JP2011103497A - Operating method of solar cell power generation system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve long-period reliability more by suppressing deterioration of a substance constituting a power generation cell without being adversely affected by diffusion of a substance in a substrate of a solar cell. <P>SOLUTION: This invention relates to an operating method of a solar cell power generation system including a solar cell panel 10a including a solar cell module provided on the substrate, a solar cell panel array 10 having a plurality of solar cell panels including the solar cell panel 10a, and an electric power control unit 20 of an insulation transformer system that converts first electric power generated by the solar cell panel 10a into desired second electric power, wherein a ground voltage at a minus-side terminal of the solar cell panel array is held at a positive value. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、太陽電池に関し、特に太陽電池パネルを用いた太陽電池発電システムの動作方法に関する。   The present invention relates to a solar cell, and more particularly to a method for operating a solar cell power generation system using a solar cell panel.

ガラス基板上にシリコン系薄膜を積層して形成された薄膜シリコン系太陽電池が知られている。ここで、シリコン系とはシリコン（Ｓｉ）やシリコンカーバイト（ＳｉＣ）やシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）のようなシリコンを含む材料の総称である。また、薄膜シリコン系とは、非晶質なシリコン系を意味するアモルファスシリコン系、アモルファスシリコン系以外のシリコン系を意味する微結晶シリコン系、アモルファスシリコン系と微結晶シリコン系とを積層させたタンデム型を含む。ただし、微結晶シリコン系は、多結晶シリコン系や非晶質を含んだ結晶質シリコン系も含まれる。   A thin film silicon solar cell formed by laminating a silicon thin film on a glass substrate is known. Here, silicon-based is a general term for materials containing silicon such as silicon (Si), silicon carbide (SiC), and silicon germanium (SiGe). The thin film silicon system is an amorphous silicon system that means an amorphous silicon system, a microcrystalline silicon system that means a silicon system other than an amorphous silicon system, and a tandem that is a stack of amorphous silicon and microcrystalline silicon systems. Includes type. However, the microcrystalline silicon system includes a polycrystalline silicon system and a crystalline silicon system including an amorphous material.

更に、薄膜シリコン系太陽電池をパネル化した太陽電池パネルを用いた太陽電池発電システムが知られている。図１は、従来の太陽電池発電システムの構成を示す概略図である。太陽電池発電システムは、太陽電池パネルアレイ１１０と電力制御装置１２０とを具備する。   Furthermore, a solar cell power generation system using a solar cell panel obtained by forming a thin film silicon solar cell into a panel is known. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional solar cell power generation system. The solar cell power generation system includes a solar cell panel array 110 and a power control device 120.

太陽電池パネルアレイ１１０は、互いに直接又は並列あるいは直並列で接続された複数の太陽電池パネル１１０ａを備える。太陽電池パネル１１０ａは、上記薄膜シリコン系太陽電池をパネル化したものである。太陽電池パネルアレイ１１０は、プラス端子としての端子Ｎ＋とマイナス端子としての端子Ｎ−とから、複数の太陽電池パネル１１０ａが発電した電力を出力する。端子Ｎ＋は電力制御装置１２０の一方の入力端子に、端子Ｎ−は電力制御装置１２０の他方の入力端子にそれぞれ接続されている。   The solar cell panel array 110 includes a plurality of solar cell panels 110a that are connected to each other directly, in parallel, or in series-parallel. The solar cell panel 110a is a panel of the thin film silicon solar cell. The solar cell panel array 110 outputs the electric power generated by the plurality of solar cell panels 110a from the terminal N + as a positive terminal and the terminal N− as a negative terminal. The terminal N + is connected to one input terminal of the power control apparatus 120, and the terminal N− is connected to the other input terminal of the power control apparatus 120.

電力制御装置１２０は、太陽電池パネルアレイ１１０が発電した電力を所望の電力に変換し、外部へ供給する。すなわち、複数の太陽電池パネル１１０ａの発電した直流電力を所望の周波数及び電圧を有する交流電力に変換し、例えば商用電力系統１３０へ出力する。電力制御装置１２０は、インバータに例示される。   The power control device 120 converts the power generated by the solar cell panel array 110 into desired power and supplies it to the outside. That is, the DC power generated by the plurality of solar battery panels 110a is converted into AC power having a desired frequency and voltage, and is output to the commercial power system 130, for example. The power control device 120 is exemplified by an inverter.

また、電力制御装置１２０は、太陽電池パネルアレイ１１０から出力された直流電力の対地電圧について、端子Ｎ−及び端子Ｎ＋における絶対値が等しくなるように制御する。本図では、動作電圧７００Ｖの太陽電池パネルアレイ１１０について、端子Ｎ−側の電圧をＶ０１＝−３５０Ｖに、端子Ｎ＋側の電圧をＶ０２＝＋３５０Ｖにする。対地電圧の絶対値はいずれも３５０Ｖである。この場合、動作電圧７００Ｖ＝ΔＶ＝Ｖ０２−Ｖ０１である。   In addition, the power control device 120 controls the ground voltage of the DC power output from the solar cell panel array 110 so that the absolute values at the terminal N− and the terminal N + are equal. In this figure, for the solar cell panel array 110 with an operating voltage of 700 V, the voltage on the terminal N− side is set to V01 = −350 V, and the voltage on the terminal N + side is set to V02 = + 350 V. The absolute value of the ground voltage is 350V in all cases. In this case, the operating voltage 700V = ΔV = V02−V01.

一般に、太陽電池パネルアレイ１１０における太陽電池パネル１１０ａの太陽電池モジュールの対地電圧は、電力制御装置１２０により少なくとも一部はマイナスに制御される。これは、太陽電池パネルアレイ１１０の動作電圧が大きい場合（例示：ΔＶ＝７００Ｖ）、太陽電池モジュールの対地電圧の絶対値が大きくなると電気絶縁上の問題が発生するリスクが高くなると一般的に考えられているためである。そのため、電力制御装置１２０は、対地電圧の絶対値を出来るだけ低くするように、プラス側の対地電圧を＋Ｖ０（例示：Ｖ０１＝＋３５０Ｖ）、マイナス側を−Ｖ０（例示：Ｖ０２＝−３５０Ｖ）とするように（均等になるように）回路設計されている。 In general, the ground voltage of the solar cell module of the solar cell panel 110 a in the solar cell panel array 110 is at least partially controlled to be negative by the power control device 120. This is generally considered that when the operating voltage of the solar cell panel array 110 is large (example: ΔV = 700 V), the risk of electrical insulation problems increases when the absolute value of the ground voltage of the solar cell module increases. It is because it has been. Therefore, the power control device 120 sets the positive side ground voltage to + V 0 (example: V01 = + 350V) and the minus side to −V 0 (example: V02 = −350V) so that the absolute value of the ground voltage is as low as possible. ) And the circuit design (so as to be even).

このような電力制御装置１２０は、太陽電池パネルアレイ１１０の動作電圧が低い場合でも（例示：ΔＶ＝３００Ｖ）、プラス側を＋Ｖ０（例示：Ｖ０２＝＋１５０Ｖ）、マイナス側の対地電圧を−Ｖ０（例示：Ｖ０１＝−１５０Ｖ）に制御する。すなわち、太陽電池パネルアレイ１１０の動作電圧が低く対地電圧の絶対値が低くなるので問題が発生するおそれがないと考えられる場合でも、太陽電池パネルアレイ１１０の少なくとも一部をマイナスに制御する。   In such a power control device 120, even when the operating voltage of the solar cell panel array 110 is low (example: ΔV = 300V), the positive side is + V0 (example: V02 = + 150V), and the negative side ground voltage is −V0 ( (Example: V01 = −150V) That is, even when the operation voltage of the solar cell panel array 110 is low and the absolute value of the ground voltage is low, even when it is considered that no problem may occur, at least a part of the solar cell panel array 110 is controlled to be negative.

あるいは、電力制御装置１２０は、対地電圧の絶対値を出来るだけ低くするように、マイナス側の−Ｖ０（例示：Ｖ０２＝−３５０Ｖ）が固定されるような回路設計になっている場合もある。その場合、太陽電池パネルアレイ１１０の動作電圧が低いと（例示：ΔＶ＝３００Ｖ）、マイナス側の対地電圧が−Ｖ０（例示：Ｖ０１＝−３５０Ｖ）で、プラス側が−Ｖ０’（例示：Ｖ０２＝−５０Ｖ）＜０になる。すなわち、太陽電池パネルアレイ１１０の全体が、対地電圧マイナスとなることが考えられる。 Alternatively, the power control device 120 may have a circuit design in which −V 0 (eg, V02 = −350 V) on the negative side is fixed so that the absolute value of the ground voltage is as low as possible. . In this case, when the operating voltage of the solar cell panel array 110 is low (example: ΔV = 300 V), the ground voltage on the negative side is −V 0 (example: V01 = −350 V), and the positive side is −V 0 ′ (example: V02 = −50V) <0. That is, it is conceivable that the entire solar cell panel array 110 has a negative ground voltage.

図２は、従来の太陽電池発電システムにおける太陽電池パネルの構成の一部を示す概略図である。太陽電池パネル１１０ａは、基板１０１、太陽電池モジュール１０６、保護膜１０２、防水シート１０３、金属枠１０４及び接合層１０５を具備する。   FIG. 2 is a schematic diagram showing a part of the configuration of a solar cell panel in a conventional solar cell power generation system. The solar cell panel 110 a includes a substrate 101, a solar cell module 106, a protective film 102, a waterproof sheet 103, a metal frame 104, and a bonding layer 105.

基板１０１は、ソーダフロートガラス基板に例示される透光性の基板である。太陽電池モジュール１０６は、基板１０１表面における周囲領域１１４に囲まれた領域に設けられ、互いに直列に接続された複数の薄膜シリコン系太陽電池を有する。各太陽電池は、基板側から順に透明導電層１０７、光電変換層１０８及び裏面電極層１０９を有している。保護膜１０２は、太陽電池モジュール１０６の表面及び基板１０１表面の周囲領域１１４を覆うように設けられ、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）に例示される。防水シート１０３は、保護膜１０２を覆うように設けられている。基板１０１、太陽電池モジュール１０６、保護膜１０２及び防水シート１０３が一体となった構造体１１０ｂは、接合層１０５を介してアルミニウムのような金属枠１０４に収められ、太陽電池パネル１１０ａとして主に屋外で使用される。   The substrate 101 is a translucent substrate exemplified by a soda float glass substrate. The solar cell module 106 includes a plurality of thin-film silicon solar cells that are provided in a region surrounded by the peripheral region 114 on the surface of the substrate 101 and are connected in series to each other. Each solar cell has the transparent conductive layer 107, the photoelectric converting layer 108, and the back surface electrode layer 109 in order from the board | substrate side. The protective film 102 is provided so as to cover the surface of the solar cell module 106 and the peripheral region 114 of the surface of the substrate 101, and is exemplified by EVA (ethylene vinyl acetate copolymer). The waterproof sheet 103 is provided so as to cover the protective film 102. A structure 110b in which the substrate 101, the solar cell module 106, the protective film 102, and the waterproof sheet 103 are integrated is housed in a metal frame 104 such as aluminum via a bonding layer 105, and is mainly used outdoors as a solar cell panel 110a. Used in.

屋外で使用されるとき、構造体１１０ｂと金属枠１０４との隙間には、雨や雪、温度変化に伴う結露等により水が浸入することがある。その水に接している保護膜１０２としてＥＶＡを用いている場合、ＥＶＡは透湿性があるので、長期間経過すると保護膜１０２に水分が浸透し、基板１０１と保護膜１０２との界面１１４ａや基板１０１と太陽電池モジュール１０６との界面１０６ａに水が浸入するおそれが出てくる。   When used outdoors, water may enter the gap between the structure 110b and the metal frame 104 due to rain, snow, condensation due to temperature changes, or the like. When EVA is used as the protective film 102 in contact with the water, since EVA has moisture permeability, moisture penetrates into the protective film 102 after a long period of time, and the interface 114a between the substrate 101 and the protective film 102 or the substrate There is a risk that water may enter the interface 106a between the solar cell module 101 and the solar cell module 106.

このような場合、発明者の研究により、今回、特に以下の事実が明らかとなった。
すなわち、前述のように対地電圧がマイナスとなる太陽電池パネル１１０ａでは、太陽電池モジュール１０６のプラス側の電圧ｖ２、及びマイナス側の電圧ｖ１のいずれも対地電圧としてはマイナスとなる。一方、接地された金属枠１０４は、対地電圧は概ね０Ｖになるので、金属枠１０４に近い基板１０１の対地電圧ＶＧも概ね０Ｖとなる。したがって、基板１０１の電位は、相対的に太陽電池モジュール１０６の電位よりも高くなる。その結果、基板１０１裏面から表面（太陽電池モジュール１０６と接する側）の太陽電池モジュール１０６へ向かう電界Ｅが発生することになる。 In such a case, the following facts were clarified this time by the inventors' research.
That is, as described above, in the solar cell panel 110a in which the ground voltage is negative, both the positive voltage v2 and the negative voltage v1 of the solar cell module 106 are negative as ground voltages. On the other hand, since the ground voltage of the grounded metal frame 104 is approximately 0V, the ground voltage VG of the substrate 101 close to the metal frame 104 is also approximately 0V. Therefore, the potential of the substrate 101 is relatively higher than the potential of the solar cell module 106. As a result, an electric field E is generated from the back surface of the substrate 101 toward the solar cell module 106 on the front surface (side in contact with the solar cell module 106).

この結果、その電界Ｅにより、基板１０１中の物質の一部（例示：ＮａイオンやＦｅイオンのようなプラスイオン）が界面１０６ａに拡散し、その物質単独又は界面１０６ａの水との反応により、太陽電池モジュール１０６の発電セルの一部を劣化させるおそれがある。例えば、基板１０１としてソーダフロートガラス基板を用い、太陽電池モジュール１０６の基板１０１側に透明導電層１０７としてＳｎＯ２膜が形成されている場合を考える。このとき、電界Ｅによりソーダフロートガラス基板中のＮａイオンが界面１０６ａに拡散し、Ｎａイオン単独又は界面１０６ａの水との反応により、ＳｎＯ２膜の剥離が発生し、太陽電池モジュール１０６の劣化原因となる。 As a result, due to the electric field E, a part of the substance in the substrate 101 (eg, positive ions such as Na ions and Fe ions) diffuses to the interface 106a, and the substance alone or by reaction with water at the interface 106a, There is a possibility that a part of the power generation cells of the solar cell module 106 is deteriorated. For example, consider a case where a soda float glass substrate is used as the substrate 101 and an SnO 2 film is formed as the transparent conductive layer 107 on the substrate 101 side of the solar cell module 106. At this time, Na ions in the soda float glass substrate are diffused to the interface 106a due to the electric field E, and the SnO 2 film is peeled off due to reaction with Na ions alone or with water at the interface 106a, causing deterioration of the solar cell module It becomes.

更に、基板１０１中の物質の一部が発電セルの透明導電層１０７を拡散して光電変換層１０８に達すると、発電効率の劣化に直接悪影響を及ぼすおそれがある。例えば、基板１０１としてソーダフロートガラス基板を用いた上記の例では、光電変換層１０８としてシリコン系の薄膜を用いている場合、Ｎａイオンが拡散によりＳｉ膜に到達し、その特性を劣化させる可能性が有る。こうなると、発電セルの変換効率が低下することになる。   Furthermore, if a part of the substance in the substrate 101 diffuses through the transparent conductive layer 107 of the power generation cell and reaches the photoelectric conversion layer 108, there is a possibility that the power generation efficiency is deteriorated directly. For example, in the above example in which a soda float glass substrate is used as the substrate 101, when a silicon-based thin film is used as the photoelectric conversion layer 108, Na ions may reach the Si film by diffusion and deteriorate the characteristics thereof. There is. If it becomes like this, the conversion efficiency of a power generation cell will fall.

更に、その電界Ｅにより基板１０１中の物質の一部が界面１１４ａに拡散し、界面１１４ａの水と反応して、基板１０１と保護膜１０２との接着に悪影響を及ぼすおそれがある。例えば、保護膜２としてＥＶＡを用い、基板１０１としてソーダフロートガラス基板を用いた場合、電界Ｅにより界面１１４ａに拡散したソーダフロートガラス基板中のＮａイオンと、界面１１４ａの水とが関与して、ＥＶＡとソーダフロートガラス基板との接着力が大幅に低下する可能性が有る。そうなると、外部からの水の浸入が容易となってしまう。   Further, a part of the substance in the substrate 101 is diffused to the interface 114a due to the electric field E and reacts with water at the interface 114a, which may adversely affect the adhesion between the substrate 101 and the protective film 102. For example, when EVA is used as the protective film 2 and a soda float glass substrate is used as the substrate 101, Na ions in the soda float glass substrate diffused to the interface 114a by the electric field E and water at the interface 114a are involved. There is a possibility that the adhesive force between the EVA and the soda float glass substrate is significantly reduced. If it becomes so, the penetration | invasion of the water from the outside will become easy.

薄膜太陽電池内部に水分の浸入が多くなると、発電に伴なう対地電圧の発生により、太陽電池素子と外部の間に地絡電流が流れる。この地絡電流は、電荷移動を伴なう太陽電池素子の化学反応によるものである。即ち、地絡電流が流れることにより、太陽電池素子は腐食する。太陽電池素子の腐食は、変色や発電能力の低下、漏電電流の増大、短絡による発電システム停止などの問題に繋がることがある。   When moisture permeates inside the thin film solar cell, a ground fault current flows between the solar cell element and the outside due to the generation of ground voltage accompanying power generation. This ground fault current is due to a chemical reaction of the solar cell element accompanied by charge transfer. That is, the solar cell element is corroded by the ground fault current flowing. The corrosion of the solar cell element may lead to problems such as discoloration, a decrease in power generation capacity, an increase in leakage current, and a power generation system stop due to a short circuit.

また、前述のように対地電圧がマイナスとなる太陽電池パネル１１０ａだけでなく、対地電圧が０Ｖの場合でも、基板１０１中の物質の一部（例示：ＮａイオンやＦｅイオンのようなプラスイオン）が界面１０６ａ、１１４ａに自然に拡散し、界面１０６ａ、１１４ａの水と反応して、上述の劣化現象が起きるおそれがあることが明らかとなった。例えば、基板１０１としてソーダフロートガラス基板を用いた上記の例では、対地電圧が０Ｖの場合でも、界面１０６ａ、１１４ａにソーダフロートガラス基板中のＮａイオンが拡散しており、上述の劣化現象が起こり得ると推測される。
基板１０１中の物質の影響を受けない太陽電池発電システムが望まれる。 Further, not only the solar panel 110a having a negative ground voltage as described above, but also a part of the substance in the substrate 101 (eg, positive ions such as Na ions and Fe ions) even when the ground voltage is 0V. It has been clarified that the above-mentioned deterioration phenomenon may occur due to the natural diffusion of the water into the interfaces 106a and 114a and reacting with the water at the interfaces 106a and 114a. For example, in the above example using a soda float glass substrate as the substrate 101, even when the ground voltage is 0 V, Na ions in the soda float glass substrate diffuse to the interfaces 106a and 114a, and the above deterioration phenomenon occurs. Presumed to get.
A solar cell power generation system that is not affected by the substance in the substrate 101 is desired.

特開２００１−１６１０３２号公報に系統連系パワーコンディショナ及びそれを用いた発電システムが開示されている。この系統連系パワーコンディショナは、対地静電容量を有する直流電源の出力が入力され、１線が接地された低圧配電系統に受電用漏電遮断器を介して連系する非絶縁型である。系統連系パワーコンディショナは、コンバータ部と、インバータ部と、開閉手段と、交流地絡検出手段を具備する。コンバータ部は、直流電源の出力が入力されそれを電圧変換して出力する。インバータ部は、コンバータ部の出力が入力されそれを交流電力に変換して出力する。開閉手段は、インバータ部の出力側に接続され低圧配電系統との接続を開閉する機械式接点を有する。交流地絡検出手段は、前記受電用漏電遮断器より短い検出時間で交流地絡を検出する。前記インバータ部は自己消弧形半導体素子とフリーホイーリングダイオードが逆並列接続されたスイッチング手段を複数有する。前記インバータ部の入力と出力の各線の間には少なくとも１つのスイッチング手段が配置される。前記交流地絡検出手段により地絡が検出されたら、即時に前記インバータ部をゲートブロックし、前記開閉手段を解列するとともに、少なくとも前記開閉手段の解列が完了するまでの間は前記インバータ部の入力電圧を前記低圧配電系統の電圧のピーク値より高い所定電圧に保持する停止動作を行う。   Japanese Patent Laid-Open No. 2001-161032 discloses a grid-connected power conditioner and a power generation system using the same. This grid-connected power conditioner is a non-insulated type that is connected to a low-voltage distribution system in which an output of a DC power supply having a ground capacitance is input and one line is grounded via a power leakage breaker. The grid interconnection power conditioner includes a converter unit, an inverter unit, an opening / closing unit, and an AC ground fault detection unit. The converter unit receives the output of the DC power supply, converts it into a voltage, and outputs it. The inverter unit receives the output of the converter unit, converts it into AC power, and outputs it. The switching means has a mechanical contact that is connected to the output side of the inverter unit and opens and closes the connection with the low voltage distribution system. The AC ground fault detection means detects the AC ground fault in a detection time shorter than that of the power receiving leakage breaker. The inverter unit includes a plurality of switching means in which a self-extinguishing semiconductor element and a freewheeling diode are connected in reverse parallel. At least one switching means is disposed between the input and output lines of the inverter unit. When a ground fault is detected by the AC ground fault detection means, the inverter section is immediately gate-blocked, the open / close means is disconnected, and at least until the disconnection of the open / close means is completed, the inverter section Is stopped at a predetermined voltage higher than the peak value of the voltage of the low-voltage distribution system.

特開２００１−１６１０３２号公報JP 2001-161032 A

本発明の目的は、太陽電池モジュールの設けられた基板中の物質の拡散による悪影響を受けない太陽電池発電システムの動作方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a method for operating a solar cell power generation system that is not adversely affected by the diffusion of a substance in a substrate provided with a solar cell module.

本発明の他の目的は、太陽電池モジュールの発電セルを構成する物質の劣化を抑えることが可能な太陽電池発電システムの動作方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a method for operating a solar cell power generation system capable of suppressing deterioration of a material constituting a power generation cell of a solar cell module.

本発明の他の目的は、長期信頼性をより向上することが出来る太陽電池発電システムの動作方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a method of operating a solar cell power generation system that can further improve long-term reliability.

上記課題を解決するために、本発明の太陽電池発電システムの動作方法は以下の手段を採用する。   In order to solve the above problems, the operation method of the solar cell power generation system of the present invention employs the following means.

すなわち、本発明に係る太陽電池発電システムの動作方法は、基板上に設けられた太陽電池モジュールを含む太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルを含む複数の太陽電池パネルを有する太陽電池パネルアレイと、前記太陽電池パネルの発電した第１電力を所望の第２電力に変換する絶縁トランス方式である電力制御装置と、を具備した太陽電池システムの動作方法であって、前記太陽電池パネルアレイのマイナス側端子の対地電圧を正の値に保ちながら動作させる。   That is, the operation method of the solar cell power generation system according to the present invention includes a solar cell panel including a solar cell module provided on a substrate, a solar cell panel array having a plurality of solar cell panels including the solar cell panel, And a power control device that is an insulating transformer system that converts the first power generated by the solar cell panel into a desired second power, and the operation method of the solar cell system, the negative side of the solar cell array Operate while keeping the terminal's ground voltage positive.

本発明では、電力制御装置により、太陽電池パネルアレイのマイナス側端子の対地電圧を正（プラス）にする。それにより、太陽電池モジュールの電位が基板の電位に対して相対的に高くなるので、太陽電池モジュールから基板へ向う電界が生じる。この電界により、基板内部のプラスイオンが太陽電池モジュールの側へ拡散することを抑制することが出来る。その結果、基板内部からのプラスイオン拡散による太陽電池モジュールの劣化を抑制することが出来、太陽電池発電システムの長期信頼性を向上させることが可能となる。   In the present invention, the ground voltage of the minus side terminal of the solar cell panel array is made positive (plus) by the power control device. Thereby, since the electric potential of a solar cell module becomes relatively high with respect to the electric potential of a board | substrate, the electric field which goes to a board | substrate from a solar cell module arises. This electric field can suppress diffusion of positive ions inside the substrate toward the solar cell module. As a result, deterioration of the solar cell module due to diffusion of positive ions from the inside of the substrate can be suppressed, and the long-term reliability of the solar cell power generation system can be improved.

また、太陽電池パネルを含む複数の太陽電池パネルを有する太陽電池パネルアレイを具備している。これによって、太陽電池パネルが複数ある場合でも、全ての太陽電池パネルにおける太陽電池モジュールの対地電圧を正の値に保つことで、基板内部からのプラスイオン拡散による太陽電池モジュールの劣化を抑制することが出来、太陽電池パネルアレイとしての長期信頼性を向上させることが出来る。   Moreover, the solar cell panel array which has several solar cell panels containing a solar cell panel is comprised. Thereby, even when there are a plurality of solar cell panels, the deterioration of the solar cell module due to the diffusion of positive ions from the inside of the substrate is suppressed by keeping the ground voltage of the solar cell modules in all the solar cell panels at a positive value. And long-term reliability as a solar panel array can be improved.

また、本発明の太陽電池発電システムの動作方法は、対地電圧を＋５Ｖ以上５００Ｖ以下としてもよい。
本発明によれば、対地電圧を＋５Ｖ以上５００Ｖ以下の正の値に保ち太陽電池システムを動作させる。対地電圧の下限は、接地（アース）から基板までの異種金属間接合による電圧発生があっても、対地電圧を正に保つことができるよう、＋５Ｖ以上とする。一方、上限は、安全性の面や絶縁上問題の発生等の可能性を考慮して、５００Ｖ以下とする。より好ましくは、４００Ｖ以下である。 In the operation method of the solar cell power generation system of the present invention, the ground voltage may be + 5V or more and 500V or less.
According to the present invention, the solar cell system is operated while maintaining the ground voltage at a positive value between + 5V and 500V. The lower limit of the ground voltage is set to +5 V or more so that the ground voltage can be kept positive even if a voltage is generated due to the junction between different metals from the ground (earth) to the substrate. On the other hand, the upper limit is set to 500 V or less in consideration of safety and the possibility of occurrence of insulation problems. More preferably, it is 400 V or less.

また、本発明の太陽電池発電システムの動作方法は、前記電力制御装置が電力制御部、及び太陽電池パネルアレイと該電力制御部との間に設けられた電圧変換部を備え、前記電圧変換部によって前記対地電圧を正の値にすると共に、前記電力制御部によって前記第１電力を前記第２電力に変換してもよい。   Further, in the operation method of the solar cell power generation system of the present invention, the power control device includes a power control unit, and a voltage conversion unit provided between the solar cell panel array and the power control unit, and the voltage conversion unit The ground voltage may be set to a positive value, and the first power may be converted to the second power by the power control unit.

本発明では、既存の電力制御装置に電圧変換部を追加することで、太陽電池モジュールの対地電圧を正にすることが出来る。それにより、基板内部のプラスイオンが太陽電池モジュールの側へ拡散することを抑制することが出来、太陽電池発電システムの長期信頼性を向上させることが可能となる。なお、電圧変換部は、太陽電池パネルアレイと電力制御部との間に設けられる。   In this invention, the ground voltage of a solar cell module can be made positive by adding a voltage conversion part to the existing power control apparatus. Thereby, it can suppress that the positive ion inside a board | substrate diffuses to the solar cell module side, and it becomes possible to improve the long-term reliability of a solar cell power generation system. The voltage conversion unit is provided between the solar cell panel array and the power control unit.

また、本発明の太陽電池発電システムの動作方法は、電圧変換部が電圧源及び電圧分配部を備え、前記電圧源によって直流電圧を発生させ、前記電圧分配部によって該直流電圧を用いて前記対地電圧を正の値に保ってもよい。   In the operation method of the solar cell power generation system according to the present invention, the voltage conversion unit includes a voltage source and a voltage distribution unit, generates a DC voltage by the voltage source, and uses the DC voltage by the voltage distribution unit. The voltage may be kept positive.

本発明では、電圧源を内部に追加して設け、その直流電圧で対地電圧をシフトすることで、容易に太陽電池モジュールの対地電圧を正（プラス）にすることが出来る。   In the present invention, the ground voltage of the solar cell module can be easily made positive (plus) by additionally providing a voltage source inside and shifting the ground voltage with the DC voltage.

また、本発明の太陽電池発電システムの動作方法は、前記太陽電池システムが直流電圧を発生する電圧源を更に具備し、前記電圧変換部は、電圧分配部を備え、前記電圧分配部によって前記電圧源から発生した前記直流電圧を用いて前記対地電圧を正の値に保ってもよい。   The operation method of the solar cell power generation system according to the present invention further includes a voltage source for generating a DC voltage by the solar cell system, and the voltage conversion unit includes a voltage distribution unit. The ground voltage may be kept positive using the DC voltage generated from the source.

また、本発明の太陽電池発電システムの動作方法は、前記電圧分配部が、前記電力制御装置の入力端子としての正極側端子と負極側端子との間に直列接続された複数の抵抗を含み、前記直流電圧を前記複数の抵抗におけるいずれかの接続点に供給してもよい。   Further, in the operation method of the solar cell power generation system of the present invention, the voltage distribution unit includes a plurality of resistors connected in series between a positive electrode side terminal and a negative electrode side terminal as an input terminal of the power control device, The DC voltage may be supplied to any connection point of the plurality of resistors.

本発明により、基板中の物質の拡散による悪影響を受けず、発電セルを構成する物質の劣化を抑えて、長期信頼性をより向上させることが可能となる。   According to the present invention, it is possible to improve the long-term reliability without being adversely affected by the diffusion of the substance in the substrate and suppressing the deterioration of the substance constituting the power generation cell.

従来の太陽電池発電システムの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the conventional solar cell power generation system. 従来の太陽電池発電システムにおける太陽電池パネルの構成の一部を示す概略図である。It is the schematic which shows a part of structure of the solar cell panel in the conventional solar cell power generation system. 本発明の太陽電池発電システムの実施の形態の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of embodiment of the solar cell power generation system of this invention. 本発明の電力制御部の構成の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of a structure of the electric power control part of this invention. 本発明の太陽電池発電システムにおける太陽電池パネルの構成の一部を示す概略図である。It is the schematic which shows a part of structure of the solar cell panel in the solar cell power generation system of this invention. 本発明の太陽電池発電システムの実施の形態の他の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the other structure of embodiment of the solar cell power generation system of this invention. 本発明の太陽電池発電システムの実施の形態の更に他の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the further another structure of embodiment of the solar cell power generation system of this invention.

以下、本発明の太陽電池発電システムの実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。本発明は、発明者の研究により今回明らかにされた「太陽電池発電システムにおける太陽電池パネルの対地電圧がプラスの場合、背景技術に記載したような太陽電池素子の腐食が起きない」という事実に基づいてなされたものである。図３は、本発明の太陽電池発電システムの実施の形態の構成を示す概略図である。太陽電池発電システムは、太陽電池パネルアレイ１０と電力制御装置２０を具備する。   Hereinafter, embodiments of the solar cell power generation system of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention is based on the fact that “the corrosion of the solar cell element as described in the background art does not occur when the ground voltage of the solar cell panel in the solar cell power generation system is positive”, which has been clarified this time by the inventor's research. It was made based on. FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the embodiment of the solar cell power generation system of the present invention. The solar cell power generation system includes a solar cell panel array 10 and a power control device 20.

太陽電池パネルアレイ１０は、互いに直接又は並列あるいは直並列で接続された複数の太陽電池パネル１０ａを備える。太陽電池パネル１０ａは、前述の薄膜シリコン系太陽電池をパネル化したものである。太陽電池パネルアレイ１０は、プラス端子としての端子Ｎ＋とマイナス端子としての端子Ｎ−とから、複数の太陽電池パネル１０ａが発電した電力を出力する。端子Ｎ＋は電力制御装置２０の一方の入力端子に、端子Ｎ−は電力制御装置２０の他方の入力端子にそれぞれ接続されている。   The solar cell panel array 10 includes a plurality of solar cell panels 10a connected to each other directly, in parallel, or in series-parallel. The solar cell panel 10a is a panel of the above-described thin film silicon solar cell. The solar cell panel array 10 outputs electric power generated by the plurality of solar cell panels 10a from a terminal N + as a positive terminal and a terminal N− as a negative terminal. The terminal N + is connected to one input terminal of the power control device 20, and the terminal N− is connected to the other input terminal of the power control device 20.

電力制御装置２０は、太陽電池パネルアレイ１０が発電した電力を所望の電力に変換し、外部へ供給する。すなわち、複数の太陽電池パネル１０ａの発電した直流電力を所望の周波数及び電圧を有する交流電力に変換し、例えば商用電力系統３０へ出力する。電力制御装置２０は、インバータに例示される。電力制御装置２０は、電圧変換部２２と電力制御部２１とを備える。   The power control device 20 converts the power generated by the solar cell panel array 10 into desired power and supplies it to the outside. That is, the DC power generated by the plurality of solar battery panels 10 a is converted into AC power having a desired frequency and voltage, and is output to, for example, the commercial power system 30. The power control device 20 is exemplified by an inverter. The power control device 20 includes a voltage conversion unit 22 and a power control unit 21.

電力制御部２１は、太陽電池パネルアレイ１０から出力された直流電力を所望の周波数及び電圧を有する交流電力に変換し、例えば商用電力系統３０へ出力する。電力制御部２１は、絶縁トランス方式のインバータ回路及びコンバータ（チョッパ）回路を含む回路に例示される。   The power control unit 21 converts the DC power output from the solar cell panel array 10 into AC power having a desired frequency and voltage, and outputs the AC power to the commercial power system 30, for example. The power control unit 21 is exemplified by a circuit including an insulating transformer type inverter circuit and a converter (chopper) circuit.

図４は、電力制御部２１の構成の一例を示す回路図である。電力制御部２１は、チョッパ回路４２、チョッパ制御回路４６、インバータ回路４３、インバータ制御回路４７、出力フィルタ４４、絶縁トランス４５を含む。チョッパ制御回路４６は、チョッパ回路４２内で計測された電流Ｉｉ、Ｉｓ及び電圧Ｅｓに基づいて、チョッパ回路４２内のトランジスタＴを制御する。チョッパ回路４２は、太陽電池パネルアレイ１０から出力された直流電力について、チョッパ制御回路４６の制御により、直流−直流変換を行う。インバータ制御回路４７は、インバータ回路４３の入力電圧Ｅｄ、出力電流Ｉ０及び出力電圧Ｖ０に基づいて、インバータ回路４３内のトランジスタＴ１〜Ｔ４を制御する。インバータ回路４３は、チョッパ回路４２から出力された直流電力について、インバータ制御回路４７の制御により、直流−交流変換を行う。出力フィルタ４４は、インバータ回路４３から出力された交流電力について、ノイズを低減する。絶縁トランス４５は、電力制御装置２０側の影響を商用電力系統３０側に伝えないために設けられている。なお、電力制御部２１は、この回路構成に限定されるものではなく、直流−交流変換が可能な公知の回路を用いることが出来る。   FIG. 4 is a circuit diagram illustrating an example of the configuration of the power control unit 21. The power control unit 21 includes a chopper circuit 42, a chopper control circuit 46, an inverter circuit 43, an inverter control circuit 47, an output filter 44, and an insulation transformer 45. The chopper control circuit 46 controls the transistor T in the chopper circuit 42 based on the currents Ii and Is and the voltage Es measured in the chopper circuit 42. The chopper circuit 42 performs DC-DC conversion on the DC power output from the solar cell panel array 10 under the control of the chopper control circuit 46. The inverter control circuit 47 controls the transistors T1 to T4 in the inverter circuit 43 based on the input voltage Ed, the output current I0, and the output voltage V0 of the inverter circuit 43. The inverter circuit 43 performs DC-AC conversion on the DC power output from the chopper circuit 42 under the control of the inverter control circuit 47. The output filter 44 reduces noise for the AC power output from the inverter circuit 43. The insulation transformer 45 is provided in order not to transmit the influence on the power control device 20 side to the commercial power system 30 side. The power control unit 21 is not limited to this circuit configuration, and a known circuit capable of DC-AC conversion can be used.

図３を参照して、電圧変換部２２は、太陽電池パネルアレイ１０と電力制御部２１との間に設けられている。電圧変換部２２は、太陽電池パネルアレイ１０から出力された直流電力の対地電圧を、端子Ｎ−及び端子Ｎ＋のいずれについても０Ｖより大きくなる（プラスになる）ようにシフトする。電圧変換部２２は、電力制御部２１に含まれていても良い。電圧変換部２２は、分配部２４と直流電源４０とを含む。   Referring to FIG. 3, voltage conversion unit 22 is provided between solar cell panel array 10 and power control unit 21. The voltage conversion unit 22 shifts the ground voltage of the DC power output from the solar cell panel array 10 so as to be greater than 0 V (plus) for both the terminal N− and the terminal N +. The voltage conversion unit 22 may be included in the power control unit 21. The voltage conversion unit 22 includes a distribution unit 24 and a DC power supply 40.

分配部２４は、端子Ｎ−と電圧制御部２１とを接続する配線２５と、端子Ｎ＋と電圧制御部２１とを接続する配線２６との間に直列接続された抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ１とを有し、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ１との接続点Ｎ１に直流電源４０を接続している。これにより、その接続点Ｎ１の対地電圧を、直流電源４０の供給する直流電圧分だけシフトさせることが出来る。このとき、太陽電池パネルアレイ１０の動作電圧（ΔＶ）は抵抗Ｒ２の抵抗値と抵抗Ｒ１の抵抗値との比で分配され、端子Ｎ−の対地電圧及び端子Ｎ＋の対地電圧は接続点Ｎ１に供給された直流電圧を基準とした値にシフトする。すなわち、端子Ｎ−の対地電圧及び端子Ｎ＋の対地電圧を直流電源４０の直流電圧分だけプラス側にシフトさせることが出来る。   The distribution unit 24 has a resistor R2 and a resistor R1 connected in series between a wiring 25 that connects the terminal N− and the voltage control unit 21, and a wiring 26 that connects the terminal N + and the voltage control unit 21. The DC power supply 40 is connected to a connection point N1 between the resistor R2 and the resistor R1. As a result, the ground voltage at the connection point N1 can be shifted by the DC voltage supplied by the DC power supply 40. At this time, the operating voltage (ΔV) of the solar cell panel array 10 is distributed by the ratio between the resistance value of the resistor R2 and the resistance value of the resistor R1, and the ground voltage at the terminal N− and the ground voltage at the terminal N + are at the connection point N1. Shift to a value based on the supplied DC voltage. That is, the ground voltage at the terminal N− and the ground voltage at the terminal N + can be shifted to the plus side by the DC voltage of the DC power supply 40.

直流電源４０は、接地（アース）に対して所定の電圧値を有する直流電圧を分配部２４へ供給する。この場合、その直流電圧の大きさを［太陽電池パネルアレイ１０の動作電圧］／（（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ１）より大きくすることで、端子Ｎ−及び端子Ｎ＋のいずれについても、その対地電圧を０Ｖより大きくすることができる。本図では、Ｒ１＝Ｒ２とし、［太陽電池パネルアレイ１０の動作電圧＝３００Ｖ］／２＝１５０Ｖより大きい直流電圧１７０Ｖを印加することで、端子Ｎ−側の電圧をＶ０１＝＋２０Ｖ（＝−１５０Ｖ＋１７０Ｖ）に、端子Ｎ＋側の電圧をＶ０２＝＋３２０Ｖ（＝＋１５０Ｖ＋１７０Ｖ）にする。   The DC power supply 40 supplies a DC voltage having a predetermined voltage value to the distribution unit 24 with respect to the ground (earth). In this case, by making the magnitude of the DC voltage larger than [the operating voltage of the solar panel array 10] / ((R1 + R2) / R1), the ground voltage is 0V for both the terminal N− and the terminal N +. Can be larger. In this figure, R1 = R2 and [operating voltage of solar cell panel array = 300V] / 2 = by applying a DC voltage of 170V greater than 150V, the voltage on the terminal N− side becomes V01 = + 20V (= −150V + 170V). ), The voltage on the terminal N + side is set to V02 = + 320V (= + 150V + 170V).

後述されるように、電池のマイナス側としての端子Ｎ−の対地電圧は、５Ｖ以上が好ましい。一方、電池のプラス側としての端子Ｎ＋の対地電圧は、５００Ｖ以下が好ましく、より好ましくは４００Ｖ以下である。本図では、動作電圧３００Ｖの太陽電池パネルアレイ１０について、端子Ｎ−側の電圧をＶ０１＝＋２０Ｖに、端子Ｎ＋側の電圧をＶ０２＝＋３２０Ｖにする。この場合、動作電圧３００Ｖ＝ΔＶ＝Ｖ０２−Ｖ０１である。   As will be described later, the ground voltage of the terminal N− as the negative side of the battery is preferably 5 V or more. On the other hand, the ground voltage of the terminal N + as the positive side of the battery is preferably 500 V or less, more preferably 400 V or less. In this figure, for the solar cell panel array 10 with an operating voltage of 300V, the voltage on the terminal N− side is set to V01 = + 20V, and the voltage on the terminal N + side is set to V02 = + 320V. In this case, the operating voltage is 300V = ΔV = V02−V01.

なお、電圧変換部２２は、上記分配部２４と直流電源４０に限定されるものではなく、端子Ｎ−と、端子Ｎ＋との対地電圧をプラス側にシフトできる構成であれば、他の構成であっても良い。   The voltage conversion unit 22 is not limited to the distribution unit 24 and the DC power source 40, and may be any other configuration as long as the voltage to the ground between the terminal N− and the terminal N + can be shifted to the plus side. There may be.

図５は、本発明の太陽電池発電システムにおける太陽電池パネルの構成の一部を示す概略図である。太陽電池パネル１０ａは、基板１、太陽電池モジュール６、保護膜２、防水シート３、金属枠４及び接合層５を具備する。   FIG. 5 is a schematic diagram showing a part of the configuration of the solar cell panel in the solar cell power generation system of the present invention. The solar cell panel 10 a includes a substrate 1, a solar cell module 6, a protective film 2, a waterproof sheet 3, a metal frame 4, and a bonding layer 5.

基板１は、ソーダフロートガラス基板に例示される透光性の基板である。太陽電池モジュール６は、基板１表面における周囲領域１４に囲まれた領域に設けられ、互いに直列に接続された複数の薄膜シリコン系太陽電池を有する。各太陽電池は、基板側から順に透明導電層７（例示：ＳｎＯ２膜）、光電変換層８（例示：シリコン系ｐ層膜、ｉ層膜、ｎ層膜）及び裏面電極層９（例示：Ａｌ膜）を有している。各太陽電池は、例えば、単層アモルファスシリコン太陽電池、微結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池と微結晶シリコン太陽電池とを各１層から複数層積層させた多接合型太陽電池である。 The substrate 1 is a translucent substrate exemplified by a soda float glass substrate. The solar cell module 6 includes a plurality of thin-film silicon solar cells provided in a region surrounded by the peripheral region 14 on the surface of the substrate 1 and connected in series to each other. Each solar cell includes a transparent conductive layer 7 (example: SnO 2 film), a photoelectric conversion layer 8 (example: silicon-based p layer film, i layer film, n layer film) and a back electrode layer 9 (example: sequentially) from the substrate side. Al film). Each solar cell is, for example, a multi-junction solar cell in which a single-layer amorphous silicon solar cell, a microcrystalline silicon solar cell, an amorphous silicon solar cell, and a microcrystalline silicon solar cell are stacked from one layer to a plurality of layers.

保護膜２は、太陽電池モジュール６の表面及び基板１表面の周囲領域１４を覆うように設けられ、ＥＶＡに例示される。防水シート３は、保護膜２を覆うように設けられている。基板１、太陽電池モジュール６、保護膜２及び防水シート３が一体となった構造体１０ｂは、接合層５を介してアルミニウムのような金属枠４に収められ、太陽電池パネル１０ａとして主に屋外で使用される。   The protective film 2 is provided so as to cover the surface of the solar cell module 6 and the peripheral region 14 on the surface of the substrate 1 and is exemplified by EVA. The waterproof sheet 3 is provided so as to cover the protective film 2. A structure 10b in which the substrate 1, the solar cell module 6, the protective film 2, and the waterproof sheet 3 are integrated is housed in a metal frame 4 such as aluminum via a bonding layer 5, and is mainly used outdoors as a solar cell panel 10a. Used in.

本発明では、太陽電池モジュール６の対地電圧がプラスとなるように制御している。すなわち、太陽電池パネル１０ａでは、太陽電池モジュール６のプラス側の電圧ｖ２、及びマイナス側の電圧ｖ１のいずれも対地電圧としてはプラスとしている。一方、接地された金属枠４は、対地電圧は概ね０Ｖになるので、金属枠４に近い基板１の対地電圧ＶＧも概ね０Ｖとなる。したがって、基板１の電位は、相対的に太陽電池モジュール６の電位よりも低くなる。その結果、基板１の表面（太陽電池モジュール６と接する側）の太陽電池モジュール６から基板１の裏面へ向かう電界Ｅが発生することになる。   In the present invention, the ground voltage of the solar cell module 6 is controlled to be positive. That is, in the solar cell panel 10a, the positive voltage v2 and the negative voltage v1 of the solar cell module 6 are both positive as ground voltages. On the other hand, since the ground voltage of the grounded metal frame 4 is approximately 0V, the ground voltage VG of the substrate 1 near the metal frame 4 is also approximately 0V. Therefore, the potential of the substrate 1 is relatively lower than the potential of the solar cell module 6. As a result, an electric field E is generated from the solar cell module 6 on the surface of the substrate 1 (the side in contact with the solar cell module 6) toward the back surface of the substrate 1.

この結果、その電界Ｅにより、基板１中の物質の一部（例示：ＮａイオンやＦｅイオンのようなプラスイオン）が界面６ａに拡散し難くなる。したがって、その物質単独又はその物質と界面６ａの水との反応により太陽電池モジュール６の発電セルの一部を劣化させるおそれを排除することが出来る。例えば、基板１としてソーダフロートガラス基板を用い、太陽電池モジュール６の基板１側に透明導電層としてＳｎＯ２膜が形成されている場合でも、電界Ｅにより、ソーダフロートガラス基板中のＮａイオンが界面６ａに拡散し難くなる。それにより、そのＮａイオン単独又はＮａイオンと水との反応により、ＳｎＯ２膜の粒界に結晶析出などが発生するおそれを排除することが出来る。これにより、ＳｎＯ２膜の破壊や剥離の発生を大幅に抑制することが可能となる。 As a result, the electric field E makes it difficult for some of the substances in the substrate 1 (for example, positive ions such as Na ions and Fe ions) to diffuse to the interface 6a. Therefore, it is possible to eliminate the possibility of deteriorating a part of the power generation cell of the solar cell module 6 by the reaction of the substance alone or the substance and the water at the interface 6a. For example, even when a soda float glass substrate is used as the substrate 1 and a SnO 2 film is formed as a transparent conductive layer on the substrate 1 side of the solar cell module 6, Na ions in the soda float glass substrate are interfaced by the electric field E. Difficult to diffuse to 6a. Accordingly, it is possible to eliminate the possibility that crystal precipitation or the like occurs at the grain boundary of the SnO 2 film due to the reaction of Na ions alone or Na ions and water. As a result, it is possible to greatly suppress the occurrence of destruction and peeling of the SnO 2 film.

更に、基板１中の物質の一部が発電セルの透明導電層を拡散して光電変換層に達することが困難になる。例えば、基板１としてソーダフロートガラス基板を用いた上記の例では、光電変換層としてシリコン系の薄膜を用いている場合でも、Ｎａイオンが拡散によりＳｉ膜に到達することが困難になる。従って、Ｓｉ膜のＮａイオンによる劣化の可能性を回避できる。   Furthermore, it becomes difficult for some of the substances in the substrate 1 to diffuse into the transparent conductive layer of the power generation cell and reach the photoelectric conversion layer. For example, in the above example using a soda float glass substrate as the substrate 1, it is difficult for Na ions to reach the Si film by diffusion even when a silicon-based thin film is used as the photoelectric conversion layer. Therefore, the possibility of deterioration of the Si film due to Na ions can be avoided.

更に、その電界Ｅにより、基板１中の物質の一部が界面１４ａに拡散し難くなる。例えば、保護膜２としてＥＶＡを用い、基板１としてソーダフロートガラス基板を用いた場合でも、電界Ｅにより、ソーダフロートガラス基板中のＮａイオン及び界面１４ａの水が関与するＥＶＡとソーダフロートガラス基板との接着力の低下を大幅に抑制することができる。それにより、外部の水が浸入しやすくなることを防止することが出来る。   Furthermore, the electric field E makes it difficult for some of the substances in the substrate 1 to diffuse into the interface 14a. For example, even when EVA is used as the protective film 2 and a soda float glass substrate is used as the substrate 1, the EVA and the soda float glass substrate in which Na ions in the soda float glass substrate and water at the interface 14a are involved by the electric field E It is possible to greatly suppress the decrease in adhesive strength. Thereby, it is possible to prevent external water from entering easily.

また、前述のように、対地電圧が０Ｖの場合でも基板１中の物質の一部（例示：ＮａイオンやＦｅイオンのようなプラスイオン）が界面６ａ、１４ａに自然に拡散することがあるが、そのような場合に対しても上記の電界Ｅは非常に有効である。   In addition, as described above, even when the ground voltage is 0 V, a part of the substance in the substrate 1 (eg, positive ions such as Na ions and Fe ions) may naturally diffuse to the interfaces 6a and 14a. Even in such a case, the electric field E is very effective.

電界Ｅを発生させるためには、太陽電池モジュール６の対地電圧は、上記の理由から０Ｖよりも大きくする必要がある。好ましくは５Ｖ以上であり、より好ましくは１０Ｖ以上である。それは以下の理由による。接地（アース）と太陽電池モジュール６との間には、基板１だけでなく、接合層５、金属枠４、架台（図示されず）、及びアースケーブル（図示されず）が存在し、これらの中間物質の接続点で異種金属間に生じる電圧により逆電圧が発生する可能性が考えられる。その場合、基板１の裏面の電圧が高くなり、対地電圧としてのプラスの電圧が小さければ、基板１の表面と裏面との間の電圧降下がマイナスになる可能性が有る。ただし、一般に異種金属間に生じる電圧は１Ｖ以下である。
したがって、以上のことを考慮すると、対地電圧は０Ｖより大きいことが必要であるが、異種金属間に生じる電圧を考慮すると好ましくは５Ｖ以上の大きさが必要となる。このような対地電圧を印加すれば、基板１の表面と裏面との電位差（電圧）を確実にプラスにすることが出来る。 In order to generate the electric field E, the ground voltage of the solar cell module 6 needs to be larger than 0 V for the above reason. Preferably it is 5V or more, More preferably, it is 10V or more. The reason is as follows. Between the ground (earth) and the solar cell module 6, not only the substrate 1 but also a bonding layer 5, a metal frame 4, a stand (not shown), and a ground cable (not shown) exist. There is a possibility that a reverse voltage is generated by a voltage generated between different metals at the connection point of the intermediate substance. In this case, if the voltage on the back surface of the substrate 1 is high and the positive voltage as the ground voltage is small, the voltage drop between the front surface and the back surface of the substrate 1 may be negative. However, generally the voltage generated between different metals is 1V or less.
Therefore, in consideration of the above, the ground voltage needs to be larger than 0 V. However, in consideration of the voltage generated between different metals, a magnitude of 5 V or more is necessary. If such a ground voltage is applied, the potential difference (voltage) between the front surface and the back surface of the substrate 1 can be positively ensured.

一方、電池のプラス側としての端子Ｎ＋の対地電圧は、上限は特には無いが、安全性の面や絶縁破壊の問題の発生等の可能性を考慮して、５００Ｖ以下とすることが好ましい。より好ましくは４００Ｖ以下である。   On the other hand, although the upper limit of the ground voltage of the terminal N + as the positive side of the battery is not particularly limited, it is preferably set to 500 V or less in consideration of safety and the possibility of occurrence of a dielectric breakdown problem. More preferably, it is 400 V or less.

本発明により、太陽電池モジュール６の対地電圧を正（プラス）にすることで、基板中の物質の拡散による太陽電池への悪影響を抑制することが出来る。それにより、発電セルを構成する物質の劣化を抑えて、太陽電池発電システムの長期信頼性をより向上させることが可能となる。このように本発明では、太陽電池発電システムにおける太陽電池パネルの対地電圧がプラスの場合、背景技術に記載したような太陽電池素子の腐食が起きないようにすることが出来る。   By making the ground voltage of the solar cell module 6 positive (plus) according to the present invention, adverse effects on the solar cell due to the diffusion of substances in the substrate can be suppressed. Thereby, it is possible to suppress the deterioration of the material constituting the power generation cell and further improve the long-term reliability of the solar battery power generation system. As described above, according to the present invention, when the ground voltage of the solar cell panel in the solar cell power generation system is positive, the corrosion of the solar cell element as described in the background art can be prevented.

上記説明では、基板、特に太陽電池の動作中に内部の物質が拡散しやすいガラス基板の上に形成された薄膜太陽電池において顕著な効果を有する。ここで薄膜太陽電池は、薄膜シリコン系太陽電池に限らず、化合物半導体太陽電池のような他の物質を有する太陽電池を含む。   The above description has a remarkable effect in a thin film solar cell formed on a substrate, in particular, a glass substrate on which an internal substance easily diffuses during operation of the solar cell. Here, the thin film solar cell includes not only a thin film silicon solar cell but also a solar cell having another substance such as a compound semiconductor solar cell.

図６は、本発明の太陽電池発電システムの実施の形態の他の構成を示す概略図である。太陽電池発電システムは、太陽電池パネルアレイ１０、電力制御装置２０及び直流電源４０ａを具備する。   FIG. 6 is a schematic diagram showing another configuration of the embodiment of the solar cell power generation system of the present invention. The solar cell power generation system includes a solar cell panel array 10, a power control device 20, and a DC power source 40a.

電力制御装置２０の電圧変換部２２ａは、図３における分配部２４を含んでいるが、直流電源４０を含んでいない点で電圧変換部２２と異なる。直流電圧の大きさは、［太陽電池パネルアレイ１０の動作電圧］／（（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ１）において、Ｒ２＝Ｒ１とし、［太陽電池パネルアレイ１０の動作電圧＝３００Ｖ］／２＝１５０Ｖより大きい直流電圧１７０Ｖを印加することで、端子Ｎ−側の電圧をＶ０１＝＋２０Ｖ（＝−１５０Ｖ＋１７０Ｖ）に、端子Ｎ＋側の電圧をＶ０２＝＋３２０Ｖ（＝＋１５０Ｖ＋１７０Ｖ）にしている。   The voltage conversion unit 22a of the power control device 20 includes the distribution unit 24 in FIG. 3, but differs from the voltage conversion unit 22 in that the DC power supply 40 is not included. The magnitude of the direct current voltage is R2 = R1 in [operating voltage of solar panel array 10] / ((R1 + R2) / R1), and [operating voltage of solar panel array 10 = 300V] / 2 = greater than 150V. By applying the DC voltage 170V, the voltage on the terminal N− side is set to V01 = + 20V (= −150V + 170V), and the voltage on the terminal N + side is set to V02 = + 320V (= + 150V + 170V).

電力制御装置２０内部に電圧変換部２２ａ（分配部２４）を設ける一方、外部に直流電源４０ａを設けることで、既存の電力制御装置２０を利用することが出来る。すなわち、対地電圧をプラスに制御可能なインバータを改めて準備しなくても、普通のインバータに、電圧変換部２２ａ及び直流電圧のバイアス機器としての直流電源４０ａを付け加えることで、太陽電池モジュール６のマイナス側の対地電圧をプラスにすることが出来る。それにより、この場合にも、界面６ａや１４ａにおける基板１の物質の拡散を抑えるという本発明の効果を得ることが出来る。   By providing the voltage conversion unit 22a (distribution unit 24) inside the power control device 20 and providing the DC power supply 40a outside, the existing power control device 20 can be used. That is, the negative voltage of the solar cell module 6 can be reduced by adding a voltage conversion unit 22a and a DC power supply 40a as a DC voltage bias device to an ordinary inverter without preparing an inverter that can control the ground voltage to a plus. The ground voltage on the side can be made positive. Thereby, also in this case, the effect of the present invention that suppresses the diffusion of the substance of the substrate 1 at the interfaces 6a and 14a can be obtained.

図７は、本発明の太陽電池発電システムの実施の形態の更に他の構成を示す概略図である。太陽電池発電システムは、太陽電池パネルアレイ１０、電力制御装置２０及び直流電源４０ｂを具備する。   FIG. 7 is a schematic view showing still another configuration of the embodiment of the solar cell power generation system of the present invention. The solar cell power generation system includes a solar cell panel array 10, a power control device 20, and a DC power source 40b.

電力制御装置２０の電圧変換部２２ｂは、図３における分配部２４を含んでいるが、直流電源４０を含んでいない点で電圧変換部２２と異なる。直流電圧の大きさは、［太陽電池パネルアレイ１０の動作電圧］／（（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ１）において、Ｒ２＝９Ｒ１とし、［太陽電池パネルアレイ１０の動作電圧＝３００Ｖ］／１０＝３０Ｖより大きい直流電圧５０Ｖを印加することで、端子Ｎ−側の電圧をＶ０１＝＋２０Ｖ（＝−３０Ｖ＋５０Ｖ）に、端子Ｎ＋側の電圧をＶ０２＝＋３２０Ｖ（＝＋２７０Ｖ＋５０Ｖ）にしている。   The voltage conversion unit 22b of the power control device 20 includes the distribution unit 24 in FIG. 3, but differs from the voltage conversion unit 22 in that it does not include the DC power supply 40. The magnitude of the direct-current voltage is R2 = 9R1 in [operating voltage of solar cell array 10] / ((R1 + R2) / R1), and [operating voltage of solar cell panel array = 300V] / 10 = greater than 30V. By applying a DC voltage of 50V, the voltage on the terminal N− side is set to V01 = + 20V (= −30V + 50V), and the voltage on the terminal N + side is set to V02 = + 320V (= + 270V + 50V).

電力制御装置２０内部に電圧変換部２２ｂ（分配部２４）を設ける一方、外部に直流電源４０ｂを設けることで、既存の電力制御装置２０を利用することが出来る。すなわち、対地電圧をプラスに制御可能なインバータを改めて準備しなくても、普通のインバータに、電圧変換部２２ｂ及び直流電圧のバイアス機器としての直流電源４０ｂを付け加えることで、太陽電池モジュール６のマイナス側の対地電圧をプラスにすることが出来る。それにより、この場合にも、界面６ａや１４ａにおける基板１の物質の拡散を抑えるという本発明の効果を得ることが出来る。   By providing the voltage conversion unit 22b (distribution unit 24) inside the power control device 20 and providing the DC power supply 40b outside, the existing power control device 20 can be used. That is, the negative voltage of the solar cell module 6 can be reduced by adding a voltage conversion unit 22b and a DC power supply 40b as a DC voltage bias device to an ordinary inverter without preparing an inverter that can control the ground voltage to a plus. The ground voltage on the side can be made positive. Thereby, also in this case, the effect of the present invention that suppresses the diffusion of the substance of the substrate 1 at the interfaces 6a and 14a can be obtained.

なお、図７の分配部２４及び直流電源４０ｂは、図３の分配部２４及び直流電源４０としても用いることが出来る。その場合でも、同様の効果を得ることができる。   7 can also be used as the distribution unit 24 and the DC power supply 40 in FIG. Even in that case, the same effect can be obtained.

本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施例は適宜変形又は変更され得ることは明らかである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is apparent that each embodiment can be appropriately modified or changed within the scope of the technical idea of the present invention.

１、１０１ 基板
２、１０２ 保護膜
３、１０３ 防水シート
４、１０４ 金属枠
５、１０５ 接合層
６、１０６ 太陽電池モジュール
６ａ、１０６ａ 界面
７、１０７ 透明導電層
８、１０８ 光電変換層
９、１０９ 裏面電極層
１０、１１０ 太陽電池パネルアレイ
１０ａ、１１０ａ 太陽電池パネル
１０ｂ、１１０ｂ 構造体
１４、１１４ 周囲領域
１４ａ、１１４ａ 界面
２０、１２０ 電力制御装置
２１ 電力制御部
２２、２２ａ、２２ｂ 電圧変換部（電圧分配部）
２４ 分配部
２５、２６ 配線
３０、１３０ 商用電力系統
４０、４０ａ 直流電源（電圧源）
４２ チョッパ回路
４３ インバータ回路
４４ 出力フィルタ
４５ 絶縁トランス
４６ チョッパ制御回路
４７ インバータ制御回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 Substrate 2,102 Protective film 3,103 Waterproof sheet 4,104 Metal frame 5,105 Bonding layer 6,106 Solar cell module 6a, 106a Interface 7, 107 Transparent conductive layer 8, 108 Photoelectric conversion layer 9, 109 Back surface Electrode layer 10, 110 Solar cell array 10a, 110a Solar cell panel 10b, 110b Structure 14, 114 Surrounding region 14a, 114a Interface 20, 120 Power controller 21 Power controller 22, 22a, 22b Voltage converter (voltage distribution) Part)
24 Distribution unit 25, 26 Wiring 30, 130 Commercial power system 40, 40a DC power supply (voltage source)
42 Chopper circuit 43 Inverter circuit 44 Output filter 45 Insulation transformer 46 Chopper control circuit 47 Inverter control circuit

Claims (6)

基板上に設けられた太陽電池モジュールを含む太陽電池パネルと、
前記太陽電池パネルを含む複数の太陽電池パネルを有する太陽電池パネルアレイと、
前記太陽電池パネルの発電した第１電力を所望の第２電力に変換する絶縁トランス方式である電力制御装置と、
を具備した太陽電池システムの動作方法であって、
前記太陽電池パネルアレイのマイナス側端子の対地電圧を正の値に保つ太陽電池発電システムの動作方法。 A solar cell panel including a solar cell module provided on a substrate;
A solar cell array having a plurality of solar cell panels including the solar cell panel;
A power control device that is an insulating transformer system that converts the first power generated by the solar cell panel into desired second power;
A method for operating a solar cell system comprising:
A method of operating a solar cell power generation system that maintains a ground voltage at a negative terminal of the solar cell panel array at a positive value. 前記対地電圧は、＋５Ｖ以上５００Ｖ以下である請求項１記載の太陽電池発電システムの動作方法。   The operation method of the solar cell power generation system according to claim 1, wherein the ground voltage is + 5V or more and 500V or less. 前記電力制御装置は、電力制御部、及び前記太陽電池パネルアレイと該電力制御部との間に設けられた電圧変換部を備え、
前記電圧変換部によって前記対地電圧を正の値にすると共に、前記電力制御部によって前記第１電力を前記第２電力に変換する請求項１又は２記載の太陽電池発電システムの動作方法。 The power control device includes a power control unit, and a voltage conversion unit provided between the solar cell panel array and the power control unit,
The operation method of the solar cell power generation system according to claim 1 or 2, wherein the ground voltage is set to a positive value by the voltage conversion unit, and the first power is converted to the second power by the power control unit. 前記電圧変換部は、電圧源及び電圧分配部を備え、
前記電圧源によって直流電圧を発生させ、前記電圧分配部によって該直流電圧を用いて前記対地電圧を正の値に保つ請求項３記載の太陽電池発電システムの動作方法。 The voltage conversion unit includes a voltage source and a voltage distribution unit,
The operation method of the solar cell power generation system according to claim 3, wherein a DC voltage is generated by the voltage source, and the ground voltage is maintained at a positive value using the DC voltage by the voltage distribution unit. 前記太陽電池システムは、直流電圧を発生する電圧源を更に具備し、
前記電圧変換部は、電圧分配部を備え、
前記電圧分配部によって前記電圧源から発生した前記直流電圧を用いて前記対地電圧を正の値に保つ請求項３記載の太陽電池発電システムの動作方法。 The solar cell system further includes a voltage source that generates a DC voltage,
The voltage conversion unit includes a voltage distribution unit,
The operation method of the solar cell power generation system according to claim 3, wherein the ground voltage is maintained at a positive value by using the DC voltage generated from the voltage source by the voltage distribution unit. 前記電圧分配部は、前記電力制御装置の入力端子としての正極側端子と負極側端子との間に直列接続された複数の抵抗を含み、前記直流電圧を前記複数の抵抗におけるいずれかの接続点に供給する請求項４又は５記載の太陽電池発電システムの動作方法。   The voltage distribution unit includes a plurality of resistors connected in series between a positive electrode side terminal and a negative electrode side terminal as an input terminal of the power control device, and the DC voltage is connected to any one of the plurality of resistors. The operation method of the solar cell power generation system according to claim 4 or 5, which is supplied to the above.
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