Peccell I-Vカーブアナライザ2.2マニュアル／ペクセル・テクノロジーズ

ペクセル・テクノロジーズ株式会社　【色素増感太陽電池】
ペクセル・テクノロジーズ社は、従来のシリコン型ではない新しいタイプの太陽電池、色素増感太陽電池の開発をめざす企業です。

●Peccell I-Vカーブアナライザ2.2マニュアル

●Peccell I-V Curve Analyzer ver.2.2のご紹介

太陽電池の時代をを迎えて

ペクセル・テクノロジーズ社では、2005年６月に色素増感太陽電池（DSC）対応I-Vカーブ測定ソフトPeccell I-V Curve Analyzer 2.0を発売以来、多くの企業及び大学研究機関におけるDSC研究のスタートアップに導入していただいてまいりました。

ここ数年、太陽電池への注目度は、益々高まっています。
DSCの研究開発においても、実用化に向けた動きがさらに加速しております。これまでのミニセルの評価から、大面積化、モジュール化、さらに、耐久性試験も含めた測定の必要性がでてきています。

このたび、お客様の声を元に、ソフトウェアの機能を一部バージョンアップしましたのでご紹介いたします。また、ソフトウェアの仕様を一部変更して、プラスチックＤＳＣの耐久性試験に活用しておりますので、そのアプリケーション例をご紹介いたします。

Peccell I-Vカーブアナライザ2.2（以下PEC-IV2.2）の新機能
1.	Keithley2420型ソースメータへの対応従来のKeithley2400型ソースメータのみではなく、2420型ソースメータにも対応しました。このことにより、単セルのみならず、モジュールを含む大面積太陽電池の評価に幅広くお使いいただくことができます。
2.	データセーブ時に時間を記録します。この機能により、測定した日時をI-V特性の測定データファイルとともに、保存することができます。
3.	弊社光量検定用シリコンセル(PECSI-01)の短絡電流測定ボタンの設置 Keithley社ソースメータにて、容易に光量検定ができるよう、専用のボタンを設置いたしました。

●Peccell I-V Curve Analyzer ver. 2.2 の特徴

1.	リアルタイムにI-Vカーブを表示・印刷最高データを、そのままの画面で、即、印刷できます。
2.	往復スキャンに対応順方向、逆方向の往復スキャンに対応。信頼度の高い、平均のI-Vカーブを表示・保存。光応答の遅い色素増感太陽電池の特性評価に最適です。
3.	研究に必要な特性値を自動計算開放電圧値、短絡電流値、変換効率、曲線因子、最大電力値等を自動計算し、測定パネルに表示します。もちろん、特性値は、テキストファイルとして保存されます。
4.	管理しやすいデータ保存形式測定パラメータ、特性値が一目でわかります。 I-Vデータは、単位面積で演算済みで保存されます。もちろん、生データも保存されます。エクセル等で、即、グラフ化できます。データの比較も容易です。

図１　測定パネルのスナップショット。上図は多結晶シリコン太陽電池の計測例。

●I-Vカーブの測定

Peccell IV Curve Analyzer ver. 2.2 は、Keithley 2400型あるいは2420型ソースメータ（以下ソースメータ）を、
RS-232Cケーブルで接続した Windows搭載パーソナルコンピュータ（以下パソコン）より制御することで、I-Vデータを取り込みます。
測定に際し、以下のパラメータを設定します。

パラメータの説明
Start / V	測定開始電圧を設定します。（入力例　「0」）
Stop / V	測定終了電圧を設定します。（入力例　「0.8」）
Step / V	測定間隔を設定します。推奨値は、0.01 Vです。（入力例　「0.01」）
Cmpl / A	ソースメータの電流リミット(Compliance limit)を設定します。（入力例「0.03」(注１)）
SrcDs / s	設定電位に到達後、ここに入力した遅延時間（サーチディレイ）ののち、電流値を取り込みます。（入力例「1」）
NPLC	NPLCとは、number of power line cycleの略です。ソースメータのデータ取得時の積算時間を設定します。ソースメータが50 Hz駆動の場合（東日本の場合）、 1NPLCは、1/50 s (= 20 ms)となります。（入力例　「1」）
Hold / s	測定開始までの待機時間を設定します。待機時間の間は、太陽電池セルは、短絡状態になります。（入力例「0」）
Area / cm2	太陽電池セルの受光面積を設定します。（入力例　「1」）
InPw / mW cm-2	照射光強度を設定します。AM1.5の条件では、100 mW cm-2となります。
Segment	往復スキャンでは、2、片道スキャンでは1を設定します。（入力例　「1」）。

４端子法測定用のチェックボタン
4w	4端子法による測定のときにチェックします。
High Curr	大電流が出力する太陽電池（目安として100 mA以上の短絡電流）を測定するとき、このボタンをチェックします。

「4w」のチェックは、素子に確実に４端子の接続を行ったときのみにしてください。
２端子の接続で、「4w」のチェックをして測定を実行すると、大電流が流れて素子を壊すおそれがあります。

High Currのチェックは、パラメータのCmpl / A （コンプライアンスリミット）を大きく設定しているにも関わらず、
IVカーブの測定電流に、リミットがかかっている時に使います。
Compliance limitと、測定可能電圧値等の関係は、Keithley2400型ソースメータのマニュアルをご参照ください。

色素増感太陽電池の場合、セル受光面積が1 cm2の以下の場合は、通常0.03 A (30 mA)を設定して測定することを推奨します。
大面積セルの場合は、面積に応じてCompliance limitを設定してください。設定したCompliance limitと、測定可能電圧値等の関係は、Keithley2400型ソースメータのマニュアルをご参照ください。

色素増感太陽電池の場合、設定例は、Start 0 V, Stop 0.8 V, Step 0.01 V, Cmpl 0.03 A, SrcDs 0.05, NPLC 10, Hold 0, Area
(お使いのセルの面積)、InPw 100, Segment 2です。セルの特性により、特にSrcDsを遅くしたほうがよい場合があります。

図２　初期設定パラメータをStart 0 V、 Step 0.01 V、Hold 1 s、SrcDs 1 s、データ積算時間1NPLCで設定したときのデータ測定チャート

●測定手順

1.	ソーラーシミュレータの電源を入れ、キセノンランプを点灯します。キセノンランプ点灯時には電源の電圧変動により周辺機器（パソコン、ソースメータ）の誤作動の原因になることがあるので、ソーラーシミュレータの電源を初めに入れることを推奨します。
2.	パソコン、ソースメータの電源を入れます。
3.	キセノンランプの輝度の安定化、ソースメータの安定化のために、測定開始前に電源投入後１０分以上待ちます。
4.	大事な測定の前には、シリコン基準セル、または、英弘精機LS-100等によって光量を確認することを推奨します。
5.	パソコンでPeccell I-V Curve Analyzer 2.2（以下PECIV2）を起動します。
6.	PECIV2の測定パネル左側テーブルに、パラメータを入力します。あらかじめ作成されたパラメータファイルを「Load」ボタンを押すことで読み込むことができます。また、パラメータは、「Save」ボタンで保存することもできます。
7.	「Auto save」にチェックマークがある場合（デフォルト設定）、「Filename」に入力されたファイル名で、測定後自動保存されます。自動保存パスは、C:\PECIV2\DATAです。
8.	「Comments」にコメントを入力しておくと、コメントも保存されます。
9.	「Run IV curve」を押すと、測定が始まります。
10.	「Cancel」を押すと、測定を途中終了することができます。
11.	「Auto save」にチェックマークがない場合、測定終了後、「Save data as」を押すことで、データを保存することができます。「Auto save」にチェックマークがある場合でも、「Save data as」を押すことで、別名でデータを保存することができます。
12.	「Cancel」を押した場合、「Save raw data」を押すことで、測定したところまでの生データを保存することができます。
13.	連続して測定する場合、同じファイル名で測定をすると、同一ファイルに連続してデータが保存されます。上書きはされません。このとき、「Comments」を入力してデータを区別することができます。
14.	Ctr + Shift + P を押すことで、測定パネルのスナップショットを直接印刷することができます。・測定開始電圧は、マイナスの電圧値（入力例「-0.05」）も設定できます。・開始電圧(Start / V) 0.8 V、終了電圧(Stop / V) 0 Vのように設定する場合は、　Step / Vを、「-0.01」のように、ステップ値にマイナスをつけて入力してください。

●データの保存形式

1.	データは、CSV形式（テキスト形式）で保存されます。
2.	データは、ファイル名、コメント、データ保存日時、パラメータ、変換効率・曲線因子などの特性値、測定電圧、電流密度、電流値が保存されています。
3.	往復のスキャンをした場合は、１回目の測定値、２回目の測定値、測定値の平均、が保存されます。

図３　データは上記のフォーマットで、CSV形式により保存されます。

●ソーラシミュレータの光量チェック、素子の短絡電流値のチェック

光量検定用標準シリコンセル（PEC-SI01など）を用いて、
ソーラシミュレータの光量をチェックが、測定パネルから可能です。

①	このボタンを押すと、セルの短絡電流値を測定できます。このときの測定は、２端子法での測定になります。（４端子で接続していても２端子での測定です）
②	このチェックボックスにチェックを入れると測定が終わります。
③	①のボタンを押して測定するときの、コンプライアンスリミットの値を入力します。デフォルトは、0.01 (10 mA)です。
④	ここに、基準セルの検定値（たとえばここでは、照射光量100 mW cm-2の時の検定値0.570 (mA)を入力しています。）
⑤	測定されている短絡電流値が表示されます。
⑥	④に値を入力したとき、⑤÷④の値が表示されます。

●Keithley 2400型ソースメータの設定方法

＊ディスプレイ内の選択は２４００前面のボタンで選択する。
　移動：黒い三角形の矢印（左右）
　決定（選択）：ENTER
　前に戻る：EXIT

1.	POWER（前面左下）を押し、起動させる。
2.	MENU（前面下部）を押し、COMMUNICATIONを選択。
3.	RS-232CをENTERで選択。、BAUDを選択し、９６００を選択。
4.	BITSを選択し、８を選択。
5.	PARITYを選択し、NONEを選択。
6.	TERMINATORを線選択し、〈CR＋LF〉を選択。
7.	FLOW-CTRLを選択し、XON-XOFFを選択。
8.	EXITで起動時の画面に戻って終了。

●ソフトウェアのインストール方法

1.	シリアルポート（RS-232Cポート）が標準搭載されているパーソナルコンピュータ（OSとしてWindows98以降（Windows2000, Windows XPを推奨）が正常に動作すること）をご用意ください。パソコンのシステムプロパティを確認し、シリアルポートが、「COM1」であることをご確認ください。もし「COM1」でない場合は、弊社までご連絡ください。
2.	ソフトウェア付属のRS-232Cケーブルを接続してください。市販のストレートケーブルが使えます。
3.	IVカーブ測定用ソフトウェアを添付のCDより、インストールしてください。インストール後、CドライブのPECIV2フォルダの中に、「DATA」フォルダをお客様自身で、作成してください。
4.	IVカーブ測定用ソフトウェアを起動し、任意のパラメータを入力し、「RUN」を押してください。このとき、ソースメータが、「ピッ」という音がなりましたら、接続は正常です。
5.	パラメータの一例は、色素増感太陽電池の場合、 Start 0 V, Stop 0.8 V, Step 0.01 V, Cmpl 0.03 A, SrcDs 0.05, NPLC 10, Hold 0, Area (お使いのセルの面積)、InPw 100, Segment 2 です。

●ご注意

USB－シリアル変換ケーブルでは、動作が不安定、または動作しない場合があります。
シリアルポート搭載のパソコンがご用意できない場合は、弊社までご連絡ください。

Windows 7(32 bit), Windows Vista(32 bit)では、動作しますが、64bit OSでは、動作しません。