(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光パネルは、波長変換材が塗布または含有されたＥＶＡ樹脂層をカバーガラスとガラス基板の間に備え、
前記太陽光パネルに暗所にて紫外線を照射し、紫外線による該太陽光パネルの蛍光を観察し、前記蛍光が一様でなく明暗模様が確認されたら該太陽光パネルの基板に破損が生じていると判断することを特徴とする太陽光パネルの破損判断方法。
【請求項２】
ＣＩＳ系パネルの太陽光パネルに暗所にて紫外線を照射し、紫外線による太陽光パネルの蛍光を観察し、前記蛍光が一様でなく明暗模様が確認され、かつ前記明暗模様が電極間を分断していたら、前記太陽光パネルの基板は発電能力がないと判断することを特徴とする太陽光パネルの破損判断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光パネルにおける破損の有無を判断する太陽光パネルの破損判断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、化石燃料資源の有効利用およびＣＯ２の排出抑制の観点から、太陽光エネルギーを利用して発電する太陽光発電システムの普及が進んでいる。太陽光発電システムでは、建物の屋根や壁面等に太陽光パネルを設置し、この太陽光パネルにおいて受光した太陽光エネルギーを電力に変換している。
【０００３】
ここで、太陽光パネルは屋外に設置するものであるから、様々な要因によって破損が生じる。破損の要因は設置箇所の地域性に大きく依存するが、例えばカラス等鳥類による投石がある。太陽光パネルでは、破損が生じると発電能力が低下してしまうため交換する必要がある。しかしながら、破損が生じる度に、または破損している太陽光パネルのすべてを交換すると、設備コストが著しく増大してしまう。一方、一見して破損が生じている太陽光パネルであっても、発電能力を保持している場合がある。そこで、破損が生じている太陽光パネルであっても、発電能力に問題がない場合にはそのまま使用を継続したいという要請があった。
【０００４】
そこで、発明者らは、破損が生じている太陽光パネルの発電能力の有無を精査した。太陽光パネルの発電能力の有無は、例えば特許文献１に開示されているように太陽光パネルの発電電力や開放電圧を測定することにより判断することができる。これによれば、破損が生じているパネルの中から発電能力を有するパネルを選別し、発電能力を有さないパネルのみを交換することができるため、設備コストの削減を図ることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−９３３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の結果、発明者らは、太陽光パネルにおいて破損が生じていても、その破損が太陽光パネルの基板まで到達していなければ、すなわち外観上観察されるカバーガラスの破損のみであれば発電能力は失われないと考えた。しかしながら、破損が基板まで到達しているか否かを判断するためには、上述したように発電電力や開放電圧を測定する必要がある。このような測定作業は現地で行うには煩雑な手間がかかり効率的であるとは言いがたい。
【０００７】
具体的には、太陽光パネルの接続ケーブルを取り外して測定器に接続し、日中の発電している時間帯に出力を測定しなくてはいけない。すると、作業時間が限られること、太陽光パネルの下側に潜り込んで作業しなくてはならないこと、固いコネクタの着脱および防水処理を行わなければならないことに加えて、メガソーラーに代表される大規模設備では太陽光パネルの枚数が膨大であることなどから、測定作業は非常に困難なものとなる。また測定器は高価であるため、測定器を用いて太陽光設備を保守するに十分な台数を購入することは事業者に過大な負担である。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑み、発電電力や開放電圧の測定作業を行うことなく、太陽光パネルの基板の破損を容易に判断することが可能な太陽光パネルの破損判断方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明にかかる太陽光パネルの破損判断方法の代表的な構成は、太陽光パネルに暗所にて紫外線を照射し、紫外線による太陽光パネルの蛍光を観察し、蛍光が一様でなく明暗模様が確認されたら太陽光パネルの基板に破損が生じていると判断することを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、太陽光パネルに紫外線を照射した際に明暗模様が観察されるか否かによって太陽光パネルの基板における破損の有無を判断することができる。詳細には、太陽光パネルは一般に、カバーガラス、ガラス基板、樹脂層、バックシートを重ね合わせて構成されている。太陽光パネルに紫外線を照射すると、基板に破損が生じていない箇所では蛍光が起こる。
【００１１】
一方、基板に破損が生じている箇所では蛍光が起こらない。したがって、基板に亀裂が存在すると黒い筋となって観察されるため、葉脈状の明暗模様となって視認することができる。すなわち、太陽光パネルに紫外線を照射した際の蛍光を観察した際に明暗模様が生じていなければ、破損は基板に到達していないと判断することができ、明暗模様が生じていたら基板に破損が生じていると判断することができる。これにより、発電電力や開放電圧の測定作業を行うことなく、太陽光パネルの基板の破損を容易に判断することが可能である。
【００１２】
また用いる機器が広い分野で使用されている紫外線照射装置、いわゆるブラックライトのみであるため、装置コストも安価である。太陽光パネルを観察するだけで、すなわち目視で基板の破損を判断可能であることから、作業者の熟練度に拘らず破損判断を行うことができる。またコネクタを着脱する必要もなく、複数枚の太陽光パネルを一括して観察することもでき、大量の太陽光パネルの破損判断を実施するのに非常に適している。また遮光フードで覆うなどして太陽光パネルの周囲を遮光することにより、日中においても観察が可能である。
【００１３】
上記太陽光パネルは、ＣＩＳ系パネルまたは結晶系パネルであるとよい。上記説明した破損判断方法は、特にＣＩＳ系パネルや結晶系パネルの破損検出に好適に適用することができる。
【００１４】
上記太陽光パネルは、波長変換材が塗布または含有されたＥＶＡ樹脂層をカバーガラスとガラス基板の間に備えているとよい。波長変換材は光の波長を発電効率のよい波長に変換する材料であり、蛍光物質を含む。さらに、波長変換材を含有するＥＶＡ樹脂は加水分解しやすく、加水分解すると波長変換材は蛍光を示さなくなる。すなわち、太陽光パネルに破損が生じて水が進入すると波長変換材が加水分解することにより蛍光を示さなくなる。したがって、太陽光パネルの破損を好適に検出することが可能となる。
【００１５】
上記太陽光パネルはＣＩＳ系パネルであって、前記明暗模様が電極間を分断していたら、前記太陽光パネルは発電能力がないと判断できる。ＣＩＳ系の太陽光パネルでは、電極間が分断されると発電能力が失われる。言い換えると、基板に破損が生じていても、電極間が分断されていなければ発電能力は失われていない。したがって、電極間を分断するような明暗模様を確認することにより、太陽光パネルの発電能力の有無を判断することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、発電電力や開放電圧の測定作業を行うことなく、太陽光パネルの基板の破損を容易に判断することが可能な太陽光パネルの破損判断方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態にかかる太陽光パネルの破損判断方法を説明する図である。
【図２】紫外線を照射した太陽光パネルの蛍光状態を説明する図である。
【図３】発電能力の有無の判断を説明する図である。
【図４】実施態様を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１９】
図１は、本実施形態にかかる太陽光パネル１００の破損判断方法を説明する図であり、太陽光パネル１００の縦断面を模式的に図示している。なお、本実施形態では、太陽光パネル１００としてＣＩＳ系の太陽光パネルを例示するが、これに限定するものではなく、本実施形態の破損判断方法は、結晶系の太陽光パネルの破損判断にも好適に適用することが可能である。
【００２０】
図１に示すように、太陽光パネル１００は、上層から順にカバーガラス１１０、ＣＩＳガラス基板１２０およびバックシート１３０を含んで構成され、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換して発電を行う。カバーガラス１１０は、透明なガラス板から構成され、その下層に配置されるＣＩＳガラス基板１２０の上方を保護する。
【００２１】
本実施形態の太陽光パネル１００の基板であるＣＩＳガラス基板１２０は、ガラス基板１２４上に、銅、インジウムおよびセレンからなる化合物の層であるＣＩＳ層１２２が形成されていて、かかるＣＩＳ層１２２において太陽光エネルギーを変換して発電がおこなわれる。また本実施形態では、ＣＩＳガラス基板１２０の上面および下面は、ＥＶＡ樹脂からなる上側ＥＶＡ樹脂層１４２および下側ＥＶＡ樹脂層１４４によって被覆されていて、下側ＥＶＡ樹脂層１４４の下層には、ＣＩＳガラス基板１２０の下方を保護するバックシート１３０が配置されている。
【００２２】
特に本実施形態では、カバーガラス１１０と、ガラス基板であるＣＩＳガラス基板１２０との間に配置される上側ＥＶＡ樹脂層１４２に波長変換材（不図示）を塗布または含有させる。これにより、通常時すなわち発電時には、発電に寄与しない紫外線を、発電に利用可能な波長域の光に変換することができ、発電効率の向上を図ることが可能となる。なお、波長変換材は、上側ＥＶＡ樹脂層１４２の上面や下面に塗布したり、上側ＥＶＡ樹脂層１４２そのものに含有させたりすることによって上記の効果が得られる。
【００２３】
本実施形態にかかる破損判断方法では、まず、暗所において、図１に示すように太陽光パネル１００に紫外線を照射する。図１では、紫外線照射装置としてブラックライト１５０を例示しているが、これに限定するものではなく、所定の波長の紫外線を照射可能であれば、他の装置を用いることも可能である。
【００２４】
ブラックライト１５０によって紫外線を照射すると、図１に示すように、ＣＩＳガラス基板１２０に破損が生じていない箇所Ａでは、蛍光が起こる。一方、ＣＩＳガラス基板１２０に破損１００ａが生じている箇所Ｂでは、蛍光が起こらない。
【００２５】
したがって、紫外線を照射した太陽光パネル１００の蛍光を観察すると、ＣＩＳガラス基板１２０に破損が生じていない太陽光パネル１００では、その全面において一様に蛍光が確認される。一方、ＣＩＳガラス基板１２０に破損１００ａが生じている太陽光パネル１００では、破損が生じていない箇所Ａでは蛍光が起こり、破損１００ａが生じている箇所Ｂでは蛍光が起こらないため黒い筋となり、蛍光が一様にならず明暗模様が確認される。簡単にいえば、亀裂が黒い筋となって現れるのである。これにより、明暗模様が確認されなければ太陽光パネルの１２０には破損が生じていないと判断することができ、明暗模様が確認されたら太陽光パネルの１２０に破損が生じていると判断することができる。
【００２６】
上述したように、本実施形態では、太陽光パネル１００の上側ＥＶＡ樹脂層１４２に波長変換材を塗布または含有させている。これにより、ブラックライト１５０によって紫外線を照射すると、ＣＩＳガラス基板１２０に破損が生じていない場合は波長変換材によって蛍光が観察される。これに対し、ＣＩＳガラス基板１２０に破損が生じている場合、カバーガラス１１０に入っている亀裂から水が浸水することにより、波長変換材が加水分解を起こし、蛍光が生じなくなる。このため、蛍光が起こらなくなり、明暗模様が確認されるものと推察される。
【００２７】
図２は、紫外線を照射した太陽光パネル１００の蛍光状態を説明する図である。図２（ａ）は、ＣＩＳガラス基板１２０に破損が生じていない太陽光パネル１００の画像である。図２（ａ）に示すように、ＣＩＳガラス基板１２０に破損が生じていない太陽光パネル１００では、全面が白く蛍光している。
【００２８】
図２（ｂ）は、カバーガラス１１０に打痕による放射状の亀裂による破損が生じているが、その破損がＣＩＳガラス基板１２０に到達していない、すなわちカバーガラス１１０のみが破損している太陽光パネル１００の画像である。図２（ｂ）に示すように、破損がＣＩＳガラス基板１２０に到達していない太陽光パネル１００ではほぼ全面が白く蛍光し、明暗模様は観察されない。
【００２９】
図２（ｃ）は、破損がＣＩＳガラス基板１２０に到達している太陽光パネル１００の画像である。図２（ｃ）に示すように、破損がＣＩＳガラス基板１２０に到達していると、その破損部分は蛍光が生じない黒い筋の亀裂となって観察されるため、太陽光パネル１００に葉脈状の明暗模様が確認される。
【００３０】
上記説明したように、本実施形態の太陽光パネル１００の破損判断方法によれば、ＣＩＳガラス基板１２０に破損が生じている太陽光パネル１００では、紫外線を照射した際に蛍光が生じない破損箇所によって明暗模様が確認される。これにより、太陽光パネル１００におけるＣＩＳガラス基板１２０の破損を目視にて確認することができるため、かかる破損を容易に判断することが可能である。したがって、作業者の熟練度に拘らず破損判断を行うことができる。
【００３１】
また本実施形態の太陽光パネル１００の破損判断方法では、用いる機器はブラックライト１５０（紫外線照射装置）のみである。このため、装置コストの削減を図ることができる。更に、作業が紫外線の照射のみであることから、従来の発電電力や開放電圧の測定作業で行われていたコネクタの着脱等の作業が不要であり、且つ複数枚の太陽光パネル１００を一括して観察することが可能であるため、点検時の作業効率を大幅に向上することができる。また紫外線の照射は暗所で行うため、屋外に設置される太陽光パネル１００の点検は当然にして夜間に行うこととなる。このため、開放電圧の測定に比べると作業時間を長く取ることができ、大量の太陽光パネル１００の点検を効率的に行うことが可能となる。
【００３２】
図３は、発電能力の有無の判断を説明する図であり、破損によって亀裂が入った状態の太陽光パネル１００を模式的に図示している。ここで、上記説明したように、本実施形態では太陽光パネル１００としてＣＩＳ系の太陽光パネル（以下、ＣＩＳ系パネルと称する）を例示している。ＣＩＳ系パネルでは、２つの電極間が分断されると発電能力が失われることが確認されている。
【００３３】
例えば図３（ａ）〜（ｆ）に示すように、太陽光パネル１００の両側にはそれぞれ電極１０２ａ・１０２ｂが配置される。図３（ａ）では、２つの電極１０２ａ・１０２ｂ間を横断するように破損による亀裂１０４が入っているが、電極１０２ａ・１０２ｂ間は分断されていない。図３（ｂ）では、太陽光パネル１００の中央に破損による放射状の亀裂１０４が入っているが、これにおいて電極１０２ａ・１０２ｂ間は分断されていない。
【００３４】
図３（ｃ）では、２つの電極１０２ａ・１０２ｂ間に斜めの亀裂１０４（破損）が生じているが、電極１０２ａ・１０２ｂ間は分断されていない。図３（ｄ）においても、右側の電極１０２ｂから左右方向の中央近傍まで延びる斜めの亀裂１０４が生じているが、電極１０２ａ・１０２ｂ間は分断されていない。図３（ｅ）では、縦方向に破損による亀裂１０４が入っているが、電極間１０２ａ・１０２ｂは分断されていない。これら（ａ）〜（ｅ）の場合、太陽光パネル１００は、破損が生じていても発電能力を有する。
【００３５】
上記に対し、図３（ｆ）では、破損による縦方向の亀裂１０４によって２つの電極１０２ａ・１０２ｂ間が分断されているため、この太陽光パネル１００は発電能力を有さない。したがって、明暗模様である亀裂１０４が電極１０２ａ・１０２ｂ間を分断しているか否かにより、太陽光パネル１００の発電の有無を判断することができる。これにより、太陽光パネル１００のメンテナンスをより効率的に行うことが可能となる。
【００３６】
図４は実施態様を説明する図であって、図４（ａ）は手持ちの紫外線照射装置を用いる例である。メガソーラーに代表される大規模設備では、太陽光パネル１００の枚数が膨大になり、数千〜数万枚にものぼる。しかし、上述の通り、本発明によればブラックライト１５０（紫外線照射装置）によって順に照射するだけで容易に破損の有無を判断することができる。測定器を用いて電気的に検査するとなれば、太陽光パネル１００の下に潜り込んで、１枚ずつ固いコネクタを着脱して検査しなくてはならない。そのような作業に比べて、圧倒的に作業が容易になることを理解していただけると思う。
【００３７】
また図４（ｂ）は、大型の紫外線照射装置を用いる例である。ブラックライト投光器１５２は、複数本のブラックライト１５０を装着可能である。また集光フード１５４を取り付けて、紫外線の拡散を防ぎ、放射エネルギーを高めている。また、支柱１５６を多段パイプにして、ブラックライト１５０の高さを調節可能としている。支柱１５６の下部は三脚として図示しているが、台車を取り付けて走行可能にしてもよい。このような大型の紫外線照射装置を用いることで、さらに多くの枚数の太陽光パネル１００を一度に観察することが可能になり、作業効率を向上させることができる。
【００３８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、太陽光パネルにおける破損の有無を判断する太陽光パネルの破損判断方法として利用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１００…太陽光パネル、１００ａ…破損、１０２ａ…電極、１０２ｂ…電極、１０４…亀裂、１１０…カバーガラス、１２０…ＣＩＳガラス基板、１２２…ＣＩＳ層、１２４…ガラス基板、１３０…バックシート、１４２…上側ＥＶＡ樹脂層、１４４…下側ＥＶＡ樹脂層、１５０…ブラックライト、１５２…ブラックライト投光器、１５４…集光フード、１５６…支柱
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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