JP2021016240A - 端子ボックスおよび太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】端子ボックス内で発生した熱の放熱性能を向上させた端子ボックスを得ること。【解決手段】端子ボックスは、太陽電池パネルで発電された電力を外部へ出力するための出力リード線との接続部を有する複数の端子板１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと、複数の端子板１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを接続するバイパスダイオード１３ａ，１３ｂと、バイパスダイオード１３ａ，１３ｂに接続してバイパスダイオード１３ａ，１３ｂで発生した熱を放熱するための放熱板５と、を含む回路部と、太陽電池パネルへの取付面と対向する面が開放された箱状を有し、回路部を収納する端子ボックス本体１０と、端子ボックス本体１０の開放された側の面を覆うように端子ボックス本体１０に装着される端子ボックスカバーと、を備える。【選択図】図８

Description

本発明は、太陽電池モジュールの出力部を構成する端子ボックスおよび太陽電池モジュールに関する。

特許文献１には、太陽電池モジュールの出力部を構成する端子ボックスとして、端子台、バイパスダイオードおよび出力ケーブル等によって構成される回路構成部品が、一面が開放された箱体に収められた端子ボックスが開示されている。回路構成部品は、箱体の内部に充填されたポッティングの中に埋設されている。また、箱体の開放部分は金属材料により構成された内側カバーと、耐侯性のある樹脂により構成された外側カバーの二重構造のボックスカバーで被覆されている。

特許文献１に開示された端子ボックスは、回路構成部分の充電部において発熱があっても、充電部は箱体の外壁から離隔しているので箱体の外殻は熱変形し難い。また、ボックスカバーも金属材料により構成された内側カバーと耐侯性のある樹脂により構成された外側カバーとによる二重構造であるため、熱変形し難い。

特開２００５−１９８３３号公報

しかしながら、太陽電池セルが大型化した場合、太陽電池セルの出力電流は太陽電池セルの面積に正比例するため、バイパスダイオードにおいて発熱が生じた場合のバイパスダイオードの温度上昇がより高くなり、端子ボックスの温度上昇がより高くなる。このため、上記特許文献１の端子ボックスでは、端子板の表面積を増やすことによりバイパスダイオードの放熱効率を高めるなどの対策が必要となる。しかしながら、端子板の表面積を増やすことは、端子ボックスの大型化の原因となり、好ましくない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、端子ボックス内で発生した熱の放熱性能を向上させた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、本発明にかかる端子ボックスは、太陽電池パネルを有する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る。端子ボックスは、太陽電池パネルで発電された電力を外部へ出力するための出力リード線との接続部を有する複数の端子板と、複数の端子板を接続するバイパスダイオードと、バイパスダイオードに接続してバイパスダイオードで発生した熱を放熱するための放熱板と、を含む回路部と、太陽電池パネルへの取付面と対向する面が開放された箱状を有し、回路部を収納する端子ボックス本体と、端子ボックス本体の開放された側の面を覆うように端子ボックス本体に装着される端子ボックスカバーと、を備える。

本発明によれば、端子ボックス内で発生した熱の放熱性能を向上させた端子ボックスが得られる、という効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの受光面側の平面図 本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの裏面側の斜視図 本発明の実施の形態１にかかる太陽電池ストリングを受光面側から見た斜視図 本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュールから端子ボックスを外した状態を裏面側から見た斜視図 本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュールにおける端子ボックスと補強部材との取付部分を拡大して示す要部斜視図 本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュールの縦断面図であり、図５におけるＶＩ−ＶＩ線に沿った縦断面図 本発明の実施の形態１にかかる端子ボックスの斜視図 本発明の実施の形態１にかかる端子ボックスから端子ボックスカバーを外した状態を示す斜視図 本発明の実施の形態１にかかる端子ボックスの端子ボックスカバーを外面側から見た斜視図 本発明の実施の形態１にかかる端子ボックスの端子ボックスカバーを内面側から見た斜視図 本発明の実施の形態１にかかる太陽電池パネルにおける太陽電池セルの電気的接続の実施例である実施例１を示す図 図１１に示した実施例１の太陽電池セルの電気的接続に対応する太陽電池パネルの回路図 本発明の実施の形態１にかかる太陽電池パネルにおける太陽電池セルの電気的接続の実施例である実施例２を示す図 図１３に示した実施例２の太陽電池セルの電気的接続に対応する太陽電池パネルの回路図

以下に、本発明の実施の形態にかかる端子ボックスおよび太陽電池モジュール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．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１００の受光面側の平面図である。図２は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１００の裏面側の斜視図である。図３は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池ストリング１３０を受光面側から見た斜視図である。図４は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１００から端子ボックス１を外した状態を裏面側から見た斜視図である。図５は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１００における端子ボックスと補強部材との取付部分を拡大して示す要部斜視図である。図６は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１００の縦断面図であり、図５におけるＶＩ−ＶＩ線に沿った縦断面図である。ＶＩ−ＶＩ線は、第１端子ボックス部２ａ、バイパスダイオード１３ａ、補強部材固定部２３ａ、補強部材固定部２３ｂ、バイパスダイオード１３ｂおよび第２端子ボックス部２ｂを通る線である。

本実施の形態１にかかる太陽電池モジュール１００は、図１および図２に示すように、複数の太陽電池セル１４０が直列に接続された太陽電池アレイ１２０が、透光性材料で形成された受光面保護部品１１４と耐候性材料で形成された裏面保護部品１１５との間に挟まれた封止材の中に封止された太陽電池パネル１１０を備える。受光面保護部品１１４は、太陽電池アレイ１２０における受光面側に配置されている。裏面保護部品１１５は、太陽電池アレイ１２０における受光面と反対側を向く裏面側に配置されている。

太陽電池アレイ１２０は、複数の太陽電池セル１４０が直列に接続された太陽電池ストリング１３０が、ストリング間接続タブ１３２によって電気的および機械的に直列または並列に接続されて構成されている。

太陽電池ストリング１３０は、複数の太陽電池セル１４０がセル間接続タブ１３１によって電気的および機械的に直列に接続されて構成されている。太陽電池ストリング１３０は、隣り合って配置された四角形状を呈する複数の太陽電池セル１４０がセル間接続タブ１３１によって電気的および機械的に直列に接続されて構成されている。

また、太陽電池モジュール１００は、外周縁部が太陽電池パネル１１０を支持する矩形形状の補強用の太陽電池モジュール枠１１６で囲まれている。また、太陽電池モジュール１００は、太陽電池アレイ１２０に電気的に接続して裏面保護部品１１５の中央部に取り付けられ、太陽電池モジュール１００の出力部を構成する太陽電池モジュール用の端子ボックス１を備える。太陽電池モジュール枠１１６の材料には、アルミニウムを適用できる。

図７は、本発明の実施の形態１にかかる端子ボックス１の斜視図である。図８は、本発明の実施の形態１にかかる端子ボックス１から端子ボックスカバー２０を外した状態を示す斜視図である。図９は、本発明の実施の形態１にかかる端子ボックス１の端子ボックスカバー２０を外面側から見た斜視図である。図１０は、本発明の実施の形態１にかかる端子ボックス１の端子ボックスカバー２０を内面側から見た斜視図である。

端子ボックス１は、太陽電池モジュール１００の出力部を構成する。端子ボックス１の内部では、出力リード線１１３である出力リード線１１３ａ，１１３ｂと出力ケーブル線１１２である出力ケーブル線１１２ａ，１１２ｂとが後述する端子板１２により電気的に接続されている。出力リード線１１３ａ，１１３ｂは、太陽電池パネル１１０で発電された電力を取り出すために太陽電池パネル１１０から外部に引き出された出力リード線である。出力リード線１１３ａは、電気的に直列に接続された太陽電池アレイ１２０の一端部に電気的に接続している。出力リード線１１３ｂは、電気的に直列に接続された太陽電池アレイ１２０の他端部に電気的に接続している。出力ケーブル線１１２ａ，１１２ｂは、太陽電池パネル１１０で発生した電力を外部へ出力するためのケーブル線であり、外部から端子ボックス１に引き込まれたモジュール連結ケーブル線である。太陽電池モジュール１００は、出力ケーブル線１１２を介して、他の太陽電池モジュール１００と電気的に連結される。

端子ボックス１は、図７に示すように端子ボックス本体１０と端子ボックスカバー２０とを備え、裏面保護部品１１５上に接着された端子ボックス本体１０の上部に端子ボックスカバー２０が取り付けられて構成されている。端子ボックス本体１０は、回路構成部分を収納し、図２に示すように太陽電池パネル１１０の非受光面である裏面側の裏面保護部品１１５上に接着等により密着して取り付けられる。

端子ボックス本体１０は、ＡＢＳ樹脂および変性ポリフェニレンオキサイド（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｏｘｉｄｅ：Ｍｏｄｉｆｉｅｄ ＰＰＯ：ｍ−ＰＰＯ）樹脂などの、難燃性および耐候性に富む樹脂を材料として、太陽電池パネル１１０への取付面と対向する側の面が開放された方形の箱構造に一体成形されている。取付面は、太陽電池パネル１１０への端子ボックス１の取付面であり、具体的には、太陽電池パネル１１０の裏面の裏面保護部品１１５の一部領域に取り付けられる面である。すなわち、端子ボックス本体１０は、樹脂により箱状に形成されている。

端子ボックス本体１０は、裏面保護部品１１５の面内方向においてクランク形状を有し、クランク形状の一方の端部に第１端子ボックス部２ａを有し、クランク形状の他方の端部に第２端子ボックス部２ｂを有する。

端子ボックスカバー２０は、裏面保護部品１１５の面内方向においてクランク形状を有する。端子ボックスカバー２０は、クランク形状の一方の端部に設けられて第１端子ボックス部２ａを覆う第１カバー部２２ａと、クランク形状の他方の端部に設けられて第２端子ボックス部２ｂを覆う第２カバー部２２ｂと、第１カバー部２２ａと第２カバー部２２ｂとを接続する緩衝部２１と、を有する。第１カバー部２２ａと第２カバー部２２ｂとは、緩衝部２１の一方の端部から屈曲して設けられており、端子ボックス１の高さ方向において、緩衝部２１よりも上方の位置に設けられている。

緩衝部２１は、端子ボックス本体１０を覆うカバーとしての機能の他に、後述する補強部材１６から端子ボックス１および太陽電池パネル１１０にかかる力を緩衝する緩衝板としての機能も有する。すなわち、端子ボックスカバー２０は、積雪による荷重に耐えるようにするために、補強部材１６から太陽電池パネル１１０に掛かる力を緩衝する緩衝板としての機能も有する。

端子ボックスカバー２０は、図９に示すように、後述する補強部材１６の補強部材下フランジ部１６ｃ，１６ｄが固定されることで補強部材１６が固定される補強部材固定部である補強部材固定部２３ａ，２３ｂを緩衝部２１の外面に有する。緩衝部２１の外面は、端子ボックスカバー２０が端子ボックス本体１０に取り付けられた状態において端子ボックス１の外部を向く側の面である。

端子ボックスカバー２０は、図１０に示すように、端子ボックスカバー２０を端子ボックス本体１０に固定するための係合部であるカバー係合部２４ａ，２４ｂを、第１カバー部２２ａの内面に有する。端子ボックスカバー２０は、図１０に示すように、端子ボックスカバー２０を端子ボックス本体１０に固定するための係合部であるカバー係合部２４ｃ，２４ｄを、第２カバー部２２ｂの内面に有する。第１カバー部２２ａの内面および第２カバー部２２ｂの内面は、端子ボックスカバー２０が端子ボックス本体１０に取り付けられた状態において端子ボックス１の内部を向く側の面である。

端子ボックスカバー２０は、端子ボックス本体１０と同様にＡＢＳ樹脂およびｍ−ＰＰＯなどの、難燃性および耐候性に富む樹脂を材料として、端子ボックス本体１０の上面の形状に沿った形状に一体成形されている。端子ボックス本体１０の上面は、開放された側の面である。

端子ボックス本体１０には、図８に示すように端子ボックス本体１０の外周面を構成する外壁構造６から空間をおいて隔離した内部に、充電部収納部９が画成されている。充電部収納部９は、外壁構造６から空間をおいて隔離した内部に外壁構造６に沿って設けられた内壁構造７によって画成されており、内壁構造７に囲まれた空間である。すなわち、端子ボックス本体１０では、充電部収納部９を囲む側面が二重壁構造となっている。

内壁構造７は、立さ寸法が外壁構造６よりも低くなるように端子ボックス本体１０の内底面１０ａから突出して形成されている。外壁構造６の内面と内壁構造７の外面との間は、複数本のリブで繋がっていてもよい。これにより、外壁構造６と内壁構造７との双方の機械的強度が補強される。

第１端子ボックス部２ａ内における充電部収納部９の内底面には、太陽電池パネル１１０から引き出された出力リード線１１３ａに接続された端子板１２である端子板１２ａと、太陽電池パネル１１０のストリング間接続タブ１３２に接続された端子板１２である端子板１２ｂとが設置されている。端子板１２ａには、出力ケーブル線１１２である出力ケーブル線１１２ａが接続されている。また、太陽電池パネル１１０内の太陽電池セル１４０に逆電流が流れることを防止するバイパスダイオード１３であるバイパスダイオード１３ａが、端子板１２ａと端子板１２ｂとに跨って実装されている。

一方、第２端子ボックス部２ｂ内における充電部収納部９の内底面には、太陽電池パネル１１０から引き出された出力リード線１１３ｂに接続された端子板１２である端子板１２ｄと、太陽電池パネル１１０のストリング間接続タブ１３２に接続された端子板１２である端子板１２ｃとが設置されている。端子板１２ｃは、不図示の配線によって端子板１２ｂと電気的に接続されている。また、太陽電池パネル１１０内の太陽電池セル１４０に逆電流が流れることを防止するバイパスダイオード１３であるバイパスダイオード１３ｂが、端子板１２ｃと端子板１２ｄとに跨って実装されている。端子板１２ｄには、出力ケーブル線１１２である出力ケーブル線１１２ｂが接続されている。

第１端子ボックス部２ａの一端側の面、すなわち外壁構造６の一端側の面には、出力ケーブル線１１２ａを第１端子ボックス部２ａ内に引き込むための挿入口１０ｂが設けられている。内壁構造７における挿入口１０ｂに対応する位置には、出力ケーブル線１１２ａを挿通させる孔が設けられている。第２端子ボックス部２ｂの他端側の面、すなわち外壁構造６の他端側の面には、出力ケーブル線１１２ｂを第２端子ボックス部２ｂ内に引き込むための挿入口１０ｃが設けられている。内壁構造７における挿入口１０ｃに対応する位置には、出力ケーブル線１１２ｂを挿通させる孔が設けられている。

端子ボックス本体１０は、図８に示すように、端子ボックスカバー２０を端子ボックス本体１０に固定するための係合部である本体係合部８ａ，８ｂを、第１端子ボックス部２ａの上端面から張り出したフランジ部に有する。端子ボックスカバー２０は、図８に示すように、端子ボックスカバー２０を端子ボックス本体１０に固定するための係合部である本体係合部８ｃ，８ｄを、第２端子ボックス部２ｂの上端面から張り出したフランジ部に有する。

充電部収納部９における内底面１０ａには、バイパスダイオード１３に接続してバイパスダイオード１３で発生した熱を放熱するための放熱板５がバイパスダイオード１３と接触した状態で配置されている。放熱板５は、充電部収納部９においてバイパスダイオード１３ａとバイパスダイオード１３ｂとの間に跨って、バイパスダイオード１３ａとバイパスダイオード１３ｂとに接続して設けられている。すなわち、放熱板５は、バイパスダイオード１３ａとバイパスダイオード１３ｂとに熱的に接続されている。また、放熱板５は、内底面１０ａの面内において、端子板１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄよりも大きい面積を有する。

端子板１２のみをバイパスダイオード１３で発生した熱を放熱するための放熱板として使用する場合には、端子板１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの本来の機能の実現のために、端子板１２に使用可能な材料の中で電気伝導性が高いことが好ましく、また放熱板としての機能の実現のために、端子板１２に使用可能な材料の中で熱伝導性が高いことが好ましい。このため、端子板１２のみをバイパスダイオード１３で発生した熱を放熱するための放熱板として使用する場合には、端子板１２の材料にはたとえば銅板が使用される。

一方、端子ボックス１では、端子板１２から独立して放熱板５を設けているため、放熱板５には電気伝導性が要求されない。このため、放熱板５には端子板１２に用いられる材料に比べて電気伝導性が低い材料、および電気伝導性を有さない材料を用いることが可能である。したがって、端子ボックス１では、放熱板５の材料選択の自由度が大きい。また、端子ボックス１では、端子板１２における放熱板としての機能に起因した端子板１２の材料選択の制約が無いため、端子板１２のみをバイパスダイオード１３の放熱板として使用する場合に比べて、端子板１２の材料選択の自由度が大きい。

また、端子ボックス１では、放熱板５は、端子板１２よりも面積を大きくできる。このため、端子板１２のみをバイパスダイオード１３の放熱板として使用する場合の端子板１２に比べて、熱伝導率が低い材料を放熱板５に用いることができ、放熱板５の材料選択の自由度が大きい。放熱板５には、アルミニウム薄板を用いることができる。また、放熱板５には、アルミニウムよりも熱伝導率が低い材料からなる薄板、具体的には鉄薄板またはステンレス薄板を使用することができ、アルミニウム薄板を用いる場合に比べて放熱板５のコスト削減が可能である。

このように、回路構成部分は、端子板１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと、バイパスダイオード１３ａ，１３ｂと、放熱板５と、出力ケーブル線１１２ａ，１１２ｂとを含む。そして、回路構成部分のうち、電圧が加わる部分である回路部である充電部１１が充電部収納部９に収納される。充電部１１は、具体的に、端子板１２とバイパスダイオード１３との接続部、および出力ケーブル線１１２と端子板１２との接続部等である。すなわち、回路部は、太陽電池パネル１１０で発電された電力を外部へ出力するための出力リード線１１３との接続部を有する複数の端子板１２と、複数の端子板１２を接続するバイパスダイオード１３と、バイパスダイオード１３に接続してバイパスダイオード１３で発生した熱を放熱するための放熱板５と、を含む。

図６に示すように、充電部収納部９に充電部１１を収納した充電部収納部９内には、回路構成部分を完全に覆うように充填材１４が充填されている。充填材１４としては、難燃性の材料、例えば、ＵＬ９４規格のＶ０グレードの材料を用いることが好ましい。ＵＬ９４規格のＶ０グレードの二液混合型シリコンポッティング材が難燃性、放熱性、充填性の点で好適である。なお、構造の理解を容易とするために、図８では図示は省略しているが、充電部収納部９の内側には充填材１４が充填されている。

充填材１４は、端子ボックス本体１０に端子ボックスカバー２０が取り付けられた状態において、端子ボックスカバー２０の内面に密接する。充填材１４が端子ボックスカバー２０の内面に密接することにより、バイパスダイオード１３ａ，１３ｂの熱を効率良く放熱でき、バイパスダイオード１３ａ，１３ｂの温度上昇を小さく抑えられ、端子ボックス１の信頼性が向上するとともに、表面積が小さいために熱が籠もりやすい比較的小容量のダイオードをバイパスダイオード１３ａ，１３ｂとして使用することが可能となり、端子ボックスの小型化が可能となる。

端子ボックスカバー２０は、充填材１４の硬化後に、図７に示すように第１端子ボックス部２ａおよび第２端子ボックス部２ｂ上の開放部と放熱板収納部３ａ上の開放部とに被せられる。端子ボックスカバー２０は、図１０に示すカバー係合部２４ａを図８に示す本体係合部８ａに嵌め、カバー係合部２４ｂを本体係合部８ｂに嵌め、カバー係合部２４ｃを本体係合部８ｃに嵌め、カバー係合部２４ｄを本体係合部８ｄに嵌めることにより、図７に示すように端子ボックス本体１０に固定される。

図２、図５および図６に示すように、太陽電池モジュール１００の裏面側、すなわち太陽電池パネル１１０の裏面側には、太陽電池モジュール１００の機械的強度を補強するバー状の補強部材１６が、対向する太陽電池モジュール枠１１６に固定されている。補強部材１６は、長手方向に垂直な断面がＨ形状を有する。補強部材１６は、補強部材上フランジ部１６ａ，１６ｂと、補強部材下フランジ部１６ｃ，１６ｄと、補強部材上フランジ部１６ａ，１６ｂと補強部材下フランジ部１６ｃ，１６ｄとを接続する接続部１６ｅと、接続部１６ｅに設けられた補強部材ネジ固定部１６ｆと、を有する。

図６に示すように補強部材１６の補強部材下フランジ部１６ｃ，１６ｄを端子ボックスカバー２０の緩衝部２１に接触させた状態で回転することにより、補強部材１６の補強部材下フランジ部１６ｃ，１６ｄが、端子ボックスカバー２０の補強部材固定部２３ａ，２３ｂに嵌合する。これにより、図５に示すように補強部材１６が端子ボックスカバー２０に固定される。

そして、図４に示すように太陽電池モジュール枠１１６に設けられたネジ止め用貫通孔１１６ａと、図６に示すように補強部材１６に設けられたネジ孔である補強部材ネジ固定部１６ｆと、に補強部材固定ネジ３０を差し込んでネジ止めする。補強部材固定ネジ３０によるネジ止めは、補強部材１６の一端側の端面および補強部材１６の他端側の端面の２箇所において行われる。これにより、補強部材１６が太陽電池モジュール枠１１６に固定される。

図１１は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池パネル１１０における太陽電池セル１４０の電気的接続の実施例である実施例１を示す図である。図１１は、太陽電池パネル１１０を受光面側から見た模式図である。図１１においては、太陽電池セル１４０間の電気的接続を、太陽電池セル１４０間をつなぐ実線により示している。図１２は、図１１に示した実施例１の太陽電池セル１４０の電気的接続に対応する太陽電池パネル１１０の回路図である。

図１１に示す太陽電池パネル１１０では、上下方向：１０枚×左右方向：６枚＝６０枚の太陽電池セル１４０が電気的に直列に配置されている。太陽電池アレイ１２０は、第１領域１２０ａと第２領域１２０ｂを有して構成されている。

第１領域１２０ａは、５枚の太陽電池セル１４０が並べられた太陽電池ストリング１３０が６列に並べて配置され、全ての太陽電池セル１４０が電気的に直列に接続されている。同様に、第２領域１２０ｂは、５枚の太陽電池セル１４０が並べられた太陽電池ストリング１３０が６列に並べて配置され、全ての太陽電池セル１４０が電気的に直列に接続されている。そして、第１領域１２０ａと第２領域１２０ｂとが電気的に直列に接続されている。これにより、全ての太陽電池セル１４０が電気的に直列に接続されて太陽電池アレイ１２０が形成されている。

太陽電池アレイ１２０の電気的接続における一端部に位置する太陽電池セル１４０には、出力リード線１１３ａが接続されている。出力リード線１１３ａは、裏面保護部品１１５の出力取り出し部４１ａに設けられた穴部より、太陽電池パネル１１０の外側に引き出され、端子ボックス１の内部に引き込まれて、端子ボックス１の端子板１２ａに電気的に接続されている。

太陽電池アレイ１２０の電気的接続における他端部に位置する太陽電池セル１４０には、出力リード線１１３ｂが接続されている。出力リード線１１３ｂは、裏面保護部品１１５の出力取り出し部４１ｄに設けられた穴部より、太陽電池パネル１１０の外側に引き出され、端子ボックス１の内部に引き込まれて、端子ボックス１の端子板１２ｄに電気的に接続されている。

太陽電池アレイ１２０は、１２列の太陽電池ストリング１３０が電気的に直列に接続された構成を有する。太陽電池アレイ１２０の電気的接続において、太陽電池アレイ１２０の電気的接続の端部から６列目の太陽電池ストリング１３０と７列目の太陽電池ストリング１３０との間の位置を中間部と呼ぶ。

太陽電池アレイ１２０の電気的接続の中間部には、出力リード線１１３ｃが接続されている。出力リード線１１３ｃは、裏面保護部品１１５の出力取り出し部４１ｂに設けられた穴部より、太陽電池パネル１１０の外側に引き出され、端子ボックス１の内部に引き込まれ、端子ボックス１の端子板１２ｂに電気的に接続されている。

また、太陽電池アレイ１２０の電気的接続の中間部には、出力リード線１１３ｄが接続されている。出力リード線１１３ｄは、裏面保護部品１１５の出力取り出し部４１ｃに設けられた穴部より、太陽電池パネル１１０の外側に引き出され、端子ボックス１の内部に引き込まれ、端子ボックス１の端子板１２ｃに電気的に接続されている。

そして、端子板１２ａには、出力ケーブル線１１２ａが接続されている。また、端子板１２ｄには、出力ケーブル線１１２ｂが接続されている。すなわち、太陽電池アレイ１２０の一端部は、端子板１２ａに電気的に接続され、出力ケーブル線１１２ａに電気的に接続されている。また、太陽電池アレイ１２０の他端部は、端子板１２ｄに電気的に接続され、出力ケーブル線１１２ｂに電気的に接続されている。

太陽電池アレイ１２０の電気的接続の一端部と中間部との間には、バイパスダイオード１３ａが接続されている。そして、太陽電池アレイ１２０の第１領域１２０ａが陰になったときに、太陽電池アレイ１２０の電気的接続の一端部と中間部とが、バイパスダイオード１３ａによってバイパスされ、電気的に接続される。

また、太陽電池アレイ１２０の電気的接続の他端部と中間部との間には、バイパスダイオード１３ｂが接続されている。そして、太陽電池アレイ１２０の第２領域１２０ｂが陰になったときに、太陽電池アレイ１２０の電気的接続の他端部と中間部とが、バイパスダイオード１３ｂによってバイパスされ、電気的に接続される。

図１３は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池パネル１１０における太陽電池セル１４０の電気的接続の実施例である実施例２を示す図である。図１３は、太陽電池パネル１１０を受光面側から見た模式図である。図１３においては、太陽電池セル１４０間の電気的接続を、太陽電池セル１４０間をつなぐ実線により示している。図１４は、図１３に示した実施例２の太陽電池セル１４０の電気的接続に対応する太陽電池パネル１１０の回路図である。

図１３に示す太陽電池パネル１１０では、上下方向：１０枚×左右方向：６枚＝６０枚の太陽電池セル１４０が電気的に直列に配置されている。太陽電池アレイ１２０は、第１領域１２０ａと第２領域１２０ｂを有して構成されている。

第１領域１２０ａは、５枚の太陽電池セル１４０が並べられた太陽電池ストリング１３０が６列に並べて配置され、全ての太陽電池セル１４０が電気的に直列に接続されている。同様に、第２領域１２０ｂは、５枚の太陽電池セル１４０が並べられた太陽電池ストリング１３０が６列に並べて配置され、全ての太陽電池セル１４０が電気的に直列に接続されている。そして、第１領域１２０ａと第２領域１２０ｂとが電気的に直列に接続されている。これにより、全ての太陽電池セル１４０が電気的に直列に接続されて太陽電池アレイ１２０が形成されている。

太陽電池アレイ１２０の電気的接続における一端部に位置する太陽電池セル１４０には、出力リード線１１３ｅが接続されている。出力リード線１１３ｅは、裏面保護部品１１５の出力取り出し部５１ａに設けられた穴部より、太陽電池パネル１１０の外側に引き出され、端子ボックス１の内部に引き込まれて、端子ボックス１の端子板１２ｅに電気的に接続されている。

太陽電池アレイ１２０の電気的接続における他端部に位置する太陽電池セル１４０には、出力リード線１１３ｊが接続されている。出力リード線１１３ｊは、裏面保護部品１１５の出力取り出し部５１ｅに設けられた穴部より、太陽電池パネル１１０の外側に引き出され、端子ボックス１の内部に引き込まれて、端子ボックス１の端子板１２ｊに電気的に接続されている。

太陽電池アレイ１２０は、１２列の太陽電池ストリング１３０が電気的に直列に接続された構成を有する。太陽電池アレイ１２０の電気的接続において、太陽電池アレイ１２０の電気的接続の一端部から４列目の太陽電池ストリング１３０と５列目の太陽電池ストリング１３０との間の位置を第１中間部と呼ぶ。第１中間部からさらに４列の太陽電池ストリング１３０が接続された位置であって、太陽電池アレイ１２０の電気的接続において、太陽電池アレイ１２０の電気的接続の一端部から８列目の太陽電池ストリング１３０と９列目の太陽電池ストリング１３０との間の位置を第２中間部と呼ぶ。

太陽電池アレイ１２０の電気的接続の第１中間部には、出力リード線１１３ｆが接続されている。出力リード線１１３ｆは、裏面保護部品１１５の出力取り出し部５１ｂに設けられた穴部より、太陽電池パネル１１０の外側に引き出され、端子ボックス１の内部に引き込まれ、端子ボックス１の端子板１２ｆに電気的に接続されている。

また、太陽電池アレイ１２０の電気的接続の第１中間部には、出力リード線１１３ｇが接続されている。出力リード線１１３ｇは、裏面保護部品１１５の出力取り出し部５１ｃに設けられた穴部より、太陽電池パネル１１０の外側に引き出され、端子ボックス１の内部に引き込まれ、端子ボックス１の端子板１２ｇに電気的に接続されている。

太陽電池アレイ１２０の電気的接続の第２中間部には、出力リード線１１３ｈが接続されている。出力リード線１１３ｈは、裏面保護部品１１５の出力取り出し部５１ｄに設けられた穴部より、太陽電池パネル１１０の外側に引き出され、端子ボックス１の内部に引き込まれ、端子ボックス１の端子板１２ｈに電気的に接続されている。

そして、端子板１２ｅには、出力ケーブル線１１２ａが接続されている。また、端子板１２ｊには、出力ケーブル線１１２ｂが接続されている。すなわち、太陽電池アレイ１２０の一端部は、端子板１２ｅに電気的に接続され、出力ケーブル線１１２ａに電気的に接続されている。また、太陽電池アレイ１２０の他端部は、端子板１２ｊに電気的に接続され、出力ケーブル線１１２ｂに電気的に接続されている。

太陽電池アレイ１２０の電気的接続の一端部と第１中間部との間には、バイパスダイオード１３ｃが接続されている。そして、太陽電池アレイ１２０の電気的接続の一端部と第１中間部との間の４列の太陽電池ストリング１３０における太陽電池セル１４０が陰になったときに、太陽電池アレイ１２０の電気的接続の一端部と第１中間部とが、バイパスダイオード１３ｃによってバイパスされ、電気的に接続される。

また、第１中間部と第２中間部との間には、バイパスダイオード１３ｄが接続されている。また、太陽電池アレイ１２０の電気的接続の他端部と第２中間部との間には、バイパスダイオード１３ｄが接続されている。そして、第１中間部と第２中間部との間の４列の太陽電池ストリング１３０における太陽電池セル１４０が陰になったときに、第１中間部と第２中間部とが、バイパスダイオード１３ｄによってバイパスされ、電気的に接続される。

また、太陽電池アレイ１２０の電気的接続の他端部と第２中間部との間には、バイパスダイオード１３ｅが接続されている。そして、第１中間部と第２中間部との間の４列の太陽電池ストリング１３０における太陽電池セル１４０が陰になったときに、太陽電池アレイ１２０の電気的接続の他端部と第２中間部とが、バイパスダイオード１３ｅによってバイパスされ、電気的に接続される。

上述した構成を有する端子ボックス１では、バイパスダイオード１３ａ，１３ｂでの発熱により生じた熱は、バイパスダイオード１３ａ，１３ｂと密接している放熱板５に伝熱される。放熱板５に伝熱された熱は、放熱板５に密接している充填材１４に伝熱される。充填材１４に伝熱された熱は、充填材１４に密接している緩衝部２１に伝熱される。緩衝部２１に伝熱された熱は、緩衝部２１に密接している補強部材１６に伝熱され、補強部材１６から放熱される。端子ボックス１は、上記の経路によりバイパスダイオード１３での発熱により生じた熱を補強部材１６から放熱することにより、端子ボックス１全体の温度上昇を抑制することができる。

また、上述した端子ボックス１では、第１端子ボックス部２ａおよび第２端子ボックス部２ｂの外壁構造６と充電部収納部９との間に隙間がある。このため、バイパスダイオード１３ａ，１３ｂ等の充電部１１で発熱が生じても、充電部１１で生じた熱が、隙間で断熱される。これにより、端子ボックス１では、充電部１１で生じた熱に起因して第１端子ボックス部２ａおよび第２端子ボックス部２ｂの外壁構造６が熱変形することがない。

したがって、端子ボックス１では、ダイオードを直列接続、並列接続または直並列接続に組み合わせて複数接続したダイオードをバイパスダイオード１３として用いることによりバイパスダイオード１３に流れる電流を小さくしたり、端子板１２の表面積を増やしたり、太陽電池セル１４０の面積を小さくするなどしなくても、バイパスダイオード１３の放熱特性が高い端子ボックス１および太陽電池モジュール１００を構成することができ、端子ボックス１の小型化が可能となる。

また、太陽電池モジュール１００では、バイパスダイオード１３の放熱機能を向上させるための端子板１２の大面積化、端子板１２の大面積化に起因した端子ボックス１の大型化、端子板１２の大面積化および端子ボックス１の大型化に起因した端子ボックス１および太陽電池モジュール１００の量産性の低下といった問題が生じない。また、端子ボックス１では、バイパスダイオード１３ａ，１３ｂの選定が容易になり、太陽電池セル１４０の大面積化が可能となる。

また、端子ボックス１では、バイパスダイオード１３で生じた熱を放熱するための放熱板５を独立して設けるため、放熱板５の放熱面積を広く確保することができ、バイパスダイオード１３の熱を効率良く放熱できる。これにより、端子ボックス１では、バイパスダイオード１３の温度上昇を低く抑えられ、信頼性が向上する。また、表面積が小さいために熱が籠もりやすい比較的小容量のダイオードをバイパスダイオード１３ａ，１３ｂとして使用することが可能となり、端子ボックス１の小型化が可能となるとともにコスト低減が可能となる。

また、太陽電池モジュール１００では、補強部材１６が固定される補強部材固定部である補強部材固定部２３ａ，２３ｂが、端子ボックス１の緩衝部２１に設けられている。そして、補強部材１６の補強部材下フランジ部１６ｃ，１６ｄが端子ボックスカバー２０の補強部材固定部２３ａ，２３ｂに嵌合し、緩衝部２１と補強部材下フランジ部１６ｃ，１６ｄとが密接することにより、補強部材１６の回転を防止でき、補強部材１６を支持するために必要な強度を確保できる。

このため、補強部材１６の一端側の端面および補強部材１６の他端側の端面の２箇所において補強部材１６を太陽電池モジュール枠１１６にネジ止め固定することで、補強部材１６を支持するために必要な強度を確保でき、２箇所のネジ止めで補強部材１６を太陽電池モジュール枠１１６に固定可能である。これにより、補強部材１６を太陽電池モジュール枠１１６にネジ固定する補強部材固定ネジ３０の本数を削減できる。

上述した補強部材下フランジ部１６ｃ，１６ｄと補強部材固定部２３ａ，２３ｂとの嵌合構造を有さない場合には、ネジ止めのみによって補強部材１６を太陽電池モジュール枠１１６へ固定しなければならない。このため、補強部材１６の太陽電池モジュール枠１１６へのネジ固定は、補強部材１６の一端側および補強部材１６の他端側について各々２箇所以上必要となり、補強部材固定ネジ３０の本数が多くなる。

また、端子ボックス１の緩衝部２１が、補強部材１６から太陽電池パネル１１０に掛かる力を緩衝する緩衝部としての機能を有し、端子ボックスと緩衝板とが一体成形された構成とされている。これにより、緩衝板を独立して設ける必要がなく、部品点数が減り、コスト低減が可能となる。

また、端子ボックス１が太陽電池パネル１１０の裏面の中央部に配置するため、端子ボックス１の緩衝部２１が補強部材１６の中央部をバランス良く確実に保持することができる。

なお、本実施の形態１では、端子ボックス１を太陽電池パネル１１０の裏面の中央部に配置するため、太陽電池セル１４０で発電された電気は、セル間接続タブ１３１、ストリング間接続タブ１３２、出力リード線１１３ａ，１１３ｂへと流れ、第１端子ボックス部２ａおよび第２端子ボックス部２ｂにて集電されているが、太陽電池モジュール１００における配線方法はこれに限定されない。

したがって、本実施の形態１にかかる端子ボックス１によれば、端子ボックス１内で発生した熱の放熱性能を向上させた端子ボックスが得られる、という効果を奏する。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 端子ボックス、２ａ 第１端子ボックス部、２ｂ 第２端子ボックス部、３ａ 放熱板収納部、５ 放熱板、６ 外壁構造、７ 内壁構造、８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ 本体係合部、９ 充電部収納部、１０ 端子ボックス本体、１０ａ 内底面、１０ｂ，１０ｃ 挿入口、１１ 充電部、１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｈ，１２ｊ 端子板、１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ バイパスダイオード、１４ 充填材、１６ 補強部材、１６ａ，１６ｂ 補強部材上フランジ部、１６ｃ，１６ｄ 補強部材下フランジ部、１６ｅ 接続部、１６ｆ 補強部材ネジ固定部、２０ 端子ボックスカバー、２１ 緩衝部、２２ａ 第１カバー部、２２ｂ 第２カバー部、２３ａ，２３ｂ 補強部材固定部、２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ カバー係合部、３０ 補強部材固定ネジ、４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ 出力取り出し部、１００ 太陽電池モジュール、１１０ 太陽電池パネル、１１２，１１２ａ，１１２ｂ 出力ケーブル線、１１３，１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ，１１３ｄ，１１３ｅ，１１３ｆ，１１３ｇ，１１３ｈ，１１３ｊ 出力リード線、１１４ 受光面保護部品、１１５ 裏面保護部品、１１６ 太陽電池モジュール枠、１１６ａ ネジ止め用貫通孔、１２０ 太陽電池アレイ、１２０ａ 第１領域、１２０ｂ 第２領域、１３０ 太陽電池ストリング、１３１ セル間接続タブ、１３２ ストリング間接続タブ、１４０ 太陽電池セル。

Claims (7)

1. 太陽電池パネルを有する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、
   前記太陽電池パネルで発電された電力を外部へ出力するための出力リード線との接続部を有する複数の端子板と、前記複数の端子板を接続するバイパスダイオードと、前記バイパスダイオードに接続して前記バイパスダイオードで発生した熱を放熱するための放熱板と、を含む回路部と、
   前記太陽電池パネルへの取付面と対向する面が開放された箱状を有し、前記回路部を収納する端子ボックス本体と、
   前記端子ボックス本体の前記開放された側の面を覆うように前記端子ボックス本体に装着される端子ボックスカバーと、
   を備えることを特徴とする端子ボックス。
2. 前記回路部を覆うように前記端子ボックス本体内に充填されるとともに前記端子ボックスカバーの内面に接触する充填材を有すること、
   を特徴とする請求項１に記載の端子ボックス。
3. 前記放熱板は、アルミニウム、鉄およびステンレスのうち少なくとも１つからなる薄板であること、
   を特徴とする請求項１または２に記載の端子ボックス。
4. 前記端子ボックス本体が本体係合部を有し、
   前記端子ボックスカバーがカバー係合部を有し、
   前記本体係合部と前記カバー係合部とが嵌ることにより、前記端子ボックスカバーが前記端子ボックス本体に固定されていること、
   を特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の端子ボックス。
5. 前記端子ボックスカバーは、前記太陽電池モジュールの外周に設けられた太陽電池モジュール枠に固定されて前記太陽電池モジュールの機械的強度を補強する補強部材が固定される補強部材固定部を有すること、
   を特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の端子ボックス。
6. 太陽電池パネルを有する太陽電池モジュールであって、
   前記太陽電池モジュールの出力部を構成する請求項１から５のいずれか１つに記載の端子ボックスが、前記太陽電池パネルの裏面における中央部に配置されていること、
   を特徴とする太陽電池モジュール。
7. 前記太陽電池モジュールの外周に設けられた太陽電池モジュール枠を備え、
   前記太陽電池モジュールの機械的強度を補強する補強部材が、前記端子ボックスの前記端子ボックスカバーに固定されるとともに前記中央部を挟んで対向する前記太陽電池モジュール枠に固定されていること、
   を特徴とする請求項６に記載の太陽電池モジュール。

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