JP5542101B2

JP5542101B2 - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP5542101B2
Application number: JP2011154232A
Authority: JP
Inventors: 慎治中園
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-07-12
Filing date: 2011-07-12
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2031-07-12
Also published as: JP2013021193A

Description

本発明は、太陽電池モジュール用端子ボックス及び太陽電池モジュールに関するものである。

太陽光発電システムにおいては誤結線などの何かの事故が原因で並列接続されている太陽電池アレイから電流が逆流し、モジュールが破損することを防ぐために逆流防止ダイオードが使用されている。一般的に、逆流防止ダイオードは接続箱の内部に配置されることが多い。

例えば、特許文献１に示されるように接続箱の仕様(逆流防止ダイオードの有無)に関わらず確実に太陽電池モジュールへの逆電流を防ぐために、端子ボックス内部に逆流防止ダイオードを設置する方法が開示されている。

特開２００１−３５８３５５号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、逆流防止ダイオードに電流が流れたときに逆流防止ダイオードは発熱をするため、もし、その熱を十分に逃がすことが出来なければダイオードの定格温度を超えてしまい、逆流防止ダイオードが破損する恐れがあった。

また、逆流防止ダイオードにおいては、太陽電池モジュール発電時は常時電流が流れる為、常に発熱した状態となる。太陽電池モジュールと接着された端子ボックスの熱が太陽電池セルへ伝わり、太陽電池セルの温度が上昇することで温度が上昇した太陽電池セルの発電能力が低下することが懸念されるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、太陽電池セルの温度上昇が抑制でき、太陽電池セルの発電能力の低下を防ぐことができる太陽電池モジュール用端子ボックス及び太陽電池モジュールを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の太陽電池セルを備えた太陽電池モジュールの出力部を構成し、前記太陽電池セルの受光面と反対側の裏面に備えられた端子ボックスであって、第１の他の太陽電池モジュールと接続する第１のケーブルに接続された第１の端子板と、第２の他の太陽電池モジュールと接続する第２のケーブルに接続された第２の端子板と、を含む複数の端子板と、複数の前記端子板の中の２つを接続するバイパスダイオードと、複数の前記端子板の中の２つを接続し、前記太陽電池セルの裏面直上に位置しない逆流防止ダイオードと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、太陽電池セルの温度上昇が抑制でき、太陽電池セルの発電効率の低下を防止する事が可能になるという効果を奏する。

図１は、この発明の実施の形態１乃至３に係る太陽電池モジュール用端子ボックスが取り付けられる太陽電池モジュールを受光面側から示す斜視図である。図２は、この発明の実施の形態１乃至３に係る太陽電池モジュール用端子ボックスが配設される太陽電池モジュールを受光面と反対の裏面側から見た斜視図である。図３は、この発明の実施の形態１乃至３に係る端子ボックスの平面図である。図４は、この発明の実施の形態１乃至３にかかる太陽光発電システムのシステム構成を示す図である。図５は、実施の形態１にかかる太陽電池モジュールを裏面からみた図である。図６は、実施の形態２にかかる太陽電池モジュールを裏面からみた図である。図７は、実施の形態３にかかる端子ボックスの平面図である。

以下に、本発明にかかる太陽電池モジュール用端子ボックス及び太陽電池モジュールの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る太陽電池モジュール用端子ボックスが取り付けられる太陽電池モジュール１０を受光面側から示す斜視図である。図２は、この発明の実施の形態１に係る太陽電池モジュール用端子ボックス１４が配設される太陽電池モジュールを受光面と反対の裏面側から見た斜視図である。

図１および図２に示すように、太陽電池モジュール１０は、直列に接続された多数の太陽電池セル１１と、この太陽電池セル１１が透光性の高い前面カバー部材と耐候性に優れた裏面カバー部材１３とその中間に封入する樹脂により保護された構造体を支持する矩形枠状のアルミニウム製支持フレーム１２と、裏面カバー部材１３に取り付けられ太陽電池モジュール１０の出力を取り出す太陽電池モジュール用端子ボックス（以降、単に端子ボックス）１４などから構成されている。

端子ボックス１４は、プラスチック等の樹脂材料で作製され、外殻を構成する概略箱状をなしている。そして、端子ボックス１４の内部には、太陽電池モジュール１０の出力部が収納されている。この出力部には、太陽電池モジュール１０の出力を取り出す目的で、また他の太陽電池モジュールと接続する目的で、外部に延びるモジュール連結ケーブル（外部ケーブル）７ａおよび７ｂが接続されている。

図３は、端子ボックス１４の平面図である。端子ボックス１４内には通常、バイパスダイオード（整流素子）３ａおよび３ｂが使用される。このバイパスダイオード３ａおよび３ｂは太陽電池モジュール１０に影が掛かるなど、太陽光が照射しなくなってしまった際に起電力が低下したモジュールを迂回しシステム全体のロスを低減させる為に使用されるものである。

端子板１ａは端子板取り付け部６ａの突起により筐体５に固定される。端子板１ａはバイパスダイオード３ａを支持し、Ｎ側の極性を持つバイパスダイオードの足４ｂが半田付けをされ電気的に接続される。端子板１ａとバイパスダイオード３ａはリベット２ａにより固定される。端子板１ｄとケーブル７ａはカシメが行われて、電気的に接続される。

バイパスダイオード３ａのＰ側の極性を持つバイパスダイオードの足４ａは端子板１ｂに半田付けされ電気的に接続される。端子板１ｂは端子板取り付け部６ｂの突起により筐体５に固定されている。端子板１ｂはバイパスダイオード３ｂを支持し、バイパスダイオード３ｂのＮ側の極性を持つバイパスダイオードの足４ｄが半田付けされ電気的に接続される。端子板１ｂとバイパスダイオード３ｂはリベット２ｂにより固定される。

バイパスダイオード３ｂのＰ側の極性を持つバイパスダイオードの足４ｃは端子板１ｃに半田付けされ電気的に接続される。端子板１ｃは端子板取り付け部６ｃの突起により筐体５に固定される。端子板１ｃとケーブル７ｂはカシメが行われて、電気的に接続される。

端子ボックス１４内には誤結線などの何かの事故が原因で並列接続されている太陽電池アレイから電流が逆流し、モジュールが破損することを防ぐために逆流防止ダイオード８が備えられている。Ｐ側の極性を持つ逆流防止ダイオードの足９ａは端子板１ａに半田付けされ電気的に接続される。Ｎ側の極性を持つ逆流防止ダイオードの足９ｂは端子板１ｄに半田付けされ電気的に接続される。

図４は、本実施の形態にかかる太陽光発電システムのシステム構成を示す図である。ｎ枚直列に接続された図１に示した太陽電池モジュール１０が接続箱１５を介して複数個並列接続されパワーコンディショナー１６へ接続される。接続箱１５の負極接続側には、太陽電池モジュール１０の正負極を誤結線したときに並列接続された太陽電池モジュール１０から電流が流れ太陽電池モジュール１０の破損が起こることを防止するために、逆流防止ダイオード８が備えられている。

図５は、本実施の形態にかかる太陽電池モジュール１０を裏面からみた図である。上述したように太陽電池モジュール１０の裏面に端子ボックス１４が接着して取り付けられている。本実施の形態においては、端子ボックス１４内の逆流防止ダイオード８は太陽電池セル１１の上、即ち裏面直上に配置しないようにする。

このような構成とすることにより、逆流防止ダイオード８が発熱したとしても、太陽電池セル１１の発電能力を低下させないようにすることができる。なお、図５では、逆流防止ダイオード８が太陽電池セル１１の上に位置しないようにした例を示したが、逆流防止ダイオード８のみでなく端子ボックス１４全体を太陽電池セル１１の裏面直上に接着配置しない構造としても同様な効果が得られる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る太陽電池モジュール用端子ボックスおよびそれが取り付けられる太陽電池モジュールについて説明する。図１乃至図４は実施の形態１と同様である。図６は、本実施の形態にかかる太陽電池モジュール１０を裏面からみた図である。上述したように太陽電池モジュール１０の裏面に端子ボックス１４が接着して取り付けられている。

本実施の形態においては、端子ボックス１４内の逆流防止ダイオード８の裏面には太陽電池セル１１の間を接続するための銅線１７が配置される構造となっている。逆に言うと、太陽電池セル１１の間を接続するための銅線１７の裏面直上に逆流防止ダイオード８が配置されている。このような構成とすることにより、逆流防止ダイオード８にて発熱した熱が熱伝導性のよい銅線１７を伝わることになる。

即ち、銅線１７に放熱部材としての役割を果たさせることができるので逆流防止ダイオード８の発熱による温度上昇を抑えることが可能となる。また、実施の形態１と同様に逆流防止ダイオード８を太陽電池セル１１の裏面直上に配置せずに銅線１７の裏面直上に配置することによりさらに発電効率の低下を防止する事が出来る。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る太陽電池モジュール用端子ボックスおよびそれが取り付けられる太陽電池モジュールについて説明する。図１乃至図４は実施の形態１と同様である。図７は、本実施の形態にかかる端子ボックス１４の平面図である。本実施の形態においては、端子ボックス１４内に備える逆流防止ダイオード８としてＳｉＣダイオードを用いる。ＳｉＣはＳｉに比べバンドギャップが広いため、ＳｉＣダイオードは高耐圧・高速・高温動作が可能である。

逆流防止ダイオード８は、太陽電池モジュール１０の発電時は常時電流が流れる為、常に発熱した状態となっている。また、逆流防止ダイオード８は、並列接続されている太陽電池セル１１のアレイから電流が逆流して太陽電池モジュール１０が破損することを防ぐために用いられるため、高耐圧のダイオードを使用する必要がある。ＳｉＣダイオードを使用することにより高耐圧を確保しながら、逆流防止ダイオード８での損失を減らすことが出来る為、逆流防止ダイオード８の発熱量を低減させることが可能となる。また、実施の形態１および実施の形態２に示した逆流防止ダイオード８としてＳｉＣダイオードを用いることによりさらに発電効率の低下防止を図る事が出来る。

更に、本願発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出されうる。

例えば、上記実施の形態１乃至３それぞれに示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。更に、上記実施の形態１乃至３にわたる構成要件を適宜組み合わせてもよい。

以上のように、本発明にかかる太陽電池モジュール用端子ボックス及び太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルを備えた太陽電池モジュールに有用であり、特に、逆流防止ダイオードを備えた太陽電池モジュール用端子ボックス及び太陽電池モジュールに適している。

１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ端子板
２ａ，２ｂリベット
３ａ，３ｂバイパスダイオード
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄバイパスダイオードの足
５筐体
６ａ，６ｂ，６ｃ端子板取り付け部
７ａ，７ｂケーブル
８逆流防止ダイオード
９ａ，９ｂ逆流防止ダイオード足
１０太陽電池モジュール
１１太陽電池セル
１２支持フレーム
１３裏面カバー部材
１４端子ボックス
１５接続箱
１６パワーコンディショナー
１７銅線

Claims

複数の太陽電池セルを備えた太陽電池モジュールの出力部を構成する端子ボックスであって、
第１の他の太陽電池モジュールと接続する第１のケーブルに接続された第１の端子板と、第２の他の太陽電池モジュールと接続する第２のケーブルに接続された第２の端子板と、を含む複数の端子板と、
複数の前記端子板の中の２つを接続するバイパスダイオードと、
複数の前記端子板の中の２つを接続し、前記太陽電池セルの裏面直上に位置しないで、前記太陽電池セル間を前記端子ボックスの外部で接続する銅線の裏面直上に位置する逆流防止ダイオードと、
を有する太陽電池モジュール用端子ボックスを、
前記太陽電池セルの受光面と反対側の裏面に備える
ことを特徴とする太陽電池モジュール。
前記銅線は、複数の前記太陽電池セルが直列接続されている方向とは垂直方向に延伸して前記太陽電池セル間を接続する
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
前記逆流防止ダイオードは、ＳｉＣダイオードである
ことを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。