JP2013187425A

JP2013187425A - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP2013187425A
Application number: JP2012052339A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Toba; 正裕鳥羽
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-03-08
Filing date: 2012-03-08
Publication date: 2013-09-19

Abstract

【課題】配置取り付け施工を簡素な手順でかつ安全に実施できるとともに、緊急時でも迅速かつ安全に取り外すことが可能な太陽電池モジュールを得ること。
【解決手段】複数の太陽電池２による単一の正極端及び負極端と出力端子部３の正極及び負極との間に、両者の対応する極間の電気的な接続とその遮断とが行える開閉装置４が設けられ、複数の太陽電池２による単一の正極端及び負極端の間に、所定の直流電力の発生を確認するための発光ダイオード５が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光発電装置を構成する太陽電池モジュールに関するものである。

太陽電池モジュールの配置取り付け施工は、一般には、直並列に接続した複数枚の太陽電池モジュールを専用架台に固定し、住宅の屋根等日当たりのよい場所に配置し、電気的な配線作業を実施する手順で行われる。

そのとき、作業者の感電保護対策として、例えば特許文献１では、太陽電池モジュール全面を感電防止用の遮光シートで覆うことを実施し、配線終了後に遮光シートを取り去る方法が提案されている。

また、特許文献１では、製造段階において太陽電池モジュールの光入射側に、離型シートのような剥離可能で着色された遮光材を備えることにより、太陽電池モジュールの施工時に遮光シートで太陽電池モジュールを覆うことなく、感電を防止する方法も提案されている。

特開平８−２２８０１８号公報

従来の太陽電池モジュールの配置取り付け施工方法は、感電防止用の遮光性シートで太陽電池モジュールを覆って作業し、配線終了後には取り去る必要があるので、モジュール施工作業が煩雑であり、配置取り付け施工コストの低減が困難である。

この点、製造段階において太陽電池モジュールの光入射側に、離型シートのように剥離可能で着色された遮光材を備える方法では、太陽電池モジュールの施工時に遮光シートで太陽電池モジュールを覆う作業を行う必要はないので、モジュール施工作業の簡素化が図れる利点がある。

しかし、この製造段階において太陽電池モジュールの光入射側に遮光材を備える方法では、例えば火災等の災害時に急いで屋根上の太陽電池モジュールを取り外す必要ができた場合においては、遮光性シートで太陽電池モジュールを覆って作業しなければ感電する恐れがあるので、緊急時においても段取り時間が必要となり、安全に早く太陽電池モジュールを取り外すことができないという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、配置取り付け施工を簡素な手順でかつ安全に実施できるとともに、緊急時でも迅速かつ安全に取り外すことが可能な太陽電池モジュールを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、所定の直流電力を発生するように直並列接続された複数の太陽電池による単一の正極端及び負極端が出力端子部の対応する正極及び負極の端子に接続され、前記出力端子部の正極及び負極から外部に所定の直流電力を取り出せるようにした太陽電池モジュールにおいて、前記複数の太陽電池による単一の正極端及び負極端と前記出力端子部の正極及び負極との間に、両者の対応する極間の電気的な接続とその遮断とが行える開閉装置が設けられ、前記複数の太陽電池による単一の正極端及び負極端の間に、前記所定の直流電力の発生を確認するための発光ダイオードが設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、太陽電池モジュールの配置取り付け施工を簡素な手順でかつ安全に実施できるとともに、緊急時でも太陽電池モジュールを迅速かつ安全に取り外すことが可能になるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１による太陽電池モジュールの外観構成を示す図である。図２は、図１に示す太陽電池モジュールの電気的構成を示す要部回路図である。図３は、本発明の実施の形態２として、開閉装置の他の構成例を説明する図である。図４は、本発明の実施の形態３として、複数の太陽電池モジュールの一括した出力遮断が行える開閉装置の一例を説明する図である。

以下に、本発明にかかる太陽電池モジュールの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による太陽電池モジュールの外観構成を示す図である。図２は、図１に示す太陽電池モジュールの電気的構成を示す要部回路図である。

図１において、太陽電池モジュール１は、一般に、枠体１ａの内部に、複数の太陽電池２が所定の直流電力を発生するように直並列接続されて配置され、また、枠体１ａの外周囲所定位置に正極及び負極の出力端子部３が設けられ、直並列接続された複数の太陽電池１による単一の正極端及び負極端が出力端子部３の対応する正極及び負極の端子に接続され、出力端子部３から外部に所定の直流電力を取り出せるようになっている。

図１に示す例で言えば、直列に接続した４個の太陽電池の直列回路（１セルストリング）の６個（６セルストリング）が並列に接続されて単一の正極端及び負極端が形成され、その正極端及び負極端が出力端子部３の対応する端子に接続されている。

本実施の形態では、このような太陽電池モジュール１において、直並列接続された複数の太陽電池２による単一の正極端及び負極端と、出力端子部３の正極及び負極との間に、両者の間の電気的な接続と遮断とが行える開閉装置４が設けられている。また、直並列接続された複数の太陽電池２の単一の正極端及び負極端の間に、所定の直流電力の発生を確認するための発光ダイオード５が設けられている。

図２では、説明を容易にするため、太陽電池２は直列に接続した２個が示されている。各太陽電池２は、複数の電池セルの直列回路で構成され、その両端にバイパスダイオード２ａが取り付けられている。図２に示す例では、開閉装置４は、直列に接続した２個の太陽電池２の直列回路による単一の正極端及び負極端と出力端子３との間に設けられる。また、発光ダイオード５は、この直列に接続した２個の太陽電池２の直列回路の両端間に、電流制限用の抵抗器６介して接続されている。

なお、開閉装置４は、図２に示す例で言えば、太陽電池２側の正極端及び負極端が接続される２つの端子７ａ，７ｂと、出力端子部３の正極端子及び負極端子が接続される２つの端子８ａ，８ｂと、両者間の接続・遮断を行う可動片９ａ，９ｂとで構成される。開閉装置４は、原理的にはこの３つの要素で構成され、端子７ａ，７ｂと端子８ａ，８ｂは、それぞれ枠体１ａの外周囲所定位置に固定配置されるが、可動片９ａ，９ｂによる電気的な接続・遮断の形態については、種々の形態が可能である。この明細書では、考え方を示す。

図２では、可動片９ａ，９ｂによる電気的な接続・遮断の形態の一例として、可動片９ａ，９ｂの各一端が端子７ａ，７ｂと端子８ａ，８ｂとのいずれか一方（図２では、端子７ａ，７ｂ）に回動自在に支持され、可動片９ａ，９ｂの各他端が端子８ａ，８ｂに接触・離反する構成が示されている。他の構成例は実施の形態２，３として後述する。

以上のように構成される太陽電池モジュールの配置取り付け施工は、次のような手順で実施される。太陽電池モジュール１を例えば屋根上に取り付ける場合、まず、取り付ける太陽電池モジュール１を、その開閉装置４が遮断されていることを確認して専用の架台等に固定する。次に、取り付ける太陽電池モジュール１の出力端子３を他の太陽電池モジュールの出力端子３と電気的に接続し、また他機器と接続するための別の端子と電気的に接続する。その後、取り付けた太陽電池モジュール１の太陽電池２が発電していることを、発光ダイオード５が点灯していることによって確認できると、開閉装置４を閉路操作し導通状態にする。これによって、取り付けた太陽電池モジュール１の出力端子部３から直流電力を取り出すことができる。

また、太陽電池モジュール１を取り外す場合には、取り外したい太陽電池モジュール１及び接続されている他の太陽電池モジュール１の開閉装置４を開路操作して、太陽電池２側と出力端子部３側との間の接続を遮断する。そうすると、出力端子部３が無電圧となるので、安全かつ迅速に太陽電池モジュール１の取り外しが可能となる。

加えて、災害等で太陽電池モジュール１が単独で放置された場合においても、発光ダイオード５により発電状態を確認し、発電している場合は、開閉装置４を開路操作することで出力端子部３が無電圧になるので、万一の感電・漏電被害を回避できる。

本実施の形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）太陽光発電システムの施工時に遮光シートの準備を省くことができるので、施工コストを低く抑えることができる。
（２）太陽電池モジュールの故障時及び火災等の災害時に、太陽電池モジュールを屋根上等から取り外すことになっても、太陽電池モジュールの開閉装置を開路操作して出力端子部を無電圧にすることができるので、遮光シートの使用や耐圧手袋の着用がなくても、安全に取り外し作業が可能となる。
（３）災害等により、太陽電池モジュールが単体で放置された場合でも、発光ダイオードにより発電状態を確認し発電状態であれば、開閉装置を開路操作して出力端子部を無電圧にすることができるので、万一の感電や漏電被害を無くすことができる。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２として、開閉装置の他の構成例を説明する図である。図３では、開閉装置を（１）固定配置部分と（２）可動配置部分とに分離構成した一例が示されている。開閉装置以外は、実施の形態１（図１，図２）と同じであるので、適宜、実施の形態１で用いた符号を用いて説明する。

図３において、（１）開閉装置の固定配置部分は、枠体１ａの外周囲所定位置に固定配置される構成部分である。図３（１）に示すように、開閉装置の固定配置部分は、端子１０ａ，１０ｂと、端子１１ａ，１１ｂと、短絡部材受け部１２ａ，１２ｂとで構成されている。端子１０ａ，１０ｂは、図２に示した太陽電池２側の２つの端子７ａ，７ｂに対応している。端子１１ａ，１１ｂは、図２に示した出力端子部３側の２つの端子８ａ，８ｂに対応している。短絡部材受け部１２ａ，１２ｂには、図３（２）に示すような短絡部材支持棒１４の両端が着脱される。

図３（２）において、短絡部材支持棒１４には、開閉装置の短絡部材１３ａ，１３ｂが固定配置されている。

図３において、短絡部材支持棒１４の両端を短絡部材受け部１２ａ，１２ｂに装着すると、短絡部材１３ａが端子１０ａと端子１１ａとに同時に接触して両者間を電気的に接続し、短絡部材１３ｂが端子１０ｂと端子１１ｂとに同時に接触して両者間を電気的に接続する。そして、短絡部材支持棒１４を短絡部材受け部１２ａ，１２ｂから抜き出すと、短絡部材１３ａ，１３ｂが一体として端子１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂから離反するので、端子１０ａと端子１１ａとの間、及び端子１０ｂ端子１１ｂとの間が同時に遮断される。

実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の作用・効果が得られる。

実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３として、複数の太陽電池モジュールの一括した出力遮断が行える開閉装置を説明する図である。本実施の形態３においても開閉装置以外は、実施の形態１（図１，図２）と同じであるので、適宜、実施の形態１で用いた符号を用いて説明する。

本実施の形態３では、各太陽電池モジュールの枠体１ａには、図３（１）に示した固定配置部分が設けられている。但し、短絡部材受け部１２ａ，１２ｂについては、一括して出力遮断を行う所定数の横並び太陽電池モジュールの一端側に短絡部材受け部１２ａが設けられ、他端側に短絡部材受け部１２ｂが設けられる。

そして、例えば図４に示すように、一括して出力遮断を行う所定数の横並び太陽電池モジュールのそれぞれと１対１に対応する短絡部材２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂが短絡部材連結支持棒２４に固定配置されている。

実施の形態３によれば、複数の太陽電池モジュールの一括した出力遮断が行えるので、配置取り付け施工をより一層簡素な手順で実施できるようになる。

以上のように、本発明にかかる太陽電池モジュールは、配置取り付け施工を簡素な手順でかつ安全に実施できるとともに、緊急時でも迅速かつ安全に取り外すことが可能な太陽電池モジュールとして有用である。

１太陽電池モジュール
１ａ枠体
２太陽電池
２ａバイパスダイオード
３出力端子部
４開閉装置
５発光ダイオード
６抵抗器
７ａ，７ｂ枠体に固定配置される太陽電池側の端子
８ａ，８ｂ枠体に固定配置される出力端子部側の端子
９ａ，９ｂ可動片
１０ａ，１０ｂ枠体に固定配置される太陽電池側の端子
１１ａ，１１ｂ枠体に固定配置される出力端子部の端子
１２ａ，１２ｂ枠体に固定配置される短絡部材受け部
１３ａ，１３ｂ短絡部材
１４短絡部材支持棒
２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ短絡部材
２４短絡部材連結支持棒

Claims

所定の直流電力を発生するように直並列接続された複数の太陽電池による単一の正極端及び負極端が出力端子部の対応する正極及び負極の端子に接続され、前記出力端子部の正極及び負極から外部に所定の直流電力を取り出せるようにした太陽電池モジュールにおいて、
前記複数の太陽電池による単一の正極端及び負極端と前記出力端子部の正極及び負極との間に、両者の対応する極間の電気的な接続とその遮断とが行える開閉装置が設けられ、
前記複数の太陽電池による単一の正極端及び負極端の間に、前記所定の直流電力の発生を確認するための発光ダイオードが設けられている
ことを特徴とする太陽電池モジュール。
前記開閉装置は、
当該太陽電池モジュールの枠体に固定配置される第１の端子部と、前記第１の端子部に対し接触・離反可能に設けられる第２の端子部とで構成され、
前記第１の端子部は、
前記単一の正極端及び負極端が接続される第１及び第２の端子と、前記出力端子部の正極及び負極が接続される第３及び第４の端子とで構成され、
前記第２の端子部は、
前記第１の端子と前記第３の端子との間の電気的な接続とその遮断とを行うための第５の端子と、前記第２の端子と前記第４の端子との間の電気的な接続とその遮断とを行うための第６の端子とが一体的に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
請求項１に記載の太陽電池モジュールの複数個において、
前記開閉装置は、
前記複数の太陽電池モジュールそれぞれの枠体に固定配置される第１の端子部と、前記複数の太陽電池モジュールそれぞれにおける前記第１の端子部に対し一括して接触・離反可能に設けられる複数の第２の端子部とで構成され、
前記第１の端子部は、
前記単一の正極端及び負極端が接続される第１及び第２の端子と、前記出力端子部の正極及び負極が接続される第３及び第４の端子とで構成され、
前記複数の第２の端子部は、
前記複数の太陽電池モジュールそれぞれにおける前記第１の端子と前記第３の端子との間の電気的な接続とその遮断とを行うための第５の端子と、前記第２の端子と前記第４の端子との間の電気的な接続とその遮断とを行うための第６の端子とが、前記複数の太陽電池モジュールにおいて一括して操作可能に一体的に形成されている
ことを特徴とする太陽電池モジュール。