JP5214792B2 - 擬似太陽光照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、擬似太陽光を照射する擬似太陽光照射装置に関するものであり、より詳細には、太陽電池などの被照射体で反射した反射光が、被照射体に再照射されることを抑制する擬似太陽光照射装置に関する。

太陽電池は、クリーンなエネルギー源としての重要性が認められ、その需要が高まりつつある。太陽電池の利用分野は、大型機器類のパワーエネルギー源から、精密な電子機器類の小型電源まで、多岐に渡っている。

太陽電池が様々な分野で広く利用されるには、太陽電池の特性、とりわけ、太陽電池の発電量などの出力特性が正確に測定されなければならない。出力特性が正確に測定されなければ、太陽電池の使用に際して様々な不都合が予測されるためである。そのため、太陽電池の検査、測定および実験に利用可能な、高精度の擬似太陽光を大面積に照射できる技術の開発が求められている。

擬似太陽光に求められる主要な要素は、その擬似太陽光のスペクトルが基準太陽光（日本工業規格により制定：ＪＩＳ Ｃ８９４１）に近いこと、および擬似太陽光の照度が基準太陽光と同程度であることとである。

そこで、このような擬似太陽光を照射するための装置として、擬似太陽光照射装置が開発されている。この擬似太陽光照射装置は、一般的に太陽電池の受光面に均一な照度の人工光（擬似太陽光）を照射して、太陽電池の発電量などの出力特性を測定するために使用される。

このような擬似太陽光照射装置に関して、例えば、特許文献１には、擬似太陽光照射装置の照度ムラを調整する技術が開示されている。具体的には、特許文献１に開示された擬似太陽光照射装置（ソーラーシュミレータ）は、ハロゲンランプとキセノンランプとを備え、ランプごとに配置された反射板によって、各ランプから出射された光を、太陽電池が設置された方向に向かって反射することで、擬似太陽光照射装置の照度ムラを調整している。また、この装置には、太陽電池と反射板との間に擬似太陽光のスペクトルを形成するための光学フィルタが設けられ、これによって、照度ムラが調整された擬似太陽光を、太陽電池に照射する擬似太陽光照射装置を実現している。

特開２００２−４８７０４号公報（２００２年０２月１５日公開）

しかしながら、上述したような従来技術では、太陽電池によって反射された擬似太陽光の反射光の影響により、太陽電池の出力特性を正確に測定することができなかった。

具体的には、太陽電池に擬似太陽光を照射した際、太陽電池に受光されずに、太陽電池の表面などで擬似太陽光照射装置側に反射した光（以下、反射光と称する）が生じる。

この反射光が、擬似太陽光照射装置から照射された、太陽電池の出力特性を測定するための擬似太陽光に混入して、再度、太陽電池に照射された場合、太陽電池は、当該反射光を含んだ擬似太陽光を受光するため、反射光の混入分だけ太陽電池の発電量が増加する。すなわち、太陽電池は、実際の出力特性以上の値を示すことになり、測定された太陽電池の出力特性に誤差が生じていた。

このような反射光の影響による測定精度の低下は、反射光に含まれる光のうち、紫外領域の光よりも赤外領域の光による影響が大きい。これは、赤外領域の光に対して、太陽電池の感度がより高いことに起因するものである。また、Ｓｉ系の太陽電池を用いた場合、赤外領域の反射光の影響による測定精度の低下はさらに大きなものとなる。

さらに、特許文献１に開示された擬似太陽光照射装置の場合、各ランプよりも太陽電池側に配置されたハロゲンランプ用光学フィルタや、キセノンランプ用光学フィルタ、アクリル板などからも反射光が生じるため、上述した反射光の影響による測定精度の低下が顕著となるが、特許文献１には、それを解決するための技術思想については言及されていない。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、被照射体によって反射された反射光が、被照射体に再照射されることを抑制する擬似太陽光照射装置を実現することにある。

本願発明に係る擬似太陽光照射装置は、上記の課題を解決するために、光を出射する光源と、前記光源から出射された光のスペクトルを調整するスペクトル調整部材と、前記スペクトル調整部材によりスペクトルが調整された光を入射させて導光する導光板と、前記導光板に入射した光を、当該導光板の照射面から被照射体に向けて取り出す光取り出し部材と、前記導光板の、前記照射面側または当該照射面と対向する対向面側の少なくとも一方に配置され、所定の波長領域の光を吸収する光吸収部材と、を備えることを特徴とする。

上記の構成では、光源からの光は、スペクトル調整部材により所望のスペクトル分布に調整されて、擬似太陽光として導光板に入射される。そして、導光板に入射した光は、光取り出し部材により、導光板の照射面から被照射体に向けて出射される。

ここで、従来、太陽電池の出力特性を測定するために、擬似太陽光照射装置を用いて被照射体である太陽電池に擬似太陽光を照射した場合、太陽電池で反射した擬似太陽光（以下、反射光と称する）が、太陽電池に再照射されることで、測定された太陽電池の出力特性に誤差が生じていた。

そこで、上記の構成では、導光板の、照射面側または当該照射面と対向する対向面側の少なくとも一方に配置され、所定の波長領域の光を吸収する光吸収部材を備えている。そのため、光吸収部材で吸収する光の吸収波長領域を、反射光の波長領域に合わせて制御することで、光吸収材によって反射光を吸収することが可能となる。

従って、上記の構成によれば、被照射体によって反射された反射光が、被照射体に再照射されることを抑制する擬似太陽光照射装置を実現することができ、それゆえ、上述した太陽電池の出力特性の測定誤差を低減することができる。

また、本願発明に係る擬似太陽光照射装置では、前記光吸収部材は、赤外領域の光を吸収することが好ましい。

上述した太陽電池の出力特性の測定誤差は、反射光に含まれる赤外領域の光による影響が大きい。そのため、例えば、擬似太陽光照射装置を用いて太陽電池に光を照射した場合に、光吸収部材によって、反射光に含まれる赤外領域の光を主に吸収することで、太陽電池の出力特性の測定誤差を効果的に低減することができる。

また、本願発明に係る擬似太陽光照射装置では、前記光吸収部材は、前記導光板の前記照射面と前記被照射体との間に配置されることが好ましい。

上記の構成では、導光板の照射面と被照射体との間に光吸収部材が配置されている。ここで、被照射体からの反射光の一部は、導光板の表面で反射して、被照射体に向けて再照射され得る。このような場合であっても、導光板の照射面と被照射体との間に光吸収部材を配置することで、被照射体からの反射光は、導光板の表面で反射して被照射体に再照射されるまでの光路において、光吸収部材を２回透過する。すなわち、被照射体からの反射光は、被照射体から導光板の表面に向かう光路、および導光板の表面で反射して被照射体に再照射されるまでの光路のそれぞれにおいて、光吸収部材を透過する。

従って、上記の構成によれば、被照射体からの反射光を、光吸収部材によって効率的に吸収することができる。

また、本願発明に係る擬似太陽光照射装置では、前記光吸収部材は、前記導光板に対して前記対向面側に配置されることが好ましい。

上記の構成では、光吸収部材は導光板に対して対向面側に配置されているので、導光板の出射面から被照射体に向けて出射された擬似太陽光は、光吸収部材を透過することなく、直接被照射体に照射される。

従って、上記の構成によれば、光吸収部材の光吸収率を高く設定することが可能となるので、導光板を透過した太陽電池からの反射光を、光吸収部材によってほぼ完全に吸収することができる。

また、本願発明に係る擬似太陽光照射装置では、前記導光板の前記対向面と対向して配置され、当該対向面から出射された光を前記導光板の上記照射面に向けて反射する反射部材をさらに備えることが好ましい。

上記の構成によれば、導光板の対向面側に、当該対向面から出射された光を導光板の照射面に向けて反射する反射部材をさらに備えるので、擬似太陽光照射装置における光の利用効率を向上させることができる。

また、本願発明に係る擬似太陽光照射装置では、前記光吸収部材は、前記導光板の前記対向面と前記反射部材との間に配置されることが好ましい。

上記の構成によれば、光吸収部材は、導光板の対向面と反射部材との間に配されるので、導光板を透過した反射光、および導光板を透過して反射部材で反射した反射光を、光吸収部材によって吸収することができる。

また、本願発明に係る擬似太陽光照射装置では、前記光吸収部材は、前記反射部材と一体的に構成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、光吸収部材と反射部材とを一体的に構成することにより、擬似太陽光照射装置の高さ方向の幅を短くすることが可能となるので、擬似太陽光照射装置を小型化することができる。

また、本願発明に係る擬似太陽光照射装置では、前記光吸収部材に、光の反射を防止するための反射防止手段が設けられていることが好ましい。

上記の構成では、光吸収部材に反射防止膜などの反射防止手段を設けることにより、光吸収部材の表面における反射率が低下するので、光吸収部材における表面反射を抑制することができる。

従って、上記の構成によれば、光吸収部材を透過する反射光が増えるので、光吸収部材によって、より効率的に反射光を吸収することができる。

さらに、上記の構成によれば、光吸収部材の表面（被照射体側の面）で反射する被照射体からの反射光を低減して、反射光が被照射体に再照射されることを抑制することができる。

また、本願発明に係る擬似太陽光照射装置では、前記光吸収部材に、光を拡散するための拡散処理が施されていることが好ましい。

上記の構成では、光吸収部材に光を拡散するための拡散処理が施されていることにより、光吸収部材の表面において反射光が様々な方向に反射されるので、被照射体に対して斜めに照射される反射光が相対的に増加する。

従って、上記の構成によれば、反射光が被照射体に対して垂直に照射された場合と比べて、反射光の影響を低減することができる。

さらに、上記の構成によれば、光吸収部材の表面において拡散した光が当該光吸収部材に入射する。そのため、光吸収部材の内部を通過する際の反射光の光路が相対的に長くなるので、より効率的に反射光を吸収することができる。

また、本願発明に係る擬似太陽光照射装置では、前記光源は、第１の光を出射する第１の光源、および当該第１の光とは異なるスペクトル分布を有する第２の光を出射する第２の光源を含み、前記スペクトル調整部材は、前記第１の光のスペクトルを調整する第１のスペクトル調整部材、および前記第２の光のスペクトルを調整する第２のスペクトル調整部材を含み、前記第１のスペクトル調整部材によりスペクトルが調整された前記第１の光と、前記第２のスペクトル調整部材によりスペクトルが調整された前記第２の光とが入射され、入射した第１の光および第２の光から選択した光を混合して、前記導光板に出射する波長選択部材をさらに備えること備えることが好ましい。

上記の構成では、第１のスペクトル調整部材によってスペクトルが調整された第１の光と、第２のスペクトル調整部材によってスペクトルが調整された第２の光とから選択された光を混合して、擬似太陽光を生成する。

従って、上記の構成によれば、生成された光のスペクトルの精度を向上させて、基準太陽光に近いスペクトルを有する擬似太陽光を照射するができる。

また、本願発明に係る擬似太陽光照射装置では、前記第１の光は、前記第２の光よりも長波長の光であり、前記波長選択部材は、前記第１のスペクトル調整部材によってスペクトルが調整された前記第１の光のうち、所定の境界波長より長波長側の光を透過して前記導光板へ入射させ、前記第２のスペクトル調整部材によってスペクトルが調整された前記第２の光のうち、所定の境界波長より短波長側の光を反射して前記導光板へ入射させ、前記光吸収部材は、前記境界波長より長波長側の光を吸収することが好ましい。

上記の構成によれば、第１のスペクトル調整部材によってスペクトルが調整された第１の光および第２のスペクトル調整部材によってスペクトルが調整された第２の光から、所望の波長領域の光を選択して混合する波長選択部材を好適に実現することができる。

また、光吸収部材が、境界波長より長波長側の光を吸収することで、例えば、反射光に含まれる長波長側の光（例えば、赤外領域の光）を効率的に吸収することができる。

本願発明に係る擬似太陽光照射装置は、太陽電池の出力特性を測定するために、当該太陽電池に擬似太陽光を照射する擬似太陽光照射装置であって、光を出射する光源と、前記光源から出射された光のスペクトルを調整するスペクトル調整部材と、前記スペクトル調整部材によりスペクトルが調整された光を入射させて導光する導光板と、前記導光板に入射した光を、当該導光板の照射面から被照射体に向けて取り出す光取り出し部材と、前記導光板の、前記照射面側または当該照射面と対向する対向面側の少なくとも一方に配置され、前記太陽電池で反射した擬似太陽光である反射光に含まれる、所定の波長領域の光を吸収可能な光吸収部材と、を備えることを特徴とする。

上記の構成によれば、太陽電池によって反射された反射光が、太陽電池に再照射されることを抑制する擬似太陽光照射装置を実現することができ、それゆえ、上述した太陽電池の出力特性の測定誤差を低減することができる。

以上のように、本発明に係る擬似太陽光照射装置は、光を出射する光源と、前記光源から出射された光のスペクトルを調整するスペクトル調整部材と、前記スペクトル調整部材によりスペクトルが調整された光を入射させる導光板と、前記導光板に入射した光を、当該導光板の照射面から被照射体に向けて取り出す光取り出し部と、前記導光板の、前記照射面側または当該照射面と対向する対向面側の少なくとも一方に配置され、所定の波長領域の光を吸収する光吸収部材とを備える。

従って、本発明によれば、被照射体によって反射された反射光が、被照射体に再照射されることを抑制する擬似太陽光照射装置を実現することができ、それゆえ、上述した太陽電池の出力特性の測定誤差を低減することができるという効果を奏する。

実施形態１に係る擬似太陽光照射装置の要部構成を示す側面図である。 図１に示される光導入部の一部を示す上面図である。 図１に示される擬似太陽光照射装置における擬似太陽光の光路を示す模式図である。 図１に示される擬似太陽光照射装置の第１の変形例を示す側面図である。 図４に示される枠囲み破線部分の拡大図である。 図１に示される擬似太陽光照射装置の第２の変形例を示す側面図である。 図１に示される擬似太陽光照射装置の第３の変形例を示す側面図である。 図７に示される擬似太陽光照射装置における擬似太陽光の光路を示す模式図である。 図１に示される擬似太陽光照射装置の第４の変形例を示す側面図である。 実施形態２に係る擬似太陽光照射装置の要部構成を示す側面図である。 図１０に示される擬似太陽光照射装置の第１の変形例を示す側面図である。 図１０に示される擬似太陽光照射装置の第２の変形例を示す側面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、実施例におけるシミュレーション結果を示すグラフである。

〔実施形態１〕
本発明に係る擬似太陽光照明装置に関する実施の一形態について、図１〜図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態では、本発明に係る擬似太陽光照明装置を用いて、被照射体である太陽電池パネルまたは太陽電池モジュール（以下、太陽電池と称する）に、擬似太陽光を照射する場合について説明する。

＜擬似太陽光照射装置の構成＞
まず、本実施形態に係る擬似太陽光照射装置１００ａの構成について、図１および図２を参照して説明する。本実施形態に係る擬似太陽光照射装置１００ａは、太陽電池Ｂの出力特性を測定するために、太陽電池Ｂに対して擬似太陽光を照射するものである。なお、擬似太陽光とは、人工光の一種であり、自然光（太陽光）のスペクトルに限りなく近似したスペクトルを有する光である。

図１は、本実施形態に係る擬似太陽光照射装置１００ａの要部構成を示す側面図であり、図２は、図１に示される光導入部２０ａの一部を示す上面図である。なお、図１では、太陽電池Ｂを保持するための保持部材などを省略して図示している。

図１に示されるように、擬似太陽光照射装置１００ａは、光導入部２０ａ・２０ｂと、導光板５と、光取り出し部（光取り出し部材）６と、反射板（反射部材）７と、光吸収部材８とを備えている。擬似太陽光照射装置１００ａは、導光板５の上面（照射面）から擬似太陽光（図中矢印）を、太陽電池Ｂに向けて出射する。

以下、擬似太陽光照射装置１００ａを構成する各部材について、詳細に説明する。なお、以下の説明では、導光板５の照射面側を上方、照射面と対向する導光板５の下面（対向面）側を下方と称する。

（光導入部）
光導入部２０ａ・２０ｂは、光源から出射された光のスペクトルを調整することにより擬似太陽光を生成し、生成した擬似太陽光を導光板５に出射するものである。擬似太陽光照射装置１００ａでは、導光板５の両端面に光導入部２０ａ・２０ｂが設けられている。そのため、より多くの光量（照度）の擬似太陽光を、導光板５の照射面から出射することができる。

ただし、光導入部２０ａ・２０ｂは、導光板５の両端面に設ける必要はなく、導光板５の一方の端面にのみ設けられていてもよい。すなわち、擬似太陽光照射装置１００ａは、光導入部２０ｂを備えていなくてもよい。この場合、後述する光取り出し部６の形状、配置などを変更することで、擬似太陽光の照度ムラを調整することができる。

なお、光導入部２０ａおよび光導入部２０ｂの構成は同一である。そのため、ここでは光導入部２０ａの構成についてのみ説明する。

図１および図２に示されるように、光導入部２０ａは、キセノンランプ１１と、楕円ミラー１２と、反射部材１９ａ・１９ｂと、テーパカプラ１３と、光学フィルタ（スペクトル調整部材）１４とを備える。

キセノンランプ１１は、擬似太陽光を生成するために必要なスペクトル分布（分光分布）を有する光を出射するものである。なお、擬似太陽光照射装置１００ａでは、光源としてキセノンランプ１１を用いているが、擬似太陽光を生成するために必要なスペクトル分布を有する光を出射可能なものであれば、光源の種類は限定されない。例えば、キセノンランプ１１に代えて、ハロゲンランプなどを用いていもよい。

楕円ミラー１２は、キセノンランプ１１から出射された光を集めて、テーパカプラ１３に向けて反射させるものである。この楕円ミラー１２は、キセノンランプ１１のテーパカプラ１３への出射方向以外を包囲するように設けられている。これにより、楕円ミラー１２によって、キセノンランプ１１から出射された光のうち、テーパカプラ１３に向かわない光を、テーパカプラ１３に向けて反射させることができる。

その結果、キセノンランプ１１から直接出射された光、および楕円ミラー１２によって反射された光を、テーパカプラ１３の入射面に入射させることが可能となるので、キセノンランプ１１からの出射された光の利用効率を向上せることができる。

反射部材１９ａ・１９ｂは、テーパカプラ１３の入射面を包囲して設けられており、キセノンランプ１１から直接出射された光、および楕円ミラー１２で反射された光のうち、テーパカプラ１３の入射面に入射されなかった光を、楕円ミラー１２に向けて反射させるものである。これにより、テーパカプラ１３の入射面に入射されなかった光を、再度、楕円ミラー１２に導くことが可能となるので、キセノンランプ１１からの出射された光の利用効率をさらに向上せることができる。

テーパカプラ１３は、光導入部２０ａに設けられた光学素子である。テーパカプラ１３は、キセノンランプ１１と光学フィルタ１４との間に設けられている。テーパカプラ１３の一方の端部は、キセノンランプ１１と近接して配置され、他方の端部は、光学フィルタ１４に近接して配置されている。テーパカプラ１３は、Ｚ軸方向に対向する２つの面がテーパ形状に形成されており、入射した光を内部で全反射させることで、キセノンランプ１１から出射した光に所定の指向性を付与することができる。なお、光導入部２０ａ・２０ｂにおける指向性の制御については後述する。

光学フィルタ１４は、キセノンランプ１１から出射された光のスペクトルを、基準太陽光のスペクトルに近似させるためのものである。光学フィルタ１４は、テーパカプラ１３から出射された光のスペクトルを調整（透過率を制御）する光学素子であり、通常、エアマスフィルタ（スペクトル調整フィルタ）と称される。

具体的には、光学フィルタ１４は、キセノンランプ１１に対応するテーパカプラ１３の出射面に近接して設けられており、テーパカプラ１３から出射される光のスペクトル分布を調整する。これにより、光学フィルタ１４によってスペクトル調整された光が、擬似太陽光として導光板５に入射される。

（導光板）
導光板５は、互いに対向して配置された光導入部２０ａと光導入部２０ｂとの間に設けられており、光導入部２０ａ・２０ｂから導光板５の両端面に入射された擬似太陽光を、導光板５の照射面から出射するものである。この導光板５には、太陽電池Ｂに向けて照射面から擬似太陽光が出射されるように、下面に光取り出し部６が設けられている。

（光取り出し部）
光取り出し部６は、導光板５の下面に形成されており、光導入部２０ａ・２０ｂから出射された擬似太陽光を、導光板５の照射面に取り出すものである。具体的には、光導入部２０ａ・２０ｂから導光板５に入射した擬似太陽光は、導光板５の内部を伝搬する。このとき、光取り出し部６に当たった擬似太陽光は、導光板５の照射面から出射される。これにより、広い面積の照射面から、均等に分布した擬似太陽光を出射することが可能となる。

なお、光取り出し部６は、例えば、散乱体から形成することができ、これにより、導光板５の内部の擬似太陽光を散乱させて、全反射条件を外れた擬似太陽光が、導光板５の照射面から外部に取り出され、太陽電池Ｂに向けて出射できるようになる。さらに、散乱体のパターンを変更すれば、擬似太陽光の照度ムラを調整することもできる。

また、光取り出し部６は、印刷、金型などで形成してもよい。この場合、導光板５の下面に形成するドットの形状、大きさ、ピッチ、間隔などのパターンは、太陽電池Ｂの受光面全域に擬似太陽光が均等に照射されるように、太陽電池Ｂのサイズなど考慮して、適宜設定される。

（反射板）
反射板７は、導光板５の下面側に設けられ、導光板５の下面から出射された擬似太陽光などを、導光板５の上面に向けて反射させるものである。この反射板７を設けることで、導光板５の下面から出射された擬似太陽光は、導光板５の上面、すなわち、太陽電池Ｂに向けて反射されるので、擬似太陽光照射装置１００ａにおける光の利用効率を向上させることができる。なお、反射板７は、擬似太陽光照射装置１００ａにとって必須の構成ではなく、省略することもできる。

（光吸収部材）
光吸収部材８は、所定の波長領域の光を吸収するものである。光吸収部材８は、太陽電池Ｂに向けて照射された擬似太陽光のうち、太陽電池Ｂに受光されず、反射された擬似太陽光（以下、反射光と称する）を吸収するために備えられる。

ここで、従来、太陽電池Ｂの出力特性を測定するために、擬似太陽光照射装置を用いて擬似太陽光を太陽電池Ｂに照射した場合、太陽電池Ｂからの反射光の影響により、太陽電池Ｂの出力特性を正確に測定することができなかった。すなわち、この反射光が、導光板５の表面や反射板７で反射して、導光板５から出射された、太陽電池Ｂの出力特性を測定するための擬似太陽光（以下、測定光と称する）と共に太陽電池Ｂに再照射されることで、測定された太陽電池Ｂの出力特性に誤差が生じていた。

そこで、擬似太陽光照射装置１００ａは、導光板５と太陽電池Ｂとの間に、所定の波長領域の光を吸収する光吸収部材８を備え、この光吸収部材８によって反射光の一部を吸収することで、反射光の影響を低減している。

光吸収部材８としては、吸収材料を含む多層膜から構成された光学フィルタ、減衰率の低いＮＤフィルタ、または色ガラスなどの光吸収性のあるガラスなどを用いることができるが、特に、ソーダガラスを光吸収部材８として用いることが好ましい。これにより、反射光の影響を効果的に低減することが可能な光吸収部材８を、簡易的な構成で好適に実現することができる。

このソーダガラスは、赤色の波長領域から赤外領域までの光、すなわち、擬似太陽光照射装置１００ａとして、太陽電池Ｂを照射するために必要な波長領域の光（例えば、ＪＩＳ規格なら３５０ｎｍ〜１１００ｎｍ）のうち、６５０ｎｍ以上、１１００ｎｍ以下の波長領域の光を吸収する性質がある。

例えば、厚さ３ｍｍのソーダガラスは、透過させた光のうち、６５０ｎｍ以上、１１００ｎｍ以下の波長領域の光の１０％程度を吸収する。反射光の影響は、赤外領域（主に８５０ｎｍ〜１１００ｎｍ）の光によるものが大きく、特に、赤外領域の光に対する光電変換効率が高いＳｉ系の太陽電池Ｂを想定した場合、反射光の量が同一であっても、この反射光の混入による影響が、他の太陽電池Ｂに比べて大きくなる。

そこで、光吸収部材８としてソーダガラスを配置することで、赤外領域の光の吸収を促進することができ、反射光の影響を効果的に低減することができる。これにより、反射光が太陽電池Ｂに再照射されることで生じる、太陽電池Ｂの出力特性の測定誤差を低減することができる。

また、光吸収部材８の表面（特に上面）に、擬似太陽光の反射を防止するための反射防止膜（反射防止手段）が形成されていることが好ましい。これにより、光吸収部材８における表面反射が抑制され、光吸収部材８を往復（透過）する光が増加するので、光吸収部材８によって、より効率的に反射光を吸収することができる。さらに、光吸収部材８の上面で反射する太陽電池Ｂからの反射光を低減して、反射光が太陽電池Ｂに再照射されることを抑制することができる。

或いは、光吸収部材８の表面（特に上面）に、光を拡散するための拡散処理が施されていることが好ましい。これにより、光吸収部材８の表面において、光が様々な方向に反射されるので、太陽電池Ｂに斜めに入射する反射光が相対的に増加する。太陽電池Ｂに反射光が斜めに入射した場合は、垂直に入射した場合と比べて相対的に発電量が落ちるため、結果的に、太陽電池Ｂに再照射された反射光の量を低減させることと同様の効果が得られる。さらに、光吸収部材８の表面において拡散した反射光が光吸収部材８に入射するので、光吸収部材８の内部を通過する際の反射光の光路（距離）が相対的に長くなる（光吸収部材８の内部を斜めに通過する反射光が増える）。その結果、より効率的に光吸収部材８によって反射光を吸収することができる。これらの効果により、光吸収部材８の表面に拡散処理がされている場合も、反射光が太陽電池Ｂに与える影響を抑制することができる。
＜擬似太陽光照射装置における反射光の光路＞
次に、擬似太陽光照射装置１００ａにおける反射光の光路について、図３を参照して説明する。図３は、擬似太陽光照射装置１００ａにおける擬似太陽光の光路を示す模式図である。

図３に示されるように、導光板５の照射面から出射された測定光が、太陽電池Ｂで反射することなく太陽電池Ｂにそのまま受光された場合、測定光は、導光板５から太陽電池Ｂまでの光路３１において、光吸収部材８を１回だけ透過する。

これに対して、太陽電池Ｂに受光されず太陽電池Ｂで反射した反射光が、反射板７で反射して太陽電池Ｂに再照射される場合、反射光は、太陽電池Ｂで反射して当該太陽電池Ｂに再照射されまでの光路３２において、光吸収部材８をさらに２回透過する。すなわち、太陽電池Ｂからの反射光は、太陽電池Ｂから反射板７に向かうまでの光路、および反射板７で反射して太陽電池Ｂに再照射されるまでの光路のそれぞれにおいて、光吸収部材８を透過する。

そのため、反射光に含まれる赤外領域の光は、光吸収部材８によって十分に吸収されるので、太陽電池Ｂに再照射された反射光の影響を低減することができる。

従って、擬似太陽光照射装置１００ａによれば、反射光が太陽電池Ｂに再照射されることで生じる、太陽電池Ｂの出力特性の測定誤差を低減することができる。

なお、太陽電池からの反射光の一部は、導光板５の表面で反射して、太陽電池Ｂに向けて再照射され得る。このような場合であっても、導光板５の照射面と太陽電池Ｂとの間に光吸収部材８を配置することで、太陽電池Ｂからの反射光は、導光板５の表面で反射して太陽電池Ｂに再照射されるまでの光路において、光吸収部材８を２回透過する。すなわち、太陽電池Ｂからの反射光は、太陽電池Ｂから導光板５の表面に向かう光路、および導光板５の表面で反射して太陽電池Ｂに再照射されるまでの光路のそれぞれにおいて、光吸収部材８を透過する。

従って、導光板５の照射面と太陽電池Ｂとの間に光吸収部材８を配置することで、太陽電池Ｂからの反射光を、光吸収部材８によって効率的に吸収することができる。

＜光導入部における指向性の制御＞
次に、光導入部２０ａ．２０ｂにおける指向性の制御について説明する。キセノンランプ１１は、無指向性の光源であるため、キセノンランプ１１の出射光は、拡がりを持った拡散光となる。そのため、キセノンランプ１１の出射光が、所定の角度で光学フィルタ１４に入射するように、キセノンランプ１１の出射光の指向性を制御することが好ましい。

擬似太陽光照射装置１００ａにおいて、キセノンランプ１１の出射は、楕円ミラー１２によって、放射指向性が制御される。さらに、キセノンランプ１１から出射された光は、テーパカプラ１３によっても放射指向性が制御される。このように指向性が制御された光は、光学フィルタ１４に入射して、スペクトルが調整された後、擬似太陽光として導光板５に入射する。

また、擬似太陽光照射装置１００ａでは、楕円ミラー１２には、反射部材１９ａ・１９ｂが装着されている。そのため、テーパカプラ１３に入射しなかった光が、反射部材１９ａ・１９ｂによって反射された後、楕円ミラー１２で再反射され、テーパカプラ１３の入射面に入射する。これにより、キセノンランプ１１からの出射光が有効に利用されると共に、指向性の高い光を選択的に取り出すことができる。

擬似太陽光照射装置１００ａにおけるテーパカプラ１３は、Ｚ軸方向に対向する２つの面が、テーパ形状（台形形状）になっている。すなわち、テーパカプラ１３の入射面から出射面に向かって、テーパカプラ１３の幅（断面積）が徐々に増加する。このような構造によって、キセノンランプ１１から出射された光は、テーパカプラ１３の側面で複数回反射するうちに、指向性（放射角）が改善される。これにより、指向性が揃った（放射角が制御された）光が、テーパカプラ１３の出射面から出射される。

なお、テーパカプラ１３から出射される光の放射角は、テーパカプラ１３の側面の傾斜角と、テーパカプラ１３における光の進行方向の長さとによって制御される。

また、テーパカプラ１３を用いれば、キセノンランプ１１から出射された光はすべて、テーパカプラ１３を伝搬するので、キセノンランプ１１の出射光の進行方向（指向性）を揃えると共に、揃えた光を低損失で光学フィルタ１４に入射させることができる。なお、テーパカプラ１３は、例えば、石英などから構成することができる。

テーパカプラ１３によって、光の指向性を揃える利点は、光学フィルタ１４の構造と関係する。すなわち、光学フィルタ１４は、複数の薄膜が積層された構造になっているので、光学フィルタ１４への入射角が、光学フィルタ１４への垂直入射角に対してズレ方が大きいほど、透過率特性も変化してしまう。

つまり、光学フィルタ１４に指向性の悪い光が入射すると、基準太陽光のスペクトル分布と乖離したスペクトル分布を有する擬似太陽光が生成される。しかし、テーパカプラ１３によって、光の指向性を揃えれば、光学フィルタ１４において、基準太陽光のスペクトル分布に近い擬似太陽光を生成することが可能となる。

このように、擬似太陽光照射装置１００ａは、テーパカプラ１３を備えるため、キセノンランプ１１の出射光が所定の角度で光学フィルタ１４に入射するように、光の指向性が制御される。また、キセノンランプ１１の出射光の光量が、導光板５に到達するまでに損失することが抑制される。

さらに、テーパカプラ１３によって光の指向性が揃うため、基準太陽光のスペクトル分布に近い擬似太陽光を生成することが可能となる。従って、基準太陽光により近い照度（光量）およびスペクトルの擬似太陽光を、太陽電池Ｂに照射することができる。

なお、テーパカプラ１３による指向性の制御は、テーパカプラ１３の内部に光を伝搬させることによって、最大の放射角が３０°以下となるように光制御することが好ましい。これにより、テーパカプラ１３の内部の光は、入射端から出射端に向かう中で、指向性が０°（つまり、テーパカプラ１３の出射面に対して垂直）で出射される成分の割合が増える。

同様に、楕円ミラー１２も、キセノンランプ１１の光を集光する際に、光の伝搬方向をテーパカプラ１３への入射端への垂直入射（０°入射）に対して放射角が３０°以下となるように集光されるように設定することが好ましい。

＜擬似太陽光照射装置の変形例＞
次に、本実施形態に係る擬似太陽光照射装置１００ａの変形例について、図４〜図９を参照して説明する。

（変形例１）
まず、本実施形態に係る擬似太陽光照射装置１００ａの第１の変形例である擬似太陽光照射装置１００ｂについて、図４および図５を参照して説明する。この擬似太陽光照射装置１００ｂは、導光板５の上面にプリズムシート１０が配置されている点において、擬似太陽光照射装置１００ａと主に異なっている。

図４は、第１の変形例である擬似太陽光照射装置１００ｂを示す側面図であり、図５は、図４に示される枠囲み破線部分の拡大図である。図４に示されるように、擬似太陽光照射装置１００ｂは、導光板５の上面に、光屈折性を有する光学部材であるプリズムシート１０が配置されている。

このプリズムシート１０は、導光板５側の面にプリズム構造１０ａが形成されており、光の屈折効果で、導光板５の照射面に垂直な光の成分を多く作り出すことができる。そのため、導光板５から太陽電池Ｂに向けて、より効率よく擬似太陽光を照射することができる。

一方、擬似太陽光照射装置１００ｂのように、導光板５の上面にプリズムシート１０を配置した場合、太陽電池Ｂからの反射光がプリズムシート１０の表面で反射して、太陽電池Ｂに向けて再照射され易くなる。このような場合においても、プリズムシート１０と太陽電池Ｂとの間に、光吸収部材８を配置することで、太陽電池Ｂに再照射される反射光を低減することができる。

（変形例２）
次に、本実施形態に係る擬似太陽光照射装置１００ａの第２の変形例である擬似太陽光照射装置１００ｃについて、図６を参照して説明する。この擬似太陽光照射装置１００ｃは、導光板５の下方にも光吸収部材１８が配置されている点において、擬似太陽光照射装置１００ａと主に異なっている。

図６は、第２の変形例である擬似太陽光照射装置１００ｃを示す側面図である。図６に示されるように、擬似太陽光照射装置１００ｃは、導光板５の上方に配置された光吸収部材８と共に、導光板５の下方に配置された光吸収部材１８をさらに備える。

光吸収部材１８は、導光板５と反射板７との間に配置されており、光吸収部材１８および反射板７は、一体的に構成されている。これにより、擬似太陽光照射装置１００ｃの高さ方向の幅を短くすることができるので、擬似太陽光照射装置１００ｃを小型化することができる。

例えば、反射膜をソーダガラス基板上に形成し、ソーダガラス基板側を上方に向けて配置することで、ソーダガラス基板部分を光吸収部材１８として作用させることができる。

このように、導光板５の上方に配置された光吸収部材８と共に、導光板５の下方に配置された光吸収部材１８をさらに備えることにより、導光板５を透過した反射光、および導光板５を透過して反射板７で反射された反射光を光吸収部材１８によって吸収することができるので、太陽電池Ｂに再照射される反射光をさらに低減することができる。

（変形例３）
次に、本実施形態に係る擬似太陽光照射装置１００ａの第３の変形例である擬似太陽光照射装置１００ｄについて、図７および図８を参照して説明する。この擬似太陽光照射装置１００ｄは、導光板５の上面にプリズムシート１０が配置されている点、および導光板５の下方のみに光吸収部材１８が配置されている点において、擬似太陽光照射装置１００ａと主に異なっている。

図７は、第３の変形例である擬似太陽光照射装置１００ｄを示す側面図である。図７に示されるように、擬似太陽光照射装置１００ｄは、導光板５の上面にプリズムシート１０が配置されている。変形例１で説明したように、導光板５の上面にプリズムシート１０を配置した場合、太陽電池Ｂからの反射光が、プリズムシート１０の表面で反射して、太陽電池Ｂに向けて再照射され易くなる。

そのため、擬似太陽光照射装置１００ｄでは、プリズムシート１０の表面に反射防止膜が形成されており、これにより、プリズムシート１０の表面で反射される反射光を低減している。

このような場合、太陽電池Ｂからの反射光は、プリズムシート１０を透過し易くなる。そのため、導光板５の下方に、反射板７を設置することが、擬似太陽光照射装置１００ｄの光出力値の低下を防止する観点から特に好ましい。

図８は、擬似太陽光照射装置１００ｄにおける擬似太陽光の光路を示す模式図である。図８に示されるように、導光板５の照射面から出射された測定光が、太陽電池Ｂで反射することなく太陽電池Ｂに受光された場合、測定光は、導光板５から太陽電池Ｂまでの光路３３において、光吸収部材１８を透過することがなく、太陽電池Ｂにそのまま受光される。

これに対して、太陽電池Ｂに受光されず太陽電池Ｂで反射した反射光が、反射板７で反射して太陽電池Ｂに再照射される場合、反射光は、太陽電池Ｂで反射して当該太陽電池Ｂに再照射されまでの光路３４において、光吸収部材１８を２回透過する。すなわち、太陽電池Ｂからの反射光は、太陽電池Ｂから反射板７に向かうまでの光路、および反射板７で反射して太陽電池Ｂに再照射されるまでの光路のそれぞれにおいて、光吸収部材１８を透過する。具体的には、導光板５を透過した反射光は、導光板５から反射板７に向かうまでの光路、および反射板７で反射して導光板５に向かうまでの光路のそれぞれにおいて、光吸収部材１８を透過する。この間に反射光に含まれる赤外領域の光が光吸収部材１８によって十分に吸収されるので、太陽電池Ｂに再照射される反射光の影響を低減することができる。

また、導光板５の下方のみに光吸収部材１８を配置することで、導光板５の上面から出射した測定光は、光吸収部材１８を透過することなく太陽電池Ｂに直接照射されるので、光吸収部材１８による光吸収作用の影響を受けることなく、本来の測定光のスペクトルを維持することができる。そのため、測定光のスペクトルの調整が容易になる。

なお、反射板７にソーダガラスなどの光吸収部材１８を配置した場合には、光吸収部材１８の表面で反射光が反射されることを抑制するために、反射防止膜を光吸収部材８の表面に形成することが好ましい。これにより、光吸収部材１８を透過することなく、反射光が太陽電池に再照射されることを抑制することができる。

（変形例４）
次に、本実施形態に係る擬似太陽光照射装置１００ａの第４の変形例である擬似太陽光照射装置１００ｅについて、図９を参照して説明する。この擬似太陽光照射装置１００ｅは、導光板５の上面にプリズムシート１０が配置されている点、および導光板５の下方のみに光吸収部材１８が配置されている点において、擬似太陽光照射装置１００ａと主に異なっている。すなわち、擬似太陽光照射装置１００ｅは、図７に示される擬似太陽光照射装置１００ｄの反射板７が省略された構成である。

図９は、第４の変形例である擬似太陽光照射装置１００ｅを示す側面図である。図９に示されるように、擬似太陽光照射装置１００ｄは、図７に示される擬似太陽光照射装置１００ｄの反射板７から、反射板７が省略された構成である。

太陽電池Ｂからの反射光が、擬似太陽光照射装置１００ａ〜１００ｄで反射して、太陽電池Ｂに再度照射される場合、プリズムシート１０や導光板５などによって反射される光量よりも、導光板５の下方に配置された反射板７によって反射される光量が著しく多い。

そのため、擬似太陽光照射装置１００ｅでは、導光板５の下方に配置された反射板７を省略すると共に、光吸収部材１８として、非常に高い吸収率のもの、例えば、吸収率９０％以上の無反射シート（例えば、ソマブラック（ソマール株式会社製）など）を使用している。

このような光吸収率の高い光吸収部材１８を配置することにより、プリズムシート１０や導光板５を透過した太陽電池Ｂからの反射光を、ほぼ完全に光吸収部材１８によって吸収することが可能となるので、太陽電池Ｂに再照射される反射光を大幅に低減することができる。

＜実施形態１の総括＞
以上のように、本実施形態に係る擬似太陽光照射装置１００ａ〜１００ｅは、光を出射するキセノンランプ１１と、キセノンランプ１１から出射された光のスペクトルを調整する光学フィルタ１４と、光学フィルタ１４によりスペクトルが調整された光を入射させる導光板５と、導光板５に入射した光を、当該導光板の照射面から太陽電池Ｂに向けて取り出す光取り出し部６と、導光板５の、照射面側または当該照射面と対向する対向面側の少なくとも一方に配置され、所定の波長領域の光を吸収する光吸収部材８・１８とを備える。

擬似太陽光照射装置１００ａ〜１００ｅでは、導光板５の、照射面側または当該照射面と対向する対向面側の少なくとも一方に、反射光の波長領域の光を吸収する光吸収部材８・１８を備えている。そのため、光吸収部材８・１８の吸収波長領域を、反射光の波長領域に合わせて制御することで、光吸収部材８・１８によって反射光を吸収することが可能となる。

従って、本実施形態によれば、太陽電池Ｂからの反射光が、太陽電池Ｂに再照射されることを抑制する擬似太陽光照射装置１００ａ〜１００ｅを実現することができ、それゆえ、上述した太陽電池Ｂの出力特性の測定誤差を低減することができる。

〔実施形態２〕
本発明に係る擬似太陽光照射装置に関する他の実施形態について、図１０〜図１２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

なお、説明の便宜上、実施形態１にて説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

本実施形態に係る擬似太陽光照射装置１０１ａは、太陽電池Ｂに照射される擬似太陽光のスペクトル分布をより実際の太陽光に近いものにするために、スペクトルの異なる２つ光を用いて擬似太陽光を生成する点で、実施形態１の擬似太陽光照射装置１００ａと異なっている。

＜擬似太陽光照射装置の構成＞
まず、本実施形態に係る擬似太陽光照射装置１０１ａの構成について、図１０を参照して説明する。図１０は、本実施形態に係る擬似太陽光照射装置１０１ａの要部構成を示す側面図である。図１０に示されるように、擬似太陽光照射装置１０１ａは、光導入部２１ａ・２１ｂと、導光板５と、光取り出し部６と、反射板７と、光吸収部材８とを備えている。擬似太陽光照射装置１０１ａは、実施形態１に係る擬似太陽光照射装置１０１ａの光導入部２０ａ・２０ｂに代えて、光導入部２１ａ・２１ｂを備えた構成である。そのため、以下では、光導入部２１ａ・２１ｂについて詳細に説明し、その他の部材の説明については省略する。

（光導入部）
光導入部２１ａ・２１ｂは、２つの光源から出射された光のスペクトルを調整して混合することで擬似太陽光を生成し、生成した擬似太陽光を導光板５に出射するものである。

なお、光導入部２１ａおよび光導入部２１ｂの構成は同一である。そのため、ここでは光導入部２０ａの構成についてのみ説明する。

光導入部２１ａは、ハロゲンランプ（第１の光源）１と、楕円ミラー２と、反射部材９ａ・９ｂと、テーパカプラ３と、光学フィルタ（第１のスペクトル調整部材）４と、キセノンランプ（第２の光源）１１と、楕円ミラー１２と、反射部材１９ａ・１９ｂと、テーパカプラ１３と、光学フィルタ（第２のスペクトル調整部材）１４と、波長選択フィルタ（波長選択部材）１５とを備えている。

すなわち、光導入部２１ａは、実施形態１で説明した光導入部２０ａに、ハロゲンランプ１と、楕円ミラー２と、反射部材９ａ・９ｂと、テーパカプラ３と、光学フィルタ４と、波長選択フィルタ１５とが追加された構成である。

光導入部２１ａは、ハロゲンランプ１およびキセノンランプ１１からそれぞれ出射された光を、波長選択フィルタ１５で選択して、それぞれを混合することで擬似太陽光を生成し、生成した擬似太陽光を導光板５の端面（入射面）に照射する。

具体的には、ハロゲンランプ１およびキセノンランプ１１は、擬似太陽光を生成するために必要なスペクトル分布（分光分布）を有する光を出射する。ハロゲンランプ１およびキセノンランプ１１から出射された光は、互いに異なるスペクトル分布を有している。ハロゲンランプ１は、擬似太陽光に必要な長波長側の光を多く照射する。一方、キセノンランプ１１は、擬似太陽光に必要な短波長側の光を多く出射する。

楕円ミラー２は、ハロゲンランプ１から出射された光を集めて、テーパカプラ３に向けて反射させるものである。この楕円ミラー２は、ハロゲンランプ１のテーパカプラ３への出射方向以外を包囲するように設けられている。ハロゲンランプ１側の楕円ミラー２は、アルミからなり、その楕円状の反射面には金の蒸着膜が形成されている。

反射部材９ａ・９ｂは、テーパカプラ３の入射面を包囲して設けられており、ハロゲンランプ１から直接出射された光、または楕円ミラー２で反射された光のうち、テーパカプラ３の入射面に入射されなかった光を、楕円ミラー２に向けて反射させるものである。

テーパカプラ３は、ハロゲンランプ１と光学フィルタ４との間に設けられる。テーパカプラ３の一方の端部は、ハロゲンランプ１と近接して配置され、他方の端部は光学フィルタ４に近接して配置されている。

テーパカプラ３およびテーパカプラ１３は、テーパカプラ３から出射される光（ハロゲンランプ１からの光）の出射方向（ｘ軸方向）と、テーパカプラ１３から出射される光（キセノンランプ１１からの光）の出射方向（ｚ軸方向）との成す角が、９０°になるように、それぞれ配置されている。

光学フィルタ４は、ハロゲンランプ１に対応するテーパカプラ３の出射面に近接して設けられている。光学フィルタ４は、テーパカプラ３から出射されるハロゲンランプ１の光のスペクトル分布を調整する。同様に、光学フィルタ１４は、キセノンランプ１１に対応するテーパカプラ１３の出射面に近接して設けられている。光学フィルタ１４は、テーパカプラ１３から出射されるキセノンランプ１１の光のスペクトル分布を調整する。光学フィルタ４・１４によってスペクトルが調整された光は、波長選択フィルタ１５にそれぞれ入射する。

波長選択フィルタ１５は、波長選択の機能を有するものである。つまり、波長選択フィルタ１５は、ハロゲンランプ１およびキセノンランプ１１から出射される光から、擬似太陽光に必要な光を選択（抽出）すると共に、選択された光を混合して擬似太陽光を生成する。

具体的には、波長選択フィルタ１５は、所定の波長未満（所定波長よりも短波長側）の光を反射する一方、所定波長以上（所定波長よりも長波長側）の光を透過する。言い換えれば、波長選択フィルタ１５は、擬似太陽光に必要な長波長側の光を透過する一方、短波長側の光を反射する機能を有する。そして、長波長側の光と短波長側の光とを混合して擬似太陽光を生成する。

具体的には、波長選択フィルタ１５には、ハロゲンランプ１からのハロゲン光（第１の光）およびキセノンランプ１１からのキセノン光（第２の光）が入射する。波長選択フィルタ１５は、入射した各光から必要な成分（スペクトル）の光を選択し、その選択した光を混合することにより、擬似太陽光を合成する。

より詳細には、ハロゲンランプ１からのハロゲン光は、擬似太陽光に必要な長波長側の成分を多く含む。一方、キセノンランプ１１からのキセノン光は、擬似太陽光に必要な短波長側の成分を多く含む。そのため、波長選択フィルタ１５は、６００ｎｍ以上、８００ｎｍ以下の範囲で境界波長が設定されており、この境界波長未満の光を反射する一方、境界波長以上の光を透過する。

つまり、ハロゲンランプ１からのハロゲン光のうち、境界波長以上の光（長波長側の成分の光）のみが、波長選択フィルタ１５により透過する。一方、キセノンランプ１１からのキセノン光のうち、境界波長未満の光（短波長側の成分の光）のみが、波長選択フィルタ１５により反射する。

例えば、キセノンランプ１１の光を波長７００ｎｍ未満で使用し、７００ｎｍ以上の波長の光をハロゲンランプ１の光で使用するとする。この場合、波長選択フィルタ１５の反射と透過の境界波長は、波長７００ｎｍである。つまり、波長選択フィルタ１５は、波長７００ｎｍより短波長側の光を反射させ、７００ｎｍ以上の長波長側の光を透過する特性を持っている。

これにより、擬似太陽光の生成に必要な波長の光が、波長選択フィルタ１５により選択される。そして、選択された光が混合され、擬似太陽光として導光板５に入射される。

なお、波長選択フィルタ１５が反射または透過させる光の境界波長は、任意に設定すればよい。また、波長選択フィルタ１５は、波長依存性のある鏡やフィルタを用いることができる。例えば、コールドミラー、ホットミラーなどを用いることができる。

このように、波長選択フィルタ１５は、ハロゲンランプ１からのハロゲン光に含まれる擬似太陽光の生成に必要な長波長側の光と、キセノンランプ１１からのキセノン光に含まれる擬似太陽光の生成に必要な短波長側の光とを選択して、擬似太陽光を生成する。この際に、スペクトルが制御されていないハロゲンランプ１の短波長成分の光が除かれ、同様に、スペクトルが制御されていないキセノンランプ１１の長波長成分の光が除かれることになる。

このように、擬似太陽光照射装置１０１ａでは、ハロゲンランプ１およびキセノンランプ１１を備え、各ランプからのスペクトルが制御された光を混合することで、擬似太陽光を生成する。そのため、実施形態１に係る擬似太陽光照射装置１００ａに比べて、実際の太陽光のスペクトルに極めて近いスペクトルを有する擬似太陽光を生成して、太陽電池Ｂに照射することができる。

このような擬似太陽光照射装置１０１ａでは、光吸収部材８が境界波長より長波長側の反射光を吸収するように、光吸収部材８で吸収する光の吸収波長領域を制御することで、反射光が、太陽電池Ｂに再照射されることを抑制することができる。

なお、擬似太陽光照射装置１０１ａでは、擬似太陽光を得るための光源として、ハロゲンランプ１およびキセノンランプ１１を用いた。しかしながら、光源の種類および光源の組み合わせはこれらに限定されるものではなく、基準太陽光のスペクトルと近似または同一となるように、任意に選択することができる。例えば、ハロゲンランプ１およびキセノンランプ１１に代えて、棒状光源などを用いてもよい。

＜擬似太陽光照射装置の変形例＞
次に、本実施形態に係る擬似太陽光照射装置１０１ａの変形例について、図１１および図１２を参照して説明する。

（変形例１）
まず、本実施形態に係る擬似太陽光照射装置１０１ａの第１の変形例である擬似太陽光照射装置１０１ｂについて、図１１を参照して説明する。この擬似太陽光照射装置１０１ｂは、導光板５の下方にも光吸収部材１８が配置されている点において、擬似太陽光照射装置１０１ａと主に異なっている。

図１１は、第１の変形例である擬似太陽光照射装置１０１ｂを示す側面図である。図１１に示されるように、擬似太陽光照射装置１０１ｂは、導光板５の上方に配置された光吸収部材８と共に、導光板５の下方に配置された光吸収部材１８をさらに備える。

光吸収部材１８は、導光板５と反射板７との間に配置されており、光吸収部材１８と反射板７とは、一体的に構成されている。これにより、擬似太陽光照射装置１０１ａの高さ方向の幅を短くすることができるので、擬似太陽光照射装置１０１ｂを小型化することができる。

このように、導光板５の上方に配置された光吸収部材８と共に、導光板５の下方に配置された光吸収部材１８をさらに備えることにより、導光板５を透過した反射光、および導光板５を透過して反射板７で反射された反射光を光吸収部材１８によって吸収することができるので、太陽電池Ｂに再照射される反射光をさらに低減することができる。

（変形例２）
次に、本実施形態に係る擬似太陽光照射装置１０１ａの第２の変形例である擬似太陽光照射装置１０１ｃについて、図１２を参照して説明する。この擬似太陽光照射装置１０１ｃは、導光板５の下方のみに光吸収部材１８が配置されている点において、擬似太陽光照射装置１０１ａと主に異なっている。

図１２は、第２の変形例である擬似太陽光照射装置１０１ｃを示す側面図である。図１２に示されるように、擬似太陽光照射装置１０１ｃは、導光板５の下方のみに光吸収部材１８が配置されている。

太陽電池Ｂからの反射光は、導光板５の上面で反射して、太陽電池Ｂに向けて再照射され得る。そのため、擬似太陽光照射装置１０１ｃでは、太陽電池Ｂからの反射光が導光板５を透過し易くするために、導光板５の上面に反射防止膜が形成されている。

このような場合、太陽電池Ｂからの反射光は、導光板５を透過し易くなる。そのため、導光板５の下方に、反射板７を設置することが、擬似太陽光照射装置１０１ｃの光出力値の低下を防止する観点から特に好ましい。

これにより、導光板５を透過した反射光は、反射板７で反射して、再度、導光板５に入射する際に、光吸収部材１８を２回透過することになり、この間に反射光に含まれる赤外領域の光が光吸収部材１８によって十分に吸収されるので、太陽電池Ｂに再照射される反射光の影響を低減することができる。

また、導光板５の下方のみに光吸収部材１８を配置することで、導光板５の上面から出射した測定光は、光吸収部材１８を透過することなく太陽電池Ｂに直接照射されるので、光吸収部材１８による光吸収作用の影響を受けることなく、本来の測定光のスペクトルを維持することができる。そのため、測定光のスペクトルの調整が容易になる。

さらに、光吸収部材１８によって境界波長より長波長側の光を吸収させることによって、キセノン光から選択された光のペクトルをそのまま維持しつつ、太陽電池Ｂに照射することができる。そのため、光吸収部材１８に光吸収作用の影響を考慮した光量調整や光学フィルタ４の設計などをハロゲンランプ１側の部材に対してのみ行えばよいため、光導入部２１ａの各部の設計・調整などを容易に行うことができる。

（その他の変形例）
また、実施形態２に係る擬似太陽光照射装置１０１ａにおいても、図７に示される擬似太陽光照射装置１００ｄのように、導光板５の上面にプリズムシート１０が配置されると共に、導光板５の下方のみに光吸収部材１８が配置される構成としてもよい。

この場合、導光板５の上面にプリズムシート１０が配置されているが、太陽電池Ｂからの反射光が、プリズムシート１０の表面で反射して、太陽電池Ｂに向けて再照射される光量が増えることになる。そのため、プリズムシート１０の表面に反射防止膜を形成して、この再照射の光量の増加を防止することが好ましい。その結果、太陽電池Ｂからの反射光は、プリズムシート１０を透過し易くなるので、導光板５の下方に反射板７を設置することが、擬似太陽光照射装置の光出力値の低下を防止するができる。

さらに、実施形態２に係る擬似太陽光照射装置１０１ａにおいても、図９に示される擬似太陽光照射装置１００ｅのように、図７に示される擬似太陽光照射装置１００ｄの反射板７が省略された構成であってもよい。

この場合、光吸収部材１８として、非常に高い吸収率のもの、例えば、吸収率９０％以上の無反射シート（例えば、ソマブラック（ソマール株式会社製）など）を使用することで、プリズムシート１０や導光板５を透過した太陽電池Ｂからの反射光を、ほぼ完全に光吸収部材１８によって吸収することが可能となるので、太陽電池Ｂに再照射される反射光を大幅に低減することができる。

＜実施形態２の総括＞
以上のように、本実施形態に係る擬似太陽光照射装置１０１ａ〜１０１ｃは、ハロゲン光を出射するハロゲンランプ１と、ハロゲン光とは異なるスペクトル分布を有するキセノン光を出射するキセノンランプ１１と、ハロゲン光のスペクトルを調整する光学フィルタ４と、キセノン光のスペクトルを調整する光学フィルタ１４と、光学フィルタ４によってスペクトルが調整されたハロゲン光および光学フィルタ１４によってスペクトルが調整されたキセノン光が入射され、入射したハロゲン光およびキセノン光から選択した光を混合して、導光板５へ入射させる波長選択フィルタ１５を備える。

本実施形態によれば、光吸収部材８・１８で吸収する光の吸収波長領域を、境界波長より長波長側に制御することで、反射光が、太陽電池Ｂに再照射されることを抑制することができると共に、実際の太陽光のスペクトルに極めて近いスペクトルを有する擬似太陽光を照射することができる擬似太陽光照射装置１０１ａ〜１０１ｃを実現することができる。

また、光吸収部材８として、吸収率の高い光吸収部材１８を導光板５の下方に配置することで、実際の太陽光のスペクトルに極めて近いスペクトルを有する擬似太陽光を照射することができる擬似太陽光照射装置を実現することができる。

〔実施例〕
本発明に係る擬似太陽光照射装置を用いた実施例について、図１３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

本実施例では、図１０に示される擬似太陽光照射装置１０１ａと図１２に示される１０１ｃを用いて、導光板５と太陽電池Ｂとの間に、光吸収部材８を配置した場合および配置しない場合の双方における、太陽電池Ｂに照射された擬似太陽光のスペクトルの合致度（基準太陽光と擬似太陽光とのスペクトルのズレ）をシミュレーションで検証した。

図１３（a）〜（ｃ）は、本実施例における、光吸収部材（ソーダガラス）８・１８による吸収効果を検証するためのシミュレーション結果を示すグラフである。図１３（a）〜（ｃ）は、本実施例におけるシミュレーションで得られたスペクトル合致度、すなわち、擬似太陽光のスペクトルのズレを表す。なお、図１３（a）〜（ｃ）における縦軸（％）の０は、基準太陽光と擬似太陽光とスペクトルのズレがない場合を示し、理想的なスペクトルが得られたことを意味する。

図１３（a）〜（ｃ）の各検証データにおいて、反射光ありと記載した状態は、光吸収部材８・１８を配置しない状態で太陽電池Ｂを測定位置に設置し、太陽電池Ｂからの反射光がある状態のスペクトル合致度を示す。

また、図１３（a）における反射光なしと記載した状態は、太陽電池Ｂを測定位置に設置しない状態（反射光が生じない状態）で、且つ、光吸収部材８・１８も配置せずに、スペクトル合致度をＪＩＳ基準 ＭＳ級（高精度の擬似太陽光照射装置に要求される±５％以内）を満たす状態まで調整した状態（極めて理想状態まで近づけた状態であり、スペクトル合致度が３．３％（所定波長帯域３５０ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲で最も大きな値で、ここでは４５０〜５００ｎｍ帯における３．３％））まで調整された状態を示す。

なお、図１３（ａ）〜（ｃ）の各検証データにおいて、反射光ありと記載した状態は、図１３（ａ）における反射光なしの状態から、仮に光吸収部材８・１８を配置しない状態で太陽電池Ｂを測定位置に設置した場合のスペクトル合致度のシミュレーション結果でもある。

これらの比較から、太陽電池Ｂを測定位置に設置した場合（反射光ありと記載した状態）は、太陽電池Ｂからの反射光に含まれる赤外領域の光の影響で、擬似太陽光のスペクトルが乱れ、理想状態から大きく外れていることが分かる。

反射光の影響がないときに、スペクトル合致度が３.３％（所定波長帯域３５０ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲で最も大きな値で、ここでは４５０〜５００ｎｍ帯における３．３％）であったものが、太陽電池Ｂを配置することで、スペクトル合致度が８．５％（所定波長帯域３５０ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲で最も大きな値で、ここでは１０００〜１０５０ｎｍ帯における８．５％）まで悪化する。

特に、８５０ｎｍ以上、１１００ｎｍ以下の波長領域において理想状態からの乖離が大きい状態になっており、理想状態からの乖離が大きい９００ｎｍ超の波長領域では、スペクトル合致度は、高精度の擬似太陽光照射装置に要求される±５％以内（ＪＩＳ基準 ＭＳ級）を満たしていない。

これに対して、図１３（ｂ）に示す検証データにおける光吸収部材１８を導光板５の下方に配置されたの下配置の状態は、図１２に示す擬似太陽光照射装置１０１ｃの実施形態を適用した比較であり、導光板５の下側（太陽電池Ｂとは反対の側）に、光吸収部材１８として厚さ６ｍｍのソーダガラス板を配置した場合の所定波長帯域３５０ｎｍ〜１１００ｎｍのスペクトル合致度を示す。

本検証結果によれば、太陽電池Ｂからの反射光に含まれる赤外領域の光が効果的に低減できるため、擬似太陽光のスペクトルのズレが抑制され、光吸収部材１８を配置しない場合に比べて、特に、８５０ｎｍ以上、１１００ｎｍ以下の波長領域において理想状態からの乖離が小さくなることが分かる。このように、光吸収部材１８を配置して、反射光に含まれる赤外領域の光を吸収することで、スペクトルの合致度が±５％以内の高精度の擬似太陽光照射装置を実現できることが確認できた。

また、これに対して、図１３（ｃ）に示す検証データにおける光吸収部材１８を導光板５の上方に配置した上配置の状態は、図１０に示す擬似太陽光照射装置１０１ａの実施形態を適用した比較であり、導光板５の上側（太陽電池Ｂの側）に、光吸収部材８として厚さ６ｍｍのソーダガラス板を配置した場合の所定波長帯域３５０ｎｍ〜１１００ｎｍのスペクトル合致度を示す。

本検証結果によれば、太陽電池Ｂからの反射光に含まれる赤外領域の光が低減できるため、擬似太陽光のスペクトルのズレが抑制され、光吸収部材８を配置しない場合に比べて、特に、８５０ｎｍ以上、１１００ｎｍ以下の波長領域において理想状態からの乖離が小さくなっている。

光吸収部材８・１８の配置位置としては、最大のスペクトルのズレを示すスペクトル合致度の値は、図１３（ｂ）の下側に光吸収部材１８を配置した場合は−４．０％、図１３（ｃ）の上側に光吸収部材８を配置した場合は−４．７％となっており、下側に配置したほうが更に良好な結果になることを示す。

なお、この結果は、光吸収部材８を上側に配置する場合には、直接導光板５から出射し、直接太陽電池Ｂを照射する光も光吸収部材８を透過するため、相対的に反射光の吸収効果が下がったためである。

本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

〔補足〕
なお、本発明に係る擬似太陽光照射装置は、以下のように表現することもできる。すなわち、本発明に係る擬似太陽光照射装置は、光源と、光源からの出射光に指向性を付与する導光部材と、前記導光部材を出た光のスペクトル調整部材と、前記スペクトル調整部材を出た光が入射する導光板と、前記導光板はその一部に光取出し構造が形成され、前記導光板の上部もしくは下部に光吸収部材を配置したことを特徴とする。

また、本発明に係る擬似太陽光照射装置は、前記光吸収部材が、赤外線を他の波長領域より多く吸収することを特徴とする。

また、本発明に係る擬似太陽光照射装置は、前記光吸収部材を、前記導光板の上部に配置したことを特徴とする。

また、本発明に係る擬似太陽光照射装置は、前記導光板の下方へ出射する光を前記導光板側へ反射する反射部材が導光板の下側に配置され、かつ前記光吸収部材を前記反射板部材より導光板側に配置したことを特徴とする。

また、本発明に係る擬似太陽光照射装置は、前記光吸収部材が前記導光板と一体化されていることを特徴とする。

また、本発明に係る擬似太陽光照射装置は、前記光吸収部材が反射板と一体化されていることを特徴とする。

また、本発明に係る擬似太陽光照射装置は、前記光吸収部材表面に反射防止膜を形成することを特徴とする。

また、本発明に係る擬似太陽光照射装置は、前記光吸収部材表面に拡散処理を行うことを特徴とする。

また、本発明に係る擬似太陽光照射装置は、前記光源がスペクトルの異なる第１の光源と、第２の光源とからなり、第１の光源からの出射光に指向性を付与する第１の導光部材と、第２の光源からの出射光に指向性を付与する第２の導光部材と、前記第１の光源用の第１のスペクトル調整部材と、前記第２の光源用の第２のスペクトル調整部材と、第１のスペクトル調整部材を出た光を予め定める境界波長より長波長側の光を透過し、第２のスペクトル調整部材を出た光を予め定める境界波長より短波長側の光を反射する波長選択部材が、前記導光板の入射端部に配置され、かつ前記光吸収部材が前記境界波長より長波長側の光を短波長側の光より多く吸収することを特徴とする。

また、本発明に係る擬似太陽光照射装置は、太陽電池パネルもしくは太陽電池モジュールの特性を評価するために、太陽電池パネルもしくは太陽電池モジュールに光を照射する擬似太陽光照射装置であって、当該擬似太陽光照射装置は、光源と、光源からの出射光に指向性を付与する導光部材と、前記導光部材を出た光のスペクトル調整部材と、前記スペクトル調整部材を出た光を前記太陽電池パネルもしくは太陽電池モジュールに向け測定光として照射する導光板を有し、前記導光板の上部もしくは下部に、前記太陽電池パネルもしくは太陽電池モジュールからの反射光が他の部材で再反射して、前記測定光に混入し太陽電池パネルもしくは太陽電池モジュールに再び入射することを軽減すべく、前記反射光の一部を吸収するための光吸収部材を設けたことを特徴とする。

本発明は、太陽電池の検査、測定、および実験に好適に利用することができる。また、化粧品、塗料、接着剤、各種材料の退色および耐光試験にも利用することができる。さらに、光触媒の検査および実験、ならびに自然光を必要とするその他の各種実験にも利用することができる。

１ ハロゲンランプ（第１の光源）
４ 光学フィルタ（スペクトル調整部材・第１のスペクトル調整部材）
６ 光取り出し部（光取り出し部材）
７ 反射板（反射部材）
８ 光吸収部材
１１ キセノンランプ（光源・第２の光源）
１４ 光学フィルタ（第２のスペクトル調整部材）
１５ 波長選択フィルタ（波長選択部材）
１８ 光吸収部材
Ｂ 太陽電池（被照射体）
１００ａ 擬似太陽光照射装置
１００ｂ 擬似太陽光照射装置
１００ｃ 擬似太陽光照射装置
１００ｄ 擬似太陽光照射装置
１００ｅ 擬似太陽光照射装置
１０１ａ 擬似太陽光照射装置
１０１ｂ 擬似太陽光照射装置
１０１ｃ 擬似太陽光照射装置

Claims (12)

1. 光を出射する光源と、
   前記光源から出射された光のスペクトルを調整するスペクトル調整部材と、
   前記スペクトル調整部材によりスペクトルが調整された光を入射させて導光する導光板と、
   前記導光板に入射した光を、当該導光板の照射面から被照射体に向けて取り出す光取り出し部材と、
   前記導光板の、前記照射面側または当該照射面と対向する対向面側の少なくとも一方に配置され、所定の波長領域の光を吸収しつつ透過させる光吸収部材と、
   を備え、
   前記光吸収部材は、前記照射面または前記対向面と離間して配置されていることを特徴とする擬似太陽光照射装置。
2. 前記光吸収部材は、赤外領域の光を吸収することを特徴とする請求項１に記載の擬似太陽光照射装置。
3. 前記光吸収部材は、前記導光板の前記照射面と前記被照射体との間に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の擬似太陽光照射装置。
4. 前記光吸収部材は、前記導光板に対して前記対向面側に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の擬似太陽光照射装置。
5. 前記導光板の前記対向面と対向して配置され、当該対向面から出射された光を前記導光板の上記照射面に向けて反射する反射部材をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の擬似太陽光照射装置。
6. 前記光吸収部材は、前記導光板の前記対向面と前記反射部材との間に配置されることを特徴とする請求項５に記載の擬似太陽光照射装置。
7. 前記光吸収部材は、前記反射部材と一体的に構成されていることを特徴とする請求項６に記載の擬似太陽光照射装置。
8. 前記光吸収部材に、光の反射を防止するための反射防止手段が設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の擬似太陽光照射装置。
9. 前記光吸収部材に、光を拡散するための拡散処理が施されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の擬似太陽光照射装置。
10. 前記光源は、第１の光を出射する第１の光源、および当該第１の光とは異なるスペクトル分布を有する第２の光を出射する第２の光源を含み、
    前記スペクトル調整部材は、前記第１の光のスペクトルを調整する第１のスペクトル調整部材、および前記第２の光のスペクトルを調整する第２のスペクトル調整部材を含み、
    前記第１のスペクトル調整部材によりスペクトルが調整された前記第１の光と、前記第２のスペクトル調整部材によりスペクトルが調整された前記第２の光とが入射され、入射した第１の光および第２の光から選択した光を混合して、前記導光板に出射する波長選択部材をさらに備えることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の擬似太陽光照射装置。
11. 前記第１の光は、前記第２の光よりも長波長の光であり、
    前記波長選択部材は、前記第１のスペクトル調整部材によりスペクトルが調整された前記第１の光のうち、所定の境界波長より長波長側の光を透過して前記導光板に出射し、前記第２のスペクトル調整部材によりスペクトルが調整された前記第２の光のうち、所定の境界波長より短波長側の光を反射して前記導光板に出射するものであり、
    前記光吸収部材は、前記境界波長より長波長側の光を吸収することを特徴とする請求項１０に記載の擬似太陽光照射装置。
12. 太陽電池の出力特性を測定するために、当該太陽電池に擬似太陽光を照射する擬似太陽光照射装置であって、
    光を出射する光源と、
    前記光源から出射された光のスペクトルを調整するスペクトル調整部材と、
    前記スペクトル調整部材によりスペクトルが調整された光を入射させて導光する導光板と、
    前記導光板に入射した光を、当該導光板の照射面から被照射体に向けて取り出す光取り出し部材と、
    前記導光板の、前記照射面側または当該照射面と対向する対向面側の少なくとも一方に配置され、前記太陽電池で反射した擬似太陽光である反射光に含まれる、所定の波長領域の光を吸収しつつ透過可能な光吸収部材と、
    を備え、
    前記光吸収部材は、前記照射面または前記対向面と離間して配置されていることを特徴とする擬似太陽光照射装置。

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