JP2012099764A - Photovoltaic power generation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池に関し、特に発電層を製膜で作成する薄膜系太陽電池に関する。 The present invention relates to a solar cell, and more particularly to a thin film solar cell in which a power generation layer is formed by film formation.
従来、太陽光発電システム100は、図17に示すように、太陽電池アレイ103と、太陽電池アレイ103を構成している複数の太陽電池パネル101が発電する直流電力を交流電力に変換する電力制御装置(パワーコンディショナ)105とを備えており、電力制御装置105から出力された交流電力を絶縁トランス106、分電盤107、開閉器108および変圧器109を介して電力系統110へと供給する。
Conventionally, as shown in FIG. 17, the photovoltaic
このような太陽光発電システム100の太陽電池パネルアレイ103は、例えば、4台の太陽電池パネル101を互いに並列に接続して太陽電池パネルストリング102とした上で、例えば、3列の太陽電池パネルストリング102を互いに直列に接続して構成されている。
The solar
各太陽電池パネル101が発電した直流電力は、太陽電池ストリング102毎に接続箱104へと導かれる。そのため、接続箱104には、各太陽電池ストリング102との間を接続する配線ケーブルが太陽電池ストリング102(例えば、3回路)分だけ接続されることとなる。
The DC power generated by each
各配線ケーブルによって接続箱104に導かれた各太陽電池パネルストリング102からの直流電力は、接続箱104によって集電されて1回路に出力されて電力制御装置105へと導かれる。
The DC power from each solar
電力制御装置105は、その内部に昇圧回路105a、インバータ105bおよびフィルタ105cを備えており、接続箱104から電力制御装置105へと導かれた集電された直流電力を交流電力に変換して出力する。
The
電力制御装置105によって変換された交流電力は、絶縁トランス106を介して受電設備である分電盤107へと給電される。分電盤107に給電された交流電力は、変圧器109によって所望の交流電圧にされた後、電力系統110へと送電される。なお、分電盤107と変圧器109との間には、開閉器108が設けられており電力系統110へ連携する太陽光発電システム100の回路との開閉が可能とされている。
The AC power converted by the
このような太陽光発電システム100に、アモルファスシリコンを含む微結晶タンデム型の薄膜シリコン系太陽電池を用いた場合には、図17に示すように、接続箱104と電力制御装置105との間に負極接地用ユニット111を設けて電力制御装置105のマイナス側を接地したり、もしくは若干の電圧でプラス側へバイアス電圧を印加することによって、薄膜シリコン系太陽電池の表面ガラス中のNaイオンが発電セル内側へと拡散しにくい電界を付与して、変質や劣化することを抑制しているものもある(例えば、特許文献1)。
When a microcrystalline tandem thin-film silicon solar cell containing amorphous silicon is used for such a photovoltaic
しかし、図17に示す太陽光発電システム100では、複数の太陽電池ストリング102を集電した後に電力制御するため、比較的容量の大きなインバータ105b等を有する電力制御装置105が必要となる。そのため、太陽光発電システム100の配線接続が複雑になり施工に手間がかかっていた。
However, in the photovoltaic
また、通常では太陽電池パネル101の容量は、太陽電池パネル101の出力と、所定規格のインバータ105bの容量とが合うように発電システムの設計が行なわれるが、太陽電池パネル101を増設した際には、インバータ105bの容量を太陽光発電システム100の容量に合わせて新規に設ける必要があり、インバータ105bを有している電力変換装置105の交換が必要となっていた。
Normally, the capacity of the
そこで、従来より、太陽電池パネル毎に小型のインバータユニットを設けて各太陽電池パネルからの出力を交流にして、各太陽電池パネルを並列に接続した太陽光発電システムが検討されている。 Therefore, conventionally, a photovoltaic power generation system in which a small inverter unit is provided for each solar cell panel, the output from each solar cell panel is set to AC, and the solar cell panels are connected in parallel has been studied.
しかし、太陽電池パネル毎にインバータユニットを設けた際には、インバータユニットは自己発熱と太陽電池の太陽光による温度上昇雰囲気(例えば、50℃から70℃)とによって、インバータユニットが高温化してしまう。そのため、インバータの故障が発生しやすくなることから、インバータユニットの効果的な冷却方法が検討されてきた(例えば、特許文献2および特許文献3)。
However, when an inverter unit is provided for each solar cell panel, the inverter unit is heated by self-heating and a temperature rising atmosphere (for example, 50 ° C. to 70 ° C.) due to sunlight of the solar cell. . Therefore, since it becomes easy to generate | occur | produce the failure of an inverter, the effective cooling method of an inverter unit has been examined (for example,
また、日射条件の変動により太陽電池から出力される電力の急激な変動を抑制するために、特許文献4には、各太陽電池パネルのガラス基板に形成された光電変換層側に絶縁膜を介してシート状の電気二重コンデンサを設置する発明が開示されている。
Moreover, in order to suppress the rapid fluctuation | variation of the electric power output from a solar cell by the fluctuation | variation of solar radiation conditions, in
さらに、太陽電池パネル毎に設けられたインバータユニットの交流波の同期調整手段として、特許文献5には、GPS受信信号を利用することが開示されている。
Further,
しかし、特許文献1に開示されている発明は、薄膜シリコン系太陽電池のパネル毎にインバータユニットが設けられている太陽光発電システムについては検討されていなかった。
However, the invention disclosed in
また、薄膜シリコン系太陽電池においては、光劣化現象がある。そのため、この劣化を回復させるために、太陽電池パネルの温度は低温であるよりも太陽光による温度上昇した温度(約50℃から70℃)程度であることが望ましい。そのため、インバータユニットを各太陽電池パネルに設けた場合には、限られたスペースにおいて風などの気流の流れを有効に利用してインバータユニットを冷却する手法、特にインバータユニットの自己発熱を簡易で有効に放熱する手法が望まれている。 Moreover, in a thin film silicon solar cell, there is a light deterioration phenomenon. Therefore, in order to recover this deterioration, it is desirable that the temperature of the solar cell panel is about a temperature increased by sunlight (about 50 ° C. to 70 ° C.) rather than a low temperature. Therefore, when an inverter unit is installed in each solar cell panel, a method of cooling the inverter unit by effectively using the flow of airflow such as wind in a limited space, especially self-heating of the inverter unit is simple and effective. A method of dissipating heat is desired.
さらに、太陽電池パネル101の個々の出力に対して小容量の平準化コンデンサを設けることで、図17のインバータ105bの入力部分に設置される大容量な平準化コンデンサを小型化して分散させることができる。しかし、特許文献4に記載の発明のように、光電変換層全体と電気二重コンデンサ全体とが電気的に接続する形態では、平準化の効果を発揮させるためには、電気二重コンデンサの耐電圧の上昇と、更なる小型化が望まれている。
Further, by providing a small capacity leveling capacitor for each output of the
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、施工性の向上、太陽電池パネルの発電量を増加し、太陽電池パネルの増設やガラス基板中のNaプラスイオンの光電変換層内側へ拡散による太陽電池パネルの劣化を抑制することが可能な太陽光発電システムを提供する。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and improves workability, increases the power generation amount of the solar cell panel, increases the number of solar cell panels, and Na plus ions in the glass substrate. A photovoltaic power generation system capable of suppressing deterioration of a solar cell panel due to diffusion inside a photoelectric conversion layer is provided.
上記課題を解決するために、本発明の太陽光発電システムによれば、電力を発電する太陽電池パネルを複数接続した太陽電池ストリングを複数接続した太陽電池アレイと、各前記太陽電池パネルに設けられて、各該太陽電池パネルが発電した直流電力を所望の交流電力に変換する電力変換手段と、を備え、各前記太陽電池パネルは、該太陽電池パネルの一部を接地するパネル用接地手段を有し、該パネル用接地手段は、分岐されて前記太陽電池パネルと、前記電力変換手段へ直流電力を入力する負極側との間を接続することを特徴とする。 In order to solve the above problems, according to the photovoltaic power generation system of the present invention, a solar cell array in which a plurality of solar cell strings in which a plurality of solar cell panels for generating electric power are connected is connected to each of the solar cell panels. Power conversion means for converting DC power generated by each solar cell panel into desired AC power, and each solar cell panel includes panel grounding means for grounding a part of the solar cell panel. The panel grounding means is branched to connect the solar cell panel and a negative electrode side for inputting DC power to the power conversion means.
一般には、直流出力電力を発電する太陽電池パネルを複数接続した太陽電池アレイからなる太陽光発電システムの場合には、太陽電池アレイを構成している各太陽電池ストリングから導かれる配線ケーブルは、太陽電池ストリング毎に接続箱に接続されている。そのため、太陽電池アレイから接続箱には、太陽電池ストリングの数の配線回路が導かれることとなる。その後、接続箱からは、各太陽電池ストリングから導かれた直流電圧を集電して1回路にして出力する。接続箱から出力された直流電力は、電力変換装置により交流電力に変換されて電源系統へと導かれる。 In general, in the case of a solar power generation system including a solar cell array in which a plurality of solar cell panels that generate DC output power are connected, a wiring cable led from each solar cell string constituting the solar cell array Each battery string is connected to a junction box. Therefore, as many wiring circuits as the number of solar cell strings are led from the solar cell array to the connection box. Thereafter, the DC voltage derived from each solar cell string is collected from the junction box and output as one circuit. The DC power output from the connection box is converted into AC power by the power converter and guided to the power supply system.
そこで、本発明では、太陽電池パネルが発電した直流電力を所望の交流電力に変換する電力変換手段を各太陽電池パネルに設けることとした。そのため、各太陽電池パネルから交流電力にして集電することができる。さらに、太陽電池パネルの一部を接地するパネル用接地手段を分岐させて、太陽電池パネルと電力変換手段へ入力する負極側との間を接続することとした。パネル用接地手段は、太陽電池パネル周囲に設けたフレームなどへ接続してあり、太陽電池パネルに発生した静電気成分を逃がすことが可能であり、接地電位となっている。そのため、電力変換手段毎に電力変換手段へ入力する負極側の接地を行うことができる。したがって、太陽光発電システムの接続配線が各太陽電池パネル部分で容易に接続処理することとなり施工性が向上するとともに、太陽電池パネルにガラス基板中のNaプラスイオンが発電セル内側へと拡散しやすい電界を付与しないように、太陽電池の裏面電極側電位を接地電位に近づけて、変質や劣化を抑制した太陽電池パネルを用いた太陽光発電システムにすることができる。 Therefore, in the present invention, each solar cell panel is provided with power conversion means for converting DC power generated by the solar cell panel into desired AC power. Therefore, it can collect electric current from each solar cell panel as alternating current power. Further, the panel grounding means for grounding a part of the solar cell panel is branched to connect between the solar cell panel and the negative electrode side input to the power conversion means. The panel grounding means is connected to a frame or the like provided around the solar cell panel, and can discharge an electrostatic component generated in the solar cell panel and has a ground potential. Therefore, it is possible to perform grounding on the negative electrode side that is input to the power conversion means for each power conversion means. Therefore, the connection wiring of the solar power generation system is easily connected to each solar cell panel portion, so that the workability is improved, and Na plus ions in the glass substrate easily diffuse into the power generation cell inside the solar cell panel. In order not to apply the electric field, the solar cell power generation system using the solar cell panel in which the back surface electrode side potential of the solar cell is brought close to the ground potential and the alteration or deterioration is suppressed can be provided.
また、太陽電池アレイから集電された直流電力を電力変換装置により交流電力に変換する太陽光発電システムの場合には、太陽電池パネルを増設する際には、増設した太陽光発電システムの容量に適した容量のインバータ等を有する電力変換装置に交換する必要があった。 In addition, in the case of a solar power generation system that converts DC power collected from the solar cell array into AC power using a power converter, when adding a solar cell panel, the capacity of the additional solar power generation system It was necessary to replace the power converter with an inverter having a suitable capacity.
しかし、本発明では、太陽電池パネルを増設する等して太陽光発電システムの容量が変化する場合であっても、太陽電池パネル毎に電力変換手段が設けられるので、既に設置された電力変換手段の交換を行なうのではなく、増設に必要な太陽電池パネルを設置することで対応が可能となる。したがって、太陽電池パネルの増設や個別設計が容易となる。 However, in the present invention, even if the capacity of the solar power generation system is changed by adding a solar cell panel or the like, the power conversion unit is provided for each solar cell panel. It is possible to respond by installing solar cell panels necessary for expansion instead of exchanging. Therefore, it becomes easy to increase the number of solar cell panels and to make individual designs.
本発明の太陽光発電システムによれば、各前記太陽電池パネルに設けられるパネル用接地部分と、前記電力変換手段によって変換された交流電力が導かれる外部出力手段と、各前記太陽電池ストリングを構成する各前記太陽電池パネルの前記パネル用接地部分に接続する前記パネル用接地手段と、各パネル用接地手段を介して接地する共通接地手段と、を備え、該共通接地手段には、前記外部出力手段から前記電力変換手段に対して交流出力用の同期信号が送信されることを特徴とする。 According to the solar power generation system of the present invention, the panel grounding portion provided in each solar cell panel, the external output unit to which the AC power converted by the power conversion unit is guided, and each solar cell string are configured. The panel grounding means connected to the panel grounding portion of each solar cell panel, and common grounding means for grounding via each panel grounding means, the common grounding means having the external output A synchronization signal for AC output is transmitted from the means to the power conversion means.
共通接地手段は、パネル用接地手段を介して各太陽電池ストリングを構成する各太陽電池パネルのパネル用接地部分に電気的に接続される。このように構成される太陽電池アレイの共通接地手段には、外部出力手段から同期信号を送信することとした。そのため、同期信号は、共通接地手段、各パネル用接地手段を介して、各太陽電池パネルに設けられる電力変換手段に送信されることとなる。したがって、各太陽電池パネルの交流出力の位相を簡易に正確に同期させることができる。
また、各太陽電池ストリングにて各パネル用接地手段に接続するストリング用接地手段を設けて、このストリング接地手段を介して共通接地手段へと接続しても良い。各太陽電池ストリングの太陽電池パネル数量が多く、共通接地手段と離れた位置にある場合は、接続配線が簡素化して好ましい。
The common grounding means is electrically connected to the panel grounding portion of each solar cell panel constituting each solar cell string via the panel grounding means. The synchronization signal is transmitted from the external output means to the common grounding means of the solar cell array configured as described above. Therefore, the synchronization signal is transmitted to the power conversion means provided in each solar cell panel via the common grounding means and each panel grounding means. Therefore, the phase of the AC output of each solar cell panel can be easily and accurately synchronized.
Further, it is also possible to provide string grounding means for connecting to each panel grounding means in each solar cell string, and to connect to the common grounding means via this string grounding means. When the number of solar cell panels of each solar cell string is large and is located away from the common grounding means, it is preferable because the connection wiring is simplified.
本発明の太陽光発電システムによれば、前記共通接地手段の一部が接続される記録装置および監視装置を備え、各前記電力変換手段は、該電力変換手段毎に固有の信号と、該電力変換手段を有する前記太陽電池パネルに異常がある場合には、異常信号を送信することを特徴とする。 According to the photovoltaic power generation system of the present invention, it is provided with a recording device and a monitoring device to which a part of the common grounding means is connected, and each of the power conversion means has a unique signal for each power conversion means and the power. When there is an abnormality in the solar cell panel having the conversion means, an abnormality signal is transmitted.
各電力変換手段からは、電力変換手段毎に固有の信号が送信されて各太陽電池パネルを識別することが可能であり、また各太陽電池パネルの発電状態を確認できると共に、太陽電池パネルに異常がある場合には、異常信号が送信され、各太陽電池パネルの監視が可能である。記録装置には、共通接地手段の一部が接続される。これにより、電力変換手段から送信された電力変換手段毎の固有の信号および異常信号を、共通接地手段、各パネル用接地手段を介して記録装置に転送して監視することができる。そのため、発電電力が流れない共通接地手段、各パネル用接地手段を信号送電に用いることができる。したがって、記録装置における固有な信号や異常信号といった信号受信と処理が容易となる。 Each power conversion means transmits a unique signal for each power conversion means to identify each solar cell panel, and it is possible to check the power generation state of each solar cell panel, and there is an abnormality in the solar cell panel. If there is, an abnormal signal is transmitted, and each solar cell panel can be monitored. A part of the common grounding means is connected to the recording apparatus. As a result, the unique signal and abnormality signal transmitted from the power conversion means for each power conversion means can be transferred to the recording apparatus via the common grounding means and each panel grounding means for monitoring. For this reason, the common grounding means and the grounding means for each panel where the generated power does not flow can be used for signal transmission. Therefore, it becomes easy to receive and process signals such as unique signals and abnormal signals in the recording apparatus.
本発明の太陽光発電システムによれば、電力を発電する太陽電池パネルの受光面と反対側の裏面側に設け、各該太陽電池パネルが発電した直流電力を所望の交流電力に変換する電力変換手段を備え、該電力変換手段の近傍の各前記太陽電池パネルの前記裏面上には、前記電力変換手段の自己発熱を放熱する放熱手段を設け、該放熱手段は、放熱手段本体と、該放熱手段本体の面から突出すると共に前記電力変換手段から離反する方向に向かって延在する複数の突出部と、を有し、前記放熱手段本体は、その設置方向が調整可能であることを特徴とする。 According to the solar power generation system of the present invention, the power conversion is provided on the back side opposite to the light receiving surface of the solar cell panel for generating electric power, and converts the DC power generated by each solar cell panel into desired AC power. And a heat dissipating means for dissipating the self-heating of the power conversion means is provided on the back surface of each of the solar cell panels in the vicinity of the power conversion means. A plurality of projecting portions projecting from the surface of the means main body and extending away from the power conversion means, and the installation direction of the heat dissipating means main body is adjustable. To do.
電力変換手段の近傍の太陽電池パネルの裏面上に設けられて、電力変換手段が自己発熱した熱を放熱する放熱手段は、放熱手段本体と、電力変換手段から離反する方向に向かって延材する複数の突出部とを有することとした。また、突出部を有する放熱手段本体は、その延材している設置方向が可変であることとした。太陽電池パネル裏面側に流れる気流は、その設置形態により、様々であるが、放熱手段の突出部に沿って裏面側の気流が流れ易い方向に放熱手段の設置方向を太陽電池パネル毎に調整することにより、放熱手段の放熱性能を向上することができる。したがって、太陽電池パネルの設置形態に関わらず、電力変換手段の自己発熱を放熱手段によって有効に放熱することが可能となる。 The heat dissipating means provided on the back surface of the solar cell panel in the vicinity of the power converting means and dissipating the heat generated by the power converting means is extended toward the heat dissipating means main body and the direction away from the power converting means. And having a plurality of protrusions. In addition, the heat dissipating means main body having the projecting portion has a variable installation direction. The airflow flowing on the back side of the solar cell panel varies depending on the installation form, but the installation direction of the heat dissipating means is adjusted for each solar cell panel in the direction in which the airflow on the back side easily flows along the protruding portion of the heat dissipating means. Thereby, the heat dissipation performance of the heat dissipation means can be improved. Therefore, the self-heating of the power conversion means can be effectively radiated by the heat radiating means regardless of the installation form of the solar cell panel.
本発明の太陽光発電システムによれば、前記放熱手段本体は、前記電力変換手段から離反する方向に向かって先細りする形状であることを特徴とする。 According to the solar power generation system of the present invention, the heat radiating means body has a shape that tapers in a direction away from the power conversion means.
電力変換手段から離反する方向に向かうにつれて、電力変換手段から放熱手段に伝達する熱量が低減される。 As it goes away from the power conversion means, the amount of heat transferred from the power conversion means to the heat dissipation means is reduced.
そのため、電力変換手段から離反する方向に向かって放熱手段本体を先細りする形状にすることとした。これにより、電力変換手段から離反する方向に向かって放熱手段本体の表面積を小さくするができる。したがって、放熱手段の小型化および放熱手段作成コストの低減を図ることが可能となる。また、放熱作用に効果が低い領域にある放熱手段を設けないことで、太陽電池パネル裏面側の全体の気流を阻害しにくくなり、放熱で昇温された気流を順次排除できるので、放熱手段による放熱がより有効になり、電力変換手段の故障を抑制し信頼性を向上することが可能となる。 For this reason, the heat radiating means main body is tapered toward the direction away from the power conversion means. Thereby, the surface area of a heat radiating means main body can be made small toward the direction away from a power conversion means. Therefore, it is possible to reduce the size of the heat radiating means and reduce the cost of creating the heat radiating means. In addition, by not providing heat dissipation means in a region where the effect of heat dissipation is low, it becomes difficult to block the entire airflow on the back side of the solar cell panel, and the airflow heated by heat dissipation can be sequentially eliminated, so The heat radiation becomes more effective, and it becomes possible to suppress the failure of the power conversion means and improve the reliability.
本発明の太陽光発電システムによれば、各前記太陽電池パネルに設けられて、各該太陽電池パネルが発電した直流電力を所望の交流電力に変換する電力変換手段を備え、前記太陽電池パネルを構成する各セルの間には、コンデンサを設けることを特徴とする。 According to the solar power generation system of the present invention, the solar battery panel includes power conversion means that is provided in each solar cell panel and converts DC power generated by each solar cell panel into desired AC power. Capacitors are provided between the constituent cells.
通常、日射の変動による太陽電池パネルの直流電力の急変動を抑制して電力変換装置に設けられるインバータ等の動作を安定させるために、太陽電池アレイと電力変換装置との間に平準化コンデンサを設置することが好ましいとされている。しかし、このような太陽光発電システムに設けられる平準化コンデンサは、その容量が大きくなるため、インバータが設けられる電力変換装置の設置スペース増加や電力変換装置のコストアップ要因になるという問題があった。 Normally, a leveling capacitor is installed between the solar cell array and the power converter to stabilize the operation of the inverter provided in the power converter by suppressing sudden fluctuations in the DC power of the solar panel due to fluctuations in solar radiation. It is preferable to install. However, since the leveling capacitor provided in such a photovoltaic power generation system has a large capacity, there is a problem that an installation space of the power conversion device provided with the inverter is increased and the cost of the power conversion device is increased. .
そこで、電力変換手段を各太陽電池パネルに設けるとともに、平準化コンデンサを各太陽電池パネル毎に保有し、さらに、この平準化コンデンサは、太陽電池パネルを構成するセル間に設けることとした。そのため、日陰の発生などにより太陽電池パネルの一部のセルの発電量が少なくなる等して出力に急変動が生じた場合であっても、セル間に設けられる各コンデンサによって太陽電池パネルの出力の変化を有効に平滑化することができる。したがって、太陽電池パネル毎に出力の急変動を吸収することができるので、太陽光発電システムの性能向上を図ることができる。 Therefore, power conversion means is provided in each solar cell panel, a leveling capacitor is held for each solar cell panel, and this leveling capacitor is further provided between cells constituting the solar cell panel. Therefore, even if there is a sudden fluctuation in the output due to a decrease in the amount of power generated by some cells of the solar panel due to the occurrence of shade, the output of the solar panel is provided by each capacitor provided between the cells. Can be effectively smoothed. Therefore, since the output fluctuation can be absorbed for each solar cell panel, the performance of the photovoltaic power generation system can be improved.
また、セル間の低い電圧に対して小容量のコンデンサを用いるため、各平準化コンデンサの耐電圧を小さくすることができる。そのため、コンデンサの製造管理が容易となる。したがって、耐電圧に優れた太陽光発電システムにすることができる。 Moreover, since a small-capacitance capacitor is used for a low voltage between cells, the withstand voltage of each leveling capacitor can be reduced. Therefore, the manufacturing management of the capacitor becomes easy. Therefore, it can be set as the solar power generation system excellent in withstand voltage.
本発明の太陽光発電パネルの接地方法によれば、電力を発電する太陽電池パネルを複数接続した太陽電池ストリングを複数接続した太陽電池アレイを構成する各前記太陽電池パネルの一部を接地するパネル用接地手段を分岐して、各前記太陽電池パネルと、各該太陽電池パネルに設けられて、各該太陽電池パネルが発電した直流電力を所望の交流電力に変換する電力変換手段へ前記直流電力を入力する負極側との間を接続することを特徴とする。 According to the method for grounding a photovoltaic power generation panel of the present invention, a panel for grounding a part of each of the solar cell panels constituting a solar cell array in which a plurality of solar cell strings in which a plurality of solar cell panels for generating electric power are connected are connected. The grounding means is branched, and each of the solar cell panels and the DC power to the power conversion means provided in each of the solar cell panels and converting the DC power generated by each of the solar cell panels into desired AC power Is connected to the negative electrode side for inputting.
本発明の太陽光発電システムによる監視方法によれば、電力を発電する太陽電池パネルを複数接続した太陽電池ストリングを複数接続した太陽電池アレイを構成する各前記太陽電池パネルに設けられて、各該太陽電池パネルが発電した直流電力を所望の交流電力に変換する電力変換手段から固有の信号と、該電力変換手段を有する前記太陽電池パネルに異常がある場合に送信される異常信号とを各前記太陽電池パネルの一部を接地するパネル用接地手段および該パネル用接地手段を介して接地する共通接地手段に接続される記録装置および監視装置によって監視することを特徴とする。 According to the monitoring method by the solar power generation system of the present invention, each solar cell panel constituting a solar cell array in which a plurality of solar cell strings in which a plurality of solar cell panels for generating electric power are connected is connected is provided. A unique signal from power conversion means for converting DC power generated by the solar cell panel into desired AC power, and an abnormal signal transmitted when there is an abnormality in the solar cell panel having the power conversion means. Monitoring is performed by a panel grounding means for grounding a part of the solar battery panel, and a recording device and a monitoring device connected to the common grounding means for grounding via the panel grounding means.
本発明の電力変換手段の冷却方法によれば、電力を発電する複数の太陽電池パネルの受光面と反対側の裏面側に設けられて、各該太陽電池パネルが発電した直流電力を所望の交流電力に変換する電力変換手段の近傍の各前記太陽電池パネルの前記裏面上に前記電力変換手段の自己発熱を放熱する放熱手段の放熱手段本体と、該放熱手段本体の面から突出すると共に前記電力変換手段から離反する方向に向かって延在する複数の突出部と、設けて、前記放熱手段本体の設置方向を前記太陽電池パネルの設置方向毎に調整することを特徴とする。 According to the cooling method of the power conversion means of the present invention, the direct-current power generated by each of the solar cell panels is provided on the back side opposite to the light receiving surface of the plurality of solar cell panels that generate electric power. A heat dissipating body of the heat dissipating means for dissipating the self-heating of the power converting means on the back surface of each of the solar cell panels in the vicinity of the power converting means for converting to electric power, and protruding from the surface of the heat dissipating means main body A plurality of protrusions extending in a direction away from the conversion means are provided, and the installation direction of the heat dissipation means main body is adjusted for each installation direction of the solar cell panel.
本発明の太陽電池パネルの発電電力の平準化方法によれば、複数の太陽電池パネルに各々設けられて、各該太陽電池パネルが発電した直流電力を所望の交流電力に変換する電力変換手段を備える前記太陽電池パネルの各セルの間にコンデンサを設けて、各前記太陽電池パネルが発電する電力を平準化することを特徴とする。 According to the leveling method of the generated power of the solar cell panel according to the present invention, the power conversion means provided in each of the plurality of solar cell panels and converting the DC power generated by each solar cell panel into desired AC power is provided. A capacitor is provided between each cell of the solar cell panel provided, and the power generated by each solar cell panel is leveled.
太陽電池パネルが発電した直流電力を所望の交流電力に変換する電力変換手段を各太陽電池パネルに設けることとした。そのため、各太陽電池パネルから交流電力にして集電することができる。さらに、太陽電池パネルを接地するパネル用接地手段を介して共通接地手段を設けて、太陽電池パネルと電力変換手段へ入力する負極側との間を接続することとした。そのため、電力変換手段毎に接地を行うことができる。したがって、太陽光発電システムの接続配線が容易となり施工性が向上するとともに、太陽電池パネルにガラス基板中のNaプラスイオンが発電セル内側へと拡散しやすい電界を付与しないよう、太陽電池の裏面電極側電位を接地電位に近づけて、変質や劣化を抑制した太陽電池パネルを用いた太陽光発電システムにすることができる。 Each solar cell panel is provided with power conversion means for converting the DC power generated by the solar cell panel into desired AC power. Therefore, it can collect electric current from each solar cell panel as alternating current power. Furthermore, a common grounding means is provided via a panel grounding means for grounding the solar cell panel, and the solar cell panel and the negative electrode input to the power conversion means are connected. Therefore, grounding can be performed for each power conversion means. Accordingly, the back electrode of the solar cell is provided so that the connection wiring of the solar power generation system is facilitated and the workability is improved and the solar cell panel is not provided with an electric field in which Na plus ions in the glass substrate easily diffuse into the power generation cell. A solar power generation system using a solar cell panel in which the side potential is brought close to the ground potential and deterioration and deterioration are suppressed can be obtained.
また、太陽電池パネルを増設する等して太陽光発電システムの容量が変化する場合であっても、太陽電池パネル毎に電力変換手段が設けられるので、既に設置された電力変換手段の交換が不要となる。したがって、太陽電池パネルの増設や個別設計が容易となる。 Moreover, even if the capacity of the photovoltaic power generation system changes due to the addition of solar cell panels, etc., power conversion means is provided for each solar cell panel, so there is no need to replace the already installed power conversion means It becomes. Therefore, it becomes easy to increase the number of solar cell panels and to make individual designs.
また、太陽電池アレイの共通接地手段には、外部出力手段から同期信号を送信するため、各太陽電池パネルに設けられる電力変換手段からの交流出力の位相を簡易に正確に同期させることができるので、太陽電池アレイの交流出力の品質確保が容易になる。 In addition, since the synchronization signal is transmitted from the external output means to the common grounding means of the solar cell array, the phase of the AC output from the power conversion means provided in each solar cell panel can be easily and accurately synchronized. The quality of the AC output of the solar cell array can be easily ensured.
太陽電池アレイの共通接地手段の一部を記録装置と監視装置に接続してあるので、各電力変換手段からは、電力変換手段毎に送付される固有の信号から各太陽電池パネルの発電状態を確認できると共に、太陽電池パネルに異常がある場合には、異常信号が送信され、各太陽電池パネルの監視と記録と処理が容易となり、太陽光発電システムの信頼性が向上する。 Since a part of the common grounding means of the solar cell array is connected to the recording device and the monitoring device, each power conversion means determines the power generation state of each solar cell panel from a unique signal sent to each power conversion means. In addition to being able to confirm, when there is an abnormality in the solar cell panel, an abnormal signal is transmitted, monitoring, recording and processing of each solar cell panel are facilitated, and the reliability of the photovoltaic power generation system is improved.
また、電力変換手段の近傍の太陽電池パネルの裏面上に、電力変換手段が自己発熱した熱を放熱する放熱手段を設けてあり、放熱手段はその延材している設置方向を可変とした。そのため、太陽電池パネル裏面側に流れる気流が流れ易い方向に放熱手段の設置方向を太陽電池パネル毎に調整することにより、放熱手段の放熱性能を向上して電力変換手段の自己発熱を有効に放熱することが可能となり、電力変換手段の故障を抑制し信頼性を向上する。 Further, a heat dissipating means for dissipating the heat generated by the power converting means is provided on the back surface of the solar cell panel in the vicinity of the power converting means, and the disposing direction of the heat dissipating means is variable. Therefore, by adjusting the installation direction of the heat dissipation means for each solar cell panel in the direction in which the airflow flowing on the back side of the solar cell panel is easy to flow, the heat dissipation performance of the heat dissipation means is improved and the self-heating of the power conversion means is effectively dissipated. It is possible to suppress the failure of the power conversion means and improve the reliability.
また、電力変換手段を各太陽電池パネルに設けるとともに、平準化コンデンサを各太陽電池パネルを構成するセル間にコンデンサを設けることとした。そのため、太陽電池パネルの一部のセルの発電量が少なくなり出力に急変動が生じた場合であっても、太陽電池パネルの出力の変化を有効に平滑化することができ、太陽電池パネル毎に出力の急変動を吸収し太陽光発電システムの性能向上を図ることができる。 In addition, the power conversion means is provided in each solar cell panel, and the leveling capacitor is provided between the cells constituting each solar cell panel. Therefore, even if the power generation amount of some cells of the solar battery panel is reduced and the output fluctuates suddenly, the output change of the solar battery panel can be effectively smoothed. Therefore, it is possible to improve the performance of the photovoltaic power generation system by absorbing sudden fluctuations in output.
〔第1実施形態〕
以下、本発明の第1実施形態に係る太陽光発電システムに用いる太陽電池モジュールについて図1から図6を参照して説明する。
図1は、本実施形態の太陽電池セルの構成を説明する模式図である。図2から図6には、図1に示す太陽電池セルをモジュール化する製造工程を表す概略図を示す。
[First Embodiment]
Hereinafter, the solar cell module used for the solar power generation system according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of the solar battery cell of this embodiment. 2 to 6 are schematic views showing manufacturing steps for modularizing the solar battery cell shown in FIG.
本実施形態で説明する太陽電池モジュールは、光電変換層4を形成したタンデム型シリコン系の太陽電池モジュールであり、図示しない接着充填シート(EVA)とバックシート(PET/AL/PET構造)で密閉処理を施し、太陽電池パネルの周囲に図示しないガスケットを介して、アルミフレーム枠が取付けられたものである。
バックシート(PET/AL/PET構造)は、ガラス基板としても良く、太陽電池モジュール強度を確保できれば、太陽電池パネルの周囲に設けるアルミフレーム枠を省略することも可能である。
The solar cell module described in this embodiment is a tandem silicon solar cell module in which the
The back sheet (PET / AL / PET structure) may be a glass substrate, and the aluminum frame frame provided around the solar cell panel can be omitted if the solar cell module strength can be secured.
図1に示すように、光電変換装置5は、基板6、透明電極層7、光電変換層4としての第1セル層91(非晶質シリコン系)及び第2セル層92(結晶シリコン系)、中間コンタクト層93、及び裏面電極層8を備えている。なお、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)を含む総称である。また、結晶質シリコン系とは、非晶質シリコン系以外のシリコン系を意味するものであり、微結晶シリコンや多結晶シリコンも含まれる。
As shown in FIG. 1, the
(1)図2(a):
基板6としてソーダフロートガラス基板(例えば1.4m×1.1m×板厚:3.0mm〜4.5mm)を使用する。基板6端面は、熱応力や衝撃などによる破損防止にコーナー面取りやR面取り加工されていることが望ましい。
(1) FIG. 2 (a):
A soda float glass substrate (for example, 1.4 m × 1.1 m × plate thickness: 3.0 mm to 4.5 mm) is used as the
(2)図2(b):
透明電極層7として酸化錫膜(SnO2)を主成分とする透明電極膜を膜厚約500nm〜800nm、熱CVD装置(図示せず)にて約500℃で製膜処理する。この際、透明電極膜の表面は、適当な凹凸のあるテクスチャー膜(図示せず)を形成しても良い。アルカリバリア膜は、酸化シリコン膜(SiO2)を約50nm〜150nm、熱CDV装置にて約500℃で製膜(図示せず)を形成しても良い。
(2) FIG. 2 (b):
A transparent electrode film mainly composed of a tin oxide film (SnO 2 ) is formed as the
(3)図2(c):
その後、基板6をX−Yテーブル(図示せず)に接地して、YAGレーザーの第1高調波(1064nm)を、図の矢印に示すように、透明電極膜の膜面側から照射する。加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透明電極膜を発電セルの直列接続方向に対して垂直な方向へ、基板6とレーザー光を相対移動して、溝10を形成するように幅約6mmから15mmの所定幅の短冊状にレーザーエッチングする。
(3) FIG. 2 (c):
Thereafter, the
(4)図2(d):
第1セル層91として、非晶質シリコン薄膜からなるp層、i層及びn層を、プラズマCVD装置(図示せず)により製膜する。SiH4ガス及びH2ガスを主原料にして、減圧雰囲気:30Pa以上1000Pa以下、基板温度:約200℃にて、透明電極層7上に太陽光の入射する側から非晶質シリコンp層、非晶質シリコンi層、非晶質シリコンn層の順で製膜する。非晶質シリコンp層は、非晶質のBドープシリコンを主とし、膜厚10nm以上30nm以下である。非晶質シリコンi層は、膜厚200nm以上350nm以下である。非晶質シリコンn層は、非晶質シリコンに微結晶シリコンを含有するPドープシリコンを主とし、膜厚30nm以上50nm以下である。非晶質シリコンp層と非晶質シリコンi層の間には、界面特性の向上のためにバッファー層を設けても良い。
(4) FIG. 2 (d):
As the
次に、第1セル層91の上に、プラズマCVD装置により、減圧雰囲気:3000Pa以下、基板温度:約200℃、プラズマ発生周波数:40MHz以上100MHz以下にて、第2セル層92としての結晶質シリコンp層、結晶質シリコンi層、及び、結晶質シリコンn層を順次製膜する。結晶質シリコンp層は、Bドープした微結晶シリコンを主とし、膜厚10nm以上50nm以下である。結晶質シリコンi層は、微結晶シリコンを主とし、膜厚は1.2μm以上3.0μm以下である。結晶質シリコンn層は、Pドープした微結晶シリコンを主とし、膜厚20nm以上50nm以下である。結晶質シリコンn層は、アモルファスn層であっても良い。
Next, a crystalline material as the
微結晶シリコンを主とするi層膜をプラズマCVD法で形成するにあたり、プラズマ放電電極と基板6の表面との距離dは、3mm以上10mm以下にすることが好ましい。3mmより小さい場合、大型基板に対応する製膜室内の各構成機器精度から距離dを一定に保つことが難しくなるとともに、近過ぎて放電が不安定になる恐れがある。10mmより大きい場合、十分な製膜速度(1nm/s以上)を得難くなるとともに、プラズマの均一性が低下しイオン衝撃により膜質が低下する。
In forming the i-layer film mainly composed of microcrystalline silicon by the plasma CVD method, the distance d between the plasma discharge electrode and the surface of the
第1セル層91と第2セル層92との間に、接触性を改善するとともに電流整合性を取るために半反射膜となる中間コンタクト層93を設ける。中間コンタクト層93として、膜厚:20nm以上100nm以下のZnO(GaまたはALドープZnO)膜を、ターゲット:GaドープZnO焼結体を用いてスパッタリング装置(図示せず)により製膜する。また、中間コンタクト層93を設けない場合もある。
An
(5)図2(e)
基板6をX−Yテーブルに接地して、レーザーダイオード励起YAGレーザーの第2高調波(532nm)を、図の矢印に示すように、光電変換層4の膜面側から照射する。パルス発振:10kHzから20kHzとして、加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透明電極層7のレーザーエッチングラインの約100μmから150μmの横側を、溝11を形成するようにレーザーエッチングする。またこのレーザーは基板6側から照射しても良く、この場合は、光電変換層4の非晶質シリコン系の第1セル層91で吸収されたエネルギーにより発生する高い蒸気圧を利用して光電変換層4をエッチングできるので、更に安定したレーザーエッチング加工を行うことが可能となる。レーザーエッチングラインの位置は、前工程でのエッチングラインと交差しないように位置決め交差を考慮して選定する。
(5) FIG. 2 (e)
The
(6)図3(a)
裏面電極層8としてAg膜/Ti膜を、スパッタリング装置により、減圧雰囲気、製膜温度:150℃から200℃にて製膜する。本実施形態では、Ag膜:150nm以上500nm以下、これを保護するものとして防食効果の高いTi膜:10nm以上20nm以下を、この順に積層する。あるいは、裏面電極層8を25nmから100nmの膜厚を有するAg膜と、15nmから500nmの膜厚を有するAl膜との積層構造としても良い。また、600nm以上の長波長側反射光が必要なものにおいては、約100nm以上450nm以下の膜厚を有するCu膜と、約5nm以上150nm以下の膜厚を有するTi膜との積層構造としても良い。結晶質シリコンn層と裏面電極層8との接触抵抗低減と光反射向上を目的に、光電変換層4と裏面電極層8との間に、スパッタリング装置により、膜厚:50nm以上100nm以下のZnO(GaまたはALドープZnO)膜を製膜して設けても良い。
(6) FIG. 3 (a)
An Ag film / Ti film is formed as the
(7)図3(b)
基板6をX−Yテーブルに接地して、レーザーダイオード励起YAGレーザーの第2高調波(532nm)を、図の矢印に示すように、基板6側から照射する。レーザー光が光電変換層4で吸収され、このとき発生する高いガス蒸気圧を利用して裏面電極層8が爆裂して除去される。パルス発振:1kHz以上50kHz以下として加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透明電極層7のレーザーエッチングラインの250μmから400μmの横側を、溝12を形成するようにレーザーエッチングする。
(7) FIG. 3 (b)
The
(8)図3(c)と図4(a)
発電領域を区分して、基板6端周辺の膜端部においてレーザーエッチングによる直列接続部分が短絡し易い影響を除去する。基板6をX−Yテーブルに接地して、レーザーダイオード励起YAGレーザーの第2高調波(532nm)を、基板6側から照射する。レーザー光が透明電極層7と光電変換層4で吸収され、このとき発生する高いガス蒸気圧を利用して裏面電極層8が爆裂して、裏面電極層8/光電変換層4/透明電極層7が除去される。パルス発振:1kHz以上50kHz以下として加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、基板6の端部から5nmから20mmの位置を、図3(c)に示すように、X方向絶縁溝16を形成するようにレーザーエッチングする。なお、図3(c)では、光電変換層4が直列に接続された方向に切断したX方向断面図となっているため、本来であれば絶縁溝16位置には、裏面電極層8/光電変換層4/透明電極層7の膜研磨除去をした周囲膜除去領域14相当領域がある状態(図4(a)参照)が表れるべきであるが、基板6の端部への加工の説明の便宜上、この位置にY方向断面を表して形成された絶縁溝をX方向絶縁溝16として説明する。このとき、Y方向絶縁溝は、後工程で基板6の周囲膜除去領域14の膜面研磨除去処理を行うので設ける必要がない。
(8) FIG. 3 (c) and FIG. 4 (a)
By dividing the power generation region, the effect of the short-circuiting of the serially connected portion by laser etching at the film edge around the edge of the
絶縁溝16は、基板6の端より5nmから15mmの位置にてエッチングを終了させることにより太陽電池パネル端部からの太陽電池モジュール内部へ外部から水分浸入の抑制に、有効な効果を呈するので好ましい。
The insulating
尚、以上までの工程におけるレーザー光は、YAGレーザーとしているが、YVO4レーザーやファイバーレーザーなどが同様に使用できるものがある。 The laser light in the above steps is a YAG laser, but there are some that can use a YVO4 laser, a fiber laser, and the like.
(9)図4((a):太陽電池膜面側から見た図、(b):受光面の基板側から見た図)
後工程のEVA等を介したバックシート24(図5参照)との健全な接着・シール面を確保するために、基板6周辺(周囲膜除去領域14)の積層膜は、段差があるとともに剥離し易いため、この膜を除去して周囲膜除去領域14を形成する。基板6の端から5〜20mmで基板6の全周囲にわたり膜を除去するにあたり、X方向は、前述の図3(c)の工程で設けた絶縁溝16よりも基板6端側において、Y方向は、基板6端側部付近の溝10よりも基板6端側において、裏面電極層8/光電変換層4/透明電極層7を、砥石研磨やブラスト研磨などを用いて除去を行う。研磨屑や砥粒は、基板6を洗浄処理して除去する。
(9) FIG. 4 ((a): view from the solar cell film surface side, (b): view from the substrate side of the light receiving surface)
In order to ensure a sound adhesion / seal surface with the back sheet 24 (see FIG. 5) through EVA or the like in a later process, the laminated film around the substrate 6 (peripheral film removal region 14) has a step and is peeled off. Therefore, the peripheral
(10)図4(a)および図4(b)
直列に並んだ一方端の太陽電池発電セル15の裏面電極層8と、他方端部の太陽電池発電セル15に接続した集電用セルの裏面電極層8とから銅箔を用いて集電して太陽電池パネル裏面の端子箱23(図5(a)参照)の部分から電力が取出せるように処理する。集電用銅箔は、各部との短絡を防止するために銅箔幅より広い絶縁シートを配置する。
集電用銅箔などが所定位置に配置された後に、太陽電池モジュール2の全体を覆い、基板6からはみ出さないようにEVA(エチレン酢酸ビニル共重合体)等による接着充填材シート(図示せず)を配置する。
接着充填材シートの上に、防水効果の高いバックシート24を接地する。バックシート24は、本実施形態では防水防湿効果が高いようにPETシート/AL箔/PETシートの3層構造よりなる。
バックシート24の端子箱23の取付け部分には、開口貫通窓を設けて集電用銅箔を取出す。この開口貫通窓部分では、バックシート24と裏面電極層8との間に絶縁体を複数層接地して外部からの水分などの浸入を抑制する。
バックシート24までを所定位置に配置したものを、ラミネータ装置(図示せず)により減圧雰囲気で内部の脱気を行い約150〜160℃でプレスしながら、接着充填材シート(EVA)を架橋させて密着し、密封処理をする。
なお、接着充填材シートは、EVAに限定されるものではなく、PVB(ポリビニルブチラール)など類似の機能を保有する接着充填剤を利用することが可能である。この場合は、圧着する手順、温度や時間など条件を適正化して処理を行う。
(10) FIG. 4 (a) and FIG. 4 (b)
Current is collected using a copper foil from the
After the current collecting copper foil is disposed at a predetermined position, an adhesive filler sheet (not shown) made of EVA (ethylene vinyl acetate copolymer) or the like is provided so as to cover the entire
A
An opening through window is provided at the attachment portion of the
The adhesive sheet (EVA) is cross-linked while degassing the inside of the
The adhesive filler sheet is not limited to EVA, and an adhesive filler having a similar function such as PVB (polyvinyl butyral) can be used. In this case, the processing is performed by optimizing the conditions such as the pressure bonding procedure, temperature and time.
(11)図5(a)
太陽電池モジュール2(図4参照)の裏面に端子箱23を接着剤で取付ける。
(12)図5(b)
銅箔と端子箱23の出力ケーブルとをハンダ等で接続し、端子箱23の内部を封止剤(ポッティング剤)で充填して密閉する。これで太陽電池パネル1(図5(c)参照)が完成する。
(13)図5(c)
図5(b)までの工程で形成された太陽電池パネル1について発電検査ならびに、所定の性能試験を行う。発電検査は、AM1.5、全天日射基準太陽光(1000W/m2)のソーラシミュレータを用いて行う。なお、発電検査は、太陽電池モジュール2が完全に完成した後に行っても良いし、アルミフレーム枠3L、3S(図6参照)を取り付ける前に行っても良く、特に限定するものではない。
(14)図5(d)
発電検査(図5(c))に前後して、外観検査をはじめ所定の性能検査を行う。
(11) FIG. 5 (a)
The
(12) FIG. 5 (b)
The copper foil and the output cable of the
(13) FIG. 5 (c)
A power generation inspection and a predetermined performance test are performed on the
(14) FIG. 5 (d)
Before and after the power generation inspection (FIG. 5C), a predetermined performance inspection is performed including an appearance inspection.
(15)図6
太陽電池モジュール2の周囲において、太陽電池モジュール2へ強度を付加するとともに、取付け座となるアルミフレーム枠3L、3Sを取り付ける。太陽電池モジュール2とアルミフレーム枠3L、3Sとの間にはゴム製のガスケット等を介して、弾力性を保持しながら確実に保持することが好ましい。これで太陽電池パネル1が完成する。
(15) FIG.
Around the
上記の実施形態では、太陽電池としてタンデム型シリコン系太陽電池について説明したが、本発明は、この例に限定されるものではない。例えば、アモルファスシリコン太陽電池、微結晶シリコンをはじめとする結晶質シリコン太陽電池、シリコンゲルマニウム太陽電池、また、上記の各太陽電池から適宜選択して多接合したトリプル型太陽電池などの他の種類の太陽電池にも同様に適用可能である。
更に本発明は、金属基板などのような非透光性基板上に製造された、基板とは反対の側から光が入射するタイプの太陽電池にも同様に適用可能である。
In the above embodiment, the tandem silicon solar cell has been described as the solar cell, but the present invention is not limited to this example. For example, amorphous silicon solar cells, crystalline silicon solar cells including microcrystalline silicon, silicon germanium solar cells, and other types such as triple solar cells that are appropriately selected from the above solar cells and multi-junction The same applies to solar cells.
Furthermore, the present invention can be similarly applied to a solar cell manufactured on a non-light-transmitting substrate such as a metal substrate or the like, on which light is incident from the side opposite to the substrate.
次に、上記のようにして製造される太陽電池パネルを用いた太陽光発電システムについて、図7および図8を用いて説明する。
図7には、本実施形態の太陽光発電システムの概略構成図が示されている。図8には、図7に示した太陽電池パネルの概略構成図が示されている。
Next, a solar power generation system using the solar battery panel manufactured as described above will be described with reference to FIGS.
FIG. 7 shows a schematic configuration diagram of the photovoltaic power generation system of the present embodiment. FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the solar cell panel shown in FIG.
太陽電池パネル1は、直流電力(電力)を発電する太陽電池パネル1を複数(例えば、4台)並列に接続している太陽電池ストリング32を複数(例えば、3列)並列に接続している太陽電池アレイ33と、各太陽電池パネル1に設けられて、各太陽電池パネル1が発電した直流電力を交流電力(所望の交流電力)に変換するAC化ユニット(電力変換手段)と、を備えている。
The
太陽光発電システム30は、各太陽電池パネル1から発電により生じる直流電力を後述するAC化ユニット(図示せず)によって交流電力に変換して出力可能とされている。このようなAC化ユニットを備えている太陽電池パネル1は、互いに並列に接続されて太陽電池ストリング32を例えば3列構成している。
なお、各太陽電池パネル1において、AC化ユニットでは出力が最大となる最適動作点を追従するMPPT制御(最大電力動作点追従:Maximum Power Point Tracking)を行うことが、太陽電池アレイ33の交流出力を効率よく得るために好ましい。
The solar
In each
このような太陽電池ストリング32は、互いに並列に接続されて太陽電池アレイ33とされて接続箱34に接続されている。並列に太陽電池ストリング32を接続している太陽電池アレイ33と接続箱34との間は、1回路の配線ケーブルによって接続されており接続配線が簡素になっている。
Such solar cell strings 32 are connected to each other in parallel to form a
太陽電池アレイ33から接続箱34に集電された交流電力は、接続箱34からパワー制御器(外部出力手段)35へと導かれる。接続箱34において集電された2相の交流電力は、パワー制御器35によって3相化されて出力される。
The AC power collected from the
パワー制御器35によって3相化された交流電力は、絶縁トランス36を介して受電設備である分電盤37へと給電される。分電盤37に給電された交流電力は、変圧器39によって所望の交流電圧にされた後、電力系統40へと送電される。分電盤37と変圧器39との間には、開閉器38が設けられており電力系統40への電力の送電回路の開閉が可能とされている。
なお、接続箱34、パワー制御器35、絶縁トランス36、分電盤37および開閉器38は、各々アース線などの接地手段によって接地されている。
The AC power that has been three-phased by the
The
図8には、AC化ユニットを備えている太陽電池パネルの概略構成図が示されている。
太陽電池パネル1は、その裏面に設けられている端子箱(点線で示す)23内にAC化ユニット41を備えている。また、太陽電池パネル1は、その外周に取り付けられているアルミフレーム枠3L(図6参照)もしくはアルミフレーム枠3S(図6参照)にパネル用アース線(パネル用接地手段)43が接続されている。ここでは、一例としてアルミフレーム枠3Lにパネル用アース線が接続されているものとして説明する。
FIG. 8 shows a schematic configuration diagram of a solar cell panel including an AC unit.
The
AC化ユニット41は、太陽電池パネル1の直流電力が出力される銅箔(集電用銅箔)42に接続されており、太陽電池パネル1が発電した直流電力が導かれるようになっている。AC化ユニット41は、その内部に昇圧回路41aと、インバータ41bと、フィルタ41cとを備えている。
The
AC化ユニット41に送電された太陽電池パネル1が発電した直流電力は、昇圧回路41aによって昇圧された後、インバータ41bによって交流電力に変換される。インバータ41bによって変換された交流電力は、フィルタ41cによってノイズが除去されてAC化ユニット41に接続されている出力ケーブル45から出力される。
The DC power generated by the
太陽電池パネル1のパネル用接地部分としてアルミフレーム枠3Lもしくは3Sを用いる。また、アルミフレーム枠3L、3Sのない太陽電池パネルでは、端子箱23周辺もしくは太陽電池パネル周辺の一部に接地電位を接続できる端子部を設けることが好ましい。
An
アルミフレーム枠3Lに接続されているパネル用アース線43は、その反対端が接地されている。また、パネル用アース線43は、その途中位置におい分岐されてAC化ユニット41へ入力する負極側に逆流防止ダイオードを介して接続している。AC化ユニット41自体に保護回路があれば、逆流防止ダイオードを省略しても良い。
The opposite end of the
このように、パネル用アース線43を分岐させて太陽電池パネル1からAC化ユニット41へ入力する負極側との間を接続することによって、パネル用アース線43を利用してAC化ユニット41毎に負極側を接地電位とすることができる。そのため、太陽電池モジュール2(図6参照)としてアモルファスシリコンを含む微結晶タンデム型の薄膜シリコン系の太陽電池を用いる場合であっても、薄膜シリコン系太陽電池の表面ガラス中のNaプラスイオンが発電セル内側へと拡散しにくい電界付与による太陽電池発電セル15(図6参照)の変質や劣化を抑制して、信頼性を向上することができる。
In this way, the
次に、図8に示したAC化ユニットを備えている太陽電池パネルに設けられているフィン付放熱板について、図9から図11を用いて説明する。
図9には、太陽電池パネルの受光面とは反対側の裏面側にフィン付放熱板が設けられていることが示されている。また、図10には、図9に示したフィン付放熱板を備えている太陽電池パネルの縦断面概略構成図が示されている。さらに、図11には、図8に示したフィン付放熱板の概略構成図が示されている。
Next, the finned heat dissipating plate provided in the solar cell panel including the AC unit shown in FIG. 8 will be described with reference to FIGS. 9 to 11.
FIG. 9 shows that a finned heat dissipating plate is provided on the back side opposite to the light receiving surface of the solar cell panel. FIG. 10 is a schematic vertical sectional view of a solar cell panel provided with the finned heat dissipation plate shown in FIG. Further, FIG. 11 shows a schematic configuration diagram of the finned heat dissipation plate shown in FIG.
太陽電池パネル1の受光面とは反対側の裏面側に設けられている端子箱23(点線で示す)に内蔵されているAC化ユニット41は、AC化ユニット41を構成している昇圧回路41a(図8参照)とインバータ41b(図8参照)が自己発熱する。そこで、AC化ユニット41を内蔵している端子箱23近傍の太陽電池パネル1の裏面側には、図9に示すように、AC化ユニット41の自己発熱を放熱するフィン付放熱板(放熱手段)50を設ける。
The
図11に示すように、フィン付放熱板50は、放熱板本体(放熱手段本体)51と、太陽電池パネル1と反対側のフィン付放熱板50の面から突出していると共にAC化ユニット41から離反する方向に向かって延在している複数のフィン(突出部)52と、を備えている。
As shown in FIG. 11, the
放熱板本体51は、AC化ユニット41から離反する方向に向かって先細りしている形状とされており、例えば、図9に示すように、底辺側が端子箱23およびAC化ユニット41側であり、頂点側がAC化ユニット41から離反する方向となる略三角形形状とされる。
The heat sink
放熱板本体51は、太陽電池パネル1の裏面に平行な薄い平板によって略三角形形状に形成されており、アルミ合金またはニッケルメッキなどによる耐食処理された銅をはじめとした熱伝導率の高い材料から製造されている。
The heat radiating
熱源である端子箱23の自己発熱は、端子箱23から遠ざかるにつれて伝熱されにくくなる。そのため、放熱板本体51を先細り形状の略三角形形状にすることによって放熱板本体51の表面積を漸次小さくすることができる。したがって、フィン付放熱板50を小型化してコストダウンをすることができる。また、放熱作用に効果が低い領域にはフィン付放熱板50を設けないことで、太陽電池パネル1の裏面側の全体の気流を阻害しにくくなり、放熱で昇温された気流を順次排除できるので、フィン付放熱板50による放熱がより有効になり、AC化ユニット41の故障を抑制し信頼性を向上することが可能となる。
The self-heating of the
放熱板本体51に設けられているフィン52は、放熱板本体51と同様でアルミ合金または銅製など高熱伝導率材であり、太陽電池パネル1の裏面と反対側の放熱板本体51の面から突出するように複数設けられている。各フィン52は、AC化ユニット41から離反する方向に向かって延在しており、互いに略平行になるように設けられている。
The
略三角形形状の放熱板本体51の底辺側には、AC化ユニット41の自己発熱をフィン付放熱板50に伝熱する伝熱体53が設けられている。伝熱体53は、放熱板本体51やフィン52と同様にアルミ合金または銅製など高熱伝導率材である。AC化ユニット41の自己発熱は、アルミ合金または銅製の伝熱体53に伝熱されて放熱体本体51およびフィン52から放熱される。
A
伝熱体53は、図9および図10に示すように、その一端が端子箱23の側壁に密閉されながら挿入されて固定されている。また、伝熱体53の他端は、取付方向固定具54によって放熱板本体51に接続されている。伝熱体53は、略円柱形状であり、放熱板本体51側の伝熱体53の端は、凹形状に成型されている。伝熱体53の凹形状によって放熱板本体51の底辺側の一部は、図10に示すように、伝熱体53によって挟まれ、熱的接触抵抗が小さくなるように密着して保持されている。
As shown in FIGS. 9 and 10, the
放熱板本体51および伝熱体53の凹形状が形成されている端には、取付方向固定具54を構成しているボルト54aが伝熱体53の軸方向に直交するように貫通している。伝熱体53とボルト54aとの間には、取付方向固定具54を構成しているワッシャー54bが設けられている。
次に、各太陽電池パネル1に設けられているフィン付伝熱板50の向きの調整について図9及び図11を用いて説明する。
屋外等に設置されている太陽電池アレイ33(図7参照)には、各太陽電池パネル1を風などの空気の流れが通過する。その流れの向きは、太陽電池パネル1の設置場所や設置方向に依存することが多いことが分かっている。
Next, adjustment of the direction of the finned
The solar cell array 33 (see FIG. 7) installed outdoors or the like passes through each
そこで、各太陽電池パネル1に設けられているフィン付放熱板50の放熱板本体51を伝熱体53の軸方向Zから角度θだけ傾けて固定することができる。放熱板本体51の傾きの角度θは、太陽電池パネル1の設置場所や設置方向に応じて適宜に異なっていてもよく、各太陽電池パネル1を通過する空気流れの主流通方向(図11の二点鎖線で示す)がフィン52の延在方向と略平行となるように調整して、各太陽電池パネル1を太陽電池アレイ33として設置する。
Therefore, the heat sink
伝熱体53の軸方向Zに対して角度θだけ放熱板本体51を傾けた後、ボルト54bを締め付ける。これによって、太陽電池パネル1を通過する空気流れに適した方向にフィン52の延在方向が向くようにフィン付放熱板50を太陽電池パネル1に固定することができる。そのため、太陽電池パネル1を通過する空気流れの主流通方向がフィン52間を通過し易くなる。したがって、太陽電池パネル1を通過する空気流れを用いてAC化ユニット41の自己発熱をフィン付放熱板50に伝熱して有効に放熱を行うことができ、しかも照射される太陽光による太陽電池パネル1の温度を過度に冷却することがないために、薄膜シリコン光電変換層による太陽電池パネルの劣化を抑制し続けることができる。
After the heat sink
以上述べたように、本実施形態に係る太陽光発電システム30によれば、以下の効果を奏する。
太陽電池パネル1が発電した直流電力(電力)を交流電力(所望の交流電力)に変換するAC化ユニット(電力変換手段)41を各太陽電池パネル1の端子箱23内に設けることとした。そのため、各太陽電池パネル1から交流電力にして1回路で接続箱34に集電することができる。さらに、太陽電池パネル1を接地しているパネル用アース線(パネル用接地手段)43を分岐させて、太陽電池パネル1とAC化ユニット41の負極側との間を接続することとした。そのため、AC化ユニット41毎に接地を行うことができる。したがって、太陽電池システム30の接続配線が容易となり施工性が向上するとともに、ガラス基板中のNaプラスイオンが光電変換セル内側へと拡散しやすい電界を付与しないよう、太陽電池の裏面電極側電位を接地電位に近づけて、変質や劣化を抑制した太陽電池パネル1を用いた太陽光発電システム30にすることができる。
As described above, the photovoltaic
An AC unit (power conversion means) 41 that converts DC power (power) generated by the
また、太陽電池パネル1を増設する等して太陽光発電システム30の容量が変化する場合であっても、太陽電池パネル1毎にAC化ユニット41が設けられるので増設に必要な太陽電池パネル1を設置することで対応が可能となる。したがって、太陽電池パネル1の増設や個別設計が容易となる。
Even when the capacity of the solar
AC化ユニット41近傍の太陽電池パネル1の裏面側に設けられており、AC化ユニット41が自己発熱した熱を放熱するフィン付放熱板(放熱手段)50は、放熱板本体(放熱手段本体)51と、AC化ユニット41から離反する方向に向かって延材しているフィン(突出部)52とを有することとした。また、フィン52を有している放熱板本体51は、その設置方向が可変であることとした。これらにより、太陽電池パネル1毎に、フィン付放熱板50のフィン52の延材方向に沿って太陽電池パネル1を流れる空気の流れ(気流)が流れ易い方向にフィン付放熱板50の設置方向を調整することができる。したがって、太陽電池パネル1の設置形態に関わらず、AC化ユニット41の自己発熱をフィン付放熱板50によって有効に放熱することが可能となる。
A finned heat radiating plate (heat radiating means) 50 that is provided on the back side of the
AC化ユニット41から離反する方向に向かって放熱板本体51を先細りする形状である略三角形形状にすることとした。これにより、AC化ユニット41から離反する方向に向かって放熱板本体51の表面積を小さくするができる。したがって、フィン付放熱板50の小型化およびフィン付放熱板50の作成コストの低減、ならびに放熱作用に効果が低い領域にある放熱手段を設けないので、太陽電池パネル1裏面側の全体の気流を阻害せずに、気流の交換が促進され放熱がより有効になる。したがい、AC化ユニット41の故障を抑制し信頼性向上を図ることが可能となる。
The heat sink
〔第2実施形態〕
本実施形態は、第1実施形態と基本的に同様であるが、第1実施形態とは、各太陽電池パネルのアルミフレーム枠などに設けたパネル用接地部分の間がパネル用アース線(パネル用接地手段)によって接続された後に共通アース線(共通接地手段)に接続され、共通アース線にクロックパルスが送信される点で異なっている。よって、本実施形態においては、この異なっている部分を説明し、その他の重複する構成要素、フィン付放熱板の設置の調整については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。
[Second Embodiment]
The present embodiment is basically the same as the first embodiment, but the first embodiment is different from the panel ground wire (panel) provided between the panel ground portions provided on the aluminum frame of each solar cell panel. Are connected to a common earth line (common grounding means) after being connected by a grounding means for the purpose, and the clock pulse is transmitted to the common earth line. Therefore, in this embodiment, this different part is demonstrated and about the adjustment of installation of another overlapping component and a finned heat sink, the same code | symbol is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図12には、本実施形態の太陽光発電システムの概略構成図が示されている。
太陽光発電システム60は、各太陽電池パネル1の外周に設けられているアルミフレーム枠(フレーム)と、AC化ユニット(電力変換手段)によって変換された交流電力(電力)が導かれるパワー制御器(外部出力手段)35と、各太陽電池ストリング32に接続されているストリング用アース線(ストリング用接地手段)62と、各太陽電池ストリング32を構成している各太陽電池パネル1のパネル用接地部分(本実施形態ではアルミフレーム枠(図示せず))同士を接続しているパネル用アース線(パネル用接地手段)61と、各ストリング用アース線62が合流して接地されている共通アース線(共通接地手段)63と、を備えている。
FIG. 12 shows a schematic configuration diagram of the photovoltaic power generation system of the present embodiment.
The photovoltaic
各太陽電池ストリング32を構成している各太陽電池パネル1は、アルミフレーム枠同士がパネル用アース線61によって接続されているため、各太陽電池パネル1のパネル用接地部分(本実施形態ではアルミフレーム枠)は、電気的に接続されて接地電位となっている。
Since each
また、各太陽電池ストリング32間は、各太陽電池ストリング32に接続されているストリング用アース線62が共通アース線63に合流しているため、各太陽電池ストリング32の各太陽電池パネル1のパネル用接地部分の間は、電気的に接続されて接地電位となっている。
Moreover, since the
共通アース線63には、接続箱34を接地する接続箱用アース線64が合流している。接続箱用アース線64が合流した共通アース線63は、パワー制御器35に接続されているパワー制御器用アース線65に合流して接地されている。
The
次に、各太陽電池パネル1において発電された直流電力をAC化ユニット(図示せず)が交流電力に変換する際の位相の同期方法について説明する。
共通アース線63には、パワー制御器35から矢印で示すようにクロックパルス(同期信号)が送信される。パワー制御器35は、パワー制御用アース線65、共通アース線63を介して、各太陽電池パネル1に電気的に接続されているため、パワー制御器35から送信されたクロックパルスは、パワー制御用アース線65、共通アース線63、ストリング用アース線62、パネル用アース線61、パネル用接地部分の順に流れて各太陽電池パネル1に設けられているAC化ユニットへと送信される。
Next, a method of synchronizing the phases when the AC unit (not shown) converts the DC power generated in each
A clock pulse (synchronization signal) is transmitted from the
このように、各アース線61、62、63、65を用いてクロックパルスを各太陽電池パネル1に送信することによって、各太陽電池パネル1に設けられているAC化ユニットによって交流電力の位相を正確に簡易に同期化させることができる。
また、ストリング用アース線62は必ずしも区別して設ける必要がなく、各太陽電池ストリング32でのパネル用アース線61をそのまま延長して、共通アース線63へと接続しても良い。
なお、ここでクロックパルスの同期は、パワー制御器35により、電力系統40の交流波周期が絶縁トランス36からパワー制御器35へと正確に取得されるよう導かれ、電力系統40の周波数の周期に合致するものである。
In this way, by transmitting the clock pulse to each
Further, the
Here, the synchronization of the clock pulse is guided by the
以上述べたように、本実施形態に係る太陽光発電システム60によれば、以下の効果を奏する。
共通アース線(共通接地手段)63は、ストリング用アース線(ストリング用接地手段)62を介して各太陽電池ストリング32に接続されており、各太陽電池ストリング32を構成している各太陽電池パネル1は、各太陽電池パネル1のアルミフレーム枠(フレーム)同士がパネル用アース線(パネル用接地手段)61によって電気的に接続されている。このように構成されている太陽電池アレイ33の共通アース線63には、パワー制御器(外部出力手段)35からクロックパルス(同期信号)を送信することとした。そのため、クロックパルスは、共通アース線63、各ストリング用アース線62、各パネル用アース線61を介して、各太陽電池パネル1に設けられているAC化ユニット(電力変換手段)に送信されることとなる。したがって、各太陽電池パネル1の交流電力の位相を同期させることができる。
As described above, the photovoltaic
The common ground line (common grounding means) 63 is connected to each
〔第3実施形態〕
本実施形態は、第2実施形態と基本的に同様であるが、第2実施形態とは、AC化ユニットが異常信号を発信すること、および、その異常信号がデータロガーに転送される点で異なっている。よって、本実施形態においては、この異なっている部分を説明し、その他の重複する構成要素、フィン付放熱板の設置の調整、同期方法については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。
[Third Embodiment]
The present embodiment is basically the same as the second embodiment, but the second embodiment is that the AC unit transmits an abnormal signal and the abnormal signal is transferred to the data logger. Is different. Therefore, in this embodiment, this different part will be described, and other overlapping components, adjustment of the installation of the finned heat sink, and the synchronization method will be given the same reference numerals and redundant description will be given. Omitted.
図13には、本実施形態に係る太陽光発電システムの概略構成図が示されている。
本実施形態に係る太陽光発電システム70は、共通アース線(共通接地手段)63の一部が接続されているデータロガー(記録装置および監視装置)71を備えている。
データロガー71は、共通アース線63から送信された各AC化ユニット(電力変換手段)に固有な信号の出力と異常信号に基づく異常の有無とを出力するものである。
FIG. 13 shows a schematic configuration diagram of a photovoltaic power generation system according to the present embodiment.
The photovoltaic
The
各太陽電池パネル1に設けられているAC化ユニット(図示せず)は、AC化ユニット毎に固有の信号と、AC化ユニットを備えている太陽電池パネル1に異常がある場合には異常信号を送信する。
The AC unit (not shown) provided in each
次に、各太陽電池パネル1の異常の検出方法について説明する。
太陽電池パネル1に設けられているAC化ユニットからは、AC化ユニット毎に固有な信号がパネル用アース線(パネル用接地手段)61、各ストリング用アース線(ストリング用接地手段)62および共通アース線63を経てデータロガー71に転送される。ストリング用アース線62は、パネル用アース線61で代用する場合もある。
Next, a method for detecting an abnormality in each
From the AC unit provided in the
ここで、各パネル用アース線61、各ストリング用アース線62および共通アース線63は、共通な接地電位を得るためのものであり、電力が流れていないため信号の送電に用いることが可能となっている。
Here, each
太陽電池パネル1に異常がある場合には、異常を有している太陽電池パネル1に設けられているAC化ユニットから、そのAC化ユニットに固有の信号と共に異常信号が送信される。AC化ユニットから送信された固有の信号と異常信号とは、パネル用アース線61、各ストリング用アース線62(ストリング用アース線62は、パネル用アース線61で代用する場合もある)および共通アース線63を経てデータロガー71に転送される。データロガー71は、転送された異常信号と各AC化ユニットに固有な信号に基づいて警報を出力するとともに記録を行なう。
When there is an abnormality in the
AC化ユニットからは異常信号と共にAC化ユニット毎に固有な信号がデータロガー71に転送されるため、異常を有している太陽電池パネル1を識別することが可能となっている。
また、AC化ユニット毎の固有の信号には、各太陽電池パネル1の発電状態(電圧、電流、出力電力など)を併せて送信することで、各太陽電池パネル1単位での発電状態の監視と記録が可能である。
Since the AC unit transmits a signal unique to each AC unit together with the abnormality signal to the
Moreover, the power generation state (voltage, current, output power, etc.) of each
以上述べたように、本実施形態に係る太陽光発電システム70によれば、以下の効果を奏する。
各AC化ユニット(電力変換手段)からは、AC化ユニット(図示せず)毎に固有な信号が送信されると共に、太陽電池パネル1に異常がある場合には、異常信号が送信される。データロガー(記録装置および管氏装置)71には、共通アース線(共通接地手段)63の一部が接続されている。これにより、AC化ユニットから送信された固有な信号および異常信号を共通アース線63、各ストリング用アース線(ストリング用接地手段)62、各パネル用アース線(パネル用接地手段)61を介してデータロガー71に転送することができる。そのため、電力が流れない共通アース線63、各ストリング用アース線62、各パネル用アース線61を信号送電に用いることができる。したがって、データロガー71における各AC化ユニットに固有な信号や異常信号といった信号受信が容易となる。
As described above, the photovoltaic
From each AC conversion unit (power conversion means), a unique signal is transmitted for each AC conversion unit (not shown), and when there is an abnormality in the
〔第4実施形態〕
本実施形態は、第1実施形態と基本的に同様であるが、第1実施形態とは、太陽電池パネルの太陽電池発電セル間にコンデンサを設ける点で異なっている。よって、本実施形態においては、この異なっている部分を説明し、その他の重複する構成要素、フィン付放熱板の設置の調整については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。
[Fourth Embodiment]
This embodiment is basically the same as the first embodiment, but differs from the first embodiment in that a capacitor is provided between the solar battery power generation cells of the solar battery panel. Therefore, in this embodiment, this different part is demonstrated and about the adjustment of installation of another overlapping component and a finned heat sink, the same code | symbol is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図14には、本実施形態に係る太陽電池発電セル間毎にコンデンサを有している太陽電池パネルの縦断面概略構成図が示されている。図15には、図14に示した太陽電池パネルの等価回路が示されている。図15中の符号Rsは直列抵抗を示し、Rshはシャント抵抗を示し、Iphは光電流を示し、Ioは逆方向飽和電流を示している。 FIG. 14 shows a schematic vertical cross-sectional configuration diagram of a solar battery panel having a capacitor between solar battery power generation cells according to this embodiment. FIG. 15 shows an equivalent circuit of the solar cell panel shown in FIG. In FIG. 15, Rs indicates a series resistance, Rsh indicates a shunt resistance, Iph indicates a photocurrent, and Io indicates a reverse saturation current.
図14に示すように、太陽電池パネル1を構成している各太陽電池発電セル(セル)の裏面電極層8に誘電体の層である誘電体層80を設ける。誘電体層80は、例えばMO−CVD装置(図示せず)によって裏面電極層8に蒸着された後にレーザーエッチング装置(図示せず)により、各太陽電池発電セル15(図4参照)に対応するように短冊状にカットされたり、薄板に形成し所定の大きさにカットされてから裏面電極層8に密着するよう設置される。
誘電体層80のカット位置(分離溝)には、後述する金属電極81が入り込み、隣接する太陽電池セル15の裏面電極層8と電気的に接続される。
As shown in FIG. 14, a
A
さらに、裏面電極層8に設けられた誘電体層80を挟んで裏面電極層8に対向するように金属電極81を設ける。金属電極81は、誘電体層80と共にレーザーエッチング装置やマスキングによる化学エッチングによって各太陽電池発電セル15に対応するように短冊状にカットして設けられる。ここで、裏面電極層8および金属電極81には、TiやAl等が用いられる。
Further, a
裏面電極層8と金属電極81との間に誘電体層80を挟むように構成することによって、太陽電池発電セル15間にコンデンサ82が設けられることとなる。このようなコンデンサ82の第1電極には、太陽電池発電セル15の裏面電極層8が共通して利用される。
By configuring the
コンデンサ82は、太陽電池発電セル15間毎に設けられている。コンデンサ82が設けられている各太陽電池発電セル15は、たとえば、その大きさが約1.4m×0.01mであり、セル段数が100段とされており、各々が電気的に直列に接続され太陽電池パネル1を構成している。
The
誘電体層80には、誘電体であるポリプロピレン(誘電率ε:2.6)が充填されている。誘電体層80は、その厚さdが、例えば、約30μmとされている。
The
各コンデンサ82の容量Cは、出力が150Wの太陽電池パネル1に対して約100μFとすることで、ミリ秒(m秒)の瞬時変動出力分が吸収可能なものとされており、下記の式に基づいて算出され、例えば96μF/セルとされている。
コンデンサ容量C=8.854×10−4×(ε×S/d)=96μF/セル
上記式中のεは誘電体の誘電率を示し、Sは太陽電池発電セル15の表面積を示し、dは誘電体層80の厚さを示している。
Capacitance C of each
Capacitor capacity C = 8.854 × 10 −4 × (ε × S / d) = 96 μF / cell In the above formula, ε represents the dielectric constant of the dielectric, S represents the surface area of the
各太陽電池発電セル15間に上記の述べたような各コンデンサ82を設置した等価回路が図15に示されている。
コンデンサ82は、直列に接続されている各太陽電池発電セル15間に設けられている。このようにコンデンサ82が各太陽電池発電セル15間に設けられているため、日射の変動によって、太陽電池パネル1に一部影が生じて一部の太陽電池発電セル15の発電量が少なくなるなど太陽電池パネル1の出力に急激な変動が生じた場合であっても、太陽電池発電セル15毎に出力の変動を吸収(平滑化)することが可能になる。そのため、出力の急激な変動を抑制して各太陽電池パネル1の端子箱(図示せず)に内蔵されているAC化ユニット(図示せず)を構成しているインバータ(図示せず)等の動作の安定化を図ることができる。
FIG. 15 shows an equivalent circuit in which the
The
また、コンデンサ容量Cが96μF/セルといった小容量のコンデンサ82の耐電圧は、各太陽電池発電セル15の起電力以下となることから、5V以下の低電圧であり、例えば2V程度である。そのため、コンデンサ82の製作が容易となる。
さらに、大容量の電解コンデンサを用いることなく太陽電池パネル1の出力に急激な変動を抑制することができるので、電解コンデンサ内の電解液の液漏れなどによる光電変換装置5(図1参照)への影響がなくなる。また、電解コンデンサとは異なり電解液の寿命の心配が不要で、コンデンサ82の耐使用年数といったコンデンサ82の寿命の懸念がなくなる。
In addition, the withstand voltage of the small-
Furthermore, since rapid fluctuations in the output of the
以上述べたように、本実施形態に係る太陽光発電システムによれば、以下の効果を奏する。
太陽電池パネル1を構成している太陽電池発電セル(セル)15(図4参照)間毎にコンデンサ82を設けることとした。そのため、太陽電池パネル1の一部の太陽電池発電セル15の発電量が少なくなる等して太陽電池パネル1からの出力に急変動が生じた場合であっても、各コンデンサ82によって太陽電池発電セル15毎に出力の変化を吸収(平滑化)することができる。したがって、各太陽電池パネル1に設けられているAC化ユニット(電力変換手段)によって出力の急変動を吸収することができるので、太陽光発電システムの施工性の向上を図ることができる。
As described above, the photovoltaic power generation system according to this embodiment has the following effects.
また、小容量のコンデンサ82を用いるため、コンデンサ82の耐電圧を小さくすることができるため、コンデンサ82の製造管理が容易となる。したがって、耐電圧に優れた太陽光発電システムにすることができる。
In addition, since a small-
なお、本実施形態では、誘電体をポリプロピレンとして説明したが、ポリエチレン(誘電率ε:2.4)やポリエステル(誘電率ε:2.8)等を用いても良い。 In this embodiment, the dielectric is described as polypropylene, but polyethylene (dielectric constant ε: 2.4), polyester (dielectric constant ε: 2.8), or the like may be used.
〔第5実施形態〕
本実施形態は、第4実施形態と基本的に同様であるが、第4実施形態とは、複数のセル間毎にコンデンサを設ける点で異なっている。よって、本実施形態においては、この異なっている部分を説明し、その他の重複する構成要素、フィン付放熱板の設置の調整については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。
[Fifth Embodiment]
This embodiment is basically the same as the fourth embodiment, but differs from the fourth embodiment in that a capacitor is provided between a plurality of cells. Therefore, in this embodiment, this different part is demonstrated and about the adjustment of installation of another overlapping component and a finned heat sink, the same code | symbol is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図16には、本実施形態に係る複数の太陽電池発電セル間毎にコンデンサを有している太陽電池パネルの等価回路が示されている。
コンデンサ92は、例えば、2つ(複数)の太陽電池発電セル(セル)15(図4参照)毎に1つ設けられている。このように設けられるコンデンサ92は、誘電体および金属電極を分離する分離溝の位置を変化させることによって容易に設置可能である。
FIG. 16 shows an equivalent circuit of a solar battery panel having a capacitor between a plurality of solar battery power generation cells according to this embodiment.
For example, one
また、図16には、2つの太陽電池発電セル15毎に設けられているコンデンサ92に並列に太陽電池発電セル15間にコンデンサ82が設けられている。
In FIG. 16, a
このように2つの太陽電池発電セル15毎に対して1つのコンデンサ92が設けられているため、コンデンサ92の容量を2つの太陽電池発電セル15に相互に融通して増加させることができる。そのため、太陽電池パネルの出力に急激な変動が生じた場合であっても、出力の変動を吸収(平滑化)することが可能になる。
As described above, since one
なお、複数の太陽電池発電セル15毎に設けられているコンデンサ92は、誘電体を経た漏れ電流が増大することにより太陽電池の性能が低下することを抑制するために多くても3つの太陽電池発電セル15毎に設けられることが好ましい。
In addition, the
1 太陽電池パネル
30 太陽光発電システム
32 太陽電池ストリング
33 太陽電池アレイ
41 AC化ユニット(電力変換手段)
43 パネル用アース線(パネル用接地手段)
DESCRIPTION OF
43 Ground wire for panel (grounding means for panel)
Claims (10)
各前記太陽電池パネルに設けられて、各該太陽電池パネルが発電した直流電力を所望の交流電力に変換する電力変換手段と、を備え、
各前記太陽電池パネルは、該太陽電池パネルの一部を接地するパネル用接地手段を有し、
該パネル用接地手段は、分岐されて前記太陽電池パネルと、前記電力変換手段へ直流電力を入力する負極側との間を接続することを特徴とする太陽光発電システム。 A solar cell array in which a plurality of solar cell strings in which a plurality of solar cell panels for generating electric power are connected are connected;
Power conversion means provided on each of the solar cell panels and converting the DC power generated by each of the solar cell panels into desired AC power, and
Each of the solar cell panels has a panel grounding means for grounding a part of the solar cell panel,
The panel grounding means is branched to connect between the solar cell panel and a negative electrode side for inputting DC power to the power conversion means.
前記電力変換手段によって変換された交流電力が導かれる外部出力手段と、
各前記太陽電池ストリングを構成する各前記太陽電池パネルの前記パネル用接地部分に接続する前記パネル用接地手段と、
各パネル用接地手段を介して接地する共通接地手段と、を備え、
該共通接地手段には、前記外部出力手段から前記電力変換手段に対して交流出力用の同期信号が送信されることを特徴とする請求項1に記載の太陽光発電システム。 A panel grounding portion provided in each of the solar cell panels;
External output means to which AC power converted by the power conversion means is guided;
The panel grounding means connected to the panel grounding portion of each solar cell panel constituting each solar cell string;
A common grounding means for grounding via each panel grounding means,
2. The photovoltaic power generation system according to claim 1, wherein an AC output synchronization signal is transmitted from the external output unit to the power conversion unit.
各前記電力変換手段は、該電力変換手段毎に固有の信号と、該電力変換手段を有する前記太陽電池パネルに異常がある場合には、異常信号を送信することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の太陽光発電システム。 A recording device and a monitoring device to which a part of the common grounding means is connected;
Each of the power conversion means transmits a signal unique to each of the power conversion means and an abnormal signal when there is an abnormality in the solar cell panel having the power conversion means. The photovoltaic power generation system according to claim 2.
該電力変換手段の近傍の各前記太陽電池パネルの前記裏面上には、前記電力変換手段の自己発熱を放熱する放熱手段を設け、
該放熱手段は、放熱手段本体と、該放熱手段本体の面から突出すると共に前記電力変換手段から離反する方向に向かって延在する複数の突出部と、を有し、
前記放熱手段本体は、その設置方向が調整可能であることを特徴とする太陽光発電システム。 Provided on the back side opposite to the light receiving surface of the solar cell panel for generating electric power, comprising power conversion means for converting the DC power generated by each solar cell panel into desired AC power,
On the back surface of each solar cell panel in the vicinity of the power conversion means, a heat dissipation means for dissipating the self-heating of the power conversion means is provided,
The heat dissipating means has a heat dissipating means main body, and a plurality of protrusions that protrude from the surface of the heat dissipating means main body and extend in a direction away from the power conversion means,
The solar radiation power generation system characterized in that the installation direction of the heat dissipating means body can be adjusted.
前記太陽電池パネルを構成する各セルの間には、コンデンサを設けることを特徴とする太陽光発電システム。 Provided in each solar cell panel, comprising power conversion means for converting the DC power generated by each solar cell panel into desired AC power,
A photovoltaic power generation system, wherein a capacitor is provided between each cell constituting the solar battery panel.
前記放熱手段本体の設置方向を前記太陽電池パネルの設置方向毎に調整することを特徴とする電力変換手段の冷却方法。 Each of the suns in the vicinity of the power conversion means provided on the back side opposite to the light receiving surface of the plurality of solar cell panels for generating electric power and converting the DC power generated by each solar cell panel into desired AC power A heat dissipating means main body of the heat dissipating means for dissipating the self-heating of the power conversion means on the back surface of the battery panel, and a plurality of protrusions projecting from the surface of the heat dissipating means main body and extending away from the power conversion means. Protruding part of
The cooling method of the power conversion means characterized by adjusting the installation direction of the said heat radiating means main body for every installation direction of the said solar cell panel.
Provided in each of a plurality of solar cell panels, provided with a capacitor between each cell of the solar cell panel provided with power conversion means for converting DC power generated by each solar cell panel into desired AC power, A method for leveling generated power of a solar cell panel, wherein the power generated by the solar cell panel is leveled.
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