JP2013197190A - 光発電モジュール、光発電モジュールアレイ、および移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】日陰による発電量の低下を抑制して電力取り出し効率を向上する光発電モジュール、光発電モジュールを備える光発電モジュールアレイおよび移動体を提供することを目的とする。
【解決手段】光発電モジュール１は、長方形をした素子外周の長辺ＬＳが平行に配置された複数の光発電素子１０（具体的には、例えば、光発電素子１１〜光発電素子１４、・・・、光発電素子１５〜光発電素子１８）と、長辺ＬＳと交差する短辺方向Ｘｄに延長されて光発電素子１０（光発電素子１１、・・・）を相互に接続する延長配線２０（具体的には、例えば、延長配線２１〜延長配線２５）とを備え、延長配線２０（延長配線２１、・・・）は、特定された個数毎に光発電素子１０（光発電素子１１、・・・）を並列に接続している。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、長方形をした光発電素子が平行に配置された光発電モジュール、光発電モジュールを接続した光発電モジュールアレイ、および光発電モジュールを備える移動体に関する。

細長いセル形状をした太陽電池セルが知られている。このような太陽電池セルは、一方向に平行に太陽電池セルが配置される。太陽電池モジュールの長手方向に太陽電池セルの長手方向を一致させて太陽電池モジュールを長手方向と交差する方向で並列に配置した場合、隣接する太陽電池モジュールの段差による影が太陽電池セルに及び太陽電池モジュールの出力が低下することがある。

このような影対策として太陽電池セルの長手方向を太陽電池モジュールの長手方向に並列に配置した技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００１−１１１０８３号公報

しかし、特許文献１に開示された技術は、単に隣接して配置した光発電モジュールによる影の影響を抑制するに過ぎず、いわゆる日陰が太陽電池セルに落ちた場合の対策がなされていないことから、細長い太陽電池セルの形状を採用した太陽電池モジュールにおける日陰による影響が解消されていないという課題があった。

特に移動体のように日陰の影響が大きい用途に適用される太陽電池セル（太陽電池モジュール）においては、日陰対策が重要な課題である。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、長方形をした素子外周の長辺が平行に配置された複数の光発電素子の長辺に交差する短辺方向で延長して配置され、特定された個数毎に光発電素子を並列に接続する延長配線を備え、１次元方向で平行に配置された光発電素子を分散させて配置した状態で並列に接続することにより、日陰による発電量の低下を抑制して電力取り出し効率を向上する光発電モジュールを提供することを目的とする。

また、本発明は、本発明に係る光発電モジュールを複数備えることにより、日陰耐性に優れた電力取り出し効率の良い大容量の光発電が可能な光発電モジュールアレイを提供することを他の目的とする。

また、本発明は、本発明に係る光発電モジュールを備えることにより、日陰による発電量の低下を抑制して電力取り出し効率を向上して、移動時においても安定した光発電が可能な移動体を提供することを他の目的とする。

本発明に係る光発電モジュールは、長方形をした素子外周の長辺が平行に配置された複数の光発電素子と、前記長辺と交差する短辺方向に延長されて前記光発電素子を相互に接続する延長配線とを備えた光発電モジュールであって、前記延長配線は、特定された個数毎に前記光発電素子を並列に接続していることを特徴とする。

したがって、本発明に係る光発電モジュールは、光発電素子の長辺に交差する短辺方向で延長して配置され、特定された個数毎に光発電素子を並列に接続する延長配線を備えることから、１次元方向で平行に配置された長方形の光発電素子を分散させて配置した状態で並列に接続することができるので、日陰による発電量の低下を抑制して電力取り出し効率を向上する。

また、本発明に係る光発電モジュールでは、前記光発電素子は、前記短辺方向で第１側に配置された第１極性の第１電極と、前記短辺方向で第２側に配置された第２極性の第２電極とを備えることを特徴とする。

したがって、本発明に係る光発電モジュールは、第１極性を有する第１電極および第２極性を有する第２電極を延長配線に沿わせて配置することから、光発電素子と延長配線との接続が容易にできる。

また、本発明に係る光発電モジュールでは、前記第１電極および前記第２電極は、それぞれ前記長辺に沿わせて延長されていることを特徴とする。

したがって、本発明に係る光発電モジュールは、延長配線と第１電極との接続および延長配線と第２電極との接続を容易にかつ確実にすることができ、また、長辺に沿った広い範囲での集電が容易となる。

また、本発明に係る光発電モジュールでは、一群の前記光発電素子が直列に接続された直列部を備えることを特徴とする。

したがって、本発明に係る光発電モジュールは、一群の光発電素子を直列に接続した直列部を備えることから、延長配線に沿わせて複数の直列部を容易に形成できるので、各直列部の直列段に対する並列接続を容易に実現することができる。

また、本発明に係る光発電モジュールでは、前記直列部は、相互に隣接する前記光発電素子によって形成されていることを特徴とする。

したがって、本発明に係る光発電モジュールは、相互に隣接する一群の光発電素子を直列に接続して直列部を形成していることから、延長配線に沿わせて複数の直列部を容易に形成することができる。

また、本発明に係る光発電モジュールでは、前記直列部に配置された前記光発電素子は、前記直列部の直列段での配置順と前記直列部のレイアウトパターンでの配置順とが同一であることを特徴とする。

したがって、本発明に係る光発電モジュールは、直列部に配置された光発電素子について、直列部の直列段での配置順と直列部のレイアウトパターンでの配置順とを一致させていることから、延長配線に沿わせて複数の直列部の間での並列接続を簡単な配線構造で容易に実現し、同一直列段に接続された光発電素子を分散して配置するので、日陰耐性を確実に向上させ、低コスト化を実現できる。

また、本発明に係る光発電モジュールでは、前記直列部に配置された前記光発電素子は、前記直列部の直列段での配置順と前記直列部のレイアウトパターンでの配置順とが異なることを特徴とする。

したがって、本発明に係る光発電モジュールは、直列部に配置された光発電素子について、直列部の直列段での配置順と直列部のレイアウトパターンでの配置順とを異ならせていることから、同一直列段に接続された光発電素子の分散の度合いを更に向上させるので、日陰耐性を更に向上させる。

また、本発明に係る光発電モジュールでは、前記延長配線を相互に接続する交差配線を備えることを特徴とする。

したがって、本発明に係る光発電モジュールは、延長配線を相互に接続する交差配線を備えることから、延長配線相互間での電流経路を形成して直列部に配置された光発電素子の直列段での配置順を自由に設定できるので、光発電素子の分散の度合いを容易にかつ確実に向上することができる。

また、本発明に係る光発電モジュールアレイは、複数の光発電モジュールを備える光発電モジュールアレイであって、前記光発電モジュールは、本発明に係る光発電モジュールであることを特徴とする。

したがって、本発明に係る光発電モジュールアレイは、本発明に係る光発電モジュールを複数備えることから、日陰耐性に優れた電力取り出し効率の良い大容量の光発電が可能となる。

また、本発明に係る光発電モジュールアレイでは、前記光発電モジュールは、並列に接続されていることを特徴とする。

したがって、本発明に係る光発電モジュールアレイは、光発電モジュールを並列に接続していることから、日陰耐性を向上させた状態で大電流を発生できる。

また、本発明に係る光発電モジュールアレイでは、前記光発電モジュールは、直列に接続されていることを特徴とする。

したがって、本発明に係る光発電モジュールアレイは、光発電モジュールを直列に接続していることから、日陰耐性を向上させた状態で高電圧を発生できる。

また、本発明に係る移動体は、複数の光発電素子を接続した光発電モジュールを備える移動体であって、前記光発電モジュールは、本発明に係る光発電モジュールであることを特徴とする。

したがって、本発明に係る移動体は、本発明に係る光発電モジュールを搭載することから、日陰による発電量の低下を抑制して電力取り出し効率を向上するので、移動時においても安定した光発電が可能となる。

本発明に係る光発電モジュールは、光発電素子の長辺に交差する短辺方向で延長して配置され、特定された個数毎に光発電素子を並列に接続する延長配線を備える。

したがって、本発明に係る光発電モジュールは、１次元方向で平行に配置された長方形の光発電素子を分散させて配置した状態で並列に接続することができるので、日陰による発電量の低下を抑制して電力取り出し効率を向上することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る光発電モジュールアレイは、本発明に係る光発電モジュールを複数備える。

したがって、本発明に係る光発電モジュールアレイは、日陰耐性に優れた電力取り出し効率の良い大容量の光発電が可能となるという効果を奏する。

また、本発明に係る移動体は、本発明に係る光発電モジュールを備える。

したがって、本発明に係る移動体は、日陰による発電量の低下を抑制して電力取り出し効率を向上するので、移動時においても安定した光発電が可能となるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係る光発電モジュールにおける光発電素子のレイアウトパターンと延長配線との関係を模式的に示す模式平面図である。 図１Ａに示した光発電モジュールの光発電素子と延長配線との接続関係を模式的に示す模式接続図である。 図１Ａに示した光発電モジュールの作用を説明するために比較する従来構成の光発電モジュールのレイアウトパターンを模式的に示す模式平面図である。 比較する２種類の光発電モジュール（本発明に係る光発電モジュール、および従来構成に係る光発電モジュール）に対する日陰の状態を説明する日陰模式図である。 日陰による出力の変動を比較した２種類の光発電モジュールの出力特性を示すグラフである。 本発明の実施の形態２に係る光発電モジュールにおける光発電素子のレイアウトパターンと延長配線との関係を模式的に示す模式平面図である。 図３Ａに示した光発電モジュールの光発電素子と延長配線との接続関係を模式的に示す模式接続図である。 本発明の実施の形態３に係る光発電モジュールアレイにおける光発電モジュールの接続状態（並列接続）を模式的に示す模式平面図である。 本発明の実施の形態３に係る光発電モジュールアレイにおける光発電モジュールの接続状態（直列接続）を模式的に示す模式平面図である。 本発明の実施の形態４に係る移動体の概略を模式的に示す概略図である。

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。

＜実施の形態１＞
図１Ａないし図２Ｃを参照して、本実施の形態に係る光発電モジュール１について説明する。

図１Ａは、本発明の実施の形態１に係る光発電モジュール１における光発電素子１０のレイアウトパターンと延長配線２０との関係を模式的に示す模式平面図である。

図１Ｂは、図１Ａに示した光発電モジュール１の光発電素子１０と延長配線２０との接続関係を模式的に示す模式接続図である。

本実施の形態に係る光発電モジュール１は、長方形をした素子外周の長辺ＬＳが平行に配置された複数の光発電素子１０（具体的には、例えば、光発電素子１１〜光発電素子１４、・・・、光発電素子１５〜光発電素子１８）と、長辺ＬＳと交差する短辺方向Ｘｄに延長されて光発電素子１０（光発電素子１１、・・・）を相互に接続する延長配線２０（具体的には、例えば、延長配線２１〜延長配線２５）とを備え、延長配線２０（延長配線２１、・・・）は、特定された個数毎に光発電素子１０（光発電素子１１、・・・）を並列に接続している。

したがって、本発明に係る光発電モジュール１は、光発電素子１０（光発電素子１１など）の長辺ＬＳに交差する短辺方向Ｘｄで延長して配置され、特定された個数毎に光発電素子１０（光発電素子１１など）を並列に接続する延長配線２０（延長配線２１など）を備えることから、１次元方向で平行に配置された長方形の光発電素子１０（光発電素子１１など）を分散させて配置した状態で並列に接続することができるので、日陰による発電量の低下を抑制して電力取り出し効率を向上する。

以下では、光発電素子１１、光発電素子１２、・・・を特に区別する必要が無い場合は、単に光発電素子１０とすることがある。延長配線２１、延長配線２２、・・・を特に区別する必要が無い場合は、単に延長配線２０とすることがある。

光発電素子１０は、細長い長方形の長辺ＬＳが平行となるレイアウトパターンで配置（形成）されている。照射光側に配置された透光性絶縁基板に光発電素子１０を形成（配置）した場合、素子外周に対して配線面（図に表されている面）は、受光面に対する裏面になるので、延長配線２０が光発電素子１０の受光特性に影響を及ぼすことは無い。光発電素子１０は、例えば、薄膜シリコン太陽電池セル、ＣＩＧＳ（Ｃｏｐｐｅｒ Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ ＤｉＳｅｌｅｎｉｄｅ）太陽電池セルなどで適用されている細長いセル形状に適合する。また、光発電素子１０は、受光面側に配置された透光性絶縁基板に対向して配置された結晶基板型太陽電池セルなどに適合することも可能である。

例えば４個の光発電素子１０（光発電素子１１〜光発電素子１４）が平行に短辺方向Ｘｄ（一次元方向）に配置され相互に直列接続されて直列部３１（直列部３０）が構成される。また、同様に離れた位置に４個の光発電素子１０（光発電素子１５〜光発電素子１８）が平行に短辺方向Ｘｄに配置され相互に直列接続されて直列部３２（直列部３０）が構成される。以下では、直列部３１、直列部３２を特に区別する必要が無い場合は、単に直列部３０とすることがある。なお、直列部３１および直列部３２の間には、他の直列部３０が同様の間隔で配置されている。

なお、延長配線２０が特定された個数毎に光発電素子１０を並列に接続するとは、直列部３０に配置された光発電素子１０の個数によって並列に接続される間隔が特定されることであり、本実施の形態では、光発電素子１０の４個毎に並列接続が施されている。つまり、４直列とされた直列部３１（直列部３０）の光発電素子１１は、次に配置された直列部３０の１個目の光発電素子１０と並列に接続され、また、例えばｎ個目の直列部３２の１個目の光発電素子１５と並列に接続される。

本実施の形態では、理解の容易さを考慮して４個の光発電素子１０によって直列部３０が形成される場合について説明するが、更に多数の光発電素子１０を直列に接続して直列段を多くした直列部３０を形成（配置）すること、更に多くの直列部３０を形成（配置）することが可能である。

光発電素子１０は、短辺方向Ｘｄで第１側に配置された第１極性（例えばｐ型）の第１電極Ｔ１と、短辺方向Ｘｄで第２側に配置された第２極性（例えばｎ型）の第２電極Ｔ２とを備える。したがって、光発電モジュール１は、第１極性を有する第１電極Ｔ１および第２極性を有する第２電極Ｔ２を延長配線２０に沿わせて配置することから、光発電素子１０と延長配線２０との接続が容易にできる。

なお、第１電極Ｔ１に対する延長配線２０の接続点を第１電極接続点として図示し、第２電極Ｔ２に対する延長配線２０の接続点を第２電極接続点として図示する。

第１電極Ｔ１および第２電極Ｔ２は、それぞれ長辺ＬＳに沿わせて延長されている。したがって、光発電モジュール１は、延長配線２０（延長配線２１〜）と第１電極Ｔ１との接続および延長配線２０（延長配線２１〜）と第２電極Ｔ２との接続を容易にかつ確実にすることができ、また、長辺ＬＳに沿った広い範囲での集電が容易となる。

延長配線２１は、光発電素子１１の第１電極Ｔ１および光発電素子１５の第１電極Ｔ１に接続され、光発電素子１１の第１電極Ｔ１および光発電素子１５の第１電極Ｔ１を並列に接続する。

延長配線２２は、光発電素子１１の第２電極Ｔ２および光発電素子１２の第１電極Ｔ１に接続されて光発電素子１１および光発電素子１２を直列に接続し、光発電素子１５の第２電極Ｔ２および光発電素子１６の第１電極Ｔ１に接続されて光発電素子１５および光発電素子１６を直列に接続する。また、延長配線２２は、光発電素子１１の第２電極Ｔ２および光発電素子１２の第１電極Ｔ１と、光発電素子１５の第２電極Ｔ２および光発電素子１６の第１電極Ｔ１とを並列に接続する。

延長配線２３は、光発電素子１２の第２電極Ｔ２および光発電素子１３の第１電極Ｔ１に接続されて光発電素子１２および光発電素子１３を直列に接続し、光発電素子１６の第２電極Ｔ２および光発電素子１７の第１電極Ｔ１に接続されて光発電素子１６および光発電素子１７を直列に接続する。また、延長配線２３は、光発電素子１２の第２電極Ｔ２および光発電素子１３の第１電極Ｔ１と、光発電素子１６の第２電極Ｔ２および光発電素子１７の第１電極Ｔ１とを並列に接続する。

延長配線２４は、光発電素子１３の第２電極Ｔ２および光発電素子１４の第１電極Ｔ１に接続されて光発電素子１３および光発電素子１４を直列に接続し、光発電素子１７の第２電極Ｔ２および光発電素子１８の第１電極Ｔ１に接続されて光発電素子１７および光発電素子１８を直列に接続する。また、延長配線２４は、光発電素子１３の第２電極Ｔ２および光発電素子１４の第１電極Ｔ１と、光発電素子１７の第２電極Ｔ２および光発電素子１８の第１電極Ｔ１とを並列に接続する。

延長配線２５は、光発電素子１４の第２電極Ｔ２および光発電素子１８の第２電極Ｔ２に接続され、光発電素子１４の第２電極Ｔ２および光発電素子１８の第２電極Ｔ２を並列に接続する。

したがって、延長配線２０は、光発電素子１１に対して光発電素子１５を並列に接続し、光発電素子１２に対して光発電素子１６を並列に接続し、光発電素子１３に対して光発電素子１７を並列に接続し、光発電素子１４に対して光発電素子１８を並列に接続する。つまり、光発電素子１１〜光発電素子１４（直列部３１）に対して光発電素子１５〜光発電素子１８（直列部３２）を並列に接続する。

延長配線２０は、光発電素子１１〜光発電素子１４を直列に接続して直列部３１（直列部３０）を構成し、また光発電素子１５〜光発電素子１８を直列に接続して直列部３２（直列部３０）を構成する。また、延長配線２０は、直列部３１が有する光発電素子１０（光発電素子１１〜光発電素子１４）と直列部３２が有する光発電素子１０（光発電素子１５〜光発電素子１８）とを並列に接続することから、直列部３１の各直列段は、直列部３２の各直列段と並列に接続される。

上記したとおり、光発電モジュール１は、一群の光発電素子１０（光発電素子１１〜光発電素子１４、光発電素子１５〜光発電素子１８）が直列に接続された直列部３０（直列部３１、直列部３２）を備える。

したがって、本実施の形態に係る光発電モジュール１は、一群の光発電素子１０（光発電素子１１〜）を直列に接続した直列部３０（直列部３１、直列部３２、・・・）を備えることから、延長配線２０（延長配線２１〜）に沿わせて複数の直列部３０を容易に形成できるので、各直列部３０の直列段に対する並列接続を容易に実現することができる。

なお、一群の光発電素子１０とは、直列接続された複数の光発電素子１０（光発電素子１１〜）が直列接続に応じた一連の直列段を形成している光発電素子１０（光発電素子１１〜）の集まりを示す。図１Ａ、図３Ａでは、理解の容易さを考慮して光発電素子１０（光発電素子１１〜）が４個隣接して配置された直列部３０（直列部３１、直列部３２）を例示する。また、直列部３０を構成する光発電素子１０は、隣接して配置される場合に限らず、分散して配置される場合も含まれる（実施の形態２参照）。

光発電モジュール１は、一次元配置された４直列の光発電素子１０がｎ並列に接続された直並列接続となり、直列部３０の各直列段は、互いに並列接続された他の直列部３０の各直列段に対して並列に接続される。

すなわち、光発電モジュール１は、複数の光発電素子１０を直列に接続した直列部３０が延長配線２０によって複数並列に接続され、複数の直列部３０における同一の直列段に接続された光発電素子１０が延長配線２０によって互いに並列に接続されている。つまり、延長配線２０は、離れて配置された光発電素子１０を特定された個数毎に並列に接続し、また、直列部３０を形成している。

なお、図示しない他の直列部３０に配置された光発電素子１０についても延長配線２０は同一の規則性を持たせて接続される。

上記したとおり、光発電モジュール１では、直列部３０は、相互に隣接する光発電素子１０によって形成されている。この構成によって、光発電モジュール１は、相互に隣接する一群の光発電素子１０（光発電素子１１〜）を直列に接続して直列部３０（直列部３１、直列部３２）を形成していることから、延長配線２０に沿わせて複数の直列部３０を容易に形成することができる。

本実施の形態に係る光発電素子１０は、直列部３１のレイアウトパターン（図１Ａ）で、光発電素子１１、光発電素子１２、光発電素子１３、光発電素子１４の順に配置されている。また、光発電素子１０は、直列部３１の直列段での配置順（図１Ｂ）が、光発電素子１１、光発電素子１２、光発電素子１３、光発電素子１４の順に接続されている。

つまり、光発電モジュール１では、直列部３０に配置された光発電素子１０は、直列部３０の直列段での配置順と直列部のレイアウトパターンでの配置順とが同一である。この構成によって、光発電モジュール１は、直列部３０に配置された光発電素子１０について、直列部３０の直列段での配置順と直列部３０のレイアウトパターンでの配置順とを一致させていることから、延長配線２０に沿わせて複数の直列部３０の間での並列接続を簡単な配線構造で容易に実現し、同一直列段に接続された光発電素子を分散して配置するので、日陰耐性を確実に向上させ、低コスト化を実現できる。

本実施の形態に係る光発電モジュール１では、他の直列部３０（直列部３２）に対して並列に接続された直列部３０（直列部３１）の光発電素子１０は、他の直列部３０（直列部３２）で並列に接続された光発電素子１０に対して等間隔で並列接続されている。つまり、相互に離れて配置された２つの直列部３０における光発電素子１０の配置順が２つの直列部３０の間で相互に同一の配置とされている。

図２Ａは、図１Ａに示した光発電モジュール１の作用を説明するために比較する従来構成の光発電モジュール１０１のレイアウトパターンを模式的に示す模式平面図である。

光発電モジュール１０１は、光発電素子１１０を備える。光発電素子１１０は、光発電モジュール１における光発電素子１０と同様に形成され配置されている。

但し、光発電素子１１０は、光発電素子１０と異なり単純な直列接続が施され、図２Ａでは、左から右に連続して直列に接続された光発電素子１１０によるストリングを構成している。なお、図の見易さを考慮して直列配線は図示を省略する。光発電モジュール１０１は、実装部１０１ｐによって一体に実装されている。

光発電モジュール１０１は、例えば２８０個直列に接続された光発電素子１１０を備える。光発電素子１１０の１個あたり１Ｖ（ボルト）の出力が得られるとすれば、２８０直列２８０Ｖ出力電圧の出力が得られる。

図２Ｂは、比較する２種類の光発電モジュール（本発明に係る光発電モジュール１、および従来構成に係る光発電モジュール１０１）に対する日陰ＳＨの状態を説明する日陰模式図である。

光発電モジュール１の光発電素子１０および光発電モジュール１０１の光発電素子１１０は、長辺ＬＳの長さ、短辺ＳＳの長さが同一とされているが、光発電素子１０（図１Ａ、図１Ｂ）の配線状態と光発電素子１１０（図２Ａ）の配線状態とは異なる。光発電素子１０の配線は、図１Ａ、図１Ｂで示したとおり、延長配線２０によって直鉄配線と並列配線が施されているのに対し、光発電素子１０１の光発電素子１１０は、左から右へ順次直列に接続されている。

つまり、光発電モジュール１０１が２８０直列２８０Ｖ出力電圧であるのに対し、光発電モジュール１は、例えば、７並列４０直列（２８０個の光発電素子１０、つまり、光発電モジュール１０１と同一の素子数である。）とされているので、４０Ｖ出力電圧の出力が得られる。なお、電流は、７並列であることから、２８０直列の場合に比較して単純計算で７倍となる。

日陰ＳＨを例えば図示したとおり、光発電素子１０と同様な形状を有する細長い形状として想定する。つまり、長辺ＬＳの全長に相当する有効長Ｌｓｃに対して長辺ＬＳの方向の照射長Ｌｓｓを想定して出力状態の変動を比較する。本実施の形態に係る光発電モジュール１は、光発電素子１０の形状が長辺ＬＳおよび短辺ＳＳで確定される長方形であることから、日陰ＳＨは、長辺ＬＳに沿う細長い形状であるとして比較する。なお、光発電モジュール１は、細長い形状の日陰ＳＨに適用することが出力低減対策の面からは好ましいが、これに限らず、例えば直列部３０の全体を覆う形状であっても良い。比較結果は、図２Ｃに示す。

図２Ｃは、日陰ＳＨによる出力の変動を比較した２種類の光発電モジュールの出力特性を示すグラフである。

横軸は、有効長Ｌｓｃに対する照射長Ｌｓｓの比率、つまり照射光の照射状態であり、０から１までの相対値とされている。縦軸は、相対的な出力（ａ．ｕ．）であり、０から１までの相対値とされている。

従来の光発電モジュール１０１は、光発電素子１１０が単純な直列接続であることから、日陰ＳＨの影響を全体が直接に受けることになる。つまり、直列段の１個の光発電素子１１０に対して日陰ＳＨが落ちた場合でも、１個の光発電素子１１０に対する日陰ＳＨの状況によって全体がそのまま影響を受けることから、破線で示すとおり、有効長Ｌｓｃ／照射長Ｌｓｓの比率に従う特性となる。

他方、本実施の形態に係る光発電素子１０は、上記したとおり、７並列４０直列とされていることから、図２Ｂに示した日陰ＳＨは７並列の中の１個（１並列分、つまり、１つの直列部３０）のみに影響を与えることになる。したがって、有効長Ｌｓｃ／有効長Ｌｓｃが０の場合でも、６並列分の出力を確保することが可能となり、出力は約０．８６となる。つまり、本実施の形態に係る光発電モジュール１は、日陰ＳＨによる出力の低減を大きく低減することが可能となり、日陰ＳＨに対する有効な対策となる。

＜実施の形態２＞
図３Ａおよび図３Ｂを参照して、本実施の形態に係る光発電モジュール１について説明する。なお、本実施の形態に係る光発電モジュール１の基本的な構成は、実施の形態１に係る光発電モジュール１と同様であるので、符号を援用し、主に異なる事項について説明する。本実施の形態に係る光発電モジュール１は、直列部３０に配置された光発電素子１０のレイアウトパターンでの配置順と直列部３０が構成する直列段での光発電素子１０の配置順（直列段での位置）とが異なる構成とされている。

図３Ａは、本発明の実施の形態２に係る光発電モジュール１における光発電素子１０のレイアウトパターンと延長配線２０との関係を模式的に示す模式平面図である。

図３Ｂは、図３Ａに示した光発電モジュール１の光発電素子１０と延長配線２０との接続関係を模式的に示す模式接続図である。

本実施の形態に係る光発電モジュール１は、直列部３１、直列部３２、・・・（直列部３０）を備える。直列部３１は、相互に直列に接続されている光発電素子１１〜光発電素子１４で形成され、直列部３２は、相互に直列に接続されている光発電素子１５〜光発電素子１８で形成されている。なお、図示しない他の直列部３０に配置された光発電素子１０についても延長配線２０は同一の規則性を持たせて接続される。

延長配線２１は、光発電素子１１の第１電極Ｔ１および光発電素子１８の第１電極Ｔ１に接続され、光発電素子１１の第１電極Ｔ１および光発電素子１８の第１電極Ｔ１を並列に接続する。

延長配線２２は、光発電素子１３の第１電極Ｔ１および光発電素子１５の第１電極Ｔ１に接続され、光発電素子１３の第１電極Ｔ１および光発電素子１５の第１電極Ｔ１を並列に接続する。

延長配線２３は、光発電素子１２の第１電極Ｔ１および光発電素子１６の第１電極Ｔ１に接続され、光発電素子１２の第１電極Ｔ１および光発電素子１６の第１電極Ｔ１を並列に接続する。

延長配線２４は、光発電素子１４の第１電極Ｔ１および光発電素子１７の第１電極Ｔ１に接続され、光発電素子１４の第１電極Ｔ１および光発電素子１７の第１電極Ｔ１を並列に接続する。

延長配線２５は、光発電素子１４の第２電極Ｔ２および光発電素子１７の第２電極Ｔ２に接続され、光発電素子１４の第２電極Ｔ２および光発電素子１７の第２電極Ｔ２を並列に接続する。

延長配線２６は、光発電素子１２の第２電極Ｔ２および光発電素子１６の第２電極Ｔ２に接続され、光発電素子１２の第２電極Ｔ２および光発電素子１６の第２電極Ｔ２を並列に接続する。

延長配線２７は、光発電素子１３の第２電極Ｔ２および光発電素子１５の第２電極Ｔ２に接続され、光発電素子１３の第２電極Ｔ２および光発電素子１５の第２電極Ｔ２を並列に接続する。

延長配線２８は、光発電素子１１の第２電極Ｔ２および光発電素子１８の第２電極Ｔ２に接続され、光発電素子１１の第２電極Ｔ２および光発電素子１８の第２電極Ｔ２を並列に接続する。

したがって、延長配線２０は、次に示すとおり、直列部３１の太陽電池素子１１〜と、直列部３２の太陽電池素子１５〜とをそれぞれ対応する直列段で並列に接続している。

延長配線２１、延長配線２８は、特定された個数毎に光発電素子１１、光発電素子１８を並列に接続する。なお、光発電素子１１は、直列部３１（直列部３０）における１個目（１段目）、光発電素子１８は、直列部３２（直列部３０）における４個目（４段目）として配置されている。

延長配線２２、延長配線２７は、特定された個数毎に光発電素子１３、光発電素子１５を並列に接続する。なお、光発電素子１３は、直列部３１における３個目、光発電素子１５は、直列部３２における１個目として配置されている。

延長配線２３、延長配線２６は、特定された個数毎に光発電素子１２、光発電素子１６を並列に接続する。なお、光発電素子１２は、直列部３１における２個目、光発電素子１６は、直列部３２における２個目として配置されている。

延長配線２４、延長配線２５は、特定された個数毎に光発電素子１４、光発電素子１７を並列に接続する。なお、光発電素子１４は、直列部３１における４個目、光発電素子１７は、直列部３２における３個目として配置されている。

また、本実施の形態に係る光発電モジュール１では、延長配線２０に加えて交差配線４０（交差配線４１、交差配線４２、交差配線４３）を備える。交差配線４１は、延長配線２１と延長配線２７を接続し、交差配線４２は、延長配線２２と延長配線２６を接続し、交差配線４３は、延長配線２３と延長配線２５を接続する。以下では、交差配線４１、交差配線４２、交差配線４３を特に区別する必要が無い場合は、単に交差配線４０とすることがある。

つまり、延長配線２０は、交差配線４０によって相互に接続され、交差配線４０の接続状態によって直列部３０における直列段の接続順（直列段での配置順、つまり、電流経路）が規定される。

直列部３１における電流経路（直列段での配置順）は、理解の容易さを考慮して図示したダイオード記号の順方向で示すと、延長配線２４→光発電素子１４（図におけるレイアウトパターンの左から４個目）→延長配線２５→交差配線４３→延長配線２３→光発電素子１２（同じく２個目）→延長配線２６→交差配線４２→光発電素子１３（同じく３個目）→延長配線２７→交差配線４１→延長配線２１→光発電素子１１（同じく１個目）→延長配線２８となる。

直列部３２における電流経路（直列段での配置順）は、理解の容易さを考慮して図示したダイオード記号の順方向で示すと、延長配線２４→光発電素子１７（図におけるレイアウトパターンの左から３個目）→延長配線２５→交差配線４３→延長配線２３→光発電素子１６（レイアウトパターンの２個目）→延長配線２６→交差配線４２→光発電素子１５（レイアウトパターンの１個目）→延長配線２７→交差配線４１→延長配線２１→光発電素子１８（レイアウトパターンの４個目）→延長配線２８となる。

直列部３１では、直列段の配置順は、レイアウトパターンの配置順で４個目、２個目、３個目、１個目であるのに対し、直列部３２では、直列段の配置順は、レイアウトパターンの配置順で３個目、２個目、１個目、４個目である。

つまり、本実施の形態に係る光発電モジュール１では、直列部３０に配置された光発電素子１０（光発電素子１１〜）は、直列部３０（直列部３１、直列部３２）の直列段での配置順と直列部３０（直列部３１、直列部３２）のレイアウトパターンでの配置順とが異なる。

したがって、本実施の形態に係る光発電モジュール１は、直列部３０に配置された光発電素子１０について、直列部３０の直列段での配置順と直列部３０のレイアウトパターンでの配置順とを異ならせていることから、同一直列段に接続された光発電素子１０の分散の度合いを更に向上させて配置するので、日陰耐性を更に向上させる。

また、本実施の形態に係る光発電モジュール１では、延長配線２０を相互に接続する交差配線４０を備える。この構成によって、光発電モジュール１は、延長配線２０（延長配線２１〜）を相互に接続する交差配線４０（交差配線４１〜）を備えることから、延長配線２０（延長配線２１〜）相互間での電流経路を形成して直列部３０に配置された光発電素子１０の直列段での配置順を自由に設定できるので、光発電素子１０の分散の度合いを容易にかつ確実に向上することができる。したがって、光発電モジュール１の日陰耐性が更に向上する。

本実施の形態に係る光発電モジュール１では、他の直列部３０に対して並列に接続された直列部３０の光発電素子１０は、他の直列部３０で並列に接続された光発電素子１０に対してそれぞれが異なる間隔で並列接続されている。つまり、相互に離れて配置された直列部３０における光発電素子１０の配置順が直列部３０の間で相互に異なる配置とされている。

＜実施の形態３＞
図４Ａおよび図４Ｂを参照して、本実施の形態に係る光発電モジュールアレイ１Ａについて説明する。なお、本実施の形態に係る光発電モジュールアレイ１Ａは、実施の形態１、実施の形態２に係る光発電モジュール１（光発電素子１０、直列部３０）を複数接続したものであり、基本的な構成は実施の形態１、実施の形態２で説明したとおりであるので、符号を援用し、主に異なる事項について説明する。

図４Ａは、本発明の実施の形態３に係る光発電モジュールアレイ１Ａにおける光発電モジュール１の接続状態（並列接続）を模式的に示す模式平面図である。

光発電モジュールアレイ１Ａは、相互に接続された複数の光発電モジュール１を備える。光発電モジュール１は、実施の形態１、実施の形態２で説明したとおりである。したがって、本実施の形態に係る光発電モジュールアレイ１Ａは、本発明に係る光発電モジュール１を複数備えることから、日陰耐性に優れた電力取り出し効率の良い大容量の光発電が可能となる。

なお、光発電モジュールアレイ１Ａ（図４Ａ）では、光発電モジュール１は、モジュール間に配置（接続）された並列配線４６を介して並列に接続されている。したがって、光発電モジュールアレイ１Ａは、光発電モジュール１を並列に接続していることから、日陰耐性を向上させた状態で大電流を発生できる。

なお、並列配線４６は、延長配線２０を相互に並列状態で接続する構成とされている。

図４Ｂは、本発明の実施の形態３に係る光発電モジュールアレイ１Ａにおける光発電モジュール１の接続状態（直列接続）を模式的に示す模式平面図である。

図４Ａに示した光発電モジュールアレイ１Ａでは、光発電モジュール１が並列に接続されることから、電流容量が大きくなることがある。したがって、接続部（電力ケーブル部）に大きな電流が流れることから、大電流に起因する抵抗損が生じる虞がある。抵抗損を回避する必要がある場合は、図４Ｂに示したとおり、光発電モジュール１を直列に接続することが可能である。基本的な構成は、図４Ａに示したとおりであるので主に異なる事項について説明する。

光発電モジュールアレイ１Ａ（図４Ｂ）では、光発電モジュール１は、モジュール間に配置（接続）された直列配線４５を介して直列に接続されている。したがって、光発電モジュールアレイ１Ａは、光発電モジュール１を直列に接続していることから、日陰耐性を向上させた状態で高電圧を発生できる。また、高電圧に伴い低電流化が可能となることから、電流経路での抵抗損を低減することができる。

なお、直列配線４５は、光発電モジュール１全体を一つにまとめて次段の光発電モジュール１へ接続する構成とされている。

＜実施の形態４＞
図５を参照して、本実施の形態に係る移動体５０について説明する。なお、本実施の形態に係る移動体５０は、実施の形態１ないし実施の形態３で説明した光発電モジュール１、光発電モジュールアレイ１Ａを搭載したものであり、基本的な構成は実施の形態１ないし実施の形態３で説明したとおりであるので、符号を援用し、主に異なる事項について説明する。

図５は、本発明の実施の形態４に係る移動体５０の概略を模式的に示す概略図である。

本実施の形態に係る移動体５０は、複数の光発電素子１０を接続した光発電モジュール１（あるいは、光発電モジュールアレイ１Ａ）を搭載している。つまり、移動体５０は、実施の形態１ないし実施の形態３に係る光発電モジュール１（あるいは、光発電モジュールアレイ１Ａ）を備える。

光発電モジュール１で光発電により発生した電力は、電力変換部５１に伝送され、適宜の電力変換が施されて例えば蓄電部５２に蓄積される。あるいは、図示しない負荷（例えばモーター）に伝送されて消費される。

移動体５０は、移動状況に応じて日陰ＳＨの状態が時々刻々と変化することから、走行中に一定の照射光（太陽光）を安定して受光することができない。しかしながら、移動体５０は、実施の形態１ないし実施の形態３に係る光発電モジュール１、光発電モジュールアレイ１Ａを搭載していることから、日陰ＳＨによる発電量の定価を防止することができる。したがって、搭載した光発電モジュール１による安定した電力量を確保することができるので、光発電に基づく電力を確保して信頼性の高い安定した移動を実現することが可能となる。

１ 光発電モジュール
１Ａ 光発電モジュールアレイ
１ｐ 実装部
１０、１１、・・・ 光発電素子
２０、２１、・・・ 延長配線
３０、３１、３２ 直列部
４０、４１、・・・ 交差配線
４５ 直列配線
４６ 並列配線
５０ 移動体
５１ 電力変換部
５２ 蓄電部
ＬＳ 長辺
Ｌｓｃ 有効長
Ｌｓｓ 照射長
ＳＨ 日陰
ＳＳ 短辺
Ｔ１ 第１電極
Ｔ２ 第２電極
Ｘｄ 短辺方向

Claims (12)

1. 長方形をした素子外周の長辺が平行に配置された複数の光発電素子と、前記長辺と交差する短辺方向に延長されて前記光発電素子を相互に接続する延長配線とを備えた光発電モジュールであって、
   前記延長配線は、特定された個数毎に前記光発電素子を並列に接続していること
   を特徴とする光発電モジュール。
2. 請求項１に記載の光発電モジュールであって、
   前記光発電素子は、前記短辺方向で第１側に配置された第１極性の第１電極と、前記短辺方向で第２側に配置された第２極性の第２電極とを備えること
   を特徴とする光発電モジュール。
3. 請求項２に記載の光発電モジュールであって、
   前記第１電極および前記第２電極は、それぞれ前記長辺に沿わせて延長されていること
   を特徴とする光発電モジュール。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載の光発電モジュールであって、
   一群の前記光発電素子が直列に接続された直列部を備えること
   を特徴とする光発電モジュール。
5. 請求項４に記載の光発電モジュール１であって、
   前記直列部は、相互に隣接する前記光発電素子によって形成されていること
   を特徴とする光発電モジュール。
6. 請求項５に記載の光発電モジュールであって、
   前記直列部に配置された前記光発電素子は、前記直列部の直列段での配置順と前記直列部のレイアウトパターンでの配置順とが同一であること
   を特徴とする光発電モジュール。
7. 請求項５に記載の光発電モジュールであって、
   前記直列部に配置された前記光発電素子は、前記直列部の直列段での配置順と前記直列部のレイアウトパターンでの配置順とが異なること
   を特徴とする光発電モジュール。
8. 請求項７に記載の光発電モジュールであって、
   前記延長配線を相互に接続する交差配線を備えること
   を特徴とする光発電モジュール。
9. 複数の光発電モジュールを備える光発電モジュールアレイであって、
   前記光発電モジュールは、請求項１から請求項８までのいずれか一つに記載の光発電モジュールであること
   を特徴とする光発電モジュールアレイ。
10. 請求項９に記載の光発電モジュールアレイであって、
    前記光発電モジュールは、並列に接続されていること
    を特徴とする光発電モジュールアレイ。
11. 請求項１０に記載の光発電モジュールアレイであって、
    前記光発電モジュールは、直列に接続されていること
    を特徴とする光発電モジュールアレイ。
12. 複数の光発電素子を接続した光発電モジュールを備える移動体であって、
    前記光発電モジュールは、請求項１から請求項８までのいずれか一つに記載の光発電モジュールであること
    を特徴とする移動体。

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