(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】電気的に接続された複数の太陽電池素子を透光性基板の裏面側に配置するとともに、この太陽電池素子の複数個毎に接続されたバイパスダイオードと上記複数の太陽電池素子の出力を取り出す端子ボックスを設け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の近傍に発熱を感知するための感熱素子を設け、上記バイパスダイオードの発熱を感知したときに、このバイパスダイオードの両端子間を短絡する回路を設けたことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的に接続された複数の太陽電池素子を透光性基板の裏面側に配置するとともに、この太陽電池素子の複数個毎に接続されたバイパスダイオードと前記複数の太陽電池素子の出力を取り出す端子ボックスを設け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の近傍に発熱を感知するための感熱素子を設け、前記バイパスダイオードの発熱を感知したときに、このバイパスダイオードの両端子間を短絡する回路を設けたことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記バイパスダイオードの両端子間を短絡する回路が前記感熱素子自体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。
【請求項３】
前記感熱素子がバイメタル素子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。
【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毎に接続されたバイパスダイオードを有する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。このため複数の太陽電池素子を接続し、透光性基板と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の接続的な構成を示す図である。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１００〜１５０ｍｍ角程度のものが多い。また、太陽電池素子１の受光面側と裏面側には発生した電気出力を取り出すための電極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して、このインナーリードにより複数の太陽電池素子１を直並列に接続する。
【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して設けられる。中間出力部６は太陽電池素子１が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側に設けた端子ボックス内に配設され、プラス側出力端子４と中間出力部６の間と中間出力部６とマイナス側端子５にそれぞれ逆方向に接続して設ける。
【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、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。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、石などが当たって一部が破損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時に比べて逆転し、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１ａ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２、３は太陽電池素子１の直列数が１０〜２０枚毎となるように接続される。
【０００７】
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に順方向に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。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、その特性上、温度が上がると電流容量が低下する。以上のような理由により、太陽電池素子１を保護するためのバイパスダイオード２、３は太陽電池素子１の直列数が１０〜２０枚毎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。
【０００８】
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付けることは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。
【０００９】
この問題の対策として、端子ボックスの内部から外部に通じる放熱板を端子ボックスに設け、この放熱板にバイパスダイオード２、３を熱伝導可能なように取り付けることも考案されている（特許文献１参照）。
【００１０】
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。
【００１１】
【特許文献１】
実開平５−１２５３号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような対策においては、放熱板を端子ボックスの外部に設けるために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。
【００１３】
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、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。
【００１４】
本発明はこのような従来の問題に鑑みて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。
【００１５】
【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、電気的に接続された複数の太陽電池素子を透光性基板の裏面側に配置するとともに、この太陽電池素子の複数個毎に接続されたバイパスダイオードと前記複数の太陽電池素子の出力を取り出す端子ボックスを設け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の近傍に発熱を感知するための感熱素子を設け、前記バイパスダイオードの発熱を感知したときに、このバイパスダイオードの両端子間を短絡する回路を設けたことを特徴とする。
【００１６】
上記太陽電池モジュールでは、前記バイパスダイオードの両端子間を短絡する回路が前記感熱素子自体であることが望ましい。
【００１７】
また、上記太陽電池モジュールでは、前記感熱素子がバイメタル素子であることが望ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施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、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、７、８はバイパスダイオード２、３の近傍の設けられた感熱素子を示す。
【００１９】
感熱素子７、８は通常はその回路を開いているが、バイパスダイオード２、３が発熱するとそれを感知して回路を短絡するように設定されている。感熱素子７、８は回路が単純になり、コスト面からも耐久性からもそれ自体が直接回路の開閉可能な感熱素子が望ましい。このような感熱素子にはバイメタル素子がある。バイメタル素子では、例えば寸法φ約３ｍｍ×長さ約５ｍｍ、定格電流直流１００Ｖ、８Ａ程度、動作温度１００〜１２０℃程度、耐熱温度２００℃程度のものが用いられる。
【００２０】
また、バイメタル素子以外にサーミスタも使用可能できるが、サーミスタは温度変化によってその抵抗値が変化するため、サーミスタに電圧を供給し、そこに流れる電流値の変化を観る回路が別途必要となるために複雑になり、コスト面からも耐久性からもバイメタル素子が望ましい。
【００２１】
太陽電池モジュールの裏面に配置される端子ボックスの内部では、太陽電池素子１に接続されるインナーリードがプラス側、マイナス側、中間の各出力に分けて取り出されており、プラス側、マイナス側の各々のインナーリードは端子ボックス内で外部回路接続用のケーブルにつながれている。
【００２２】
また、プラス側、マイナス側、中間の各出力には上述のようにバイパスダイオード２、３が接続されており、さらにその各々のバイパスダイオード２、３の近傍には感熱素子７、８が配置される。このバイパスダイオード２、３と感熱素子７、８との位置関係は両者を接触させてもよいし、また３ｍｍ未満で離して配置してもよい。バイパスダイオード２、３と感熱素子７、８が３ｍｍ以上離れている場合は、バイパスダイオード２、３の発熱したときにその熱が感熱素子７、８側に伝わるのに時間がかかり、感熱素子７、８による回路の短絡が遅れることがあるために望ましくない。
【００２３】
このようにすることにより、通常の場合では感熱素子７、８の回路は開いているのでここを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の発熱を感熱素子８が感知してその回路を短絡させるために、バイパスダイオード３に流れる電流は少なくなって発熱は抑えられる。
【００２４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、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らず、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できる。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る太陽電池モジュールによれば、バイパスダイオードの近傍に感熱素子を配置して、このバイパスダイオードの発熱を感知したとき、このバイパスダイオードの両端子間を短絡することから、バイパスダイオードに流れる電流は少なくなり、その発熱は抑えられる。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でつないだり、大容量のバイパスダイオードをつなぐ必要がなくなり、比較的小さな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内部の接続を示す図である。
【図２】一般的な太陽電池モジュール内部の接続を示す図である。
【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：感熱素子
【図１】
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【図２】
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