JP2000174319A - 太陽光発電装置 - Google Patents

太陽光発電装置

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JP2000174319A
JP2000174319A JP10347000A JP34700098A JP2000174319A JP 2000174319 A JP2000174319 A JP 2000174319A JP 10347000 A JP10347000 A JP 10347000A JP 34700098 A JP34700098 A JP 34700098A JP 2000174319 A JP2000174319 A JP 2000174319A
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JP
Japan
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solar cell
module
power
power generation
modules
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Pending
Application number
JP10347000A
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English (en)
Inventor
Mitsuru Matsukawa
満 松川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

(57)【要約】 【課題】 運用コストやエネルギを要しない経済的な手
法で、結晶系の太陽電池アレイの効果的な冷却を実現
し、この種の太陽電池アレイを備えた大型,大規模の太
陽電池装置の発電効率を向上する。 【解決手段】 結晶系の複数の太陽電池モジュール2を
直列又は並列に接続した結晶系の太陽電池アレイ1と、
このアレイ1の発電電力を交流電力に変換する逆変換装
置6と、アレイ1の隣り合うモジュール2間それぞれに
設けられ,一端が隣り合うモジュール2の一方の裏面側
に取付けられ,他端が隣り合うモジュール2の他方の裏
面側に取付けられた複数のヒートパイプ11とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、結晶系の太陽電池
アレイを備えた太陽光発電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電力系統に連系運転される分散型
電源装置や離島等の発電装置,非常用電源装置等には、
太陽光発電装置が用いられる。
【0003】この太陽光発電装置は、例えば大規模なビ
ルや工場等の各種施設に設けられる大型大出力の主に産
業用の場合、太陽電池として複数の太陽電池モジュール
を直列又は並列に接続した太陽電池アレイを備え、その
発電電力を逆変換装置(インバータ)により大容量の交
流電力に変換して負荷給電する。
【0004】ところで、太陽電池モジュールには、結晶
系のものと、アモルファス系のものとがあり、一般に、
前者の結晶系のものが多用される。
【0005】そして、この種の太陽光発電装置の太陽電
池アレイは、通常、各太陽電池モジュールを、建物の屋
根や壁面或いは地上等に効果的に日照を受けるように1
列又は複数列に配設して形成される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前記の結晶系の太陽電
池アレイを備えた太陽光発電装置は、結晶系の太陽電池
の発電効率がその温度上昇によって低下することから、
モジュール(又はセル)の温度Tと,その25℃の出力
を基準(1.00)とした相対出力nとが図5の実線に
示すように逆比例する。
【0007】そして、この図5からも明らかなように、
発電効率の温度変化率R(=−Δη(対25℃比発電
量)/ΔT(モジュール温度))が、一般に、−0.0
03〜−0.005程度もあることから、モジュール温
度25℃で10KWの発電量がある太陽電池の場合、モ
ジュール温度が75℃に上昇すると、その発電量は7〜
8KW前後まで低下する。
【0008】一方、太陽電池アレイの設置面積(受光面
積)は、一般に、1KW発電(モジュール温度25℃)
に約10m必要であり、前記の大型大出力の産業用等
のものにあっては、数十〜数百KWの発電を行うため、
数百〜数万mの大面積になる。
【0009】そして、このような大面積の太陽電池アレ
イにあっては、雲や建築物,木々等の障害物による日照
障害に基づき、一部の太陽電池モジュールがいわゆる陰
(影)に位置する事態が発生する。
【0010】また、とくに豪雪地帯では例えば屋根に配
設された各太陽電池モジュールの積雪が晴天時に溶け始
めると、上部の太陽電池モジュールの積雪が下部の太陽
電池モジュールの表面にずり落ちて上部の太陽電池モジ
ュールのみが日射を受けて発電する事態も発生する。
【0011】したがって、従来の結晶系の太陽電池アレ
イを備えた太陽光発電装置においては、前記したように
温度上昇に基づく発電効率の低下によって発電電力が低
下するだけでなく、日照障害等によっても発電電力が低
下する問題点がある。
【0012】そして、自然風による冷却では、各太陽電
池モジュールの通風構造を改善したとしても、十分な冷
却効果は得られず、日照による温度上昇を十分に抑制す
ることはできない。
【0013】本発明は、運用コストやエネルギを要しな
い経済的な手法で、結晶系の太陽電池アレイの効果的な
冷却を実現し、この種の太陽電池アレイを備えた大型,
大規模の太陽光発電装置の発電効率を向上することを課
題とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明の太陽光発電装置においては、結晶系の複
数の太陽電池モジュールを直列又は並列に接続して形成
された結晶系の太陽電池アレイと、このアレイの直流の
発電電力を交流電力に変換する逆変換装置と、前記アレ
イの隣り合う太陽電池モジュール間それぞれに設けら
れ,一端が隣り合う太陽電池モジュールの一方の裏面側
に取付けられ,他端が隣り合う太陽電池モジュールの他
方の裏面側に取付けられた複数のヒートパイプとを備え
る。
【0015】そして、一部の太陽電池モジュールが日照
障害で発電量の減少又は発電停止の状態になると、それ
らのモジュールは、発電量の減少等による損失低下と日
射エネルギの低下とにより、急激にモジュール温度が低
下する。
【0016】また、雪溶けにより上部の太陽電池モジュ
ールのみが日照を受けて発電するようなときは、下部の
雪で覆われた太陽電池モジュールは雪による冷却効果に
より一層モジュール温度が低くなる。
【0017】したがって、隣り合う太陽電池モジュール
をそれぞれヒートパイプで熱的に接続すると、日照障害
が発生したモジュール,雪で覆われたモジュールの温度
が日射を受けて発電中のモジュールより著しく低いた
め、発電中のモジュールの熱がヒートパイプを介して日
照障害等の発生したモジュールに輸送され、このモジュ
ール間の熱輸送により太陽電池アレイ全体のモジュール
間の温度差が緩和(減少)し、発電中のモジュールが効
果的に冷却されてその温度上昇が防止される。
【0018】このとき、ヒートパイプを用いたモジュー
ル間の熱輸送で冷却するため、冷却のための運用コスト
及びエネルギが不要で経済的である。
【0019】また、日照障害のない発電中の各モジュー
ルの温度をT,その総発電量をP とし、日照障害が
生じている各モジュールの温度をT(<T),その
総発電量をP(<P)とすると、アレイ全体の発電
量Pはヒートパイプがなければ、P+Pとなる
が、ヒートパイプがあれば、ヒートパイプの熱輸送で均
一化されたモジュール温度をTa(T<Ta<T
とすると、P(1+(Ta−T)・R)+P(1
+(Ta−T)・R)となり(Rは発電効率の温度変
化率)、P+Pより大きくなることから、アレイ全
体の発電効率が向上する。
【0020】本発明の実施の形態について、図1〜図4
を参照して説明する。
【発明の実施の形態】(1形態)まず、本発明の実施の
1形態について、図1〜図3を参照して説明する。図1
は分散型電源装置として設けられた太陽光発電装置のブ
ロック結線図を示し、その結晶系の太陽電池アレイ1は
屋根や壁等に設置された複数の太陽電池モジュール2を
直列又は並列に接続して形成され、各モジュール2の直
流の発電電力が逆変換装置(インバータ)3に供給さ
れ、この逆変換装置3は交流出力側が連系・解列用のス
イッチ4を介して配電線等の電力線5に接続され、連系
運転時、電力線5の系統電源6に同期して運転され、直
流電力を系統電源6に同期した交流電力に変換し、電力
線5の負荷7に給電する。
【0021】ところで、各太陽電池モジュール2は図2
に示すように、例えば単結晶シリコンの太陽電池素子基
板8の裏面が支持体を形成するアルミ等の金属の裏面板
9で覆われている。また、モジュール2間の電気的接続
は端子ボックス10を介して行われる。
【0022】さらに、上下,左右の隣り合うモジュール
2間に、それぞれヒートパイプ11が配設され、各ヒー
トパイプ11は一端が一方のモジュール2の裏面板9に
取付けられ、他端が他方のモジュール2の裏面板9に取
付けられる。
【0023】このヒートパイプ11の取付けはどのよう
であってもよいが、例えば図3に示す熱伝導性のよいア
ルミ等の金属の取付具12を使用し、裏面板9と取付具
12との間にヒートパイプ11の端部を挟み、取付具1
2を裏面板9にねじ止めして行われる。なお、図3の1
2’は取付具12のねじ穴を示す。
【0024】そして、一部のモジュール2が雲等の障害
物の影に位置してアレイ1に部分的な日照障害が発生す
ると、影に位置したモジュール2は発電量の減少又は発
電停止になり損失が低下するとともに、日射エネルギが
減少し、急激にモジュール温度が低下する。
【0025】このとき、日照障害が発生していないモジ
ュール2と日照障害が発生したモジュールとの温度差が
大きくなり、ヒートパイプ11で熱的に接続された隣り
合うモジュール2の一方が日照障害の発生していないモ
ジュール2,他方が日照障害の発生しているモジュール
2であれば、一方のモジュール2の熱がヒートパイプ1
1の作動液の蒸発,凝固により、ヒートパイプ11を介
して他方のモジュール2に輸送され、一方のモジュール
2が冷却されてその温度上昇が防止され、その発電電力
のモジュール温度の上昇による低下が防止される。
【0026】そして、アレイ1の全体において、温度の
高いモジュール2からヒートパイプ11を介して温度の
低いモジュール2に熱が輸送されるため、モジュール2
間の温度差が緩和(減少)する。
【0027】このとき、日照障害の発生していない各モ
ジュール2の温度をT,その総発電量をPとし、日
照障害が発生している各モジュール2の温度をT(<
),その総発電量をP(<P)とし、ヒートパ
イプ11の熱輸送により、アレイ1全体のモジュール温
度がTa(T<Ta<T)になったとすると、アレ
イ1全体の発電電力Pは、ヒートパイプ11を設けな
ければ、P=P+Pとなるが、ヒートパイプ11
を設けると、P=P(1+(Ta−T)・R)+
(1+(Ta−T)・R)となり、P+P
り大きくなり増大する。
【0028】具体的には、T=75℃,T=25
℃,Ta=50℃とし、R=0.004とすると、ヒー
トパイプ11を設けることにより、P=P(1+
(Ta−T)・R)+P(1+(Ta−T)・
R)=1.1・P+0.9・Pとなり、(1.1・
+0.9・P)−(P+P)=0.1・P
−0.1・P>0,(P>P)であることから、
ヒートパイプ11を設けないときより、発電電力が0.
1・(P−P)増大する。したがって、アレイ1全
体の発電効率が向上し、発電量が増加する。
【0029】このとき、ヒートパイプ11を介してモジ
ュール2間で熱輸送を行うのみであるため、運用コスト
及びエネルギがかからず、極めて経済的である。
【0030】(第2の形態)つぎに、本発明の実施の他
の形態について、図4を参照して説明する。この実施の
形態にあっては、図4に示すように、ヒートパイプ11
の一端,他端を裏面板9に側部から埋込んでモジュール
2の裏面側に取付ける。
【0031】そして、この実施の形態の場合も、前記1
実施の形態の場合と同様の効果が得られる。
【0032】ところで、前記両実施形態において、隣り
合うモジュール間のヒートパイプ11の径や本数等はど
のようであってもよく、モジュール間にそれぞれ複数本
のヒートパイプを配設してもよい。なお、ヒートパイプ
は極力短くすることが望ましい。
【0033】つぎに、各モジュール2は金属の裏面板9
の代わりにガラス板等が設けられたものであってもよ
い。
【0034】そして、前記両形態にあっては、電力系統
に連系運転される分散型電源装置として用いた場合につ
いて説明したが、離島等での発電装置或いは非常電源装
置として、電力系統から切離されて単独使用される場合
にも同様に適用できるのは勿論である。
【0035】
【発明の効果】本発明は、以下に記載する効果を奏す
る。太陽電池アレイ1の隣り合う太陽電池モジュール2
間をそれぞれヒートパイプ11で熱的に接続したため、
日照によって発電中の温度の高いモジュール2から雲や
建物等の日照障害が発生したり、雪で覆われたりした温
度の低いモジュール2に、温度の高いモジュール2の熱
がヒートパイプ11を介して輸送され、このモジュール
間の熱輸送により太陽電池アレイ1全体のモジュール2
間の温度差を緩和し、日照を受けている発電中のモジュ
ール2を効果的に冷却してその温度上昇を防止すること
ができる。
【0036】このとき、ヒートパイプ11を用いたモジ
ュール2間の熱輸送で冷却するため、冷却のための運用
コスト及びエネルギが不要で経済的に形成することがで
きる。しかも、太陽電池アレイ1全体の発電効率が向上
してその発電量が増加する。
【0037】したがって、運用コストやエネルギを要し
ない経済的な手法で、結晶系の太陽電池アレイ1の効果
的な冷却を実現しこの種の太陽電池アレイを備えた大
型,大規模の太陽光発電装置の発電効率を向上すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の1形態のブロック図である。
【図2】図2の太陽電池モジュールの裏面側からみた斜
視図である。
【図3】図2のヒートパイプの一部の拡大図である。
【図4】本発明の実施の他の形態の太陽電池モジュール
の裏面側からみた斜視図である。
【図5】結晶系の太陽電池モジュールの温度と出力との
関係図である。
【符号の説明】
1 太陽電池アレイ 2 太陽電池モジュール 3 逆変換装置 11 ヒートパイプ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 結晶系の複数の太陽電池モジュールを直
    列又は並列に接続して形成された結晶系の太陽電池アレ
    イと、 前記アレイの直流の発電電力を交流電力に変換する逆変
    換装置と、 前記アレイの隣り合う太陽電池モジュール間それぞれに
    設けられ,一端が前記隣り合う太陽電池モジュールの一
    方の裏面側に取付けられ,他端が前記隣り合う太陽電池
    モジュールの他方の裏面側に取付けられた複数のヒート
    パイプとを備えたことを特徴とする太陽光発電装置。
JP10347000A 1998-12-07 1998-12-07 太陽光発電装置 Pending JP2000174319A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103245018A (zh) * 2013-04-16 2013-08-14 西安工程大学 带有遮阳、发电和消声的分体式蒸发空调机组
WO2014032345A1 (zh) * 2012-08-27 2014-03-06 友达光电股份有限公司 太阳能装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014032345A1 (zh) * 2012-08-27 2014-03-06 友达光电股份有限公司 太阳能装置
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