JP2012204651A - 太陽電池モジュール、太陽光発電システム、太陽電池モジュールにおける太陽電池セルの接続切替制御方法、接続切替制御プログラム、及び記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】受光面にどのような影がかかっても、常に最大電力点を捉えることのできる接続切替制御を行う。
【解決手段】複数個の太陽電池セル１０が碁盤目状に配置されて順次直列接続された太陽電池モジュール１であって、隣接する太陽電池セル１０同士を直列接続または並列接続に切り替える切替手段２０と、太陽電池セル１０の電流値を計測する電流計測手段３０と、電流計測手段３０により計測された電流値に基づいて切替手段２０の切り替え制御を行う切替制御手段４０とを備え、前記切替制御手段４０は、日陰にある太陽電池セル１０より検出される電流値の加算値が、日向にある太陽電池セルより検出される電流値になるまで、日陰にあって隣接する太陽電池セル１０同士を直列接続から並列接続に切り替えるように切替手段２０を制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数個の太陽電池セルが順次直列接続された太陽電池モジュールに係り、より詳細には、日陰の影響を考慮した太陽電池モジュール、太陽光発電システム、太陽電池モジュールにおける太陽電池セルの接続切替制御方法、接続切替制御プログラム、及び記録媒体に関する。

従来、複数個の太陽電池セルが順次直列接続された太陽電池モジュールを使用し、太陽電池モジュールの出力電力を最大にすべく太陽電池の動作点を制御するいわゆるＭＰＰＴ制御（最大電力点追従制御）によって発電を行う太陽光発電システムが提供されている。

このような太陽光発電システムでは、太陽電池モジュールに影がかかると、本来の発電できる能力を発揮できない。この点について以下に説明する。

ここでは、図２３に示すように、１６個の太陽電池セルを碁盤目状に配置して直列に接続した場合について説明する。

太陽電池モジュールから最大電力を取り出すためには、電流と電圧の積が最大となるように電圧を制御する必要があるが、電圧−電流特性は、日陰の有無による日射強度の変化等によって変動するため、最大電力を取り出すためには常に最適な電圧に追従させる必要がある。

図２３に示す配置状態において、例えば図中斜線を付した太陽電池セルに影がかかると、影のかかった日陰の太陽電池セルで生成される電流値に、影のかかっていない日向の太陽電池セルが引っ張られ、その結果、太陽電池モジュールの電圧−電流特性は、図２４に示すように、日向の太陽電池セルによる電圧−電流特性（ＶＩ１）と、日陰の太陽電池セルによる電圧−電流特性（ＶＩ２）とからなる階段状のカーブ特性となる。そのため、太陽電池モジュールの電圧−電力特性（Ｖ−Ｐ特性）は、図２５に示すような２山形状の特性となる。この場合、現状のＭＰＰＴ制御（最大電力点追従制御）では、電圧小で電力大の山（図中、最大電力点Ｐ１）ではなく、電圧大で電力小の山（図中、点Ｐ２）を捉えてしまうため、太陽電池モジュール本来の発電できる能力を十分に発揮できないといった問題があった。

このような問題を解決するものとして、太陽電池モジュール間に開閉手段（スイッチ）を設け、太陽電池モジュールが日陰になったときにスイッチのオン、オフにより太陽電池モジュール間の接続を再構築することで、太陽電池パネル全体の出力低下を防止する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載のものは、太陽電池モジュールを碁盤目状に配置して太陽電池パネルを構築したものであり、上記したように太陽電池セルを碁盤目状に配置して太陽電池モジュールを構築したものではないが、太陽電池モジュールを太陽電池セルに置き換えて参照すれば、上記と同様の問題を解決するものである。

すなわち、特許文献１記載のものは、図２６に示すように、複数の太陽電池モジュール２０３を直列に接続してなる複数のユニット２０４を並列に接続して形成され、隣接するユニット２０４の太陽電池モジュール２０３同士を接続して接続方向を切り替え可能とした太陽電池パネル２１０において、ダイオード２０２を介してユニット２０４内の太陽電池モジュール２０３を直列に接続し、かつユニット配列方向に隣接する一方の太陽電池モジュール２０３の正極２０３ａと他方の太陽電池モジュール２０３の負極２０３ｂとの間に開閉手段２０８を設け、一端側のユニット２０４Ａ内の太陽電池モジュール２０３の各負極２０３ｂ、及び他端側のユニット２０４Ｃ内の太陽電池モジュール２０３の各正極２０３ａに、太陽電池モジュール２０３の接続方向を切り替えた段階で切り替え前の電圧を維持する二次電池２０９Ａ，２０９Ｂ，２０９Ｃ，２０９Ｄを設けた構成となっている。

特開２００３−９２４１８号公報

特許文献１記載のものは、図２７に示すように、全てのユニット２０４が部分的に影Ｓに入って、太陽電池パネル２１０の出力電圧が低下すると、図２８に示すように太陽電池モジュール２０３の接続方向を切り替えて、出力電圧を回復するようになっている。

すなわち、特許文献１記載のものでは、影Ｓの想定が、横一列の影しか想定されていないので、例えば太陽電池モジュール１個分に影がかかったときなどは、開閉手段２０７，２０８，２０９をオン、オフ切り替えして太陽電池モジュール２０３の繋ぎ方を変えても、最大電力を取り出すことができないといった問題があった。また、特許文献１記載のものでは、二次電池２０９Ａ，２０９Ｂ，２０９Ｃ，２０９Ｄを設ける必要があるため、構造的にも複雑になるといった問題もあった。

本発明はかかる問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、受光面にどのような影がかかっても常に最大電力点を捉えることのできる太陽電池モジュール、太陽光発電システム、太陽電池モジュールにおける太陽電池セルの接続切替制御方法、接続切替制御プログラム、及び記録媒体を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の太陽電池モジュールは、複数個の太陽電池セルが順次直列接続された太陽電池モジュールであって、隣接する前記太陽電池セル同士を直列接続または並列接続に切り替える切替手段と、前記太陽電池セルの電流値を計測する電流計測手段と、前記電流計測手段により計測された電流値に基づいて前記切替手段の切り替え制御を行う切替制御手段とを備え、前記切替制御手段は、日陰にある太陽電池セルより計測される前記電流値の加算値が、日向にある太陽電池セルより計測される電流値になるまで、日陰にあって隣接する前記太陽電池セル同士を前記直列接続から並列接続に切り替えるように前記切替手段を制御することを特徴としている。

このような特徴を有する本発明によれば、日陰にある太陽電池セルより計測される電流値の加算値が、日向にある太陽電池セルより計測される電流値の近傍値になるまで、日陰にある太陽電池セル同士を並列に接続することで、並列接続された日陰にある太陽電池セル群全体の電圧−電流特性は、日向にある各太陽電池セルの電圧−電流特性にほぼ近似した特性となる。これにより、最大電力点追従制御を行った場合に、太陽電池モジュールに部分的にどのような日陰が発生したとしても、その日陰に影響されることなく、常に最大電力点を捉えることが可能となる。

図１（ａ）〜（ｈ）は、本発明の太陽電池モジュールの動作原理図を示している。この動作原理図では、４個の太陽電池セル１０が直列接続されており、同図（ａ）に示すように、全ての太陽電池セル１０が日向にある場合には、各太陽電池セル１０の電圧−電流特性は、同図（ｂ）に示すように、各太陽電池セル１０が直列に接続されているので、電圧方向に足し算され、全体として形の整った電圧−電流特性となる。なお、各太陽電池セル１０の中に記載している数値は、日向にある場合の出力電流値を１００として示したものである。

これに対し、各太陽電池セル１０にバイパスダイオードが接続されている太陽電池モジュールでは、同図（ｃ）に示すように、下３個の太陽電池セル１０に影がかかって日陰になった場合、各太陽電池セル１０の出力電流値が図中に記載しているように３３（約１／３）になったとすると、各太陽電池セル１０の電圧−電流特性は、同図（ｄ）に示すように、電流が１／３になった３個の太陽電池セル１０も電圧方向に足されるので、低電流が主で形の歪な（階段状の）電圧−電流特性となる。一方、各太陽電池セル１０にバイパスダイオードが接続されていない太陽電池モジュールでは、同図（ｅ）に示すように、下３個の太陽電池セル１０に影がかかって日陰になった場合、各太陽電池セル１０の出力電流値が図中に記載しているように３３（約１／３）になったとすると、各太陽電池セル１０の電圧−電流特性は、同図（ｆ）に示すように、日向の太陽電池セルが、電流が１／３になった３個の日陰の太陽電池セル１０に引っ張られて低電流となり、全体として低電流で形の整った電圧−電流特性となる。

この場合、同図（ｇ）に示すように、日陰になっている３個の太陽電池セル１０を並列に接続して、日向にある太陽電池セル１０と直列に接続すると、並列接続された太陽電池セル１０の電圧−電流特性は、同図（ｈ）に示すように、電流が１／３になった３個の太陽電池セル１０が電流方向に足されるので、全体として高電流で形の整った電圧−電流特性が得られることになる。これにより、最大電力点追従制御を行っても、日陰に影響されることなく、常に最大電力点を捉えることが可能となる。

また、本発明の太陽電池モジュールによれば、並列接続された前記太陽電池セル群が隣接して複数存在する場合には、隣接する前記太陽電池セル群の間は直列接続とする。

これにより、多くの太陽電池セルが日陰に入っている場合でも、並列接続された隣接する複数組の太陽電池セル群同士を直列接続することで、日陰にある複数組の太陽電池セル群の電圧−電流特性を、日向にある各太陽電池セルの電圧−電流特性にほぼ近似した特性とすることができる。これにより、最大電力点追従制御を行った場合に、太陽電池モジュールの広い範囲に日陰が発生したとしても、その日陰に影響されることなく、常に最大電力点を捉えることが可能となる。

また、本発明の太陽電池モジュールによれば、前記複数個の太陽電池セルは碁盤目状に配置され、前記切替手段は、上下方向に隣接する太陽電池セル間、左右方向に隣接する太陽電池セル間、右斜め上及び左斜め下方向に隣接する太陽電池セル間、及び、左斜め上及び右斜め下方向に隣接する太陽電池セル間に、隣接する太陽電池セル同士を直列または並列に接続切り替えする隣接スイッチ群をそれぞれ備えており、前記切替制御手段は、前記隣接スイッチ群の切り替え制御により、隣接する太陽電池セル同士の接続を直列接続または並列接続のいずれかに切り替える構成としている。

このような構成によれば、隣接する太陽電池セル間に設けられている隣接スイッチ群を切り替え制御することで、日陰にある太陽電池セル群全体の電圧−電流特性を、日向にある太陽電池セルの電圧−電流特性にほぼ近似させることができるため、その後の最大電力点追従制御を行った場合に、常に最大電力点を捉えることが可能となる。

また、本発明の太陽電池モジュールによれば、上下方向に隣接する太陽電池セル間を接続する前記隣接スイッチ群は、隣接する太陽電池セル同士を並列に接続する第１スイッチと、隣接する太陽電池セル同士を下方向に向かって電流を流すように直列接続する下向き第２スイッチと、隣接する太陽電池セル同士を上方向に向かって電流を流すように直列接続する上向き第３スイッチとを備え、左右方向に隣接する太陽電池セル間を接続する前記隣接スイッチ群は、隣接する太陽電池セル同士を並列に接続する第１スイッチと、隣接する太陽電池セル同士を右方向に向かって電流を流すように直列接続する右向き第２スイッチと、隣接する太陽電池セル同士を左方向に向かって電流を流すように直列接続する左向き第３スイッチとを備え、右斜め上及び左斜め下方向に隣接する太陽電池セル間を接続する前記隣接スイッチ群は、隣接する太陽電池セル同士を並列に接続する第１スイッチと、隣接する太陽電池セル同士を右斜め上方向に向かって電流を流すように直列接続する右斜め上向き第２スイッチと、隣接する太陽電池セル同士を左斜め下方向に向かって電流を流すように直列接続する左斜め下向き第３スイッチとを備え、左斜め上及び右斜め下方向に隣接する太陽電池セル間を接続する前記隣接スイッチ群は、隣接する太陽電池セル同士を並列に接続する第１スイッチと、隣接する太陽電池セル同士を左斜め上方向に向かって電流を流すように直列接続する左斜め上向き第２スイッチと、隣接する太陽電池セル同士を右斜め下方向に向かって電流を流すように直列接続する右斜め下向き第３スイッチとを備えた構成としている。

このような構成によれば、各方向の隣接スイッチ群を第１スイッチと第２スイッチと第３スイッチとで構成することで、上下方向、左右方向、右斜め上及び左斜め下方向、及び、左斜め上及び右斜め下方向の全ての方向において、隣接する太陽電池セル同士を、並列接続、一方向への直列接続、他方向への直列接続の全ての接続状態に切り替えることができる。

また、本発明の太陽電池モジュールによれば、碁盤目状に配置された前記太陽電池セルの周囲に外部バスバーが配置され、外周部に配置されている前記太陽電池セルと前記外部バスバーとの間に外周側スイッチ群が配置され、前記切替制御手段は、前記外周側スイッチ群の接続制御により、前記外部バスバーを通じて、日向の太陽電池セルと日陰の太陽電池セルとを直列に接続する構成としている。

このような構成とすれば、日向の太陽電池セルと日陰の太陽電池セルとを外部バスバーを通じて直列に接続することで、日向の太陽電池セルと日陰の太陽電池セルとが離れた位置にあっても、確実に直列接続することができる。

また、本発明の太陽電池モジュールによれば、前記外部バスバーは、太陽電池モジュールの出力端子に接続する出力側信号線と、太陽電池モジュールの入力端子に接続する入力側信号線と、太陽電池セル同士を直列に接続するバス信号線とを備え、前記外周側スイッチ群は、前記太陽電池セルを前記出力側信号線に接続する外周側第１スイッチと、前記太陽電池セルを前記入力側信号線に接続する外周側第２スイッチと、前記太陽電池セルを前記バス信号線に接続する外周側第３スイッチとを備え、前記切替制御手段は、前記外周側第３スイッチの接続制御により、前記バス信号線を通じて、日向の太陽電池セルと日陰の太陽電池セルとを直列に接続する一方、前記外周側第１スイッチの接続制御により、外周部に配置されている任意の太陽電池セルを太陽電池モジュールの前記出力端子に接続し、前記外周側第２スイッチの接続制御により、外周部に配置されている別の太陽電池セルを太陽電池モジュールの前記入力端子に接続する構成としている。

このような構成とすれば、外周部に配置されているどの太陽電池セルでも、外周側スイッチ群の接続制御により、太陽電池モジュールの出力端子または入力端子のいずれかに接続可能であるため、日向にある太陽電池セルの直列接続や、日陰にある太陽電池セルの並列接続の接続パターンを自由に設定することができ、種々の配線構造に柔軟に対応することが可能である。

また、本発明の太陽電池モジュールによれば、前記太陽電池セルは、電流値を計測するためのスイッチ素子部を備えており、前記電流計測手段は、前記スイッチ素子部のオン、オフ制御により前記太陽電池セルの短絡電流値を計測する構成とてしもよい。

このような構成とすれば、スイッチ素子部のオン、オフによって太陽電池セルの短絡電流値を計測することで、その太陽電池セルの一部または全部が日陰に入っているか否かを簡単に計測することができる。

また、本発明の太陽電池モジュールによれば、前記電流計測手段による各太陽電池セルの電流値の計測、及び、前記切替制御手段による前記切替手段の切り替え制御は、随時または予め設定された一定時間が経過するごとに行われる構成としてもよい。

このような構成とすれば、電流計測手段による各太陽電池セルの電流値の計測、及び、切替制御手段による切替手段の切り替え制御を、予め設定された一定時間が経過するごとに行うことで、時々刻々変化する日陰の影響に追従するように、隣接する太陽電池セル同士の直並列接続をタイミング良く切り替えることができる。

また、本発明の太陽光発電システムは、上記各構成の太陽電池モジュールと、前記太陽電池モジュールの出力電力を最大にすべく各太陽電池セルの動作点を制御する最大電力点追従制御を行う最大電力点追従制御手段と、を備えた構成としている。

本発明の太陽光発電システムによれば、本発明の太陽電池モジュールを用いて最大電力点追従制御を行うことにより、太陽電池モジュールの受光面に部分的にどのような日陰ができたとしても、その日陰に影響されることなく、常に太陽電池モジュールの最大電力点を捉えることが可能となる。

本発明の太陽光発電システムによれば、前記最大電力点追従制御手段は、前記切替制御手段を含む構成としてもよい。このように、最大電力点追従制御手段が切替制御手段を含む構成とすることで、制御系統を一元化及び簡素化することができる。

また、本発明の太陽電池モジュールにおける太陽電池セルの接続切替制御方法は、複数個の太陽電池セルが順次直列接続され、隣接する前記太陽電池セル同士を直列接続または並列接続に切り替える切替手段と、前記太陽電池セルの電流値を計測する電流値計測手段と、前記電流値計測手段により計測された電流値に基づいて前記切替手段の切り替え制御を行う切替制御手段とを備えた太陽電池モジュールにおける前記太陽電池セルの接続切替制御方法であって、前記切替制御手段は、随時または一定の時間間隔で隣接する太陽電池セルの電流値を順次計測するステップと、計測の結果、日陰にある太陽電池セルより計測される電流値の加算値が、日向にある太陽電池セルより計測される電流値の近傍値になるまで、日陰にあって隣接する太陽電池セル同士を直列接続から並列接続に順次切り替えるステップと、直列接続されている前記太陽電池セルを太陽電池モジュールの出力端子に接続し、並列接続されている前記太陽電池セルを太陽電池モジュールの入力端子に接続するステップと、を実施することを特徴としている。

また、本発明の接続切替制御プログラムは、上記接続切替制御方法の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴としている。なお、このような接続切替制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して提供することができる。

このような特徴を有する本発明によれば、日陰にある太陽電池セルにより検出される電流値の加算値が、日向にある太陽電池セルにより検出される電流値の近傍値になるまで、日陰にある太陽電池セル同士を並列に接続することで、並列接続された日陰にある太陽電池セル群全体の電圧−電流特性は、日向にある各太陽電池セルの電圧−電流特性にほぼ近似した特性となる。これにより、最大電力点追従制御を行った場合に、太陽電池モジュールに部分的に日陰が発生したとしても、その日陰に影響されることなく、常に最大電力点を捉えることが可能となる。

本発明は上記のように構成したので、太陽電池モジュールに部分的にどのような直線的な日陰が発生したとしても、その日陰に影響されることなく、常に最大電力点を捉えることができ、効率の良い発電を行うことができる。

本発明の太陽電池モジュールの動作原理を説明する図である。 本発明の太陽電池モジュールの一実施形態の電気的構成を示す全体図である。 切替手段のより詳細な構成を示す一部拡大図である。 上下方向に隣接する太陽電池セル間を接続する隣接スイッチ群の具体的な構成図である。 左右方向に隣接する太陽電池セル間を接続する隣接スイッチ群の具体的な構成図である。 右斜め上及び左斜め下方向に隣接する太陽電池セル間を接続する隣接スイッチ群の具体的な構成図である。 左斜め上及び右斜め下方向に隣接する太陽電池セル間を接続する隣接スイッチ群の具体的な構成図である。 パネル外周部に配置された太陽電池セルの周囲に配置された外部バスバーのより詳細な構成を示す図である。 パネル外周部に配置された太陽電池セルと外部バスバーとの間に配置された外周側スイッチ群の具体的な構成図である。 切替制御手段による各太陽電池セルの接続切替制御処理を示すフローチャートである。 切替制御手段による各太陽電池セルの接続切替制御処理を示すフローチャートである。 切替制御手段による各太陽電池セルの接続切替制御処理を示すフローチャートである。 接続切替制御の具体例１を示し、全ての太陽電池セルが日向にある場合の各太陽電池セルの接続状態を示す説明図である。 接続切替制御の具体例１を示し、一部の太陽電池セルが日陰に入っている状態を示す説明図である。 接続切替制御の具体例１を示し、太陽電池セルの接続方向を決定する処理の説明図である。 接続切替制御の具体例１を示し、各太陽電池セルの接続状態を示す説明図である。 切替制御手段による各太陽電池セルの接続切替制御後の太陽電池モジュールの電圧−電流特性図である。 切替制御手段による各太陽電池セルの接続切替制御後の太陽電池モジュールの電圧−電流特性図、及び、電圧−電力特性図である。 バイパスダイオードを有する場合の、切替制御手段による各太陽電池セルの接続切替制御後の太陽電池モジュールの電圧−電流特性図である。 バイパスダイオードを有する場合の、切替制御手段による各太陽電池セルの接続切替制御後の太陽電池モジュールの電圧−電流特性図、及び、電圧−電力特性図である。 図１４に示す各隣接スイッチ群の接続状態を簡略化して示した接続図である。 接続切替制御の具体例２を示し、一部の太陽電池セルが日陰に入っている状態を示す説明図である。 接続切替制御の具体例２を示し、図１８Ａに示す状態の各太陽電池セルを、図１０Ａ〜図１０Ｃに示すフローチャートに従って直並列に接続切り替えした結果の接続図である。 接続切替制御の具体例３を示し、一部の太陽電池セルが日陰に入っている状態を示す説明図である。 接続切替制御の具体例３を示し、図１９Ａに示す状態の各太陽電池セルを、図１０〜図１０Ｃに示すフローチャートに従って直並列に接続切り替えした結果の接続図である。 接続切替制御の具体例４を示し、一部の太陽電池セルが日陰に入っている状態を示す説明図である。 接続切替制御の具体例４を示し、図２０Ａに示す状態の各太陽電池セルを、図１０〜図１０Ｃに示すフローチャートに従って直並列に接続切り替えした結果の接続図である。 接続切替制御の具体例５を示し、一部の太陽電池セルが日陰に入っている状態を示す説明図である。 接続切替制御の具体例５を示し、図２１Ａに示す状態の各太陽電池セルを、図１０〜図１０Ｃに示すフローチャートに従って直並列に接続切り替えした結果の接続図である。 本発明の太陽電池モジュールを用いた太陽光発電システムの一構成例を示す全体図である。 従来の太陽電池モジュールにおける太陽電池セルの接続状態を示す説明図である。 従来の太陽電池モジュールにおいて日陰ができ場合の電圧−電流特性図である。 従来の太陽電池モジュールにおいて日陰ができ場合の電圧−電力特性図である。 特許文献１に記載された太陽電池パネルの構成図である。 太陽電池パネルに影がかかって切り替えモードに移行する際の構成図である。 太陽電池パネルが切り替えモードで発電している際の構成図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図２は、本発明の太陽電池モジュールの一実施形態の電気的構成を示す全体図である。

本実施形態の太陽電池モジュール１は、碁盤目状に配置された複数個（この例では、４×４の１６個）の太陽電池セル１０が、原則的に順次直列接続された構成となっている。また、本実施形態では、各太陽電池セル１０はバイパスダイオードを接続していない構成としている。

そして、この構成において、隣接する太陽電池セル１０同士の接続を直列または並列に切り替える一方、太陽電池モジュール１のパネル外周部に配置された太陽電池セル（すなわち、上端行及び下端行の太陽電池セル、及び、右端行及び左端行の太陽電池セル）１０と外部バスバー１５との接続を切り替える切替手段２０と、各太陽電池セル１０の電流値を個別に計測する電流計測手段３０と、電流計測手段３０により計測された各太陽電池セル１０の電流値に基づいて切替手段２０の切り替え制御を行う切替制御手段４０とを備えて構成されている。

切替制御手段４０は、図示は省略しているがＣＰＵ、動作プログラムを格納したＲＯＭ、動作プログラムの実行時にはワークエリアとして働くＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータ（以下、マイコンと称す。）を備えており、日陰にある太陽電池セルより計測された電流値の加算値が、日向にある太陽電池セルより計測された電流値になるまで、日陰にあって隣接する太陽電池セル同士を直列接続から並列接続に切り替えるように切替手段２０を制御する構成となっている。

すなわち、日陰にある太陽電池セルより計測される電流値の加算値が、日向にある太陽電池セルより計測される電流値になるまで、日陰にあって隣接する太陽電池セル同士を並列に接続することで、並列接続された日陰にある太陽電池セル群全体の電圧−電流特性を、日向にある各太陽電池セルの電圧−電流特性にほぼ近似した特性とすることができる。

また、切替制御手段４０は、外部バスバー１５を介して、離れた太陽電池セル同士を直列接続したり、パネル外周部に配置された任意の太陽電池セルを太陽電池モジュール１の＋端子（出力端子）１ａや−端子（入力端子）１ｂに接続するように切替手段２０を制御する構成となっている。

図３は、切替手段２０のより詳細な構成を示す一部拡大図である。

図３に示すように、切替手段２０は、上下方向に隣接する太陽電池セル１０間、左右方向に隣接する太陽電池セル１０間、右上及び左下方向に隣接する太陽電池セル１０間、及び、左上及び右下方向に隣接する太陽電池セル１０間のそれぞれに、隣接する太陽電池セル同士を直列または並列に接続切り替えする隣接スイッチ群２１ａ〜２１ｄ（図中、黒塗りの矢符で示す）を備えており、これら隣接スイッチ群２１ａ〜２１ｄを個別に切り替え制御することにより、隣接する太陽電池セル１０同士の接続を直列接続または並列接続のいずれかに切り替えるようになっている。また、切替手段２０は、パネル外周部に配置された太陽電池セル１０と外部バスバー１５との間に、外周側スイッチ群（図２中、白抜きの矢符で示す）２２を備えており、任意の外周側スイッチ群２２を切り替え制御することにより、離れた太陽電池セル同士を直列に接続したり、パネル外周部に配置されている任意の太陽電池セルを太陽電池モジュール１の＋端子１ａや−端子１ｂに接続するようになっている。

図４は、上下方向に隣接する太陽電池セル１０間を接続する隣接スイッチ群２１ａの具体的な構成例を示している。

上下方向に隣接する太陽電池セル１０間を接続する隣接スイッチ群２１ａは、隣接する太陽電池セル１０同士を並列に接続する第１スイッチ２１ａ１と、上下に隣接する太陽電池セル同士１０を下方向に向かって電流を流すように直列接続する下向き第２スイッチ２１ａ２と、隣接する太陽電池セル１０同士を上方向に向かって電流を流すように直列接続する上向き第３スイッチ２１ａ３とを備えている。

すなわち、第１スイッチ２１ａ１はリレースイッチとなっており、一方のリレースイッチ２１ａ１１の各端子は、上側の太陽電池セル１０の＋端子と下側の太陽電池セル１０の＋端子とに接続され、他方のリレースイッチ２１ａ１２は、上側の太陽電池セル１０の−端子と下側の太陽電池セル１０の−端子とに接続されている。また、下向き第２スイッチ２１ａ２の各端子は、上側の太陽電池セル１０の＋端子と下側の太陽電池セル１０の−端子とに接続され、上向き第３スイッチ２１ａ３の各端子は、上側の太陽電池セル１０の−端子と下側の太陽電池セル１０の＋端子とに接続されている。

従って、第１スイッチ２１ａ１をオンすることにより、上側の太陽電池セル１０と下側の太陽電池セル１０とが並列接続される。また、下向き第２スイッチ２１ａ２をオンすることにより、上側の太陽電池セル１０の＋端子から下側の太陽電池セル１０の−端子に向かって下方向に電流が流れるように直列接続される。また、上向き第３スイッチ２１ａ３をオンすることにより、下側の太陽電池セル１０の＋端子から上側の太陽電池セル１０の−端子に向かって上方向に電流が流れるように直列接続される。

図５は、左右方向に隣接する太陽電池セル１０間を接続する隣接スイッチ群２１ｂの具体的な構成例を示している。

左右方向に隣接する太陽電池セル１０間を接続する隣接スイッチ群２１ｂは、隣接する太陽電池セル１０同士を並列に接続する第１スイッチ２１ｂ１と、隣接する太陽電池セル１０同士を右方向に向かって電流を流すように直列接続する右向き第２スイッチ２１ｂ２と、隣接する太陽電池セル１０同士を左方向に向かって電流を流すように直列接続する左向き第３スイッチ２１ｂ３とを備えている。

すなわち、第１スイッチ２１ｂ１はリレースイッチとなっており、一方のリレースイッチ２１ｂ１１の各端子は、左側の太陽電池セル１０の＋端子と右側の太陽電池セル１０の＋端子とに接続され、他方のリレースイッチ２１ｂ１２は、左側の太陽電池セル１０の−端子と右側の太陽電池セル１０の−端子とに接続されている。また、右向き第２スイッチ２１ｂ２の各端子は、左側の太陽電池セル１０の＋端子と右側の太陽電池セル１０の−端子とに接続され、左向き第３スイッチ２１ｂ３の各端子は、左側の太陽電池セル１０の−端子と右側の太陽電池セル１０の＋端子とに接続されている。

従って、第１スイッチ２１ｂ１をオンすることにより、左側の太陽電池セル１０と右側の太陽電池セル１０とが並列接続される。また、左向き第２スイッチ２１ｂ２をオンすることにより、左側の太陽電池セル１０の＋端子から右側の太陽電池セル１０の−端子に向かって右方向に電流が流れるように直列接続される。また、左向き第３スイッチ２１ｂ３をオンすることにより、右側の太陽電池セル１０の＋端子から左側の太陽電池セル１０の−端子に向かって左方向に電流が流れるように直列接続される。

図６は、右斜め上及び左斜め下方向に隣接する太陽電池セル１０間を接続する隣接スイッチ群２１ｃの具体的な構成例を示している。

右斜め上及び左斜め下方向に隣接する太陽電池セル１０間を接続する隣接スイッチ群２１ｃは、隣接する太陽電池セル１０同士を並列に接続する第１スイッチ２１ｃ１と、隣接する太陽電池セル１０同士を右斜め上方向に向かって電流を流すように直列接続する右斜め上向き第２スイッチ２１ｃ２と、隣接する太陽電池セル１０同士を左斜め下方向に向かって電流を流すように直列接続する左斜め下向き第３スイッチ２１ｃ３とを備えている。

すなわち、第１スイッチ２１ｃ１はリレースイッチとなっており、一方のリレースイッチ２１ｃ１１の各端子は、左下側の太陽電池セル１０の＋端子と右上側の太陽電池セル１０の＋端子とに接続され、他方のリレースイッチ２１ｃ１２は、左下側の太陽電池セル１０の−端子と右上側の太陽電池セル１０の−端子とに接続されている。また、右斜め上向き第２スイッチ２１ｃ２の各端子は、左下側の太陽電池セル１０の＋端子と右上側の太陽電池セル１０の−端子とに接続され、左斜め下向き第３スイッチ２１ｃ３の各端子は、右上側の太陽電池セル１０の＋端子と左下側の太陽電池セル１０の−端子とに接続されている。

従って、第１スイッチ２１ｃ１をオンすることにより、右上側の太陽電池セル１０と左下側の太陽電池セル１０とが並列接続される。また、右斜め上向き第２スイッチ２１ｃ２をオンすることにより、左下側の太陽電池セル１０の＋端子から右上側の太陽電池セル１０の−端子に向かって右斜め上方向に電流が流れるように直列接続される。また、左斜め下向き第３スイッチ２１ｃ３をオンすることにより、右上側の太陽電池セル１０の＋端子から左下側の太陽電池セル１０の−端子に向かって左斜め下方向に電流が流れるように直列接続される。

図７は、左斜め上及び右斜め下方向に隣接する太陽電池セル１０間を接続する隣接スイッチ群２１ｄの具体的な構成例を示している。

左斜め上及び右斜め下方向に隣接する太陽電池セル１０間を接続する隣接スイッチ群２１ｄは、隣接する太陽電池セル１０同士を並列に接続する第１スイッチ２１ｄ１と、隣接する太陽電池セル１０同士を左斜め上方向に向かって電流を流すように直列接続する左斜め上向き第２スイッチ２１ｄ２と、隣接する太陽電池セル１０同士を右斜め下方向に向かって電流を流すように直列接続する右斜め下向き第３スイッチ２１ｄ３とを備えている。

すなわち、第１スイッチ２１ｄ１はリレースイッチとなっており、一方のリレースイッチ２１ｄ１１の各端子は、左上側の太陽電池セル１０の−端子と右下側の太陽電池セル１０の−端子とに接続され、他方のリレースイッチ２１ｄ１２は、左上側の太陽電池セル１０の＋端子と右下側の太陽電池セル１０の＋端子とに接続されている。また、左斜め上向き第２スイッチ２１ｄ２の各端子は、右下側の太陽電池セル１０の＋端子と左上側の太陽電池セル１０の−端子とに接続され、右斜め下向き第３スイッチ２１ｄ３の各端子は、左上側の太陽電池セル１０の＋端子と右下側の太陽電池セル１０の−端子とに接続されている。

従って、第１スイッチ２１ｄ１をオンすることにより、左上側の太陽電池セル１０と右下側の太陽電池セル１０とが並列接続される。また、左斜め上向き第２スイッチ２１ｄ２をオンすることにより、右下側の太陽電池セル１０の＋端子から左上側の太陽電池セル１０の−端子に向かって左斜め上方向に電流が流れるように直列接続される。また、右斜め下向き第３スイッチ２１ｄ３をオンすることにより、左上側の太陽電池セル１０の＋端子から右下側の太陽電池セル１０の−端子に向かって右斜め下方向に電流が流れるように直列接続される。

このように、本実施形態では、１つの太陽電池セル１０を中心として見た場合、基本的には、上下方向に２つの隣接スイッチ群２１ａ、左右方向に２つの隣接スイッチ群２１ｂ、右斜め上及び左斜め下方向に２つの隣接スイッチ群２１ｃ、左斜め上及び右斜め下方向に２つの隣接スイッチ群２１ｄの８つの隣接スイッチ群を備えた構成となっている。

このように、各方向の隣接スイッチ群２１ａ〜２１ｄをそれぞれ第１スイッチと第２スイッチと第３スイッチとで構成することで、上下方向、左右方向、右斜め上及び左斜め下方向、及び、左斜め上及び右斜め下方向の全ての方向において、隣接する太陽電池セル１０同士を、並列接続、一方向への直列接続、他方向への直列接続の全ての接続状態に切り替えることが可能となる。

図８は、パネル外周部に配置された太陽電池セル１０の周囲に配置された外部バスバー１５のより詳細な構成を示しており、図９は、パネル外周部に配置された太陽電池セル１０と外部バスバー１５との間に配置された外周側スイッチ群２２の具体的な構成例を示している。

外部バスバー１５は、太陽電池モジュール１の＋端子１ａに接続されているプラスライン（出力側信号線）１５ａ、太陽電池モジュール１の−端子１ｂに接続されているマイナスライン（入力側信号線）１５ｂ、及びパネル外周部に配置された太陽電池セル１０同士を直列に接続するためのバスライン（バス信号線）１５ｃによって構成されている。

外周側スイッチ群２２は、太陽電池セル１０の＋端子とプラスライン１５ａとを接続する外周側第１スイッチ２２ａと、太陽電池セル１０の−端子とマイナスライン１５ｂとを接続する外周側第２スイッチ２２ｂと、太陽電池セル１０の＋端子とバスライン１５ｃとを接続する外周側第３スイッチ２２ｃと、太陽電池セル１０の−端子とバスライン１５ｃとを接続する外周側第４スイッチ２２ｄとを備えている。

従って、外周側第１スイッチ２２ａをオンすることにより、太陽電池セル１０の＋端子が外部バスバー１５のプラスライン１５ａに接続されて、太陽電池モジュール１の＋端子１ａに接続され、外周側第２スイッチ２２ｂをオンすることにより、太陽電池セル１０の−端子が外部バスバー１５のマイナスライン１５ｂに接続されて、太陽電池モジュール１の−端子１ｂに接続され、外周側第３スイッチ２２ｃをオンすることにより、太陽電池セル１０の＋端子がバスライン１５ｃに接続されて、最終的に任意の太陽電池セル１０の−端子に直列接続され、外周側第４スイッチ２２ｄをオンすることにより、太陽電池セル１０の−端子がバスライン１５ｃに接続されて、最終的に任意の太陽電池セル１０の＋端子に直列接続される。

また、本実施形態では、図４ないし図７に示すように、各太陽電池セル１０は、短絡電流値を計測するための素子（負荷抵抗）２６とオン・オフスイッチ２７とからなるスイッチ素子部２５を備えており、電流計測手段３０は、切替手段２０によるオン・オフスイッチ２７のオン、オフ制御（素子２６のオン、オフ制御）により、当該太陽電池セル１０の短絡電流値（素子２６を流れる電流値）を計測し、その計測値（短絡電流値）を切替制御手段４０に出力するようになっている。このように、素子２６のオン、オフによって太陽電池セル１０の短絡電流値を計測することで、その太陽電池セル１０の一部または全部が日陰に入っているか否かを、太陽電池セル１０ごとに簡単に計測することができる。

＜接続切替制御の具体例１＞
次に、上記構成の太陽電池モジュール１の稼動中において、その一部が日陰になった場合の切替制御手段４０による各太陽電池セル１０の接続切替制御の具体例１について、図１０Ａないし図１０Ｃに示すフローチャート、及び、図１１ないし図１４に示す説明図を参照して説明する。

ただし、以下の説明では、各行、各列の太陽電池セル１０及び各隣接スイッチ群２１ａ〜２１ｄを区別するため、各太陽電池セル及び各隣接スイッチ群を行番号と列番号とを組み合わせた番地表示（行−列）で表記するものとする。例えば、図８中、左上の太陽電池セル１０は、１行目の１列目（１−１番地）であるから太陽電池セル１−１と表記する。また、右下の太陽電池セル１０は、隣接スイッチ群も含めると７行目の７列目（７−７番地）であるから太陽電池セル７−７と表記する。

一方、隣接スイッチ群については、例えば１行目の２列目（１−２番地）の隣接スイッチ群２１ｂは、隣接スイッチ群１−２ｂと表記し、２行目の１列目（２−１番地）の隣接スイッチ群２１ａは、隣接スイッチ群２−１ａと表記する。また、隣接する対角方向の隣接スイッチ群、すなわち２行２列目、２行４列目、２行６列目、４行２列目、４行４列目、４行６列目、６行２列目、６行４列目、６行６列目の隣接スイッチ群は、図６に示す隣接スイッチ群２１ｃと、図７に示す隣接スイッチ群２１ｄとがあるので、これらを区別するために、例えば２行２列目（２−２番地）の隣接スイッチ群２１ｃは、隣接スイッチ群２−２ｃ、隣接スイッチ群２１ｄは、隣接スイッチ群２−２ｄと表記する。すなわち、隣接スイッチ群については、番地表記の後に隣接スイッチ群の添え字である英文字（小文字）を付記することによって区別するものとする。

また、各太陽電池セルの中に記載している括弧付きの数値は、日向にある場合の出力電流値Ｉｓを１００とした場合の各太陽電池セルの出力電流値を示したものであり、ここでは、日向の太陽電池セルの日射量を、Ｉｓ＝１００Ａ、Ｐｍ＝１００Ｗで均等であるとする。

以下、切替制御手段４０による接続切替制御について説明する。

太陽電池モジュール１の稼動中において、全ての太陽電池セル１−１〜７−７が日向にある場合には、例えば図１１に示すように、全ての太陽電池セル１−１〜７−７が直列に接続されている。すなわち、この例では、１列目の一番上の太陽電池セル１−１から下方向に順次直列に接続し、一番下の太陽電池セル７−１まで接続すると右側に隣接する３列目の太陽電池セル７−３と直列に接続し、その後は３列目の太陽電池セルを上方向に順次直列に接続し、一番上の太陽電池セル１−３まで接続すると右側に隣接する５列目の太陽電池セル１−５と直列に接続し、その後は５列目の太陽電池セルを下方向に順次直列に接続し、一番下の太陽電池セル７−５まで接続すると右側に隣接する７列目の太陽電池セル７−７と直列に接続し、その後は７列目の太陽電池セルを上方向に順次直列に接続している。そして、最後に、左上の太陽電池セル１−１を太陽電池モジュール１の＋端子１ａに接続し、右上の太陽電池セル１−７を太陽電池モジュール１の−端子１ｂに接続している。

具体的に説明すると、１列目の一番上の太陽電池セル１−１とその下側の太陽電池セル３−１との間の隣接スイッチ群２−１ａのうち、上向き第３スイッチ２１ａ３（図４参照）をオンすることにより、太陽電池セル１−１と太陽電池セル３−１とを、上向きに電流が流れるように直列に接続している。以下同様にして、太陽電池セル３−１と太陽電池セル５−１、及び、太陽電池セル５−１と太陽電池セル７−１を、それぞれ上向きに電流が流れるように直列に接続している。

また、１列目の一番下の太陽電池セル７−１と３列目の一番下の太陽電池セル７−３との接続は、間にある隣接スイッチ群７−２ｂのうち、左向き第３スイッチ２１ｂ３（図５参照）をオンすることにより、太陽電池セル７−１と太陽電池セル７−３とを、左向きに電流が流れるように直列に接続している。

また、３列目の一番下の太陽電池セル７−３とその上側の太陽電池セル５−３との間の隣接スイッチ群６−３ａのうち、下向き第２スイッチ２１ａ２（図４参照）をオンすることにより、太陽電池セル７−３と太陽電池セル５−３とを、下向きに電流が流れるように直列に接続している。以下同様にして、太陽電池セル５−３と太陽電池セル３−３、及び、太陽電池セル３−３と太陽電池セル１−３を、それぞれ下向きに電流が流れるように直列に接続している。

また、３列目の一番上の太陽電池セル１−３と５列目の一番上の太陽電池セル１−５とは、間にある隣接スイッチ群１−４ｂのうち、左向き第３スイッチ２１ｂ３（図５参照）をオンすることにより、太陽電池セル１−３と太陽電池セル１−５とを、左向きに電流が流れるように直列に接続している。

その後の、５列目と７列目の太陽電池セルの接続は、上記した１列目と３列目の太陽電池セルの接続と同様に行えばよい。

最後に、１列目の一番上の太陽電池セル１−１の外周側第１スイッチ２２ａ（図９参照）をオンすることにより、太陽電池セル１−１を外部バスバー１５（ただし、図１１では図示を省略している。）のプラスライン１５ａに接続して太陽電池モジュール１の＋端子１ａに接続し、７列目の一番上の太陽電池セル１−７の外周側第２スイッチ２２ｂ（図８参照）をオンすることにより、太陽電池セル１−７を外部バスバー１５のマイナスライン１５ｂに接続して太陽電池モジュール１の−端子１ｂに接続している。

この状態において、例えば図１２に示すように、日陰境界線Ｌ１を介して斜線を付した所が日陰になったとする。

切替制御手段４０は、太陽電池モジュール１の稼動中において、随時または予め設定された一定時間の間隔で、直列接続された各太陽電池セル１−１〜７−７の短絡電流値を順次計測（例えば、太陽電池モジュール１の＋端子１ａ側から−端子１ｂ側に向かって順次計測）し、その計測値（短絡電流値）と太陽電池セルのセル番号（この例では、上記行番号と列番号との組み合わせを用いるものとする。）とを、図示しないＲＡＭの所定のメモリ領域に順次記憶する（ステップＳ１１，Ｓ１２）。

なお、この一定時間は、図示は省略しているがタイマー回路によって計測することができる。また、一定時間をどのように設定するのかについては、太陽電池モジュール１の使用形態に応じて決めればよい。例えば、太陽電池モジュール１が車載用であれば、車の走行によって、太陽電池モジュール１にはビル影等の陰影が頻繁に発生することから、一定時間を例えば５秒等の短い時間とすればよい。一方、太陽電池モジュール１を家屋の屋根等に設置する場合には、太陽の移動に合わせて、太陽が天空を例えば半径分移動する時間である１分を一定時間としてもよい。

上記のようにして、全ての太陽電池セル１−１〜７−７について短絡電流値の計測と記憶処理とを終了すると、接続制御手段４０は、次に、計測した短絡電流値から、各太陽電池セル１−１〜７−７が日向にあるのか日陰にあるのかを判別する（ステップＳ１３）。

この判別は、ＲＡＭに記憶されている全短絡電流値の中で最大の電流値を示す太陽電池セルを日向にある太陽電池セルであると判別する。ただし、測定誤差等も考慮し、短絡電流値が最大値から予め設定された誤差範囲内にあるものは全て日向にある太陽電池セルであると判別する。そして、これ以外の太陽電池セルが日陰にある太陽電池セルであると判別する。

その結果、図１２に示す例では、日陰境界線Ｌ１を介して左側の領域にある太陽電池セルが日向にある太陽電池セル、右側の領域にある太陽電池セルが日陰にある太陽電池セルと判別される。ここで、日向にある太陽電池セルの短絡電流値を１００とすると、日陰にある太陽電池セルの短絡電流値は、日陰の状態に応じて８０から２４のいずれかの値であったと仮定する。図１２には、これらの数値が括弧付きで表記されている。

この判別結果を踏まえ、切替制御手段４０は、次に、日陰にある太陽電池セルの並列接続処理を実施する（ステップＳ１４）。

ただし、ステップＳ１４以降の並列接続処理、及び並列接続処理に続く直列接続処理は、実際には、切替制御手段４０のマイコン上での計算処理によるシミュレーションであり、シミュレーション結果に接続矛盾がないことを確認した後、最後にハード的に接続することになる。

並列接続処理では、まず、ＲＡＭに記憶されている全短絡電流値に基づき、太陽電池モジュール１の対角に位置する太陽電池セルの電流値の差を見る（ステップＳ１５）。すなわち、太陽電池セル１−１と太陽電池セル７−７との電流値の差と、太陽電池セル７−１と太陽電池セル１−７との電流値の差とを見る。このように、対角に位置する太陽電池セルの電流値の差を見るのは、並列接続していくスタート位置の太陽電池セルを決定するためである。

その結果、太陽電池セル１−１と太陽電池セル７−７との電流値の差は「７６」、太陽電池セル７−１と太陽電池セル１−７との電流値の差は「７０」となるので、差の大きい方の日陰の太陽電池セル７−７を、並列接続していくスタート位置の太陽電池セルとして決定する。

次に、切替制御手段４０は、差が大きい方の日陰の太陽電池セルから隣接する太陽電池セルを上下方向を基本としてジグザグに順次並列接続し（ステップＳ１６）、接続できなくなる日陰の太陽電池セルがあるか否かを判断する（ステップＳ１７）。

図１２に示す例では、差が大きい方の日陰の太陽電池セルは、太陽電池セル７−７であるので、この太陽電池セル７−７からまず上方向に向かって並列に接続していく。すなわち、この太陽電池セル７−７とその上の太陽電池セル５−７との間の隣接スイッチ群６−７ａの第１スイッチ２１ａ１（図４参照）をオンすることにより、太陽電池セル７−７と太陽電池セル５−７とが並列接続できることを確認する（図１３参照）。

次に、太陽電池セル５−７とその上の太陽電池セル３−７との間の隣接スイッチ群６−７ａの第１スイッチ２１ａ１（図４参照）をオンすることにより、太陽電池セル５−７と太陽電池セル３−７とが並列接続できることを確認する（図１３参照）。

次に、太陽電池セル３−７とその上の太陽電池セル１−７との間の隣接スイッチ群６−７ａの第１スイッチ２１ａ１（図４参照）をオンすることにより、太陽電池セル３−７と太陽電池セル１−７とが並列接続できることを確認する（図１３参照）。

以上で、７列目については最上行の太陽電池セル１−７まで接続確認が終了したので、次に、左方向に一つずれた５列目に接続を移動し、５列目の太陽電池セルについて下方向に接続していく処理を行うことになる。この場合、図１３に示すように、５列目の最上行にある日陰の太陽電池セルは太陽電池セル５−５であり、７列目の最上行の太陽電池セル１−７とは隣接していないので、太陽電池セル１−７と太陽電池セル５−５とを並列接続することができない。すなわち、この時点でステップＳ１７の判断がＮｏとなる。

その結果、切替制御手段４０は、全ての太陽電池セルの接続方向を左右方向に決定し、それまでの並列接続（シミュレーション上での並列接続）を一旦解除する（ステップＳ１８）。

一方、上記の並列接続処理が日陰の最後の太陽電池セルまで接続可能であることが確認できた場合には、その時点でステップＳ１７の判断がＹｅｓとなるので、切替制御手段４０は、全ての太陽電池セルの接続方向を上下方向に決定し、それまでの並列接続（シミュレーション上での並列接続）を一旦解除する（ステップＳ１９）。

すなわち、ステップＳ１５〜ステップＳ１９の処理は、実際の並列接続処理ではなく、日向の太陽電池セル及び日陰の太陽電池セルの接続方向を、上下方向とするのか左右方向とするのかを、事前に決定するための処理である。この図１２に示す例では、上記したように、並列接続できない太陽電池セルが有る（図１３参照）ため、接続方向を左右方向に決定する。

これにより、切替制御手段４０は、まず日陰の太陽電池セルについて、スタート位置として決定した左下の太陽電池セル７−７から左方向に並列接続を開始する。以下、図１４を参照して、並列接続処理及びその後の直列接続処理（接続シミュレーション）について説明する。

すなわち、太陽電池セル７−７とその左側の太陽電池セル７−５との間の隣接スイッチ群７−６ｂの第１スイッチ２１ｂ１（図５参照）をオンすることにより、太陽電池セル７−７と太陽電池セル７−５とを並列接続する（ステップＳ２０）。実際の処理としては、隣接スイッチ群７−６ｂの第１スイッチ２１ｂ１をオンとする制御信号を切替制御手段４０の例えばＲＡＭの所定の領域に格納する。

これにより、並列接続される太陽電池セル７−７，７−５の電流値の和は単純計算で５４となる。すなわち、この段階では、並列接続された太陽電池セル７−７，５−７の電流値の和（５４）は、日向にある１個の太陽電池セルの電流値（１００）より小さいので（ステップＳ２１でＮｏと判断されるので）、切替制御手段４０は、次に、日陰にある未接続の太陽電池セルがあるか否かを確認する（ステップＳ２２）。この場合には、未接続の太陽電池セルがある（ステップＳ２２でＹｅｓと判断される）ので、ステップＳ２０に戻って、太陽電池セル７−５と上側の太陽電池セル５−５との間の隣接スイッチ群６−５ａのうち、第１スイッチ２１ａ１（図４参照）をオンすることにより、太陽電池セル７−７，７−５，５−５を並列に接続する。実際の処理としては、隣接スイッチ群６−５ａの第１スイッチ２１ａ１をオンとする制御信号を切替制御手段４０の例えばＲＡＭの所定の領域に格納する。

これにより、並列接続される太陽電池セル７−７，７−５，５−５の電流値の和は単純計算で１３４となる。すなわち、この段階で、並列接続される太陽電池セル７−７，７−５，５−５の電流値の和（１３４）は、日向にある１個の太陽電池セルの電流値（１００）に達する（超える）ので（ステップＳ２１でＮｏと判断されるので）、切替制御手段４０は、次に、日陰にある未接続の太陽電池セルがあるか否かを確認する（ステップＳ２３）。この場合には、未接続の太陽電池セルがある（ステップＳ２３でＹｅｓと判断される）ので、ステップＳ２４へと処理を進め、最後に並列接続した太陽電池セル５−５と隣接する右側の太陽電池セル５−７との間の隣接スイッチ群５−６ｂのうち、右向き第２スイッチ２１ｂ２（図５参照）をオンすることにより、並列接続された太陽電池セル７−７，７−５，５−５と、太陽電池セル５−７とを、右向きに電流が流れるように直列接続する。実際の処理としては、隣接スイッチ群５−６ｂの右向き第２スイッチ２１ｂ２をオンとする制御信号を切替制御手段４０の例えばＲＡＭの所定の領域に格納する。ただし、図１２では、後述する理由により、太陽電池セル５−５と太陽電池セル５−７は並列接続となっている。

次に、切替制御手段４０は、ステップＳ２２へと処理を進め、日陰にある未接続の太陽電池セルがあるか否かを確認する。この場合には、未接続の太陽電池セルがある（ステップＳ２２でＹｅｓと判断される）ので、ステップＳ２０に戻って、太陽電池セル５−７とその上側の太陽電池セル３−７との間の隣接スイッチ群４−７ａの第１スイッチ２１ａ１（図４参照）をオンすることにより、太陽電池セル５−７と太陽電池セル３−７とを並列接続する。実際の処理としては、隣接スイッチ群４−７ａの第１スイッチ２１ａ１をオンとする制御信号を切替制御手段４０の例えばＲＡＭの所定の領域に格納する。

これにより、並列接続される太陽電池セル５−７，３−７の電流値の和は単純計算で４８となる。すなわち、この段階では、並列接続された太陽電池セル５−７，３−７の電流値の和（４８）は、日向にある１個の太陽電池セルの電流値（１００）より小さいので（ステップＳ２１でＮｏと判断されるので）、切替制御手段４０は、次に、日陰にある未接続の太陽電池セルがあるか否かを確認する（ステップＳ２２）。この場合には、未接続の太陽電池セルがある（ステップＳ２２でＹｅｓと判断される）ので、ステップＳ２０に戻って、太陽電池セル３−７とその上側の太陽電池セル１−７との間の隣接スイッチ群２−７ａのうち、第１スイッチ２１ａ１（図４参照）をオンすることにより、太陽電池セル５−７，３−７，１−７を並列に接続する。実際の処理としては、隣接スイッチ群２−７ａの第１スイッチ２１ａ１をオンとする制御信号を切替制御手段４０の例えばＲＡＭの所定の領域に格納する。

これにより、並列接続される太陽電池セル５−７，３−７，１−７の電流値の和は単純計算で７８となる。すなわち、この段階でも、並列接続される太陽電池セル５−７，３−７，１−７の電流値の和（７８）は、日向にある１個の太陽電池セルの電流値（１００）より小さいので（ステップＳ２１でＮｏと判断されるので）、切替制御手段４０は、次に、日陰にある未接続の太陽電池セルがあるか否かを確認する（ステップＳ２２）。この場合には、日陰にある全ての太陽電池セルが並列接続されており、未接続の太陽電池セルがない（ステップＳ２２でＮｏと判断される）ので、ステップＳ２５へと処理を進め、切替制御手段４０は、先程直列接続した太陽電池セル５−５と太陽電池セル５−７との間の隣接スイッチ群５−６ｂの接続を、直列接続から並列接続に変更する。すなわち、隣接スイッチ群５−６ｂのうち、第１スイッチ２１ｂ１（図５参照）をオンすることにより、太陽電池セル５−５，５−７を並列に接続する。実際の処理としては、ＲＡＭの所定の領域に格納していた隣接スイッチ群５−６ｂの右向き第２スイッチ２１ｂ２をオンとする制御信号を、第１スイッチ２１ｂ１をオンとする制御信号に書き換える。このことは、最後に並列接続した太陽電池セル５−７，３−７，１−７の電流値の和（７８）が、日向にある１個の太陽電池セルの電流値（１００）に達しないので、実質的に切り捨てることを意味している。

これにより、図１４に示す例では、日陰にある全ての太陽電池セル７−７，７−５，５−５，５−７，３−７，１−７を並列接続することになる。その結果、並列接続される太陽電池セル７−７，７−５，５−５，５−７，３−７，１−７の電流値の和は単純計算で２１２となる。

このように、最後に並列接続した太陽電池セル５−７，３−７，１−７の電流値の和（７８）が日向にある１個の太陽電池セルの電流値（１００）より小さい場合には、直前に並列接続した太陽電池セル７−７，７−５，５−５との直列接続を解除して、並列接続に変更している。仮に、最後に並列接続した太陽電池セル５−７，３−７，１−７をそのまま単独で残して他の太陽電池セルと直列接続したのでは、全ての太陽電池セルが、一番日射量の少ない最後に並列接続した太陽電池セル５−７，３−７，１−７の発電電力に合わせられてしまい、結果として太陽電池モジュール１の発電電力が低下することになるからである。

次に、切替制御手段４０は、最後に並列接続した太陽電池セル１−７を、並列処理を開始した日陰の太陽電池セルの対角にある日向の太陽電池セル１−１に外部バスバー１５を通じて直列に接続する（ステップＳ２６）。具体的には、太陽電池セル１−７の外周側スイッチ群２２の外周側第３スイッチ２２ｃ（図９参照）をオンとし、太陽電池セル１−１の外周側スイッチ群２２の外周側第４スイッチ２２ｄ（図９参照）をオンとすることにより、日陰の太陽電池セル１−７から日向の太陽電池セル１−１に向かって電流が流れるように、太陽電池セル１−１と太陽電池セル１−７とを直列に接続する。実際の処理としては、太陽電池セル１−７の外周側スイッチ群２２の外周側第３スイッチ２２ｃをオンとする制御信号、及び、太陽電池セル１−１の外周側スイッチ群２２の外周側第４スイッチ２２ｄをオンとする制御信号を切替制御手段４０の例えばＲＡＭの所定の領域に格納する。

以上により、日陰にある太陽電池セルの並列接続処理を終了し、続いて日向にある太陽電池セルの直列接続処理に移行する（ステップＳ２７）。すなわち、切替制御手段４０は、日陰にある太陽電池セル１−７と直列接続された日向にある太陽電池セル１−１から、上記で決定した接続方向に（すなわち、左右方向を基本としてジグザグに）隣接する太陽電池セルを順次直列に接続していく（ステップＳ２８，ステップＳ２９）。

具体的には、まず太陽電池セル１−１と右側の太陽電池セル１−３との間の隣接スイッチ群１−２ｂのうち、右向き第２スイッチ２１ｂ２（図５参照）をオンすることにより、太陽電池セル１−１と太陽電池セル１−３とを、右向きに電流が流れるように直列に接続する。実際の処理としては、隣接スイッチ群１−２ｂの右向き第２スイッチ２１ｂ２をオンとする制御信号を切替制御手段４０の例えばＲＡＭの所定の領域に格納する。

次に、切替制御手段４０は、太陽電池セル１−３と右側の太陽電池セル１−５との間の隣接スイッチ群１−４ｂのうち、右向き第２スイッチ２１ｂ２（図５参照）をオンすることにより、太陽電池セル１−３と太陽電池セル１−４とを、右向きに電流が流れるように直列に接続する。実際の処理としては、隣接スイッチ群１−４ｂの右向き第２スイッチ２１ｂ２をオンとする制御信号を切替制御手段４０の例えばＲＡＭの所定の領域に格納する。

次に、切替制御手段４０は、太陽電池セル１−５と下側の太陽電池セル３−５との間の隣接スイッチ群２−５ａのうち、下向き第２スイッチ２１ａ２（図４参照）をオンすることにより、太陽電池セル１−５と太陽電池セル３−５とを、下向きに電流が流れるように直列に接続する。実際の処理としては、隣接スイッチ群２−５ａの下向き第２スイッチ２１ａ２をオンとする制御信号を切替制御手段４０の例えばＲＡＭの所定の領域に格納する。

次に、切替制御手段４０は、太陽電池セル３−５と左側の太陽電池セル３−３との間の隣接スイッチ群３−４ｂのうち、左向き第３スイッチ２１ｂ３（図５参照）をオンすることにより、太陽電池セル３−５と太陽電池セル３−３とを、左向きに電流が流れるように直列に接続する。実際の処理としては、隣接スイッチ群３−４ｂの左向き第３スイッチ２１ｂ３をオンとする制御信号を切替制御手段４０の例えばＲＡＭの所定の領域に格納する。

次に、切替制御手段４０は、太陽電池セル３−３と左側の太陽電池セル３−１との間の隣接スイッチ群３−２ｂのうち、左向き第３スイッチ２１ｂ３（図５参照）をオンすることにより、太陽電池セル３−３と太陽電池セル３−１とを、左向きに電流が流れるように直列に接続する。実際の処理としては、隣接スイッチ群３−２ｂの左向き第３スイッチ２１ｂ３をオンとする制御信号を切替制御手段４０の例えばＲＡＭの所定の領域に格納する。

次に、切替制御手段４０は、太陽電池セル３−１と下側の太陽電池セル５−１との間の隣接スイッチ群４−１ａのうち、下向き第２スイッチ２１ａ２（図４参照）をオンすることにより、太陽電池セル３−１と太陽電池セル５−１とを、下向きに電流が流れるように直列に接続する。実際の処理としては、隣接スイッチ群４−１ａの下向き第２スイッチ２１ａ２をオンとする制御信号を切替制御手段４０の例えばＲＡＭの所定の領域に格納する。

次に、切替制御手段４０は、太陽電池セル５−１と右側の太陽電池セル５−３との間の隣接スイッチ群５−２ｂのうち、右向き第２スイッチ２１ｂ２（図５参照）をオンすることにより、太陽電池セル５−１と太陽電池セル５−３とを、右向きに電流が流れるように直列に接続する。実際の処理としては、隣接スイッチ群５−２ｂの右向き第２スイッチ２１ｂ２をオンとする制御信号を切替制御手段４０の例えばＲＡＭの所定の領域に格納する。

次に、切替制御手段４０は、太陽電池セル５−３と下側の太陽電池セル７−３との間の隣接スイッチ群６−３ａのうち、下向き第２スイッチ２１ａ２（図４参照）をオンすることにより、太陽電池セル５−３と太陽電池セル７−３とを、下向きに電流が流れるように直列に接続する。実際の処理としては、隣接スイッチ群６−３ａの下向き第２スイッチ２１ａ２をオンとする制御信号を切替制御手段４０の例えばＲＡＭの所定の領域に格納する。

次に、切替制御手段４０は、太陽電池セル７−３と左側の太陽電池セル７−１との間の隣接スイッチ群７−２ｂのうち、左向き第３スイッチ２１ｂ３（図５参照）をオンすることにより、太陽電池セル７−３と太陽電池セル７−１とを、左向きに電流が流れるように直列に接続する。実際の処理としては、隣接スイッチ群７−２ｂの左向き第３スイッチ２１ｂ３をオンとする制御信号を切替制御手段４０の例えばＲＡＭの所定の領域に格納する。

以上で、日向の太陽電池セルの全てを直列接続したので（ステップＳ２９でＮｏと判断されるので）、次に、切替制御手段４０は、最後に直列接続した日向の太陽電池セル７−１を太陽電池モジュール１の＋端子１ａに接続し、最初に接続を開始した日陰の太陽電池セル７−７を太陽電池セル１の−端子１ｂに接続する（ステップＳ３０）。

具体的には、太陽電池セル７−１の外周側スイッチ群２２の外周側第１スイッチ２２ａ（図９参照）をオンとして、外部バスバー１５のプラスライン１５ａに接続することにより、太陽電池モジュール１の＋端子１ａに接続し、太陽電池セル７−７の外周側スイッチ群２２の外周側第２スイッチ２２ｂ（図９参照）をオンとして、外部バスバー１５のマイナスライン１５ｂに接続することにより、太陽電池モジュール１の−端子１ｂに接続する。実際の処理としては、太陽電池セル７−１の外周側スイッチ群２２の外周側第１スイッチ２２ａをオンとする制御信号、及び、太陽電池セル７−７の外周側スイッチ群２２の外周側第２スイッチ２２ｂをオンとする制御信号を切替制御手段４０の例えばＲＡＭの所定の領域に格納する。

この後、切替制御手段４０は、上記接続で矛盾がないことを、接続経路を順次追うことで再度検証した後（ステップＳ３１）、ＲＡＭに格納したスイッチをオンとする制御信号（スイッチオン制御信号）を切替手段２０に出力する。切替手段２０は、切替制御手段４０から送られてきたスイッチオン制御信号に従って、対応する各スイッチ群の対応するスイッチを上記処理の通りオン制御する（ステップＳ３２）。

その結果、太陽電池モジュール１の各太陽電池セルの接続は、図１４に示すようになる。

以上により、１６個の太陽電池セルを備えた太陽電池モジュール１は、日向にある１０個の太陽電池セルを直列接続し、日陰にある６個の太陽電池セルを並列接続して、これら並列接続した１組の太陽電池セル群を先の１０個の太陽電池セルに直列接続する、といった接続構造となる。

その結果、この接続状態での太陽電池モジュール１の電圧−電流特性（Ｖ−Ｉ特性）は、図１５Ａに示すようになり、日向の太陽電池セルによる電圧−電流特性と、日陰の太陽電池セルによる電圧−電流特性とからなるほぼ形の整ったカーブ特性となる。従って、太陽電池モジュール１の電圧−電力特性（Ｖ−Ｐ特性）は、図１５Ｂに示すような単純な山形状の特性となる。従って、現状のＭＰＰＴ制御（最大電力点追従制御）において、電圧大で電力大の山（図中、点Ｐ１２）を捉えることが可能となる。すなわち、太陽電池モジュール１に部分的にどのような直線的な日陰が発生したとしても、上記の切替接続制御を行うことで、日陰の状況に影響されることなく、常に最大電力点を捉えることのできる太陽電池モジュール１を提供することができ、効率の良い発電を行うことが可能となる。

因みに、各太陽電池セルにバイパスダイオードを接続している場合の太陽電池モジュールの電圧−電流特性（Ｖ−Ｉ特性）は、図１６Ａに示すようになり、日向の太陽電池セルによる電圧−電流特性と、日陰の太陽電池セルによる電圧−電流特性とからなる段差のあるカーブ特性となる。従って、太陽電池モジュールの電圧−電力特性（Ｖ−Ｐ特性）は、図１６Ｂに示すような２山形状の特性となる。この場合、現状のＭＰＰＴ制御（最大電力点追従制御）では、電圧小で電力小の山（図中、最大電力点Ｐ１１）ではなく、電圧大で電力大の山（図中、点Ｐ１２）を捉えることが可能となる。すなわち、バイパスダイオードを有する太陽電池モジュールに部分的にどのような直線的な日陰が発生したとしても、上記の切替接続制御を行うことで、日陰の状況に影響されることなく、常に最大電力点を捉えることのできる太陽電池モジュールを提供することができ、効率の良い発電を行うことが可能となる。

ここで、上記のように接続することの優位性について説明する。

図１４に示ように日陰になった状態でも、全ての太陽電池セルを直列接続のままにしておくと、全ての太陽電池セルが、日射量の一番少ない太陽電池セルの電流値（２４Ａ）、電力量（２４Ｗ）に合わせられてしまうため、太陽電池モジュール１としての出力は、２４Ｗ×１６＝３８４Ｗとなる。ここで、上記具体例１のように日陰の太陽電池セルを並列に接続すると、日陰の太陽電池セルは、日向の太陽電池セルの電力になるまで（超えるまで）並列接続群を形成していくため、日向の太陽電池セルの電流値（１００Ａ）、電力量（１００Ｗ）に合わせられることになり、太陽電池モジュール１としての出力は、１００Ｗ×１１（１０直＋並列接続群１直）＝１１００Ｗとなる。このように、太陽電池モジュール１の受光面に日陰が生じた場合には、日陰の太陽電池セルを並列に接続していくことで、発電効率の低下を最小限に抑えることが可能となる。

図１７は、図１４に示す各スイッチ群の接続状態を簡略化して示した図であり、接続経路にドットを付して見易く示している。

すなわち、図１７は、各スイッチ群の接続状態を記号で表記したものであり、「Ｓ」は直列接続、「Ｐ」は並列接続を現している。ただし、接続方向（電流の流れる方向）については図示を省略している。また、行の項目欄に記入したｃ，ｃは、図６に示した隣接スイッチ群２１ｃの接続方向を示しており、ｄ，ｄは、図７に示した隣接スイッチ群２１ｄの接続方向を示している。

以下、この図１７に示す表記方法に従って、接続切替制御の他の具体例を説明する。

＜接続切替制御の具体例２＞
図１８Ａは、太陽電池モジュール１の稼動中において、日陰境界線Ｌ２を介して斜線を付した所が日陰になった状態を示しており、図１８Ｂは、図１８Ａに示す状態の各太陽電池セルを、図１０Ａないし図１０Ｃに示すフローチャートに従って直並列に接続切り替えした結果の接続図を示している。具体例２では、日陰境界線Ｌ２は対角線上にあるため、対角線上の太陽電池セルは全て日陰の太陽電池セルに含まれることになる。

具体的な接続切り替え手順は、上記具体例１で既に説明しているので、ここでは具体例２の接続切り替え手順について簡単に説明する。

図１０ＡのステップＳ１５〜ステップＳ１７の処理の結果、この具体的２では、日陰にある太陽電池セルの全てが上下方向に最後まで並列接続できるので、接続方向を上下方向と決定し、最初の日陰の太陽電池セル７−７から上方向に順次並列接続（Ｐ）している。その結果、並列接続された太陽電池セル７−７，５−７，３−７，１−７の電流値の和が１２１となり、この時点で日向の太陽電池セルの電流値である１００を超えるので、上端の太陽電池セル１−７と左下の対角方向に隣接する太陽電池セル３−５とを直列接続（Ｓ）している。

そして、この太陽電池セル３−５から下方向に向かって順次並列接続（Ｐ）し、下端の太陽電池セル７−５は左側の太陽電池セル７−３に並列接続（Ｐ）している。その結果、並列接続された太陽電池セル３−５，５−５，７−５，７−３の電流値の和が１２１となり、この時点で日向の太陽電池セルの電流値である１００を超えるので、太陽電池セル７−３と上側の太陽電池セル５−３を直列接続（Ｓ）する。ただし、図１８Ｂでは、後述する理由により、太陽電池セル７−３と太陽電池セル５−３は並列接続（Ｐ）となっている。

次に、太陽電池セル５−３と左上の対角方向に隣接する太陽電池セル７−１とを並列接続（Ｐ）すると、その時点で日陰の太陽電池セルの接続が完了する。この場合、最後に並列接続した太陽電池セル５−３，７−１の電流値の和が９８となり、日向の太陽電池セルの電流値である１００以下となるので、上記したように太陽電池セル７−３と太陽電池セル５−３との接続を、直接列続（Ｓ）から並列接続（Ｐ）に変更する。

この後、図１８Ｂでは図示を省略しているが、最後に並列接続された太陽電池セル７−１と、左上にある日向の太陽電池セル１−１とを外部バスバー１５のバスライン１５ｃを通じて直列接続（Ｓ）し、次に、この太陽電池セル１−１から上下方向を基本としてジグザグに日向の太陽電池セルを順次直列接続（Ｓ）する。そして、図１８Ｂでは図示を省略しているが、最初に並列接続を開始した太陽電池セル７−７を外部バスバー１５のマイナスライン１５ｂに接続して太陽電池モジュール１の−端子１ｂに接続し、最後に直列接続した太陽電池セル１−５を外部バスバー１５のプラスライン１５ａに接続して太陽電池モジュール１の＋端子１ａに接続する。以上で、全ての接続処理を終了する。

上記したように、日陰になった状態でも全ての太陽電池セルを直列接続のままにしておくと、太陽電池モジュール１としての出力は、２４Ｗ×１６＝３８４Ｗとなるが、本具体例２のようにして日陰の太陽電池セルを並列に接続すると、太陽電池モジュール１としての出力は、１００Ｗ×８（６直＋並列接続群２直）＝８００Ｗとなる。このように、太陽電池モジュール１の受光面に日陰が生じた場合には、日陰の太陽電池セルを並列に接続していくことで、発電効率の低下を最小限に抑えることが可能となる。

＜接続切替制御の具体例３＞
図１９Ａは、太陽電池モジュール１の稼動中において、陰影境界線Ｌ３を介して斜線を付した所が日陰になった状態を示しており、図１９Ｂは、図１９Ａに示す状態の各太陽電池セルを、図１０Ａないし図１０Ｃに示すフローチャートに従って直並列に接続切り替えした結果の接続図を示している。具体例３では、日陰境界線Ｌ３は対角線より左下側にあり、対角線上の太陽電池セルは全て日向の太陽電池セルに含まれている。

具体的な接続切り替え手順は、上記具体例１で既に説明しているので、ここでは具体例３の接続切り替え手順について簡単に説明する。

図１０ＡのステップＳ１５〜ステップＳ１７の処理の結果、この具体的３では、日陰にある太陽電池セルの全てが上下方向に最後まで並列接続できるので、接続方向を上下方向と決定し、最初の日陰の太陽電池セル７−７から上方向に順次並列接続（Ｐ）している。その結果、並列接続された太陽電池セル７−７，５−７，３−７，５−５の電流値の和が１４７となり、この時点で日向の太陽電池セルの電流値である１００を超えるので、太陽電池セル５−５と下側に隣接する太陽電池セル７−５とを直列接続（Ｓ）する。ただし、図１９Ｂでは、後述する理由により、太陽電池セル５−５と太陽電池セル７−５は並列接続（Ｐ）となっている。

次に、太陽電池セル７−５と左側に隣接する太陽電池セル７−３とを並列接続（Ｐ）すると、その時点で日陰の太陽電池セルの接続が完了する。この場合、最後に並列接続した太陽電池セル７−５，７−３の電流値の和が７３となり、日向の太陽電池セルの電流値である１００以下となるので、上記したように太陽電池セル５−５と太陽電池セル７−５との接続を、直接列続（Ｓ）から並列接続（Ｐ）に変更する。

この後、図１９Ｂでは図示を省略しているが、最後に並列接続された太陽電池セル７−３と、左上にある日向の太陽電池セル１−１とを外部バスバー１５のバスライン１５ｃを通じて直列接続（Ｓ）し、次に、この太陽電池セル１−１から上下方向を基本としてジグザグに日向の太陽電池セルを順次直列接続（Ｓ）する。そして、図１９Ｂでは図示を省略しているが、最初に並列接続を開始した太陽電池セル７−７を外部バスバー１５のマイナスライン１５ｂに接続して太陽電池モジュール１の−端子１ｂに接続し、最後に直列接続した太陽電池セル１−７を外部バスバー１５のプラスライン１５ａに接続して太陽電池モジュール１の＋端子１ａに接続する。以上で、全ての接続処理を終了する。

上記したように、日陰になった状態でも全ての太陽電池セルを直列接続のままにしておくと、太陽電池モジュール１としての出力は、２４Ｗ×１６＝３８４Ｗとなるが、本具体例３のようにして日陰の太陽電池セルを並列に接続すると、太陽電池モジュール１としての出力は、１００Ｗ×１１（１０直＋並列接続群１直）＝１１００Ｗとなる。このように、太陽電池モジュール１の受光面に日陰が生じた場合には、日陰の太陽電池セルを並列に接続していくことで、発電効率の低下を最小限に抑えることが可能となる。

＜接続切替制御の具体例４＞
図２０Ａは、太陽電池モジュール１の稼動中において、陰影境界線Ｌ４を介して斜線を付した所が日陰になった状態を示しており、図２０Ｂは、図２０Ａに示す状態の各太陽電池セルを、図１０Ａないし図１０Ｃに示すフローチャートに従って直並列に接続切り替えした結果の接続図を示している。具体例４では、日陰境界線Ｌ４は太陽電池モジュール１の中央部を縦に貫く直線となっており、日向の太陽電池セルと日陰の太陽電池セルとがちょうど左右に分かれた状態となっている。

具体的な接続切り替え手順は、上記具体例１で既に説明しているので、ここでは具体例４の接続切り替え手順について簡単に説明する。

図１０ＡのステップＳ１５〜ステップＳ１７の処理の結果、この具体的４では、日陰にある太陽電池セルの全てが上下方向に最後まで並列接続できるので、接続方向を上下方向と決定し、最初の日陰の太陽電池セル７−７から上方向に順次並列接続（Ｐ）している。その結果、並列接続された太陽電池セル７−７，５−７，３−７，１−７，１−５の電流値の和が１２０となり、この時点で日向の太陽電池セルの電流値である１００を超えるので、太陽電池セル１−５と下側に隣接する太陽電池セル３−５とを直列接続（Ｓ）する。ただし、図２０Ｂでは、後述する理由により、太陽電池セル１−５と太陽電池セル３−５は並列接続（Ｐ）となっている。

次に、太陽電池セル３−５と下側に隣接する太陽電池セル５−５とを並列接続（Ｐ）し、さらに太陽電池セル５−３と下側に隣接する太陽電池セル７−５とを並列接続（Ｐ）すると、その時点で日陰の太陽電池セルの接続が完了する。この場合、最後に並列接続した太陽電池セル３−５，５−５，７−５の電流値の和が７２となり、日向の太陽電池セルの電流値である１００以下となるので、上記したように太陽電池セル１−５と太陽電池セル３−５との接続を、直接列続（Ｓ）から並列接続（Ｐ）に変更する。

この後、図２０Ｂでは図示を省略しているが、最後に並列接続された太陽電池セル７−５と、左上にある日向の太陽電池セル１−１とを外部バスバー１５のバスライン１５ｃを通じて直列接続（Ｓ）し、次に、この太陽電池セル１−１から上下方向を基本としてジグザグに日向の太陽電池セルを順次直列接続（Ｓ）する。そして、図２０Ｂでは図示を省略しているが、最初に並列接続を開始した太陽電池セル７−７を外部バスバー１５のマイナスライン１５ｂに接続して太陽電池モジュール１の−端子１ｂに接続し、最後に直列接続した太陽電池セル１−３を外部バスバー１５のプラスライン１５ａに接続して太陽電池モジュール１の＋端子１ａに接続する。以上で、全ての接続処理を終了する。

上記したように、日陰になった状態でも全ての太陽電池セルを直列接続のままにしておくと、太陽電池モジュール１としての出力は、２４Ｗ×１６＝３８４Ｗとなるが、本具体例４のようにして日陰の太陽電池セルを並列に接続すると、太陽電池モジュール１としての出力は、１００Ｗ×９（８直＋並列接続群１直）＝９００Ｗとなる。このように、太陽電池モジュール１の受光面に日陰が生じた場合には、日陰の太陽電池セルを並列に接続していくことで、発電効率の低下を最小限に抑えることが可能となる。

＜接続切替制御の具体例５＞
図２１Ａは、太陽電池モジュール１の稼動中において、陰影境界線Ｌ５を介して斜線を付した所が日陰になった状態を示しており、図２１Ｂは、図２１Ａに示す状態の各太陽電池セルを、図１０Ａないし図１０Ｃに示すフローチャートに従って直並列に接続切り替えした結果の接続図を示している。

具体的な接続切り替え手順は、上記具体例１で既に説明しているので、ここでは具体例４の接続切り替え手順について簡単に説明する。

図１０ＡのステップＳ１５〜ステップＳ１７の処理の結果、この具体的５では、日陰にある太陽電池セルを上下方向に最後まで並列接続することができない。すなわち、ステップＳ１６の処理をしていくと、一つ前の日陰の太陽電池セル３−３と、最後の日陰の太陽電池セル７−１とが隣接せず、接続できない状態となる。従って、具体例５では、接続方向を左右方向と決定することになる。すなわち、最初の日陰の太陽電池セル７−７から左方向に順次並列接続（Ｐ）している。その結果、並列接続された太陽電池セル７−７，７−５，７−３，７−１の電流値の和が１１２となり、この時点で日向の太陽電池セルの電流値である１００を超えるので、太陽電池セル７−１と右上方向に隣接する太陽電池セル５−３とを直列接続（Ｓ）する。

次に、太陽電池セル５−３から右方向に順次並列接続（Ｐ）していくと、並列接続された太陽電池セル５−３，５−５，５−７，３−７，３−５の電流値の和が１２０となり、この時点で日向の太陽電池セルの電流値である１００を超えるので、太陽電池セル３−５と左側に隣接する太陽電池セル３−３とを直列接続（Ｓ）する。ただし、図２１Ｂでは、後述する理由により、太陽電池セル３−５と太陽電池セル３−３は並列接続（Ｐ）となっている。

次に、太陽電池セル３−３と右上方向に隣接する太陽電池セル１−５とを並列接続（Ｐ）し、さらに太陽電池セル１−５と右側に隣接する太陽電池セル１−７とを並列接続（Ｐ）すると、その時点で日陰の太陽電池セルの接続が完了する。この場合、最後に並列接続した太陽電池セル３−３，１−５，１−７の電流値の和が８８となり、日向の太陽電池セルの電流値である１００以下となるので、上記したように太陽電池セル３−５と太陽電池セル３−３との接続を、直接列続（Ｓ）から並列接続（Ｐ）に変更する。

この後、図２１Ｂでは図示を省略しているが、最後に並列接続された太陽電池セル１−７と、左上にある日向の太陽電池セル１−１とを外部バスバー１５のバスライン１５ｃを通じて直列接続（Ｓ）し、次に、この太陽電池セル１−１から左右方向を基本としてジグザグに日向の太陽電池セルを順次直列接続（Ｓ）する。そして、図２１Ｂでは図示を省略しているが、最初に並列接続を開始した太陽電池セル７−７を外部バスバー１５のマイナスライン１５ｂに接続して太陽電池モジュール１の−端子１ｂに接続し、最後に直列接続した太陽電池セル５−１を外部バスバー１５のプラスライン１５ａに接続して太陽電池モジュール１の＋端子１ａに接続する。以上で、全ての接続処理を終了する。

上記したように、日陰になった状態でも全ての太陽電池セルを直列接続のままにしておくと、太陽電池モジュール１としての出力は、２４Ｗ×１６＝３８４Ｗとなるが、本具体例５のようにして日陰の太陽電池セルを並列に接続すると、太陽電池モジュール１としての出力は、１００Ｗ×６（４直＋並列接続群２直）＝６００Ｗとなる。このように、太陽電池モジュール１の受光面に日陰が生じた場合には、日陰の太陽電池セルを並列に接続していくことで、発電効率の低下を最小限に抑えることが可能となる。

なお、図１０Ａないし図１０Ｃを用いて説明した太陽電池セルの接続切替制御方法（すなわち、接続順序）は一例であって、要するに、全ての太陽電池セルを１回通るようにして（すなわち、一筆書きの要領で）、順次直並列接続して行けばよい。

＜太陽光発電システムの説明＞
図２２は、上記構成の太陽電池モジュール１を用いた太陽光発電システム６０の一構成例を示している。

この太陽光発電システム６０は、切替手段２０、電流計測手段３０、切替制御手段４０を備えた太陽電池モジュール１と、太陽電池モジュール１の出力電力を最大にすべく各太陽電池セル１０の動作点を制御する最大電力点追従制御を行う最大電力点追従制御手段５０とを備えて構成されている。

最大電力点追従制御手段５０は、電流検出部５１、電圧検出部５２、インバータ回路５３、インバータ制御回路５４から構成され、太陽電池モジュール１から入力される直流電圧を交流電圧に変換して図示しない系統側へ出力する。

本実施形態では、切替制御手段４０を最大電力点追従制御手段５０のインバータ制御回路５４に含めた構成としている。切替制御手段４０をインバータ制御回路５４に含めることで、制御系統を一元化及び簡素化することができる。

上記構成において、インバータ制御回路５４による最大電力点追従制御（ＭＰＰＴ制御）の一例について説明する。

インバータ制御回路５４は、まず、電流検出部５１及び電圧検出部５２の検出信号により検出された太陽電池モジュール１の出力電圧及び出力電力を初期電圧、初期電力とする。次に、初期電圧を増加させた電圧を目標電圧とし、太陽電池モジュール１の出力電圧が目標電圧となるようインバータ回路５３をスイッチング制御し、そのときの電流検出部５１及び電圧検出部５２の検出信号により太陽電池モジュール１の出力電力を検出する。そして、検出された出力電力が初期電力より増加していれば、目標電圧を増加して出力電力を検出することを、出力電力が減少方向に変化するまで繰り返し、そのときの目標電圧より一つ手前の目標電圧でインバータ回路５３をスイッチング制御する。一方、検出された出力電力が初期電力より減少していれば、目標電圧を減少して出力電力を検出することを、出力電力が増加方向に変化するまで繰り返し、そのときの目標電圧より一つ手前の目標電圧でインバータ回路５３をスイッチング制御する。これにより、出力電力のほぼ最大点に追従するよう太陽電池モジュール１の動作点を制御することができる。

なお、上記した太陽電池セルの接続切替制御方法は、切替制御手段４０のＲＯＭに格納されている切替制御プログラムによって実現されている。本発明の対象とするのは、このプログラムそのものであってもよいし、このプログラムがコンピュータで読み取り可能な記録媒体に格納されているものであってもよい。

本発明では、この記録媒体として、上記したＲＯＭそのものがプログラムメディアであってもよいし、また、図示していない外部記憶装置としてプログラム読み取り装置が設けられ、そこに記録媒体を挿入することで読み取り可能なプログラムメディアであってもよい。

ここで、上記プログラムメディアとしては、本体と分離可能に構成される記録媒体であって、ＦＤ（フレキシブルディスク）やＨＤ（ハードディスク）等の磁気ディスク系、ＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＢＤ等の光ディスク系、ＩＣカード／光カード等のカード系、マスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＲＯＭ等による半導体メモリ系などがある。

また、本発明においては、インターネットを含む通信ネットワークと接続可能なシステム構成とはなっていないが、通信ネットワークと接続可能なシステム構成である場合には、通信ネットワークからプログラムをダウンロードするように流動的にプログラムを保持する記録媒体であってもよい。

なお、今回開示した実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

１ 太陽電池モジュール
１ａ ＋端子（出力端子）
１ｂ −端子（入力端子）
１０ 太陽電池セル
１５ 外部バスバー
１５ａ プラスライン（出力側信号線）
１５ｂ マイナスライン（入力側信号線）
１５ｃ バスライン（バス信号線）
２０ 切替手段
２１ａ〜２１ｄ 隣接スイッチ群
２１ａ１ 第１スイッチ
２１ａ２ 下向き第２スイッチ
２１ａ３ 上向き第３スイッチ
２１ｂ１ 第１スイッチ
２１ｂ２ 右向き第２スイッチ
２１ｂ３ 左向き第３スイッチ
２１ｃ１ 第１スイッチ
２１ｃ２ 右斜め上向き第２スイッチ
２１ｃ３ 左斜め下向き第３スイッチ
２１ｄ１ 第１スイッチ
２１ｄ２ 左斜め上向き第２スイッチ
２１ｄ３ 右斜め下向き第３スイッチ
２２ 外周側スイッチ群
２２ａ 外周側第１スイッチ
２２ｂ 外周側第２スイッチ
２２ｃ 外周側第３スイッチ
２２ｄ 外周側第４スイッチ
２５ スイッチ素子部
２６ 素子（負荷抵抗）
２７ オン・オフスイッチ
３０ 電流計測手段
４０ 切替制御手段
５０ 最大電力点追従制御手段
５１ 電流検出部
５２ 電圧検出部
５３ インバータ回路
５４ インバータ制御回路
６０ 太陽光発電システム

Claims (13)

1. 複数個の太陽電池セルが順次直列接続された太陽電池モジュールであって、
   隣接する前記太陽電池セル同士を直列接続または並列接続に切り替える切替手段と、
   前記太陽電池セルの電流値を計測する電流計測手段と、
   前記電流計測手段により計測された電流値に基づいて前記切替手段の切り替え制御を行う切替制御手段とを備え、
   前記切替制御手段は、日陰にある太陽電池セルより計測される前記電流値の加算値が、日向にある太陽電池セルより計測される電流値になるまで、前記日陰にあって隣接する前記太陽電池セル同士を前記直列接続から並列接続に切り替えるように前記切替手段を制御することを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 請求項１に記載の太陽電池モジュールであって、
   並列接続された前記太陽電池セル群が隣接して複数存在する場合には、隣接する前記太陽電池セル群の間は直列接続とすることを特徴とする太陽電池モジュール。
3. 請求項１または請求項２に記載の太陽電池モジュールであって、
   前記複数個の太陽電池セルは碁盤目状に配置され、
   前記切替手段は、上下方向に隣接する太陽電池セル間、左右方向に隣接する太陽電池セル間、右斜め上及び左斜め下方向に隣接する太陽電池セル間、及び、左斜め上及び右斜め下方向に隣接する太陽電池セル間に、隣接する太陽電池セル同士を直列または並列に接続切り替えする隣接スイッチ群をそれぞれ備えており、
   前記切替制御手段は、前記隣接スイッチ群の切り替え制御により、隣接する太陽電池セル同士の接続を直列接続または並列接続のいずれかに切り替えることを特徴とする太陽電池モジュール。
4. 請求項３に記載の太陽電池モジュールであって、
   上下方向に隣接する太陽電池セル間を接続する前記隣接スイッチ群は、隣接する太陽電池セル同士を並列に接続する第１スイッチと、隣接する太陽電池セル同士を下方向に向かって電流を流すように直列接続する下向き第２スイッチと、隣接する太陽電池セル同士を上方向に向かって電流を流すように直列接続する上向き第３スイッチとを備え、
   左右方向に隣接する太陽電池セル間を接続する前記隣接スイッチ群は、隣接する太陽電池セル同士を並列に接続する第１スイッチと、隣接する太陽電池セル同士を右方向に向かって電流を流すように直列接続する右向き第２スイッチと、隣接する太陽電池セル同士を左方向に向かって電流を流すように直列接続する左向き第３スイッチとを備え、
   右斜め上及び左斜め下方向に隣接する太陽電池セル間を接続する前記隣接スイッチ群は、隣接する太陽電池セル同士を並列に接続する第１スイッチと、隣接する太陽電池セル同士を右斜め上方向に向かって電流を流すように直列接続する右斜め上向き第２スイッチと、隣接する太陽電池セル同士を左斜め下方向に向かって電流を流すように直列接続する左斜め下向き第３スイッチとを備え、
   左斜め上及び右斜め下方向に隣接する太陽電池セル間を接続する前記隣接スイッチ群は、隣接する太陽電池セル同士を並列に接続する第１スイッチと、隣接する太陽電池セル同士を左斜め上方向に向かって電流を流すように直列接続する左斜め上向き第２スイッチと、隣接する太陽電池セル同士を右斜め下方向に向かって電流を流すように直列接続する右斜め下向き第３スイッチとを備えていることを特徴とする太陽電池モジュール。
5. 請求項３または請求項４に記載の太陽電池モジュールであって、
   碁盤目状に配置された前記太陽電池セルの周囲に外部バスバーが配置され、
   外周部に配置されている前記太陽電池セルと前記外部バスバーとの間に外周側スイッチ群が配置され、
   前記切替制御手段は、前記外周側スイッチ群の接続制御により、前記外部バスバーを通じて、日向の太陽電池セルと日陰の太陽電池セルとを直列に接続することを特徴とする太陽電池モジュール。
6. 請求項５に記載の太陽電池モジュールであって、
   前記外部バスバーは、太陽電池モジュールの出力端子に接続する出力側信号線と、太陽電池モジュールの入力端子に接続する入力側信号線と、太陽電池セル同士を直列に接続するバス信号線とを備え、
   前記外周側スイッチ群は、前記太陽電池セルを前記出力側信号線に接続する外周側第１スイッチと、前記太陽電池セルを前記入力側信号線に接続する外周側第２スイッチと、前記太陽電池セルを前記バス信号線に接続する外周側第３スイッチとを備え、
   前記切替制御手段は、前記外周側第３スイッチの接続制御により、前記バス信号線を通じて、日向の太陽電池セルと日陰の太陽電池セルとを直列に接続する一方、前記外周側第１スイッチの接続制御により、外周部に配置されている任意の太陽電池セルを太陽電池モジュールの前記出力端子に接続し、前記外周側第２スイッチの接続制御により、外周部に配置されている別の太陽電池セルを太陽電池モジュールの前記入力端子に接続することを特徴とする太陽電池モジュール。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の太陽電池モジュールであって、
   前記太陽電池セルは、電流値を計測するためのスイッチ素子部を備えており、
   前記電流計測手段は、前記スイッチ素子部のオン、オフ制御により前記太陽電池セルの短絡電流値を計測することを特徴とする太陽電池モジュール。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の太陽電池モジュールであって、
   前記電流計測手段による各太陽電池セルの電流値の計測、及び、前記切替制御手段による前記切替手段の切り替え制御は、随時または予め設定された一定時間が経過するごとに行われることを特徴とする太陽電池モジュール。
9. 請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の太陽電池モジュールと、前記太陽電池モジュールの出力電力を最大にすべく各太陽電池セルの動作点を制御する最大電力点追従制御を行う最大電力点追従制御手段と、を備えたことを特徴とする太陽光発電システム。
10. 請求項９に記載の太陽光発電システムであって、
    前記最大電力点追従制御手段は、前記切替制御手段を含んで構成されていることを特徴とする太陽光発電システム。
11. 複数個の太陽電池セルが順次直列接続され、隣接する前記太陽電池セル同士を直列接続または並列接続に切り替える切替手段と、前記太陽電池セルの電流値を計測する電流値計測手段と、前記電流値計測手段により計測された電流値に基づいて前記切替手段の切り替え制御を行う切替制御手段とを備えた太陽電池モジュールにおける前記切替制御手段による前記太陽電池セルの接続切替制御方法であって、
    随時または一定の時間間隔で隣接する太陽電池セルの電流値を順次計測するステップと、
    計測の結果、日陰にある太陽電池セルより計測される電流値の加算値が、日向にある太陽電池セルより計測される電流値になるまで、日陰にあって隣接する太陽電池セル同士を直列接続から並列接続に順次切り替えるステップと、
    並列接続された前記太陽電池セル群を、日向にあって直列接続されている前記太陽電池セルと直列に接続するステップと、
    直列接続されている前記太陽電池セルを太陽電池モジュールの出力端子に接続し、並列接続されている前記太陽電池セルを太陽電池モジュールの入力端子に接続するステップと、
    を実施することを特徴とする太陽電池モジュールにおける太陽電池セルの接続切替制御方法。
12. 請求光１１に記載の太陽電池モジュールにおける太陽電池セルの接続切替制御方法の各ステップをコンピュータに実行させるための接続切替制御プログラム。
13. 請求光１２に記載の接続切替制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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