JP2013506993A - 太陽光発電装置 - Google Patents

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Abstract

【解決手段】太陽光発電装置が開示される。太陽光発電装置は、第1領域及び上記第1領域に隣接する第2領域を含む第1基板、上記第1領域に配置される多数個の太陽電池、及び上記第1領域に配置されて上記第2領域を露出させ、上記太陽電池の上に配置される第2基板を含む。
【選択図】図1

Description

本発明は、太陽光発電装置に関するものである。
光電変換効果を用いて光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽光発電モジュールは、地球環境の保全に寄与する無公害エネルギーを得る手段として広く使われている。
太陽電池の光電変換効率が改善されるにつれて、太陽光発電モジュールを備えた多くの太陽光発電システムが居住用途まで設置されるに至った。
太陽光から電力を発生させる太陽電池を備える太陽光発電モジュールから発生した電力を外部に出力させるために、正電極及び負電極の機能をする伝導体が太陽光発電モジュールに配置され、電流を外部に出力させるためのケーブルが連結される接続端子として、伝導体の端部が光起電性モジュールの外部に取り出される。
本発明は、向上した強度及び外観を有する太陽光発電装置を提供することをその目的とする。
本発明の一実施形態に係る太陽光発電装置は、第1領域及び上記第1領域に隣接する第2領域を含む第1基板、上記第1領域に配置される多数個の太陽電池、及び上記第1領域に配置されて上記第2領域を露出させ、上記太陽電池の上に配置される第2基板を含む。
本発明の一実施形態に係る太陽光発電装置は、太陽電池パネル、上記太陽電池パネルの上に配置される保護基板、及び上記太陽電池パネルの上面及び上記保護基板の側面に配置されるジャンクションボックスを含む。
本発明の一実施形態に係る太陽光発電装置は、基板、上記基板の上に配置される第1太陽電池及び第2太陽電池、上記基板の上に配置され、上記第1太陽電池に接続される第1バスバー、上記基板の上に配置され、上記第2太陽電池に接続される第2バスバー、上記第1バスバーに連結され、上記基板の上面に配置される第1連結配線、及び上記第2バスバーに連結され、上記基板の上面に配置される第2連結配線を含む。
本発明に係る太陽光発電装置は、太陽電池パネルの上面にジャンクションボックスを配置させる。即ち、本発明に係る太陽光発電装置は、第1基板の上面にジャンクションボックスを付着させ、バスバー、連結配線、及びダイオードを第1基板の上面に配置させることができる。
また、ジャンクションボックスが第1基板の上面の外郭部分に付着される。これによって、ジャンクションボックスはフレームの内側に収容される。したがって、本発明に係る太陽光発電装置は、ジャンクションボックスを太陽電池パネルに堅く付着させることができる。
また、本発明に係る太陽光発電装置は、バスバー、連結配線、及びダイオードを第1基板の上面に配置させるため、第1基板には貫通ホールが形成される必要がない。
即ち、連結配線、ダイオード、及びジャンクションボックスなどが第1基板の下面に配置される場合には、バスバーが第1基板の下面に延びるための貫通ホールが形成されなければならない。
しかしながら、本発明に係る太陽光発電装置は、第1基板に貫通ホールを形成する必要がないので、容易に形成することができ、向上した強度を有する。
本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールを示す分解斜視図である。 太陽電池パネルを示す平面図である。 バスバー、ダイオード、及び連結配線を示す図である。 本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールを示す平面図である。 図4のA−A’に沿って切断した断面を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る太陽電池モジュールを示す図である。 図6のB−B’に沿って切断した断面を示す断面図である。
本発明を説明するに当たって、各パネル、フレーム、部材、突起、またはセルなどが、各パネル、フレーム、部材、突起、またはセルなどの“上(on)”に、または“下(under)”に形成されることと記載される場合において、“上(on)”と“下(under)”は、“直接(directly)”または“他の構成要素を介して(indirectly)”形成されることを全て含む。また、各構成要素の上または下に対する基準は、図面を基準として説明する。図面において、各構成要素のサイズは説明のために誇張することがあり、実際に適用されるサイズを意味するものではない。
図1は、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールを示す分解斜視図である。図2は、太陽電池パネルを示す平面図である。図3は、バスバー、ダイオード、及び連結配線を示す図である。図4は、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールを示す平面図である。図5は、図4のA−A’に沿って切断した断面を示す断面図である。
図1乃至図5を参照すると、実施形態に係る太陽電池モジュールは、フレーム100、太陽電池パネル200、ジャンクションボックス400、第1連結配線610、第2連結配線620、及び第3基板500を含む。
上記フレーム100は、上記太陽電池パネル200、上記ジャンクションボックス400、及び上記第3基板500を収容する。より詳しくは、上記フレーム100は上記太陽電池パネル200の側面を収容する。また、上記フレーム100は上記太陽電池パネル200の側面を囲む。
上記フレーム100は、上記太陽電池パネル200の外郭、上記第3基板500の外郭、及び上記ジャンクションボックス400を収容する。上記フレーム100は、上記ジャンクションボックス400の全体を収容する。
例えば、上記フレーム100は、上記太陽電池パネル200の4個の側面に配置される。上記フレーム100に使われる物質の例としては、アルミニウム(Al)などの金属が挙げられる。上記フレーム100は、第1サブフレーム110、第2サブフレーム120、第3サブフレーム130、及び第4サブフレーム140を含む。
上記第1サブフレーム110は、上記太陽電池パネル200の一側面を囲む。上記第1サブフレーム110は、上記ジャンクションボックス400を収容するように配置される。上記第1サブフレーム110は、上記ジャンクションボックス400の全体を収容する。
上記第1サブフレーム110は、第1サポート部111、第2サポート部112、及び第3サポート部113を含む。上記第1サポート部111は、上記太陽電池パネル200の側面に配置され、上記太陽電池パネル200の側面を支持する。
上記第2サポート部112は、上記第1サポート部111から延びる。上記第2サポート部112は、上記第1サポート部111の端部から折り曲げられてまたは湾曲して延びる。上記第2サポート部112は、上記第1サポート部111から内側に延びる。また、上記第2サポート部112は上記太陽電池パネル200の上に配置され、上記太陽電池パネル200の上面を支持する。
上記第3サポート部113は、上記第1サポート部111から内側に延びる。上記第3サポート部113は、上記第1サポート部111の端部から折曲または湾曲して延びる。上記第3サポート部113は、上記第3基板500の下部を支持する。上記第1乃至第3サポート部111、112、113は一体形成される。
上記第4サブフレーム140は、上記太陽電池パネル200の他の側面を囲む。上記第4サブフレーム140は、上記第4サポート部141、第5サポート部142、及び第6サポート部143を含む。上記第4サポート部141は上記太陽電池パネル200の側面に配置され、上記太陽電池パネル200の側面を支持する。
上記第5サポート部142は、上記第4サポート部141から延びる。上記第5サポート部142は、上記第4サポート部141の端部から折曲または湾曲して延びる。上記第5サポート部142は、上記第4サポート部141から内側に延びる。また、上記第5サポート部142は上記太陽電池パネル200の上に配置され、上記太陽電池パネル200の上面を支持する。
上記第6サポート部143は、上記第4サポート部141から内側に延びる。上記第6サポート部143は、上記第4サポート部141の端部から折曲または湾曲して延びる。上記第6サポート部143は、上記第3基板500の下部を支持する。上記第4乃至第6サポート部141、142、143は一体形成される。
上記第2サブフレーム120と第3サブフレーム130は、上記太陽電池パネル200の他の側面を囲み、上記第1サブフレーム110の両端部に締結される。上記第2サブフレーム120と第3サブフレーム130のサポート部に対する構成は、上記第4サブフレーム140のサポート部と構造が同一であるので、上記第2サブフレーム120と第3サブフレーム130に対する詳細な説明は省略する。
上記太陽電池パネル200は、上記フレーム100の内側に配置される。より詳しくは、上記太陽電池パネル200は、上記フレーム100に収容される。より詳しくは、上記太陽電池パネル200の外郭部分は、上記フレーム100の内側に挿入される。
上記太陽電池パネル200は、プレート形状を有する。より詳しくは、上記太陽電池パネル200は、四角プレート形状を有することができる。上記太陽電池パネル200は、段差を有するプレート形状を有することができる。上記太陽電池パネル200は、第1基板220、多数個の太陽電池210、第1バスバー251、第2バスバー252、緩衝フィルム230、及び第2基板240を含む。
上記第1基板220は絶縁体でありうる。上記第1基板220は、ガラス基板、プラスチック基板、または金属基板でありうる。より詳しくは、上記第1基板220は、ソーダライムグラス(soda lime glass)基板でありうる。上記第1基板220は透明でありうる。上記第1基板220はリジッドでありうる。
上記第1基板220は、第1領域R1及び第2領域R2を含む。より詳しくは、上記第1基板220には上記第1領域R1及び上記第2領域R2が定義される。即ち、上記第1基板220は上記第1領域R1及び上記第2領域R2によって区分される。
上記第1領域R1及び上記第2領域R2は互いに隣接する。上記第1領域R1は、上記第1基板220の大部分の面積を占める。上記第2領域R2は、上記第1基板220の外郭に配置される。
上記太陽電池210は、上記第1基板220の上に配置される。より詳しくは、上記太陽電池210は上記第1領域R1に配置される。上記太陽電池210は、上記第1領域R1に対応する上記第1基板220の上面に直接配置される。
上記太陽電池210は太陽光を電気エネルギーに変換させる。上記太陽電池210は互いに直列に連結される。上記太陽電池210は、CIGS系太陽電池などのI−III−IV族系半導体化合物を含む太陽電池、シリコン系太陽電池、または染料感応太陽電池でありうる。
上記太陽電池210はストライプ形態に配置される。上記太陽電池210は互いに直列に連結される。
上記第1バスバー251は、上記太陽電池210に連結される。より詳しくは、上記第1バスバー251は、上記太陽電池210のうちの1つに連結される。より詳しくは、上記第1バスバー251は、最外郭に配置される太陽電池210のうちの1つの上面に配置される。
上記第1バスバー251は導電体である。上記第1バスバー251は、銅または銀などを含むことができる。上記第1バスバー251は、上記最外郭に配置される太陽電池210のうちの1つの上面に接続される。
上記第1バスバー251は、上記第1基板220の上に配置される。上記第1バスバー251は、上記第1領域R1から上記第2領域R2に延びる。より詳しくは、上記第1バスバー251は、上記最外郭に配置される太陽電池211、212のうちの1つ(211)の上面から上記ジャンクションボックス400に延びる。
上記第1バスバー251は、上記第1連結配線610と電気的に連結される。上記太陽電池210により生成された電流は、上記第1バスバー251及び上記第1連結配線610を通じて充電装置などに伝えられる。
上記第2バスバー252は、上記太陽電池210に連結される。より詳しくは、上記第1バスバー251は、上記太陽電池210のうちの1つに連結される。より詳しくは、上記第2バスバー252は、最外郭に配置される太陽電池211、212のうちの他の1つ(212)の上面に配置される。
上記第2バスバー252は導電体である。上記第2バスバー252は、銅または銀などを含むことができる。上記第2バスバー252は、上記最外郭に配置される太陽電池210のうちの他の1つの上面に接続される。
上記第2バスバー252は、上記第1基板220の上に配置される。上記第2バスバー252は、上記第1領域R1から上記第2領域R2に延びる。より詳しくは、上記第2バスバー252は、上記最外郭に配置される太陽電池210のうちの他の1つの上面から上記ジャンクションボックス400に延びる。
上記第2バスバー252は、上記第2連結配線620と電気的に連結される。上記太陽電池210により生成された電流は、上記第2バスバー252及び上記第2連結配線620を通じて充電装置などに伝えられる。
上記緩衝フィルム230は、上記太陽電池210の上に配置される。上記緩衝フィルム230は、上記太陽電池210を覆う。また、上記緩衝フィルム230は、上記第1バスバー251及び上記第2バスバー252を覆う。
上記緩衝フィルム230は、上記第1領域R1のみに配置される。即ち、上記緩衝フィルムは、上記第2領域R2を覆わないで露出させることができる。また、上記緩衝フィルム230は、上記第1バスバー251及び上記第2バスバー252の一部を覆って、他の一部を露出させることができる。
上記緩衝フィルム230は、上記太陽電池210に印加される物理的な衝撃を吸収する。また、上記緩衝フィルム230は、上記太陽電池210への酸素及び/または湿気の侵入を防止する。
上記緩衝フィルム230は弾性を有し、透明である。上記緩衝フィルム230に使われる物質の例としては、エチレンビニルアセテート(ethylene vinyl acetate;EVA)などが挙げられる。
上記第2基板240は、上記第1基板220の上に配置される。上記第2基板240は上記太陽電池210を覆って、上記緩衝フィルム230の上に配置される。上記第2基板240は、上記第1領域R1に配置される。上記第2基板240は上記第2領域R2には配置されず、上記第2領域R2を露出させる。
上記第1基板220及び上記第2基板240は段差を形成する。即ち、上記第2基板240は上記第2領域R2に配置されず、上記第1領域R1に配置されるので、上記第2領域R2に段差が形成される。上記第2基板240の平面積は、上記第1基板220の平面積より小さい。
上記第2基板240は透明で、高い強度を有する。上記第2基板240は透明なガラス基板である。例えば、上記第2基板240は強化ガラスで形成される。上記第2基板240は外部の衝撃から上記太陽電池210を保護する。
上記第2基板240は、上記緩衝フィルム230の上面に密着する。また、上記緩衝フィルム230は、上記第1基板220の上面に密着する。上記緩衝フィルム230は、上記太陽電池210の上面に密着する。
上記ジャンクションボックス400は、上記第2領域R2に配置される。上記ジャンクションボックス400は、上記第1基板220の上面に配置される。また、上記ジャンクションボックス400は、上記第2基板240の側面に配置される。即ち、上記ジャンクションボックス400は、上記第1基板220の上面に付着されながら、同時に上記第2基板240の側面と接するように配置される。
図4及び図5に示すように、上記ジャンクションボックス400は上記フレーム100の内側に配置される。
上記第1基板220と第2基板240は段差を形成し、上記段差が生じる領域に上記ジャンクションボックス400が配置される。これによって、上記ジャンクションボックス400は、より安定的で、かつ堅く上記第1基板220及び上記第2基板240に付着される。
また、上記ジャンクションボックス400は上記フレーム100内側に配置されるので、上記ジャンクションボックス400が動いたり脱落したりする現状を防止することができる。即ち、上記ジャンクションボックス400は、上記フレーム100により効果的に保護できる。
上記ジャンクションボックス400は、第1バスバー251の一部、上記第2バスバー252の一部、上記第1連結配線610の一部、上記第2連結配線620の一部、及びダイオード410を収容することができる。
即ち、上記ジャンクションボックス400は、上記第1バスバー251及び上記第1連結配線610が互いに接続する部分J1及び上記第2バスバー252及び上記第2連結配線620が互いに接続する部分J2を覆う。
上記ダイオード410は、上記第1バスバー251及び上記第2バスバー252に電気的に連結される。また、上記ダイオード410は、上記第1連結配線610及び上記第2連結配線620に電気的に連結される。上記ダイオード410は、実施形態に係る太陽電池モジュールが不能状態になる時、隣接する太陽電池モジュールを互いに連結させる。
上記ジャンクションボックス400は、上記ダイオード410を覆う。また、上記ジャンクションボックス400の内には、上記第1バスバー251、上記第2バスバー252、上記ダイオード410、上記第1連結配線610、及び上記第2連結配線620を互いに連結させるための回路基板が配置される。
即ち、上記ジャンクションボックス400は、上記第1バスバー251の一部、上記第2バスバー252の一部、上記ダイオード410、及び上記回路基板を収容するためのハウジングである。
上記第1連結配線610は、上記ジャンクションボックス400の内側から外部に延びる。より詳しくは、上記第1連結配線610は、上記ジャンクションボックス400の内側から上記フレーム100の内部に沿って、上記フレーム100の外部に延びる。
上記第1連結配線610は、上記第1バスバー251に連結される。上記第1連結配線610は、隣接する太陽電池モジュールまたは充電装置などに連結される。
上記第2連結配線620は、上記ジャンクションボックス400の内側から外部に延びる。より詳しくは、上記第2連結配線620は、上記ジャンクションボックス400の内側から上記フレーム100の内部に沿って上記フレーム100の外部に延びる。
上記第2連結配線620は、上記第2バスバー252に連結される。上記第2連結配線620は、隣接する太陽電池モジュールまたは充電装置などに連結される。
上記第3基板500は、上記第1基板220の下に配置される。上記第3基板500は、上記第1基板220と所定の間隔で離隔して、エアーギャップ600を形成する。また、上記第3基板500の外郭は、上記フレーム100の内側に挿入される。
上記エアーギャップ600は、実施形態に係る太陽電池モジュールが建築物の窓に適用される時、内部及び外部を断熱させる。この際、上記エアーギャップ600は、上記第1基板220と第3基板500との間に窒素(N)ガスまたはアルゴン(Ar)ガスを充填して形成される。この際、上記エアーギャップ600は、上記フレーム100の設計を変更して上記エアーギャップ600の厚さを調節することができる。
また、上記ジャンクションボックス400が上記第1基板220の上面に付着されるため、上記第3基板500は上記第1基板220の下面に容易に付着できる。
実施形態に係る太陽電池モジュールは、上記ジャンクションボックス400を第1基板220の上面に付着させ、上記フレーム100の内側に配置させる。これによって、上記ジャンクションボックス400は、上記第1基板220に堅く付着される。
また、上記第1バスバー251、上記第2バスバー252、上記ダイオード410、上記第1連結配線610、及び上記第2連結配線620は、全て上記第1基板220の上面に配置される。これによって、上記第1基板220には上記第1バスバー251及び上記第2バスバー252を上記第1基板220の下面に延長させるためのホールが形成される必要がない。
したがって、実施形態に係る太陽電池モジュールを容易に形成することができ、向上した機械的な強度を有する。
また、上記第1基板220の上面に上記ジャンクションボックス400を付着させた後、上記フレーム100内部に上記ジャンクションボックス400を締結させることができる。これによって、上記ジャンクションボックス400が動いたり脱落する現象を防止することができる。
また、本実施形態に係る太陽電池モジュールは、外部光を電気エネルギーに変換させる一種の太陽光発電装置である。本実施形態に係る太陽電池モジュールの構造は、多様な太陽光発電装置に適用できる。
図6は、本発明の他の実施形態に係る太陽電池モジュールを示す図である。図7は、図6のB−B’に沿って切断した断面を示す断面図である。本実施形態では、前述した太陽電池モジュールに対する説明を参照し、緩衝フィルムについて追加的に説明する。前述した実施形態に対する説明は、変更された部分を除いて、本実施形態に対する説明に本質的に結合できる。
図6及び図7を参照すると、本実施形態に係る太陽電池モジュールは、ジャンクションボックスを省略することができる。
緩衝フィルム230は、第2領域R2にも配置される。即ち、上記緩衝フィルム230は、上記第2領域R2を覆うことができる。上記緩衝フィルム230は、第1バスバー251及び第2バスバー252の全体を覆うことができる。また、上記緩衝フィルム230は、ダイオード410を覆うことができる。また、上記緩衝フィルム230は、第1連結配線610及び第2連結配線620を覆うことができる。
したがって、上記緩衝フィルム230は、ジャンクションボックス機能も遂行することができる。即ち、上記緩衝フィルム230は、ダイオード410などを保護することができる。
第2基板240は、上記緩衝フィルム230の上面の一部を露出させる。即ち、上記第2基板240は、上記緩衝フィルム230の上に段差を形成し、積層される。
本実施形態に係る太陽電池パネル200は、ジャンクションボックスを別に使用しないので、容易に形成できる。
以上、実施形態に説明された特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも1つの実施形態に含まれ、必ず1つの実施形態のみに限定されるものではない。ひいては、各実施形態で例示された特徴、構造、効果などは、実施形態が属する分野の通常の知識を有する者により他の実施形態に対しても組み合わされてまたは変形されて実施可能である。したがって、このような組合せと変形に関連した内容は本発明の範囲に含まれることと解釈されるべきである。
以上、本発明を好ましい実施形態をもとに説明したが、これは単なる例示であり、本発明を限定するのでない。本発明の本質的な特性を逸脱しない範囲内で、多様な変形及び応用が可能であることが同業者にとって明らかである。例えば、実施形態に具体的に表れた各構成要素は変形して実施することができ、このような変形及び応用にかかわる差異点も、特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
本発明に係る太陽電池モジュールは、太陽光発電分野に用いられる。

Claims (18)

  1. 第1領域及び前記第1領域に隣接する第2領域を含む第1基板と、
    前記第1領域に配置される多数個の太陽電池と、
    前記第1領域に配置されて前記第2領域を露出させ、前記太陽電池の上に配置される第2基板と、
    を含むことを特徴とする、太陽光発電装置。
  2. 前記太陽電池に連結され、前記第1領域から前記第2領域に延びるバスバーを含むことを特徴とする、請求項1に記載の太陽光発電装置。
  3. 前記第2領域に配置され、前記バスバーと連結される連結配線を含むことを特徴とする、請求項2に記載の太陽光発電装置。
  4. 前記第2領域に及び前記第2基板の側面に配置されるジャンクションボックスを含むことを特徴とする、請求項1に記載の太陽光発電装置。
  5. 前記太陽電池のうちの1つに接続され、前記第1領域から前記第2領域に延びる第1バスバーと、
    前記太陽電池のうちの他の1つに接続され、前記第1領域から前記第2領域に延びる第2バスバーと、
    前記第1バスバー及び前記第2バスバーに連結され、前記第2領域に配置されるダイオードと、
    を含むことを特徴とする、請求項1に記載の太陽光発電装置。
  6. 前記第1基板の側面に配置され、前記第2領域を覆うフレームを含むことを特徴とする、請求項1に記載の太陽光発電装置。
  7. 前記第1基板の下に第3基板が配置され、
    前記第1基板及び前記第3基板の間には窒素または不活性気体が充填されることを特徴とする、請求項1に記載の太陽光発電装置。
  8. 前記第1基板及び前記第2基板の間に介され、前記第1領域に配置され、前記第2領域を露出させる緩衝フィルムを含むことを特徴とする、請求項1に記載の太陽光発電装置。
  9. 第1基板と、
    前記第1基板の上に配置される第2基板と、
    前記第1基板及び前記第2基板の間に介される太陽電池と、
    前記第1基板の上面及び前記第2基板の側面に配置されるジャンクションボックスと、
    を含むことを特徴とする、太陽光発電装置。
  10. 前記太陽電池に接続され、前記ジャンクションボックスの内に延びるバスバーを含むことを特徴とする、請求項9に記載の太陽光発電装置。
  11. 前記バスバーに連結され、前記ジャンクションボックスから外部に延びる連結配線を含むことを特徴とする、請求項10に記載の太陽光発電装置。
  12. 前記ジャンクションボックスの内に配置され、前記バスバーに連結されるダイオードを含むことを特徴とする、請求項10に記載の太陽光発電装置。
  13. 前記第1基板の外郭、前記第2基板の外郭、及び前記ジャンクションボックスを収容するフレームを含むことを特徴とする、請求項9に記載の太陽光発電装置。
  14. 前記第1基板及び前記第2基板は互いに段差を形成することを特徴とする、請求項9に記載の太陽光発電装置。
  15. 第1基板と、
    前記第1基板の上に配置される第1太陽電池及び第2太陽電池と、
    前記第1基板の上に配置され、前記第1太陽電池に接続される第1バスバーと、
    前記第1基板の上に配置され、前記第2太陽電池に接続される第2バスバーと、
    前記第1バスバーに連結され、前記第1基板の上面に配置される第1連結配線と、
    前記第2バスバーに連結され、前記第1基板の上面に配置される第2連結配線と、
    を含むことを特徴とする、太陽光発電装置。
  16. 前記第1バスバー及び前記第2バスバーに連結され、前記第1基板の上面に配置されるダイオードを含むことを特徴とする、請求項15に記載の太陽光発電装置。
  17. 前記第1基板の上に配置される第2基板と、
    前記第1基板及び前記第2基板の間に介され、前記ダイオードを覆う緩衝フィルムと、
    を含むことを特徴とする、請求項16に記載の太陽光発電装置。
  18. 前記第1バスバー及び前記第1連結配線が互いに接続される部分及び前記第2バスバー及び前記第2連結配線が互いに接続される部分を覆うジャンクションボックスを含むことを特徴とする、請求項15に記載の太陽光発電装置。
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