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特許7448956太陽電池モジュール内の太陽電池セルの動作電圧の推定方法および太陽電池セル動作電圧推定システム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-03-05
(45)【発行日】2024-03-13
(54)【発明の名称】太陽電池モジュール内の太陽電池セルの動作電圧の推定方法および太陽電池セル動作電圧推定システム
(51)【国際特許分類】
H02S 50/10 20140101AFI20240306BHJP
【ＦＩ】
H02S50/10
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2020559275
(86)(22)【出願日】2019-12-11
(86)【国際出願番号】 JP2019048430
(87)【国際公開番号】W WO2020122105
(87)【国際公開日】2020-06-18
【審査請求日】2022-12-02
(31)【優先権主張番号】P 2018233647
(32)【優先日】2018-12-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】399086263
【氏名又は名称】学校法人帝京大学
(74)【代理人】
【識別番号】100106909
【弁理士】
【氏名又は名称】棚井 澄雄
(74)【代理人】
【識別番号】100188558
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 雅人
(74)【代理人】
【識別番号】100165179
【弁理士】
【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100206999
【弁理士】
【氏名又は名称】萩原 綾夏
(72)【発明者】
【氏名】小林 靖之
(72)【発明者】
【氏名】金須 純祐
【審査官】佐竹 政彦
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１８／１３５１２３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１３－１３１６７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－７００４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１６３２１３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】小林靖之、菊元大地，変調光と位相検波器を用いたモジュール内セル電圧の非接触推定，電気学会論文誌Ｂ（電力・エネルギー部門誌），2018年01月01日，Vol.138, No.1，pp.45-52
【文献】KOBAYASHI, Yasuyuki et al.，"Contactless Estimation of a Solar Cell Voltage in a Module Using Modulated Light and a Phase Detector"，Electrical Engineering in Japan，2018年03月01日，Vol.204, No.2，pp.3-12
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ３１／０４－３１／０７８
Ｈ０２Ｓ ５０／１０－５０／１５
ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
Ｗｉｌｅｙ Ｏｎｌｉｎｅ Ｌｉｂｒａｒｙ
(57)【特許請求の範囲】
【請求項10】
太陽電池モジュールを構成する直列接続されたｍ（ｍは２以上の整数）個の太陽電池セルのそれぞれの動作電圧を推定するシステムであって、前記ｍ個の太陽電池セルのいずれかに変調光を照射する変調光照射部と、
前記ｍ個の太陽電池セルのうちの１つの太陽電池セルである第１太陽電池セルが遮光された状態に設定する遮光状態設定部と、
前記第１太陽電池セルが遮光された状態で、前記第１太陽電池セルに変調光を照射すると共に、前記太陽電池モジュールの出力電流の微小変化を検出する出力電流微小変化検出部とを備え、
前記遮光状態設定部によって前記第１太陽電池セルが遮光された状態で、前記変調光照射部が、前記ｍ個の太陽電池セルのうちの前記第１太陽電池セルを除く（ｍ－１）個の太陽電池セルのそれぞれに変調光を照射すると共に、前記出力電流微小変化検出部が、前記太陽電池モジュールの出力電流の微小変化を検出し、
前記第１太陽電池セルが遮光された状態で、前記太陽電池モジュールの動作電圧を検出する太陽電池モジュール動作電圧検出部と、
一方の軸である第１軸が電圧に設定され、他方の軸である第２軸が抵抗の相対比率に設定された座標軸に第１点と第２点とをプロットすると共に、前記第１点と前記第２点とを結ぶことによって、第１検量線を生成する検量線生成部とを更に備え、
前記遮光状態設定部は、前記ｍ個の太陽電池セルのいずれもが遮光されていない状態に設定し、
前記ｍ個の太陽電池セルのいずれもが遮光されていない状態で、前記変調光照射部が、前記ｍ個の太陽電池セルのうちの動作電圧の推定対象の太陽電池セルである第２太陽電池セルに変調光を照射すると共に、前記出力電流微小変化検出部が、前記太陽電池モジュールの出力電流の微小変化を検出し、かつ、前記変調光照射部が、前記ｍ個の太陽電池セルのうちの前記第２太陽電池セル以外の太陽電池セルである第３太陽電池セルに変調光を照射すると共に、前記出力電流微小変化検出部が、前記太陽電池モジュールの出力電流の微小変化を検出し、かつ、前記太陽電池モジュール動作電圧検出部が、前記太陽電池モジュールの動作電圧を検出し、
前記検量線生成部は、前記座標軸にプロットされた第３点と前記第２点とを結ぶことによって、第２検量線を生成し、
前記第２太陽電池セルの前記抵抗の相対比率の値を算出する抵抗相対比率算出部と、
前記第２太陽電池セルの動作電圧を算出する太陽電池セル動作電圧算出部とを更に備え、
前記太陽電池セル動作電圧算出部は、前記第２軸の値が、前記抵抗相対比率算出部によって算出された前記第２太陽電池セルの前記抵抗の相対比率の値になる前記第２検量線上の点である第４点を算出し、次いで、前記第４点の前記第１軸の値を、前記第２太陽電池セルの動作電圧として算出し、
前記第１点は、前記第１太陽電池セルが遮光された状態における前記第１太陽電池セルの動作電圧の値と前記抵抗の相対比率の値との関係を示しており、
前記第１点の前記第１軸の値は、前記第１太陽電池セルが遮光された状態における前記太陽電池モジュールの動作電圧から、前記（ｍ－１）個の太陽電池セルのそれぞれの開放電圧の合計値を減じたものであり、
前記第１点の前記第２軸の値は、前記抵抗の相対比率の最大値であり、
前記第２点は、前記第１太陽電池セルが遮光された状態における前記（ｍ－１）個の太陽電池セルのいずれかの動作電圧の値と前記抵抗の相対比率の値との関係を示しており、
前記第２点の前記第１軸の値は、前記（ｍ－１）個の太陽電池セルのそれぞれの開放電圧であり、
前記第２点の前記第２軸の値は、前記抵抗の相対比率の最小値であり、
前記第３点の前記第１軸の値は、前記ｍ個の太陽電池セルのいずれもが遮光されていない状態における前記太陽電池モジュールの動作電圧から、前記（ｍ－１）個の太陽電池セルのそれぞれの開放電圧の合計値を減じたものであり、
前記第３点の前記第２軸の値は、前記抵抗の相対比率の最大値である、
太陽電池セル動作電圧推定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、太陽電池モジュール内の太陽電池セルの動作電圧の推定方法および太陽電池セル動作電圧推定システムに関する。
本願は、２０１８年１２月１３日に、日本に出願された特願２０１８－２３３６４７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、２０１８年１２月１３日に、日本に出願された特願２０１８－２３３６４７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【0002】
従来から、直列接続された複数の太陽電池セルのうちの、どの太陽電池セルが異常状態であるかを正確に判定することができる太陽電池モジュールの異常判定システムおよび方法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
特許文献１に記載された太陽電池モジュールの異常判定システムは、直列接続された複数の太陽電池セルを含む太陽電池モジュールの異常判定を行う。詳細には、太陽電池モジュールの異常判定システムは、複数の太陽電池セルのうちの１つの太陽電池セルに変調光を照射する変調光照射部と、太陽電池モジュールの発電出力を示す信号と、変調光の位相（周波数）を示す参照信号とに基づいて、１つの太陽電池セルの状態に応じた信号を出力する位相検波部と、位相検波部からの出力信号に基づいて、１つの太陽電池セルが異常状態であるか否かを判定する判定部とを備える。
特許文献１に記載された太陽電池モジュールの異常判定システムは、直列接続された複数の太陽電池セルを含む太陽電池モジュールの異常判定を行う。詳細には、太陽電池モジュールの異常判定システムは、複数の太陽電池セルのうちの１つの太陽電池セルに変調光を照射する変調光照射部と、太陽電池モジュールの発電出力を示す信号と、変調光の位相（周波数）を示す参照信号とに基づいて、１つの太陽電池セルの状態に応じた信号を出力する位相検波部と、位相検波部からの出力信号に基づいて、１つの太陽電池セルが異常状態であるか否かを判定する判定部とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】国際公開第２０１８／１３５１２３号
【非特許文献】
【0004】
【文献】高羽晃平、山中三四郎、青山泰宏、西戸雄輝、小林浩、「ＰＶモジュールのセルの発熱に関する研究」太陽／風力エネルギー講演論文集(2016), pp. 315-318
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に記載されている太陽電池モジュールの異常判定システムは、太陽電池モジュール内の太陽電池セルが異常状態であるか否かを判定することができるものの、太陽電池モジュール内の直列接続された太陽電池セルの動作電圧を推定することができない。
【0006】
上述した問題点に鑑み、本発明は、太陽電池モジュール内の直列接続された太陽電池セルの動作電圧を推定することができる太陽電池モジュール内の太陽電池セルの動作電圧の推定方法および太陽電池セル動作電圧推定システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様は、太陽電池モジュールを構成する直列接続されたｍ（ｍは２以上の整数）個の太陽電池セルのそれぞれの動作電圧を推定する方法であって、前記ｍ個の太陽電池セルのうちの１つの太陽電池セルである第１太陽電池セルが遮光された状態にする第１ステップと、前記第１太陽電池セルが遮光された状態で、前記第１太陽電池セルに変調光を照射すると共に、前記太陽電池モジュールの出力電流の微小変化を検出する第２ステップと、前記第１太陽電池セルが遮光された状態で、前記ｍ個の太陽電池セルのうちの前記第１太陽電池セルを除く（ｍ－１）個の太陽電池セルのそれぞれに変調光を照射すると共に、前記太陽電池モジュールの出力電流の微小変化を検出する第３ステップと、前記第１太陽電池セルが遮光された状態で、前記太陽電池モジュールの動作電圧を検出する第４ステップと、一方の軸である第１軸が電圧に設定され、他方の軸である第２軸が抵抗の相対比率に設定された座標軸にプロットされた第１点と第２点とを結ぶことによって、第１検量線を生成する第５ステップと、前記ｍ個の太陽電池セルのいずれもが遮光されていない状態にする第６ステップと、前記ｍ個の太陽電池セルのいずれもが遮光されていない状態で、前記ｍ個の太陽電池セルのうちの動作電圧の推定対象の太陽電池セルである第２太陽電池セルに変調光を照射すると共に、前記太陽電池モジュールの出力電流の微小変化を検出する第７ステップと、前記ｍ個の太陽電池セルのいずれもが遮光されていない状態で、前記ｍ個の太陽電池セルのうちの前記第２太陽電池セル以外の太陽電池セルである第３太陽電池セルに変調光を照射すると共に、前記太陽電池モジュールの出力電流の微小変化を検出する第８ステップと、前記ｍ個の太陽電池セルのいずれもが遮光されていない状態で、前記太陽電池モジュールの動作電圧を検出する第９ステップと、前記座標軸にプロットされた第３点と前記第２点とを結ぶことによって、第２検量線を生成する第１０ステップと、前記第２太陽電池セルの前記抵抗の相対比率の値を算出する第１１ステップと、前記第２軸の値が、前記第１０ステップにおいて算出された前記第２太陽電池セルの前記抵抗の相対比率の値になる前記第２検量線上の点である第４点を算出する第１２ステップと、前記第４点の前記第１軸の値を、前記第２太陽電池セルの動作電圧として算出する第１３ステップとを備え、前記第１点は、前記第１太陽電池セルが遮光された状態における前記第１太陽電池セルの動作電圧の値と前記抵抗の相対比率の値との関係を示しており、前記第１点の前記第１軸の値は、前記第１太陽電池セルが遮光された状態における前記太陽電池モジュールの動作電圧から、前記（ｍ－１）個の太陽電池セルのそれぞれの開放電圧の合計値を減じたものであり、前記第１点の前記第２軸の値は、前記抵抗の相対比率の最大値であり、前記第２点は、前記第１太陽電池セルが遮光された状態における前記（ｍ－１）個の太陽電池セルのいずれかの動作電圧の値と前記抵抗の相対比率の値との関係を示しており、前記第２点の前記第１軸の値は、前記（ｍ－１）個の太陽電池セルのそれぞれの開放電圧であり、前記第２点の前記第２軸の値は、前記抵抗の相対比率の最小値であり、前記第３点の前記第１軸の値は、前記ｍ個の太陽電池セルのいずれもが遮光されていない状態における前記太陽電池モジュールの動作電圧から、前記（ｍ－１）個の太陽電池セルのそれぞれの開放電圧の合計値を減じたものであり、前記第３点の前記第２軸の値は、前記抵抗の相対比率の最大値である、太陽電池モジュール内の太陽電池セルの動作電圧の推定方法である。
【0008】
本発明の一態様では、前記抵抗の相対比率は、前記（ｍ－１）個の太陽電池セルのいずれかの微分抵抗の値を、前記ｍ個の太陽電池セルのすべての微分抵抗の合計値と、前記太陽電池モジュールに直列接続された負荷抵抗の値との和によって除したものであってもよい。
【0009】
本発明の一態様では、前記第１太陽電池セルが遮光された状態における前記太陽電池モジュールの出力電流の微小変化、および、前記ｍ個の太陽電池セルのいずれもが遮光されていない状態における前記太陽電池モジュールの出力電流の微小変化が位相検波器もしくはロックインアンプの出力電圧によって検出され、前記第１１ステップでは、前記第２太陽電池セルの前記抵抗の相対比率の値として、前記位相検波器もしくは前記ロックインアンプの出力電圧の比率（これをロックインアンプ比率と称する）の値が算出されてもよい。
【0010】
本発明の一態様では、前記第１１ステップでは、前記第２太陽電池セルの前記抵抗の相対比率の値として、規格化値が算出され、前記規格化値は、前記（ｍ－１）個の太陽電池セルのいずれかの微分抵抗の値を、遮光された状態の前記第１太陽電池セルの微分抵抗の最大値によって除したものであってもよい。
【0011】
本発明の一態様では、前記第１１ステップでは、前記第２太陽電池セルの前記抵抗の相対比率の値として、規格化値が算出され、前記規格化値は、前記（ｍ－１）個の太陽電池セルのいずれかの微分抵抗の値を、遮光された状態の前記第１太陽電池セルの微分抵抗の最大値と、前記（ｍ－１）個の太陽電池セルのいずれかの微分抵抗の値との和によって除したものであってもよい。
【0012】
本発明の一態様では、前記第１太陽電池セルに対してマスクを貼り付けることによって、前記第１太陽電池セルが遮光された状態にしてもよい。この遮光された状態の前記第１太陽電池セルに変調光を照射するため、セルの受光面の一部もしくは変調光照射部を除いて遮光すればよい。
【0013】
本発明の一態様では、前記第１太陽電池セルに対して網を貼り付けることによって、前記第１太陽電池セルが遮光された状態にしてもよい。この遮光された状態の前記第１太陽電池セルに変調光を照射するため、セルの受光面に開口部があるように網で遮光すればよい。
【0014】
本発明の一態様では、遮光物を配置することによって、前記第１太陽電池セルが遮光された状態にしてもよい。この遮光された状態の前記第１太陽電池セルに変調光を照射するため、セルの受光面の一部もしくは変調光照射部を除いて遮光すればよい。
【0015】
本発明の一態様では、前記（ｍ－１）個の太陽電池セルのそれぞれの等価回路における光発生電流の値が互いに等しくなるように、変調光の照射状態が調整されてもよい。
【0016】
本発明の一態様は、太陽電池モジュールを構成する直列接続されたｍ（ｍは２以上の整数）個の太陽電池セルのそれぞれの動作電圧を推定するシステムであって、前記ｍ個の太陽電池セルのいずれかに変調光を照射する変調光照射部と、前記ｍ個の太陽電池セルのうちの１つの太陽電池セルである第１太陽電池セルが遮光された状態に設定する遮光状態設定部と、前記第１太陽電池セルが遮光された状態で、前記第１太陽電池セルに変調光を照射すると共に、前記太陽電池モジュールの出力電流の微小変化を検出する出力電流微小変化検出部とを備え、前記遮光状態設定部によって前記第１太陽電池セルが遮光された状態で、前記変調光照射部が、前記ｍ個の太陽電池セルのうちの前記第１太陽電池セルを除く（ｍ－１）個の太陽電池セルのそれぞれに変調光を照射すると共に、前記出力電流微小変化検出部が、前記太陽電池モジュールの出力電流の微小変化を検出し、前記第１太陽電池セルが遮光された状態で、前記太陽電池モジュールの動作電圧を検出する太陽電池モジュール動作電圧検出部と、一方の軸である第１軸が電圧に設定され、他方の軸である第２軸が抵抗の相対比率に設定された座標軸に第１点と第２点とをプロットすると共に、前記第１点と前記第２点とを結ぶことによって、第１検量線を生成する検量線生成部とを更に備え、前記遮光状態設定部は、前記ｍ個の太陽電池セルのいずれもが遮光されていない状態に設定し、前記ｍ個の太陽電池セルのいずれもが遮光されていない状態で、前記変調光照射部が、前記ｍ個の太陽電池セルのうちの動作電圧の推定対象の太陽電池セルである第２太陽電池セルに変調光を照射すると共に、前記出力電流微小変化検出部が、前記太陽電池モジュールの出力電流の微小変化を検出し、かつ、前記変調光照射部が、前記ｍ個の太陽電池セルのうちの前記第２太陽電池セル以外の太陽電池セルである第３太陽電池セルに変調光を照射すると共に、前記出力電流微小変化検出部が、前記太陽電池モジュールの出力電流の微小変化を検出し、かつ、前記太陽電池モジュール動作電圧検出部が、前記太陽電池モジュールの動作電圧を検出し、前記検量線生成部は、前記座標軸にプロットされた第３点と前記第２点とを結ぶことによって、第２検量線を生成し、前記第２太陽電池セルの前記抵抗の相対比率の値を算出する抵抗相対比率算出部と、前記第２太陽電池セルの動作電圧を算出する太陽電池セル動作電圧算出部とを更に備え、前記太陽電池セル動作電圧算出部は、前記第２軸の値が、前記抵抗相対比率算出部によって算出された前記第２太陽電池セルの前記抵抗の相対比率の値になる前記第２検量線上の点である第４点を算出し、次いで、前記第４点の前記第１軸の値を、前記第２太陽電池セルの動作電圧として算出し、前記第１点は、前記第１太陽電池セルが遮光された状態における前記第１太陽電池セルの動作電圧の値と前記抵抗の相対比率の値との関係を示しており、前記第１点の前記第１軸の値は、前記第１太陽電池セルが遮光された状態における前記太陽電池モジュールの動作電圧から、前記（ｍ－１）個の太陽電池セルのそれぞれの開放電圧の合計値を減じたものであり、前記第１点の前記第２軸の値は、前記抵抗の相対比率の最大値であり、前記第２点は、前記第１太陽電池セルが遮光された状態における前記（ｍ－１）個の太陽電池セルのいずれかの動作電圧の値と前記抵抗の相対比率の値との関係を示しており、前記第２点の前記第１軸の値は、前記（ｍ－１）個の太陽電池セルのそれぞれの開放電圧であり、前記第２点の前記第２軸の値は、前記抵抗の相対比率の最小値であり、前記第３点の前記第１軸の値は、前記ｍ個の太陽電池セルのいずれもが遮光されていない状態における前記太陽電池モジュールの動作電圧から、前記（ｍ－１）個の太陽電池セルのそれぞれの開放電圧の合計値を減じたものであり、前記第３点の前記第２軸の値は、前記抵抗の相対比率の最大値である、太陽電池セル動作電圧推定システムである。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、太陽電池モジュール内の直列接続された太陽電池セルの動作電圧を推定することができる太陽電池モジュール内の太陽電池セルの動作電圧の推定方法および太陽電池セル動作電圧推定システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図2】本発明の太陽電池セル動作電圧推定システムの動作原理を説明するためのＩ－Ｖ曲線の一例を示す図である。
【図3】検証実験の測定データを示す図である。
【図4】シグモイド曲線の一例を示す図である。
【図5】第１実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システムの構成の一例を示す図である。
【図6】検量線生成部によってプロットされる第１点、第２点などの一例を説明するための図である。
【図7】第１実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システムにおいて実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。
【図8】実施例２の測定データを示す図である。
【図9】実施例３の測定データを示す図である。
【図10】実施例４の測定データを示す図である。
【図11】実施例４の他の測定データを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
本発明の太陽電池モジュール内の太陽電池セルの動作電圧の推定方法および太陽電池セル動作電圧推定システムの実施形態を説明する前に、本発明の太陽電池セル動作電圧推定システムの動作原理などについて説明する。
【0020】
図１は特許文献１の図１０に相当する図である。
図１に示すシステムでは、発電中の太陽電池モジュールＭ内のある太陽電池セルＣ３だけへ、太陽電池セルＣ３の動作電圧が変化しない程度の弱い変調光ＭＬが照射される。変調光ＭＬとの同期信号は、太陽電池セルＣ３の動作電圧に応じて、太陽電池モジュールＭの出力電流にごく小さく混入する。太陽電池モジュールＭの出力電流に混入するごく小さい同期信号は、太陽電池モジュールＭに接続された配線に電気的に非接触な交流電流クランプセンサと、位相検波器またはロックインアンプ（ここでは位相検波器およびロックインアンプを単に「ロックインアンプ」と称する）とを用いることによって抽出される。
図１に示すシステムでは、発電中の太陽電池モジュールＭ内のある太陽電池セルＣ３だけへ、太陽電池セルＣ３の動作電圧が変化しない程度の弱い変調光ＭＬが照射される。変調光ＭＬとの同期信号は、太陽電池セルＣ３の動作電圧に応じて、太陽電池モジュールＭの出力電流にごく小さく混入する。太陽電池モジュールＭの出力電流に混入するごく小さい同期信号は、太陽電池モジュールＭに接続された配線に電気的に非接触な交流電流クランプセンサと、位相検波器またはロックインアンプ（ここでは位相検波器およびロックインアンプを単に「ロックインアンプ」と称する）とを用いることによって抽出される。
【0021】
図２は本発明の太陽電池セル動作電圧推定システムの動作原理を説明するためのＩ－Ｖ曲線の一例を示す図である。図２において、横軸は太陽電池セルＣ３（図１参照）の動作電圧を示しており、縦軸は太陽電池モジュールＭ（図１参照）の出力電流を示している。
図２に示すように、太陽電池セルＣ３（図１参照）の動作電圧が低下し負電圧の絶対値が大きくなる（図２の左側部分）ほど、Ｉ－Ｖ曲線の傾きが小さくなる。変調光由来の微小光発生電流が一定振幅であるとき、Ｉ－Ｖ曲線の傾きの逆数に比例して太陽電池セルＣ３内の電圧変化、つまり変調光との同期信号の振幅が増加する。この電圧変化の増加に応じて太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉも増加する。そのため、本発明の太陽電池セル動作電圧推定システムは、ロックインアンプによって抽出された同期信号の振幅に基づいて、太陽電池セルＣ３の動作電圧を推定することができる。
太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉは下記の式（１）および式（２）によって表される。詳細には、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉは、変調光由来の光発生電流（変調光の振幅）△Ｉｐｈ、太陽電池モジュールＭ内の太陽電池セルｉ（太陽電池セルｉは、変調光が照射されている太陽電池セル（図１に示す例では、太陽電池セルＣ３）である。）のセル電圧（動作電圧）ＶｉにおけるＩ－Ｖ曲線の傾きの逆数（微分抵抗）Ｒｉ、および、太陽電池モジュールＭに直列接続される負荷抵抗ＲＬ（図１参照）の抵抗値Ｒを用いることによって、式（２）で表される。
図２に示すように、太陽電池セルＣ３（図１参照）の動作電圧が低下し負電圧の絶対値が大きくなる（図２の左側部分）ほど、Ｉ－Ｖ曲線の傾きが小さくなる。変調光由来の微小光発生電流が一定振幅であるとき、Ｉ－Ｖ曲線の傾きの逆数に比例して太陽電池セルＣ３内の電圧変化、つまり変調光との同期信号の振幅が増加する。この電圧変化の増加に応じて太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉも増加する。そのため、本発明の太陽電池セル動作電圧推定システムは、ロックインアンプによって抽出された同期信号の振幅に基づいて、太陽電池セルＣ３の動作電圧を推定することができる。
太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉは下記の式（１）および式（２）によって表される。詳細には、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉは、変調光由来の光発生電流（変調光の振幅）△Ｉｐｈ、太陽電池モジュールＭ内の太陽電池セルｉ（太陽電池セルｉは、変調光が照射されている太陽電池セル（図１に示す例では、太陽電池セルＣ３）である。）のセル電圧（動作電圧）ＶｉにおけるＩ－Ｖ曲線の傾きの逆数（微分抵抗）Ｒｉ、および、太陽電池モジュールＭに直列接続される負荷抵抗ＲＬ（図１参照）の抵抗値Ｒを用いることによって、式（２）で表される。
【0022】
【数1】
【0023】
式（１）および式（２）において、ｎは太陽電池セルｉのダイオード因子であり、ｋはボルツマン定数であり、Ｔは絶対温度である。ｑは素電荷であり、Ｉ０は太陽電池セルｉのダイオードの飽和電流値である。
太陽電池セルｉの電圧（動作電圧Ｖｉ）の変化に伴って、太陽電池セルｉの微分抵抗Ｒｉは変化する。一方、式（２）に示すように、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉは、変調光の振幅△Ｉｐｈに比例する。そのため、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉの値は、変調光の入射条件の影響を受ける。
本発明者は、鋭意研究において、例えば図１に示すロックインアンプから出力される測定信号（太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化）△Ｉを用いることによって、変調光が照射されている太陽電池セルＣ３の動作電圧を定量的に推定できることを見い出したのである。
太陽電池セルｉの電圧（動作電圧Ｖｉ）の変化に伴って、太陽電池セルｉの微分抵抗Ｒｉは変化する。一方、式（２）に示すように、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉは、変調光の振幅△Ｉｐｈに比例する。そのため、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉの値は、変調光の入射条件の影響を受ける。
本発明者は、鋭意研究において、例えば図１に示すロックインアンプから出力される測定信号（太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化）△Ｉを用いることによって、変調光が照射されている太陽電池セルＣ３の動作電圧を定量的に推定できることを見い出したのである。
【0024】
例えば図１に示すようなｍ（ｍは２以上の整数）個の太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５が直列接続されている太陽電池モジュールＭを考える。また、ｍ個の太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のうちの１つの太陽電池セルＣ１が遮光された状態（遮光状態）を考える。遮光状態の太陽電池モジュールＭの動作電圧の値をＶＳとする。
ｍ個の太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のうちの遮光された太陽電池セルＣ１以外の太陽電池セルＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の動作電圧は、ほぼ開放電圧ｖＯＣ（太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の動作電圧の最大値）となる。一方、遮光された太陽電池セルＣ１の動作電圧は、値ＶＳ－（ｍ－１）ｖＯＣとなる。太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の動作電圧の合計値である太陽電池モジュールＭの動作電圧は、式（２Ａ）によって表される。
ｍ個の太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のうちの遮光された太陽電池セルＣ１以外の太陽電池セルＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の動作電圧は、ほぼ開放電圧ｖＯＣ（太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の動作電圧の最大値）となる。一方、遮光された太陽電池セルＣ１の動作電圧は、値ＶＳ－（ｍ－１）ｖＯＣとなる。太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の動作電圧の合計値である太陽電池モジュールＭの動作電圧は、式（２Ａ）によって表される。
【0025】
【数2】
【0026】
この機構の詳細説明は、非特許文献１に記載されている。つまり、遮光状態の太陽電池モジュールＭでは、遮光された太陽電池セルＣ１の動作電圧ＶＳ－（ｍ－１）ｖＯＣを、直接測定する必要なく、遮光状態の太陽電池モジュールＭの動作電圧ＶＳと、太陽電池セルＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のそれぞれの開放電圧ｖＯＣとから、推定することができる。
また、式（２）を変形すると、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉと、変調光由来の光発生電流（変調光の振幅）△Ｉｐｈとの比である値△Ｉ／△Ｉｐｈは、動作電圧の推定対象の太陽電池セルｉの微分抵抗Ｒｉを、太陽電池モジュールＭのすべての太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の微分抵抗の合計値ΣＲｊと、負荷抵抗ＲＬの抵抗値Ｒとの和（ΣＲｊ＋Ｒ）で除したものである抵抗の相対比率ｒとして表すことができる。つまり、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の動作電圧や太陽電池モジュールＭの動作電圧が変化しても、相対比率ｒの値が変化しなければ、値△Ｉ／△Ｉｐｈも変化しない。
また、式（２）を変形すると、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉと、変調光由来の光発生電流（変調光の振幅）△Ｉｐｈとの比である値△Ｉ／△Ｉｐｈは、動作電圧の推定対象の太陽電池セルｉの微分抵抗Ｒｉを、太陽電池モジュールＭのすべての太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の微分抵抗の合計値ΣＲｊと、負荷抵抗ＲＬの抵抗値Ｒとの和（ΣＲｊ＋Ｒ）で除したものである抵抗の相対比率ｒとして表すことができる。つまり、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の動作電圧や太陽電池モジュールＭの動作電圧が変化しても、相対比率ｒの値が変化しなければ、値△Ｉ／△Ｉｐｈも変化しない。
【0027】
式（１）から、遮光状態では、遮光された太陽電池セルＣ１（遮光セルｓ）の微分抵抗Ｒｉが、下記の式（２Ｂ）で示すように、最大になる。
【0028】
【数3】
【0029】
また、太陽電池セルＣ１（遮光セルｓ）以外の太陽電池セルＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の微分抵抗Ｒｉが、下記の式（２Ｃ）で示すように、最小になる。
【0030】
【数4】
【0031】
よって、遮光状態では、遮光された太陽電池セルＣ１（遮光セルｓ）の値△Ｉ／△Ｉｐ
ｈ＝ｒｍａｘとなり、太陽電池セルＣ１（遮光セルｓ）以外の太陽電池セルＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の値△Ｉ／△Ｉｐｈ＝ｒｍｉｎとなる。
まとめると、遮光状態の太陽電池モジュールＭでは、遮光された太陽電池セルＣ１（遮光セルｓ）の動作電圧ｖと値△Ｉ／△Ｉｐｈとの関係が、（ｖ，△Ｉ／△Ｉｐｈ）＝（ＶＳ－（ｍ－１）ｖＯＣ，ｒｍａｘ）となる。また、太陽電池セルＣ１（遮光セルｓ）以外の太陽電池セルＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の動作電圧ｖと値△Ｉ／△Ｉｐｈとの関係が、（ｖ，△Ｉ／△Ｉｐｈ）＝（ｖＯＣ，ｒｍｉｎ）となる。
遮光状態の太陽電池モジュールＭの動作電圧の値ＶＳは任意である。従って、太陽電池モジュールＭの様々な動作電圧Ｖの遮光状態における、遮光された太陽電池セルＣ１（遮光セルｓ）の動作電圧ｖと値△Ｉ／△Ｉｐｈとの関係、および、太陽電池セルＣ１（遮光セルｓ）以外の太陽電池セルＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の動作電圧ｖと値△Ｉ／△Ｉｐｈとの関係は、（ｖ，△Ｉ／△Ｉｐｈ）のグラフにおいて下記の式（３）の２点を両端とする線分で表せる。
まとめると、遮光状態の太陽電池モジュールＭでは、遮光された太陽電池セルＣ１（遮光セルｓ）の動作電圧ｖと値△Ｉ／△Ｉｐｈとの関係が、（ｖ，△Ｉ／△Ｉｐｈ）＝（ＶＳ－（ｍ－１）ｖＯＣ，ｒｍａｘ）となる。また、太陽電池セルＣ１（遮光セルｓ）以外の太陽電池セルＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の動作電圧ｖと値△Ｉ／△Ｉｐｈとの関係が、（ｖ，△Ｉ／△Ｉｐｈ）＝（ｖＯＣ，ｒｍｉｎ）となる。
遮光状態の太陽電池モジュールＭの動作電圧の値ＶＳは任意である。従って、太陽電池モジュールＭの様々な動作電圧Ｖの遮光状態における、遮光された太陽電池セルＣ１（遮光セルｓ）の動作電圧ｖと値△Ｉ／△Ｉｐｈとの関係、および、太陽電池セルＣ１（遮光セルｓ）以外の太陽電池セルＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の動作電圧ｖと値△Ｉ／△Ｉｐｈとの関係は、（ｖ，△Ｉ／△Ｉｐｈ）のグラフにおいて下記の式（３）の２点を両端とする線分で表せる。
【0032】
【数5】
【0033】
太陽電池モジュールＭが遮光状態ではない場合、値△Ｉ／△Ｉｐｈは、ｒｍｉｎ～ｒｍ
ａｘの範囲の値をとる。
太陽電池モジュールＭの動作電圧が値Ｖである場合、太陽電池モジュールＭ内の様々な状態の太陽電池セル（例えば、遮光された太陽電池セルＣ１（遮光セルｓ）、太陽電池セルＣ１（遮光セルｓ）以外の太陽電池セルＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５等）の動作電圧ｖと値△Ｉ／△Ｉｐｈとの関係を示す点（ｖ，△Ｉ／△Ｉｐｈ）が、式（３）の２点を両端とする線分に乗ると仮定する。
また、太陽電池モジュールＭの動作電圧が値Ｖとは異なる値Ｖ’である場合、太陽電池モジュールＭ内の様々な状態の太陽電池セルの動作電圧ｖと値△Ｉ／△Ｉｐｈとの関係を示す点（ｖ，△Ｉ／△Ｉｐｈ）が、点（Ｖ’－（ｍ－１）ｖＯＣ，ｒｍａｘ）と点（ｖＯ Ｃ，ｒｍｉｎ）とを両端とする線分に乗ると仮定する。
太陽電池モジュールＭの動作電圧が値Ｖである場合、太陽電池モジュールＭ内の様々な状態の太陽電池セル（例えば、遮光された太陽電池セルＣ１（遮光セルｓ）、太陽電池セルＣ１（遮光セルｓ）以外の太陽電池セルＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５等）の動作電圧ｖと値△Ｉ／△Ｉｐｈとの関係を示す点（ｖ，△Ｉ／△Ｉｐｈ）が、式（３）の２点を両端とする線分に乗ると仮定する。
また、太陽電池モジュールＭの動作電圧が値Ｖとは異なる値Ｖ’である場合、太陽電池モジュールＭ内の様々な状態の太陽電池セルの動作電圧ｖと値△Ｉ／△Ｉｐｈとの関係を示す点（ｖ，△Ｉ／△Ｉｐｈ）が、点（Ｖ’－（ｍ－１）ｖＯＣ，ｒｍａｘ）と点（ｖＯ Ｃ，ｒｍｉｎ）とを両端とする線分に乗ると仮定する。
【0034】
本発明者は、鋭意研究において、これらの仮定の妥当性を実験で検証した。実験では、図１にシステムを用いて測定を行いながら、太陽電池モジュールＭ内の各太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の動作電圧を別法で直接測定した。
【0035】
図３は検証実験の測定データを示す図である。図３の横軸は太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の平均動作電圧［Ｖ］を示しており、縦軸はロックインアンプ比率（ロックインアンプの出力電圧の比率）ｒ△Ｉを示している。
検証実験では、「●」で示す測定データから、抵抗値Ｒが０．３［Ω］の負荷抵抗ＲＬ（図１参照）を用いた場合のマスクあり検量線を示す線分（図３中の左側の線分）を推定した。「▲」および「〇」で示す他の測定データが、その線分にほぼ乗ることが確認できたため、上述した仮定が概ね妥当であると判断できた。
検証実験では、「●」で示す測定データから、抵抗値Ｒが０．３［Ω］の負荷抵抗ＲＬ（図１参照）を用いた場合のマスクあり検量線を示す線分（図３中の左側の線分）を推定した。「▲」および「〇」で示す他の測定データが、その線分にほぼ乗ることが確認できたため、上述した仮定が概ね妥当であると判断できた。
【0036】
また、本発明者は、鋭意研究において、上述した仮定の妥当性について、太陽電池セルの簡易的な等価回路モデルを用いて検証した。その結果、ロックインアンプ比率ｒ△Ｉの値が１や０に近くない場合に、ロックインアンプ比率ｒ△Ｉの曲線は太陽電池セルの動作電圧ｖｉについて線分として近似できることが確認できた。
【0037】
この検証では、ｍ（ｍは２以上の整数）個の太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５が直列接続されている太陽電池モジュールＭ（太陽電池モジュールＭの動作電圧は値Ｖｍ）を考える。１つの太陽電池セルのＩ－Ｖ特性を下記の式（７）で近似し、残りの（ｍ－１）個の太陽電池セルを合成したもののＩ－Ｖ特性を下記の式（８）で近似する。
【0038】
【数6】
【0039】
この検証では、光発生電流（変調光の振幅）△Ｉｐｈと、ダイオード因子ｎとが、各太陽電池セルで等しいとする。式（７）および式（８）において、Ｉ０は１つの太陽電池セルのダイオードの飽和電流値であり、Ｉ’０は合成した太陽電池セルのダイオードの飽和電流値である。
ある１つの太陽電池セルが開放状態（Ｉ＝０）である場合に、その太陽電池セルの開放電圧ｖＯＣは、下記の式（９）によって表される。
ある１つの太陽電池セルが開放状態（Ｉ＝０）である場合に、その太陽電池セルの開放電圧ｖＯＣは、下記の式（９）によって表される。
【0040】
【数7】
【0041】
残りの（ｍ－１）個の太陽電池セルを合成したものの開放電圧は概略値（ｍ－１）ｖＯ
Ｃであるため、式（８）中の合成した太陽電池セルのダイオードの飽和電流値Ｉ’０は、下記の式（１０）によって表される。
【0042】
【数8】
【0043】
ある１つの太陽電池セル（太陽電池セルの動作電圧は値ｖｉ）の微分抵抗Ｒｉは、下記の式（１１）によって表される。
【0044】
【数9】
【0045】
残りの（ｍ－１）個の太陽電池セルを合成したもの（合成したものの動作電圧は値Ｖｍ－ｖｉ）の微分抵抗Ｒｍ－１は、下記の式（１２）によって表される。
【0046】
【数10】
【0047】
式（９）～式（１２）を用い、ある１つの太陽電池セルの微分抵抗の比率ｒ△Ｉは、下記の式（１３）によって表される（簡単のために分母の負荷抵抗ＲＬの抵抗値Ｒを無視する）。
【0048】
【数11】
【0049】
ある１つの太陽電池セルの動作電圧ｖｉはｖｉ＝Ｖｍ－（ｍ－１）ｖＯＣ～ｖＯＣの範囲をとるため、式（１３）で示す太陽電池セルの微分抵抗の比率ｒ△Ｉの値の範囲は、下記の式（１４）によって表される。
【0050】
【数12】
【0051】
式（１３）は、シグモイド曲線を表す。
図４はシグモイド曲線の一例を示す図である。
式（１４）によって表される太陽電池セルの微分抵抗の比率ｒ△Ｉの値の範囲は、図４に示すシグモイド曲線と図４の縦軸との交点に関して対称に存在する。図４の縦軸の値ｘ＝０の近傍では、シグモイド曲線が線分として近似できる。
よって、｜Ｖｍ－ｍｖＯＣ｜が小さい範囲、つまり、図４の縦軸に相当する太陽電池セルの微分抵抗の比率ｒ△Ｉの値が１や０に近くない範囲（具体的には、ｒ△Ｉ＝０．２～０．８）であれば、太陽電池セルの微分抵抗の比率ｒ△Ｉを示す曲線は、太陽電池セルの動作電圧ｖｉについて線分として近似できる。
図４はシグモイド曲線の一例を示す図である。
式（１４）によって表される太陽電池セルの微分抵抗の比率ｒ△Ｉの値の範囲は、図４に示すシグモイド曲線と図４の縦軸との交点に関して対称に存在する。図４の縦軸の値ｘ＝０の近傍では、シグモイド曲線が線分として近似できる。
よって、｜Ｖｍ－ｍｖＯＣ｜が小さい範囲、つまり、図４の縦軸に相当する太陽電池セルの微分抵抗の比率ｒ△Ｉの値が１や０に近くない範囲（具体的には、ｒ△Ｉ＝０．２～０．８）であれば、太陽電池セルの微分抵抗の比率ｒ△Ｉを示す曲線は、太陽電池セルの動作電圧ｖｉについて線分として近似できる。
【0052】
以下、本発明の太陽電池モジュール内の太陽電池セルの動作電圧の推定方法および太陽電池セル動作電圧推定システムの実施形態について説明する。
【0053】
［第１実施形態］
図５は第１実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１の構成の一例を示す図である。
図５に示す例では、第１実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１が、太陽電池モジュールＭに適用される。太陽電池モジュールＭは、直列接続された複数の太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５を含む。太陽電池モジュールＭは、負荷抵抗ＲＬに接続されている。
図５に示す例では、太陽電池モジュールＭが５個の太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５によって構成されているが、他の例では、太陽電池モジュールＭが、直列接続された、５個以外の任意の個数（ｍ個（ｍは２以上の整数））の太陽電池セルによって構成されていてもよい。
図５は第１実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１の構成の一例を示す図である。
図５に示す例では、第１実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１が、太陽電池モジュールＭに適用される。太陽電池モジュールＭは、直列接続された複数の太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５を含む。太陽電池モジュールＭは、負荷抵抗ＲＬに接続されている。
図５に示す例では、太陽電池モジュールＭが５個の太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５によって構成されているが、他の例では、太陽電池モジュールＭが、直列接続された、５個以外の任意の個数（ｍ個（ｍは２以上の整数））の太陽電池セルによって構成されていてもよい。
【0054】
図５に示す例では、太陽電池セル動作電圧推定システム１は、変調光照射部１１と、出力電流微小変化検出部１２と、遮光状態設定部１３と、太陽電池モジュール動作電圧検出部１４と、検量線生成部１５と、抵抗相対比率算出部１６と、太陽電池セル動作電圧算出部１７と、交流電流クランプセンサ１８とを備えている。変調光照射部１１は、レーザ光照射部１１１と、ライトチョッパ部１１２と、チョッパ制御部１１３と、リフレクタ１１４と、フィルタ１１５とを備えている。レーザ光照射部１１１は、例えばＨｅ－Ｎｅレーザのようなレーザ光を照射する。
図５に示す例では、上述したように、変調光照射部１１がレーザ光照射部１１１を備えているが、他の例では、変調光照射部１１が、レーザ光以外の光を照射する照射部を備えていてもよい。
図５に示す例では、上述したように、変調光照射部１１がレーザ光照射部１１１を備えているが、他の例では、変調光照射部１１が、レーザ光以外の光を照射する照射部を備えていてもよい。
【0055】
図５に示す例では、ライトチョッパ部１１２は、レーザ光照射部１１１から照射されたレーザ光を所定の位相（周波数）の変調光ＭＬに変調する。チョッパ制御部１１３は、ライトチョッパ部１１２を制御する。また、チョッパ制御部１１３は、ライトチョッパ部１１２によって変調された変調光ＭＬの位相（周波数）を示す参照信号ＲＳを出力する。フィルタ１１５は、ライトチョッパ部１１２によって変調された変調光ＭＬを減光する。フィルタ１１５は、例えばＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタである。リフレクタ１１４は、フィルタ１１５によって減光された変調光ＭＬを反射する。リフレクタ１１４によって反射された変調光ＭＬは、太陽電池セルＣ３に照射される。
図５に示す例では、リフレクタ１１４によって反射された変調光ＭＬが太陽電池セルＣ３に照射されるが、他の例では、代わりに、リフレクタ１１４によって反射された変調光ＭＬが、太陽電池セルＣ３以外の太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ４、Ｃ５のいずれかに照射されてもよい。
図５に示す例では、レーザ光照射部１１１と太陽電池モジュールＭとの間において、ライトチョッパ部１１２、フィルタ１１５およびリフレクタ１１４が、ライトチョッパ部１１２、フィルタ１１５、リフレクタ１１４の順に配列されている。他の例では、代わりに、ライトチョッパ部１１２、フィルタ１１５およびリフレクタ１１４の配列の順序を異ならせてもよい。
図５に示す例では、リフレクタ１１４によって反射された変調光ＭＬが太陽電池セルＣ３に照射されるが、他の例では、代わりに、リフレクタ１１４によって反射された変調光ＭＬが、太陽電池セルＣ３以外の太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ４、Ｃ５のいずれかに照射されてもよい。
図５に示す例では、レーザ光照射部１１１と太陽電池モジュールＭとの間において、ライトチョッパ部１１２、フィルタ１１５およびリフレクタ１１４が、ライトチョッパ部１１２、フィルタ１１５、リフレクタ１１４の順に配列されている。他の例では、代わりに、ライトチョッパ部１１２、フィルタ１１５およびリフレクタ１１４の配列の順序を異ならせてもよい。
【0056】
図５に示す例では、出力電流微小変化検出部１２が、ロックインアンプ１２ａを備えている。ロックインアンプ１２ａは、太陽電池モジュールＭに接続された配線に対して電気的に非接触な交流電流クランプセンサ１８に接続されている。
出力電流微小変化検出部１２は、交流電流クランプセンサ１８およびロックインアンプ１２ａを介して、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化（太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の動作電圧に関係する微弱信号の大きさの変化）を検出する。詳細には、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化は、ロックインアンプ１２ａの出力電圧によって検出される。
ロックインアンプ１２ａには、チョッパ制御部１１３から出力された参照信号ＲＳが入力される。つまり、ロックインアンプ１２ａに入力される参照信号ＲＳは、変調光照射部１１から太陽電池セルＣ３に照射される変調光ＭＬの位相（周波数）を示す。
出力電流微小変化検出部１２は、交流電流クランプセンサ１８およびロックインアンプ１２ａを介して、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化（太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の動作電圧に関係する微弱信号の大きさの変化）を検出する。詳細には、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化は、ロックインアンプ１２ａの出力電圧によって検出される。
ロックインアンプ１２ａには、チョッパ制御部１１３から出力された参照信号ＲＳが入力される。つまり、ロックインアンプ１２ａに入力される参照信号ＲＳは、変調光照射部１１から太陽電池セルＣ３に照射される変調光ＭＬの位相（周波数）を示す。
【0057】
図５に示す例では、遮光状態設定部１３が、太陽電池モジュールＭの状態を、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のうちの１つの太陽電池セル（例えば太陽電池セルＣ１）が遮光された状態に設定する。
太陽電池モジュール動作電圧検出部１４は、例えば太陽電池セルＣ１が遮光された状態で、太陽電池モジュールＭの動作電圧ＶＳを検出する。
検量線生成部１５は、例えば横軸が電圧に設定され、縦軸が抵抗の相対比率に設定された座標軸（図６参照）に２つの点をプロットし、それらを結ぶことによって検量線を生成する。
抵抗相対比率算出部１６は、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のうちの、動作電圧の推定対象の太陽電池セル（例えば太陽電池セルＣ３）の抵抗の相対比率を算出する。
太陽電池セル動作電圧算出部１７は、推定対象の太陽電池セルＣｋ（例えば太陽電池セルＣ３）の動作電圧を算出する。
太陽電池モジュール動作電圧検出部１４は、例えば太陽電池セルＣ１が遮光された状態で、太陽電池モジュールＭの動作電圧ＶＳを検出する。
検量線生成部１５は、例えば横軸が電圧に設定され、縦軸が抵抗の相対比率に設定された座標軸（図６参照）に２つの点をプロットし、それらを結ぶことによって検量線を生成する。
抵抗相対比率算出部１６は、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のうちの、動作電圧の推定対象の太陽電池セル（例えば太陽電池セルＣ３）の抵抗の相対比率を算出する。
太陽電池セル動作電圧算出部１７は、推定対象の太陽電池セルＣｋ（例えば太陽電池セルＣ３）の動作電圧を算出する。
【0058】
図５に示す例では、太陽電池セル動作電圧推定システム１が例えば太陽電池セルＣ３の動作電圧を推定する場合に、まず、遮光状態設定部１３が、太陽電池モジュールＭ（詳細には、動作中の太陽電池モジュールＭ）の状態を、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のうちの１つの太陽電池セル（例えば太陽電池セルＣ１）が遮光された状態（太陽電池モジュールＭの遮光状態）にする。その結果、太陽電池セルＣ１の光発生電流は、他の太陽電池セルＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の光発生電流よりも低下する。
【0059】
太陽電池セル動作電圧推定システム１の一例では、遮光状態設定部１３が、太陽電池セルＣ１に対してマスク（図示せず）を貼り付けることによって、太陽電池モジュールＭの状態を、太陽電池セルＣ１が遮光された状態にする。
太陽電池セル動作電圧推定システム１の他の例では、遮光状態設定部１３が、太陽電池セルＣ１に対して網（図示せず）を貼り付けることによって、太陽電池モジュールＭの状態を、太陽電池セルＣ１が遮光された状態にする。
太陽電池セル動作電圧推定システム１の更に他の例では、遮光状態設定部１３が、遮光物（図示せず）を配置することによって、太陽電池モジュールＭの状態を、太陽電池セルＣ１が遮光された状態にする。
太陽電池セル動作電圧推定システム１の他の例では、遮光状態設定部１３が、太陽電池セルＣ１に対して網（図示せず）を貼り付けることによって、太陽電池モジュールＭの状態を、太陽電池セルＣ１が遮光された状態にする。
太陽電池セル動作電圧推定システム１の更に他の例では、遮光状態設定部１３が、遮光物（図示せず）を配置することによって、太陽電池モジュールＭの状態を、太陽電池セルＣ１が遮光された状態にする。
【0060】
図５に示す例では、次いで、太陽電池セルＣ１が遮光された状態で、変調光照射部１１が、太陽電池セルＣ１に変調光ＭＬを照射する。
また、太陽電池セルＣ１が遮光された状態であって、変調光照射部１１が太陽電池セルＣ１に変調光ＭＬを照射している状態で、出力電流微小変化検出部１２が、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉｓを検出する。
また、太陽電池セルＣ１が遮光された状態であって、変調光照射部１１が太陽電池セルＣ１に変調光ＭＬを照射している状態で、出力電流微小変化検出部１２が、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉｓを検出する。
【0061】
図５に示す例では、次いで、太陽電池セルＣ１が遮光された状態で、変調光照射部１１が、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のうちの太陽電池セルＣ１を除く太陽電池セルＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のそれぞれに変調光ＭＬを照射する。詳細には、太陽電池セルＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のそれぞれの等価回路における変調光由来の光発生電流（変調光の振幅）△Ｉｐｈの値が互いに等しくなるように、変調光ＭＬの照射状態は調整される。
太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉは、変調光由来の光発生電流（変調光の振幅）△Ｉｐｈにも比例する。変調光ＭＬの照射状態によって、変調光由来の光発生電流（変調光の振幅）△Ｉｐｈは変化する。そのため、変調光由来の光発生電流（変調光の振幅）△Ｉｐｈを一定にしなければ、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉの比較は難しい。そこで、遮光状態の太陽電池モジュールＭ内の遮光されていない太陽電池セルＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の動作電圧が開放電圧ｖＯＣであることを利用し、同じ開放電圧ｖＯＣでの太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉが等しくなるように変調光ＭＬの照射状態を遮光される太陽電池セル１個を順次置換して調整すれば、調整した太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５同士の変調光由来の光発生電流（変調光の振幅）△Ｉｐｈを等しくできる。
太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉは、変調光由来の光発生電流（変調光の振幅）△Ｉｐｈにも比例する。変調光ＭＬの照射状態によって、変調光由来の光発生電流（変調光の振幅）△Ｉｐｈは変化する。そのため、変調光由来の光発生電流（変調光の振幅）△Ｉｐｈを一定にしなければ、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉの比較は難しい。そこで、遮光状態の太陽電池モジュールＭ内の遮光されていない太陽電池セルＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の動作電圧が開放電圧ｖＯＣであることを利用し、同じ開放電圧ｖＯＣでの太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉが等しくなるように変調光ＭＬの照射状態を遮光される太陽電池セル１個を順次置換して調整すれば、調整した太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５同士の変調光由来の光発生電流（変調光の振幅）△Ｉｐｈを等しくできる。
【0062】
また、図５に示す例では、太陽電池セルＣ１が遮光された状態であって、変調光照射部１１が太陽電池セルＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のいずれかに変調光ＭＬを照射している状態で、出力電流微小変化検出部１２は、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉｉを検出する。
詳細には、太陽電池セルＣ１が遮光された状態であって、変調光照射部１１が太陽電池セルＣ２に変調光ＭＬを照射している状態で、出力電流微小変化検出部１２は、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉｉを検出する。また、太陽電池セルＣ１が遮光された状態であって、変調光照射部１１が太陽電池セルＣ３に変調光ＭＬを照射している状態で、出力電流微小変化検出部１２は、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉｉを検出する。また、太陽電池セルＣ１が遮光された状態であって、変調光照射部１１が太陽電池セルＣ４に変調光ＭＬを照射している状態で、出力電流微小変化検出部１２は、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉｉを検出する。また、太陽電池セルＣ１が遮光された状態であって、変調光照射部１１が太陽電池セルＣ５に変調光ＭＬを照射している状態で、出力電流微小変化検出部１２は、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉｉを検出する。
詳細には、太陽電池セルＣ１が遮光された状態であって、変調光照射部１１が太陽電池セルＣ２に変調光ＭＬを照射している状態で、出力電流微小変化検出部１２は、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉｉを検出する。また、太陽電池セルＣ１が遮光された状態であって、変調光照射部１１が太陽電池セルＣ３に変調光ＭＬを照射している状態で、出力電流微小変化検出部１２は、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉｉを検出する。また、太陽電池セルＣ１が遮光された状態であって、変調光照射部１１が太陽電池セルＣ４に変調光ＭＬを照射している状態で、出力電流微小変化検出部１２は、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉｉを検出する。また、太陽電池セルＣ１が遮光された状態であって、変調光照射部１１が太陽電池セルＣ５に変調光ＭＬを照射している状態で、出力電流微小変化検出部１２は、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉｉを検出する。
【0063】
また、図５に示す例では、太陽電池セルＣ１が遮光された状態で、太陽電池モジュール動作電圧検出部１４が、太陽電池モジュールＭの動作電圧ＶＳ（太陽電池モジュールＭの出力端子の電圧）を検出する。
次いで、検量線生成部１５は、上述した原理に基づいて、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の動作電圧を推定する。また、検量線生成部１５は、例えば横軸が電圧に設定され、縦軸が抵抗の相対比率に設定された座標軸に第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とをプロットする。
次いで、検量線生成部１５は、上述した原理に基づいて、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の動作電圧を推定する。また、検量線生成部１５は、例えば横軸が電圧に設定され、縦軸が抵抗の相対比率に設定された座標軸に第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とをプロットする。
【0064】
図６は検量線生成部１５によってプロットされる第１点Ｐ１、第２点Ｐ２などの一例を説明するための図である。図６において横軸は太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の動作電圧ｖを示しており、縦軸は太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の抵抗の相対比率ｒ△Ｉ（＝△Ｉ／△Ｉｐｈ）を示している。
図６において、第１点Ｐ１は、太陽電池モジュールＭの遮光状態における遮光された太陽電池セルＣ１（遮光セルｓ）の動作電圧ｖ（セル電圧）の値ＶＳ－（ｍ－１）ｖＯＣと、抵抗の相対比率ｒ△Ｉの値ｒｍａｘ（＝ｒ△Ｉｓ）との関係を示している。つまり、第１点Ｐ１の座標は、（ＶＳ－（ｍ－１）ｖＯＣ，ｒｍａｘ）である。
第１点Ｐ１の横軸の値ＶＳ－（ｍ－１）ｖＯＣは、太陽電池セルＣ１が遮光された状態における太陽電池モジュールＭの動作電圧ＶＳから、太陽電池セルＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のそれぞれの開放電圧ｖＯＣの合計値（ｍ－１）ｖＯＣを減じたものである。
第１点Ｐ１の縦軸の値ｒ△Ｉｓは、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の抵抗の相対比率ｒ△Ｉの最大値ｒｍａｘである。
図６において、第１点Ｐ１は、太陽電池モジュールＭの遮光状態における遮光された太陽電池セルＣ１（遮光セルｓ）の動作電圧ｖ（セル電圧）の値ＶＳ－（ｍ－１）ｖＯＣと、抵抗の相対比率ｒ△Ｉの値ｒｍａｘ（＝ｒ△Ｉｓ）との関係を示している。つまり、第１点Ｐ１の座標は、（ＶＳ－（ｍ－１）ｖＯＣ，ｒｍａｘ）である。
第１点Ｐ１の横軸の値ＶＳ－（ｍ－１）ｖＯＣは、太陽電池セルＣ１が遮光された状態における太陽電池モジュールＭの動作電圧ＶＳから、太陽電池セルＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のそれぞれの開放電圧ｖＯＣの合計値（ｍ－１）ｖＯＣを減じたものである。
第１点Ｐ１の縦軸の値ｒ△Ｉｓは、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の抵抗の相対比率ｒ△Ｉの最大値ｒｍａｘである。
【0065】
また、第２点Ｐ２は、太陽電池モジュールＭの遮光状態における遮光されていない太陽電池セル（例えば太陽電池セルＣ３）の動作電圧ｖ（セル電圧ｖｉ）の値ｖＯＣと、抵抗の相対比率ｒ△Ｉの値ｒｍｉｎ（＝ｒ△Ｉｉ）との関係を示している。つまり、第２点Ｐ２の座標は、（ｖＯＣ，ｒｍｉｎ）である。
第２点Ｐ２の横軸の値ｖＯＣは、太陽電池セルＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のそれぞれの開放電圧ｖＯＣである。
第２点Ｐ２の縦軸の値ｒ△Ｉｉは、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の抵抗の相対比率ｒ△Ｉの最小値ｒｍｉｎである。
第２点Ｐ２の横軸の値ｖＯＣは、太陽電池セルＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のそれぞれの開放電圧ｖＯＣである。
第２点Ｐ２の縦軸の値ｒ△Ｉｉは、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の抵抗の相対比率ｒ△Ｉの最小値ｒｍｉｎである。
【0066】
【0067】
図５に示す例では、次いで、遮光状態設定部１３が、太陽電池モジュールＭの状態を、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のいずれもが遮光されていない状態（通常状態）に設定する。
次いで、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のいずれもが遮光されていない状態で、変調光照射部１１は、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のうちの動作電圧の推定対象の太陽電池セルＣｋ（例えば太陽電池セルＣ３）に変調光ＭＬを照射する。
更に、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のいずれもが遮光されていない状態であって、変調光照射部１１が太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のうちの動作電圧の推定対象の太陽電池セルＣｋ（例えば太陽電池セルＣ３）に変調光ＭＬを照射している状態で、出力電流微小変化検出部１２は、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉｋを検出する。
また、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のいずれもが遮光されていない状態で、変調光照射部１１は、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のうちの動作電圧の推定対象の太陽電池セルＣｋ（例えば太陽電池セルＣ３）以外の太陽電池セルＣｊ≠ｋ（例えば太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ４、Ｃ５のいずれか）に変調光ＭＬを照射する。
更に、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のいずれもが遮光されていない状態であって、変調光照射部１１が太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のうちの動作電圧の推定対象の太陽電池セルＣｋ（例えば太陽電池セルＣ３）以外の太陽電池セルＣｊ≠ｋ（例えば太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ４、Ｃ５のいずれか）に変調光ＭＬを照射している状態で、出力電流微小変化検出部１２は、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉｊ≠ｋを検出する。
次いで、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のいずれもが遮光されていない状態で、変調光照射部１１は、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のうちの動作電圧の推定対象の太陽電池セルＣｋ（例えば太陽電池セルＣ３）に変調光ＭＬを照射する。
更に、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のいずれもが遮光されていない状態であって、変調光照射部１１が太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のうちの動作電圧の推定対象の太陽電池セルＣｋ（例えば太陽電池セルＣ３）に変調光ＭＬを照射している状態で、出力電流微小変化検出部１２は、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉｋを検出する。
また、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のいずれもが遮光されていない状態で、変調光照射部１１は、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のうちの動作電圧の推定対象の太陽電池セルＣｋ（例えば太陽電池セルＣ３）以外の太陽電池セルＣｊ≠ｋ（例えば太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ４、Ｃ５のいずれか）に変調光ＭＬを照射する。
更に、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のいずれもが遮光されていない状態であって、変調光照射部１１が太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のうちの動作電圧の推定対象の太陽電池セルＣｋ（例えば太陽電池セルＣ３）以外の太陽電池セルＣｊ≠ｋ（例えば太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ４、Ｃ５のいずれか）に変調光ＭＬを照射している状態で、出力電流微小変化検出部１２は、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉｊ≠ｋを検出する。
【0068】
また、図５に示す例では、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のいずれもが遮光されていない状態で、太陽電池モジュール動作電圧検出部１４が、太陽電池モジュールＭの動作電圧ＶＮを検出する。
次いで、検量線生成部１５は、図６に示す座標軸に第３点Ｐ３をプロットする。
次いで、検量線生成部１５は、図６に示す座標軸に第３点Ｐ３をプロットする。
【0069】
図６に示すように、第３点Ｐ３の横軸の値ＶＮ－（ｍ－１）ｖＯＣは、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のいずれもが遮光されていない状態における太陽電池モジュールＭの動作電圧ＶＮから、太陽電池セルＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のそれぞれの開放電圧ｖＯＣの合計値（ｍ－１）ｖＯＣを減じたものである。
第３点Ｐ３の縦軸の値ｒ△Ｉｓは、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の抵抗の相対比率ｒ△Ｉの最大値ｒｍａｘである。つまり、第３点Ｐ３の縦軸の値ｒ△Ｉｓは、第１点Ｐ１の縦軸の値ｒ△Ｉｓと等しい。
第３点Ｐ３の縦軸の値ｒ△Ｉｓは、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の抵抗の相対比率ｒ△Ｉの最大値ｒｍａｘである。つまり、第３点Ｐ３の縦軸の値ｒ△Ｉｓは、第１点Ｐ１の縦軸の値ｒ△Ｉｓと等しい。
【0070】
図５に示す例では、次いで、検量線生成部１５が、第３点Ｐ３（ＶＮ－（ｍ－１）ｖＯ
Ｃ，ｒ△Ｉｓ）と第２点Ｐ２（ｖＯＣ，ｒ△Ｉｉ）とを結ぶことによって第２検量線Ｌ２（図６参照）を生成する。
次いで、抵抗相対比率算出部１６は、動作電圧の推定対象の太陽電池セルＣｋの抵抗の相対比率ｒの値ｒ△Ｉｋを算出する。
次いで、抵抗相対比率算出部１６は、動作電圧の推定対象の太陽電池セルＣｋの抵抗の相対比率ｒの値ｒ△Ｉｋを算出する。
【0071】
第１実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１の第１例では、抵抗相対比率算出部１６が、動作電圧の推定対象の太陽電池セルＣｋの抵抗の相対比率ｒの値ｒ△Ｉｋとして、動作電圧の推定対象の太陽電池セルＣｋ（太陽電池セルＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のいずれか）の微分抵抗の値Ｒkを、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のすべての微分抵抗の合計値ΣＲｊと、太陽電池モジュールＭに直列接続された負荷抵抗ＲＬの抵抗値Ｒとの和（ΣＲｊ＋Ｒ）によって除したもの（Ｒk／ΣＲｊ＋Ｒ）を算出する。
【0072】
第１実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１の第２例では、太陽電池セルＣ１が遮光された状態における太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉｉ、および、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のいずれもが遮光されていない状態における太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉｋが、出力電流微小変化検出部１２のロックインアンプ１２ａによって検出される。
また、抵抗相対比率算出部１６は、動作電圧の推定対象の太陽電池セルＣｋの抵抗の相対比率ｒの値ｒ△Ｉｋとして、ロックインアンプ比率ｒ△Ｉ（詳細には、太陽電池セルＣｋにおける太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉに対するロックインアンプ比率ｒ△Ｉ）の値（△Ｉｋ／（△Ｉｋ＋Σｊ≠ｋ△Ｉｊ））を算出する。
詳細には、検量線生成部１５は、第１点Ｐ１（図６参照）の縦軸の値として、値（△Ｉｓ／（△Ｉｓ＋Σｉ≠ｓ△Ｉｉ））を算出する。
また、検量線生成部１５は、第２点Ｐ２（図６参照）の縦軸の値として、値（△Ｉｉ／（△Ｉｓ＋Σｉ≠ｓ△Ｉｉ））を算出する。
抵抗相対比率算出部１６は、後述する第４点Ｐ４（図６参照）の縦軸の値になる値として、値（△Ｉｋ／（△Ｉｋ＋Σｊ≠ｋ△Ｉｊ））を算出する。
第１実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１の第２例では、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のすべての微分抵抗の合計値ΣＲｊを事前に得る必要がない。太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の動作電圧が開放電圧ｖＯＣ付近でなければ、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のすべての微分抵抗の合計値ΣＲｊは負荷抵抗ＲＬの抵抗値Ｒより大きく、問題ない。
また、抵抗相対比率算出部１６は、動作電圧の推定対象の太陽電池セルＣｋの抵抗の相対比率ｒの値ｒ△Ｉｋとして、ロックインアンプ比率ｒ△Ｉ（詳細には、太陽電池セルＣｋにおける太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉに対するロックインアンプ比率ｒ△Ｉ）の値（△Ｉｋ／（△Ｉｋ＋Σｊ≠ｋ△Ｉｊ））を算出する。
詳細には、検量線生成部１５は、第１点Ｐ１（図６参照）の縦軸の値として、値（△Ｉｓ／（△Ｉｓ＋Σｉ≠ｓ△Ｉｉ））を算出する。
また、検量線生成部１５は、第２点Ｐ２（図６参照）の縦軸の値として、値（△Ｉｉ／（△Ｉｓ＋Σｉ≠ｓ△Ｉｉ））を算出する。
抵抗相対比率算出部１６は、後述する第４点Ｐ４（図６参照）の縦軸の値になる値として、値（△Ｉｋ／（△Ｉｋ＋Σｊ≠ｋ△Ｉｊ））を算出する。
第１実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１の第２例では、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のすべての微分抵抗の合計値ΣＲｊを事前に得る必要がない。太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の動作電圧が開放電圧ｖＯＣ付近でなければ、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のすべての微分抵抗の合計値ΣＲｊは負荷抵抗ＲＬの抵抗値Ｒより大きく、問題ない。
【0073】
第１実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１の第３例では、抵抗相対比率算出部１６が、動作電圧の推定対象の太陽電池セルＣｋの抵抗の相対比率ｒの値ｒ△Ｉｋとして、規格化値を算出する。
規格化値は、太陽電池セルＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のいずれかの微分抵抗の値Ｒｉ（△Ｉ）を、遮光された状態の太陽電池セルＣ１の微分抵抗の最大値（遮光セルの示す最大△Ｉ）によって除したもの（△Ｉ／遮光セルの示す最大△Ｉ）である。
規格化値は、太陽電池セルＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のいずれかの微分抵抗の値Ｒｉ（△Ｉ）を、遮光された状態の太陽電池セルＣ１の微分抵抗の最大値（遮光セルの示す最大△Ｉ）によって除したもの（△Ｉ／遮光セルの示す最大△Ｉ）である。
【0074】
第１実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１の第４例では、抵抗相対比率算出部１６が、動作電圧の推定対象の太陽電池セルＣｋの抵抗の相対比率ｒの値ｒ△Ｉｋとして、規格化値（詳細には、改良された規格化値）を算出する。
改良された規格化値は、太陽電池セルＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のいずれかの微分抵抗の値Ｒｉ（△Ｉ）を、遮光された状態の太陽電池セルＣ１の微分抵抗の最大値（遮光セルの示す最大△Ｉ）と、太陽電池セルＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のいずれかの微分抵抗の値との和によって除したもの（△Ｉ／（遮光セルの示す最大△Ｉ＋（ｍ－１）×開放電圧ｖＯＣの１セルの示す△Ｉ））である。
改良された規格化値は、太陽電池セルＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のいずれかの微分抵抗の値Ｒｉ（△Ｉ）を、遮光された状態の太陽電池セルＣ１の微分抵抗の最大値（遮光セルの示す最大△Ｉ）と、太陽電池セルＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のいずれかの微分抵抗の値との和によって除したもの（△Ｉ／（遮光セルの示す最大△Ｉ＋（ｍ－１）×開放電圧ｖＯＣの１セルの示す△Ｉ））である。
【0075】
図５に示す例では、次いで、太陽電池セル動作電圧算出部１７は、縦軸の値が、動作電圧の推定対象の太陽電池セルＣｋの抵抗の相対比率ｒの値ｒ△Ｉｋになる第２検量線Ｌ２上の点である第４点Ｐ４（図６参照）を算出する。
次いで、太陽電池セル動作電圧算出部１７は、第４点Ｐ４の横軸の値を、推定対象の太陽電池セルＣｋの動作電圧ｖｋとして算出する。
次いで、太陽電池セル動作電圧算出部１７は、第４点Ｐ４の横軸の値を、推定対象の太陽電池セルＣｋの動作電圧ｖｋとして算出する。
【0076】
図７は第１実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１において実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。
図７に示す例では、ステップＳ１において、遮光状態設定部１３が、太陽電池モジュールＭの状態を、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のうちの１つの太陽電池セル（例えば太陽電池セルＣ１）が遮光された状態（太陽電池モジュールＭの遮光状態）にする。
次いで、ステップＳ２において、太陽電池セルＣ１が遮光された状態で、変調光照射部１１が太陽電池セルＣ１に変調光ＭＬを照射すると共に、出力電流微小変化検出部１２が、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉｓを検出する。
次いで、ステップＳ３において、太陽電池セルＣ１が遮光された状態で、変調光照射部１１が太陽電池セルＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のいずれかに変調光ＭＬを照射すると共に、出力電流微小変化検出部１２が、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉｉを検出する。
次いで、ステップＳ４において、太陽電池セルＣ１が遮光された状態で、太陽電池モジュール動作電圧検出部１４は、太陽電池モジュールＭの動作電圧ＶＳを検出する。
次いで、ステップＳ５において、検量線生成部１５が、例えば横軸が電圧に設定され、縦軸が抵抗の相対比率に設定された座標軸に第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とをプロットし、第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結ぶことによって第１検量線Ｌ１を生成する。
図７に示す例では、ステップＳ１において、遮光状態設定部１３が、太陽電池モジュールＭの状態を、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のうちの１つの太陽電池セル（例えば太陽電池セルＣ１）が遮光された状態（太陽電池モジュールＭの遮光状態）にする。
次いで、ステップＳ２において、太陽電池セルＣ１が遮光された状態で、変調光照射部１１が太陽電池セルＣ１に変調光ＭＬを照射すると共に、出力電流微小変化検出部１２が、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉｓを検出する。
次いで、ステップＳ３において、太陽電池セルＣ１が遮光された状態で、変調光照射部１１が太陽電池セルＣ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のいずれかに変調光ＭＬを照射すると共に、出力電流微小変化検出部１２が、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉｉを検出する。
次いで、ステップＳ４において、太陽電池セルＣ１が遮光された状態で、太陽電池モジュール動作電圧検出部１４は、太陽電池モジュールＭの動作電圧ＶＳを検出する。
次いで、ステップＳ５において、検量線生成部１５が、例えば横軸が電圧に設定され、縦軸が抵抗の相対比率に設定された座標軸に第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とをプロットし、第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結ぶことによって第１検量線Ｌ１を生成する。
【0077】
次いで、ステップＳ６において、遮光状態設定部１３は、太陽電池モジュールＭの状態を、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のいずれもが遮光されていない状態（通常状態）に設定する。
次いで、ステップＳ７において、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のいずれもが遮光されていない状態で、変調光照射部１１が太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のうちの動作電圧の推定対象の太陽電池セルＣｋ（例えば太陽電池セルＣ３）に変調光ＭＬを照射すると共に、出力電流微小変化検出部１２は、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉｋを検出する。
次いで、ステップＳ８において、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のいずれもが遮光されていない状態で、変調光照射部１１が太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のうちの動作電圧の推定対象の太陽電池セルＣｋ（例えば太陽電池セルＣ３）以外の太陽電池セルＣｊ≠ｋ（例えば太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ４、Ｃ５のいずれか）に変調光ＭＬを照射すると共に、出力電流微小変化検出部１２は、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉｊ≠ｋを検出する。
次いで、ステップＳ９において、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のいずれもが遮光されていない状態で、太陽電池モジュール動作電圧検出部１４が、太陽電池モジュールＭの動作電圧ＶＮを検出する。
次いで、ステップＳ１０において、検量線生成部１５が、座標軸に第３点Ｐ３をプロットし、第３点Ｐ３と第２点Ｐ２とを結ぶことによって第２検量線Ｌ２を生成する。
次いで、ステップＳ７において、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のいずれもが遮光されていない状態で、変調光照射部１１が太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のうちの動作電圧の推定対象の太陽電池セルＣｋ（例えば太陽電池セルＣ３）に変調光ＭＬを照射すると共に、出力電流微小変化検出部１２は、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉｋを検出する。
次いで、ステップＳ８において、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のいずれもが遮光されていない状態で、変調光照射部１１が太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のうちの動作電圧の推定対象の太陽電池セルＣｋ（例えば太陽電池セルＣ３）以外の太陽電池セルＣｊ≠ｋ（例えば太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ４、Ｃ５のいずれか）に変調光ＭＬを照射すると共に、出力電流微小変化検出部１２は、太陽電池モジュールＭの出力電流の微小変化△Ｉｊ≠ｋを検出する。
次いで、ステップＳ９において、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５のいずれもが遮光されていない状態で、太陽電池モジュール動作電圧検出部１４が、太陽電池モジュールＭの動作電圧ＶＮを検出する。
次いで、ステップＳ１０において、検量線生成部１５が、座標軸に第３点Ｐ３をプロットし、第３点Ｐ３と第２点Ｐ２とを結ぶことによって第２検量線Ｌ２を生成する。
【0078】
次いで、ステップＳ１１において、抵抗相対比率算出部１６は、動作電圧の推定対象の太陽電池セルＣｋの抵抗の相対比率ｒの値ｒ△Ｉｋを算出する。
次いで、ステップＳ１２において、太陽電池セル動作電圧算出部１７は、縦軸の値が、動作電圧の推定対象の太陽電池セルＣｋの抵抗の相対比率ｒの値ｒ△Ｉｋになる第２検量線Ｌ２上の点である第４点Ｐ４を算出する。
次いで、ステップＳ１３において、太陽電池セル動作電圧算出部１７が、第４点Ｐ４の横軸の値を、推定対象の太陽電池セルＣｋの動作電圧ｖｋとして算出する。
次いで、ステップＳ１２において、太陽電池セル動作電圧算出部１７は、縦軸の値が、動作電圧の推定対象の太陽電池セルＣｋの抵抗の相対比率ｒの値ｒ△Ｉｋになる第２検量線Ｌ２上の点である第４点Ｐ４を算出する。
次いで、ステップＳ１３において、太陽電池セル動作電圧算出部１７が、第４点Ｐ４の横軸の値を、推定対象の太陽電池セルＣｋの動作電圧ｖｋとして算出する。
【0079】
上述したように、第１実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１によれば、従来においては把握することができなかった、太陽電池モジュールＭ内の直列接続された太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の動作電圧ｖｋを推定することができる。
【0080】
［第２実施形態］
以下、本発明の太陽電池モジュール内の太陽電池セルの動作電圧の推定方法および太陽電池セル動作電圧推定システムの第２実施形態について説明する。
第２実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１は、後述する点を除き、上述した第１実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１と同様に構成されている。従って、第２実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１によれば、後述する点を除き、上述した第１実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１と同様の効果を奏することができる。
以下、本発明の太陽電池モジュール内の太陽電池セルの動作電圧の推定方法および太陽電池セル動作電圧推定システムの第２実施形態について説明する。
第２実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１は、後述する点を除き、上述した第１実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１と同様に構成されている。従って、第２実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１によれば、後述する点を除き、上述した第１実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１と同様の効果を奏することができる。
【0081】
第１実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１では、変調光照射部１１のリフレクタ１１４によって反射された変調光ＭＬが、太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５に照射される。つまり、第１実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１では、変調光ＭＬの照射方向が、リフレクタ１１４によって制御される。また、第１実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１の適用例（図５に示す例）では、直列接続された複数の太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５が、直線状に配列されている。
一方、第２実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１では、変調光照射部１１が、３Ｄ（３次元）レーザスキャナ（図示せず）を備えている。つまり、第２実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１では、変調光ＭＬの照射方向（発射方向）が、３Ｄレーザスキャナによって制御される。また、第２実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１の適用例では、直列接続された複数の太陽電池セルが、アレイ状（グリッド状）に配列されている。
一方、第２実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１では、変調光照射部１１が、３Ｄ（３次元）レーザスキャナ（図示せず）を備えている。つまり、第２実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１では、変調光ＭＬの照射方向（発射方向）が、３Ｄレーザスキャナによって制御される。また、第２実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１の適用例では、直列接続された複数の太陽電池セルが、アレイ状（グリッド状）に配列されている。
【0082】
３Ｄレーザスキャナは、計測対象点とセンサの間をレーザパルスが往復する時間を計測するＴｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ（ＴＯＦ）法等を用いて距離を計測し、同時にレーザビームの発射方向も計測して計測対象点の３次元座標を得る。一度のスキャニングで大量のデータ点を得られる。昨今、３Ｄレーザスキャナは様々な地形や建造物等の３次元計測に応用されている。
【0083】
第２実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１の適用例では、複数の太陽電池モジュールＭによって太陽電池モジュール群が構成されている。太陽電池モジュール群には、アレイ状に配列された複数の太陽電池セル（太陽電池セル群）が含まれている。複数の太陽電池セル（太陽電池セル群）に対する変調光ＭＬの照射に、例えばＴＯＦ法の３Ｄレーザスキャナが適用される。
第２実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１の適用例では、ＴＯＦ法の３Ｄレーザスキャナが、複数の太陽電池セル（太陽電池セル群）に対して、パルスを繰り返し照射して計測（パルス繰り返しレートの例：１００ｋＨｚ～１ＭＨｚ）する。
第２実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１の適用例では、パルスの照射方向と照射時刻を記録したデータベースと、太陽電池セルアレイ（太陽電池セル群）からの出力配線に接続された交流電流クランプセンサ１８の信号が入力されるロックインアンプ１２ａの出力を記録したデータベースとが組み合わされる。つまり、３Ｄレーザスキャナによってスキャンされた太陽電池セルの位置と、ロックインアンプ１２ａの出力とが紐付けられる。その結果、太陽電池セル群を構成する個々の太陽電池セルの動作電圧を把握（測定）することができる。
詳細には、第２実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１の適用例では、太陽電池セルが吸収できるレーザ光が、３Ｄレーザスキャナによって照射される。太陽電池セルとしてシリコン太陽電池セルが用いられている太陽電池モジュール群に、太陽電池セル動作電圧推定システム１が適用される場合には、シリコン太陽電池セルを構成するシリコンのバンドギャップ（約１．２ｅＶ）を考慮し、シリコンが吸収できる約１０３０ｎｍ以下の波長のレーザ光が、３Ｄレーザスキャナから照射される。また、３Ｄレーザスキャナから照射されるレーザ光の一部がシリコン太陽電池セルに吸収されるため、シリコン太陽電池セルから３Ｄレーザスキャナへの反射光強度を確保すべく、３Ｄレーザスキャナからの照射レーザ光強度が大きい値に設定される。
第２実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１の適用例では、ＴＯＦ法の３Ｄレーザスキャナが、複数の太陽電池セル（太陽電池セル群）に対して、パルスを繰り返し照射して計測（パルス繰り返しレートの例：１００ｋＨｚ～１ＭＨｚ）する。
第２実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１の適用例では、パルスの照射方向と照射時刻を記録したデータベースと、太陽電池セルアレイ（太陽電池セル群）からの出力配線に接続された交流電流クランプセンサ１８の信号が入力されるロックインアンプ１２ａの出力を記録したデータベースとが組み合わされる。つまり、３Ｄレーザスキャナによってスキャンされた太陽電池セルの位置と、ロックインアンプ１２ａの出力とが紐付けられる。その結果、太陽電池セル群を構成する個々の太陽電池セルの動作電圧を把握（測定）することができる。
詳細には、第２実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１の適用例では、太陽電池セルが吸収できるレーザ光が、３Ｄレーザスキャナによって照射される。太陽電池セルとしてシリコン太陽電池セルが用いられている太陽電池モジュール群に、太陽電池セル動作電圧推定システム１が適用される場合には、シリコン太陽電池セルを構成するシリコンのバンドギャップ（約１．２ｅＶ）を考慮し、シリコンが吸収できる約１０３０ｎｍ以下の波長のレーザ光が、３Ｄレーザスキャナから照射される。また、３Ｄレーザスキャナから照射されるレーザ光の一部がシリコン太陽電池セルに吸収されるため、シリコン太陽電池セルから３Ｄレーザスキャナへの反射光強度を確保すべく、３Ｄレーザスキャナからの照射レーザ光強度が大きい値に設定される。
【0084】
上述したように、第１および第２実施形態の太陽電池セル動作電圧推定システム１によれば、動作中の太陽電池モジュールＭの内部に密封されている太陽電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の動作電圧を定量的に推定することができる。
【実施例】
【0085】
次に実施例を示して本発明を更に詳細に説明するが、本発明は何らこれらに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実施することができる。
実施例では共通して以下の実験機材を用いた。
実施例では共通して以下の実験機材を用いた。
【0086】
・ロックインアンプ：ＮＦ回路ブロック製 ＬＩ－５７５実施例１、実施例２、実施例３：感度１ｍＶ、時定数１．２５ｓ、負荷抵抗と直列の３２回巻きコイルに非接触でクランプさせた電流クランプセンサ入力実施例４：感度１０ｍＶ、時定数１．２５ｓ、負荷抵抗の電圧（モジュール電圧）をロックインアンプへ直接入力
【0087】
・Ｈｅ－Ｎｅレーザ：ＪＤＳＵ ＮＯＶＥＴＴＥ ０．５ｍＷ ランダム偏光、ＮＤ１フィルタ
・チョッパ周波数：約３３０Ｈｚ
・各種の電圧測定：キーエンス製 データロガーＮＲ－６００の高速アナログ計測ユニットＮＲ－ＨＡ０８
・太陽電池：中国製 ＥＴＭＰ ２５０－０．５Ｖ ５個を直列接続したモジュール（各セルの開放電圧ｖＯＣ＝０．５０Ｖと仮定）
・チョッパ周波数：約３３０Ｈｚ
・各種の電圧測定：キーエンス製 データロガーＮＲ－６００の高速アナログ計測ユニットＮＲ－ＨＡ０８
・太陽電池：中国製 ＥＴＭＰ ２５０－０．５Ｖ ５個を直列接続したモジュール（各セルの開放電圧ｖＯＣ＝０．５０Ｖと仮定）
【0088】
・模擬太陽光：Ｓｕｎｗａｙ製ＬＥＤライトにより
実施例１、実施例２、実施例３で約１４０Ｗ／ｍ２
実施例４で約１００Ｗ／ｍ２
実施例１、実施例２、実施例３で約１４０Ｗ／ｍ２
実施例４で約１００Ｗ／ｍ２
【0089】
［実施例１］
モジュールの電圧Ｖｍ＝０．０５，０．０８～０．０９，１．２９Ｖにおいて各セルの平均セル電圧とロックインアンプ比率ｒ△Ｉを測定した。上述した図３が実施例１の測定結果を示している。
モジュールの電圧Ｖｍ＝０．０５Ｖでは検量線作成のために十分な遮光マスクを施し、モジュールの電圧Ｖｍ＝０．０８～０．０９Ｖでは不十分な遮光マスクあるいは遮光マスクなしとして各セルの電圧を変化させ、さらにモジュールの電圧Ｖｍ＝１．２９Ｖでは遮光マスクなしに加えて負荷抵抗を増加してモジュール電圧を増加した。
図３に示すように、検量線を作成したモジュールの電圧Ｖｍ＝０．０５Ｖのデータについて、セル電圧の予測値（Ｖｍ－４ｖＯＣ，ｖＯＣ）＝（１．９５Ｖ，０．５Ｖ）は実測データの最小・最大電圧（－１．８９Ｖ，０．４９Ｖ）に近かった。
さらに、モジュール電圧０．０５Ｖでのロックインアンプ比率ｒ△Ｉとセルの開放電圧ｖＯＣ＝０．５０Ｖを用いて、任意のモジュール電圧での検量線を推定したところ、実測データ「○」（モジュール電圧１．２９Ｖ），「▲」（モジュール電圧０．０８～０．０９Ｖ）のロックインアンプ比率ｒ△Ｉに相当する推定電圧が実測データの電圧に近かった。これは本発明の妥当性を示していると考える。
モジュールの電圧Ｖｍ＝０．０５，０．０８～０．０９，１．２９Ｖにおいて各セルの平均セル電圧とロックインアンプ比率ｒ△Ｉを測定した。上述した図３が実施例１の測定結果を示している。
モジュールの電圧Ｖｍ＝０．０５Ｖでは検量線作成のために十分な遮光マスクを施し、モジュールの電圧Ｖｍ＝０．０８～０．０９Ｖでは不十分な遮光マスクあるいは遮光マスクなしとして各セルの電圧を変化させ、さらにモジュールの電圧Ｖｍ＝１．２９Ｖでは遮光マスクなしに加えて負荷抵抗を増加してモジュール電圧を増加した。
図３に示すように、検量線を作成したモジュールの電圧Ｖｍ＝０．０５Ｖのデータについて、セル電圧の予測値（Ｖｍ－４ｖＯＣ，ｖＯＣ）＝（１．９５Ｖ，０．５Ｖ）は実測データの最小・最大電圧（－１．８９Ｖ，０．４９Ｖ）に近かった。
さらに、モジュール電圧０．０５Ｖでのロックインアンプ比率ｒ△Ｉとセルの開放電圧ｖＯＣ＝０．５０Ｖを用いて、任意のモジュール電圧での検量線を推定したところ、実測データ「○」（モジュール電圧１．２９Ｖ），「▲」（モジュール電圧０．０８～０．０９Ｖ）のロックインアンプ比率ｒ△Ｉに相当する推定電圧が実測データの電圧に近かった。これは本発明の妥当性を示していると考える。
【0090】
［実施例２］
図８は実施例２の測定データを示す図である。図８の横軸は太陽電池セルの平均動作電圧［Ｖ］を示しており、縦軸はロックインアンプの値△Ｉ（ロックインアンプ電圧（ａ．ｕ．））を示している。
実施例２では、実施例１のデータを用いて、遮光マスク付きモジュールの電圧Ｖｍ＝０．０５，０．０８～０．０９，１．２９Ｖにおいて各セルの平均セル電圧とロックインアンプの値△Ｉを図８にまとめた。
検量線を作成したモジュールの電圧Ｖｍ＝０．０５Ｖのデータについて、セル電圧の予測値（Ｖｍ－４ｖＯＣ，ｖＯＣ）＝（１．９５Ｖ，０．５０Ｖ）は実測データの最大・最小電圧（－１．８９Ｖ，０．４９Ｖ）に近かった。
モジュール電圧０．０５Ｖでのロックインアンプの値△Ｉの最大値で規格化した値△Ｉ（規格化値△Ｉ）による検量線を推定したところ、実施例１と比べて実測データ「▲」（モジュール電圧０．０８～０．０９Ｖ）と実測データ「○」（モジュール電圧１．２９Ｖ）ともに推定検量線にズレが見られた。
ロックインアンプ比率ｒ△Ｉによる検量線よりも、規格化値△Ｉによる検量線は劣っているが、全セルのロックインアンプの値△Ｉが測定できない場合の代替として規格化値△Ｉによる検量線を使用できると考える。次の実施例３では規格化値△Ｉによる検量線でよく推定できていたので、規格化値△Ｉの検量線がうまく利用できる条件をさらに検討する必要がある。
図８は実施例２の測定データを示す図である。図８の横軸は太陽電池セルの平均動作電圧［Ｖ］を示しており、縦軸はロックインアンプの値△Ｉ（ロックインアンプ電圧（ａ．ｕ．））を示している。
実施例２では、実施例１のデータを用いて、遮光マスク付きモジュールの電圧Ｖｍ＝０．０５，０．０８～０．０９，１．２９Ｖにおいて各セルの平均セル電圧とロックインアンプの値△Ｉを図８にまとめた。
検量線を作成したモジュールの電圧Ｖｍ＝０．０５Ｖのデータについて、セル電圧の予測値（Ｖｍ－４ｖＯＣ，ｖＯＣ）＝（１．９５Ｖ，０．５０Ｖ）は実測データの最大・最小電圧（－１．８９Ｖ，０．４９Ｖ）に近かった。
モジュール電圧０．０５Ｖでのロックインアンプの値△Ｉの最大値で規格化した値△Ｉ（規格化値△Ｉ）による検量線を推定したところ、実施例１と比べて実測データ「▲」（モジュール電圧０．０８～０．０９Ｖ）と実測データ「○」（モジュール電圧１．２９Ｖ）ともに推定検量線にズレが見られた。
ロックインアンプ比率ｒ△Ｉによる検量線よりも、規格化値△Ｉによる検量線は劣っているが、全セルのロックインアンプの値△Ｉが測定できない場合の代替として規格化値△Ｉによる検量線を使用できると考える。次の実施例３では規格化値△Ｉによる検量線でよく推定できていたので、規格化値△Ｉの検量線がうまく利用できる条件をさらに検討する必要がある。
【0091】
［実施例３］
図９は実施例３の測定データを示す図である。図９の横軸は太陽電池セルの平均動作電圧［Ｖ］を示しており、縦軸はロックインアンプの値△Ｉ（ロックインアンプ電圧（ａ．ｕ．））を示している。
実施例３では、モジュールの電圧Ｖｍ＝０．５６，１．０９Ｖにおいて各セルの平均セル電圧とロックインアンプの値△Ｉを図９にまとめた。
モジュールの電圧Ｖｍ＝０．５６Ｖでは検量線作成のために十分な遮光マスクを施したが、モジュールの電圧Ｖｍ＝１．０９Ｖでは遮光マスクなしとして各セルの電圧を変化させた。
検量線を作成したモジュールの電圧Ｖｍ＝０．５６Ｖのデータについて、セル電圧の予測値（Ｖｍ－４ｖＯＣ，ｖＯＣ）＝（１．４４Ｖ，０．５０Ｖ）は実測データの最小・最大電圧（－１．３８Ｖ，０．４７Ｖ）に近かった。
モジュール電圧０．５６Ｖでのロックインアンプの値△Ｉの最大値で規格化した値△Ｉ（規格化値△Ｉ）による検量線を推定したところ、実測データ「○」（モジュール電圧１．０９Ｖ）に近い推定値「×」が出ていた。
しかし、実施例２ではうまく推定できなかったので、規格化値△Ｉの検量線がうまく利用できる条件をさらに検討する必要がある。
図９は実施例３の測定データを示す図である。図９の横軸は太陽電池セルの平均動作電圧［Ｖ］を示しており、縦軸はロックインアンプの値△Ｉ（ロックインアンプ電圧（ａ．ｕ．））を示している。
実施例３では、モジュールの電圧Ｖｍ＝０．５６，１．０９Ｖにおいて各セルの平均セル電圧とロックインアンプの値△Ｉを図９にまとめた。
モジュールの電圧Ｖｍ＝０．５６Ｖでは検量線作成のために十分な遮光マスクを施したが、モジュールの電圧Ｖｍ＝１．０９Ｖでは遮光マスクなしとして各セルの電圧を変化させた。
検量線を作成したモジュールの電圧Ｖｍ＝０．５６Ｖのデータについて、セル電圧の予測値（Ｖｍ－４ｖＯＣ，ｖＯＣ）＝（１．４４Ｖ，０．５０Ｖ）は実測データの最小・最大電圧（－１．３８Ｖ，０．４７Ｖ）に近かった。
モジュール電圧０．５６Ｖでのロックインアンプの値△Ｉの最大値で規格化した値△Ｉ（規格化値△Ｉ）による検量線を推定したところ、実測データ「○」（モジュール電圧１．０９Ｖ）に近い推定値「×」が出ていた。
しかし、実施例２ではうまく推定できなかったので、規格化値△Ｉの検量線がうまく利用できる条件をさらに検討する必要がある。
【0092】
［実施例４］
図１０は実施例４の測定データを示す図である。図１１は実施例４の他の測定データを示す図である。図１０および図１１の横軸は太陽電池セルの平均動作電圧［Ｖ］を示しており、縦軸はロックインアンプ比率ｒ△Ｉを示している。
実施例４では、モジュールの電圧１．２１，１．４２Ｖにおいて各セルの平均セル電圧とロックインアンプ比率ｒ△Ｉを測定した。
モジュールの電圧Ｖｍ＝１．２１Ｖでは検量線作成のために十分に遮光マスクを施したが、モジュールの電圧Ｖｍ＝１．４２Ｖでは遮光マスクなしとして各セルの電圧を変化させた。
検量線を作成したモジュールの電圧Ｖｍ＝１．２１Ｖのデータについて、セル電圧の予測値（Ｖｍ－４ｖＯＣ，ｖＯＣ）＝（－０．７９Ｖ，０．５０Ｖ）は実測データの両端電圧（－０．４２Ｖ，０．４２Ｖ）となりズレがあった。
そこで、実際の開放電圧ｖＯＣ＝０．４２Ｖとすると、セル電圧の予測値（Ｖｍ－４ｖＯＣ，ｖＯＣ）＝（－０．４７Ｖ，０．４２Ｖ）は実測データの両端電圧（－０．４２Ｖ，０．４２Ｖ）に近かった。
この開放電圧ｖＯＣ＝０．４２Ｖを仮定した検量線を推定した結果は図１０のとおりで、モジュール電圧１．４２Ｖでの実測データの電圧「○」に近い推定値「×」が出ていた。
ちなみに、開放電圧ｖＯＣ＝０．５０Ｖでのセル電圧の予測値（Ｖｍ－４ｖＯＣ，ｖＯ Ｃ）＝（－０．７９Ｖ，０．５０Ｖ）を仮定した検量線で推定した結果は図１１のとおりで推定検量線は実測データから大きくずれていた。模擬太陽光の強度低下により開放電圧ｖＯＣが若干低下することが原因と考えられる。これより、事前にできるだけ正確な開放電圧ｖＯＣを与える必要がある。
図１０は実施例４の測定データを示す図である。図１１は実施例４の他の測定データを示す図である。図１０および図１１の横軸は太陽電池セルの平均動作電圧［Ｖ］を示しており、縦軸はロックインアンプ比率ｒ△Ｉを示している。
実施例４では、モジュールの電圧１．２１，１．４２Ｖにおいて各セルの平均セル電圧とロックインアンプ比率ｒ△Ｉを測定した。
モジュールの電圧Ｖｍ＝１．２１Ｖでは検量線作成のために十分に遮光マスクを施したが、モジュールの電圧Ｖｍ＝１．４２Ｖでは遮光マスクなしとして各セルの電圧を変化させた。
検量線を作成したモジュールの電圧Ｖｍ＝１．２１Ｖのデータについて、セル電圧の予測値（Ｖｍ－４ｖＯＣ，ｖＯＣ）＝（－０．７９Ｖ，０．５０Ｖ）は実測データの両端電圧（－０．４２Ｖ，０．４２Ｖ）となりズレがあった。
そこで、実際の開放電圧ｖＯＣ＝０．４２Ｖとすると、セル電圧の予測値（Ｖｍ－４ｖＯＣ，ｖＯＣ）＝（－０．４７Ｖ，０．４２Ｖ）は実測データの両端電圧（－０．４２Ｖ，０．４２Ｖ）に近かった。
この開放電圧ｖＯＣ＝０．４２Ｖを仮定した検量線を推定した結果は図１０のとおりで、モジュール電圧１．４２Ｖでの実測データの電圧「○」に近い推定値「×」が出ていた。
ちなみに、開放電圧ｖＯＣ＝０．５０Ｖでのセル電圧の予測値（Ｖｍ－４ｖＯＣ，ｖＯ Ｃ）＝（－０．７９Ｖ，０．５０Ｖ）を仮定した検量線で推定した結果は図１１のとおりで推定検量線は実測データから大きくずれていた。模擬太陽光の強度低下により開放電圧ｖＯＣが若干低下することが原因と考えられる。これより、事前にできるだけ正確な開放電圧ｖＯＣを与える必要がある。
【0093】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。上述した各実施形態および各例に記載の構成を組み合わせてもよい。
【0094】
なお、上記の実施形態における太陽電池セル動作電圧推定システム１の全部または一部は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、メモリおよびマイクロプロセッサにより実現させるものであってもよい。
なお、太陽電池セル動作電圧推定システム１の全部または一部は、メモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、各システムが備える各部の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
なお、太陽電池セル動作電圧推定システム１の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
なお、太陽電池セル動作電圧推定システム１の全部または一部は、メモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、各システムが備える各部の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
なお、太陽電池セル動作電圧推定システム１の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【符号の説明】
【0095】
１…太陽電池セル動作電圧推定システム、１１…変調光照射部、１１１…レーザ光照射部、１１２…ライトチョッパ部、１１３…チョッパ制御部、１１４…リフレクタ、１１５…フィルタ、１２…出力電流微小変化検出部、１２ａ…ロックインアンプ、１３…遮光状態設定部、１４…太陽電池モジュール動作電圧検出部、１５…検量線生成部、１６…抵抗相対比率算出部、１７…太陽電池セル動作電圧算出部、１８…交流電流クランプセンサ、Ｍ…太陽電池モジュール、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５…太陽電池セル、ＲＬ…負荷抵抗、Ｌ１…第１検量線、Ｌ２…第２検量線、Ｐ１…第１点、Ｐ２…第２点、Ｐ３…第３点、Ｐ４…第４点
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】