JP2004221209A

JP2004221209A - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP2004221209A
Application number: JP2003005219A
Authority: JP
Inventors: Takashi Tsuge; 隆柘植
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-01-14
Filing date: 2003-01-14
Publication date: 2004-08-05

Abstract

【課題】センサー等を使用せずに簡単且つ安価な方法で太陽電池モジュール毎に異常を検知して知らせる。
【解決手段】多数の太陽電池素子１を電気的に直列接続するとともに、複数の太陽電池素子１毎にバイパスダイオード２、３を並列接続した太陽電池モジュールであって、上記バイパスダイオード２、３と直列に発光素子８、１１を接続した。太陽電池が正常の場合は、バイパスダイオード３には電流が流れないので発光素子８，１１は発光しないが、太陽電池素子１の発電が不十分な場合は、バイパスダイオード３に電流が流れて、発光素子８、１１が発光する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は太陽電池モジュールに関し、特に複数の太陽電池素子毎にバイパスダイオードを接続した太陽電池モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池素子は単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いて作製することが多い。このため太陽電池素子は物理的衝撃に弱く、また野外に太陽電池を取り付けた場合、雨などからこれを保護する必要がある。また、太陽電池素子１枚では発生する電気出力が小さいため、複数の太陽電池素子を直並列に接続して、実用的な電気出力が取り出せるようにする必要がある。このため複数の太陽電池素子を接続して透光性基板と裏面部材との間にエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）などを主成分とする充填材で封入して太陽電池モジュールを作成することが行われている。
【０００３】
このような太陽電池モジュールの１０〜３０枚程度を一般住宅の屋根に設置して太陽光エネルギーを有効利用することが広く行われている。
【０００４】
これらの建物の屋根に配置された太陽電池モジュールが破損した場合、その太陽電池モジュールの発電量は低下する。太陽電池モジュールの発電状態のチェックは３〜５枚程度の太陽電池モジュールを直列接続したパネルライン毎にテスターを用いて検査していた。
【０００５】
テスターを用いたパネルラインのチェックは人間が行うために手間がかかり、またテスターがなければ異常の検知ができないという問題があった。
【０００６】
この対策として、パネルラインの太陽電池モジュールと屋内配線とを接続する出力ケーブルに電流が流れているかどうかを検知する電流センサーを取り付け、このセンサーからの信号によって異常のある場合にランプやブザーで知らせることが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のようなものがある。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−１１３５６１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のような対策においては、パネルライン毎に電流センサーを接続する必要があり、また電流センサーが異常を感知した場合に、その信号を受け取ってランプを点灯したりブザーを鳴らすための制御回路が必要となるため、システム全体が複雑で大がかりなものになるという問題があった。
【００１０】
また、パネルライン毎に電流センサーを接続するため、異常があった場合にパネルラインのどのモジュールに異常があるかを改めて調査する必要があった。
【００１１】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、センサー等を使用せずに簡単且つ安価な方法で異常を検知して知らせる太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る太陽電池モジュールは、多数の太陽電池素子を電気的に接続するとともに、複数の太陽電池素子毎にバイパスダイオードを接続した太陽電池モジュールにおいて、前記バイパスダイオードと直列に発光素子を接続したことを特徴とする。
【００１３】
上記太陽電池モジュールでは、前記発光素子と並列に抵抗を接続して設けることが望ましい。
【００１４】
また、上記太陽電池モジュールでは、前記発光素子が発光ダイオードであることが望ましい。
【００１５】
また、上記太陽電池モジュールでは、前記発光素子を前記多数の太陽電池素子の周縁部に設けた枠部材に取り付けることが望ましい。
【００１６】
また、上記太陽電池モジュールでは、前記枠部材に複数の発光素子を取り付け、この複数の発光素子によって異常発生箇所を表示することが望ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を用いて説明する。
図１は本発明に係る太陽電池モジュールの電気的構成を示す図である。図１において、１は複数の太陽電池素子、１ａはその中のある一枚の太陽電池素子、２、３はバイパスダイオード、４は太陽電池モジュールのプラス側出力端子、５は太陽電池モジュールのマイナス側端子、６は中間出力部、７、１０はシャント抵抗、８、１１は発光素子、９、１２は電流制限用抵抗を示す。
【００１８】
太陽電池素子１は上述のように単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いて作製され、その厚みは０．３ｍｍ程度で、大きさは１００〜１５０ｍｍ角程度のものが多い。また、太陽電池素子１の受光面と裏面には発生した電気出力を取り出すための電極がそれぞれ設けられ、その電極にインナーリードをハンダ付けなどして取り付け、このインナーリードで複数の太陽電池素子１を直並列に接続する。
【００１９】
プラス側出力端子４とマイナス側端子５は太陽電池モジュールと外部回路とを接続するために、太陽電池素子１のプラス側とマイナス側にそれぞれ接続されるように設ける。また、太陽電池素子１の直列接続されている枚数の例えば半分のところに中間出力部６を設ける。
【００２０】
上記プラス側出力端子４と中間出力部６との間と中間出力部６とマイナス側端子５との間にはバイパスダイオード２、３がそれぞれ逆方向に接続されている。このバイパスダイオード２、３は太陽電池モジュールの裏面に設けた端子ボックス内に設けられる。
【００２１】
上記バイパスダイオード２、３と直列に発光素子８、１１が接続されている。この発光素子８、１１は発光ダイオードのほかに通常の電球でもよいが、消費電流や素子の寿命の長さを考えると、発光ダイオードが最適である。具体的には赤色発光ダイオードＴＬＲ１０２等が使用可能である。また、電球ではＴＮＷ７５−１０１等が使用可能である。
【００２２】
上記発光素子８、１１にはシャント抵抗７、１０を並列に接続することが望ましい。シャント抵抗７、１０は適当な電圧降下を発生させるためのものであり、バイパスダイオード２に流れる電流値を５Ａとすると０．４〜０．６Ω程度が最適である。
【００２３】
上記発光素子８、１１には電流制限用抵抗９、１２を直列に接続することが望ましい。この電流制限用抵抗９、１２は発光素子８、１１に過大な電流が流れないようにするものであり、発光素子８、１１が発光ダイオードであるときには１５０〜２００Ω程度が最適である。発光素子８、１１に電球を使用するのであれば電流制限用抵抗９、１２は不要である。
【００２４】
シャント抵抗７、１０と電流制限用抵抗９、１２は太陽電池モジュールの裏面に設けた端子ボックス内に配置される。
【００２５】
このような太陽電池モジュールにおいて、複数の太陽電池素子１のすべてに光が当たっている場合を考えると、逆方向に接続されているバイパスダイオード２、３にはそのダイオード特性から電流は流れない。
【００２６】
しかし、複数の太陽電池素子１の中にある１つの太陽電池素子１ａが何かの影になったり、石などが当たって一部が破損して発電が不十分になった場合、太陽電池素子１ａは抵抗となる。このとき太陽電池素子１ａの両電極にはその抵抗値と流れる電流の積の電位差が発生する。するとバイパスダイオード３の両端の電圧が正常なときに比べて逆転し、バイパスダイオード３に電流が流れるようになり、影になった太陽電池素子１ａに流れる電流が減少して太陽電池素子１ａの発熱が抑えられる。太陽電池素子１ａの発熱は、直列接続された太陽電池素子の枚数が多くなるほど多くなるので、バイパスダイオード３は太陽電池素子１ａの直列数が１０〜２０枚毎になるように接続される。
【００２７】
このように太陽電池モジュールの発電が異常になった場合、バイパスダイオード３に順方向の電流が流れるようになる。
【００２８】
太陽電池の出力状態が正常なの場合は、バイパスダイオード３には電流は流れないので発光素子８、１１は発光しないが、上述のように太陽電池素子１の一部１ａが影になって発電が不十分になった場合には、バイパスダイオード３に電流が流れて発光ダイオード１１が発光する。これによって太陽電池モジュール１３の発電の異常が確認できるようになる。
【００２９】
発光素子８、１１は、図２のように太陽電池モジュール１３の枠部材１３ａに取り付けることができる。このように太陽電池モジュール１３の枠部材１３ａに取り付け、さらに各発光素子８、１１が接続されている太陽電池素子１ａに近い側の太陽電池モジュール１３の枠部材１３ａに取り付けると、発電の異常の有無が確認できるとともに、異常箇所もすぐ確認できるようになる。
【００３０】
さらに、発光素子８、１１に接続されるリード線を延長して複数の太陽電池モジュールの異常を知らせる発光素子１ａを１カ所に集中して取り付けると、複数の太陽電池モジュールの異常を一目で確認できる。
【００３１】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加えることができる。例えば太陽電池素子は単結晶や多結晶シリコンなどの結晶系太陽電池に限定されるものではなく、薄膜系太陽電池などでも端子ボックス内にバイパスダイオードを備えた太陽電池モジュールであれば適用できる。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係わる太陽電池モジュールによれば、太陽電池モジュールのバイパスダイオードと直列に発光素子を接続することから、太陽電池素子に異常が発生してバイパスダイオードに電流が流れた場合は発光素子が発光する。もって複雑な制御回路や大がかりな装置を用いることなくその発電状態の異常を極めて簡単に確認できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る太陽電池モジュールの電気的構成を示す図である。
【図２】本発明に係る太陽電池モジュールの外観を示す図である。
【符号の説明】
１：複数の太陽電池素子、１ａ：特定の太陽電池素子、２、３：バイパスダイオード、４：太陽電池モジュールのプラス側出力端子、５：太陽電池モジュールのマイナス側端子、６：中間出力部、７、１０：シャント抵抗、８、１１：発光素子、９、１２：電流制限用抵抗、１３：太陽電池モジュール枠

Claims

多数の太陽電池素子を電気的に接続するとともに、複数の太陽電池素子毎にバイパスダイオードを接続した太陽電池モジュールにおいて、前記バイパスダイオードと直列に発光素子を接続したことを特徴とする太陽電池モジュール。
前記発光素子と並列に抵抗を接続したことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
前記発光素子が発光ダイオードであることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュール
前記発光素子を前記多数の太陽電池素子の周縁部に設けた枠部材に取り付けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
前記枠部材に複数の発光素子を取り付け、この複数の発光素子によって異常発生箇所を表示することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池モジュール。