JP2014082272A - 太陽電池モジュールの検査装置および検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】清掃すべき異物が付着した太陽電池モジュールを効率よく検出することができる太陽電池モジュールの検査装置および検査方法を提供する。
【解決手段】太陽電池モジュール１１表面を撮影する画像取得部２３と、画像取得部２３が太陽電池モジュール１１表面を撮影した撮影画像から、異物の厚さを求め、検出した厚さを基準値と比較し、検出した厚さが基準値を超える太陽電池モジュール１１に異常があると判定する制御部２１とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池モジュールの検査装置および検査方法に関し、特に太陽電池モジュール表面の汚れを検査する検査装置および検査方法に関する。

近年、各地にて大規模な太陽光発電所の建設が進められている。そのような大規模太陽光発電所では、およそ数万から数十万枚以上の太陽電池モジュールを広大な土地で使用する必要があるため、太陽電池モジュール管理の簡素化および省力化が重要である。

ところで、特に砂漠地域に建設された太陽光発電所においては、粒子の細かな砂塵が太陽電池モジュール表面に付着する場合がある。その他、自動車の排ガスに含まれる浮遊微粒子や鳥の糞などの汚れも、太陽電池モジュールに付着することがある。

鳥の糞あるいは砂塵などの異物が太陽電池モジュールの表面に付着した場合、そのような異物は、太陽電池モジュールの発電効率を低下させる原因となる。そのため、異物が付着した太陽電池モジュールを清掃することが必要となる場合がある。

そこで、特許文献１には、太陽電池アレイの表面の状態を監視カメラによってモニタリングし、該太陽電池アレイ表面の汚れ状態に応じて清掃作業を実行する清掃装置が開示されている。

特開２０１１−４０５９２号公報（２０１１年２月２４日公開） 特開２０１０−２１０５７３号公報（２０１０年９月２４日公開）

しかしながら、太陽光発電所に設置されたすべての太陽電池モジュールを目視で検査する場合、莫大なコストがかかることになる。特に、大規模な太陽光発電所の場合、設置される太陽電池モジュールの枚数が膨大である。そのため、異物の付着した太陽電池モジュールを検出したり、あるいは太陽電池モジュール表面において異物が付着した箇所、言い換えれば発電効率が落ちている箇所を目視によって特定したりすることには、多大な人手と時間とを要することになる。

特許文献１の清掃装置は、主に建物の屋根に設置されるような、比較的小規模の太陽電池アレイを清掃することを目的としており、上述したような大規模な太陽光発電所において、設置された全ての太陽電池モジュールの表面状態の監視および清掃を行う方法は、特許文献１に記載されていない。

ところで、上述した異物のうち、一部の砂塵粒子には、自然の風で吹き飛ばされるものも存在する。このような砂塵が付着した太陽電池モジュールは、風により自然に清掃されることが期待されるので、すぐに清掃を行わなくとも、発電効率の著しい低下などの大きな問題が発生することは少ない。

本願発明者は、自然の風により太陽電池モジュールから自然に取り除かれるような砂塵は、太陽電池モジュール上に比較的薄く一様に積もる傾向がある一方、自然の風によって取り除くことができないような異物は、ある程度の厚みを持って、かつスポット的に集中して、太陽電池モジュール表面に堆積する傾向があることに着目した。

すなわち、ある程度の厚みよりも薄く異物が堆積した太陽電池モジュールは、時間の経過とともに異物が風で吹き飛ばされ、これにより発電機能が回復することを期待できる。一方、ある程度以上の厚みを持って異物が堆積している太陽電池モジュールは、時間が経過しても、該太陽電池モジュールの発電機能は低下したままとなる。

従って、太陽電池モジュールの発電効率を維持するためには、ある程度以上の厚みを有する異物が堆積している太陽電池モジュールを検出することが重要となる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、特に、多数の太陽電池モジュールを備えた太陽光発電所等においても、清掃すべき異物が付着した太陽電池モジュールを効率よく検出することができる太陽電池モジュールの検査装置および検査方法を提供することにある。

本発明に係る検査装置は、上記の課題を解決するために、太陽電池モジュールを備えた太陽光発電装置を検査する検査装置であって、
(1)上記太陽電池モジュール表面を撮影する画像取得部と、
(2)上記画像取得部が上記太陽電池モジュール表面を撮影した撮影画像から、異物の厚さを求め、検出した厚さを基準値と比較し、検出した厚さが基準値を超える太陽電池モジュールに異常があると判定する制御部と、を備えたことを特徴としている。

また、本発明に係る検査方法は、上記の課題を解決するために、太陽電池モジュールを備えた太陽光発電装置を検査する検査方法であって、
(1)上記太陽電池モジュール表面を撮影し、
(2)上記太陽電池モジュール表面を撮影した撮影画像から、異物の厚さを求め、
(3)上記異物の厚さを基準値と比較して、上記異物の厚さが上記基準値を超える場合に、上記太陽電池モジュールに異常があると判定することを特徴としている。

本発明に係る検査装置および検査方法によれば、清掃すべき異物が付着した太陽電池モジュールを効率よく検出することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る検査装置の構成を示すブロック図である。 図１に示す検査装置が備えた制御部の詳細な構成を示すブロック図である。 図１に示す検査装置の断面図である。 図１に示す検査装置の斜視図である。 図１に示す検査装置による検査の流れを示すフローチャートである。

本発明に係る検査装置は、太陽電池モジュールを備えた太陽光発電装置を検査する検査装置であって、上記太陽電池モジュール表面を撮影する画像取得部と、上記画像取得部が上記太陽電池モジュール表面を撮影した撮影画像から、異物の厚さを求め、検出した厚さを基準値と比較し、検出した厚さが基準値を超える太陽電池モジュールに異常があると判定する制御部とを備えた構成である。

また、本発明に係る検査方法は、太陽電池モジュールを備えた太陽光発電装置を検査する検査方法であって、上記太陽電池モジュール表面を撮影し、上記太陽電池モジュール表面を撮影した撮影画像から、異物の厚さを求め、上記異物の厚さを基準値と比較して、上記異物の厚さが上記基準値を超える場合に、上記太陽電池モジュールに異常があると判定する構成である。

上記構成または上記方法によれば、画像取得部により太陽電池モジュール表面を撮影する。そして、制御部は、撮影画像から、異物の厚さを求め、検出した厚さを基準値と比較し、検出した厚さが基準値を超える太陽電池モジュールに異常があると判定する。

ここで、上記基準値を超えるとは、基準値以上になること、および基準値より大きくなることのどちらの意味も持つとする。

太陽電池モジュールに異常があるか否かを判定するための上記基準値は、所定以上の時間が経過しても、太陽電池モジュールの表面に堆積している異物が、風によって自然に吹き飛ばされることがないと考えられる厚さであってよい。

異物の厚さの上記基準値は、具体的には、経験的に風により吹き飛ばされることが期待できない状態で固化した堆積物の厚さ、あるいは、風により吹き飛ばされることが期待できない大きさを持つ小石の径であってもよい。

上記のような厚さを基準値にできる理由は、風によって自然に吹き飛ばされることがないと考えられる異物が太陽電池モジュール表面に堆積している場合、その太陽電池モジュールを清掃することが必要となるためである。

従って、上記構成または上記方法によれば、撮影された画像に写る異物の厚さに基づいて、該太陽電池モジュールに異常があるか否か、特に該太陽電池モジュールの清掃をや取替えを行う必要があるか否かを判定することができる。

以下では、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

本発明の検査装置に関する実施の一形態について、図１〜図５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

（太陽光発電装置１の構成）
まず、検査装置２が取り付けられる太陽光発電装置１の構成を、図３および図４を用いて説明しておく。図３は、太陽光発電装置１に取り付けられた検査装置２の構成を示す断面図であり、図４は、太陽光発電装置１および検査装置２の斜視図である。

図３に示すように、太陽光発電装置１は、複数の太陽電池モジュール１１、載置台１２、および支柱１３を備えている。

太陽電池モジュール１１は、いわゆる薄膜太陽電池モジュールである。具体的には、太陽電池モジュール１１は、例えば、ガラス等の透光性基板に、第１電極層、光電変換層および第２電極層がこの順に積層されて形成される。上記光電変換層は、例えば、シリコン系アモルファス層と微結晶等のシリコン系結晶性層との複数の光電変換層を接合してなる、所謂多接合型の光電変換層であってもよい。

なお、本実施形態の太陽電池モジュール１１は薄膜太陽電池であるが、本発明はこれに限定されない。すなわち、太陽電池モジュールとしては、単結晶シリコンを使用した太陽電池モジュールや、多結晶シリコンを使用した太陽電池モジュールなどの薄膜太陽電池以外の太陽電池を使用してもよいし、非シリコン系太陽電池を使用してもよい。

太陽電池モジュール１１として採用可能な非シリコン系の薄膜太陽電池モジュールの構成としては、例えばＣＩＧＳ（Copper Indium Gallium DiSelenide）を挙げることができる。

載置台１２は、複数の太陽電池モジュール１１が載置されるためのものである。載置台１２には、縦桟および横桟（どちらも図示せず）が組み合わされることによって、複数の太陽電池モジュール１１が載置されるための載置面が形成されている。

支柱１３は、複数の太陽電池モジュール１１および載置台１２を支持するものである。支柱１３の一端は、地面または基礎などに突設される。そして、支柱１３のもう一端には、載置台１２が、地面または基礎に対して傾斜した状態で支持固定される。

なお、図３では、支柱１３は１本のみ示されているが、実際には、図４に矢印Ｘで示される方向に、所定の間隔を持って配列されている。なお、図４に矢印Ｘで示す方向は、図３において、紙面に垂直な方向に対応している。

図４に示すように、複数の太陽電池モジュール１１は、縦および横方向にそれぞれ複数枚が、載置台１２上に設置される。具体的には、太陽電池モジュール１１は、Ｙ方向（縦方向、載置台１２の傾斜方向）に３枚設置されており、また、Ｘ方向（横方向）には３枚以上の複数枚設置されている。

しかしながら、本発明において、太陽電池モジュール１１の設置枚数については、Ｘ方向およびＹ方向ともに、特に限定されるものではない。

以下では、載置台１２に設置された全ての太陽電池モジュール１１をあわせて発電部１１ｘと呼称する。また、載置台１２の傾斜の上下方向に基づいて、矢印Ｘで示す方向を発電部１１ｘの左右方向と呼称し、矢印Ｙで示す方向を発電部１１ｘの上下方向と呼称することがある。

図４に示すように、発電部１１ｘの下端部の側面には、矢印Ｘの方向に所定の間隔を持って、マーキングＭが付されている。後述する位置検出部２６（図１参照）は、このマーキングＭを検出することにより、検査装置２の位置を特定する。

なお、マーキングＭは、光学的あるいは磁気的に検出することができるものであってもよいし、またはＩＣ（ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）を含む）タグであってもよい。位置検出部２６は、マーキングＭの種類に応じた検出機能を有することになる。

（検査装置２の構成および機能）
続いて、図１〜図４を用いて、検査装置２の構成および機能を説明する。

まず、図３および図４を用いて構成の説明を行う。

図３に示すように、検査装置２は、合計２組の走行部２２１を備えている。そのうちの１組の走行部２２１は、載置台１２において、上下方向の一番上に位置する太陽電池モジュール１１の上端部を表面および裏面から挟んでいる。また、残り１組の走行部２２１は、載置台１２上において、上下方向の一番下に位置する太陽電池モジュール１１の下端部を表面および裏面から挟んでいる。言い換えれば、検査装置２は、発電部１１ｘの上端部および下端部を把持するように、発電部１１ｘに取り付けられている。

走行部２２１は、動力部２２２（図１参照）と接続されており、該動力部２２２によって動力を供給されて回転駆動される。走行部２２１が駆動されることにより、検査装置２は、図３における紙面に垂直な方向、すなわち図４におけるＸ方向に移動する。

また、図３に示すように、検査装置２において、載置台１２上で、上下方向の一番下に位置する太陽電池モジュール１１の下端部の側面と対向する位置には、位置検出部２６が設けられている。位置検出部２６は、前述したマーキングＭと対面する位置に設けられており、検査装置２が通過したマーキングＭを検出することによって、検査装置２の現在位置を特定することができる。一方、特許文献１の清掃装置は、太陽電池アレイに対して移動可能だが、太陽電池アレイから独立した構成であり、それ自身が位置を検出する機能を備えていない。そのため、監視カメラによって、異物が付着した部位が発見されたとき、その部位の位置と、上記監視カメラあるいは上記清掃装置の位置との相対的な位置関係を簡単に特定することができない。

ここで、検査装置２の位置を特定するためには、例えば、各マーキングＭに、該マーキングＭが付された位置を示す位置情報が付加されており、位置検出部２６は、検査装置２が通過したマーキングＭから上記位置情報を取得することによって、発電部１１ｘにおける検査装置２の現在位置を特定してもよい。あるいは、位置検出部２６は、検査装置２が通過したマーキングＭの数をカウントし、そのカウント数自体をＸ方向における位置情報とみなしてもよいし、そのカウント数にマーキングＭの間隔を乗算した値に基づいて、検査装置２の現在位置を距離情報として算出してもよい。

また、図３に示すように、太陽電池モジュール１１の受光面と対面する検査装置２の面には、照明部２４および撮像素子２３１ａ、２３１ｂが設置されている。

照明部２４は、太陽電池モジュール１１表面に対して光を照射するものである。これにより、検査装置２の影が、太陽電池モジュール１１上に形成される場合でも、あるいは、夜間であっても、該太陽電池モジュール１１表面の撮影を行うことができる状態が保たれる。

撮像素子２３１ａ、２３１ｂは、照明部２４に照射されている太陽電池モジュール１１の表面を撮影するものである。撮像素子２３１ａ、２３１ｂを異なる位置に取り付けたことによって、同一の被写体に対する撮影角度を異ならせた複数の画像を取得できる。このように撮影角度を異ならせた複数の画像から、後述するように、被写体（異物）の厚みを求めることができる。

さて、前述のように、検査装置２は、発電部１１ｘの上下端部を把持し、かつ発電部１１ｘの中央部を跨ぐように、発電部１１ｘに取り付けられている。言い換えれば、図３に示すように、検査装置２は、走行部２２１をもって発電部１１ｘに係合することにより、発電部１１ｘに取り付けられている。

そして、検査装置２は、走行部２２１を駆動することによって、図４に示す発電部１１ｘの長手方向（Ｘ方向）に移動することができるようになっている。

検査装置２は、このように発電部１１ｘの上方を移動しながら、発電部１１ｘを構成する太陽電池モジュール１１の表面状態を検査してゆく。このとき、検査装置２は、発電部１１ｘを構成する全ての太陽電池モジュール１１を検査することもできるし、または検査装置２の移動範囲を限定することによって、一部の太陽電池モジュール１１のみを検査することもできる。

次に、図１として示す機能ブロック図を用いて、検査装置２の各機能について説明する。

図１に示すように、検査装置２は、制御部２１、駆動部２２、画像取得部２３、照明部２４、および通信部２５を含む構成である。

制御部２１は、駆動部２２、画像取得部２３、照明部２４、および通信部２５と、それぞれ接続されており、これらの各部を制御するものである。制御部２１の構成の詳細については後述する。

駆動部２２は、走行部２２１および動力部２２２を含んでおり、動力部２２２によって走行部２２１を駆動する。走行部２２１は、例えば車輪である。また、動力部２２２は例えばモータおよびその動力源で構成されている。

画像取得部２３は、前述した撮像素子２３１ａおよび２３１ｂを含む構成である。

通信部２５は、無線通信によって、検査装置２が外部の管制センターと情報のやり取りを行うためのものである。例えば、検査装置２の位置情報、異常の有無に関する判定結果などが、検査装置２から管制センターに送信され、検査装置２に対する起動指令または停止指令、または照明部２４のオンオフまたは光量に関する制御信号などが、管制センターから検査装置２へ送信される。

また、太陽光発電装置１と検査装置２との組み合わせを複数組設ける場合には、検査装置２が、他の検査装置と区別するためのＩＤ情報を持ち、検査装置２と管制センターとの通信が行われるときに、検査装置２のＩＤ情報が送受信されるようにしてもよい。これにより、どの検査装置からの情報を受信したか、およびどの検査装置に対して指令を送るのかを管制センターは認識することができる。

（制御部２１の詳細）
図２に示すように、制御部２１は、厚さ検出部２１１、比較部２１２、判定部２１３、および記憶部２１４を含む構成である。

厚さ検出部２１１は、画像取得部２３が撮影した太陽電池モジュール１１表面の画像を取得し、該太陽電池モジュール１１表面に堆積した異物の厚みを算出するものである。

比較部２１２は、厚さ検出部２１１が算出した異物の厚さと、記憶部２１４に予め記憶された基準値とを比較するものである。

判定部２１３は、太陽電池モジュール１１表面に堆積した異物の厚さが、上記基準値を超える場合に、該太陽電池モジュール１１に異常があると判定するものである。

（太陽電池モジュール１１の検査の流れ）
検査装置２は、太陽光発電装置１に取り付けられた状態で、太陽光発電装置１の上方を左右方向に移動しつつ、太陽光発電装置１が備えた複数の太陽電池モジュール１１の表面状態を検査する。

ここでは、検査装置２による太陽電池モジュール１１の検査の流れについて、図５に示すフローチャートを用いて説明する。なお、以下では、発電部１１ｘの一部の太陽電池モジュール１１を検査する場合の検査の流れを説明するが、発電部１１ｘの全ての太陽電池モジュール１１を検査する場合も、各太陽電池モジュール１１の検査の流れは同様である。

制御部２１は、駆動部２２を制御することにより、検査を行う対象となる太陽電池モジュール１１の位置まで、検査装置２を移動させる（Ｓ１０１）。なお、検査装置２を移動させている間、制御部２１は、発電部１１ｘに設けられたマーキングＭを位置検出部２６により検出することによって、検査装置２の現在位置すなわち発電部１１ｘにおける相対位置を特定する。

検査を実行する太陽電池モジュール１１の位置に検査装置２が到着すると、制御部２１は、画像取得部２３により該太陽電池モジュール１１表面を撮影する（Ｓ１０２）。このとき、制御部２１は、必要に応じて、照明部２４により太陽電池モジュール１１表面を照射してもよい。

画像取得部２３により撮影された画像データは、厚さ検出部２１１に送出される。

厚さ検出部２１１は、上記画像データから、太陽電池モジュール１１表面における異物の厚みを算出する（Ｓ１０３）。なお、厚さ検出部２１１が、太陽電池モジュール１１表面における異物の厚みを算出する方法の詳細については後述する。

続いて、比較部２１２が、記憶部２１４から基準値を取得して、上記異物の厚みと上記基準値とを比較する（Ｓ１０４）。

続いて、判定部２１３が、上記異物の厚みが基準値を超えるか否かを判定する（Ｓ１０５）。

判定部２１３が、太陽電池モジュール１１表面の異物の厚みが基準値を超えると判定した場合（Ｓ１０５でｙｅｓ）、制御部２１は、通信部２５を介して、検査を実施した太陽電池モジュール１１表面に異常を発見したことを管制センターに通知する（Ｓ１０６）。なお、制御部２１は、さらに、前回の検査結果と比較して、異物の厚みが所定の割合以上で増加した太陽電池モジュール１１について、管制センターに異常を通知してもよい。

その後、異常が検出された太陽電池モジュール１１表面の清掃や取替えを行わせる指示を、上記管制センターから清掃装置へ送ってもよい。

ここで、上記清掃装置は、送風機により空気流を発生させ、該空気流を太陽電池モジュール１１の表面に当てることによって、汚れを吹き飛ばす構成であってもよい。または、上記清掃装置は、太陽電池モジュール１１表面に当接したワイパーを滑るように移動させることによって、汚れを掠り取る構成であってもよい。その他にも、上記清掃装置は、太陽電池モジュール１１表面に垂直な回転軸を持つ平面状のブラシを太陽電池モジュール１１表面に当接し、上記ブラシを回転させることによって、汚れを擦り取る構成であってもよい。さらに、上記の各構成に、洗浄液を噴射する構成を組み合わせてもよい。

以上の検査が、検査の対象となる各太陽電池モジュール１１についてそれぞれ行われる。

なお、ここでは、太陽電池モジュール１１に堆積した異物の厚みが基準値を超える場合に、該太陽電池モジュール１１に異常があると判定する構成を説明したが、その他の判定方法も挙げることができる。

具体的には、太陽電池モジュール１１に堆積した異物の厚みと標準値との差がある値を超える場合に、該太陽電池モジュール１１に異常があると判定する構成が挙げられる。ここで、上記標準値とは、太陽電池モジュール１１に異常がないときの、該太陽電池モジュール１１表面の（画像取得部２３によって測定される）高さである。

この構成では、太陽電池モジュール１１に塵埃が堆積することによって、該太陽電池モジュール１１の表面の高さが高くなっている場合に、異常があると判定される。さらに、なんらかの現象により、上記表面の高さが上記標準値から低くなるように変化している場合にも、該太陽電池モジュール１１に異常があると判定されることになる。

従って、例えば、太陽電池モジュール１１の受光面にガラス割れなどの破損が生じている場合であって、破損によって太陽電池モジュール１１の受光面の高さが変化している（高くなる、または低くなる）場合に、厚さ検出部２１１は、上記破損によって生じた受光面の空隙および受光部の破片を異物として検出することができる。すなわち、上記構成によれば、太陽電池モジュール１１に堆積した塵埃を検出するだけでなく、太陽電池モジュール１１の受光面の破損も検出することができることになる。

なお、太陽電池モジュール１１の検査を行う時間帯としては、太陽光が太陽電池モジュール１１に入射しない夜間に行うことが望ましい。太陽電池モジュール１１の検査を夜間に行う場合、該検査が太陽光発電の妨げにならないという利点がある。

（異物の厚さの算出方法の詳細）
以下に、前述した太陽電池モジュール１１の検査の上記ステップＳ１０３における異物の厚みの算出方法１および２について説明する。

（１．異物の厚さの算出方法１）
まず、制御部２１が、互いに異なる位置に設置した撮像素子２３１ａ、２３２ｂによって、太陽電池モジュール１１表面を撮影させる。

その後、厚さ検出部２１１は、撮像素子２３１ａ、２３２ｂによって撮影された合計２枚の画像データに対して３次元処理を行うことにより、太陽電池モジュール１１表面に堆積した異物の厚みを算出する。

なお、２枚の画像データから、異物の厚みを算出するためには、特許文献２に開示されている方法を使用することができる。

（２．異物の厚さの算出方法２）
あるいは、厚さ検出部２１１は、以下のように異物の厚みを算出してもよい。

まず、制御部２１が、検査装置２が第１の位置にある状態において、太陽電池モジュール１１表面を１つの撮像素子２３１ａに撮影させることによって、第１の画像データを取得する。

次に、制御部２１は、駆動部２２を制御することにより検査装置２を第２の位置まで移動させた後、撮像素子２３１ａに同じ太陽電池モジュール１１表面を再び撮影させることによって、第２の画像データを取得する。

すなわち、制御部２１は、異なる位置および方向から上記太陽電池モジュール１１表面を撮影した、２枚の画像データ（第１の画像データ、第２の画像データ）を取得する。

その後、厚さ検出部２１１は、上記第１の画像データおよび上記第２の画像データに対して３次元処理を行うことにより、太陽電池モジュール１１表面に堆積した異物の厚みを算出する。

（太陽電池モジュール１１の検査方法の変形例）
以下に説明するように、照明部２４が所定の強度を有する照明光を当てたときの太陽電池モジュール１１からの反射光の強さ、すなわち反射率の高さは、一定以上の厚みで積層すると高くなる。そのため、本発明では、太陽電池モジュール１１表面に堆積した異物の厚みを算出する方法に加えて、あるいは異物の厚みを算出する方法に代えて、太陽電池モジュール１１の反射率が所定値を超えるか否かを判定することにより、間接的に、異物の厚さが基準値を超えるか否かを判定してもよい。以下に、その詳細な検査方法を説明する。

太陽電池モジュール１１表面において、付着した砂塵などの異物の付着密度が低かったり、堆積した異物の厚さが薄かったりする箇所では、照明部２４の照明光は、異物によって遮られることによる減衰量が小さい状態で太陽電池モジュール１１の表面に到達する。一方、太陽電池モジュール１１表面において、異物が固着して厚く積層している箇所では、照明部２４の照明光は、太陽電池モジュール１１表面に到達せずに、上記異物により強く反射される。

なぜならば、太陽電池モジュール１１表面（の受光部に相当する部分）は、一般的に色が濃いすなわち反射率が低い一方、砂塵または糞などの異物は、相対的に色が白いすなわち反射率が高いためである。

そのため、太陽電池モジュール１１表面に付着した異物の付着密度が高い、あるいは厚さが厚いほど、異物により反射される光の量が増えるので、照明部２４から太陽電池モジュール１１表面に向けて照射された光の反射率は大きくなることになる。

従って、上記反射率が所定値以上である場合、太陽電池モジュール１１に堆積している異物の厚みが基準値を超えると推定することができる。

これにより、太陽電池モジュール１１に堆積した、厚みが基準値を超えている異物を検出することができる。

また、太陽電池モジュール１１の受光面にガラス割れなどの破損が生じた場合であって、上記破損の結果、太陽電池モジュール１１の受光面の反射率が上記所定値よりも高くなっている場合に、上記検査方法によりその破損を検出することができる。

より詳細に説明すると、太陽電池モジュール１１の受光面は、太陽光を効率よく吸収するために、反射率が他の部材に対して比較的低いことが多い。そのため、太陽電池モジュール１１の受光面に破損が生じることによって、上記受光面の下にあった部材が露出するなどして、上記受光面以外の部材による太陽光の反射量が大きくなり、その結果、太陽電池モジュール１１表面の反射率が高くなる場合がある。

この場合、上記検査方法によって、太陽電池モジュール１１表面の反射率が増大していることが検出されて、該太陽電池モジュール１１に異常があると判定されることになる。

本変形例の検査方法では、記憶部２１４に、異物の厚みの基準値に対応する反射率の所定値が記憶される。また、制御部２１は、照明部２４に所定の強度で太陽電池モジュール１１表面を照射させている状態で、画像取得部２３に太陽電池モジュール１１表面の撮影を行わせる。これにより画像取得部２３に取得された太陽電池モジュール１１の画像データ（例えば輝度）は、比較部２１２に送出される。

比較部２１２は、記憶部２１４から上記所定値を取得し、太陽電池モジュール１１の輝度および照明部２４の照射強度から算出される反射率と、上記所定値とを比較する。

判定部２１３は、太陽電池モジュール１１表面の反射率が、上記所定値よりも大きい場合に、該太陽電池モジュール１１に異常があると判定する。

なお、ここで説明した太陽電池モジュール１１の検査方法の変形例は、前述した異物厚さの算出方法１または２と組み合わせて使用することもできる。その構成では、まず、反射率が所定値以上である太陽電池モジュール１１を抽出する。その後、抽出された各太陽電池モジュール１１について、異物厚さの算出方法１または２により、異物の厚みを算出する。そして、判定部２１３は、太陽電池モジュール１１の異物の厚みが上記基準値を超える場合に、該太陽電池モジュール１１には異常があると判定する。

この構成によれば、検査対象となる太陽電池モジュール１１のうち、異物の厚みを算出する太陽電池モジュール１１の数が減少するので、制御部２１の負荷を軽減することができる。

あるいは、異物の厚みと、反射率とで判定した二者の結果の少なくとも一方が異常判定になった場合に、該太陽電池モジュール１１には異常があると判定することもできるし、二者の結果の双方が異常判定になった場合に、該太陽電池モジュール１１には異常があると判定することもできる。また、異物の厚みによる判定と、反射率による判定とは、上記のように、異なるタイミングで実施することもできるし、同時に実施することもできる。

なお、前述した太陽電池モジュール１１の検査方法、あるいはその変形例において、前回の検査結果と相対比較して、異物の厚みおよび／または反射率が著しく増加した太陽電池モジュール１１をさらにピックアップして、該太陽電池モジュール１１にも異常があると追加で判定してもよい。

なお、上述したいずれの検査方法においても、太陽電池モジュール１１に堆積した塵埃などの汚れだけでなく、太陽電池モジュール１１の受光部の破損（ガラス割れ）によって生じたガラスの破片なども、異物として検出することができる。

また、いずれの検査方法においても、異物の厚みが基準値を超えている場合に太陽電池モジュール１１に異常があると判定する構成に代えて、異物の厚みと標準値との差がある値を超える場合に該太陽電池モジュール１１に異常があると判定する、前述の構成を採用することができる。

以上のように、本発明に係る検査装置において、上記制御部は、上記画像取得部が上記太陽電池モジュール表面を互いに異なる位置で撮影した２枚の撮影画像から、上記太陽電池モジュール表面に堆積した異物の厚さを算出する構成であってもよい。

上記構成によれば、制御部は、画像取得部が太陽電池モジュール表面を互いに異なる位置で撮影した２枚の撮影画像から、上記太陽電池モジュール表面に堆積した異物の厚さを算出する。すなわち、上記制御部は、互いに異なる位置で撮影した２枚の撮影画像に対して、３次元的な解析処理を行うことによって、上記太陽電池モジュール表面に堆積した異物の厚さを求める。

なお、上記２枚の撮影画像は、上記画像取得部が備えた一つの撮像素子を移動させて、２箇所で該撮像素子により異なる撮影角度で同一被写体の撮影を行ってもよいし、あるいは、上記画像取得部が備えた二つの撮像素子により、互いに異なる撮影角度から、同一被写体の撮影を行ってもよい。

制御部は、こうして求めた異物の厚さが基準値を超える場合に、上記太陽電池モジュールに異常があると判定する。

このように、上記２枚の撮影画像の解析結果から、異物の厚さが数値的に計算されるので、その厚さが基準値を超えるか否かを、数値的な比較によって直接的に判定することができる。

または、本発明に係る検査装置は、上記太陽電池モジュール表面を照明する照明部をさらに備え、上記制御部は、上記照明部が上記太陽電池モジュール表面を照明している状態で、上記画像取得部が撮影した上記太陽電池モジュール表面の撮影画像から、上記太陽電池モジュール表面の反射率を算出し、上記反射率が所定値以上である場合に、上記太陽電池モジュールに異常があると判定する構成であってもよい。

上記構成によれば、制御部は、照明部が太陽電池モジュール表面を照射している状態で、画像取得部が撮影した上記太陽電池モジュール表面の撮影画像から、上記太陽電池モジュール表面の反射率を算出する。

制御部は、こうして求めた反射率が所定値以上である場合に、上記太陽電池モジュールに異常があると判定する。

ここで、該表面に堆積する異物が厚くなれば、太陽電池モジュール表面の反射率は高くなる。そのため、上記反射率がある所定値以上である場合には、異物の堆積する厚さ基準値を超えていると考えることができる。

このように、反射率の算出処理によって撮影画像の３次元的な解析処理を置き換える場合には、太陽電池モジュールの反射率に基づいて、該太陽電池モジュールに異常があるか否か、すなわち異物の厚さが基準を超えるか否かが推定される。従って、前述した構成のような、３次元的な解析処理などの負荷の大きい処理を必要としない。

なお、撮影画像の３次元的な解析処理と、反射率の算出処理とを並行して行っても構わない。このように２つの処理結果を用いる場合には、異常のある太陽電池モジュールを絞り込んだり、あるいは判定の精度を向上させたりする効果が生まれることになる。

または、本発明に係る検査装置において、上記太陽光発電装置は、複数の上記太陽電池モジュールを備えており、当該検査装置は、上記複数の太陽電池モジュールの配列方向に当該検査装置を移動させる駆動部をさらに備えた構成であってもよい。

上記構成によれば、上記構成または上記方法によれば、太陽光発電装置が備えた複数の太陽電池モジュールの配列方向に検査装置を移動させつつ、上記画像取得部により太陽電池モジュール表面を撮影する。

そのため、上記複数の太陽電池モジュールのうち、一部または全ての太陽電池モジュールについて、検査装置を各太陽電池モジュールの位置へ移動させながら、異常があるがあるか否かを判定することができる。

従って、ユーザが複数の太陽電池モジュールを検査したい場合に、ユーザ自身がそれぞれの太陽電池モジュールの位置まで検査装置を移動させる必要がない。これにより、太陽電池モジュールを効率よく検出することができるという効果を一層向上させることができる。

または、本発明に係る検査装置は、上記駆動部が当該検査装置を移動させている間、上記複数の太陽電池モジュールの配列方向における当該検査装置の位置を検出する位置検出部をさらに備えた構成であってもよい。

上記構成によれば、位置検出部は、検査装置が複数の太陽電池モジュールの配列方向に移動している間、当該検査装置の位置を検出する。

これにより、複数の太陽電池モジュールの検査において、上記検査装置が、ある太陽電池モジュールに異常があると判定した場合に、その時点の上記検査装置の位置に基づき、異常がある太陽電池モジュールの位置を知ることができる。異常がある太陽電池モジュールの位置を容易に特定できる効果は、太陽電池モジュールを多数設けた太陽光発電所の規模が大きいほど、大きくなる。

または、本発明に係る検査装置は、外部の受信装置に信号を送信するための通信機能を有する通信部をさらに備え、上記通信部は、上記制御部が太陽電池モジュールに異常があると判定した場合に、該太陽電池モジュールの異常を検出したことを通知する信号を送信する構成であってもよい。

上記構成によれば、制御部がある太陽電池モジュールに異常があると判定した場合に、通信部は、該太陽電池モジュールの異常を検出したことを通知する信号を、外部の受信装置または受信装置を備えた機器などに送信する。上記受信装置または上記受信装置を備えた機器は、例えば、太陽光発電施設の管制センターであってよい。

これにより、外部の受信装置側で、太陽電池モジュールの異常の有無を遠隔的に把握することが可能になる。

なお、上記通信部からの通知を受信した上記管制センターは、異常が検出された太陽電池モジュールを清掃するための指示を行ってもよい。

本発明は上述した実施形態の構成に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態内にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、太陽光発電装置が備えた太陽電池モジュールを検査することに利用することができる。

１ 太陽光発電装置
１１ 太陽電池モジュール
２ 検査装置
２１ 制御部
２２ 駆動部
２３ 画像取得部
２４ 照明部
２５ 通信部
２６ 位置検出部

Claims (5)

1. 太陽電池モジュールを備えた太陽光発電装置を検査する検査装置であって、
   上記太陽電池モジュール表面を撮影する画像取得部と、
   上記画像取得部が上記太陽電池モジュール表面を撮影した撮影画像から、異物の厚さを求め、検出した厚さを基準値と比較し、検出した厚さが基準値を超える太陽電池モジュールに異常があると判定する制御部とを備えたこと
   を特徴とする検査装置。
2. 上記制御部は、上記画像取得部が上記太陽電池モジュール表面を互いに異なる位置で撮影した２枚の撮影画像から、上記太陽電池モジュール表面に堆積した異物の厚さを算出すること
   を特徴とする請求項１記載の検査装置。
3. 上記太陽電池モジュール表面を照明する照明部をさらに備え、
   上記制御部は、上記照明部が上記太陽電池モジュール表面を照射している状態で、上記画像取得部が撮影した上記太陽電池モジュール表面の撮影画像から、上記太陽電池モジュール表面の反射率を算出し、上記反射率が所定値以上である場合に、上記太陽電池モジュールに異常があると判定すること
   を特徴とする請求項１または２記載の検査装置。
4. 上記太陽光発電装置は、複数の上記太陽電池モジュールを備えており、
   当該検査装置は、上記複数の太陽電池モジュールの配列方向に当該検査装置を移動させる駆動部をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の検査装置。
5. 太陽電池モジュールを備えた太陽光発電装置を検査する検査方法であって、
   上記太陽電池モジュール表面を撮影し、
   上記太陽電池モジュール表面を撮影した撮影画像から、異物の厚さを求め、
   上記異物の厚さを基準値と比較して、上記異物の厚さが上記基準値を超える場合に、上記太陽電池モジュールに異常があると判定すること
   を特徴とする検査方法。
   

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