TWI493737B - A photovoltaic power generation system, a photovoltaic power generation system, and a vehicle having a photovoltaic power generation device - Google Patents

A photovoltaic power generation system, a photovoltaic power generation system, and a vehicle having a photovoltaic power generation device Download PDF

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TWI493737B TW101101990A TW101101990A TWI493737B TW I493737 B TWI493737 B TW I493737B TW 101101990 A TW101101990 A TW 101101990A TW 101101990 A TW101101990 A TW 101101990A TW I493737 B TWI493737 B TW I493737B
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Masatomi Harada
Yoshiji Ohta
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Description

光發電裝置、光發電系統、及具備光發電裝置之車輛
本發明係關於一種將光轉換成電而發電之單位發電部經由連接點串聯連接之群發電部並聯連接而成之光發電裝置、具備將來自光發電裝置之電力轉換為預先設定之電力形態之電力調節器之光發電系統、及具備配置於車體之表面之光發電裝置之車輛。
太陽電池,用元件單體輸出電壓較低,因而在適用之情形下,係將複數之太陽電池串聯連接而構成太陽電池群,根據需要形成適宜之太陽電池模組。即,串聯連接複數之太陽電池形成太陽電池模組,但相對一部份之太陽電池之照射光之不均勻(例如背陰)會對太陽電池模組整體產生影響。
例如,僅在串聯連接之太陽電池之一部份產生背陰之情形下,於串聯之各行之間照射面積產生不均衡。照射面積在太陽電池相互之間不同之情形下,串聯連接之太陽電池之輸出,會被照射量(太陽光之照射量)最低之太陽電池限制。即,即使在背陰較小之情形下仍會影響到串聯連接之太陽電池整體,且輸出受到很大限制。
作為相對太陽電池之照射光之不均勻之對策,已周知係將旁路二極體並聯連接於太陽電池。該情形下,在照射光較少之行(背陰較大之行)中,利用旁路二極體之作用使旁路電流流動,在照射光照射該行之一部份之情形下,仍幾乎無助於輸出。又,亦會引起伴隨旁路二極體中之電壓下降之電力損失。
又,已提出作為背陰對策之各種技術(例如,參照專利文獻1至專利文獻4。)。
專利文獻1中揭示之技術係藉由使固定配置有太陽電池元件之頂材之棧材之方向與太陽電池元件之串聯連接方向平行,而將因棧材之影子引起之太陽電池元件之輸出低下均一化者。此技術係所謂之避免因設置所用之棧材引起之影子之影響之極其特殊之形態中之對策,而不是關於一般之照射光之不均勻之對策,不能稱之為所謂之背陰對策。又,係很難轉用於其他領域之技術。
專利文獻2中揭示之技術係在將由太陽電池元件構成之太陽電池模組於上下方向配置成階梯狀時,將太陽電池元件之串聯方向作為與上下方向正交之方向者。此技術係即使在下側之太陽電池模組上產生上側之太陽電池模組之影子之情形下仍不會產生問題者,但係將於上下方向配置成階梯狀之太陽電池模組作為對象,避免因太陽電池模組引起之影子之影響者,而不是關於一般之照射光之不均勻之對策,不能稱之為所謂之背陰對策。又,係很難轉用於其他領域之技術。
專利文獻3中揭示之技術係使太陽電池單元之長度方向與配置太陽電池單元而形成之太陽電池模組之長度方向正交,減輕因將太陽電池模組行重疊之情形下之行部之影子引起之輸出降低者,而不是關於一般之照射光之不均勻之對策,不能稱之為所謂之背陰對策。又,係很難轉用於其他領域之技術。
專利文獻4中揭示之技術係關於在產生影子之部位設置之太陽電池陣列中,預先大量設置太陽電池模組之片數者,而不是關於一般之照射光之不均勻之對策,不能稱之為所謂之背陰對策。又,係很難轉用於其他領域之技術。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開平7-217087號公報
[專利文獻2] 日本特開2001-36125號公報
[專利文獻3] 日本特開2001-111083號公報
[專利文獻4] 日本特開2002-237612號公報
如上所述,先前之太陽電池模組,作為背陰對策係限定於採用關於預先特定之背陰之對策。即,完全未考慮隨機產生之照射光之不均勻。又,作為隨機產生之照射光之不均勻之對策可考慮利用旁路二極體,但難以避免旁路二極體引起之輸出之低下、電力損失。
本發明係鑒於上述情況而完成者,其目的在於提供一種光發電裝置,其係藉由規定串聯連接將把光進行電性轉換而發電之單位發電部之群發電部之平面配置與群發電部相互間之連接,來避免照射光(太陽光)之不均勻(例如背陰引起之相對單位發電部之局部之照射光之低下)引起之影響,即使在發生照射光之不均勻時,仍可抑制照射面積與實際工作之單位發電部所占之面積之不平衡而實現有效之發電。
又,本發明之另一目的在於提供一種光發電系統,其係藉由具備本發明之光發電裝置,即使在相對光發電裝置發生照射光之不均勻時,仍可抑制照射面積與實際工作之單位發電部(群發電部、光發電裝置)所占之面積之不平衡而實現有效之發電。
又,本發明之又另一目的在於提供一種車輛,其係藉由具備本發明之光發電裝置,即使在相對光發電裝置發生照射光之不均勻時,仍可抑制照射面積與實際工作之單位發電部(群發電部、光發電裝置)所占之面積之不平衡而實現有效之發電,且將所發電之電力供給至車輛用電源系統而抑制照射光之不均勻引起之影響。
本發明之光發電裝置之特徵為其係具備複數之群發電部者,且,各個群發電部包含經由連接點串聯連接之單位發電部,上述群發電部具備在上述連接點中預先特定之特定連接點,上述特定連接點在上述群發電部之相互間連接。
根據以上之構成,本發明之光發電裝置,由於為將串聯連接之單位發電部構成之群發電部之特定之行(特定連接點)在群發電部之相互間並聯連接,成為實質上分散特定位置之單位發電部而配置之狀態,故可避免因僅在串聯連接中之特定之行中發生之照射光(太陽光)之不均勻(例如背陰引起之相對單位發電部之局部之照射光之低下)引起之影響,即使在發生照射光之不均勻時,仍可抑制照射面積與實際工作之單位發電部所占之面積之不平衡而實現有效之發電。
又,本發明之光發電裝置中,較好為上述單位發電部之受光面積在各個上述群發電裝置中大致相同。
根據該構成,本發明之光發電裝置,將包含受光面積即發電能力在串聯各行中大致一致之單位發電部之群發電部配置於受光部上,故使受光部中局部串聯各行之面積均等化,進而排除光發電裝置之內之單位發電部之配置之偏差使之均等化,故可進一步抑制相對串聯連接之特定之行(單位發電部)之照射光之不均勻之影響。群發電部內之各單位發電部之受光面積之差越小越好,相對面積最大之單位發電部之受光面積,面積最小之單位發電部之受光面積至少為90%以上為有效。
又,本發明之光發電裝置中,較好為上述特定連接點係將上述群發電部之上述單位發電部以相同個數劃分之邊界之連接點。
根據該構成,本發明之光發電裝置,由於可相對連接點之個數減少有必要在群發電部之相互間連接之特定連接點之個數,故連接形態可簡略化。
又,本發明之光發電裝置中,較好為上述劃分以上述群發電部中之上述單位發電部之配置之列單位或行單位予以設定。
根據該構成,本發明之光發電裝置,由於以列單位、行單位劃分單位發電部,故特定連接點之配置簡略化,且特定連接點之連接簡略化。
又,本發明之光發電裝置中,較好為上述特定連接點為上述連接點之全部。
根據該構成,本發明之光發電裝置,由於串聯連接之單位發電部為全部並聯連接之形態,故可更有效地抑制因相對於特定之行之照射光引起之影響,且確實地防止因照射光之不均勻引起之發電效率之低下。
又,本發明之光發電裝置中,較好為上述群發電部中之上述單位發電部之平面配置在上述群發電部之相互間相同。
根據該構成,本發明之光發電裝置,由於在串聯連接之單位發電部之平面中之位置在群發電部之相互間相同,故群發電部中之佈局變得簡單,且群發電部相互間之特定連接點之連接變得容易。
又,本發明之光發電裝置中,較好為相互鄰接之上述群發電部中之上述單位發電部之平面配置,至少其一部份在鄰接之上述群發電部之相互間不同。
根據該構成,本發明之光發電裝置,由於至少其一部份在鄰接之群發電部中之單位發電部之平面配置在群發電部之相互間不同,故單位發電部之配置之規則性受到極力抑制且單位發電部分散配置,可進一步抑制因照射光之不均勻引起之影響而防止發電效率之低下。
又,本發明之光發電裝置中,較好為上述群發電部中之上述單位發電部之平面配置,在鄰接之上述群發電部之相互間以90度之倍數旋轉。
根據該構成,本發明之光發電裝置,群發電部中之單位發電部之平面配置容易為不同狀態。
又,本發明之光發電裝置,可為上述群發電部以列方向或行方向之任意一者較另一者更長之方式配置,且上述群發電部在上述列方向或行方向之任一長度方向上其上述單位發電部之平面配置為不同之構成。
根據該構成,本發明之光發電裝置,對於在長度方向發生之照射光之不均勻可有效進行單位發電部之平面配置之變更,且可有效抑制發電效率之低下。
又,本發明之光發電裝置,可為上述群發電部中之上述單位發電部之平面配置,相對於鄰接之上述群發電部中之上述單位發電部之平面配置,在列單位或行單位之至少一者中不同之構成。
根據該構成,本發明之光發電裝置,由於在群發電部中之單位發電部之列單位或行單位之至少一者中鄰接之群發電部中之單位發電部之平面配置相互不同,故藉由極力抑制並分散配置單位發電部之配置之規則性,可進一步抑制因照射光之不均勻引起之影響,並防止發電效率之低下。
又,本發明之光發電裝置中,上述單位發電部為單一之光發電元件、或將上述光發電元件串聯或並聯連接之複合光發電元件之任意一者。
根據該構成,本發明之光發電裝置,藉由適宜地選定(選擇、組合)光發電元件,可使單位發電部根據需要具有電性特性。
又,本發明之光發電裝置,上述群發電部較好為上述單位發電部之配置相互不同之複數種類。
根據該構成,本發明之光發電裝置,由於位於相同之串聯行(特定之串聯行)之單位發電部未固定於群發電部中之特定之位置而是更分散地配置,例如在鄰接之群發電部中亦是完全不同之配置(位置狀態),故可有效抑制相對於受光面之部份之背陰等之因照射光之不均勻引起之影響。
又,本發明之光發電裝置中,較好為上述群發電部具備並聯連接於各個上述單位發電部之追加之單位發電部。
根據該構成,本發明之光發電裝置,由於在各群發電部中分別具備複數個單位發電部構成之串聯電路,且各串聯電路之相同之串聯行中,具備相互並聯連接之單位發電部,故即使在相同之串聯行仍可將一串聯電路中之單位發電部與其他之串聯電路中之單位發電部分離配置,故可有效抑制相對於受光面之部份之背陰等之因照射光之不均勻引起之影響。
又,本發明之光發電裝置中,較好為上述群發電部在一串聯電路中之上述單位發電部之配置與其他之串聯電路中之上述單位發電部之配置中,相對於相同之串聯行之配置相互不同。
根據該構成,本發明之光發電裝置,由於在群發電部中未將位於相同之串聯行(特定之串聯行)之各單位發電部固定於特定之位置而使其更分散地配置,故可容易地構成提高單位發電部之配置之不規則性之群發電部,可有效抑制相對受光面之部份之背陰等之因照射光之不均勻引起之影響,且提高生產率。
又,本發明之光發電裝置中,較好為由上述單位發電部之配置而構成之受光面為曲面狀。
根據該構成,本發明之光發電裝置,在安裝面之狀態為平面狀、曲面狀之任一情形下皆適用,且可進一步擴大適用範圍。
又,本發明之光發電裝置中,可具備安裝有上述群發電部之一片透光性基板。
根據該構成,本發明之光發電裝置,藉由集中輸出配置於列方向或行方向之群發電部,成為處理容易之模組形態。
又,本發明之光發電系統之特徵為其係具備光發電裝置、及將來自上述光發電裝置之電力轉換為預先設定之電力形態之電力調節器者,且上述光發電裝置係如本發明之光發電裝置。
根據該構成,本發明之光發電系統,可避免因相對光發電裝置之照射光之不均勻引起之影響,且即使在相對光發電裝置產生照射光之不均勻時,仍可抑制照射面積與實際工作之單位發電部(群發電部、光發電裝置)所占之面積之不平衡而實現有效之發電。
又,本發明之光發電系統中,較好為上述光發電裝置至少2者為相互並聯連接;上述光發電裝置各自具有之上述特定連接點在各個上述光發電裝置中設定為相同,且上述特定連接點在上述光發電裝置之相互間連接。
根據該構成,本發明之光發電系統,可抑制因相對配置於特定連接點之間之單位發電部之照射光之不均勻引起之影響。
又,本發明之車輛之特徵為具備車體與配置於上述車體之表面之光發電裝置者,且上述光發電裝置為本發明之光發電裝置。
根據該構成,本發明之車輛,可避免因相對光發電裝置之照射光(太陽光)之不均勻引起之影響,即使在相對光發電裝置產生照射光之不均勻時,仍可抑制照射面積與實際工作之單位發電部(群發電部、光發電裝置)所占之面積之不平衡而實現有效之發電。又,可將所發電之電力供給至車輛用電源並抑制因照射光之不均勻引起之影響。
本發明之光發電裝置可避免因僅在串聯連接中之特定之行中產生之照射光(太陽光)之不均勻(例如因背陰引起之相對單位發電部之局部之照射光之低下)引起之影響,且即使在產生照射光之不均勻時,仍可抑制照射面積與實際工作之單位發電部所占之面積之不平衡而實現有效之發電。
本發明之光發電系統可避免因相對光發電裝置之照射光之不均勻引起之影響,且即使在相對光發電裝置產生照射光之不均勻時,仍可抑制照射面積與實際工作之單位發電部(群發電部、光發電裝置)所占之面積之不平衡而實現有效之發電。
本發明之車輛可避免因相對光發電裝置之照射光(太陽光)之不均勻引起之影響,且即使在相對光發電裝置產生照射光之不均勻時,仍可抑制照射面積與實際工作之單位發電部(群發電部、光發電裝置)所占之面積之不平衡而實現有效之發電。又,可將發電之電力供給至車輛用電源並抑制因照射光之不均勻引起之影響。
以下,就本發明之實施形態,參照圖面進行說明。
<實施形態1>
參照圖1A至圖1F,說明本實施形態之光發電裝置1。
圖1A係模式性顯示本發明之實施形態1之光發電裝置1中之單位發電部之配置狀態及連接關係之俯視圖。
圖1B係將圖1A中所示之光發電裝置1中之單位發電部之連接關係作為等價電路顯示之等價電路圖。
本實施形態之光發電裝置1具備將光進行電性轉換而發電之單位發電部D1、單位發電部D2(以下,無須相互區分單位發電部D1、單位發電部D2之情形下,有時會僅當做單位發電部D。)。另,單位發電部D,為顯示方向性係用二極體符號記載。
單位發電部D係單一之光發電元件、或將光發電元件串聯或並聯連接之複合光發電元件之任一者。因此,光發電裝置1藉由適宜選定(選擇、組合)光發電元件而使單位發電部D具有根據需要之電力特性。在此,所謂光發電元件,係產生根據具有該物質之物性(特性)而定之單位電動勢者,例如,由矽太陽電池形成。
將矽太陽電池作為單一之光發電元件(pn接合為1個矽太陽電池)時,單位發電部D得到約0.5 V~0.7 V左右之輸出(電壓)。若為9串聯(參照實施形態2、圖2A、圖2B),則得到約4 V~6 V之輸出(電壓)。
將矽太陽電池複數串聯連接而作為複合光發電元件時,可得到與串聯連接之個數分之電壓相對應之輸出。又,將矽太陽電池複數並聯連接而作為複合光發電元件時,可得到與並聯連接之個數分之電流相對應之輸出。
另,本發明中,雖舉太陽電池、矽太陽電池之例,但並不限於此,亦可相對產生相同作用之光發電元件應用本發明。
光發電裝置1具備藉由經由連接點CP12串聯連接單位發電部D1及單位發電部D2而將單位發電部D進行2串聯而構成串聯電路之群發電部G11。又,光發電裝置1具備與群發電部G11相同之構成之群發電部G12、群發電部G21、及群發電部G22(以下,在無須相互區分群發電部G11、‧‧‧、群發電部G22之情形下,有時僅當做群發電部G)。
群發電部G11、群發電部G12、群發電部G21、群發電部G22係以成為相互並聯之關係之方式經由連接線CW1連接於裝置端子T1,又,經由連接線CW2連接於裝置端子T2。
即,光發電裝置1,並聯連接有4個(矩陣狀之2列×2行=4)作為將單位發電部D進行2串聯之發電電路(串聯電路)之群發電部G,且自裝置端子T1、裝置端子T2提取經光發電之電力。
單位發電部D1、單位發電部D2在群發電部G之行方向DL上配置(平面配置)。另,可將單位發電部D平面配置於列方向DR而非行方向DL。
群發電部G11、‧‧‧、群發電部G22至少配置於行方向DL或列方向DR之任一者上。即,分別在行方向DL(群發電部G之第1列)上配置有群發電部G11及群發電部G12,在行方向DL(群發電部G之第2列)上配置有群發電部G21及群發電部G22,且分別在列方向DR(群發電部G之第1行)上配置有群發電部G11及群發電部G21,在列方向DR(群發電部G之第2行)上配置有群發電部G12及群發電部G22。
本實施形態中,關於群發電部G之配置,係備齊行方向DL及列方向DR之雙方而作為矩陣狀,例如亦可使在列方向(或列方向DR)上鄰接之群發電部G為稍微移位之形態。即,在行方向DL或列方向DR之至少一方中備齊則可。另,以下之實施形態中亦相同。
光發電裝置1中,群發電部G11具有之連接點CP12,與其他之群發電部G(群發電部G12、群發電部G21、群發電部G22)具有之連接點CP12,相互經由連接線CW12並聯連接。即,連接點CP12係作為連接點CP12(本實施形態中為1個)之中預先特定之特定連接點SP12而與其他之群發電部G之特定連接點SP12相互連接。本實施形態之光發電裝置1中,由於連接點CP12在各個群發電部G中僅為1個,故連接點CP12為各個群發電部G(單位發電部D1、單位發電部D2相互間)中之連接點,全部之連接點CP12為特定連接點SP12。
如上所述,本實施形態之光發電裝置1係將把光進行電性轉換而發電之單位發電部D(單位發電部D1、單位發電部D2)經由連接點CP12串聯連接之群發電部G(群發電部G11、群發電部G12、群發電部G21、群發電部G22)至少配置於行方向DL或列方向DR之任一者上,且並聯連接群發電部G之光發電裝置1,群發電部G具備在連接點CP12之中預先特定之特定連接點SP12,特定連接點SP12在群發電部G之相互間連接。
因此,本實施形態之光發電裝置1,係將串聯連接之單位發電部D(單位發電部D1、單位發電部D2)構成之群發電部G(群發電部G11、群發電部G12、群發電部G21、群發電部G22)之特定之行(特定連接點SP。例如特定連接點SP12)在群發電部G(群發電部G11、‧‧‧、群發電部G22)之相互間並聯連接,將特定位置之單位發電部D(例如圖1A中左端之群發電部G11、群發電部G21中之單位發電部D1)實質上分散而配置之狀態(左端之群發電部G11、群發電部G21以外中之單位發電部D1之配置狀態),故可避免因僅在串聯連接中之特定之行產生之照射光(太陽光)之不均勻(例如因背陰之單位發電部D(例如在行方向DL上為相同配置之左端之單位發電部D1)造成之局部之照射光之低下)引起之影響,且即使在產生照射光之不均勻時,仍可抑制照射面積與實際工作之單位發電部D所占之面積之不平衡而實現有效之發電。另,如本實施形態之最後記載所示,即使在行方向DL或列方向DR上未備齊配置群發電部G之情形下,仍可同樣得到如此之作用效果。
其次,就照射光嚴重不均勻,且相對某位置之單位發電部D(例如群發電部G21之單位發電部D1)之照射光極低之情形之發電狀態(作用)進行說明。即,就光發電裝置1之受光面之一部份,例如被障礙物遮擋日照而產生部份之影子(部份陰影)之情形之發電狀態進行說明。
作為部份陰影之具體例,就相對群發電部G11之單位發電部D2與群發電部G12之單位發電部D1之照射光變低而不能有效地動作(光發電)之情形(陰影狀態例1)進行說明。整體中相對單位發電部D有8個受光面積(單位發電部D×8個)而為6個照射面積(受光面積)。即,陰影狀態例1中,相對8個單位發電部D,照射比例為6/8=0.75(75%)。
未連接有連接線CW12之先前之形態之光發電裝置(比較先前例1)之2串聯(4並聯)之發電電路之情形下,在相當於群發電部G11之2個單位發電部D1、單位發電部D2之內,一方(單位發電部D2)為未動作之狀態,且由於相當於群發電部G11之串聯連接之電路整體之電流受到限制,故作為發電電路(群發電部G11)整體動作被限制,與群發電部G11相對應之串聯電路(發電電路)為實質上未動作之狀態。群發電部G12亦同樣,與此相對應之串聯電路(發電電路)為實質上未動作之狀態。
即,比較先前例1中,實質上有助於發電的是群發電部G21與群發電部G22。群發電部G11之單位發電部D1與群發電部G12之單位發電部D2,雖能照到照射光,但對發電幾乎沒有幫助。
相對比較先前例1,陰影狀態例1之光發電裝置1中,由於並聯連接之群發電部G11、群發電部G12、群發電部G21、群發電部G22分別具有之單位發電部D1與單位發電部D2之間之各個連接點CP12係在連接線CW12上相互連接,故即使為群發電部G11之單位發電部D2與群發電部G12之單位發電部D1因部份陰影而不動作之狀態,處於日照狀態之群發電部G11之單位發電部D1與群發電部G12之單位發電部D2,仍可有助於發電。
將測定具備連接線CW12之光發電裝置1之陰影狀態例1中之輸出特性、與不具備連接線CW12之比較先前例1中之輸出特性之結果之例,顯示於圖1C及圖1D中。
圖1C係將圖1A中所示之光發電裝置1之輸出電流之電壓依存性之一例用電流對電壓繪圖之圖表,且將全面受到日照之情形之特性作為全面日照電流特性VIf,將陰影狀態例1之情形之特性作為陰影狀態電流特性VIs1顯示,將用於進一步比較之比較先前例1之情形之特性作為比較先前電流特性VIc1顯示。
即,將橫軸作為發電電壓,將縱軸作為發電電流,將3種情形(全面日照/陰影狀態例1/比較先前例1)作為參數顯示。全面日照電流特性VIf中之電流較大,比較先前電流特性VIc1中之電流較小,陰影狀態電流特性VIs1中之電流相對全面日照電流特性VIf較小而相對比較先前電流特性VIc1較大。
另,陰影狀態例1(陰影狀態電流特性VIs1)中之短路電流值(電壓0 V中之電流)由於受到日照之群發電部G之並聯電路等價地存在3個,故約為全面日照電流特性VIf之3/4。又,比較先前例1(比較先前電流特性VIc1)中之短路電流值由於受到日照之群發電部G之並聯電路等價地存在2個,故約為全面日照電流特性VIf之一半(2/4)。
圖1D係將圖1C中所示之電流對電壓之圖表作為電力對電壓繪圖者,且將全面受到日照之情形之特性作為全面日照電力特性VPf,將陰影狀態例1之情形之特性作為陰影狀態電力特性VPs1顯示,將用於進一步比較之比較先前例1之情形之特性作為比較先前電力特性VPc1顯示。
即,將橫軸作為發電電壓,將縱軸作為發電電流,將3種情形(全面日照/陰影狀態例1/比較先前例1)作為參數顯示。全面日照電力特性VPf中之電流較大,比較先前電力特性VPc1中之電流較小,陰影狀態電力特性VPs1中之電流相對全面日照電力特性VPf較小而相對比較先前電力特性VPc1較大。
具體而言,全面日照電力特性VPf中,相對以峰值大約可得到2.03 W之輸出,比較先前電力特性VPc1中,儘管受光面積之75%受到日照,但只能得到峰值中作為全面日照時之電力之46%之約0.92 W之輸出。其原因係由於群發電部G11與群發電部G12對發電沒有幫助,而事實上僅在群發電部G21與群發電部G22中進行發電。
另,比較先前電力特性VPc1中,儘管4個群發電部G中之2個在發電,但仍為較全面日照時之輸出之一半還稍低之輸出,係因發電電流之一部份自有助於發電之群發電部G21及群發電部G22向對發電沒有幫助之群發電部G11及群發電部G12逆流之故。若在各群發電部G之輸出端設置逆流防止二極體,則可防止該逆流,但會招致發電電流通過二極體時之損失。
另一方面,陰影狀態電力特性VPs1中,輸出在峰值中約為1.47 W,相對比較先前電力特性VPc1之峰值(輸出0.92 W)可得到59%之高輸出值。又,約為1.47 W之輸出,相對全面日照電力特性VPf之峰值相當於73%(3/4),可得到大致接近日照面積比例之輸出。
即,由於具備連接線CW12,光發電裝置1中之日照部份在等價電路上,群發電部G11、G21、G22之各單位發電部D1彼此(3個)並聯連接者與群發電部G12、G21、G22之各單位發電部D2彼此(3個)並聯連接者為串聯連接之狀態,即單位發電部D1與單位發電部D2每相同數目串聯之狀態。因此,係因受到日照之全部之單位發電部D不會因部份陰影而成為不能發揮功能之狀態之單位發電部D而被限制輸出,可進行高效之發電之故。
即,藉由設置連接線CW12,不論是屬於哪個群發電部G之單位發電部D還是單位發電部D1與單位發電部D2以相同數目受到日照之狀態,均可得到接近日照面積比例之輸出比例(相對於全面日照時輸出之比率)。另,若單位發電部D之並聯個數增多(參照實施形態2),則即使未必數目相同亦可發揮相同作用。
因此,例如,即使在群發電部G21之單位發電部D2與群發電部G22之單位發電部D1影子重合之情形,或群發電部G11之單位發電部D1與群發電部G12之單位發電部D2影子重合之情形下,可同樣進行高效之發電。
其次,作為部份陰影之其他之具體例,就相對群發電部G11之單位發電部D1與群發電部G21之單位發電部D1之照射光變低而不能有效地動作(光發電)之情形(陰影狀態例2)進行說明。整體中相對單位發電部D有8個受光面積(單位發電部D×8個),變為6個照射面積(受光面積)。即,陰影狀態例2中與陰影狀態例1相同,相對8個單位發電部D照射比例為6/8=0.75(75%)。
未連接有連接線CW12之先前之形態之光發電裝置(比較先前例2)之2串聯(4並聯)之發電電路之情形下,在相當於群發電部G11之2個單位發電部D1、單位發電部D2之內,一者(單位發電部D1)為未動作之狀態,且由於相當於群發電部G11之串聯連接之電路整體之電流受到限制,故作為發電電路(群發電部G11)整體動作被限制,與群發電部G11相對應之串聯電路(發電電路)為實質上未動作之狀態。群發電部G21亦同樣,與此相對應之串聯電路(發電電路)為實質上未動作之狀態。
即,比較先前例2中,實質上有助於發電的是群發電部G12與群發電部G22。群發電部G11之單位發電部D2與群發電部G21之單位發電部D2,雖然能照到照射光,但對發電幾乎沒有幫助。
相對比較先前例2,陰影狀態例2之光發電裝置1中,由於並聯連接之群發電部G11、群發電部G12、群發電部G21、群發電部G22分別具有之單位發電部D1與單位發電部D2之間之各個連接點CP12在連接線CW12上相互連接,故即使為群發電部G11之單位發電部D1與群發電部G21之單位發電部D1因部份陰影而未動作之狀態,處於日照狀態之群發電部G11之單位發電部D2與群發電部G21之單位發電部D2,仍可有助於發電。
陰影狀態例2之情形,處於日照狀態下之部份係在等價電路上將4個單位發電部D2之並聯連接與2個單位發電部D1之並聯連接予以串聯連接者。因此,由於串聯之各行之日照面積不平衡,故單位發電部D2,雖然4個皆在日照狀態下,但只有2個受到日照之單位發電部D1而使電流受到限制,發電效率較陰影狀態例1之情形更低。
然而,即使在陰影狀態例2之情形下,發電效率與陰影狀態例1相同,與比較先前例2相比較高。即,群發電部G11之單位發電部D2及群發電部G21之單位發電部D2有助於發電,故與不具備連接線CW12之比較先前例2相比,可得到更高之發電量。
將測定具備連接線CW12之光發電裝置1之陰影狀態例2中之輸出特性與不具備連接線CW12之比較先前例2中之輸出特性之結果之例顯示於圖1E及圖1F中。
圖1E係將圖1A中所示之光發電裝置1之輸出電流之電壓依存性之一例用電流對電壓繪圖之圖表,且將全面受到日照之情形之特性作為全面日照電流特性VIf,將陰影狀態例2之情形之特性作為陰影狀態電流特性VIs2顯示,將用於進一步比較之比較先前例2之情形之特性作為比較先前電流特性VIc2顯示。另,圖1E中之全面日照電流特性VIf與圖1C中之全面日照電流特性VIf相同(大致相同之電流值)。
即,將橫軸作為發電電壓,將縱軸作為發電電流,將3種情形(全面日照/陰影狀態例2/比較先前例2)作為參數顯示。全面日照電流特性VIf中之電流較大,比較先前電流特性VIc2中之電流較小,陰影狀態電流特性VIs2中之電流相對全面日照電流特性VIf較小而相對比較先前電流特性VIc2較大(細節之差異請容後述)。
另,圖1E中之比較先前電流特性VIc2為與圖1C中之比較先前電流特性VIc1大致相同之電流值。這是由於比較先前例2亦與比較先前例1之情形相同,在不具備連接線CW12之狀態下,實質上有2個群發電部G在發電。又,陰影狀態例2(陰影狀態電流特性VIs2)中之短路電流值,由於因受到日照之單位發電部D1只有2個而使電流受到限制,故與不具備連接技術方案CW12之比較先前例2(比較先前電流特性VIc2)大致相同,約為全面日照時之一半(2/4)之電流。
圖1F係將圖1E中所示之電流對電壓之圖表作為電力對電壓繪圖者,且將全面受到日照之情形之特性作為全面日照電力特性VPf,將陰影狀態例2之情形之特性作為陰影狀態電力特性VPs2顯示,將用於進一步比較之比較先前例2之情形之特性作為比較先前電力特性VPc2顯示。
即,將橫軸作為發電電壓,將縱軸作為發電電流,將3種情形(全面日照/陰影狀態例2/比較先前例2)作為參數顯示。全面日照電力特性VPf中之電流較大,比較先前電力特性VPc2中之電流較小,陰影狀態電力特性VPs2中之電流相對全面日照電力特性VPf較小而相對比較先前電力特性VPc2較大(細節之差異其後說明)。
具體而言,在沒有連接線CW12之情形下,群發電部G11之單位發電部D2及群發電部G21之單位發電部D2幾乎對發電沒有幫助,與此相對,在有連接線CW12之情形下,群發電部G11之單位發電部D2及群發電部G21之單位發電部D2有助於發電,故陰影狀態電流特性VIs2為較電壓為0.8 V附近更高之值,且與比較先前例2(比較先前電流特性VIc2)相比電流更多。
又,隨著陰影狀態電流特性VIs2中之電流之增加,陰影狀態電力特性VPs2中之電力之峰值較比較先前電力特性VPc2中之電力之峰值更高,且作為電力可得到0.99 W,與比較先前電流特性VIc2中之電力之峰值相比為約8%之高輸出。
另,作為與部份陰影更不同之具體例,假定群發電部G11之單位發電部D1與D2為影子之情形(陰影狀態例3)。陰影狀態例3中,由於群發電部G12、群發電部G21、群發電部G22未受影子之影響,故屬於群發電部G12、群發電部G21、群發電部G22之各個單位發電部D與連接線CW12之有無無關可進行通常之輸出,且可進行群發電部G為3並聯之發電。即,連接有連接線CW12之情形與未連接有連接線CW12之情形中,發電效率大致等同,可得到接近日照面積比例之高效率之輸出。
如以上說明,本實施形態(本發明)中,藉由設置連接線CW12,與沒有連接線CW12之情形相比,在陰影狀態例3中可得到同等之發電效率,在陰影狀態例1或陰影狀態例2中可得到更高之發電效率。即,相對各種狀態(形狀)之部份陰影,可確保更高之輸出,且可將更高之發電效率作為期待值而實現。
就本實施形態(本發明)之技術特徵進行補充說明。
本實施形態(本發明)之特徵在於將至少2個單位發電部(例如假定群發電部G11、群發電部G12、群發電部G21、群發電部G22中之4個單位發電部D1原來為一個之狀態。關於群發電部G11、群發電部G12、群發電部G21、群發電部G22中之4個單位發電部D2亦相同。)串聯連接而構成光發電裝置(光發電裝置1)時,並不是簡單地串聯連接單位發電部而構成光發電裝置,而是為將單位發電部分割而並聯連接之狀態(群發電部G11、群發電部G12、群發電部G21、群發電部G22中之單位發電部D1。群發電部G11、群發電部G12、群發電部G21、群發電部G22中之單位發電部D2),串聯連接單位發電部彼此(例如群發電部G11中之單位發電部D1及單位發電部D2)時,二維配置根據分割而等價並聯連接之單位發電部(例如群發電部G11、群發電部G12、群發電部G21、群發電部G22中之單位發電部D1)之串聯連接中之各行(例如第1行、第2行)時使配置位置混合。
日照被障礙物遮擋而產生之部份陰影,集中並存在於受光面之某特定部份之情況較多。因此,在直接串聯連接大面積之單位發電部之情形下,偏向串聯之某行影子易下落。串聯連接之情形,由於日照面積之最小之單位發電部之行(影子最大之單位發電部之行)限制電流,故相對部份陰影易引起輸出之大幅降低。
相對於此,本實施形態中,如上所述,在為將串聯(例如2行(2串聯))之各行分割(例如4並聯)之狀態上,使串聯之各行之配置混合並配置(例如將第1行之單位發電部D1之配置分散配置於4處)於平面佈局上。因此,在一般之部份陰影之狀態下,可降低偏向串聯連接中之特定之行影子下落之概率。
即,關於相對串聯之各行之日照面積,即屬於串聯連接之各行之單位發電部中受到日照之單位發電部之總面積,可在串聯連接之各行之間抑制差異產生,且可抑制因串聯連接之各行之間之日照面積之差異(不平衡)引起之發電效率之低下。
本實施形態中為使說明及理解變得容易,圖1A中顯示將縱向上2個、橫向上2個之群發電部G並排之光發電裝置1,且使用比較簡單之部份陰影之例(陰影狀態例1、陰影狀態例2、陰影狀態例3)進行說明。然而,本實施形態之光發電裝置1並不限定於此,假定某一定面積之受光部之情形,亦可應用較一定面積更小之單位發電部D,且可並排更多之群發電部G。例如,相對圖1A中之單位發電部D,藉由縱向、橫向同時進一步進行半分割單位發電部D之尺寸,可將單位發電部D置換為縱橫各4個總計16個之群發電部G。
以上述方式以並聯連接之多數之群發電部G構成光發電裝置1之情形,相對各種形狀之部份陰影,串聯之各行更均等地包含於影子之中之概率變高,作為其結果,日照區域中串聯之各行之面積接近均等之概率增高。因此,串聯連接之各行之間之輸出不平衡得以抑制,且可使相對全面日照時之輸出之輸出比率更接近日照面積比例。即,相對各種形狀之部份陰影,可提高輸出之期待值(發電電力)。
此時,設置多個並聯連接之群發電部G,並設置將構成群發電部G之單位發電部D之串聯連接部(連接點CP)彼此相互連接之連接線CW此點非常重要。根據該構成,無論受光面之何位置中形成何種形狀之部份陰影之情形,受到日照之單位發電部D均以全部相互串聯連接及並聯連接之方式被連結,發電電路(輸出路徑、發電路徑)不會被產生部份陰影之單位發電部D切斷。因此,全部之單位發電部D可有助於發電之輸出。
藉由增加並聯連接之群發電部G之數目,可使串聯連接之各行之日照面積,即屬於串聯連接之各行之單位發電部D之總面積,在串聯各行之間更接近均等。又,單位發電部D之總面積不完全均等之情形,輸出會被串聯連接中日照面積最小之行限制,但如陰影狀態例2中之說明,與未設置連接線CW之情形相比可增大輸出。
為說明光發電裝置1之其他之作用(不需要旁路二極體之作用),例如假定將串聯數為k個之單位發電部D僅作為串聯連接並作為相當於群發電部G之構成之情形。在此,單位發電部D為單一的光發電元件或將光發電元件並聯連接者。若設各單位發電部D之開放電壓為Voc,各單位發電部D之反方向耐壓為Vp,則在將單位發電部D僅作為串聯連接而未並聯連接單位發電部D之先前之狀態下,包含照射光未照射而未動作(發電)之1個單位發電部D之群發電部G之情形,動作(發電)之單位發電部D之輸出電壓之總計最大,為(k-1)×Voc。
即,在反方向耐壓Vp較(k-1)×Voc更大之情形下,使群發電部G之陽極與陰極短路而電位差為0時,未動作(發電)之單位發電部D之逆電壓為(k-1)×Voc。即,由於僅施加了較反方向耐壓Vp更低之電壓,故不會引起耐壓破壞。然而,在反方向耐壓Vp為(k-1)×Voc以下之情形下,動作(發電)之單位發電部D之發電電壓(輸出電壓)係作為反方向耐壓Vp以上之逆電壓而施加至未動作(發電)之單位發電部D。因此,此時之群發電部G為可以(k-1)×Voc-Vp以下之輸出電壓發電之狀態,該狀態為未動作(發電)之單位發電部D中有反方向電流持續流動之狀態,最壞之情形,有此時之未發電之1個單位發電部D因發熱而破壞(熱點現象)之虞。熱點現象係串聯數k越大越容易產生,越欲輸出高電壓越成問題,為防止熱點現象,先前之技術中,就滿足Vp>(n-1)×Voc(耐壓計算公式)之n,採取於每單位發電部D之n串聯連接旁路二極體等之措施。
本實施形態之光發電裝置1中,藉由在群發電部G相互間將相對應之連接點CP12作為特定連接點SP12並聯連接,屬於串聯之各行之單位發電部D在平面佈局上分散並分散安於受光面上而配置。且,為某單位發電部D之旁邊存在屬於不同串聯行之單位發電部D之配置。日照被障礙物遮擋,光發電裝置1之受光面上部份陰影下落之情形,影子通常反映該障礙物之形狀並集中存在於受光面之某個區域。因此,僅特別選擇屬於特定之串聯行之單位發電部D且完全被部份陰影覆蓋之概率變低。
尤其,配置之群發電部G之數目越多,屬於相同之串聯行之單位發電部D之分散程度越高,被部份陰影覆蓋之概率極低。因此,實質上不會招致熱點現象,即使不使用旁路二極體,仍可防止因熱點現象引起之單位發電部D之破壞。
另,旁路二極體相關之說明中,假定單位發電部D為單一的光發電元件或將光發電元件並聯連接者,但在串聯連接光發電元件而形成單位發電部D之情形下,只要其串聯數n滿足單純串聯時抑制熱點現象之條件,即Vp>(n-1)×Voc(耐壓計算公式)之n(熱點現象防止條件)即可。由於藉由形成該構成,無須設置旁路二極體,故可防止因熱點現象引起之破壞。
又,該情形,群發電部G由於係將串聯連接光發電元件之單位發電部D進一步複數串聯連接而構成,故若設群發電部G之串聯數為m,則即使將單位發電部D中之串聯數控制為熱點現象防止條件之n之值,來自實際之光發電裝置1之輸出電壓仍為將光發電元件n×m個串聯之電壓,可作為得到與樣式相適應之高輸出電壓之光發電裝置1。
光發電裝置1中,特定連接點SP12為連接點CP12之全部。即,本實施形態中,特定連接點SP12與連接點CP12相一致。因此,光發電裝置1為將串聯連接之單位發電部D全部並聯連接之狀態,又,由於屬於某串聯行並相互並聯連接之單位發電部D(例如,相對群發電部G11中之單位發電部D1群發電部G22等之單位發電部D1)係分散地配置(相對群發電部G11之位置群發電部G22等之位置)於受光面上,且屬於相互不同之串聯行之單位發電部D(例如,群發電部G11中之單位發電部D1~單位發電部D9)彼此為配置於附近之構成,故可更有效地抑制因相對特定之行之照射光引起之影響,並確切地防止因照射光之不均勻引起之發電效率之低下。
光發電裝置1中,群發電部G中之單位發電部D之平面配置,在群發電部G之相互間相同。因此,由於光發電裝置1在串聯連接之單位發電部D之平面中之位置(例如群發電部G11中之單位發電部D1及單位發電部D2之平面配置)在群發電部G(例如群發電部G12、群發電部G21、群發電部G22)之相互間相同,故群發電部G中之佈局變得簡單,從而群發電部G相互間之特定連接點SP之連接變得容易。即,群發電部G相互間位於相同之串聯行之單位發電部D之平面配置(平面佈局)不按照群發電部G之配置(位置)而是相同之配置。
光發電裝置1中,至少配置於行方向DL或列方向DR之任一者之群發電部G係安裝並密封於一片透光性基板1ts(例如玻璃基板)上。因此,光發電裝置1,藉由集中並輸出至少配置於行方向DL或列方向DR之任一者之群發電部G,呈容易處理之模組狀態。例如,相當於作為載置於一片玻璃基板上之太陽電池模組之狀態。
另,就相對照射光之不均勻(例如背陰)之作用效果,在實施形態7至實施形態9中更具體地進行說明。
本實施形態之光發電裝置1之技術事項,相對其他之實施形態之光發電裝置1可適宜應用。
又,本實施形態中,雖舉將群發電部G配置於行方向DL或列方向DR之任一方之形態之例,但未必需要向某方向直線排列,將複數個群發電部G分散配置於受光面上自身具有作為發明之意義。另,如圖1A向長方形之區域配置之情形下,以矩陣狀配置具有可實現高效之平鋪配置之附屬功效。
然而,太陽光發電系統1(群發電部G)並不限定於矩陣狀之配置,配置於多角形之不規則之區域之情形等,為有效地填滿該區域,可選擇適宜之群發電部G之形狀或配置方法。
又,屬於群發電部G之單位發電部D1、單位發電部D2,較好為相互具有大致相同之受光面積,即大致相同之發電能力,且其差較好為控制在10%以下。一般複數之單位發電部D屬於群發電部G內時,相對其中面積最大之單位發電部D之面積,面積最小之單位發電部D之面積為90%以上之面積係為了抑制部份之影子落下時串聯行之間之發電能力不平衡,實現高效之發電。
由於影子局部落下之情形較多,故藉由形成如上所述之構成,即使局部存在於光發電裝置1之受光面上之串聯各行之面積亦不易產生不平衡,即日照面積之不平衡亦不易產生。
在單位發電部D例如係由複數之光發電元件之並聯構成之情形下,該等並聯關係之光發電元件彼此未必需要相互鄰接。該情形,各光發電元件面積之總計可當做單位發電部D之面積。
以上,主要就將群發電部G(群發電部G11、群發電部G12、群發電部G21、群發電部G22)至少配置於行方向DL或列方向DR之任一方之情形進行了說明。然而,本實施形態之光發電裝置1關於群發電部G之排列並不限定於直線狀之配置。即,亦可適用於群發電部G不具有直線性而以與矩陣狀不同之狀態平面性分散而配置之情形。
即,光發電裝置1可擷取群發電部G之連接關係而成為下一構成。
本實施形態之光發電裝置1為具備複數之群發電部G之光發電裝置1,各群發電部G係由經由連接點CP串聯連接之單位發電部D構成,群發電部G具備在連接點CP中預先特定之特定連接點SP,特定連接點SP在群發電部G之相互間連接。以上述方式擷取之光發電裝置1之情形亦可得到與矩陣狀配置之情形相同之作用效果。
又,本實施形態之光發電裝置1中,如上所述,單位發電部D之受光面積在各個群發電部G中大致相同。
<實施形態2>
參照圖2A及圖2B,說明本實施形態之光發電裝置1。本實施形態之光發電裝置1之基本構成與實施形態1(圖1A、圖1B)所示之光發電裝置1相同,故適當援用相符者,針對主要不同之技術事項進行說明。
圖2A係模式性顯示本發明之實施形態2之光發電裝置1中之單位發電部之配置狀態及連接關係之俯視圖。另,關於特定連接點SP(連接點CP)相互間之連接配線CW,有考慮圖之易見度而省略圖示之情形(以下相同)。
圖2B係將圖2A中所示之光發電裝置1中之單位發電部之連接關係作為等價電路顯示之等價電路圖。
本實施形態之光發電裝置1具備單位發電部D1、單位發電部D2、單位發電部D3、‧‧‧、單位發電部D9(以下,無須相互區分單位發電部D1、‧‧‧、單位發電部D9之情形時,有時僅記為單位發電部D)。另,單位發電部D為顯示方向性而用二極體符號記載。
單位發電部D如實施形態1中之說明,為單一之光發電元件、或將光發電元件串聯或並聯連接之複合光發電元件之任一者。
光發電裝置1具備將單位發電部D1至單位發電部D9按數字之順序相互串聯連接而構成串聯電路之群發電部G11。又,光發電裝置1具備與群發電部G11相同之構造之群發電部G12、群發電部G13、群發電部G21、群發電部G22、群發電部G23、群發電部G31、群發電部G32、群發電部G33、群發電部G41、群發電部G42、及群發電部G43(以下,無須相互區分群發電部G11、‧‧‧、群發電部G43之情形下,有時僅記為群發電部G。)。
圖2A係放大群發電部G42中之單位發電部D之配置而記載,但其他之群發電部G中之單位發電部D之配置亦同。即,群發電部G11(群發電部G42)中,單位發電部D1與單位發電部D2經由連接點CP12、單位發電部D2與單位發電部D3經由連接點CP23、單位發電部D3與單位發電部D4經由連接點CP34、單位發電部D4與單位發電部D5經由連接點CP45、單位發電部D5與單位發電部D6經由連接點CP56、單位發電部D6與單位發電部D7經由連接點CP67、單位發電部D7與單位發電部D8經由連接點CP78、單位發電部D8與單位發電部D9經由連接點CP89而各自串聯連接,構成將單位發電部D進行9串聯之串聯電路(以下,無須相互區分連接點CP12、‧‧‧、連接點CP89之情形下,有時僅記為連接點CP。)。即,光發電裝置1具備將單位發電部D進行9串聯之群發電部G。
光發電裝置1中,單位發電部D在群發電部G中以矩陣狀配置(平面配置)。例如,群發電部G42中如放大之顯示(圖2A),分別在行方向DL(單位發電部D之第1列)上配置有單位發電部D1至單位發電部D3,行方向DL(單位發電部D之第2列)上配置有單位發電部D4至單位發電部D6,行方向DL(單位發電部D之第3列)上配置有單位發電部D7至單位發電部D9,且分別在列方向DR(單位發電部D之第1行)上配置有單位發電部D1、單位發電部D6、單位發電部D7,在列方向DR(單位發電部D之第2行)上配置有單位發電部D2、單位發電部D5、單位發電部D8,在列方向DR(單位發電部D之第3行)上配置有單位發電部D3、單位發電部D4、單位發電部D9。
因此,光發電裝置1,由於將單位發電部D以矩陣狀配置,故排除光發電裝置1內之單位發電部D之配置之偏差而使之均等化,故可進一步抑制因相對串聯連接之特定之行(例如,左端之單位發電部D1、單位發電部D6、單位發電部D7)之照射光之不均勻引起之影響。
另,為使群發電部G中之單位發電部D相互間(例如,群發電部G42中所示之單位發電部D3與單位發電部D4之間)之連接簡略化,使單位發電部D3與單位發電部D4接近配置,連接點CP34(特定連接點SP34)配置於單位發電部D3與單位發電部D4之間,又,使單位發電部D6與單位發電部D7接近配置,連接點CP67(特定連接點SP67)配置於單位發電部D6與單位發電部D7之間。
光發電裝置1中,群發電部G中之單位發電部D之平面配置,在群發電部G之相互間相同。因此,由於光發電裝置1在串聯連接之單位發電部D之平面中之位置(例如群發電部G11中之單位發電部D1至單位發電部D9之平面配置)在群發電部G(例如群發電部G12、‧‧‧、群發電部G43)之相互間相同,故群發電部G中之佈局變得簡單,且群發電部G相互間之特定連接點SP之連接變得容易。即,群發電部G相互間位於相同之串聯行之單位發電部D之平面配置(平面佈局)不按照群發電部G之配置(位置),而為相同之配置。
群發電部G11、‧‧‧、群發電部G43,以成為相互並聯之關係之方式經由連接線CW1而連接於裝置端子T1上,又,經由連接線CW9而連接於裝置端子T2上。
即,光發電裝置1,將12個(矩陣狀之4列×3行=12)作為單位發電部D為9串聯之發電電路(串聯電路)之群發電部G並聯連接,且自裝置端子T1、裝置端子T2提取使光發電之電力。
群發電部G11、‧‧‧、群發電部G43至少配置於行方向DL或列方向DR之任一者上。即,分別在行方向DL(群發電部G之第1列)上配置有群發電部G11至群發電部G13,在行方向DL(群發電部G之第2列)上配置有群發電部G21至群發電部G23,在行方向DL(群發電部G之第3列)上配置有群發電部G31至群發電部G33,在行方向DL(群發電部G之第4列)上配置有群發電部G41至群發電部G43,且分別在列方向DR(群發電部G之第1行)上配置有群發電部G11、群發電部G21、群發電部G31、群發電部G41,在列方向DR(群發電部G之第2行)上配置有群發電部G12、群發電部G22、群發電部G32、群發電部G42,在列方向DR(群發電部G之第3行)上配置有群發電部G13、群發電部G23、群發電部G33、群發電部G43。
本實施形態中,關於群發電部G之配置,具備行方向DL及列方向DR之雙方並作為矩陣狀,例如在列方向(或列方向DR)上鄰接之群發電部G可為稍微移位之狀態。即,行方向DL或列方向DR之至少一方中具備則可。另,以下之實施形態中亦相同。
光發電裝置1中,一個群發電部G(例如群發電部G11)具有之連接點CP12、連接點CP23、連接點CP34、連接點CP45、連接點CP56、連接點CP67、連接點CP78、連接點CP89,係與其他群發電部G(例如群發電部G11以外之群發電部G12、‧‧‧、群發電部G43)具有之連接點CP12、連接點CP23、連接點CP34、連接點CP45、連接點CP56、連接點CP67、連接點CP78、連接點CP89相互連接。
具體而言,連接點CP12經由連接線CW12,連接點CP23經由連接線CW23、‧‧‧、連接點CP89經由連接線CW89分別並聯連接。即,連接點CP(連接點CP12、‧‧‧、連接點CP89)作為連接點CP(本實施形態中8個)中預先特定之特定連接點SP12(特定連接點SP23、特定連接點SP34、特定連接點SP45、特定連接點SP56、特定連接點SP67、特定連接點SP78、特定連接點SP89)與其他之群發電部G之特定連接點SP12(特定連接點SP23、特定連接點SP34、特定連接點SP45、特定連接點SP56、特定連接點SP67、特定連接點SP78、特定連接點SP89)相互連接。
本實施形態之光發電裝置1中,連接點CP在各個群發電部G中有8個,由於全部之8個連接點CP為各個群發電部G中之連接點,故全部之連接點CP為特定連接點SP。即,本實施形態之光發電裝置1中,特定連接點SP為連接點CP之全部。因此,由於光發電裝置1為將串聯連接之單位發電部D全部並聯連接之狀態,故可進一步抑制因相對特定之行之照射光之不均勻引起之影響,且可確實地防止因照射光之不均勻引起之發電效率之低下。
如上所述,本實施形態之光發電裝置1,係將把光進行電性轉換而發電之單位發電部D(單位發電部D1、‧‧‧、單位發電部D9)經由連接點CP(連接點CP12、‧‧‧、連接點CP89)串聯連接之群發電部G(群發電部G11、‧‧‧、群發電部G43)至少配置於行方向DL或列方向DR之任一者上,且並聯連接群發電部G之光發電裝置1,且群發電部G具備連接點CP中預先特定之特定連接點SP(連接點SP12、‧‧‧、連接點SP89),特定連接點SP在群發電部G之相互間連接。
因此,本實施形態之光發電裝置1,由於係將串聯連接之單位發電部D(單位發電部D1、‧‧‧、單位發電部D9)構成之群發電部G(群發電部G11、‧‧‧、群發電部G43)之特定之行(特定連接點SP。例如特定連接點SP12、‧‧‧、特定連接點SP89)在群發電部G(群發電部G11、‧‧‧、群發電部G43)之相互間並聯連接,而成為將特定位置之單位發電部D(例如圖2A中左端之群發電部G11、群發電部G21、群發電部G31、群發電部G41中之單位發電部D1、單位發電部D6、單位發電部D7)實質上分散配置之狀態(左端之群發電部G11、群發電部G21、群發電部G31、群發電部G41以外中之單位發電部D1、單位發電部D6、單位發電部D7之配置狀態),故可避免因僅在串聯連接中之特定之行產生之照射光(太陽光)之不均勻(例如因受背陰影響之單位發電部D(例如在行方向DL上為相同配置之左端之單位發電部D1、單位發電部D6、單位發電部D7)造成之局部之照射光之低下)引起之影響,且即使在產生照射光之不均勻時,仍可抑制照射面積與實際工作之單位發電部D所占之面積之不平衡而實現有效之發電。
本實施形態之光發電裝置1中,由於將在群發電部G相互間相對應之連接點CP(例如連接點CP12)作為特定連接點SP(例如特定連接點SP12)並聯連接,故串聯數k實質上被控制為1個。即,Vp>(k-1)×Voc(耐壓計算公式)只要為Vp>0即可,且耐壓之值不會成為問題。
因此,光發電裝置1(單位發電部D)即使在低反方向耐壓(超過開放電壓Voc之反方向電壓Vocp)下仍可防止因熱點現象引起之破壞。即,本實施形態之光發電裝置1中,由於可防止反方向電流流向照射光極低之單位發電部D(例如群發電部G21之單位發電部D1),故即使不使用通常需要之旁路二極體仍可防止熱點現象之產生從而防止單位發電部D之破壞。
另,就光發電裝置1之作用效果,進行若干補充說明。光發電裝置1在等價電路上為串聯電路之並聯,或並聯電路之串聯。然而,並不限於此,藉由使單位發電部D在平面佈局上分散並離散配置,可發揮與單純之「並聯之串聯(串聯之並聯)」不同之其後說明之有利的作用效果。
例如,代替圖2A中所示之佈局(平面配置),使保持該狀態與圖2B之等價電路中之單位發電部D之平面配置(二極體符號之平面配置)對應而佈局單位發電部D(矩形面積之單位發電部D)。該情形下,保持其狀態顯示佈局之圖2B中產生水平之影子(產生在左右方向之部份陰影),例如,圖2B中位於下側之單位發電部D之行之2部份(即,群發電部G42、群發電部G43)中產生部份陰影時,串聯各行之間不會產生日照面積不平衡,相對日照面積比例為10/12=0.83(83%),發電量亦為接近全面日照時之10/12之值,可得到高發電效率。
然而,圖2B中產生垂直之影子(上下方向產生之部份陰影),例如,圖2B中位於左側之單位發電部D之行之2部份(即,連接線CW1與連接線CW23之間之單位發電部D1、單位發電部D2)中產生部份陰影時,儘管9串聯之內有7串聯(7/9=0.78(78%))之面積受到日照,單位發電部D1(進而單位發電部D2)之行受到部份陰影之影響而呈未動作之狀態,且有光發電裝置1幾乎不輸出,或根據情形會引起熱點現象而造成破壞之虞。
又,在配置於圖2B之左下部份之5×5個之單位發電部D中產生部份陰影之情形,單位發電部D1~單位發電部D5中,12並聯中5個單位發電部D中產生部份陰影且有7個受到日照,另一方面,單位發電部D6~單位發電部D9,由於12個均受到日照,故串聯行間(由12串聯構成之串聯電路之串聯行間)之日照面積中產生之不平衡較大。
並聯連接之串聯電路中之日照面積最小之串聯電路(串聯行)之日照面積比例,大致決定光輸出裝置1之輸出,故關注日照面積最小之串聯電路(串聯行)之日照面積比例(以下,稱為面積效率)時,僅為7/12=0.58(58%)。儘管光發電裝置1之整體中之日照面積比例為(9×12-5×5)/(9×12)=0.77(77%),但因串聯行間之不平衡,輸出較小。
相對於此,圖2A中所示之光發電裝置1之佈局中,圖2A位於下側之2行單位發電部D中產生部份陰影時,關於單位發電部D4~單位發電部D9,由於為與12個(各單位發電部D係分散配置於12個群發電部G之各者中)內之3個(3個群發電部G)相對應產生部份陰影之狀態,故面積效率為9/12=0.75(75%),與保持圖2B之等價電路中之平面配置之狀態之佈局相比,雖發電效率有些許降低,但發電效率不會極端降低。
又,圖2A中相對位於左側之2行之單位發電部D產生部份陰影之情形,關於單位發電部D1、單位發電部D2、單位發電部D5、單位發電部D6、單位發電部D7、單位發電部D8,12個內4個變成影子,面積效率為8/12=67%。又,配置於左下部份之5×5個之單位發電部中產生部份陰影之情形,單位發電部D5、單位發電部D6、單位發電部D7、單位發電部D8相對4個,單位發電部D1、單位發電部D2、單位發電部D4、單位發電部D9相對2個,單位發電部D3相對1個產生部份陰影,以陰影面積最大者(單位發電部D5、單位發電部D6、單位發電部D7、單位發電部D8)定義之面積效率為8/12=0.67(67%)。
作為根據圖2B之等價電路之佈局之情形,由於圖2B中產生水平之部份陰影時可得到高發電效率,故為適合預想僅產生水平之部份陰影(或同樣之部份陰影)之情形之配置形態。然而,相對產生其他之形態之部份陰影之情形,由於使發電效率大幅降低,根據情形亦存在幾乎無法獲得輸出之情況,故相對一般之影子無法抑制輸出低下。
相對於此,本實施形態之圖2A中所示之光發電裝置1中,無論為何種形狀之影子(部份陰影),日照面積比例與面積效率之間均不會產生大的乖離,且無論相對何種影子均不會引起發電效率之極端低下。
這是因為,藉由將屬於相同串聯電路(串聯行)之單位發電部D在平面佈局之上分散配置,將屬於不同之串聯電路(串聯行)之單位發電部D彼此靠近配置,產生上述各種之部份陰影時,為屬於不同之串聯電路(串聯行)之單位發電部D中產生部份陰影之形態,且為部份陰影不偏向特定之串聯電路(串聯行)之單位發電部D而下落之構成(平面佈局)。即,光發電裝置1,即使在等價電路中係位於串聯行之相同位置之單位發電部D,在平面佈局上,藉由分散並離散配置仍可將部份陰影之影響作為整體而均等化。
另,圖2A中所示之平面佈局中,例如水平方向上產生3列分之部份陰影、垂直方向上產生3列分之部份陰影、或左下產生3×3個分之部份陰影等之情形,不會產生串聯電路(串聯行)之間之日照面積不平衡(面積效率與日照面積比例相一致),且可得到高發電效率。
如上所述,本實施形態之光發電裝置1,相對各種形狀之部份陰影可抑制發電效率之低下,且作為期望值可得到高發電量。
本實施形態之光發電裝置1,藉由將在群發電部G相互間對應之連接點CP(連接點CP12、‧‧‧、連接點CP89)作為特定連接點SP(特定連接點SP12、‧‧‧、特定連接點SP89)並將對應之單位發電部D(單位發電部D1、‧‧‧、單位發電部D9)相互並聯連接,將屬於串聯之各行之單位發電部D(例如,單位發電部D1)在平面佈局上分散,且分散平鋪配置於受光面上(例如,將單位發電部D1配置於群發電部G11、‧‧‧、群發電部G43之全部上)。
且,為某單位發電部D之旁邊存在屬於不同串聯行之單位發電部D之配置。在日照被障礙物遮擋且光發電裝置1之受光面上有部份陰影下落之情形,影子通常反映該障礙物之形狀並集中存在於受光面之某個區域中。因此,僅特別選擇屬於特定之串聯行之單位發電部D且完全被部份陰影覆蓋之概率變低。
尤其,配置之群發電部G之數目越多,屬於相同之串聯行之單位發電部D之分散程度越高,被部份陰影覆蓋之概率極低。因此,實質上不會招致熱點現象,即使不使用旁路二極體,仍可防止因熱點現象引起之單位發電部D之破壞。
另,就相對照射光之不均勻(例如背陰)之作用效果,在實施形態7至實施形態9中更具體地進行說明。
本實施形態之光發電裝置1之技術事項,相對其他之實施形態之光發電裝置1可適宜應用。
<實施形態3>
參照圖3A及圖3B,就本實施形態之光發電裝置1進行說明。由於本實施形態之光發電裝置1之基本構成與實施形態1(圖1A、圖1B)、實施形態2(圖2A、圖2B)中所示之光發電裝置1相同,故適當援用相符者,針對主要不同之技術事項進行說明。
圖3A係模式性顯示本發明之實施形態3之光發電裝置1中之單位發電部之配置狀態及連接關係之俯視圖。
圖3B係將圖3A中所示之光發電裝置1中之單位發電部之連接關係作為等價電路顯示之等價電路圖。
本實施形態之光發電裝置1具備單位發電部D1、單位發電部D2、單位發電部D3、單位發電部D4(以下,無須相互區分單位發電部D1、‧‧‧、單位發電部D4之情形下,有時會僅當做單位發電部D。)另,單位發電部D,為顯示方向性用二極體符號記載。由於單位發電部D與實施形態1同樣地構成,故省略說明。
光發電裝置1具備藉由將單位發電部D1至單位發電部D4按數字之順序相互串聯連接使單位發電部D4串聯而構成串聯電路之群發電部G11。又,光發電裝置1具備為與群發電部G11相同之構造之群發電部G12、群發電部G21、群發電部G22(以下,無須相互區分群發電部G11、‧‧‧、群發電部G22之情形下,有時僅記為群發電部G。)。
群發電部G11中,藉由將單位發電部D1與單位發電部D2經由連接點CP12,單位發電部D2與單位發電部D3經由連接點CP23,單位發電部D3與單位發電部D4經由連接點CP34分別串聯連接,而構成將單位發電部D進行4串聯之串聯電路(以下,無須相互區分連接點CP12、‧‧‧、連接點CP34之情形下,有時僅記為連接點CP。)。即,光發電裝置1具備將單位發電部D進行4串聯之群發電部G。
光發電裝置1中,單位發電部D在群發電部G中以矩陣狀配置(平面配置)。群發電部G(例如,群發電部G11)中,分別在行方向DL(單位發電部D之第1列)上配置有單位發電部D1及單位發電部D2,行方向DL(單位發電部D之第2列)上配置有單位發電部D3及單位發電部D4,且分別在列方向DR(單位發電部D之第1行)上配置有單位發電部D1及單位發電部D4,在列方向DR(單位發電部D之第2行)上配置有單位發電部D2及單位發電部D3。
因此,光發電裝置1,由於將單位發電部D以矩陣狀配置,故排除光發電裝置1內之單位發電部D之配置之偏差而均等化,故可進一步抑制因相對串聯連接之特定之行(例如,左端之單位發電部D1、單位發電部D4)之照射光之不均勻引起之影響。
另,為使群發電部G中之單位發電部D相互間(例如,群發電部G11中所示之單位發電部D2與單位發電部D3之間)之連接簡略化,而將單位發電部D2與單位發電部D3接近配置,將連接點CP23(特定連接點SP23)配置於單位發電部D2與單位發電部D3之間。
光發電裝置1中,群發電部G中之單位發電部D之平面配置,在群發電部G之相互間相同。因此,由於光發電裝置1在串聯連接之單位發電部D之平面中之位置(例如群發電部G11中之單位發電部D1至單位發電部D4之平面配置)在群發電部G(例如群發電部G12、群發電部G21、群發電部G22)之相互間相同,故群發電部G中之佈局變得簡單,且群發電部G相互間之特定連接點SP(特定連接點SP23)之連接變得容易。即,群發電部G相互間位於相同之串聯行之單位發電部D之平面配置(平面佈局)不按照群發電部G之配置(位置),而為相同之配置。
群發電部G11、群發電部G12、群發電部G21、群發電部G22,係以成為相互並聯之關係之方式經由連接線CW1而連接於裝置端子T1上,又,經由連接線CW4而連接於裝置端子T2上。
即,光發電裝置1,並聯連接4個(矩陣狀之2列×2行=4)作為將單位發電部D進行4串聯之發電電路(串聯電路)之群發電部G,且自裝置端子T1、裝置端子T2提取經光發電之電力。
群發電部G11、‧‧‧、群發電部G22至少配置於行方向DL或列方向DR之任一者上。即,分別在行方向DL(群發電部G之第1列)上配置有群發電部G11及群發電部G12,在行方向DL(群發電部G之第2列)上配置有群發電部G21及群發電部G22,且分別在列方向DR(群發電部G之第1行)上配置有群發電部G11及群發電部G21,在列方向DR(群發電部G之第2行)上配置有群發電部G12及群發電部G22。
光發電裝置1中,一個群發電部G(例如群發電部G11)具有之連接點CP12、連接點CP23、連接點CP34內之連接點CP23係與其他群發電部G(例如群發電部G11以外之群發電部G12、‧‧‧、群發電部G22)具有之連接點CP12、連接點CP23、連接點CP34內之連接點CP23相互連接。
具體而言,連接點CP23經由連接線CW23並聯連接。即,連接點CP(連接點CP12、連接點CP23、連接點CP34)係作為連接點CP(本實施形態中為3個)中預先特定之特定連接點SP23(本實施形態中為1個)而與其他之群發電部G之特定連接點SP23相互連接。
即,光發電裝置1中,特定連接點SP23為每以相同個數進行劃分(例如每2個劃分,劃分為由單位發電部D1及單位發電部D2構成之劃分區域SG12、與由單位發電部D3及單位發電部D4構成之劃分區域SG34)群發電部G之單位發電部D(單位發電部D1、單位發電部D2、單位發電部D3、單位發電部D4)之邊界之連接點CP23。另,作為相同之劃分之單位發電部D(例如,單位發電部D1及單位發電部D2)係在區域內相互串聯連接,而不與其他群發電部G中之相對應之單位發電部D並聯連接。
因此,由於光發電裝置1可相對連接點CP之個數(3個)減少在群發電部G之相互間有必要連接之特定連接點SP(本實施形態中,特定連接點SP23之1部位)之個數,故可使連接形態簡略化。
以每相同個數劃分單位發電部D時,無須以列與行進行劃分。例如,就以2列5行連接10個單位發電部D之群發電部G,可在以每2個劃分為5個時,以各列進行2次2個之劃分,進行1次跨第一列與第二列之劃分的方式進行劃分。
又,光發電裝置1中,劃分(例如劃分區域SG12、劃分區域SG34)可說是以群發電部G(例如群發電部G11)之單位發電部D(例如單位發電部D1、‧‧‧、單位發電部D4)之配置之列單位(例如,行方向DL中配置之單位發電部D1、單位發電部D2之劃分區域SG12,行方向DL中配置之單位發電部D3、單位發電部D4之劃分區域SG34)或行單位(參照圖5)進行設定。因此,光發電裝置1係以列單位、行單位劃分單位發電部D,故可將特定連接點SP(例如特定連接點SP23)之配置簡略化進而可將特定連接點SP之連接簡略化。
配置於各劃分(例如,劃分區域SG12、劃分區域SG34)中之單位發電部D(劃分區域SG12中之單位發電部D1及單位發電部D2、劃分區域SG34中之單位發電部D3及單位發電部D4)中必要之反方向耐壓Vp,可用Vp>(k-1)×Voc(耐壓計算公式)作為k=(包含於區域內之串聯連接之單位發電部D之個數)求得。由於分別包含並串聯連接於劃分區域SG12、劃分區域SG34之單位發電部D為2個,故k=2,將k=2帶入耐壓計算公式求得Vp>(2-1)×Voc=Voc。即,由於單位發電部D所要求之反方向耐壓Vp為至少超過開放電壓Voc之程度即可,故不需要旁路二極體。
作為劃分之方法,雖顯示在串聯連接之單位發電部D構成之群發電部G中均等地劃分單位發電部D之個數之例,但亦可不均等地劃分。另,群發電部G相互間為相同之劃分。
光發電裝置1中,劃分(例如劃分區域SG12、劃分區域SG34)係以群發電部G(例如群發電部G11)中之單位發電部D(例如單位發電部D1、‧‧‧、單位發電部D4)之配置之列單位(例如,行方向DL中配置之單位發電部D1及單位發電部D2之劃分區域SG12,行方向DL中配置之單位發電部D3及單位發電部D4之劃分區域SG34)或行單位(參照圖5)進行設定。
因此,由於本實施形態之光發電裝置1以列單位、行單位劃分單位發電部D,故可使特定連接點SP(例如特定連接點SP23)之配置簡略化且可使特定連接點SP之連接簡略化。
如上所述,本實施形態之光發電裝置1將把光進行電性轉換而發電之單位發電部D(單位發電部D1、‧‧‧、單位發電部D4)經由連接點CP(連接點CP12、‧‧‧、連接點CP34)串聯連接之群發電部G(群發電部G11、‧‧‧、群發電部G22)配置於至少行方向DL或列方向DR之任一者上,係並聯連接群發電部G之光發電裝置1,群發電部G具備連接點CP之中預先特定之特定連接點SP(特定連接點SP23),特定連接點SP23在群發電部G之相互間連接。
因此,本實施形態之光發電裝置1,將串聯連接之單位發電部D(單位發電部D1、‧‧‧、單位發電部D4)構成之群發電部G(群發電部G11、‧‧‧、群發電部G22)之特定之行(特定連接點SP。例如特定連接點SP23)在群發電部G(群發電部G11、‧‧‧、群發電部G22)之相互間並聯連接,由於為將特定位置之單位發電部D(例如圖3A中左端之群發電部G11、群發電部G21中之單位發電部D1、單位發電部D4)實質上分散而配置之狀態(左端之群發電部G11、群發電部G21以外中之單位發電部D1、單位發電部D4之配置狀態),可避免因僅在串聯連接中之特定之行產生之照射光之不均勻(例如因背陰之單位發電部D(例如在行方向DL上為相同配置之左端之單位發電部D1、單位發電部D4)造成之局部之照射光之低下)引起之影響,且即使在產生照射光之不均勻時,仍可抑制照射面積與實際工作之單位發電部D所占之面積之不平衡而實現有效之發電。
本實施形態之光發電裝置1與實施形態1之光發電裝置1相比,不同的是,其係將單位發電部D進行4串聯之串聯電路(發電電路),4串聯之單位發電部D以矩陣狀配置,以每相同之個數(例如每2個)劃分(劃分為劃分區域SG12與劃分區域SG34)單位發電部D,將與劃分之邊界(劃分區域SG12與劃分區域SG34之邊界)相對應之連接點CP23作為特定連接點SP23而特定,作為劃分之劃分區域SG12、劃分區域SG34係以列單位設定。
另,就相對照射光之不均勻(例如背陰)之作用效果,在實施形態7至實施形態9中更具體地進行說明。
本實施形態之光發電裝置1之技術事項,相對其他之實施形態之光發電裝置1可適宜應用。
<實施形態4>
參照圖4A及圖4B,就本實施形態之光發電裝置1進行說明。由於本實施形態之光發電裝置1之基本構成與實施形態2(圖2A、圖2B)中所示之光發電裝置1相同,故適當援用相符者,針對主要不同之技術事項進行說明。
圖4A係模式性顯示本發明之實施形態4之光發電裝置1中之單位發電部之配置狀態及連接關係之俯視圖。
圖4B係將圖4A中所示之光發電裝置1中之單位發電部之連接關係作為等價電路顯示之等價電路圖。
本實施形態之光發電裝置1具備單位發電部D1、單位發電部D2、單位發電部D3、‧‧‧、單位發電部D9(以下,在無須相互區分單位發電部D1、‧‧‧、單位發電部D9之情形下,有時會僅當做單位發電部D)。另,單位發電部D,為顯示方向性而用二極體符號記載。
如實施形態1中之說明,單位發電部D係單一之光發電元件、或將光發電元件串聯或並聯連接之複合光發電元件之任一者。
光發電裝置1具備將單位發電部D1至單位發電部D9按數字之順序相互串聯連接而構成串聯電路之群發電部G11。又,光發電裝置1具備為與群發電部G11相同之構造之群發電部G12、群發電部G13、群發電部G21、群發電部G22、群發電部G23、群發電部G31、群發電部G32、群發電部G33、群發電部G41、群發電部G42、及群發電部G43(以下,在無須相互區分群發電部G11、‧‧‧、群發電部G43之情形下,有時僅記為群發電部G。)。
圖4A中,放大群發電部G42中之單位發電部D之配置而記載,其他之群發電部G中之單位發電部D之配置亦同樣。即,群發電部G11(群發電部G42)中,單位發電部D1與單位發電部D2經由連接點CP12,單位發電部D2與單位發電部D3經由連接點CP23,單位發電部D3與單位發電部D4經由連接點CP34,單位發電部D4與單位發電部D5經由連接點CP45,單位發電部D5與單位發電部D6經由連接點CP56,單位發電部D6與單位發電部D7經由連接點CP67,單位發電部D7與單位發電部D8經由連接點CP78,單位發電部D8與單位發電部D9經由連接點CP89分別串聯連接,構成將單位發電部D進行9串聯之串聯電路(以下,在無須相互區分連接點CP12、‧‧‧、連接點CP89之情形下,有時僅記為連接點CP。)。即,光發電裝置1具備將單位發電部D進行9串聯之群發電部G。
光發電裝置1中,單位發電部D與實施形態2(圖2A、圖2B)相同,在群發電部G中以矩陣狀配置(平面配置)。因此,光發電裝置1,由於將單位發電部D以矩陣狀配置,故排除光發電裝置1內之單位發電部D之配置之偏差而均等化,故可進一步抑制因相對串聯連接之特定之行(例如,左端之單位發電部D1、單位發電部D6、單位發電部D7)之照射光之不均勻引起之影響。
又,連接點CP34(特定連接點SP34)配置於單位發電部D3(單位發電部D之第1列)與單位發電部D4(單位發電部D之第2列)之間,連接點CP67(特定連接點SP67)配置於單位發電部D6(單位發電部D之第2列)與單位發電部D7(單位發電部D之第3列)之間。以下,在無須相互區分特定連接點SP34與特定連接點SP67之情形,有時僅記為特定連接點SP。
另,為使群發電部G中之單位發電部D相互間(例如,群發電部G42中所示之單位發電部D3與單位發電部D4之間)之連接簡略化,使單位發電部D3與單位發電部D4接近配置,連接點CP34(特定連接點SP34)配置於單位發電部D3與單位發電部D4之間,又,使單位發電部D6與單位發電部D7接近配置,連接點CP67(特定連接點SP67)配置於單位發電部D6與單位發電部D7之間。
光發電裝置1中,群發電部G中之單位發電部D之平面配置,在群發電部G之相互間相同。因此,由於光發電裝置1在串聯連接之單位發電部D之平面中之位置(例如群發電部G11中之單位發電部D1至單位發電部D9之平面配置)在群發電部G(例如群發電部G12、‧‧‧、群發電部G43)之相互間相同,故群發電部G中之佈局變得簡單,且群發電部G相互間之特定連接點SP之連接變得容易。即,群發電部G相互間位於相同之串聯行之單位發電部D之平面配置(平面佈局)不按照群發電部G之配置(位置),而為相同之配置。
群發電部G11、‧‧‧、群發電部G43,以成為相互並聯之關係之方式經由連接線CW1連接於裝置端子T1上,又,經由連接線CW9連接於裝置端子T2上。即,光發電裝置1,將12個(矩陣狀之4列×3行=12)作為單位發電部D為9串聯之發電電路(串聯電路)之群發電部G並聯連接,且自裝置端子T1、裝置端子T2提取經光發電之電力。
群發電部G11、‧‧‧、群發電部G43,至少配置於行方向DL或列方向DR之任一者上。與實施形態2相同。
光發電裝置1中,一個群發電部G(例如群發電部G11)具有之連接點CP12、‧‧‧、連接點CP89內之連接點CP34、連接點CP67,與其他群發電部G(例如群發電部G11以外之群發電部G12、‧‧‧、群發電部G43)具有之連接點CP內之連接點CP34、連接點CP67相互連接。
具體而言,連接點CP34經由連接線CW34,連接點CP67經由連接線CW67分別並聯連接。即,連接點CP(連接點CP34、連接點CP67)作為連接點CP(本實施形態中8個)中預先特定之特定連接點SP34、特定連接點SP67與其他之群發電部G之特定連接點SP34、特定連接點SP67相互連接。
即,光發電裝置1中,特定連接點SP34、特定連接點SP67為以每相同個數劃分(例如每3個劃分、劃分為單位發電部D1至單位發電部D3之劃分區域SG13、單位發電部D4至單位發電部D6之劃分區域SG46、單位發電部D7至單位發電部D9之劃分區域SG79)群發電部G之單位發電部D(單位發電部D1、‧‧‧、單位發電部D9)之邊界之連接點CP34、特定連接點CP67。
另,作為相同之劃分之單位發電部D(例如,單位發電部D1、單位發電部D2及單位發電部D3)在區域內相互串聯連接,而不與其他群發電部G中之相對應之單位發電部D並聯連接。
因此,由於光發電裝置1可相對連接點CP之個數(8個)減少在群發電部G之相互間有必要連接之特定連接點SP(本實施形態中,特定連接點SP34、特定連接點SP67之2部位)之個數,故可使連接形態簡略化。
光發電裝置1中,區域(例如劃分區域SG13、劃分區域SG46、劃分區域SG79)係以群發電部G(例如群發電部G42)中之單位發電部D(例如單位發電部D1、‧‧‧、單位發電部D9)之配置之列單位(例如,行方向DL中配置之單位發電部D1、單位發電部D2、單位發電部D3之劃分區域SG13,行方向DL中配置之單位發電部D4、單位發電部D5、單位發電部D6之劃分區域SG46、行方向DL中配置之單位發電部D7、單位發電部D8、單位發電部D9之劃分區域SG79)或行單位(參照圖5)進行設定。
因此,由於光發電裝置1以列單位、行單位劃分單位發電部D,故可使特定連接點SP(例如特定連接點SP34、特定連接點SP67)之配置簡略化且可使特定連接點SP之連接簡略化。
配置於各區域(劃分區域SG13、劃分區域SG46、劃分區域SG79)中之單位發電部D(劃分區域SG13中之單位發電部D1至單位發電部D3、劃分區域SG46中之單位發電部D4至單位發電部D6、劃分區域SG79中之單位發電部D7至單位發電部D9)中必要之反方向耐壓Vp,可用Vp>(k-1)×Voc(耐壓計算公式)以k=(包含於區域內之串聯連接之單位發電部D之個數)求得。由於分別包含於劃分區域SG13、劃分區域SG46、劃分區域SG79而串聯連接之單位發電部D為3個,故k=3,將k=3帶入耐壓計算公式求得Vp>(3-1)×Voc=2Voc。即,單位發電部D所要求之反方向耐壓Vp只要至少超過開放電壓Voc之2倍之程度即可,故不需要旁路二極體。
作為劃分之方法,由串聯連接之單位發電部D構成之群發電部G中,雖顯示了均等劃分單位發電部D之個數之例,但亦可能不均等劃分。另,群發電部G相互間有必要為相同之劃分,例如就相互對應之相同之行,為相同之連接形態。即,即使在為均等劃分區域之情形下,群發電部G相互間特定連接點SP之位置相同。
如上所述,本實施形態之光發電裝置1將將光轉換為電力而發電之單位發電部D(單位發電部D1、‧‧‧、單位發電部D9)經由連接點CP(連接點CP12、‧‧‧、連接點CP89)串聯連接之群發電部G(群發電部G11、‧‧‧、群發電部G43)至少配置於行方向DL或列方向DR之任一者上,係並聯連接群發電部G之光發電裝置1,群發電部G具備連接點CP之中預先特定之特定連接點SP(特定連接點SP34、特定連接點SP67),特定連接點SP在群發電部G之相互之間被連接。
因此,本實施形態之光發電裝置1,係將串聯連接之單位發電部D(單位發電部D1、‧‧‧、單位發電部D9)構成之群發電部G(群發電部G11、‧‧‧、群發電部G43)之特定之行(特定連接點SP。例如特定連接點SP34、特定連接點SP67)在群發電部G(群發電部G11、‧‧‧、群發電部G43)之相互間並聯連接,且為將特定位置之單位發電部D(例如圖4A中左端之群發電部G11、群發電部G21、群發電部G31、群發電部G41中之單位發電部D1、單位發電部D6、單位發電部D7)實質上分散而配置之狀態(左端之群發電部G11、群發電部G21、群發電部G31、群發電部G41以外中之單位發電部D1、單位發電部D6、單位發電部D7之配置狀態),故可避免因僅在串聯連接中之特定之行產生之照射光之不均勻(例如因背陰之單位發電部D(例如在行方向DL上為相同配置之左端之單位發電部D1、單位發電部D6、單位發電部D7)造成之局部之照射光之低下)引起之影響,且即使在產生照射光之不均勻時,仍可抑制照射面積與實際工作之單位發電部D所占之面積之不平衡而實現有效之發電。
本實施形態之光發電裝置1與實施形態2之光發電裝置1相比,不同的是,以每相同之個數(例如每3個)劃分(劃分為劃分區域SG13、劃分區域SG46、劃分區域SG79)單位發電部D,與劃分之邊界(劃分區域SG13與劃分區域SG46之邊界、劃分區域SG46與劃分區域SG79之邊界)相對應之連接點CP34、連接點CP67作為特定連接點SP34、特定連接點SP67特定,作為劃分區域之劃分區域SG13、劃分區域SG46、劃分區域SG79係以列單位設定。
另,就相對照射光之不均勻(例如背陰)之作用效果,在實施形態7至實施形態9中更具體地進行說明。
本實施形態之光發電裝置1之技術事項,相對其他之實施形態之光發電裝置1可適宜應用。
<實施形態5>
參照圖5,就本實施形態之光發電裝置1進行說明。由於本實施形態之光發電裝置1之基本構成與實施形態4(圖4A、圖4B)中所示之光發電裝置1相同,故適當援用相符者,針對主要不同之技術事項進行說明。另,由於本實施形態相關之等價電路與圖4B相同,故可保持該狀態應用圖4B。
圖5係模式性顯示本發明之實施形態5之光發電裝置1中之單位發電部之配置狀態及連接關係之俯視圖。
本實施形態之光發電裝置1中,單位發電部D在群發電部G中以矩陣狀配置(平面配置)。例如,群發電部G42中如放大之顯示(圖5),分別在列方向DR(單位發電部D之第1行)上配置有單位發電部D1至單位發電部D3,在列方向DR(單位發電部D之第2行)上配置有單位發電部D4至單位發電部D6,在列方向DR(單位發電部D之第3行)上配置有單位發電部D7至單位發電部D9,且分別在行方向DL(單位發電部D之第1列)上配置有單位發電部D1、單位發電部D6、單位發電部D7,行方向DL(單位發電部D之第2列)上配置有單位發電部D2、單位發電部D5、單位發電部D8,行方向DL(單位發電部D之第3列)上配置有單位發電部D3、單位發電部D4、單位發電部D9。
因此,光發電裝置1,由於將單位發電部D以矩陣狀配置,故排除光發電裝置1內之單位發電部D之配置之偏差而均等化,故可進一步抑制因相對串聯連接之特定之行(例如,左端之單位發電部D1、單位發電部D2、單位發電部D3)之照射光之不均勻引起之影響。
光發電裝置1中,一個群發電部G(例如群發電部G11)具有之連接點CP12、‧‧‧、連接點CP89內之連接點CP34、連接點CP67,與其他群發電部G(例如群發電部G11以外之群發電部G12、‧‧‧、群發電部G43)具有之連接點CP內之連接點CP34、連接點CP67相互連接。
具體而言,連接點CP34經由連接線CW34,連接點CP67經由連接線CW67分別並聯連接。即,連接點CP(連接點CP34、連接點CP67)作為連接點CP(本實施形態中8個)中預先特定之特定連接點SP34、特定連接點SP67與其他之群發電部G之特定連接點SP34、特定連接點SP67相互連接。
光發電裝置1中,劃分(例如劃分區域SG13、劃分區域SG46、劃分區域SG79)係以群發電部G(例如群發電部G42)中之單位發電部D(例如單位發電部D1、‧‧‧、單位發電部D9)之配置之列單位(例如,列方向DR中配置之單位發電部D1、單位發電部D2、單位發電部D3之劃分區域SG13,列方向DR中配置之單位發電部D4、單位發電部D5、單位發電部D6之劃分區域SG46,列方向DR中配置之單位發電部D7、單位發電部D8、單位發電部D9之劃分區域SG79)進行設定。
即,劃分以群發電部G中之單位發電部D之配置之列單位(實施形態4)或行單位進行設定。因此,由於光發電裝置1係以列單位、行單位劃分單位發電部G,故可使特定連接點SP之配置簡略化且可使特定連接點SP之連接簡略化。
如上所述,本實施形態之光發電裝置1係將把光進行電性轉換而發電之單位發電部D(單位發電部D1、‧‧‧、單位發電部D9)經由連接點CP(連接點CP12、‧‧‧、連接點CP89)而串聯連接之群發電部G(群發電部G11、‧‧‧、群發電部G43)至少配置於行方向DL或列方向DR之任一者上,係並聯連接群發電部G之光發電裝置1,且群發電部G具備連接點CP之中預先特定之特定連接點SP(特定連接點SP34、特定連接點SP67),特定連接點SP在群發電部G之相互間連接。
因此,本實施形態之光發電裝置1,係將串聯連接之單位發電部D(單位發電部D1、‧‧‧、單位發電部D9)構成之群發電部G(群發電部G11、‧‧‧、群發電部G43)之特定之行(特定連接點SP。例如特定連接點SP34、特定連接點SP67)在群發電部G(群發電部G11、‧‧‧、群發電部G43)之相互間並聯連接,且為將特定位置之單位發電部D(例如圖5中左端之群發電部G11、群發電部G21、群發電部G31、群發電部G41中之單位發電部D1、單位發電部D2、單位發電部D3)實質上分散而配置之狀態(左端之群發電部G11、群發電部G21、群發電部G31、群發電部G41以外中之單位發電部D1、單位發電部D2、單位發電部D3之配置狀態),故可避免因僅在串聯連接中之特定之行產生之照射光之不均勻(例如因背陰之單位發電部D(例如在行方向DL上為相同配置之左端之單位發電部D1、單位發電部D2、單位發電部D3)造成之局部之照射光之低下)引起之影響,且即使在產生照射光之不均勻時,仍可抑制照射面積與實際工作之單位發電部D所占之面積之不平衡而實現有效之發電。
本實施形態之光發電裝置1,與實施形態4之光發電裝置1相比,不同點為其係將群發電部G中以矩陣狀配置之單位發電部D之列與行相互調換之形態此點。
另,就相對照射光之不均勻(例如背陰)之作用效果,在實施形態7至實施形態9中更具體地進行說明。
本實施形態之光發電裝置1之技術事項,相對其他之實施形態之光發電裝置1可適宜應用。
<實施形態6>
參照圖6A至圖6C,就本實施形態之光發電裝置1進行說明。由於本實施形態之光發電裝置1之基本構成與實施形態1(圖1A、圖1B)中所示之光發電裝置1相同,故適當援用相符者,針對主要不同之技術事項進行說明。
圖6A係模式性顯示本發明之實施形態6之光發電裝置1中之單位發電部之配置狀態及連接關係之俯視圖。
圖6B係將圖6A中所示之光發電裝置1中之單位發電部之連接關係作為等價電路顯示之等價電路圖。另,圖6B之等價電路與圖1B之等價電路相同。
本實施形態之光發電裝置1具備單位發電部D1、單位發電部D2(以下,在無須相互區分單位發電部D1、單位發電部D2之情形下,有時會僅當做單位發電部D。)。
光發電裝置1具備藉由經由連接點CP12串聯連接單位發電部D1及單位發電部D2將單位發電部D進行2串聯而構成串聯電路之群發電部G11。又,光發電裝置1具備由與群發電部G11相同之構成之群發電部G12、群發電部G21、群發電部G22(以下,在無須相互區分群發電部G11、‧‧‧、群發電部G22之情形下,有時僅當做群發電部G)。
群發電部G11、群發電部G12、群發電部G21、群發電部G22以成為相互並聯之關係之方式經由連接線CW1連接於裝置端子T1,又,經由連接線CW2連接於裝置端子T2。
即,光發電裝置1,將4個(矩陣狀之2列×2行=4)作為將單位發電部D進行2串聯之發電電路之群發電部G並聯連接,且自裝置端子T1、裝置端子T2提取使光發電之電力。
單位發電部D1、單位發電部D2在群發電部G之行方向DL上配置(平面配置)。另,可將單位發電部D平面配置於列方向DR而非行方向DL。
群發電部G11、‧‧‧、群發電部G22至少配置於行方向DL或列方向DR之任一者上。光發電裝置1中,群發電部G11具有之連接點CP12,與其他之群發電部G(群發電部G12、群發電部G21、群發電部G22)具有之連接點CP12,相互經由連接線CW12並聯連接。
本實施形態之光發電裝置1中,使群發電部G中之單位發電部D之平面配置,在群發電部G之相互間互不相同。例如,分別在群發電部G11中,行方向DL上配置有單位發電部D1(第1行)及單位發電部D2(第2行),在群發電部G12中,行方向DL上配置有單位發電部D2(第1行)及單位發電部D1(第2行),在群發電部G21中,行方向DL上配置有單位發電部D2(第1行)及單位發電部D1(第2行),在群發電部G22中,行方向DL上配置有單位發電部D1及單位發電部D2。
配置有群發電部G之行方向DL上,群發電部G11中之單位發電部D1及單位發電部D2之配置與群發電部G12中之單位發電部D2及單位發電部D1之平面配置不同。即,群發電部G11與群發電部G12為使一方(例如群發電部G12)相對另一方(例如群發電部G11)以90度之2倍(180度)旋轉之關係。
光發電裝置1中,鄰接配置之群發電部G(例如群發電部G12),相對原來位置之群發電部G(例如群發電部G11)以180度旋轉。本實施形態中,由於群發電部G在行方向DL上較長,故以90度之旋轉使其相互鄰接不適用。
配置有群發電部G之列方向DR上,群發電部G11中之單位發電部D1及單位發電部D2之配置與群發電部G21中之單位發電部D2及單位發電部D1之平面配置不同。即,群發電部G11與群發電部G21為使一方(例如群發電部G21)相對另一方(例如群發電部G11)以90度之2倍(180度)旋轉之關係。
另,使群發電部G90度旋轉而平面配置之情形,群發電部G之形狀為正方形係平鋪之前提條件。又,使群發電部G180度旋轉而平面配置之情形,群發電部G之形狀不限於正方形,只要為長方形即可平鋪。
光發電裝置1中,配置有群發電部G之行方向DL及列方向DR之雙方,為在群發電部G中之單位發電部D之平面配置不同之形態,但亦可為僅在行方向DL、列方向DR之任一者上使單位發電部D之平面配置不同之形態。例如,可將行方向DL上群發電部G11(之單位發電部D1及單位發電部D2之平面配置)與群發電部G12(之單位發電部D1及單位發電部D2之平面配置)作為相同之配置,而相對群發電部G11及群發電部G12中之單位發電部D之配置,使群發電部G21及群發電部G22中之單位發電部D之配置不同。
光發電裝置1中,配置有群發電部G之行方向DL及列方向DR之至少一方上相互鄰接之群發電部G(例如相對群發電部G11之群發電部G12,相對群發電部G11之群發電部G21)中之單位發電部D之平面配置(平面佈局),較好為在鄰接之群發電部G之相互間互不相同。因此,光發電裝置,由於行方向DL及列方向DR之至少一方上鄰接之群發電部G中之單位發電部D之平面配置在群發電部G之相互間互不相同,故藉由極力抑制單位發電部D之配置之規則性並將其分散配置,可進一步抑制因照射光之不均勻引起之影響,並防止發電效率之低下。
又,較好為使群發電部G中之單位發電部D之平面配置(平面佈局)在鄰接之群發電部G之相互間以90度之倍數(例如,90度,180度)旋轉。因此,光發電裝置1可容易地使群發電部G之單位發電部D之平面配置不同。
如上所述,本實施形態之光發電裝置1將單位發電部D(單位發電部D1、單位發電部D2)經由連接點CP12串聯連接之群發電部G(群發電部G11、群發電部G12、群發電部G21、群發電部G22)至少配置於行方向DL或列方向DR之任一者上,係並聯連接群發電部G之光發電裝置1,群發電部G具備連接點CP12之中預先特定之特定連接點SP12,特定連接點SP12在群發電部G之相互之間被連接。
因此,本實施形態之光發電裝置1,係將串聯連接之單位發電部D(單位發電部D1、單位發電部D2)構成之群發電部G(群發電部G11、群發電部G12、群發電部G21、群發電部G22)之特定之行(特定連接點SP。例如特定連接點SP12)在群發電部G(群發電部G11、‧‧‧、群發電部G22)之相互之間並聯連接,且為將特定位置之單位發電部D(例如圖6A中左端之群發電部G11中之單位發電部D1、群發電部G21中之單位發電部D2)實質上分散而配置之狀態(左端之群發電部G11、群發電部G21以外中之單位發電部D1、單位發電部D2之配置狀態),故可避免因僅在串聯連接中之特定之行產生之照射光之不均勻(例如因背陰之單位發電部D(例如在行方向DL上為相同配置之左端之單位發電部D1及單位發電部D2)造成之局部之照射光之低下)引起之影響,且即使在產生照射光之不均勻時,仍可抑制照射面積與實際工作之單位發電部D所占之面積之不平衡而實現有效之發電。
另,作為群發電部G在行方向DL或列方向DR之至少一方上相互鄰接之情形進行說明,但並不限於此,亦可適用於未直線配置群發電部G之情形下之相互鄰接之群發電部G。即,光發電裝置1中,相互鄰接之群發電部G中之單位發電部D之平面配置,至少在其一部份中,可使鄰接之群發電部G之相互間不同,該情形亦可得到相同之效果。
圖6C係顯示圖6A中所示之光發電裝置1中之單位發電部之配置狀態之變化例之俯視圖。
圖6C中所示之光發電裝置1係相對圖6A中之單位發電部D(群發電部G)之配置,將群發電部G11及群發電部G21中單位發電部D之平面配置逆轉(圖上為左右逆轉)者。等價電路與圖6A相同,如圖6B中所示。另,由於基本之構成與圖6A相同,故就主要不同之事項進行說明。
利用該配置,陰影狀態例1、陰影狀態例2、陰影狀態例3(參照實施形態1)之任一之情形,由於日照部份在等價電路上為將3個單位發電部D1之並聯與3個單位發電部D2之並聯進行串聯之構成,故均不會產生串聯各行之間之輸出不平衡,與圖1C、圖1D中所示之陰影狀態電流特性VIs1、陰影狀態電力特性VPs1相同,可得到相對接近日照面積比例之全面日照時輸出之輸出比率。
實施形態1中,使群發電部G之配置全部一致為同方向,但本實施形態中,其特徵為使群發電部G之配置之朝向不一致為單一方向。即,藉由將一部份之群發電部G(例如,相對圖6A之情形之群發電部G11之群發電部G12、相對圖6C之情形之群發電部G11之群發電部G21)180度旋轉配置,屬於各串聯行之單位發電部D在平面佈局上更分散配置,相對集中存在之部份陰影,提高更均等地包含串聯電路之各行之概率。藉此,可更有效地抑制串聯行之間之日照面積不平衡,且相對各種形狀之部份陰影,可提高輸出之期望值。
另,就相對照射光之不均勻(例如背陰)之作用效果,在實施形態7至實施形態9中更具體地進行說明。
本實施形態之光發電裝置1之技術事項,相對其他之實施形態之光發電裝置1可適宜應用。
<實施形態7>
參照圖7A至圖7E,將實施形態1至實施形態6中說明之光發電裝置1之作用效果作為本實施形態進行說明。另,方便起見,以實施形態2(圖2A、圖2B)、實施形態4(圖4A、圖4B)中說明之光發電裝置1為例進行說明。
為方便說明,本實施形態中,各單位發電部D為由單一之光發電元件構成者。
圖7A係模式性顯示相對圖2A或圖4A中所示之光發電裝置1中之單位發電部之配置狀態在行方向產生之影子(縱影)之狀況之俯視圖。
圖7B及圖7C係模式性說明在相對圖2B中所示之光發電裝置1中之單位發電部之連接關係之等價電路之行方向產生之影子(縱影)之影響之等價電路圖。
圖7D及圖7E係模式性說明在相對圖4B中所示之光發電裝置1中之單位發電部之連接關係之等價電路之行方向產生之影子(縱影)之影響之等價電路圖。
首先,參照圖7A、圖7B、圖7C就圖2A(圖2B)中所示之光發電裝置1(實施形態2)之行方向上產生之陰影引起之影響進行說明。其次,參照圖7A、圖7D、圖7E就圖4A(圖4B)中所示之光發電裝置1(實施形態4)之行方向上產生之陰影引起之影響進行說明。
圖7A中所示之光發電裝置1,一般而言,行方向DL與水平方向相對應,列方向DR與垂直方向相對應。實際上,與照射之太陽光之高度(光發電裝置1設置之緯度)等相對應,列方向DR以相對地面具有一定傾斜度之方式配置。另,將光發電裝置1例如相對車輛等之地面配置於基本平坦之頂面之情形,光發電裝置1為配置於幾乎不會產生因行方向DL、列方向DR引起之影響之水平面之狀態。
本實施形態中,為方便說明,作為照射光(太陽光)之不均勻狀態,假定背陰SHt(列方向DR之背陰SHt:縱影)為光發電裝置1中產生之狀態(圖7A、圖7B、圖7C、圖7D、圖7E)。
即,假定光發電裝置1中,自配置於群發電部G11、群發電部G21、群發電部G31、群發電部G41中之右端(第3行)之單位發電部D3、單位發電部D4、單位發電部D9遍及配置於群發電部G12、群發電部G22、群發電部G32、群發電部G42中之左端(第1行)之單位發電部D1、單位發電部D6、單位發電部D7產生柱狀之背陰SHt之情形。
關注配置於行方向DL上之9個(例如第1列)單位發電部D(3個單位發電部D1、3個單位發電部D2、3個單位發電部D3)可求得照射面積比例。即,由於相對9個單位發電部D,第一個單位發電部D3之右半部份、第2個單位發電部D1之左半部份中產生背陰SHt(圖7A),故日照面積比例為1-(0.5×2)/9=1-1/9=8/9=0.8889(88.89%)。
<實施形態7-1:將串聯行作為全並聯之情形>
構成9個串聯行之單位發電部D1至單位發電部D9全部為並聯連接(圖7B、圖7C、圖2B)。
9個串聯行(單位發電部D1至單位發電部D9)內,單位發電部D2、單位發電部D5、單位發電部D8為行列配置之12個全部有效,單位發電部D1、單位發電部D3、單位發電部D4、單位發電部D6、單位發電部D7、單位發電部D9為行列配置之12個內8個有效,若剩下4個受到背陰SHt之影響而作為4個之一半之2個有效地發揮功能,則粗略計算有10個有效。
面積效率,由於串聯行內效率較低之串聯行中之效率決定光發電裝置1中之效率,故12個有效及10個有效之內,若以10個計算,則可求得10個有效/12個配置=0.8333(83.33%)。
因此,面積效率/照射面積比例為0.8333/0.8889=0.9375(93.75%)。即,與未並聯連接9個串聯行相互間之情形相比,可得到更高之發電效率。
<實施形態7-2:將串聯行於每個劃分區域進行並聯之情形>
將構成9個串聯行之單位發電部D1至單位發電部D9在每個劃分區域(3個)進行並聯連接(圖7D、圖7E、圖4B)。
配置於列方向DR上之群發電部G11、群發電部G21、群發電部G31、群發電部G41(圖7D)之劃分區域SG13、劃分區域SG46、劃分區域SG79內,就與背陰SHt相對應之劃分區域SG13來看,由於單位發電部D3受到背陰SHt之影響,故單位發電部D1、單位發電部D2亦受到影響,因此,單位發電部D1、單位發電部D2、單位發電部D3,有3個之一半有效。又,關於劃分區域SG46、劃分區域SG79亦相同地有3個單位發電部D之一半有效。
配置於列方向DR之群發電部G12、群發電部G22、群發電部G32、群發電部G42(圖7E)之劃分區域SG13內,由於單位發電部D1受到背陰SHt之影響,故單位發電部D2、單位發電部D3亦受到影響,因此,單位發電部D1、單位發電部D2、單位發電部D3,有3個之一半有效。又,關於劃分區域SG46、劃分區域SG79亦相同地有3個單位發電部D之一半有效。
12個群發電部G之內,群發電部G13、群發電部G23、群發電部G33、群發電部G43之4個為整體有效,剩下8個之群發電部G11、群發電部G12、群發電部G21、群發電部G22、群發電部G31、群發電部G32、群發電部G41、群發電部G41,分別有一半有效,相當於4個群發電部G之有效。即,若粗略計算整體,則有8個群發電部G有效。
可求得面積效率為8個有效部份/12個配置部份=0.6667(66.67%)。
因此,面積效率/照射面積比例為0.6667/0.8889=0.7500(75.0%)。這是與未將9個串聯行相互間並聯連接之先前之情形相等之面積效率。然而,假定與本實施形態之影子(縱影)不同之影子(例如橫影:參照實施形態8-2)之情形下,可得到更高之發電效率。因此,可提高發電效率之期望值。
<實施形態8>
參照圖8A至圖8E將實施形態1至實施形態6中說明之光發電裝置1之作用效果作為本實施形態進行說明。另,方便起見,以實施形態2(圖2A、圖2B)、實施形態4(圖4A、圖4B)中說明之光發電裝置1為例進行說明。
為方便說明,本實施形態中,各單位發電部D係由單一之光發電元件構成者。
圖8A係模式性顯示相對於圖2A或圖4A中所示之光發電裝置1中之單位發電部之配置狀態在列方向產生之影子(橫影)之狀況之俯視圖。
圖8B及圖C係模式性說明在相對圖2B中所示之光發電裝置1中之單位發電部之連接關係之等價電路之列方向產生之影子(橫影)之影響之等價電路圖。
圖8D及圖8E係模式性說明在相對圖4B中所示之光發電裝置1中之單位發電部之連接關係之等價電路之列方向產生之影子(橫影)之影響之等價電路圖。
首先,參照圖8A、圖8B、圖8C,就圖2A(圖2B)中所示之光發電裝置1(實施形態2)之列方向上產生之陰影引起之影響進行說明,其次,參照圖8A、圖8D、圖8E,就圖4A(圖4B)中所示之光發電裝置1(實施形態4)之列方向上產生之陰影引起之影響進行說明。
由於圖8A中所示之光發電裝置1與圖7A中所示之光發電裝置1相同,故省略詳細之說明。
本實施形態中,為方便說明,作為照射光(太陽光)之不均勻狀態,假定於光發電裝置1中產生背陰SHs(行方向DL之背陰SHs:橫影)之狀態(圖8A、圖8B、圖8C、圖8D、圖8E)。
即,假定於光發電裝置1中,自配置於群發電部G11、群發電部G12、群發電部G13中之下端(單位發電部D之第3列)之單位發電部D7、單位發電部D8、單位發電部D9遍及配置於群發電部G21、群發電部G22、群發電部G23中之上端(單位發電部D之第1列)之單位發電部D1、單位發電部D2、單位發電部D3產生柱狀之背陰SHs之情形。
關注配置於列方向DR上之12個(例如群發電部G11、群發電部G21、群發電部G31、群發電部G41中之單位發電部D之第1列)單位發電部D(4個單位發電部D1、4個單位發電部D6、4個單位發電部D7)而求得照射面積比例。即,由於相對於12個單位發電部D,於第一個單位發電部D7之下半部份、第1個單位發電部D1之上半部份產生背陰SHt(圖8A),故照射面積比例為1-(0.5×2)/12=1-1/12=11/12=0.9167(91.67%)。
<實施形態8-1:將串聯行作為全並聯之情形>
構成9個串聯行之單位發電部D1至單位發電部D9全部為並聯連接(圖8B、圖8C、圖2B)。
假定9個串聯行(單位發電部D1至單位發電部D9)內,配置於群發電部G11、群發電部G12、群發電部G13、群發電部G31、群發電部G32、群發電部G33、群發電部G41、群發電部G42、群發電部G43之單位發電部D1至單位發電部D3之各9個全部有效,又,配置於群發電部G21、群發電部G22、群發電部G23之單位發電部D1至單位發電部D3之各3個受到背陰SHs之影響而僅面積之一半發揮功能,可粗略計算各1.5個有效發揮功能。
又,9個串聯行內,配置於群發電部G11至群發電部G43之單位發電部D4至單位發電部D6之各12個全部有效。
又,假定9個串聯行內,配置於群發電部G21、群發電部G22、群發電部G23、群發電部G31、群發電部G32、群發電部G33、群發電部G41、群發電部G42、群發電部G43之單位發電部D7至單位發電部D9之各9個全部有效,配置於群發電部G11、群發電部G12、群發電部G13之單位發電部D7至單位發電部D9之各3個受到背陰SHs之影響而僅面積之一半發揮功能,可粗略計算各1.5個有效發揮功能。
即,可粗略計算單位發電部D1、單位發電部D2、單位發電部D3、單位發電部D7、單位發電部D8、單位發電部D9在以矩陣狀配置之12個群發電部G內有9個+1.5個=10.5個發揮功能。又,可粗略計算單位發電部D4、單位發電部D5、單位發電部D6在以矩陣狀配置之12個群發電部G內有12個保持其狀態發揮功能。
面積效率,由於串聯行內中效率較低之串聯行中之效率決定光發電裝置1中之效率,故12個有效之串聯行及10.5個有效之串聯行之內,被10.5個有效之串聯行支配,故若以10.5個計算,則可求得10.5個有效/12個配置=0.875(87.5%)。
因此,面積效率/照射面積比例為87.5/91.67=0.9545(95.45%)。即,與未將9個串聯行相互間並聯連接之情形相比,可得到更高之發電效率。
<實施形態8-2:將串聯行於每個劃分區域進行並聯之情形>
構成9個串聯行之單位發電部D1至單位發電部D9係以每個劃分區域(3個)並聯連接(圖8D、圖8E、圖4B)。
假定9個串聯行(單位發電部D1至單位發電部D9)內,配置於群發電部G11、群發電部G12、群發電部G13、群發電部G31、群發電部G32、群發電部G33、群發電部G41、群發電部G42、群發電部G43之單位發電部D1至單位發電部D3之各9個全部有效,又,配置於群發電部G21、群發電部G22、群發電部G23之與劃分區域SG13相對應之單位發電部D1至單位發電部D3之各3個受到背陰SHs之影響而僅面積之一半發揮功能,可粗略計算各1.5個有效發揮功能。
又,9個串聯行內,配置於群發電部G11至群發電部G43之單位發電部D4至單位發電部D6之各12個全部有效。
又,假定9個串聯行內,配置於群發電部G21、群發電部G22、群發電部G23、群發電部G31、群發電部G32、群發電部G33、群發電部G41、群發電部G42、群發電部G43之單位發電部D7至單位發電部D9之各9個全部有效,配置於群發電部G11、群發電部G12、群發電部G13之與劃分區域SG79相對應之單位發電部D7至單位發電部D9之各3個受到背陰SHs之影響而僅面積之一半發揮功能,可粗略計算各1.5個有效發揮功能。
即,單位發電部D1、單位發電部D2、單位發電部D3、單位發電部D7、單位發電部D8、單位發電部D9在以矩陣狀配置之12個群發電部G內與劃分區域SG13、劃分區域SG79相對應之各3個之單位發電部D,係作為1.5個發揮功能,可粗略計算9個+1.5個=10.5個發揮功能。又,可粗略計算單位發電部D4、單位發電部D5、單位發電部D6在以矩陣狀配置之12個群發電部G內不按照劃分區域SG12個而是保持原狀態發揮功能。
面積效率,由於串聯行內中效率較低之串聯行中之效率決定光發電裝置1中之效率,故12個有效之串聯行及10.5個有效之串聯行之內,被10.5個有效之串聯行支配,故若以10.5個計算,則可求得10.5個有效/12個配置=0.875(87.5%)。
因此,面積效率/照射面積比例為87.5/91.67=0.9545(95.45%),與實施形態8-1之情形為相同之結果。即,與未將9個串聯行相互間並聯連接之情形相比,可得到更高之發電效率。
如實施形態7及實施形態8中說明所述,根據實施形態1至實施形態6之太陽光發電系統1,相對無法預想之各種形狀之部份陰影,例如與未形成9個串聯行相互間之並聯連接之情形相比,在將串聯行並聯連接於每個劃分區域之情形下可得到更高之發電效率作為期望值(實施形態8-2),又,將串聯行全部予以並聯連接之情形下,可得到更高之發電效率之期望值(實施形態7-1、8-1)。
<實施形態9>
參照圖9A及圖9B,就本實施形態之光發電裝置1進行說明。由於本實施形態之光發電裝置1之基本之構成,與實施形態2(圖2A、圖2B)、實施形態4(圖4A、圖4B)中所示之光發電裝置1相同,故適當援用相符者,針對主要不同之技術事項進行說明。另,單位發電部D1至單位發電部D9之連接關係(9串聯)如實施形態2、實施形態4中所示。又,可如實施形態5之方式進行連接。
圖9A係模式性顯示本發明之實施形態9之光發電裝置1中之單位發電部之配置狀態(在群發電部之行列之任意一方中單位發電部之配置不同)之俯視圖。
圖9A之光發電裝置1使配置於行方向DL(群發電部G之第1列)之群發電部G11、群發電部G12、群發電部G13中之單位發電部D(單位發電部D1至單位發電部D9)之配置與配置於行方向DL(群發電部G之第2列)之群發電部G21、群發電部G22、群發電部G23中之單位發電部D(單位發電部D1至單位發電部D9)之配置不同。又,關於行方向DL(群發電部G之第3列)之群發電部G31、‧‧‧中之單位發電部D之配置與行方向DL(群發電部G之第4列)之群發電部G41、‧‧‧中之單位發電部D之配置亦相同。又,群發電部G之第2列與群發電部G之第3列亦相同。
即,使群發電部G中之單位發電部D之平面配置在鄰接之列方向DR之群發電部G之相互間以180度旋轉,且在列方向DR上使單位發電部D之配置不同。
根據該構成,例如行方向DL上之左端(單位發電部D之第1行)產生背陰SHt時,由於配置於左端之單位發電部D與會群發電部G11中之單位發電部D9、單位發電部D4、單位發電部D3,群發電部G21中之單位發電部D1、單位發電部D6、單位發電部D7,群發電部G31中之單位發電部D9、單位發電部D4、單位發電部D3,群發電部G41中之單位發電部D1、單位發電部D6、單位發電部D7交互不同,故光發電裝置1使相對單位發電部D之背陰SHt引起之影響分散,並抑制背陰SHt引起之發電效率之低下。
作為用以說明圖9A之光發電裝置1之作用效果之比較例,假定保持其狀態將群發電部G21之平面配置為其他之群發電部G亦具有之光發電裝置1(實施形態2、實施形態4),並假定左端之單位發電部D(單位發電部D1、單位發電部D6、單位發電部D7)中產生背陰SHt之狀態。
作為比較例之實施形態2、實施形態4之光發電裝置1中,單位發電部D1、單位發電部D6、單位發電部D7,12個(群發電部G11至群發電部G43)並聯內有8個(群發電部G12、群發電部G13、群發電部G22、群發電部G23、群發電部G32、群發電部G33、群發電部G42、群發電部G43)有效,面積效率為8個/12個=0.6667(66.67%)。
又,照射面積比例,由於列方向DR上相對單位發電部D之1列9個有8個受到照射,故為8個/9個=0.8889(88.89%)。因此,相對照射面積比例之88.89%,為僅66.67%發電之狀態。
相對比較例,圖9A之光發電裝置1中,與背陰SHt相對應之左端之單位發電部D為與群發電部G11、群發電部G31相對應之單位發電部D9、單位發電部D4、單位發電部D3與與群發電部G21、群發電部G41相對應之單位發電部D1、單位發電部D6、單位發電部D7。因此,單位發電部D1、單位發電部D3、單位發電部D4、單位發電部D6、單位發電部D7、單位發電部D9作為各10個有效之單位發電部D發揮功能,面積效率為10個/12個=0.8333(83.33%)。
因此,可求得面積效率/照射面積比例為83.33/88.89=0.9375(93.75%)。即,藉由變更群發電部G中之單位發電部D之配置,可防止因照射光之不均勻引起之發電效率之低下。
本實施形態(圖9A)中,相對群發電部G11、群發電部G31使群發電部G21、群發電部G41以180度旋轉而配置,由於群發電部G為正方形,故相對群發電部G11、群發電部G31亦可使群發電部G21、群發電部G41以90度旋轉而配置,且可得到相同之效果。
即,由於群發電部G至少配置於行方向DL或列方向DR之任一者上,故可使群發電部G相對行方向DL或列方向DR之任一者上鄰接之群發電部G以90度之倍數旋轉而配置。
又,圖9A之光發電裝置1,由於在列方向DR上較多地配置有群發電部G,故相對縱影SHt,在列方向DR上實行群發電部G之旋轉可得到更大之效果。
即,光發電裝置1中,群發電部G,相比行方向DL更長(更多)地配置於列方向DR,且群發電部G在鄰接之列方向DR上以180度(90度之倍數)旋轉。因此,光發電裝置1,在列方向DR上相對產生之照射光之不均勻有效地發揮作用,抑制發電效率之低下。又,由於行方向DL上,群發電部G為相同之配置,故可容易地以矩陣狀配置群發電部G。
又,圖9A中記載之光發電裝置1中,配置於行方向DL上之群發電部G,在鄰接之相互間與單位發電部D之配置相同。即,群發電部G11、群發電部G12、群發電部G13中之單位發電部D之平面配置相互相同,關於群發電部G21、群發電部G22、群發電部G23亦相同,關於群發電部D31、群發電部D32、群發電部D33亦相同,關於群發電部G41、群發電部G42、群發電部G43亦相同。
如上所述,圖9A中記載之光發電裝置1中,配置於列方向DR上之群發電部G,在鄰接之相互間使單位發電部D之配置以180度旋轉而配置。即,相對群發電部G11,群發電部G21使群發電部G11(單位發電部D之平面配置)以180度旋轉,相對群發電部G21,群發電部G31使群發電部G21以180度旋轉,相對群發電部G31,群發電部G41使群發電部G31以180度旋轉。在群發電部G12、群發電部G22、群發電部G32、群發電部G42之相互間亦相同,在群發電部G13、群發電部G23、群發電部G33、群發電部G43之相互間亦相同。
圖9B係模式性顯示本發明之實施形態9之光發電裝置中之單位發電部D之配置狀態(在群發電部之行列之雙方中單位發電部之配置不同)之俯視圖。
相對圖9A之光發電裝置1,圖9B之光發電裝置1中,群發電部G,相對在行方向DL及列方向DR之雙方向中鄰接之群發電部G,其單位發電部D之平面配置不同。例如,相對群發電部G11鄰接於行方向DL之群發電部G12,相對群發電部G11鄰接於列方向DR之群發電部G21,分別為使群發電部G11中之單位發電部D之平面配置180度(90度之倍數)旋轉之平面配置。又,群發電部G22,為使群發電部G12或群發電部G21以180度旋轉之平面配置。即,群發電部G,以配置於群發電部G之單位發電部D構成方格圖案之方式配置。
根據圖9B之光發電裝置1,由於在行方向DL、列方向DR之雙方上變更群發電部G中之單位發電部D之平面配置,故與圖9A中所示之光發電裝置1相比,可得到更大之效果。
如圖9A所示,本實施形態之光發電裝置1中,配置有群發電部G之行方向DL或列方向DR之至少一方上相互連接之群發電部G中之單位發電部D之平面配置較好為在鄰接之群發電部G之相互間互不相同。根據該構成,光發電裝置1,由於在行方向DL或列方向DR之至少一方上相互連接之群發電部G中之單位發電部D之平面配置較好為在鄰接之群發電部G之相互間互不相同,故可極力抑制單位發電部D之配置之規則性並分散配置單位發電部D,且可進一步抑制因照射光之不均勻引起之影響從而防止發電效率之低下。
又,如圖9B中所示,本實施形態之光發電裝置1中,相對行方向DL、列方向DR之雙方向,可使群發電部G中之單位發電部D之平面配置不同。
又,群發電部G中之單位發電部D之平面配置,較好為使鄰接之群發電部G之相互間以90度之倍數旋轉。根據該構成,光發電裝置1可容易地使群發電部G中之單位發電部D之平面配置不同。若群發電部G為正方形,則可以90度、180度、270度旋轉,若群發電部G為長方形,則可以180度度旋轉。
又,群發電部G,係以行方向DL或列方向DR之任一方較另一方更成之方式配置,群發電部G在行方向DL或列方向DR之任一長度方向上使單位發電部D之平面配置不同。根據該構成,光發電裝置1,相對在長度方向上產生之照射光之不均勻使單位發電部D之平面配置之變更有效地發揮作用,並有效地抑制發電效率之低下。
另,作為行方向DL、列方向DR上長度各異之情形,雖存在取決於群發電部G之配置個數之不同時與根據單位發電部D之配置(或形狀)群發電部G自身以長方形構成並在長方形之長邊方向上變長時,但任一情形皆可使用。
本實施形態之光發電裝置1之技術事項,相對其他之實施形態之光發電裝置1可適宜應用。
<實施形態10>
參照圖10A及圖10B,就本實施形態之光發電裝置1進行說明。由於本實施形態之光發電裝置1之基本之構成,與實施形態2(圖2A、圖2B)、實施形態4(圖4A、圖4B)、實施形態5(圖5)、實施形態9(圖9A、圖9B)中所示之光發電裝置1相同,故適當援用相符者,針對主要不同之技術事項進行說明。另,單位發電部D1至單位發電部D9之連接關係(9串聯)如實施形態2、實施形態4中所示。
圖10A係模式性顯示本發明之實施形態10之光發電裝置1中之單位發電部之配置狀態之俯視圖。
圖10B係模式性顯示圖10A中所示之光發電裝置1中之單位發電部之配置狀態之例之俯視圖。
圖10C係模式性顯示圖10A中所示之光發電裝置1中之單位發電部之配置狀態之例之俯視圖。
本實施形態之光發電裝置1中,配置於群發電部G之單位發電部D進一步在行方向DL、列方向DR上變更配置。
例如,群發電部G11中,分別係單位發電部D1~單位發電部D3在列方向DR上,配置於群發電部G11之內之第1行(圖中左端)上,單位發電部D4~單位發電部D6,在列方向DR上,配置於群發電部G11之內之第2行(圖中央)上,單位發電部D7~單位發電部D9,在列方向DR上,配置於群發電部G11之內之第3行(圖右端)上。
群發電部G12中,分別係單位發電部D1~單位發電部D3在列方向DR上,配置於群發電部G12之內之第2行上,單位發電部D4~單位發電部D6,在列方向DR上,配置於群發電部G12之內之第3行上,單位發電部D7~單位發電部D9,在列方向DR上,配置於群發電部G12之內之第1行上。
群發電部G13中,分別係單位發電部D1~單位發電部D3在列方向DR上,配置於群發電部G13之內之第3行上,單位發電部D4~單位發電部D6,在列方向DR上,配置於群發電部G13之內之第1行上,單位發電部D7~單位發電部D9,在列方向DR上,配置於群發電部G13之內之第2行上。
即,使群發電部G中之單位發電部D之平面配置,相對鄰接之群發電部G中之單位發電部D之平面配置,在行單位中不同。
例如,群發電部G21中,分別係單位發電部D1~單位發電部D3在行方向DL上,配置於群發電部G21之內之第1列(圖中上側列)上,單位發電部D4~單位發電部D6,在行方向DL上,配置於群發電部G21之內之第3列(圖中下側列)上,單位發電部D7~單位發電部D9,在行方向DL上,配置於群發電部G21之內之第2列(圖中央列)上。
群發電部G22中,分別係單位發電部D1~單位發電部D3在行方向DL上,配置於群發電部G22之內之第3列上,單位發電部D4~單位發電部D6,在行方向DL上,配置於群發電部G22之內之第2列上,單位發電部D7~單位發電部D9,在行方向DL上,配置於群發電部G22之內之第1列上。
群發電部G23中,分別係單位發電部D1~單位發電部D3在行方向DL上,配置於群發電部G23之內之第2列上,單位發電部D4~單位發電部D6,在行方向DL上,配置於群發電部G23之內之第1列上,單位發電部D7~單位發電部D9,在行方向DL上,配置於群發電部G23之內之第3列上。
即,使群發電部G中之單位發電部D之平面配置,相對鄰接之群發電部G中之單位發電部D之平面配置,在行單位中不同。
又,例如,群發電部G42(圖10B)中,分別係單位發電部D1~單位發電部D3在行方向DL上,配置於群發電部G42之內之第2列上,單位發電部D4~單位發電部D6,在行方向DL上,配置於群發電部G42之內之第3列上,單位發電部D7~單位發電部D9,在行方向DL上,配置於群發電部G42之內之第1列上。
又,群發電部G43(圖10C)中,分別係單位發電部D1~單位發電部D3在行方向DL上,配置於群發電部G43之內之第3列上,單位發電部D4~單位發電部D6,在行方向DL上,配置於群發電部G43之內之第1列上,單位發電部D7~單位發電部D9,在行方向DL上,配置於群發電部G43之內之第2列上。
又,例如,群發電部G11中,單位發電部D(單位發電部D1~單位發電部D3)係配置於列方向DR(群發電部G11之第1行)上,與此相對,群發電部G21中,單位發電部D(單位發電部D1~單位發電部D3),係配置於行方向DL(群發電部G21之第1列)上。
本實施形態之光發電裝置1,可進一步抑制相對取決於實施形態7~實施形態9中說明之橫影、縱影之方向性之影響,且可使發電效率進一步提高。
如上所述,本實施形態之光發電裝置1中,群發電部G(例如群發電部G11)中之單位發電部D(單位發電部D1~單位發電部D9)之平面配置較好為相對鄰接之群發電部G(例如群發電部G12或群發電部G21)中之單位發電部D(單位發電部D1~單位發電部D9)之平面配置,在列單位(相對群發電部G11之群發電部G21中之單位發電部D1~單位發電部D3、單位發電部D4~單位發電部D6、單位發電部D7~單位發電部D9)或行單位(相對群發電部G11之群發電部G12中之單位發電部D1~單位發電部D3、單位發電部D4~單位發電部D6、單位發電部D7~單位發電部D9)之至少一方中不同。
根據該構成,本發明之光發電裝置1,由於至少在其一部份中鄰接之群發電部G中之單位發電部D之平面配置在群發電部G之相互之間不同,故單位發電部D之配置之規則性受到極力抑制且單位發電部D分散配置,可進一步抑制因照射光之不均勻引起之影響並防止發電效率之低下。
本實施形態之光發電裝置1之技術事項,相對其他之實施形態之光發電裝置1可適宜應用。
<實施形態11>
參照圖11A及圖11B,就本實施形態之光發電系統10進行說明。由於本實施形態之光發電系統10為適用於實施形態1至實施形態10中所示之光發電裝置1者,故適當援用相符者,針對主要不同之技術事項進行說明。
圖11A係模式性顯示本發明之實施形態11之光發電系統10中之光發電裝置1之連接狀態(並聯連接)之俯視圖。
圖11B係模式性顯示本發明之實施形態11之光發電系統10中之光發電裝置1之連接狀態(串聯連接)之俯視圖。
本實施形態之光發電系統10具備光發電裝置1與將來自光發電裝置1之電力轉換為經設定之電力形態之電力調節器11。
因此,光發電系統10可避免光發電裝置1間之照射光之不均勻引起之影響,即使產生照射光之不均勻時,仍可抑制照射面積與實際工作之單位發電部D(群發電部G、光發電裝置1)所占之面積之不平衡而實現有效之發電。
電力調節器11,相對自光發電裝置1供給之電力實施適宜之電力轉換處理,轉換為作為預先之樣式設定之必要之電力形態。電力調節器11相對來自光發電裝置1之電力實施升壓處理、串並聯轉換等而將其轉換為作為預先之樣式所設定之必要之電力形態。另,顯示複數連接光發電裝置1之狀態,光發電裝置1至少可自一個狀態適用。又,顯示預先串聯連接、並聯連接光發電裝置1之狀態,但亦可為在電力調節器11之內部並聯連接、串聯連接之狀態。
圖11A中所示之光發電系統10係將光發電裝置1複數(例如4個)並聯連接,取得與在一定電壓下連接之光發電裝置1之個數相對應之電流者。取得之電力以適宜之機構負荷(未圖示)供給。
例如以矽太陽電池構成單位發電部D而產生之電壓為0.6 V之情形,將單位發電部D作為9串聯(12並聯)而構成群發電部G之光發電裝置1(例如實施形態2)中,輸出電壓為5.4 V。
因此,光發電系統10中,電力調節器11中輸入之電壓為5.4 V,電力調節器11若實施例如5倍之升壓,則可得到27 V之輸出。
圖11B中所示之光發電系統10為將光發電裝置1複數(例如4個)並聯連接,取得與在一定之電壓下連接之光發電裝置1之個數相對應之電流者。取得之電力以適宜之機構負荷(未圖示)供給。
例如以矽太陽電池構成單位發電部D而產生之電壓為0.6 V之情形,將單位發電部D作為9串聯(12並聯)而構成群發電部G之光發電裝置1(例如實施形態2)中,輸出電壓為5.4 V。
因此,光發電系統10中,電力調節器11中輸入之電壓為5.4×4=21.6 V,電力調節器11若實施例如5倍之升壓,則可得到108 V之輸出。
圖11A、圖11B中,分別分開顯示並聯連接光發電裝置1之情形,與串聯連接光發電裝置1之情形,但亦可並用串聯連接及並聯連接。
<實施形態12>
參照圖12A及圖12B,就本實施形態之光發電系統10進行說明。本實施形態之光發電系統10為相對實施形態11中所示之光發電系統10之變化例。即,本實施形態之光發電系統10為適用於實施形態1至實施形態10中所示之光發電裝置1者,且由於與實施形態11中所示之光發電系統10基本之構成共通,故適當援用相符者,針對主要不同之技術事項進行說明。
圖12A係模式性顯示本發明之實施形態12之光發電系統10中之光發電裝置1之連接狀態之例之俯視圖。
圖12B係將圖12A中所示之光發電裝置1中之單位發電部之連接關係作為等價電路顯示之等價電路圖。
本實施形態之光發電系統10具備光發電裝置1與將來自光發電裝置1之電力轉換為所設定之電力形態之電力調節器11。
因此,光發電系統10可避免光發電裝置1間之照射光之不均勻引起之影響,即使產生照射光之不均勻時,仍可抑制照射面積與實際工作之單位發電部D(群發電部G、光發電裝置1)所占之面積之不平衡而實現有效之發電。
光發電裝置1至少將2個相互並聯連接(例如4個),各光發電裝置1之分別具有之特定連接點SP(特定連接點SP12至特定連接點SP89)在各個光發電裝置1中相同設置,且特定連接點SP在光發電裝置1之相互間連接。
因此,光發電系統10可抑制相對配置於特定連接點SP之間之單位發電部D之照射光之不均勻引起之影響。
另,圖12A、圖12B係顯示相互連接連接點CP之全部而作為特定連接點SP之例,但如其他之實施形態中所示,亦可為適宜劃分而特定連接點CP,僅連接限定之特定連接點SP之狀態。
<實施形態13>
參照圖13A及圖13B,就本實施形態之車輛20進行說明。由於本實施形態之車輛20為適用於實施形態1至實施形態10中所示之光發電裝置1者,故適當援用相符者,針對主要不同之技術事項進行說明。
圖13A係模式性顯示本發明之實施形態13之車輛20(例如公交車)中之光發電裝置1之設置狀態之例之俯視圖。
圖13B係模式性顯示本發明之實施形態13之車輛20(例如小汽車)中之光發電裝置1之設置狀態之例之俯視圖。
本實施形態之車輛20為具備車體21與配置於車體21之表面之光發電裝置1之車輛20,光發電裝置1為實施形態1至實施形態10中所示之光發電裝置1。即,車輛20利用照射光(太陽光)將所發電之電力供給至車輛用電源系統(未圖示)。另,車輛用電源系統中,包含將來自光發電裝置1之電力蓄電之蓄電器。
本實施形態之車輛20,可避免相對光發電裝置1之照射光(太陽光)之不均勻引起之影響,即使在相對光發電裝置1發生照射光之不均勻時,仍可抑制照射面積與實際工作之單位發電部D(群發電部G、光發電裝置1)所占之面積之不平衡並實現高效之發電,且將發電之電力供給至車輛用電源系統並抑制因照射光之不均勻引起之影響。
尤其如本實施形態般將光發電裝置1設置於車輛20之情形下,光發電裝置1並不經常位於日照充足之位置,而是易置於建築物或其他之車輛等之影子下。藉由形成本實施形態之構成,即使光發電裝置1之受光面之一部份成為影子,仍不會招致發電效率之明顯下降,且可有效地收集光能。
<實施形態14>
參照圖14A及圖14D,就本實施形態之光發電裝置1進行說明。由於本實施形態之光發電裝置1之基本構成與實施形態2(圖2A、圖2B)相同,故適當援用相符者,針對主要不同之技術事項進行說明。
圖14A係模式性顯示適用於本發明之實施形態14之光發電裝置1之群發電部Ga中之單位發電部D之配置狀態及連接關係之俯視圖。另,實施形態2中,由於群發電部G以矩陣狀配置,例如如群發電部G11以數字顯示行列位置,但本實施形態中,為顯示與矩陣狀不同之配置,如群發電部Ga般附加顯示英文字母。
圖14B係將圖14A中所示之群發電部Ga中之單位發電部D之配置狀態簡略化而顯示之俯視圖。
圖14C係模式性顯示本發明之實施形態14之光發電裝置1中之群發電部Ga及單位發電部D之配置狀態之俯視圖。
圖14D係將圖14C中所示之光發電裝置1之群發電部Ga之之配置狀態簡略化而顯示之俯視圖。
實施形態2中說明之光發電裝置1係將單位發電部D1~單位發電部D9以矩陣狀配置之群發電部G進一步以矩陣狀配置而形成,本實施形態之光發電裝置1中,構成群發電部Ga之單位發電部D1~單位發電部D9之配置為非矩陣狀之形狀(例如構成與矩形不同之5角形以上之多角形之配置)。
群發電部Ga中之單位發電部D(單位發電部D1至單位發電部D9)如圖中所示,為將5個單位發電部D在左側配置於從方向,將1個單位發電部D配置於右側之狀態,且以自5個單位發電部D之上側為蜿蜒狀態順次配置有單位發電部D1、‧‧‧、單位發電部D9。
本實施形態之光發電裝置1中,群發電部Ga具備9個單位發電部D。群發電部Ga中,單位發電部D以與5個、3個、1個對稱之階梯狀排列。即,群發電部Ga為與矩形完全不同之多角形(12角形),且為不規則之形狀。除單位發電部D1~單位發電部D9之配置(配置方法)不同之外,與實施形態2之群發電部G相同。
即,單位發電部D1與單位發電部D2經由特定連接點SP12(特定連接點CP12。關於其他之特定連接點SP(連接點CP)亦相同),單位發電部D2與單位發電部D3經由特定連接點SP23,單位發電部D3與單位發電部D4經由特定連接點SP34,單位發電部D4與單位發電部D5經由特定連接點SP45,單位發電部D5與單位發電部D6經由特定連接點SP56,單位發電部D6與單位發電部D7經由特定連接點SP67,單位發電部D7與單位發電部D8經由特定連接點SP78,單位發電部D8與單位發電部D9經由特定連接點SP89分別串聯連接,構成將單位發電部D進行9串聯之串聯電路。各單位發電部D之平面形狀大致為正方形。
光發電裝置1(光發電裝置1之受光面)為與單純之矩形(長方形)不同之多角形之形狀。多角形之形狀,具體而言,為除中心之矩形區域以外左右附加有三角形狀之突出區域之狀態。即,光發電裝置1為上下對稱配置梯形之狀態。另,本實施形態之光發電裝置1為一面改變朝向一面僅配置一種類之群發電部Ga之構成(圖14D)。
本實施形態中,由於為將群發電部Ga作為不規範之多角形之平面形狀(圖14A),故相對不規則之形狀之區域(圖14C)亦可高效地平鋪設置單位發電部D(群發電部Ga)。另,中央之矩形部中,配置矩形狀之群發電部G,相對左右之突出部可適用群發電部Ga。
在群發電部Ga之範圍內,單位發電部D之受光面積在串聯各行之間一致。因此,複數之群發電部Ga一邊相互在特定連接點SP上並聯連接一邊在配置之光發電裝置1之全體中使串聯各行之間之受光面積一致,串聯各行之間不存在面積之不平衡且可容易地製造可高效發電之光發電裝置1。
本實施形態之光發電裝置1,在單位發電部D之間之特定連接點SP中,為相互並聯化,故即使一部份為背陰,仍可抑制串聯各行之間受到日照之面積之不平衡,且不會使發電效率大幅下降。
<實施形態15>
參照圖15A至圖15F,就本實施形態之光發電裝置1進行說明。由於本實施形態之光發電裝置1之基本構成與實施形態2(圖2A、圖2B)、實施形態14(圖14A至圖14D)相同,故適當援用相符者,針對主要不同之技術事項進行說明。
圖15A係將適用於本發明之實施形態15之光發電裝置1之群發電部Gb中之單位發電部D之配置狀態簡略化而顯示之俯視圖。另,本實施形態中,關於群發電部G如群發電部Gb般附加顯示英文字母。群發電部Gb與實施形態14之群發電部Ga以相同之狀態配置有單位發電部D。
圖15B係將適用於本發明之實施形態15之光發電裝置1之群發電部Gc中之單位發電部D之配置狀態簡略化而顯示之俯視圖。
圖15C係將適用於本發明之實施形態15之光發電裝置1之群發電部Gd中之單位發電部D之配置狀態簡略化而顯示之俯視圖。
圖15D係將適用於本發明之實施形態15之光發電裝置1之群發電部Ge中之單位發電部D之配置狀態簡略化而顯示之俯視圖。
圖15E係模式性顯示本發明之實施形態15之光發電裝置1中之群發電部Gb至群發電部Ge及單位發電部D之配置狀態之俯視圖。
圖15F係將圖15E中所示之光發電裝置1中之群發電部Gb至群發電部Ge之配置狀態簡略化而顯示之俯視圖。
實施形態14之光發電裝置1中,群發電部G僅配置群發電部Ga,且實現了有效之平鋪。本實施形態中,將群發電部G作為群發電部Gb至群發電部Ge之4種類抑制串聯電路中之不平衡。
群發電部Gb中之單位發電部D,如圖中所示,為與群發電部Ga相同之配置。群發電部Gc中之單位發電部D(單位發電部D1至單位發電部D9),如圖中所示,為5個單位發電部D在上側橫向配置,1個單位發電部D配置於下側之狀態,自5個單位發電部D之中央右轉順次配置有單位發電部D1、‧‧‧、單位發電部D9。群發電部Gd中之單位發電部D(單位發電部D1至單位發電部D9),如圖中所示,為5個單位發電部D在下側橫向配置,1個單位發電部D配置於下側之狀態,自1個單位發電部D之中央左轉順次配置有單位發電部D1、‧‧‧、單位發電部D9。群發電部Ge中之單位發電部D(單位發電部D1至單位發電部D9),如圖中所示,為5個單位發電部D在右側縱向配置,1個單位發電部D配置於左側之狀態,自5個單位發電部D之下側至上側順次配置有單位發電部D1、‧‧‧、單位發電部D9。
即,群發電部Gb至群發電部Ge,在配置有單位發電部D之狀態下形狀相同,使群發電部G之內部中之單位發電部D1至單位發電部D9之配置狀態互不相同。
本實施形態之光發電裝置1中,相對與實施形態14中之平鋪區域相同之區域平鋪有群發電部Gb至群發電部Ge。即,配置有圖15A至圖15D中所示之4種類之群發電部Gb、群發電部Gc、群發電部Gd、群發電部Ge。群發電部Gb有8個、群發電部Gc有4個、群發電部Gd有4個、群發電部Ge有8個分別相互組合配置。
本實施形態之光發電裝置1,藉由配置複數種類之群發電部G,可防止將屬於特定之串聯行之單位發電部D固定於平面上特定之部位,且可在受光面上更分散地配置。
例如如圖14C(實施形態14)中,存在集中有4個單位發電部D4之區域,圖15E(本實施形態)中屬於相同串聯行之單位發電部D不會縱向或橫向鄰接,成為分散程度更高之配置。
因此,受光面之一部份變為影子時,受到日照之單位發電部D之面積之總計,在各串聯行間不易產生較大之差,且可進一步抑制串聯行間之不平衡,維持高效之發電。
如上所述,本實施形態之光發電裝置1中,群發電部G為與單位發電部D之配置互不相同之複數種類。因此,光發電裝置1,由於位於相同之串聯行(特定之串聯行)之單位發電部D未固定於群發電部G中之特定位置而是更分散地被配置,例如鄰接之群發電部G亦為完全不同之配置(位置狀態),故可有效抑制相對受光面之部份之背陰等之照射光之不均勻引起之影響。
<實施形態16>
參照圖16,就本實施形態之光發電裝置1進行說明。由於本實施形態之光發電裝置1之基本構成與實施形態2(圖2A、圖2B)、實施形態14(圖14A至圖14D)相同,故適當援用相符者,針對主要不同之技術事項進行說明。
圖16係模式性顯示本發明之實施形態16之光發電裝置1中之群發電部Ga及單位發電部D之配置狀態之俯視圖。另,群發電部Ga為實施形態14中所示之群發電部Ga。
本實施形態之光發電裝置1中,為平行四邊形之框狀之區域中配置有24個群發電部Ga。雖僅將單一種類之群發電部Ga以框狀配置,但例如,亦可適用實施形態15中所示之群發電部Gb、群發電部Gc、群發電部Gd、群發電部Ge等作為框狀。即,可與配置光發電裝置1之區域相對應適宜組合群發電部G,可在與矩形狀之群發電部G不同之狀態下平鋪配置群發電部G之不規則之區域。
<實施形態17>
參照圖17A至圖17E,就本實施形態之光發電裝置1進行說明。由於本實施形態之光發電裝置1之基本構成與實施形態2(圖2A、圖2B)、實施形態14、實施形態15相同,故適當援用相符者,針對主要不同之技術事項進行說明。
圖17A係將適用於本發明之實施形態17之光發電裝置1之群發電部Gf中之單位發電部D之配置狀態簡略化而顯示之俯視圖。另,本實施形態中,關於群發電部G,如群發電部Gf般附加顯示英文字母。
圖17B係將適用於本發明之實施形態17之光發電裝置1之群發電部Gg中之單位發電部D之配置狀態簡略化而顯示之俯視圖。
圖17C係將適用於本發明之實施形態17之光發電裝置1之群發電部Gh中之單位發電部D之配置狀態簡略化而顯示之俯視圖。
圖17D係將適用於本發明之實施形態17之光發電裝置1之群發電部Gi中之單位發電部D之配置狀態簡略化而顯示之俯視圖。
圖17E係模式性顯示本發明之實施形態17之光發電裝置1中之群發電部Gf至群發電部Gi及單位發電部D之配置狀態之俯視圖。
實施形態17之光發電裝置1中,群發電部G配置有群發電部Gf至群發電部Gi,相對圓形狀之光發電裝置1可實現高效之平鋪。本實施形態中,將群發電部G作為群發電部Gf至群發電部Gi之4種類抑制串聯電路中之不平衡。
群發電部Gf中之單位發電部D(單位發電部D1至單位發電部D9),如圖中所示,為以3列3行之矩陣狀配置之狀態,自左上角順次配置有單位發電部D1、‧‧‧、單位發電部D9。群發電部Gg中之單位發電部D(單位發電部D1至單位發電部D9),如圖中所示,左行配置有4個單位發電部D(單位發電部D2、D4、D6、D8)、右行配置有5個單位發電部D(單位發電部D1、D3、D5、D7、D9),且為左行與右行中僅將半個單位發電部D向縱方向移動之狀態,並自右行之下側以蜿蜒之方式順次配置有單位發電部D1、‧‧‧、單位發電部D9。群發電部Gh中之單位發電部D(單位發電部D1至單位發電部D9),如圖中所示,為左行配置有4個(單位發電部D6至單位發電部D9)、右行配置有5個(單位發電部D1至單位發電部D5)單位發電部D之狀態,且自右行之上端經過下端並自左行之上端向下端順次配置有單位發電部D1、‧‧‧、單位發電部D9。群發電部Gi中之單位發電部D(單位發電部D1至單位發電部D9),如圖中所示,為左行配置有4個(單位發電部D6至單位發電部D9)、中央行配置有3個(單位發電部D1、單位發電部D3、單位發電部D5)、右行配置有2個(單位發電部D2、單位發電部D4)單位發電部D之狀態,且在自中央行之上端向右行與中央行之間蜿蜒、連續在左行向下端順次配置有單位發電部D1、‧‧‧、單位發電部D9。
本實施形態之光發電裝置1中,相對圓形之區域平鋪有群發電部Gf至群發電部Gi。即,配置有圖17A至圖17D中所示之4種類之群發電部Gf、群發電部Gg、群發電部Gh、群發電部Gi。群發電部Gf有5個、群發電部Gg有10個、群發電部Gh有2個、群發電部Gi有2個分別相互組合配置。另,群發電部Gf在光發電裝置1之中央在縱方向上實施5個適宜之旋轉,並左右配置有群發電部Gg、群發電部Gh、群發電部Gi。
如上所述,本實施形態之光發電裝置1中,群發電部G為與單位發電部D之配置互不相同之複數種類。因此,光發電裝置1,由於位於相同之串聯行(特定之串聯行)之單位發電部D未固定於群發電部G中之特定位置而是更分散地被配置,例如鄰接之群發電部G亦為完全不同之配置(位置狀態),故可有效抑制相對受光面之部份之背陰等之照射光之不均勻引起之影響。
本實施形態之光發電裝置1中,群發電部Gf至群發電部Gi為不是單純之矩陣狀配置之配置,藉由適當改變朝向的同時進行配置,相對圓形區域之單位發電部D之高效之佈局成為可能。藉由應用群發電部Gf至群發電部Gi不會將屬於特定串聯行之單位發電部D集中於特定之區域,可在受光面上進行分散配置,且可得到即使部份之影子下落仍不會使發電效率大幅下降之光發電裝置1。
以上,如實施形態14至實施形態17中所示,群發電部G中之單位發電部D之平面構成並不限於矩陣狀。又,光發電裝置1所要求之受光面並不限於矩陣狀。因此,如實施形態14至實施形態17中所示,藉由不規則地配置群發電部G(單位發電部D),可相對光發電裝置1之受光面之形狀,不浪費地平鋪配置群發電部G(單位發電部D)直至角落。
<實施形態18>
參照圖18A、圖18B,就本實施形態之光發電裝置1進行說明。由於本實施形態之光發電裝置1之基本構成與實施形態2(圖2A、圖2B)相同,故適當援用相符者,針對主要不同之技術事項進行說明。
圖18A係模式性顯示適用於本發明之實施形態18之光發電裝置1之群發電部GGa中之單位發電部D之配置狀態及連接關係之俯視圖。
圖18B係模式性顯示本發明之實施形態18之光發電裝置1中之群發電部GGa及單位發電部D之配置狀態之俯視圖。
本實施形態之光發電裝置1中,群發電部GGa具備複數個由單位發電部D構成之串聯電路GC(例如,串聯電路GC1、串聯電路GC2、串聯電路GC3之3個)。以下,無須特別區分串聯電路GC1、串聯電路GC2、串聯電路GC3之情形,有時僅記為串聯電路GC。
各串聯電路GC由單位發電部D1至單位發電部D8構成。即,群發電部GGa分別具備複數各位於相同串聯行之單位發電部D(本實施形態中使用光發電元件單體。)。
本實施形態之群發電部GGa,在自裝置端子T1至裝置端子T2之間將單位發電部D1至單位發電部D8串聯連接之串聯電路GC3行(串聯電路GC1、串聯電路GC2、串聯電路GC3)並聯連接。即,位發電部D1、位發電部D2、‧‧‧、單位發電部D8分別每3個存在,且各單位發電部D分別並聯連接。
例如,串聯電路GC1以該順序配置、串聯連接單位發電部D1至單位發電部D8而構成串聯電路GC,串聯電路GC2以該順序配置單位發電部D6至單位發電部D8、單位發電部D1至單位發電部D5,單位發電部D5與單位發電部D6,將串聯電路GC1、串聯電路GC2之外側用迂迴之連接線連接從而構成串聯電路GC,串聯電路GC3以該順序配置單位發電部D3至單位發電部D8、單位發電部D1至單位發電部D2,單位發電部D2與單位發電部D3,將串聯電路GC1之外側用迂迴之連接線連接從而構成串聯電路GC。
由於群發電部GGa之各串聯電路GC中為相同之串聯行之單位發電部D相互並聯連接,故不存在主從之關係,但為方便說明,有區別說明構成一串聯電路GC(例如串聯電路GC1)之單位發電部D、與相對一串聯電路GC構成其他之串聯電路GC(例如串聯電路GC2)之單位發電部D之情形。
另,串聯電路GC,例如除相對裝置端子T1與裝置端子T2之連接以外單位發電部D與單位發電部D之間之連接間隔與連接至其他之單位發電部D之情形相比,可利用最短之連接路徑進行規定。群發電部GGa中,等價電路為全部之單位發電部D串並聯之格狀之串並聯電路,等價電路上,不能將未連接於其他之串聯電路GC之串聯電路GC單獨提取,例如,較好為將以直線狀配置之單位發電部D作為一串聯電路GC(例如串聯電路GC1)進行劃分。
又,光發電裝置1中,配置有8個(4列×2行)群發電部GGa,圖之左右方向上沿長度方向配置有2行為相同配置之群發電部GGa,圖之上下方向上使群發電部GGa以180度交互旋轉並置有4列。即,光發電裝置1具備8個具8串聯3並聯之單位發電部D之群發電部GGa。
由於群發電部GGa複數具備連接於相同串聯行之單位發電部D(相互並聯連接之單位發電部D),故屬於相同串聯行之單位發電部D(例如3個單位發電部D1)配置於相互不鄰接之位置。即,可使一串聯電路GC(例如串聯電路GC1)中之配置於一串聯行(單位發電部D1)之單位發電部D(單位發電部D1)與其他之串聯電路GC(例如串聯電路GC2)中之配置於一串聯行(單位發電部D1)之單位發電部D(單位發電部D1)不鄰接而分離配置。
例如,直線狀配置自配置於一串聯電路GC1之單位發電部D1至單位發電部D8之串聯電路GC之情形,自配置於其他之聯電路GC2之單位發電部D6至單位發電部D8與自單位發電部D1至單位發電部D5之串聯電路GC係鄰接於一串聯電路GC1並以直線狀配置,且串聯行(單位發電部D)之配置狀態以不同之狀態進行配置。
即,與串聯電路GC1(一串聯電路GC)之單位發電部D1相對應之串聯電路GC2(其他之串聯電路GC)之單位發電部D1為將串聯電路GC1之單位發電部D2、D3(或,串聯電路GC2之單位發電部D7、D8)配置於中間之狀態,單位發電部D配置於2個分離之位置。因此,本實施形態之群發電部GGa在群發電部GGa之內部,屬於相同串聯行,且在分離之位置具備複數個相互為並聯關係之單位發電部D。
由於未使在群發電部GGa中相互為並聯關係之單位發電部D彼此接近而配置,故在光發電裝置1之受光面上,可使屬於某串聯行之單位發電部D(例如單位發電部D1)之配置位置不規則地分散。因此,光發電裝置1之受光面上部份落下影子之情形,由於可確實地減小偏向屬於特定串聯行之單位發電部D(例如單位發電部D1)而產生影子之概率,故可更有效地抑制相同之串聯行相互間之日照不平衡,部份陰影時,仍可有效地提取日照部份之光能。
另,作為光發電裝置1之製作方法,首先形成群發電部GGa,以群發電部GGa為單位使之與受光面(例如透光性基板1ts)相對應而配置,藉此可容易地實現不規則性較高之配置方法,且可使光發電裝置1之製造變得容易。又,規定群發電部GGa之單位(劃分單位、區域單位),例如可根據對於配線基板之實施形態進行劃分。即,將群發電部GGa例如安裝於一片配線基板之情形,可作為群發電部GGa處理。
如上所述,本實施形態之光發電裝置1中,群發電部GGa具備並聯連接於各個單位發電部D之追加之單位發電部D。因此,本發明之光發電裝置1在各群發電部GGa中分別複數具備單位發電部D構成之串聯電路GC,由於在各串聯電路GC之相同之串聯行中,具備相互並聯連接之單位發電部D,且由於一串聯電路GC中之單位發電部D與其他之串聯電路GC中之單位發電部D即使在相同之串聯行中仍可分離配置,故可有效抑制相對受光面之部份之背陰等之照射光引起之影響。
光發電裝置1中,群發電部GGa,一串聯電路GC中之單位發電部D之配置與其他之串聯電路GC中之單位發電部D之配置中,相對相同串聯行之配置互不相同。即,光發電裝置1,由於在群發電部GGa中未將位於相同串聯行(特定之串聯行)之各單位發電部D固定於特定之位置而是更分散配置,故可容易地構成提高單位發電部D之配置之不規則性之群發電部GGa,且可有效抑制相對受光面之部份之背陰等之照射光引起之影響,進一步提高生產力。
又,如上所述,相互並聯連接之單位發電部D構成之一串聯電路GC與其他之串聯電路GC較好為配置於相同串聯行之單位發電部D之配置在群發電部GGa中互不相同。例如,一串聯電路GC以直線狀配置時,其他之串聯電路GC相對一串聯電路GC以直線狀平行配置(並置),且位於相同之串聯行之各單位發電部D為直線狀之配置中之相對位置互不相同之配置。
例如,連接於裝置端子T1之單位發電部D1在構成一串聯電路GC之串聯電路GC(例如串聯電路GC1)中,配置於左端。相對構成一串聯電路GC之串聯電路GC(例如串聯電路GC1)構成其他之串聯電路GC之串聯電路GC(例如串聯電路GC2)中,單位發電部D1配置於自左端數第4個上,又,同樣地構成其他之串聯電路GC之串聯電路GC(例如串聯電路GC3)中,單位發電部D1配置於自左端數第7個上。
另,本實施形態,關於其他之實施形態(實施形態2、實施形態10等)亦可適用。例如適用於實施形態10(圖10A、圖10B)之情形,可將群發電部G11、群發電部G12、群發電部G13作為一群發電部GGa,將群發電部G21、群發電部G22、群發電部G23作為其他之群發電部GGa(例如可附加GGb與符號進行區別),、‧‧‧、將群發電部G41、群發電部G42、群發電部G43進一步作為其他之群發電部GGa(例如可附加GGd與符號進行區別)而構成。
若考慮線配基板之統一性(製造之容易性、製造之效率化),較好為如本實施形態所示適用單一種類之群發電部GGa,藉由使配置180度旋轉而成為各種配置狀態提高分散性。
<實施形態19>
參照圖19A至圖19C,就本實施形態之光發電裝置1進行說明。由於本實施形態之光發電裝置1之基本構成與實施形態2(圖2A、圖2B)相同,故適當援用相符者,針對主要不同之技術事項進行說明。
圖19A係將適用於本發明之實施形態19之光發電裝置1之群發電部Gj中之單位發電部D之配置狀態簡略化而顯示之俯視圖。另,本實施形態中,為區別群發電部G,如群發電部Gj般附加顯示英文字母。
圖19B係將適用於本發明之實施形態19之光發電裝置1之群發電部Gk中之單位發電部D之配置狀態簡略化而顯示之俯視圖。
圖19C係模式性顯示本發明之實施形態19之光發電裝置1中之群發電部Gj、群發電部Gk及單位發電部D之配置狀態之俯視圖。
本實施形態之光發電裝置1中,群發電部Gj、群發電部Gk之任一者矩陣狀(3×3=9個)配置有單位發電部D。群發電部Gj中之單位發電部D之配置與群發電部Gk中之單位發電部D之配置為若使任一方以180度旋轉則與另一方一致之配置。
又,光發電裝置1中,群發電部G以矩陣狀配置(X方向:列方向、Y方向:行方向),群發電部Gj配置於與Y方向(行方向)交叉之第2列、第4列上,群發電部Gk配置於與Y方向交叉之第1列、第3列上,在列方向(X方向)上分別配置有3個相同之群發電部G。即,行方向(Y方向)上,群發電部Gj、群發電部Gk交替配置。又,在光發電裝置1之受光面之整體中,配置有108個(9×12)單位發電部D。
本實施形態之光發電裝置1顯示安裝於安裝部1b之狀態。安裝部1b為曲面,例如在X方向上,以朝Z方向(垂直方向)成凸狀之狀態彎曲。由於配置多數之單位發電部D,故即使單位發電部D為不彎曲之平面狀,形成於光發電裝置1之整體之受光面仍可為曲面(例如,在沿著X方向之方向上向Z方向成凸狀之曲面)。
即,由於單位發電部D之一個個之大小相對光發電裝置1之受光面非常小(本實施形態中為1/108),故藉由沿著曲面狀之安裝部1b配置單位發電部D,可將受光面作為曲面構成。另,本實施形態中,Y方向為直線狀(平面狀),Y方向亦可與X方向相同地為曲面狀。
如上所述,光發電裝置1具有之受光面,即根據單位發電部D之配置構成之受光面為曲面狀。因此,光發電裝置1在安裝面(安裝部1b)之狀態為平面狀、曲面狀之任一者之情形下仍可適用,且可進一步擴大適用範圍。
另,相對受光面可配置適宜之透光性基板1ts(參照圖1之其他)。又,亦可更改為透光性基板1ts對適宜之被覆膜進行塗敷。
尤其,將光發電裝置1搭載於汽車之頂部(與安裝部1b相對應)之情形,為使汽車之頂部具有設計性而繪曲面卻非單純之平面之情形較多。如此之情形下,藉由如本實施形態般排列經細分化之單位發電部D,可大致沿著曲面之形狀進行配置,且不會損害汽車之設計性,又可穩定地固定於曲面狀之頂部。
另,單純地串聯連接配置於曲面之複數之光發電元件之情形,由於相對各個光發電元件之日照方向之角度不完全相同,故根據曲面之部位,相對日照之方向不同,故各光發電元件受光之日照量(照射量)會產生差,存在引起串聯行間之日照不平衡之虞。
相對於此本實施形態中,由於相對曲面狀之安裝部1b分散配置有屬於各串聯行之單位發電部D,故曲面上之各部位中,即使存在因相對日照方向之角度之差異引起之日照之不平衡,仍可將該不平衡之影響大致分散至各串聯行,並抑制因日照不平衡引起之發電效率之低下。
即,本實施形態之光發電裝置1,由於作為具有曲面狀之受光面之光發電裝置而形成,故例如可在具有如汽車之頂部之曲面之安裝部1b中設置,且可在適用於汽車之情形下確保有效之發電。
<關於其他變形之補充說明>
實施形態1至實施形態18中,單位發電部D、群發電部G為顯示佈局使用叫做「平面配置」之語句進行說明,說明配置之方便起見,僅作為「平面配置」而不排除光發電裝置1之受光面為曲面狀之情況。
即,關於本專利之單位發電部D、群發電部G之面狀態(平面狀、曲面狀),並不受絕對之意義限制。複數配置鄰接之單位發電部D、或鄰接之群發電部G而構成光發電裝置1之情形,藉由變更在鄰接之單位發電部D相互間,或鄰接之群發電部G相互間相對分別具有之受光面之太陽光之朝向,可使光發電裝置1具有之受光面成為曲面狀。另,作為單位發電部D及群發電部G之組合,可構成例如如下之各種曲面。
例如,單位發電部D為平面狀之情形,通常(參照實施形態1至實施形態18),群發電部G同樣為平面狀之情況較多。然而,配置群發電部G構成光發電裝置1時,若使一群發電部G之受光面與鄰接之其他之群發電部G之受光面不相同而配置,則可構成具有曲面狀之受光面之光發電裝置1(實施形態19)。
又,單位發電部D為平面狀之情形,若使一單位發電部D之受光面與鄰接之其他之單位發電部D之受光面不相同而配置,則可構成具有曲面狀之受光面之群發電部G。若配置具有曲面狀之受光面之群發電部G,則可容易地構成具有曲面狀之受光面之光發電裝置1。
又,單位發電部D為曲面狀之情形,可容易地使群發電部G之受光面、光發電裝置1之受光面為曲面狀。若考慮單位發電部D之製作之容易性、量產性,則以平面狀形成單位發電部D、且形成群發電部G、光發電裝置1時,較好為使單位發電部D相互間、群發電部G相互間之受光面之朝向不相同。
另,實施形態1至實施形態19中,由於以單位發電部D例如作為矽太陽電池為例,故雖將透光性基板1ts作為平面狀之基板(例如玻璃板),但單位發電部D之構成並不相對於此。例如,以有機太陽電池、色素增感型太陽電池等構成單位發電部D之情形,單位發電部D可容易地成為曲面狀。
相對具有曲面狀之受光面之單位發電部D、或具有曲面狀之受光面之群發電部G仍可適用適宜之實施形態1至實施形態19。另,該情形下,可將透光性基板1ts作為曲面狀之基板,又,將單位發電部D、群發電部G安裝於安裝部1b之情形,亦可採用包覆受光面之透光性被覆膜替代透光性基板1ts。
[產業上之可利用性]
本發明之光發電裝置,即使在發生照射光之不均勻時,仍可抑制照射面積與實際工作之單位發電部所占之面積之不平衡而實現有效之發電,且適用於具備該光發電裝置之光發電系統或車輛等,有巨大貢獻。
1...光發電裝置
1b...安裝板
1ts...透光性基板
10...光發電系統
11...電力調節器
20...車輛
21...車體
CP...連接點
CP12...連接點
CP23...連接點
CP34...連接點
CP45...連接點
CP56...連接點
CP67...連接點
CP78...連接點
CP89...連接點
CW...連接線
CW1...連接線
CW2...連接線
CW9...連接線
CW12...連接線
CW23...連接線
CW34...連接線
CW45...連接線
CW56...連接線
CW67...連接線
CW78...連接線
CW89...連接線
D...單位發電部
D1...單位發電部
D2...單位發電部
D3...單位發電部
D4...單位發電部
D5...單位發電部
D6...單位發電部
D7...單位發電部
D8...單位發電部
D9...單位發電部
DL...行方向
DR...列方向
G...群發電部
G11...群發電部
G12...群發電部
G21...群發電部
G22...群發電部
G23...群發電部
G31...群發電部
G32...群發電部
G33...群發電部
G34...群發電部
G41...群發電部
G42...群發電部
G43...群發電部
Ga...群發電部
Gb...群發電部
Gc...群發電部
Gd...群發電部
Ge...群發電部
Gf...群發電部
Gg...群發電部
Gh...群發電部
Gi...群發電部
Gj...群發電部
GC...串聯電路
GC1...串聯電路
GC2...串聯電路
GC3...串聯電路
SG...劃分區域
SG12...劃分區域
SG13...劃分區域
SG46...劃分區域
SG79...劃分區域
SHs...背陰(行方向DL上之背陰)
SHt...背陰(列方向DR上之背陰)
SP...特定連接點
SP12...特定連接點
SP23...特定連接點
SP34...特定連接點
SP45...特定連接點
SP56...特定連接點
SP67...特定連接點
SP78...特定連接點
SP89...特定連接點
T1...裝置端子
T2...裝置端子
圖1A係模式性顯示本發明之實施形態1之光發電裝置中之單位發電部之配置狀態及連接關係之俯視圖。
圖1B係將圖1A中所示之光發電裝置中之單位發電部之連接關係作為等價電路顯示之等價電路圖。
圖1C係將圖1A中所示之光發電裝置1中之輸出電流之電壓依存性之一例用電流對電壓繪圖之圖表,且將全面受到日照之情形之特性作為全面日照電流特性,將陰影狀態例1之情形之特性作為陰影狀態電流特性顯示,將用於進一步比較之比較先前例1之情形之特性作為比較先前電流特性顯示。
圖1D係將圖1C中所示之電流對電壓之圖表作為電力對電壓而繪圖者,且將全面受到日照之情形之特性作為全面日照電力特性,將陰影狀態例1之情形之特性作為陰影狀態電力特性顯示,將用於進一步比較之比較先前例1之情形之特性作為比較先前電力特性顯示。
圖1E係將圖1A中所示之光發電裝置1中之輸出電流之電壓依存性之一例用電流對電壓繪圖之圖表,且將全面受到日照之情形之特性作為全面日照電流特性,將陰影狀態例2之情形之特性作為陰影狀態電流特性顯示,將用於進一步比較之比較先前例2之情形之特性作為比較先前電流特性顯示。
圖1F係將圖1E中所示之電流對電壓之圖表作為電力對電壓而繪圖者,且將全面受到日照之情形之特性作為全面日照電力特性,將陰影狀態例2之情形之特性作為陰影狀態電力特性顯示,將用於進一步比較之比較先前例2之情形之特性作為比較先前電力特性顯示。
圖2A係模式性顯示本發明之實施形態2之光發電裝置中之單位發電部之配置狀態及連接關係之俯視圖。
圖2B係將圖2A中所示之光發電裝置中之單位發電部之連接關係作為等價電路顯示之等價電路圖。
圖3A係模式性顯示本發明之實施形態3之光發電裝置中之單位發電部之配置狀態及連接關係之俯視圖。
圖3B係將圖3A中所示之光發電裝置中之單位發電部之連接關係作為等價電路顯示之等價電路圖。
圖4A係模式性顯示本發明之實施形態4之光發電裝置中之單位發電部之配置狀態及連接關係之俯視圖。
圖4B係將圖4A中所示之光發電裝置中之單位發電部之連接關係作為等價電路顯示之等價電路圖。
圖5係模式性顯示本發明之實施形態5之光發電裝置中之單位發電部之配置狀態及連接關係之俯視圖。
圖6A係模式性顯示本發明之實施形態6之光發電裝置中之單位發電部之配置狀態及連接關係之俯視圖。
圖6B係將圖6A中所示之光發電裝置中之單位發電部之連接關係作為等價電路顯示之等價電路圖。
圖6C係顯示圖6A中所示之光發電裝置1中之單位發電部之配置狀態之變化例之俯視圖。
圖7A係模式性顯示相對圖2A或圖4A中所示之光發電裝置中之單位發電部之配置狀態在列方向產生之影子(縱影)之狀況之俯視圖。
圖7B係模式性說明在相對圖2B中所示之光發電裝置中之單位發電部之連接關係之等價電路之列方向產生之影子(縱影)之影響之等價電路圖。
圖7C係模式性說明在相對於圖2B中所示之光發電裝置中之單位發電部之連接關係之等價電路之列方向產生之影子(縱影)之影響之等價電路圖。
圖7D係模式性說明在相對圖4B中所示之光發電裝置中之單位發電部之連接關係之等價電路之列方向產生之影子(縱影)之影響之等價電路圖。
圖7E係模式性說明在相對圖4B中所示之光發電裝置中之單位發電部之連接關係之等價電路之列方向產生之影子(縱影)之影響之等價電路圖。
圖8A係模式性顯示相對圖2A或圖4A中所示之光發電裝置中之單位發電部之配置狀態在列方向產生之影子(橫影)之狀況之俯視圖。
圖8B係模式性說明在相對圖2B中所示之光發電裝置中之單位發電部之連接關係之等價電路之列方向產生之影子(橫影)之影響之等價電路圖。
圖8C係模式性說明在相對圖2B中所示之光發電裝置中之單位發電部之連接關係之等價電路之列方向產生之影子(橫影)之影響之等價電路圖。
圖8D係模式性說明在相對圖4B中所示之光發電裝置中之單位發電部之連接關係之等價電路之列方向產生之影子(橫影)之影響之等價電路圖。
圖8E係模式性說明在相對圖4B中所示之光發電裝置中之單位發電部之連接關係之等價電路之列方向產生之影子(橫影)之影響之等價電路圖。
圖9A係模式性顯示本發明之實施形態9之光發電裝置中之單位發電部之配置狀態(在群發電部之列行之任意一方中單位發電部之配置不同)之俯視圖。
圖9B係模式性顯示本發明之實施形態9之光發電裝置中之單位發電部之配置狀態(在群發電部之列行之雙方中單位發電部之配置不同)之俯視圖。
圖10A係模式性顯示本發明之實施形態10之光發電裝置中之單位發電部之配置狀態之俯視圖。
圖10B係模式性顯示圖10A中所示之光發電裝置中之單位發電部之配置狀態之例之俯視圖。
圖10C係模式性顯示圖10A中所示之光發電裝置中之單位發電部之配置狀態之例之俯視圖。
圖11A係模式性顯示本發明之實施形態11之光發電系統中之光發電裝置之連接狀態(並聯連接)之俯視圖。
圖11B係模式性顯示本發明之實施形態11之光發電系統中之光發電裝置之連接狀態(串聯連接)之例之俯視圖。
圖12A係模式性顯示本發明之實施形態12之光發電系統中之光發電裝置之連接狀態之例之俯視圖。
圖12B係將圖12A中所示之光發電裝置中之單位發電部之連接關係作為等價電路顯示之等價電路圖。
圖13A係模式性顯示本發明之實施形態13之車輛(例如公交車)中之光發電裝置之設置狀態之例之側面圖。
圖13B係模式性顯示本發明之實施形態13之車輛(例如小汽車)中之光發電裝置之設置狀態之例之側面圖。
圖14A係模式性顯示適用於本發明之實施形態14之光發電裝置之群發電部中之單位發電部之配置狀態及連接關係之俯視圖。
圖14B係將圖14A中所示之群發電部中之單位發電部之配置狀態簡略化並顯示之俯視圖。
圖14C係模式性顯示本發明之實施形態14之光發電裝置中之群發電部及單位發電部之配置狀態之俯視圖。
圖14D係將圖14C中所示之群發電部中之單位發電部之配置狀態簡略化而顯示之俯視圖。
圖15A係將適用於本發明之實施形態15之光發電裝置之群發電部中之單位發電部之配置狀態簡略化而顯示之俯視圖。
圖15B係將適用於本發明之實施形態15之光發電裝置之群發電部中之單位發電部之配置狀態簡略化而顯示之俯視圖。
圖15C係將適用於本發明之實施形態15之光發電裝置之群發電部中之單位發電部之配置狀態簡略化而顯示之俯視圖。
圖15D係將適用於本發明之實施形態15之光發電裝置之群發電部中之單位發電部之配置狀態簡略化而顯示之俯視圖。
圖15E係模式性顯示本發明之實施形態15之光發電裝置中之群發電部至群發電部及單位發電部之配置狀態之俯視圖。
圖15F係將圖15E中所示之光發電裝置中之群發電部至群發電部之配置狀態簡略化而顯示之俯視圖。
圖16係模式性顯示本發明之實施形態16之光發電裝置中之群發電部及單位發電部D之配置狀態之俯視圖。
圖17A係將適用於本發明之實施形態17之光發電裝置之群發電部中之單位發電部之配置狀態簡略化而顯示之俯視圖。
圖17B係將適用於本發明之實施形態17之光發電裝置之群發電部中之單位發電部之配置狀態簡略化而顯示之俯視圖。
圖17C係將適用於本發明之實施形態17之光發電裝置之群發電部中之單位發電部之配置狀態簡略化而顯示之俯視圖。
圖17D係將適用於本發明之實施形態17之光發電裝置之群發電部中之單位發電部之配置狀態簡略化而顯示之俯視圖。
圖17E係模式性顯示本發明之實施形態17之光發電裝置中之群發電部或群發電部及單位發電部之配置狀態之俯視圖。
圖18A係模式性顯示適用於本發明之實施形態18之光發電裝置之群發電部中之單位發電部之配置狀態及連接關係之俯視圖。
圖18B係模式性顯示本發明之實施形態18之光發電裝置中之群發電部及單位發電部之配置狀態之俯視圖。
圖19A係將適用於本發明之實施形態19之光發電裝置之群發電部中之單位發電部之配置狀態簡略化而顯示之俯視圖。
圖19B係將適用於本發明之實施形態19之光發電裝置之群發電部中之單位發電部之配置狀態簡略化而顯示之俯視圖。
圖19C係模式性顯示本發明之實施形態19之光發電裝置中之群發電部、群發電部及單位發電部之配置狀態之俯視圖。
1...光發電裝置
1ts...透光性基板
CP12...連接點
CW1...連接線
CW2...連接線
CW12...連接線
D1...單位發電部
D2...單位發電部
DL...行方向
DR...列方向
G11...群發電部
G12...群發電部
G21...群發電部
G22...群發電部
SP12...特定連接點
T1...裝置端子
T2...裝置端子

Claims (17)

  1. 一種光發電裝置,其特徵為:具備複數之群發電部者,且各個群發電部包含經由連接點串聯連接之單位發電部;上述群發電部具備在上述連接點中預先特定之特定連接點;上述特定連接點在上述群發電部之相互間連接;且相互鄰接之上述群發電部中之上述單位發電部之平面配置係:至少其一部份中,在鄰接之上述群發電部之相互間不相同。
  2. 如請求項1之光發電裝置,其中上述單位發電部之受光面積係:相對於面積最大之單位發電部之面積,面積最小之單位發電部之面積為90%以上之面積。
  3. 如請求項1之光發電裝置,其中上述特定連接點係將上述群發電部之上述單位發電部以相同個數劃分之邊界之連接點。
  4. 如請求項3之光發電裝置,其中上述劃分係以上述群發電部中之上述單位發電部之配置之列單位或行單位予以設定。
  5. 如請求項1至3中任一項之光發電裝置,其中上述特定連接點為上述連接點之全部。
  6. 如請求項1之光發電裝置,其中上述群發電部中之上述單位發電部之平面配置,在鄰 接之上述群發電部之相互間以90度之倍數旋轉。
  7. 如請求項6之光發電裝置,其中上述群發電部係以列方向或行方向之任一者較另一者更長之方式配置,且上述群發電部在上述列方向或上述行方向之任一長度方向上其上述單位發電部之平面配置不同。
  8. 如請求項1之光發電裝置,其中上述群發電部中之上述單位發電部之平面配置,相對於鄰接之上述群發電部中之上述單位發電部之平面配置,在列單位或行單位之至少一者中不同。
  9. 如請求項1至3中任一項之光發電裝置,其中上述單位發電部為單一之光發電元件、或將上述光發電元件串聯或並聯連接之複合光發電元件之任一者。
  10. 如請求項1至3中任一項之光發電裝置,其中上述群發電部為上述單位發電部之配置互不相同之複數種類。
  11. 如請求項1至3中任一項之光發電裝置,其中上述群發電部具備並聯連接於各個上述單位發電部之追加之單位發電部。
  12. 如請求項11之光發電裝置,其中上述群發電部在一個串聯電路中之上述單位發電部之配置與其他之串聯電路中之上述單位發電部之配置中,相對於相同之串聯行之配置互不相同。
  13. 如請求項1至3中任一項之光發電裝置,其中 由上述單位發電部之配置而構成之受光面為曲面狀。
  14. 如請求項1至3中任一項之光發電裝置,其中具備安裝有上述群發電部之一片透光性基板。
  15. 一種光發電系統,其特徵為具備光發電裝置、及將來自上述光發電裝置之電力轉換為預先設定之電力形態之電力調節器者,且上述光發電裝置係如請求項1至14中任一項之光發電裝置。
  16. 如請求項15之光發電系統,其中上述光發電裝置至少2者為相互並聯連接;上述光發電裝置各自具有之上述特定連接點在各個上述光發電裝置中設定為相同,且上述特定連接點在上述光發電裝置之相互間連接。
  17. 一種車輛,其特徵為:具備車體、及配置於上述車體表面之光發電裝置者,且上述光發電裝置係如請求項1至14中任一項之光發電裝置。
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