(57)【要約】【課題】  表面と裏面の発電効率が異なる両面受光型太陽電池モジュールを用いた場合でも、午前と午後の発電電力量の偏差が小さい太陽電池アレイを備えた太陽光発電装置の提供。【解決手段】  本発明の両面受光型太陽電池アレイは、両面受光型太陽電池モジュールの受光面を地表面に対して垂直にかつ受光面を東西方向に向けて設置し、設置する太陽電池モジュールの半数は表面を東向きに設置し、残りの半数の表面を西向に設置し、発電効率の高い面を向けたモジュールの受光面積と発電効率が低い面を向けているモジュールの受光面積とを概略等しくした。【選択図】図１
2005150563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面と裏面との発電効率が異なる両面受光型太陽電池モジュールを、複数個配置した太陽電池アレイを備えた両面受光型太陽光発電装置において、
前記両面受光型太陽電池モジュールが前記太陽電池アレイの第１の受光面に沿って配置してあり、
前記太陽電池アレイの第１の受光面に両面受光型太陽電池モジュールの表面と両面受光型太陽電池モジュールの裏面とが配置されていることを特徴とする両面受光型太陽光発電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の両面受光型太陽光発電装置において、
前記表面を向けて配置した両面受光型太陽電池モジュールの数が、裏面を向けて配置した両面受光型太陽電池モジュールの数と同じか、多いことを特徴とする両面受光型太陽光発電装置。
【請求項３】
請求項１に記載の両面受光型太陽光発電装置において、
前記表面を向けて配置した両面受光型太陽電池モジュールの面積が、裏面を向けて配置した両面受光型太陽電池モジュールの面積と同じか、大きいことを特徴とする両面受光型太陽光発電装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の両面受光型太陽光発電装置において、
前記太陽電池アレイの第１の受光面の方向が、真東を０°とした時に、０〜±３０°の方位に向けて設置してあることを特徴とする両面受光型太陽光発電装置。
【請求項５】
請求項４に記載の両面受光型太陽光発電装置において、
前記太陽電池アレイの第１の受光面が、水平面に対する垂直線から±１５°以内の範囲の角度に設置してあることを特徴とする両面受光型太陽光発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は両面受光型太陽電池アレイ及び該両面受光型太陽電池アレイを備えた太陽光発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池セルの表面だけでなく裏側の面でも太陽光を受けて発電する両面受光型太陽電池セルが知られている。特許文献１や特許文献２には、複数個の両面受光型太陽電池セルを配置した両面受光型太陽電池モジュールを複数個備え、この複数個の太陽電池モジュールを太陽電池アレイにし、この太陽電池アレイを地表面に対して垂直に設置する方法が記載されている。
【０００３】
図２に両面受光型太陽電池アレイに使用する両面受光型太陽電池モジュールの例を示す。両面受光型太陽電池モジュール１は、両面受光型太陽電池セル２を封止材で２枚の透明保護材３の間に封止し、これにフレーム４と、端子ボックス５と、接続用ケーブル６とを取り付けた構造になっている。以下の説明の都合上、端子ボックス５を配置した面を太陽電池モジュールの裏面と定義する。
【０００４】
図３は、図２に示す両面受光型太陽電池モジュール１を複数枚用いた垂直設置型両面受光型太陽電池アレイである。垂直設置両面受光型太陽電池アレイ９は、両面受光型太陽電池モジュール１を受光面が地表面に対して垂直に数段，数列に設置した構造であり、複数個の両面受光型太陽電池モジュール１を電気的に直列に接続したサブアレイ８ａ，８ｂを組合わせて構成する。
【０００５】
この垂直設置した両面受光型太陽電池アレイ９をアレイの受光面を東西方向に設置した際に受光面に照射される日射強度の一日の変化を図４に示す。図４の符号１０ａは水平面での日射強度を示す。図４に示すように午前と午後の日射量が等しい場合には、東向きの受光面と、西向きの受光面とに照射される日射強度はそれぞれ１０ｂ，１０ｃのようになり、東面は午前に、西面は午後にピークができる。受光面を東西方向に向けた両面受光型太陽電池アレイに、図３に示す日射が照射された場合の発電特性は図５に示すようになる。
【０００６】
両面受光形太陽電池モジュールの発電電力は、表面に照射される日射強度に表面の発電効率を乗じて求められる表面発電電力と、裏面に照射される日射強度に裏面の発電効率を乗じて求められる裏面発電電力との合計になる。そのため、両面受光型太陽電池モジュールの表面と裏面の発電効率が等しい場合には、太陽電池アレイの発電電力は図４の符号
１１のグラフのようになり、発電電力のピーク値と発電電力量とが午前と午後で等しくなる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３５８３５３号公報
【特許文献２】特開２００３−８０４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、両面受光型太陽電池モジュールには、両面受光型太陽電池セルの一方の面の発電効率が他方の面より高い場合があるために、太陽電池モジュールの表面と裏面とで発電効率が異なる場合がある。なお、以下の説明の便宜上、両面受光型太陽電池セルの発電効率が高い面を、両面受光型太陽電池セルの表面と定義する。
【０００９】
発電効率に差がある両面受光型太陽電池モジュールを表面を東に向けて図３のように設置した場合、太陽電池モジュールの表面と裏面とがそれぞれ図４の１０ｂ，１０ｃのように一日の合計が等しい日射量を受けても、表面と裏面に発電効率が異なるため、図４の発電電力特性１２のように裏面の発電電力が支配的となる午後は、午前より発電電力のピークが低くなり、発電電力量は午前より低下する。
【００１０】
このため、表面の発電効率と裏面の発電効率とが異なる両面受光型太陽電池モジュールを用いて太陽電池アレイの受光面を東西方向に向けて設置した場合、午前と午後で同等の発電電力量を得ることができない問題が生じる。また、その太陽電池アレイで発電した電力を電力変換装置を介して電力系統へ送電する際には、電力変換装置の容量は午前中の電力ピークに合わせた設計が必要となり、機器の使用率が低下する問題も生じる。
【００１１】
本発明の目的は、表面と裏面の発電効率が異なる両面受光型太陽電池モジュールを用いた場合でも、午前と午後の発電電力量の偏差が小さい太陽電池アレイを備えた太陽光発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の両面受光型太陽電池アレイは、表面と裏面の発電効率に差がある両面受光型太陽電池モジュールを複数個備え、両面受光型太陽電池モジュールの受光面を地表面に対して垂直にかつ受光面を東西方向に向けて設置し、設置する太陽電池モジュールの半数は表面を東向きに設置し、残りの半数の表面を西向に設置し、発電効率の高い面を向けたモジュールの受光面積と発電効率が低い面を向けているモジュールの受光面積とを概略等しくした。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の太陽電池アレイによれば、両面受光型太陽電池セルや、両面受光型太陽電池モジュールの発電効率の差異に由来する時間的な発電電力量の差をなくすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明の詳細を図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１５】
本実施例は、図１に示すように、複数枚の両面受光型太陽電池モジュール１３ａ，13ｂを電気的に直列に接続したサブアレイ１５ａ，１５ｂにより構成される垂直設置両面受光型太陽電池アレイを地表面に対して垂直に設置したものである。なお、以下説明の便宜上、地表面に対して垂直とは、太陽電池の出力が概略同じである、水平面に対する垂直線から±１５°以内の範囲の角度を指す。本実施例の両面受光型太陽電池モジュール１３ａ，１３ｂは、モジュールの表面と端子ボックス５がある裏面とで発電効率が異なる。なお、図１（ａ）はモジュールの表面を、図１（ｂ）はモジュールの裏面を示す。
【００１６】
本実施例の両面受光型太陽電池アレイは、受光面を真東または真西を中心に±３０°に入る範囲の方位に向けて設置し、太陽電池アレイを構成するサブアレイ１５ａを太陽電池モジュールの表面を東向きに、サブアレイ１５ｂを１８０°反対方向、つまり太陽電池モジュールの表面を西向きに設置する。なお、本実施例ではサブアレイ１５ａとサブアレイ１５ｂとを同数とした。
【００１７】
本実施例の両面受光型太陽電池アレイ１４の発電電力特性を図６に示す。サブアレイ
１５ａの発電電力は、図６の発電電力１６ａのように午前の発電電力量の方が午後の発電電力量より多く、サブアレイ１５ｂの発電電力は発電電力１６ｂのように午後の方が午前より多い特性を示す。
【００１８】
両面受光型太陽電池アレイ１４の発電電力はサブアレイ１５ａ，１５ｂの発電電力16ａ，１６ｂの合計であることから、両面受光型太陽電池アレイ１４の発電特性は発電電力特性１７のようになり、午前と午後の発電電力が等しくなる。
【００１９】
このように本実施例では、両面受光型太陽電池モジュールの表面を全て東向きに設置した場合と比べ、午前中の発電電力のピークが減少、午後は増加し、午前と午後の発電電力のピークが等しくなる。このため、太陽電池アレイで発電した電力を電力変換装置により電力系統へ送電する場合には、発電電力のピークが低減されるため、変換装置の定格容量の低減，使用率が向上する。
【００２０】
本実施例では、同じ形状のモジュールを組合わせて太陽電池アレイを構成しているので、表面を東向きにした両面受光型太陽電池モジュール１と、逆に表面を西向きにした両面受光型太陽電池モジュール１の数は同数であることが好ましい。なお、太陽電池アレイが奇数枚、すなわち２ｎ＋１（ｎは正の整数）のモジュールで構成されている場合は、ｎ枚の両面受光型太陽電池モジュール１の表面が西向きに設置されていれば良い。また、太陽電池アレイを構成するモジュールが５〜６枚より少ない場合には、少なくとも１枚の両面受光型太陽電池モジュール１が表面を東向きに、残りの両面受光型太陽電池モジュール１の表面が西向きに設置されていれば、両面受光型太陽電池モジュールの発電効率の差異に由来する、時間的な発電電力量の差を小さくできる。
【実施例２】
【００２１】
本実施例を図７に示す。本実施例が実施例１と異なる点は、図７に示すように実施例１で説明した方向に設置した太陽電池アレイに加えて、受光面を真南または真北を中心に
±３０°に入る範囲の方位に向けて設置した太陽電池アレイを備え、この太陽電池アレイがサブアレイ１８ａ，１８ｄを備えたことである。なお、図７ではサブアレイ１８ａ，
１８ｄは発電効率が高いモジュールの表面を南側に向けてある。
【００２２】
図７に示すような太陽電池アレイの一部にサブアレイ１８ｂ，１８ｃのような受光面が東西方向を向いたものがある場合でも、サブアレイ１８ｂはモジュールの表面を東向き、サブアレイ１８ｃはモジュールの表面を西向きに設置したので、サブアレイ１８ｂ，18ｃの部分の発電電力特性は図６と同様になり、発電効率の差異に由来する、時間的な発電電力量の差を小さくできる。
【実施例３】
【００２３】
本実施例を図８に示す。本実施例の両面太陽電池アレイは図８に示すように、垂直方向にモジュールを並べたものであり、サブアレイ１９ａは表面を東向き、サブアレイ１９ｂは表面を西向きに設置した。
【００２４】
本実施例でも同じ形状のモジュールを組合わせて太陽電池アレイを構成しているので、表面を東向きにした両面受光型太陽電池モジュール１と、逆に表面を西向きにした両面受光型太陽電池モジュール１の数は同数であることが好ましい。なお、太陽電池アレイが奇数枚、すなわち２ｎ＋１（ｎは正の整数）のモジュールで構成されている場合は、ｎ枚の両面受光型太陽電池モジュール１の表面が西向きに設置されていれば良い。また、太陽電池アレイを構成するモジュールが５〜６枚より少ない場合には、少なくとも１枚の両面受光型太陽電池モジュール１が表面を東向きに、残りの両面受光型太陽電池モジュール１が表面が西向きに設置されていれば、両面受光型太陽電池モジュールの発電効率の差異に由来する、時間的な発電電力量の差を小さくできる。
【実施例４】
【００２５】
本実施例では、太陽電池アレイが面積の異なる両面受光型太陽電池モジュールを組合わせたものである点が実施例１から実施例３と異なる。本実施例では、受光面を真東または真西を中心に±３０°に入る範囲の方位に向けて設置した太陽電池アレイで、両面受光型太陽電池モジュールの、東向きの表面の面積Ｓ１と東向きの裏面の面積Ｓ２とが同じになるように配置した。なお、東向きの表面の面積Ｓ１は、東向きの裏面の面積Ｓ２を１００とした場合に５０から２００の面積であれば両面受光型太陽電池モジュールの発電効率の差異に由来する、時間的な発電電力量の差を小さくできる。
【実施例５】
【００２６】
本実施例では、太陽電池アレイが、モジュールの一方面の面にセルの表面と裏面を向けた複数の両面受光型太陽電池セル２を配置した両面受光型太陽電池モジュール１も備えている点が実施例１から実施例４と異なる。
【００２７】
本実施例では、セルの表面を向けた両面受光型太陽電池セルの個数Ｎ１とセルの裏面を向けた両面受光型太陽電池セルの個数Ｎ２とが、同じであることが好ましいが、裏面を向けた両面受光型太陽電池セルの個数Ｎ２を１００としたときに、表面を向けた両面受光型太陽電池セルの個数Ｎ１が５０から２００であれば、両面受光型太陽電池モジュールの発電効率の差異に由来する、時間的な発電電力量の差を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施例１の両面受光型太陽電池アレイの説明図である。
【図２】両面受光型太陽電池モジュールの構造の説明図である。
【図３】従来技術の両面受光型太陽電池モジュールを用いた、垂直設置両面受光型太陽電池アレイの説明図である。
【図４】図３の両面受光型太陽電池アレイに照射される日射強度特性の説明図である。
【図５】図３の両面受光型太陽電池アレイの発電電力特性の説明図である。
【図６】実施例１の両面受光型太陽電池アレイの発電電力特性の説明図である。
【図７】実施例２の両面受光型太陽電池アレイの説明図である。
【図８】実施例３の両面受光型太陽電池アレイの説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１，１３ａ，１３ｂ…両面受光型太陽電池モジュール、２…両面受光型太陽電池セル、３…透明保護材、４…フレーム、５…端子ボックス、６…接続用ケーブル、７…支柱、
８ａ，８ｂ，１５ａ，１５ｂ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ…サブアレイ、９，１４…両面受光型太陽電池アレイ、１０ａ…水平面日射強度特性、１０ｂ…垂直東面日射強度特性、１０ｃ…垂直西面日射強度特性、１１，１２，１６ａ，１６ｂ，１７…発電電力特性。
【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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