JP2017221096A - 太陽電池用の接続箱 - Google Patents

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Abstract

【課題】温度が上昇しやすい部分において順電力損失が相対的に低いダイオードを使用して温度上昇を抑制し、温度が上昇しにくい部分において順電力損失が相対的に高いダイオードを使用してコストを抑制する。【解決手段】箱本体を備える太陽電池用の接続箱であって、箱本体内に太陽電池セルを接続するための複数の導電片が設けられ、隣接の導電片同士はダイオードで接続され、両端にある導電片はそれぞれ母線を介して外部と接続される太陽電池用の接続箱において、中央に位置するダイオードの順電力損失は両側に位置するダイオードの順電力損失よりも小さい。【選択図】図２

Description

本発明は、太陽光発電の技術分野に属し、特に太陽電池用の接続箱に関する。
太陽光発電の技術分野において接続箱は非常に重要な部品であり、太陽光電池セルによって生じた電流は、接続箱によって整流され合流した後に出力される。従来技術では通常、接続箱の構造は箱本体を含み、箱本体内には、太陽電池セルを接続するためのいくつかの導電片が設けられている。導電片同士はダイオードで接続され、両端にある導電片は母線を介して外部と接続されている。
日本特許第４６９９０６０号明細書
従来技術において接続箱の最も大きな問題は発熱である。電流が導電片、ダイオードを流れる際に、これらの部品が発熱し、温度が過度に高くなると、使用に障碍が生じる。この問題を解決するためには、通常２つの方法が採用される。１つの方法は、ダイオードの電力損失を低減して発熱を低減することである。もう１つの方法は、導電片の表面積を増加させて放熱面積を増大させることにより、放熱を促進することである。しかし、これらの方法は何れも接続箱のコストを増加させてしまう。
日本特許第４６９９０６０号に開示された太陽電池接続箱では、異なる導電片の温度上昇程度に基づき異なる放熱面積を設計しているため、全ての放熱面積は適切に使用されることができ、放熱効果及び製造コストの両立を好適に図ることができた。
本発明は、経済的に且つ合理的に発熱量を低減することのできる太陽電池用の接続箱を提供することをその目的とする。
本発明にかかる太陽電池用の接続箱は、箱本体を備え、箱本体内に太陽電池セルを接続するための複数の導電片が設けられ、隣接の導電片同士はダイオードで接続され、両端にある導電片はそれぞれ母線を介して外部と接続される太陽電池用の接続箱において、中央に位置するダイオードの順電力損失は両側に位置するダイオードの順電力損失よりも小さい構成を採用している。
本発明はチップ及び導電片を一緒に実装するモジュール装置にも適用でき、この場合は本発明におけるダイオードはモジュール製品のチップである。本発明は並列ダイオード装置、すなわち２つの導電片の間は同時に２つのダイオードまたはダイオードチップによって接続される装置に適用することもでき、これらの２つのダイオードまたはダイオードチップは並列に接続され１組となり、順電力損失は、この１組のダイオードまたはダイオードチップ全体の順電力損失を意味する。
より好ましい構成として、箱本体内においてＮ＋１個導電片が設けられ、これらの導電片はＮ個のダイオードによって接続され、各ダイオードの電力損失は、以下の条件を満たす：
Ｎが偶数の場合は、任意の方向に沿って数えて算式Ｉを満たし、
Ｎが奇数の場合は、任意の方向に沿って数えて算式ＩＩを満たし、
Figure 2017221096
Ｐは順電力損失であり、下付けはダイオードの順番である。
上述の算式において、下付けに括弧がある場合は、括弧内の全体が分子または分母であり、括弧がない場合は、先に分数演算を行ってから加減演算を行う。
順電力損失Ｐを測定する方法は以下の通りである。すなわち、同等の条件において、ダイオードに対して順方向電流Ｉを印加し、ダイオード両端の電圧降下Ｖを測定し、Ｐ＝Ｉ×Ｖとなる。異なる環境条件及び異なる測定電流Ｉの場合、測定されるＰは異なる。しかし、どのような測定条件であっても、各ダイオード（またはダイオード群）が同等条件において測定される場合であれば、測定された順電力損失Ｐは全て算式Ｉまたは算式ＩＩを満たす。
最も通常の構成として、箱本体内に４つの導電片が設けられ、これらの導電片は３つのダイオードによって接続され、中央ダイオードの順電力損失は両端ダイオードの順電力損失よりも小さい。
ダイオードの順電力損失の差は、異なるタイプのダイオードを採用することにより実現しても良いし、異なる数のダイオードを設けることにより実現しても良いし、プロセスを変更して順電力損失を下げることにより実現することもできる。
ダイオードが導通された後に、接続箱の温度上昇は、概ねダイオードの順電力損失によるものである。そのため、ダイオードの順電力損失を下げることにより発熱を低減できる。しかし、単にダイオードの順電力損失を下げると、コストが大幅に上昇するため、好ましくない。本願の出願人は大量の研究を経て、異なる位置にあるダイオードの温度上昇が異なることを発見した。全体的には、中央に位置するダイオードの温度上昇は両側に位置するダイオードよりも大きい。従って、本願の出願人は、温度が上昇しやすい部分において順電力損失が相対的に低いダイオードを使用して温度上昇を抑制し、温度が上昇しにくい部分において順電力損失が相対的に高いダイオードを使用してコストを抑制する。
従来技術にかかる接続箱の構造概略図である。 実施例１の構造概略図である。 実施例２の構造概略図である。 実施例３の構造概略図である。 実施例３の中間ダイオードチップの側面図である。
図面を参考して本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施例にかかる接続箱は箱本体を含み、箱本体内には、太陽電池を接続するための複数の導電片１が設けられている。隣接の導電片１同士は、ダイオード２で接続され、両端にある導電片１はそれぞれ母線を介して外部と接続されている。図１に示されるように、従来技術では、箱本体内に４つの導電片１が設けられ、これらの導電片１は、３つのダイオード２によって接続されており、全てのダイオード２の第１チップ３１の順電力損失は等しくなっている。ダイオードチップの順電力損失を低減すると、コストが大幅に増大し、好ましくない。
中央に位置するダイオードは、その温度上昇程度が両側に位置するダイオードよりも大きいため、本実施例では、中央に位置するダイオードの順電力損失を低減し、その順電力損失が両側にあるダイオードのチップよりも小さくなる構成を採用している。
実施例１
図２に示されるように、本実施例の箱本体内には、太陽電池を接続するための４つの導電片１が設けられている。隣接の導電片１同士はダイオードで接続され、全部で３つのダイオードが接続を行っている。両端にある導電片１は母線を介して外部と接続されている。そのうち、中央ダイオード２１に設けられた第２チップ３２は、両端ダイオード２２の第１チップ３１とは異なるタイプのものである。順電力損失は以下のようになる。すなわち、２５℃の環境でＩ＝１５Ａの電流を給電し、３つのダイオードチップの電圧降下は順に０．５Ｖ、０．４Ｖ、０．５Ｖである場合、３つのダイオードチップの順電力損失は、Ｐ１＝Ｖ×Ｉ＝０．５×１５＝７．５Ｗ，Ｐ２＝Ｖ×Ｉ＝０．４×１５＝６Ｗ，Ｐ３＝Ｖ×Ｉ＝０．５×１５＝７．５Ｗとなる。中央ダイオード２１の第２チップ３２の順電力損失は両端ダイオード２２の第１チップ３１よりも小さく、発熱を低減しつつ、コストの増加を抑制することができる。
実施例２
図３に示されるように、本実施例の箱本体内には、太陽電池を接続するための４つの導電片１が設けられている。隣接の導電片１同士は、ダイオードで接続され、全部で３つのダイオードが接続を行っている。両端にある導電片１はそれぞれ母線を介して外部と接続されている。そのうち、中央ダイオード２１には、２つの第１チップ３１が並列に設けられている。これにより、中央ダイオード２１における２つの第１チップ３１の順電力損失が両端ダイオード２２のよりも小さく、発熱を低減しつつ、コストの増加を抑制することができる。
実施例３
図４に示されるように、本実施例の箱本体内には、太陽電池を接続するための４つの導電片１が設けられている。隣接の導電片１同士は、ダイオードで接続され、全部で３つのダイオードが接続を行っている。両端にある導電片１はそれぞれ母線を介して外部と接続されている。そのうち、中央ダイオード２１における第３チップ３３の表面には、溝３４が設けられており、この溝３４により第３チップ３３の順電力損失を低減し、第３チップ３３の順電力損失が両端ダイオード２２における第１チップ３１の順電力損失よりも小さく、発熱を低減しつつ、コストの増加を抑制することができる。
１…導電片、２…ダイオード、２１…中間ダイオード、２２…両端ダイオード、３１…第１チップ、３２…第２チップ、３３…第３チップ、３４…溝

Claims (6)

  1. 箱本体を備える太陽電池用の接続箱であって、箱本体内に太陽電池セルを接続するための複数の導電片が設けられ、隣接の導電片同士はダイオードで接続され、両端にある導電片はそれぞれ母線を介して外部と接続される太陽電池用の接続箱において、
    中央に位置するダイオードの順電力損失は両側に位置するダイオードの順電力損失よりも小さいことを特徴とする太陽電池用の接続箱。
  2. 請求項１に記載の太陽電池用の接続箱において、
    箱本体内においてＮ＋１個導電片が設けられ、これらの導電片はＮ個のダイオードによって接続され、各ダイオードの電力損失は、以下の条件を満たす：
    Ｎが偶数の場合は、任意の方向に沿って数えて算式Ｉを満たし、
    Ｎが奇数の場合は、任意の方向に沿って数えて算式ＩＩを満たし、
    Figure 2017221096
    Ｐは順電力損失であり、下付けはダイオードの順番であることを特徴とする太陽電池用の接続箱。
  3. 請求項２に記載の太陽電池用の接続箱において、箱本体内に４つの導電片が設けられ、これらの導電片は３つのダイオードによって接続され、中央ダイオードの順電力損失は両端ダイオードの順電力損失よりも小さいことを特徴とする太陽電池用の接続箱。
  4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の太陽電池用の接続箱において、ダイオードの順電力損失の差は、異なるタイプのダイオードを採用することにより実現されることを特徴とする太陽電池用の接続箱。
  5. 請求項１〜３の何れか一項に記載の太陽電池用の接続箱において、ダイオードの順電力損失の差は、異なる数のダイオードを並列に設置することにより実現されることを特徴とする太陽電池用の接続箱。
  6. 請求項１〜３の何れか一項に記載の太陽電池用の接続箱において、ダイオードの順電力損失の差は、プロセスを変更して順電力損失を下げることにより実現されることを特徴とする太陽電池用の接続箱。
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