JP4245724B2

JP4245724B2 - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP4245724B2
Application number: JP08322399A
Authority: JP
Inventors: 剛高田; 幸雄篠田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2019-03-26
Also published as: JP2000277771A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽光発電の主体となる太陽電池モジュールに関し、特に異常過熱防止のためのバイパスダイオードを備えた太陽電池モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
太陽光発電に用いられる従来の太陽電池モジュールの多くは、図１０，１１に示すように電気的に直列接続した複数枚の太陽電池セル３０を、透光性のある表面保護材３１と裏面保護材３２との間に挟持し、表面保護材３１と裏面保護材３２との間に封止樹脂層３３を形成して平盤のラミネート構造体とした構成のものである。その電気出力は、裏面の裏面保護材３２から取出された出力タブ線３４に接続された出力ケーブル３５により取出される。この出力タブ線３４と出力ケーブル３５の接続部分は、電気的な絶縁と防水などの目的から図１１に示すように端子箱３６で覆われ、内部が絶縁樹脂により封止されている。
【０００３】
太陽電池モジュール内部には、複数枚の太陽電池セル３０が直列接続され、電気出力を取出す正極の出力端子と負極の出力端子と、複数枚の太陽電池セル３０の枚数を等分したところに中間の出力端子が接続されている。そして、正極の出力端子と中間の出力端子間と、中間の出力端子と負極の出力端子間とにそれぞれバイパスダイオード３７が接続されている。各バイパスダイオード３７は、太陽電池セル３０の受光面側が落ち葉等によって遮られた場合、当該太陽電池セル３０が一種の抵抗として働くことになるので、その太陽電池セル３０に流れる電流を減らし、太陽電池モジュールの異常過熱を防止するとともに、バイパスダイオード３７により等分されている太陽電池セル３０のすくなくとも陰になっていない半分の太陽電池セル３０の出力を有効に取出すように働く。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような太陽電池モジュールにおいては、太陽電池セル３０を透光性のある樹脂で封止した後、端子箱３６を裏面に接着固定しなくてはならないため、組立作業数が多くコスト高になっている。また、端子箱３６に複数個のバイパスダイオード３７が収納されることや、接着面積を確保する意味でも端子箱３６が大きくなり勝ちであり、これにより太陽電池モジュールの外形寸法の設計に制約を受けるといった問題点もある。太陽電池セル３０を複数のブロックに分割し、各ブロックに対して並列にバイパスダイオード３７を挿入する構成の場合、各々のブロックから端子箱３６内まで配線を行なわなくてはならず、構成が複雑化するうえ、組立性も低くなっている。特開平１０―１０２７０８号公報には端子箱を使わず雄雌コネクタを樹脂モールドした太陽電池モジュールも開示されているが、雄雌コネクタの結合のため太陽電池モジュールに重なり部分を必要とし有効面積が減少し効率が低下する問題点がある。
【０００５】
本発明は、上記した従来の問題点を解消するためになされたもので、その課題とするところは、組立てが容易でコストの低減の可能な太陽電池モジュールを得ることであり、外形寸法の自由度の向上を推進できる太陽電池モジュールを得ることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を達成するために請求項１の発明は、複数の太陽電池セルが電気的に直列接続され、その複数の太陽電池セルの正極と負極との出力間にバイパスダイオードが接続された太陽電池モジュールについて、そのバイパスダイオードを、出力リード線を有しないチップ型として太陽電池セルの正極側にカソード端子を、負極側にアノード端子をそれぞれ直接電気的に接続し、かつ、バイパスダイオードとカソード端子又はアノード端子に接続される太陽電池モジュールの出力接続用端子を一部品化して構成する手段を採用する。
【０００７】
前記課題を達成するために請求項２の発明は、請求項１に係る前記手段におけるバイパスダイオードとカソード端子又はアノード端子に接続される太陽電池モジュールの出力接続用端子を絶縁樹脂でコネクタ接続可能な一体成形物とする手段を採用する。
【０００８】
前記課題を達成するために請求項３の発明は、請求項１又は請求項２のいずれかに係る前記手段におけるバイパスダイオードとカソード端子又はアノード端子に接続される太陽電池モジュールの出力接続用端子を一部品化したものを、太陽電池モジュールの受光面側の透光性保護材に予め固着する手段を採用する。
【０００９】
前記課題を達成するために請求項４の発明は、請求項１〜請求項３までのいずれかに係る前記手段におけるバイパスダイオードとカソード端子又はアノード端子に接続される太陽電池モジュールの出力接続用端子を一部品化したものの出力接続用端子を被覆するカバーを備える手段を採用する。
【００１０】
前記課題を達成するために請求項５の発明は、請求項１〜請求項４までのいずれかに係る前記手段における太陽電池セルの正極側とバイパスダイオードのカソード端子の接続部、及び負極側とアノード端子の接続部を絶縁保護する絶縁保護カバーを設ける手段を採用する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図９によって示す本実施の形態は、太陽光発電に用いられる異常過熱防止のためのバイパスダイオード１（図２参照）を備えた太陽電池モジュールに関するものである。この太陽電池モジュールは、タブ線２により電気的に直列接続した複数枚の太陽電池セル３を、図４に示すように封止樹脂層４を形成する透光性のある加熱融着樹脂シートに挟んで、これをガラス板等よりなる表面保護材５と耐候性フィルム等よりなる裏面保護材６との間に挟持して、真空引きしながら加熱して方形盤状のラミネート構造体として構成されている。加熱融着樹脂シートは加熱により溶融して表面保護材５と裏面保護材６との間に太陽電池セル３を封止した封止樹脂層４を形成し、全体をパネル状に一体化している。このラミネート構造体の周辺部に防水材を介して外枠７が装着されて図１に示すような太陽電池モジュールが構成される。
【００１２】
太陽電池セル３の電気出力は、出力タブ線８に接続される出力ケーブル９により外部に取出される。出力タブ線８は太陽電池モジュールの正極側と負極側とその中間電極から引出され、それぞれに、バイパスダイオード１と出力ケーブル９を接続するための出力接続用端子１０が接続されている。バイパスダイオード１は、出力リード線を有しないチップ型として出力タブ線８の正極側にカソード端子１１が、負極側にアノード端子１２がそれぞれ図３に示すように直接電気的に接続される。このバイパスダイオード１と出力接続用端子１０とは絶縁樹脂に封止された角型の一体部品１３として図６に示すように構成され、封止樹脂層４の形成前に図３に示すように配設される。一体部品１３は、バイパスダイオード１のカソード端子１１とアノード端子１２が絶縁樹脂の両側からほぼ水平方向に突出し、出力接続用端子１０が絶縁樹脂による嵌合構造１４内にほぼ垂直に立設された構成で、突出したカソード端子１１とアノード端子１２を出力タブ線８に直接接続することにより電気配線が完了する。図５において出力接続端子１０はアノード端子１２と一体化した構成であるが、カソード端子１１と一体化した構成となることもある。絶縁樹脂として熱伝導性の良い樹脂を選定すれば、バイパスダイオード１の放熱性を高めることができる。
【００１３】
一体部品１３の角型の基部から突出した嵌合構造１４の口縁には掛止用のフック１５が一体成形され、嵌合構造１４とその中の出力接続用端子１０とでコネクタが構成され、出力ケーブル９端に取付けられたケーブル側コネクタ１６と嵌め合いによるコネクタ接続が可能に構成されている（図６，７参照）。出力接続用端子１０とケーブル側コネクタ１６とは、導電性接着剤等により強固に接続されることもある。
【００１４】
この一体部品１３の取付け方としては、図４に示すように封止樹脂層４の形成前に基部の底面を表面保護材５の裏面に接着剤により接着し、嵌合構造１４を除き封止樹脂層４に埋没させる仕方のほか、図８に示すように出力タブ線８を裏面保護材６の背面に露出させ、太陽電池モジュールの裏面に固定する仕方もある。前者の取付け方を採れば、突出部は嵌合構造１４だけとなり、太陽電池モジュールの外形寸法の設計の制約が減少するうえ、小さな一体部品１３を強固に取付けることができる。また、後者の取付け方を採用する場合、バイパスダイオード１のカソード端子１１とアノード端子１２の接続部を絶縁保護する絶縁保護カバー１７で嵌合構造１４以外を被い、絶縁保護カバー１７内に絶縁樹脂１８を充填するとよい。この取付け方は太陽電池モジュールの成形後においても実施できる利点があり、小型の一体部品１３でも強固に取付け得る利点がある。なお、絶縁保護カバー１７については、図９に示すように出力ケーブル側のケーブル側コネクタ１６に構成してもよい。
【００１５】
太陽電池モジュールの出力を取出さない一体部品１３については、嵌合構造１４の出力接続用端子１０との接続部を密閉するカバー１９が図７に示すように装着され、これにより一体部品１３はバイパスダイオード１としてのみ機能する形態となる。一体部品１３を例えば正極出力側について雄型構成とし負極出力側については雌型構成とすることにより、太陽電池モジュール間を電気的に結合する配線作業がし易くなり施工性が向上する。このように、コネクタとバイパスダイオード１の結合した小型の一体部品１３を用いることにより従来のような端子箱が不要になるうえ、外形寸法の自由度が増し、組立作業も配線作業も簡略化することができ、コストの削減を推進することができる。また、同一部品により出力ケーブル９の接続部とバイパスダイオード１を構成でき、部品点数の削減にも寄与することができる。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、組立てが容易でコストの低減の可能な、外形寸法の自由度も向上する太陽電池モジュールが得られる。
【００１７】
請求項２の発明によれば、請求項１に係る前記効果とともに、配線作業を平易化することができる。
【００１８】
請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２のいずれかに係る前記効果とともに、一部品化により小型になった部品を強固に取付けることができる。
【００１９】
請求項４の発明によれば、請求項１〜請求項３までのいずれかに係る前記効果とともに、一部品を多機能部品として採用できるようになる。
【００２０】
請求項５の発明によれば、請求項１〜請求項４までのいずれかに係る前記効果とともに、部品の接続部の絶縁保護機能が向上し、部品も強固に取付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の太陽電池モジュールを示す斜視図である。
【図２】実施の形態の太陽電池モジュールの結線図である。
【図３】実施の形態の太陽電池モジュールの封止前の配線形態を示す部分拡大斜視図である。
【図４】実施の形態の太陽電池モジュールの部分断面図である。
【図５】実施の形態の他の太陽電池モジュールの一体部品の断面図である。
【図６】実施の形態の他の太陽電池モジュールの一体部品の斜視図である。
【図７】実施の形態の太陽電池モジュールの背面斜視図である。
【図８】実施の形態の太陽電池モジュールの一体部品の他の取付け方を示す部分断面図である。
【図９】実施の形態の太陽電池モジュールの一体部品の他の取付け方を示す部分断面図である。
【図１０】従来の太陽電池モジュールの斜視図である。
【図１１】従来の太陽電池モジュールの断面図である。
【符号の説明】
１バイパスダイオード、３太陽電池セル、５表面保護材、８出力タブ線、１０出力接続用端子、１１カソード端子、１２アノード端子、１３一体部品、１４嵌合構造、１７絶縁保護カバー、１９カバー。

Claims

複数の太陽電池セルが電気的に直列接続され、その複数の太陽電池セルの正極と負極との出力間にバイパスダイオードが接続された太陽電池モジュールであって、そのバイパスダイオードを、出力リード線を有しないチップ型として前記太陽電池セルの正極側にカソード端子を、負極側にアノード端子をそれぞれ直接電気的に接続するとともに、前記バイパスダイオードと前記カソード端子又は前記アノード端子に接続される当該太陽電池モジュールの出力接続用端子とを絶縁樹脂でコネクタ接続可能な一体成形物とした太陽電池モジュール。
請求項１に記載の太陽電池モジュールであって、前記一体成型物は、出力ケーブルに取り付けられたケーブル側コネクタとコネクタ接続されるコネクタ部を有し、該コネクタ部が当該太陽電池モジュールの裏面から突出されている太陽電池モジュール。
請求項１または請求項２に記載の太陽電池モジュールであって、前記一体成型物の出力接続用端子を被覆するカバーを有したものを、電気的に複数に分割した太陽電池モジュールの各部に並列に一個または複数個をバイパスダイオードとして接続した太陽電池モジュール。
請求項１〜請求項３までのいずれかに記載の太陽電池モジュールであって、太陽電池セルの正極側とバイパスダイオードのカソード端子の接続部、及び負極側とアノード端子の接続部を絶縁保護する絶縁保護カバーを設けた太陽電池モジュール。