JP3612163B2

JP3612163B2 - Power generation unit and solar cell device using the same

Info

Publication number: JP3612163B2
Application number: JP04557297A
Authority: JP
Inventors: 恵司山田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 2005-01-19
Anticipated expiration: 2017-02-28
Also published as: JPH10242490A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に家屋の屋根などの日射を受ける場所に好適に設置される発電ユニット、及びその発電ユニットの複数を接続して成る太陽電池装置に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
近年、地球環境を保護する気運が高まる中で、太陽電池による太陽光発電システムが非常に注目されており、例えば、住宅用太陽光発電システムの開発が盛んに行われている。また、既に家屋の屋根に複数の太陽電池モジュールを接続配置して発電を行わせている住宅も多数出現している。
【０００３】
一般に、このような太陽電池モジュールどうしの接続は、一方の太陽電池モジュールの出力端子と他方の太陽電池モジュールの出力端子とを、一端にコネクタが設けられたケーブルを介して、太陽電池モジュールの裏面側に設けた空間において接続することにより行う方法（接続▲１▼：例えば、特開平７−３０２９２４号公報を参照）や、太陽電池モジュールに設けられた出力端子どうしを直接接続することにより行われている（接続▲２▼：例えば、実開昭６３−１５３５５８号公報を参照）。
【０００４】
上記の接続▲１▼においては、広い配線スペースが必要となるだけでなく、多数のケーブルにより誤配線となりやすく、しかも、ケーブルが長いとケーブルどうしが絡まるなどして問題である。また、このような誤配線やケーブルどうしの絡まりを防止するには、ケーブルに誤配線防止の表示を行ったり、ケーブルどうしが絡まらないようにケーブルを堅固に留めるための設備を設けなければならず、これにより作業が煩雑となったり構造が複雑とならざるを得ない。
【０００５】
また、接続▲１▼では、太陽電池モジュールどうしを接続した太陽電池装置において、その出力の取り出し部は、太陽電池装置の両端に分かれることになり、非常に離れた箇所から屋内に出力を取り込むことになったり、長い配線が必要となるなど問題である。
【０００７】
そこで、本発明は従来の諸問題を解消し、発電ユニットどうしの配線を簡便にかつ確実に行える画期的な発電ユニット及びそれを用いた太陽電池装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成させるために、本発明の発電ユニットは、基体に、太陽電池から成る光発電部と、該光発電部から出力を取り出す複数の端子部と、前記端子部と接続可能なコネクタ部と、を備えた発電ユニットであって、前記コネクタ部は、一の発電ユニットを一段目にしたときに、二段目に千鳥状に配置された、隣接する他の二つの発電ユニットの端子部どうしを直列接続させる。
【０００９】
また、本発明の太陽電池装置は本発明の発電ユニットの複数を接続して成る。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る一実施形態について図面に基づき説明する
図１（ａ）〜（ｃ）に発電ユニットＵの受光側の平面図、裏面図、及び側面図を、図２に図１におけるＡ−Ａ線断面図にて示すように、本発明の発電ユニットＵは、他の発電ユニットどうしを直列接続させるための複数のコネクタ部ｓ（ｓ１，ｓ２）を周縁部に備えたバックプレート（基体）１上に、複数の太陽電池素子（セル）２ａが直列及び／又は並列接続された光発電部である太陽電池２を樹脂体４中に封止している。そして、この太陽電池２の発電電力を少なくとも二方向（端部）から取り出すための円筒状に形成された樹脂の内側に電極が形成された端子部ｔ１，ｔ２を、裏面側の周縁部に露出させている。また、太陽電池２の受光側には、太陽電池２を覆う樹脂体４上に保護カバー３が設けられている。また、基体１の保護カバーが覆われていない上半分の領域にはビス止め孔８，９，１０が形成されている。これら基体１、樹脂体４、太陽電池２、樹脂体４及び保護カバー３から成る積層体は周囲を枠体６でかしめており、この枠体６と積層体との間に弾性体であるシール材５が介在されている。なお、発電ユニットＵの裏面側の一部領域に端子部ｔ１，ｔ２を露出させるブチルゴム等の弾性体から成る緩衝材７を被着させるようにするとよい。
【００１１】
ここで、基体１はアルミニウムやステンレス等の金属製であり、コネクタ部ｓは周囲が絶縁材料で囲まれた電極構造となっている。なお、この基体１は、金属材料でなくてもよく、例えば樹脂等の絶縁材料で構成されていてもよい。また、セル２ａは、多結晶シリコンから成るものを用いているが、単結晶シリコンや非晶質シリコン、もしくはシリコン以外の材料から成る各種結晶構造のものが使用可能である。樹脂体４は、ＥＶＡ（エチレン・ビニル・アセテート）を用いているが、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂等であってもよい。また、保護カバー３はホウ珪酸ガラスを用いているが、他の各種ガラス材料や各種透明樹脂材料等を用いることが可能であるが、光透過性，耐候性，及び強度的な点からガラス材料が最も好適に使用される。
【００１２】
次に、図３に示すように、上記発電ユニットどうしが接続されて成る太陽電池装置Ｐ（図中の白抜き領域）を、図３に示すような寄せ棟（あるいは図３とは形状が異なるが方形（ほうぎょう））とよばれるタイプの屋根Ｒに好適に配設可能な方法について説明する。なお、図中の白抜き以外の点線で示した領域Ｙは屋根葺材を示している。
図３の屋根Ｒの下端部３０において発電ユニットを順次配設していく様子について説明する。まず、図４（ａ）に示すように、屋根Ｒの下端部３０において、台形及び五角形から成る下地板１０（１０ａ，１０ｂ，・・・）を屋根下地に順に端から螺子止めすることにより、下地板が多数並設されて成る基準下地板ＳＴが完成する。
【００１３】
次いで、図４（ｂ）に示すように、下地板１０ａと１０ｂの中間に発電ユニットと同一平面形状の屋根葺材１１をビス止めし、下地板１０ｂとその隣の下地板１０ｃとの上に、１番目の発電ユニットＵ１を配設するが、この発電ユニットＵ１の配設前に、左端から３番目の下地板１０ｃの上端部に上述した発電ユニットに設けたコネクタ部ｓと同様なコネクタ２０を設ける。また、この１番目の発電ユニットＵ１の裏面の右端（受光面では左端、図４（ｂ）では裏面側を図示している）の端子部にターミネータ２１を設け、配線をここで短絡している。なお、このターミネータ２１は１番目の発電ユニットＵ１のみ設ける。
【００１４】
そして、図４（ｃ）に示すように、上記コネクタ２０の左側のコネクタ２０ａに、発電ユニットＵ１の受光面（紙面）からみて右端の端子を差し込み、１番目の発電ユニットＵ１を屋根下地にビス止めして固定する。
【００１５】
さらに、上記作業を繰り返して（ただし、２番目以降の発電ユニットの受光面側の左端の端子部には下地板に設けたコネクタの右側のコネクタに接続される。）、図４（ｄ）に示すように、基準下地板ＳＴの右端から２番目の上端部に太陽電池装置を横一列の太陽電池装置を完成した後に、後で結線するための結線部２３ａ及び開放電圧を測定するなどのための出力導出部２３ｂとを備えた引き込みコネクタ２３を設け、そして、図４（ｅ）に示すように、この引き込みコネクタ２３の結線部２３ａに、最右端の発電ユニットＵｎ＋１の受光面からみて右側の端子部を接続して、一列に発電ユニットが直列接続されて成る太陽電池装置が完成する。２段目以降については、一段目の発電ユニットのコネクタ部に千鳥状に接続していくことで容易に位置出しができ、そのままビス止めすれば配設を完了することができる。なお、各発電ユニットは屋根下地にビス止めすることにより、発電ユニットを屋根に堅固に固定することができる。
【００１６】
次に、図５に基づいて本発明の一列に発電ユニットを直列接続して成る太陽電池装置Ｐの回路構成について説明する。図５に示すように、各発電ユニットＵ１，Ｕ２，・・・の太陽電池２の出力端はバイパスダイオードＤ１，Ｄ２，・・・が接続されており、発電ユニットどうしはコネクタＳにより直列接続されている。また、左端の発電ユニットＵ１の左端にはターミネータＴｍが設けられており、このターミネータＴｍと各発電ユニットに内蔵された接続線Ｌ１，Ｌ２，・・・とにより短絡を実現しており、従来のような配線の引回しを無くすようにして、余分なスペースをとることのないようにしている。
【００１７】
なお、上記発電ユニットにおいて２つのコネクタ部と２つの端子部を設けた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、３つ以上のコネクタ部及び３つ以上の端子部を備えていてもよく本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の発電ユニットは、基体に、太陽電池から成る光発電部と、該光発電部から出力を取り出す複数の端子部と、前記端子部と接続可能なコネクタ部と、を備えた発電ユニットであり、前記コネクタ部は、一の発電ユニットを一段目にしたときに、二段目に千鳥状に配置され、隣接する他の二つの発電ユニットの端子部どうしを直列接続させる。このようにすることで、屋根等の設置面に非常に効率的かつ容易にワンタッチで発電ユニットどうしを接続することができるだけでなく、非常にコンパクトな太陽電池装置を提供することができる。
【００１９】
また、従来のように接続配線の誤配線を極力防止することができ、発電ユニットの取り付けの位置決め手段が不要となる。
【００２０】
また、配線を這わすスペースが不要となるので、太陽電池装置の構造や屋根下地を簡略化することができる上、周囲の屋根葺材との取り合いが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る発電ユニットの実施形態を説明する図であり、（ａ）は発電ユニットの受光側平面図、（ｂ）は裏面側平面図、（ｃ）は（ａ）の右側面図。
【図２】図１（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図。
【図３】家屋の屋根の一平面図。
【図４】（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ屋根に発電ユニットを配設していく様子を説明する平面図。
【図５】本発明に係る太陽電池装置の概略回路構成図。
【符号の説明】
１・・・基体
２・・・太陽電池（光発電部）
３・・・保護カバー
４・・・樹脂体
ｓ（ｓ１，ｓ２）・・・コネクタ部
ｔ１、ｔ２・・・端子部
Ｕ・・・発電ユニット
Ｐ・・・太陽電池装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power generation unit that is suitably installed particularly in a place that receives solar radiation, such as a roof of a house, and a solar cell device formed by connecting a plurality of the power generation units.
[0002]
[Prior art and its problems]
2. Description of the Related Art In recent years, solar power generation systems using solar cells have attracted a great deal of attention as the mood to protect the global environment has increased. For example, residential solar power generation systems have been actively developed. In addition, many houses have already appeared that generate power by connecting and arranging a plurality of solar cell modules on the roof of a house.
[0003]
Generally, such solar cell modules are connected to each other by connecting the output terminal of one solar cell module and the output terminal of the other solar cell module via a cable having a connector at one end. By connecting in a space provided on the side (connection (1): see, for example, JP-A-7-302924) or by directly connecting output terminals provided in the solar cell module. (Connection (2): see, for example, Japanese Utility Model Publication No. 63-153558).
[0004]
In the above connection (1), not only a wide wiring space is required, but a large number of cables tend to cause miswiring. Moreover, if the cables are long, the cables are entangled. In addition, in order to prevent such miswiring and cable entanglement, it is necessary to provide an indication to prevent miswiring on the cable and to provide a facility for firmly securing the cable so that the cables do not get entangled. This complicates the work and complicates the structure.
[0005]
In connection (1), in the solar cell device in which the solar cell modules are connected to each other, the output extraction part is divided at both ends of the solar cell device, and the output is taken into the indoor from a very remote place. And long wiring is necessary.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to solve the conventional problems and to provide an epoch-making power generation unit capable of easily and reliably wiring between power generation units and a solar cell device using the same.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a power generation unit of the present invention includes a photovoltaic power generation unit composed of a solar cell, a plurality of terminal units for extracting output from the photovoltaic power generation unit, and a connector unit connectable to the terminal unit. And when the one power generation unit is placed in the first stage, the connector part is arranged in a staggered manner in the second stage, and the terminal parts of the other two adjacent power generation units Connect them in series.
[0009]
Moreover, the solar cell device of the present invention is formed by connecting a plurality of power generation units of the present invention.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1A to FIG. 1C that illustrate an embodiment of the present invention based on the drawings. FIG. 2A is a plan view, a rear view, and a side view of a light receiving side of a power generation unit U. FIG. As shown in the line cross-sectional view, the power generation unit U of the present invention includes a back plate (base body) 1 having a plurality of connector portions s (s1, s2) for connecting other power generation units in series at the peripheral edge. The solar cell 2 that is a photovoltaic unit in which a plurality of solar cell elements (cells) 2 a are connected in series and / or in parallel is sealed in a resin body 4. And terminal part t1, t2 in which the electrode was formed inside the resin formed in the cylindrical shape for taking out generated electric power of this solar cell 2 from at least two directions (end part) is exposed to the peripheral part on the back side. I am letting. Further, a protective cover 3 is provided on the resin body 4 covering the solar cell 2 on the light receiving side of the solar cell 2. Also, screw fixing holes 8, 9, 10 are formed in the upper half region of the base 1 where the protective cover is not covered. The laminated body composed of the base body 1, the resin body 4, the solar battery 2, the resin body 4, and the protective cover 3 is caulked with a frame body 6, and a seal that is an elastic body is provided between the frame body 6 and the laminated body. A material 5 is interposed. In addition, it is good to make it adhere | attach the buffer material 7 which consists of elastic bodies, such as butyl rubber which exposes terminal part t1, t2 in the partial area | region of the back surface side of the electric power generation unit U. FIG.
[0011]
Here, the base body 1 is made of a metal such as aluminum or stainless steel, and the connector portion s has an electrode structure surrounded by an insulating material. In addition, this base | substrate 1 does not need to be a metal material, for example, may be comprised with insulating materials, such as resin. The cell 2a is made of polycrystalline silicon, but various crystal structures made of single crystal silicon, amorphous silicon, or materials other than silicon can be used. The resin body 4 uses EVA (ethylene vinyl acetate), but may be a silicone resin, an epoxy resin, or the like. Although the protective cover 3 is made of borosilicate glass, other various glass materials and various transparent resin materials can be used. However, the glass material is used in terms of light transmittance, weather resistance, and strength. Is most preferably used.
[0012]
Next, as shown in FIG. 3, the solar cell device P (outlined region in the figure) formed by connecting the power generation units to each other has a shape different from that shown in FIG. A method that can be suitably disposed on a roof R of a type called “square” will be described. In addition, the area | region Y shown with the dotted line other than the outline in the figure has shown the roof covering material.
A state in which the power generation units are sequentially arranged at the lower end 30 of the roof R in FIG. 3 will be described. First, as shown in FIG. 4A, at the lower end 30 of the roof R, the base plate 10 (10a, 10b,...) Made of a trapezoid and a pentagon is screwed to the roof base in order from the end. A reference base plate ST having a large number of base plates arranged side by side is completed.
[0013]
Next, as shown in FIG. 4 (b), the roof gutter 11 having the same planar shape as the power generation unit is screwed between the base plates 10a and 10b, and the base plate 10b and the adjacent base plate 10c are The first power generation unit U1 is disposed. Before the power generation unit U1, the connector 20 similar to the connector portion s provided in the power generation unit is provided at the upper end of the third base plate 10c from the left end. Provide. Further, a terminator 21 is provided at a terminal portion at the right end of the back surface of the first power generation unit U1 (the left end of the light receiving surface, and the back surface side is shown in FIG. 4B), and the wiring is short-circuited here. . The terminator 21 is provided only for the first power generation unit U1.
[0014]
Then, as shown in FIG. 4 (c), the rightmost terminal as viewed from the light receiving surface (paper surface) of the power generation unit U1 is inserted into the left connector 20a of the connector 20, and the first power generation unit U1 is screwed to the roof base. Stop and fix.
[0015]
Further, the above operation is repeated (however, the terminal portion at the left end on the light receiving surface side of the second and subsequent power generation units is connected to the connector on the right side of the connector provided on the base plate), as shown in FIG. As shown in the drawing, the solar cell device is completed on the second upper end portion from the right end of the reference base plate ST, and after completing the solar cell device in a horizontal row, the connection portion 23a for connecting later and the open circuit voltage are measured. And an output lead-out portion 23b. As shown in FIG. 4 (e), the connection portion 23a of the lead-in connector 23 is connected to the right-hand side of the light receiving surface of the power generation unit Un + 1 at the right end. A solar cell device in which the power generation units are connected in series in a row by connecting the terminal portions is completed. The second and subsequent stages can be easily positioned by connecting them in a staggered manner to the connector section of the first-stage power generation unit, and the arrangement can be completed by screwing them as they are. Each power generation unit can be firmly fixed to the roof by screwing the power generation unit to the roof base.
[0016]
Next, a circuit configuration of a solar cell device P formed by connecting power generation units in series in one row of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 5, bypass diodes D1, D2,... Are connected to the output terminals of the solar cells 2 of the power generation units U1, U2,. ing. Further, a terminator Tm is provided at the left end of the leftmost power generation unit U1, and a short circuit is realized by the terminator Tm and connection lines L1, L2,... Built in each power generation unit. Such wiring routing is eliminated so that no extra space is taken up.
[0017]
In addition, although the case where two connector parts and two terminal parts were provided in the above-mentioned power generation unit was explained, it is not limited to this and has three or more connector parts and three or more terminal parts. However, the present invention can be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention.
[0018]
【The invention's effect】
As described above, the power generation unit of the present invention includes a photovoltaic power generation unit made of a solar cell , a plurality of terminal portions for taking out outputs from the photovoltaic power generation unit, a connector unit connectable to the terminal unit, The connector section is arranged in a staggered manner in the second stage when one power generation unit is in the first stage, and the terminal sections of the other two adjacent power generation units are connected in series. Let By doing so, not only can the power generation units be connected to the installation surface such as the roof very efficiently and easily with one touch, but also a very compact solar cell device can be provided.
[0019]
In addition, it is possible to prevent erroneous connection wiring as much as possible, and a positioning means for mounting the power generation unit becomes unnecessary.
[0020]
Further, since a space for wiring is not required, the structure of the solar cell device and the roof base can be simplified, and the connection with the surrounding roof covering material is facilitated.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are diagrams illustrating an embodiment of a power generation unit according to the present invention, in which FIG. 1A is a plan view of a light receiving side of the power generation unit, FIG. 1B is a plan view of a back side, and FIG. Plan view.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 3 is a plan view of a roof of a house.
FIGS. 4A to 4E are plan views for explaining a state where power generation units are arranged on a roof, respectively.
FIG. 5 is a schematic circuit configuration diagram of a solar cell device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base | substrate 2 ... Solar cell (photovoltaic power generation part)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Protective cover 4 ... Resin body s (s1, s2) ... Connector part t1, t2 ... Terminal part U ... Power generation unit P ... Solar cell apparatus

Claims

A power generation unit comprising a photovoltaic power generation unit composed of a solar cell, a plurality of terminal portions for extracting output from the photovoltaic power generation unit, and a connector unit connectable to the terminal unit,
The connector unit is a power generation unit that connects two terminal units of two adjacent power generation units that are arranged in a staggered manner in the second stage when one power generation unit is in the first stage.

A solar cell device formed by connecting a plurality of power generation units according to claim 1.