JP2010080548A - 太陽光発電モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】出力を切り替えることができる太陽光発電モジュールを提供する。
【解決手段】（ａ）出力部４，６と、（ｂ）単一又は複数の太陽電池セルＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３，・・・，Ｃ１ｍ；Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ２３，・・・，Ｃ２ｍ；・・・；Ｃｎ１，Ｃｎ２，Ｃｎ３，・・・，Ｃｎｍが直列に接続された、複数のセル群１０−１，１０−２，・・・，１０−ｎと、（ｃ）セル群１０−１，１０−２，・・・，１０−ｎを出力部４，６に選択的に接続するための複数のスイッチ２１−１，２１−２，・・・，２１−ｎ；２２−２，・・・，２２−ｎ；２３−１，２３−２，・・・，２３−ｎと、（ｄ）スイッチ２１−１，２１−２，・・・，２１−ｎ；２２−２，・・・，２２−ｎ；２３−１，２３−２，・・・，２３−ｎの開閉を切り替える制御部２０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光発電モジュールに関し、詳しくは、太陽光発電システムの生産性を改善し、リユースを促進するための太陽光発電モジュールの構成に関する。ここで適用する太陽電池は、結晶シリコン系、薄膜シリコン系、化合物薄膜系、有機薄膜太陽電池、色素増感太陽電池などである。

従来の太陽光発電モジュールでは、複数の太陽電池セルが用途に応じて異なる態様で接続されている。

例えば図４の概略図に示すように、直列に接続されたｍ個の太陽電池セルＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３，・・・，Ｃ１ｍで一つのストリング１０−１を形成し、同様に、直列に接続されたｍ個の太陽電池セルＣ２１，Ｃ２２，Ｃ２３，・・・，Ｃ２ｍ；・・・；Ｃｎ１，Ｃｎ２，Ｃｎ３，・・・，Ｃｎｍでそれぞれストリング１０−２，・・・，１０−ｎを形成する。ｎ個のストリング１０−１，１０−２，・・・，１０−ｎは直列に接続されている。この例では、ｎ×ｍ個の太陽電池セルがすべて直列に接続されており、出力電圧を大きくする場合の構成である。

一方、図５の概略図に示す例では、直列に接続された各ｍ個の太陽電池セルＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３，・・・，Ｃ１ｍ；Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ２３，・・・，Ｃ２ｍ；・・・；Ｃｎ１，Ｃｎ２，Ｃｎ３，・・・，Ｃｎｍでそれぞれ形成されるｎ個のストリング１０−１，１０−２，・・・，１０−ｎが、並列に接続されている。この例では、一つのストリングを構成する太陽電池セルの個数ｍで電圧が決まり、太陽光発電モジュールの電力はｍ×ｎで決まる。このように太陽電池セルの直列及び並列接続を行うと、電圧を同一に保ったまま、大面積モジュールを作製することができる。

必要な電圧は用途によって異なる。住宅や事業所の発電用途に用いられるモジュールは、最終使用電圧が交流１００Ｖであることが多く、電圧は高いほうがよい。実使用に際しては、高電力を得るために通常複数のモジュールをさらに直列に接続して１５０Ｖ程度まで電圧を上げて使用している。モジュール製品としては２４Ｖ程度のものが多くなっている。

一方、小容量のポータブル機器の充電用途や電子機器を直接駆動する用途では、９Ｖ以下の直流電圧を使うことが多く、このような用途でバッテリーを充電するために太陽光発電モジュールが使用されることもある。この用途で一般に広く使用されているリチウム電池の１セルの充電電圧は４．６又は４．７Ｖであって、電源としては６〜９Ｖ程度が適当である。また、サーバー等のＰＣで使用される電圧も３．３，５，１２Ｖといった電圧である。したがって、ポータブル機器や直流で使用する機器用途には、６Ｖ程度の太陽光発電モジュールや、１５Ｖ程度の太陽光発電モジュールが使われている。

そのため、太陽電池セルの接続の構成が異なる多様な太陽光発電モジュールが製品化されており、現状は用途により製品が使い分けられている。

ところで、複数のストリングが直列に接続される場合、あるストリングが日陰に入るなどして起電力を発生しなくなると、そのストリングの内部抵抗による出力損失が生じる。これを防ぐため、ストリングと並列にバイパスダイオードが接続される。

また、複数のストリングが並列に接続される場合、あるストリングの出力電圧が他のストリングの出力電圧よりも低下すると、電流が逆流する。これを防ぐため、ストリングと直列に逆流防止用ダイオードが接続される。

しかし、バイパスダイオードや逆流防止用ダイオードを用いると、ダイオードで損失が生じる。

そこで、ストリングの電圧をセンサで監視し、発電能力が低下したストリングについては、ストリング間をバイパスするように接続されたスイッチをＯＮ（閉）にする制御を行うことや、ストリングと並列に接続された電源供給部から給電するように制御することが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
特開２００７−５９４２３号公報 特開２００７−８８１９５号公報

今後、クリーンエネルギーとして太陽電池は大量に生産され普及していくと考えられているが、これに伴い用途や使用方法も広がりを持つことが容易に想定される。

一方に、現状の火力や水力発電の生産コストに太陽電池の発電コストが追い付くためには、大量生産によるローコスト化が必要になってくる。また、製品寿命を長くすることがトータルのコストを下げることにつながり、太陽電池のリユースも考慮すべき重要な課題である。標準化された規格仕様にてローコストで大量に生産されたものが、多用途に向けて使用できることが望ましい。同時に使用用途が変わった場合にも簡便に電圧を切り替えて使用できるものが望ましい。

この課題は将来に対して重要な問題となるが、現状、これに対してモジュールの構成で対策する具体的な検討は見当たらない。特許文献１、２に開示された構成は、太陽電池セルが接続されたある一つ態様においてスイッチの開閉制御で出力損失を低減するものであり、出力電圧の切り替えを行うことはできない。

出力電圧の切り替えは、太陽光発電モジュールの接続個数を変えることにより対応するのが一般的である。

本発明は、かかる実情に鑑み、出力を切り替えることができる太陽光発電モジュールを提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成した太陽光発電モジュールを提供する。

太陽光発電モジュールは、（ａ）出力部と、（ｂ）単一又は複数の太陽電池セルが直列に接続された、複数のセル群と、（ｃ）前記セル群を前記出力部に選択的に接続するための複数のスイッチと、（ｄ）前記スイッチの開閉を切り替える制御部とを備える。

上記構成によれば、制御部によりスイッチの開閉を切り替えることにより、セル群が接続される態様を変え、出力部の電圧や電流の大きさ、すなわち太陽光発電モジュールの出力を切り替えることができる。

好ましくは、前記制御部から出力された前記スイッチの開閉状態に関する信号を外部に出力する信号出力部をさらに備える。

この場合、種々の出力状態になり得る太陽光発電モジュールについて、信号出力部から出力されたスイッチの開閉状態に関する信号によって、実際の出力状態が分かる。

好ましくは、前記スイッチの開閉の切り替えを命令する指令信号を前記制御部に入力する信号入力部をさらに備える。前記制御部は、前記指令信号に基づいて前記スイッチの開閉を切り替える。

この場合、信号入力部から制御部にスイッチの切り替え指令に関する信号を入力することにより、太陽光発電モジュールのスイッチを外部から切り替えて出力電圧の設定状態を変更することができる。

好ましくは、前記各セル群の電圧を測定する電圧測定部をさらに備える。前記スイッチが半導体素子である。前記制御部は、前記セル群から電源が供給されるマイクロコンピュータであり、前記電圧測定部が測定した前記セル群の電圧に基づいて前記スイッチを制御する。前記スイッチの開閉状態に関する前記信号は、有線又は無線通信により前記信号出力部から出力される。前記指令信号は、有線又は無線通信により前記信号入力部に入力される。

この場合、ＭＯＳＦＥＴなどの半導体素子であるスイッチや、マイクロコンピュータである制御部は、太陽電池セルと同じ半導体製造工程で一体に作り込むことができ、製造コストを低減することができる。

また、セル群の電圧を監視し、発電能力が低下したセル群以外のセル群を用いて出力することができる。発電能力が低下したセル群の切り離しにスイッチを用いることにより、ダイオードを用いる場合に比べ、損失を小さくすることができ、発電効率を向上することができる。

好ましくは、太陽光発電モジュールは、（ｉ）発電不足時又は無発電時に前記スイッチの開閉状態を記憶する不揮発性メモリと、（ii）発電不足時又は無発電時に前記スイッチの開閉状態を保持するための補助電源と、（iii）前記出力部に接続され、前記制御部に安定した電圧を供給するＤＣ／ＤＣコンバータとを備える。少なくとも前記セル群と前記スイッチとが同一基板に形成される。

この場合、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリと、キャパシタや２次電池などの補助電源とを備えることにより、発電不足時又は無発電時に、スイッチの開閉状態を保持することができる。これによって、太陽光発電モジュールは無発電状態から発電状態にいつでも戻ることができ、発電状態に戻ったら直ちにスイッチ開閉の制御を適切に行うことができる。

また、太陽光発電モジュールの出力が変動しても、ＤＣ／ＤＣコンバータにより制御部に安定した電圧を供給することができるので、スイッチ開閉の制御動作が安定し、発電効率が向上する。

少なくともセル群とスイッチとが同一基板に形成されることで、製造コストを低減することができる。なお、すべての構成要素を同一基板に配置しても、構成要素の一部のみを同一基板に配置し、他の構成要素はその基板から離れて配置してもよい。

本発明によれば、太陽光発電モジュールの出力を切り替えることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図３を参照しながら説明する。

＜実施例１＞ 実施例１の太陽光発電モジュール２について、図１を参照しながら説明する。

図１は、第１の実施例の太陽光発電モジュール２の構成を示す概略図である。図１に示すように、太陽光発電モジュール２は、ｎ×ｍ個の太陽電池セルＣ１１，Ｃ１２，・・・，Ｃｎｍにより、ｎ個のセル群、すなわちストリング１０−１，１０−２，・・・，１０−ｎが形成されている。すなわち、直列に接続されたｍ個の太陽電池セルＣ１１，Ｃ１２，・・・，Ｃ１ｍ；Ｃ２１，Ｃ２２，・・・，Ｃ２ｍ；Ｃｎ１，Ｃｎ２，・・・，Ｃｎｍにより、それぞれ、ストリング１０−１，１０−２，・・・，１０−ｎが形成されている。

ストリング１０−１，１０−２，・・・，１０−ｎの一端は、それぞれ、スイッチ２１−１，２１−２，・・・，２１−ｎを介して、太陽光発電モジュール２の一方の出力端子４に接続されている。ストリング１０−２，・・・，１０−ｎの他端は、それぞれ、スイッチ２３−２，・・・，２３−ｎを介して、太陽光発電モジュール２の他方の出力端子６に接続されている。これらのスイッチ２１−１，２１−２，・・・，２１−ｎ，２３−２，・・・，２３−ｎがすべてＯＮ（閉）になると、すべてのストリング１０−１，１０−２，・・・，１０−ｎは太陽光発電モジュール２の一対の出力端子４，６の間に並列に接続される。

さらに、ｉ＝１、２、・・・、ｎ−１とすると、ｉ番目のストリング（例えば、１０−１）の一端と、ｉ＋１番目のストリング（例えば１０−２）の他端との間は、スイッチ２２−ｉ（例えば、２２−１）を介して接続されている。ｎ番目のストリング１０−ｎの一端は、スイッチ２２−ｎを介して太陽光発電モジュール２の一方の出力端子４に接続されている。これらのスイッチ２２−１，２２−２，・・・，２２−ｎがすべてＯＮ（閉）になると、すべてのストリング１０−１，１０−２，・・・，１０−ｎは太陽光発電モジュール２の一対の出力端子４，６の間に直列に接続される。

スイッチ２１−１，２１−２，・・・，２１−ｎ；２２−１，２２−２，・・・，２２−ｎ；２３−２，・・・，２３−ｎは、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）の半導体スイッチであり、入力信号が論理１の信号であるときＯＮ（閉）となり、入力信号が論理０の信号であるときＯＦＦ（開）となる。

スイッチ２１−１，２１−２，・・・，２１−ｎ；２２−１，２２−２，・・・，２２−ｎ；２３−２，・・・，２３−ｎにＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチを用いると、半導体製造工程で太陽電池セルＣ１１，Ｃ１２，・・・，Ｃｎｍと同じ基板に形成することによって製造コストを低減できるので、好ましい。

以下では、スイッチ２１−１，２１−２，・・・，２１−ｎ；２２−１，２２−２，・・・，２２−ｎ；２３−２，・・・，２３−ｎがＭＯＳＦＥＴである場合についての実施例を説明するが、これに限るものではない。例えば、スイッチ２１−１，２１−２，・・・，２１−ｎ；２２−１，２２−２，・・・，２２−ｎ；２３−２，・・・，２３−ｎにＩＧＢＴ（Insulated-Gate Bipolar Transistor）等の半導体スイッチやリレー等の機械的なスイッチを用いてもよい。また、スイッチ２１−１，２１−２，・・・，２１−ｎ；２２−１，２２−２，・・・，２２−ｎ；２３−２，・・・，２３−ｎは、太陽光発電モジュールの出力ケーブル接続ボックス内など、太陽電池セルの基板とは別に配置してもよい。

さらに、太陽光発電モジュール２は、スイッチの開閉を制御する信号を出力する制御回路２０を備える。制御回路２０は、指令信号Ｓが入力される信号入力部である信号入力端子２４と３つの信号出力端子２１，２２，２３とを備え、信号入力端子２４と信号出力端子２１，２３との間は、それぞれバッファ回路２０ａ，２０ｃが接続され、信号出力端子２１，２３には信号入力端子２４に入力された指令信号Ｓがそのまま出力される。また、信号入力端子２４と信号出力端子２２との間にはバッファ回路２０ｂが接続され、信号出力端子２２には信号入力端子２４に入力された指令信号Ｓが反転されて出力される。バッファ回路２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、信号出力端子２１，２２，２３への出力を保持する。

信号出力端子２１とスイッチ２１−１，２１−２，・・・，２１−ｎとは不図示の配線で接続されており、信号出力端子２１から出力された信号Ａがスイッチ２１−１，２１−２，・・・，２１−ｎに入力される。信号出力端子２２とスイッチ２２−１，２２−２，・・・，２２−ｎとは不図示の配線で接続されており、信号出力端子２２から出力された信号Ｂがスイッチ２２−１，２２−２，・・・，２２−ｎに入力される。信号出力端子２３とスイッチ２３−２，・・・，２３−ｎとは不図示の配線で接続されており、信号出力端子２３から出力された信号Ｃがスイッチ２３−２，・・・，２３−ｎに入力される。

制御回路２０は、半導体製造工程において、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチ２１−１，２１−２，・・・，２１−ｎ；２２−１，２２−２，・・・，２２；２３−２，・・・，２３−ｎや太陽電池セルＣ１１，Ｃ１２，・・・，Ｃｎｍと同じ基板に形成することができ、この場合には製造コストを低減できるので好ましい。

太陽光発電モジュール２は、制御部である制御回路２０の信号入力端子２４に指令信号Ｓを入力することにより、最小電圧と最大電圧の２つの電圧を切り替えることができる。

はじめに、太陽光発電モジュール２を最小電圧で使用する場合について説明する。信号入力端子２４に指令信号Ｓが入力されると、信号を分岐するためのバッファ回路２０ａ，２０ｂ，２０ｃを経由して、信号出力端子２１，２３には信号Ａ，Ｃが出力され、信号出力端子２２には信号Ｂが出力される。

信号Ａ，Ｃは指令信号Ｓの論理と同じであり、信号Ｂは、インバータ回路を経由して指令信号Ｓの論理が反転される。

スイッチ２１−１，２１−２，・・・，２１−ｎ；２２−１，２２−２，・・・，２２−ｎ；２３−２，・・・，２３−ｎは例えばｎチャネルのＭＯＳＦＥＴであり、論理１の信号（ここでは閾値以上の正の電圧）が加えられるとＯＮ（閉）となる。逆に論理０の信号が加えられるとＯＦＦ（開）となる。指令信号Ｓとして論理１の信号が加えられると、信号Ａ，Ｃは論理１の信号となり、信号Ａ，Ｃが入力されるスイッチ２１−１，２１−２，・・・，２１−ｎ；２３−２，・・・，２３−ｎはＯＮ（閉）となり、信号Ｂが入力されるスイッチ２２−１，２２−２，・・・，２２−ｎはＯＦＦ（開）となる。したがって、すべてのストリング１０−１，１０−２，１０３，・・・，１０−ｎは、出力端子４，６間に並列接続となる。

これにより、各ストリングの電圧をＶｓとすると、出力端子４，６間の電圧もＶｓとなる。すなわち、太陽光発電モジュール２の出力電圧は、最小電圧であるＶｓとなる。

逆に、最大電圧で使用する場合には、指令信号Ｓとして論理０の信号を信号入力端子２４に加える。このとき、信号Ａ，Ｃは論理０であり、信号Ｂは論理１であり、信号Ａ，Ｂが入力されるスイッチ２１−１，２１−２，・・・，２１−ｎ；２３−２，・・・，２３−ｎはＯＦＦ（開）となり、信号Ｂが入力されるスイッチ２２−１，２２−２，・・・，２２−ｎはＯＮ（閉）となる。これによって、すべてのストリング１０−１，１０，２・・・，１０−ｎは、出力端子４，６間に直列に接続される。

これにより、各ストリングの電圧をＶｓとすると、出力端子４，６間の電圧もｎ×Ｖｓとなる。すなわち、太陽光発電モジュール２の出力電圧は、最大電圧であるｎ×Ｖｓとなる。

＜実施例２＞ 実施例２の太陽光発電モジュール２ａについて、図２を参照しながら説明する。

第２の実施例の太陽光発電モジュール２ａは第１の実施例の太陽光発電モジュール２と略同様に構成されている。以下では、実施例１との相違点を中心に説明し、実施例１と同じ構成部分には同じ符号を用いる。

図２は第２の実施例の太陽光発電モジュール２ａの構成を示す概略図である。図２に示すように、第２の実施例の太陽光発電モジュール２ａは、実施例１と略同様に構成されている。ただし、スイッチ２５の追加により、直列の不良モジュールを切り離す機能が付加されている。なお、スイッチ２５は通常使用状態でＯＮ（閉）としておく。

すなわち、ｍ個の太陽電池セルＣ１１，Ｃ１２，・・・，Ｃ１ｍ；Ｃ２１，Ｃ２２，・・・，Ｃ２ｍ；Ｃｎ１，Ｃｎ２，・・・，Ｃｎｍが直列に接続されたｎ個のストリング１０−１，１０−２，・・・，１０−ｎの両端が、スイッチ２１−１，２１−２，・・・，２１−ｎ；２２−１，２２−２，・・・，２２−ｎ；２３−１，２３−２，・・・，２３−ｎを介して、太陽光発電モジュール２ａの出力端子４，６に接続されている。１番目のストリング１０−１の他端と太陽光発電モジュール２ａの他方の出力端子６との間に直列に接続されたスイッチ２３−１が追加されている点が、実施例１とは異なる。

また、ｉ＝１、２、・・・、ｎ−１とすると、ｉ番目のストリング（例えば、１０−１）の一端と、ｉ＋１番目のストリング（例えば１０−２）の他端との間は、スイッチ２２−ｉ（例えば、２２−１）を介して接続されている。ｎ番目のストリング１０−ｎの一端は、スイッチ２２−ｎを介して太陽光発電モジュール２の一方の出力端子４に接続されている。これらのスイッチ２２−１，２２−２，・・・，２２−ｎがすべてＯＮ（閉）になると、すべてのストリング１０−１，１０−２，・・・，１０−ｎは太陽光発電モジュール２の一対の出力端子４，６の間に直列に接続される。

第２の実施例の太陽光発電モジュール２ａは、実施例１とは制御部の構成が異なる。

すなわち、制御部としてマイクロコンピュータ３０ａを備える。マイクロコンピュータ３０ａには、制御用電源５から電源が供給される。制御用電源５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａと、補助電源５ｂとを含む。ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａは、出力端子４，６間に接続され、マイクロコンピュータ３０ａに安定した電圧を供給する。補助電源５ｂは、キャパシタ又は２次電池であり、発電不足時又は無発電時にスイッチ２１−１，２１−２，・・・，２１−ｎ；２２−１．２２−２，・・・，２２−ｎ；２３−１，２３−２，・・・，２３−ｎの開閉状態を保持するため、マイクロコンピュータ３０ａに電源を供給する。

マイクロコンピュータ３０ａは、制御出力部である信号出力端子３１−１，３１−２，・・・，３１−ｎ；３２−１，３２−２，・・・，３２−ｎ；３３−１，３３−２，・・・，３３−ｎ；３９と、測定端子３４−１，３４−２，・・・，３４−ｎと、通信端子３６とを有する。

信号出力端子３１−１，３１−２，・・・，３１−ｎ；３２−１，３２−２，・・・，３２−ｎ；３３−１，３３−２，・・・，３３−ｎ；３９は、不図示の配線によって、スイッチ２１−１，２１−２，・・・，２１−ｎ；２２−１，２２−２，・・・，２２−ｎ；２３−１，２３−２，・・・，２３−ｎ；２５にそれぞれ接続されている。スイッチ２１−１，２１−２，・・・，２１−ｎ；２２−１，２２−２，・・・，２２−ｎ；２３−１，２３−２，・・・，２３−ｎのＯＮ／ＯＦＦは、信号出力端子３１−１，３１−２，・・・，３１−ｎ；３２−１，３２−２，・・・，３２−ｎ；３３−１，３３−２，・・・，３３−ｎから出力された信号Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎ；Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂｎ；Ｃ１，Ｃ２，・・・、Ｃｎによって、個別に制御可能である。

測定端子３４−１，３４−２，・・・，３４−ｎは、それぞれ、不図示の配線及び電圧センサを介して、ストリング１０−１，１０−２，・・・，１０−ｎの一端に接続されている。測定端子３４−１，３４−２，・・・，３４−ｎには、ストリング１０−１，１０−２，・・・，１０−ｎの一端の電圧信号Ｄ１，Ｄ２，・・・，Ｄｎが入力される。

マイクロコンピュータ３０ａは、各ストリング１０−１，１０−２，・・・，１０−ｎの両端と出力端子４，６との間を接続するスイッチ２１−１，２１−２，・・・，２１−ｎ；２３−１，２３−２，・・・，２３−ｎを順次ＯＮ（閉）に切り替えながら、各ストリング１０−１，１０−２，・・・，１０−ｎの電圧を測定する。

すなわち、１番目の内部ストリング１０−１の電圧を測定する場合、マイクロコンピュータ３０ａは、１番目のストリング１０−１の両端と出力端子４，６との間に接続されたスイッチ２１−１，２３−１のみをＯＮ（閉）にし、他のスイッチ２１−２，・・・，２１−ｎ；２２−１，２２−２，・・・，２２−ｎ；２３−２，・・・，２３−ｎのスイッチをＯＦＦ（開）にし、１番目のストリング１０−１の一端に接続された測定端子３４−１の電圧を、マイクロコンピュータ３０ａに内蔵された不図示のＡ／Ｄコンバータで測定する。

２番目の内部ストリング１０−２の電圧を測定する場合、マイクロコンピュータ３０ａは、２番目のストリング１０−２の両端と出力端子４，６との間に接続されたスイッチ２１−２，２３−２のみをＯＮ（閉）にし、他のスイッチ２１−１，２１−３，・・・，２１−ｎ；２２−１，２２−２，・・・，２２−ｎ；２３−１，２３−３，・・・，２３−ｎのスイッチをＯＦＦ（開）にし、２番目のストリング１０−２の一端に接続された測定端子３４−２の電圧を、マイクロコンピュータ３０ａに内蔵された不図示のＡ／Ｄコンバータで測定する。

以下同様に、ｎ番目の内部ストリング１２−ｎまで順に電圧を測定する。

なお、それぞれの電圧の測定には１００μ秒程度要するので、モジュールの電圧測定にはおおむね１ｍ秒程度で終了する。

通信端子３６には、外部から指令信号が入力される信号入力部として機能するとともに、スイッチ２１−１，２１−２，・・・，２１−ｎ；２２−１，２２−２，・・・，２２−ｎ；２３−１，２３−２，・・・，２３−ｎの開閉状態に関する信号を外部に出力する信号出力部としても機能する。

マイクロコンピュータ３０ａは、通信端子３６に入力された指令信号に基づき、内蔵されたプログラムに従って、信号出力端子３１−１，３１−２，・・・，３１−ｎ；３２−１，３２−２，・・・，３２−ｎ；３３−１，３３−２，・・・，３３−ｎに出力する信号Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎ；Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂｎ；Ｃ１，Ｃ２，・・・，Ｃｎを切り替えることによって、太陽光発電モジュール２ａの出力を変更し、複数の電圧を作り出すことが可能である。

各ストリング１０−１，１０−２，・・・，１０−ｎの出力電圧が６Ｖであり、ストリングの個数ｎ＝４の例で説明する。

第１のケースでは、ストリング１０−ｉ（ｉ＝１，２，３，４）を出力端子４，６間に並列に接続するスイッチ２１−ｉ，２３−ｉ（ｉ＝１，２，３，４）をすべてＯＮ（閉）にし、ストリング１０−ｉ（ｉ＝１，２，３，４）を直列に接続するスイッチ２２−ｉ（ｉ＝１，２，３，４）をすべてＯＦＦ（開）にする。これによって、出力端子４，６の間に、ストリング１０−ｉ（ｉ−＝１，２，３，４）はすべて並列に接続される。そのため、太陽光発電モジュール２ａの出力電圧は６Ｖとなる。

第２のケースでは、ストリング１０−ｉ（ｉ＝１，２，３，４）を出力端子４，６に並列に接続するスイッチ２１−ｉ，２３−ｉ（ｉ＝１，２，３，４）のうち、スイッチ２３−１をＯＮ（閉）、それ以外をＯＦＦ（開）にするとともに、ストリング１０−ｉ（ｉ＝１，２，３，４）を直列に接続するスイッチ２２−ｉ（ｉ＝１，２，３，４）をすべてＯＮ（閉）にする。これによって、出力端子４，６間に、ストリング１０−ｉ（ｉ＝１，２，３，４）は直列に接続される。そのため、太陽光発電モジュール２ａの出力電圧は６Ｖ×４、すなわち２４Ｖとなる。

第３のケース３では、スイッチ２１−２，２１−４，２３−１，２３−３をＯＮ（閉）にし、スイッチ２１−１，２１−３，２３−２，２３−４をＯＦＦ（開）にし、スイッチ２２−１，２２−３，２２−４をＯＮ（閉）にし、スイッチ２２−２をＯＦＦ（開）にする。これによって、出力端子４，６の間に、直列に接続されたストリング１０−１及び１０−２と、ストリング１０−３及び１０−４とが並列に接続される。そのため、出力電圧は６Ｖ×２、すなわち１２Ｖとなり、電流は、出力電圧が６Ｖの第１のケースの場合の２倍になる。

また、マイクロコンピュータ３０ａは、測定端子３４−１，３４−２，・・・，３４−ｎを介して各ストリング１０−１，１０−２，・・・，１０−ｎの電圧を監視することができるので、発電能力が低下したストリングを切り離し、他のストリングを用いて電力を供給することができる。

例えば、ストリング１０−１，１０−２，・・・，１０−ｎを出力端子４，６間に並列に接続している場合、すなわち、ストリング１０−１，１０−２，・・・，１０−ｎの両端と出力端子４，６との間のスイッチ２１−１，２１−２，・・・，２１−ｎ；２３−１，２３−２，・・・，２３−ｎをＯＮ（閉）、スイッチ２２−１，２２−２，・・・，２２−ｎをＯＦＦ（開）に設定している場合、発電能力が低下したストリング１０−ｉについては、そのストリング１０−ｉの両端と出力端子４，６との間に接続された２つのスイッチ２１−ｉ，２３−ｉのうち少なくとも一方をＯＦＦ（開）にする。これによって、発電能力が低下したストリング１０−ｉ以外のストリングにより、太陽光発電モジュール２は電力を供給することができる。

ストリング１０−１，１０−２，・・・，１０−ｎを出力端子４，６間に直列に接続している場合、すなわち、スイッチ２１−１，２１−２，・・・，２１−ｎ；２３−２，・・・，２３−ｎをＯＦＦ（開），スイッチ２２−１，２２−２，・・・，２２−ｎ；２３−１をＯＮ（閉）に設定している場合、発電能力が低下した１＜ｉ＜ｎのｉ番目のストリング１０−ｉについては、スイッチ２１−（ｉ−１）及び２１−ｉをＯＮ（閉）、スイッチ２２−（ｉ−１）をＯＦＦ（開）に切り替え、ストリング１０−ｉをバイパスする。スイッチ２５はＯＦＦ（開）に切り替える。１番目のストリング１０−１の発電能力が低下した場合には、スイッチ２３−２をＯＮ（閉）、スイッチ２２−１及び２３−１をＯＦＦ（開）に切り替え、ストリング１０−１をバイパスする。また、スイッチ２５はＯＦＦ（開）に切り替える。ｎ番目のストリング１０−ｎの発電能力が低下した場合には、スイッチ２１−（ｎ−１）をＯＮ（閉）、スイッチ２２−（ｎー１）をＯＦＦ（開）に切り替え、ストリング１０−ｎをバイパスする。これによって、発電能力が低下したストリング以外のストリングにより、太陽光発電モジュール２は電力を供給することができる。

スイッチ２１−１，２１−２，・・・，２１−ｎ；２２−１，２２−２，・・・，２２−ｎ；２３−１；２３−２，・・・，２３−ｎ；２５を用いて発電能力が低下したストリングを切り離するので、ダイオードを用いる場合よりも損失が小さくなり、発電効率を向上することができる。

太陽光発電モジュール２ａは、マイクロコンピュータ３０ａを用いてスイッチ２１−１，２１−２，・・・，２１−ｎ；２２−１，２２−２，・・・，２２−ｎ；２３−１，２３−２，・・・，２３−ｎ；２５の開閉を個別に制御することができるので、上述した例以外にも種々の態様で出力を設定可能である。例えば、並列に接続するストリングの個数を減らして電流を小さくしたり、直列に接続するストリングの個数を減らして電圧を小さくしたりすることができる。

＜実施例３＞ 実施例３の太陽光発電モジュール２ｂについて、図３を参照しながら説明する。

図３は、実施例３の太陽光発電モジュール２ｂの構成を示す概略図である。図３に示すように、第３の実施例の太陽光発電モジュール２ｂは、実施例２の太陽光発電モジュール２ａに、以下の構成が追加されている。

すなわち、マイクロコンピュータ３０ｂには、スイッチの接続状態を記憶させるための不揮発性メモリ３５が搭載されている。不揮発性メモリ３５により、発電不足時又は無発電時にスイッチの開閉状態を記憶しておくことができるので、太陽光発電モジュールが発電状態にいつでも戻ることができ、発電状態に戻ったら直ちにスイッチ開閉の制御を行うことができる。

また、マイクロコンピュータ３０ｂは、通信端子の代わりに、アンテナ３７を有する無線機３８が接続されている。アンテナ３７及び無線機２８は、信号入力部及び信号出力部として機能し、無線通信により指令信号が入力され、スイッチの開閉状態に関する信号を出力する。外部のコントローラなどは、無線によりマイクロコンピュータ３０ｂと通信を行うことができるため、遠隔から無線通信により太陽光発電モジュール２ｂの出力を制御することができる。

＜まとめ＞ 以上に説明したように、太陽光発電モジュール２，２ａ，２ｂは、指令信号が入力されると、指令信号に応じてストリング１０−１，１０−２，・・・，１０−ｎに接続されているスイッチ２１−１，２１−２，・・・，２１−ｎ；２２−１，２２−２，・・・，２２−ｎ；２３−１，２３−２，・・・，２３−ｎ，２５の開閉態様を設定することにより、出力を切り替えることができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施することが可能である。

太陽光発電モジュールの概略図である。（実施例１） 太陽光発電モジュールの概略図である。（実施例２） 太陽光発電モジュールの概略図である。（実施例３） 太陽光発電モジュールの概略図である。（従来例１） 太陽光発電モジュールの概略図である。（従来例２）

符号の説明

２，２ａ，２ｂ 太陽光発電モジュール
４ 出力端子
５ 制御用電源
５ａ ＤＣ／ＤＣコンバータ
５ｂ 補助電源
６ 出力端子
２０ 制御回路（制御部）
１０−１，１０−２，・・・，１０−ｎ ストリング（セル群）
２１−１，２１−２，・・・，２１−ｎ スイッチ
２２−１，２２−２，・・・，２２−ｎ スイッチ
２３−１，２３−２，・・・，２３−ｎ スイッチ
２４ 信号入力端子（信号入力部）
２５ スイッチ
３０ａ，３０ｂ マイクロコンピュータ
３１−１，３１−２，・・・，３１−ｎ 信号出力端子（制御出力部）
３２−１，３２−２，・・・，３２−ｎ 信号出力端子（制御出力部）
３３−１，３３−２，・・・，３３−ｎ 信号出力端子（制御出力部）
３４−１，３４−２，・・・，３４−ｎ アナログ入力部
３５ 不揮発性メモリ
３６ 通信端子（信号出力部、信号入力部）
３７ アンテナ（信号出力部、信号入力部）
３８ 無線機（信号出力部、信号入力部）
３９ 信号出力端子（制御出力部）
Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３，・・・，Ｃ１ｍ 太陽電池セル
Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ２３，・・・，Ｃ２ｍ 太陽電池セル
Ｃｎ１，Ｃｎ２，Ｃｎ３，・・・，Ｃｎｍ 太陽電池セル

Claims (5)

1. 出力部と、
   単一又は複数の太陽電池セルが直列に接続された、複数のセル群と、
   前記セル群を前記出力部に選択的に接続するための複数のスイッチと、
   前記スイッチの開閉を切り替える制御部と、
   を備えたことを特徴とする、太陽光発電モジュール。
2. 前記制御部から出力された前記スイッチの開閉状態に関する信号を外部に出力する信号出力部をさらに備えたことを特徴とする、請求項１に記載の太陽光発電モジュール。
3. 前記スイッチの開閉の切り替えを命令する指令信号を前記制御部に入力する信号入力部をさらに備え、
   前記制御部は、前記指令信号に基づいて前記スイッチの開閉を切り替えることを特徴とする、請求項２に記載の太陽光発電モジュール。
4. 前記各セル群の電圧を測定する電圧測定部をさらに備え、
   前記スイッチが半導体素子であり、
   前記制御部は、前記セル群から電源が供給されるマイクロコンピュータであり、前記電圧測定部が測定した前記セル群の電圧に基づいて前記スイッチを制御し、
   前記スイッチの開閉状態に関する前記信号は、有線又は無線通信により前記信号出力部から出力され、
   前記指令信号は、有線又は無線通信により前記信号入力部に入力されることを特徴とする、請求項１、２又は３に記載の太陽光発電モジュール。
5. 発電不足時又は無発電時に前記スイッチの開閉状態を記憶する不揮発性メモリと、
   発電不足時又は無発電時に前記スイッチの開閉状態を保持するための補助電源と、
   前記出力部に接続され、前記制御部に安定した電圧を供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、
   を備え、
   少なくとも前記セル群と前記スイッチとが同一基板に形成されたことを特徴とする、請求項４に記載の太陽光発電モジュール。

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