JP2000077700A

JP2000077700A - 太陽電池装置

Info

Publication number: JP2000077700A
Application number: JP10245338A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Ono; 雅晴大野; Takeshi Hibino; 武司日比野; Satoshi Shibuya; 聡澁谷; Hirotoshi Asaumi; 広俊浅海; Hiroshi Komai; 浩駒井; Atsushi Morikawa; 淳森川; Kazunori Nishio; 和典西尾; Masao Furumoto; 昌男古本
Original assignee: National House Industrial Co Ltd; Matsushita Battery Industrial Co Ltd
Current assignee: National House Industrial Co Ltd; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-08-31
Filing date: 1998-08-31
Publication date: 2000-03-14

Abstract

(57)【要約】【課題】必要数の単位パネルを併設することで必要な
発電量が得られる。現場で直流・交流変換装置を施工す
る必要がない。作業性が高いと共に装置としての信頼性
を向上できる。保守、点検、トラブル時の修理が容易と
なる必要数の単位パネルを併設することで必要な発電量
が得られる。現場で直流・交流変換装置を施工する必要
がない。保守、点検、トラブル時の修理が容易となる。【解決手段】太陽電池モジュール１及び直流・交流変
換装置２をパネル本体３に装着して単位パネル４を構成
する。複数の単位パネル４を併設すると共に、各単位パ
ネル４の直流・交流変換装置２からの交流出力を分電盤
に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から太陽光発電システムとして図５
に示すようなものが知られている。すなわち、太陽電池
アレイ２０（複数の太陽電池セルを集合した太陽電池モ
ジュール１を複数並べて構成してある）を建築物２６の
屋根１５の上などに置き、屋内の分電盤２２の近くに系
統連系保護装置などを付設した直流・交流変換装置２
（一般にパワーコンディショナと称されている）を設置
し、太陽電池アレイ２０と直流・交流変換装置２とを接
続する配線及び中継端子箱２３を設け、更に、交流側に
電力計（需要電力用の電力計２４、余剰電力用の電力計
２５）を設置して構成してある。そして、太陽電池で発
電する電力が直流のため、これを直流・交流変換装置２
で交流に変換し、電力会社から供給されている交流電力
と合わせて使用できるようにしている。

【０００３】ところが、上記の従来例にあっては、現場
毎に屋根１５に敷設する太陽電池アレイ２０の面積が異
なり、これにより現場毎に太陽光発電量が異なり、した
がって、現場毎に発電量に応じた直流・交流変換装置２
を施工する必要があるという問題があった。また、太陽
光発電面積を増設する場合にもこれに応じて発電量に対
応した容量の直流・交流変換装置２と交換する必要があ
った。しかも、直流・交流変換装置２の施工は現場で行
わなければならず、現場施工が煩雑となるという問題が
あった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の点に鑑
みてなされたものであり、必要数の単位パネルを併設す
ることで必要な発電量が得られ、しかも、現場で直流・
交流変換装置を施工する必要がなく、作業性が高いと共
に装置としての信頼性を向上でき、また、保守、点検、
トラブル時の修理が容易となる太陽電池装置を提供する
ことを課題とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る太陽電池装置は、太陽電池モジュール１
及び直流・交流変換装置２をパネル本体３に装着して単
位パネル４を構成し、複数の単位パネル４を併設すると
共に、各単位パネル４の直流・交流変換装置２からの交
流出力を分電盤に接続することを特徴とするものであ
る。このような構成とすることで、太陽電池モジュール
１及び直流・交流変換装置２が単位パネル４の規模でユ
ニット化されることになり、したがって、必要数の単位
パネル４を併設することで必要な発電量を得ることがで
きるものであり、増設も容易であり、しかも、単位パネ
ル４毎に太陽電池モジュール１及び直流・交流変換装置
２が装着してあるので、現場で直流・交流変換装置２を
施工する必要がないものであり、太陽光発電面積が現場
毎に異なっても何ら問題がないものである。また、単位
パネル毎に太陽電池モジュール１や直流・交流変換装置
２の取り付け及び配線を予め工場で行うことができる。
また、太陽電池モジュール１及び直流・交流変換装置２
が単位パネル４の規模でユニット化されるので、単位パ
ネル４毎に保守、点検作業及びトラブル時の修理を行う
ことができる。

【０００６】また、単位パネル４が建築物の屋根を構成
する屋根パネルであり、太陽電池モジュール１をパネル
本体３の上面に取り付けると共に、直流・交流変換装置
２をパネル本体３の下面に取り付けることが好ましい。
このような構成とすることで、屋根パネルの下面に取り
付ける直流・交流変換装置２が建築物の屋根裏空間に位
置することになり、保守、点検作業及びトラブル時の修
理を行うことができるものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に示す実
施形態に基づいて説明する。

【０００８】太陽電池は、太陽の光エネルギーを電気エ
ネルギーに変換する機能を持つ最小単位である太陽電池
セルが基本となり、この太陽電池セルを複数つなぎ合わ
せて太陽電池モジュール１が構成してある。

【０００９】本発明においては上記の太陽電池モジュー
ル１を１乃至複数個パネル本体３に取り付けると共に、
パネル本体３に取り付ける全太陽電池モジュール１の発
電量に対応した容量の直流・交流変換装置２を更にパネ
ル本体３に取り付けるものである。直流・交流変換装置
２には必要に応じて系統連系保護装置を敷設しておくも
のである。

【００１０】パネル本体３は例えば、枠体６の上面に面
板７を取着して構成してあり、このパネル本体３の上面
に太陽電池モジュール１を複数個敷設して取り付け、更
に、これらの複数の太陽電池モジュール１に配線を介し
て接続した直流・交流変換装置２をパネル本体３の裏面
に取り付けることで単位パネル４が形成してある。これ
らの単位パネル４の形成は予め工場で行うものである。
工場で配線するに当っては主ケーブル９から複数の接続
器８を介して先端にコネクタ１０を有する分岐ケーブル
１１を分岐した導線ユニット５を用いるものであり、導
線ユニット５をパネル本体３の上面に載置し、各分岐ケ
ーブル１１の先端のコネクタ１０をそれぞれ各太陽電池
モジュール１のリード線１２に設けたコネクタ１３に接
続し、各太陽電池モジュール１をパネル本体３にビス、
釘、取り付け金具等の任意の固着手段により取り付け
る。主ケーブル９の先端には該パネル本体３に取り付け
る全太陽電池モジュール１の発電量に対応した容量の直
流・交流変換装置２が接続してあり、主ケーブル９の一
部をパネル本体３の裏面側に導き、直流・交流変換装置
２をパネル本体３の裏面側に取り付けるものである（パ
ネル本体３の裏面側において枠体６又は面板７の裏面に
取り付ける）。主ケーブル９の一部をパネル本体３の裏
面側に導くに当っては面板７に孔１４を形成してこの孔
１４を通して裏面側に導いたり、あるいはパネル本体３
の端部から裏面側に導いたりするものである。

【００１１】ここで、太陽電池モジュール１及び直流・
交流変換装置２をパネル本体３に装着して形成した単位
パネル４は建築物の屋根を構成する屋根パネルとなるも
のであり、このため、パネル本体３は屋根パネルの主体
を構成するものであって、屋根パネルとしての強度を有
している。また、太陽電池モジュール１は屋根パネルに
おける屋根材の役目をしている。

【００１２】上記の構成の太陽電池モジュール１及び直
流・交流変換装置２をパネル本体３に装着して形成した
単位パネル４としては、サイズが同じ１種類形成するだ
けでなく、例えば、図１、図３に示すもののようにサイ
ズの異なるものを複数種類形成しておいてもよい。

【００１３】上記の構成の太陽電池モジュール１及び直
流・交流変換装置２をパネル本体３に装着して形成した
単位パネル４は予め工場で製造され、これを現場に運ん
で一般の屋根パネルと同様にして施工して複数の単位パ
ネル４を併設することで建築物の屋根１５の一部又は全
部に太陽電池モジュール１の集合体である太陽電池アレ
イを形成するものである。この場合、現場毎に需要者の
要求する発電量が異なるが、この現場毎に異なる発電量
に応じて、現場毎に使用する単位パネル４の使用枚数を
任意に設定するものであり、これにより現場において目
的とする発電量が得られるものである。単位パネル４を
複数併設するに当っては複数の単位パネル４を別々の場
所に離して併設する場合と、隣接して並設することで併
設する場合とがある。図４には一施工例が示してあり、
屋根１５の片面に図１、図３に示すサイズの異なる単位
パネル４（図４において一点鎖線のクロス線で示すもの
が単位パネル４である）を複数枚並設することで併設し
た例を示し、外周部を棟カバー１６、けらばカバー１
７、軒カバー１８で囲むと共に、単位パネル４間は接続
カバー１９で覆うものであり、屋根１５の他の片面は通
常の屋根材又は屋根パネルで施工した通常屋根面１５ａ
となっている。なお、接続カバー１９は図１乃至図３に
示すように太陽電池モジュール１の上面部の一側端部に
側方に向けて連出して形成し、隣接する太陽電池モジュ
ール１の接続カバー１９を設けていない方の端部上面に
重複するものである。

【００１４】各単位パネル４に設けた直流・交流変換装
置２はそれぞれ建物の屋内の分電盤に配線を介して接続
されるものである。建物の屋内に分電盤、電力計（需要
電力用の電力計、余剰電力用の電力計）を設置するのは
図５に示す従来例と同様である。なお、各単位パネル４
の裏面に取り付けた直流・交流変換装置２に図２に示す
ようにコード２８を介してコネクタ２９を設けておく
と、現場で各単位パネル４を施工する際、建物の屋内の
分電盤側とコードで接続する際にコネクタ接続により簡
単に接続することができて現場施工がより容易に行える
ものである。

【００１５】上記のように太陽電池モジュール１及び直
流・交流変換装置２をパネル本体３に装着して単位パネ
ル４を構成することで、太陽電池モジュール１及び直流
・交流変換装置２が単位パネル４の規模でユニット化さ
れることになり、この結果、単位パネル４毎に保守、点
検作業及びトラブル時の修理を行うことができるもので
ある。特に、上記実施形態のように、単位パネル４が屋
根パネルの場合、屋根パネルの下面に取り付ける直流・
交流変換装置２が建築物の屋根裏空間側に位置すること
になり、保守、点検作業及びトラブル時の修理が屋根裏
空間においてより簡単に行うことができるものである。

【００１６】なお、本発明においては単位パネル４に直
流・交流変換装置２を接続してあるので、単位パネル４
に直流・交流変換装置２を接続した単位パネル４を単数
で設置してもよいものである。

【００１７】ところで、本発明における代表的な実施例
である図１の単位パネル４において、住宅屋根用途の作
製例は幅１６０ｃｍ〜２００ｃｍ、妻方向の長さ３６０
ｃｍ〜６３０ｃｍであり、単位パネル４としての太陽電
池出力は３００Ｗ〜１０００Ｗである。例えば、幅１．
８ｍ、妻方向長さ４．５ｍの８．１ｍ²の屋根パネルの
９０％の面積に、実効変換率１０％の太陽電池モジュー
ルを設置すると直流７２９Ｗの最大出力が可能であり、
６０％の面積に実効変換効率７．５％の太陽電池モジュ
ールを設置すると直流３６５Ｗの最大出力が可能であっ
た。この場合、直流・交流変換装置２は、電力変換効率
９０％において２７０Ｗ〜９００Ｗの交流出力であるた
め、２００Ｖ出力では１．３５Ａ〜４．５Ａ、１００Ｖ
出力でも２．７Ａ〜９Ａであり、１０Ａ以下の少ない電
流容量で家電製品等に汎用される低価格の半導体素子や
回路素子で回路構成ができる。また、ＩＣ化や量産効果
による低コスト化が容易であり、更に、分散設置による
放熱効果により温度上昇を低減できるため、比較的温度
の高い小屋裏空間への設置において耐久寿命を確保でき
る。放熱や運搬時の保護のため、直流・交流変換装置２
は垂木の厚み６０ｍｍより薄型が望ましく、太陽電池出
力３００Ｗ〜１０００Ｗの範囲では容易に設計可能であ
る。

【００１８】本発明に比べ、住宅用途で実用されている
直流・交流変換装置２は、南面の屋根に設置できる太陽
電池出力に対応して約４ｋＷ出力が一般的であり、２０
０Ｖ出力でも約２０Ａの電流容量が必要であるため、電
力用途の価格の高い半導体素子やリアクタンス素子を用
いる必要がある。また、放熱が悪く重量も重いため、設
置空間として小屋裏空間を活用することが困難である。

【００１９】直流・交流変換装置２を高効率で動作させ
るための直流電圧の範囲は１６０Ｖ〜４００Ｖである。
単位パネル４に少なくとも１台の直流・交流変換装置２
を設けて接続するためには、単位パネル４に敷設した複
数の太陽電池モジュール１を接続した動作電圧は２００
Ｖ以上が望ましく、直流電圧が高い方が直流・交流変換
装置２の電力変換効率を高くできる。したがって、太陽
電池モジュール１としては、高電圧が容易に得られ、単
位パネル４に敷設した枚数で２００Ｖ以上が容易に得ら
れるＣｄＳ／ＣｄＴｅやＣｌＳ等の化合物薄膜太陽電池
やアモルファスＳｉ薄膜太陽電池を用いた薄膜系太陽電
池モジュールが最適である。

【００２０】セルを切断しないでモジュール化した単結
晶Ｓｉや多結晶Ｓｉ太陽電池モジュールを、形状寸法が
小型の単位パネル４に敷設する場合、太陽電池モジュー
ル１をすべて直列接続しても必要な直流電圧が得られな
い場合がある。

【００２１】これに比べ、絶縁基板上にパターニングに
よりセル形成する薄膜系太陽電池モジュールでは、少な
い面積単位で２００Ｖ以上の高電圧が容易に得られ、並
列数の調整により容易に形状寸法への対応が可能であ
り、高電圧化することにより直流・交流変換装置２の電
力変換効率を更に向上できるため、本発明の太陽電池装
置に最適である。

【００２２】

【発明の効果】上記の請求項１記載の本発明にあって
は、太陽電池モジュール及び直流・交流変換装置をパネ
ル本体に装着して単位パネルを構成し、複数の単位パネ
ルを併設すると共に、各単位パネルの直流・交流変換装
置からの交流出力を分電盤に接続するので、太陽電池モ
ジュール及び直流・交流変換装置が単位パネルの規模で
ユニット化されることになり、したがって、必要数の単
位パネルを併設することで必要な発電量を得ることがで
きるものであり、また、増設も容易であり、しかも、単
位パネル毎に太陽電池モジュール及び直流・交流変換装
置が装着してあるので、現場で直流・交流変換装置を施
工する必要がないものであり、太陽光発電面積が現場毎
に異なっても何ら問題がないものであり、また、単位パ
ネル毎に太陽電池モジュールや直流・交流変換装置の取
り付け及び配線を予め工場で行うことができ、この結
果、装置としての信頼性が向上し、現場における作業性
も向上するものであり、また、太陽電池モジュール及び
直流・交流変換装置が単位パネルの規模でユニット化さ
れるので、保守、点検作業及びトラブル時の修理が容易
に行えるものである。

【００２３】また、請求項２記載の発明にあっては、上
記請求項１記載の発明の効果に加えて、単位パネルが建
築物の屋根を構成する屋根パネルであり、太陽電池モジ
ュールをパネル本体の上面に取り付けると共に、直流・
交流変換装置をパネル本体の下面に取り付けてあるの
で、屋根パネルの下面に取り付ける直流・交流変換装置
は建築物の屋根裏空間に位置するため、保守、点検作業
及びトラブル時の修理が容易に行えるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における単位パネルの一実施形態の一部
分解斜視図である。

【図２】同上の断面図である。

【図３】同上の単位パネルの他の実施形態の分解斜視図
である。

【図４】同上の単位パネルを施工して屋根を形成した例
を示す一部破断した平面図である。

【図５】従来例の概略説明図である。

【符号の説明】

１太陽電池モジュール２直流・交流変換装置３パネル本体４単位パネル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者日比野武司大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者澁谷聡大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者浅海広俊大阪府豊中市新千里西町１丁目１番４号ナショナル住宅産業株式会社内 (72)発明者駒井浩大阪府豊中市新千里西町１丁目１番４号ナショナル住宅産業株式会社内 (72)発明者森川淳大阪府豊中市新千里西町１丁目１番４号ナショナル住宅産業株式会社内 (72)発明者西尾和典大阪府豊中市新千里西町１丁目１番４号ナショナル住宅産業株式会社内 (72)発明者古本昌男大阪府豊中市新千里西町１丁目１番４号ナショナル住宅産業株式会社内Ｆターム(参考） 2E108 KK01 LL01 MM06 NN07 5F051 BA03 BA17 JA02 JA08 JA09 KA03 KA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】太陽電池モジュール及び直流・交流変換
装置をパネル本体に装着して単位パネルを構成し、複数
の単位パネルを併設すると共に、各単位パネルの直流・
交流変換装置からの交流出力を分電盤に接続することを
特徴とする太陽電池装置。
【請求項２】単位パネルが建築物の屋根を構成する屋
根パネルであり、太陽電池モジュールをパネル本体の上
面に取り付けると共に、直流・交流変換装置をパネル本
体の下面に取り付けて成ることを特徴とする請求項１記
載の太陽電池装置。