(57)【要約】【課題】大型の太陽電池モジュールでも小型のバイパスダイオードを問題なく使用でき、これにより端子ボックスの小型化を図り、さらにコストの低減、太陽電池モジュールの設置条件の制限緩和を図る。【解決手段】透光性基板の裏面に電気的に接続された複数の太陽電池素子１を配置し、この複数の太陽電池素子１の所定数毎にバイパスダイオード２、３を接続した太陽電池モジュールであって、上記バイパスダイオード２、３に正特性サーミスタ７、８を直列に接続した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板の裏面に電気的に接続された複数の太陽電池素子を配置し、この複数の太陽電池素子の所定数毎にバイパスダイオードを接続した太陽電池モジュールにおいて、前記バイパスダイオードと直列に正特性サーミスタを接続したことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記正特性サーミスタがポリスイッチである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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は太陽電池モジュールに関し、特に複数の太陽電池素子の所定数毎にバイパスダイオードを接続した太陽電池モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池素子は単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いて作製することが多い。このため太陽電池素子は物理的衝撃に弱く、また野外に太陽電池素子を取り付けた場合、雨などからこれを保護する必要がある。また、太陽電池素子１枚では発生する電気出力が小さいため、複数の太陽電池素子を直並列に接続して実用的な電気出力が取り出せるようにする必要がある。このため、透光性基板と裏面部材との間に、相互に接続した複数の太陽電池素子をエチレンビニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）などを主成分とする充填材で封入して太陽電池モジュールを作成することが通常行われている。
【０００３】
図２は従来の太陽電池モジュール内部の接続状態を示す図である。図２において、１は複数の太陽電池素子、１ａはその中のある一枚の太陽電池素子、２、３はバイパスダイオード、４は太陽電池モジュールのプラス側出力端子、５は太陽電池モジュールのマイナス側端子、６は中間出力部を示す。
【０００４】
太陽電池素子１は上述のように単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板を用いて作製され、その厚みは０．３ｍｍ程度で、大きさは１００から１５０ｍｍ角程度のものが多い。また、太陽電池素子１の受光面、裏面には発生した電気出力を取り出すための電極（不図示）がそれぞれ設けられ、その電極にインナーリードをハンダ付けなどで取り付け、このインナーリードで複数の太陽電池素子を直並列に接続する。太陽電池モジュールの電気出力は直並列に接続される太陽電池素子１の数で自由に決定できるが、多結晶太陽電池を使用した電力用太陽電池アレイに使用される太陽電池モジュールでは、出力約１６０Ｗ程度が一般的である。
【０００５】
プラス側出力端子４とマイナス側端子５は太陽電池モジュールと外部回路を接続するために、太陽電池素子のプラス側、マイナス側にそれぞれ接続するように設けられる。中間出力部６は太陽電池素子１の直列接続されている枚数の半分のところに設けられる。バイパスダイオード２、３は太陽電池モジュールの裏面にある端子ボックス内に収容され、プラス側出力端子４と中間出力部６との間と中間出力部６とマイナス側端子５との間にそれぞれ太陽電池素子１とは逆方向になるように接続される。
【０００６】
このような太陽電池モジュールにおいて、複数の太陽電池素子１のすべてに光が当たっている場合を考えると、逆方向に接続されているバイパスダイオード２、３には、そのダイオード特性から電流は流れない。
【０００７】
しかし、複数の太陽電池素子１の中にある１つの太陽電池素子１ａが何かの影になったりして発電が不十分になった場合、太陽電池素子１ａは抵抗となる。このとき、太陽電池素子１ａの両電極にはその抵抗値と流れる電流の積の電位差が発生する。するとバイパスダイオード３の両端の電圧が正常なときに比べて逆転し、バイパスダイオード３に電流が流れるようになり、影になった太陽電池素子１ａに流れる電流が減少して太陽電池素子１ａの発熱が抑えられる。太陽電池素子１ａの発熱は直列接続された太陽電池素子１の枚数が多くなるほど大きくなるので、バイパスダイオード３は太陽電池素子１の直列数が１０枚から２０枚毎に接続されている。
【０００８】
このように発電が不十分になった太陽電池素子１ａが発生した場合、バイパスダイオード３に順方向電流が流れるようになり、バイパスダイオード３は発熱するようになる。
【０００９】
また、バイパスダイオード２、３は上述のように密閉された端子ボックスの中にあり、正常な場合でも真夏の昼間では７０〜８０℃になり、温度が上がるとその特性上電流容量が低下する。もしバイパスダイオード２、３に電流が流れ続けて最大定格温度（通常１５０℃程度）を超えるとダイオード２、３は破壊されてしまう。
【００１０】
以上のような理由により、バイパスダイオード２、３は太陽電池素子１の直列数が１０枚から２０枚毎に、太陽電池素子１を保護するために、常温での使用に対して大容量のものを付けるか数個のバイパスダイオード２、３を並列に付ける必要があった。
【００１１】
バイパスダイオード２、３を大容量のものにしたり数個を並列に設けると、そのコストがかかるだけでなく端子ボックスも大型化するため、そのコストや太陽電池モジュールの設置条件にも影響するという問題があった。
【００１２】
この問題の対策として、端子ボックスにその内部から外部に通じる放熱板を設け、この放熱板にバイパスダイオードを熱伝導可能なように取り付けることが提案されている（特許文献１参照）。
【００１３】
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のようなものがある。
【００１４】
【特許文献１】
実開平５−１２５３号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の対策においては放熱板を端子ボックスの外部に設けるため、全体として大型化し、さらにコストが大きく上昇するという問題があった。
【００１６】
さらに、熱伝導を良くするためには金属で放熱板を作る必要があるが、通常の太陽電池モジュールの２０年程度の長期間の使用でこの金属が腐食することも考えられる。
【００１７】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的は大型の太陽電池モジュールでも小型のバイパスダイオードを問題なく使用でき、これにより端子ボックスの小型化を図り、さらにコストの低減、太陽電池モジュールの設置条件の制限緩和を図ることを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る太陽電池モジュールでは、透光性基板の裏面に電気的に接続された複数の太陽電池素子を配置し、この複数の太陽電池素子の所定数毎にバイパスダイオードを接続した太陽電池モジュールにおいて、前記バイパスダイオードと直列に正特性サーミスタを接続したことを特徴とする。
【００１９】
上記太陽電池モジュールでは、前記正特性サーミスタがポリスイッチであることが望ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を用いて説明する。
図１は、本発明に係る太陽電池モジュール内部の接続を示したものである。図１において、符号１から６までは図２の箇所と同じであり、１は複数の太陽電池素子、１ａはその中のある一枚の太陽電池素子、２、３はバイパスダイオード、４は太陽電池モジュールのプラス側出力端子、５は太陽電池モジュールのマイナス側端子、６は中間出力部を示す。また、７、８はバイパスダイオード２、３に直列に接続された正特性サーミスタである。
【００２１】
正特性サーミスタ７、８はある一定以上の電流が流れると急激にその温度が上昇し、それに伴ってその電気抵抗が急峻に増加する特性を持っているものである。このような正特性サーミスタには、チタン酸バリウム系、酸化亜鉛系、酸化鉛系、シリコン系、プラスチック系などがある。
【００２２】
このなかでも本発明に係る太陽電池モジュールに用いる正特性サーミスタとしてはポリスイッチ（プラスチック系ＰＴＣ素子＝ｐｏｌｙｍｅｒ  ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ素子）が他の正特性サーミスタに比べて小型でさらに応答速度が速いため最適である。
【００２３】
図３はポリスイッチの温度と抵抗の関係の一例を示す図である。この温度と抵抗の急激な上昇の起こる電流値（トリップ電流値）は、ポリスイッチの規格によって自由に設定できるが、上述の出力１６０Ｗ程度の太陽電池モジュールではバイパスダイオード２、３に流れる電流値は最大８Ａ程度であるため、トリップ電流値が８Ａのものを選択すればよい。このようなポリスイッチにはレイケム社製ＲＵＥ４００がある。
【００２４】
また、ポリスイッチ７、８は大きさが約１４×２０×６ｍｍ程度であるので、端子ボックス内に十分入れることができる。
【００２５】
このようにすることにより、通常の場合ではバイパスダイオード７、８に光電流が流れることはない。しかし、上述のように太陽電池素子１ａが影になって、その発電が不十分になった場合では、バイパスダイオード３と正特性サーミスタ８に電流が流れる。この電流値が正特性サーミスタ８のトリップ電流値を超えた場合、正特性サーミスタ８の温度が急激に上昇し、それに伴って正特性サーミスタ８の抵抗も急激に上昇する。これによりバイパスダイオード３と正特性サーミスタ８に流れる電流は減少し、バイパスダイオード３の温度が最大定格温度を超えることがなくなり、バイパスダイオード３が破壊されることがない。
【００２６】
このような場合、正特性サーミスタ８の働きによって電流が制限されて太陽電池モジュールの正常な他の半分の出力も低下し、太陽電池モジュール全体としての出力は大きく低下するが、太陽電池素子やバイパスダーオードが破壊されることがないので、太陽電池モジュールが影になった原因などを取り除けばまた正常に発電して使用することが可能となる。
【００２７】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加えることができる。例えば太陽電池素子は単結晶や多結晶シリコンなどの結晶系太陽電池に限定されるものではなく、薄膜系太陽電池などでも端子ボックス内にバイパスダイオードを備えた太陽電池モジュールであれば適用される。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、バイパスダイオードに直列にポリスイッチ等の正特性サーミスタを接続したことから、バイパスダイオードの温度が最大定格温度を超えることがなくなり、バイパスダイオードが破壊されることがなくなる。これにより、大きな太陽電池モジュールでもバイパスダイオード数個を並列につないだり、大容量のバイパスダイオードをつなぐ必要がなくなり、バイパスダイオード１個で済むことになる。このことにより、端子ボックスの小型化が図られ、さらにコストの低減、太陽電池モジュールの設置条件の制限緩和を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る太陽電池モジュールの内部の接続状態を示す図である。
【図２】従来の太陽電池モジュールの内部の接続状態を示す図である。
【図３】本発明に係る太陽電池モジュールに用いられるポリスイッチの温度と抵抗との関係の一例を示す図である。
【符号の説明】
１：複数の太陽電池素子、１ａ：複数の太陽電池素子の中にある特定の太陽電池素子、２、３：バイパスダイオード、４：太陽電池モジュールのプラス側出力端子、５：太陽電池モジュールのマイナス側端子、６：中間出力部、７、８：正特性サーミスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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