JP2006319025A - 太陽電池モジュールの電気配線接続確認方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 太陽電池モジュールを並列接続してストリングを構成する場合でも、簡便かつ確実に電気的接続が正常になされているか否かの確認を行うことが可能な太陽電池モジュールの電気配線方法を提供することにある。
【解決手段】 複数個の太陽電池モジュール１００が電気的に並列接続されてなるストリングを構成する際における太陽電池モジュールの電気配線接続確認方法であって、最初に設置されるモジュールの２つの出力取出し線１２，１３のうち、隣接するモジュール１００に接続されない側の出力取出し線を予め短絡しておき、最後に設置したモジュール１００の２つの出力取出し線のうちの非接続出力取出し線における陽極側と陰極側との間の電圧を計測し、電圧値がほぼ０（ゼロ）であるとき、複数のモジュール１００間の電気的接続が正常に行われたことを判定している。
【選択図】 図３

Description

本発明は、住宅の屋根、ビルディングの屋上等に敷設することにより、太陽光を利用
して電力を発生させる太陽電池モジュールの電気配線方法であって、複数の太陽電池モジュールを並列に配線して、ストリングを構成する際の電気配線接続確認方法に関する。

重要なクリーンエネルギーとして、太陽電池を用いた光発電システムが近年急速に普及しつつあり、特に住宅や公共施設等の屋根に太陽電池を設置し、商用電力系統に電力を供給する系統連系型太陽光発電システムの導入が大幅に増加してきている。
上記太陽電池のうち、アモルファスシリコン系薄膜太陽電池は、結晶シリコンと比べて、以下のような特徴を有している。
（１）原料の使用量が少ない。
（２）ロールツーロール方式による大量生産が容易である。
（３）可撓性基板上に形成することにより、曲面上に設置することが可能である。
（４）１枚の基板上に直列接続構造を形成可能で、たとえばインバータ等に接続するための２００V程度の電圧を１枚の基板上に得ることが容易にできる。
特に、このアモルファスシリコン系薄膜太陽電池は、1枚の太陽電池で高い電圧が得られることから、複数の太陽電池モジュールを全て並列に電気接続するシステムを構築することも容易に行える。

複数の太陽電池モジュールを電気的に接続してストリングを構成する場合、接続作業を屋根上などで太陽電池モジュールの設置作業と同時に行われることが多い。この場合、各々の電気的接続を確実に行い、少なくともストリング単位、好ましくはモジュール単位で電気的接続が正規になされていることを確認し、電気的接続の不具合を修正するため、設置済みモジュールを全て一旦取り外して再度設置をやり直すというような大きなロスを回避することが要求されている。

モジュールからストリングを構成する場合、一般に低電圧（大電流）モジュールは直列に、高電圧（低電流）モジュールは並列に接続される。しかるに、太陽電池の出力は、日射強度によって変動するが、かかる変動は殆ど電流の変動によるもので、電圧は日射強度が変化してもほぼ一定であることが知られており、直列接続の場合は、設置時の日射強度の変動があっても、接続したモジュール数にほぼ比例して順次増加する電圧を確認すれば、比較的容易に電気的接続の確認を行うことが可能となる。
一方、並列接続の場合は、接続するモジュール数に応じて増加するのは電圧ではなく電流である。電流は日射強度の変動に追随して変動するため、例えば１枚目のモジュールの電流を測定しておき、ストリングの設置が完了した時点でストリング電流を測定し、その比率から正常に接続されたモジュールの数を求めようとしても、両者の電流測定に時間的なずれがあり、その間（時間的なずれ）に日射強度が変化してしまうことから、正常接続のモジュール数を確認するのは不確実となる。

このような、電流測定の時間的なずれによる不確実性を回避する方法として、下記の特許文献１に記載の方法が提供されている。
この方法においては、予めストリングを構成するモジュールと同種のモジュールを基準モジュールとして設置しておき、ストリング電流が、同時刻の基準モジュールの電流の何倍になるかを測定して、正常に接続されたモジュールの数を判断するようにしている。
特開２００２−３２９８７５号公報

しかしながら、並列接続の場合の電気的接続確認方法を提供する上記従来技術にあっては、次のような問題点を有している。
すなわち、かかる従来技術においては、太陽電池モジュールの設置作業場所の近傍に上記基準モジュールを置く必要があるため、基準モジュールが太陽電池モジュールの設置作業の邪魔になるという問題がある。
また、個々のモジュールの性能には若干のばらつきがあり、かつ日射条件も完全に一定ではないため、ストリング電流と基準モジュールとの比を算出し、この比によってモジュール数を求める際に、端数が生じる場合が多く、かかる端数が生じる場合には全てのモジュールの電気的接続が正常になされているか否かの判定が困難である。特に、並列接続の枚数が多い場合には、かかる問題が発生し易い。

本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、太陽電池モジュールを並列接続してストリングを構成する場合でも、簡便かつ確実に電気的接続が正常になされているか否かの確認を行うことが可能な太陽電池モジュールの電気配線方法を提供することにある。

上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池モジュールの複数個から、陽極線及び陰極線よりなる出力取出し線をそれぞれ導出し、隣接する前記モジュールとそれぞれの出力取出し線の極性を合わせて接続することによって、前記モジュールが電気的に並列接続されてなるストリングを構成する際における太陽電池モジュールの電気配線接続確認方法であって、最初に設置される前記モジュールの２つの出力取出し線のうち、前記最初のモジュールに隣接して設置されるモジュールに接続されない側の出力取出し線を予め短絡しておき、前記複数個のモジュールを接続した後に、最後に設置したモジュールの２つの出力取出し線のうち隣接するモジュールに接続されない非接続出力取出し線における陽極側と陰極側との間の電圧を計測し、該電圧値がほぼ０（ゼロ）であるとき、前記複数のモジュール間の電気的接続が正常に行われたことを判定している。

本発明において、前記出力取出し線の短絡後、前記モジュールを１枚接続する毎に、最後に設置したモジュールの２つの出力取出し線のうちの前記非接続出力取出し線における陽極側と陰極側との間の電圧を計測するのが好ましい。

また、本発明は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池モジュールの複数個から、陽極線及び陰極線よりなる出力取出し線をそれぞれ導出し、隣接する前記モジュールとそれぞれの出力取出し線の極性を合わせて接続することによって、前記モジュールが電気的に並列接続されてなるストリングを構成する際における太陽電池モジュールの電気配線接続確認方法であって、最初に設置される前記モジュールの２つの出力取出し線のうち、前記最初のモジュールに隣接して設置されるモジュールに接続されない側の非接続出力取出し線における陽極側と陰極側との間に予め電流計測器を接続したおき、前記モジュールを１枚接続する毎に前記電流計測器によって電流増加分を確認することにより、前記複数のモジュール間の電気的接続が正常に行われたか否かを判定している。

本発明によれば、太陽電池モジュールの複数個から、陽極線及び陰極線よりなる出力取出し線をそれぞれ導出し、最初に設置される前記モジュールの２つの出力取出し線のうちの非接続側の出力取出し線を予め短絡しておき、前記複数個のモジュールを接続後、最後に設置したモジュールの２つの出力取出し線のうちの非接続出力取出し線における陽極側と陰極側との間の電圧を計測し、該電圧値がほぼ０（ゼロ）であるとき、前記複数のモジュール間の電気的接続が正常に行われたことを判定するので、複数の太陽電池モジュールを電気的に並列接続してストリングを構成する場合に、日射強度の変動の影響を受けることなく、また、予めストリングを構成するモジュールと同種のモジュールを基準モジュールとして設置するような煩雑な手段をとることなく、きわめて簡便かつ確実に太陽電池モジュールの電気配線接続確認を行うことができる。

しかも、本発明によれば、太陽電池モジュールの設置作業時に、予め最初のモジュールの出力端を短絡していることから、既に設置済みのモジュールは電圧を発生せず、モジュールの設置作業をより安全に行うことができる。

また、本発明において、出力取出し線の短絡後、モジュールを１枚接続する毎に、最後に設置したモジュールの２つの出力取出し線のうちの非接続出力取出し線における陽極側と陰極側との間の電圧を計測するので、モジュール間の接続不良が頻繁に起こる場合においても、電気配線接続確認を確実に行うことができる。

さらに、本発明によれば、太陽電池モジュールの複数個から、陽極線及び陰極線よりなる出力取出し線をそれぞれ導出し、最初に設置されるモジュールの２つの出力取出し線のうち、非接続出力取出し線における陽極側と陰極側との間に予め電流計測器を接続しておき、モジュールを１枚接続する毎に前記電流計測器によって電流増加分を確認することにより、前記複数のモジュール間の電気的接続が正常に行われたか否かを判定するので、上記発明と同様な効果が得られるほか、太陽電池モジュールの設置作業時に、予め最初のモジュールの出力端に電流計測器を接続しておけば、既に設置済みのモジュールは電圧を発生しないから、モジュールの設置作業をより安全に行うことができるという効果も得られる。

以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。

［第１実施形態］
図１は本発明の第１実施形態（及び後述する第２実施形態）に係る各太陽電池モジュールの電気配線接続確認用モジュール出力部材の構成図である。
図1において、各太陽電池モジュールには、対をなす２つの端子ボックス６ａ，６ｂ、対をなす２つのコネクタ１１ａ，１１ｂ、及び該端子ボックス６ａ，６ｂとコネクタ１１ａ，１１ｂとの間を接続する２芯ケーブル７を一体化してなるモジュール出力部材２０が取付けられている。なお、８及び９は後述するように配線される陽極側リード及び陰極側リードである。
図２（Ａ），（Ｂ）は、上記太陽電池モジュールの断面構造及び該太陽電池モジュールの発電部を構成する太陽電池セル２から端子ボックス６（６ａ，６ｂ）への電気配線構造を模式的に示している。
図２（Ａ），（Ｂ）において、上記太陽電池セル２の受光面側には、結着用樹脂３１を用いてフッ素系表面保護フイルム４がラミネートされている。太陽電池セル２の背面側は、上記結着用樹脂３１と同様な結着用樹脂３２を用いて、太陽電池セル２の裏面保護ならびに強度支持材となる鋼板５にラミネートされている。太陽電池セル２の出力用の陽極側リード８は、図２（Ａ）で示すように、前記端子ボックス６ａ内へ導出されている。

上記太陽電池セル２の出力用の陽極側リード８は、図２（Ａ）で示すように、一方の端子ボックス６ａ内において２芯ケーブル７の一方（後述する陽極側出力線１２）に接続され（図１において１２ａが接続部）、２芯ケーブル７の他方（後述する陰極側出力線１３）は、端子ボックス６ａ内において前記陽極側リード８と接続されない状態となっている。太陽電池セル２の陽極側リード８と接続された出力線が陽極側出力線１２となる。
同様に、他方の端子ボックス６ｂ内においては、図２（Ｂ）で示すように、太陽電池セル２の出力用の陰極側リード９とモジュールにおける２芯ケーブル７の他方である陰極側出力線１３とが接続され（図１において１３ａが接続部）、２芯ケーブル７の一方である陽極側出力線１２は、端子ボックス６ｂ内において陰極側リード９と接続されない状態となっている。
以上のような形態で太陽電池セル２とモジュール出力部材２０とを接続すると、各モジュールは、２つのコネクタ１１ａ，１１ｂを持ち、各コネクタ１１ａ，１１ｂは陽極側出力線１２及び陰極側出力線１３が対をなして配置されることになる。

次に、図３（Ａ）はｎ個の太陽電池モジュール１００を全て並列接続したストリングの構成を示している。図３（Ａ）で示すように、各モジュール１００の間は、コネクタ１１（１１ａ，１１ｂ）によって接続されている。かかる接続において、１番目のモジュール１００とｎ番目のモジュール１００には、隣接するモジュール１００とは接続されないコネクタ１１−１及び１１−ｎが残ることになる。この残った２つのコネクタ１１−１及び１１−ｎを利用して、次の方法によって各モジュール１００の間の接続確認を行う。

先ず、図３（Ｂ）で示すように、コネクタ１１−１の陽極側出力端と陰極側出力端とを短絡させる。次に図３（Ｃ）で示すように、コネクタ１１−ｎを電圧計測器１４に接続し、陽極側出力端と陰極側出力端との間の電圧Vを計測する。
ここで、上記電圧Vがほぼ０（モジュール１００の電圧に比べて十分に小さい）であるときは、モジュール１００の間の接続が全て正常に行われたと判定することができる。すなわち、全てのモジュール１００の間の接続が正常に行われた場合は、コネクタ１１−１とコネクタ１１−ｎとが電気的に接続されており、コネクタ１１−１の陽極側出力端と陰極側出力端とは予め短絡させてあるため、コネクタ１１−ｎの陽極側出力端と陰極側出力端との間の電圧Vは０（ゼロ）となる。
一方、コネクタ１１間の接続（モジュール１００間の接続）に接続不良がある場合は、接続不良箇所がある１つのコネクタ１１の陽極側または陰極側のいずれか一方であっても、コネクタ１１−１とコネクタ１１−ｎとの陽極側あるいは陰極側の出力端間の電気的接続が切れることになるため、コネクタ１１−ｎの陽極側及び陰極側の出力端間にはｎ番目のモジュール１００の電圧、より正確には接続不良箇所からｎ番目までのモジュール１００を並列接続したときの電圧が発生することになる。

以上の方法では、ストリングを構成し終わってから電気的接続確認を行うようにしているが、モジュール１００の間の接続不良が頻繁に起こるおそれがある場合は、1枚のモジュール１００を追加する毎に、上記方法と同様にして追加モジュール１００の電圧を計測して、電気的接続確認を行うようにする。
このように本発明の第１実施形態では、モジュール１００の設置作業時に、予め１番目のモジュール１００の出力端を短絡しているが、このようにすれば既に設置済みのモジュール１００は電圧を発生しないため、モジュール１００の設置作業をより安全に行うことができるという利点がある。

［第２実施形態］
図４（Ａ）は、本発明の第２実施形態に係る各太陽電池モジュールの電気配線接続確認用モジュールの構成図（図３に対応した図）である。
この第２実施形態では、隣接するモジュール１００の間をコネクタ１１により接続していく方式については上記第１実施形態と同様であるが、第２実施形態においては、図４（Ｂ）で示すように、予めコネクタ１１―１の陽極側出力端と陰極側出力端との間に電流計測器１５を接続しておく点が第１実施形態と異なっている。ここで、７は上記コネクタ１１に接続される２芯ケーブルである。
そして、上記モジュール１００を順次接続していく場合、電流計測器１５からその接続直前の電流値を読み取っておき、接続直後に電流が増加するか否かを確認し、有意な電流増加が認められた場合は、モジュール１００の間の接続が正常に行われたものと判定する。

また、かかる電気的接続確認時において、万一、雲塊の通過などにより瞬間的な電流変動が激しくなってモジュール１００の間の接続判定が困難になった場合には、一旦コネクタ１１を外して接続前の状態に戻して、再度接続直前の電流を確認した後、接続時の電流増加を判定するようにする。
この場合も、ストリング全体の電流値を、ストリングを構成するモジュール数で除したモジュール１００の１枚当たりの電流値から判定するのではなく、当該モジュール１００を接続する際の電流の増加分を直接計測して判定する。これにより、日射強度の時間的変化の影響を除外することが可能となる。
しかも、第２実施形態によれば、モジュール１００の設置作業時に、予め１番目のモジュール１００の出力端に電流計測器１５を接続しておけば、既に設置済みのモジュール１００は電圧を発生しないため、モジュール１００の設置作業をより安全に行うことができるという利点がある。

以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変更が可能である。

本発明の第１実施形態（及び後述する第２実施形態）に係る各太陽電池モジュールの電気配線接続確認用モジュール出力部材を示す構成図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、第１実施形態（及び後述する第２実施形態）に係る太陽電池モジュールの断面構造及び太陽電池セルから端子ボックスへの電気配線構造を模式的に示す断面図である。 （Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）は、上記第１実施形態におけるｎ個の太陽電池モジュールを並列接続したストリングの構成を示す構成図である。 （Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）は、本発明の第２実施形態を示す図３に対応した図である。

符号の説明

１００ 太陽電池モジュール
２ 太陽電池セル
４ フッ素系表面保護フイルム
５ 鋼板
６，６ａ，６ｂ 端子ボックス
７ ２芯ケーブル
８ 陽極側リード
９ 陰極側リード
１１，１１ａ，１１ｂ コネクタ
１２ 陽極側出力線
１３ 陰極側出力線
２０ モジュール出力部材
３１，３２ 結着用樹脂

Claims (3)

1. 太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池モジュールの複数個から、陽極線及び陰極線よりなる出力取出し線をそれぞれ導出し、隣接する前記モジュールとそれぞれの出力取出し線の極性を合わせて接続することによって、前記モジュールが電気的に並列接続されてなるストリングを構成する際における太陽電池モジュールの電気配線接続確認方法であって、
   最初に設置される前記モジュールの２つの出力取出し線のうち、前記最初のモジュールに隣接して設置されるモジュールに接続されない側の出力取出し線を予め短絡しておき、前記複数個のモジュールを接続した後に、最後に設置したモジュールの２つの出力取出し線のうち隣接するモジュールに接続されない非接続出力取出し線における陽極側と陰極側との間の電圧を計測し、該電圧値がほぼ０であるとき、前記複数のモジュール間の電気的接続が正常に行われたことを判定することを特徴とする太陽電池モジュールの電気配線接続確認方法。
2. 前記出力取出し線の短絡後、前記モジュールを１枚接続する毎に、最後に設置したモジュールの２つの出力取出し線のうちの前記非接続出力取出し線における陽極側と陰極側との間の電圧を計測する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の電気配線接続確認方法。
3. 太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池モジュールの複数個から、陽極線及び陰極線よりなる出力取出し線をそれぞれ導出し、隣接する前記モジュールとそれぞれの出力取出し線の極性を合わせて接続することによって、前記モジュールが電気的に並列接続されてなるストリングを構成する際における太陽電池モジュールの電気配線接続確認方法であって、
   最初に設置される前記モジュールの２つの出力取出し線のうち、前記最初のモジュールに隣接して設置されるモジュールに接続されない側の非接続出力取出し線における陽極側と陰極側との間に予め電流計測器を接続しておき、前記モジュールを１枚接続する毎に前記電流計測器によって電流増加分を確認することにより、前記複数のモジュール間の電気的接続が正常に行われたか否かを判定することを特徴とする太陽電池モジュールの電気配線接続確認方法。

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