JP2010080549A - 太陽光発電モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な方法で発電効率の向上を図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１６，１８と、（ｂ）太陽光発電セルのセル群１２−１，１２−２，１２−３，１２−４と、（ｃ）セル群を出力部に接続又は切り離す切替スイッチ１４−１，１４−２，１４−３，１４−４と、（ｄ）出力部を短絡させる短絡スイッチ１４−０と、（ｅ）セル群の電圧を測定する電圧測定部２１と、（ｆ）スイッチを制御する制御部２２，２３と、（ｇ）出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ２５と、（ｈ）スイッチの状態を切り替えるための指令信号を受け取り、セル群の電圧及びスイッチの状態についての状態信号を通知する通信部１９と、（ｉ）セル群が発電した電力を制御部に供給する制御用Ｃ／ＤＣコンバータ２４ａと、（ｊ）無発電時に制御部に電力を供給するバックアップ電源２４ｂ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における損失を抑え効率を改善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、色素増感太陽電池である。

従来の太陽光発電モジュールは、所要の電圧を得るために太陽光発電セルを直列及び並列に接続している。

例えば図３の概略図に示すように、太陽光発電モジュール４は、ｍ×ｎ個の太陽光発電セルＣｉｊ（ｉ＝１，２，３，・・・，ｎ；ｊ＝１，２，３，・・・，ｍ））が直列及び並列に接続されている。すなわち、直列に接続されたｍ個の太陽光発電セルＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３，・・・，Ｃ１ｍで一つの内部ストリング２−１を形成し、同様に、直列に接続されたｍ個の太陽光発電セルＣ２１，Ｃ２２，Ｃ２３，・・・，Ｃ２ｍ；・・・；Ｃｎ１，Ｃｎ２，Ｃｎ３，・・・，Ｃｎｍで、それぞれ内部ストリング２−２，・・・，２−ｍを形成する。ｎ個のストリング２−１，２−２，・・・，２−ｍは並列に接続されている。この例では、ｍで決まる所定の内部ストリングの電力、ｍ×ｎで決まるモジュールの電力を得るための構成である。

電圧は、内部ストリング内において直列に接続されている太陽光発電セルの個数ｍと、太陽光発電セルの種類とによって決定される。同一電圧で電力を大きくする場合、即ち大面積モジュールを作成する場合には、並列に接続する内部ストリングの個数ｎを増やす。

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、通常使用電圧は太陽光発電モジュールの電圧より高い。実使用に際しては、高電力を得るために複数の太陽光発電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。

太陽光発電モジュールの製品としては、２４Ｖ程度のものが多く、必要電力を得るために並列に接続されている。

例えば図４の略図に示すように、複数の太陽光発電モジュール４−ｉｊ（ｉ＝１，２，３，４；ｊ＝１，２，３，４）が接続されて使用される。なお、図４は原理を示すもので、実用品とは、太陽光発電モジュールの数量は異なる。

図２の例では、図１で示した構成の４×４個のモジュール４−ｉｊ（ｉ＝１，２，３，４；ｊ＝１，２，３，４）が、直列及び並列に接続されている。すなわち、４個ずつの太陽光発電モジュール４−ｉ１，４−ｉ２，４−ｉ３，４−ｉ４が直列に接続され、４個の外部ストリング６−ｉを形成している（ｉ＝１，２，３，４）。外部ストリング６−ｉには、それぞれ、逆流防止ダイオード７−ｉが直列に接続されている（ｉ＝１，２，３，４）。直列に接続された４組の外部ストリング６−ｉ及び逆流防止ダイオード７−ｉは、端子８ａ，８ｂ間に並列に接続されている（ｉ＝１，２，３，４）。

並列に接続された外部ストリング６−ｉ間で出力電圧が異なると、相対的に電圧が低い外部ストリングに電流が逆流する。これを防止するために、逆流防止ダイオード７−ｉが接続されている（ｉ＝１，２，３，４）。

直列に接続された外部ストリング６−ｉ及び逆流防止ダイオード７−ｉは、それぞれ、端子８ａ，８ｂ間に並列に接続されているので、すべての外部ストリング６−ｉは同一の電圧になる。この電圧は、負荷に流れる電流により決定され、その負荷の制御は、例えば太陽電池アレイと負荷との間に接続されたパワーコンディショナが行っている。

さらに、各太陽光発電モジュール４−ｉｊにはバイパスダイオード５−ｉｊが並列に接続されている（ｉ＝１，２，３，４；ｊ＝１，２，３，４）。バイパスダイオード５−ｉｊは、バイパスダイオード５−ｉｊが並列に接続されている内部モジュール４−ｉｊが発電起電力を喪失した場合に、その内部モジュールに、同一外部ストリング内の他の内部モジュールが発電する電圧による電流が流れ込み、電圧を喪失した内部モジュールが負荷となり電力を消費することを防止している。つまり、起電力を失った内部モジュールは他の正常に発電している内部モジュールから見ると負荷になってしまう。バイパスダイオード５−ｉｊが、この負荷をバイパスする役割を果たす。

なお、図４に示した構成をクラスタと呼び、クラスタをさらに接続し、アレイを構成した大規模なシステムもある（特許文献１、２参照）。
特開２００７−５９４２３号公報 特開２００７−８８１９５号公報

図４の構成のように太陽光発電モジュールのアレイに使用されているダイオードは、日陰や太陽光発電モジュール毎の経年変化のばらつきや故障といった場合にシステムを保護しているが、一方では、大きな損失の原因となっている。

すなわち、バイパスダイオードや逆流防止ダイオードに電流が流れると、順方向電圧と電流との積による電力損失を発生させる。

また、直列に接続された外部ストリング及び逆流防止ダイオードは、それぞれ、端子間に並列に接続されているので、すべての外部ストリングは同一の電圧になる。ある外部ストリングの電圧が他の外部ストリングの電圧よりも低下すると、その外部ストリングに直列に接続された逆流防止ダイオードは順方向の電流の流れを遮断する。外部ストリングは、電圧が低下するだけで、発電能力があっても切り離され、大きな損失の原因となる。

特許文献１、２は、発電セルを直接接続しただけの既存のモジュールを想定した解決法である。しかし、施工の確実性と一般化を考えると、施工方法や接続方法は簡便な方が望ましい。

本発明は、かかる実情に鑑み、簡便な方法で発電効率の向上を図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）外部に電力を出力する出力部と、（ｂ）単一又は直列に接続された複数の太陽光発電セルを含むセル群と、（ｃ）前記セル群を前記出力部に接続又は切り離す切替スイッチと、（ｄ）前記出力部を短絡させる短絡スイッチと、（ｅ）前記セル群の電圧を測定する電圧測定部と、（ｆ）前記切替スイッチ及び前記短絡スイッチを制御する制御部と、（ｇ）前記出力部の出力電圧を変換する出力用ＤＣ／ＤＣコンバータと、（ｈ）前記切替スイッチ及び前記短絡スイッチの状態を外部から切り替えるための指令信号を受け取り、前記電圧測定部が測定した前記セル群の電圧及び前記切替スイッチ及び前記短絡スイッチの状態についての状態信号を外部に通知する通信部と、（ｉ）前記セル群が発電した電力の少なくとも一部を前記制御部に供給する制御用ＤＣ／ＤＣコンバータと、（ｊ）前記制御用ＤＣ／ＤＣコンバータが前記制御部に電力を供給できないときに、前記制御部に電力を供給するキャパシタ又は２次電池のバックアップ電源とを備える。

上記構成によれば、外部から指令信号により、制御部は、電圧測定部が測定したセル群の電圧や太陽光発電モジュールに接続される負荷の大きさなどに応じて切替スイッチ及び短絡スイッチの開閉を制御してセル群の接続を切り替え、出力用ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を制御することで、太陽光発電モジュールの出力を調整することができる。これによって、太陽光発電モジュール全体の発電効率を向上することができる。

セル群の電圧が変動しても、制御用ＤＣ／ＤＣコンバータにより安定した電力が制御部に供給されるようにして、スイッチ開閉の制御動作を安定させることができる。また、無発電時又は発電不足時には、バックアップ電源から制御部に電源を供給することで、制御部は短絡スイッチを閉じるなどの制御を行うことができる。

好ましくは、前記通信部は、無線通信により、外部から前記指令信号を受け取り、前記状態信号を外部に通知する。

この場合、太陽光発電モジュールと外部との通信線の接続が不要となり、施工性の向上と施工ミスの削減を図ることができる。

好ましくは、前記切替スイッチ及び前記短絡スイッチが半導体素子である。前記制御部がマイクロコンピュータである。

この場合、切替スイッチ及び短絡スイッチがＭＯＳＦＥＴなどの半導体素子であり、制御部がマイクロコンピュータであると、太陽光発電セルを製造する半導体製造工程において、切替スイッチ及び短絡スイッチや制御部を同時に作り込むことができ、製造コストの低減を図ることができる。

好ましくは、前記出力部からの出力がないときに、前記スイッチの開閉状態を記憶する不揮発性メモリを備える。少なくとも前記セル群と前記切替スイッチ及び前記短絡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で発電不足時又は無発電時のスイッチの開閉状態を保持することで、太陽光発電モジュールは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、少なくともセル群と切替スイッチ及び短絡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。

本発明の太陽光発電モジュールは、簡便な方法で発電効率の向上を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図１及び図２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１０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１０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１０は、ｎ×ｍ個の太陽光発電セルＣ１１，Ｃ１２，・・・，Ｃｎｍにより、ｎ個の内部ストリング１２−１，１２−２，・・・，１２−ｎが形成されている。すなわち、ｍ個の太陽光発電セルＣ１１，Ｃ１２，・・・，Ｃ１ｍ；Ｃ２１，Ｃ２２，・・・，Ｃ２ｍ；Ｃｎ１，Ｃｎ２，・・・，Ｃｎｍにより、それぞれ、内部ストリング１２−１，１２−２，・・・，１２−ｎが形成されている。

内部ストリング１２−１，１２−２，・・・，１２−ｎの一端は、それぞれ、出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ２５を介して、太陽光発電モジュール１０の出力部である一方の出力端子１６に接続されている。内部ストリング１２−１，１２−２，・・・，１２−ｎの他端は、それぞれ、スイッチ１４−１，１４−２，・・・，１４−ｎを介して、太陽光発電モジュール１０の出力部である他方の出力端子１８に接続されている。スイッチ１４−１，１４−２，・・・，１４−ｎは切替スイッチであり、ＯＮ（閉）になると内部ストリング１２−１，１２−２，・・・，１２−ｎを出力端子１８に接続する。

さらに、内部ストリング１２−１の一端は、スイッチ１４−０を介して、太陽光発電モジュール１０の他方の出力端子１８に接続されている。このスイッチ１４−０は短絡スイッチであり、ＯＮ（閉）になると出力端子１６，１８間が短絡（バイパス）する。

これらのスイッチ１４−０，１４−１，１４−２，・・・，１４−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１４−０，１４−１，１４−２，・・・，１４−ｎにＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチを用いると、太陽光発電セルＣ１１，Ｃ１２，・・・，Ｃｎｍを製造する半導体製造工程において、太陽光発電セルＣ１１，Ｃ１２，・・・，Ｃｎｍと同じ基板にスイッチ１４−０，１４−１，１４−２，・・・，１４−ｎを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１４−０，１４−１，１４−２，・・・，１４−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１４−０，１４−１，１４−２，・・・，１４−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、太陽光発電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１０は、スイッチ１４−０，１４−１，１４−２，・・・，１４−ｎの開閉を制御する信号を出力する制御ユニット２０を備える。

制御ユニット２０は、制御部であるマイクロコンピュータ２３に、電圧を測定するための電圧測定部であるＡ／Ｄコンバータ２１と、論理出力を制御する論理出力制御ポート２２とが接続され、信号を送受信するようになっている。Ａ／Ｄコンバータ２１と論理出力制御ポート２２とマイクロコンピュータ２３とは、一体に構成されてもよい。制御用ユニット２０は、マイクロコンピュータ２３に電源を供給する制御用電源２４を備えている。

Ａ／Ｄコンバータ２１は、内部ストリング１２−１，１２−２，・・・，１２−ｎのそれぞれの電圧を測定するため、内部ストリング１２−１，１２−２，・・・，１２−ｎの一端に接続されている。

論理出力制御ポート２２は、スイッチ１４−０，１４−１，１４−２，・・・，１４−ｎに接続され、スイッチ１４−０，１４−１，１４−２，・・・，１４−ｎに開閉制御信号を出力する。論理出力制御ポート２２は、マイクロコンピュータ２３から論理１が入力されると、スイッチ１４−０，１４−１，１４−２，・・・，１４−ｎへの出力電圧がＨｉｇｈになり、スイッチ１４−０，１４−１，１４−２，・・・，１４−ｎをＯＮ（閉）にさせる。一方、マイクロコンピュータ２３から論理０が入力されると、スイッチ１４−０，１４−１，１４−２，・・・，１４−ｎへの出力電圧がＬｏｗになり、スイッチ１４−０，１４−１，１４−２，・・・，１４−ｎをＯＦＦ（開）にさせる。

マイクロコンピュータ２３は、無発電時又は発電不足時にスイッチ１４−０，１４−１，１４−２，・・・，１４−ｎの開閉状態を保持するフラッシュメモリ２３ａなどの不揮発性メモリ２３ａを内蔵している。これにより太陽光発電モジュールは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２３は、外部との通信を行うための通信端子１９に接続されている。マイクロコンピュータ２３は、内蔵プログラムに従って、Ａ／Ｄコンバータ２１から入力された計測値から、自立的に、論理出力制御ポート２２を制御するとともに、計測・制御のタイミングを生成する。また、通信端子１９との通信を行い、受信した指令信号に基づいて制御を行う。また、計測値ならびに動作状況通知データを含む状態信号を生成し、通信端子１９に出力する。

制御用電源２４は、制御用ＤＣ−ＤＣコンバータ２４ａと、無発電時又は発電不足時にマイクロコンピュータ２３に電源を供給するバックアップ電源２４ｂとを含む。制御用ＤＣ−ＤＣコンバータ２４ａの入力端子には、内部ストリング１２−１，１２−２，・・・，１２−ｎが並列に接続され、内部ストリング１２−１，１２−２，・・・，１２−ｎが発電した電力の少なくとも一部をマイクロコンピュータ２３に供給する。バックアップ電源２４ｂは、キャパシタ又は２次電池である。

内部ストリング１２−１，１２−２，・・・，１２−ｎの電圧が変動しても、制御用ＤＣ／ＤＣコンバータ２４ａにより安定した電力がマイクロコンピュータ２４に供給されるようにして、スイッチ開閉の制御動作を安定させることができる。また、無発電時又は発電不足時には、バックアップ電源２４ｂからマイクロコンピュータ２４に電源を供給することで、マイクロコンピュータ２４はスイッチ１４−０を閉じるなどの制御を行うことができる。

出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、マイクロコンピュータ２３に接続され、マイクロコンピュータ２３からの制御指令に従って、太陽光発電モジュール１０の出力電圧を制御する。

マイクロコンピュータ２３は、通信端子１９を介して、外部の統括処理部に接続される。

統括処理部は、例えば、太陽光発電モジュール１０の出力を調整して負荷に供給するパワーコンディショナの内部に設けられても、パワーコンディショナとは別個に設けられてもよい。統括処理部は、複数の太陽光発電モジュール１０により構成されるアレイ全体の出力を制御するため、各太陽光発電モジュール１０の通信端子１９を介して各太陽光発電モジュール１０と通信する。

次に、太陽光発電モジュール１０の動作について説明する。

（電圧の計測）
マイクロコンピュータ２３は、制御用電源２４から電力が供給されて動作する。制御用電源２４には、前述したように、ＤＣ−ＤＣコンバータ２４ａの他に、バックアップ電源としてキャパシタ又は２次電池のバックアップ電源２４ｂが内蔵されており、日照のない状態が継続するなどして太陽光発電セルが無発電状態又は発電不足状態となってもマイクロコンピュータ２３への電力供給が行える。マイクロコンピュータ２３は定期的に、例えば１秒毎に、各内部ストリング１２−１，１２−２，・・・，１２−ｎの電圧を測定する。

各内部ストリング１２−１，１２−２，・・・，１２−ｎの電圧は、以下のように測定する。

まず、１番目の内部ストリング１２−１の電圧を測定する場合は、内部ストリング１２−１に接続されたスイッチ１４−１のみをＯＮにし、他のスイッチ１４−０，１４−２，・・・，１４−ｎのスイッチをＯＦＦにして、そのときの内部ストリング１２−１の一端の電圧をＡ／Ｄコンバータ２１で測定する。

次に、２番目の内部ストリング１２−２の電圧を測定する場合は、内部ストリング１２−２に接続されたスイッチ１４−２のみをＯＮにし、他のスイッチ１４−０，１４−１，・・・，１４−ｎのスイッチをＯＦＦにして、そのときの電圧をＡ／Ｄコンバータ２１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。

（内部ストリングの正常性の判定）
すべての内部ストリング１２−１，１２−２，・・・，１２−ｎの電圧が定められた値以上である場合は、スイッチ１４−０をＯＦＦにしたまま、他のすべてのスイッチ１４−１，１４，２，・・・，１４−ｎをＯＮにする。なお、この判定基準は、内蔵するＤＣ／ＤＣコンバータ２５の昇圧可能範囲と内部ストリング１２−１，１２−２，・・・，１２−ｎ間の電圧の差異から決定される。

もし、基準電圧を満たさない内部ストリング１２−ｉが発生した場合は、その内部ストリング１２−ｉに接続されたスイッチ１４−ｉをＯＦＦにする。もし、すべての内部ストリングの電圧が基準以下である場合は、スイッチ１４−０をＯＮにして出力端子１６，１８間を短絡させ、太陽光発電モジュール１０をバイパスするようにする。

（状態の出力）
通信端子１９からは、各内部ストリング１２−１，１２−２，・・・，１２−ｎの電圧と、運用状態での太陽光発電モジュール１０の電圧、すなわち出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ２５に入力される電圧を、測定毎に、外部の統括処理部に通知する。なお、このときに他の情報、例えば制御ユニット２０の故障や温度などを付加して通知することもできる。

（統括処理部からの指令による動作１）
各太陽光発電モジュール１０から情報を得た統括処理部は、すべての外部ストリングの電圧を揃えるために、太陽光発電モジュール１０に対して、通信端子１９から電圧を指令する指令信号を送信する。太陽光発電モジュール１０では、指令信号を受信したマイクロコンピュータ２３が指令信号に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ２５を制御して、太陽光発電モジュール１０の出力を指令された大きさの電圧にする。

（統括処理部からの指令による動作２）
前述の（電圧の測定）で説明したモジュール内の電圧測定のタイミングは、測定する時点で太陽光発電モジュール１０に接続されている負荷の状態が変わると、計測を正確に行うことができない。統括処理部は、計測タイミングの指令信号を、通信端子１９を介して太陽光発電モジュール１０に送信する。各太陽光発電モジュール１０は、この指令信号を一斉に受け、スイッチ１４−０，１４−１，１４−２，・・・，１４−ｎの開閉状態を切り替えながら内部ストリング１２−１，１２−２，・・・，１２−ｎの電圧の計測を行う。例えば１秒に１回（１ｍ秒間）や、数秒に一回というタイミングが想定される。このとき、統括処理部は、太陽光発電モジュール１０から負荷を切り離しておく。この方法により、正確なセル群の状態の計測が行える。

なお、この方法によると負荷に対して無電圧の状態が発生するが、０．１％程度の時間であるので、全体の効率アップ分を考慮すると通常は無視できる。ただし、負荷となる機器にとっては瞬停となるなど問題がある場合には、必要に応じてコンデンサ等で対策を講じればよい。

次に、太陽光発電モジュール１０が、従来例で課題とされていた状況に対してどのように制御動作を行うかについて説明する。課題となる状況として、（１）モジュール内で日陰又は不良により電圧の低下した内部ストリングが発生した場合、（２）モジュール全体の電圧が低下した場合、（３）モジュールの電圧を外部から制御する場合の３つ想定して説明する。

（１）電圧の低下した内部ストリングがある場合
まず、マイクロコンピュータ２３の制御により、定期的に各内部ストリング１２−１，１２−２，・・・，１２−ｎの電圧を測定する。その結果、規定した許容値以下となった内部ストリングがあった場合には、例えば、２番目の内部ストリング１２−２の電圧が規定した許容値以下であったとすると、マイクロコンピュータ２３は、２番目の内部ストリング１２−２に接続されているスイッチ１４−２をＯＦＦして、モジュールから切り離す。これにより、太陽光発電モジュール１０の出力電圧を低下させることなく、また、一つの太陽光発電モジュール全体を、太陽光発電モジュールのアレイから切り離さなくてもよくなり、アレイ全体の効率を上げることができる。

すなわち、従来例の図４に示した構成の場合では、問題の生じた太陽光発電モジュール４−ｉｊの電圧が下がると、バイパスダイオード５−ｉｊが導通し、太陽光発電モジュール４−ｉｊが発電できないばかりでなく、バイパスダイオード５−ｉｊに電流が流れて順方向損失も発生する。スイッチを用いて切り離すと、このような損失が発生しない。

（２）モジュール全体の電圧が低下した場合
内部ストリング１２−１，１２−２，・・・，１２−ｎの電圧を測定して、すべてのストリング又は、規定個数以上の内部ストリングの電圧が許容値以下のなった場合には、マイクロコンピュータ２３は、スイッチ１４−０をＯＮし、スイッチ１４−１，１４，２，・・・，１４−ｎをＯＦＦする。これにより、アレイを組んだ状態で当該モジュールをダイオードによる損失を発生することなく切り離すことができる。

（３）モジュールの電圧の調整
図４に示した従来方式では、モジュール出力電圧にはばらつきがあるため、逆流防止ダイオード７−１，７−２，７−３，７−４を使用して、外部ストリング６−１，６−２，６−３，６−４を並列に接続している。この方法によると、例えば、外部ストリング内の太陽光発電モジュールが日陰になるため、あるいは外部ストリングが不良であるため、外部ストリングの電圧が著しく低下した場合には、その外部ストリングに接続された逆流防止ダイオードが動作する。これによって、アレイ全体が発電能力を失うことはないが、外部ストリング１つが全く機能を失うことになる。

実施例１の太陽光発電モジュール１０には、出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ２５を備えており、マイクロコンピュータ２３からの指令により、出力電圧の調整が行える。アレイを構成する各太陽光発電モジュール１０は通信端子１９を持っており、これに接続される外部の統括処理部は、アレイを構成する各太陽光発電モジュール１０のすべての内部ストリング１２−１，１２−２，・・・，１２−ｎの個別の出力電圧と、太陽光発電モジュール１０の出力電圧とを把握できる。

従って、統括制御部は、刻々と変化する電圧にあわせて、アレイを構成する各太陽光発電モジュール１０に指令を出し、すべての外部ストリング４−１，４−２，・・・，４−ｎの電圧を一定にすることができる。そのため、逆流防止ダイオードが不要となり、逆流防止ダイオードによる損失発生を回避することができる。同時に、常に最大効率で運用することが可能である。

＜実施例２＞ 実施例２の太陽光発電モジュール１０ａについて、図２を参照しながら説明する。

図２は、実施例２の太陽光発電モジュール１０１ａ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１０ａは、実施例１の太陽光発電モジュール１０に、通信部として通信端子１９の代わりに、無線ユニット２６と及びアンテナ２７を備えている。アンテナ２７は無線ユニット６と別個に形成されても、一体に形成されてもよい。

無線ユニット２６は、マイクロコンピュータ２３に接続されている。図示していないが、太陽光発電モジュール１０の外部の統括処理部には、無線ユニット２６と対向通信ができる無線ユニットが内蔵されている。太陽光発電モジュール１０ａの無線ユニット２６は、この外部の統括処理部の無線ユニットと、通信する。

この例は、図１の実施例１と機能的には同じである。通信手段を無線にすることによって、通信線の接続が不要となり、施工性の向上と施工ミスの削減に効果がある。

＜まとめ＞ 以上に説明した太陽光発電モジュール１０，１０ａは、簡便な方法で、太陽光発電セルが直列に接続されたセル群を、セル群単位で切り離し、あるいはモジュール全体をバイパスさせ、発電効率を向上することができる。

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。（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

１０，１０ａ 太陽光発電モジュール
１２−１，１２−２，・・・，１２−ｎ 内部ストリング（セル群）
１４−０ スイッチ（短絡スイッチ）
１４−１，１４−２，・・・，１４−ｎ スイッチ（切替スイッチ）
１６，１８ 出力端子（出力部）
１９ 通信端子（通信部）
２０ 制御ユニット
２１ Ａ／Ｄコンバータ（電圧測定部）
２３ マイクロコンピュータ（制御部）
２３ａ フラッシュメモリ（不揮発性メモリ）
２４ａ 制御用ＤＣ／ＤＣコンバータ
２４ｂ バックアップ電源
２５ 出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ
２６ 無線ユニット（通信部）
２７ アンテナ（通信部）
Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３，・・・，Ｃ１ｍ 太陽光発電セル
Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ２３，・・・，Ｃ２ｍ 太陽光発電セル
Ｃｎ１，Ｃｎ２，Ｃｎ３，・・・，Ｃｎｍ 太陽光発電セル

Claims (4)

1. 外部に電力を出力する出力部と、
   単一又は直列に接続された複数の太陽光発電セルを含むセル群と、
   前記セル群を前記出力部に接続又は切り離す切替スイッチと、
   前記出力部を短絡させる短絡スイッチと、
   前記セル群の電圧を測定する電圧測定部と、
   前記切替スイッチ及び前記短絡スイッチを制御する制御部と、
   前記出力部の出力電圧を変換する出力用ＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記切替スイッチ及び前記短絡スイッチの状態を外部から切り替えるための指令信号を受け取り、前記電圧測定部が測定した前記セル群の電圧及び前記切替スイッチ及び前記短絡スイッチの状態についての状態信号を外部に通知する通信部と、
   前記セル群が発電した電力の少なくとも一部を前記制御部に供給する制御用ＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記制御用ＤＣ／ＤＣコンバータが前記制御部に電力を供給できないときに、前記制御部に電力を供給するキャパシタ又は２次電池のバックアップ電源と、
   を備えたことを特徴とする、太陽光発電モジュール。
2. 前記通信部は、無線通信により、外部から前記指令信号を受け取り、前記状態信号を外部に通知することを特徴とする、請求項１に記載の太陽光発電モジュール。
3. 前記切替スイッチ及び前記短絡スイッチが半導体素子であり、
   前記制御部がマイクロコンピュータであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の太陽光発電モジュール。
4. 前記出力部からの出力がないときに、前記スイッチの開閉状態を記憶する不揮発性メモリを備え、
   少なくとも前記セル群と前記切替スイッチ及び前記短絡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１、２又は３に記載の太陽光発電モジュール。

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