SolarForge 取扱説明書（詳細版）：太陽電池デバイスモデリングツールの全機能解説

太陽電池デバイスモデリングツール「SolarForge」の詳細な取扱説明書です。メーカー製データシートPDFからのパラメータ自動抽出、1ダイオード・2ダイオードモデルのパラメータ最適化、ダッシュボードでの特性確認や動作条件シミュレータの操作方法を解説しています。さらに、LTspiceやngspice、PSpice向けのSPICEネットリスト出力手順、英語モデリングレポートや検証データZIPの活用法、および等価回路や数値解法に関する技術背景まで網羅的に説明しています。

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1. SolarForge 取扱説明書 SF-MAN-001 SolarForge 太陽電池デバイスモデリングツール 取扱説明書（詳細版） データシート PDF → パラメータ抽出 → SPICE ネットリスト → デバイスモデリングレポー ト → 検証データ 項目 内容 文書番号 SF-MAN-001 版数 第 1.0 版 発行日 2026 年 11 月 7 日 対象バージョン SolarForge v1（単一 HTML アプリ／claude.ai 公開版） 発行 Bee Technologies Inc. All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2026 1
2. SolarForge 取扱説明書 SF-MAN-001 目次 1. はじめに.....................................................................................................................................4 1.1 本書の目的......................................................................................................................... 4 1.2 SolarForge の概要...............................................................................................................4 1.3 主な機能..............................................................................................................................4 1.4 用語......................................................................................................................................4 2. 動作環境と起動........................................................................................................................6 2.1 提供形態..............................................................................................................................6 2.2 推奨環境..............................................................................................................................6 2.3 起動直後の状態................................................................................................................. 6 3. 画面構成.....................................................................................................................................7 4. クイックスタート....................................................................................................................9 5. データシートの読み込み......................................................................................................10 5.1 PDF の読み込み方法....................................................................................................... 10 5.2 抽出される項目と認識ルール......................................................................................10 5.3 出力クラスの選択...........................................................................................................11 5.4 抽出ログの見方............................................................................................................... 11 6. 抽出パラメータの確認と編集............................................................................................. 12 7. モデル設定.............................................................................................................................. 14 7.1 モデルの選び方............................................................................................................... 14 8. ダッシュボードの見方..........................................................................................................15 8.1 KPI タイル.........................................................................................................................15 8.2 特性図................................................................................................................................15 8.3 動作条件シミュレータ...................................................................................................16 8.4 比較表とパラメータ表...................................................................................................17 9. SPICE ネットリスト...............................................................................................................19 9.1 サブサーキットの仕様...................................................................................................19 9.2 出力例（LTspice / ngspice）...........................................................................................19 9.3 LTspice での使い方..........................................................................................................20 9.4 ngspice での使い方..........................................................................................................20 9.5 PSpice での使い方...........................................................................................................20 9.6 応用例................................................................................................................................20 10. デバイスモデリングレポート........................................................................................... 21 11. 検証データ（ZIP）..............................................................................................................22 11.1 ZIP の内容....................................................................................................................... 22 11.2 ngspice による再現手順................................................................................................22 12. 技術解説................................................................................................................................ 24 12.1 等価回路..........................................................................................................................24 12.2 パラメータ抽出（1 ダイオード）.............................................................................24 All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2026 2
3. SolarForge 取扱説明書 SF-MAN-001 12.3 温度・照度スケーリング.............................................................................................24 12.4 2 ダイオードモデルの抽出..........................................................................................24 12.5 暗黙方程式の数値解法.................................................................................................25 12.6 SPICE 実装上の工夫.....................................................................................................25 12.7 検証結果（サンプルモジュール）............................................................................ 25 13. トラブルシューティング....................................................................................................26 14. 制限事項................................................................................................................................ 27 15. 参考文献................................................................................................................................ 28 ※ 目次が表示されない場合は、Word で目次を右クリックし「フィールドの更新」を実行してく ださい。 All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2026 3
4. SolarForge 取扱説明書 SF-MAN-001 1. はじめに 1.1 本書の目的 本書は、太陽電池（セルおよびモジュール）の SPICE モデルをメーカーのデータシート PDF か ら自動生成するツール「SolarForge」の操作方法、出力ファイルの使い方、内部で用いているモ デルと抽出アルゴリズム、検証方法を説明するものです。回路設計者、パワーコンディショナ や MPPT 制御の開発者、SPICE モデルを提供するモデリング担当者を主な読者として想定して います。 1.2 SolarForge の概要 太陽光発電システムの回路設計では、モジュールの電流-電圧（I-V）特性を照度や温度の変化ま で含めて再現できる SPICE モデルが必要です。しかし多くのメーカーは SPICE モデルを提供し ておらず、設計者が使えるのはデータシートに記載された数値だけというのが実情です。 SolarForge は、このデータシートの数値だけから物理的な等価回路モデルのパラメータを抽出 し、そのままシミュレータで使えるネットリストとして出力します。 図 1-1 SolarForge のヘッダー（主な出力ボタン） 1.3 主な機能 機能 内容 PDF 自動抽出 STC 表（Pmax, Vmp, Imp, Voc, Isc）、温度係数（α, β, γ）、NOCT/NMOT 条件、セル枚数（ハーフカット対応）、バイパスダイオード数、低照度効 率、両面係数を抽出 複数出力クラス対応 390/395/400/405 W のように列が並ぶ表から、モデル化するクラスを選択 パラメータ抽出 1 ダイオード（De Soto 6 パラメータ法、β 拘束）または 2 ダイオード （n2=2 再結合、低照度効率拘束）を Levenberg–Marquardt 法で同時解 ダッシュボード STC の I-V/P-V、照度依存性、温度依存性、NOCT 条件、動作条件シミュレ ータ、データシート比較表 SPICE 出力 LTspice/ngspice 用（B ソース）と PSpice 用（G VALUE）。照度 G、セル 温度 TC、裏面照度 GR をパラメータで指定 モデリングレポート Bee Technologies 形式の Device Modeling Report（英文 PDF、9 ページ） 検証データ ZIP モデル、検証ベンチ、CSV（入力値・パラメータ・誤差・I-V カーブ）、特 性図 PNG、入力 PDF を一括出力 1.4 用語 用語 意味 STC 標準試験条件。照度 1000 W/m²、セル温度 25 °C、エアマス AM1.5 NOCT / NMOT 公称動作セル温度。照度 800 W/m²、周囲温度 20 °C、風速 1 m/s でのセル All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2026 4
5. SolarForge 取扱説明書 SF-MAN-001 用語 意味 温度（NMOT は IEC 61215:2021 の名称） Isc / Voc 短絡電流 / 開放電圧 Vmp / Imp / Pmax 最大電力点の電圧 / 電流 / 電力 α, β, γ Isc, Voc, Pmax の温度係数 [%/°C] Ns / Np 直列セル数 / 並列ストリング数 IL, I0, n, Rs, Rsh 光電流、ダイオード飽和電流、理想係数、直列抵抗、並列（シャント）抵 抗 FF 曲線因子 = Pmax / (Isc × Voc) All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2026 5
6. SolarForge 取扱説明書 SF-MAN-001 2. 動作環境と起動 2.1 提供形態 • claude.ai 公開版（アーティファクト）：ブラウザでリンクを開くだけで使用できます。フ ァイルの保存時には保存確認ダイアログが表示されます。 • ローカル版（SolarForge.html）：単一の HTML ファイルです。ダブルクリックでブラウザ が開きます。PDF 解析・PDF 生成・ZIP 生成のライブラリは cdnjs から読み込むため、イ ンターネット接続が必要です。 2.2 推奨環境 項目 推奨 ブラウザ Google Chrome / Microsoft Edge / Firefox / Safari の最新版 画面 幅 1280 px 以上（スマートフォン幅では 1 列表示に切り替わります） シミュレータ LTspice XVII / LTspice 24、ngspice 40 以降、OrCAD PSpice 17.x 以降 2.3 起動直後の状態 起動すると、架空のサンプルモジュール「SBX-108H」（108 ハーフカットセル、390〜405 W）のデータシートが自動で読み込まれ、すべての図表が表示された状態になります。まずはこ の状態で各機能を試し、その後に実際のデータシートを読み込むことをおすすめします。 注意 サンプルデータシートはツールの動作確認用に作成した架空の製品です。実在のメーカ ー・製品とは関係ありません。 All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2026 6
7. SolarForge 取扱説明書 SF-MAN-001 3. 画面構成 画面は、上部のヘッダー、左側の入力レール、右側のダッシュボード（ベンチ）の 3 つの領域で 構成されます。 図 3-1 画面全体（上部） 領域 要素 役割 ヘッダー 再フィット 入力値を変えずにパラメータ抽出をやり直します ネットリスト保存 SPICE モデル（サブサーキット＋テストベンチ）を保 存 検証データ (ZIP) 検証用データ一式を 1 つの ZIP で保存 モデリングレポート (PDF) Device Modeling Report を生成して保存 1・データシート PDF の読み込みと出力クラスの選択 2・抽出パラメータ 抽出結果の確認と手入力による修正 3・モデル設定 モデル種別、SPICE 方言、理想係数の固定、バイパス ダイオード 抽出ログ 各項目の抽出元となった PDF の行を表示 KPI タイル STC の 5 項目について、モデル値とデータシートとの 誤差を表示 特性図（4 枚） STC、照度依存性、温度依存性、NOCT 条件 動作条件シミュレータ 照度・温度・裏面照度を変えたときの特性 比較表・パラメータ表 データシート vs シミュレーション、抽出パラメータ 左レール ダッシュボード All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2026 7
8. SolarForge 取扱説明書 SF-MAN-001 領域 要素 役割 SPICE ネットリスト 生成されたネットリストの表示とコピー モデル理論と参考文献 採用している式と文献 All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2026 8
9. SolarForge 取扱説明書 SF-MAN-001 4. クイックスタート 最短の手順は次のとおりです。各手順の詳細は第 5 章以降を参照してください。 1. 「データシート PDF をドロップ / クリックして選択」の枠に、メーカーのデータシート PDF をドラッグ＆ドロップします。 2. 複数の出力クラスが掲載されている場合は、「出力クラス」でモデル化する型番を選びま す。 3. 「2・抽出パラメータ」で赤枠の項目（未検出）がないか確認し、あればデータシートを見 て入力します。 4. KPI タイルと比較表の誤差を確認します（STC は ±1 %、温度係数は ±10 %、NOCT は ±3 % 以内が目安で、緑色表示になります）。 5. 「ネットリスト保存」で SPICE モデルを保存し、シミュレータに読み込みます。 6. 必要に応じて「モデリングレポート (PDF)」「検証データ (ZIP)」を保存します。 All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2026 9
10. SolarForge 取扱説明書 SF-MAN-001 5. データシートの読み込み 5.1 PDF の読み込み方法 図 5-1 データシート読み込み部 • 枠内に PDF ファイルをドラッグ＆ドロップするか、枠をクリックしてファイルを選択しま す。 • 「サンプルを再読込」で、いつでもサンプルデータシートに戻せます。 • PDF はブラウザ内で解析され、外部のサーバーには送信されません。 5.2 抽出される項目と認識ルール PDF からテキストを取り出し、同じ高さにある文字を 1 行にまとめてから、項目名のパターン で行を探します。表の列（出力クラス）に並ぶ数値は、項目名の後ろにある数値の並びとして 取り出します。 項目 認識するキーワードの例 備考 Pmax Maximum Power, Rated Power, Peak Power, Pmax, Pmpp Voltage/Current/係数/公差を含む行は 除外 Vmp / Imp Maximum Power Voltage/Current, MPP Voltage, Vmp, Vmpp, Imp 1 回目の出現を STC、2 回目を NOCT/NMOT として扱う Voc / Isc Open Circuit Voltage, Short Circuit Current, Voc, Isc 同上 α, β, γ Temperature Coefficient of Isc/Voc/Pmax %/°C または %/K。mV/°C・mA/°C は Voc・Isc で % に換算 NOCT 温度 NOCT, NMOT, Nominal Operating Cell Temperature 照度や周囲温度の行は除外 NOCT 照度 NOCT/NMOT 付近の「800 W/m²」など 見つからない場合は 800 W/m² セル枚数 Number of cells, Cell arrangement, 108 (6×18) half-cut / half-cell を含む場合は Ns = 枚 数/2、Np = 2 バイパスダイオ ード Bypass diodes 見つからない場合、Ns≥36 なら 3 低照度効率 200 W/m² を含む行の % 2 ダイオードモデルの拘束条件に使用 All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2026 10
11. SolarForge 取扱説明書 SF-MAN-001 項目 認識するキーワードの例 備考 両面係数 Bifaciality, Bifacial factor 両面モジュールの裏面照度の重み φ セル技術 TOPCon, HJT, PERC, IBC, CIGS, CdTe, Perovskite など バンドギャップ Eg の初期値を自動設 定 5.3 出力クラスの選択 データシートの表に複数の型番（例：SBX-108H-390〜405）が並ぶ場合、「出力クラス」のプ ルダウンに型番が表示されます。選び直すと、その列の値で全項目が入れ替わり、自動で再フ ィットされます。 5.4 抽出ログの見方 図 5-2 抽出ログ ✓ は抽出できた項目で、矢印の右側にその値を読み取った PDF の行が表示されます。✗ は見つ からなかった項目、– は任意項目（記載がないことが普通の項目）です。抽出結果が疑わしい場 合は、この行がデータシートの正しい箇所かを確認してください。 All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2026 11
12. SolarForge 取扱説明書 SF-MAN-001 6. 抽出パラメータの確認と編集 図 6-1 抽出パラメータ（緑枠＝抽出、赤枠＝未検出） すべての項目は編集できます。値を変更してフォーカスを外すと、自動で再フィットが行われ ます。 All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2026 12
13. SolarForge 取扱説明書 SF-MAN-001 入力項目 単位 用途・注意 型番 / メーカー — ネットリストのサブサーキット名とレポートの表紙に 使用。記号はアンダースコアに置換されます セル技術 / Eg eV I0 の温度依存性に使用。結晶 Si は 1.121 eV 直列セル数 Ns 枚 理想係数を「セル当たり」に換算するために使用。ハ ーフカットは半数 並列ストリング Np — 情報表示用（モデルはモジュール単位の電流で作成） Pmax / Vmp / Imp / Voc / Isc W/V/A Vmp, Imp, Voc, Isc は必須。Pmax は比較表示用 α/β/γ %/°C β はフィット条件、α は光電流の温度係数、γ は検証用 NOCT 関連 °C, W/m², V, A, W NOCT 条件での検証に使用 低照度効率 % 200 W/m² での STC 比の相対効率。2 ダイオードモデル で必須 両面係数 φ % 裏面照度 GR の重み。片面モジュールは 0 ポイント Ns の値は理想係数の値に直接影響します。セル 1 枚の電圧（Voc/Ns）が 0.6〜0.75 V 程度になっているか確認してください。単セルのデータシート（Voc < 1.5 V）は自動的に Ns = 1 になります。 All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2026 13
14. SolarForge 取扱説明書 SF-MAN-001 7. モデル設定 図 7-1 モデル設定 設定 選択肢 説明 等価回路モデル 1 ダイオード / 2 ダイオー ド 通常は 1 ダイオードを推奨。2 ダイオードは低照 度特性を重視する場合に使用 SPICE 方言 LTspice / ngspice、PSpice 出力するネットリストの記法を切り替えます 理想係数 n 固定 空欄 または 数値 空欄では β から自動決定。β が不明なデータシ ートでは固定値（例 1.2）を入力 バイパスダイオード 含める / 含めない 逆バイアス時の保護をモジュール等価の 1 個の ダイオードで表現 7.1 モデルの選び方 • 1 ダイオード（推奨）：Isc、Voc、最大電力点、最大電力点での dP/dV = 0、β の 5 条件を 厳密に満たします。STC と NOCT の再現性が最も高く、収束も安定しています。 • 2 ダイオード：拡散電流（n1）と再結合電流（n2 = 2）を分けて扱います。低照度効率をフ ィット条件に加えるため、200 W/m² 付近の特性を合わせたいときに有効です。データシー トの値の組み合わせによっては、最大電力点の誤差が 0.5 % 程度残る場合があります。 All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2026 14
15. SolarForge 取扱説明書 SF-MAN-001 8. ダッシュボードの見方 8.1 KPI タイル 図 8-1 KPI タイル 上段がモデルによる STC での計算値、下段が「DS（データシート値）」と誤差です。誤差が判 定基準内なら緑、外なら赤で表示されます。Pmax の誤差は、データシートの公称 Pmax と Vmp×Imp の差（丸め）による場合があります。 8.2 特性図 図 8-2 4 つの特性図 図 条件 見るポイント I-V / P-V @ STC 1000 W/m², 25 °C •（データシートの Isc・MPP・Voc）が実線上に あるか 照度依存性 200〜1000 W/m², 25 °C Isc が照度にほぼ比例し、Voc が対数的に変化す ること 温度依存性 0〜75 °C, 1000 W/m² 温度上昇で Voc が低下し、Isc がわずかに増える こと All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2026 15
16. SolarForge 取扱説明書 SF-MAN-001 図 条件 見るポイント NOCT 条件 800 W/m², NOCT 温度 データシートの NOCT 値（•）との一致 8.3 動作条件シミュレータ 図 8-3 動作条件シミュレータ（600 W/m²、55 °C の例） 前面照度 G、セル温度 TC、裏面照度 GR のスライダーを動かすと、I-V/P-V 曲線と出力値の表が その場で更新されます。表の最下行には、その条件を SPICE で再現するためのサブサーキット 呼び出し行が表示されます。ここでの計算はネットリストと同じ式を使っています。 All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2026 16
17. SolarForge 取扱説明書 SF-MAN-001 8.4 比較表とパラメータ表 図 8-4 データシート vs シミュレーション All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2026 17
18. SolarForge 取扱説明書 SF-MAN-001 図 8-5 抽出モデルパラメータ 「フィット残差 Σr²」は、5 条件の正規化残差の二乗和です。1e-20 より小さければ、条件を厳 密に満たしています。1e-6 を超える場合は、入力値の誤り（Ns や温度係数の符号など）を疑っ てください。 All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2026 18
19. SolarForge 取扱説明書 SF-MAN-001 9. SPICE ネットリスト 9.1 サブサーキットの仕様 項目 内容 端子 P：正極（+）、N：負極（−） パラメータ G：前面照度 [W/m²]（既定 1000）、TC：セル温度 [°C]（既定 25）、GR：裏 面照度 [W/m²]（既定 0） 電流の向き 発電時、電流は P 端子から外部回路へ流れ出ます 内部構成 光電流源 IPH、ダイオード BD1（2 ダイオード時は BD2）、RSH、RS、バイ パスダイオード DBP 9.2 出力例（LTspice / ngspice） *$ * PART NUMBER : SBX-108H-390 * MANUFACTURER: SunBee Demo Solar * DEVICE : Photovoltaic module (Mono), Ns=54, Np=2 * MODEL : Single-diode, De Soto 6-parameter (beta-Voc constrained) * GENERATED BY: SolarForge 2026-11-07 * PINS : P = (+) terminal, N = (-) terminal * PARAMETERS : G = front irradiance [W/m2], TC = cell temperature [degC], GR = rear irradiance [W/m2] * SIMULATOR : LTspice / ngspice * .SUBCKT SBX_108H_390 P N PARAMS: G=1000 TC=25 GR=0 .PARAM GREF=1000 TREF=298.15 KB=8.617333e-5 NS=54 BIF=0 .PARAM ILREF=13.695593 AISC=0.0065712 EGREF=1.121 .PARAM RSREF=0.20107685 RSHREF=492.15418 .PARAM I01REF=2.1604409e-10 N1=1.075344 .PARAM TK={TC+273.15} .PARAM GEFF={MAX(G+BIF*GR,1e-3)} .PARAM EGT={EGREF*(1-0.0002677*(TK-TREF))} .PARAM ILT={GEFF/GREF*(ILREF+AISC*(TK-TREF))} .PARAM RSHT={RSHREF*GREF/GEFF} .PARAM I01T={I01REF*pow(TK/TREF,3)*EXP((EGREF/TREF-EGT/TK)/(1*KB))} .PARAM A1T={N1*NS*KB*TK} IPH N J {ILT} BD1 J N I={I01T}*(exp(min(V(J,N)/{A1T},80))-1) RSH J N {RSHT} RS J P {RSREF} DBP N P DBYP .MODEL DBYP D(IS=2.00e-5 N=3.15 RS=0.012 CJO=1n) .ENDS SBX_108H_390 *$ All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2026 19
20. SolarForge 取扱説明書 SF-MAN-001 9.3 LTspice での使い方 1. 「ネットリスト保存」で保存したファイルを、回路図と同じフォルダに置きます（公開版 では拡張子が .txt になるため、.lib に変更してください）。 2. 回路図に SPICE directive で .include SBX_108H_390.lib を記述します。 3. 部品として「X」を置くか、directive で XPV P 0 SBX_108H_390 PARAMS: G=1000 TC=25 GR=0 と記述します。 4. I-V 特性を見るには VBIAS P 0 0 と .dc VBIAS 0 39 0.05 を追加し、I(VBIAS) をプロット します。 5. 照度を振る場合は .step param GG list 200 400 600 800 1000 とし、G={GG} を渡しま す。 9.4 ngspice での使い方 * I-V sweep * .include SBX_108H_390.lib XPV P 0 SBX_108H_390 PARAMS: G=800 TC=45 GR=0 VBIAS P 0 DC 0 .dc VBIAS 0 39 0.05 .control run plot i(vbias) .endc .end 9.5 PSpice での使い方 SPICE 方言で「PSpice (OrCAD)」を選ぶと、B ソースの代わりに G_D1 J N VALUE={...} 形式 で出力されます。exp の発散を防ぐため LIMIT() 関数を使っています。シンボルは Model Editor でサブサーキットから作成し、PARAMS の G・TC・GR をプロパティとして追加してく ださい。 注意 ngspice ではサブサーキット名にハイフン（-）を使えないため、型番の記号はすべてア ンダースコアに置き換えて出力しています。 9.6 応用例 • MPPT 制御の検証：G を PWL や時間関数に置き換えると、日射変動に対する追従性を評価 できます（パラメータを行動記述にする場合は、ILT の式を直接 B ソースに書き換えてくだ さい）。 • ストリング構成：サブサーキットを直列に接続し、一部のモジュールだけ G を下げると、 部分影とバイパスダイオードの動作を確認できます。 • 両面モジュール：GR に裏面照度を与えると、実効照度 G + φ·GR で計算されます。 All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2026 20
21. SolarForge 取扱説明書 SF-MAN-001 10. デバイスモデリングレポート 「モデリングレポート (PDF)」で、Bee Technologies 形式の英文レポートを生成します。構成 は次のとおりです。 ページ 内容 1 表紙（COMPONENTS, PART NUMBER, MANUFACTURER, SPICE MODEL, SIMULATOR, REMARK） 2 目次 3 1. 等価回路図とモデルパラメータ表 4 2. SPICE モデル（ネットリスト全文とテストベンチ） 5 3. STC の I-V/P-V 特性と Measurement / Simulation / %Error 表 6 4. 照度依存性（200〜1000 W/m²）と低照度効率の比較 7 5. 温度依存性（0〜75 °C）と温度係数の比較 8 6. NOCT 特性の比較 9 7. 全項目のまとめ表 レポートの Measurement 欄はデータシートの値、Simulation 欄は抽出したモデルによる計算値 です。測定データを使った評価が必要な場合は、検証データ ZIP の CSV と実測値を比較してく ださい。 All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2026 21
22. SolarForge 取扱説明書 SF-MAN-001 11. 検証データ（ZIP） 11.1 ZIP の内容 フォルダ / ファイル 内容 README.txt 条件一覧と再現手順 model/<型番>.lib LTspice / ngspice 用モデル model/<型番>_pspice.lib PSpice 用モデル bench/<型番>_verify_ngspice.cir 全 9 条件を一度に掃引する ngspice ベンチ（wrdata で結果 を出力） bench/<型番>_verify_ltspice.cir 同じ内容の LTspice ベンチ data/datasheet_input.csv 入力値と、その値が PDF から抽出されたか手入力かの記録 data/model_parameters.csv 抽出パラメータ data/ comparison_datasheet_vs_model.csv データシート値とモデル値、誤差 % data/iv_curves_model.csv 全条件の I-V・P-V（0.05 V 刻み、ベンチと同じ電圧点） data/keypoints_model.csv 各条件の Isc, Voc, Vmp, Imp, Pmax, FF plots/*.png 特性図 4 枚 source/*.pdf 入力したデータシート PDF 9 つの条件は、STC、照度 200/400/600/800 W/m²（25 °C）、温度 0/50/75 °C（1000 W/m²）、NOCT です。CSV は UTF-8（BOM 付き）のため、Excel でそのまま開けます。 11.2 ngspice による再現手順 cd bench ngspice -b SBX_108H_390_verify_ngspice.cir # -> iv_ngspice.txt : 各条件ごとに (V, I) の列が並ぶ * SolarForge verification bench (ngspice) - SBX_108H_390 * Sweeps all conditions at once: VSWEEP 0 -> 41.5 V, step 0.05 V * Module current of each condition = I(Vk) (positive = generating) .include ../model/SBX_108H_390.lib VSWEEP S 0 DC 0 * (1) STC_G1000_T25 XPV1 P1 0 SBX_108H_390 PARAMS: G=1000 TC=25 GR=0 V1 P1 S DC 0 * (2) G200_T25 XPV2 P2 0 SBX_108H_390 PARAMS: G=200 TC=25 GR=0 V2 P2 S DC 0 * (3) G400_T25 XPV3 P3 0 SBX_108H_390 PARAMS: G=400 TC=25 GR=0 V3 P3 S DC 0 * (4) G600_T25 XPV4 P4 0 SBX_108H_390 PARAMS: G=600 TC=25 GR=0 V4 P4 S DC 0 All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2026 22
23. SolarForge 取扱説明書 SF-MAN-001 * (5) G800_T25 XPV5 P5 0 SBX_108H_390 PARAMS: G=800 TC=25 GR=0 V5 P5 S DC 0 * (6) G1000_T0 XPV6 P6 0 SBX_108H_390 PARAMS: G=1000 TC=0 GR=0 V6 P6 S DC 0 * (7) G1000_T50 XPV7 P7 0 SBX_108H_390 PARAMS: G=1000 TC=50 GR=0 V7 P7 S DC 0 * (8) G1000_T75 XPV8 P8 0 SBX_108H_390 PARAMS: G=1000 TC=75 GR=0 V8 P8 S DC 0 * (9) NOCT_G800_T45 XPV9 P9 0 SBX_108H_390 PARAMS: G=800 TC=45 GR=0 V9 P9 S DC 0 .DC VSWEEP 0 41.5 0.05 .control run wrdata iv_ngspice.txt i(v1) i(v2) i(v3) i(v4) i(v5) i(v6) i(v7) i(v8) i(v9) echo "columns: V, STC_G1000_T25, G200_T25, G400_T25, G600_T25, G800_T25, G1000_T0, G1000_T50, G1000_T75, NOCT_G800_T45 (wrdata writes V before each current)" .endc .END 出力された iv_ngspice.txt の電流と data/iv_curves_model.csv の電流を比較します。サンプルモ ジュールでは、0〜Voc の範囲で全 9 条件とも差は 1 mA 以内（Isc の 0.005 % 未満）でした。 差は、ネットリストのパラメータを有効数字 8 桁に丸めていることによるものです。 All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2026 23
24. SolarForge 取扱説明書 SF-MAN-001 12. 技術解説 12.1 等価回路 太陽電池を、光電流源 IL、pn 接合ダイオード、並列抵抗 Rsh、直列抵抗 Rs からなる等価回路 で表します。端子電流 I と端子電圧 V の関係は次の暗黙方程式になります。 I = I_L − Σ_k I_0k [ exp( (V + I·R_s) / a_k ) − 1 ] − (V + I·R_s) / R_sh a_k = n_k · N_s · k · T / q 1 ダイオードモデルでは k = 1 のみ、2 ダイオードモデルでは n1（拡散、フィット）と n2 = 2 （空乏層での再結合）の 2 つのダイオードを使います。 12.2 パラメータ抽出（1 ダイオード） 未知数は IL、I0、n、Rs、Rsh の 5 つです。データシートから次の 5 条件を作ります。 1. 短絡点：V = 0 で I = Isc 2. 開放点：I = 0 で V = Voc 3. 最大電力点：V = Vmp で I = Imp 4. 最大電力点で電力が極大：dP/dV = Imp + Vmp·dI/dV = 0 5. 開放電圧の温度係数：T = 50 °C での Voc がデータシートの β と一致 条件 1 と 2 は IL と I0 について線形なので、n、Rs、Rsh を与えれば IL と I0 は解析的に求まり ます。 I_0 = [ I_sc (1 + R_s/R_sh) − V_oc/R_sh ] / [ exp(V_oc/a) − exp(I_sc R_s/a) ] I_L = V_oc/R_sh + I_0 [ exp(V_oc/a) − 1 ] 残る条件 3〜5 を、未知数 (n, ln Rs, ln Rsh) の 3 変数の非線形連立方程式として Levenberg– Marquardt 法で解きます。抵抗を対数で扱うことで桁の異なる値を安定に探索でき、複数の初期 値から出発して残差最小の解を採用します。β を条件に加えることで、理想係数 n が物理的に決 まり、温度特性の再現性が高まります（De Soto らの 6 パラメータ法）。 12.3 温度・照度スケーリング I_L(G,T) = (G/G_ref) · [ I_L,ref + α_Isc (T − T_ref) ] I_0(T) = I_0,ref (T/T_ref)^3 · exp[ (E_g,ref/T_ref − E_g(T)/T) / k ] E_g(T) = E_g,ref [ 1 − 0.0002677 (T − T_ref) ], a(T) = a_ref · T/T_ref, R_sh(G) = R_sh,ref · G_ref/G 2 ダイオードモデルの再結合電流は I02 ∝ T^2.5 exp(−Eg/2kT) とします。両面モジュールでは、 実効照度 Geff = G + φ·GR を G の代わりに使います（IEC TS 60904-1-2 の両面係数の考え方）。 12.4 2 ダイオードモデルの抽出 未知数は IL、I01、I02、n1、Rs、Rsh です。比 r = I02/I01 を導入すると、条件 1・2 から IL と I01 が線形に求まります。残る (n1, ln r, ln Rs, ln Rsh) を、最大電力点、dP/dV = 0、β、低照度 All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2026 24
25. SolarForge 取扱説明書 SF-MAN-001 相対効率（200 W/m²）の 4 条件で解きます。再結合電流は低照度で相対的に大きくなるため、 低照度効率が I02 を決める条件になります。 12.5 暗黙方程式の数値解法 接合電圧 Vd = V + I·Rs を変数にとると、 g(V_d) = I_L − I_d(V_d) − V_d/R_sh − (V_d − V)/R_s = 0 は Vd について単調減少です。したがって、解を含む区間を確保したうえで Newton 法と二分法 を組み合わせれば、逆バイアスから Voc 超えまで全領域で確実に収束します。1 ダイオードモデ ルでは Lambert W 関数による陽解と同じ解になります。 12.6 SPICE 実装上の工夫 • 温度・照度の依存性は、すべてサブサーキット内の .PARAM 式で計算します。シミュレータ の .TEMP に依存しないため、モジュールごとに異なるセル温度を与えられます。 • ダイオード電流は exp(min(V/a, 80)) で上限を設け、過大な順バイアスでの数値発散を防 いでいます。 • バイパスダイオードは、セル群ごとのダイオードを直列にしたものとして、N と RS をダイ オード数倍した 1 個のダイオードで表しています。 12.7 検証結果（サンプルモジュール） 条件 項目 データシート モデル 誤差 % STC Isc / Voc / Imp / Vmp 13.69 / 37.10 / 12.93 / 30.07 13.690 / 37.100 / 12.930 / 30.070 0.00 STC Pmax [W] 390 388.81 −0.31 （公称値 の丸め） 温度 β Voc [%/°C] −0.34 −0.340 0.00 温度 γ Pmax [%/°C] −0.43 −0.425 +1.27 NOCT Pmax [W] 286.1 286.40 +0.11 低照度 相対効率 @200 W/m² [%] 99 98.98 −0.02 SPICE ngspice とアプリ計算の電 流差 — — < 1 mA All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2026 25
26. SolarForge 取扱説明書 SF-MAN-001 13. トラブルシューティング 症状 原因と対処 項目が赤枠になる データシートの表記が認識パターンにない。抽出ログで確認し、手 入力してください 値が別の行から読まれている 抽出ログの行を確認し、正しい値に修正してください スキャン画像の PDF で何も抽出 されない 文字情報がない PDF は読めません。値を手入力してください 「フィットが収束しませんでし た」 Ns が誤っている（Voc/Ns が 0.6〜0.75 V か確認）、β の符号が正に なっている、Isc ≤ Imp などの入力誤り 温度係数の誤差が大きい β が空欄で n が固定値になっている可能性。β を入力するか、n 固定 欄を調整 2 ダイオードが選べない／誤差 が大きい 低照度効率と β が必要です。データシートに記載がない場合は 1 ダ イオードを使用してください LTspice でエラーになる サブサーキット名と呼び出し名の一致、.include のパス、PARAMS: の記述を確認 公開版で保存できない 保存確認ダイアログで許可してください。ネットリストは .txt で保 存されます All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2026 26
27. SolarForge 取扱説明書 SF-MAN-001 14. 制限事項 • 部分影時のセル単位の逆バイアス降伏（Bishop モデル）は扱っていません。バイパスダイ オードはモジュール等価の 1 個です。 • スペクトル（エアマス）依存性、入射角依存性、経年劣化、ペロブスカイトのヒステリシ スなどの過渡的な挙動は含みません。 • データシートの値は通常、公差を含む公称値です。モデルはデータシートを再現するもの であり、個々の実機の特性を保証するものではありません。 • PDF の解析は文字情報を前提としています。表の組み方によっては抽出できない項目があ ります。 All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2026 27
28. SolarForge 取扱説明書 SF-MAN-001 15. 参考文献 [1] W. De Soto, S. A. Klein, W. A. Beckman, "Improvement and validation of a model for photovoltaic array performance," Solar Energy, vol. 80, pp. 78–88, 2006. [2] M. G. Villalva, J. R. Gazoli, E. R. Filho, "Comprehensive approach to modeling and simulation of photovoltaic arrays," IEEE Trans. Power Electronics, vol. 24, no. 5, pp. 1198–1208, 2009. [3] A. Jain, A. Kapoor, "Exact analytical solutions of the parameters of real solar cells using Lambert Wfunction," Solar Energy Materials and Solar Cells, vol. 81, pp. 269–277, 2004. [4] K. Ishaque, Z. Salam, H. Taheri, "Simple, fast and accurate two-diode model for photovoltaic modules," Solar Energy Materials and Solar Cells, vol. 95, pp. 586–594, 2011. [5] A. Laudani, F. Riganti Fulginei, A. Salvini, "Identification of the one-diode model for photovoltaic modules from datasheet values," Solar Energy, vol. 108, pp. 432–446, 2014. [6] IEC 61215-1:2021, Terrestrial photovoltaic (PV) modules – Design qualification and type approval. [7] IEC TS 60904-1-2:2019, Photovoltaic devices – Measurement of current-voltage characteristics of bifacial photovoltaic devices. All Rights Reserved Copyright (C) Bee Technologies Inc. 2026 28