JP3560308B2

JP3560308B2 - 太陽電池の良否判定方法

Info

Publication number: JP3560308B2
Application number: JP18493997A
Authority: JP
Inventors: 正成爲近; 信善竹原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-07-10
Filing date: 1997-07-10
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2017-07-10
Also published as: JPH1131829A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は太陽電池の良否判定方法に係る。より詳細には、大がかりな装置を用いることなく、既設の太陽電池の良否判定を簡易に行う方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、太陽電池の良否判定方法には、例えば図４に示すようなシステムが用いられている。図４において、１は太陽電池、２は負荷、３は制御装置、４は電圧・電流センサ、５は日射センサ、６は温度センサ、７は処理装置、８は表示装置である。
【０００３】
良否判定の対象となる太陽電池１は、例えば電子負荷やキャパシタなどからなる負荷２に接続される。負荷２は例えば制御用コンピュータのような制御装置３によって制御され、太陽電池１からの電力を変化させながら消費する。電圧・電流センサ４は、この消費時の電圧及び電流を測定するために用いる。また同時に、日射センサ５によって日射量を、温度センサ６によって太陽電池１の温度を、それぞれモニタし、これらのデータは例えばパーソナルコンピュータなどからなる処理装置７に送られる。処理装置７は、実測された電圧値及び電流値を日射量と温度を用いて補正し、所定の標準状態の電圧値及び電流値を算出して、太陽電池の特性を表示装置８に出力する。そして、測定者は、表示装置８に表示された太陽電池の特性から、観測した太陽電池が良品であるか不良品であるかを判定していた。このような太陽電池の良否判定方法が行える実用機としては、例えば英弘精機製の測定機（型番：ＭＰ−１２３）が挙げられる。
【０００４】
しかしながら、上述した太陽電池の良否判定方法では、太陽電池の性能を精密に測定することはできるが、測定装置が大掛かりになってしまい、例えばサービスマンが既設の太陽電池の良否判定を行うために太陽電池の設置現場に行く場合には、その測定作業が簡易には実施できないという欠点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、大掛かりな測定装置が不要で、既設の太陽電池においても簡易に良否が判定できる太陽電池の良否判定方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
参考発明に係る太陽電池の良否判定方法は、太陽電池セル又は該太陽電池セルの集合体である太陽電池モジュールからなる単位太陽電池を、一枚もしくは複数枚組み合わせて構成される直列体からなる太陽電池の良否判定方法において、前記太陽電池の温度を測定する工程Ａと、前記太陽電池の開放電圧を測定する工程Ｂと、前記工程Ａ及び前記工程Ｂで得られた測定結果から前記太陽電池の良否を判定する工程Ｃと、を有することを特徴としている。この太陽電池の良否判定方法では、太陽電池の温度を測定しながら開放電圧を測定しているため、太陽電池を構成する直列体ごとに、不良の単位太陽電池が含まれているか否かを調べることができる。
【０００７】
上記特徴において、前記工程Ｃは、前記工程Ａ及び前記工程Ｂで得られた測定結果から所定の標準状態における開放電圧を算出して使用することから、太陽電池が設置されている状態に依存せず、太陽電池の良否判定を安定して行うことができる。
【０００８】
また上記特徴において、前記工程Ｃは、前記所定の標準状態における開放電圧が、所定の規格に適合しているか否かによって良否を判定するため、特に複雑な装置を必要とせず、簡易に太陽電池の良否を判定することが可能となる。
【０００９】
本発明に係る第１の太陽電池の良否判定方法は、太陽電池セル又は該太陽電池セルの集合体である太陽電池モジュールからなる単位太陽電池を、複数枚組み合わせて構成される直列体からなる太陽電池の良否判定方法において、前記直列体をなす複数枚の単位太陽電池に光を照射するとき、該複数枚の単位太陽電池のうち任意の１枚の単位太陽電池のみに影を落とす工程１と、前記工程１によって前記任意の１枚の単位太陽電池のみに影を落としているとき、前記直列体の開放電圧を測定する工程２と、前記工程２によって得られた測定結果を複数記憶する工程３と、前記工程３で複数記憶した個々の測定結果を比較して前記直列体を構成する単位太陽電池の良否を１枚ずつ判定する工程４と、を有することを特徴としている。この太陽電池の良否判定方法では、単位太陽電池を１枚づつ影にしながら開放電圧を測定することによって、直列体に含まれる不良の単位太陽電池を特定することができる。
【００１０】
上記特徴において、前記工程４は、前記工程３で複数記憶した個々の測定結果の中から比較的高い開放電圧が得られた測定結果を抽出して使用することにより、異常な単位太陽電池を容易に特定することが可能となる。
【００１１】
また上記特徴において、前記工程４は、前記抽出した比較的高い開放電圧が得られた測定結果に対応する単位太陽電池を不良品として判定するため、特に太陽電池に関する知識を必要とせず、容易に太陽電池の良否判定を行うことが可能となる。
【００１２】
本発明に係る第２の太陽電池の良否判定方法は、太陽電池セル又は該太陽電池セルの集合体である太陽電池モジュールからなる単位太陽電池を、複数枚組み合わせた直列体が複数本並列化されて構成される太陽電池アレイからなる太陽電池の良否判定方法において、前記直列体ごとに電気回路を切り離す工程５と、前記工程５を終えた各々の直列体の温度を測定する工程６と、前記工程５を終えた各々の直列体の開放電圧を測定する工程７と、前記工程６及び前記工程７の測定結果から、前記工程５を終えた各々の直列体の良否を判定する工程８と、前記工程８において不良と判断された直列体に対して、該直列体を構成する複数枚の単位太陽電池のうち任意の１枚の単位太陽電池のみに影を落とす工程９と、前記工程９によって前記任意の１枚の単位太陽電池のみに影を落としているとき、前記直列体の開放電圧を測定する工程１０と、前記工程１０によって得られた測定結果を複数記憶する工程１１と、前記工程１１で複数記憶した個々の測定結果を比較して前記直列体を構成する単位太陽電池の良否を１枚ずつ判定する工程１２と、を有することを特徴としている。この太陽電池の良否判定方法では、複雑に組み合わされた太陽電池アレイにおいても、アレイ中に含まれる不良の単位太陽電池を特定することが可能となる。
【００１３】
上記特徴において、前記工程１２は、前記工程１１で複数記憶した個々の測定結果から所定の標準状態における開放電圧を算出し、その算出値が予め定められた規格値に適合しているか否かによって、該測定結果に対応する単位太陽電池の良否を判定することにより、複雑に組み合わされた太陽電池アレイにおいても、特に複雑な装置を必要とせず、また、太陽電池が設置されている状態に依存することなく、簡易に太陽電池の良否を、安定して判定することが可能となる。
【００１４】
また上記特徴において、前記工程１２は、前記工程１１で複数記憶した個々の測定結果の中から比較的高い開放電圧が得られた測定結果を抽出し、該抽出した測定結果に対応する単位太陽電池を不良品として判定することにより、複雑に組み合わされた太陽電池アレイにおいても、特に太陽電池に関する知識を必要とせず、不良の単位太陽電池を容易に特定することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明に係る太陽電池の良否判定方法について具体的に説明する。
【００１６】
（参考例１）
本例では、図１に示した太陽電池システムにおける太陽電池の良否判定方法について述べる。図１において、太陽電池１０は、太陽電池セル又は該太陽電池セルの集合体である太陽電池モジュールからなる単位太陽電池を、一枚もしくは複数枚組み合わせて構成される直列体である。太陽電池１０の表面温度は放射型温度計１３を、太陽電池１０の電圧は電圧計１１を、それぞれ用いて測定される。この計測された電圧は、太陽電池１０が負荷に繋がっていない状態すなわち開放状態になっていることから、開放電圧（Ｖ_OC）と呼ばれる。
【００１７】
開放電圧（Ｖ_OC）は、太陽電池の特性上、温度によって若干変動するものの、日射強度の影響は受けずほぼ一定となる。したがって、太陽電池１０の開放電圧（Ｖ_OC）は、太陽電池１０を構成する単位太陽電池の数と測定時の太陽電池１の表面温度における単位太陽電池一枚分の開放電圧との積となる。
【００１８】
図５は、本例に係る方法で測定した太陽電池の電圧・電流特性を示すグラフである。このグラフでは、電流値が０となるときの電圧値が、太陽電池１０の開放電圧（Ｖ_OC）を示す。太陽電池１０としては、キヤノン製のＢＳ−０３を１０枚直列に接続して用いた。上記特性を測定した時の太陽電池１０の温度は４９℃であった。
【００１９】
図５から、太陽電池１０が良品の単位太陽電池から構成されている場合（以下「良品」と呼ぶ）にはＶ_OC＝１８３Ｖ、太陽電池１０に不良品の単位太陽電池が１枚混在している場合（以下「不良品混在」と呼ぶ）にはＶ_OC＝１６５Ｖであることが分かる。ところで、この太陽電池１０の場合、Ｖ_OCの温度係数は−０．４１％／ｄｅｇであることから、標準状態２５℃における開放電圧は、「良品」の方が２０１Ｖ、「不良品混在」の方が１８１Ｖと計算される。
【００２０】
ここで、太陽電池１０を構成する単位太陽電池１枚のＶ_OCの良品規格を２０Ｖ−５％以上（すなわち１９Ｖ以上）と設定しておくと、標準状態２５℃における単位太陽電池１枚あたりのＶ_OCが１８．１Ｖとなる「不良品混在」の方は、太陽電池１０が不良と判断できる。
【００２１】
このように、太陽電池１０を構成する単位太陽電池のいくつかが不良の状態にあれば、図５に示すように、開放電圧はその不良の単位太陽電池の枚数分低く観測されるので、太陽電池１０に不良の単位太陽電池が含まれていることを簡易に確認できる。
【００２２】
なお、本例では太陽電池１０の温度の測定手段として放射型温度計１３を用いたが、太陽電池１０自体の温度が計測できる他の測定計、例えば熱電対や測温抵抗体を用いても構わない。
【００２３】
（実施例１）
本例では、図２に示した太陽電池システムにおける太陽電池の良否判定方法について述べる。
【００２４】
図２の太陽電池２０は、太陽電池セル又は該太陽電池セルの集合体である太陽電池モジュールからなる単位太陽電池ごとにバイパスダイオードを設け、このような単位太陽電池を、一枚もしくは複数枚組み合わせて構成される直列体とした点が参考例１で用いた図１の太陽電池１０と異なる。
【００２５】
上記バイパスダイオードを設けた太陽電池２０は、太陽電池の一部に影がかかった場合でも発電が停止することがないため、近年では住宅用途の太陽発電システムなどに用いられている。
【００２６】
この場合は太陽電池の温度を測定することなく、次に示す方法により良否判定が可能となる。
【００２７】
図２の太陽電池２０の電圧は電圧計１１を用いて計測する。この計測された電圧は、太陽電池１０が負荷に繋がっていない状態すなわち開放状態になっていることから、開放電圧（Ｖ_OC）と呼ばれる。
【００２８】
参考例１と異なり、太陽電池の温度を測らず、シェード板１２を用いて１つの単位太陽電池づつ影にする。
【００２９】
日射強度と気温がある程度安定していれば、その間に、１単位太陽電池づつ影にしていき、もし電圧計の指示値が、他の単位太陽電池を影にしているときと比べて数Ｖ上昇するようなことがあれば、そのとき影にしている単位太陽電池が不良であることが確認できる。
【００３０】
例えば、７枚の単位太陽電池を直列化して構成された太陽電池の開放電圧が２００Ｖだったとする。直列体の一方から順に各々の単位太陽電池を影にしたとき各々の開放電圧が、１６８Ｖ、１７０Ｖ、１６９Ｖ、１６８Ｖ、１８６Ｖ、１６９Ｖ、１７０Ｖと測定された場合、電圧値が１８６Ｖを示している時に影にしている単位太陽電池（逆に言うとその時以外は発電している単位太陽電池）だけ、開放電圧が約１６Ｖ低いことになる。従って、この単位太陽電池だけが異常な状態にあると判断することができる。
【００３１】
良否の判定基準は、バイパスダイオードの入ってる単位太陽電池の開放電圧とすることができる。つまり、単位太陽電池一枚に１つ、言い換えれば単位太陽電池一枚のプラス端子とマイナス端子との間に１つのバイパスダイオードが入っている場合は、その単位太陽電池１枚分の開放電圧値が判定基準となる。また、単位太陽電池を構成する太陽電池セル１枚毎にバイパスダイオードが入っている場合は、太陽電池セル１枚の開放電圧値を判定基準とすることが可能である。
【００３２】
上述した方法によって不良の単位太陽電池が絞り込まれれば、同様の方法でその単位太陽電池を構成するどの太陽電池セルが異常なのかも確認できる。
【００３３】
なお、本例では単位太陽電池に影を落とすために、シェード板を使ったが、単位太陽電池毎に影を落とすことができれば、遮光布等を用いても構わない。
【００３４】
また、先に述べた参考例１と本例とを組み合わせて使用することで、更に精度良く太陽電池の良否判定を行うことができる。
【００３５】
すなわち、まず参考例１に示す方法で直列体の良否を判定する。ここでもし、不良と判断されたならば、その直列体を構成する単位太陽電池１枚ずつを本例の方法に従って良否判定を行う。その結果、複数の単位太陽電池の直列体で構成された太陽電池の中から、実際に異常である単位太陽電池を簡易に特定することができる。
【００３６】
（実施例２）
本例では、図３に示した太陽電池システムにおける太陽電池の良否判定方法について述べる。
【００３７】
図３の太陽電池３０は、複数の直列体がさらに複数並列化している点が参考例１で用いた図１の太陽電池１０と異なる。
【００３８】
この場合、まず測定したい直列体だけを残して、直列体毎に設置されている断路器１４を用い、その他の直列体を全て電気的に切り離す。
【００３９】
次に、参考例１に示す方法で直列体の良否を判定する。ここでもし、不良と判断された直列体があれば、その直列体を構成する単位太陽電池１枚ずつを実施例１の方法で良否判定を行う。
【００４０】
このような手順をとることにより、複数の直列体がさらに複数並列化されている太陽電池が設けてあるシステムにおいても、太陽電池の中から実際に異常が発生している単位太陽電池を簡易に特定することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、大掛かりな測定装置が不要で、既設の太陽電池においても簡易に良否が判定できる太陽電池の良否判定方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考発明の参考例１に係る太陽電池の良否判定方法を説明するために用いた太陽電池システムの模式図である。
【図２】本発明の実施例１に係る太陽電池の良否判定方法を説明するために用いた太陽電池システムの模式図である。
【図３】本発明の実施例２に係る太陽電池の良否判定方法を説明するために用いた太陽電池システムの模式図である。
【図４】従来の太陽電池の良否判定方法を説明するために用いた太陽電池システムの模式図である。
【図５】参考発明の参考例１に係る方法で測定した太陽電池の電圧・電流特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１、１０、２０、３０太陽電池、
２負荷、
３制御装置、
４電圧・電流センサ、
５日射センサ、
６温度センサ、
７処理装置、
８表示装置、
１１電圧計、
１２シェード板、
１３放射型温度計、
１４断路器。

Claims

太陽電池セル又は該太陽電池セルの集合体である太陽電池モジュールからなる単位太陽電池を、複数枚組み合わせて構成される直列体からなる太陽電池の良否判定方法において、
前記直列体をなす複数枚の単位太陽電池に光を照射するとき、該複数枚の単位太陽電池のうち任意の１枚の単位太陽電池のみに影を落とす工程１と、
前記工程１によって前記任意の１枚の単位太陽電池のみに影を落としているとき、前記直列体の開放電圧を測定する工程２と、
前記工程２によって得られた測定結果を複数記憶する工程３と、
前記工程３で複数記憶した個々の測定結果を比較して前記直列体を構成する単位太陽電池の良否を１枚ずつ判定する工程４と、
を有することを特徴とする太陽電池の良否判定方法。
前記工程４は、前記工程３で複数記憶した個々の測定結果の中から比較的高い開放電圧が得られた測定結果を抽出して使用することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の良否判定方法。
前記工程４は、前記抽出した比較的高い開放電圧が得られた測定結果に対応する単位太陽電池を不良品として判定することを特徴とする請求項２に記載の太陽電池の良否判定方法。
太陽電池セル又は該太陽電池セルの集合体である太陽電池モジュールからなる単位太陽電池を、複数枚組み合わせた直列体が複数本並列化されて構成される太陽電池アレイからなる太陽電池の良否判定方法において、
前記直列体ごとに電気回路を切り離す工程５と、
前記工程５を終えた各々の直列体の温度を測定する工程６と、
前記工程５を終えた各々の直列体の開放電圧を測定する工程７と、
前記工程６及び前記工程７の測定結果から、前記工程５を終えた各々の直列体の良否を判定する工程８と、
前記工程８において不良と判断された直列体に対して、該直列体を構成する複数枚の単位太陽電池のうち任意の１枚の単位太陽電池のみに影を落とす工程９と、
前記工程９によって前記任意の１枚の単位太陽電池のみに影を落としているとき、前記直列体の開放電圧を測定する工程１０と、
前記工程１０によって得られた測定結果を複数記憶する工程１１と、
前記工程１１で複数記憶した個々の測定結果を比較して前記直列体を構成する単位太陽電池の良否を１枚ずつ判定する工程１２と、
を有することを特徴とする太陽電池の良否判定方法。
前記工程１２は、前記工程１１で複数記憶した個々の測定結果から所定の標準状態における開放電圧を算出し、その算出値が予め定められた規格値に適合しているか否かによって、該測定結果に対応する単位太陽電池の良否を判定することを特徴とする請求項４に記載の太陽電池の良否判定方法。
前記工程１２は、前記工程１１で複数記憶した個々の測定結果の中から比較的高い開放電圧が得られた測定結果を抽出し、該抽出した測定結果に対応する単位太陽電池を不良品として判定することを特徴とする請求項４又は５に記載の太陽電池の良否判定方法。