JP7012552B2 - 太陽電池モジュール及び太陽光発電システム - Google Patents

Description

本発明は、瓦状に屋根の棟側と軒側とで上下方向に段差が生じるように配置する太陽電池モジュールにおいて、太陽電池モジュールの構成要素である太陽電池セルとバイパスダイオードの接続構成に関する。

従来、太陽電池モジュールに屋根瓦の機能を持たせ、通常の屋根瓦と混在させて並べるようにした瓦一体型の太陽電池モジュールが知られている。このような瓦一体型の太陽電池モジュールは四角型状の太陽電池モジュール本体の四辺の内、軒側の一辺が反対の棟側の一辺より低くなるように屋根の野地板の上に設置される。そのうえで、屋根に複数の太陽電池モジュールを設置する場合、棟側から軒側に向けて複数段の太陽電池モジュールが隣接設置される。

このため、より棟側に近く位置する（換言すると棟側に対して上段に位置する）太陽電池モジュールと、その下段に隣接位置する太陽電池モジュールとでは、少なくとも太陽電池モジュール一枚の厚み分程度の段差が生じることとなる。この段差により季節又は日射時刻の変化により、上段の太陽電池モジュールの影が下段の太陽電池モジュールに投影されうる。

ここで従来、太陽電池発電システムの基本単位となる太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルが直列に配置された太陽電池セル群（以下、太陽電池セルストリングと称する）を含んで構成されることが知られている。一枚の太陽電池モジュールは一般的に複数の太陽電池セルストリングを有する構成となっている。そして通常、太陽電池セルストリング毎にバイパスダイオードが各太陽電池セルストリングの始端と終端との間に接続される。例えば特許文献１（図６、図７）には、直列配置した複数の太陽電池セルを中央部分で折り返す形状とし、太陽電池セル２列分に相当する１つの太陽電池セルストリングの両端部にバイパスダイオードを配置している。同様の構造が特許文献２（図６）にも見られる。

ここでバイパスダイオードは太陽電池セルの一部に影が掛かり発生する電流が小さくなった場合、太陽電池モジュール全体として出力できる電流が影の掛かった太陽電池セルに制限されないように電流をバイパスして太陽電池モジュール全体としての発電効率の低下を防止する機能を有している。さらに、この影によって太陽電池セルの発電力が低下した状態になると、正常に発電している太陽電池セルと比較して電圧が低下することで、発電力が低下した状態の太陽電池セルが抵抗として働く。ここに発電状態の太陽電池セルから電流が流れると抵抗となった太陽電池セルが発熱してホットスポットとなり、最悪の場合セルを破壊してしまうことがある。このような発電力が低下した状態の太陽電池セルの破壊を防止するためにも、バイパスダイオードが接続されるのである。

特開２０１２-２３３３１５号公報 特開２０１２-６９５９３号公報

ところが、前記従来例の構造では、太陽電池セルストリングは直列配置した複数の太陽電池セルを中央部分で折り返し、太陽電池セル２列分の配列形状となっている。このため、季節又は日射時刻の変化により太陽電池セルの一部が太陽光の影に覆われたとしても、太陽電池セル２列分（１つの太陽電池セルストリング）を単位に発電が障害され、発電力の低下が生じることとなる。

例えば、図１６に示すように太陽電池セルが４列配置された太陽電池モジュール５１を考える。便宜のため、４列の太陽電池セルを５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄとする。太陽電池モジュール５１の回路構成は図１７に示すとおりであり、太陽電池セル５２ａ、５２ｂの２列からなる太陽電池セルが直列接続され、バイパスダイオード６０ａｂが接続される回路構成となっている。

同様に太陽電池セル５２ｃ、５２ｄの２列からなる太陽電池セルが直列接続され、バイパスダイオード６０ｃｄが接続される回路構成となっている。そして、太陽電池セル５２ａ、５２ｂの２列から成る太陽電池セルが１つの太陽電池セルストリング５４ＡＢを構成し、太陽電池セル５２ｃ、５２ｄの２列から成る太陽電池セルが別の太陽電池セルストリング５４ＣＤを構成する。

このような前提で、図１６において構造物等により太陽光が遮られ影５５が生じ、太陽電池セル５２ａの一部のみが影に覆われたとする。この場合太陽電池セルストリング５４ＡＢの一部の太陽電池セルで発電量が不足することとなる。しかしバイパスダイオード６０ａｂが作用し、発電量の不足は太陽電池セル５２ａ、５２ｂの２列分に及ぶこととなる。

このように、太陽電池セルストリングの一部が影に覆われたとしても、従来の太陽電池モジュールでは、太陽電池セル２列分を１つの単位として発電量が低下することとなる。このため、太陽電池モジュールの発電効率が大きく低下することが避けられない。

本発明は、このような実情を考慮してなされたものであり、その目的は、瓦一体型の太陽電池モジュールを軒側の一辺が反対の棟側の一辺よりも低く配置し、瓦状に設置する場合を想定している。この場合において、棟側から軒側に向けて複数段の太陽電池モジュールを隣接配置することにより生じる太陽光の影による発電効率の低下を従来よりも小さくすることにある。

前記の目的を達成するために本発明は、複数の太陽電池セルと、屋根上に設置される際に軒側および棟側となる辺にそれぞれ固定された枠体と、を有する太陽電池モジュールにおいて、前記枠体に沿う方向に１列で配置された前記太陽電池セルを直列接続した第１太陽電池セルストリングと、前記第１太陽電池セルストリングの始端と終端との間に電気的に接続された第１バイパスダイオードと、前記枠体に沿う方向に２列で配置された前記太陽電池セルを直列接続した第２太陽電池セルストリングと、前記第２太陽電池セルストリングの始端と終端との間に電気的に接続された第２バイパスダイオードと、を備え、前記第１太陽電池セルストリングの終端と前記第２太陽電池セルストリングの始端、または前記第１太陽電池セルストリングの始端と前記第２太陽電池セルストリングの終端とが電気的に接続されており、前記第１太陽電池セルストリングが前記枠体に隣接して配置されている太陽電池モジュール、としたものである。

また、本発明は、前記枠体に沿う方向に１列で配置された前記太陽電池セルを直列接続した第３太陽電池セルストリングと、前記第３太陽電池セルストリングの始端と終端との間に電気的に接続された第３バイパスダイオードとを備え、前記第３太陽電池セルストリングが、前記第１太陽電池セルストリングが隣接する前記枠体と対向する他の前記枠体に隣接して配置されている太陽電池モジュール、としたものである。

さらに、本発明は、前記太陽電池モジュールを屋根の傾斜に沿って複数設置した太陽光発電システムであって、前記屋根上に設置された第１太陽電池モジュールと、前記第１太陽電池モジュールに対して前記屋根の棟側に隣接して設置された第２太陽電池モジュールとを含み、前記第１太陽電池モジュールの棟側の前記枠体上に、前記第２太陽電池モジュールの軒側の前記枠体が設置され、前記第１太陽電池モジュールの棟側の前記枠体に、前記第１太陽電池モジュールの前記第１太陽電池セルストリングが隣接するように設置された太陽光発電システム、としたものである。

さらに、本発明は、前記太陽電池モジュールを屋根の傾斜に沿って複数設置した太陽光発電システムであって、前記太陽電池モジュールの軒側の前記枠体に近接して固定され、かつ軒側の前記枠体の上面よりも上方に突出した雪止部材を備え、前記第１太陽電池セルストリングが軒側の前記枠体に隣接して配置された太陽光発電システム、としたものである。

本発明における、太陽電池モジュール及び太陽光発電システムによれば、太陽電池セルの一部に影が掛かったときに、太陽電池モジュールの発電力が低下する割合を従来よりも少なくすることができる。

本発明の実施形態１に従う太陽電池モジュールの全体構成であって、受光面側から見た斜視図である。 本発明の実施形態１に従う太陽電池モジュールを傾斜した屋根に３段に設置したときの様子であり、設置面に対して横方向から見た断面図である。 図２に示すように太陽電池モジュールを設置したときの様子であり、設置面に対して上方から見た平面図である。 本発明の実施形態１に従う太陽電池モジュールの回路図である。 図２に示した設置構造において太陽電池モジュールと日射角度との関係を示す図である。 図５において影を生じる部分の拡大図である。 図３において太陽電池モジュールの上に生じる影の位置を示す図である。 本発明の実施形態１において影の影響を受ける太陽電池セルを示す回路図である。 本発明の実施形態２に従う太陽電池セル５列の太陽電池モジュールの回路図である。 本発明の実施形態３に従う太陽電池モジュールの回路図である。 本発明の実施形態３に従う太陽電池モジュール及び雪止金具を屋根上に設置したときの断面図である。 図１１において影を生じる部分の拡大図である。 図１１に示す設置構造を設置面上方から見た、太陽電池モジュールの上に生じる影の位置を示す平面図である。 本発明の実施形態３において影の影響を受ける太陽電池セルを示す回路図である。 本発明の実施形態４に従う太陽電池モジュールの回路図である。 従来の太陽電池モジュールの外観を示す斜視図である。 従来の太陽電池モジュールの回路図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施形態１］
（構成）
本実施形態の太陽電池モジュール１は、それ自体に屋根瓦の機能を持たせ、屋根の上に通常の屋根瓦と混在させて並べるようにした瓦一体型のものであり、図１に示すように四角形状の太陽電池モジュール本体２と、その周縁部四辺に取り付けられた４つの枠体３とを備えている。太陽電池モジュール本体２は各列同一個数の太陽電池セル２ａ、２ｂ、２ｃからなる３列の太陽電池セル群から構成されている。太陽電池モジュール本体２は受光面側の透光性基板、太陽電池セル及び裏面側を絶縁保護するバックシートを積層したものであって、封止材によってそれらが互いに接着されている。そして、太陽電池モジュール本体２の受光面から入射した太陽光が太陽電池セル２ａ、２ｂ、２ｃに当たることで発電が行われる。本実施形態では、太陽電池セルの種類は特に限定されず、例えば、単結晶、多結晶、薄膜等のシリコン系太陽電池、ＧａＡｓ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ等の化合物系太陽電池、色素増感、有機薄膜等の有機系太陽電池等があげられる。

図２は水平面に対する勾配角度αをもって傾斜した屋根に太陽電池モジュール１を上下に段差が生じるように３段に設置したときの様子であり、設置面を横方向から観察したときの断面図である。ここで棟側に配置された最上段の太陽電池モジュールを１ｕ、軒側に設置された最下段の太陽電池モジュールを１ｄ、中段の太陽電池モジュールを１ｍとする。また、太陽電池モジュール１ｕ、１ｍ、１ｄのそれぞれを構成する太陽電池セルを２ａ、２ｂ、２ｃとする。

ここで、３段に設置した太陽電池モジュール１ｕ、１ｍ、１ｄのそれぞれの枠体を３ｕ、３ｍ、３ｄとする。図示する通り、下段枠体３ｄの上部に一部分が重なり中段枠体３ｍが載置される。同様に中段枠体３ｍの上部に一部分が重なり上段枠体３ｕが載置される。このため、図６に示されるように、設置にあたり枠体３ｕ、３ｍ、３ｄはそれぞれ後述の高さＨ１の段差が生じることとなる。このような段差が生じる設置構造となるのは、平板瓦やスレートなどの屋根葺き材と太陽電池モジュールとを混ぜ置きする際に、それら屋根葺き材の表面と太陽電池モジュールの表面とが略同一面となるように設置する必要があるからである。

図３は図２のように設置した太陽電池モジュール１ｕ、１ｍ、１ｄを、設置面に対して上方から見た図である。枠体３ｕ、３ｍ、３ｄがそれぞれ棟側の一辺である長辺方向において一部重なる状態で配置されることを示している。

図４は枠体３に収納された太陽電池セル２ａ、２ｂ、２ｃ及びバイパスダイオード１０ａ、１０ｂｃの接続回路を示す。ここで一群の太陽電池セル２ａを直列に接続した１つの直列回路を太陽電池セルストリング４Ａと称する。また、一群の太陽電池セル２ｂ及び２ｃを直列に接続した１つの直列回路を太陽電池セルストリング４ＢＣとする。太陽電池セルストリング４Ａの正極端と太陽電池セルストリング４ＢＣの負極端とが電気的に接続されており、太陽電池モジュール全体で１つの直列回路となるように電気回路が構成されている。

次に、バイパスダイオード１０ａが太陽電池セルストリング４Ａの両端に接続される。より詳細には第１バイパスダイオード１０ａのアノードが太陽電池セルストリング４Ａの負極端に接続され、バイパスダイオード１０ａのカソードが太陽電池セルストリング４Ａの正極端に接続される。同様にバイパスダイオード１０ｂｃが太陽電池セルストリング４ＢＣの両端に接続される。より詳細にはバイパスダイオード１０ｂｃのアノードが太陽電池セルストリング４ＢＣの負極端に接続され、バイパスダイオード１０ｂｃのカソードが太陽電池セルストリング４ＢＣの正極端に接続される。

外部端子２０、２１は他の太陽電池モジュールの外部端子やインバータなどと電気的に接続され、発電した電力を外部へ伝送するための端子として機能する。図示するように外部端子２０、バイパスダイオード１０ａ、バイパスダイオード１０ｂｃ及び外部端子２１の順番に直列接続される。

図４から判るようにバイパスダイオード１０ａは太陽電池セルが１列に並んだ太陽電池セルストリング４Ａの始端と終端に接続され、バイパスダイオード１０ｂｃは太陽電池セルが２列に並んだ太陽電池セルストリング４ＢＣの始端と終端に接続される。さらに太陽電池セルストリング４Ａは棟側、太陽電池セルストリング４ＢＣは軒側に位置するように太陽電池モジュールが屋根上に設置される。なお、始端と終端とは、各太陽電池セルストリングの直列接続の両端を意味し、例えば、始端が正極側の端部であれば終端は負極側の端部となる。

なお、図４では直列に接続される太陽電池セル２ａはその始端側の３セルと終端側の３セルのみを記載する略図面としているが、実際の太陽電池セル２ａの実装においては始端側から終端側まで既定数のセルが配置されている。例えば、図１ではセルが１０個並んでいる。この略図面の記載方法は以下の回路図面においても同様である。

（動作）
本発明に係る太陽電池モジュール１の動作を説明する。図５は、図４で示すような回路構成を有する太陽電池モジュール１を図２に示したように設置した場合の、太陽電池モジュール１ｕ、１ｍ、１ｄと日射角度の関係を示すものである。例えば枠体３ｕ、３ｍに対する相対角度βをもって太陽電池モジュール１ｍに日が射せば、上段の枠体３ｕにより生じる影が太陽電池モジュール１ｍに投影されることとなる。

この様子を拡大したものが図６である。枠体３ｕ、３ｍに対する相対的な日射角度βをもって日が射すと、高さＨ１を有する枠体３ｕによる影Ｓ１が枠体３ｕの下段に位置する太陽電池モジュール１ｍに投影される。これにより、影Ｓ１が太陽電池モジュール１ｍを構成する太陽電池セル２ａの一部、より詳細には太陽電池セル２ａの棟側の一部を覆うこととなる。日射角度βがより鋭角となれば、影Ｓ１により覆われる太陽電池セル２ａの面積はより広くなる。

以上は日射により、枠体３ｕが枠体３ｕの下段に位置する太陽電池モジュール１ｍに投影する影Ｓ１について説明したものである。これは、図６では図示していないが、枠体３ｍが枠体３ｍの下段に位置する太陽電池モジュール１ｄに投影する影Ｓ１についても同様である。

図７は図５や図６について設置面の上方から見た場合を説明するものである。図７は枠体３ｕ、３ｍにより生じた影Ｓ１がそれぞれ太陽電池モジュール１ｍの太陽電池セル２ａの上部、太陽電池モジュール１ｄの太陽電池セル２ａの上部、より詳細には太陽電池モジュールにおいて棟側に位置する各太陽電池セル２ａの一部を覆うこととなる。この影Ｓ１により太陽電池モジュール１ｍの太陽電池セル２ａや太陽電池モジュール１ｄの太陽電池セル２ａの発電力が低下することとなる。

このように太陽電池セル２ａの発電力が低下すると、複数の太陽電池セル２ａからなる太陽電池セルストリング４Ａ全体の発電力も低下することとなる。この状態を回路図として示すのが図８である。理解容易のために、発電力が低下する太陽電池セルストリング４Ａを、斜線を付して表現した。なお、本実施形態では太陽電池セルストリング４Ａを構成する太陽電池セル２ａの全てに同じような影が掛かる場合を例示しているが、実際には、時刻や季節による太陽の高度変化によって影の向きは変わり、ストリング内の数枚の太陽電池セル２ａに影が掛かって発電力が低下する場合もあり、その場合でも、それら発電力が低下した太陽電池セルを含んだ直列接続回路である太陽電池セルストリング４Ａは全体として発電力が低下する。

ここで、図８に記載の太陽電池モジュール１において、発電力が低下するのは太陽電池セルが１列から構成される太陽電池セルストリング４Ａだけである。第２太陽電池セルストリング４ＢＣは影の影響がないため、発電量が低下することはない。このため、バイパスダイオード１０ａのみが作用して、発電力が低下した太陽電池セルストリング４Ａをバイパスして電流を流すと共に、バイパスダイオード１０ｂｃは作用せず、太陽電池セルストリング４ＢＣは正常に発電させることができる。よって、太陽電池モジュール１の全体としての発電力の低下は太陽電池セル２ａの１列分の低下に抑えることができ、それによって、従来と比較して太陽電池モジュール１の発電量の低下を抑制することができる。

（効果）
従来の太陽電池モジュールは、枠体の一辺に沿う方向に配置された太陽電池セルが２列毎に直列接続された２つの太陽電池セルストリングを備え、それら太陽電池セルストリングの始端と終端とにそれぞれバイパスダイオードが接続される構造となっている。このため、図１７に示すように太陽電池セルに影が投影された場合、発電量の低下は太陽電池セル２列分におよんでいた。しかし、本発明では、枠体３について影の生じやすい棟側の一辺に隣接する位置では、太陽電池セル２ａの１列を直列接続した太陽電池セル群である太陽電池セルストリング４Ａの始端と終端との間にバイパスダイオードを接続するようにした。このため、棟側の枠体３によって太陽電池セルの一部が影に覆われやすく、バイパスダイオードが作用する頻度の高い太陽電池セルストリング４Ａを太陽電池セル１列分とすることで、従来の太陽電池モジュールと比較して太陽電池モジュールの１日あたりの発電量の低下の割合を低減することができる。

このため、段差を設けて瓦状に太陽電池モジュールを設置したとしても、その設置構造により棟側に影が発生しやすくなった場合であっても、影の影響を太陽電池セル１列分に抑えることができる。この点、従来の太陽電池モジュールでは太陽電池セル２列分の電力低下が想定される。このため、同様の設置構造を採用した場合に、従来の太陽電池モジュールに比較して、本発明では影による発電量の低下の割合が少ない太陽電池モジュールを提供することができる。より具体的には、太陽電池モジュールの発電力の低下を太陽電池セル２列分から１列分に抑えることができる。なお、図８では太陽電池セルストリング４Ａの正極側端部と、バイパスダイオード１０ａのカソード側とを電気的に接続するバスバー配線が、太陽電池セルストリング４Ａに沿って、太陽電池セルストリング４Ａと太陽電池セルストリング４ＢＣとの間に配置されているが、バスバー配線は太陽電池モジュール１の棟側端部と太陽電池セルストリング４Ａとの間に設けられていてもよい。その場合、太陽電池セルストリング４Ａに含まれる太陽電池セル２ａの正極と負極の向きは図８とは逆向きとなり、バスバー配線は太陽電池セルストリング４Ａの負極側端部と、バイパスダイオード１０ａのアノード側とを電気的に接続する。そうすることで、太陽電池モジュール１の棟側端部と太陽電池セルストリング４Ａとの間の間隔を広げるとともに、広げた部分はバスバー配線が配置されているので、太陽電池モジュールのサイズを大きくすることなく、棟側に配置された太陽電池セル２ａへ影が掛かるのを抑制することができる。

［実施形態２］
実施形態２の構成を図９に示す。図４で示した実施形態１に従う太陽電池モジュールに軒側方向にさらに２列からなる太陽電池セル２ｄ、２ｅを配置するものである。実施形態１では３列の太陽電池セルの構成であったところ、実施形態２の太陽電池モジュールでは２列構成の太陽電池セルストリングを１つ軒側方向に追加し、太陽電池モジュール全体では複数の太陽電池セルを枠体に沿う方向に５列で配置する構成としたものである。

図９から判るようにバイパスダイオード１０ａは太陽電池セル２ａが１列に並んだ太陽電池セルストリング４Ａの始端と終端に接続され、バイパスダイオード１０ｂｃは太陽電池セル２ｂ、２ｃが２列に並んだ太陽電池セルストリング４ＢＣに接続される。さらにバイパスダイオード１０ｄｅは太陽電池セル２ｄ、２ｅが２列に並んだ太陽電池セルストリング４ＤＥに接続される。なお、太陽電池セルストリング４Ａは棟側であり、太陽電池セルストリング４ＤＥは軒側に位置する。

以上により、実施形態２であっても実施形態１の太陽電池モジュールと同一の効果を得ることができる。実施形態２では実施形態１の太陽電池モジュールに２列の太陽電池セルをさらに付加したが、これに限られるものではなく、実施形態１の太陽電池モジュールに軒側方向に２列の太陽電池セルを１つの単位として複数単位を付加するものであってもよい。

［実施形態３］
（構成）
図１０は実施形態３における太陽電池モジュール１の回路図である。ここで実施形態１と同じく太陽電池セル２ａは棟側に向き、太陽電池セル２ｃは軒側に向いているとする。そのうえで、実施形態１で示した太陽電池モジュールの回路図（図４）と異なるのは太陽電池セルストリングの構成である。

実施形態３では棟側の太陽電池セルストリング４ＡＢは太陽電池セル２ａ、２ｂの２列で構成され、軒側の太陽電池セルストリング４Ｃは太陽電池セル２ｃの１列で構成される。

これに伴い、バイパスダイオード１０ａｂは太陽電池セルストリング４ＡＢの両端に接続され、バイパスダイオード１０ｃは太陽電池セルストリング４Ｃの両端に接続される。そして、これら以外の太陽電池モジュールの構成は実施形態１に準じている。

次に上記太陽電池モジュール１の適用について説明する。積雪地域では、屋根に積もった雪が大きな塊となって落雪することを防止するために、雪止部材の一例として屋根面から突出する部材である雪止金具を軒先に設置する場合がある。特に太陽電池モジュールの受光面カバーは一般的にガラスが用いられており、瓦などの通常の屋根葺き材と比較して表面が滑らかであることから雪の滑り落ちる勢いが大きくなりやすく、周辺の安全を確保する為にも雪止金具は重要となる。そして、そのような雪止金具を太陽電池モジュールの軒先側に設置した場合、軒先に設置された雪止金具が太陽光の日射角度によって、屋根に設置された太陽電池モジュールの軒側に影を投影することが考えられる。

実施形態３は、雪止金具によって投影される影によって、太陽電池モジュールの発電力が低下する場合についての課題を解決する発明である。

図１１は、勾配角度αをもって傾斜する屋根に太陽電池モジュール１ｕ、１ｍ、１ｄを屋根の傾斜に沿って３つ並べて設置した場合の断面図である。説明容易のため実施形態１の図２とは異なり、太陽電池モジュール１ｕ、１ｍ、１ｄはそれぞれ重なることなく平面的に設置するものとする。太陽電池モジュール１ｕ、１ｍ、１ｄはそれぞれ太陽電池セル２ａ、２ｂ、２ｃから構成される。このような平面的な設置は、屋根葺き材の上に架台を設けて架台上に太陽電池モジュールを設置する通常の住宅用太陽光発電システムや、屋根の略全面に太陽電池モジュールを設置する屋根一体型太陽光発電システムで主に採用される。

軒先に相当する最下段の太陽電池モジュール１ｄの先端部に隣接するように雪止金具３０を設置する。太陽光は最下段の枠体３ｄに対する相対角度γで照射されているとする。

図１２は雪止金具３０の周辺を拡大した断面図である。枠体３ｄの上面から高さＨ２だけ突出した雪止金具３０により、季節又は日射時刻の変化により、雪止金具３０の影Ｓ２が太陽電池モジュール１ｄに投影される。これにより、太陽電池モジュール１ｄの太陽電池セル２ｃが雪止金具３０の影Ｓ２により覆われることとなる。

図１３はこれを説明するものであって、太陽電池モジュール１ｕ、１ｍ、１ｄの設置面に対して上方から見たときの平面図である。図１３は雪止金具３０により生じた影Ｓ２が太陽電池モジュール１ｄの太陽電池セル２ｃの下部、より詳細には太陽電池セル２ｃの軒側の一部を覆うこととなる。この影Ｓ２により、太陽電池モジュール１ｄの太陽電池セル２ｃの発電力が低下することとなる。

このように太陽電池セル２ｃの発電力が低下すると、複数の太陽電池セル２ｃからなる太陽電池セルストリング４Ｃ全体の発電力も低下することとなる。この状態を回路図として示すのが図１４である。理解容易のために、発電力が低下する太陽電池セルストリング４Ｃを斜線を付して表現した。

しかしながら、太陽電池モジュール１ｄにおいて、雪止金具３０の影によって発電力が低下するのは太陽電池セルが１列で構成される太陽電池セルストリング４Ｃだけである。太陽電池セルストリング４ＡＢは雪止金具３０による影の影響がなくそれによって発電力が低下することはない。このため太陽電池モジュール１ｄの全体としての発電力の低下は太陽電池セル２ｃの１列分の低下に抑えることができる。

太陽電池モジュール１の軒先側の先端部に隣接して雪止金具３０を設置したとしても、その設置構造により生じた、雪止金具３０の影による発電力の低下を太陽電池セル１列分に抑えることができる。このため従来の太陽電池モジュールに比較して、雪止金具３０の影による発電量の低下の割合が少ない太陽電池モジュールを提供することができる。

［実施形態４］
実施形態４は、太陽電池モジュールの棟側又は軒側の両辺周辺に生じる影による発電量の低下を少なくするための太陽電池モジュールの太陽電池セルストリングの構成に関するものである。すなわち、実施形態１と実施形態３とで示された太陽電池モジュールの太陽電池セルストリングの構成の特徴を包含するものである。

実施形態４における太陽電池モジュール１１の回路図を図１５に示す。太陽電池モジュール１１は太陽電池セル２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄからなる４列の太陽電池セル群から構成される。ここで太陽電池セル２ａは太陽電池モジュールの棟側の枠体に隣接して並べられており、太陽電池セル２ｄは太陽電池モジュールの軒側の枠体に隣接して並べられているとする。

太陽電池セルストリング４Ａは１列の太陽電池セル２ａの群からなる。太陽電池セルストリング４ＢＣは２列の太陽電池セル２ｂ、２ｃの群からなる。太陽電池セルストリング４Ｄは太陽電池セル２ｄの群からなる。

これに伴い、バイパスダイオード１０ａは太陽電池セルストリング４Ａの始端と終端との間に接続される。バイパスダイオード１０ｂｃは太陽電池セルストリング４ＢＣの両端に接続される。バイパスダイオード１０ｄは太陽電池セルストリング４Ｄの両端に接続される。

このような構成により、例えば、実施形態１に示したように太陽電池モジュールを段差を付けて屋根上に設置した上で、実施形態３に示したように軒先側に雪止金具を取り付けて、太陽電池モジュール１１の棟側および軒側のいずれにおいても影が掛かりやすくなった配置構造となったとしても、棟側および軒側のどちらでも太陽電池セル１列分に影の影響を抑えることができ、従来の太陽電池モジュールと比較して、影による１日当たりの発電量の低下の割合を少なくすることができる。

本発明は、瓦一体型の太陽電池モジュールへの適用について説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、広く太陽電池モジュールに利用することができる。

また、本発明は、複数の太陽電池モジュールを隣接して設置することにより構成される太陽光発電システムに広く利用することができる。

前記太陽光発電システムへの利用においては、太陽電池モジュールを屋根の傾斜に沿って複数設置した太陽光発電システムであって、傾斜下方に設置される第１太陽電池モジュールの棟側の枠体上に、傾斜上方に第２太陽電池モジュールの軒側の枠体が設置され、前記第１太陽電池モジュールの棟側の枠体に前記第１太陽電池セル群が隣接するように設置される構成とした太陽光発電システムが、好適である。

さらに、前記太陽光発電システムへの利用においては、太陽電池モジュールを屋根の傾斜に沿って複数設置した太陽光発電システムであって、前記太陽電池モジュールの軒側の枠体に近接して固定され、かつ前記軒側の枠体の上面よりも上方に突出した雪止部材を備え、前記第１太陽電池セル群が前記軒側の枠体に隣接して配置された太陽光発電システムが、好適である。

１、１ｕ、１ｍ、１ｄ 太陽電池モジュール
２ 太陽電池モジュール本体
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ 太陽電池セル
３、３ｕ、３ｍ、３ｄ 枠体
４Ａ、４ＢＣ、４ＤＥ 太陽電池セルストリング
４ＡＢ、４Ｃ 太陽電池セルストリング
４Ｄ 太陽電池セルストリング
１０ａ、１０ｂｃ、１０ｄｅ バイパスダイオード
１０ａｂ、１０ｃ バイパスダイオード
１０ｄ バイパスダイオード
２０、２１ 端子
３０ 雪止金具
５１ 太陽電池モジュール
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ 太陽電池セル
５４ＡＢ、５４ＣＤ 太陽電池セルストリング
５５ 影
６０ａｂ、６０ｃｄ バイパスダイオード
Ｓ１、Ｓ２ 影

Claims (4)

1. 複数の太陽電池セルと、屋根上に設置される際に軒側および棟側となる辺にそれぞれ固定された枠体と、を有する太陽電池モジュールにおいて、
   前記枠体に沿う方向に１列で配置された前記太陽電池セルを直列接続した第１太陽電池セルストリングと、
   前記第１太陽電池セルストリングの始端と終端との間に電気的に接続された第１バイパスダイオードと、
   前記枠体に沿う方向に２列で配置された前記太陽電池セルを直列接続した第２太陽電池セルストリングと、
   前記第２太陽電池セルストリングの始端と終端との間に電気的に接続された第２バイパスダイオードと、を備え、
   前記第１太陽電池セルストリングの終端と前記第２太陽電池セルストリングの始端、または前記第１太陽電池セルストリングの始端と前記第２太陽電池セルストリングの終端とが電気的に接続されており、
   前記第１太陽電池セルストリングが前記枠体に隣接して配置されている太陽電池モジュール。
2. 前記枠体に沿う方向に１列で配置された前記太陽電池セルを直列接続した第３太陽電池セルストリングと、
   前記第３太陽電池セルストリングの始端と終端との間に電気的に接続された第３バイパスダイオードとを備え、
   前記第３太陽電池セルストリングが、前記第１太陽電池セルストリングが隣接する前記枠体と対向する他の前記枠体に隣接して配置されている請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 請求項１または２に記載の太陽電池モジュールを屋根の傾斜に沿って複数設置した太陽光発電システムであって、
   前記屋根上に設置された第１太陽電池モジュールと、前記第１太陽電池モジュールに対して前記屋根の棟側に隣接して設置された第２太陽電池モジュールとを含み、
   前記第１太陽電池モジュールの棟側の前記枠体上に、前記第２太陽電池モジュールの軒側の前記枠体が設置され、
   前記第１太陽電池モジュールの棟側の前記枠体に、前記第１太陽電池モジュールの前記第１太陽電池セルストリングが隣接するように設置された太陽光発電システム。
4. 請求項１または２に記載の太陽電池モジュールを屋根の傾斜に沿って複数設置した太陽光発電システムであって、
   前記太陽電池モジュールの軒側の前記枠体に近接して固定され、かつ軒側の前記枠体の上面よりも上方に突出した雪止部材を備え、
   前記第１太陽電池セルストリングが軒側の前記枠体に隣接して配置された太陽光発電システム。

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