JP2014033147A

JP2014033147A - 端子ボックス

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Publication number: JP2014033147A
Application number: JP2012174106A
Authority: JP
Inventors: Shinji Nakazono; 慎治中園; Makoto Numakura; 良沼倉
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-08-06
Filing date: 2012-08-06
Publication date: 2014-02-20
Anticipated expiration: 2032-08-06
Also published as: JP5777580B2

Abstract

【課題】製造コストを低減できる端子ボックスを提供する。
【解決手段】太陽電池モジュール１の出力部を構成する端子ボックス１００であって、第１の出力端子に接続された第１の端子板と第２の出力端子に接続された第２の端子板とを含む複数の端子板と、前記複数の端子板のうちの２つの端子板を接続するバイパスダイオードＤ１，Ｄ２とを備え、バイパスダイオードＤ１，Ｄ２は、ワイドバンドギャップ半導体を主成分とする材料で形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、端子ボックスに関する。

太陽光発電システムでは、家屋の屋根上に敷設した複数の太陽電池モジュールからの直流電力をインバータ等を介して各電器製品に供給する。複数の太陽電池モジュールは、各太陽電池モジュールの裏側に配置された端子ボックスを介して、モジュール連結ケーブルにて直列に接続される。

太陽電池モジュールでは、一般に直列に接続された複数の太陽電池セルが封止されて作製されており、その太陽電池セルからの出力リード線が端子ボックス内に引き出されている。端子ボックスは、太陽電池セルから引き出された出力リード線が一端に接続されるとともに他端にモジュール連結ケーブルが接続される複数枚の端子板と、各端子板間に架け渡されるバイパスダイオードとを備えている。

バイパスダイオードは、発電できない太陽電池セルをバイパスして保護するためのものである。すなわち、太陽電池モジュールの上に樹木や建物の影がかかったり、落ち葉が載ったりすると、それによって太陽光を遮られた太陽電池セルは発電することができなくなる。発電できない太陽電池セルは抵抗となるため、もしそこに電流が流れると発熱して温度上昇し、放置しておけば太陽電池セルの破壊に至ってしまう（ホットスポット現象）。このような発電できない太陽電池セルが存在する時、バイパスダイオードは、その発電できない太陽電池セルをバイパスして、他の正常な太陽電池セルで発電された電流を流すことができるので、発電できない太陽電池セルでの温度上昇を回避することができる。

ところで、発電できない太陽電池セルが存在してバイパスダイオードが動作する場合、バイパスダイオードには他の正常な太陽電池セルで発電された電流（一般的に５〜１０Ａの大電流）が流れるため、順方向電流×順方向電圧による損失(電力消費)が発生し、それに伴う発熱が生じることになる。そして、この熱を十分に逃がすことが出来ないと、バイパスダイオードの定格温度を超えて破壊に至る可能性がある。

特許文献１には、第１端子板及び第２端子板が第１バイパスダイオードで接続され、第２端子板及び第３端子板が第２バイパスダイオードで接続された端子ボックス装置において、放熱面積が第３端子板、第１端子板、第２端子板の順に大きくなるように、第１乃至第３端子板の形状を形成することが記載されている。これにより、特許文献１によれば、熱の伝達経路および放熱経路を考慮して第１乃至第３端子板の温度をほぼ均一にできるので、第１および第２バイパスダイオードの温度が過度に上昇することがないとされている。

特開２００６−２６９８０３号公報

特許文献１に記載の端子ボックス内では、端子板の面積を広くし、その端子板にバイパスダイオードの素子本体を接触させる構造が採用されている。パイパスダイオードで発生した熱はこの端子板を介して放熱される。また、放熱性を向上させるために端子板にフィン構造（波状の放熱部）を設けることも提案されている。

特許文献１に記載の技術では、端子板の放熱性を上げるために、端子板の面積を広くすることや端子板にフィン構造を設けることが必要である。そのため、端子板の材料の使用量が多くなったり、フィン構造を設けるための加工費が多くかかったりする上に、その端子板を収納するために端子ボックスの容積が大きくなってしまい、またそれに伴って端子ボックス内の充電部を絶縁するために端子ボックス内に充填するポッティング材の使用量も多く必要となる可能性がある。すなわち、特許文献１に記載の技術では、端子ボックスの容積を小さくしにくく、材料使用量が増大しやすいため、端子ボックスの製造コストを低減することが困難である。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、製造コストを低減できる端子ボックス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、本発明の１つの側面にかかる端子ボックスは、太陽電池モジュールの出力部を構成する端子ボックスであって、第１の出力端子に接続された第１の端子板と第２の出力端子に接続された第２の端子板とを含む複数の端子板と、前記複数の端子板のうちの２つの端子板を接続するバイパスダイオードとを備え、前記バイパスダイオードは、ワイドバンドギャップ半導体を主成分とする材料で形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、バイパスダイオードがワイドバンドギャップ半導体を主成分とする材料で形成されているので、バイパスダイオードの発熱自体を低減できるとともに耐熱温度を上昇できるので、端子板の放熱性を向上させる必要性を低減できる。これにより、端子板の面積を小さくできるとともに、端子板にフィン構造を設ける必要がなくなる。端子板の面積を小さくできるので、端子板の材料の使用量を低減できる。また、端子板の面積を小さくできるので、端子板を収容するための筐体の容積を低減でき、筐体内に充填するポッティング材の使用量を低減できる。さらに、端子板にフィン構造を設ける必要がなくなるため、端子板の加工費を低減できる。すなわち、端子ボックスの容積を小さくでき、材料使用量を低減できることに加えて、材料の加工費を低減できるため、端子ボックスの製造コストを低減できる。

図１は、実施の形態１にかかる端子ボックスが適用された太陽電池モジュールの構成を示す図である。図２は、実施の形態１にかかる端子ボックスの構成を示す図である。図３は、実施の形態１にかかる端子ボックスのポッティング材充填前の様子を示す図である。図４は、実施の形態１にかかる端子ボックスのポッティング材充填後の様子を示す図である。図５は、実施の形態２にかかる端子ボックスの構成を示す図である。図６は、実施の形態３にかかる端子ボックスの構成を示す図である。図７は、実施の形態３にかかる端子ボックスのポッティング材充填前の様子を示す図である。

以下に、本発明にかかる端子ボックス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．
まず、実施の形態１にかかる端子ボックス１００について図１〜図４を用いて説明する。図１は、端子ボックス１００が適用された太陽電池モジュール１の構成を示す図である。図２は、端子ボックス１００における各構成の配置関係を示す図である。図３は、端子ボックス１００におけるポッティング材充填前の実装構成を示す図である。図４は、端子ボックス１００におけるポッティング材充填後の実装構成を示す図である。

太陽光発電システム（図示せず）では、家屋の屋根上に敷設した複数の太陽電池モジュール１からの直流電力をインバータ等を介して各電器製品に供給する。複数の太陽電池モジュール１は、各太陽電池モジュール１の裏側に配置された端子ボックス１００を介して、モジュール連結ケーブルＣＡ１，ＣＡ２にて直列に接続される。

太陽電池モジュール１では、例えば、図１に示すように、直列に接続された複数の太陽電池セルＳＣ−１〜ＳＣ−２ｋが封止されて作製されており、その太陽電池セルＳＣ−１〜ＳＣ−２ｋからの出力リード線ＬＬ１〜ＬＬ３が端子ボックス１００内に引き出されている。

例えば、直列に接続された複数の太陽電池セルＳＣ−１〜ＳＣ−ｋは太陽電池ストリングＳＳ−１を構成し、直列に接続された複数の太陽電池セルＳＣ−（ｋ＋１）〜ＳＣ−２ｋは太陽電池ストリングＳＳ−２を構成する。太陽電池ストリングＳＳ−１は、中継リード線ＬＬ４を介して太陽電池ストリングＳＳ−２に直列に接続されている。太陽電池ストリングＳＳ−１は、＋側端子が出力リード線ＬＬ１に接続され、−側端子が中継リード線ＬＬ４を介して出力リード線ＬＬ３に接続されている。太陽電池ストリングＳＳ−２は、＋側端子が中継リード線ＬＬ４を介して出力リード線ＬＬ３に接続され、−側端子が出力リード線ＬＬ２に接続されている。

端子ボックス１００は、筐体１０１（図２、３参照）、複数枚の端子板ＴＰ１〜ＴＰ３、バイパスダイオードＤ１，Ｄ２、及びポッティング材ＰＭ（図４参照）を備える。

筐体１０１は、複数枚の端子板ＴＰ１〜ＴＰ３及びバイパスダイオードＤ１，Ｄ２を収容する。また、筐体１０１には、出力リード線ＬＬ１〜ＬＬ３やモジュール連結ケーブルＣＡ１，ＣＡ２を通すための複数の開口が形成されている。筐体１０１は、例えば図３に示すように、内側筐体１０１１及び外側筐体１０１２を有していてもよい。内側筐体１０１１及び外側筐体１０１２のそれぞれは、例えば、絶縁体（例えば、絶縁性の樹脂）で形成されていてもよいし、表面に絶縁膜がコーティングされた導電体（例えば、鉄などの金属）で形成されていてもよい。

端子板（第１の端子板）ＴＰ１は、入力端子ＩＴ１を介して出力リード線ＬＬ１が一端に接続され、出力端子ＯＴ１を介して＋側のモジュール連結ケーブルＣＡ１が他端に接続されている。端子板ＴＰ１は、例えば図３に示すように、導電体（例えば、銅などの金属）で形成された導電板ＴＰ１１を有する。

端子板（第２の端子板）ＴＰ２は、入力端子ＩＴ２を介して出力リード線ＬＬ２が一端に接続され、出力端子ＯＴ２を介して−側のモジュール連結ケーブルＣＡ２が他端に接続されている。端子板ＴＰ２は、例えば図３に示すように、導電体（例えば、銅などの金属）で形成された導電板ＴＰ２１を有する。

端子板ＴＰ３は、入力端子ＩＴ３を介して出力リード線ＬＬ３が一端に接続されている。また、端子板ＴＰ３は、端子板ＴＰ１及び端子板ＴＰ２の間に配され、バイパスダイオードＤ１を介して端子板ＴＰ１が接続され、バイパスダイオードＤ２を介して端子板ＴＰ２が接続されている。端子板ＴＰ３は、例えば、導電体（例えば、銅などの金属）で形成された導電板ＴＰ３１を有する。

導電板ＴＰ１１は、例えば、導電板ＴＰ３１側に突出した接続部を有する。導電板ＴＰ２１は、例えば、導電板ＴＰ３１側に突出した接続部を有する。導電板ＴＰ３１は、例えば、導電板ＴＰ１１側に突出した第１の接続部と、導電板ＴＰ２１側に突出した第２の接続部とを有する。

バイパスダイオードＤ１は、端子板ＴＰ１及び端子板ＴＰ３の間に架け渡されている。すなわち、バイパスダイオードＤ１は、カソードが端子板ＴＰ１に接続され、アノードが端子板ＴＰ３に接続されている。バイパスダイオードＤ１は、例えば、図２に示すように、１つのダイオードＤ１１を有し、図３に示すように、ダイオードＤ１１を含むパッケージＰＣＫ１の状態で筐体１０１内に実装される。パッケージＰＣＫ１の端子電極ＰＣＫ１ａは、パッケージＰＣＫ１内でダイオードＤ１１のカソードに接続され、実装状態において導電板ＴＰ１１の接続部に接続される。パッケージＰＣＫ１の端子電極ＰＣＫ１ｂは、パッケージＰＣＫ１内でダイオードＤ１１のアノードに接続され、実装状態において導電板ＴＰ３１の第１の接続部に接続される。

また、バイパスダイオードＤ１は、端子板ＴＰ１に熱的に接触している。すなわち、パッケージＰＣＫ１の図３における奥行側の面は導電板ＴＰ１１に接しており、ダイオードＤ１１で発生した熱がパッケージＰＣＫ１を介して導電板ＴＰ１１に伝達されるように構成されている。パッケージＰＣＫ１は、例えば、熱伝導性の良好な絶縁性の樹脂で形成されている。

バイパスダイオードＤ２は、端子板ＴＰ３及び端子板ＴＰ２の間に架け渡されている。すなわち、バイパスダイオードＤ２は、カソードが端子板ＴＰ３に接続され、アノードが端子板ＴＰ２に接続されている。バイパスダイオードＤ２は、例えば、図２に示すように、１つのダイオードＤ１２を有し、図３に示すように、ダイオードＤ１２を含むパッケージＰＣＫ２の状態で筐体１０１内に実装される。パッケージＰＣＫ２の端子電極ＰＣＫ２ａは、パッケージＰＣＫ２内でダイオードＤ１２のカソードに接続され、実装状態において導電板ＴＰ３１の第２の接続部に接続される。パッケージＰＣＫ２の端子電極ＰＣＫ２ｂは、パッケージＰＣＫ２内でダイオードＤ１２のアノードに接続され、実装状態において導電板ＴＰ２１の接続部に接続される。

また、バイパスダイオードＤ２は、端子板ＴＰ２に熱的に接触している。すなわち、パッケージＰＣＫ２の図３における奥行側の面は導電板ＴＰ２１に接しており、ダイオードＤ１２で発生した熱がパッケージＰＣＫ２を介して導電板ＴＰ２１に伝達されるように構成されている。パッケージＰＣＫ２は、例えば、熱伝導性の良好な絶縁性の樹脂で形成されている。

なお、導電板ＴＰ１１には、図３に示すように、一端側に入力端子ＩＴ１として機能する端子部ＴＰ１１ａが接続され、他端側に出力端子ＯＴ１として機能する端子部ＴＰ１１ｂが接続されている。導電板ＴＰ１１、端子部ＴＰ１１ａ、端子部ＴＰ１１ｂは、機械的に一体の部材となっていてもよい。導電板ＴＰ２１には、図３に示すように、一端側に入力端子ＩＴ２として機能する端子部ＴＰ２１ａが接続され、他端側に出力端子ＯＴ２として機能する端子部ＴＰ２１ｂが接続されている。導電板ＴＰ２１、端子部ＴＰ２１ａ、端子部ＴＰ２１ｂは、機械的に一体の部材となっていてもよい。導電板ＴＰ３１には、図３に示すように、一端側に入力端子ＩＴ３として機能する端子部ＴＰ３１ａが接続されている。導電板ＴＰ３１、端子部ＴＰ３１ａは、機械的に一体の部材となっていてもよい。

ポッティング材ＰＭは、図３に示す実装状態にある複数枚の端子板ＴＰ１〜ＴＰ３及びバイパスダイオードＤ１，Ｄ２を覆うように筐体１０１内（内側筐体１０１１内）に充填される。すなわち、ポッティング材ＰＭは、バイパスダイオードＤ１，Ｄ２とバイパスダイオードＤ１，Ｄ２に接続される端子板ＴＰ１，ＴＰ２の接続部とを少なくとも覆うように充填される。これにより、ポッティング材ＰＭは、筐体１０１内（内側筐体１０１１内）の充電部（複数枚の端子板ＴＰ１〜ＴＰ３）の周囲を絶縁させる。ポッティング材ＰＭは、例えば図４に示すように、透明絶縁性の樹脂が用いられる。

このような端子ボックス１００では、バイパスダイオードＤ１，Ｄ２が、発電できない太陽電池セルをバイパスして保護するように動作する。すなわち、太陽電池モジュール１の上に樹木や建物の影がかかったり、落ち葉が載ったりすると、それによって太陽光を遮られた太陽電池セルは発電することができなくなる。発電できない太陽電池セルは抵抗となるため、もしそこに電流が流れると発熱して温度上昇し、放置しておけば太陽電池セルの破壊に至ってしまう（ホットスポット現象）。このような発電できない太陽電池セルが存在する時、バイパスダイオードは、その発電できない太陽電池セルをバイパスして、他の正常な太陽電池セルで発電された電流を流すことができる。

例えば、太陽電池ストリングＳＳ−１中に発電できない太陽電池セルが存在する場合、太陽電池ストリングＳＳ−２で発電された電力に応じた電流を、太陽電池ストリングＳＳ−１をバイパスするようにバイパスダイオードＤ１に流す。あるいは、例えば、太陽電池ストリングＳＳ−２中に発電できない太陽電池セルが存在する場合、太陽電池ストリングＳＳ−１で発電された電力に応じた電流を、太陽電池ストリングＳＳ−１をバイパスするようにバイパスダイオードＤ２に流す。これにより、発電できない太陽電池セルでの温度上昇を回避することができる。

ところで、発電できない太陽電池セルが存在してバイパスダイオードＤ１，Ｄ２が動作する場合、バイパスダイオードＤ１，Ｄ２には他の正常な太陽電池セルで発電された電流（一般的に５〜１０Ａの大電流）が流れるため、順方向電流×順方向電圧による損失(電力消費)が発生し、それに伴う発熱が生じることになる。そして、この熱を十分に逃がすことが出来ないと、バイパスダイオードＤ１，Ｄ２の定格温度を超えて破壊に至る可能性がある。

ここで、仮に、ダイオードＤ１１，Ｄ１２がシリコンを主成分とする材料で形成されている場合について考える。この場合、ダイオードＤ１１，Ｄ１２に５〜１０Ａの大電流が流れると、ダイオードＤ１１，Ｄ１２が顕著に発熱するので、端子板ＴＰ１〜ＴＰ３の面積を大きくするとともに端子板ＴＰ１〜ＴＰ３にフィン構造を設けることで端子板ＴＰ１〜ＴＰ３の放熱性を向上させる必要がある。このとき、端子板ＴＰ１〜ＴＰ３の面積を大きくするので、端子板ＴＰ１〜ＴＰ３の材料の使用量が多くなる傾向にある。また、端子板ＴＰ１〜ＴＰ３の面積を大きくするので、端子板ＴＰ１〜ＴＰ３を収容するための筐体１０１（内側筐体１０１１）の容積が大きくなってしまい、筐体１０１内（内側筐体１０１１内）に充填するポッティング材ＰＭの使用量が多くなる傾向にある。さらに、端子板ＴＰ１〜ＴＰ３にフィン構造を設けるため、端子板ＴＰ１〜ＴＰ３の加工費が多くかかる傾向にある。すなわち、端子ボックス１００の容積を小さくしにくく、材料使用量が増大しやすいことに加えて、材料の加工費が増大しやすいため、端子ボックス１００の製造コストを低減することが困難である。

そこで、本実施の形態では、ダイオードＤ１１，Ｄ１２としてシリコンを主成分とする材料で形成されたダイオードに代えて、ワイドバンドギャップ半導体を主成分とする材料で形成されたダイオードを用いることで、バイパスダイオードＤ１，Ｄ２の発熱自体を低減するとともに耐熱温度を上昇させ、端子板ＴＰ１〜ＴＰ３の放熱性を向上させる必要性を低減させることを目指す。

具体的には、バイパスダイオードＤ１，Ｄ２に含まれるダイオードＤ１１，Ｄ１２としては、例えばＳｉＣなどのワイドバンドギャップ半導体により作成されたダイオードを使用する。以下では、ＳｉＣを主成分とする材料で形成されたダイオードＤ１１，Ｄ１２を、ＳｉＣダイオードＤ１１，Ｄ１２として説明する。

ＳｉＣダイオードＤ１１，Ｄ１２は、Ｓｉダイオードと比べて、ＯＮ抵抗が小さいため、同じ電流を流した場合の導通損失が小さくなる。すなわち、バイパス電流を流した際の発熱が少なくなる。ＳｉＣはまた、Ｓｉに比べてより高温での動作が可能であるという特徴も有する。すなわち、ＳｉＣダイオードＤ１１，Ｄ１２の最大定格動作温度以下に抑えられるのであれば、ＳｉダイオードをバイパスダイオードＤ１，Ｄ２に用いた場合と比べて、バイパスダイオード用の放熱構造（端子板ＴＰ１〜ＴＰ３）の放熱能力を下げることも可能である。

したがって、ＳｉＣダイオードＤ１１，Ｄ１２を太陽電池モジュール１のバイパスダイオードＤ１，Ｄ２として使用すれば、バイパス動作した際の発熱が小さくなるとともに放熱構造の放熱能力を低減することも可能であるため、Ｓｉダイオードを用いる場合と比べて、放熱用に面積を広くしていた端子板ＴＰ１〜ＴＰ３の面積を小さくすることができる。また、端子板ＴＰ１〜ＴＰ３の放熱効果を上げるために設けられていたフィン構造も不要となる。また、端子板ＴＰ１〜ＴＰ３が小さくなり、フィン構造も不要となるので、端子ボックス１００の容積が少なくて済み、ポッティング材ＰＭの使用量も削減できる。

また、ダイオードの特性や太陽電池モジュール１の使用環境を選定することによって、バイパスダイオードＤ１，Ｄ２を端子板ＴＰ１，ＴＰ２に熱接触させて端子板ＴＰ１，ＴＰ２から放熱させる構造をとらなくても、単純にバイパスダイオードＤ１，Ｄ２からの直接放熱で使用（ダイオードのＴｊ＜Ｔｊｍａｘを確保）することも可能となる（その場合は端子板ＴＰ１〜ＴＰ３での放熱を不要としてもよいため、端子板ＴＰ１〜ＴＰ３を拡大する必要もなくなる）。

ダイオードＤ１１，Ｄ１２の寿命を延ばすためにディレーティングをとる必要がある場合は、ダイオードＤ１１，Ｄ１２のパッケージＰＣＫ１，ＰＣＫ２の周辺に伝熱性の優れたポッティング材ＰＭを充填し、それによる放熱効果でダイオードＤ１１，Ｄ１２のジャンクション温度を低減することができる。

さらにディレーティングを大きくとって信頼性を高めるのであれば、ＳｉＣダイオードＤ１１，Ｄ１２を端子板ＴＰ１〜ＴＰ３に接触させて放熱効果を上げることも可能である。

以上のように、実施の形態１では、バイパスダイオードＤ１，Ｄ２に含まれるダイオードＤ１１，Ｄ１２が、ワイドバンドギャップ半導体を主成分とする材料で形成されている。これにより、バイパスダイオードＤ１，Ｄ２に含まれるダイオードＤ１１，Ｄ１２の発熱自体を低減できるとともに耐熱温度を上昇できるので、端子板ＴＰ１〜ＴＰ３の放熱性を向上させる必要性を低減できる。これにより、端子板ＴＰ１〜ＴＰ３の面積を小さくできるとともに、端子板ＴＰ１〜ＴＰ３にフィン構造を設ける必要がなくなる。端子板ＴＰ１〜ＴＰ３の面積を小さくできるので、端子板ＴＰ１〜ＴＰ３の材料の使用量を低減できる。また、端子板ＴＰ１〜ＴＰ３の面積を小さくできるので、端子板ＴＰ１〜ＴＰ３を収容するための筐体１０１（内側筐体１０１１）の容積を低減でき、筐体１０１内（内側筐体１０１１内）に充填するポッティング材ＰＭの使用量を低減できる。さらに、端子板ＴＰ１〜ＴＰ３にフィン構造を設ける必要がなくなるため、端子板ＴＰ１〜ＴＰ３の加工費を低減できる。すなわち、端子ボックス１００の容積を小さくでき、材料使用量を低減できることに加えて、材料の加工費を低減できるため、端子ボックス１００の製造コストを低減できる。

また、実施の形態１では、ポッティング材ＰＭが、バイパスダイオードＤ１，Ｄ２とバイパスダイオードＤ１，Ｄ２に接続される端子板ＴＰ１〜ＴＰ３の接続部とを少なくとも覆うように筐体１０１内に充填される。これにより、ポッティング材ＰＭに伝熱性の優れた材料を用いれば、バイパスダイオードＤ１，Ｄ２の熱をポッティング材ＰＭにより放熱できるので、端子板ＴＰ１〜ＴＰ３の放熱性を下げることが容易になり、端子板ＴＰ１〜ＴＰ３の面積を容易に小さくできる。

また、実施の形態１では、バイパスダイオードＤ１，Ｄ２が、接続する２つの端子板の何れかに熱的に接触している。これにより、バイパスダイオードＤ１，Ｄ２の熱を、熱的に接触している端子板ＴＰ１，ＴＰ２により放熱できる。

実施の形態２．
次に、実施の形態２にかかる端子ボックス１００ｉについて説明する。以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。

実施の形態１では、各バイパスダイオードが１つのダイオードを含んでいるが、実施の形態２では、各バイパスダイオードが複数のダイオードを含んでいる。

具体的には、各バイパスダイオードＤ１ｉ，Ｄ２ｉは、例えば、複数のダイオードを並列接続して構成される。例えば、各バイパスダイオードＤ１ｉ，Ｄ２ｉは、図５に示すように、端子電極間に接続されるダイオードを２個並列接続した構成としている。すなわち、バイパスダイオードＤ１ｉは、１つのパッケージＰＣＫ１ｉに実装された２つのダイオードＤ１１，Ｄ１２により構成され、端子電極ＰＣＫ１ｉａ，ＰＣＫ１ｉｂ間に２つのダイオードＤ１１，Ｄ１２を並列接続して構成される。バイパスダイオードＤ２ｉは、１つのパッケージＰＣＫ２ｉに実装された２つのダイオードＤ２１，Ｄ２２により構成され、端子電極ＰＣＫ２ｉａ，ＰＣＫ２ｉｂ間に２つのダイオードＤ２１，Ｄ２２を並列接続して構成される。

ダイオードを並列接続した場合、個々のダイオードにおける特性の違いにより、ＯＮ抵抗すなわちＯＮ電圧の小さい側により多くの電流が流れようとする。多くの電流が流れる側のダイオードは当然損失が大きくなるため発熱し温度が上昇する。

ここで、仮に、並列接続されるダイオードがＳｉダイオードである場合、ＳｉダイオードのＯＮ電圧は負の温度係数を持つため、温度が上昇するに伴い、そのＯＮ電圧が小さくなる。するとさらに電流が流れ易くなるため、Ｓｉダイオードの並列接続においては流れる電流が偏ってしまうことになる。つまり、並列接続により、電流を半分ずつに分流させ、それぞれのダイオードの定格電流を下げるという試みは全く同一の特性のダイオードを使わない限り困難であり、それは実際には不可能である。

それに対して、ＳｉＣダイオードのＯＮ電圧は温度係数が正という特性を有している。ＳｉＣダイオードを並列接続した場合も、個々のダイオードにおける特性の違いはあるので最初はＯＮ電圧の小さい側により多くの電流が流れ始める。そして、多くの電流が流れる側のダイオードはやはり発熱し温度が上昇するのだが、ＳｉＣダイオードのＯＮ電圧は正の温度係数を持つため、温度が上昇するに伴い、そのＯＮ電圧が大きくなる。するとそのダイオードへは電流が流れにくくなるため、結局並列接続したダイオード間で電流がバランスすることになる。すなわち、ＳｉＣダイオードＤ１１，Ｄ１２（又はＤ２１，Ｄ２２）を並列接続すれば、電流をおおよそ半分ずつに分流させることができるため、各ダイオードの定格電流を下げることが可能となる。つまり、より安価なダイオードをバイパスダイオードとして使用可能になる。

上記バイパスダイオードの構成としてＳｉＣダイオードの並列接続を行う場合、１パッケージの中に２個のＳｉＣダイオードチップが入っている所謂ダブルダイオードを用いると、２本のダイオードを並列に実装するのに対して、１本で済むため、ダイオードの配置スペースや加工時間（実装に要する時間）の改善等に効果的である。

以上のように、実施の形態２では、各バイパスダイオードＤ１ｉ，Ｄ２ｉが、複数のダイオードを並列接続して構成される。このとき、各ダイオードがワイドバンドギャップ半導体を主成分とする材料で形成されているので、並列接続された２つのダイオードの間で電流を容易にバランスできる。これにより、各ダイオードの定格電流を下げることが可能となり、許容電流の小さいダイオードを使用できるので、各バイパスダイオードＤ１ｉ，Ｄ２ｉをより安価に構成できる。

また、実施の形態２では、各バイパスダイオードＤ１ｉ，Ｄ２ｉが、１つのパッケージに実装された２つのダイオードにより構成される。これにより、各バイパスダイオードＤ１ｉ，Ｄ２ｉが複数のダイオードを並列接続して構成される場合に、各バイパスダイオードＤ１ｉ，Ｄ２ｉの配置スペースをコンパクトに抑えることができ、また、各バイパスダイオードＤ１ｉ，Ｄ２ｉを端子ボックス１００ｉの筐体１０１内に容易に実装できる。

実施の形態３．
次に、実施の形態３にかかる端子ボックス１００ｊについて説明する。以下では、実施の形態２と異なる部分を中心に説明する。

実施の形態２では、各バイパスダイオードのそれぞれにおいて２つのダイオードが並列接続されているが、実施の形態３では、複数のバイパスダイオードに含まれる複数のダイオードがブリッジ接続されている。

具体的には、端子ボックス１００ｊにおいて、図６に示すように、複数のバイパスダイオードＤ１ｊ，Ｄ２ｊに含まれる複数のダイオードＤ１１，Ｄ１２，Ｄ２１，Ｄ２２がブリッジ接続されている。例えば、複数のダイオードＤ１１，Ｄ１２，Ｄ２１，Ｄ２２は、ブリッジ接続されており、所謂ダイオードブリッジＤＢを構成している。

このとき、ダイオードブリッジＤＢの中のダイオード２個を並列構成としたバイパスダイオードＤ１ｊ、Ｄ２ｊとして用いる構成としている。すなわち、１つのパッケージＰＣＫ１２ｊのダイオードブリッジＤＢを２組のバイパスダイオードＤ１ｊ、Ｄ２ｊとして使用できる。例えば、ダイオードＤ１１，Ｄ１２をバイパスダイオードＤ１ｊとして使用でき、ダイオードＤ２１，Ｄ２２をバイパスダイオードＤ２ｊとして使用できる。なお、各ダイオードＤ１１，Ｄ１２，Ｄ２１，Ｄ２２は、第２の実施形態と同様に、ＳｉＣによるものとする。この構成により、各バイパスダイオードＤ１ｊ、Ｄ２ｊにおいてＳｉＣダイオードが２本並列構成されているため、第２の実施形態と同様に、ダイオードＤ１１，Ｄ１２，Ｄ２１，Ｄ２２の定格電流を下げることが可能となる。つまり、より安価なダイオードをバイパスダイオードＤ１ｊ、Ｄ２ｊとして使用可能になる。

また、ダイオードブリッジＤＢは、例えば図７に示すように、ブリッジ構成のダイオード４個（ダイオードＤ１１，Ｄ１２，Ｄ２１，Ｄ２２）が入った１つのパッケージＰＣＫ１２ｊの状態で筐体１０１内に実装される。パッケージＰＣＫ１２ｊの端子電極ＰＣＫ１２ｊａは、パッケージＰＣＫ１２ｊ内でダイオードＤ１１，Ｄ１２のカソードに接続され、実装状態において端子板ＴＰ１ｊの導電板ＴＰ１１ｊに接続される。パッケージＰＣＫ１２ｊの端子電極ＰＣＫ１２ｊｂは、パッケージＰＣＫ１２ｊ内でダイオードＤ２１，Ｄ２２のアノードに接続され、実装状態において端子板ＴＰ２ｊの導電板ＴＰ２１ｊに接続される。パッケージＰＣＫ１２ｊの端子電極ＰＣＫ１２ｊｃは、パッケージＰＣＫ１２ｊ内でダイオードＤ１２及びダイオードＤ２２の間のノードＮ２に接続され、実装状態において端子板ＴＰ３ｊの導電板ＴＰ３１ｊに接続される。パッケージＰＣＫ１２ｊの端子電極ＰＣＫ１２ｊｄは、パッケージＰＣＫ１２ｊ内でダイオードＤ１１及びダイオードＤ２１の間のノードＮ１に接続され、実装状態において端子板ＴＰ３ｊの導電板ＴＰ３１ｊに接続される。

このとき、例えば、図７に示すように、各導電板ＴＰ１１ｊ、ＴＰ２１ｊ、ＴＰ３１ｊに突出した接続部を設けなくても、各端子電極ＰＣＫ１２ｊａ〜ＰＣＫ１２ｊｄを対応する導電板ＴＰ１１ｊ〜ＴＰ３１ｊに電気的に容易に接続できるので、各導電板ＴＰ１１ｊ、ＴＰ２１ｊ、ＴＰ３１ｊの形状を簡略化でき、各導電板ＴＰ１１ｊ、ＴＰ２１ｊ、ＴＰ３１ｊの加工時間をさらに低減できる。また、１つのパッケージＰＣＫ１２ｊのダイオードブリッジＤＢを２組のバイパスダイオードＤ１ｊ，Ｄ２ｊとして使用できるため、バイパスダイオードＤ１ｊ，Ｄ２ｊの配置スペースや加工時間の改善等により効果的である。

以上のように、実施の形態３では、各バイパスダイオードＤ１ｊ，Ｄ２ｊが、複数のダイオードを並列接続して構成される。このとき、各ダイオードがワイドバンドギャップ半導体を主成分とする材料で形成されているので、並列接続された２つのダイオードの間で電流を容易にバランスできる。これにより、各ダイオードの定格電流を下げることが可能となり、許容電流の小さいダイオードを使用できるので、各バイパスダイオードＤ１ｊ，Ｄ２ｊをより安価に構成できる。

また、実施の形態３では、バイパスダイオードＤ１ｊが、１つのパッケージＰＣＫ１２ｊに実装されブリッジ接続された４つのダイオードＤ１１〜Ｄ２２のうちの２つのダイオードＤ１１，Ｄ１２により構成され、バイパスダイオードＤ２ｊが、その４つのダイオードＤ１１〜Ｄ２２のうちの残り２つのダイオードＤ２１，Ｄ２２により構成されている。これにより、端子ボックス１００ｊ内のパッケージ数を少なくできるので、工作性、省スペースが可能となる。

以上のように、本発明にかかる端子ボックスは、太陽電池モジュールに有用である。

１太陽電池モジュール、１００，１００ｉ，１００ｊ端子ボックス、１０１筐体、ＣＡ１，ＣＡ２モジュール連結ケーブル、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ１ｉ，Ｄ２ｉ，Ｄ１ｊ，Ｄ２ｊバイパスダイオード、ＩＴ１〜ＩＴ３入力端子、ＯＴ１，ＯＴ２出力端子、ＰＣＫ１，ＰＣＫ２，ＰＣＫ１ｉ，ＰＣＫ２ｉ，ＰＣＫ１２ｊパッケージ、ＳＣ−１〜ＳＣ−２ｋ太陽電池セル、ＳＳ−１，ＳＳ−２太陽電池ストリング、ＴＰ１〜ＴＰ３，ＴＰ１ｊ〜ＴＰ３ｊ端子板。

Claims

太陽電池モジュールの出力部を構成する端子ボックスであって、
第１の出力端子に接続された第１の端子板と第２の出力端子に接続された第２の端子板とを含む複数の端子板と、
前記複数の端子板のうちの２つの端子板を接続するバイパスダイオードと、
を備え、
前記バイパスダイオードは、ワイドバンドギャップ半導体を主成分とする材料で形成されている
ことを特徴とする端子ボックス。
前記バイパスダイオードと前記バイパスダイオードに接続される前記端子板の接続部とを少なくとも覆うように充填されるポッティング材をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の端子ボックス。
前記バイパスダイオードは、前記２つの端子板の何れかに熱的に接触している
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の端子ボックス。
前記バイパスダイオードは、複数のダイオードを並列接続して構成される
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の端子ボックス。
前記バイパスダイオードは、１つのパッケージに実装された２つのダイオードにより構成される
ことを特徴とする請求項４に記載の端子ボックス。
前記複数の端子板のうち前記２つの端子板と異なる組み合わせの２つの端子板を接続する第２のバイパスダイオードをさらに備え、
前記バイパスダイオードは、１つのパッケージに実装されブリッジ接続された４つのダイオードのうちの２つのダイオードにより構成され、
前記第２のバイパスダイオードは、前記４つのダイオードのうちの残りの２つのダイオードにより構成される
ことを特徴とする請求項４に記載の端子ボックス。