(57)【要約】【課題】安価でありながら太陽電池の異常診断を簡易かつ確実に実現すること。【解決手段】波長が１０８０ｎｍ近傍の受光感度および５００００以上のＩＳＯ感度を有するイメージセンサ２６を搭載した一般に市販のデジタル一眼レフカメラ２２から可視光のみを透過可能なローパスフィルタを取り外すと共に、７００ｎｍ以上の波長を透過可能な特性を有するハイパスフィルタ４０を取り付けることによって、ＥＬ測定用カメラ装置２０を構成する。これにより、極めて簡易な構成で太陽電池セルが発生する電界発光（ＥＬ）を撮影することができる。この結果、安価でありながら太陽電池アレイ４の異常診断を簡易かつ確実に実現することができる。また、シャッタースピードを上げることができるため、夜間に診断を行う際に、手ブレや被写体ブレが発生することを良好に抑制でき、かつ、静止画像の撮影によるＥＬ測定と比較して検査時間の短縮を図ることができる。【選択図】図２
2020129858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池のセルが発生する電界発光を撮影可能な太陽電池の異常診断用カメラ装置であって、
シリコンを主成分とする半導体受光素子を有する撮像素子と、
可視光成分の波長を逓減可能なハイパスフィルタと、
を備え、
前記撮像素子は、波長が１０８０ｎｍ近傍の受光感度と、１００００以上のＩＳＯ感度と、を有しており、
前記ハイパスフィルタは、７００ｎｍ以上の波長を透過可能な特性を有している
太陽電池の異常診断用カメラ装置。
【請求項２】
前記撮像素子は、５００００以上のＩＳＯ感度を有している
請求項１に記載の太陽電池の異常診断用カメラ装置。
【請求項３】
太陽電池のセルが発生する電界発光を撮影することによって、前記太陽電池の異常を診断する太陽電池の異常診断装置であって、
前記太陽電池に直流電力を印加可能な電源装置と、
請求項１または２に記載の太陽電池の異常診断用カメラ装置と、
該太陽電池の異常診断用カメラ装置を搭載可能なドローンと、
を備える太陽電池の異常診断装置。
【請求項４】
音声信号を送受信可能な音声信号送受信装置をさらに備え、
前記太陽電池の異常診断用カメラ装置は、前記音声信号送受信装置からの前記音声信号を受信可能な音声受信部と、撮影データと前記音声受信部が受信した前記音声信号とを関連付けて記憶可能な記憶部と、を有している
請求項３に記載の太陽電池の異常診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池のセルが発生する電界発光を撮影可能な太陽電池の異常診断用カメラ装置および太陽電池のセルが発生する電界発光を撮影することによって、前記太陽電池の異常を診断する太陽電池の異常診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開平２０１７−２００２８５号公報（特許文献１）には、電力系統と太陽光発電モジュールとの間に配置されたインバータと、セルに発生する電界発光を撮影可能な赤外線カメラと、を備え、電力系統からの交流電力をインバータによって直流電力に変換し、当該直流電力が太陽光発電モジュールに印加されることでセルに発生する電界発光を赤外線カメラで撮影することにより太陽電池の異常を検出する太陽電池の異常診断装置が記載されている。
【０００３】
当該装置では、太陽電池が設置される現地において、太陽光発電モジュールあるいはセルの取り外しおよび取り付け作業を行うことなく、太陽電池の異常診断を行うことができるため、太陽電池の異常診断の作業性の向上および太陽電池の異常診断に要する作業時間の短縮を図ることができる。
【０００４】
しかしながら、上述した公報に記載の太陽電池の異常診断装置では、セルに発生する電界発光の撮影に赤外線カメラを用いる必要があるため、高価であり、経済性という点においては、なお改良の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２０１７−２００２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、安価でありながら太陽電池の異常診断を簡易かつ確実に実現可能な太陽電池の異常診断用カメラ装置およびこれを備える太陽電池の異常診断装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る太陽電池の異常診断用カメラ装置の好ましい形態によれば、太陽電池のセルが発生する電界発光を撮影可能な太陽電池の異常診断用カメラ装置が構成される。当該太陽電池の異常診断用カメラ装置は、シリコンを主成分とする半導体受光素子を有する撮像素子と、可視光成分の波長を逓減可能なハイパスフィルタと、を備えている。そして、撮像素子は、波長が１０８０ｎｍ近傍の受光感度と、１００００以上のＩＳＯ感度と、を有している。また、ハイパスフィルタは、７００ｎｍ以上の波長を透過可能な特性を有している。
【０００８】
本発明によれば、波長が１０８０ｎｍ近傍の受光感度と、１００００以上のＩＳＯ感度と、を有するデジタルカメラからローパスフィルタを取り除くと共に、７００ｎｍ以上の波長を透過可能な特性を有するハイパスフィルタを当該デジタルカメラに設けるのみいう極めて簡易な構成で、太陽電池のセルが発生する電界発光を撮影することができる。これにより、安価でありながら太陽電池の異常診断を簡易かつ確実に実現することができる。なお、１００００以上のＩＳＯ感度を有するため、シャッタースピードを上げることができ、夜間に診断を行う際に、手ブレや被写体ブレが発生することを良好に抑制できる。また、検査時間の短縮も図ることができる。
【０００９】
本発明に係る太陽電池の異常診断用カメラ装置の更なる形態によれば、撮像素子は、５００００以上のＩＳＯ感度を有している。
【００１０】
本形態によれば、太陽電池のセルが発生する電界発光を静止画のみならず動画でも撮影することができるため、より一層、検査時間の短縮を図ることができる。
【００１１】
本発明に係る太陽電池の異常診断装置の好ましい形態によれば、太陽電池のセルが発生する電界発光を撮影することによって、太陽電池の異常を診断する太陽電池の異常診断装置が構成される。当該太陽電池の異常診断装置は、太陽電池に直流電力を印加可能な電源装置と、上述したいずれかの態様の本発明に係る太陽電池の異常診断用カメラ装置と、当該太陽電池の異常診断用カメラ装置を搭載可能なドローンと、を備えている。
【００１２】
本発明によれば、上述したいずれかの態様の本発明に係る太陽電池の異常診断用カメラ装置が奏する効果と同様の効果、例えば、極めて簡易な構成で、太陽電池のセルが発生する電界発光を撮影することができ、安価でありながら太陽電池の異常診断を簡易かつ確実に実現することができるという効果や、夜間の検査においても手ブレや被写体ブレが発生することを良好に抑制できるという効果、検査時間の短縮を図ることができるという効果、あるいは、太陽電池のセルが発生する電界発光を静止画のみならず動画でも撮影することができるという効果などを奏することができる。また、太陽電池を架台から取り外すことなく、異常診断を行うことができるため、作業性の向上および作業時間の短縮を図ることができる。さらに、太陽電池異常診断用カメラ装置をドローンに搭載して太陽電池の異常診断を行うことができるため、太陽電池が屋根上に設置されている場合などで作業スペースがなく診断が困難である場所であっても、診断が可能となる。
【００１３】
本発明に係る太陽電池の異常診断装置の更なる形態によれば、音声信号を送受信可能な音声信号送受信装置をさらに備えている。そして、太陽電池の異常診断用カメラ装置は、音声信号送受信装置からの音声信号を受信可能な音声受信部と、撮影データと音声受信部が受信した前記音声信号とを関連付けて記憶可能な記憶部と、を有している。
【００１４】
本形態によれば、撮影した画像あるいは映像が、太陽電池のどの部分のものであるのかをＧＰＳなどの効果の装置を用いることなく簡易に特定することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、安価でありながら太陽電池の異常診断を確実に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る太陽電池の異常診断装置１の構成の概略を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る太陽電池の異常診断用カメラ装置２０の構成の概略を示す構成図である。
【図３】ＥＬ測定による太陽電池アレイ４の様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１８】
本発明の実施の形態に係る太陽電池の異常診断装置１は、図１に示すように、太陽電池システム２に電気的に接続可能な電源装置１０と、ＥＬ測定用カメラ装置２０を搭載したドローン１２と、当該ドローン１２を操作するためのドローン操作用コントローラ１４と、ＥＬ測定用カメラ装置２０の向きを操作するためのジンバル操作用コントローラ１６と、音声信号を送受信可能なトランシーバ１８，１９と、ＥＬ測定画像あるいはＥＬ測定映像を表示する監視用ディスプレイ６０と、を備えている。ＥＬ測定用カメラ装置２０は、本発明における「太陽電池の異常診断用カメラ」に対応し、トランシーバ１８，１９は、本発明における「音声送受信装置」に対応する実施構成の一例である。
【００１９】
なお、太陽電池システム２は、図１に示すように、太陽電池ストリング４ａを並列に複数配線した太陽電池アレイ４と、当該太陽電池アレイ４に接続箱６を介して電気的に接続されたパワーコンディショナー８と、を有している。太陽電池ストリング４ａは、直列に配線された複数の太陽電池モジュール４ｂを有しており、当該太陽電池モジュール４ｂは、複数の太陽電池セル（図示せず）を有している。また、接続箱６は、太陽電池ストリング４ａ毎に発電した電力を集めるための機器として構成されており、主に、太陽電池ストリング４ａ毎に電力のオン・オフが可能な複数の開閉器６ａと、太陽電池ストリング４ａ間での電流の流れを防止するための複数の逆流防止ダイオード６ｂと、図示しない避雷素子と、を有している。太陽電池アレイ４、太陽電池ストリング４ａおよび太陽電池モジュール４ｂは、それぞれ本発明における「太陽電池」に対応する実施構成の一例である。
【００２０】
電源装置１０は、図１に示すように、商用電源や発電機などの電源１０ａと、当該電源１０ａからの交流電流を直流電流に変換するＡＣ／ＤＣ変換器１０ｂと、を有している。電源装置１０は、接続箱６の各開閉器６ａに電気的に接続可能に構成されており、各開閉器６ａのオン・オフを切り替えることで、電源装置１０からの電流を太陽電池ストリング４ａ毎に流すことができる。
【００２１】
ＥＬ測定用カメラ装置２０は、図２に示すように、デジタル一眼レフカメラ２２と、当該デジタル一眼レフカメラ２２に取り付けられたハイパスフィルタ４０と、を有している。デジタル一眼レフカメラ２２は、レンズ２４と、イメージセンサ２６と、当該イメージセンサ２６に電気的に接続された画像処理エンジン２８と、当該画像処理エンジン２８に電気的に接続された無線ＬＡＮ通信部３０，記録メディア３２，音声受信部３４，液晶モニター３６，ファインダー３７および図示しない出力端子と、これらを収容するカメラボディ３８と、を有している。換言すれば、ＥＬ測定用カメラ装置２０は、市販のデジタル一眼レフカメラ２２から内蔵のローパスフィルタ（図示せず）を取り除き、ハイパスフィルタ４０を装着した構成ということができる。ＥＬ測定用カメラ装置２０は、出力端子（図示せず）を介してドローン１２の後述する伝送装置に電気的に接続されている。記録メディア３２は、本発明における「記憶部」に対応する実施構成の一例である。
【００２２】
イメージセンサ２６は、本実施の形態では、シリコンを主成分とする半導体受光素子からなるＣＭＯＳを用いる構成としており、波長が１０８０ｎｍ近傍の受光感度を有すると共に、５００００以上のＩＳＯ感度を有している。これにより、太陽電池セルが発生する電界発光（波長が１０８０ｎｍ近傍）を受光することができ、かつ、シャッタースピードを上げることができるため、暗闇においても手ブレや被写体ブレが発生することを良好に抑制できる。なお、５００００以上のＩＳＯ感度を有しているため、暗闇においても動画撮影が可能である。イメージセンサ２６は、本発明における「撮像素子」に対応する実施構成の一例である。
【００２３】
画像処理エンジン２８は、イメージセンサ２６によって生成されたデジタル画像データやデジタル映像データを画像や映像として視認可能なファイルに変換する部分である。また、画像処理エンジン２８は、視認可能なファイルに変換された画像や映像を、音声受信部３４によって受信された音声信号と関連付けて、出力端子（図示せず）を介してドローン１２の後述する伝送装置（図示せず）および記録メディア３２に出力する。さらに、画像処理エンジン２８は、視認可能なファイルに変換された画像や映像を液晶モニター３６およびファインダー３７に出力する。
【００２４】
ハイパスフィルタ４０は、７００ｎｍ以上の波長を透過可能な特性を有している。即ち、ハイパスフィルタ４０は、可視光は透過せず、遠赤外線以上の波長を透過するフィルタとして構成されている。
【００２５】
ドローン１２は、６つの回転翼を搭載したヘキサコプターとして構成されており、図示しないジンバルを介してＥＬ測定用カメラ装置２０が取り付けられている。また、ドローン１２は、トランシーバ１８，１９からの音声信号を受信可能な受信機能を有していると共に、出力端子を介してＥＬ測定用カメラ装置２０から伝送される画像や映像を監視用ディスプレイ６０に伝送するための伝送装置（図示せず）を有している。
【００２６】
次に、こうして構成された本発明の実施の形態に係る太陽電池の異常診断装置１の動作、特に、ＥＬ測定用カメラ装置２０を搭載したドローン１２によるＥＬ測定によって太陽電池の異常を診断する際の動作について説明する。
【００２７】
ドローン１２を使用したＥＬ測定の作業は電源操作者８０と、ドローン操縦者８２の２人で実施する。なお、本実施の形態では、ＥＬ測定は動画撮影により行う構成とした。ＥＬ測定では、まず、電源操作者８０が、複数の太陽電池ストリング４ａのうちＥＬ測定を行う太陽電池ストリング４ａに電流を流すべく、接続箱６の複数の開閉器６ａのうちＥＬ測定を行う太陽電池ストリング４ａに接続された開閉器６ａに電源装置１０を接続する作業を行う。
【００２８】
次に、ＥＬ測定を行う太陽電池ストリング４ａを撮影するように、トランシーバ１８によってドローン操縦者８２に伝える。一方、ドローン操縦者８２は、電源操作者８０から指示があった太陽電池ストリング４ａを撮影するべく、ドローン操作用コントローラ１４によってドローン１２を操作し、当該太陽電池ストリング４ａを撮影可能な位置にドローン１２を配置したことをトランシーバ１９によって電源操作者８０に伝える。
【００２９】
続いて、ドローン１２の配置完了の知らせを受けた電源操作者８０は、監視用ディスプレイ６０を見ながら、ＥＬ測定用カメラ装置２０が所望の太陽電池ストリング４ａを撮影可能な姿勢となるように、ジンバル操作用コントローラ１６によって図示しないジンバルを操作する。そして、電源操作者８０は、ＥＬ測定用カメラ装置２０が所望の太陽電池ストリング４ａを撮影可能な姿勢となったときに、ＥＬ測定を開始するようトランシーバ１８によってドローン操縦者８２に伝える。
【００３０】
ＥＬ測定の開始指示を受けたドローン操縦者８２は、ＥＬ測定を行う太陽電池ストリング４ａの位置を特定可能な情報（例えば、東西南北のいずれかの方向から見て何列目の太陽電池ストリング４ａなど）を、トランシーバ１９によってドローン１２に送信して、ＥＬ測定を開始する。このとき、ドローン１２が受信したトランシーバ１９からの音声信号は、ＥＬ測定用カメラ装置２０の音声受信部３４によって受信され、画像処理エンジン２８によって、当該音声信号と撮影した映像とが関連付けされ、当該音声信号と撮影した映像とが関連付けされた映像データが、出力端子（図示せず）からドローン１２の伝送装置（図示せず）へ伝送されると共に当該伝送装置（図示せず）から監視用ディスプレイ６０に伝送される。なお、当該音声信号と撮影した映像とが関連付けされた映像データは、記録メディア３２にも出力され、当該記録メディア３２に記憶される。
【００３１】
このように、本実施の形態では、太陽電池アレイ４を架台から取り外すことなく、設置したままＥＬ測定によって太陽電池アレイ４の異常診断を行うことができる。なお、異常診断は夜間に行うことで、発電量に影響を与えない。また、ドローン１２を用いた動画撮影でＥＬ測定を行うことで、従来の静止画像の撮影によるＥＬ測定と比較して測定時間の短縮を図ることができると共に、工場の屋根上など、従来は作業スペースが無く、測定が困難であった場所でも、太陽電池アレイ４に電流を流すことができればＥＬ測定が可能となる。
【００３２】
こうして行われたＥＬ測定により撮影された動画は、図３に示すように、正常な太陽電池セルや太陽電池モジュール４ｂは明るく、異常な太陽電池セルや太陽電池モジュール４ｂは暗く写る。これにより、目視では識別できないセルのクラック（亀裂）や、インターコネクターの断線、接続不良、あるいは、太陽電池内部に発生するＰＩＤ（Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ）現象などの異常箇所５を診断することができる。
【００３３】
以上説明した本実施の形態に係る本発明の太陽電池の異常診断装置１によれば、波長が１０８０ｎｍ近傍の受光感度および５００００以上のＩＳＯ感度を有するイメージセンサ２６を搭載した一般に市販のデジタル一眼レフカメラ２２から可視光のみを透過可能なローパスフィルタを取り外すと共に、７００ｎｍ以上の波長を透過可能な特性を有するハイパスフィルタ４０を取り付けることによって、ＥＬ測定用カメラ装置２０を構成したため、極めて簡易な構成で太陽電池セルが発生する電界発光（ＥＬ）を撮影することができる。これにより、安価でありながら太陽電池アレイ４の異常診断を簡易かつ確実に実現することができる。なお、５００００以上のＩＳＯ感度を有するため、シャッタースピードを上げることができ、夜間に診断を行う際に、手ブレや被写体ブレが発生することを良好に抑制できる。また、静止画像の撮影によるＥＬ測定と比較して検査時間の短縮を図ることができる。
【００３４】
本実施の形態では、イメージセンサ２６が５００００以上のＩＳＯ感度を有する構成としたが、イメージセンサ２６は１００００以上のＩＳＯ感度を有する構成であれば良い。この場合、ＥＬ測定は静止画で行う構成とすることができる。
【００３５】
本実施の形態では、ＥＬ測定用カメラ装置２０をドローン１２に搭載してＥＬ測定を実施する構成としたが、これに限らない。例えば、ＥＬ測定用カメラ装置２０を三脚等に固定した状態でＥＬ測定を実施する構成としても良い。
【００３６】
本実施の形態では、イメージセンサ２６としてＣＭＯＳを用いる構成としたが、これに限らない。例えば、イメージセンサ２６としてＣＣＤを用いる構成としても良い。
【００３７】
本実施の形態では、ＥＬ測定用カメラ装置２０が、撮影した画像や映像と、音声受信部３４により受信した音声信号と、を関連付けて、記録メディア３２に出力すると共に監視用ディスプレイ６０に送信する構成としたが、これに限らない。ＥＬ測定用カメラ装置２０は、音声信号を受信せず、撮影した画像や映像のみを記録メディア３２に出力すると共に監視用ディスプレイ６０に送信する構成としても良い。
【００３８】
本実施の形態では、音声信号と撮影した映像とが関連付けされた映像データを、デジタル一眼レフカメラ２２の図示しない出力端子からドローン１２の伝送装置（図示せず）へ伝送すると共に当該伝送装置（図示せず）から監視用ディスプレイ６０に伝送する構成としたが、これに限らない。例えば、視認可能なファイルに変換された画像や映像を、デジタル一眼レフカメラ２２の無線ＬＡＮ通信部３０から直接監視用ディスプレイ６０に伝送する構成としても良い。
【００３９】
本実施の形態は、本発明を実施するための形態の一例を示すものである。したがって、本発明は、本実施形態の構成に限定されるものではない。なお、本実施形態の各構成要素と本発明の各構成要素の対応関係を以下に示す。
【符号の説明】
【００４０】
１            太陽電池の異常診断装置（太陽電池の異常診断装置）
２            太陽電池システム
４            太陽電池アレイ（太陽電池）
４ａ          太陽電池ストリング（太陽電池）
４ｂ          太陽電池モジュール（太陽電池）
５            異常個所
６            接続箱
６ａ          開閉器
６ｂ          逆流防止ダイオード
１０          電源装置（電源装置）
１０ａ        電源
１０ｂ        ＡＣ／ＤＣ変換器
１２          ドローン（ドローン）
１４          ドローン操作用コントローラ
１６          ジンバル操作用コントローラ
１８          トランシーバ（音声送受信装置）
１９          トランシーバ（音声送受信装置）
２０          ＥＬ測定用カメラ装置（太陽電池の異常診断用カメラ装置）
２２          デジタル一眼レフカメラ
２４          レンズ
２６          イメージセンサ（撮像素子）
２８          画像処理エンジン
３０          無線ＬＡＮ通信部
３２          記録メディア（記憶部）
３４          音声受信部（音声受信部）
３６          液晶モニター
３７          ファインダー
３８          カメラボディ
４０          ハイパスフィルタ（ハイパスフィルタ）
６０          監視用ディスプレイ
８０          電源操作者
８２          ドローン操縦者
【図１】
2020129858.tif 000003
【図２】
2020129858.tif 000004
【図３】
2020129858.tif 000005