JP2004207427A

JP2004207427A - 太陽電池載置架台

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Publication number: JP2004207427A
Application number: JP2002373670A
Authority: JP
Inventors: Seiki Itoyama; 誠紀糸山; Meiji Takabayashi; 明治高林; Hidehisa Makita; 英久牧田; Masaaki Matsushita; 正明松下; Takaaki Mukai; 隆昭向井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-12-25
Filing date: 2002-12-25
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】本発明は電力変換器を有する太陽電池モジュールを固定した太陽電池載置架台に関しており、特に電力変換器での発熱を放熱しやすい架台構造とし、電力変換器の長期信頼性向上を図ったことを特徴としたものに関する。
【解決手段】少なくとも一つの光起電力素子を有し、かつ電力変換器が一体化されている太陽電池モジュールが、複数のブロック体に固定されてなる太陽電池載置架台であって、前記電力変換器の直下には、前記複数のブロック体を用いて通気路が形成されていることを特徴とする太陽電池載置架台。通気路に風が通るので、電力変換器からの熱を積極的に放熱することが可能であり、電力変換器の昇温が抑制でき電力変換器の長期信頼性が向上する。また、放熱のために他の部材を加える必要がなく、効率的な放熱構造を有する太陽電池載置架台を低コストで提供可能となる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電力変換器を有する太陽電池モジュールを固定した太陽電池載置架台に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から環境問題に対する意識の高まりが、世界的に広がりを見せている。中でも、ＣＯ₂排出に伴う地球の温暖化現象に対する危惧感は深刻で、クリーンなエネルギーへの希求はますます強まってきている。太陽電池は現在のところ、その安全性と扱いやすさから、クリーンなエネルギー源として期待のもてるものだということができる。
【０００３】
近年では、太陽電池装置の形態として様々なタイプが提案されてきている。従来からの地上設置型の架台設置方式以外に、屋根上に架台を組んで太陽電池パネルを固定する方式、また建材そのものに太陽電池を組み入れた建材一体型太陽電池に関する技術開発も行われている。
【０００４】
図１０はブロック体を使用した太陽電池載置架台の一例であり、図１０（ａ）は概略斜視図、図１０（ｂ）は断面図である。図において１００１は傾斜材、１００２は枕材、１００３は太陽電池モジュール、１００４は突き当て部である（以下、傾斜面を形成するブロック体を傾斜材、傾斜材の下に配置されるブロック体を枕材と呼ぶこととする）。
【０００５】
図のように枕材１００２と傾斜材１００１のブロック体を組み合わせて架台を形成する。この傾斜材と枕材のブロック体として重量物を使用すれば、配置するだけで架台の配置が完了する。この傾斜面に太陽電池モジュール１００３を固定して太陽電池アレイを形成できる。ブロック体に重量物を使用した場合、強風に対して飛ばされ難く、また振動によりずれ難い構造とできる。また、図１０（ｂ）のように傾斜材と枕材を突き当てて（１００４）架台を形成することで、さらに風や振動に対する耐久性を向上することができる。
【０００６】
一方、現在普及している太陽光発電システムは、太陽電池モジュールを複数枚直並列接続して太陽電池アレイを構成し、これらの電力を集電した後に、電力変換装置に入力する形態となっている。図１１は従来の太陽光発電システムの電力変換を説明するための概略構成図である。図において１１０１は太陽電池モジュール、１１０２はインバーター、１１０３は系統電力回路である。このように複数の太陽電池１１０１を直並列接続してから電力変換装置１１０２でＤＣ／ＡＣ変換してから交流ライン１１０３に接続する。
【０００７】
また電力変換器を取り付けた電力変換器一体型太陽電池モジュールの開発が行なわれている。この電力変換器一体型太陽電池モジュールは、従来の太陽光発電システムと比較して次のような利点が挙げられる。
【０００８】
（１）電力変換器としてＤＣ／ＤＣ変換器を使用した場合、昇圧（電圧を大きくする）することで電流を小さくでき、電線を細くできるので、太陽電池モジュールとインバーター間の配線作業が簡単になり、工期を短縮できるので低コスト化が図れる。
【０００９】
（２）電力変換器としてＤＣ／ＡＣ変換器を使用した場合、昇圧（電圧を大きくする）することで電流を小さくでき、電線を細くできるので、太陽電池モジュールと交流ライン間の配線作業が簡単になり、工期を短縮できるので低コスト化が図れる。
【００１０】
（３）電力変換器を太陽電池モジュールと一体化することにより、電力変換器は量産効果によるコスト削減が期待できる。
【００１１】
（４）電力変換器としてＤＣ／ＡＣ変換器を使用した場合、太陽電池モジュール１枚ごとに最大電力点制御を行なうため、アレイ回路に生ずる電力アンバランスを極小にすることができる。
【００１２】
図１２は太陽電池モジュールと一体となる電力変換器１２０１をＤＣ／ＤＣ変換器とした例を示す概略構成図である。図１２において１２０１は電力変換器、１２０２は太陽電池モジュール、１２０３は系統連系インバーター、１２０４は系統ラインである。
【００１３】
図１２のようにこの例においては系統連系インバーター（ＤＣ／ＡＣ変換器）１２０３を使用する。
【００１４】
また、太陽電池と一体となる電力変換器がＤＣ／ＡＣ変換器である場合の例を説明するための概略構成図を図１８に示す。図１８において１８０１は電力変換器、１８０２は太陽電池モジュール、１８０３は系統ラインである。図１８のように太陽電池モジュール１８０２内の電力変換器１８０１がＤＣ／ＡＣ変換器であるとき、太陽電池モジュールからの出力をそのまま系統ライン１８０３に接続できる。この場合、各電力変換器１８０１には、例えば系統側の交流と同期を取るなどの機能が必要となる。
【００１５】
しかしながら、上記の電力変換器一体型太陽電池モジュールには下記の問題がある。
【００１６】
太陽電池モジュール表面の温度は、真夏には７０℃〜８０℃に達し、その熱が太陽電池モジュールの裏面まで伝わることで太陽電池モジュール全体が高温になる。このため電力変換器を太陽電池モジュールに取り付けると、光照射による熱で電力変換器本体が昇温して変換効率が低下してしまう。また、電力変換器自身も通電により発熱するため、さらに変換効率が低下してしまう。
【００１７】
さらに上述のようなブロック体で形成した架台上に電力変換器一体型太陽電池モジュールを固定すると、ブロック体は熱伝導性が非常に小さいため、電力変換器からの放熱が妨げられ、これも電力変換器の内部温度上昇の一因となる。
【００１８】
これに対し、特開平９−２７１１７９号公報には電力変換器が一体になった太陽電池装置が開示されている。この技術においては、太陽電池モジュールの非受光面側に太陽電池モジュールと隙間を開けて電力変換器を形成し、電力変換器での昇温を抑制している。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特開平９−２７１１７９号公報に開示されているように電力変換器を間隙を有して取り付けると、太陽電池モジュール裏面の凸部が高くなって太陽電池モジュールの設置することができる場所が限定されたり、特殊な部材が必要となって組立工程も複雑となってしまうことからコストが高くなるといった問題が生じる。
【００２０】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、電力変換器が一体化されている太陽電池モジュールが複数のブロック体に固定されてなる太陽電池載置架台において、電力変換器の温度上昇を抑え、長期信頼性向上が可能となる太陽電池載置架台を低コストで提供することを目的とするものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、ブロック体を使用した太陽電池載置架台において、前記の電力変換器が一体化されている太陽電池モジュールを固定した状態で、電力変換器が冷却しやすい架台構造とすることで上記問題は解決するものと考えた。
【００２２】
〔解決手段１〕
少なくとも一つの光起電力素子を有し、かつ電力変換器が一体化されている太陽電池モジュールが、複数のブロック体に固定されてなる太陽電池載置架台であって、
前記電力変換器の直下には、前記複数のブロック体を用いて通気路が形成されていることを特徴とする太陽電池載置架台。
【００２３】
〔解決手段２〕
前記通気路が、前記複数のブロック体のうちのいずれか一つに形成された溝であることを特徴とする解決手段１に記載の太陽電池載置架台。
【００２４】
〔解決手段３〕
前記通気路が、前記複数のブロック体のうち隣りあう２つのブロック体の間にあけられた隙間であることを特徴とする解決手段１に記載の太陽電池載置架台。
【００２５】
〔解決手段４〕
前記太陽電池モジュールは、少なくとも１以上の電力変換器と、各電力変換器に電力を供給する複数の光起電力素子の組である光起電力素子ユニットを電力変換器毎に有し、各電力変換器は各々に電力を供給する光起電力素子ユニットの中央部に設けてあることを特徴とする解決手段１から３のいずれかに記載の太陽電池載置架台。
【００２６】
〔解決手段５〕
前記太陽電池モジュールは接着により前記複数のブロック体上に固定されていることを特徴とする解決手段１から４のいずれかに記載の太陽電池載置架台。
【００２７】
〔解決手段６〕
前記ブロック体はコンクリートブロックであることを特徴とする解決手段１から５のいずれかに記載の太陽電池載置架台。
【００２８】
〔解決手段７〕
前記光起電力素子および前記電力変換器は被覆材により封止されており、前記被覆材は、受光面側、非受光面側ともに樹脂で構成されていることを特徴とする解決手段１から６のいずれかに記載の太陽電池載置架台。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のブロック体間に隙間を有する太陽電池載置架台を説明するための概略斜視図である。図１において１０１は電力変換器、１０２はブロック体間の隙間、１０３は太陽電池モジュール、１０４は傾斜材、１０５は枕材である。
【００３０】
図１のように太陽電池モジュールに一体化されている電力変換器１０１の真下に配置される、隣り合う２つのブロック体（傾斜材１０４）間に隙間１０２が形成されている。この隙間１０２には風が通るので電力変換器で発熱した熱は効率よく放熱される。
【００３１】
また図２は本発明のブロック体に溝を有する太陽電池載置架台を説明するための概略斜視図である。図２において２０１は電力変換器、２０２はブロック体の溝、２０３は太陽電池モジュール、２０４は傾斜材、２０５は枕材である。
【００３２】
図２のように太陽電池モジュールに一体化されている電力変換器２０１の真下に配置されるブロック体（傾斜材２０４）上に溝２０２が形成されている。この溝２０２には風が通るので電力変換器で発熱した熱は効率よく放熱される。
【００３３】
これらの実施形態に示すように、電力変換器が一体化されている太陽電池モジュールが、複数のブロック体に固定されてなる太陽電池載置架台において、電力変換器の直下に、複数のブロック体を用いて上記隙間や溝等の通気路を形成しておくことにより、電力変換器が配置されている箇所に積極的に風を通すことで放熱を促し、電力変換器の昇温を抑制して長期信頼性を向上できる。
【００３４】
これら図１，図２に示す形態においては、溝２０２と隙間１０２は電力変換器の位置に合うように太陽電池モジュールを架台上に固定する必要がある。また溝や隙間の大きさは電力変換器の大きさ以上であるのが好ましく、更にそれぞれ風が一方向に抜ける構造であればより効率的に放熱できるため、貫通して（図１、図２では南北方向に貫通している）形成されているのが好ましい。
【００３５】
図４は本発明のブロック体間に隙間を有する太陽電池載置架台を説明するための概略斜視図であり、１つの太陽電池モジュールに複数個の電力変換器が形成されている例である。図４において４０１は電力変換器、４０２はブロック体の隙間、４０３は太陽電池モジュール、４０４は枕材、４０５は傾斜材である。
【００３６】
図４のように太陽電池モジュールに複数個の電力変換器４０１が形成されている場合、電力変換器ごとにブロック体の隙間４０２が形成されているようにする。具体的には、電力変換器間の距離とブロック材（傾斜材）の寸法とその配置個数を概ねあわせておく必要がある。このようにして全ての電力変換器の直下に隙間が形成されているようにする。
【００３７】
図３は本発明のブロック体間に隙間を有する太陽電池載置架台を説明するための概略斜視図であり、電力変換器が太陽電池モジュールの端部に構成されている例である。図において３０１は電力変換器、３０２は隙間、３０３は太陽電池モジュール、３０４は傾斜材、３０５は枕材、３０６は太陽電池モジュールの端部である。
【００３８】
図３のように太陽電池モジュールの端部３０６に電力変換器３０１を形成しても放熱が促されて同様の効果が得られる。
【００３９】
一方、本発明は低コスト化を図るものであるため、本発明において使用する太陽電池モジュールは簡易被覆構造とする場合がある。その時、太陽電池の被覆構造は受光面、非受光面ともに薄い樹脂で構成するため、太陽電池モジュールはフレキシブルな構造となる。そのため強風時には太陽電池モジュール端部は風による応力を受けやすい。そして、電力変換器まわりには光起電力素子からの正負極の電極、そして電力変換後の電極が接続されている。従って、これらの電気接続部が風の影響を受けて、繰り返し曲げストレスを受け難くするためには、電力変換器３０１が太陽電池モジュールの中央部に配置されているとより好ましい。
【００４０】
以下に、本発明の太陽電池載置構造物を構成する各部材についてさらに詳しく説明する。
【００４１】
〔光起電力素子〕
太陽電池モジュールを構成する光起電力素子は特に限定はしないが、例えばステンレス基板上に形成されたアモルファスシリコンから構成されるものを使用できる。この構成であれば、薄型、軽量の太陽電池を作製する上で非常に都合がよい。またフレキシブルな構造なため、例えば設置面が曲面状であっても貼り付け固定できる。さらに被覆材として受光面と非受光面側を樹脂で構成することで、太陽電池はフレキシブルで、かつ軽量とできるのでさらに好適である。
【００４２】
〔光起電力素子ユニット〕
電力変換器毎に配置される光起電力素子の組のことである。光起電力素子ユニットの中央部に電力変換器が構成されているとより好適である。理由は前述のとおりで、強風時の太陽電池のバタツキ等生じる繰り返し曲げストレスが、電力変換器のまわりに及び難くなり、電極、電線およびそれぞれの電気接続部の信頼性が向上するからである。
【００４３】
〔太陽電池モジュール〕
本発明の太陽電池載置架台は低コスト化を図ったものである。従って太陽電池は簡易被覆構造であり、光起電力素子の受光面、非受光面の材料は樹脂で構成されているのが好ましい。
【００４４】
〔電力変換器〕
電力変換器はＤＣ／ＤＣ変換、あるいはＤＣ／ＡＣ変換のいずれかを行なう。太陽電池一体の電力変換器でＤＣ／ＡＣ変換を行なえば、従来のシステムで使用していたインバーターは不要となる。しかしこの場合、各電力変換器には、例えば系統側の交流と同期を取るなどの機能が必要となる。
【００４５】
いずれの変換においても変換後の電圧を高くすることで電流を小さくできる。配線部での電流が小さくなるので電線を細くできる。すると太陽電池アレイを形成する上で、直並列電気接続や、接続箱、あるいはインバーターまでの配線材を細くできるため施工が簡単になり工期を短くできる。したがって太陽電池アレイのさらなる低コスト化が図れる。
【００４６】
また電力変換器は太陽電池と一体で形成するので小型で薄い形状であればさらに好ましい。太陽電池内部に形成する場合、電力変換器は封止する接着シートの厚さと同等かそれ以下の厚さであれば封止しやすいので都合がよい。
【００４７】
〔太陽電池載置架台〕
本発明において太陽電池載置架台とは、太陽電池を固定した架台のことである。図１、図２のように傾斜材（傾斜面を形成するブロック体）、枕材（傾斜材の下に配置されるブロック体）と太陽電池モジュールから構成する。太陽電池モジュールを直並列接続する上で必要となる出力電線は、この太陽電池載置架台上に配置、固定する。
【００４８】
また、図１０のように傾斜材１００１と枕材１００２が突き当たっている構造１００４とすることで振動や強風に対してずれ難い構造となるので耐久性がさらに向上する。
【００４９】
図９は本発明において使用する架台をブロック体を突き当てて形成した例を説明するための概略図であり、図９（ａ）は全体斜視図、図９（ｂ）は傾斜材の隙間と枕材の隙間を南北方向に一直線状に並んだところを説明するための平面図である。図において９０１は傾斜材に形成した隙間、９０２は枕材に形成した隙間、９０３は傾斜材、９０４は枕材、９０５は太陽電池モジュールである。
【００５０】
このようにブロック体の傾斜材９０３と枕材９０４とを突き当てて配置する場合、枕材の隙間と傾斜材の隙間が一直線に並ぶように配置する。それぞれの隙間を風が通り抜けできるので電力変換器から効率よく放熱できる。またこの場合、図９（ｂ）のように枕材９０４の東西方向の寸法が、傾斜材９０３の東西方向２個分の寸法と合っていると都合がよい。これにより、枕材は１個ずつ隙間を形成し、傾斜材は２個ずつ隙間を形成して位置合わせすることで、南北方向に貫通した隙間９０２を形成できる。また、太陽電池モジュールの電力変換器の位置が前記隙間９０２と位置が合うように、予め太陽電池モジュールを作製しておく必要がある。
【００５１】
〔ブロック体〕
本発明で使用できるブロック体としては、例えばコンクリートブロック、レンガなどが使用できる。このブロック体を適宜並べて、傾斜材と枕材を構成し、太陽電池モジュールの設置面を形成することで、太陽電池を載置する架台として使用できる。
【００５２】
ブロック体は、コンクリートの場合密度は２．３ｇ／ｃｍ³程度であるが、重さは作業者一人で動かせる重さとして、例えばブロック体１個当たり約４０ｋｇ以下となるようにするとよい。そして風の影響を大きく受けないように配慮して、地面上に置くことで架台を形成できる。例えば枕材（図１の１０５、図２の２０５、図３の３０５）を傾斜材の下側に連ねて配置し、かつ隣り合う側（南北方向）の傾斜材と突き当てて（図１０参照）配置することで、北側からの風を受ける面を小さくできるので風に飛ばされ難い構造とできる。
【００５３】
また、全てのブロック体を単一種類のもので統一した方がよい。こうすることで作業時の組み付け間違いを防止でき、形成する部材の種類を減らせるのでより低コスト化を図れる。
【００５４】
好適な材料はコンクリートである。理由として重量が大きいだけでなく、流通量が多く低価格であり、また屋外での長期耐久性があるので、太陽電池用架台として最適な材料である。
【００５５】
〔通気路〕
本発明ではブロック体間の隙間あるいはブロック体上に形成した溝といった通気路に、太陽電池モジュールに一体化した電力変換器の位置を合わすことで、効率的に電力変換器の熱を放熱する。また、通気路を太陽電池モジュールが固定される複数のブロック体を用いて形成することで、放熱のために他の部材を加える必要がないため、効率的な放熱構造を有する太陽電池載置架台を低コストで提供可能となる。
【００５６】
隙間、あるいは溝の大きさは電力変換器が配置されているエリア全体を含む程度であればよい。しかしながらこの隙間、あるいは溝が大きすぎると、強風時には架台のずれや振動、また太陽電池モジュールの引き剥がし応力が大きくなってしまう。
【００５７】
ブロック体として一般的に流通している空洞コンクリートブロックを使用した場合、隙間あるいは溝の断面積（通風方向に対して直交する方向の面積）は５０ｃｍ²以下であればよい。従って、電力変換器は太陽電池に一体化する場合、幅の狭い方向が溝、あるいは隙間の幅方向と位置合わせして配置した方が好ましい。
【００５８】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明する。
【００５９】
（実施例１）
以下に、本発明の太陽電池載置架台の作製について説明する。
【００６０】
はじめに、光起電力素子を製作する。この作製手順を図６で説明する。まず、薄膜半導体（ａ−Ｓｉ）で構成された光起電力素子を製作する。光起電力素子の概略断面図を図６に示す。ステンレス基板上に薄膜のアモルファスシリコンを形成した光起電力素子を以下のようにして作製できる。
【００６１】
図６は光起電力素子の構成を説明するための概略図であり、図６（ａ）は断面構成図、図６（ｂ）は電極形成を説明するための概略斜視図である。図６において６０１は金属基板、６０２は金属電極層（あるいは光反射層）、６０３は半導体光活性層、６０４は透明導電層、６０５は集電電極、６０６は透明導電層除去部、６０７は負極電極部材、６０８は正極電極部材である。
【００６２】
洗浄したステンレス基板６０１上に、スパッタ法で裏面金属電極層６０２としてＡｌ層とＺｎＯ層を順次形成する。ついで、プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＨ₄とＰＨ₃とＨ₂の混合ガスからｎ型ａ−Ｓｉ層を、ＳｉＨ₄とＨ₂の混合ガスからｉ型ａ−Ｓｉ層を、ＳｉＨ₄とＢＦ₃とＨ₂の混合ガスからｐ型微結晶μｃ−Ｓｉ層を形成し、ｎ層膜厚／ｉ層膜厚／ｐ層膜厚／ｎ層膜厚／ｉ層膜厚／ｐ層膜厚の層構成のタンデム型ａ−Ｓｉ系光電変換半導体層６０３を形成する。次に、透明導電層６０４として、Ｉｎ₂Ｏ₃薄膜を、Ｏ₂雰囲気下でＩｎを抵抗加熱法で蒸着する事によって形成する。そしてスクリーン印刷等により塩化第ＩＩ鉄を形成して加熱することにより透明導電層６０４を除去（透明導電層の除去部６０６）する。そして洗浄、乾燥後、スクリーン印刷などにより銀ペーストで集電電極６０５を形成している。最後に正極電極部材６０８を集電電極６０５上に、そして負極電極部材６０７をステンレス基板６０１上にそれぞれ半田付けにより電気接続して光起電力素子を作製する。なお正極電極部材６０８、負極電極部材６０７は銀メッキ銅線φ０．８を使用する。以上のようにして寸法が１２０ｍｍ×１８０ｍｍの大きさの光起電力素子を作製する。なお、１枚の光起電力素子の最適動作点での電圧は１．２Ｖ、電流は１．５Ａとする。
【００６３】
図７は上記で作製した光起電力素子を複数個で１ユニット化し電力変換器と接続しているところを説明するための概略図である。図７（ａ）は光起電力素子ユニットの全体斜視図、図７（ｂ）は電力変換器の電気接続を説明するための部分拡大図である。図７において７０１は光起電力素子、７０２は電力変換器、７０３は負極電極の接続点、７０４は正極電極の接続点、７０５は電力変換後の出力電線である。
【００６４】
図７（ａ）のように４枚の光起電力素子７０１を配置し、４枚の中央に電力変換器７０２を配置する。そして４枚の光起電力素子の正極電極部材と負極電極部材をそれぞれ、電力変換器上の正極電極の接続点７０４、負極電極の接続点７０３に電気接続する。この時、各光起電力素子の正極電極部材６０８、負極電極部材６０７の取り付け位置は図７（ｂ）のようになるようにする。なお電力変換器の寸法は直径３０ｍｍで厚さ０．４ｍｍのものを使用する。各光起電力素子間の距離も３０ｍｍとし、１光起電力素子ユニットの寸法は２７０ｍｍ×３９０ｍｍとしている。
【００６５】
また本実施例において電力変換器７０２は、ＤＣ／ＤＣ変換器を使用している。入力端子部（正極電極の接続点７０４、負極電極の接続点７０３）と出力端子部（図７（ｂ）の変換器裏側）を有しており、出力端子部には出力電線（７０５）が接続されている。光起電力素子４枚からのそれぞれの入力電圧が１．２Ｖで、それを１００Ｖまで昇圧している。これにより電流値は１／８０程度となり電線７０５はかなり細くできる。本実施例では電力変換器からの出力電線は０．９ｓｑの絶縁被覆電線としている。
【００６６】
図８は上述の光起電力素子ユニットをラミネート被覆するところを説明するための概略斜視図である。図において８０１は光起電力素子、８０２は電力変換器、８０３は電力変換後の出力電線、８０４は表面被覆シート、８０５は接着シート、８０６は裏面絶縁シートである。
【００６７】
図８のように、まず裏面絶縁シート８０６、接着シート８０５、光起電力素子ユニット（８０１、８０２）、接着シート８０５、表面被覆シート８０４の順に積層し、真空引きして、１６０℃×５０分で加熱処理してラミネート被覆する。なお、光起電力素子ユニットは図７で説明したものを２ユニット並べて出力電線８０３上に２並列となるように接続している。
【００６８】
各ラミネート材料の寸法は４２０ｍｍ×６００ｍｍとする。また裏面絶縁シート８０６はＰＥＴフィルム（東レ製、ルミラー５０μ厚）、接着シート８０５はＥＶＡ（ブリジストン製、耐候性グレード、２０００μｍ厚）、表面被覆シート８０４はＥＴＦＥフィルム（ダイキン製、５０μｍ）を使用する。また、電力変換器からの出力電線８０３は長くしておいて、ラミネート材端部よりはみ出るように作製する。
【００６９】
次にブロック体で傾斜材と枕材を形成する。ブロック体はコンクリートブロックを使用し、寸法は１３０ｍｍ×１３０ｍｍ×４５０ｍｍのものを使用する。
【００７０】
図４は本発明の実施例１の太陽電池載置架台を表している。（図中の符号は説明済）図のように、枕材４０４と傾斜材４０５を同じブロック体で配置する。傾斜角度は１６度とし、隙間４０２の間隔は４０ｍｍとする。
【００７１】
図４のようにブロック体を配置した後、上述で作製した太陽電池モジュールをブロック体上の傾斜面に固定する。ブロック体の隙間４０２と太陽電池モジュールの電力変換器の位置が合うように注意する。接着剤はエポキシ変性シリコーン接着剤（セメダイン製、ＰＭ１６５）を使用する。
【００７２】
以上のように本発明の実施例１の太陽電池載置架台によれば、以下の効果が期待できる。
・電力変換器直下のブロック体の隙間は風が通るので、電力変換器からの熱を積極的に放熱することが可能であるため昇温が小さくなり、電力変換器の長期信頼性が向上する。
・電力変換器が光起電力素子ユニットの中央に形成されているので、風などにより太陽電池端部のバタツキの影響を受け難くなり、電力変換器の長期信頼性が向上する。
・太陽電池モジュールは接着により固定することで作業性がよく、太陽光発電システムの低コスト化が図れる。
・ブロック体としてコンクリートブロックを使用することで、ブロック体を小型化することができ、工期が短縮するのでより低コスト化が図れる。またコンクリートブロックであればブロック単体が重量物であるので、地面上に配置するだけで架台配置作業が完了し工期が短縮するのでより低コスト化が図れる。
【００７３】
（実施例２）
太陽電池モジュールの電力変換器の下にブロック体の溝を配置した以外は実施例１と同様の例である。従って、ブロック体が変更になった以外は実施例１と同様にして作製できる。
【００７４】
図１３は本発明の実施例２の溝を有するブロック体を使用した太陽電池載置架台を説明するための概略斜視図である。図１３において１３０１は電力変換器、１３０２はブロック体の溝、１３０３は太陽電池モジュール、１３０４は枕材、１３０５は傾斜材である。枕材１３０４と溝なしの傾斜材体は、実施例１と同じコンクリートブロックを使用する。溝付きコンクリートブロックは外形寸法が同じで、溝寸法は幅１００ｍｍ、深さ５０ｍｍのものを使用する。また溝はブロック材の東西方向の中央部に形成されているものを使用する。
【００７５】
実施例１と同様に、枕材１３０４を配置してから、傾斜材１３０５を配置する。この時、太陽電池モジュールの電力変換器１３０１の下にブロック体の溝が配置されるようにする。
【００７６】
図１３の傾斜材は強風に対する耐久性を考慮すると、できる限り東西方向に突き当てられていることが好ましい。従ってブロック体の寸法と、電力変換器の配置位置、溝の大きさ、太陽電池モジュール長さは予め合わせておいたほうが好ましい。本実施例では傾斜材５個で東西方向が６５０ｍｍ、太陽電池モジュール長さは６００ｍｍなので傾斜材５個当たりに１太陽電池モジュールを固定すればよい。これを繰り返し行い、東西方向に傾斜材１３０５をつき合わせて配置すれば強風に対する耐久性をより向上ずることができる。
【００７７】
上記以外は実施例１と同様に作製する。
【００７８】
以上のような本発明の実施例２の太陽電池載置架台構造物によれば、実施例１と同様な効果が得られる。また、本例においては通気路の形態が実施例１と異なり溝となっているが、この電力変換器直下のブロック体の溝にも風が通るので、実施例１と同様に、電力変換器からの熱を積極的に放熱することが可能であるため昇温が小さくなり、電力変換器の長期信頼性が向上する。
【００７９】
（実施例３）
実施例１において、ブロック体が南北方向にも突き当てて配置されている例である。南北の突き当て構造にあわせて枕材の寸法を変更し、傾斜材ブロック体間の隙間に合わせて枕材間にも隙間を形成している。それ以外は実施例１と同様にして作製する。
【００８０】
図９は本発明の実施例３の太陽電池載置架台を説明するための概略図である（図中の符号は説明済）。図９のように傾斜材９０３の隙間９０１に合わせて枕材９０４の隙間９０２を形成している。図９（ｂ）のように傾斜材の隙間と枕材の隙間が南北方向に一直線状に並んでいる。この傾斜材９０３の傾斜面上に太陽電池を配置し、電力変換器の位置を隙間上に配置すると、隙間は南北方向に一直線状に並んでいるので風がよく通り、放熱が効率よく行なわれる。
【００８１】
本実施例において、枕材は寸法が１３０ｍｍ×１３０ｍｍ×２６０ｍｍのものを使用し、枕材間の隙間は傾斜材と同様に５０ｍｍとしている。
【００８２】
この太陽電池載置架台を図１２（図中の符号は説明済）のように太陽電池モジュールの片側から配線材を取り出してそれぞれを並列接続し、ＤＣ／ＡＣ変換器１２０３に接続して電気接続する。
【００８３】
以上のような本発明の実施例３の太陽電池載置架台構造物によれば、実施例１と同様な効果の他にも、以下の効果が期待できる。
・南北方向にブロック体を付き合わせる場合、枕材と傾斜材のそれぞれの隙間は南北方向に一直線状に並べることで風がよく通るので、電力変換器を効率的に放熱できる。
【００８４】
（実施例４）
実施例３において、各太陽電池モジュールからの出力電線が各傾斜材と枕材の隙間をそれぞれ通って配置されている例である。また太陽電池モジュールの各電力変換器からの出力電線はそれぞれの電力変換器毎に太陽電池モジュールから取り出されている。それ以外は実施例１と同様にして作製する。
【００８５】
図１５は本発明の実施例４の太陽電池載置架台を説明するための配線図である。図において１５０１は太陽電池モジュール、１５０２は電力変換器、１５０３は出力電線、１５０４はインバーター、１５０５は系統電力回路である。
【００８６】
また図１６は本発明の実施例４の太陽電池載置架台を説明するための概略図であり、図１６（ａ）は全体斜視図、図１６（ｂ）は断面図である。図において１６０１は太陽電池モジュール、１６０２は電力変換器、１６０３はインバーター側の出力電線、１６０４は太陽電池モジュール側の出力電線である。
【００８７】
まず太陽電池モジュールは図８での出力電線の取り出しを変更し、各々の電力変換器から取り出されている構造とする。図１７は本発明の実施例４で使用する太陽電池モジュールを説明するための概略図である。図において１７０１は電力変換器、１７０２は出力電線である。このように各電力変換器１７０１から出力電線１７０２が独立して取り出されている構造のものを使用する。
【００８８】
図１５において、各太陽電池モジュール１５０１の各電力変換器１５０２から出力電線１５０３がそれぞれ取り出されて、それぞれを並列接続する。太陽電池モジュールからの出力電線１５０３は、図１６の出力電線１６０４のように南北方向に配線する。このとき南北方向の配線１６０４は傾斜材と枕材の隙間に配置する。そしてインバーター側への出力電線１６０３の配置は、南側の傾斜材と地面間の隙間に配置される。
【００８９】
以上のように太陽電池モジュールからの出力電線を、架台間に形成した隙間や架台と地面の間の空間に配置することで出力電線の固定や保護が不要となる。こうすることで施工作業性が向上し、さらに出力電線の信頼性が向上する。
【００９０】
また、本例においても実施例１、３と同様な効果が得られる。
【００９１】
〔実施例５〕
実施例１の太陽電池載置架台を使用して系統連系システムを構築した例である。図１４は本実施例５の太陽電池載置架台を使用した太陽電池アレイの系統連系システムを説明するための概略図である。図において、１４０１は太陽電池モジュール、１４０２は出力電線、１４０３は系統連系インバーター、１４０４は配電盤、１４０５は積算電力計、１４０６は系統ライン、１４０７は電気機器である。
【００９２】
図１４のように配線することで本発明の太陽電池載置架台を使用した太陽電池アレイの系統連系システムを作製することができる。系統連系システムの説明としてまず太陽電池１４０１で発生した直流電力は系統連系インバーター１４０３によって直交流変換し、交流電力として配電盤１４０４を介して電気機器１４０７に送られる。ここで発電量が多く余った電力があれば、系統ライン１４０６に送電し電力会社に電力を買ってもらうことができる。逆に発電量が少ない、あるいは電気機器１４０７の消費電力が多い場合は、不足分を系統ライン１４０６から補って電力会社から購入することができる。
【００９３】
この系統連系システムにおいて、太陽電池は電力変換器を有しているので太陽電池１４０１と系統連系インバーター１４０３間の出力電線１４０２を細くできる。出力電線が細くなると、施工時の電線配置、接続作業が非常に楽になり、工期の短縮が図れる。
【００９４】
また本実施例では、架台に隙間が形成してあり、この隙間上に太陽電池の電力変換器が配置されているので電力変換器が効率的に冷却され、長期信頼性が向上する。そして太陽電池アレイとしても長期信頼性が向上する。
【００９５】
以上のようにして、本発明の太陽電池載置架台を使用した系統連系システムを作製することができる。
【００９６】
【発明の効果】
以上説明のように、本発明によれば、すなわち、少なくとも一つの光起電力素子を有し、かつ電力変換器が一体化されている太陽電池モジュールが、複数のブロック体に固定されてなる太陽電池載置架台であって、前記電力変換器の直下には、前記複数のブロック体を用いて通気路が形成されていることを特徴とする太陽電池載置架台によれば、以下の効果が得られる。
・電力変換器直下のブロック体の隙間、あるいは溝といった通気路には風が通るので、電力変換器からの熱を積極的に放熱することが可能である。そのため電力変換器の昇温が抑制でき電力変換器の長期信頼性が向上する。また、通気路を太陽電池モジュールが固定される複数のブロック体を用いて形成することで、放熱のために他の部材を加える必要がないため、効率的な放熱構造を有する太陽電池載置架台を低コストで提供可能となる。
・電力変換器が光起電力素子ユニットの中央に形成されていると、風などにより太陽電池モジュールのバタツキの影響を受け難くなる。太陽電池モジュール端部のバタツキによるストレスが小さくなるため、電力変換器まわりに応力が及び難くなり、電力変換器の長期信頼性が向上する。
・太陽電池モジュールは接着により固定することで作業性がよく、太陽光発電システムの低コスト化が図れる。
・ブロック体としてコンクリートブロックを使用することで、ブロック体を小型化することができ、工期が短縮するのでより低コスト化が図れる。またコンクリートブロックであればブロック単体が重量物であるので、地面上に配置するだけで架台配置作業が完了し工期が短縮するのでより低コスト化が図れる。
・南北方向にブロック体を付き合わせる場合、枕材と傾斜材のそれぞれの隙間は南北方向に一直線状に並べることで風がよく通るので、電力変換器を効率的に放熱できる。
・太陽電池モジュールの出力電線を、架台間に形成した隙間や架台／地面の空間に配置することで出力電線の固定や保護が不要となる。こうすることで施工作業性が向上し、さらに出力電線の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のブロック体間に隙間を有する太陽電池載置架台を説明するための概略斜視図である。
【図２】本発明のブロック体に溝を有する太陽電池載置架台を説明するための概略斜視図である。
【図３】本発明のブロック体間に隙間を有する太陽電池載置架台を説明するための概略斜視図であり、電力変換器が太陽電池モジュールの端部に構成されている例である。
【図４】本発明のブロック体間に隙間を有する太陽電池載置架台を説明するための概略斜視図であり、１つの太陽電池モジュールに複数個の電力変換器が形成されている例である。
【図５】太陽電池モジュールをブロック架台上に固定して出力電線を電気接続したところを表している。
【図６】本発明で使用する光起電力素子の構成を説明するための概略図である。（ａ）は断面構成図である。（ｂ）は電極形成を説明するための概略斜視図である。
【図７】光起電力素子ユニットを説明するための概略図である。（ａ）は光起電力素子ユニットの全体斜視図である。（ｂ）は電力変換器の電気接続を説明するための部分拡大図である。
【図８】太陽電池の被覆構造を説明するための概略斜視図である。
【図９】本発明において使用する架台をブロック体を突き当てて形成した例を説明するための概略図である。（ａ）は全体斜視図である。（ｂ）は傾斜材の隙間と枕材の隙間を南北方向に一直線状に並んだところを説明するための平面図である。
【図１０】ブロック体を使用した太陽電池載置架台の一例を示す図である。（ａ）は概略斜視図である。（ｂ）は断面図である。
【図１１】従来の太陽光発電システムの電力変換を説明するための概略構成図である。
【図１２】太陽電池モジュールと一体となる電力変換器をＤＣ／ＤＣ変換器とした例を示す概略構成図である。
【図１３】本発明の実施例２の溝を有するブロック体を使用した太陽電池載置架台を説明するための概略斜視図である。
【図１４】本発明の太陽電池載置架台を使用した太陽電池アレイの系統連系システムを説明するための概略図である。
【図１５】本発明の実施例４の太陽電池載置架台を説明するための配線図である。
【図１６】本発明の実施例４の太陽電池載置架台を説明するための概略図である。（ａ）は全体斜視図である。（ｂ）は断面図である。
【図１７】本発明の実施例４で使用する太陽電池モジュールを説明するための概略斜視図である。
【図１８】太陽電池モジュールと一体となる電力変換器がＤＣ／ＡＣ変換器とした例を説明するための概略構成図である。
【符号の説明】
１０１，２０１，３０１，４０１，７０２，８０２，１２０１，１３０１，１５０２，１６０２，１７０１，１８０１電力変換器
１０２，３０２，４０２，９０１，９０２隙間（通気路）
１０３，２０３，３０３，４０３，５０１，９０５，１００３，１１０１，１２０２，１３０３，１４０１，１５０１，１６０１，１８０２太陽電池モジュール
１０４，２０４，３０４，４０５，９０３，１００１，１３０５傾斜材
１０５，２０５，３０５，４０４，９０４，１００２，１３０４枕材
２０２，１３０２溝（通気路）
３０６太陽電池モジュール端部
５０２，７０５，８０３，１４０２，１５０３，１６０３，１６０４，１７０２出力電線
６０１金属基板
６０２金属電極層
６０３半導体光活性層
６０４透明導電層
６０５集電電極
６０６透明導電層除去部
６０７負極電極部材
６０８正極電極部材
７０１，８０１光起電力素子
７０３負極電極の接続点
７０４正極電極の接続点
８０４表面被覆シート
８０５裏面被覆シート
８０５接着シート
８０６裏面絶縁シート
１００４突き当て部
１１０２，１２０３，１４０３，１５０４インバーター
１１０２，１２０４，１４０６，１５０５，１８０３系統ライン
１４０４配電盤
１４０５積算電力計
１４０７電気機器

Claims

少なくとも一つの光起電力素子を有し、かつ電力変換器が一体化されている太陽電池モジュールが、複数のブロック体に固定されてなる太陽電池載置架台であって、
前記電力変換器の直下には、前記複数のブロック体を用いて通気路が形成されていることを特徴とする太陽電池載置架台。