JPH0945948A - 太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】遮蔽を行わずに太陽電池アレイの組み立て作業
ができ、簡単に運転状態に設定できる太陽電池モジュー
ルを提供する。 【構成】複数の太陽電池セルが少なくとも直列接続され
てなり、１対の出力端子板３ｐを内蔵する端子箱４を有
する太陽電池モジュールにおいて、前記端子箱４は、太
陽電池モジュールの出力が短絡された状態から、前記出
力が開放された状態または前記出力にダイオードが太陽
電池モジュールの極性とは逆方向に並列接続された状態
へと切替える手段を有する。短絡された状態は金属製短
絡子または順方向ダイオードの端子板３ｐ間への接続で
ある。切替える手段は両端に接続片２ｐをもつダイオー
ド接続体２ｃのハンドルＨによる回転、スライドまたは
トグルスイッチなどである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリコン等を光電変換
層とする太陽電池セルを多数接続した太陽電池モジュー
ルに関する。

【０００２】

【従来の技術】太陽光エネルギを電力に変換する有力な
手段として太陽電池が知られている。通常、複数個の太
陽電池セル（以下、セルと記す）は少なくとも直列に接
続されて、フレームや封止材を用い補強し太陽電池モジ
ュール（以下、モジュールと記す）とされ、さらにモジ
ュールが複数接続され太陽電池アレイとされている。日
照の影響を受ける太陽電池アレイの出力は、負荷に応じ
た一定電圧の出力とするためインバータなどに供給され
れる。

【０００３】このようなモジュールが直列接続された太
陽電池アレイが動作する場合の最大の難点は、日射時の
モジュール中のあるモジュールが部分的な影の中に入っ
た場合、そのモジュールには他の発電しているモジュー
ルからの総発生電圧が逆方向電圧の形で印加されること
である。この逆方向電圧がそのモジュールの耐圧を越え
るとセルは破壊されてしまう。このような事故を防止す
るために、通常は、モジュールの出力端子間に、モジュ
ールの極性とは逆方向にダイオードを並列接続しておき
逆方向電圧が印加されないようにしている。これをバイ
パスダイオードという。

【０００４】また、何らかの事故が原因で太陽電池アレ
イに負荷から電流が逆流し、モジュールを破壊すること
があるので、そのような事故防止のため太陽電池アレイ
に逆流防止ダイオードを直列接続しておく必要がある。
逆流防止ダイオードを各モジュールに直列接続すること
もある。図５は従来の太陽電池モジュールとバイパスダ
イオードの結線図である。太陽電池セル１ｃの直列接続
からなる太陽電池モジュール１の出力端子３には、これ
と逆極性にバイパスダイオード２ｂが並列接続されてい
る。

【０００５】通常、バイパスダイオード２ｂはモジュー
ルの端子部と共に専用の端子箱内に設置される。端子箱
はモジュールに付属されるので両者を合わせて太陽電池
モジュールともいう。図６は従来の端子箱内部の平面図
である。端子箱４の底または側面には金属製の２つの端
子板３ｐが固定されている。端子板３ｐにはモジュール
の出力リード１１を接続する入力端子３ｉと図示してな
い端子箱４から出る出力リードを接続する出力端子３ｏ
がそれぞれ具えられている。バイパスダイオード２ｂは
そのリード線を端子板３ｐに半田付けなどにより固定さ
れている。

【０００６】モジュール１の直列接続は出力端子３のマ
イナスと隣接するモジュールの出力端子３のプラスとを
接続することを繰り返し、最初のモジュールのプラス端
子と最後のモジュールのマイナス端子が太陽電池アレイ
の全出力端子となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなモジュー
ルを屋外で多段接続して太陽電池モアレイを組み立てる
場合、通常は日射がある昼間に作業を実施するが、この
ときに感電の危険性が問題となっている。太陽電池は少
しでも日射があれば電力が発生するため、昼間に作業す
るときには太陽電池に光が入射しないように、遮蔽して
おかなければならず、遮蔽の着脱作業が煩雑であった。

【０００８】本発明の目的は、遮蔽を行わずにこのよう
な作業を行っても感電の危険の生じないように、組み立
て作業時にはモジュールの出力端子間を短絡しておき、
作業終了後は出力端子間にバイパスダイオードを接続で
き、あるいは他の所定の状態に設定でき、またバイパス
ダイオードの接続方向が外部から容易に確認できる太陽
電池モジュールを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、複数の太陽電池セルが少なくとも直列接
続されてなり、１対の出力端子板を内蔵する端子箱を有
する太陽電池モジュールにおいて、前記端子箱は、太陽
電池モジュールの出力が短絡された状態から、前記出力
が開放された状態または前記出力にダイオードが太陽電
池モジュールの極性とは逆方向に並列接続された状態へ
と切替える手段を有することとする。

【００１０】前記短絡された状態はダイオードの太陽電
池モジュールの出力極性に対して順方向接続であること
とする。短絡がダイオードによる場合は、前記切替える
手段はダイオードを前記出力端子間で回転させるスイッ
チであると良い。同様に、前記切替える手段はダイオー
ドを前記出力端子間でスライドさせるスイッチであると
良い。

【００１１】同様に、前記切替える手段はトグルスイッ
チであると良い。同様に、前記短絡に用いたダイオード
は逆流防止ダイオードに転用されても良い。前記切替え
る手段は端子箱外部に切替え操作部を具えていると良
い。この場合は、前記切替え操作部の端子箱外部への貫
通部は防水構造であると良い。

【００１２】前記スイッチの端子箱の前記スイッチの取
り付け部付近に前記状態を示す表示が記されていること
とする。前記短絡された状態は金属製の短絡子の接続で
あると良い。この場合は、前記短絡の解除は前記短絡子
の切除または引き抜きであると良い。

【００１３】

【作用】本発明によれば、複数の太陽電池セルが少なく
とも直列接続されてなり、１対の出力端子を内蔵する端
子箱を有する太陽電池モジュールにおいて、前記端子箱
は、太陽電池モジュールの出力が短絡された状態から前
記出力が開放された状態または前記出力にダイオードが
太陽電池セルとは逆方向並列接続された状態へと切替え
る手段を有するものとしたため、短絡状態では、各セル
は発電していてもモジュール出力には電圧は殆ど現れ
ず、また、切替える手段をを働かせることにより従来の
モジュールの動作状態へと切替えることができる。

【００１４】また、短絡は金属製の短絡子の接続または
ダイオードの順方向接続としたので、モジュールの出力
端子には零電圧またはダイオードの順方向立ち上がり電
圧しか現れない。また、切替え手段として、異なる極性
の端子間でダイオード接続体を回転あるいはスライドさ
せて極性を切り替えるスイッチを用いて、またはトグル
スイッチを用いるが、モジュールの発電電圧は２〜２０
０Ｖ程度であり、出力電流は数１０Ａ以下なのでこれら
の簡便なスイッチを使用できる。

【００１５】

【実施例】以下図面に基づき本発明の実施例について説
明する。 実施例１ 図１は本発明に係る実施例のダイオード接続体の回転ス
イッチの図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は
（ａ）におけるＡＡ断面図である。

【００１６】ダイオード接続体２ｃはダイオードの各極
に接続した、断面がＪ字状の金属板の接続片２ｐを絶縁
材料で一体化したものである。また中央に回転させるた
めのハンドルＨを付けた。端子箱４の箱部４ｂの底に
は、２つのＬ字状の金属板からなる端子板３ｐを固定し
てあり、それらの底に直角に立つ接続片３ｖは、その弾
性でダイオード接続体２ｃを強く押す様にしてある。底
に平行な部分には入力端子３ｉが具えてありモジュール
からの出力リード１１が接続され、また出力端子３ｏが
具えてあり出力リードを接続できる。

【００１７】ハンドルＨの回転軸は端子箱４の蓋部４ｌ
に嵌められたパッキン４ｐを貫通してをり、ハンドルＨ
を１８０度回転させて短絡状態または運転状態（バイパ
スダイオードとして働く接続極性）に切り替えることが
できる。パッキン４ｐは柔らかいゴムまたはシリコーン
ゴムなどからなり、雨水などの端子箱への侵入を防止す
る。

【００１８】ダイオードの接続状態（バイパス時は運転
状態であり短絡時は組み立て作業可能状態である）が外
部から識別できるように、ハンドルＨの一端とその向い
た位置に、例えば、運転状態のときには、”運転”など
のマークＭを付けた。ハンドルＨは必ずしもなくてもよ
く、その場合には、ダイオード接続体２ｃを直接手で抜
き極性を差し替えればよい。識別マークはダイオード接
続体２ｃの付与し、識別マークが見えるように蓋部４ｌ
はガラスなどの透明な材質とした。

【００１９】各モジュールを短絡状態にしておき、モジ
ュールの遮蔽は行わずに、太陽電池アレイの組み立て作
業は感電の危険はなく安全に行うことができた、ハンド
ル位置と識別マークにより状態の確認は容易であった、
また、作業終了後ハンドルを１８０度回転するだけで簡
単にモジュールは運転状態に入ることができた。 実施例２ 図２は本発明に係る他の実施例のダイオード接続体のス
ライドスイッチの要部の図であり、（ａ）は平面図であ
り、（ｂ）は（ａ）におけるＢＢ断面図である。

【００２０】ダイオード接続体２ｃは丸棒状であり、そ
の両端に、ダイオードの各極に接続した、円筒面状の金
属製の接続片２ｑをもち、これらは絶縁材料で一体化さ
れている。また側面にはスライドさせるためのハンドル
Ｈを付けた。端子箱４の箱部４ｂの底には、ダイオード
接続体の接続片の距離の２倍の距離だけ離れた２つのＬ
字状の部分をもつ端子板３２ｐと、１つの接続片３ｐを
もつ端子板３１ｐとを固定してあり、それらの底に直角
に立つ接続片３ｖは平面状に並ぶ。これらの接続片３ｖ
と対向してダイオード接続体２ｃがスライドする凹部を
もつ絶縁材料よりなるガイド３ｇが設けてあり、ダイオ
ード接続体２ｃを端子板の３つの接続片３ｖに押しつけ
ている。

【００２１】ダイオード接続体２ｃをスライドさせるの
で、ハンドルＨのパッキン４ｐを貫通する部分はスライ
ド方向に平たくし、ハンドルＨは常にパッキン４ｐの切
れ込み部を密着して覆うように面積を大きくした。ま
た、ダイオードの接続極性が容易に識別できるように、
ハンドルＨ、と蓋部４ｌにはマークを付した。

【００２２】ハンドルＨを用いない場合は、実施例１と
同様である。実施例１と同様に、太陽電池アレイの組み
立て作業は感電の危険はなく安全に行うことができた、
ハンドル位置と識別マークにより状態の確認は容易であ
った、また、作業終了後ハンドルをスライドさせるだけ
でだけで簡単にモジュールは運転状態に入ることができ
た。 実施例３ ダイオードの極性切り替えは、公知のトグルスイッチを
用いても実施できる。この場合は、端子板は従来の平板
でよく、トグルスイッチの各端子と、ダイオードおよび
端子板との配線の自由度は多い、また、トグルスイッチ
は端子箱の蓋部あるいは側面への取り付け方法は周知で
あるので、本発明に係る代表的な接続例を説明する。

【００２３】図３は本発明に係るトグルスイッチを用い
た接続例の図であり、（ａ）はダイオードの極性切替え
の回路図、（ｂ）は短絡有無の回路図、（ｃ）は逆流防
止ダイオードへの切り替えの回路図である。図３（ａ）
では、ダイオード２は１つであり、２回路のトグルスイ
ッチ５２の２つの共通端子ｃ間に接続した。トグルスイ
ッチ５２の各２つの端子ａ、ｂには出力リード１１を接
続し、ａとｂとでは逆極性とした。

【００２４】ダイオード２、トグルスイッチ５２および
出力端子３は図示してない端子箱内に納めた。トグルス
イッチ５２のトグルは箱の内外いずれに置いてもよい
が、バイパス状態と短絡状態とが容易に識別するため
に、トグルの倒れ方向が明らかなように識別表示を付け
た。ａｃが接続された場合は、ダイオード２はバイパス
として働きモジュールは運転状態であり、ａｂが接続さ
れた場合は、短絡状態である。

【００２５】図３（ｂ）では、ダイオード２は１つであ
り、出力リード１１と出力リード１２とにバイパスダイ
オードとなる向きに接続した。１回路のトグルスイッチ
６１の端子ａと共通端子ｃとにそれぞれ出力リード１１
と出力リード１２とを接続した。ａｃが接続された場合
は出力リード１１と出力リード１２とは短絡され、ｂｃ
が接続された場合はトグルスイッチはオフであり運転状
態である。

【００２６】図３（ｃ）では、ダイオード２は１つであ
り、２回路のトグルスイッチ６２の２つの共通端子ｃ間
に接続し、ダイオード２のプラス側をモジュールのマイ
ナス出力端子に接続した。トグルスイッチ６２の２つの
端子ａには出力リード１１と出力リード１２を接続し、
端子ｂの１つに出力リード１２を接続した。こうして、
ａｃが接続された場合は、ダイオードはモジュールへの
逆流防止として働き、モジュールは運転状態であり、ａ
ｂが接続された場合は、モジュールの出力は電流はダイ
オードの順方向電流として流れ、短絡状態である。

【００２７】いずれの接続の場合も、実施例１と同様
に、モジュールの遮蔽は行わずに、太陽電池アレイの組
み立て作業は感電の危険はなく安全に行うことができ
た、トグルの位置と識別表示により状態の確認は容易で
あった、また、作業終了後トグルを逆に倒すだけで簡単
にモジュールは運転状態に入ることができた。 実施例４ 図４は、本発明に係る別の実施例の端子箱の平面図であ
る従来の端子箱内の端子板３ｐに、短絡子６を取り付け
た。ダイオード２はバイパスダイオードの極性に接続し
てある。

【００２８】短絡子６は金属製の薄板または針金であ
り、端子板付近にくびれ６１を付け、手で強く引っ張れ
ばくびれ６１で切断するようにした。短絡子６の大部分
を端子箱４の外に出したので、太陽電池アレイ組み立て
後簡単な作業で短絡を解消でき、また短絡子６が見える
かどうかが短絡状態か否かでありその識別は容易であっ
た。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、複数の太陽電池セルが
少なくとも直列接続されてなり、１対の出力端子を内蔵
する端子箱を有する太陽電池モジュールにおいて、前記
端子箱は、太陽電池モジュールの出力が短絡された状態
から前記出力が開放された状態または前記出力にダイオ
ードが太陽電池セルとは逆方向並列接続された状態へと
切替える手段を有するものとしたため、短絡状態で、日
照の遮蔽工事を付帯することなく、感電の危険なく太陽
電池アレイを組み立てることができ、組み立て終了後、
切替える手段を働かせ、運転状態に容易に入ることがで
きる。また、状態識別表示をみやすい位置に付けたの
で、誤りなく、簡単に状態確認ができる用になった。

【００３０】また、使用部品も、トグルスイッチ以外は
従来から使用しているダイオードを使用することがで
き、よって実施するため余計な材料も不要であり、コス
ト的にも問題がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施例のダイオード接続体の回転
スイッチの図、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけ
るＡＡ断面図

【図２】本発明に係る他の実施例のダイオード接続体の
スライドスイッチの要部の図、（ａ）は平面図、（ｂ）
は（ａ）におけるＢＢ断面図

【図３】本発明に係るトグルスイッチを用いた接続例の
図、（ａ）はダイオードの極性切替えの回路図、（ｂ）
は短絡有無の回路図、（ｃ）は逆流防止ダイオードへの
切り替えの回路図

【図４】本発明に係る別の実施例の端子箱の平面図

【図５】従来の太陽電池モジュールとバイパスダイオー
ドの結線図

【図６】従来の端子箱内部の平面図

【符号の説明】

１ 太陽電池モジュール １１ 出力リード ２ ダイオード ２ｃ ダイオード接続体 ２ｂ バイパスダイオード ２ｒ 逆流防止ダイオード ３ｐ 端子板 ３１ｐ 端子板 ３２ｐ 端子板 ３ｉ 入力端子 ３ｏ 出力端子 ３ｖ 接続片 ４ 端子箱 ４ｌ 端子箱の蓋部 ４ｂ 端子箱の底部 ４ｐ パッキン ５１ トグルスイッチ ５２ トグルスイッチ ６ 短絡子 Ｈ ハンドル

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の太陽電池セルが少なくとも直列接続
   されてなり、１対の出力端子板を内蔵する端子箱を有す
   る太陽電池モジュールにおいて、前記端子箱は、太陽電
   池モジュールの出力が短絡された状態から、前記出力が
   開放された状態または前記出力にダイオードが太陽電池
   モジュールの極性とは逆方向に並列接続された状態へと
   切替える手段を有することを特徴とする太陽電池モジュ
   ール。
2. 【請求項２】請求項１に記載の太陽電池モジュールにお
   いて、前記短絡された状態はダイオードの太陽電池モジ
   ュールの出力極性に対して順方向接続であることを特徴
   とする太陽電池モジュール。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載の太陽電池モジュ
   ールにおいて、前記切替える手段はダイオードを前記出
   力端子間で回転させるスイッチであることを特徴とする
   太陽電池モジュール。
4. 【請求項４】請求項１または２に記載の太陽電池モジュ
   ールにおいて、前記切替える手段はダイオードを前記出
   力端子間でスライドさせるスイッチであることを特徴と
   する太陽電池モジュール。
5. 【請求項５】請求項１または２に記載の太陽電池モジュ
   ールにおいて、前記切替える手段はトグルスイッチであ
   ることを特徴とする太陽電池モジュール。
6. 【請求項６】請求項５に記載の太陽電池モジュールにお
   いて、前記短絡に用いたダイオードは逆流防止ダイオー
   ドに転用されることを特徴とする太陽電池モジュール。
7. 【請求項７】請求項１ないし６に記載の太陽電池モジュ
   ールにおいて、前記切替える手段は端子箱外部に切替え
   操作部を具えていることを特徴とする太陽電池モジュー
   ル。
8. 【請求項８】請求項７に記載の太陽電池モジュールにお
   いて、前記切替え操作部の端子箱外部への貫通部は防水
   構造であることを特徴とする太陽電池モジュール。
9. 【請求項９】請求項１ないし８に記載の太陽電池モジュ
   ールにおいて、前記スイッチの端子箱の前記スイッチの
   取り付け部付近に前記状態を示す表示が記されているこ
   とを特徴とする太陽電池モジュール。
10. 【請求項１０】請求項１に記載の太陽電池モジュールに
    おいて、前記短絡された状態は金属製の短絡子の接続で
    あることを特徴とする太陽電池モジュール。
11. 【請求項１１】請求項１０に記載の太陽電池モジュール
    において、前記短絡の解除は前記短絡子の切除または引
    き抜きであることを特徴とする太陽電池モジュール。