(57)【要約】【課題】  複数の太陽電池セルが直列及び並列に接続された太陽電池モジュールにおいて、太陽電池モジュール間を接続する配線を収納部に収納、調整する作業が低減でき、太陽電池モジュールの敷設及び配線接続作業が極めて迅速且つ確実に実施できるようにする。【解決手段】  太陽電池モジュール１の裏面側に、太陽電池サブモジュールの正及び負の出力配線を分岐する端子ボックス６を設置し、この端子ボックス６から外部に引き出された正及び負の一対の出力取り出しケーブル７，８の端部にそれぞれ２極防水コネクター９，１０を接続し、一方の出力取り出しケーブル７をコイル状にして長さを可変にする。【選択図】  図２
2006332353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池セルが直列及び並列に接続された太陽電池サブモジュール群を有する太陽電池モジュールにおいて、
前記太陽電池サブモジュール群の裏面側に設置され、内部で前記太陽電池サブモジュール群の正及び負の出力配線を分岐する端子ボックスと、
前記端子ボックスから外部に引き出され、前記太陽電池サブモジュール群の正及び負の出力配線と接続された一対の並列配線及びそれらの端部に取り付けられた接続コネクターと、を備え、
前記一対の並列配線の一方の並列配線は、長さが可変な伸縮性を有していることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記伸縮性を有する並列配線は、コイル形状であることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記一対の並列配線のもう一方の並列配線は、ストレート形状であることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記伸縮性を有する並列配線は、断面形状が小判状あるいは楕円状であることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記一対の並列配線は、互いに絶縁された状態で１本化された２芯ケーブルであることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記一対の並列配線の端部に取り付けられた接続コネクターは、互いに絶縁された状態で１本化された２極コネクターであることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記一対の並列配線の端部に取り付けられた接続コネクターは、一方が雄型でもう一方が雌型のプラグ形状を成していることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
複数の太陽電池セルが直列及び並列に接続された太陽電池サブモジュール群を有する太陽電池モジュールにおいて、
前記太陽電池サブモジュール群の裏面側に設置され、内部で前記太陽電池サブモジュール群の正及び負の出力配線を分岐する端子ボックスと、
前記端子ボックスから外部に引き出され、前記太陽電池サブモジュール群の正及び負の出力配線と接続された一対の並列配線及びそれらの端部に取り付けられた接続コネクターと、を備え、
前記一対の並列配線の一方の並列配線は、収納部内でドラムに巻回されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項９】
前記収納部は、前記端子ボックスに具備されていることを特徴とする請求項８記載の太陽電池モジュール。
【請求項１０】
前記収納部は、前記ドラムに巻回された並列配線の内部にぜんまいばねを用いた巻取り機構を有していることを特徴とする請求項８記載の太陽電池モジュール。
【請求項１１】
前記一対の並列配線の端部に取り付けられた接続コネクターは、スリットを有していることを特徴とする請求項８記載の太陽電池モジュール。
【請求項１２】
前記一対の並列配線の端部に取り付けられた接続コネクターは、防水コネクターであることを特徴とする請求項８記載の太陽電池モジュール。
【請求項１３】
前記一対の並列配線は、互いに絶縁された状態で１本化された２芯ケーブルであることを特徴とする請求項８記載の太陽電池モジュール。
【請求項１４】
前記一対の並列配線の端部に取り付けられた接続コネクターは、互いに絶縁された状態で１本化された２極コネクターであることを特徴とする請求項８記載の太陽電池モジュール。
【請求項１５】
前記一対の並列配線の端部に取り付けられた接続コネクターは、一方が雄型でもう一方が雌型のプラグ形状を成していることを特徴とする請求項８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、複数の太陽電池セルが直列及び並列に接続された太陽電池サブモジュール群を有する太陽電池モジュールに関し、特に長尺の太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、太陽の光エネルギーから直接電気エネルギーを得る発電装置である。この太陽電池は、地球環境問題がクローズアップされる中、クリーンなエネルギー源として脚光を浴び、徐々に導入が進んでいる。
【０００３】
図１４は従来の太陽電池モジュールの概略を示す断面図である。この太陽電池モジュール１００は、その受光面側の保護材にガラスを用いたものと、透光性フィルムを用いたものとがあるが、いずれも、太陽電池セル群（あるいは太陽電池サブモジュール群）１０１が絶縁性封止材１０２中に封止され、受光面側と非受光面側がそれぞれ表面保護材１０３、裏面保護材１０４で覆われた構造を有している。
【０００４】
上記の太陽電池セルは、単結晶シリコン、多結晶シリコン、化合物半導体など、大きくても２００ｍｍ角サイズ程度で、それ自身に直列接続構造を持たないものである。一方、太陽電池サブモジュール群は、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）、多結晶シリコン、化合物半導体などの薄膜を支持基板上に形成し、複数の発電領域、つまりセルに分割するとともに、セル間を直列あるいは並列接続させたものである。いずれにおいても、一つの太陽電池セルから得られる電圧は１Ｖ程度であるので、太陽電池モジュール１００は、複数の太陽電池セルを直列及び並列接続し、所要の発電電圧及び電流を満足するようにしている。
【０００５】
例えば、産業用の大規模太陽光発電システムを屋根上に設置する場合、受光面側の保護材にガラスを用い、これにフレームを取り付けた住宅用と同等の大きさ（１ｍ角程度）の太陽電池モジュールを屋根上に設置する方法がよく採用されている。しかし、この方法では、構成部材として表面保護材にガラス、フレームにアルミニウムを用いるので、太陽電池モジュール一つ当たりの質量が重くなり、大面積化が難しく、太陽電池モジュールの設置数及び設置工数が増大するという問題があるとともに、屋根材との一体感が乏しく、美観に優れているとは言い難い。一方、受光面側の保護材に透光性フィルム、裏面保護材に屋根建材を使用した建材一体型の太陽電池モジュールは、軽量なため大面積化が容易で、一つのシステムで使用する太陽電池モジュールの設置数を削減することができ、製造コスト及び設置コストを低減することができ、また、屋根材とも一体感があり、美観にもすぐれている。
【０００６】
図１５は従来の太陽電池モジュールにおける太陽電池サブモジュールの配置及び接続構造の一例を模式的に示す平面図である。ここでは、外形寸法が概ね０．５ｍ×４ｍの金属板一体型の太陽電池モジュール１１１の場合を示している。
【０００７】
外形寸法が約２０ｃｍ×８０ｃｍのａ−Ｓｉからなる太陽電池サブモジュール１１２が縦２サブモジュール、横４サブモジュールの計８サブモジュール配置され、太陽電池サブモジュール１１２間の接続は、直列接続配線材１１４で直列接続される。それぞれの直列接続のプラス（＋）側端部セル、マイナス（−）側端部セルは並列リード線１１５で接続され、その後、端子リード線１１３がモジュール両端部の非受光面側に取り出され、端子ボックス１１６を介して出力取り出しケーブル１１７に接続される。
【０００８】
図１６は図１５に示す従来の太陽電池モジュールを複数長尺方向に隣接して設置及び配線接続した太陽光発電システムの配線系統図である。太陽電池モジュール１１１の非受光面側の長手方向に敷設されたプラス並列母線１２１、マイナス並列母線１２２から分岐した分岐ケーブル１２３に、太陽電池モジュール１１１からのプラス及びマイナスそれぞれの出力取り出しケーブル１１７がコネクター１２９を介して並列接続され、太陽電池モジュール１１１が４モジュールで一つのストリング１２４が構成されている。
【０００９】
そして、上記のストリング１２４を複数列設置することで、必要とする発電出力を得ている。例えば、一つの太陽電池モジュール１１１の出力がＤＣ２００Ｖ、１００Ｗとすると、２０ｋＷの出力を得るためには２００モジュール必要となり、１ストリングが４モジュールであるので、５０列設置することになる。
【００１０】
更に、各ストリング１２４のプラス並列母線１２１、マイナス並列母線１２２は屋根上の棟部の空間に引き出され、同部に敷設されたプラスメイン母線１２５、マイナスメイン母線１２６から分岐したメイン分岐ケーブル１２７に全てのストリング１２４が並列接続された後、パワーコンディショナー１２８で交流に変換されて、各系統に供給される。
【００１１】
なお、上記の太陽電池モジュール１１１はパワーコンディショナー１２８の入力電圧２００Ｖに合わせた電圧を出力するので、外部では、直列接続を必要としない。
また、この他にも、２芯ケーブルなどを利用して並列接続配線数を減らすとともに、小型の太陽電池モジュールであってもストリング内で直列接続することにより電圧を確保するものが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１８５０２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、上記のような太陽光発電システムの配線構成では、太陽電池モジュール１１１から引き出された出力取り出しケーブル１１７がプラスとマイナスに分離され、各太陽電池モジュール１１１を並列接続するための並列母線を有しているので、配線ボリュームが増大し、接続構造が複雑で、太陽電池モジュール１１１の設置にかかる作業効率が大きく低下するとともに、配線が屋根材に挟み込まれて短絡する恐れもある。更に、並列母線ケーブルは構成部品が多く、製作コストがかかり、太陽電池モジュール１１１の設置コストが増大する。
【００１３】
その対策として、図１７に示す太陽電池モジュール１１１を用いた太陽光発電システムが提案されている。図１７は配線接続を簡略化した太陽電池モジュールにおける太陽電池サブモジュールの配置及び接続構造の一例を模式的に示す平面図である。図１８は図１７に示す太陽電池モジュールを複数長尺方向に隣接して設置及び配線接続した太陽光発電システムの配線系統図である。
【００１４】
太陽電池サブモジュール群１１８ａ，１１８ｂの正及び負の出力を一つの端子ボックス１１６内に集約し、端子ボックス１１６内に内蔵する並列配線の分岐部にそれぞれ接続して、端子ボックス１１６の両端から出力取り出しケーブル１１７で引き出し、隣接する太陽電池モジュール１１１同士を接続する構造である。この構造は、並列母線ケーブルを必要としないので、配線ボリュームの低減、作業効率の向上、配線コストの低減にメリットがある。１３１はプラスメイン母線１２５及びマイナスメイン母線１２６からなる母線ケーブルを示している。
【００１５】
図１９は図１７に示す太陽電池モジュールを屋根上で敷設及び配線接続した状態を示す斜視図である。１１１ａは水下側の太陽電池モジュール、１１１ｂは水上側の太陽電池モジュールを示している。また、１４１は野地板、１４２はフレーム、１４３は配線収納部である。
【００１６】
まず、水下側の太陽電池モジュール１１１ａを敷設し、その後水上側の太陽電池モジュール１１１ｂを敷設する。配線接続作業は、水下側の太陽電池モジュール１１１ａを敷設した後に隣接する水上側の太陽電池モジュール１１１ｂを水上側に立て掛け、水下側の太陽電池モジュール１１１ａの水上側に引き出されたコネクター１２９と、水上側の太陽電池モジュール１１１ｂの水下側に引き出されたコネクター１２９とを並列接続する。その際、作業性を考慮して水上側の太陽電池モジュール１１１ｂは水下側の太陽電池モジュール１１１ａからある程度離れた場所に仮置きする。このため、水上側の太陽電池モジュール１１１ｂの水下側に引き出された出力取り出しケーブル１１７は実際の長さより長くしなければならないが、水上側の太陽電池モジュール１１１ｂを敷設した状態にすると、長くして余った出力取り出しケーブル１１７は水上側の太陽電池モジュール１１１ｂを敷設する際に、配線収納部１４３内に調整しながら収める作業となるので、作業工数が増大する。また、太陽電池モジュール１１１下面と配線収納部１４３の間に出力取り出しケーブル１１７が挟み込まれて短絡する恐れもある。
【００１７】
更に、太陽電池モジュール１１１の製造過程において、端子ボックス１１６から引き出された並列配線は、太陽電池モジュール１１１と一体化する必要があるため、並列配線を太陽電池モジュール１１１の裏面保護材、例えば鋼板一体型であれば鋼板表面に複数テープ止めする作業が必要となり、作業工数が増大する。
【００１８】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、敷設作業中の余分な配線がなくなり、太陽電池モジュール間を接続する配線を収納部に収納、調整する作業が低減でき、太陽電池モジュールの敷設及び配線接続作業が極めて迅速且つ確実に実施できるとともに、製造時の作業効率も向上し、敷設作業の短縮化を図ることができ、太陽電池発電コストを大幅に低減することができる太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明では上記課題を解決するために、複数の太陽電池セルが直列及び並列に接続された太陽電池サブモジュール群を有する太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池サブモジュール群の裏面側に設置され、内部で前記太陽電池サブモジュール群の正及び負の出力配線を分岐する端子ボックスと、前記端子ボックスから外部に引き出され、前記太陽電池サブモジュール群の正及び負の出力配線と接続された一対の並列配線及びそれらの端部に取り付けられた接続コネクターと、を備え、前記一対の並列配線の一方の並列配線は、長さが可変な伸縮性を有していることを特徴とする太陽電池モジュールが提供される。
【００２０】
このような太陽電池モジュールによれば、端子ボックスから外部に引き出された一方の並列配線が長さが可変な伸縮性を有しているので、敷設作業中の余分な配線がなくなり、太陽電池モジュール間を接続する配線を収納部に収納、調整する作業が低減でき、太陽電池モジュールの敷設及び配線接続作業が極めて迅速且つ確実に実施できるとともに、製造時の作業効率も向上し、敷設作業の短縮化を図ることができ、太陽電池発電コストを大幅に低減することができる。
【００２１】
また、本発明では上記課題を解決するために、複数の太陽電池セルが直列及び並列に接続された太陽電池サブモジュール群を有する太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池サブモジュール群の裏面側に設置され、内部で前記太陽電池サブモジュール群の正及び負の出力配線を分岐する端子ボックスと、前記端子ボックスから外部に引き出され、前記太陽電池サブモジュール群の正及び負の出力配線と接続された一対の並列配線及びそれらの端部に取り付けられた接続コネクターと、を備え、前記一対の並列配線の一方の並列配線は、収納部内でドラムに巻回されていることを特徴とする太陽電池モジュールが提供される。
【００２２】
このような太陽電池モジュールによれば、端子ボックスから外部に引き出された一方の並列配線が収納部内でドラムに巻回されているので、敷設作業中の余分な配線がなくなり、太陽電池モジュール間を接続する配線を収納部に収納、調整する作業が低減でき、太陽電池モジュールの敷設及び配線接続作業が極めて迅速且つ確実に実施できるとともに、製造時の作業効率も向上し、敷設作業の短縮化を図ることができ、太陽電池発電コストを大幅に低減することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池サブモジュール群の裏面側に設置された端子ボックスから外部に引き出された一方の並列配線が長さが可変な伸縮性を有しているか、あるいは収納部内でドラムに巻回されているので、敷設作業中の余分な配線がなくなり、太陽電池モジュール間を接続する配線を収納部に収納、調整する作業が低減でき、太陽電池モジュールの敷設及び配線接続作業が極めて迅速且つ確実に実施できるとともに、製造時の作業効率も向上し、敷設作業の短縮化を図ることができ、太陽電池発電コストを大幅に低減することができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は第１の実施の形態の太陽電池モジュール内部の配線構造を模式的に示す平面図である。太陽電池モジュール１は、複数の太陽電池セルからなる太陽電池サブモジュール２が直列及び並列に接続された太陽電池サブモジュール群３ａ，３ｂを有している。本実施の形態では、外形寸法が概ね０．５ｍ×４ｍサイズの金属板一体型の太陽電池モジュール１で、２０ｃｍ×９０ｃｍサイズのａ−Ｓｉからなる太陽電池サブモジュール２を横４枚、２列に計８枚配置した構成である。配線構成は、左右各４枚の太陽電池サブモジュール２を直列接続し、中央で各々を並列接続する。具体的には、直列配線は隣り合った太陽電池サブモジュール２の正極と負極を直列接続配線材４で接続し、並列配線は左右の太陽電池サブモジュール２の直列接続された出力の同極同士を端子リード線５で接続して端子ボックス６内に導く。例えば、１枚の太陽電池サブモジュール２の発電能力がＤＣ５０Ｖ、１２．５Ｗの場合、太陽電池モジュール１の発電出力はＤＣ２００Ｖ、１００Ｗとなる。
【００２５】
図２及び図３は本実施の形態の太陽電池モジュール裏面の出力取り出しケーブル７，８の状態を示す平面図であり、図２は敷設前の状態、図３は敷設後の状態を示している。端子ボックス６は、太陽電池モジュール１（太陽電池サブモジュール群）の裏面側に設置され、内部で太陽電池モジュール１の正及び負の出力配線を分岐する。出力取り出しケーブル７，８は、この端子ボックス６から外部に引き出され、太陽電池モジュール１の正及び負の出力配線と接続された一対の並列配線であり、互いに絶縁された状態で１本化された２芯ケーブルである。また、それらの端部には、隣接する太陽電池モジュール１間の接続コネクターとして、互いに絶縁された状態で１本化された２極防水コネクター９，１０が取り付けられている。
【００２６】
上記一方の水下側の出力取り出しケーブル７は、長さが可変な伸縮性を有するコイル形状であり、もう一方の水上側の出力取り出しケーブル８は、ストレート形状であり、ともに太陽電池モジュール１の長尺方向の端部よりも長く、各々の２極防水コネクター９，１０は太陽電池モジュール１の裏面にはない構成となる。
【００２７】
すなわち、太陽電池モジュール１の中央に配置した端子ボックス６の水上側に出力取り出しケーブル８が太陽電池モジュール１の端部より長く引き出され、その先端に２極防水コネクター１０が電気的に接続されている。また、端子ボックス６の水下側に伸縮性を有したコイル状の出力取り出しケーブル７が敷設前には太陽電池モジュール１の端部より短く引き出され、敷設後には長く引き出され、その先端に２極防水コネクター９が電気的に接続されている。図２に示す出力取り出しケーブル７は外力が加わらないで自由に縮んだ状態を示している。図３に示す出力取り出しケーブル７は作業者により引っ張られた状態を示し、施工の際に隣接する太陽電池モジュール１同士を容易に接続することができる。
【００２８】
図４は本実施の形態の太陽電池モジュールの配線構造を模式的に示す断面図である。出力取り出しケーブル７，８の端部に取り付けられた２極防水コネクター９，１０は、それぞれ一方が雄型の雄接続部９ａ，１０ａで、もう一方が雌型の雌接続部９ｂ，１０ｂであり、プラグ形状を成している。端子リード線５により並列接続された太陽電池モジュール１の出力配線は、端子ボックス６に設けた通し穴１１を通して端子ボックス６内に導かれ、正極側は逆流防止ダイオード１２を介してプラス並列線１３に接続され、負極側はマイナス接続線１４を介してマイナス並列線１５に接続される。プラス並列線１３及びマイナス並列線１５は、互いに絶縁された状態で１本化された正負一対の２芯ケーブルである出力取り出しケーブル７，８に接続され、太陽電池モジュール１の発電出力は端子ボックス６から外部に取り出される。
【００２９】
水上側の出力取り出しケーブル８の先端には２極防水コネクター１０の雌接続部１０ｂが正極、雄接続部１０ａが負極として接続され、水下側の出力取り出しケーブル７の先端には２極防水コネクター９の雌接続部９ｂが負極、雄接続部９ａが正極として接続される。この水下側と水上側の同極同士でコネクター形状が雄雌異なるのは、太陽電池モジュール１を長手方向に隣接して設置した場合に同極同士を直接接続するためである。２芯ケーブルである出力取り出しケーブル７，８には、２ｍｍ2程度の６００Ｖ架橋ポリエチレン絶縁耐熱ビニルシースケーブルを使用し、２極防水コネクター９，１０には、例えばゴム系、ポリエチレン系エラストマーの樹脂を一体成型したものを使用する。
【００３０】
図５は本実施の形態の太陽電池モジュールのコイル形状に成型した一方の出力取り出しケーブルの断面形状を示す図である。同図の（ａ）は円状、（ｂ）は小判状、（ｃ）は楕円状に成型した例を示している。円状に比べ、小判状あるいは楕円状の方が高さ寸法を押さえることができるので、太陽電池モジュール１と屋根上の野地板とのスペースが少ない場合に有利である。
【００３１】
図６は本実施の形態の太陽電池モジュールを屋根上で敷設及び配線接続した状態を示す斜視図であり、ここでは軒から棟へ順次敷設する縦葺き方式の太陽電池モジュールの設置例を示している。１ａは水下側の太陽電池モジュール、１ｂは水上側の太陽電池モジュールである。上述の野地板２１上に軒から棟に向かって２組の板金構造のフレーム２２を並行に取り付け、裏面保護材に鋼板を用いた太陽電池モジュール１ａ，１ｂの両端部に曲げ加工を施し、フレーム２２の内壁に嵌め込んで取り付ける工法である。配線は、太陽電池モジュール１ａ，１ｂの裏面の野地板２１上に固定した配線収納部２３に収容する。
【００３２】
施工手順は、水下側の太陽電池モジュール１ａを敷設し、その後水上側の隣接する太陽電池モジュール１ｂを水上側のある程度離れた場所に立て掛けて仮置きし、水下側の太陽電池モジュール１ａの水上側に引き出された２極防水コネクター１０と、太陽電池モジュール１ｂの水下側に引き出された２極防水コネクター９を並列接続する。接続作業の際には、太陽電池モジュール１ｂの端子ボックス６の水下側に引き出された水下側の出力取り出しケーブル７を引っ張って長く伸ばし、水下側の太陽電池モジュール１ａに接続する。水下側の出力取り出しケーブル７は、コイル状に成型した２芯ケーブルを使用しているので、伸縮性を有し、自由に伸び縮みする。接続作業後、太陽電池モジュール１ｂを作業者二人で持ち上げ、太陽電池モジュール１ｂの両端部の曲げ加工部をフレーム２２の内壁に嵌め込んで取り付ける。その際、水下側の出力取り出しケーブル７は縮む方向の力が発生するので、余分な配線がなくなり、太陽電池モジュール１ｂの裏面と配線収納部２３との間に水下側の出力取り出しケーブル７を挟むことはない。
【００３３】
図７は本実施の形態の太陽電池モジュールを複数長尺方向に隣接して設置及び配線接続したストリングを多数列敷設した太陽光発電システムの配線系統図である。隣接する太陽電池モジュール１の２極防水コネクター９，１０同士を並列接続し、太陽電池モジュール１が３モジュールで一つのストリング３１を構成し、このストリング３１を複数列設置して必要とする発電出力を得ている。一つの太陽電池モジュール１の出力がＤＣ２００Ｖ、１００Ｗとすると、２０ｋＷの出力を得るためには２００モジュール必要となり、１ストリングが３モジュールであるので、約６７列設置することになる。
【００３４】
また、各ストリング３１の棟側最端の太陽電池モジュール１から引き出された出力取り出しケーブル８を屋根上の棟部の空間に引き出し、同部に敷設されたプラスメイン母線４３、マイナスメイン母線４４をそれぞれ絶縁した２芯ケーブルで構成された母線ケーブル４５から分岐した２芯のメイン分岐ケーブル４２に２極防水コネクター１０を介して全てのストリング３１を並列接続し、パワーコンディショナー４６で交流に変換して各系統に供給する。なお、この太陽電池モジュール１はパワーコンディショナー４６の入力電圧２００Ｖに合わせた電圧を出力するので、外部では直列接続を必要としない。また、モジュール裏面に並列配線を設けなくても、太陽電池モジュール１を並列接続することができる。
【００３５】
このように、本実施の形態では、太陽電池モジュール間を接続する水下側の並列配線である出力取り出しケーブル７の長さが伸び縮みするので、敷設作業中の余分な配線がなくなり、太陽電池モジュール間を接続する配線を収納部に収納、調整する作業が低減でき、太陽電池モジュールの敷設及び配線接続作業が極めて迅速且つ確実に実施できるとともに、製造時の作業効率も向上し、敷設作業の短縮化を図ることができ、太陽電池発電コストを大幅に低減することができる。
【００３６】
次に、第２の実施の形態の太陽電池モジュールについて説明する。なお、太陽電池モジュール内部の配線構造は図１と同様であるので、説明は省略する。
図８及び図９は第２の実施の形態の太陽電池モジュール裏面の出力取り出しケーブルの状態を示す平面図であり、図８は敷設前の状態、図９は敷設後の状態を示している。太陽電池モジュール１の中央に端子ボックス６が配置され、この端子ボックス６にケーブル収納部１７が具備されている。このケーブル収納部１７内では、端子ボックス６からの一方の水上側の出力取り出しケーブル１８がドラムに巻回されている。図８では出力取り出しケーブル１８がドラムに巻き取られて収納され、ケーブルレスの状態となっている。また、図９では出力取り出しケーブル１８の先端の２極防水コネクター１９が引っ張られて太陽電池モジュール１の端部まで移動した状態となっている。端子ボックス６からのもう一方の水下側の並列配線は直接２極防水コネクター２０に接続されている。
【００３７】
図１０は太陽電池モジュールの２極防水コネクターを引き出して太陽電池モジュールの端部に固定した状態を示す側面図である。図９に示す状態では、ケーブル収納部１７内の巻き取り機構のドラムのぜんまいばねの力によって作業者が２極防水コネクター１９から手を離すと、出力取り出しケーブル１８がドラムに巻き取られる。そこで、２極防水コネクター１９を太陽電池モジュール１の端部外側に引き出して仮固定するために、２極防水コネクター１９の上面にスリット１９ｃを設けており、このスリット１９ｃを太陽電池モジュール１の端部に嵌め込むことで、２極防水コネクター１９を仮固定する。
【００３８】
図１１は太陽電池モジュール裏面に配置した端子ボックス及びケーブル収納部の配線構造を模式的に示す断面図である。端子リード線５により並列接続された太陽電池モジュール１の出力配線は、端子ボックス６に設けた通し穴１１を通して端子ボックス６内に導かれ、正極側は逆流防止ダイオード１２を介してプラス並列線１３に接続され、負極側はマイナス接続線１４を介してマイナス並列線１５に接続される。プラス並列線１３及びマイナス並列線１５は、互いに絶縁された状態で１本化された正負一対の２芯ケーブルである出力取り出しケーブル１８に接続され、太陽電池モジュール１の発電出力は端子ボックス６から外部に取り出される。
【００３９】
また、出力取り出しケーブル１８は端子ボックス６内に設けた開口部６ａを通してケーブル収納部１７内に導かれ、回転ガイド５１により回転保持された円筒状のドラム５０に巻き付けられ、規定の長さ、例えば太陽電池モジュール１の長さが４ｍの場合には５ｍ程度巻き付けられる。その後、ガイドロール５３で案内されて、ケーブル収納部１７に設けた開口部を通して外部に引き出される。この出力取り出しケーブル１８の先端には２極防水コネクター１９が接続されている。
【００４０】
円筒状のドラム５０の内部には帯状のぜんまいばね５２が内蔵され、このぜんまいばね５２の内側一端は中央固定部５４に固定され、外側の一端は内側のドラム固定部５５に固定されている。そして、ぜんまいばね５２のばね力により常時一定の方向に回転力が発生され、出力取り出しケーブル１８は円筒状のドラム５０の内部に巻き取られる。一方、水下側では、端子ボックス６に直接固定された正負一対の２極防水コネクター２０にプラス並列線１３及びマイナス並列線１５が接続されている。
【００４１】
上記端子ボックス６及びケーブル収納部１７は、太陽電池モジュール１の裏面に例えばシリコン系の接着剤で固定され、端子ボックス６の内部は水密のために、例えばシリコン系の充填材１６が充填されている。
【００４２】
水下側のプラス並列線１３およびマイナス並列線１５の先端には２極防水コネクター２０の雌接続部２０ｂが正極、雄接続部２０ａが負極として接続され、水上側の出力取り出しケーブル１８の先端には２極防水コネクター１９の雌接続部１９ｂが負極、雄接続部１９ａが正極として接続される。この水下側と水上側の同極同士でコネクター形状が雄雌異なるのは、太陽電池モジュール１を長手方向に隣接して設置した場合に同極同士を直接接続するためである。２芯ケーブルである出力取り出しケーブル１８には、２ｍｍ2程度の６００Ｖ架橋ポリエチレン絶縁耐熱ビニルシースケーブルを使用し、２極防水コネクター１９，２０には、例えばゴム系、ポリエチレン系エラストマーの樹脂を一体成型したものを使用する。
【００４３】
図１２は図６と同様、太陽電池モジュールを屋根上で敷設及び配線接続した状態を示す斜視図である。野地板２１上に軒から棟に向かって２組の板金構造のフレーム２２を並行に取り付け、裏面保護材に鋼板を用いた太陽電池モジュール１ａ，１ｂの両端部に曲げ加工を施し、フレーム２２の内壁に嵌め込んで取り付ける工法である。配線は、太陽電池モジュール１ａ，１ｂの裏面の野地板２１上に固定した配線収納部２３に収容する。
【００４４】
施工手順は、水下側の太陽電池モジュール１ａを敷設する前に、前述のように水上側の出力取り出しケーブル１８の先端の２極防水コネクター１９を引っ張り、ケーブル収納部１７から出力取り出しケーブル１８を引き出し、太陽電池モジュール１ｂの端部まで移動して２極防水コネクター１９のスリット１９ｃを太陽電池モジュール１ａの端部に引掛けて仮固定し、太陽電池モジュール１ａを敷設しても２極防水コネクター１９が作業者の手の届く位置にあるようにする。
【００４５】
その後、水下側の太陽電池モジュール１ａを敷設し、水上側の隣接する太陽電池モジュール１ｂを水上側のある程度離れた場所に立て掛けて仮置きし、水下側の太陽電池モジュール１ａの端部に仮固定された２極防水コネクター１９を外してケーブル収納部１７から水上側の出力取り出しケーブル１８を更に引き出し、太陽電池モジュール１ｂの端子ボックス６の水下側に設置した２極防水コネクター２０に並列接続する。接続作業後、太陽電池モジュール１ｂを作業者二人で持ち上げ、太陽電池モジュール１ｂの両端部の曲げ加工部をフレーム２２の内壁に嵌め込んで取り付ける。その際、水上側の出力取り出しケーブル１８はケーブル収納部１７のドラム５０に内蔵されたぜんまいばね５２のばね力によりドラム５０に巻き取られるので、余分な配線がなくなり、太陽電池モジュール１ｂの裏面と配線収納部２３との間に水上側の出力取り出しケーブル１８を挟むことはなく、また配線を調整する必要もない。
【００４６】
図１３は図７と同様、太陽電池モジュールを複数長尺方向に隣接して設置及び配線接続したストリングを多数列敷設した太陽光発電システムの配線系統図である。隣接する太陽電池モジュール１の２極防水コネクター１９，２０同士を並列接続し、太陽電池モジュール１が３モジュールで一つのストリング３１を構成し、このストリング３１を複数列設置して必要とする発電出力を得ている。一つの太陽電池モジュール１の出力がＤＣ２００Ｖ、１００Ｗとすると、２０ｋＷの出力を得るためには２００モジュール必要となり、１ストリングが３モジュールであるので、約６７列設置することになる。
【００４７】
また、各ストリング３１の棟側最端の太陽電池モジュール１から引き出された出力取り出しケーブル１８を屋根上の棟部の空間に引き出し、同部に敷設されたプラスメイン母線４３、マイナスメイン母線４４をそれぞれ絶縁した２芯ケーブルで構成された母線ケーブル４５から分岐した２芯のメイン分岐ケーブル４２に２極防水コネクター９を介して全てのストリング３１を並列接続し、パワーコンディショナー４６で交流に変換して各系統に供給する。なお、この太陽電池モジュール１はパワーコンディショナー４６の入力電圧２００Ｖに合わせた電圧を出力するので、外部では直列接続を必要としない。また、モジュール裏面に並列配線を設けなくても、太陽電池モジュール１を並列接続することができる。
【００４８】
このように、本実施の形態では、太陽電池モジュール間を接続する並列配線を、水下側はケーブルレス、水上側は収納及び引き出しができるので、敷設作業中の余分な配線がなくなり、太陽電池モジュール間を接続する配線を収納部に収納、調整する作業が低減でき、太陽電池モジュールの敷設及び配線接続作業が極めて迅速且つ確実に実施できるとともに、製造時の作業効率も向上し、敷設作業の短縮化を図ることができ、太陽電池発電コストを大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】第１の実施の形態の太陽電池モジュール内部の配線構造を模式的に示す平面図である。
【図２】第１の実施の形態の太陽電池モジュール裏面の敷設前の出力取り出しケーブルの状態を示す平面図である。
【図３】第１の実施の形態の太陽電池モジュール裏面の敷設後の出力取り出しケーブルの状態を示す平面図である。
【図４】第１の実施の形態の太陽電池モジュールの配線構造を模式的に示す断面図である。
【図５】第１の実施の形態の太陽電池モジュールのコイル形状に成型した一方の出力取り出しケーブルの断面形状を示す図である。
【図６】第１の実施の形態の太陽電池モジュールを屋根上で敷設及び配線接続した状態を示す斜視図である。
【図７】第１の実施の形態の太陽電池モジュールを複数長尺方向に隣接して設置及び配線接続したストリングを多数列敷設した太陽光発電システムの配線系統図である。
【図８】第２の実施の形態の太陽電池モジュール裏面の敷設前の出力取り出しケーブルの状態を示す平面図である。
【図９】第２の実施の形態の太陽電池モジュール裏面の敷設後の出力取り出しケーブルの状態を示す平面図である。
【図１０】第２の実施の形態の太陽電池モジュールの２極防水コネクターを引き出して太陽電池モジュールの端部に固定した状態を示す側面図である。
【図１１】第２の実施の形態の太陽電池モジュール裏面に配置した端子ボックス及びケーブル収納部の配線構造を模式的に示す断面図である。
【図１２】第２の実施の形態の太陽電池モジュールを屋根上で敷設及び配線接続した状態を示す斜視図である。
【図１３】第２の実施の形態の太陽電池モジュールを複数長尺方向に隣接して設置及び配線接続したストリングを多数列敷設した太陽光発電システムの配線系統図である。
【図１４】従来の太陽電池モジュールの概略を示す断面図である。
【図１５】従来の太陽電池モジュールにおける太陽電池サブモジュールの配置及び接続構造の一例を模式的に示す平面図である。
【図１６】図１５に示す従来の太陽電池モジュールを複数長尺方向に隣接して設置及び配線接続した太陽光発電システムの配線系統図である。
【図１７】配線接続を簡略化した太陽電池モジュールにおける太陽電池サブモジュールの配置及び接続構造の一例を模式的に示す平面図である。
【図１８】図１７に示す太陽電池モジュールを複数長尺方向に隣接して設置及び配線接続した太陽光発電システムの配線系統図である。
【図１９】図１７に示す太陽電池モジュールを屋根上で敷設及び配線接続した状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５０】
１，１ａ，１ｂ  太陽電池モジュール
２  太陽電池サブモジュール
３ａ，３ｂ  太陽電池サブモジュール群
４  直列接続配線材
５  端子リード線
６  端子ボックス
６ａ  開口部
７，８，１８  出力取り出しケーブル
９，１０，１９，２０  ２極防水コネクター
９ａ，１０ａ，１９ａ，２０ａ  雄接続部
９ｂ，１０ｂ，１９ｂ，２０ｂ  雌接続部
１１  通し穴
１２  逆流防止ダイオード
１３  プラス並列線
１４  マイナス接続線
１５  マイナス並列線
１６  充填材
１７  ケーブル収納部
２１  野地板
２２  フレーム
２３  配線収納部
３１  ストリング
４２  メイン分岐ケーブル
４３  プラスメイン母線
４４  マイナスメイン母線
４５  母線ケーブル
４６  パワーコンディショナー
５０  ドラム
５１  回転ガイド
５２  ぜんまいばね
５３  ガイドロール
５４  中央固定部
５５  ドラム固定部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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