JP2007242678A

JP2007242678A - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP2007242678A
Application number: JP2006059179A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Tafu; 一郎袋布; Shigeki Kondo; 茂樹近藤
Original assignee: Sekisui Jushi Corp
Current assignee: Sekisui Jushi Corp
Priority date: 2006-03-06
Filing date: 2006-03-06
Publication date: 2007-09-20

Abstract

【課題】簡便な構成で太陽電池モジュールが部分的に日陰になった場合にも、発電効率の極端な低下や太陽電池セルの損傷が起こりにくい太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】縦幅Ｈ＝１００ｍｍ以上、横幅Ｗ＝１００ｍｍ以上の太陽電池セル１を一体のみ備えて太陽電池モジュール１０が形成されていることで、発電面積が確保されて太陽電池モジュール１０が部分的に日陰となった場合にも、太陽電池セル１の全体が日陰とならないので発電効率の極端な低下が起こりにくくでき、また太陽電池セル１が部分的に日陰になるのみであるから、日陰になっていない部分で発電された電力は円滑に出力され、太陽電池セル１が損傷する恐れをなくすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池モジュールが部分的に日陰になった場合に、発電効率の極端な低下や太陽電池セルの損傷が起こりにくい太陽電池モジュールに関するものである。

太陽電池モジュールが部分的に日陰になると、日陰となった太陽電池セルのみが逆に抵抗となって発電効率の極端な低下を引き起こし、また他の太陽電池セルにより生起された電力により電圧がかかって、日陰となった太陽電池セルが破損される所謂ホットスポット現象が発生する恐れがある。かかる不具合を防止するために、例えば太陽電池モジュールの直列及び並列の接続方法を、太陽電池の状態や負荷の状態をモニタ装置、センサ等により検出し、その結果により太陽電池モジュールの直列と並列の接続方法を、スイッチにより太陽電池モジュールに無駄が生じないように切り換えて、太陽電池の電流電圧特性を変化させることで、日陰となった太陽電池セルを避けて通電を行うようにした宇宙船の電源装置が開示されている（例えば特許文献１）。

特開平６−２９６３３３号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているような太陽電池モジュールでは、スイッチ、センサ、制御器等を備えさせる必要があり、極めて繁雑な構成となることから、宇宙船のような特殊用途に対しては兎も角、一般の太陽電池装置に用いるには、工程、構造が繁雑となり過ぎて、コスト面では全く適用が不可能なものであった。

本発明は上記の如き課題に鑑みてなされたものであり、簡便な構成で太陽電池モジュールが部分的に日陰になった場合にも、発電効率の極端な低下や太陽電池セルの損傷が起こりにくい太陽電池モジュールを提供せんとするものである。

上記目的を達成するため、本発明は以下のような構成としている。すなわち、本発明に係わる太陽電池モジュールは、縦幅１００ｍｍ以上、横幅１００ｍｍ以上の太陽電池セルを一体のみ備えて形成されていることを特徴とするものである。

本発明に係わる太陽電池モジュールによれば、縦幅１００ｍｍ以上、横幅１００ｍｍ以上の太陽電池セルを一体のみ備えて形成されていることで、発電面積が確保されて太陽電池モジュールが部分的に日陰となった場合にも、太陽電池セルの全体が日陰とならないので発電効率の極端な低下が起こりにくくでき、また太陽電池セルが部分的に日陰になるのみであるから、日陰になっていない部分で発電された電力は円滑に出力され、太陽電池セルが損傷する恐れをなくすることができる。

また、更に電圧変換器を備えていれば、太陽電池セルが一体のみであっても、任意の電圧まで電圧を高めて出力することで、蓄電手段への蓄電等を容易とすることができ好ましい。

また前記電圧変換器は、太陽電池モジュール裏面に設けられた端子ボックス内に収納されていれば、電圧変換器が端子ボックス内に内蔵されていることから、別途電圧値の設定のために装置を設ける必要がなく構造が簡便となり、更に電圧変換器が端子ボックス内に隠されることで美観を損なわないようにでき好ましい。

本発明に係わる最良の実施の形態について、図面に基づき以下に具体的に説明する。

図１は、本発明に係わる太陽電池モジュールを用いて形成した太陽電池アレイの、実施の一形態を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面を示す縦断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ断面を示す縦断面図である。太陽電池モジュール１０は、アルミニウム型材からなる横枠体２０Ａ及び縦枠体２０Ｂが四囲に取り付けられることで太陽電池アレイ１００となされており、太陽電池モジュール１０は太陽電池セル１を一体のみ用いて形成されている。太陽電池セル１の横幅Ｗ及び縦幅Ｈは１３５ｍｍと、それぞれ１００ｍｍ以上となされている。太陽電池モジュール１０の背面側には更に端子ボックス２が備えられ、端子ボックス２内には電圧変換器３が設けられている。横枠体２０Ａ及び縦枠体２０Ｂは、それぞれボックス部２０Ａ１、２０Ｂ１が設けられて強度が高められると共に、ボックス部２０Ａ１、２０Ｂ１に隣接して設けられた溝部２０Ａ２、２０Ｂ２に太陽電池モジュール１０の端部が挿入され、溝部２０Ａ２、２０Ｂ２内面と太陽電池モジュール１０との隙間にはパッキン材Ｐが取り付けられている。

横枠体２０Ａに対して縦枠体２０Ｂと取り付けるには、縦枠体２０Ｂの端面に横枠体２０Ａが突き合わされ、横枠体２０Ａに挿通されたビス（図示せず）が縦枠体２０Ｂのボックス部２０Ｂ１に設けられたビスホール２０Ｂ３に螺着されることで取り付けられる。更に縦枠体２０Ｂには背面から内側に張り出された張り出し部２０Ｂ４が設けられており、張り出し部２０Ｂ４が端子ボックス２の背面上に張り出されていることで、張り出し部２０Ｂ４により太陽電池モジュール１０の背面及び端子ボックス２の背面が保護されるようになされている。

太陽電池モジュール１０に電圧変換器３が備えられていることで、例えば６Ｖの出力電圧の蓄電手段に蓄電する場合には、一体の太陽電池セル１の面積を大きくすることで電流値は高められるものの、電圧値は太陽電池セル１の大きさに係わらず０．３〜０．４Ｖ程度の出力電圧であることから、太陽電池セル１を１４〜１８体直列に接続して形成する必要があり、また１２Ｖの出力電圧の蓄電手段に蓄電する場合には、太陽電池セル１を３２〜３６体直列に接続する必要があったが、電圧変換器３を設けておくことで、太陽電池セル１が一体であっても電圧を高めて蓄電させることができる。またスイッチを設けて出力電圧の設定を段階的に行うようにしてもよく、例えば一般的な鉛蓄電池等の蓄電手段における出力電圧である６Ｖ、１２Ｖ、２４Ｖがスイッチにより設定可能な出力としておくことで、スイッチの切り替えのみで種々の蓄電手段への蓄電が可能となり得る。更にまた、電圧変換器３からの出力電圧は、蓄電手段の出力電圧より１〜５Ｖ程度高くしておけば、蓄電手段への充電はより迅速且つ効率よく行わせることができる。

図２は、太陽電池モジュールの詳細を示す縦断面図である。太陽電池モジュール１０は、太陽電池セル１の上側及び下側にＥＶＡ樹脂からなる透明な充填層６が形成され、充填層６の上側には透明な前面板４、背面側には不透明な背面板５が設けられ、背面板５は太陽電池セル１とほぼ同じ色調となされることで、配置された太陽電池セル１が目立たないようになされている。かかる太陽電池モジュール１０は、ラミネート法等の適宜の方法で形成してよい。

ここで太陽電池セル１はバックコンタクト型のものが用いられており、太陽電池セル１は太陽Ｓに向けられる面から、反射防止層１７、ｎ層１６が積層され、ｎ層１６の裏面側にはｐ＋層１１及びｎ＋層１２が電気的に固着され、ｐ＋層１１とｎ＋層１２との間には絶縁部１３により絶縁がなされている。ｎ層１６と、ｐ＋層１１及びｎ＋層１２とは電気的に接続されていることで、ｎ層１６に太陽光が照射されると、そのエネルギーによりｎ層１６が励起状態となり、ｎ層１６からｐ＋層１１への電子の流れが生じることで電力を生起するものである。

かかるバックコンタクト型の太陽電池セル１を用いることで、通常のＰＮ接合型の太陽電池セルでは大型の太陽電池セルを形成した場合、効率よく電力を出力するためにはＰ型半導体面及びＮ型半導体面にそれぞれ導電用のリボン等を多数及び長大に取り付ける必要があり、美観が損なわれると共に製作に係わる工程が煩瑣なものとなるが、バックコンタクト型の太陽電池セルであれば背面から電力を出力することができ、太陽電池セルが大型であってもリボン等を取り付ける必要なく効率よく電力を出力できるようになり、美観が保持されると共に簡便な工程での形成が可能となり得る。太陽電池セルは、横幅Ｗ及び縦幅Ｈが１００ｍｍ以上でないと、表面積が少なくなって電流値が低下し、一体の太陽電池セルのみで太陽電池モジュールを形成する利点がほとんど失われることとなる。

次に、本発明に係わる太陽電池モジュールを用いる効果について、以下に実施例を挙げて説明する。

（実施例１）
バックコンタクト型太陽電池セル（Ａ−３００）（ＳＵＮＰＯＷＥＲ社製、表面積１４８．５８ｃｍ^２）を、図２に示した如く透明な充填材、背面板及び透明な前面板にて挟み込んで、本発明に係わる実施例１の太陽電池モジュールとする。

（比較例１）
ＰＮ接合型の太陽電池モジュール（ＧＴ１６１８−ＭＦ）（昭和シェル社製）を用い、１２ｍｍ×５１．５ｍｍのセルを２列×９列で直列に接続したものと用いる以外は実施例１と同様にして比較例１の太陽電池モジュールとする。尚、太陽電池セルの表面積は、実施例１と比較例１とは同一となるように換算している。

実施例１及び比較例１の太陽電池セルを、屋外出力測定方法（ＪＩＳＣ８９１９）に準拠した屋外暴露比較試験にて、太陽電池セルにより生起された発電量（ｍＷ／ｃｍ^２）を測定する。発電量は、６秒ごとに２０分間測定を行い、日射量が７５０〜８５０ｍＷ／ｃｍ^２となるときの平均値とした。その際に、太陽電池セルの表面を不透明な板状体にて覆い、その覆う割合における発電量を測定した。その結果を表１に示す。

実施例１と比較例１とは、不透明な板状体で覆われていない状態では発電量は大差ないものの、比較例１は覆った割合が１０％に満たない状態から急激な発電量の低下が見られ、部分的に日陰になった場合に発電しない太陽電池セルが抵抗となって、著しい発電効率への悪影響が発生することが顕著に示されている。

本発明に係わる太陽電池モジュールを用いた太陽電池アレイの、実施の一形態を示す説明図である。本発明に係わる太陽電池モジュールの、詳細を示す縦断面図である。

符号の説明

１太陽電池セル
２端子ボックス
３電圧変換器
１０太陽電池モジュール
１００太陽電池アレイ

Claims

縦幅１００ｍｍ以上、横幅１００ｍｍ以上の太陽電池セルを一体のみ備えて形成されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
更に電圧変換器を備えてい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。
前記電圧変換器は、太陽電池モジュール裏面に設けられた端子ボックス内に収納されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。