JP2016077088A - 太陽電池モジュールの端子箱及び太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】長期間の使用寿命を保証できる太陽電池モジュールの端子箱及び太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】太陽電池モジュールは、太陽電池パネルに並列に接続された２個のバイパス素子を備える。バイパス素子であるバイパスダイオード４２として、Ｖｆが０．５５Ｖのショットキーバリアダイオードを適用し、他のバイパス素子であるバイパスダイオード４４として、Ｖｆが１．１Ｖの一般整流用ダイオードを適用する。したがって、太陽電池モジュールによれば、通常状態では主にバイパスダイオード４２に電流が流れる。そして、バイパスダイオード４２が熱負荷などを繰り返し受けて破損した場合、その時点でバイパスダイオード４２は機能しなくなるが、それ以降はバイパスダイオード４４に電流が流れる。これにより、端子箱は問題なく機能を持続できる。
【選択図】図５

Description

本発明は、太陽電池モジュールの端子箱及び太陽電池モジュールに関する。

従来、複数の太陽電池セルを有するパネル状の太陽電池には、バイパスダイオードが電気的に並列に接続されており、このバイパスダイオードと太陽電池とから太陽電池モジュールが構成されている。このようなバイパスダイオードは、太陽電池に取り付けられる端子箱に内蔵されている。また、複数の太陽電池モジュールを電気的に直列に接続することにより、太陽光発電システムが構成される。

太陽光発電システムにおいて、一部の太陽電池モジュールが未発電状態になると、直列接続された発電状態の他の太陽電池モジュールから流れる電流は、未発電状態の太陽電池モジュールのバイパスダイオードに流れる。これにより、未発電状態の太陽電池モジュールに過剰な逆電圧が印加されるのを防止できるので、未発電状態の太陽電池モジュールの破損を防止できると同時に、未発電状態の太陽電池モジュールが抵抗体となることで、太陽光発電システム全体の電流の低下が生じるのを防止できる。

特許文献１には、各々の太陽電池モジュールに１個のバイパスダイオードが備えられた太陽光発電システムが開示されており、特許文献２には、各々の太陽電池モジュールに２個（２個以上）のバイパスダイオードが並列に接続された太陽光発電システムが開示されている。

特許文献１では、１個のバイパスダイオードに熱負荷が繰り返し作用するので、そのバイパスダイオードが早期に破損する場合があった。なお、バイパスダイオードが破損した時点で、そのバイパスダイオードが内蔵された端子箱の機能は喪失することになる。

これに対して特許文献２では、各々のバイパスダイオードの過熱を抑制するために、２個のバイパスダイオードを並列に備え、各々のバイパスダイオードに流れる電流を特許文献１のバイパスダイオードと比較して小さくする趣旨の内容が開示されている。

また、特許文献２では、バイパスダイオードの過熱を抑制する観点から、２個のバイパスダイオードに流れる電流を等しくするために、２個のバイパスダイオードを同一電気設計、同一形状とすることが好ましいと記載されている。

特開２０１３−１６８５３５号公報 特許第４８８９３７７号公報

特許文献２のように２個のバイパスダイオードを並列に用いた太陽電池モジュールは、その目的（バイパスダイオードの過熱防止）を達成するために、バイパスダイオードの１個当たりに流れる電流の大きさを小さく設計している。すなわち、特許文献２のバイパスダイオードは、順方向降下電圧（耐電流）の小さいダイオードを使用している。

このため特許文献２の太陽電池モジュールでは、一方のバイパスダイオードが破損した場合、その時点で他方のバイパスダイオードに順方向降下電圧（耐電圧）よりも大きな電圧が印加されるので、他方のバイパスダイオードも同時に破損する虞があった。

つまり、特許文献１、２の太陽電池モジュールでは、長期間の使用寿命を保証することができないという問題があった。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、長期間の使用寿命を保証できる太陽電池モジュールの端子箱及び太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明の一態様は、前記目的を達成するために、電気的に直列に接続された複数の太陽電池セルからなる太陽電池に、電気的に並列に接続されたバイパス素子を備えた太陽電池モジュールの端子箱において、前記バイパス素子は、前記太陽電池に並列に接続された少なくとも第１のバイパス素子と第２のバイパス素子とを備え、前記第１のバイパス素子は第１の電圧で順方向電流が流れ、前記第２のバイパス素子は、前記第１の電圧よりも大きい第２の電圧で順方向電流が流れることを特徴とする太陽電池モジュールの端子箱を提供する。

本発明の一態様は、前記目的を達成するために、本発明の端子箱を備えた太陽電池モジュールを提供する。

本発明の一態様によれば、太陽電池に対し、少なくとも２個の第１のバイパス素子と第２のバイパス素子と並列に接続するが、本発明の一態様は、引用文献２のように、各バイパス素子に流れる電流の大きさを小さくする目的はない。したがって、使用するバイパス素子は１個で全体の電流に耐えうるものを使用することを前提としている。そして、順方向電流が流れるための電圧を意図的に変えることで、通常状態では主に第１のバイパス素子に電流が流れるようにする。第１のバイパス素子が熱負荷などを繰り返し受けて破損した場合、その時点で第１のバイパス素子は機能しなくなるが、それ以降は第２のバイパス素子に電流が流れることにより、端子箱は問題なく機能を持続できる。正常時は、２個あるバイパス素子のうち、積極的に第１のバイパス素子のみを使用することで、予備の第２のバイパス素子の寿命を延ばす。これにより、端子箱全体、太陽電池全体の寿命が延びるので、長期間の使用寿命を保証できる太陽電池モジュールを提供できる。

バイパス素子としては、バイパスダイオード、電気抵抗体、又はパワーＭＯＳＦＥＴ、及びこれらの組み合わせを例示できる。第２のバイパス素子として、バイパスダイオードの代わりにパワーＭＯＳＦＥＴとオペアンプとを組み合わせたバイパス素子を使用できる。

本発明の一態様は、前記第1のバイパス素子は第１のバイパスダイオードからなり、前記第２のバイパス素子は第２のバイパスダイオードからなり、前記第２のバイパスダイオードの順方向降下電圧は、前記第１のバイパスダイオードの順方向降下電圧よりも高いことが好ましい。

本発明の一態様によれば、第１のバイパスダイオードとして、順方向降下電圧（Ｖｆ）が０．５５Ｖのショットキーバリアダイオードを例示でき、第２のバイパスダイオードとして、順方向降下電圧（Ｖｆ）が１．１Ｖの一般整流用ダイオードを例示できる。このように特性（順方向降下電圧など）の異なる第１のバイパスダイオードと第２のバイパスダイオードとを使用することにより、簡単な構造で本発明の目的を達成できる。

本発明の一態様は、前記第1のバイパス素子は第１のバイパスダイオードからなり、前記第２のバイパス素子は第２のバイパスダイオードと前記第２のバイパスダイオードと直列に接続された電気抵抗体からなることが好ましい。

本発明の一態様によれば、バイパスダイオードに関しては同一特性のバイパスダイオードを使用してもよいが、第２のバイパスダイオードに電気抵抗体を直列に接続して第２のバイパス素子を構成し、結果として、第１の電圧よりも大きい第２の電圧で順方向電流が流れるように第２のバイパス素子を構成する。つまり、電気抵抗体によって電流を制限する。このように第２のバイパスダイオードに電気抵抗体を直列に接続して第２のバイパス素子を構成することにより、簡単な構造で本発明の目的を達成できる。

本発明の一態様は、前記太陽電池の出力端子が導線を介して、前記太陽電池モジュールの端子箱に内在された端子板に接続され、前記端子板は、第１の端子板と第２の端子板とを備え、第１の端子板と第２の端子板とに前記第１のバイパス素子と前記第２のバイパス素子とが直列に接続され、かつ前記第１のバイパス素子と前記第２のバイパス素子とが並列に接続されることが好ましい。

本発明の一態様は、第１の端子板には第１の導線を介して太陽電池の負極端子が接続され、第２の端子板には第２の導線を介して太陽電池の正極端子に接続される。そして、第１の端子板と第２の端子板とに第１のバイパス素子と第２のバイパス素子とが直列に接続され、かつ第１のバイパス素子と第２のバイパス素子とが並列に接続される。これにより、２つのバイパス素子を備えたバイパス回路を構成できる。

本発明の一態様は、パネル状の太陽電池の小口に接着部材を介して接着されるアタッチメント部材と、前記アタッチメント部材に取り付けられる端子箱の本体と、を備え、前記アタッチメント部材に対する前記本体の取り付け位置を選択可能とする取付手段が前記アタッチメント部材又は前記本体に備えられていることを特徴とする太陽電池モジュールの端子箱を提供する。

本発明の一態様によれば、太陽電池の小口に接着される端子箱を、小口に接着されるアタッチメント部材と端子箱の本体との二部材に分割し、厚さの異なる太陽電池であっても同一のアタッチメント部材を小口に接着し、このアタッチメント部材に対する本体の取り付け位置を、取付手段によって選択可能とした。これにより、太陽電池の厚さのバリエーションに対応できる太陽電池モジュールの端子箱を提供できる。

本発明の一態様は、前記取付手段は、前記アタッチメント部材又は前記本体に備えられた複数の被係合部と、前記アタッチメント部材又は前記本体に備えられ、前記複数の被係合部のうち選択された被係合部に係合される係合部と、からなることが好ましい。

本発明の一態様によれば、複数の被係合部のうち選択した被係合部に係合部を係合させて、アタッチメント部材に本体を取り付ける。被係合部及び係合部からなる機械的係止部材を介してアタッチメント部材に本体を取り付ければ、アタッチメント部材から本体を取り外すことができるので、本体のメンテナンス作業及び交換作業が容易になる。また、アタッチメント部材と本体との水密性を高めるために、被係合部と係合部との係合面には水密パッキンを備えることが好ましい。

本発明の一態様は、前記アタッチメント部材は断面Ｌ字状に構成され、前記太陽電池の小口に前記接着部材を介して接着される第１の面と、前記太陽電池の面に前記接着部材を介して接着される第２の面とが備えられることが好ましい。

本発明の一態様によれば、アタッチメント部材を断面Ｌ字状に構成し、第１の面を接着部材によって太陽電池の小口に接着し、第２の面を太陽電池の面に接着部材によって接着する。これにより、太陽電池に対するアタッチメント部材の接着面積を、小口にのみに接着面（第１の面に相当）を備えた平板状のアタッチメント部材と比較して大きくできるので、太陽電池に対するアタッチメント部材の接着安定性が高まる。

本発明の一態様は、前記太陽電池は、２枚のガラス板が熱硬化性樹脂製又は熱可塑性樹脂製の膜体を介して接合されてなる合わせガラスであり、前記接着部材は熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂であることが好ましい。また、前記太陽電池は主受光面側の１枚のガラス板と非受光面側のバックシートを熱硬化性樹脂製又は熱可塑性樹脂製の膜体を介して接着したパネルでもよい。

本発明の一態様によれば、オートクレーブによる合わせガラスの製造と同時にアタッチメント部材を太陽電池に接着できる。

太陽電池の小口に対するアタッチメント部材の取り付け方法は、接着剤によるものでも構わないが、より強固、かつ耐久性を高めるためには、合わせガラスの２枚のガラス板を接合（封着）するために用いられる膜体又は封止材等と同様、熱硬化性若しくは熱可塑性の接着部材を使用して接着することが好ましい。

その接着部材として熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を使用すれば、シリコーンシーラント系の常温硬化性接着材と比較して、接着力、剛性、耐久性ともに優れ、かつ、２枚のガラス板の接合工程（ラミネーション工程）において同時にアタッチメント部材を接着できるので、施工性も向上する。

本発明の一態様は、前記アタッチメント部材には、前記太陽電池から延出された導線が挿通される開口部が備えられ、前記導線の端部が前記本体に内在された端子板に接続されることが好ましい。

本発明の一態様によれば、太陽電池から延出された導線は、アタッチメント部材の開口部に挿通されて、本体に内在された端子板に接続される。この際に、取付手段を利用して、導線が折れ曲がらない好適な位置に、本体をアタッチメント部材に取り付ける。

以上説明したように本発明によれば、長期間の使用寿命を保証できる太陽電池モジュールの端子箱及び太陽電池モジュールを提供できる。

実施形態の太陽光発電システムの外観を示す斜視図 図１に示した太陽光発電システムの回路図 図１に示した太陽電池パネルの縦断面図 図１に示した端子箱に内装された部品図 ２個のバイパスダイオードの使用状態を示した説明図 ２本のバスバーを端子板に接続した他の形態を示した説明図 バイパス回路の他の形態を示すブロック図 太陽電池パネルの背面に端子箱が接続された太陽電池モジュールの背面図 図８に示した端子箱の組み立て方を示した斜視図 他の実施形態の端子箱の構成を示した組立斜視図 厚さの厚い太陽電池パネルに取り付けられた図１０の端子箱の要部断面図 厚さの薄い太陽電池パネルに取り付けられた図１０の端子箱の要部断面図

以下、添付図面に従って本発明に係る太陽電池モジュールの端子箱及び太陽電池モジュールの好ましい実施形態について説明する。

図１は、実施形態の太陽電池モジュールを備えた太陽光発電システム１０の外観を示す斜視図、図２は図１に示した太陽光発電システム１０の回路図である。

〔太陽光発電システム１０の構成〕
図１、図２に示すように、太陽光発電システム１０は、電気的に直列に接続された３台の太陽電池モジュール１２、１４、１６を有している。なお、実施形態では３台の太陽電池モジュール１２、１４、１６を例示するが、太陽電池モジュールの台数は３台に限定されるものではなく、２台又は４台以上であってもよい。また、太陽電池モジュール１２、１４、１６は、同一の発電特性を有しているため、太陽電池モジュール１２、１４、１６の構成を説明する際には、太陽電池モジュール１２の構成を説明し、他の太陽電池モジュール１４、１６については同一の符号を付すことにより、その説明を省略する。

太陽電池モジュール１２は、複数の太陽電池セル１８を有する太陽電池パネル（パネル状の太陽電池）２０と、バイパス素子（第１のバイパス素子）２２及びバイパス素子（第２のバイパス素子）２４が内在された端子箱２６とからなる。端子箱２６は、図１の如く太陽電池パネル２０の小口（側面）に取り付けられる。なお、端子箱２６は、太陽電池パネル２０の背面に取り付けてもよい。

太陽電池セル１８は、インターコネクタ２８を介して電気的に直列に接続されている。なお、図１、図２に示した太陽電池モジュール１２は、複数の太陽電池セル１８を直列に接続した１つのストリングスのみ示しているが、実際では複数のストリングスが直列に接続された太陽電池モジュールでもよい。

太陽電池セル１８としては、例えばＰＮ接合を有するシリコーン系の太陽電池が適用され、１枚の太陽電池パネル２０に対して２０〜２４枚（なお、図１、図２では１２枚）の太陽電池セル１８が備えられている。太陽電池パネル２０の出力電圧は、例えば最大で２４×０．５Ｖ＝１２Ｖである。なお、太陽電池セル１８は、シリコーン系の太陽電池に限定されるものではなく、化合物系、有機系などの他の太陽電池セルであってもよい。また、太陽電池セル１８の枚数も上記枚数に限定されるものではない。更に、太陽電池セル１８は、両面受光発電型のものであってもよい。

図３は、太陽電池パネル２０の縦断面図であり、太陽電池パネル２０は、２枚の中間膜３０、３２を介して太陽電池セル１８を、２枚のガラス板３４、３６によって挟持した合わせガラス構造のものである。中間膜３０、３２としてはＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）等を例示できる。前記合わせガラスは、２枚の中間膜３０、３２を介して太陽電池セル１８を、２枚のガラス板３４、３６によって挟み込み、これをオートクレーブ等によって加熱、加圧することにより製造される。

なお、太陽電池パネル２０は、合わせガラス構造のものに限定されるものではなく、ガラス板とバックシートとによって太陽電池セル１８を挟持した構造のものでもよい。

図４は、端子箱２６に内装された各部品の配置位置を示した部品図である。バイパス素子２２、２４は、端子箱２６に内装された端子板（第１の端子板）３８と端子板（第２の端子板）４０との間に直列接続され、かつバイパス素子２２とバイパス素子２４とは並列で接続される。具体的には、バイパス素子２２であるバイパスダイオード（第１のバイパスダイオード）４２のアノード端子が端子板３８に接続され、カソード端子が端子板４０に接続される。同様にバイパス素子２４であるバイパスダイオード（第２のバイパスダイオード）４４のアノード端子が端子板３８に接続され、カソード端子が端子板４０に接続される。これにより、端子板３８、４０に対してバイパスダイオード４２、４４は直列接続され、かつバイパス素子２２とバイパス素子２４とが並列で接続される。また、バイパスダイオード４２としては、順方向降下電圧（Ｖｆ）が０．５５Ｖ（第１の電圧）のショットキーバリアダイオードが適用され、バイパスダイオード４４としては、順方向降下電圧（Ｖｆ）が１．１Ｖ（第２の電圧）の一般整流用ダイオード（例えば、シリコーンダイオード）が適用されている。なお、バイパスダイオード４２、４４として、順方向降下電圧（Ｖｆ）が異なるショットキーバリアダイオードを使用してもよく、同様に、順方向降下電圧（Ｖｆ）が異なる一般整流用ダイオードを使用してもよい。また、バイパス素子の個数は２個に限定されるものではなく、３個以上のバイパス素子を並列に接続してもよい。

端子板３８には、１本のバスバー（導線）４６から分岐された２本の分岐バスバー（複数の導線）４６Ａ、４６Ｂが溶接又は半田などによって接続され、バスバー４６の他端は、図２の如く太陽電池パネル２０の負極側の太陽電池セル１８に接続される。

図４に戻り、端子板４０には、１本のバスバー（導線）５０から分岐された２本の分岐バスバー（複数の導線）５０Ａ、５０Ｂが溶接又は半田などによって接続され、バスバー５０の他端は、図２の如く太陽電池パネル２０の正極側の太陽電池セル１８に接続される。なお、負極側の太陽電池セル１８及び正極側の太陽電池セル１８が、太陽電池パネル２０の出力端子である。また、分岐バスバーの本数も２本に限定されるものではなく、３本以上であってもよい。

太陽電池モジュール１２の端子板３８には、図２の如く、負荷装置５４に一端が接続された外部接続ケーブル５６の他端が直結又はコネクタを介して着脱自在に接続される。また、太陽電池モジュール１２の端子板４０には、外部接続ケーブル５８の一端が直結又はコネクタを介して着脱自在に接続され、外部接続ケーブル５８の他端が、太陽電池モジュール１４の端子箱２６の端子板３８に直結又はコネクタを介して着脱自在に接続される。更に、太陽電池モジュール１４の端子板４０には、外部接続ケーブル６０の一端が直結又はコネクタを介して着脱自在に接続され、外部接続ケーブル６０の他端が、太陽電池モジュール１６の端子箱２６の端子板３８に直結又はコネクタを介して着脱自在に接続される。そして、太陽電池モジュール１６の端子板４０には、外部接続ケーブル６２の一端が直結又はコネクタを介して着脱自在に接続され、外部接続ケーブル６２の他端が負荷装置５４に接続される。これにより、太陽光発電システム１０によって発電された電気が負荷装置５４に供給される。

〔太陽光発電システム１０の作用〕
太陽電池モジュール１２、１４、１６のうち、例えば、太陽電池モジュール１４が未発電状態になると、発電状態の太陽電池モジュール１２からの電流は、太陽電池モジュール１４の太陽電池パネル２０をバイパスし、太陽電池モジュール１４の第１のバイパス素子２２及び／又は第２のバイパス素子２４を介して太陽電池モジュール１６に流れる。これにより、未発電状態の太陽電池モジュール１４の太陽電池パネル２０に逆電流が流れるのを防止でき、太陽電池モジュール１４の破損を防止できると同時に、未発電状態の太陽電池モジュール１４が抵抗体となることで、太陽光発電システム１０全体の電流の低下が生じるのを防止できる。

〔太陽電池モジュール１２の特徴〕
太陽電池モジュール１２に備えられるバイパス素子として、実施形態では、太陽電池パネル２０に並列に接続された２個のバイパス素子２２、２４を備えている。そして、バイパス素子２２であるバイパスダイオード４２として、順方向降下電圧（Ｖｆ）が０．５５Ｖのショットキーバリアダイオードを適用し、バイパス素子２４であるバイパスダイオード４４として、順方向降下電圧（Ｖｆ）が１．１Ｖの一般整流用ダイオードを適用している。

すなわち、バイパスダイオード４２には、０．５５Ｖ以上の電圧が印加された際に順方向電流が流れ、バイパスダイオード４４には、１．１Ｖ以上の電圧が印加された際に順方向電流が流れる。

したがって、実施形態の太陽電池モジュール１２によれば、図５（Ａ）において大小の大きさで示した矢印Ａ、Ｂの如く、通常状態では主にバイパスダイオード４２に電流が流れる。そして、バイパスダイオード４２が熱負荷などを繰り返し受けて破損した場合、その時点でバイパスダイオード４２は機能しなくなるが、それ以降は図５（Ｂ）矢印Ｃの如く、バイパスダイオード４４に電流が流れる。これにより、端子箱２６は問題なく機能を持続できる。

つまり、実施形態の太陽電池モジュール１２は、正常時においては、２個あるバイパスダイオード４２、４４のうち、積極的にバイパスダイオード４２のみを使用することで、予備のバイパスダイオード４４が受けるストレスが抑制されるので、バイパスダイオード４４の使用寿命が延びる。これにより、端子箱２６、太陽電池パネル２０の使用寿命が結果として延びるので、長期間の使用寿命を保証できる太陽電池モジュール１２を提供できる。

なお、バイパスダイオード４４の代わりにパワーＭＯＳＦＥＴとオペアンプとを組み合わせたバイパス素子を使用してもよい。

〔太陽電池モジュール１２の他の特徴〕
図４の如く、バスバー４６、５０を各々２本の分岐バスバー４６Ａ、４６Ｂ、５０Ａ、５０Ｂに分岐して端子板３８、４０に接続している。

従来では、太陽電池モジュールの負極端子及び正極端子からのバスバーは各々１本のみであった。よって、バスバーと端子板との１箇所の接点（半田部、溶接部であり、総称して接続部ともいう）が分断などの不具合を起こすと、その時点で太陽電池モジュールの機能が喪失する。

これに対して、実施形態の太陽電池モジュール１２では、太陽電池モジュール１２からのバスバー４６、５０を２本の分岐バスバー４６Ａ、４６Ｂ、５０Ａ、５０Ｂに分岐し、端子板３８、４０に対して２個の接点を備えることで、一方の接点に不具合が発生しても、他方の正常な接点に電流が流れることで問題なく太陽電池モジュール１２の機能を持続することができる。

この場合、分岐バスバー４６Ａと分岐バスバー４６Ｂの抵抗値を意図的に変更し、分岐バスバー５０Ａと分岐バスバー５０Ｂの抵抗値を意図的に変更し、通常使用導線、予備使用導線と用途を分ける方法もある。

これにより、端子箱２６、太陽電池パネル２０の使用寿命が延びるので、長期間の使用寿命を保証できる太陽電池モジュール１２を提供できる。

なお、バスバーを分岐することなく、図６の他の形態の如く、太陽電池パネル２０の負極側の太陽電池セル１８及び正極側の太陽電池セル１８と端子板３８、４０とを２本以上（図６では２本）のバスバー４７Ａ、４７Ｂ、５１Ａ、５１Ｂで接続してもよい。この形態においても、バスバー４７Ａとバスバー４７Ｂの抵抗値を意図的に変更し、バスバー５１Ａとバスバー５１Ｂの抵抗値を意図的に変更してもよい。

抵抗値は、分岐バスバー４６Ａ、４６Ｂ、５０Ａ、５０Ｂ、及びバスバー４７Ａ、４７Ｂ、５１Ａ、５１Ｂの材料（銅、真鍮など）を変えることで変更ができ、同一材料の場合には、分岐バスバー４６Ａ、４６Ｂ、５０Ａ、５０Ｂ、及びバスバー４７Ａ、４７Ｂ、５１Ａ、５１Ｂの断面積（Ｓ）を変えることで抵抗値（Ｒ＝ρ・Ｌ／Ｓ）を変更できる。

〔太陽電池モジュール１２の他の形態〕
図７は、バイパス回路の他の形態を示すブロック図である。

バイパス素子２２はバイパスダイオード４２からなり、バイパス素子２４はバイパスダイオード６４とバイパスダイオード６４に直列に接続された電気抵抗体６６とからなる。

バイパスダイオード６４に関しては、バイパスダイオード４２と同一特性のバイパスダイオードを使用してもよいが、バイパスダイオード６４に電気抵抗体６６を直列に接続してバイパス素子２４を構成し、結果として、第１の電圧よりも大きい第２の電圧で順方向電流が流れるようにバイパス素子２４を構成している。つまり、電気抵抗体６６によって電流を制限する。このようにバイパスダイオード６４に電気抵抗体６６を直列に接続してバイパス素子２４を構成することにより、図４に示した形態のバイパス素子２２、２４と同様の効果が得られる。

具体的に説明すると、バイパスダイオード６４としてバイパスダイオード４２と同一のショットキーバリアダイオード（Ｖｆ＝０．５５Ｖ）を使用する。また、電気抵抗体６６の抵抗値Ｒを０．０３Ω程度とする。

常時使用のバイパスダイオード４２が故障して、予備のバイパス素子２４でバイパスすることを考慮すると、太陽電池セル１８の保護の点から、バイパス回路通電時のバイパスダイオード６４と電気抵抗体６６の両端の電圧を１Ｖにする必要がある。太陽電池パネル２０の出力電流が最大の１６Ａ、バイパスダイオード６４の順方向電流が１６Ａのときの順方向電圧（Ｖｆ）＝０．５５Ｖとすると、電気抵抗体６６の抵抗値はＲ、（１Ｖ−０．５５Ｖ）÷１６Ａ＝０．０２８１２５（≒０．０３）Ωとなる。

この抵抗値Ｒでバイパスダイオード４２が使用されているときの、それぞれのバイパスダイオード４２、６４に流れる電流値は、最大出力電流が１６Ａのとき、バイパスダイオード４２は１２Ａ、バイパスダイオード６４は４Ａとなり、最大出力電流が１０Ａのとき、バイパスダイオード４２は７Ａ、バイパスダイオード６４は３Ａとなり、最大出力電流が５Ａのとき、バイパスダイオード４２は２．５Ａ、バイパスダイオード６４は２．５Ａとなる。

すなわち、大電流側に合わせて抵抗値を選定すると、低電流時にはバイパスダイオード６４にも略同量の電流が流れるが、高電流が印加された場合には、予備的なバイパスダイオード６４に高電流が印加される状態を避けることができる。

〔端子箱の他の形態〕
図８は、太陽電池パネル２０の背面に端子箱６８が接続された太陽電池モジュール１２の背面図である。太陽電池モジュール１２の背面とは、太陽電池セル１８の受光面側の面の反対側の面を指す。ここでは、太陽電池セル１８の受光面側のガラス板に符号３４を付し、反対側のガラス板に符号３６を付す。

図９は、端子箱６８の組み立て方法を示した斜視図である。図８、図９において、図１〜図７で示した部材と同一又は類似の部材については同一の符号を付して説明する。

端子箱６８は本体７０、蓋７２、及びベース板７４からなる。

本体７０は、略直方体形状に箱体であり、その内部には端子板３８、４０及びバイパス素子２２、２４が所定の位置に取り付けられる。蓋７２は、本体７０に備えられた開口部７６に、不図示の防水シール（例えばパッキン）を介して着脱自在に装着される。

一方で、端子箱６８が装着されるガラス板３６には開口部７８が備えられ、その開口部７８から分岐バスバー４６Ａ、４６Ｂ、５０Ａ、５０Ｂが外側に突出して配置される。なお、分岐バスバー４６Ａ、４６Ｂ、５０Ａ、５０Ｂに代えて図６にて示したバスバー４７Ａ、４７Ｂ、５１Ａ、５１Ｂでもよい。

ベース板７４には、分岐バスバー４６Ａ、４６Ｂ、５０Ａ、５０Ｂを挿通させる矩形状の開口部８０が備えられ、この開口部８０に分岐バスバー４６Ａ、４６Ｂ、５０Ａ、５０Ｂを挿通させた状態でガラス板３６に接着材によって固着される。ベース板７４には、複数本（図８では４本）の係合用の爪８２が突設されており、こられの爪８２に本体７０の係合部（不図示）を係合させることにより、本体７０がベース板７４を介してガラス板３６に着脱自在に装着される。この装着時においても、本体７０とベース板７４とは、不図示の防水シールを介して装着される。なお、ベース板７４は必須ではなく、本体７０を太陽電池パネル２０の背面に直接固定してもよい。

ベース板７４に本体７０を装着した状態で、分岐バスバー４６Ａ、４６Ｂが端子板３８に接続され、分岐バスバー５０Ａ、５０Ｂが端子板４０に接続される。端子板３８には、分岐バスバー４６Ａ、４６Ｂと平行になるように折曲された一対の折曲片３８Ａ、３８Ｂが備えられ、これらの折曲片３８Ａ、３８Ｂに、分岐バスバー４６Ａ、４６Ｂが半田、溶接、ねじ、又はクリップなどの接続手段によって接続される。また、同様に、端子板４０には、分岐バスバー５０Ａ、５０Ｂと平行になるように折曲された一対の折曲片４０Ａ、４０Ｂが備えられ、これらの折曲片４０Ａ、４０Ｂに、分岐バスバー５０Ａ、５０Ｂが半田、溶接、ねじ、又はクリップなどの接続手段によって接続される。

この端子箱６８によれば、本体７０が太陽電池パネル２０に対して着脱自在に取り付けられているので、端子板３８、４０、バイパス素子２２、２２が修理不能な場合には、その本体７０を新たな本体７０に容易に交換できる。

〔他の実施形態の端子箱１００の構成〕
図１０は、他の実施形態の端子箱１００の構成を示した組立斜視図である。図１１は、厚さの厚い太陽電池パネル２０に端子箱１００を取り付けた要部断面図であり、図１２は、厚さの薄い太陽電池パネル２０に端子箱１００を取り付けた要部断面図である。

端子箱１００は、太陽電池パネル２０の小口２０Ａに接着部材１０２を介して接着されるアタッチメント部材１０４と、アタッチメント部材１０４に取り付けられる端子箱１００の本体１０６と、を備えている。

また、端子箱１００には、アタッチメント部材１０４に対する本体１０６の取り付け位置を選択可能とする、複数の溝（被係合部）１０８と、その複数の溝１０８のうち選択した溝１０８に係合される複数の突起（係合部）１１０とからなる取付手段１１２が備えられている。なお、図１０〜図１２では、溝１０８をアタッチメント部材１０４に設け、突起１１０を本体１０６に設けているが、溝１０８を本体１０６に設け、突起１１０をアタッチメント部材１０４に設けてもよい。

溝１０８は、アタッチメント部材１０４の長手方向の両端部において、太陽電池パネル２０の厚さ方向に所定の間隔をもって複数形成されている。一方、突起１１０は、アタッチメント部材１０４に対する本体１０６の枠状の当接面１１４に突出して形成され、突起１１０の先端部には、止水パッキン１１６が取り付けられる。これによって、突起１１０は止水パッキン１１６を介して溝１０８に係合される。また、本体１０６の当接面１１４の全面にも止水パッキン１１８が備えられ、これによって、本体１０６がアタッチメント部材１０４に対して水密状態で取り付けられる。

〔端子箱１００の特徴〕
太陽電池パネル２０の小口２０Ａに接着される端子箱１００を、小口２０Ａに接着されるアタッチメント部材１０４と本体１０６との二部材に分割し、厚さの異なる太陽電池パネル２０であっても同一のアタッチメント部材１０４を小口２０Ａに接着し、アタッチメント部材１０４に対する本体１０６の取り付け位置を、取付手段１１２によって選択可能としている。

具体的には、複数の溝１０８のうち選択した溝１０８に突起１１０を係合させて、アタッチメント部材１０４に本体１０６を取り付ける。つまり、図１１に示す厚さの厚い太陽電池パネル２０、及び図１２に示す厚さの薄い太陽電池パネル２０の如く、太陽電池パネル２０の厚さに応じて、太陽電池パネル２０の厚さ方向における最適な位置に本体１０６を取り付ける。これにより、太陽電池パネル２０の厚さのバリエーションに対応できる端子箱１００を提供できる。

また、溝１０８及び突起１１０からなる機械的な係止部材を介してアタッチメント部材１０４に本体１０６を取り付ければ、アタッチメント部材１０４から本体１０６を取り外すことができるので、本体１０６のメンテナンス作業及び交換作業が容易になる。

アタッチメント部材１０４に対する本体１０６の取り付け位置を選択する理由は、太陽電池パネル２０の小口２０Ａから外部に延設されたバスバー４６、５０を極力折り曲げることなく、本体１０６に設けられた端子板（不図示）に接続させるためである。つまり、太陽電池パネル２０の厚さに応じて小口２０Ａに対するバスバー４６、５０の延設位置が異なるので、その延設位置に応じて本体１０６の取り付け位置を選択する必要があるからである。

なお、実施形態では、取付手段１１２として、溝１０８と突起１１０を例示したが、これに限定されるものではない。すなわち、アタッチメント部材１０４に対する本体１０６の取り付け位置を選択可能とする取付手段であれば、例えば磁石でも、接着剤でも適用できる。

一方、アタッチメント部材１０４は断面Ｌ字状に構成され、太陽電池パネル２０の小口２０Ａに接着部材１０２を介して接着される第１の接着面（第１の面）１０４Ａと、太陽電池パネル２０の面２０Ｂに接着部材１０２を介して接着される第２の接着面（第２の面）１０４Ｂとが備えられている。

これにより、太陽電池パネル２０に対するアタッチメント部材１０４の接着面積を、小口２０Ａにのみに接着面（第１の接着面１０４Ａに相当）を備えた平板状のアタッチメント部材と比較して大きくできるので、太陽電池パネル２０に対するアタッチメント部材１０４の接着安定性が高まる。なお、アタッチメント部材１０４の断面形状はＬ字状なので、太陽電池パネル２０の厚さのバリエーションに対応できることは当然である。

また、太陽電池パネル２０は、図３に示したように、２枚のガラス板３４、３６が熱硬化性樹脂製又は熱可塑性樹脂製の中間膜（膜体）３０、３２を介して接合されてなる合わせガラスである。そして、図１０〜図１２に示した接着部材１０２は中間膜３０、３２と同様に熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂である。

これにより、オートクレーブによる合わせガラス（太陽電池パネル２０）の製造と同時にアタッチメント部材１０４を太陽電池パネル２０に接着できる。

太陽電池パネル２０の小口２０Ａに対するアタッチメント部材１０４の取り付け方法は、一般的なシリコーンシーラント系の常温硬化接着剤によるものでも適用できる。しかしながら、より強固、かつ耐久性を高めるための接着は、合わせガラスの２枚のガラス板３４、３６を接合（封着）するために用いられる中間膜３０、３２又は封止材等と同様、熱硬化性若しくは熱可塑性の接着部材１０２を使用して接着することが好ましい。

接着部材１０２として熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を使用すれば、シリコーン系の接着材と比較して、接着力、剛性、耐久性ともに優れ、かつ、２枚のガラス板３４、３６の接合工程（ラミネーション工程）において同時にアタッチメント部材１０４を小口２０Ａに接着できるので、施工性も向上する。なお、接着部材１０２は、順構造用のレベルの接着力を備えたシート状のテープでもよい。

また、アタッチメント部材１０４には、図１０の如く、太陽電池パネル２０から延出されたバスバー４６、５０が挿通される開口部１２０が備えられ、バスバー４６、５０の端部が本体１０６に内在された端子板（不図示）に接続される。

すなわち、太陽電池パネル２０から延出されたバスバー４６、５０は、アタッチメント部材１０４の開口部１２０に挿通されて、本体１０６に内在された端子板に接続される。この際に、取付手段１１２を利用して、バスバー４６、５０が折れ曲がらない好適な位置に、本体１０６をアタッチメント部材１０４に取り付ける（図１１、図１２参照）。

太陽電池モジュール１２の電圧値、電流値、及び２個のバイパス素子２２、２４の破損状態をモニタリングするモニタリング回路と、２個のバイパス素子２２、２４の温度をモニタリングする温度センサとを端子箱２６、６８に備える。モニタリング回路からその太陽電池モジュール１２の電圧値、電流値、及び２個のバイパス素子２２、２４の破損状態、そして温度センサから２個のバイパス素子２２、２４の温度を、太陽光発電システム１０を統括管理する管理装置に無線で送信する。これにより、各々の太陽電池モジュールの稼働状態を常に管理可能な太陽光発電システムを提供できる。

１０…太陽光発電システム、１２、１４、１６…太陽電池モジュール、１８…太陽電池セル、２０…太陽電池パネル、２２、２４…バイパス素子、２６…端子箱、２８…インターコネクタ、３０、３２…中間膜、３４、３６…ガラス板、３８、４０…端子板、４２、４４…バイパスダイオード、４６…バスバー、４６Ａ、４６Ｂ…分岐バスバー、４７Ａ、４７Ｂ、５１Ａ、５１Ｂ…バスバー、５０…バスバー、５０Ａ、５０Ｂ…分岐バスバー、５４…負荷装置、５６、５８、６０、６２…外部接続ケーブル、６４…バイパスダイオード、６６…電気抵抗体、６８…端子箱、７０…本体、７２…蓋、７４…ベース板、７６、７８、８０…開口部、８２…爪、１００…端子箱、１０２…接着部材、１０４…アタッチメント部材、１０４Ａ…第１の接着面、１０４Ｂ…第２の接着面、１０６…本体、１０８…溝、１１０…突起、１１２…取付手段、１１４…当接面、１１６…止水パッキン、１１８…止水パッキン、１２０…開口部

Claims (10)

1. 電気的に直列に接続された複数の太陽電池セルからなる太陽電池に、電気的に並列に接続されたバイパス素子を備えた太陽電池モジュールの端子箱において、
   前記バイパス素子は、前記太陽電池に並列に接続された少なくとも第１のバイパス素子と第２のバイパス素子とを備え、
   前記第１のバイパス素子は第１の電圧で順方向電流が流れ、前記第２のバイパス素子は、前記第１の電圧よりも大きい第２の電圧で順方向電流が流れることを特徴とする太陽電池モジュールの端子箱。
2. 前記第１のバイパス素子は第１のバイパスダイオードからなり、前記第２のバイパス素子は第２のバイパスダイオードからなり、
   前記第２のバイパスダイオードの順方向降下電圧は、前記第１のバイパスダイオードの順方向降下電圧よりも高い請求項１に記載の太陽電池モジュールの端子箱。
3. 前記第１のバイパス素子は第１のバイパスダイオードからなり、前記第２のバイパス素子は第２のバイパスダイオードと前記第２のバイパスダイオードと直列に接続された電気抵抗体からなる請求項１に記載の太陽電池モジュールの端子箱。
4. 前記太陽電池の出力端子が導線を介して、前記太陽電池モジュールの端子箱に内在された端子板に接続され、
   前記端子板は、第１の端子板と第２の端子板とを備え、第１の端子板と第２の端子板とに前記第１のバイパス素子と前記第２のバイパス素子とが直列に接続され、かつ前記第１のバイパス素子と前記第２のバイパス素子とが並列に接続される請求項１、２又は３に記載の太陽電池モジュールの端子箱。
5. パネル状の前記太陽電池の小口に接着部材を介して接着されるアタッチメント部材と、前記アタッチメント部材に取り付けられる前記端子箱の本体と、を備え、
   前記アタッチメント部材に対する前記本体の取り付け位置を選択可能とする取付手段が前記アタッチメント部材又は前記本体に備えられている請求項１から４のいずれかに記載の太陽電池モジュールの端子箱。
6. 前記取付手段は、
   前記アタッチメント部材又は前記本体に備えられた複数の被係合部と、
   前記アタッチメント部材又は前記本体に備えられ、前記複数の被係合部のうち選択された被係合部に係合される係合部と、
   からなる請求項５に記載の太陽電池モジュールの端子箱。
7. 前記アタッチメント部材は断面Ｌ字状に構成され、前記太陽電池の小口に前記接着部材を介して接着される第１の面と、前記太陽電池の面に前記接着部材を介して接着される第２の面とが備えられる請求項５又は６に記載の太陽電池モジュールの端子箱。
8. 前記太陽電池は、２枚のガラス板が熱硬化性樹脂製又は熱可塑性樹脂製の膜体を介して接合されてなる合わせガラスであり、前記接着部材は熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂である請求項５、６又は７に記載の太陽電池モジュールの端子箱。
9. 前記アタッチメント部材には、前記太陽電池から延出された導線が挿通される開口部が備えられ、前記導線の端部が前記本体に内在された端子板に接続される請求項５から８のいずれかに記載の太陽電池モジュールの端子箱。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの端子箱を備えたことを特徴とする太陽電池モジュール。

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