自作の太陽電池の発電効率を求めたい

質問

私は高校で太陽電池を作っているのですが、発電効率を求めたいと思っています。太陽電池自体の電流・電圧はわかっているのですが、光源のエネルギー量がわからず困っています。
　光源のエネルギー量を計算する方法はないでしょうか？それか、エネルギー量のわかっている光源などないでしょうか？予算はまったくないので、自腹を切ることになりそうです・・・できるだけ安い方法でお願いします。
　何かいい方法があれば、教えていただけないでしょうか？お願いしますｍ（＿＿）ｍ

回答No.2

phtvltc · ベストアンサー

これは難しい。
実際の測定に求められるものは、大雑把に言うと
1) 均一で、強度とスペクトルのわかっている光源
2) 太陽電池の温度を２５℃に保つ仕掛け
3) 太陽電池のI-V特性曲線を測る手段
の３つです。これを揃えた上で、
http://ja.wikipedia.org/wiki/太陽電池#.E5.9B.9E.E8.B7.AF.E9.83.A8.E5.93.81.E3.81.A8.E3.81.97.E3.81.A6.E3.81.AE.E5.8B.95.E4.BD.9C
ここにあるような「最大電力点（最適動作点）」を求めるわけですが。一番難しいのは、(1)ですね。これは自腹では入手できないので、「光強度の測定手段＋適当な光源」で代替しないといけません。

まずなんとかして光の強度を測る手段が要ります。これが最大の難関でしょう。何通りか考えられますが。
・I-V曲線の分かっている太陽電池を利用する
　太陽電池はけっこうバラツキが大きいので、どこかで性能を測定しないと使えないです。でも
　・I-V曲線のデータのある
　・結晶シリコン系の
　・ガラスでパッケージングされた
　太陽電池が手に入れば、その後ずーっと使えますね。性能が長期間安定してますし。（プラスチックパッケージは避けてください、劣化して透過率が年月と共に落ちる可能性があります）。
　教育関係者の方でしたら、どこかツテを辿ってソーラーシミュレータでちょいと測ってもらうことを考えられても良いかもしれません（どこか教材メーカーがそういう商売やらないでしょうか）。

・光量測定に使えそうなフォトダイオードなどを利用する
　なにか照度測定用のセンサに安くてそこそこ使えそうな奴がないでしょうか（データ付きで）。私は具体的に思いつきません。

・照度計などの製品をつかう（最低数万円）
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測定ができれば、あとはなんとかなるでしょう。

光源：
・やっぱり太陽光（センサで常に測りながら）
・太陽光に近いスペクトルの電球
　ものすごく簡単に実験するだけなら白熱球でも良いですが、こだわるならハロゲンランプやキセノンランプなどにある程度近い奴があります。（本式のシミュレータではさらにフィルタでスペクトルを調整します）

温度：
　適当に扇風機などで室温付近に保つ。
測定：
　負荷抵抗を幾つか用意して、結果をグラフにプロットして曲線を繋ぐ。

少しでもお役に立てば幸いです。

お礼

詳しい回答ありがとうございます！
やっぱり発電効率を求めるのは大変だな・・・と改めて思いました。
＞実際の測定に求められるものは、・・・の３つです。
３番に関しては、何度か実験をして作ったことがありますし、２番も頑張ればいけそうですが、やっぱり１番が・・・・
特性のわかっている太陽電池を利用するのが、一番かな・・・と思います。もう一度じっくり考えてみようと思います。
すごく参考になりました！ありがとうございました！

回答No.1

shintaro-2

>私は高校で太陽電池を作っているのですが

色素増感型でしょうか？
かなり高度だと思うのですが。

通常だと散乱光があって計算できないので、

１．特性のわかっている太陽電池と比較する
２．入射光を制限（黒い紙の筒とマスクで面積のわかる直接光だけにする）というのが、単純で良いと思います。

お礼

特性のわかってるものと比較っていうのができそうです！一度それでやってみたいと思います!
あと散乱光ですか・・・考えたことなかったです。それに関しても考えてみようと思います。それから、はい。色素増感です。それを計算している高校生もいたので、考えてみたのですが光源からの光の量がわからず苦戦していたところでした。

回答ありがとうございました！