(57)【要約】      （修正有）【課題】簡便な構成で優れた性能を備えた太陽電池装置を提供する。【解決手段】複数の太陽電池素子２１，２２，２３が電気的に接続されてなる太陽電池装置２であって、１以上の前記太陽電池素子に対して並列に電気的に接続されたバイパスダイオードＤ１、Ｄ２，Ｄ３と、該バイパスダイオードＤ１、Ｄ２，Ｄ３に並列に電気的に接続された、電流を迂回させる迂回路３１，３２，３３と、該迂回路３１，３２，３３を開閉するスイッチと、前記バイパスダイオードＤ１、Ｄ２，Ｄ３からの発熱の有無を判定し、前記発熱が有ると判定した場合に、前記迂回路に電流を流すように前記スイッチを閉状態にする制御部４とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池素子が電気的に接続されてなる太陽電池装置であって、
１以上の前記太陽電池素子に対して並列に電気的に接続されたバイパスダイオードと、
該バイパスダイオードに並列に電気的に接続された、電流を迂回させる迂回路と、
該迂回路を開閉するスイッチと、
前記バイパスダイオードからの発熱の有無を判定し、前記発熱が有ると判定した場合に、前記迂回路に電流を流すように前記スイッチを閉状態にする制御部とを備えていることを特徴とする太陽電池装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記バイパスダイオードの温度を検出する温度センサを備えていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記バイパスダイオードに流れる電流を検出する電流センサを備えていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記バイパスダイオードにおける電圧降下を検出する電圧センサを備えていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池装置。
【請求項５】
前記バイパスダイオードを冷却する冷却手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の太陽電池装置。
【請求項６】
前記冷却手段は、前記制御部によって前記バイパスダイオードの発熱が有ると判定された場合に作動することを特徴とする請求項５に記載の太陽電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数の太陽電池素子が電気的に接続されてなる太陽電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば太陽電池モジュールを構成する太陽電池素子がその受光面に影がかかって発電しなくなると、その太陽電池素子の電気抵抗が高くなるので抵抗損失により発熱する。これを避けるために、影になった太陽電池素子に電流が流れないようにバイパスするバイパスダイオードを太陽電池素子の近傍に設けることがある。
【０００３】
ところが、バイパスダイオードが発熱して、その熱が太陽電池素子の出力特性に悪影響を及ぼすことがある。このため、バイパスダイオードから発生した熱を、基板またはバイパスダイオードを設けている端子ボックスから放熱する構造にしている（下記の特許文献１等を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−４９６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、太陽電池素子の支持体が伝熱性に劣る場合があり、バイパスダイオードからの熱を効率よく放熱し難いことがある。また、放熱特性に優れた端子ボックスにする場合、その構成が複雑となる。
【０００６】
このため、簡便な構成でバイパスダイオードの発熱を低減しつつバイパスダイオードの機能を十分に発揮させる優れた太陽電池装置が望まれている。
【０００７】
そこで本発明は、簡便な構成で優れた性能を備えた太陽電池装置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】
【０００８】
本発明に係る太陽電池装置は複数の太陽電池素子が電気的に接続されてなる太陽電池装置であって、１以上の前記太陽電池素子に対して並列に電気的に接続されたバイパスダイオードと、該バイパスダイオードに並列に電気的に接続された、電流を迂回させる迂回路と、該迂回路を開閉するスイッチと、前記バイパスダイオードからの発熱の有無を判定し、前記発熱が有ると判定した場合に、前記迂回路に電流を流すように前記スイッチを閉状態にする制御部とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記太陽電池装置によれば、簡便な構成でバイパスダイオードの発熱を低減しつつバイパスダイオードの機能を十分に発揮させる優れた性能を備えた太陽電池装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る太陽電池装置の一例を模式的に示す回路図である。
【図２】本発明に係る太陽電池装置の一例の部分を模式的に示す部分回路図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明に係る太陽電池装置の一例の部分を模式的に示す部分回路図である。
【図４】本発明に係る太陽電池装置の一例の部分を模式的に示す部分回路図である。
【図５】本発明に係る太陽電池装置の一例の部分を模式的に示す部分回路図である。
【図６】本発明に係る太陽電池装置の一例の部分を模式的に示す部分回路図である。
【図７】本発明に係る太陽電池装置の一例の部分を模式的に示す部分回路図である。
【図８】本発明に係る太陽電池装置の一例の部分を模式的に示す部分回路図である。
【図９】本発明に係る太陽電池装置の一例の部分を模式的に示す部分回路図である。
【図１０】本発明に係る太陽電池装置の一例の部分を模式的に示す部分回路図である。
【図１１】本発明に係る太陽電池装置の一例の部分を模式的に示す部分回路図である。
【図１２】本発明に係る太陽電池装置の一例の部分を模式的に示す部分回路図である。
【図１３】本発明に係る太陽電池装置の一例を模式的に示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る太陽電池装置の実施の形態の例について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
＜太陽電池装置の基本構成＞
まず、本実施形態の太陽電池装置の基本構成について説明する。図１に示すように、太陽電池装置２は複数の太陽電池素子が電気的に接続されて、例えば太陽電池モジュール、または太陽電池モジュールが電気的に接続された太陽電池アレイ等に構成されている。以下、太陽電池素子が電気的に直列、並列または直並列に接続されたものを太陽電池素子ストリングという。なお、１つの太陽電池素子の場合も便宜上、太陽電池素子ストリングに含まれるものとする。
【００１３】
太陽電池装置２は、１以上の太陽電池素子に対して並列に電気的に接続された、例えば、バイパスダイオードＤ１と、バイパスダイオードＤ１に並列に電気的に接続された電流を迂回させるように開閉させる迂回接点３１（迂回路の途中に設けたスイッチ）と、バイパスダイオードＤ１の発熱の有無を判定し、前記発熱が有ることを判定した場合に、迂回路に電流を流すように迂回接点３１を閉状態に維持するように構成された制御部４とを備えている。ここで、発熱の有無の判定とは、発熱した事実を確認することのみに限定されず、将来的に発熱が生じることを事前に予測することも含まれる。具体的な実施形態は後述するが、例えばバイパスダイオードＤ１の両端電圧とバイパスダイオードＤ１を流れる電流から発熱量を計算して、バイパスダイオードＤ１の温度上昇が観測される前から迂回接点を作動させるように制御するなど、直接、温度を測定しない方法を用いてもよい。また、バイパスダイオードＤ１の温度を実測して、その温度上昇の速さ（時間率）から所定温度に到達するまでの時間を予測して、到達時間前に迂回接点を動作させることでバイパスダイオードＤ１の温度上昇を回避するようにしてもよい。
【００１４】
制御部４は、例えばバイパスダイオードＤ１の発熱の有無を判定するために、後述するようにバイパスダイオードＤ１の表面温度を検出する温度センサを備えていてもよいし、バイパスダイオードＤ１に流れる電流を検出する電流センサを備えていてもよいし、バイパスダイオードＤ１の電圧降下を検出する電圧センサを備えていてもよい。
【００１５】
太陽電池装置２は上述した構成に加えて、バイパスダイオードＤ１を冷却する後記する冷却手段をさらに備えていてもよい。この冷却手段は制御部４によってバイパスダイオードＤ１の発熱が有ることを判定した場合に作動させるようにしてもよい。この場合、必ずしも制御部４によって冷却手段を作動させなくともよく、外部電源により冷却手段を作動させるようにしてもよい。
【００１６】
＜太陽電池装置の構成要素＞
次に、本実施形態の太陽電池装置の構成要素について説明する。
【００１７】
図１に示す太陽電池装置２を構成する太陽電池素子ストリング２１，２２，２３のそれぞれは、太陽電池素子の複数個を銅箔線等の導電性部材を半田付け等の方法で電気的および機械的に直列に接続されたものである。太陽電池装置２はその定格出力を設計するにあたって、このような太陽電池素子ストリングを適当な数に接続して出力電圧および出力電流を決定する。
【００１８】
例えば１５６ｍｍ角の太陽電池素子の最適動作電圧を約０．５Ｖ、最適動作電流を約７Ａとすると、一般的な住宅用太陽光発電装置に用いられる太陽電池モジュールの大きさを約１．３ｍ×１ｍとした場合、太陽電池素子は全部で４８枚必要になる。この場合、８直列の太陽電池素子ストリングを６直列にして４８直列（約２４Ｖ）とする、または２４直列の太陽電池素子ストリングを２並列にして電流を倍（約１４Ａ）の仕様にすることができる。
【００１９】
バイパスダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３は各太陽電池素子に対して配置するのが理想的であるが、本実施形態では太陽電池素子を数直列から十数直列程度に接続した太陽電池素子ストリング２１，２２，２３のそれぞれに配置するものとする。また、バイパスダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３には、シリコンダイオード、ショットキーバリアダイオードまたはサイリスタ等を用いる。各バイパスダイオードは各太陽電池素子ストリングの正極側と負極側に電気的に並列に配置される。ある太陽電池素子ストリングに影等が生じて内部抵抗が増加した場合に、この太陽電池素子ストリングに対して直列に接続された他の太陽電池素子ストリングの発電電流をバイパスダイオードに迂回させる。これにより、内部抵抗によって電流が熱に変換されて電力損失が発生するのを避けている。太陽電池素子ストリングとバイパスダイオードの電気的接続は、太陽電池素子ストリングの正極とバイパスダイオードのアノード側、および、太陽電池素子の負極側とバイパスダイオードのカソード側とをそれぞれ接続している。
【００２０】
迂回接点３１，３２，３３としては接点型の機械式リレー、半導体式のソリッドステートリレーまたはトランジスタ等が好適である。接点型ではａ接点（オン時に接点を導通させる）のコイル式リレーが適している。また、一度スイッチがオンされると、接点位置を維持するラチェットリレーを用いると消費電力も少なくて済む。また、電流が１０Ａ程度であれば小型のマイクロリレーを用いることができ、リレーを収納する端子ボックスを大型化させずに済む。一方、半導体式のソリッドステートはサイリスタやフォトカプラを用いたものであって機械接点を持たないので、接点寿命において機械式に勝る。また、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の大電流スイッチング用のフォトカプラも好適であり、また電流が２Ａ程度まではフォトカプラのみで対応することも可能であり、これよって回路構成を簡素化できる。
【００２１】
制御部４は、上記バイパスダイオードのパッケージケースの表面温度、アノードとカソード間の電圧、または入力（もしくは出力）電流等を検出し、バイパスダイオードに所定以上の電流が流れているかを判定する。ここで、「所定以上の電流」とは、熱損失により上昇したバイパスダイオードの温度が製品上支障を来たすに至る電流を指すものとする。なお、バイパスダイオードの定格、パッケージサイズ（または放熱性）および設置状況等によって異なるが、例えば太陽電池モジュールの国際規格IEC61215Ed2において太陽電池モジュールの端子ボックス内の温度上昇の上限が規定されており、バイパスダイオードに電流が流れて発熱してもその規定温度を超えないようにしなければならない。
【００２２】
制御部４は例えば図９に示すように、複数の分圧抵抗４１，４２，４３，４４、オペアンプ４５、スイッチング素子４６およびコイル４７等を備え、バイパスダイオードＤ２の
両端の電圧を検出して、その電圧をオペアンプ４５の比較入力端子に入力できるように構成してもよい。このような回路構成によって、基準電圧以上を検出した場合にコイルに電流を流して迂回接点３２を閉状態に維持するようにしている。
【００２３】
一般的に端子ボックス内で温度を上昇させる要因はバイパスダイオードであるので、端子ボックス内の温度を上昇させないためには、バイパスダイオードの順方向電圧降下の小さな素子を用いて発熱量を少なくするか、またはバイパスダイオードからの熱を如何に効率よく外部に放熱するか等によって、発熱要因である電流を制限するとよい。本実施形態ではバイパスダイオードのアノードとカソードとの間を電気的に接続するスイッチと迂回路を設けることにより、バイパスダイオードに所定値以上の電流が流れようとする場合に、その電流の一部または全部をバイパスするバイパスダイオードの発熱をも抑えることができる。
【００２４】
また、迂回接点を作動させる判定を制御部４が行なっているので、迂回接点を作動させる信号によって、どの太陽電池素子ストリングが影または出力異常になっているかを識別することができて、その対象となる太陽電池素子ストリング数がいくつか等についても把握することができる。また、これによって把握した情報と、受信側に備えた情報処理機器（パソコンおよびサーバー装置等）で、異常発生時間、過去の発電量記録および天気予報等からの日射予測等の情報とを照らし合わせて、実発電量および今後の発電量予測等から、影または出力異常等によって失われる発電電力量の損失を高い精度で得ることが可能となる。
【００２５】
＜太陽電池装置の制御＞
以下に、本実施形態の制御について具体例を示して説明する。図１に示すように、太陽電池装置２は、３つの太陽電池素子ストリング２１，２２，２３を直列接続したストリング群から構成される。太陽電池素子ストリング２１とバイパスダイオードＤ１と迂回接点３１とを、また太陽電池素子ストリング２２とバイパスダイオードＤ２と迂回接点３２とを、また太陽電池素子ストリング２３とバイパスダイオードＤ３と迂回接点３３とを、それぞれ電気的に並列接続して、迂回接点３１，３２，３３の電路の開閉（ＯＮ−ＯＦＦ）を制御部４で行なう構成としている。
【００２６】
例えば、図２に示すように、太陽電池素子ストリング２２に対しては、この太陽電池素子ストリング２２に影が生じてバイパスダイオードＤ２に電流が流れて、このバイパスダイオードＤ２が発熱した場合、この発熱を制御部４にて検出する。そして、一定以上の発熱状態を検出すると制御部４によって迂回接点３２を閉状態に維持する。
【００２７】
図３（ａ）に示すように、例えばバイパスダイオードＤ２の側面等に制御部４を構成する熱電対等の温度センサを接触させて温度検出を行なうようにしてもよい。この際、制御部４の電源は太陽電池装置２から給電されるようにすれば電源回路および給電構造を簡素化できて、消費電力量も少なくできる（バイパスダイオードの温度上昇は発電中に生ずる）。
【００２８】
例えば、太陽電池素子ストリング２２に影がかかって発電電力が低下したとすると、太陽電池素子ストリング２２の内部抵抗が増加するので、自然にバイパスダイオードＤ２に電流が迂回する。このとき、バイパスダイオード内部でも半導体ｐｎ接合による電圧降下が生じるので、およそ０．３〜０．７Ｖの電圧が残留するため、太陽電池素子ストリングへの影のかかり具合によっては一部の電流が太陽電池素子ストリング側を流れる場合もある。いずれにしても、大部分の電流はバイパスダイオードに流れるので、バイパスダイオードの電圧降下分の電力が熱変換されてバイパスダイオードの温度が上昇する。もし太陽電池装置の発電電力が少なめ（日射量が高くないの）であれば、バイパスダイオードの発
熱による端子ボックスの温度上昇は国際規格であるＩＥＣの規格内に収まるので迂回接点２２は動作しない。日射量がさらに増加（天候が良好に）すると、バイパスダイオードＤ２に取り付けられたセンサの情報からそれ以上の温度上昇は対処の必要ありと判断（演算）した場合は、制御部４が迂回接点３２に動作信号を送信してバイパスダイオードＤ２のアノード・カソード間に、より抵抗値の少ないバイパス回路を構築する。
【００２９】
なお、制御部４が動作温度を演算する方法としては、予めバイパスダイオードの温度上昇と端子ボックスの温度上昇との相関データを制御部４の内部の記憶部（メモリー等）に格納しておき、その情報を基に演算等する方法などが挙げられるが、これに限定されるものではなく、温度センサを端子ボックスの蓋などに配置して端子ボックス内の温度上昇を把握して制御するようにしてもよい。
【００３０】
以上によって、太陽電池の発電電流は例えば迂回接点３２側を流れ、例えば太陽電池素子ストリング２２およびバイパスダイオードＤ２の温度上昇を抑制することができる。
【００３１】
一方、発電電圧は太陽電池素子ストリング２３の分だけ低下する。このような場合、太陽電池装置２に対して電気的に並列に他の太陽電池装置が接続されていると、太陽電池装置２を構成する太陽電池素子は電圧が低下した分を補うために最大出力動作点を移動させて、発電電流を減らすとともに発電電圧を高めて太陽電池装置２の発電電圧を他の太陽電池装置と合わせようとするので、迂回接点を流れる電流も減少する。このため、実際にバイパスダイオードの温度が上昇して制御部４が迂回接点を動作させる頻度は少なくて済む。例えば図２に示すように、迂回接点３２がマイクロスイッチのような機械接点である場合でも、１５万回程度の接点寿命があるので、太陽電池装置２本体の寿命と同程度の期間（２０年）の使用が可能であり、途中メンテナンスや部品交換は不要である。迂回接点の動作電源も太陽電池装置の発電電力から得ればよい。
【００３２】
そして、迂回接点の解除は太陽電池装置の発電電力が低下して（日没などで日射量が少なくなって）、電源が落ちるのに連動させればよいが、一定時間毎に解除して影等の要因が取り除かれ次第、発電が再開できるようにすればなおよい。
【００３３】
バイパスダイオードの温度上昇の検出に電流センサを用いる場合は、図３（ｂ）に示すように、電流センサをバイパスダイオードＤ２の電流出力側または電流入力側に配置してもよい。この電流センサとしてはシャント抵抗のような電流ラインに電気的に直列に配置するもの、または電線に発生する磁界強度を検出するループコイル式のものなどが適用可能である。一般にバイパスダイオードは流れる電流が多くなるほど発熱量が増えるので、上述したように、制御部４で温度上昇したかどうかの演算を行なって迂回接点を動作させる。
【００３４】
温度上昇をしたかどうかの検出に電圧センサを用いる場合は、図３（ｃ）に示すように、バイパスダイオードのアノード・カソード間の電圧信号を制御部４で検出できるようにする。一般にダイオードは順方向電流が増加するに連れて電圧降下が大きくなるので、電圧降下を電流値に変換してさらに熱量（温度上昇）に換算する。演算内容（制御ソフト）は電流式よりも複雑になるが、センサをバイパスダイオード付近に配置しなくてよいので、製造工程が簡単にできるなど利点も大きい。また、制御部４がマイクロコンピュータ等を搭載した電圧入力端子を有するものであれば、直接、制御部４の電圧端子に入力すればよく、検出素子も削減できる。
【００３５】
以上述べたように、バイパスダイオードに流れる電流の一部でも他の回路に迂回させて減少させることにより、バイパスダイオードの温度を低下させることができる。また、同様の理由によって、太陽電池素子ストリングに流れる他の太陽電池素子ストリングの電流
を１００％カットする必要はないので（バイパスダイオード配置の目的が太陽電池素子のホットスポット発生によるダメージを回避するため）、太陽電池素子ストリングとバイパスダイオードと迂回接点のそれぞれに分散して電流が流れるように、順方向の電圧降下値を考慮した設計（例えば太陽電池素子が故障しない程度の発熱であれば、バイパスダイオードまたは迂回接点が動作しないように、バイパスダイオードを２直列にして作動開始電圧を引き上げること）とする。これによって、バイパスダイオードおよび迂回接点の負担を減らして素子を長く使用できるようにしたり、定格容量を小さくして小型化を図ることも可能である。
【００３６】
なお、本実施形態では制御部４と迂回接点３１，３２，３３を別体としているが、この限りではなく、迂回接点の各々が判定回路を有する自立型であってもよい。また、電流や電圧の信号を制御部４に伝達するための専用の信号線を配さず、太陽電池素子ストリングの配線で兼用することも可能である。その方法の一例としては、迂回回路をパルス制御させて太陽電池素子ストリングとダイオードの両端をスイッチングすることにより、伝達情報のパルス信号（電圧）を作り、それを制御部４で読み取る方法が挙げられる。この際、迂回回路３１，３２，３３は同時に動作しないようにすればこの読み取りを簡単にできる。
【００３７】
次に、迂回接点にソリッドステートリレーのような半導体接点を用いた例について説明する。ソリッドステートリレーはフォトカプラのような半導体スイッチ、またはフォトカプラをトリガーとして、より電力容量の大きなサイリスタまたはリレーを動作させるものであり、本実施形態の構造においては、いずれでも適用可能である。本実施形態ではフォトカプラを直接接点としたものを用いて説明する。
【００３８】
図４に示すように、本実施形態では迂回接点としてバイパスダイオードＤ２と電気的に並列にフォトカプラ３５が配置されている。フォトカプラ３５の発光素子側のアノードはバイパスダイオードＤ２のアノードと、フォトカプラ３５のカソード側はバイパスダイオードＤ２のカソードとそれぞれ電気的に接続されており、フォトカプラ３５の受光側（スイッチ素子）はコレクタ（ドレイン）側がバイパスダイオードＤ２のアノード側、エミッタ（ソース）がバイパスダイオードＤ２のカソード側に接続される。
【００３９】
太陽電池素子ストリング２２の内部抵抗が増加するとバイパスダイオードＤ２に電流が流れて、その両端に生じた電圧（バイパスダイオードがシリコンダイオードであれば約０．６Ｖ）によりフォトカプラの発光側が受光側のスイッチ素子を駆動する。ここでバイパスダイオードＤ２の電圧降下（バイパスダイオードを流れる電流量）が大きくなるにつれてスイッチ素子側に電流が多く流れ、バイパスダイオードＤ２に流れる電流を迂回させる。
【００４０】
ここで、フォトカプラ３５のスイッチ素子の順方向電圧降下の定格値がダイオードＤ２の定格値よりも小さければ、電流はフォトカプラ３５側に優先的に流れるが、バイパスダイオードＤ２に電流が流れなくなる（もしくは電圧降下がフォトカプラ３５の発光側の動作電圧を下回る）と、フォトカプラ３５の動作が停止して再びバイパスダイオードＤ２に電流が流れ始める。このため、影の発生が無くなった後の発電復帰を自動的に素早く行なえるので好適である。また、上述したフォトカプラ３５の動作を自動制御として利用して制御部４を兼ねさせることができ、部品点数を削減できる。
【００４１】
図５は上述した図４のフォトカプラ３５でより電流容量の大きなスイッチ３７を駆動させるものである。スイッチ３７は半導体素子でも機械接点でもよいが、スイッチ３７が動作するとトリガであるバイパスダイオードＤ２の両端の電圧もゼロになる。このため、スイッチ３７の動作も解除される。これにより、チャタリング防止のためにフォトカプラ３
５の入力側（発光側）または出力側（スイッチ素子）に遅延回路を設けるようにする、スイッチ３７に機械的に接点位置を維持するラチェットリレーを用いる、または図中の抵抗器３６のような電圧が生じる素子を配置してフォトカプラ３５の動作が維持されるようにすればよい。
【００４２】
図６に示すように、迂回接点を用いて、フォトカプラ３５の接点側素子を流れる電力で冷却手段であるファン３８をＯＮ−ＯＦＦすることにより、バイパスダイオードＤ２を空冷してもよい。バイパスダイオードＤ２に電流が一定値以上流れると、バイパスダイオードＤ２のアノード・カソード間に発生する電圧により、フォトカプラ３５のスイッチが入り、ファン３８が回転してバイパスダイオードＤ２の周囲の空気を攪拌してバイパスダイオードＤ２を冷却する。なお、ファン３８はバイパスダイオードＤ２の両端に発生する電圧と同程度の電圧で駆動するような風力の小さいものでも十分冷却効果が得られるが、攪拌された熱は端子ボックス内に拡散されるだけであるので、端子ボックス全体で外気に放熱するように筐体設計も同時に行なうとよい。
【００４３】
図７に示すように、ファンの駆動電力を外部から得られるようにしてもよい。この例ではフォトカプラ３５の作動により、外部電源３９からの電源供給を受けてファン３８が動作する。このため、ファン３８へ印加する電圧をバイパスダイオードＤ３の両端の電圧に合わせなくてよいので、ファン３８に用いるモーターの選択範囲が広がる。また、ファン３８以外の冷却手段として機能する素子または機器に置き換えることも可能である。例えばファンのかわりにペルチェ素子を用いて、ダイオードＤ３を強制冷却し、且つ外部への放熱を行ない易い構成にすることも可能である。
【００４４】
図８に示すように、太陽電池素子ストリング２２，２３の回路間において、例えば新たに迂回接点４０を太陽電池素子ストリング２２と太陽電池ストリング２３との間に設けてもよい。例えば、図示されているように太陽電池素子ストリング２２の入力の電路と、太陽電池素子ストリング２３の入力の電路との間に迂回接点４０が設けられている。なお、他の太陽電池素子ストリングとの間にも迂回接点を配置するが図示を省略している。本例では迂回接点４０は上述したデバイスで動作可能であるが、ラチェット型のリレーまたはサイリスタのように、一度動作すると解除信号（主に電流ＯＦＦ）を受けない限りＯＮ状態を維持するデバイスを用いたものとするとよい。
【００４５】
太陽電池素子ストリング２２に影がかかると、バイパスダイオードＤ２に電流が流れフォトカプラ３５を動作させ、リレーのコイル５１に電流が流れて迂回接点４０がＯＮになる。迂回接点４０は太陽電池素子ストリング２１（不図示）からの電力を太陽電池素子ストリング２３の入力へ迂回させるので、太陽電池素子ストリング２２へは外部からの電流印加が無く、発熱は殆んど生じない（太陽電池素子ストリング２２内では短絡電流が流れるので発電による温度上昇は生じるが軽微である）。これは、短絡状態となった太陽電池素子ストリング２２の中では一部の太陽電池素子に内部抵抗の増加が生じていても、電圧が殆んど生じていないため電力としては軽減されて発熱量が少なくなるからである。なお、図８中の５２はコイル５１と同様な作用を行なうものであり、不図示の迂回接点をＯＮにするリレーのコイルである。また、図中の５３はフォトカプラである。
【００４６】
本実施形態の構成によれば太陽電池素子ストリング２２の発電が十分あれば迂回接点４０を動作させる信号は維持され、且つ太陽電池素子ストリング２１からの入力電力による太陽電池素子ストリング２２の発熱が生じないので、バイパスダイオードＤ２の定格容量に余裕を持たせなくてもよく、小型化が図れる。
【００４７】
以下に迂回接点を作動させる他の実施方法（電圧または電流方式）について説明する。図１０に示すように、図９の電圧検出回路の分圧回路の一部を省略して直接、バイパスダ
イオードＤ２の両端電圧を測定するようにしてもよい。この回路によって、基準電圧側の分圧回路は複数の太陽電池素子ストリングに対して１回路のみで兼用できることから、各太陽電池素子ストリング側の分圧回路を無くして回路構成を簡素化することができて、特に端子ボックスの中に分圧回路を収めるスペースが少ない場合などに好適である。
【００４８】
また、太陽電池素子ストリングが影になった場合、太陽電池素子ストリングの内部抵抗が増大するので、他の太陽電池素子ストリングで発電された発電電力はバイパスダイオード側へ流れるようになる。バイパスダイオードがシリコンダイオードであった場合には、その両端（アノード・カソード間）電圧がおよそ０．６Ｖとなるので、制御部４の内部で基準電圧（前述した基準電圧側の分圧回路）と比較して迂回接点を動作させる電圧であると判定し、制御部４が迂回接点に動作信号を送出して迂回接点を動作させる。本例では一度迂回接点を動作させた後は一定時間（例えば１時間）その状態を継続させ、再び迂回接点を開放させてバイパスダイオードＤ２の両端電圧を測定して再度迂回接点を動作させるか、または影は回復したと判定して制御を行なわないとするかを制御部４で決定することができる。
【００４９】
また、バイパスダイオードの代わりにサイリスタを用いて、迂回接点と接点動作を維持する回路とを兼用させ、部品点数を大幅に削減した構成とすることもできる。具体的には例えば、図１１に示すように、太陽電池素子ストリング２３に影等が発生して、太陽電池ストリング２３に並列に接続した電流制限用抵抗器４９，バイパス検出用ダイオードＤｓが設けられた電路において、バイパス検出用ダイオードＤｓ側に電流が流れると、電流制限用抵抗器４９に流れる電流が、電流制限用抵抗器４９とバイパス検出用ダイオードＤｓとの間の接続点であるＥ点から上記電路に接続されたサイリスタ４８のゲート入力に流れ込みサイリスタ４８を動作させる。サイリスタ４８はバイパスダイオードと同様に電流を流すので、電流制限用抵抗器４９やバイパス検出用ダイオードＤｓには大きな電流は流れることはない。電流制限用抵抗器４９およびバイパス検出用ダイオードＤｓは数十〜数百ｍＡ程度の小容量の素子を用いればよいので、部品点数が少なく、素子サイズも小さいので、端子ボックス内の空間に余裕がない場合に好適である。そして、サイリスタ４８は一度動作すると太陽電池素子ストリングの発電電流およびサイリスタ４８に流れ込む他の電流も含めた電流がなくなる（例えば日没による発電停止）まで通電状態を維持するので、迂回接点の閉状態を維持させる構成が必要なく、回路構成が簡素化できる。
【００５０】
また、迂回接点の動作は影等の発生・解消に合わせて適宜作動・停止が行なわれるようにしてもよい。具体的には、例えば図１２に示すような回路構成とする。バイパスダイオードＤ２に電流が流れるとバイパスダイオードＤ２に直列接続されたコイル５０で磁力が発生してスイッチ３７が入るが、抵抗器３６で電流が制限されるのでコイル側にも電流の一部が流れ続けるので、太陽電池素子ストリング２２への影または出力異常が解消されないと迂回接点側への電流バイパスが継続されるようにしてもよい。これによって、影等が解消して太陽電池素子ストリング２２側で電流が流れるようになればコイル５０へ電流が流れなくなって、コイル５０の磁気によるスイッチ３７の接点が開放されるようにすることができる。
【００５１】
なお、上述の例ではバイパスダイオードＤ２の電圧のみを見て判定を行なわせたがこの限りではなく、複数の迂回接点の動作判定要素を比較させる方法、複数の異なる要素（電圧測定、温度測定および電流測定等）を組み合わせることで、さらに精度よく、誤判定無く判定させてもよい。
【００５２】
例えば、バイパスダイオードＤ２の電圧に加えて他のバイパスダイオードＤ１やＤ３の電圧とも比較するようにすれば、日射の差（影の有無）が明確に判定できるので、より誤判定し難いものとできる。また、例えば、バイパスダイオードＤ２に流れる電流と両端電
圧を測定するようにしても同様の効果が得られる。また、例えば、バイパスダイオードＤ２の温度を測定する方法でも、他のバイパスダイオードＤ１やＤ３との温度差を比較するようにすれば、バイパスダイオードの温度上昇を誘発させる外因があったとしても、各バイパスダイオードの温度の相対値を判定の基準値として用いれば誤判定の無い制御を行なうことができる。
【００５３】
さらに、上述のようにして迂回接点を動作させる判定が行なえるようにしたとき、制御部４から迂回接点の動作信号を外部へも出力可能とすれば、太陽電池素子ストリングの発電電圧がどの程度低下するかを知ることができる。この情報を用いれば、パワーコンディショナのＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御（最大電力点追従制御）において、出力電圧の異なる太陽電池素子ストリングが並列接続された場合に生じる最大電力点の複数化（発電電力曲線にピーク電圧点が複数発生する）に対して、最適な最大電力点がどれ（何ボルト）であるかを予測演算することが可能となる。
【００５４】
具体的には、例えば一般的な山登り制御と呼ばれる最大電力点を選択する制御を用いた場合、何かしらの理由によってパワーコンディショナのＭＰＰＴ制御が、電力量の少ない側の電力曲線の最大電力点に制御（動作電圧点）を誤って選択しようとしても、その最大電力点が最適であるかどうかを判定するためには全域に渡って電力曲線を確認するような制御を行なわなければならず、その確認動作の間は電力損失（最大電力点でないことで失われる電力）が発生していた。本実施形態によれば、迂回接点によって太陽電池素子ストリングの一部がバイパスされると発電電圧が低下するが、残った太陽電池素子ストリングによる発電電圧が正常時の何パーセントであるか（損失率）を正確に把握することができるので、並列に接続された他の正常な太陽電池素子ストリングの発電電力と電力合成した場合に２つ目の最大電力点が何ボルトの位置に発生するかを算出することができる。よって、その点が最適ではないことが分かっているので、もう一方の最大電力点側を自動的に選択させればよく、ＭＰＰＴ制御に起因する電力損失を最小限とした制御ができる。
【００５５】
次に、迂回接点を作動させる判定結果を基に発電電力の損失量を算出する方法について述べる。太陽電池モジュールを複数枚用いて太陽電池モジュールストリングとし、さらに前記太陽電池モジュールストリングを複数直列接続した太陽電池アレイとした場合にも同様の効果が得られる。例えば図１１の太陽電池モジュールを電気的に複数直列・並列に接続して太陽電池アレイとすればよい。
【００５６】
また、このような太陽電池アレイにおいて、各太陽電池モジュールの制御部からの迂回接点を動作させる信号を受信する総合制御装置（例えばパワーコンディショナ）に送り、迂回接点の動作によって発電電力が送出されなくなった太陽電池素子ストリング（太陽電池素子単位でも、太陽電池モジュール単位でも可能）がどのくらいあるかが加算（乗算）できるようにすれば、影等による電力損失が全体の何パーセントに達しているかの損失率が算出でき、その情報を使用者やメンテナンス会社に表示装置やインターネット等の通信網を用いて知らせることができる。
【００５７】
さらに、従来は発電電力の低下が影等の要因によるものか判別しがたく、日射強度を測定するなどの専用機器を必要とするのに対し、影等の影響によって発電しない太陽電池素子ストリング数が明確であるので、その時点の全体の発電量が分かれば、損失電力量は比率から正確に算出することができる。よって、日射強度の変動に関係なく損失電力量を算出することができ、１日、月間および年間の電力損失を正確に算出して影等による影響を容認するか、移設等の投資を行なっても使用者の判断に重要な情報を提供することができる。
【００５８】
図１３は図１の回路を太陽電池モジュールに適用した例を示す回路図兼配置図である。
太陽電池装置２はガラスまたは樹脂の透光性基板上に太陽電池素子を設けたものである。なお、本例においては一般的な太陽電池モジュールを用いるので詳細な構造については説明を省略するが、薄膜系太陽電池または結晶系太陽電池とする。これらの太陽電池は製法および構造が異なっても、いずれも非受光面側に発電電力を取り出すための出力端子（図中、出力＋、出力−）を設けるので共通している。
【００５９】
出力端子は安全性と防水性の観点から樹脂または金属製の端子ボックス６０内に収められており、端子ボックス６０は太陽電池モジュールの非受光面の保護層（薄膜系）やバックシート（結晶系）に接着材等で固定される。端子ボックス６０の内部には前記出力端子の他に、太陽電池素子ストリング２１、２２、２３の直列接続部から電気的に並列に引き出された端子部（図中、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）が設けられており、これら端子部（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を用いて各太陽電池素子ストリング２１，２２，２３に各々並列になるようにバイパスダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３が電気的に接続されている。さらにバイパスダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３の各々に電気的に並列に迂回接点３１，３２，３３が設けられている。
【００６０】
このように、端子ボックス６０内に各出力端子、各端子部、各バイパスダイオードおよび各迂回接点を配置させることによって、制御部４が迂回接点を作動させる判断に必要とする電圧や電流といった情報やバイパスダイオードの熱量等の情報を収集し易くするとともに、各部の情報収集に必要なセンサへの配線引き回しおよび迂回接点への指令信号配線の長さを短くして部材を削減できる。
【符号の説明】
【００６１】
２：太陽電池装置
３１、３２、３３、４０：迂回接点
４：制御部
２１、２２、２３：太陽電池素子ストリング
３５：フォトカプラ
３６：抵抗器
３７：スイッチ
３８：ファン
３９：外部電源
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３：バイパスダイオード
【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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