長条件での短絡電流値を、各照度比に対してプロットした。
As a top-bottom evaluation process, pseudo-sunlight (long wavelength light with respect to the illuminance of the mixed light 17) under conditions (air mass 1.5, 1000 W / m 2 , 25 ° C.) corresponding to a reference state (STC) that is one state of sunlight 16 illuminance ratio is 0.685), and the first light beam condition in which the mixing ratio of the short wavelength light 15 and the long wavelength light 16 to the pseudo-sunlight is changed to reduce the ratio of the long wavelength light 16 to the mixed light 17 The first light beam and the second light beam under the second light beam condition in which the ratio of the long wavelength light 16 to the mixed light 17 was increased were applied to the light receiving surfaces of the solar cells of Examples 1 to 4.
Specifically, for the solar cells of Examples 1 to 4, as the first light condition, the second short wavelength condition where the illuminance ratio of the long wavelength light 16 to the illuminance of the mixed light 17 is 0.605, and the mixing It implements on the 1st short wavelength conditions that the illuminance ratio of the long wavelength light 16 with respect to the illuminance of the light 17 is 0.645, and the illuminance ratio of the long wavelength light 16 to the illuminance of the mixed light 17 is 0.725 as the second light condition. And the second long wavelength condition in which the illuminance ratio of the long wavelength light 16 to the illuminance of the mixed light 17 is 0.765.
And about the solar cell of Examples 1-4, the short circuit current value under the pseudo-sunlight of the conditions equivalent to STC, 2nd short wavelength conditions, 1st short wavelength conditions, 1st long wavelength conditions, and 2nd Short-circuit current values under long wavelength conditions were plotted against each illuminance ratio.

その結果を図6に示す。
図6から読み取れるように、各実施例1〜4の波形は、いずれも連続した山なり形状であった。
トップ律速となる実施例1,2の太陽電池では、STCに相当する条件の擬似太陽光の照度比である0.685に対して、ピークが低照度比側にシフトしており、ミドル律速となる実施例3の太陽電池セルでは、STCに相当する条件の疑似太陽光の照度比である0.685に対して、ピークが高照度比側にシフトしていた。また、よりトップセル側に律速をもつ実施例2の太陽電池では、実施例1の太陽電池よりもピークが低照度比側にシフトしていた。
トップセルが律速となる実施例1,2のピークは、各セルのバランスがとれた実施例4のピークに比べて低照度比側にシフトしており、ミドルセルが律速となる実施例3のピークは、各セルのバランスがとれた実施例4のピークに比べて高照度比側にシフトしていた。
The result is shown in FIG.
As can be seen from FIG. 6, each of the waveforms of Examples 1 to 4 had a continuous mountain shape.
In the solar cells of Examples 1 and 2 that are top rate-limiting, the peak is shifted to the low illuminance ratio side with respect to 0.685 which is the illuminance ratio of the pseudo-sunlight under the condition corresponding to STC. In the solar cell of Example 3, the peak shifted to the high illuminance ratio side with respect to 0.685 which is the illuminance ratio of the pseudo-sunlight under the condition corresponding to STC. Moreover, in the solar cell of Example 2 which has rate-controlling on the top cell side, the peak was shifted to the low illuminance ratio side as compared with the solar cell of Example 1.
The peaks of Examples 1 and 2 in which the top cell is rate-controlled are shifted to the low illuminance ratio side compared to the peak of Example 4 in which each cell is balanced, and the peak in Example 3 in which the middle cell is rate-limiting. Was shifted to the high illuminance ratio side compared to the peak of Example 4 in which each cell was balanced.

(実施例5)
実施例5は、3接合太陽電池であって、外部機関の測定によってあらかじめトップセルが律速であることが既知の太陽電池を使用した。
(Example 5)
Example 5 is a three-junction solar cell, and a solar cell whose top cell is known to be rate-limiting in advance by measurement with an external engine was used.

(実施例6)
実施例6は、実施例5と同様の3接合太陽電池であって、外部機関の測定によってあらかじめトップセルが律速であることが既知の太陽電池であり、実施例5よりもミドルセル側に律速をもつ太陽電池を使用した。
(Example 6)
Example 6 is a three-junction solar cell similar to that of Example 5, and is a solar cell whose top cell is known to be rate-determined in advance by measurement of an external engine. Used solar cell.

(実施例7)
実施例7は、実施例5と同様の3接合太陽電池であって、外部機関の測定によってあらかじめミドルセルが律速であることが既知の太陽電池を使用した。
(Example 7)
Example 7 is a three-junction solar cell similar to that in Example 5, and a solar cell whose middle cell is known to be rate-determined in advance by measurement of an external engine was used.

(実施例8)
実施例8は、実施例5と同様の3接合太陽電池であって、外部機関の測定によってあらかじめボトムセルが律速であることが既知の太陽電池を使用した。
(Example 8)
Example 8 is a three-junction solar cell similar to that in Example 5, and a solar cell whose bottom cell is known to be rate-limiting in advance by measurement with an external engine was used.

実施例5〜8の太陽電池に対して、太陽電池の評価を行った。   The solar cells were evaluated for the solar cells of Examples 5 to 8.

まず、ミドル評価工程として、STCに相当する条件の疑似太陽光(混合光17の照度に対する長波長光16の照度比が0.685)を実施例5〜8の太陽電池の受光面に対して照射し、電流電圧特性を測定した。続いて、波長λ1における透過率が約75%、波長λ2における透過率が約55%、波長λ3における透過率が約80%である制限フィルター6を使用し、第1制限条件の第1制限光を太陽電池の受光面に照射し、電流電圧特性を測定した。   First, as a middle evaluation step, pseudo-sunlight (the illuminance ratio of the long-wavelength light 16 to the illuminance of the mixed light 17 is 0.685) under the conditions corresponding to STC is applied to the light receiving surfaces of the solar cells of Examples 5-8. Irradiation and current-voltage characteristics were measured. Subsequently, the limiting filter 6 having a transmittance of about 75% at the wavelength λ1, a transmittance of about 55% at the wavelength λ2, and a transmittance of about 80% at the wavelength λ3 is used, and the first limiting light of the first limiting condition is used. Was irradiated to the light receiving surface of the solar cell, and the current-voltage characteristics were measured.

次に、トップボトム評価工程として、上記と同様にして、STCに相当する条件の擬似太陽光を基準として短波長光15と長波長光16の混合比を変化させ、混合光17に対する長波長光16の比率を下げた第1光線条件の第1光線と、混合光17に対する長波長光16の比率を上げた第2光線条件の第2光線を実施例5〜8の太陽電池の受光面に照射した。
具体的には、第1光線条件として、混合光17の照度に対する長波長光16の照度比が0.605となる第2短波長条件と、混合光17の照度に対する長波長光16の照度比が0.645となる第1短波長条件で実施し、第2光線条件として、混合光17の照度に対する長波長光16の照度比が0.725となる第1長波長条件と、混合光17の照度に対する長波長光16の照度比が0.765となる第2長波長条件で実施した。
各実施例5〜8のスペクトル波形は、いずれも連続した山なり形状であった。
Next, as a top-bottom evaluation process, in the same manner as described above, the mixing ratio of the short wavelength light 15 and the long wavelength light 16 is changed with reference to the pseudo sunlight corresponding to the STC, and the long wavelength light with respect to the mixed light 17 is changed. The first light beam under the first light beam condition with the ratio of 16 reduced and the second light beam with the second light beam condition with the increased ratio of the long wavelength light 16 to the mixed light 17 are applied to the light receiving surface of the solar cells of Examples 5-8. Irradiated.
Specifically, as the first light ray condition, the second short wavelength condition where the illuminance ratio of the long wavelength light 16 to the illuminance of the mixed light 17 is 0.605, and the illuminance ratio of the long wavelength light 16 to the illuminance of the mixed light 17. The first short wavelength condition is 0.645, and the second light ray condition is a first long wavelength condition where the illuminance ratio of the long wavelength light 16 to the illuminance of the mixed light 17 is 0.725, and the mixed light 17 It implemented on 2nd long wavelength conditions from which the illuminance ratio of the long wavelength light 16 with respect to illuminance of 0.765 becomes 0.765.
The spectral waveforms of Examples 5 to 8 all had a continuous mountain shape.

そして、総合評価工程として、実施例5〜8について、STCに相当する条件での短絡電流値Iscに対する第1制限条件での短絡電流値I1の比率Ra、及び第1短波長条件での短絡電流値に対する第1長波長条件での短絡電流値の比率Rbをそれぞれ算出し、短絡電流比Raに対する短絡電流比Rbをそれぞれプロットした。   As a comprehensive evaluation process, for Examples 5 to 8, the ratio Ra of the short-circuit current value I1 under the first limiting condition to the short-circuit current value Isc under the condition corresponding to STC, and the short-circuit current under the first short wavelength condition The ratio Rb of the short circuit current value under the first long wavelength condition to the value was calculated, and the short circuit current ratio Rb to the short circuit current ratio Ra was plotted.

その結果を図7に示す。図7から読み取れるように、トップ律速である実施例5,6の太陽電池では、短絡電流比Raが0.7を上回り、さらに短絡電流比Rbが1を上回って、領域IVに属した。このことから、実施例5,6の太陽電池がトップ律速であることを同定できた。
ミドル律速である実施例7の太陽電池では、短絡電流比Raが0.7を下回り、短絡電流比Rbが1を上回って、領域IIに属した。このことから、実施例7の太陽電池がミドル律速の中でもトップ側に律速をもつことを同定できた。
ボトム律速である実施例8の太陽電池では、短絡電流比Raが0.7を上回り、さらに短絡電流比Rbが1を下回って、領域IIIに属した。このことから、実施例8の太陽電池がボトム律速であることを同定できた。
The result is shown in FIG. As can be seen from FIG. 7, in the solar cells of Examples 5 and 6 that are top rate-limiting, the short-circuit current ratio Ra exceeded 0.7 and the short-circuit current ratio Rb exceeded 1 and belonged to the region IV. From this, it was possible to identify that the solar cells of Examples 5 and 6 were top rate-limiting.
In the solar cell of Example 7 which is middle rate limiting, the short circuit current ratio Ra was less than 0.7, the short circuit current ratio Rb was more than 1, and belonged to the region II. From this, it has been identified that the solar cell of Example 7 has a rate-determining rate on the top side even in the middle rate-limiting.
In the solar cell of Example 8 which is bottom-controlling, the short-circuit current ratio Ra exceeded 0.7, and the short-circuit current ratio Rb fell below 1, and belonged to the region III. From this, it was able to identify that the solar cell of Example 8 was bottom rate-limiting.

以上より、いずれの実施例5〜8においても正確に律速セル及び律速度合を評価できた。   From the above, in any of Examples 5 to 8, the rate-limiting cell and the rate-limiting rate could be accurately evaluated.

(実施例9)
実施例9は、基準となるリファレンス処方にて作製した太陽電池を用いた。
Example 9
In Example 9, a solar cell produced with a reference formulation serving as a reference was used.

(実施例10)
実施例10は、実施例9に対し、トップセルの膜厚を薄くし、さらにミドルセルの原料ガス比を変更した処方にて作製した太陽電池を用いた。
(Example 10)
In Example 10, compared with Example 9, a solar cell manufactured using a formulation in which the thickness of the top cell was reduced and the raw material gas ratio of the middle cell was changed was used.

(実施例11)
実施例11は、実施例9に対し、トップセルの膜厚を厚くし、さらにミドルセルの原料ガス比を変更した処方にて作製した太陽電池を用いた。
(Example 11)
Example 11 used the solar cell produced by the prescription | regulation which made the film thickness of a top cell thick with respect to Example 9, and also changed the raw material gas ratio of a middle cell.

(実施例12)
実施例12は、実施例9に対し、ミドルセルの原料ガス比を変更した処方にて作製した太陽電池を用いた。
(Example 12)
Example 12 used a solar cell produced by changing the raw material gas ratio of the middle cell with respect to Example 9.

上記と同様にして、実施例9〜12について、太陽電池の評価を行い、STCに相当する条件での短絡電流値Iscに対する第1制限条件での短絡電流値I1の比率Ra、及び第1短波長条件での短絡電流値に対する第1長波長条件での短絡電流値の比率Rbをそれぞれ算出し、短絡電流比Raに対する短絡電流比Rbをそれぞれプロットした。   In the same manner as described above, solar cells were evaluated for Examples 9 to 12, and the ratio Ra of the short-circuit current value I1 under the first limiting condition to the short-circuit current value Isc under the condition corresponding to STC, and the first short The ratio Rb of the short-circuit current value under the first long wavelength condition to the short-circuit current value under the wavelength condition was calculated, and the short-circuit current ratio Rb with respect to the short-circuit current ratio Ra was plotted.

図8のように各実施例9〜12において、概ね同様の位置にプロットされ、それぞれ概ね律速セルを同定することができた。   As shown in FIG. 8, in each of Examples 9 to 12, the plots were plotted at substantially the same positions, and the rate-limiting cells could be identified.

1 評価装置
2 光源装置(光照射装置)
6 制限フィルター
11 短波長光源
12 長波長光源
15 短波長光
16 長波長光
17 混合光
51 トップセル(第1要素セル)
52 ミドルセル(第2要素セル)
53 ボトムセル(第3要素セル)
100 太陽電池
I1,Isc,Iα1,Iα2 短絡電流
Ra 短絡電流比
Rb 短絡電流比
1 Evaluation Device 2 Light Source Device (Light Irradiation Device)
6 Restriction filter 11 Short wavelength light source 12 Long wavelength light source 15 Short wavelength light 16 Long wavelength light 17 Mixed light 51 Top cell (first element cell)
52 Middle cell (second element cell)
53 Bottom cell (third element cell)
100 Solar cell I1, Isc, Iα1, Iα2 Short circuit current Ra Short circuit current ratio Rb Short circuit current ratio

Claims (9)

第1要素セルと、第2要素セルと、第3要素セルを直列接続させた太陽電池の評価装置であって、
前記第1要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第2要素セルの最大吸収波長よりも短波長側にとり、前記第3要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第2要素セルの最大吸収波長よりも長波長側にとる太陽電池の評価装置において、
光照射装置を有し、
前記光照射装置は、太陽光の一状態に相当する条件の疑似太陽光を照射可能であって、かつ、前記疑似太陽光に対して第2要素セルの最大吸収波長における放射照度を所定の割合で優先的に制限した第1制限光を照射可能であり、
前記太陽電池を評価する際には、前記疑似太陽光を前記太陽電池に照射したときの短絡電流値と、前記第1制限光を前記太陽電池に照射したときの短絡電流値を直接又は間接的に比較することを特徴とする太陽電池の評価装置。
A solar cell evaluation device in which a first element cell, a second element cell, and a third element cell are connected in series,
The maximum absorption wavelength corresponding to the maximum value of the relative spectral sensitivity of the first element cell is shorter than the maximum absorption wavelength of the second element cell, and the maximum corresponding to the maximum value of the relative spectral sensitivity of the third element cell. In the solar cell evaluation apparatus in which the absorption wavelength is longer than the maximum absorption wavelength of the second element cell,
Having a light irradiation device,
The light irradiation device can irradiate pseudo-sunlight under a condition corresponding to one state of sunlight, and has a predetermined ratio of irradiance at the maximum absorption wavelength of the second element cell with respect to the pseudo-sunlight. Can be irradiated with the first limiting light that is preferentially limited by
When evaluating the solar cell, the short-circuit current value when the solar cell is irradiated with the pseudo-sunlight and the short-circuit current value when the solar cell is irradiated with the first limiting light are directly or indirectly determined. An evaluation apparatus for a solar cell, wherein
第2要素セルの最大吸収波長において、前記第1制限光の放射照度は、疑似太陽光の放射照度の60%以下であることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池の評価装置。   2. The solar cell evaluation apparatus according to claim 1, wherein the irradiance of the first limiting light is 60% or less of the irradiance of pseudo-sunlight at the maximum absorption wavelength of the second element cell. 前記第2要素セルの最大吸収波長は、550nm〜750nmの波長域にあるものであり、
前記疑似太陽光に対して放射照度を制限する制限フィルターを有し、
前記制限フィルターは、前記第2要素セルの最大吸収波長から50nmの範囲内全体の透過率が60%以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の太陽電池の評価装置。
The maximum absorption wavelength of the second element cell is in a wavelength region of 550 nm to 750 nm,
Having a limiting filter for limiting the irradiance to the pseudo-sunlight,
3. The solar cell evaluation apparatus according to claim 1, wherein the limiting filter has a total transmittance of 60% or less within a range of 50 nm from a maximum absorption wavelength of the second element cell. 4.
前記光照射装置は、放射照度が650nm以下の短波長側にピークを有する短波長光と、放射照度が650nmよりも長波長側にピークを有する長波長光を独立して照射可能であって、前記短波長光と前記長波長光の混合光によって前記疑似太陽光を照射可能であり、
前記光照射装置は、第1光線を照射する第1光線条件と、第2光線を照射する第2光線条件を実施可能であり、
前記第1光線は、混合光に対する長波長光の比率α1が、前記太陽光の一状態に相当する条件における混合光に対する長波長光の比率α3よりも小さいものであり、
前記第2光線は、混合光に対する長波長光の比率α2が、前記太陽光の一状態に相当する条件における混合光に対する長波長光の比率α3よりも大きいものであり、
前記第1光線条件及び前記第2光線条件の前記第1光線及び第2光線を前記太陽電池に照射し、前記第1光線条件での電流値と前記第2光線条件での電流値とを直接的又は間接的に比較して、前記太陽電池を評価することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の太陽電池の評価装置。
The light irradiation device can independently irradiate short wavelength light having a peak on the short wavelength side with an irradiance of 650 nm or less and long wavelength light having a peak on the long wavelength side with an irradiance of more than 650 nm, The pseudo-sunlight can be irradiated by a mixed light of the short wavelength light and the long wavelength light,
The light irradiation device can implement a first light beam condition for irradiating a first light beam and a second light beam condition for irradiating a second light beam,
The first light beam has a ratio α1 of long wavelength light to mixed light that is smaller than a ratio α3 of long wavelength light to mixed light in a condition corresponding to one state of the sunlight,
The second light beam has a ratio α2 of long-wavelength light to mixed light that is greater than a ratio α3 of long-wavelength light to mixed light in a condition corresponding to one state of sunlight,
The solar cell is irradiated with the first light beam and the second light beam according to the first light beam condition and the second light beam condition, and a current value under the first light beam condition and a current value under the second light beam condition are directly measured. The solar cell evaluation apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the solar cell is evaluated by comparison with the target or indirectly.
前記第1光線条件における混合光に対する長波長光の比率α1と前記太陽光の一状態に相当する条件における混合光に対する長波長光の比率α3との差は、前記第2光線条件における混合光に対する長波長光の比率α2と前記太陽光の一状態に相当する条件における混合光に対する長波長光の比率α3との差とほぼ等しいことを特徴とする請求項4に記載の太陽電池の評価装置。   The difference between the ratio α1 of the long wavelength light to the mixed light under the first light condition and the ratio α3 of the long wavelength light to the mixed light under the condition corresponding to one state of the sunlight is 5. The solar cell evaluation apparatus according to claim 4, wherein the solar cell evaluation device is substantially equal to a difference between a long-wavelength light ratio α <b> 2 and a long-wavelength light ratio α <b> 3 to mixed light under a condition corresponding to one state of the sunlight. 前記第1光線は、混合光に対する長波長光の比率α1が、前記太陽光の一状態に相当する条件における混合光に対する長波長光の比率α3の0.96以上であり、
前記第2光線は、混合光に対する長波長光の比率α2が、前記太陽光の一状態に相当する条件における混合光に対する長波長光の比率α3の1.04以下であることを特徴とする請求項4又は5に記載の太陽電池の評価装置。
The first light beam has a ratio α1 of long wavelength light to mixed light that is 0.96 or more of a ratio α3 of long wavelength light to mixed light in a condition corresponding to one state of sunlight,
The ratio α2 of the long wavelength light to the mixed light is 1.04 or less of the ratio α3 of the long wavelength light to the mixed light under the condition corresponding to one state of the sunlight. Item 6. The solar cell evaluation apparatus according to Item 4 or 5.
第1要素セルと、第2要素セルと、第3要素セルを直列接続させた太陽電池の評価装置であって、
前記第1要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第2要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長よりも短波長側にとり、前記第3要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第2要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長よりも長波長側にとる太陽電池の評価装置において、
光照射装置を有し、
前記光照射装置は、放射照度が650nm以下の短波長側にピークを有する短波長光と、放射照度が650nmよりも長波長側にピークを有する長波長光を独立して照射可能であって、前記短波長光と前記長波長光の混合光を前記太陽電池の受光面に照射可能であり、
前記光照射装置は、前記混合光によって、太陽光の一状態に相当する条件の疑似太陽光を照射可能であり、
前記光照射装置は、第1光線を照射する第1光線条件と、第2光線を照射する第2光線条件を実施可能であり、
前記第1光線は、混合光に対する長波長光の比率α1が、前記太陽光の一状態に相当する条件における混合光に対する長波長光の比率α3よりも小さいものであり、
前記第2光線は、混合光に対する長波長光の比率α2が、前記太陽光の一状態に相当する条件における混合光に対する長波長光の比率α3よりも大きいものであり、
前記第1光線条件及び前記第2光線条件の前記第1光線及び第2光線を前記太陽電池に照射し、前記第1光線条件での電流値と前記第2光線条件での電流値とを直接的又は間接的に比較して前記太陽電池を評価することを特徴とする太陽電池の評価装置。
A solar cell evaluation device in which a first element cell, a second element cell, and a third element cell are connected in series,
The maximum absorption wavelength corresponding to the maximum value of the relative spectral sensitivity of the first element cell is shorter than the maximum absorption wavelength corresponding to the maximum value of the relative spectral sensitivity of the second element cell. In the solar cell evaluation apparatus, the maximum absorption wavelength corresponding to the maximum value of the spectral sensitivity is longer than the maximum absorption wavelength corresponding to the maximum value of the relative spectral sensitivity of the second element cell.
Having a light irradiation device,
The light irradiation device can independently irradiate short wavelength light having a peak on the short wavelength side with an irradiance of 650 nm or less and long wavelength light having a peak on the long wavelength side with an irradiance of more than 650 nm, The light receiving surface of the solar cell can be irradiated with mixed light of the short wavelength light and the long wavelength light,
The light irradiation device can irradiate pseudo-sunlight with a condition corresponding to one state of sunlight by the mixed light,
The light irradiation device can implement a first light beam condition for irradiating a first light beam and a second light beam condition for irradiating a second light beam,
The first light beam has a ratio α1 of long wavelength light to mixed light that is smaller than a ratio α3 of long wavelength light to mixed light in a condition corresponding to one state of the sunlight,
The second light beam has a ratio α2 of long-wavelength light to mixed light that is greater than a ratio α3 of long-wavelength light to mixed light in a condition corresponding to one state of sunlight,
The solar cell is irradiated with the first light beam and the second light beam according to the first light beam condition and the second light beam condition, and a current value under the first light beam condition and a current value under the second light beam condition are directly measured. A solar cell evaluation apparatus, wherein the solar cell is evaluated by comparison with the target or indirectly.
第1要素セルと、第2要素セルと、第3要素セルを直列接続させた太陽電池の製造方法であって、
前記第1要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第2要素セルの最大吸収波長よりも短波長側にとり、前記第3要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第2要素セルの最大吸収波長よりも長波長側にとる太陽電池の製造方法であって、
請求項1〜6のいずれかに記載の評価装置を用いて評価し、前記疑似太陽光を前記太陽電池に照射したときの短絡電流値に対する前記第1制限光を前記太陽電池の受光面に照射したときの短絡電流値の比率が73%以上75%以下となるように処方を調整することを特徴とする太陽電池の製造方法。
A method of manufacturing a solar cell in which a first element cell, a second element cell, and a third element cell are connected in series,
The maximum absorption wavelength corresponding to the maximum value of the relative spectral sensitivity of the first element cell is shorter than the maximum absorption wavelength of the second element cell, and the maximum corresponding to the maximum value of the relative spectral sensitivity of the third element cell. A method for producing a solar cell in which the absorption wavelength is longer than the maximum absorption wavelength of the second element cell,
It evaluates using the evaluation apparatus in any one of Claims 1-6, and the said 1st limiting light with respect to a short circuit current value when the said solar cell is irradiated to the said solar cell is irradiated to the light-receiving surface of the said solar cell A method for manufacturing a solar cell, comprising adjusting the prescription so that the ratio of the short-circuit current value when the resistance is 73% to 75%.
第1要素セルと、第2要素セルと、第3要素セルを直列接続させた太陽電池の製造方法であって、
前記第1要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第2要素セルの最大吸収波長よりも短波長側にとり、前記第3要素セルの相対分光感度の最大値に対応する最大吸収波長が第2要素セルの最大吸収波長よりも長波長側にとる太陽電池の製造方法であって、
請求項4〜6のいずれかに記載の評価装置を用いて評価し、前記疑似太陽光を前記太陽電池に照射したときの電流値に対する前記第1制限光を前記太陽電池に照射したときの電流値の比率が73%以上75%以下であって、前記第1光線条件及び前記第2光線条件の前記第1光線及び第2光線を前記太陽電池に照射したときの前記第2光線条件での電流値に対する前記第1光線条件での電流値の比率が1.02以上となるように処方を調整することを特徴とする太陽電池の製造方法。
A method of manufacturing a solar cell in which a first element cell, a second element cell, and a third element cell are connected in series,
The maximum absorption wavelength corresponding to the maximum value of the relative spectral sensitivity of the first element cell is shorter than the maximum absorption wavelength of the second element cell, and the maximum corresponding to the maximum value of the relative spectral sensitivity of the third element cell. A method for producing a solar cell in which the absorption wavelength is longer than the maximum absorption wavelength of the second element cell,
It evaluates using the evaluation apparatus in any one of Claims 4-6, The electric current when the said 1st limiting light with respect to the electric current value when the said solar cell is irradiated to the said solar cell is irradiated to the said solar cell The ratio of the values is 73% or more and 75% or less, and the first light condition and the second light condition in the second light condition when the solar cell is irradiated with the first light and the second light. A method for manufacturing a solar cell, comprising adjusting the prescription so that a ratio of a current value under the first light beam condition to a current value is 1.02 or more.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019198216A1 (en) * 2018-04-12 2019-10-17 三菱電機株式会社 Data processing device, data processing method and manufacturing method for solar battery cell
CN113624695A (en) * 2021-08-27 2021-11-09 北京卓立汉光仪器有限公司 Micro photocurrent testing device

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