太陽電池のI-Vカーブを取得してみた

太陽電池のI-Vカーブを実際に見てみるには、どうしたらいいのか？

そんなことを思って、太陽電池の簡易I-Vカーブ取得器を製作して、実際にI-Vカーブを取得してみました。今回は、そんなお話です。

太陽電池のI-Vカーブの取得のしかた

太陽電池のI-Vカーブは、その太陽電池の動作点の集合体です。負荷抵抗を∞→0までスイープさせて、それぞれの点での電圧と電流を測り、プロットすると、I-Vカーブが出来上がります。ほかの条件（日射とか）が変化しないうちに取得するのがポイントです。

今回は、MOSFETを負荷抵抗として使用することにします。MOSFETは、Vgsの値によってRonが変化します。これを利用して、Vgsをスイープすることで抵抗値をスイープします。

(関連記事：MOSFETとは？　使い方の基本と動作イメージ)

太陽電池のI-Vカーブの取得器の製作

こんなかんじのものを作りました。

• 負荷はMOSFET
• ゲート電圧のスイープは手動
• データの収集はデータロガーで実施
• 電池駆動

MOSFETは5Vドライブ可能な「FKI10531」を使いました。ゲート電圧は、電源電圧を可変抵抗（ボリューム抵抗）により分圧して供給しています。ボリューム抵抗の開度（開き具合）でゲート電圧が変化して、ドレイン-ソース間の抵抗値が変化します。

電流は、不燃性酸化金属皮膜抵抗1Ω(3W)をシャント抵抗として用い、両端電圧によって計測します。

接続可能な最大電圧は、使用したMOSFET「FKI10531」の耐圧が100Vのため、85%とすると85V程度です。

また、最大電流は、電流検出抵抗（1Ω,3W）より

　

最大約1.7A、ディレーティングを考慮すると1.5A程度(2.25W)です。

最大電力は、MOSFET「FKI10531」より

およそ2.7Wです。

(関連記事：カンタンな熱計算のやり方（２）ヒートシンクをつけた時)

外観はこんなです。

基板を用いず、空中配線で構成してます。テキトー感満載！？

	型番	値	入手先
N-ch MOS-FET	FKI10531	100V 18A	秋月
不燃性酸化金属皮膜抵抗		1Ω　3W	秋月
可変抵抗		10k　Bｶｰﾌﾞ
電池ｹｰｽ		単3	秋月
DC-DCモジュール		0.9V→5V	Amazon
ﾜﾆ口ｸﾘｯﾌﾟ(赤)
ﾜﾆ口ｸﾘｯﾌﾟ(黒)
ヒートシンク
コネクタ		4P
プラケース	SK-5		秋月

太陽電池のI-Vカーブの取得

製作したI-Vカーブ取得器を使って、太陽電池のI-Vカーブを取得してみました。

実験時刻11：30頃、日射強度は定格比90%。日射強度は（簡易日射計を自作してみた　（どれくらい発電するかを概算！））で測りました。

I-Vカーブを取得する太陽電池はこちら。たまたま家にあったものです。スペック不明です。

I-Vカーブ取得器に太陽電池とデータロガーを接続します。データロガーのサンプリングは100ms毎と設定して、"RUN"としてから、I-Vカーブ取得器のボリューム抵抗をゆっくりとまわして（ぐりぐりと複数回往復して）データを取得します。

取得したデータは、あとでスプレッドシート上でI-Vカーブにします。

さて、取得したデータをグラフ化すると、こんなカーブになりました。

青色プロットがI-Vカーブ、ピンク色プロットがP-Vカーブです。

テストに使用したモジュールの電圧は1.3V程度（最大電力点付近）、最大電力は0.45W、定格換算で0.5W程度ということが分かりました。