Difference between revisions of "Echemソフトウエア -太陽電池のI-Vカーブの取り方-"

From eDAQ Wiki
Jump to: navigation, search
 
(注釈)
 
(20 intermediate revisions by the same user not shown)
Line 1: Line 1:
[[File:Pot ecorder comp slc.jpg|300px|thumb|right|The eDAQ potentiostat and e-corder is used to plot the IV curve of a simple solar cell taken from a calculator]]
+
[[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|The EChem software will overlay IV curves collected under different conditions]][[File:Dye-sensitized solar cell.jpg|300px|thumb|right|A dye-sensitized solar cell]]
+
[[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]]
  
''This application note describes a procedure for plotting the IV curve of a solar cell using eDAQ EChem software.''
+
''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。''
  
== Introduction ==
+
== 緒言 ==
The linear sweep voltammetry technique in EChem software can be used to plot the IV (current versus voltage) curve of a solar cell. The software can then overlay many IV curves recorded under different conditions. The [http://www.edaq.com/product_details_page.php?product_no=ER461 EChem Startup System] is an inexpensive, easy to use system for characterising solar cells.
+
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。
  
== Background ==
+
== 背景 ==
The development and testing of solar cells (and other power generation/storage devices such as batteries, capacitors, and fuel cells) requires characterisation of the performance of the device under different load conditions. In days gone by this was usually done by connecting an electrical resistor (which mimicked an actual load) to the device while the voltage and current were measured. This was repeated for different values of resistor over the range of interest, which could mean that many resistors would be required.
+
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's Law] tells us that current proportional to voltage divided by resistance, that is ''i = V/R'', or put another way, if we know ''i'' and ''V'' than we can calculate ''R''''R = V/''i''
+
[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'' ''V'' から ''R'' は  ''R = V/''i'' です。
  
Using a device called a [http://en.wikipedia.org/wiki/Potentiostat potentiostat], we can control voltage and simultaneously measure the current. This means that a potentiostat can be used to characterise a solar cell by changing the potential across the cell and measuring the resulting current, and so can quickly determine the electrical characteristics for a large number of resistance values.
+
[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。
  
== Equipment Required ==
+
== '''使用する装置''' ==
The following equipment is required:
+
次の装置が必要です:
* Computer with [http://www.edaq.com/ES260 EChem] and [http://www.edaq.com/ES500 Chart] softwares installed
+
* [http://www.edaq.com/ES260 EChem] [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 Integrated Potentiostat], or [http://www.edaq.com/EA163 EA163 Potentiostat] with [http://www.edaq.com/e-corder-units e-corder]
+
*  [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] [http://www.edaq.com/e-corder-units e-corder]
* [http://www.edaq.com/ET325-5 ET325 Thin film solar cell]
+
* [http://www.edaq.com/ET325-5 ET325 フィルムソーラセル]
  
== Procedure ==
+
== '''手順''' ==
To plot an IV curve in EChem software, start by determining the open circuit potential of the solar cell:
+
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:
# Connect the electrodes cable of the potentiostat to the solar cell as follows: working electrode (green clip) on one side of the solar cell and reference electrode (yellow clip) on the other side. Do not connect the auxiliary electrode (red clip) to the solar cell at this time.
+
# 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。
# Open the Chart software and use the High Z mode (High Impedance Voltmeter) of the potentiostat. Open the potentiostat window, select Mode = High Z, Range = 10 V and Cell = Real. The voltage can be read in the top left side of the window. This voltage is the open circuit potential of the solar cell, the voltage across the solar cell when no current is flowing. For more information on potentiostat operation please see the appropriate manual by using the links “EA163 EA362 EA164 Potentiostats” or "ER466 Potentiostat" after following the Manuals link at the [http://www.edaq.com/support.php eDAQ support] page.
+
# 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。
# If you are using a potentiostat which doesn't have High Z mode, use either a pH meter in voltage mode, or a voltmeter, to measure the open circuit potential of the solar cell.
+
# 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。
# Make a note of the open circuit potential and close the Chart software.
+
# 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。
# Now connect the electrode cable of the potentiostat to the solar cell as follows: working electrode (green clip) on one side of the solar cell and auxiliary and reference electrodes (red and yellow clips) on the other side.
+
# 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
# Open the EChem software and in the Technique menu chose “Linear Sweep”.
+
# 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。
# Select a voltage range which is higher than the open circuit potential. Enter the value of the open circuit potential in “Initial” and zero in “Final”.
+
# 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。
# Chose an appropriate rate. Click View to see how long the sweep will take. Click OK.
+
# 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。
# Click Start to perform a scan.
+
# Start をクリックしてスキャンを始めます。
# Expand the y-axis (current) to see the maximum current recorded.
+
# y軸(電流)を拡大し、最大電流値を記録します。
# Change the current range of the potentiostat; the range must be higher than the maximum current, otherwise you will lose data points.
+
# 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。
# Click Start to repeat the scan using the new current range setting.
+
# 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。
# Check to see if the current reaches zero in the bottom right of the IV curve; if the current is always positive and never reached zero, you must increase the “initial” value in the Linear sweep window; if the current falls a lot below zero, do the opposite by decreasing the “initial” value, as this may damage your solar cell.
+
# 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。
  
== Notes ==
+
== '''注釈''' ==
* You can copy and paste the voltage and current values, or the IV picture, into third party software using the Copy Special command in the Edit menu.
+
* 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。
* Transfer the voltage and current data of an IV curve to Excel and create new columns for resistance, ''R = V/i'', and work, ''W = i  ''  x'' V''
+
* 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。
* Make a graph that shows ''i, R,'' and ''W'' versus ''V''. Determine the conditions that provide for maximum work by the solar cell.
+
* ''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。
* Use the Show Overlay command in the Display menu, to overlay the IV curves you have collected; if you would like to delete a scan, use the Cut command in the Edit Menu.
+
* 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。

Latest revision as of 20:13, 18 July 2014

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。
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。
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。 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。

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 iV から RR = V/i です。

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:

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:

  1. 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。
  2. 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eDAQ サポート ページのマニュアルからリンクします。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. Start をクリックしてスキャンを始めます。
  10. y軸(電流)を拡大し、最大電流値を記録します。
  11. 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。
  12. 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。
  13. 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。