(57)【要約】      （修正有）【課題】不要な電磁波放射を抑制する太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】太陽電池セルが内蔵されたモジュール筐体１０２と、前記太陽電池セルの受光面に配置された表面保護材１０３，１０５とを含む太陽電池モジュールにおいて、表面保護材１０３に配置された無給電共振素子１０６と、無給電共振素子１０６に誘起された電力を熱エネルギーに変換する抵抗素子１０７とを備えた。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池セルが内蔵されたモジュール筐体と、前記太陽電池セルの受光面に配置された表面保護材とを含む太陽電池モジュールにおいて、
前記表面保護材に配置された無給電共振素子と、
前記無給電共振素子に誘起された電力を熱エネルギーに変換する抵抗素子と
を備えたことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記太陽電池セルの受光面と反対側の前記モジュール筐体の底面に、無給電共振素子および抵抗素子が配置された表面保護材をさらに備えた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。
【請求項３】
前記無給電共振素子は、ループ構造を持つ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。
【請求項４】
前記無給電共振素子は、マイクロストリップ構造を持つ広帯域共振素子にて構成された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。
【請求項５】
前記無給電共振素子は、自己補対構造を持つ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。
【請求項６】
前記無給電共振素子は、狭帯域な周波数特性を持つ構造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。
【請求項７】
前記無給電共振素子に、バイアスによってインピーダンス特性を制御することができるアクティブ素子が挿入されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記無給電共振素子は、導電性透明薄膜からなることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュールに関し、より詳細には、不要な電磁波放射を抑制することができる太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電は、エネルギー資源問題と環境保全の双方に有効な一次エネルギー源として年々重要性を増している。２１００年頃には、世界の一次エネルギー供給の過半を太陽エネルギーの利用（発電）で賄うとの予測もある。一方、２００８年６月の洞爺湖サミットにおいて、温暖化防止の対策として「２０５０年までに温暖化ガスの排出を半減する」との長期目標が共有されている。この対策のための重要技術として、太陽光発電の貢献が要請されている。これに対応して、日本政府の長期エネルギー需給見通しが改訂され、２０３０年までの太陽光発電導入目標（５３ＧＷ相当）が設定され、２００９年から住宅用太陽光発電システムに対する導入補助制度も復活した。以上の背景から、今後、数年以内に全国的に太陽電池の導入量が増加すると予測されている。
【０００３】
図１に、従来の太陽電池モジュールの構造を示す。太陽電池モジュール１は、例えばシリコンからなる複数の太陽電池セルが内蔵されたモジュール筐体２と、太陽電池セルの受光面に設けられたガラス、導電性透明薄膜等からなる表面保護材３とを備えている。また、モジュール筐体２には、各々の太陽電池セル間を接続するためのインターコネクタ４ａ，４ｂが形成されている。
【０００４】
図２に、従来の太陽光発電システムを示す。太陽光発電システムは、太陽電池モジュール１と、太陽電池モジュール１からの直流出力を交流電力に変換するパワーコンディショナ１１とから構成されている。一般的に、パワーコンディショナ１１は、スイッチング周波数が数ｋＨｚ程度のインバータが用いられ、分電盤等を介して、負荷１２に交流電力を供給する。
【０００５】
インバータには、スイッチングによる高周波ノイズを除去するためのフィルタが内蔵されている。しかしながら、このフィルタによっても除去できないノイズが、伝導妨害波として、太陽電池モジュール１と負荷１２とに伝播される（例えば、非特許文献１参照）。太陽電池モジュール１に伝播されたノイズは、太陽電池セルおよびインターコネクタをアンテナとして、放射妨害波となって外部へ放射される。また、太陽電池セル自体も受光、発電の過程で熱雑音等を発生するため、太陽電池モジュール１から放出されるノイズ周波数帯域は非常に広い。
【０００６】
このような放射妨害波は、周囲のノイズ環境を悪化させる原因となる。個々の太陽電池モジュール１の放射電磁界強度が低いとしても、数多くの太陽電池モジュール１を組み合わせて太陽光発電システムを構築した場合、数多くの太陽光発電システムを集中的に設置した場合には、周囲のノイズフロアを著しく上昇させ、通信、放送、その他電子機器への障害が発生することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平２−２９７９７６号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Frank Klotz, Jurgen Petzoldt, Holger Volker, "Experimental and Simulative Investigations of Conducted EM1 Performance of IGBTs for 5-1OkVA Converters," 1996 Power Electronics Specialists Conference, PESC '96 Record., 27th Annual IEEE, pp. 1986-1991, Jun. 1996
【非特許文献２】Y. Mushiake, "Self-complementary antennas", IEEE Ant. Prop. Magazine, 34, No. 6, pp. 23-29, December 1992
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図３に、従来の電磁シールド型太陽電池モジュールの構造を示す。太陽電池モジュール２１は、複数の太陽電池セル２６が内蔵された金属からなるモジュール筐体２２と、太陽電池セルの受光面に設けられた金属線２４入りのガラス２３とを備えている。また、モジュール筐体２２の底面には、金属からなる底板２５が設けられており、モジュール筐体２２は、金属線２４および底板２５とともに接地されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
しかしながら、表面保護材として導電性透明薄膜を用いたり、金属線を内装したとしても、太陽電池モジュールの各所が接地点に対してインピーダンスの周波数特性を持つために、完全に理想的な接地とすることが難しい。接地に対して導体片がインピーダンスを持てば、電流分布（電位分布）が導体表面上に現れるため、導体は特定の周波数帯において放射素子として動作する。具体的には、モジュール筐体の上面のみをシールドした場合、板状アンテナと同様に導体端部に電流分布が発生する。また、表面保護材とモジュール筐体との間の平行平板モードを介して、側面からの放射も発生する。
【００１１】
一方、表面のみではなく、太陽電池モジュール全体を導電性薄膜で囲んだ場合には、キャビティアンテナとして機能すると考えられる。このような構造においては、放射エネルギーを消費する機能は無いため、インターコネクタを給電点として、キャビティ形状固有の共振モードに準じた外部放射が発生すると考えられる。
【００１２】
以上のことから、太陽電池モジュールを、導体によってシールドしただけでは、不要なノイズを完全に抑制することは難しい。本発明の目的は、不要な電磁波放射を抑制することができる太陽電池モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このような目的を達成するために、本発明の一実施態様は、太陽電池セルが内蔵されたモジュール筐体と、前記太陽電池セルの受光面に配置された表面保護材とを含む太陽電池モジュールにおいて、前記表面保護材に配置された無給電共振素子と、前記無給電共振素子に誘起された電力を熱エネルギーに変換する抵抗素子とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、太陽電池モジュールからの不要な電磁波放射を抑制することができ、周囲の電磁環境を悪化させることなく太陽電池を利用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来の太陽電池モジュールの構造を示す図である。
【図２】従来の太陽光発電システムを示す図である。
【図３】従来の電磁シールド型太陽電池モジュールの構造を示す図である。
【図４】本発明の実施例１にかかる太陽電池モジュールの構造を示す図である。
【図５】本発明の実施例２にかかる太陽電池モジュールの構造を示す図である。
【図６】本発明の実施例３にかかる太陽電池モジュールの構造を示す図である。
【図７】自己補対構造のアンテナ形状の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施例４にかかる太陽電池モジュールの構造を示す図である。
【図９】本発明の実施例５にかかる太陽電池モジュールの構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。  
本実施形態では、太陽電池モジュールの表面、すなわち太陽電池セルの受光面に、または受光面と底面の両面に、広帯域もしくは特定の周波数帯域に共振特性を有する無給電共振素子と、共振素子に誘導された電力を熱エネルギーに変換する抵抗素子とを備える。太陽電池モジュール上の放射導体、例えばインターコネクタと電磁的な相互結合をさせることにより、放射エネルギーを吸収し、熱エネルギーに変換して、外部へ放射される放射妨害波を抑制する。
【実施例１】
【００１７】
図４に、本発明の実施例１にかかる太陽電池モジュールの構造を示す。太陽電池モジュール１０１は、例えばシリコンからなる複数の太陽電池セルが内蔵されたモジュール筐体１０２と、太陽電池セルの受光面に設けられたガラスからなる表面保護材１０３，１０５とを備えている。また、モジュール筐体１０２には、モジュール間を接続するためのインターコネクタ１０４ａ，１０４ｂが形成されている。表面保護材１０３，１０５の間には、線状ループ構造を持つ無給電共振素子１０６と、共振素子１０６に誘導された電力を熱エネルギーに変換する抵抗素子１０７とを備える。
【００１８】
アンテナとして働く太陽電池セルおよびインターコネクタなどの導体から放射される放射妨害波を、太陽電池セルおよびインターコネクタと共振素子１０６との相互結合によって吸収し、抵抗素子１０７により熱に変換する。従って、太陽電池モジュール１０１からの不要な放射妨害波を抑制することができる。
【００１９】
共振素子１０６は、例えば金属薄膜（例えば、銅、アルミニウムなど）の細線を蒸着により、ガラスの表面保護材１０３上に形成する。細線とすることにより、太陽電池セルに対する遮光率を小さくすることができる。また、導電性透明薄膜（例えば、酸化インジウムスズなど）を用いることもできる。
【００２０】
抵抗素子１０７は、例えば薄膜抵抗を用いることができる。共振素子に誘導された電力を熱エネルギーに変換するだけなので、共振素子との整合を考慮して、数十〜数百Ω程度の小さな抵抗値であれば、精度は問わない。
【００２１】
どの周波数帯域の電磁波を吸収するかは、無給電共振素子の構造と、表面保護材などの周囲の誘電率とに依存する。遮光率を小さくするために、線状の共振素子を用いる場合は、図４に示したように、広帯域な共振特性を持つことが知られている導体ループを適用する。
【００２２】
実施例１では、太陽電池セルの受光面に設けられたガラスからなる表面保護材に、無給電共振素子および抵抗素子を配置した。同様に、モジュール筐体の底面、すなわち太陽電池セルの受光面の反対側の面にも、無給電共振素子および抵抗素子を形成した表面保護材を配置してもよい。
【００２３】
また、広帯域な共振特性を持つ無給電共振素子としたが、特定の周波数の放射妨害波を除去するのであれば、例えば、単一形状のマイクロストリップ共振器などの狭帯域な周波数特性を持つ構造の無給電共振素子としてもよい。
【００２４】
さらに、無給電共振素子に、バラクタダイオードなどバイアスによってインピーダンス特性を制御することができるアクティブ素子を挿入しておくこともできる。太陽電池モジュールに接続されるパワーコンディショナからバイアス制御を行って、無給電共振素子の共振周波数を選択的に制御することにより、特定の周波数の放射妨害波を抑制することができる。
【実施例２】
【００２５】
図５に、本発明の実施例２にかかる太陽電池モジュールの構造を示す。太陽電池モジュール２０１は、例えばシリコンからなる複数の太陽電池セルが内蔵されたモジュール筐体２０２と、太陽電池セルの受光面に設けられたガラスからなる表面保護材２０３，２０５とを備えている。また、モジュール筐体２０２には、モジュール間を接続するためのインターコネクタ２０４ａ，２０４ｂが形成されている。表面保護材２０３，２０５の間には、線状ループ構造を持つ複数の無給電共振素子２０６ａ−２０６ｃと、共振素子２０６ａ−２０６ｃに誘導された電力を熱エネルギーに変換する抵抗素子２０７ａ−２０７ｃとを備える。
【００２６】
無給電共振素子を、多重導体ループ構造とすることにより、広帯域にわたって太陽電池モジュール１０１からの不要な放射妨害波を抑制することができる。
【実施例３】
【００２７】
図６に、本発明の実施例３にかかる太陽電池モジュールの構造を示す。太陽電池モジュール３０１は、例えばシリコンからなる複数の太陽電池セルが内蔵されたモジュール筐体３０２と、太陽電池セルの受光面に設けられたガラスからなる表面保護材３０３，３０５とを備えている。また、モジュール筐体３０２には、モジュール間を接続するためのインターコネクタ３０４ａ，３０４ｂが形成されている。表面保護材３０３，３０５の間には、自己補対構造を持つ無給電共振素子３０６と、共振素子３０６に誘導された電力を熱エネルギーに変換する抵抗素子３０７とを備える。
【００２８】
導電性透明薄膜を用いる場合は、面状の共振素子を適用することができる。広帯域に渡ってＺ０／２の定インピーダンス特性を持つ自己補対構造のアンテナとして、ボウタイアンテナの一例を示した（例えば、非特許文献２参照）。
【００２９】
図７に、自己補対構造のアンテナ形状の一例を示す。自己補対形状は、ボウタイアンテナの他にも種々あり、例えば図７（ａ）、（ｂ）に示した形状が知られている（例えば、非特許文献２参照）。自己補対形状は、広い周波数帯域で定インピーダンス性を示し、このインピーダンスに合わせた抵抗素子を設けることにより、広帯域にわたって不要な放射妨害波を抑制できる。
【００３０】
その他の面状の共振素子として、対数周期構造のアンテナ、マイクロストリップアンテナ、スリットアンテナの形状を適用することもできる。
【実施例４】
【００３１】
図８に、本発明の実施例４にかかる太陽電池モジュールの構造を示す。太陽電池モジュール４０１は、例えばシリコンからなる複数の太陽電池セルが内蔵されたモジュール筐体４０２と、太陽電池セルの受光面に設けられたガラスからなる表面保護材４０３，４０５とを備えている。また、モジュール筐体４０２には、モジュール間を接続するためのインターコネクタ４０４ａ，４０４ｂが形成されている。表面保護材４０３，４０５の間には、自己補対構造を持つ無給電共振素子４０６と、共振素子４０６に誘導された電力を熱エネルギーに変換する抵抗素子４０７とを備える。
【００３２】
自己補対構造のアンテナ形状として、ボウタイアンテナの一例を示している。さらに、ボウタイアンテナのスロット部には、導体間を接続する接続導体４０８と、接続導体４０８に誘導された電力を熱エネルギーに変換する抵抗素子４０９とを一組として、複数組（８の例では６組）の接続導体および抵抗素子を形成している。このような構造にすることにより、広帯域にわたって太陽電池モジュール４０１からの不要な放射妨害波を抑制することができる。
【実施例５】
【００３３】
図９に、本発明の実施例５にかかる太陽電池モジュールの構造を示す。太陽電池モジュール５０１は、例えばシリコンからなる複数の太陽電池セルが内蔵されたモジュール筐体５０２と、太陽電池セルの受光面に設けられた表面保護材から構成されている。表面保護材は、ガラス基板５０３、導電性透明薄膜５０８、誘電体基板５０９、ガラス基板５０５が順に積層されている。また、モジュール筐体４０２には、モジュール間を接続するためのインターコネクタ４０４ａ，４０４ｂが形成されている。誘電体基板５０９と表面保護材５０５の間には、マイクロストリップ共振器からなる無給電共振素子５０６と、共振素子５０６に誘導された電力を熱エネルギーに変換する抵抗素子５０７とを備える。
【００３４】
マイクロストリップ線路を構成する場合、導電性透明薄膜５０８は接地されているので、シールド効果による放射妨害波の抑制も期待できる。また、共振器構造だけでなく、スタック構造、スリット構造による広帯域な共振素子を適用することもできる。
【００３５】
さらに、抵抗素子５０７を、バイアスによってインピーダンスを制御することができるアクティブ素子とすることにより、特定の帯域に対する放射妨害波を抑制することもできる。
【符号の説明】
【００３６】
１，２１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１  太陽電池モジュール
２，２２，１０２，２０２，３０２，４０２，５０２  モジュール筐体
３，１０３，１０５，２０３，２０５，３０３，３０５，４０３，４０５  表面保護材
４，１０４，２０４，３０４，５０４  インターコネクタ
１０６，２０６，３０６，４０６，５０６  無給電共振素子
１０７，２０７，３０７，４０７，４０８，５０７  抵抗素子
２３，５０３，５０５  ガラス
２４  金属線
２５  底板
４０７  接続導体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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