WO2013111296A1

WO2013111296A1 - 太陽電池パネルの検査装置、及び検査方法

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Publication number: WO2013111296A1
Application number: PCT/JP2012/051624
Authority: WO
Inventors: 和美高野; 輝雄池田
Original assignee: 株式会社アイテス
Priority date: 2012-01-26
Filing date: 2012-01-26
Publication date: 2013-08-01

Abstract

　特に、屋外の高所に設置されている太陽電池パネルに対して適用可能な太陽電池パネルの検査装置を提供する。　自然界の地磁気が存在する屋外に設置された太陽電池パネル２００の検査装置１００であって、太陽電池パネル２００を構成する太陽電池回路２０３が通電することにより変動し得る磁気を検出する磁気検出手段１０と、検出した磁気に基づいて、磁気情報を生成する情報生成手段２０と、磁気情報から太陽電池回路２０３の状態を判定する判定手段３０と、を備え、磁気検出手段１０は、太陽電池パネル２００に接近させるための一対の磁気検知素子である第一磁気検知素子１１と第二磁気検知素子１２とを備えている。

Description

太陽電池パネルの検査装置、及び検査方法

　本発明は、自然界の地磁気が存在する屋外に設置された太陽電池パネルの検査装置、及び検査方法に関する。

　一般に、太陽電池パネルは、複数の太陽光発電セルをバスバーで直列接続したストリングスとバイパスダイオードとを組み込んだ太陽電池回路を形成し、当該太陽電池回路を複数組並設することで構成される。ここで、一つの太陽光発電セルに欠陥が発生すると、太陽電池パネルの出力が低下することになる。太陽光発電セルは太陽電池パネル内において直列に接続されているため、太陽光発電セルの欠陥による出力低下又は出力停止は、当該欠陥を有する太陽光発電セルが属する太陽電池回路全体の出力低下又は出力停止として現れる。このため、電気的な検査では欠陥が発生した太陽光発電セルを特定することは困難である。また、バスバーに断線が発生した場合も、太陽電池パネルの構造上、その断線箇所を電気的な検査によって特定することは困難である。

　そこで、従来、太陽光発電セルの異常を検査する技術として、太陽光発電セルから発生し得る磁気を利用した検査装置が開発されている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１によれば、太陽光発電セルの表面を走査しながら、光照射手段によって太陽光発電セルに光を照射し、太陽光発電セルに電流が流れることにより発生する磁気を検出している。そして、磁気の変化が検出された場合、太陽光発電セルの表面にクラック等の欠陥があると判定している。

　太陽電池モジュール（太陽電池パネル）を流れる電流により誘起される磁界を磁気センサで検出し、検出した磁界の分布を画像化して太陽電池パネルの故障個所を特定する検査装置も開発されている（例えば、特許文献２を参照）。特許文献２によれば、太陽電池モジュールを流れる電流により誘起される磁界を可視化することにより、当該太陽電池モジュールに含まれる複数の太陽光発電セル間の接触不良や太陽光発電セル自体の不具合を容易に把握することができるとされている。

特許第４６６１９８７号公報特開２０１０－１７１０６５公報

　太陽電池パネルを検査するためには、太陽電池パネルの表面に検査機器を接近させる必要がある。ところが、太陽電池パネルは通常は屋外に設置されており、しかも建物の屋根や屋上等の高所に設置されているケースが多い。このような屋外の高所で行われる太陽電池パネルの検査は、作業者にとって危険を伴う場合がある。また、屋外には自然界の地磁気が存在する。地磁気の強さは、赤道付近では小さく、高緯度になるほど大きくなる。例えば、日本の場合、屋外において約０．５ガウスの地磁気を検出し得る。この値は決して無視できるものではなく、例えば、太陽電池回路の不具合により流れる電流が低下している場合、当該電流によって発生する磁気が地磁気に埋没する虞がある。このように、磁気を利用した検査方法は、地磁気の影響を受け易く、正確な検査を行うことができない場合がある。

　この点に関し、特許文献１には、検査を行うに際し、光照射手段であるＬＥＤの光を太陽光発電セルに照射することが記載されている（明細書第００１７段落参照）。すなわち、特許文献１の検査装置は、屋外に設置された太陽電池パネルを現場にて検査することを想定したものではない。このため、地磁気よりもはるかに小さい太陽光発電セルから発生し得る磁気を光照射に合わせて積分するため、測定に長時間を要すると考えられる。

　特許文献２には、「検査対象とする太陽電池モジュールに光を当てて発電させるための光源を有していることが望ましい。（明細書第００１５段落参照）」と記載されている。すなわち、特許文献２の検査装置も、屋外に設置された太陽電池パネルを現場にて検査するために開発されたものではない。この検査装置は、太陽電池モジュール面に磁気センサを平行に設置して三次元方向の磁気を測定し、三次元方向の磁気強度を可視化する方法を採用している。電流により誘起される磁気は、地磁気と同等か、あるいは方向によっては地磁気よりも小さい。このため、地磁気の影響を大きく受け得る。例えば、磁気シールドされた実験室での検査であれば大きな問題はないが、地磁気の影響を受ける屋外検査では、測定結果の信頼性が懸念される。また、同文献の検査装置は、太陽電池モジュールを流れる電流により誘起される磁界を可視化しているが、このような処理は大変複雑であり、そのため、検査結果が得られるまでに時間を要したり、多大なコストが掛かるという問題もある。

　屋外の高所に設置されている太陽電池パネルの検査を、現場にて安全に、簡単に、且つ確実に行うためには、自然界に存在する地磁気の影響をできる限り排除しながら、簡単な構成の装置を用いて、短時間で検査を完了させることが望まれる。なお、屋外の高所に設置されている太陽電池パネルを取り外し、屋内にて検査を行うことも考えられるが、太陽電池は頑丈に設置されているため取り外しは容易なことではない。従って、太陽電池パネルの検査を屋内で行うという方法は現実的ではなく、ユーザーも望んではいない。

　ちなみに、再生可能エネルギーとして太陽光発電を積極的に推進している欧州諸国は、日本よりも高緯度にあるため地磁気の影響をより受け易い。このため、屋外で太陽電池パネルの検査を行うにあたっては、地磁気の影響を十分に考慮しながら検査を行う必要がある。

　本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、特に、屋外の高所に設置されている太陽電池パネルに対して適用可能な太陽電池パネルの検査装置、及び検査方法を提供することを目的とする。

　上記課題を解決するための本発明に係る太陽電池パネルの検査装置の特徴構成は、
　自然界の地磁気が存在する屋外に設置された太陽電池パネルの検査装置であって、
　前記太陽電池パネルを構成する太陽電池回路が通電することにより変動し得る磁気を検出する磁気検出手段と、
　検出した磁気に基づいて、磁気情報を生成する情報生成手段と、
　前記磁気情報から前記太陽電池回路の状態を判定する判定手段と、
を備え、
　前記磁気検出手段は、前記太陽電池パネルに接近させるための一対の磁気検知素子である第一磁気検知素子と第二磁気検知素子とを備えていることにある。

　上記課題で説明したように、太陽電池パネルは通常は屋外に設置されている。このため、太陽電池パネルを構成する太陽電池回路への通電によって発生し得る磁気を利用して当該太陽電池パネルの検査を行う場合、自然界に存在する地磁気の影響をできるだけ排除しなければ、正確な検査を行うことはできない。また、建物の屋根や屋上等の高所に設置されている太陽電池パネルを現場にて、安全に、簡単に、且つ確実に検査することも望まれている。
　この点、本構成の太陽電池パネルの検査装置は、太陽電池パネルを構成する太陽電池回路が通電することにより変動し得る磁気を検出する磁気検出手段を備え、当該磁気検出手段は、太陽電池パネルに接近させるための一対の磁気検知素子である第一磁気検知素子と第二磁気検知素子とを備えている。太陽電池回路に電流が流れると、太陽電池パネルの周囲には右ネジの法則に従って同心円状の磁界が発生する。本発明者らは鋭意研究の結果、この同心円状の磁界に着目し、一対の磁気検知素子を用いれば、自然界の地磁気の影響を排除しつつ、太陽電池パネルの検査を正確に行い得ることを見出した。
　具体的には、太陽電池パネルの検査において、第一磁気検知素子と第二磁気検知素子との間に太陽電池パネルの検査部位が位置するように、磁気検出手段を太陽電池パネルに接近させる。このとき、第一磁気検知素子及び第二磁気検知素子は、同心円状の磁界の中心を挟んで配置されるため、互いに逆方向の磁気を検出することになる。ここで、第一磁気検知素子で検出した磁気値と第二磁気検知素子で検出した磁気値との差分を求め、当該差分を磁気情報として利用することにより、太陽電池回路の状態を判定することができる。検査を実施する際、第一磁気検知素子及び第二磁気検知素子には自然界の地磁気等が加算されることになるが、磁気情報として第一磁気検知素子で検出した磁気値と第二磁気検知素子で検出した磁気値との差分を取っているため、地磁気等に起因する磁気値は第一磁気検知素子と第二磁気検知素子との間で相殺され、太陽電池回路の状態の判定には影響しない。
　本構成の太陽電池パネルの検査装置は、太陽電池パネルの周囲に発生し得る同心円状の磁界に着目し、第一磁気検知素子と第二磁気検知素子とを設けただけの簡単な構成であるから、検査装置自体を簡略化・コンパクト化することができる。その結果、太陽電池パネルが設置されている建物の屋根や屋上等の高所において、現場にて、安全に、簡単に、且つ確実に検査を行うことが可能となる。

　本発明に係る太陽電池パネルの検査装置において、
　前記情報生成手段は、前記磁気情報としての磁気信号を生成する比較器を含むことが好ましい。

　本構成の太陽電池パネルの検査装置は、情報生成手段が比較器を含む。比較器は、第一磁気検知素子で検出した磁気値と第二磁気検知素子で検出した磁気値との差分を所定の閾値と比較し、その比較結果に基づいて、磁気情報としての磁気信号を生成する。例えば、差分が閾値より大きい場合、太陽電池回路に電流が流れているため、正常を示す磁気信号を生成する。差分が閾値より小さい場合、太陽電池回路に電流が流れていないため、磁気信号は生成されない。あるいは、異常を示す磁気信号を生成する。このようにして、太陽電池回路の状態の判定を、簡単に、且つ確実に実施することができる。

　本発明に係る太陽電池パネルの検査装置において、
　前記情報生成手段は、前記磁気情報としての評価値を生成するアナログ－デジタル変換器を含むことが好ましい。

　本構成の太陽電池パネルの検査装置は、情報生成手段がアナログ－デジタル変換器を含む。アナログ－デジタル変換器は、第一磁気検知素子で検出した磁気値と第二磁気検知素子で検出した磁気値との差分をＡ／Ｄ変換して数値化し、磁気情報としての評価値を生成する。この評価値は、太陽電池回路の良否だけでなく、中間状態も表している。従って、太陽電池回路の状態の判定を、より正確に、且つ詳細に実施することができる。

　本発明に係る太陽電池パネルの検査装置において、
　前記磁気情報を格納する格納手段を備えていることが好ましい。

　本構成の太陽電池パネルの検査装置は、磁気情報を格納する格納手段を備えているため、現場にて磁気情報を取得し、その解析を別の場所で実施することができる。このため、建物の屋根や屋上等の高所に設置されている太陽電池パネルの検査を行う際、現場での作業を短時間で終えることができるので、作業者の危険を低減することができ、事故防止に効果的である。

　本発明に係る太陽電池パネルの検査装置において、
　前記判定手段による判定結果を出力する出力手段を備えていることが好ましい。

　本構成の太陽電池パネルの検査装置は、判定手段による判定結果を出力する出力手段を備えているため、太陽電池回路の状態をその場で簡単に認識することができる。このため、建物の屋根や屋上等の高所に設置されている太陽電池パネルの検査を行う際、現場での作業を短時間で終えることができるので、作業者の危険を低減することができ、事故防止に効果的である。

　本発明に係る太陽電池パネルの検査装置において、
　前記磁気検出手段は、前記第一磁気検知素子及び前記第二磁気検知素子に当てる磁束密度を増大させる強磁性体を備えていることが好ましい。

　本構成の太陽電池パネルの検査装置は、第一磁気検知素子及び第二磁気検知素子に当てる磁束密度を増大させる強磁性体を備えているため、磁気検出手段は、微弱な電流による微細な磁気の変動も検出することができる。従って、太陽電池回路の状態をより確実に認識することができる。また、地磁気の値は季節により変動し得るが、地磁気の影響が強くなった場合でも、太陽電池パネルの検査を確実に行うことができる

　上記課題を解決するための本発明に係る太陽電池パネルの検査方法の特徴構成は、
　自然界の地磁気が存在する屋外に設置された太陽電池パネルの検査方法であって、
　前記太陽電池パネルを構成する太陽電池回路が通電することにより変動し得る磁気を検出する磁気検出工程と、
　検出した磁気に基づいて、磁気情報を生成する情報生成工程と、
　前記磁気情報から前記太陽電池回路の状態を判定する判定工程と、
を包含し、
　前記磁気検出工程において、一対の磁気検知素子である第一磁気検知素子と第二磁気検知素子とを、前記太陽電池パネルに接近させることにある。

　本構成の太陽電池パネルの検査方法は、上記の太陽電池パネルと実質的に同じ作用効果を奏する。
　すなわち、太陽電池パネルの検査において、第一磁気検知素子と第二磁気検知素子との間に太陽電池パネルの検査部位が位置するように、磁気検出工程を実行する。このとき、第一磁気検知素子及び第二磁気検知素子は、同心円状の磁界の中心を挟んで配置されるため、互いに逆方向の磁気を検出することになる。ここで、第一磁気検知素子で検出した磁気値と第二磁気検知素子で検出した磁気値との差分を求め、当該差分を磁気情報として利用することにより、太陽電池回路の状態を判定することができる。検査を実施する際、第一磁気検知素子及び第二磁気検知素子には自然界の地磁気等が加算されることになるが、磁気情報として第一磁気検知素子で検出した磁気値と第二磁気検知素子で検出した磁気値との差分を取っているため、地磁気等に起因する磁気値は第一磁気検知素子と第二磁気検知素子との間で相殺され、太陽電池回路の状態の判定には影響しない。
　本構成の太陽電池パネルの検査方法は、太陽電池パネルの周囲に発生し得る同心円状の磁界に着目した検査方法であるから、太陽電池パネルが設置されている建物の屋根や屋上等の高所において、現場にて、安全に、簡単に、且つ確実に検査を行うことが可能となる。

図１は、本発明の太陽電池パネルの検査装置の使用環境に関する説明図である。図２は、本発明の太陽電池パネルの検査装置の概略構成図である。図３は、第一実施形態に係る太陽電池パネルの検査装置の一部を示す図であり、（ａ）情報生成手段の構成図、及び（ｂ）磁気検出手段の使用態様の説明図、及び（ｃ）検査結果を例示するチャートである。図４は、第一実施形態に係る太陽電池パネルの検査装置を用いて実施する太陽電池パネルの検査方法のフローチャートである。図５は、第二実施形態に係る太陽電池パネルの検査装置の一部を示す図であり、（ａ）情報生成手段の構成図、及び（ｂ）磁気検出手段の使用態様の説明図、及び（ｃ）検査結果を例示するチャートである。図６は、第二実施形態に係る太陽電池パネルの検査装置を用いて実施する太陽電池パネルの検査方法のフローチャートである。

　以下、本発明の太陽電池パネルの検査装置、及び検査方法に関する実施形態を図１～図６に基づいて説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施形態や図面に記載される構成に限定されることを意図しない。

〔太陽電池パネルの検査装置〕
　図１は、本発明の太陽電池パネルの検査装置（以下、単に「検査装置」と称する。）１００の使用環境に関する説明図である。検査装置１００は、特に、屋外に設置された太陽電池パネル２００を検査対象とする。上記課題でも説明したように、屋外には自然界の地磁気が存在する。地球Ｅは大きな磁石であり、南極付近がＮ極、北極付近がＳ極となる。このため、磁力線（地磁気）は南半球から出て北半球に戻る。地球Ｅ全体で見ると、地磁気による磁界は地球Ｅを取り囲むように形成されている。地磁気の強さは、地球Ｅの緯度により異なる。地磁気の値は、赤道付近では小さく、高緯度になるほど大きくなる。日本の場合、屋外において約０．５ガウスの地磁気を検出し得る。また、太陽電池パネル２００は、通常、太陽光が効率的に当たる方向、すなわち、南に向けて設置される。そうすると、地磁気は、図１に示すように、太陽電池パネル２００に対して略上方から侵入することになる。磁気を利用して太陽電池パネル２００の検査を行う場合、自然界の地磁気の値は決して無視できるものではない。太陽電池パネル２００を構成する太陽電池回路の一つに不具合が生じ、出力電圧が低下していると、太陽電池回路の通電によって発生する磁気が地磁気に埋没し、目的の磁気を正確に検出することが出来ない虞がある。そこで、検査装置１００では、地磁気の影響をできるだけ排除するための工夫がなされている。

　図２は、検査装置１００の概略構成図である。検査対象である太陽電池パネル２００は、自然界の地磁気が存在する屋外に設置されたものとする。太陽電池パネル２００は、複数の太陽光発電セル２０１をバスバー２０２（２０２ａ，２０２ｂ）で接続してなる太陽電池回路２０３と、当該太陽電池回路２０３を保護する保護ガラス２０４とから構成されている。一つの太陽光発電セル２０１のサイズは、一般に、約１５０ｍｍ×約１５０ｍｍである。バスバー２０２のサイズは、一般に、幅が約３ｍｍ、厚さが約０．１ｍｍである。保護ガラス２０４の厚みＬは、太陽電池パネル２００の種類によるが、通常１～５ｍｍ程度である。太陽電池パネル２００に太陽光が当たると、太陽光発電セル２０１が発電し、バスバー２００（２０２ａ，２０２ｂ）に電流が流れる。例えば、図面右側のバスバー２０２ａには手前側から奥側に電流が流れ、図面左側のバスバー２０２ｂには奥側から手前側に電流が流れる場合、バスバー２０２ａの周囲には、右ネジの法則に従い、図中一点鎖線矢印で示すように時計回り方向に同心円状の磁界（磁気）が発生する。この磁気を検出するため、検査装置１００を保護ガラス２０４の表面に当接させる。ここで、検査装置１００は、主要な構成要素として、磁気検出手段１０、情報生成手段２０、及び判定手段３０を備えている。また、任意の構成要素として、格納手段４０、及び出力手段５０を備えている。以下、これらの構成要素について説明する。

　＜磁気検出手段＞
　磁気検出手段１０は、太陽電池回路２０３が通電することにより変動し得る磁気を検出する機能を有する。磁気検出手段１０は、磁気検知素子で構成することができ、例えば、磁気抵抗素子、ホール素子等を採用し得る。本実施形態では、磁気検知手段１０は、一対の磁気検知素子である第一磁気検知素子１１と第二磁気検知素子１２とを備えている。第一磁気検知素子１１及び第二磁気検知素子１２は、任意の距離Ｄで離間されている。離間距離Ｄは、太陽電池回路２０３の構成に応じて変更可能である。磁気検出手段１０を一対の磁気検知素子で構成した理由は、自然界の地磁気に起因する磁気値を相殺することにより、検査において地磁気の影響をできるだけ排除するためである。これについては、後述の「情報生成手段」の項目で詳細に説明する。磁気検出に際しては、第一磁気検知素子１１及び第二磁気検知素子１２を、太陽電池パネル２００の保護ガラス２０４の表面に当接させる。従って、第一磁気検知素子１１及び第二磁気検知素子１２は、磁界の発生中心であるバスバー２０２から保護ガラス２０４の厚み分だけ離間した距離から磁気の検出を行う。磁気検出手段１０は、微弱な電流による微細な磁気の変動も検出することができるように、第一磁気検知素子１１及び第二磁気検知素子１２に当てる磁束密度を増大させる強磁性体１３を備えていることが好ましい。

　＜情報生成手段＞
　太陽電池パネル２００に太陽光が当たっている場合、磁気検出手段１０は、上述の時計回り方向の同心円状の磁気に晒されると同時に、自然界の地磁気にも晒される。つまり、磁気検出手段１０には、太陽電池パネル２００側から発生する磁気と、地磁気とのベクトル和が作用することになる。磁気検出手段１０に作用する太陽電池パネル２００側からの磁気をＭ１とし、地磁気をＭ２とすると、本実施形態の場合、磁気Ｍ１は、第一磁気検知素子１１に対して実質的に鉛直上向きの方向に作用し、第二磁気検知素子１２に対して実質的に鉛直下向きの方向に作用するとみなすことができる。従って、第一磁気検知素子１１及び第二磁気検知素子１２に作用する磁気Ｍ１は、図１中の実線矢印で示される。一方、地磁気Ｍ２は、第一磁気検知素子１１及び第二磁気検知素子１２に対して実質的に鉛直下向きの方向に作用する。従って、第一磁気検知素子１１及び第二磁気検知素子１２に作用する地磁気Ｍ２は、図１中の破線矢印で示される。そうすると、第一磁気検知素子１１には磁気Ｍ１が地磁気Ｍ２で弱められた磁気（Ｍ１－Ｍ２）が作用し、第二磁気検知素子１２には磁気Ｍ１が地磁気Ｍ２で増強された磁気（Ｍ１＋Ｍ２）が作用する。太陽電池パネル２００の検査を行う場合、地磁気Ｍ２の影響を排除しなければ、正確な磁気Ｍ１を評価することはできない。そこで、本発明では、磁気検出手段１０を構成する第一磁気検知素子１１及び第二磁気検知素子１２によって検出した夫々の磁気に基づいて、磁気情報を生成する情報生成手段２０を設けている。ここで、磁気情報とは、検出した磁気に関する情報であり、例えば、磁気を検出したことを示す磁気信号や、磁気の強さを示す評価値などが挙げられる。情報生成手段２０の具体的な構成、磁気信号、及び評価値については、後述の「第一実施形態」及び「第二実施形態」の項目で説明する。

　＜判定手段＞
　判定手段３０は、情報生成手段２０が生成した磁気情報から太陽電池回路２０３の状態を判定する。この判定には、太陽電池回路２０３の正常／異常判定だけでなく、太陽電池回路２０３の劣化の程度の判定も含まれる。判定手段３０は、汎用のコンピュータで構成することができる。判定手段３０で実行される判定ロジックについては、後述の「第一実施形態」及び「第二実施形態」の項目で説明する。

　＜格納手段＞
　太陽電池パネル２００は、建物の屋根や屋上等の高所に設置されている。このため、状況によっては、作業者の危険を低減するために検査作業自体は現場にて短時間で終了し、その解析を別の場所で行うことが好ましい場合もある。そこで、本発明では、磁気検出手段１０の検出結果に基づいて情報生成手段２０が生成した磁気情報を格納する格納手段４０を設けることができる。格納手段４０は、情報生成手段２０から磁気情報が書き込まれ、書き込まれた情報を判定手段３０が読み取り可能となるように設置される。情報生成手段２０が生成した磁気情報を一旦格納手段４０に格納しておけば、判定手段３０はいつでも判定を実施することができる。つまり、太陽電池パネル２００の検査と解析とを別々に行うことが可能となる。このため、危険を伴う現場での作業を短時間で終えることができるので、作業者の危険を低減することができ、事故防止に効果的である。格納手段４０は、ハードディスクや書換え可能なメモリ等で構成することができる。

　＜出力手段＞
　本発明では、判定手段３０による判定結果を出力する出力手段５０を設けることも可能である。判定手段３０による判定が完了したら、直ちに判定結果を出力手段５０から出力することにより、作業者は太陽電池回路２０３の状態をその場で簡単に認識することができる。建物の屋根や屋上等の高所に設置されている太陽電池パネル２００の検査を行う際、現場での作業を短時間で終えることができるので、作業者の危険を低減することができ、事故防止に効果的である。出力手段５０は、判定結果を表示するディスプレイとして構成可能であるが、音声で判定結果を知らせるブザーや、光で判定結果を知らせるＬＥＤ等の簡単な構成であっても構わない。

　次に、本発明の検査装置１００、及び検査方法に関する代表的な二つの実施形態について説明する。以下の実施形態では、検査対象の太陽電池パネル２００として、７個×２列＝１４個の太陽光発電セル２０１をバスバー２０２で直列接続することにより一組の太陽電池回路２０３を形成し、これを三組並設した。各太陽電池回路２０３にはバイパスダイオード２０５が接続されている。これにより、各太陽電池回路２０３を構成する太陽光発電セル２０１又はバスバー２０２に異常又は不具合が発生すると、当該異常又は不具合を含有する太陽電池回路２０３には電流が全く流れないか、あるいは殆ど流れないように構成されている。

〔第一実施形態〕
　図３は、第一実施形態に係る検査装置の一部を示す図である。図３（ａ）は、情報生成手段２０の構成図である。図３（ｂ）は、磁気検出手段１０の使用態様の説明図である。図３（ｃ）は、検査結果を例示するチャートである。本実施形態では、検査対象の太陽電池パネル２００において、右上の太陽光発電セル２０１ａに欠陥（断線）が生じているものとする。磁気検出手段１０は、太陽電池回路２０３のバスバー２０２を横切るように走査される。情報生成手段２０は、磁気情報としての磁気信号を生成する比較器を含む。情報生成手段２０は、バスバー２０２（２０２ａ，２０２ｂ）から入力された電圧（Ｖ１，Ｖ２）の差分（Ｖ１－Ｖ２）を増幅する計装アンプ２１と、当該計装アンプ２１から出力される増幅された電位差を予め設定された基準電圧Ｖｒｅｆと比較する比較器２２とを備えている。計装アンプ２１及び比較器２２の機能を、図２及び図３を参照しながら説明する。例えば、太陽電池パネル２００側からの磁気Ｍ１の大きさを１．０ガウスとし、地磁気の大きさを０．５ガウスとした場合、鉛直下向きを正方向とすると、第一磁気検知素子１１には－１．０＋０．５＝－０．５ガウスの磁気が作用し、第二磁気検知素子１２には１．０＋０．５＝１．５ガウスの磁気が作用する。第一磁気検知素子１１及び第二磁気検知素子１２に発生する電圧は、磁気の大きさに比例する。係数をａとすると、第一磁気検知素子１１には－０．５ａ（Ｖ）の電圧Ｖ１が発生し、第二磁気検知素子１２には１．５ａ（Ｖ）の電圧Ｖ２が発生する。従って、計装アンプ２１には、第一磁気検知素子１１から－０．５ａ（Ｖ）の電圧Ｖ１が入力され、第二磁気検知素子１２から１．５ａ（Ｖ）の電圧Ｖ２が入力され、両者の差分（－０．５ａ－１．５ａ＝－２．０ａ）の絶対値、すなわち２．０ａが導出される。両者の差分を取っているため、地磁気に起因する磁気値（０．５ガウス）は第一磁気検知素子１１と第二磁気検知素子１２との間で相殺され、太陽電池回路２０３の状態の判定には影響しない。ちなみに、地磁気が存在しない場合でも、両者の差分は－１．０ａ－１．０ａ＝－２．０ａとなるため、地磁気が存在する場合の結果と変わりがないことが理解される。差分は任意倍率（×ｂ／ａ）に増幅され、電位差２．０ｂ（Ｖ）が生成される。増幅された電位差は比較器２２に入力され、ここで基準電圧Ｖｒｅｆと比較される。そして、比較結果に基づいて、磁気信号が判定手段３０に送信され得る。

　第一実施形態に係る検査装置を用いて実施される太陽電池パネルの検査方法（以下、単に「検査方法」と称する。）を説明する。図４は、検査方法のフローチャートである。検査方法は、主に、磁気検出工程、情報生成工程、及び判定工程の各工程を経て実施される。検査方法における各ステップを記号「Ｓ」で示してある。

　検査開始（Ｓ０）により、太陽電池回路２０３に通電が行われる（Ｓ１）。ただし、この時点では、太陽電池回路２０３の状態（正常／異常）は不明であるため、ステップ１において「通電を行う」とは、「通電可能な状態にすること」を意味する。すなわち、太陽電池パネル２００に太陽光を当てることが通電可能な状態にすることである。次に、太陽電池回路２０３の表面を走査する（Ｓ２）。これは、図３（ｂ）に示すように、磁気検出手段１０を太陽電池パネル２００の一方側から他方側に移動させて行われる。ステップ２において、磁気検出手段１０は、第一磁気検知素子１１と第二磁気検知素子１２との間にバスバー２０２が少なくとも一回位置するように動かされる。ステップ１とステップ２とを合わせて磁気検出工程とする。

　太陽電池回路２０３の走査中に、第一磁気検知素子１１と第二磁気検知素子１２との間にバスバー２０２が位置したとき、第一磁気検知素子１１及び第二磁気検知素子１２に発生する電圧の差分を計装アンプ２１が取得する（Ｓ３）。両者の差分は任意倍率に増幅され、増幅された電位差は計装アンプ２１から比較器２２に送信され、基準電圧Ｖ_ｒｅｆと比較される（Ｓ４）。ステップ４では、比較結果に基づいて、磁気信号を生成する場合がある。例えば、増幅された電位差が基準電圧Ｖ_ｒｅｆより大きければ、磁気情報としての磁気信号を生成する。磁気信号は、判定手段３０に送信され、次工程に利用される。ステップ３とステップ４とを合わせて情報生成工程とする。

　次に、磁気信号が生成されたか否かに基づいて、太陽電池回路２０３の状態を判定する（Ｓ５）。磁気信号が生成された場合（Ｓ５；ＹＥＳ）、すなわち、増幅された電位差が基準電圧Ｖ_ｒｅｆより大きい場合、判定手段３０により当該検査部位は正常と判定される（Ｓ６）。磁気信号が生成されなかった場合（Ｓ５；ＮＯ）、すなわち、増幅された電位差が基準電圧Ｖ_ｒｅｆより小さい場合、判定手段３０により当該検査部位は異常と判定される（Ｓ７）。ステップ５～ステップ７を合わせて判定工程とする。

　その後、検査を続行するか否かを判断する（Ｓ８）。このときの判断基準は、太陽電池回路２０３を走査する磁気検出手段１０の軌跡に基づく。例えば、磁気検出手段１０が太陽電池パネル２００を一方側から他方側まで完全に横切っていない場合は、検査続行と判断される。検査続行の有無の判断は、判定手段３０の機能を有するコンピュータにより実行することができるが、作業者が目視により行っても構わない。検査を続行すると判断した場合（Ｓ８；ＹＥＳ）、太陽電池回路２０３の走査が継続される（Ｓ２）。検査を続行しないと判断した場合（Ｓ８；ＮＯ）、太陽電池パネル２００の検査は終了する（Ｓ９）。

　検査結果は、図３（ｃ）のようなチャートとして得られる。このチャートは、図３（ｂ）の太陽電池パネル２００の検査結果を反映したものである。右上の太陽光発電セル２０１ａは欠陥（断線）を有しているため、太陽電池回路２０３ａには電流が流れない。従って、太陽電池回路２０３ａに含まれるバスバー２０２からは磁気が発生せず、磁気検出手段１０は太陽電池回路２０３ａには反応しない。これは、チャートの破線で囲った領域にパルス信号（磁気信号）が現れないことで理解される。一方、太陽電池回路２０３ｂ，２０３ｃは正常であるため、それらに含まれるバスバー２０２からは磁気が発生し、磁気検出手段１０は太陽電池回路２０３ｂ，２０３ｃに反応する。これは、チャート上の対応箇所にパルス信号が現れることで理解される。検査結果は、総合的又は部分的に判断される。本実施形態の場合、太陽電池回路２０３ａ～２０３ｃのうち太陽電池回路２０３ａのみに異常が認められ、これにより太陽電池パネル２００全体の出力は２／３に低下する。このため、この太陽電池パネル２００は全体として「故障」と判定することができる。一方、太陽電池回路単位で判定を行っても構わない。すなわち、太陽電池回路２０３ａのみを異常と判定する。この場合、太陽電池回路２０３ａを新品と交換すればよい。このように、本実施形態の検査方法によれば、太陽電池パネル２００を全体又は太陽電池回路単位で適切に検査することができる。

　なお、上記実施形態では、情報生成手段２０が磁気信号を生成した場合のみを正常と判定しているが、異常の場合は情報生成手段２０が上記磁気信号とは異なる別の磁気信号を生成し、判定手段３０が磁気信号の種類を識別するように構成することも可能である。

〔第二実施形態〕
　図５は、第二実施形態に係る検査装置の一部を示す図である。図５（ａ）は、情報生成手段２０の構成図である。図５（ｂ）は、磁気検出手段１０の使用態様の説明図である。図５（ｃ）は、検査結果を例示するチャートである。本実施形態では、検査対象の太陽電池パネル２００において、右上の太陽光発電セル２０１ａに不具合（導電不良）が生じているものとする。磁気検出手段１０は、太陽電池回路２０３のバスバー２０２を横切るように走査される。情報生成手段２０は、磁気情報としての評価値を生成するアナログ－デジタル変換器を含む。情報生成手段２０は、バスバー２０２（２０２ａ，２０２ｂ）から入力された電圧（Ｖ１，Ｖ２）の差分（Ｖ１－Ｖ２）を増幅する計装アンプ２１と、当該計装アンプ２１から出力される増幅された電位差をアナログ値からデジタル値に変換するアナログ－デジタル変換器２３とを備えている。計装アンプ２１及びアナログ－デジタル変換器２３の機能を、図２及び図５を参照しながら説明する。なお、第一磁気検知素子１１及び第二磁気検知素子１２に作用する磁気、並びに第一磁気検知素子１１及び第二磁気検知素子１２に発生する電圧については、第一実施形態の説明と同様であるため、ここでは省略する。本実施形態においても、第一実施形態と同様に、計装アンプ２１において、第一磁気検知素子１１及び第二磁気検知素子１２に発生する電圧の差分が任意倍率に増幅され、電位差２．０ｂ（Ｖ）が生成される。増幅された電位差はアナログ－デジタル変換器２３に送信され、ここで太陽電池回路２０３の状態に関する評価値が生成される。評価値は、判定手段３０に送信される。

　第二実施形態に係る検査装置を用いて実施される検査方法を説明する。図６は、検査方法のフローチャートである。検査方法は、主に、磁気検出工程、情報生成工程、及び判定工程の各工程を経て実施される。検査方法における各ステップを記号「Ｓ」で示してある。

　検査開始（Ｓ１０）により、太陽電池回路２０３に通電が行われる（Ｓ１１）。ただし、この時点では、太陽電池回路２０３の不具合の程度は不明であるため、ステップ１１において「通電を行う」とは、「通電可能な状態にすること」を意味する。すなわち、太陽電池パネル２００に太陽光を当てることが通電可能な状態にすることである。次に、太陽電池回路２０３の表面を走査する（Ｓ１２）。これは、図５（ｂ）に示すように、磁気検出手段１０を太陽電池パネル２００の一方側から他方側に移動させて行われる。ステップ１２において、磁気検出手段１０は、第一磁気検知素子１１と第二磁気検知素子１２との間にバスバー２０２が少なくとも一回位置するように動かされる。ステップ１１とステップ１２とを合わせて磁気検出工程とする。

　太陽電池回路２０３の走査中に、第一磁気検知素子１１と第二磁気検知素子１２との間にバスバー２０２が位置したとき、第一磁気検知素子１１及び第二磁気検知素子１２に発生する電圧の差分を計装アンプ２１が取得する（Ｓ１３）。両者の差分は任意倍率に増幅され、増幅された電位差は計装アンプ２１からアナログ－デジタル変換器２３に送信され、Ａ／Ｄ変換された太陽電池回路２０３の状態に関する評価値が生成される（Ｓ１４）。ステップ１４における評価値は、例えば、太陽電池回路２０３に完全な断線が存在する状態を評価値１とし、太陽電池回路２０３に全く不具合が無い新品同様の状態を評価値１０とし、太陽電池回路２０３の状態を１０段階で表すことで規定される。評価値は、判定手段３０に送信され、次工程に利用される。ステップ１３とステップ１４とを合わせて情報生成工程とする。

　次に、評価値の解析を行うことにより、太陽電池回路２０３の状態を判定する（Ｓ１５）。この判定は、例えば、評価値を予め求めておいた太陽電池回路２０３の不具合の程度を示す指標と照合することにより行われる。本実施形態の場合、判定手段３０は、評価値が大きいほど太陽電池回路２０３の状態は良好であると判定することができる。ステップ１５を判定工程とする。

　その後、検査を続行するか否かを判断する（Ｓ１６）。このときの判断基準は、第一実施形態と同様である。検査を続行すると判断した場合（Ｓ１６；ＹＥＳ）、太陽電池回路２０３の走査が継続される（Ｓ１２）。検査を続行しないと判断した場合（Ｓ１６；ＮＯ）、太陽電池パネル２００の検査は終了する（Ｓ１７）。

　検査結果は、図５（ｃ）のようなチャートとして得られる。このチャートは、図５（ｂ）の太陽電池パネル２００の検査結果を反映したものである。右上の太陽光発電セル２０１ａは不具合（導電不良）を有しているため、太陽電池回路２０３ａに流れる電流が低下している。従って、太陽電池回路２０３ａに含まれるバスバー２０２から発生する磁気は弱く、磁気検出手段１０は太陽電池回路２０３ａに対して弱い反応を示す。これは、チャートの破線で囲った領域に微弱なパルス信号（評価値）が現れることで理解される。一方、太陽電池回路２０３ｂ，２０３ｃは正常であるため、それらに含まれるバスバー２０２からは磁気が発生し、磁気検出手段１０は太陽電池回路２０３ｂ，２０３ｃに反応する。これは、チャート上の対応箇所にパルス信号が現れることで理解される。検査結果は、総合的又は部分的に判断される。本実施形態の場合、太陽電池回路２０３ａ～２０３ｃのうち太陽電池回路２０３ａのみに不具合が認められ、これにより太陽電池パネル２００全体の出力は若干低下する。このため、この太陽電池パネル２００は全体として若干の不具合があると判定することができる。一方、太陽電池回路単位で判定を行っても構わない。すなわち、太陽電池回路２０３ａのみを不具合があると判定する。この場合、太陽電池回路２０３ａを新品と交換すればよい。このように、本実施形態の検査方法によれば、太陽電池パネル２００を全体又は太陽電池回路単位で適切に検査することができる。

　本発明の検査装置を使用し、本発明の検査方法に従って、実際に太陽電池パネルの検査を行った。検査対象の太陽電池パネルとして、京セラ株式会社製の６インチの太陽電池パネル（型番Ｒ４２１－１）を使用した。当該太陽電池パネルは、縦７×横６＝４２個の太陽光発電セルをバスバーで直列接続した太陽電池回路を有しており、短絡電流（Ｉ_ｓｃ）は７．６９Ａである。バスバーの一部を断線させた太陽電池パネルを屋外の直射日光に暴露すると、約５．０Ａの出力があった。そこで、太陽電池パネルの外部出力を短絡させ、本発明の検査装置を用いて検査を実施したところ、バスバーの断線箇所（不良箇所）を特定することができた。

　本発明の太陽電池パネルの検査装置、及び検査方法は、自然界の地磁気が存在する屋外に設置されたものに対して利用可能であるが、屋外に設置された太陽電池パネルを取り外し、屋内にて検査する場合にも利用可能である。また、種々のタイプの太陽電池パネルの検査に適用可能である。

　１０　　　　磁気検出手段
　１１　　　　第一磁気検知素子
　１２　　　　第二磁気検知素子
　１３　　　　強磁性体
　２０　　　　情報生成手段
　２２　　　　比較器
　２３　　　　アナログ－デジタル変換器
　３０　　　　判定手段
　４０　　　　格納手段
　５０　　　　出力手段
　１００　　　検査装置
　２００　　　太陽電池パネル
　２０３　　　太陽電池回路

Claims

　自然界の地磁気が存在する屋外に設置された太陽電池パネルの検査装置であって、
　前記太陽電池パネルを構成する太陽電池回路が通電することにより変動し得る磁気を検出する磁気検出手段と、
　検出した磁気に基づいて、磁気情報を生成する情報生成手段と、
　前記磁気情報から前記太陽電池回路の状態を判定する判定手段と、
を備え、
　前記磁気検出手段は、前記太陽電池パネルに接近させるための一対の磁気検知素子である第一磁気検知素子と第二磁気検知素子とを備えている太陽電池パネルの検査装置。
　前記情報生成手段は、前記磁気情報としての磁気信号を生成する比較器を含む請求項１に記載の太陽電池パネルの検査装置。
　前記情報生成手段は、前記磁気情報としての評価値を生成するアナログ－デジタル変換器を含む請求項１に記載の太陽電池パネルの検査装置。
　前記磁気情報を格納する格納手段を備えている請求項１～３の何れか一項に記載の太陽電池パネルの検査装置。
　前記判定手段による判定結果を出力する出力手段を備えている請求項１～４の何れか一項に記載の太陽電池パネルの検査装置。
　前記磁気検出手段は、前記第一磁気検知素子及び前記第二磁気検知素子に当てる磁束密度を増大させる強磁性体を備えている請求項１～５の何れか一項に記載の太陽電池パネルの検査装置。
　自然界の地磁気が存在する屋外に設置された太陽電池パネルの検査方法であって、
　前記太陽電池パネルを構成する太陽電池回路が通電することにより変動し得る磁気を検出する磁気検出工程と、
　検出した磁気に基づいて、磁気情報を生成する情報生成工程と、
　前記磁気情報から前記太陽電池回路の状態を判定する判定工程と、
を包含し、
　前記磁気検出工程において、一対の磁気検知素子である第一磁気検知素子と第二磁気検知素子とを、前記太陽電池パネルに接近させる太陽電池パネルの検査方法。