View source for Echemソフトウエア -太陽電池のI-Vカーブの取り方-

[[File:Pot ecorder comp slc.jpg|300px|thumb|right|eDAQのポテンシオスタットとe-corderはカリキュレーターから得られた太陽電池のI-Vカーブのプロットに使用されます。]]
[[File:ivc of solcell.jpg|300px|thumb|right|EChemソフトウエアは異なる条件下で得られたI-Vカーブを重ね表示することができます。]][[File:Dye-sensitized solar cell.jpg|300px|thumb|right|色素増感型太陽電池]]

''このアプリケーションノートはeDAQのEChemソフトウエアを使用して、太陽電池のI-Vカーブをプロットする手順について記載しています。''

== 緒言 ==
EChemソフトウエアでの線形掃引ボルタンメトリーは太陽電池のI-Vカーブをプロットすることに使用できます。このソフトウエアでは異なる条件下で記録した複数のI-Vカーブを重ね表示することができます。 [http://www.edaq.jp/er461.html?product__no=ER461 EChem基本システム] は太陽電池の評価を安価で簡単なセットアップで行えます。

== 背景 ==
太陽電池の発達や試験(その他の発電やバッテリーなど)は異なる負荷条件下での駆動時間や特性の調査が求められています。このような調査は昔、電気抵抗 （疑似的な負荷）をデバイスについでその電圧と電流を計っていました。この場合、必要とする測定範囲をカバーするのに様々な値の抵抗器を使って計測します。従って多数の抵抗が必要となります。 

[http://en.wikipedia.org/wiki/Ohm%27s_law Ohmの法則] に従えば電流は電圧を抵抗で割った値に比例します。即ち電流は ''i = V/R'' 、同様に ''i'' と ''V'' から ''R'' は  ''R = V/''i'' です。

[http://en.wikipedia.org/wiki/Potentiostat ポテンショスタット] と呼ばれる装置を使って電圧を制御すれば、連続的に電流値を測定することができます。従ってポテンショスタットを使って電池の電位を変化させ、その時の電流の変動を測定することで太陽電池の特性を調べるのことができます。同時に、様々な抵抗値に対する電気的な特性を迅速に測定することができます。

== '''使用する装置''' ==
次の装置が必要です：
* [http://www.edaq.com/ES260 EChem] と  [http://www.edaq.com/ES500 Chart] ソフトウェアをインストールしたコンピュータ
*  [http://www.edaq.com/ER466 ER466 ポテンショスタットデータシステム], または [http://www.edaq.com/EA163 EA163 ポテンショスタット] と [http://www.edaq.com/e-corder-units e-corder]
* [http://www.edaq.com/ET325-5 ET325 フィルムソーラセル]

== '''手順''' ==
EChem ソフトウェアを使てIV曲線をプロットするには、まずソーラセルの開回路電位を測定します：
# ポテンショスタットの電極ケーブルを次の様にソーラセルにつなぎます：作用電極(緑のクリップ)をソーラセルの一方につなぎ、参照電極(黄のクリップ) を別の片方につなぎます。この時は、補助電極(赤のクリップ)はソーラセルにはつなぎません。 
# Chart ソフトウェアを開きポタンショスタットのHigh Z モード (High Impedance Voltmeter)を使います。ポテンショスタットの設定画面から  Mode = High Z、Range = 10 V 、 Cell = Real のように設定します。電圧は画面の左上に表示します。この電圧がソーラセルの開回路電位で、電流が流れない時のセルにかかる電圧です。ポテンショスタットの操作の詳細は各ポテンショスタットのマニュアルを参照ください。日本語マニュアルも[http://www.edaq.com/support.php eDAQ サポート] ページのマニュアルからリンクします。
# 使用するポテンショスタットに High Z モードが無い場合は、 pH メータを電圧表示で使うかボルトメータでソーラセルの開回路電位を計ります。
# 測定した開回路電位を記録し Chart ソフトウェアを閉じます。
# 次にポテンショスタットの電極ケーブルを以下の様にソーラセルにつなぎます：作用電極(緑のクリップ)をソーラセルの一方につなぎ、参照電極と補助電極(黄と赤のクリップ) を別の片方につなぎます
# EChem ソフトウェアをオープンし、Technique メニューから “Linear Sweep” を選びます。
# 開回路電位よりも高い電圧レンジを選び、“Initial” にその開回路電位の値を “Final” にはゼロを入力します。
# 適正なレートを選び、View をキリックしてスイープ時間を計って OK をクリックします。
# Start をクリックしてスキャンを始めます。
# y軸(電流)を拡大し、最大電流値を記録します。
# ポテンショスタットのカレントレンジを変えてみます。但しレンジは最大電流値よりも高くします。低いとデータを読み取れず記録できません。
# 先ほどと同様に設定したカレントレンジでスキャンし電流を記録します。
# 電流値が IV 曲線の右下でゼロを示すかどうか確かめてください：もし電流が常に正の値を示しゼロにならない場合は、Linear sweep 設定画面で “initial” の値を上げる必要があります。逆に電流がゼロ以下に落ちる時は、ソーラセルが損傷する恐れがありますので “initial” の値を下げてください。

== '''注釈''' ==
* 電流と電圧値をコピー & ペーストするか、Edit メニューの Copy Special で IV 画像を保存し別のソフトウェアに読み込むことができます。
* Excel に IV 曲線の電圧及び電流データを読み込ませ、新たに抵抗 ''R = V/i''　、''W = i  ''  x'' V'' 欄を作成します。
* ''V''に対する  ''i, R,'' 及び ''W'' のグラフを作成し、ソーラセルの機能が最大となる条件を見つけます。
* Display メニューの Show Overlay コマンドを使えば、収録したスキャンをオーバレイできます。削除したいスキャンは Edit メニューの Cut コマンドで消去します。