(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池モジュールが直列接続されて構成された太陽電池ストリングから成り、該太陽電池ストリングの電極取り出し部がアレイの最外周部以外のモジュールに存在しているストリングを有しているか、または、該太陽電池ストリングがアレイ内部で折り返して、電気回路が往復するように配線されている太陽電池アレイにおいて、
前記太陽電池モジュールは、太陽電池素子と、該太陽電池素子に電気的接続された出力リード線と、該太陽電池素子と該出力リード線の電気的接続部上に配置された正極用ならびに負極用それぞれの端子箱と、該出力リード線の先端に接続され、かつ正極用と負極用では互いに形状が異なるコネクタとを有し、
隣接するストリングの電極取り出し部相互で、同一極性電極が並ぶようにした場所を、１個所以上有することを特徴とする太陽電池アレイ。
【請求項２】
隣接するストリングの電極取り出し部相互で同一極性電極が並ぶようにした場所を、可能な限り多くしたことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池アレイ。
【請求項３】
前記太陽電池モジュールが、裏面金属補強板を有し、その形状が屋根建材と概同一形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池アレイ。
【請求項４】
少なくとも請求項１〜３いずれかに記載の太陽電池アレイを有することを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項５】
太陽電池アレイが住宅屋根上に設置され、系統連系インバーターを有し、商用電力系統に太陽電池アレイからの発電電力を逆潮流可能であることを特徴とする請求項４に記載の太陽光発電システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は太陽光発電システムで用いられるアレイの構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、屋根に太陽電池を設置し、商用電力系統に逆潮流を行う住宅用太陽光発電システムが普及しつつある。図３に、そのような系統連系太陽光発電システムの一例を示した。複数の太陽電池モジュールの直列体である太陽電池ストリングごとに延長ケーブルが接続され、接続箱にて並列接続されてアレイを構成し、系統連系インバーターで電気機器と商用系統に電力を供給する。
【０００３】
このようなアレイとしては、従来、図８に示すように、正極から負極までが一直線で折り返しがなく、なおかつ、アレイ内部にストリング端（電極取り出し部）が無い、モジュールが一直線に並んでいるタイプが挙げられる。
【０００４】
しかし、かかるタイプのストリングを用いる場合は、設置する場所と広さに制約が生じる。即ち、長さおよび幅がモジュールのそれの整数倍になるような場所が必要であり、特に図６に例示した住宅屋根のような多種多様な設置形態が取られ得る場合には、特別なケース以外では適用できない。
【０００５】
そこで、図２に示すような、折り返しのある（モジュールが一直線に並ばない）ストリングを有し、アレイ内部にストリング端（電極取り出し部）があるアレイ、図５に示すような、折り返しのある（モジュールが一直線に並ばない）ストリングを有し、アレイ内部にストリング端（電極取り出し部）が無いアレイ等の折り返しのあるストリングを有するタイプが最も頻繁に使用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、かかるタイプでは、図２，図５に示すように、隣り合うストリング端が異極性となるようにストリングが配置されているため、ストリング数が増えるにつれて、必要とされる延長ケーブルの数が増えて費用（材料費と工事費）がかさむという問題があった。
【０００７】
また、延長ケーブルを接続する前では、どこまでが１ストリングなのかがわかりにくく、延長ケーブルを間違った位置に接続してしまうという問題もあった。アレイの中途で接続位置を間違えると、あたかも洋服のボタンの掛け違えのようになってしまって、最終的な電圧チェックするまで気が付かず、その場合には配線をやりなおしせざるを得ず、大変な手間がかかってしまう。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題点を解決するために、複数の太陽電池モジュールが直列接続されて構成された太陽電池ストリングから成り、該太陽電池ストリングの電極取り出し部がアレイの最外周部以外のモジュールに存在しているストリングを有しているか、または、該太陽電池ストリングがアレイ内部で折り返して、電気回路が往復するように配線されている太陽電池アレイにおいて、前記太陽電池モジュールは、太陽電池素子と、該太陽電池素子に電気的接続された出力リード線と、該太陽電池素子と該出力リード線の電気的接続部上に配置された正極用ならびに負極用それぞれの端子箱と、該出力リード線の先端に接続され、かつ正極用と負極用では互いに形状が異なるコネクタとを有し、隣接するストリングの電極取り出し部相互で、同一極性電極が並ぶようにした場所を少なくとも１個所有する事を特長とする太陽電池アレイ、という構成をとる。
【０００９】
本発明の太陽電池アレイにあっては、隣り合ったストリング終端／初端が同極性となっている。したがって、その場所で並列接続が可能であり、延長ケーブルの数を約半分にできるのである。ケーブル節約効果は、可能な限りそのような同極配置を実施した場合に顕著となる。
【００１０】
また、隣り合ったストリングを同極性としてあるので、ストリングの終端が容易に判別でき、延長ケーブルの誤接続を起こし難い。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、実施形態を元に本発明を具体的かつ詳細に説明する。
【００１２】
（ストリングの電極取り出し部がアレイの最外周部以外のモジュールに存在しているストリングを有しており、ストリングがアレイ内部で折り返して、電気回路が往復するように配線されているアレイ）
本例では、通常の個人住宅屋根で好んで用いられる横ぶき金属屋根建材一体型太陽電池モジュールを用いて本発明を実施し、その効果を明らかにする。
【００１３】
図１は、本例のアレイを示す図であり、図１１はその回路図である。一方、図２は従来方法で構成されたアレイを示す図であり、図１０はその回路図である。
【００１４】
太陽電池モジュールとしては、ステンレス基板上にアモルファスシリコンを含んだ光電変換層を堆積してなる光電変換層を有した太陽電池素子を用いた横ぶき金属屋根建材一体型モジュール（キヤノン製、型式名ＳＲ２−０１）５４枚を準備し、９直列６並列のアレイを構成する。このモジュールには正負極それぞれの端子箱とコネクタ付き接続ケーブルが具備されており、直列接続は大変簡単に実行できる。太陽電池モジュールは、本形態で用いたようなアモルファス半導体を用いたものの他にも結晶シリコンを用いたものなど、多種多様な変更が可能であり、そのような変更自体は本発明の意図するところに何ら影響は与えない。
【００１５】
図１に示すように、本発明のアレイでは、隣合うストリング端が同一極性となるように配置されており、たとえばストリング１の負極Ｓ１−とストリング２の負極Ｓ２−が隣接させられている。一方、図２に示すように、従来のアレイでは、隣合うストリング端が異極性となるように配置されている。
【００１６】
図１１に示すように、本発明のアレイでは、コネクタのついた延長ケーブルを使用して、ストリング端の電極取り出し部と接続箱を接続する際に、隣り合うストリングを並列接続して、例えばストリング１とストリング２の負極同士、ストリング２とストリング３の正極同士を一本にまとめることができる。このため従来法では図１０に示すように、延長ケーブルはストリング数の２倍、すなわち１２本必要だが、本例では７本で済むのである。
【００１７】
但し、ストリング同士が離れてしまうと、並列接続に使用するケーブルが必要になり、延長ケーブルの節約効果が小さくなるので、本発明の適用されるアレイは略同一面であることが好ましい。
【００１８】
また、本発明のアレイにあっては電気接続されていなくとも、どこがストリングの終端なのかは、一目瞭然であり、直列接続時に間違えて次のストリングまで接続してしまうことがないし、延長ケーブルを間違った位置に接続してしまうこともない。
【００１９】
尚、本発明では、隣り合ったストリングがストリング端のそばで並列接続される。通常、太陽電池ストリングを並列接続するには、ストリングごとに逆流防止ダイオードを挿入する必要があり、本発明においても、一見、アレイそばの並列配線上で逆流防止ダイオードを設置するのが必要なように思われるが、実はアレイ上では隣り合ったストリングの同極の片方が接続されるのみであり、全体的な並列接続は従来と同様に接続箱内で逆流防止ダイオードを介して接続されるので、そのような特別の配慮は不要である。この意味では、本発明のアレイ近傍の並列接続は、従来実施されていたような並列接続とは異なっており、あえて命名すれば、「不完全並列接続」とか「半並列接続」と呼ぶべき性質のものである。
【００２０】
図１に示すアレイを、延長ケーブルで接続箱に導き、接続箱内で全部を並列接続し、インバーターに接続して、図３に示す系統連系太陽光発電システムに本発明のアレイを適用したシステムが構築される。
【００２１】
（ストリングがアレイ内部で折り返して、電気回路が往復するように配線されているアレイ）
図４は、本例のアレイを示す図であり、図５は従来方法で構成されたアレイを示す図である。
【００２２】
本例では、図９に示す金属瓦棒建材一体型太陽電池モジュールを用いた。本モジュールも前実施形態と同様にアモルファスシリコンを用いた太陽電池素子を採用しており、裏面金属補強板を一般の屋根建材形状にしてある。太陽電池モジュールの形状の変更は本発明の思想には影響はないので、アルミフレームのついた物であっても良い。このようなモジュール３２枚を使って８直列４並列なるアレイを構成した。
【００２３】
この場合も、前実施形態と同様に、延長ケーブルの節約ならびにストリング端の容易な識別が実現できていることが、明らかである。
【００２４】
この例で注意すべきは、ストリングが折り返されて電気回路が往復するように配線されているが、アレイの内部にはストリング端部がなく、アレイ端部にのみストリング端部が存在することである。このようにすると、一端に電気出力部が集まるので、多くのシステムでこのような設置方法が好んで用いられる。
【００２５】
本発明は、上記のようなアレイ端部にのみストリング集電部がある場合にも有用である。
【００２６】
（ストリングの電極取り出し部がアレイの最外周部以外のモジュールに存在しているストリングを有しているアレイ）
本例では、ストリングを折り返さずに設置可能な大型のアレイに本発明を適用した例を説明する。図７は、本例のアレイを示す図である。
【００２７】
本例では結晶シリコンを用いたモジュール（昭和シェル製、型式名ＧＬ１３６）を使用してストリングを構成した。このモジュールも正負個別に端子箱があり、この中に電線を圧着端子でネジどめできるようになっている。端子箱は正負が一つの箱に入っていても本発明の構成は実現可能である。しかしながら、多くの場合、別々の方がアレイの配線の自由度は高まる。このモジュールを横方向に一直線に１０枚並べたストリングを構成し、これを９個並列にして、アレイを作ることにした。
【００２８】
本発明のアレイでは、ストリング１，２，４，５，７，８の６本のストリング負極が並列化可能であり、本発明のねらいが達成されている事がわかる。
【００２９】
ここで注意すべきは、ストリングには全く折り返しが無いことである。折り返しが無くてもアレイ内部にストリングの端部が存在するので、本発明の効果を奏することができる。
【００３０】
上述のように、大型のアレイであっても、本発明は実質的な効果を上げる事ができるのである。
【００３１】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明は、複数の太陽電池モジュールが直列接続されて構成された太陽電池ストリングから成り、該太陽電池ストリングの電極取り出し部がアレイの最外周部以外のモジュールに存在しているストリングを有しているか、または、該太陽電池ストリングがアレイ内部で折り返して、電気回路が往復するように配線されている太陽電池アレイにおいて、隣接するストリングの電極取り出し部相互で、同一極性電極が並ぶようにした場所を少なくとも１個所有する。
【００３２】
従って、電気接続しない時でもストリング端が容易に判別可能であり、その結果、延長ケーブルの誤接続を生じ難い。
【００３３】
また、ストリングの並列化がストリング端で可能であり、延長ケーブル数を約半分にでき、その結果、接続箱における回路数を減らすことができ、断路器等の数が減らせるので、接続箱自体もコストダウンできる。
【００３４】
更に、ストリングを折り返したり、アレイ内部に取り出し部がある場合でも適用できるから、図８に示したような従来方法と異なり、多種多様な形態の設置場所にアレイ設置できる。
【００３５】
このような優れた効果を有する本発明の産業上の利用価値はきわめて高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアレイの実施形態を示す図である。
【図２】従来のアレイを示す図である。
【図３】系統連系太陽光発電システムの一例である。
【図４】本発明のアレイの実施形態を示す図である。
【図５】従来のアレイを示す図である。
【図６】太陽電池モジュールの葺かれた横ぶき屋根を示す図である。
【図７】本発明のアレイの実施形態を示す図である。
【図８】従来のアレイを示す図である。
【図９】図４のアレイで用いた瓦棒型太陽電池モジュールの外観を表す図である。
【図１０】図２のアレイの回路図である。
【図１１】図１のアレイの回路図である。
【図１】
0004521895.tif 000002
【図２】
0004521895.tif 000003
【図３】
0004521895.tif 000004
【図４】
0004521895.tif 000005
【図５】
0004521895.tif 000006
【図６】
0004521895.tif 000007
【図７】
0004521895.tif 000008
【図８】
0004521895.tif 000009
【図９】
0004521895.tif 000010
【図１０】
0004521895.tif 000011
【図１１】
0004521895.tif 000012