WO2007015346A1 - 太陽光発電装置 - Google Patents

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WO2007015346A1
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solar cell
cell module
connection terminal
power
terminal
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French (fr)
Inventor
Nobuyoshi Takeuchi
Original Assignee
Honda Motor Co., Ltd.
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Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30—Electrical components
    • H02S40/34—Electrical components comprising specially adapted electrical connection means to be structurally associated with the PV module, e.g. junction boxes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a photovoltaic power generation apparatus in which a plurality of thin film solar cell modules are connected in parallel.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a general photovoltaic power generation apparatus.
  • the main components that make up the photovoltaic power generation system are a solar cell module and a power conditioner.
  • the power obtained by the solar cell is input to the power conditioner and converted into the same form as commercial power (for example, 100V). Power to homes and factories.
  • commercial power for example, 100V.
  • Power to homes and factories For conversion by inputting to the power conditioner, it is preferable to increase the voltage because the conversion loss is reduced.
  • the solar cell module is configured by connecting a plurality of cells, which are the smallest units that receive light and convert it into electrical energy, and these cells are classified into a Balta system and a thin film system depending on the thickness of the semiconductor. Has been.
  • Balta solar cell for example, there is a single crystal silicon solar cell, which is obtained by slicing a silicon wafer from a silicon ingot.
  • thin-film solar cells have a semiconductor layer (light absorption layer) force S thickness of 10 m to several ⁇ m and are classified into Si thin-film and compound thin-film, There are types such as II-VI group compound type and chalcopyrite type. As shown in FIG. 2, the lower electrode, the light absorption layer, the nofer layer, and the upper electrode layer are formed on the substrate, and a plurality of series stages are formed by scribing these in the thickness direction. By changing the number of steps Any voltage can be designed.
  • one module shown in FIG. 1 is manufactured with one or two to three cells, and 100 to 100 It is easy to secure a voltage of 300V.
  • the appearance looks like a single plate of black or blue, so there is no sense of incongruity even if it is used as a wall material or roofing material as a panel. .
  • Patent Document 1 discloses a proposal in which a solar power generation device is configured using the above-described thin film solar cell.
  • Patent Document 1 As shown in FIG. 3, two positive connection terminals and two negative connection terminals are provided on the back side of each solar cell, and the positive connection terminals of the solar battery cells are adjacent to each other.
  • the module is connected in parallel in the form of a string by connecting the negative connection terminal to the negative connection terminal and the negative connection terminal of the adjacent solar battery cell.
  • a conditioner is connected and the other end is terminated with an insulating cap.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-289893
  • a photovoltaic power generation apparatus includes a solar cell module having two positive connection terminals and two negative connection terminals, and a plurality of the solar power generation devices.
  • a closed loop solar cell module group in which the positive connection terminals and negative connection terminals of the pond module are connected in parallel, and the closed loop solar cell module group to supply power generated in the closed loop solar cell module group to the power conditioner.
  • a connection box provided in a part of the solar cell module group.
  • connection box has, for example, two positive connection terminals and two negative connection terminals, and one of the two positive connection terminals is connected to the positive connection terminal of one adjacent solar cell module. , Connect the other to the positive connection terminal of the other solar cell module, connect one of the two negative connection terminals to the negative connection terminal of one adjacent solar cell module, and connect the other Connect to the negative connection terminal of the other solar cell module. Then, join the two positive connection terminals and two negative connection terminals of the connection box to connect to the power conditioner.
  • a solar cell module is configured using thin-film solar cells, and a plurality of solar cells are provided by providing two positive connection terminals and two negative connection terminals.
  • a battery module is a closed loop solar cell module group in which positive connection terminals and negative connection terminals are connected in parallel, and a connection box connected to a power conditioner is provided in a part of the closed loop solar cell module group.
  • the positive connection terminal of this connection box is connected to the brass connection terminal of the adjacent solar cell module, and the negative connection terminal of the connection box is connected to the negative connection terminal of the adjacent solar cell module. Even if a part of the closed loop breaks, power can be supplied almost without any influence.
  • connection box power is supplied to the connection box from the left and right routes, so that the power supply wiring is shorter than in the case of the path force string shape, and power loss due to resistance can be reduced.
  • the following table compares the power loss when the power supply wiring path force string is in the shape of a string and when it is in the shape of a closed loop as in the present invention.
  • the number of connected solar cell modules is set to 16. In the case of a closed loop, power is supplied from the left and right routes, so the number of connected modules is set to 8 and the power loss of these 8 is doubled.
  • the calculation of power loss is Since each wiring resistance is R (0.2 ⁇ ) and the power supplied by each solar cell module is i (0.6 W), the voltage of the grid does not change because it is connected in parallel.
  • the power loss was calculated from i2R (Ohm's law) assuming that the current from the module flows in and the current according to the number of connections is added.
  • connection box and connection terminals (connectors) of each module it is also possible to simply check circuit continuity.
  • FIG. 1 Schematic diagram of a general photovoltaic power generation device
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a conventional solar power generation device using thin film solar cells.
  • FIG. 4 is a diagram showing the overall configuration of the photovoltaic power generator according to the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing the overall configuration of the photovoltaic power generation apparatus according to the present invention
  • FIG. 5 is a rear view of the solar cell module
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a circuit in the connection box.
  • the solar power generation apparatus is mainly composed of a solar cell module group 1 and a power conditioner 20.
  • the solar cell module group 1 has a closed loop shape in which a plurality of solar cell modules 2 are connected in parallel.
  • a terminal box 3 is provided on the back surface of the solar cell module 2 as shown in FIG.
  • a positive connection terminal 4 and a negative connection terminal 5 are attached to the side surface of the terminal box 3, and two cables are led out from the terminal box 3.
  • One of the cables 6 has a positive connection terminal. 8 has a negative connection terminal 9 attached to the other cable 7.
  • the cable is led out from the terminal box 3 only in one side direction, but the cable is led out in the other side direction, and the positive connection terminal 4 and the negative connection terminal 5 are attached to each. Also good.
  • the solar cell module 2 also has a thin-film cell force in which a plurality of series stages are formed.
  • a ceramic intermediate layer is provided on one side of a flexible substrate that includes My power or My power, and is flattened.
  • a lower electrode is formed on the flat surface, and chalcopyrite is formed on the surface of the lower electrode.
  • a light absorption layer of a mold is formed, an upper electrode is formed on the light absorption layer via a buffer layer, and a layer that is a ceramic material for preventing warpage is further formed on the back surface side of the My force substrate. Things can be considered.
  • the positive connection terminal 8 of the last solar cell module 2 is connected to the positive connection terminal 4 of the first solar cell module 2, and the negative connection terminal 9 of the last solar cell module 2 is connected to the first solar cell module 2.
  • solar cell module group 1 connected in parallel in a closed loop is completed.
  • connection box 10 for supplying power to the power conditioner 20 is disposed in a part of the solar cell module group 1 connected in parallel in the closed loop shape.
  • the connection box 10 includes three positive connection terminals 11, 12 and 13 and three negative connection terminals 14, 15 and 16.
  • the positive connection terminal 11 is connected to the positive connection terminal of one solar cell module 2 adjacent to the left and right
  • the positive connection terminal 12 is connected to the positive connection terminal of the other solar cell module 2 adjacent to the left and right. These are joined to the positive connection terminal 13.
  • the negative connection terminal 14 is connected to the negative connection terminal of one solar cell module 2 adjacent to the left and right.
  • the negative connection terminal 15 is connected to the negative connection terminal of the other solar cell module 2 adjacent to the left and right. These are joined to the negative connection terminal 16.
  • Cables 17 and 18 are led out from the positive connection terminal 13 and the negative connection terminal 16 of the connection box 10, respectively, and these cables 17 and 18 are connected to the power conditioner 20. .
  • the electric power generated in each of the solar cell modules 2 ... enters the connection box 10 through the left and right power supply paths, is sent to the power conditioner 20 through the connection box 10, and is converted into commercial power. Supplied to households.
  • the connection is broken in the middle, there is no waste because it is configured to enter the connection box 10 through the left and right power supply paths.
  • connection boxes is not limited to one, and two connection boxes may be provided at the target locations of the closed loop.
  • multiple solar cell module groups 1 may be collected and connected in series or in parallel.

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

【課題】　　　モジュール間を接続するケーブルや回路の途中で断線があっても確実に電力を供給することができる太陽光発電装置を提供する。 【解決手段】　太陽電池モジュール群１を構成する複数の太陽電池モジュール２の裏面には端子ボックス３が設けられ、この端子ボックス３の側面にはプラスの接続端子４とマイナスの接続端子５が取り付けられ、また端子ボックス３からはケーブルが２本導出され、一方のケーブル６にはプラスの接続端子８が他方のケーブル７にはマイナスの接続端子９が取り付けられている。上記太陽電池モジュール２のプラスの接続端子８を隣接する太陽電池モジュール２のプラスの接続端子４に、マイナスの接続端子９を隣接する太陽電池モジュール２のマイナスの接続端子５に接続する。そして、最後の太陽電池モジュール２のプラスの接続端子８を最初の太陽電池モジュール２のプラスの接続端子４に、最後の太陽電池モジュール２のマイナスの接続端子９を最初の太陽電池モジュール２のマイナスの接続端子５に接続することで、閉ループ状に並列接続された太陽電池モジュール群１が完成する。

Description

明 細 書
太陽光発電装置
技術分野
[0001] 本発明は、複数の薄膜系の太陽電池モジュールを並列に接続した太陽光発電装 置に関する。
背景技術
[0002] 図 1に一般的な太陽光発電装置の概略図を示す。太陽光発電装置を構成する主 要な構成要素は、太陽電池モジュールと、パワーコンディショナーであり、太陽電池 によって得られた電力をパワーコンディショナーに入力し、商用電源と同じ形 (例えば 100V)に変換して、家庭や工場などに電力を供給している。パワーコンディショナー に入力して変換するには電圧を高くした方が変換ロスが少なくなるため好ましい。
[0003] 前記太陽電池モジュールは光を受光して電気工ネルギーに変換する最小単位で あるセルを複数個接続することで構成され、このセルは半導体の厚さによりバルタ系 と薄膜系とに分類されている。
[0004] バルタ系太陽電池セルとしては例えば単結晶シリコン太陽電池セルがあり、これは シリコンインゴットからシリコンゥエーハをスライスして得るようにしており、 1つのセルが
0. 6V程度の低電圧であるため、家庭用の電源として用いるには多数のセルを直列 接続しなければならず、設計の自由度が低くなつており、また小さなセルを多数並べ るため見た目も悪ぐ建築部材として好適とは言えず、更に 1つのモジュールに並べ ることができるセルの数も面積の制約から限られているため、バルタ系太陽電池セル 力 なるモジュールでは 1枚のモジュールで 40〜60Vと比較的低い電圧しか得られ ていない。
[0005] 一方、薄膜系太陽電池セルは、半導体層（光吸収層）力 S数 10 m〜数 μ m以下の 厚さを持ち、 Si薄膜系と化合物薄膜系に分類され、更に化合物薄膜系には、 II— VI 族化合物型、カルコパイライト型等の種類がある。その構造は図 2に示すように、基板 上に下部電極、光吸収層、ノ ッファ層および上部電極層が形成され、これらを厚み 方向にスクライブすることで複数の直列段を形成し、この直列段数を変更することで 任意の電圧を設計することができる。
[0006] 例えば、 1枚のセルで 50〜100Vの電圧を得ることが可能なため、図 1で示した 1つ のモジュールを 1枚或 、は 2〜3枚のセルで作製し、 100〜300Vの電圧を確保する のも容易である。そして、薄膜系太陽電池セルの場合には外観が黒色若しくは青色 の 1枚の板状に見えるため、パネルとして壁材ゃ屋根材に用いても違和感がないの で、建築材としても優れている。
[0007] 上記の薄膜系太陽電池セルを用いて太陽光発電装置を構成した提案が特許文献 1に開示されている。
この特許文献 1では図 3に示すように、各太陽電池セルの裏面側に、プラスの接続 端子とマイナスの接続端子を 2つずつ設け、太陽電池セルのプラスの接続端子を隣 接する太陽電池セルのプラスの接続端子に、またマイナスの接続端子を隣接する太 陽電池セルのマイナスの接続端子に接続して、ストリング状に並列接続されたモジュ ールを構成し、このモジュールの一端にはパワーコンディショナーが接続され、他端 は絶縁キャップにて終端処理が施されて 、る。
[0008] 特許文献 1：特開 2002— 289893号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0009] 上述したストリング状に並列接続されたモジュールにあっては、途中で断線してい ても直列接続の場合と異なり電圧は変化しな 、ので、断線して 、ることを発見しにく い。その結果、断線箇所よりも終端までのセルは発電はしても電力として取り出すこと はできず無駄になってしまう。
[0010] また、ストリング状に並列接続した場合には、給電配線経路が長くなり、配線の電気 抵抗による電力損失が大きくなつてしまう。
[0011] また、終端処理として接続端子に絶縁キャップを取り付ける必要があり、作業が面 倒であるとともに、経年変化などの要因によって終端処理部力も浸水することもある。 課題を解決するための手段
[0012] 上記の課題を解決するため本発明に係る太陽光発電装置は、プラスの接続端子と マイナスの接続端子を 2つずつ有する太陽電池モジュールと、複数個の前記太陽電 池モジュールのプラスの接続端子同士およびマイナスの接続端子同士を並列接続し てなる閉ループ状太陽電池モジュール群と、この閉ループ状太陽電池モジュール群 にて発生した電力をパワーコンディショナーに供給すべく前記閉ループ状太陽電池 モジュール群の一部に設けられた接続ボックスとを備える。
[0013] 前記接続ボックスは例えば 2つのプラスの接続端子と 2つのマイナスの接続端子を 有し、前記 2つのプラスの接続端子の一方を隣接する一方の太陽電池モジュールの プラスの接続端子に接続し、他方を隣接する他方の太陽電池モジュールのプラスの 接続端子に接続し、前記 2つのマイナスの接続端子の一方を隣接する一方の太陽電 池モジュールのマイナスの接続端子に接続し、他方を隣接する他方の太陽電池モジ ユールのマイナスの接続端子に接続する。そして、接続ボックスの 2つのプラスの接 続端子と 2つのマイナスの接続端子を合流してパワーコンディショナーに接続する。 発明の効果
[0014] 本発明によれば、薄膜系太陽電池セルを用いて太陽電池モジュールを構成し、こ の太陽電池モジュールにプラスの接続端子とマイナスの接続端子を 2つずつ設ける ことで、複数の太陽電池モジュールをプラスの接続端子同士およびマイナスの接続 端子同士を並列接続してなる閉ループ状太陽電池モジュール群とし、この閉ループ 状太陽電池モジュール群の一部にパワーコンディショナーに接続される接続ボックス を設け、この接続ボックスのプラスの接続端子と隣接する太陽電池モジュールのブラ スの接続端子とを接続し、また接続ボックスのマイナスの接続端子と隣接する太陽電 池モジュールのマイナスの接続端子とを接続したので、閉ループの一部に断線が生 じても殆んど影響なく給電することができる。
[0015] また、本発明によれば接続ボックスに左右のルートから給電されるため、給電配線 経路力ストリングス状の場合よりも短くなり、抵抗による電力損失を少なくすることがで きる。
[0016] 以下の表は給電配線経路力ストリングス状とした場合と、本願発明のように閉ルー プ状にした場合の電力損失を比較したものである。太陽電池モジュールの接続枚数 は何れも 16枚としている力 閉ループ状にした場合は左右のルートから給電されるた め、接続枚数を 8枚とし、この 8枚の電力損失を 2倍した。また、電力損失の計算は、 各配線抵抗を R (0. 2 Ω )とし、各太陽電池モジュール力もの供給電力を i(0. 6W)と し、並列接続なので、系統の電圧は変わらないが、系統の下流では各太陽電池モジ ユールからの電流が流れ込み接続枚数に応じた電流が合算されて流れるとして、電 力損失を i2R (オームの法則)から算出した。
[表 1]
Figure imgf000006_0002
Figure imgf000006_0001
[0018] 表から、従来のストリング状の並列接続の場合の電力損失は 107. 712Wであった のに対し、本願の閉ループ状並列接続の場合の電力損失は 29. 376W(14. 688 X 2)であり、 73%もの電力損失が節約できた。
[0019] また、本発明によれば、最終端の太陽電池モジュールが存在しな 、ため、ケーブル
(接続端子)の終端処理を行う必要がなくなり施工性が向上する。
[0020] 更に、接続ボックスや各モジュールの接続端子 (コネクタ）を取り外すことにより、簡 単に回路の導通チェックも可能となる。
図面の簡単な説明
[0021] [図 1]一般的な太陽光発電装置の概略図
[図 2]薄膜系太陽電池セルの断面図
[図 3]薄膜系太陽電池セルを用いた従来の太陽光発電装置を説明した図
[図 4]本発明に係る太陽光発電装置の全体構成を示す図
[図 5]太陽電池モジュールの裏面図
[図 6]接続ボックス内の回路の一例を示す図
発明を実施するための最良の形態
[0022] 図 4は本発明に係る太陽光発電装置の全体構成を示す図、図 5は太陽電池モジュ ールの裏面図、図 6は接続ボックス内の回路の一例を示す図である。
[0023] 太陽光発電装置は太陽電池モジュール群 1と、パワーコンディショナー 20によって 主要な要素が構成されている。太陽電池モジュール群 1は複数の太陽電池モジユー ル 2· ··を並列接続した閉ループ状をなして 、る。
[0024] 即ち、図 5に示すように太陽電池モジュール 2の裏面には端子ボックス 3が設けられ
、この端子ボックス 3の側面にはプラスの接続端子 4とマイナスの接続端子 5が取り付 けられ、また端子ボックス 3からはケーブルが 2本導出され、一方のケーブル 6にはプ ラスの接続端子 8が他方のケーブル 7にはマイナスの接続端子 9が取り付けられてい る。
[0025] 尚、図示例では端子ボックス 3から一側方向のみにケーブルを導出しているが他側 方向にもケーブルを導出してそれぞれにプラスの接続端子 4とマイナスの接続端子 5 を取り付けてもよい。
[0026] また、太陽電池モジュール 2は複数の直列段を形成した薄膜系のセル力もなる。例 えば、マイ力またはマイ力を含んだフレキシブル性に富む基板の一面側にセラミック 中間層を設けて平坦化し、この平坦化した面に下部電極が形成され、この下部電極 の表面側にカルコパイライト型の光吸収層が形成され、この光吸収層の上にバッファ 層を介して上部電極を形成し、更に前記マイ力基板の裏面側に反りを防止するため のセラミック材カ なる層を形成したものが考えられる。 [0027] 太陽電池モジュール 2のプラスの接続端子 8を隣接する太陽電池モジュール 2のプ ラスの接続端子 4に、マイナスの接続端子 9を隣接する太陽電池モジュール 2のマイ ナスの接続端子 5に接続する。そして、最後の太陽電池モジュール 2のプラスの接続 端子 8を最初の太陽電池モジュール 2のプラスの接続端子 4に、最後の太陽電池モ ジュール 2のマイナスの接続端子 9を最初の太陽電池モジュール 2のマイナスの接続 端子 5に接続することで、閉ループ状に並列接続された太陽電池モジュール群 1が 完成する。
[0028] そして本発明にあっては上記閉ループ状に並列接続された太陽電池モジュール群 1の一部に前記パワーコンデイショナー 20に給電するための接続ボックス 10を配設 している。
[0029] 接続ボックス 10は図 6に示すように、 3つのプラスの接続端子 11, 12, 13と 3つの マイナスの接続端子 14, 15, 16を備えている。そしてプラスの接続端子 11には左右 に隣接する一方の太陽電池モジュール 2のプラスの接続端子が、プラスの接続端子 12には左右に隣接する他方の太陽電池モジュール 2のプラスの接続端子が接続さ れ、これらがプラスの接続端子 13に合流している。また、マイナスの接続端子 14には 左右に隣接する一方の太陽電池モジュール 2のマイナスの接続端子力 マイナスの 接続端子 15には左右に隣接する他方の太陽電池モジュール 2のマイナスの接続端 子が接続され、これらがマイナスの接続端子 16に合流している。
[0030] 前記接続ボックス 10のプラスの接続端子 13及びマイナスの接続端子 16からはそ れぞれケーブル 17, 18が導出され、これらケーブル 17, 18は前記パワーコンデイシ ョナー 20に接続されている。
[0031] 以上において、各太陽電池モジュール 2…で発生した電力は左右の給電経路を経 て接続ボックス 10に入り、この接続ボックス 10を経由してパワーコンディショナー 20 に送られ、商用電源に変換されて家庭などに供給される。また、途中で断線しても左 右の給電経路を経て接続ボックス 10に入る構成になっているので無駄がない。
[0032] 本発明は以上の図示例に限定されない。例えば、接続ボックスは 1つに限らず、閉 ループの対象箇所に 2個設けてもよい。また、太陽電池モジュール群 1を複数個集め て直列または並列に接続してもよ 、。

Claims

請求の範囲
プラスの接続端子とマイナスの接続端子を 2つずつ有する太陽電池モジュールと、 複数個の前記太陽電池モジュールのプラスの接続端子同士およびマイナスの接続 端子同士を並列接続してなる閉ループ状太陽電池モジュール群と、
前記閉ループ状太陽電池モジュール群にて発生した電力をパワーコンディショナ 一に供給すべく前記閉ループ状太陽電池モジュール群の一部に設けられた接続ボ ッタスとを備えることを特徴とする太陽光発電装置。
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