JP2012138518A - 太陽光発電モジュールおよび検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発電特性の低下をより効率的に抑制する。
【解決手段】太陽光発電モジュール２１Ａは、受光した光に応じて発電し、直列に接続される複数のセル１０と、外部からの操作に応じてセル１０それぞれをバイパスする複数のバイパススイッチ２３とを備えて構成される。また、検査対象となるセル１０が順次選択され、選択されたセル１０を、そのセル１０に対応するバイパススイッチ２３によりバイパスさせ、出力される電圧および電流に基づいてバイパスされたセル１０が正常であるか否かが判定され、正常でないと判定されたセル１０が記録される。本発明は、例えば、セルが直列に接続された太陽光発電モジュールに適用できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、太陽光発電モジュールおよび検査方法に関し、特に、発電特性の低下をより効率的に抑制することができるようにした太陽光発電モジュールおよび検査方法に関する。

一般的に、太陽光発電装置は、太陽光を受光して発電する複数のセル（太陽電池素子）が接続された太陽光発電モジュールを備えて構成される。

図１は、一般的なセルの構成例を示す図である。図１Ａには、セル１０の平面図および正面図が示されており、図１Ｂには、配線が接続された状態におけるセル１０の側面図が示されている。

図１に示すように、セル１０は、２本のプラス電極１１−１および１１−２が表面に設けられ、２本のマイナス電極１２−１および１２−２が裏面に設けられている。なお、以下適宜、プラス電極１１−１および１１−２を区別する必要がない場合、プラス電極１１と称し、マイナス電極１２−１および１２−２を区別する必要がない場合、マイナス電極１２と称する。

セル１０のプラス電極１１は、配線１３−１を介して、他のセル１０のマイナス電極１２（図示せず）に接続され、セル１０のマイナス電極１２は、配線１３−２を介して、他のセル１０のプラス電極１１（図示せず）に接続される。

一般的に、一つのセル１０の起電力は0.5Ｖ程度であり、この電圧では商用電圧に変換することは困難である。そこで、太陽光発電モジュールは、複数のセル１０が電気的に直列に接続された構成とすることにより、商用電圧に変換するのに効率の良い180〜360Ｖ程度まで高電圧化された電力を出力することができる。従って、このような高電圧を得ることができるように、通常、数百個のセル１０が直列に接続されて太陽光発電モジュールが構成される。

ここで、数百個のセル１０を直列に接続するということは、それらのセル１０のうち一つでも不具合のあるセル１０が発生すると、そのセル１０において電流が遮断されてしまい、他のセル１０により発電された電力を出力することが困難となる。そのため、従来、20〜100個のセル１０が直列に接続されて構成される太陽光発電モジュールごとに、バイパスダイオードを設けることで、不具合の発生したセル１０を有する太陽光発電モジュールがバイパスされるように構成される。

図２は、従来の太陽光発電モジュールの構成例を示す図である。

図２に示されている太陽光発電モジュール２１は、２０個のセル１０−１乃至１０−２０、およびバイパスダイオード２２を備えて構成されている。

太陽光発電モジュール２１では、セル１０−１のプラス電極がバイパスダイオード２２のカソードに接続され、セル１０−１のマイナス電極がセル１０−２のプラス電極に接続され、セル１０−２のマイナス電極がセル１０−３のプラス電極に接続される。そして、以下、同様に、セル１０−２０まで電気的に直列に接続され、セル１０−２０のマイナス電極がバイパスダイオード２２のアノードに接続される。

例えば、太陽光が雲や建造物などにより遮光され、太陽光発電モジュール２１の一部分に影が発生すると、その陰の影響により、直列に接続されたセル１０−１乃至１０−２０の出力が低下する。このとき、バイパスダイオード２２により太陽光発電モジュール２１がバイパスされ、その太陽光発電モジュール２１の出力のみが低下し、太陽光発電装置全体として大きく出力が低下することを回避することができる。

また、例えば、特許文献１には、日照状態が悪くて発電していないセルをバイパスする手段として、MOS-FET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）を使用した太陽光発電モジュールが開示されている。

特開２０００−１７４３０８号公報

上述したように、従来の太陽光発電装置は、太陽光発電モジュールごとにバイパスダイオードが設けられており、一部のセルに不具合が発生した場合には、そのセルを有する太陽光発電モジュール単位でバイパスされる。そのため、その太陽光発電モジュールにおいて不具合の発生していないセルで発電された電力も出力されないことになり、効率が悪かった。

一般的に、太陽光発電モジュールを構成する複数のセルは密封された構造となっており、施工後に外部から不具合の発生したセルのみをバイパスさせて、太陽光発電モジュール全体として出力が低下することを回避することは困難であった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、発電特性の低下をより効率的に抑制することができるようにするものである。

本発明の一側面の太陽光発電モジュールは、受光した光に応じて発電し、直列に接続される複数のセルと、外部からの動作に応じて前記セルそれぞれをバイパスする複数のバイパス部とを備える。

本発明の一側面の検査方法は、受光した光に応じて発電し、直列に接続される複数のセルと、外部からの動作に応じて前記セルそれぞれをバイパスする複数のバイパス部とを有する太陽光発電モジュールと、前記太陽光発電モジュールから出力される電力の電圧を測定する電圧測定部と、前記太陽光発電モジュールから出力される電力の電流を測定する電流測定部と、前記電圧および電流を監視し、前記バイパス部によるバイパスを制御する制御部とを備える太陽光発電モジュール自動検査システムの検査方法において、検査対象となる前記セルを順次選択し、選択された前記セルを、そのセルに対応する前記バイパス部によりバイパスさせ、前記電圧および電流に基づいてバイパスされた前記セルが正常であるか否かを判定し、正常でないと判定された前記セルを記録するステップを含む。

本発明の一側面においては、受光した光に応じて発電し、直列に接続される複数のセルが、外部からの動作に応じてバイパスする複数のバイパス部によりそれぞれバイパスされる。

本発明の一側面によれば、発電特性の低下をより効率的に抑制することができる。

一般的なセルの構成例を示す図である。 従来の太陽光発電モジュールの構成例を示す図である。 本発明を適用した太陽光発電モジュールの第１の実施の形態の構成例を示す図である。 バイパススイッチの構成例を示す図である。 バイパススイッチの変形例を示す図である。 太陽光発電モジュールの第２の実施の形態の構成例を示す図である。 太陽光発電モジュールの第３の実施の形態の構成例を示す図である。 太陽光発電モジュールの外観を示す図である。 バイパススイッチを駆動する駆動回路の配線図である。 太陽光発電モジュールの第４の実施の形態の構成例を示す図である。 太陽光発電モジュールの自動検査システムの構成例を示すブロック図である。 太陽光発電モジュールを検査する処理を説明するフローチャートである。 太陽光発電モジュールを最適に制御するための設定を行う処理を説明するフローチャートである。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図３は、本発明を適用した太陽光発電モジュールの第１の実施の形態の構成例を示す図である。

図３に示すように、太陽光発電モジュール２１Ａは、２０個のセル１０−１乃至１０−２０が直列に接続され、その両端にバイパスダイオード２２が接続されている点で、図２の太陽光発電モジュール２１と同様に構成されている。但し、太陽光発電モジュール２１Ａは、セル１０−１乃至１０−２０それぞれに対応するバイパススイッチ２３−１乃至２３−２０を備える点で、図２の太陽光発電モジュール２１と異なる構成となっている。

即ち、太陽光発電モジュール２１Ａでは、バイパススイッチ２３−１が、セル１０−１のプラス電極とマイナス電極との間を開閉可能なように配置される。また、バイパススイッチ２３−２が、セル１０−２のプラス電極とマイナス電極との間を開閉可能なように配置されており、以下、同様に、バイパススイッチ２３−２０が、セル１０−２０のプラス電極とマイナス電極との間を開閉可能なように配置されている。

セル１０−１乃至１０−２０およびバイパススイッチ２３−１乃至２３−２０は、太陽光発電モジュール２１Ａの筐体の内部に封入されており、バイパススイッチ２３−１乃至２３−２０は、その筐体の外部からの磁力によって接点が接続される構造となっている。例えば、太陽光発電モジュール２１Ａでは、バイパススイッチ２３−１乃至２３−２０それぞれに外部から磁石を近接させる操作をユーザが行うことで、セル１０−１乃至１０−２０のプラス電極とマイナス電極とが個別に短絡されるように構成されている。ここで、バイパススイッチ２３−１乃至２３−２０のそれぞれ区別する必要がない場合、以下、適宜、バイパススイッチ２３と称する。

このように、太陽光発電モジュール２１Ａは、いずれかのセル１０に不具合が発生した場合、そのセル１０に対応するバイパススイッチ２３にユーザが外部から磁石を近接させることで、不具合が発生したセル１０をバイパスさせることができる。これにより、不具合が発生したセル１０を迂回して、他のセル１０により発電された電力を太陽光発電モジュール２１Ａから出力することができ、太陽光発電モジュール２１Ａ全体の出力が低下することを回避することができる。即ち、太陽光発電モジュール２１Ａの発電特性の低下を抑制することができる。

次に、バイパススイッチ２３の構成について説明する。

バイパススイッチ２３としては、一般的な磁気近接スイッチを使用してもよいが、太陽光発電モジュール２１Ａの内部にバイパススイッチ２３を配置することを考慮すると、バイパススイッチ２３の高さは、可能な限りセル１０と同程度にすることが望ましい。即ち、バイパススイッチ２３の高さは数ｍｍ以内の低背タイプのものが望ましい。一方、バイパススイッチ２３の面積に対しての自由度は大きいことから、近接される磁石に引き付けられる磁性体（鉄やニッケルなど）の接点は大きくすることができる。従って、磁性体を大きくすることで、バイパススイッチ２３は、強力な磁石を使用することなく動作することができる。

図４は、バイパススイッチ２３の構成例を示す図である。図４Ａには、開放状態のバイパススイッチ２３が示されており、図４Ｂには、接続状態のバイパススイッチ２３が示されている。

図４に示すように、バイパススイッチ２３は、コイルばね３１、固定接触部３２−１および３２−２、可動接触部３３−１および３３−２、並びに、磁性部材３４を備えて構成される。

また、バイパススイッチ２３は、セル１０を封入する筐体として太陽光発電モジュール２１Ａの背面側に配置されるバックシート４１の内壁面に固定される。即ち、バックシート４１に対して固定接触部３２−１および３２−２が固定されるとともに、コイルばね３１の一端が、固定接触部３２−１と３２−２との間に固定される。また、コイルばね３１の他端には磁性部材３４が取り付けられており、磁性部材３４の両端近傍には、可動接触部３３−１および３３−２が固定されている。そして、可動接触部３３−１および３３−２は、固定接触部３２−１および３２−２に向かい合うように磁性部材３４の両端近傍に配置される。

固定接触部３２−１には、例えば、セル１０のプラス端子に接続される配線４２−１が電気的に接続されており、固定接触部３２−２には、例えば、セル１０のマイナス端子に接続される配線４２−２が電気的に接続されている。磁性部材３４は、鉄などの磁力に反応する材質で構成されるとともに、バックシート４１は、樹脂やガラスなどの磁力を遮らない材質により構成される。

このようにバイパススイッチ２３は構成されており、通常の状態（外部からの操作が行われない状態）では、図４Ａに示すように、コイルばね３１の付勢力によって固定接触部３２−１および３２−２と可動接触部３３−１および３３−２とが接触しない状態を維持しており、バイパススイッチ２３は開放状態とされる。

そして、図４Ｂに示すように、太陽光発電モジュール２１Ａの外側から、バイパススイッチ２３が配置されている箇所のバックシート４１の外壁面に、ユーザが磁石４３を近接させると、磁石４３の磁力により磁性部材３４が引き寄せられる。これにより、固定接触部３２−１および３２−２と可動接触部３３−１および３３−２とが接触する状態となって磁性部材３４を介して電流を流すことが可能となり、バイパススイッチ２３は接続状態とされる。

このように磁石４３を近接させてバイパススイッチ２３を接続状態とすることにより、セル１０のプラス端子とマイナス端子とを短絡することができる。これにより、例えば、不具合が発生したセル１０に対応するバイパススイッチ２３を接続状態とすることで、そのセル１０をバイパスして、太陽光発電モジュール２１Ａ全体から出力が行われなくなることを回避することができる。

即ち、太陽光発電モジュール２１Ａでは、バイパススイッチ２３が筐体に封入された状態で施工された後であっても、外部からバイパススイッチ２３に対する操作を行うことができ、不具合が発生したセル１０をバイパスすることができ、そのメンテナンスを行うことができる。即ち、通常、太陽光発電モジュールは、樹脂などで含浸処理されるため、完成後はセル単位での補充は困難であり太陽光発電モジュール全体を交換する必要があったのに対し、太陽光発電モジュール２１Ａでは、セル１０ごとにメンテナンスを行うことで全体を交換することが回避される。従って、太陽光発電モジュール２１Ａを建材用に使用した場合でも、施工後に不具合が発生した場合のリスクを最小限に軽減することができる。

また、バイパススイッチ２３では、付勢手段としてコイルばね３１のような単純な部品を採用することにより、シンプルな構造かつ低コストで構成することができる。なお、付勢手段として、コイルばね３１以外の部品を採用してもよい。

即ち、図５には、バイパススイッチ２３の変形例が示されている。図５Ａには、開放状態のバイパススイッチ２３’が示されており、図５Ｂには、接続状態のバイパススイッチ２３’が示されている。

図５に示すように、バイパススイッチ２３’は、板ばね３５、固定接触部３２’、可動接触部３３’、および磁性部材３４’を備えて構成される。即ち、バイパススイッチ２３’では、図４のバイパススイッチ２３のコイルばね３１に替えて、板ばね３５が使用される。

固定接触部３２’には、例えば、セル１０のプラス端子に接続される配線４２−１が電気的に接続されており、板ばね３５の一端には、例えば、セル１０のマイナス端子に接続される配線４２−２が電気的に接続されている。また、板ばね３５の他端には、可動接触部３３’および磁性部材３４’が取り付けられている。

バイパススイッチ２３’では、通常の状態では、図５Ａに示すように、板ばね３５の付勢力によって固定接触部３２’と可動接触部３３’とが接触しない状態が維持され、バイパススイッチ２３’は開放状態とされる。そして、図５Ｂに示すように、ユーザが磁石４３を近接させると、磁石４３の磁力により磁性部材３４’が引き寄せられ、固定接触部３２’と可動接触部３３’とが接触する状態となって板ばね３５を介して電流を流すことが可能となり、バイパススイッチ２３’が接続状態とされる。

なお、図４および図５では、太陽光発電モジュール２１Ａの背面側からバックシート４１を介してバイパススイッチ２３および２３’に対する操作を行うような構成となっているが、太陽光発電モジュール２１Ａの表面からバイパススイッチ２３に対する操作を行うような構成とすることができる。

ここで、図３に示した太陽光発電モジュール２１Ａのように、太陽光発電モジュール２１Ａを構成する全てのセル１０−１乃至１０−２０に対してバイパススイッチ２３−１乃至２３−２０が備えられる構成が理想的である。しかしながら、内部の配線が煩雑になることや、製作コストの低減、製作時における作業性の向上などの観点から、太陽光発電モジュール２１Ａの構成を簡略化することが望ましい。

次に、図６は、太陽光発電モジュールの第２の実施の形態の構成例を示す図である。

図６に示されている太陽光発電モジュール２１Ｂは、２０個のセル１０’−１乃至１０’−２０が直列に接続され、その両端にバイパスダイオード２２が接続されており、１６個のバイパススイッチ２３−１乃至２３−１６を備えて構成される。また、太陽光発電モジュール２１Ｂで使用されているセル１０’は、一方の側面近傍にプラス電極が配置され、他方の側面近傍にマイナス電極が配置されるように構成されている。

太陽光発電モジュール２１Ｂでは、セル１０’−１のマイナス電極とセル１０’−２のプラス電極とが接続される一方、セル１０’−１のプラス電極とセル１０’−２のマイナス電極との間にバイパススイッチ２３−１が配置される。また、セル１０’−２のマイナス電極とセル１０’−３のプラス電極とが接続される一方、セル１０’−２のプラス電極とセル１０’−３のマイナス電極との間にバイパススイッチ２３−２が配置される。以下、同様に、太陽光発電モジュール２１Ｂでは、セル１０’のプラス電極と、隣接するセル１０’のマイナス電極との接続において、交互にバイパススイッチ２３が配置される。

このように太陽光発電モジュール２１Ｂは構成されており、いずれかのセル１０’に不具合が発生した場合、そのセル１０’の両側のいずれか一方のバイパススイッチ２３を接続状態とすることで、不具合の発生したセル１０’をバイパスすることができる。その際、不具合の発生したセル１０’に隣接する、接続状態としたバイパススイッチ２３側のセル１０’もバイパスされる。即ち、太陽光発電モジュール２１Ｂでは、２つのセル１０’単位でバイパスされる。なお、不具合の発生したセル１０’に対してどちら側のバイパススイッチ２３を接続状態とするかは、任意に選択することができる。

このように、太陽光発電モジュール２１Ｂでは、２つのセル１０’単位でバイパス可能なようにバイパススイッチ２３が配置されて構成される。これにより、太陽光発電モジュール２１Ｂでは、太陽光発電モジュール２１Ａよりも、配線をシンプルに構成することができるとともに、バイパススイッチ２３の個数を２０個から１６個に削減することができる。

次に、図７は、太陽光発電モジュールの第３の実施の形態の構成例を示す図である。

図７に示されている太陽光発電モジュール２１Ｃは、２０個のセル１０’−１乃至１０’−２０が直列に接続され、その両端にバイパスダイオード２２が接続されている点で、図６の太陽光発電モジュール２１Ｂと同様に構成されている。但し、太陽光発電モジュール２１Ｃは、１０個のバイパススイッチ２３−１乃至２３−１０を備えており、バイパススイッチ２３−１乃至２３−１０の接続構成が図６の太陽光発電モジュール２１Ｂと異なっている。

即ち、太陽光発電モジュール２１Ｃでは、セル１０’−１のマイナス電極とセル１０’−２のプラス電極とが接続される一方、セル１０’−１のプラス電極とセル１０’−２のマイナス電極との間にバイパススイッチ２３−１が配置される。また、セル１０’−２のマイナス電極とセル１０’−３のプラス電極とが接続される。ここで、セル１０’−２のプラス電極とセル１０’−３のマイナス電極とは接続されない。

そして、太陽光発電モジュール２１Ｃでは、セル１０’−３のマイナス電極とセル１０’−４のプラス電極とが接続される一方、セル１０’−３のプラス電極とセル１０’−４のマイナス電極との間にバイパススイッチ２３−２が配置される。以下、同様に、太陽光発電モジュール２１Ｃでは、隣り合う一組のセル１０’ごとにバイパススイッチ２３が配置される。

このように太陽光発電モジュール２１Ｃは構成されており、いずれかのセル１０’に不具合が発生した場合、そのセル１０’と隣接するセル１０’との間のバイパススイッチ２３を接続状態とすることで、不具合の発生したセル１０’をバイパスすることができる。その際、不具合の発生したセル１０’に隣接するセル１０’もバイパスされる。即ち、太陽光発電モジュール２１Ｃは、バイパスされるセル１０’の組み合わせが重複することなく、あるセル１０’に不具合が発生した場合、そのセル１０’とともにバイパスされるセル１０’が予め決められた構成となっている。

このように、太陽光発電モジュール２１Ｃでは、２つのセル１０’単位でバイパス可能なようにバイパススイッチ２３が配置されて構成される。これにより、太陽光発電モジュール２１Ｃでは、太陽光発電モジュール２１Ａよりも、配線をシンプルに構成することができるとともに、バイパススイッチ２３の個数を２０個から１０個に削減することができる。なお、バイパスするセル１０’の設定は、１個ごとまたは複数個（２個以上でも可）ごとなど自由に設計可能であり、用途やコストに応じて使い分けることができる。

次に、図８を参照して、太陽光発電モジュール２１Ａを実際に使用する場合において、メンテナンスを実施する例について説明する。図８Ａには、太陽光発電モジュール２１Ａの表面が示されており、図８Ｂには、太陽光発電モジュール２１Ａの裏面が示されている。

太陽光発電モジュール２１Ａの表面は、ガラスやアクリル樹脂などの透明な板材からなるフロントシート４４により覆われ、太陽光発電モジュール２１Ａの裏面は、図４および図５を参照して説明したようなバックシート４１により覆われている。また、太陽光発電モジュール２１Ａの側面は、図示しない部材により囲われており、セル１０−１乃至１０−２０は太陽光発電モジュール２１Ａの筐体内部に封入されている。

また、太陽光発電モジュール２１Ａは、図３に示したように、セル１０−１乃至１０−２０それぞれに対応するバイパススイッチ２３−１乃至２３−２０を備えている。そして、バックシート４１には、太陽光発電モジュール２１Ａの内部に配置されているバイパススイッチ２３−１乃至２３−２０に対応する箇所に、マーキング２４−１乃至２４−２０が標記されている。

例えば、ユーザは、検査しようとする太陽光発電モジュール２１Ａの出力電圧および出力電流をモニタしながら、マーキング２４−１乃至２４−２０に対して永久磁石を順次近接させる。そして、正常なセル１０に対応するバイパススイッチ２３のマーキング２４に対して永久磁石を近接させ、そのセル１０をバイパスさせる操作をした場合、そのセル１０により発電されている電力量に応じて、太陽光発電モジュール２１Ａの出力電圧および出力電流が減少する。これに対し、不具合が発生したセル１０に対応するバイパススイッチ２３のマーキング２４に対して永久磁石を近接させ、そのセル１０をバイパスさせる操作をした場合、不具合が発生したセル１０による電流の遮断が回避され、太陽光発電モジュール２１Ａの出力電流が増加する。

このように出力電流が増加することにより、ユーザは、セル１０の出力電流が増加したときに操作の対象となったセル１０に不具合が発生していることを容易に検知することができる。

従って、太陽光発電モジュール２１Ａに対する検査によって不具合が発生したセル１０を検知した場合、ユーザは、例えば、そのセル１０に対応するマーキング２４の箇所に永久磁石を接着剤などで固定する処理を施すことができる。これにより、不具合が発生したセル１０に対応するバイパススイッチ２３によりそのセル１０を常にバイパスすることができ、太陽光発電モジュール２１Ａの全体として特性が低下することを回避することができる。即ち、太陽光発電モジュール２１Ａは、不具合の発生したセル１０のみを最小限に迂回して、他のセル１０からの出力を維持することができる。このように、用意かつ確実にメンテナンスを実施することができる。

また、太陽光発電モジュール２１Ａの外部環境の変化により、例えば、設置場所の近隣に建造物が新たに建設されたことによって日照条件が変化することにより、太陽光発電モジュール２１Ａの一部のセル１０に恒久的に太陽光が照射されなくなる場合がある。このような場合でも、ユーザは、恒久的に太陽光が照射されないセル１０に対応するバイパススイッチ２３により、そのセル１０がバイパスされるように外部から操作をすることができる。これにより、太陽光発電モジュール２１Ａ全体として発電特性が低下することを抑制することができる。

なお、例えば、バックシート４１が、透明な樹脂やガラスにより構成されていて、太陽光発電モジュール２１Ａの内部に配置されているバイパススイッチ２３−１乃至２３−２０を、外部から視認することができる場合、マーキング２４−１乃至２４−２０の標記は不要である。

なお、図３の太陽光発電モジュール２１Ａは、外部から磁石を近接させるとバイパススイッチ２３−１乃至２３−２０が接続状態となるように構成されているが、バイパススイッチ２３−１乃至２３−２０の開放と接続との切り替えを磁気コイルにより行ってもよい。例えば、マーキング２４−１乃至２４−２０で標記されているように、太陽光発電モジュール２１Ａでは、バイパススイッチ２３−１乃至２３−２０が配置される位置は決まっている。そこで、それぞれ対応する箇所に磁気コイルを配設して、それらの磁気コイルによりバイパススイッチ２３−１乃至２３−２０を電気的に駆動させることができる。

図９には、バイパススイッチ２３−１乃至２３−２０を駆動する駆動回路の配線図が示されている。

図９に示すように、駆動回路５１は、２０個の磁気コイル５２−１乃至５２−２０、および４つの制御スイッチ５３−１乃至５３−４を備えて構成される。

磁気コイル５２−１乃至５２−２０は、太陽光発電モジュール２１Ａの内部に配置されているバイパススイッチ２３−１乃至２３−２０に対応する箇所（例えば、図８のマーキング２４−１乃至２４−２０の箇所）に配設される。

また、磁気コイル５２−１乃至５２−２０の一端は、電源ＶＬに接続されているとともに、それらの他端は、制御スイッチ５３−１乃至５３−４を介して接地されている。即ち、磁気コイル５２−１乃至５２−５の他端は、制御スイッチ５３−１を介して接地され、磁気コイル５２−６乃至５２−１０の他端は、制御スイッチ５３−２を介して接地され、磁気コイル５２−１１乃至５２−１５の他端は、制御スイッチ５３−３を介して接地され、磁気コイル５２−１６乃至５２−２０の他端は、制御スイッチ５３−４を介して接地されている。

例えば、ユーザは、制御スイッチ５３−１乃至５３−４を操作することで、磁気コイル５２−１乃至５２−２０それぞれを個別に選択して接地させ、その選択された磁気コイル５２に電流を流すことができる。これにより、選択された磁気コイル５２に電磁力が発生し、その磁気コイル５２の配設箇所にあるバイパススイッチ２３が閉鎖状態となって、閉鎖状態のバイパススイッチ２３に対応するセル１０をバイパスすることができる。

このように、駆動回路５１を利用することにより、ユーザは、任意のバイパススイッチ２３を自由に選択して開閉することができる。従って、上述したように磁石を近接させるような検査方法よりも、より容易に太陽光発電モジュール２１Ａを検査することができる。

なお、磁気コイル５２−１乃至５２−２０は、予め太陽光発電モジュール２１Ａの背面に固定しておくことができる他、必要に応じて取り外しができるような構造とすることができる。また、太陽光発電モジュール２１Ａを検査する際にのみ磁気コイル５２−１乃至５２−２０を取り付けることが好ましい。この場合、例えば、磁気コイル５２−１乃至５２−２０の配置を固定するフレームなどに磁気コイル５２−１乃至５２−２０を取り付け、そのフレームごと太陽光発電モジュール２１Ａの背面に磁気コイル５２−１乃至５２−２０を配設するような構成を採用することができる。

また、セル１０をバイパスするバイパス手段としては、バイパススイッチ２３のようなスイッチを使用する他、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）を使用することができる。

次に、図１０は、本発明を適用した太陽光発電モジュールの第４の実施の形態の構成例を示す図である。図１０には、太陽光発電モジュール２１Ｄの配線図が示されている。

図１０に示されている太陽光発電モジュール２１Ｄは、２０個のセル１０−１乃至１０−２０およびバイパスダイオード２２を備える点で、図３の太陽光発電モジュール２１Ａと同様に構成される。

一方、太陽光発電モジュール２１Ｄは、２０個のＦＥＴ６１−１乃至６１−２０、４つの入出力ポート（Ｉ／Ｏ）６２−１乃至６２−４、および絶縁回路６３を備える点で、太陽光発電モジュール２１Ａと異なる構成となっている。即ち、太陽光発電モジュール２１Ｄでは、太陽光発電モジュール２１Ａのバイパススイッチ２３−１乃至２３−２０に替えて、ＦＥＴ６１−１乃至６１−２０がセル１０−１乃至１０−２０それぞれに対応して設けられている。

ＦＥＴ６１−１乃至６１−２０のソースは、それぞれ対応するセル１０−１乃至１０−２０のプラス電極に接続され、ＦＥＴ６１−１乃至６１−２０のドレインは、それぞれ対応するセル１０−１乃至１０−２０のマイナス電極に接続される。また、ＦＥＴ６１−１乃至６１−５のゲートは、入出力ポート６２−１を介して、絶縁回路６３に接続され、ＦＥＴ６１−６乃至６１−１０のゲートは、入出力ポート６２−２を介して、絶縁回路６３に接続される。また、ＦＥＴ６１−１１乃至６１−１５のゲートは、入出力ポート６２−３を介して、絶縁回路６３に接続され、ＦＥＴ６１−１６乃至６１−２０のゲートは、入出力ポート６２−４を介して、絶縁回路６３に接続される。

絶縁回路６３には、例えば、ＦＥＴ６１−１乃至６１−２０のいずれかを選択することを示すスイッチ選択シリアルデータが供給される。絶縁回路６３は、スイッチ選択シリアルデータに従い、それぞれ対応する入出力ポート６２−１乃至６２−４を介して、ＦＥＴ６１−１乃至６１−２０を個別に絶縁する。これにより、スイッチ選択シリアルデータで選択されたＦＥＴ６１に対応するセル１０がバイパスされる。

このように、太陽光発電モジュール２１Ｄでは、セル１０−１乃至１０−２０のバイパス手段として、ＦＥＴ６１−１乃至６１−２０を採用することにより、機械的な接点を有するスイッチと比較して、酸化や腐食などの心配がないことから、長期間の保存または使用に優れている。また、ＦＥＴ６１−１乃至６１−２０は、ＯＮ抵抗やバラツキが少ない点でも優れている。

また、太陽光発電モジュール２１Ｄでは、ＦＥＴ６１−１乃至６１−２０のためのゲート線を内部に配線したり電源ラインが必要となるが、それらの配線が煩雑とならないように、太陽光発電モジュール２１Ｄは、太陽光発電モジュール２１Ｄの出力を基準電源とし、ＦＥＴ６１−１乃至６１−２０のゲートを制御側で絶縁して動作するように構成されている。

なお、スイッチ選択シリアルデータは、例えば、ユーザが太陽光発電モジュール２１Ｄの出力を検査する際に、所定の検査機器を操作することにより絶縁回路６３に供給される。または、太陽光発電モジュール２１Ｄの出力電圧および出力電流を監視しながら、ＦＥＴ６１−１乃至６１−２０を順次切り替えて自動的に検査を行う制御手段を設け、その制御手段からスイッチ選択シリアルデータが絶縁回路６３に供給されるようにしてもよい。

次に、図１１は、太陽光発電モジュールの自動検査システムの構成例を示すブロック図である。

図１１に示すように、自動検査システム７１は、太陽光発電モジュール２１Ｅ、電圧測定部７２、電流測定部７３、制御回路７４、絶縁回路７５、および変換回路７６を備えて構成される。

太陽光発電モジュール２１Ｅは、例えば、図１０に示す太陽光発電モジュール２１Ｄと同様に、２０個のセル１０−１乃至１０−２０、バイパスダイオード２２、および２０個のＦＥＴ６１−１乃至６１−２０を備えて構成されている。即ち、太陽光発電モジュール２１Ｅでは、セル１０−１乃至１０−２０が電気的に直列に接続され、セル１０−１とセル１０−２０との間にバイパスダイオード２２が接続され、セル１０−１乃至１０−２０ごとにＦＥＴ６１−１乃至６１−２０が設けられている。

電圧測定部７２は、太陽光発電モジュール２１Ｅから出力される電力の電圧（グランドレベルとの電位差）を測定しており、所定のタイミングで、制御回路７４により電圧値がサンプリングされる。電流測定部７３は、太陽光発電モジュール２１Ｅから出力される電力の電流を測定しており、所定のタイミングで、制御回路７４により電流値がサンプリングされる。

制御回路７４は、電圧測定部７２により測定された電圧値、および電流測定部７３により測定された電流値を監視し、太陽光発電モジュール２１Ｅが備えるＦＥＴ６１−１乃至６１−２０を順次選択するスイッチ選択シリアルデータを絶縁回路７５に共有する。

絶縁回路７５は、制御回路７４からのスイッチ選択シリアルデータに従って、変換回路７６を介して、ＦＥＴ６１−１乃至６１−２０を順次絶縁する。絶縁回路７５からＦＥＴ６１−１乃至６１−２０を絶縁するために出力される信号はシリアル信号であり、変換回路７６は、その信号をパラレル信号に変換する。

上述したように、不具合が発生したセル１０に対応するＦＥＴ６１を絶縁した場合、そのセル１０がバイパスされるため、太陽光発電モジュール２１Ｅから出力される電力の電流が増加する。従って、自動検査システム７１では、制御回路７４が電圧値および電流値をモニタリングしながら、ＦＥＴ６１−１乃至６１−２０を順次絶縁することで、不具合が発生したセル１０を検出することができる。

なお、図１１の自動検査システム７１では、セル１０をバイパスするバイパス手段としてＦＥＴ６１を使用した例について説明したが、例えば、図３を参照して説明したようなバイパススイッチ２３をバイパス手段として使用し、図９を参照して説明したような磁気コイル５２を制御回路７４により制御することで、バイパススイッチ２３の開閉を制御してもよい。

次に、図１２は、図１１の自動検査システム７１において太陽光発電モジュール２１Ｅを検査する処理を説明するフローチャートである。

ステップＳ１１において、制御回路７４は、検査を行う初期設定として、検査対象となるセル１０のアドレスを指定する変数ｎに１をセットし、初期段階（セル１０をバイパスしない状態）での電圧値および電流値をサンプリングして、処理はステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２において、制御回路７４は、アドレスｎのセル１０―ｎが選択されたことを示すスイッチ選択シリアルデータを絶縁回路７５に供給する。絶縁回路７５は、スイッチ選択シリアルデータに従って変換回路７６を介してＦＥＴ６１―ｎを絶縁し、これによりＦＥＴ６１―ｎがＯＮになる。ステップＳ１２の処理後、処理はステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３において、制御回路７４は、電圧測定部７２により測定されている電圧値をサンプリングし、処理はステップＳ１４に進み、制御回路７４は、電流測定部７３により測定されている電流値をサンプリングする。

ステップＳ１４の処理後、処理はステップＳ１５に進み、制御回路７４は、アドレスｎのセル１０−ｎが正常であるか否かを判定する。例えば、制御回路７４は、ＦＥＴ６１―ｎをＯＮにすることにより、太陽光発電モジュール２１Ｅの出力電圧および出力電流が１つのセル１０分だけ低下すると、セル１０−ｎは正常であると判定する。一方、制御回路７４は、ＦＥＴ６１―ｎをＯＮにすることにより、太陽光発電モジュール２１Ｅの出力電流が増加すると、セル１０−ｎは正常でない（異常が発生した）と判定する。

ステップＳ１５において、制御回路７４が、アドレスｎのセル１０−ｎが正常であると判定した場合、処理はステップＳ１６をスキップしてステップＳ１７に進む。

一方、ステップＳ１５において、制御回路７４が、アドレスｎのセル１０−ｎが正常でないと判定した場合、処理はステップＳ１６に進む。ステップＳ１６において、制御回路７４は、例えば内蔵する記録領域に、正常でないと判定したセル１０のアドレス、即ち、現在のアドレスｎを記録し、処理はステップＳ１７に進む。

ステップＳ１７において、制御回路７４は、全てのセル１０に対する検査を行ったか否かを判定する。例えば、制御回路７４は、太陽光発電モジュール２１Ｅが備えるセル１０の個数がＮである場合、現在の変数ｎがＮ以上である場合、全てのセル１０に対する検査を行ったと判定し、現在の変数ｎがＮ未満である場合、全てのセル１０に対する検査を行っていないと判定する。

ステップＳ１７において、制御回路７４が、全てのセル１０に対する検査を行っていないと判定した場合、処理はステップＳ１８に進み、制御回路７４は、変数ｎをインクリメント（ｎ＝ｎ＋１）し、処理はステップＳ１２に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。

一方、ステップＳ１７において、制御回路７４が、全てのセル１０に対する検査を行ったと判定した場合、処理は終了される。

以上のように、制御回路７４は、太陽光発電モジュール２１Ｅが備える全てのセル１０を順次バイパスして、それぞれのセル１０が正常であるか否かを判定し、正常でないと判定された、即ち、異常が発生したセル１０を検出することができる。

制御回路７４には、このような検査を行うプログラムが記録されており、一連の処理を自動的に行うことができ、制御回路７４は、定期的に太陽光発電モジュール２１Ｅを検査することができる。また、セル１０の応答速度を考慮しても、１つのセル１０あたり１秒以内で検査することができ、例えば、５０個のセル１０で構成される太陽光発電モジュール１枚の検査に要する時間は１分以内とすることができる。従って、太陽光発電モジュールの検査を毎日実施したとしても、一日の発電量に大きな影響を及ぼすことはない。

また、このような検査を、一日のうちに数回行うことにより、例えば、時間帯によって日照が遮られることにより、不良となるセル１０を検出することができる。また、このような検査を、一年を通して行うことにより、季節によって日照が遮られることにより、不良となるセル１０を検出することができる。このように、制御回路７４には、時間帯や季節などの外部環境によって不良となるセル１０の情報が蓄積され、その履歴を参照することで、セル１０が不良となる時間帯や季節などにおいて、そのセル１０をバイパスするように設定することで、太陽光発電モジュール２１Ｅを最適に制御することができる。

次に、図１３は、図１１の自動検査システム７１において太陽光発電モジュール２１Ｅを最適に制御するための設定を行う処理を説明するフローチャートである。

ステップＳ２１において、制御回路７４は、設定を行う初期設定として、設定対象となるセル１０のアドレスを指定する変数ｎに１をセットし、処理はステップＳ２２に進む。

ステップＳ２２において、制御回路７４は、内蔵する記憶領域に記憶されているアドレスｎのセル１０−ｎの履歴を参照する。

ステップＳ２２の処理後、処理はステップＳ２３に進み、制御回路７４は、ステップＳ２２で参照した履歴に基づいて、アドレスｎのセル１０−ｎは、常に不良であるか否かを判定する。

ステップＳ２３において、アドレスｎのセル１０−ｎは常に不良であると判定された場合、処理はステップＳ２４に進み、制御回路７４は、アドレスｎのセル１０−ｎは常にバイパスすると設定する。

一方、ステップＳ２３において、アドレスｎのセル１０−ｎは、常に不良でないと判定された場合、処理はステップＳ２５に進み、制御回路７４は、ステップＳ２２で参照した履歴に基づいて、セル１０−ｎは外部環境によって不良となるか否かを判定する。

ステップＳ２５において、アドレスｎのセル１０−ｎは外部環境によって不良となると判定された場合、処理はステップＳ２６に進み、制御回路７４は、ステップＳ２２で参照した履歴に基づいて、アドレスｎのセル１０−ｎをバイパスするタイミングを設定する。即ち、セル１０−ｎが不良となる時間帯および季節によりをセル１０−ｎをバイパスするように設定する。

ステップＳ２４またはＳ２６の処理後、あるいは、ステップＳ２５においてアドレスｎのセル１０−ｎは外部環境によって不良とならない（常に正常である）と判定された場合、処理はステップＳ２７に進む。

ステップＳ２７において、制御回路７４は、全てのセル１０に対する設定を行ったか否かを判定し、全てのセル１０に対する設定を行っていないと判定した場合、処理はステップＳ２８に進む。ステップＳ２８において、制御回路７４は、変数ｎをインクリメント（ｎ＝ｎ＋１）し、処理はステップＳ２２に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。

一方、ステップＳ２７において、制御回路７４が、全てのセル１０に対する設定を行ったと判定した場合、処理は終了される。

以上のように、制御回路７４は、不具合が発生したセル１０に対しては常にバイパスすると設定することができるとともに、外部環境によって不良となるセル１０に対しては、そのセル１０をバイパスするタイミング（時間帯および季節）を設定することができる。これにより、例えば、セル１０が不良となる条件が整った場合に、ＦＥＴ６１を積極的にＯＮにすることにより、太陽光発電モジュール２１Ｅの発電量が減少することを効率よく回避することができる。

また、太陽光発電モジュール２１Ｅを最適に制御するための設定を行う処理を所定の間隔で行うことにより、外部環境の変化により、例えば、設置場所の近隣に建造物が新たに建設されたことによって日照条件が変化することにより、不良となるセル１０が新たに発生したとしても、そのセル１０が適切にバイパスされるように設定することができ、太陽光発電モジュール２１Ｅの発電特性の低下を適切に抑制することができる。

なお、太陽光発電装置が複数の太陽光発電モジュール２１を備えて構成される場合、図１２および図１３を参照して説明した処理は、太陽光発電モジュール２１ごとに行うことができ、制御回路７４には、太陽光発電モジュール２１ごとの履歴が記録される。即ち、制御回路７４は、太陽光発電モジュール２１ごとに最適な制御を行うことができる。

なお、上述のフローチャートを参照して説明した各処理は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）も含むものである。また、プログラムは、１のCPUにより処理されるものであっても良いし、複数のCPUによって分散処理されるものであっても良い。

また、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。

なお、上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のコンピュータなどに、プログラム記録媒体からインストールされる。

コンピュータでは、ROM（Read Only Memory）に記憶されているプログラムや、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる記憶部に記憶されているプログラムなどが、RAM（Random Access Memory）にロードされ、CPU（Central Processing Unit）により実行される。それにより、上述した一連の処理が行われる。

また、それらのプログラムは、あらかじめ記憶部に記憶させておく他、ネットワークインタフェースなどよりなる通信部を介して、あるいは、磁気ディスク（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク（CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disc)等）、光磁気ディスク、または半導体メモリなどのリムーバブルメディアを駆動するドライブを介して、コンピュータにインストールすることができる。

なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。また、プログラムは、１つのCPUにより処理されるものであっても良いし、複数のCPUによって分散処理されるものであっても良い。

なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

１０ セル， ２１ 太陽光発電モジュール， ２２ バイパスダイオード， ２３ バイパススイッチ， ２４ マーキング， ３１ コイルばね， ３２ 固定接触部， ３３ 可動接触部， ３４ 磁性部材， ３５ 板ばね， ４１ バックシート， ４２ 配線， ４３ 磁石， ４４ フロントシート， ５１ 駆動回路， ５２ 磁気コイル， ５３ 制御スイッチ， ６１ ＦＥＴ， ６２ 入出力ポート， ６３ 絶縁回路， ７１ 自動検査システム， ７２ 電圧測定部， ７３ 電流測定部， ７４ 制御回路， ７５ 絶縁回路， ７６ 変換回路

Claims (8)

1. 受光した光に応じて発電し、直列に接続される複数のセルと、
   外部からの動作に応じて前記セルそれぞれをバイパスする複数のバイパス部と
   を備える太陽光発電モジュール。
2. 前記バイパス部は、前記セルごとに配置されている
   請求項１に記載の太陽光発電モジュール。
3. 前記バイパス部は、隣り合う２個の前記セルを選択的にバイパスすることができるように、少なくとも２個の前記セルごとに配置されている
   請求項１に記載の太陽光発電モジュール。
4. 前記バイパス部は、前記セルが封入されたパネルの外部から近接される磁石によって開閉する接点を有するスイッチにより構成される
   請求項１に記載の太陽光発電モジュール。
5. 前記セルが封入されたパネルには、前記スイッチが配置されている位置を示すマークが表示されている
   請求項１に記載の太陽光発電モジュール。
6. 前記太陽光発電モジュールから出力される電力の電圧を測定する電圧測定部と、
   前記太陽光発電モジュールから出力される電力の電流を測定する電流測定部と、
   前記電圧および電流を監視し、前記バイパス部によるバイパスを制御する制御部と
   をさらに備え、
   前記制御部は、検査対象となる前記セルを順次選択し、選択された前記セルを、そのセルに対応する前記バイパス部によりバイパスさせ、前記電圧および電流に基づいてバイパスされた前記セルが正常であるか否かを判定し、正常でないと判定された前記セルを記録する
   請求項１に記載の太陽光発電モジュール。
7. 前記制御部は、正常でないと判定された前記セルの履歴を参照し、そのセルをバイパスするタイミングを設定する
   請求項６に記載の太陽光発電モジュール。
8. 受光した光に応じて発電し、直列に接続される複数のセルと、外部からの動作に応じて前記セルそれぞれをバイパスする複数のバイパス部とを有する太陽光発電モジュールと、
   前記太陽光発電モジュールから出力される電力の電圧を測定する電圧測定部と、
   前記太陽光発電モジュールから出力される電力の電流を測定する電流測定部と、
   前記電圧および電流を監視し、前記バイパス部によるバイパスを制御する制御部と
   を備える太陽光発電モジュール自動検査システムの検査方法において、
   検査対象となる前記セルを順次選択し、
   選択された前記セルを、そのセルに対応する前記バイパス部によりバイパスさせ、
   前記電圧および電流に基づいてバイパスされた前記セルが正常であるか否かを判定し、
   正常でないと判定された前記セルを記録する
   ステップを含む検査方法。

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