JP2005101275A - 太陽光発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】 太陽電池パネルの発電を利用して、昼間でも装飾性や表示性を出した太陽光発電システムを提供する。
【解決手段】 複数個の太陽電池素子を面状に並べ、これら各太陽電池素子の間に発光体を配置し、さらに電気的に極性をもつ発光体のアノード側に太陽電池素子の正極側を、発光体のカソード側に太陽電池素子の負極側を電気的に接続して、太陽電池素子の発電電力により発光体を点灯するように成し、さらにこれら複数の太陽電池モジュールに対し、個々の太陽電池モジュールにて発生した発電電力を送電する太陽電池モジュール用電力線を、それぞれ接続し、個々の太陽電池モジュール用電力線を、発光体に対し電力供給する電路と成した太陽光発電システムである。
【選択図】 図１

Description

本発明は複数個の発光体を太陽電池モジュールに取り付けて成る太陽光発電装置に関し、とくにこれら太陽電池モジュールにＬＥＤなどの発光体を配し、そして、表示性や装飾性を得るようにした太陽光発電システムに関するものである。

一般的に太陽光発電装置は、住宅の屋根などに太陽電池アレイを配置し、そして、太陽光を光電変換し、電力を得るというものである。

この使用例を図１４ならびに図１５と図１６により説明する。

図１４は住宅１の屋根などに太陽光発電装置２を配置した場合を示し、図１５はこの太陽光発電装置２において、その太陽電池アレイ３を構成する個々の太陽電池モジュール４の概略断面図である。

図１４に示す太陽光発電装置２によれば、太陽電池モジュール４を複数配設して太陽電池アレイ３となし、そして、この太陽電池アレイ３で発電された電力を電力ケーブル５および接続箱６を通して系統連系インバータ（パワーコンディショナ）７へ送電する。

さらに詳しく述べると、この太陽電池アレイ３によれば、複数枚の太陽電池モジュール４を直列に接続してストリングとするが、このストリングを１列にしたり、もしくは２列以上集めている。

上記電力ケーブル５の電線は、このようなストリングの数に応じて設けるが、電力ケーブル５の電線を接続箱６で並列接続し、そして、太陽電池アレイ３で発電された直流電力を交流電力に変換する系統連系インバータ（パワーコンディショナ）７に入力し、一般の交流負荷に供給したり、もしくは系統連系により電力会社へ売電することができる。

図１５に示す太陽電池モジュール４によれば、８は太陽電池素子であり、たとえばシリコン等から成る半導体の光電変換効果を利用して電力が得られるように構成したものであって、このような太陽電池素子８を複数個直列および並列に電気的に接続し、そして、耐候性のある素材で覆うように成し、所要の出力電圧や出力電流を得るようにしている。

かかる太陽電池モジュール４においては、太陽電池素子８の受光面にはガラス板や合成樹脂板などの光透過板９を配置し、その裏面である非受光面にはテフロン（Ｒ）フィルムやＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）、ＰＥＴ（ポレエチレンテレフタレート）などの耐候性フィルム１０を被着し、そして、これら光透過板９、太陽電池素子８および耐候性フィルム１０の重ね構造の矩形状の本体に対し、その各辺周囲をアルミニウム金属やＳＵＳ等から成る枠体１１を挟み込むように装着し、太陽電池モジュール４全体の強度を高めている。

また、太陽電池モジュール４の裏面には、すなわち耐候性フィルム１０の上にはＡＢＳ樹脂などの合成樹脂やアルミニウム金属などで構成したジャンクションボックス１２を接着し、太陽電池モジュール４の出力電力を取り出すターミナルと成す。

以上のとおり、通常、太陽光発電装置２は太陽光を電気に変換する発電用として用いる。

しかしながら、近年、上記のごとく、太陽電池モジュールの内部に複数個の同形の太陽電池素子を並べた構成を利用し、一部の太陽電池素子の色を他の素子の色と違えることで、太陽電池モジュール（または太陽電池アレイ）上に文字や模様を構築し、意匠性をもたせる技術が提案されている。さらに特許文献１によれば、夜間において視認できるように、受光面側にガラス板を配置し、その端部にＬＥＤを設け、そして、このＬＥＤにて太陽電池モジュールの受光面を発光させることも記載されている。

図１６は特許文献１に記載した太陽電池モジュールのごとく、受光面側のガラス板の端部にＬＥＤを設けた構成を示す。

同図はこの太陽電池モジュール１３の概略断面図である。なお、図１５に示す太陽電池モジュール４と同一箇所には同一符号を記す。

この太陽電池モジュール１３においては、光透過板９の端面に向かってＬＥＤ１４を配置しており、その他の構成は図１５に示す太陽電池モジュール４と同じである。

上記構成の太陽電池モジュール１３によれば、ＬＥＤ１４にて光透過板９の端面を照射したことで、太陽電池素子８に対し夜間にてライトアップができる。

参考までに意匠性を備えた太陽電池モジュールではないが、以下、ＬＥＤなどの発光体を太陽電池モジュールに組み込んだ公知技術を述べる。

特許文献２に示す安全警告灯においては、省電力の発光ダイオ−ドを用いて、蓄電池と組み合わせることで、その発光ダイオ−ドに対し蓄電池からの電気を供給し発光させることが記載されている。

また、特許文献３によれば、太陽電池モジュール内に発光体を組み込み、太陽電池モジュールに故障が生じた場合、その発光体の発光でもって故障を表示し、これにより、異常が生じている太陽電池モジュールを特定する作業が容易になり、その結果、正常な発電に向けて迅速に回復することに対し、多くの時間と労力を要していたという従来の課題を解消できたことが提案されている。
特開２００３−９２００８号公報 実開平６−８６１８７号公報 特開平９−１４８６１３号公報

上述した特許文献１の太陽電池モジュールによれば、太陽電池モジュール１３に内蔵された発光体に電力を供給するためには、太陽電池モジュール１３にて発電した電力を、ジャンクションボックス１２を通して外部へ送電する電力ケーブル以外に、さらに他の電力線を配さなくてはならない。

たとえば図１４に示すように多数の太陽電池モジュール４を有する太陽光発電装置２では、家屋の屋根上から接続箱６に引き回される電力ケーブル５や接続箱６とパワーコンディショナ７とを接続する電力ケーブルとは別に、ＬＥＤ１４などの発光体に電力を供給する電力線３０が必要となる。

しかしながら、屋根上と電源との間に電力線３０を這わせるようにすると、耐候性の問題から電線の仕上り外径が大きくなっていた。

そのため、新たに電線を引き回すことで、家屋の美観が損なわれたり、発光体に対する電線の応力が大きくなり、これにより、太陽電池モジュールとの接着が低下し、外れる等の問題があった。

その対策として電線をクランプ固定する等が考えられるが、これによって作業が複雑化するという別の問題がある。また、電力ケーブル５に沿って発光体点灯用の電力線３０を多数這わせるための部材という点で、それが増加したり、さらには配線工事が複雑になるといった問題もある。

図６は、図１４に示すごとく、家屋の屋根上から接続箱６に引き回される電力ケーブル５や接続箱６とパワーコンディショナ７とを接続する電力ケーブルとは別に、発光体３に電力を供給する電力線３０を設けた場合の配線図である。

本例によれば、各太陽電池モジュールに対し２個のＬＥＤ１４を配置した場合である。

このようなＬＥＤ１４は、たとえば特許文献１に記載した太陽電池モジュールのごとく、受光面側のガラス板の端部にＬＥＤを設けてもよく、そのＬＥＤ数は１個もしくは２個以上であってもよい。

図１６は、かかる太陽電池モジュール１３の概略断面図である。なお、図１５に示す太陽電池モジュール４と同一箇所には同一符号を記す。

この太陽電池モジュール１３においては、光透過板９の端面に向かって発光するようにＬＥＤ１４を配置しており、その他の構成は図１５に示す太陽電池モジュール４と同じである。

本例によれば、４個の太陽電池モジュール１３ａ、１３ｂ，１３ｃ、１３ｄを配列し、各太陽電池モジュール１３ａ、１３ｂ，１３ｃ、１３ｄのジャンクションボックスに対し、それぞれ送電ケーブルＳａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄを接続している。これら送電ケーブルＳａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄは接続箱６にまで延びている。さらに接続箱６とパワーコンディショナ７との間も送電ケーブルＳｐと接続され、商用電力系統Ｂと接続されている。

実際には、各太陽電池モジュール１３ａ、１３ｂ，１３ｃ、１３ｄは、直流でもって発電することから、送電ケーブルＳａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ、ならびに送電ケーブルＳｐは、２本線である。

一方、商用電力系統Ｂからの交流電力は、点灯制御回路Ｔを通してＬＥＤ用送電ケーブルＬを流れ、各ＬＥＤ１４を発光させる。

ちなみに、前述したごとく、屋根上と電源との間に設けた電力線３０は、送電ケーブルＳａ、Ｓｂ、Ｓｃ、ＳｄおよびＬＥＤ用送電ケーブルＬに相当する。

参考までに、特許文献２と特許文献３に対する課題も述べる。

特許文献２は太陽電池モジュールと蓄電池を一体化することで、配線の追加を不要とするが、その反面、太陽電池モジュールの構造が複雑化し、さらに太陽電池アレイとして文字や模様を発光により構築するとき、発光しない箇所の太陽電池モジュールは余分な部材となる。また、発光しない箇所に対し、発光機能のない太陽電池モジュールとすると、文字や模様の変更に適宜対応できなかった。

また、特許文献３のように、故障表示用のＬＥＤを設けた場合においても同様であり、太陽電池モジュールの枠などに発光体を配する場合においても発光体へ電力を供給する通電部がモジュール枠などとショートしないように絶縁状態を管理しなくてはならない。

このように太陽電池モジュールに対し、ＬＥＤを用いる場合には、従来、かかる太陽電池素子に対するライトアップや、特許文献２や特許文献３のごとく、信号表示に用いていた。しかしながら、複数個のＬＥＤを配列することで、表示性や装飾性を高めるように工夫し、さらに配線を効率よく行なえるようにする技術は、いまだ提案されていない。

その上、ＬＥＤを発光させるに当り、薄暗い状態や夜間においては、その発光が顕著になるが、一方、昼間でも発光させることで、その装飾性や表示性が得られるようにする技術は、いまだ提案されていない。

本発明者は上記事情に鑑みて鋭意研究に努めた結果、複数個の太陽電池素子を面状に並べ、これら各太陽電池素子の間に発光体を配置した太陽光発電装置を用いて、さらに電気的に極性をもつ発光体のアノード側に太陽電池素子の正極側を、発光体のカソード側に太陽電池素子の負極側を電気的に接続して、太陽電池素子の発電電力により発光体を点灯するように成し、そして、これら複数の太陽電池モジュールに対し、個々の太陽電池モジュールにて発生した発電電力を送電する太陽電池モジュール用電力線を、それぞれ接続し、個々の太陽電池モジュール用電力線を、発光体に対し電力供給する電路と成したことで、昼間であっても、太陽電池パネルの発電を利用することで、外部から電力供給しなくても点灯させ、昼間でも装飾性を出し、一方、夜においては、この太陽電池モジュール用電力線を用いて、発光体に対し電力供給することができることを見出した。

したがって本発明は上記知見により完成されたものであり、その目的は太陽電池パネルの発電を利用して、昼間でも装飾性や表示性を出した太陽光発電システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、太陽電池モジュールにて発生した発電電力を送電する太陽電池モジュール用電力線を、発光体に対し電力供給する電路と成したことで、太陽電池モジュールから引出した配線の数を少なくし、これにより、家屋などの太陽電池モジュールの取付け構造の美観を高めた太陽光発電システムを提供することにある。

また、本発明の目的は、配線を効率よく行なえるようにし、これによって施工性の向上や部材削減を達成し、製造コストを低減した太陽光発電システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、発光体に対する電線の応力を小さくして、太陽電池モジュールとの接合力を高め、信頼性を高めた太陽光発電システムを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、発光体による表示や装飾に対し、コントラストを高めた太陽光発電システムを提供することにある。

本発明の太陽光発電システムは、複数個の太陽電池素子を面状に並べ、これら各太陽電池素子の間に発光体を配置し、さらに電気的に極性をもつ発光体のアノード側に太陽電池素子の正極側を、発光体のカソード側に太陽電池素子の負極側を電気的に接続して、太陽電池素子の発電電力により発光体を点灯するように成し、さらにこれら複数の太陽電池モジュールに対し、個々の太陽電池モジュールにて発生した発電電力を送電する太陽電池モジュール用電力線を、それぞれ接続し、個々の太陽電池モジュール用電力線を、発光体に対し電力供給する電路と成したことを特徴とする。

本発明の他の太陽光発電システムは、前記太陽電池モジュール用電力線に対し、他の太陽電池モジュールに発電電力が逆流しないようにすべく逆流防止ダイオードを接続し、さらに各々の太陽電池モジュール用電力線に、前記発光体に駆動電力を供給する発光体用電力線を、この駆動電力が太陽電池モジュールの発電電力に対し逆極性となるように規定した他の逆流防止ダイオードを通して接続したことを特徴とする。

本発明のさらに他の太陽光発電システムは、前記複数個の太陽電池素子をマトリックス状に配列したことを特徴とする。

本発明の太陽光発電システムは、前記複数個の太陽電池素子を千鳥状に配列したことを特徴とする。

また、本発明の太陽光発電システムは、前記太陽電池モジュールが三角形状、矩形状、台形状もしくは多角形状であることを特徴とする。

さらに本発明の太陽光発電システムは、前記太陽電池モジュールが円形もしくは楕円形であることを特徴とする。

本発明の太陽光発電システムは、前記太陽電池モジュールおよび該太陽電池モジュールを支持する枠体を備えたことを特徴とする。

また、本発明の太陽光発電システムは、前記逆流防止ダイオードおよび他の逆流防止ダイオードを接続箱に実装し、この接続箱より引出した太陽電池モジュール用電力線を、発光体に対し電力供給する電路と成したことを特徴とする。

本発明の太陽光発電システムは、前記逆流防止ダイオードはパワーコンディショナーを介して系統に電力を逆潮流するように接続して成ることを特徴とする。

また、本発明の太陽光発電システムは、前記発光体がＬＥＤであることを特徴とする。

以上のとおり、本発明の太陽光発電システムによれば、上記構成のごとく、電気的に極性をもつ発光体のアノード側に太陽電池素子の正極側を、発光体のカソード側に太陽電池素子の負極側を電気的に接続して、太陽電池素子の発電電力により発光体を点灯するように成し、そして、これら複数の太陽電池モジュールに対し、個々の太陽電池モジュールにて発生した発電電力を送電する太陽電池モジュール用電力線を、それぞれ接続し、個々の太陽電池モジュール用電力線を、発光体に対し電力供給する電路と成したことで、昼間であっても、太陽電池パネルの発電を利用することで、外部から電力供給しなくても点灯でき、これによって、昼間でも装飾性を出し、一方、夜では、この太陽電池モジュール用電力線を用いて、発光体に対し電力供給することができる。

また、本発明の太陽光発電システムによれば、太陽電池モジュールに接続する太陽電池モジュール用電力線に対し、逆流防止ダイオードを接続し、さらに発光体用電力線に他の逆流防止ダイオードを接続して、太陽電池モジュール用電力線を、発光体に対し電力供給する電路と成したことで、電力線の増加や取り回しが極力少なくでき、これにより、家屋の美観を損なうことがなく、配線部材、施工作業の削減ができる。

しかも、本発明によれば、このような太陽電池モジュール用電力線を、発光体に対し電力供給する電路としたことで、太陽電池モジュールと発光体との組合せ構造が容易にでき、さらに所望する装飾性や美観、表示性が得られやすくなった。

以下、本発明の太陽光発電システムを図面により詳細に述べる。

図１〜図５は本発明に係る太陽光発電装置の発光体への配線を説明する配線図、図７は本発明に係る太陽光発電装置の太陽電池モジュール１５を模式的に説明する概略断面図、図８はこの太陽電池モジュール１５の要部拡大図、図９は太陽電池モジュール１５において発光体の取り付け可能な領域（同図中、斜線部分にて示す）を示す上面図である。

また、図１０は太陽電池モジュール１５において、外来光が太陽電池素子で遮られる様子を説明する一部透視図である。

図１１と図１２は本発明に係る太陽光発電装置の他の太陽電池モジュールを模式的に説明する概略断面図であり、図１３は住宅１ａの屋根などに太陽光発電装置を配置した太陽光発電システムの斜視図である。

本発明の太陽光発電システムにおいても、たとえば、図１３に示すごとく、住宅１ａの屋根などに太陽光発電装置を配置する。なお、図１４に示す住宅１と同一箇所には同一符号を付す。

以下、この太陽光発電装置を構成する太陽電池モジュール１５について述べる。

図７に示すように、太陽電池モジュール１５は主にシリコン等から成る太陽電池素子１６（１６ａ〜１６ｅ）を所定の枚数を直列および並列に接続して成り、任意の出力電圧，出力電流を得るようにしている。

本例においては、複数個の太陽電池素子１６（１６ａ〜１６ｅ）をマトリックス状に配列する。この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や、薄膜系太陽電池などにより構成する。

これら太陽電池素子１６の受光面にはガラス板や合成樹脂板などの光透過板１７を配置し、他方の非受光面（裏面）には光透過性のあるテフロン（Ｒ）フィルムやＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）、ＰＥＴ（ポレエチレンテレフタレート）などの耐候性フィルム１８を被着する。このような合成樹脂材を用いる代わりに、ガラス板を用いてもよい。

そして、光透過板１７と耐候性フィルム１８との間には、たとえばＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂）などから成る透明な合成樹脂を介在し、充填材１９と成している。

このような構成の太陽電池モジュール１５において、さらに非受光面（裏面）側の耐候性フィルム１８の外側には、ＡＢＳ樹脂やアルミニウム金属などから成るジャンクションボックス２０を接着している。そして、このジャンクションボックス２０を通して出力電力を取り出すようにターミナルとしている。

かかる太陽電池モジュール１５によれば、通常、矩形状を成すが、その本体の周囲四方を挟み込む枠体２１を設け、そして、枠体２１でもって太陽電池モジュール１５の本体を支持し、全体の強度を向上させている。

このような枠体２１は、たとえばアルミニウム金属やＳＵＳ等により構成する。

上述したごとく、太陽電池素子１６（１６ａ〜１６ｅ）を所定の枚数を直列および並列に接続して成るが、所定の出力電力を得るために直列および並列数を定める。

そして、このような配列においては、隣り合う太陽電池素子１６（１６ａ〜１６ｅ）同士の正極、負極の配線や短絡防止のために隙間２２が設けられる。

たとえば、太陽電池素子１６ａと太陽電池素子１６ｂとの間には間隙２２ａ、太陽電池素子１６ｂと太陽電池素子１６ｃとの間には間隙２２ｂ、太陽電池素子１６ｃと太陽電池素子１６ｄとの間には間隙２２ｃ、太陽電池素子１６ｄと太陽電池素子１６ｅとの間には間隙２２ｄが存在する。

本発明の太陽光発電装置によれば、このように複数個の太陽電池素子１６（１６ａ〜１６ｅ）を面状に並べた太陽電池モジュール１５において、さらにこれら各太陽電池素子１６（１６ａ〜１６ｅ）の間に発光体２３を配置し、これらの太陽電池素子１６を背面にして発光体２３を発光させるように成す。

本例によれば、間隙２２ａに対応して発光体２３ａを、間隙２２ｂに対応して発光体２３ｂを、間隙２２ｃに対応して発光体２３ｃを、間隙２２ｄに対応して発光体２３ｄを配置する。

これら発光体２３（２３ａ〜２３ｅ）は、たとえばＬＥＤ（発光ダイオード）やハロゲン球などのランプがある。

そして、これら発光体２３（２３ａ〜２３ｅ）を耐候性フィルム１８上にたとえばアクリル系両面接着テープやアクリル系接着剤、シリコン系接着材（樹脂）などから成る耐候性がよく、しかも、後の取り外しが容易な接着部材にて取り付ける。

図８に示すように、発光体２３から照射された光が非受光面の耐候性フィルム１８を通過した後、太陽電池素子１６（１６ａ〜１６ｅ）の隙間２２（２２ａ〜２２ｄ）に充填された光透過性の充填材１９を透過し、さらに光透過板１７を透過し、この発光体２３の発光（輝度）が視認できる。

本発明によれば、複数個の太陽電池素子１６（１６ａ〜１６ｅ）をマトリックス状に配列した太陽電池モジュール１５であることで、各太陽電池素子１６（１６ａ〜１６ｅ）の隙間２２は、図９に示すごとく、格子状（同図中、斜線部分）に成る。

かくして本発明の太陽光発電装置の太陽電池モジュール１５によれば、格子状の隙間２２に対し、どの部位に発光体２３を配置してもよく、これによって所要どおりの表示や装飾性が得られた。

また、表示や装飾のための発光体２３において、その発光の背面に非発光の太陽電池素子１６（１６ａ〜１６ｅ）を配置したことで、その輝度が高くなった。とくに青色や濃青色の太陽電池素子１６を、その発光の背面に配置した構成にしたことで、その輝度が顕著になった。

さらにまた、上記のごとく格子状の隙間２２によれば、発光体２３を配置した部位以外の領域においては、太陽電池モジュールの裏側が屋根などで遮光されているので、隙間２２は影になることで暗くなり、たとえば灰色や黒っぽい色になる傾向にあり、このような領域と比べても発光体２３の輝度が顕著になる。

太陽電池素子１６と枠体２１との間にも間隙２２を設けた構成の太陽電池モジュール１５においては、そのような間隙２２に対しても発光体２３を配置し、これによって、さらに表示性や装飾性を高めてもよい。

上述の点を図１０により説明する。

同図は図９に示す切断面線Ａ−Ａによる断面図である。

外来光の光路を示す図１０によれば、矢印（破線）で示した外来光は光透過板１７を通過した後、太陽電池素子１６により遮られ、間隙２２の下にまで光が到達しにくくなり、これにより、間隙２２において、発光体２３の前面に周囲よりも暗い部分を作り出し、その結果、コントラストが生じ、発光体２３の発する光をより明るく視認できる。

以上のとおり、昼間などの外来光がある場合、発光体２３の輝度だけであれば、その発光が弱くなるが、さらに本発明のごとく、発光体２３の前方に遮光物（本発明における太陽電池素子１６に相当する）を配することで、発光体２３の発光が顕著になる。よって、発光体２３の数量を増やすこともなく、明るさを向上させ、これによって部品点数が削減でき、消費電力の低減化がはかられる。

参考までに、もし、発光体２３の前方に遮光物がない構造を想定した場合、すなわち、通常、ＬＥＤや電球などの発光体が発光した光を、外部に効率よく取り出すために、その発光体の周りに透明もしくは透光性のガラス材や樹脂材などで作成したカバーを設けることが考えられる。しかしながら、昼間にて太陽光の光などを受けた場合には、発光体が太陽光で照らされ、発光体全体の照度が高くなり、これにより、発光体の発光と周囲の明るさとの間にて差が少なくなり、その結果、コントラストが低くなるばかりか、ＬＥＤなどのように構造上発光部に反射鏡面を有するものでは、ＬＥＤの発光輝度よりも輝度の高い太陽光（散乱光を含む）も反射させることになり、より一層視認性が低下する。

つぎに上記構成の太陽光発電装置の発光体への配線について、図１〜図５および図１３により説明する。

まず、図１３にて太陽光発電システムの発光体２３への配線を説明する。

同図においては、図１４に示したごとく、住宅１ａの屋根などに本発明の太陽光発電装置２を配置した場合でもって述べる。

前述したように太陽電池モジュール１５に複数の発光体を配置するが、太陽電池モジュールの枚数が増えるにつれて発光体への電力供給線の本数が増加することが避けられないことは図１４の説明で述べたとおりである。そこで、もともとある太陽電池アレイ３からの発電電力を送電する、前記太陽電池モジュール用電力線である電力ケーブル５を、発光体の点灯用電力線（前記発熱体に対し駆動電力を供給する電路）として兼用することで、図１３のように部材や施工の削減とともに家屋の美観を損ねないようにする。

つぎに、このような配線を図１〜図５に示す。

まず、図３〜図５にて本発明の配線を述べる。

図３は本発明の太陽光発電システムの配線図であり、図４は個々の太陽電池モジュールにおける発電の出力を示す要部配線図であり、図５は個々の太陽電池モジュールにおける発光体に対する点灯を示す要部配線図である。

はじめに図３と図５により、発光体２３（２３ａ〜２３ｄ）を点灯させる場合を説明する。

なお、発光体２３（２３ａ〜２３ｄ）に対し、直流電力を印加することで、本来、図５に示すごとく、発光体用電力線２６は２つの電力線になるが、図３には一本の電力線発光体用電力線でもって記載する。

太陽電池モジュール１５（１５ａ〜１５ｄ）に設置されている発光体２３（２３ａ〜２３ｄ）を点灯させる場合には、商用電力系統２７を用いるが、この商用電力系統２７は、発光体２３へ点灯用の電力を供給する点灯制御回路２８と電気的に接続されている。

点灯制御回路２８は発光体用電力線２６に接続され、そして、接続箱６に引き込まれている。

この接続箱６の内部には、太陽電池モジュール１５（１５ａ〜１５ｄ）を並列接続するための端子台が設けられているが、その他に各太陽電池モジュールの出力電力（主に電圧値）が異なっても他の太陽電池モジュールに電力が逆流しないようにする前記逆流防止ダイオードであるダイオード３１（３１ａ〜３１ｄ）が配置されている。

また、発光体用電力線２６の出力を逆流防止ダイオード３１（３１ａ〜３１ｄ）のアノード側（太陽電池側）に、前記他の逆流防止ダイオードであるダイオード３２を介して電力ケーブル２４（２４ａ〜２４ｄ）に接続することにより、発光体２３への電力供給は前記接続箱６から電力ケーブル２４（２４ａ〜２４ｄ）を通じて太陽電池モジュール１５（１５ａ〜１５ｄ）のターミナルボックス２０（２０ａ〜２０ｄ）に入り、ターミナルボックス２０（２０ａ〜２０ｄ）に結線された発光体２３（２３ａ〜２３ｄ）に供給され、発光させる。

一方、太陽電池モジュール１５（１５ａ〜１５ｄ）における発電の出力を示す構成を図４と図１３に示す。

図１３に示す太陽光発電装置２によれば、太陽電池モジュール１５を複数配設して太陽電池アレイ３となし、この太陽電池アレイ３において、複数枚の太陽電池モジュール１５を直列に接続してストリングとするが、このストリングを１列にしたり、もしくは２列以上集めている。

そして、この太陽電池アレイ３で発電された電力を電力ケーブル５および接続箱６を通して系統連系インバータ（パワーコンディショナ）７へ送電する。

このようなストリングの数に応じて設けられた上記電力ケーブル５の電線は、接続箱６で並列接続し、そして、太陽電池アレイ３で発電された直流電力を交流電力に変換する系統連系インバータ（パワーコンディショナ）７に入力し、一般の交流負荷に供給したり、もしくは系統連系により電力会社へ売電する。

このような配線によれば、図１３に示す電力ケーブル５は、図４に示す電力ケーブル２４（２４ａ〜２４ｄ）に対応する。

本発明の太陽光発電システムによれば、上述したごとく、太陽電池モジュール用電力線である電力ケーブル２４（２４ａ〜２４ｄ）を、発光体２３に対し電力供給する電路と成したことで、電力線の増加や取り回しが極力少なくでき、これにより、家屋の美観を損なうことがなく、配線部材、施工作業の削減ができた。

このように美観を高めるとともに、配線を効率よく行なえるようにし、これによって製造コストを低減することができた。

その上、発光体に対する電線の応力を小さくして、太陽電池モジュールとの接合力を高め、信頼性を高めることができた。

つぎに本発明の太陽光発電装置の発光体への配線に関して、図１と図２により本発明の特徴を説明する。

図１は昼間における発光を示し、図２は夜などの太陽電池アレイ３にて発電が十分でない場合を示す。

これらの図に示すごとく、電気的に極性をもつ発光体２３（２３ａ〜２３ｄ）のアノード側（＋側に太陽電池素子の正極側を、発光体２３（２３ａ〜２３ｄ）のカソード側に太陽電池素子の負極側を電気的に接続し、さらに複数の太陽電池モジュール１５（１５ａ〜１５ｄ）に対し、個々の太陽電池モジュール１５（１５ａ〜１５ｄ）にて発生した発電電力を送電する太陽電池モジュール用電力線を、それぞれ接続し、個々の太陽電池モジュール用電力線を、発光体２３（２３ａ〜２３ｄ）に対し電力供給する電路と成した配線構成である。

図１に示すように、ＬＥＤ（発光ダイオード）のアノード側（＋側）を太陽電池モジュールの正極側に接続した配線において、太陽電池モジュール１５（１５ａ、１５ｂ）が発電している場合、太陽電池モジュール１５ａおよび１５ｂの発電電力は、図中の矢印のように発光体２３ａおよび発光体２３ｂにも供給されており、これら発光体２３は昼間にて点灯する。

他方、夕方になり発電が行なわれなくなると、図２にて矢印のように外部から電力が供給され、発光体２３ａおよび発光体２３ｂが点灯（点滅）する。

このような構成においては、太陽電池モジュール１５ａ、１５ｂには電気（電流）は流れ込まなくなる。

このような配線構成によれば、前述したごとく、接続箱と太陽電池モジュール間の電力ケーブル２４を共用することにより、屋根への配線引き回しの手間と部材を削減するとともに、家屋の美観を損ねないようにすることができる。

かくして本発明の太陽光発電システムによれば、昼間であっても、太陽電池パネルの発電を利用することで、外部から電力供給しなくても点灯でき、これによって、昼間でも装飾性を出し、一方、夜では、この太陽電池モジュール用電力線を用いて、発光体に対し電力供給することができた。

つぎに本発明の他の実施形態例を図１１と図１２に述べる。

上述した太陽光発電装置の太陽電池モジュール１５によれば、各太陽電池素子１６の間に発光体２３を配置し、その発光体２３を受光面とは反対側の面に設け、そして、これらの太陽電池素子１６を背面にして発光体２３を発光させるように成したが、発光体２３の配置部位は、これに限るものではない。

たとえば図１１や図１２に示すような配置でもよい。なお、これらの図において、図７に示す箇所と同一部位には同一符号を付す。

図１１に示す太陽電池モジュール１５ａによれば、複数個の太陽電池素子を面状に並べ、これら各太陽電池素子の間に発光体２３を各太陽電池素子の受光面上に配置し、これらの太陽電池素子を背面にして発光体２３を発光させるように成したものである。

また、図１２に示す太陽電池モジュール１５ｂによれば、複数個の太陽電池素子１６を面状に並べ、これら各太陽電池素子１６の隙間２２に発光体２３を配置した構成である。

本発明者は、上記構成のごとく、複数個の太陽電池素子１６をマトリックス状に配列した太陽電池モジュールを使用した太陽光発電装置の実施例を（例１）〜（例４）にて説明する。これらの例を図１７〜図２１に示す。

また、複数個の太陽電池素子１６（１６ａ〜１６ｅ）を千鳥状に配列した太陽電池モジュール１５ｅを使用した太陽光発電装置の実施例を（例５）にて説明する。この例を図２１に示す。なお、これら各図は太陽光発電装置の正面図である。

（例１）
本例を図１７に示す。

同図は本発明の太陽光発電装置を一枚の太陽電池モジュール１５ａにて構成し、そして、１太陽電池モジュール中に複数の文字や数字を７セグメントなどの表示方法で表示させる。

この太陽光発電装置（太陽電池モジュール１５ａ）によれば、複数個の太陽電池素子１６をマトリックス状に配列し、枠体２１でもって太陽電池モジュール１５ａの本体を支持している。

そして、これら太陽電池素子１６の間の隙間２２に発光体２３を配列し、所要の表示に応じて点灯する。

上記構成の太陽光発電装置の太陽電池モジュール１５ａによれば、格子状の隙間２２に対し、その隙間２２にそって発光体２３を配列し、７セグメント表示させる。

図１７は日時を表示するように成している。この太陽電池モジュール１５ａの上段に日付「１２日」を示し、下段に時間「１９：００」を示す。

これら表記には、７セグメントなどの表示方法にしたがって発光体を配置し、本例によれば、黒点にて発光体２３の発光を示す。

なお、格子状の隙間２２には、これら黒点にて点灯した発光体２３を示すが、これら以外にも非点灯の発光体２３が配列されているが、明記していない。

かくして本発明の太陽光発電装置によれば、７セグメント表示の発光体２３に対し、その発光の背面に非発光の太陽電池素子１６を配置したことで、その輝度が高くなった。とくに青色や濃青色の太陽電池素子１６を、その発光の背面に配置した構成にしたことで、昼間でも、その輝度が顕著になった。

なお、本例では枠体２１を有する太陽電池モジュールとしているが、枠体を廃し、支持部材に固定カバー等で固定される取り付け構造としてもよい。

（例２）
本例を図１８に示す。

同図に示す太陽光発電装置によれば、複数の太陽電池モジュール１５ｂを配列し、それぞれの太陽電池モジュール１５ｂでもって、個々の文字や数字、アルファベットなどを表記する。

本例においては、４枚の太陽電池モジュール１５ｂにて構成し、そして、「ＫＯＢＥ」と表記した場合である。

この太陽光発電装置によれば、複数個の太陽電池素子１６をマトリックス状に配列した太陽電池モジュール１５ｂを、４個配列し、それぞれの太陽電池モジュール１５ｂに対し、表示文字に対応して発光体２３の配置部位を固定している。

かくして本発明の太陽光発電装置によれば、表示文字に対応して配置した発光体２３に対し、その発光の背面に非発光の太陽電池素子１６を配置したことで、その輝度が高くなった。とくに青色や濃青色の太陽電池素子１６を、その発光の背面に配置した構成にしたことで、昼間でも、その輝度が顕著になった。

（例３）
本例を図１９に示す。

同図に示す太陽光発電装置によれば、複数の太陽電池モジュール１５ｃを配列し、これらにて一つの文字や数字、アルファベットなどを表記する。

本例においては、複数個の太陽電池素子１６をマトリックス状に配列した２枚の太陽電池モジュール１５ｃにて構成し、そして、「京」と表記した場合である。なお、表示文字に対応して発光体２３の配置部位を固定している。

かくして本発明の太陽光発電装置によれば、表示文字に対応して配置した発光体２３に対し、その発光の背面に非発光の太陽電池素子１６を配置したことで、その輝度が高くなった。とくに青色や濃青色の太陽電池素子１６を、その発光の背面に配置した構成にしたことで、昼間でも、その輝度が顕著になった。

本例の太陽光発電装置においては、複数の太陽電池モジュール１５ｃに跨って１文字を表示していることで、複雑な漢字などの表示が容易になる。

また、本例では枠体を廃し、支持部材に固定カバー等で固定される取り付け構造としたが、このような構造にしたことで、複数の太陽電池モジュールの文字が連続して見え、文章を作るのに好適である。

（例４）
上述した（例１）〜（例３）の太陽光発電装置においては、矩形状の太陽電池モジュールを用いたが、これに代えて三角形状の太陽電池モジュールを用いた太陽光発電装置を図２０にて説明する。

同図に示す太陽光発電装置によれば、一個の三角形状の太陽電池モジュール１５ｄに対し、その内部に複数個の太陽電池素子１６をマトリックス状に配列し、さらに、枠体２１でもって太陽電池モジュール１５ｄの本体を支持している。

なお、同図において、発光体２３の配置部位は略記する。

かくして本発明の太陽光発電装置によれば、表示性や装飾性のある発光体２３に対し、その発光の背面に非発光の太陽電池素子１６を配置したことで、その輝度が高くなった。とくに青色や濃青色の太陽電池素子１６を、その発光の背面に配置した構成にしたことで、昼間でも、その輝度が顕著になった。

また、本例の太陽光発電装置においては、三角形状の太陽電池モジュール１５ｄを用いたことで、その表示性能が高くなり、装飾性が向上し、さまざまな機能に適用できた。

（例５）
上述した（例１）〜（例３）の太陽光発電装置においては、矩形状の太陽電池モジュールを用いたが、これに代えて図２１に示すごとく、円形状の太陽電池モジュール１５ｅを製作し、さらに複数個の太陽電池素子１６を千鳥状に配列し、さらに、枠体２１でもって太陽電池モジュール１５ｅの本体を支持している。

なお、同図において、発光体２３の配置部位は略記する。

かくして本発明の太陽光発電装置によれば、表示性や装飾性のある発光体２３に対し、その発光の背面に非発光の太陽電池素子１６を配置したことで、その輝度が高くなった。とくに青色や濃青色の太陽電池素子１６を、その発光の背面に配置した構成にしたことで、昼間でも、その輝度が顕著になった。

また、本例の太陽光発電装置においては、円形状の太陽電池モジュール１５ｅを用いたことで、その表示性能が高くなり、装飾性が向上し、さまざまな機能に適用できた。

また、本発明に用いる太陽電池素子によれば、青色や濃青色の太陽電池素子１６を、その発光の背面に配置した構成にしたことで、昼間でも、その輝度が顕著になったが、これに代えて本発明者は茶色、赤色、紺色、黒色、灰色、緑色、金色、紫色、赤紫色などを呈した太陽電池素子を用いても本発明の作用効果を奏することを実験により確認した。

なお、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更や改良等はなんら差し支えない。

たとえば（例４）の太陽光発電装置においては、三角形状の太陽電池モジュールを用いたが、これに代えて台形状もしくは多角形状にしてもよい。

さらに（例５）の太陽光発電装置においては、円形状の太陽電池モジュールを用いたが、これに代えて楕円形状にしてもよい。

さらにまた、（例１）〜（例４）の太陽光発電装置においては、太陽電池素子１６をマトリックス状に配列したが、これに代えて千鳥状に配列してもよく、あるいは（例５）の太陽光発電装置においては、太陽電池素子１６を千鳥状に配列したが、これに代えてマトリックス状に配列してもよい。（例７）の太陽光発電装置についても同様に配列変更してもよい。

また、本例によれば、発光体２３を複数並列接続したが、これに代えて直列接続したものでもよく、あるいは直列接続および並列接続が混在するものとしても同様の効果を得る。

さらにまた、発光体の点灯用電力を商用電力系統２７から取っているが、この商用電力系統に代えて、バッテリーや燃料電池などの直流電力源から電力を取るようにしてもよい。

本発明に係る太陽光発電装置において、とくに昼間における発光体への配線を説明する配線図である。 本発明に係る太陽光発電装置において、とくに夜間における発光体への配線を説明する配線図である。 本発明に係る太陽光発電装置の発光体への配線を説明する配線図である。 図３に示す配線の要部を示す配線説明図である。 図３に示す配線の要部を示す配線説明図である。 比較例に係る太陽光発電装置の発光体への配線を説明する配線図である。 本発明の太陽光発電装置の太陽電池モジュールを模式的に説明する概略断面図である。 本発明に係る太陽電池モジュールの要部拡大図である。 本発明に係る太陽電池モジュールにおける発光体の取り付け可能な領域を示す正面図である。 図９に示す太陽電池モジュールにおいて、切断面線Ａ−Ａによる断面図である。 本発明の太陽光発電装置の他の実施形態を模式的に説明する概略断面図である。 本発明の太陽光発電装置の他の実施形態を模式的に説明する概略断面図である。 本発明の太陽光発電システムに係る住宅の屋根に本発明の太陽光発電装置を配置した斜視図である。 従来の太陽光発電システムに係る住宅の屋根に本発明の太陽光発電装置を配置した斜視図である。 従来の太陽光発電装置に係る太陽電池モジュールの概略断面図である。 従来の他の太陽光発電装置に係る太陽電池モジュールの概略断面図である。 本発明の太陽光発電システムに係る太陽電池モジュールの概略正面図である。 本発明の太陽光発電システムに係る太陽電池モジュールの概略正面図である。 本発明の太陽光発電システムに係る太陽電池モジュールの概略正面図である。 本発明の太陽光発電システムに係る太陽電池モジュールの概略正面図である。 本発明の太陽光発電システムに係る太陽電池モジュールの概略正面図である。

符号の説明

１５・・・太陽電池モジュール
１ａ・・・住宅
１６・・・太陽電池素子
２３・・・発光体
２６・・・発光体用電力線
６・・・接続箱
３１・・・逆流防止ダイオード
３２・・・他の逆流防止ダイオード
２４・・・電力ケーブル

Claims (10)

1. 複数個の太陽電池素子を面状に並べ、これら各太陽電池素子の間に発光体を配置し、さらに電気的に極性をもつ発光体のアノード側に太陽電池素子の正極側を、発光体のカソード側に太陽電池素子の負極側を電気的に接続して、太陽電池素子の発電電力により発光体を点灯するように成し、さらにこれら複数の太陽電池モジュールに対し、個々の太陽電池モジュールにて発生した発電電力を送電する太陽電池モジュール用電力線を、それぞれ接続し、個々の太陽電池モジュール用電力線を、発光体に対し電力供給する電路と成したことを特徴とする太陽光発電システム。
2. 前記太陽電池モジュール用電力線に対し、他の太陽電池モジュールに発電電力が逆流しないようにすべく逆流防止ダイオードを接続し、さらに各々の太陽電池モジュール用電力線に、前記発光体に駆動電力を供給する発光体用電力線を、この駆動電力が太陽電池モジュールの発電電力に対し逆極性となるように規定した他の逆流防止ダイオードを通して接続したことを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電システム。
3. 前記複数個の太陽電池素子をマトリックス状に配列したことを特徴とする請求項１または２に記載の太陽光発電システム。
4. 前記複数個の太陽電池素子を千鳥状に配列したことを特徴とする請求項１または２に記載の太陽光発電システム。
5. 前記太陽電池モジュールが三角形状、矩形状、台形状もしくは多角形状であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の太陽光発電システム。
6. 前記太陽電池モジュールが円形もしくは楕円形であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の太陽光発電システム。
7. 前記太陽電池モジュールおよび該太陽電池モジュールを支持する枠体を備えたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の太陽光発電システム。
8. 前記逆流防止ダイオードおよび他の逆流防止ダイオードを接続箱に実装し、この接続箱より引出した太陽電池モジュール用電力線を、発光体に対し電力供給する電路と成したことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の太陽光発電システム。
9. 前記逆流防止ダイオードはパワーコンディショナーを介して系統に電力を逆潮流するように接続して成ることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の太陽光発電システム。
10. 前記発光体がＬＥＤであることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の太陽光発電システム。

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