(57)【要約】【課題】良好な発電特性とデザイン性とを両立する。【解決手段】固定レール１３には、セルユニット１２の発電特性に応じた種類ごとに、セルユニット１２を保持する複数の溝部が、セルユニット１２の受光面に対して垂直な方向に層状に設けられている。また、その溝部ごとに、セルユニット１２を電気的に接続する配線材が配設されている。そして、複数の固定レール１３を平行に配置し、それぞれの固定レール１３の間にセルユニット１２が平面的に配置される。本発明は、例えば、色素増感型太陽電池セルを有する発電パネル装置に適用できる。【選択図】図２
2012114300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面で受光した光に応じて発電するセルを有するセルユニットと、
前記セルユニットの発電特性に応じた種類ごとに、前記セルユニットを保持する複数の保持部が前記受光面に対して垂直な方向に層状に設けられた保持手段と、
前記保持手段の保持部ごとに配設され、前記セルユニットを電気的に接続する配線材と
を備える発電装置。
【請求項２】
前記保持手段は、列状に配置された複数枚の前記セルユニットを保持するレール部材であり、前記保持部は、前記レール部材の側面に形成された溝部である
請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
複数の前記レール部材が平行に配置され、前記レール部材の間に前記セルユニットが平面的に配置される
請求項２に記載の発電装置。
【請求項４】
前記セルユニットは、複数の前記セルが直列接続されて構成される
請求項１に記載の発電装置。
【請求項５】
前記セルユニットの種類ごとに設けられ、各種類の前記セルユニットそれぞれから最大の電力が得られるように制御する制御手段
をさらに備える請求項１に記載の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電装置に関し、特に、良好な発電特性とデザイン性とを両立することができるようにした発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽光発電モジュールの設置は、屋根の上や広大など直射日光が垂直に当たる場所などに限られていた。ところで、近年では、色素増感型太陽電池などのように、低照度または低入射角であっても発電特性に優れた太陽電池が登場しており、これによりマンションのベランダやビルの壁面等に太陽光発電モジュールを設置することが可能になってきている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、長辺が互いに平行に配置された複数枚の羽根板の、各羽根板上に、色素増感型太陽電池が電気的に直列または並列に接続されて取り付けられて構成された色素増感型太陽電池ブラインドが開示されている。
【０００４】
また、ビルの壁面に太陽電池を設置する場合、採用する色素を選択することにより色や柄をデザインすることの可能な色素増感型太陽電池を用いることにより、太陽電池セルによるモザイクアートを表現することが可能になっている。
【０００５】
例えば、特許文献２には、異なる色素からなる複数の色素増感型太陽電池をデザインに応じて適宜設定することが開示されている。
【０００６】
ところで、色素により色の異なる色素増感型太陽電池セルやデザインされた色素増感型太陽電池セルは、それぞれ発電特性が異なる。特性の異なる太陽電池セルを直列に接続すると、発電特性の高いセルは発電特性の低いセルに統合され十分な出力を得ることが困難であった。即ち、一般的な太陽電池セルのように、直列に接続して太陽光発電モジュールを構成した場合には、出力が低下することになる。
【０００７】
また、壁面に作成するアートに採用される色の太陽電池セルにあわせて各々配線することは数量や配線の量からも現実的でなく、そのメンテナンス性が低かった。
【０００８】
一般的に、同一の特性を備えたセルを複数接続することによって、モジュールが構成され、さらに同一の特性のモジュールを複数接続することによって太陽光発電システムが構成される。このような構成において、部分的な影などの影響を受けたことによりセルの特性が変化した場合でも、できるだけ最大出力を得ることができるようにする為に、MPPT（Maximum Power Point Tracking）制御が行われている。MPPT制御では、モジュールの発電特性（V-I特性）と動作範囲との関係において、最大の電力を得られる最大出力点を維持するように、モジュールからの出力が制御される。
【０００９】
例えば、図１には、２つの異なるV-I特性が示されており、それぞれの最大出力点（図１のMPP1およびMPP2）を維持するように制御を行うことが望ましい。しかしながら、従来、このような特性の異なるセルを同一のシステムに接続した場合には、それぞれの最大出力点を維持するような制御は行われていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−１１３３６５号公報
【特許文献２】特開２００５−３４６９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したように、色素増感型太陽電池に代表される色や柄を持つことによってそれぞれ特性の異なる太陽電池セルを用いて、デザインを優先させた場合には、それぞれの発電特性が異なることによって、システム全体としての発電特性が低下してしまう。一方、発電特性を優先させた場合には、デザイン性が損なわれることになる。このように、従来のシステムでは、良好な発電特性とデザイン性とを両立することは困難であった。
【００１２】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、良好な発電特性とデザイン性とを両立することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一側面の発電装置は、受光面で受光した光に応じて発電するセルを有するセルユニットと、セルユニットの発電特性に応じた種類ごとに、セルユニットを保持する複数の保持部が受光面に対して垂直な方向に層状に設けられた保持手段と、保持手段の保持部ごとに配設され、セルユニットを電気的に接続する配線材とを備える。
【００１４】
本発明の一側面においては、受光面で受光した光に応じて発電するセルを有するセルユニットの発電特性に応じた種類ごとに、セルユニットを保持する複数の保持部が受光面に対して垂直な方向に層状に設けられ、それらの保持部ごとに配設された配線材によりセルユニットが電気的に接続される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の一側面によれば、良好な発電特性とデザイン性とを両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】モジュールの発電特性（V-I特性）と動作範囲とを示す図である。
【図２】本発明を適用した発電パネル装置の一実施の形態の構成例を示す図である。
【図３】発電パネル装置の電気的な接続構成の例を示す図である。
【図４】制御ユニットの構成について説明する図である。
【図５】セルユニットの固定構造を示す図である。
【図６】セルユニットの変形例を示す図である。
【図７】セルユニットを直列で多段接続する構成例を示す図である。
【図８】アモルファスシリコンタイプのセルを採用したセルユニットを含むレールユニットの構成例を示す図である。
【図９】発電パネル装置の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
図２は、本発明を適用した発電パネル装置の一実施の形態の構成例を示す図である。図２の下側に、発電パネル装置の正面図が示されており、その正面図の上側に、発電パネル装置の上面図が示されている。
【００１９】
発電パネル装置１１は、複数枚のセルユニット１２が配列されて構成されており、図２の構成例では、縦×横が５×４である２０枚のセルユニット１２が平面的に配置されて構成される。また、この２０枚のセルユニット１２は、互いに平行に配置された５本の固定レール１３により交換可能に固定されている。
【００２０】
即ち、図２の発電パネル装置１１は、セルユニット１２ａ−１乃至１２ａ−５、セルユニット１２ｂ−１乃至１２ｂ−３、セルユニット１２ｃ−１乃至１２ｃ−３、セルユニット１２ｄ−１乃至１２ｄ−９、および、固定レール１３−１乃至１３−５を備えて構成される。なお、以下適宜、セルユニット１２ａ−１乃至１２ａ−５、セルユニット１２ｂ−１乃至１２ｂ−３、セルユニット１２ｃ−１乃至１２ｃ−３、セルユニット１２ｄ−１乃至１２ｄ−９のそれぞれを区別する必要がない場合、セルユニット１２と称する。また、固定レール１３−１乃至１３−５のそれぞれを区別する必要がない場合、固定レール１３と称する。
【００２１】
セルユニット１２は、例えば、色素増感型の太陽電池セル（DSSC：Dye-Sensitized Solar Cell）を有しており、受光面において受光した光に応じた電力を発生する。一般的に、色素増感型の太陽電池セルは、色素ごとに異なる発電特性を備えている。
【００２２】
セルユニット１２ａ−１乃至１２ａ−５は、例えば、赤色系の色素を含む色素増感型の太陽電池セルであり、それぞれ同一の発電特性を備えている。また、セルユニット１２ｂ−１乃至１２ｂ−３は、例えば、黄色系の色素を含む色素増感型の太陽電池セルであり、それぞれ同一の発電特性を備えている。また、セルユニット１２ｃ−１乃至１２ｃ−３は、例えば、緑色系の色素を含む色素増感型の太陽電池セルであり、それぞれ同一の発電特性を備えている。また、セルユニット１２ｄ−１乃至１２ｄ−９は、例えば、青色系の色素を含む色素増感型の太陽電池セルであり、それぞれ同一の発電特性を備えている。
【００２３】
そして、セルユニット１２ａ−１乃至１２ａ−５と、セルユニット１２ｂ−１乃至１２ｂ−３と、セルユニット１２ｃ−１乃至１２ｃ−３と、セルユニット１２ｄ−１乃至１２ｄ−９とは、それぞれ異なる発電特性を備えている。
【００２４】
固定レール１３の両側面には、固定レール１３の長手方向に伸びる４本の溝部が、セルユニット１２の受光面に対して垂直な方向（図２に示す上面図の上下方向）に層状に設けられている。そして、固定レール１３は、それらの溝部ごとに、同一の発電特性を備えるセルユニット１２を固定（保持）する構造となっている。
【００２５】
例えば、固定レール１３−１乃至１３−５の最下層に設けられた溝部には、セルユニット１２ａが固定され、下から２層目に設けられた溝部には、セルユニット１２ｂが固定される。また、固定レール１３−１乃至１３−５の下から３層目に設けられた溝部には、セルユニット１２ｃが固定され、最上層（下から４層目）に設けられた溝部には、セルユニット１２ｄが固定される。
【００２６】
具体的には、図２の右から１番目の列では、セルユニット１２ｄ−５乃至１２ｄ−９が、固定レール１３−４および１３−５の最上層の溝部に固定される。図５を参照して後述するように、固定レール１３の溝部には、セルユニット１２を電気的に接続するための配線材が配設されている。従って、右から１番目の列では、同一の発電特性を備える５つのセルユニット１２ｄ−５乃至１２ｄ−９は、固定レール１３−４および１３−５の最上層の溝部に配設されている配線材により並列に接続される。
【００２７】
また、図２の右から２番目の列では、同一の発電特性を備える２つのセルユニット１２ｃ−２および１２ｃ−３が、固定レール１３−３および１３−４の下から３層目の溝部に固定されるとともに、その溝部に配設されている配線材により並列に接続される。同様に、右から２番目の列では、同一の発電特性を備える２つのセルユニット１２ｂ−２および１２ｂ−３が、固定レール１３−３および１３−４の下から２層目の溝部に固定されるとともに、その溝部に配設されている配線材により並列に接続される。また、右から２番目の列では、セルユニット１２ａ−５が、固定レール１３−３および１３−４の最下層の溝部に固定されるとともに、その溝部に配設されている配線材により接続される。
【００２８】
以下、同様に、図２の右から３番目および４の列でも、同一の発電特性を備えるセルユニット１２が、それぞれ対応する層の溝部に固定されるとともに、その溝部に配設されている配線材により並列に接続される。
【００２９】
このように、発電パネル装置１１は、４色のセルユニット１２がタイル状に並べられて構成されおり、固定レール１３に沿って並べられる５つのセルユニット１２を１列単位として、１列単位ごとに、同一の発電特性を備えるセルユニット１２が並列に接続される。
【００３０】
なお、以下適宜、一対の固定レール１３の間に配置される複数のセルユニット１２から構成され、固定レール１３の溝部ごとに、同一の発電特性を備えるセルユニット１２が並列に接続されて構成される列単位のユニットを、レールユニット１４と称する。例えば、発電パネル装置１１の左から１番目のレールユニット１４−１は、上側から順に、セルユニット１２ａ−１、セルユニット１２ｂ−１、セルユニット１２ｃ−１、セルユニット１２ｄ−１、およびセルユニット１２ａ−２を備えて構成される。
【００３１】
同様に、レールユニット１４−２は、上側から順に、セルユニット１２ｄ−２、セルユニット１２ａ−３、セルユニット１２ｄ−３、セルユニット１２ａ−４、およびセルユニット１２ｄ−４を備えて構成される。また、レールユニット１４−３は、上側から順に、セルユニット１２ｃ−２、セルユニット１２ｂ−３、セルユニット１２ａ−５、セルユニット１２ｂ−３、およびセルユニット１２ｃ−３を備えて構成される。また、レールユニット１４−４は、セルユニット１２ｄ−５乃至１２ｄ−９を備えて構成される。
【００３２】
なお、色ごとのセルユニット１２の配置は、図２の構成例に限定されるものではなく、発電パネル装置１１により表現されるデザインに応じて任意の配置とすることができる。例えば、レールユニット１４ごとに同色のセルユニット１２を配置することでストライプ柄のデザインを表現することができる。
【００３３】
次に、図３は、発電パネル装置１１の電気的な接続構成の例を示す図である。
【００３４】
図３に示すように、発電パネル装置１１は、レールユニット１４ごとに制御ユニット１５を備えて構成される。
【００３５】
レールユニット１４−１は制御ユニット１５−１に接続され、レールユニット１４−２は制御ユニット１５−２に接続され、レールユニット１４−３は制御ユニット１５−３に接続され、レールユニット１４−４は制御ユニット１５−４に接続されている。そして、制御ユニット１５−１乃至１５−４からの出力は、後段の回路、例えば、図示しない蓄電制御回路や系統連結のためのDC/AC（Direct Current/ Alternating Current）変換回路などに接続される。
【００３６】
制御ユニット１５−１乃至１５−４は、MPPT制御回路１６−１乃至１６−４、およびダイオード１７−１乃至１７−４をそれぞれ備えて構成される。
【００３７】
MPPT制御回路１６−１乃至１６−４は、レールユニット１４−１乃至１４−４それぞれから最大の電力を得ることができるように、最適なMPPT制御を行う。ダイオード１７−１乃至１７−４は、MPPT制御回路１６−１乃至１６−４から出力される電力の逆流をそれぞれ防止する。
【００３８】
上述したように、レールユニット１４−１乃至１４−４には、発電特性の異なるセルユニット１２が含まれている。そして、発電パネル装置１１において最大の電力を得るためには、発電特性の異なるセルユニット１２ごとにMPPT制御を行うことが望ましい。そこで、発電パネル装置１１では、制御ユニット１５−１乃至１５−４ごとに、４種類のセルユニット１２ａ乃至１２ｄに対応して、４つのMPPT制御回路１６を備えている。
【００３９】
図４を参照して、制御ユニット１５−１の構成について説明する。なお、制御ユニット１５−２乃至１５−４は、制御ユニット１５−１と同様に構成されており、その詳細な説明は省略する。
【００４０】
図４に示すように、制御ユニット１５−１は、MPPT制御回路１６−１ａ乃至１６−１ｄ、およびダイオード１７−１ａ乃至１７−１ｄを備えて構成される。
【００４１】
図２を参照して説明したようにレールユニット１４−１は、セルユニット１２ａ−１および１２ａ−２、セルユニット１２ｂ−１、セルユニット１２ｃ−１、並びにセルユニット１２ｄ−１を備えて構成されている。そして、セルユニット１２ａ−１および１２ａ−２は、同一の発電特性を備えており、セルユニット１２ａ−１および１２ａ−２と、セルユニット１２ｂ−１と、セルユニット１２ｃ−１と、セルユニット１２ｄ−１とは、それぞれ異なる発電特性を備えている。
【００４２】
従って、セルユニット１２ａ−１および１２ａ−２は、MPPT制御回路１６−１ａに接続され、MPPT制御回路１６−１ａが、セルユニット１２ａ−１および１２ａ−２に対するMPPT制御を行う。また、セルユニット１２ｂ−１乃至１２ｄ−１は、MPPT制御回路１６−１ｂ乃至１６−１ｄにそれぞれ接続され、MPPT制御回路１６−１ｂ乃至１６−１ｄが、セルユニット１２ｂ−１乃至１２ｄ−１に対するMPPT制御をそれぞれ行う。
【００４３】
このように、レールユニット１４−１では、セルユニット１２の発電特性（色）ごとに１系統のストリングスが形成されるので、MPPT制御回路１６−１ａ乃至１６−１ｄそれぞれに並列に接続されるセルユニット１２の特性が揃っている。これにより、MPPT制御回路１６−１ａ乃至１６−１ｄは、それぞれの系統のセルユニット１２ごとに最大出力が得られるようにMPPT制御を行うことができる。即ち、発電特性の異なるセルユニット１２を並列に接続した際に、セルユニット１２の開放電圧Ｖｏｃおよび最大出力が得られる電圧Ｖｍｐを、略同一とみなすことができ、MPPT制御を適用することができる。
【００４４】
MPPT制御回路１６−１ａ乃至１６−１ｄにより一定の電圧となるように制御されて出力される電力は、ダイオード１７−１ａ乃至１７−１ｄをそれぞれ介して、後段の回路に出力される。
【００４５】
このように構成されている発電パネル装置１１では、固定レール１３の任意の位置でセルユニット１２を固定することができ、発電パネル装置１１を正面から見た場合には、同一のレールユニット１４において発電特性の異なるセルユニット１２は層構造になっている。そして、セルユニット１２の発電特性に応じた種類に従った複数の層（本実施の形態では４層）を用意することで、セルユニット１２の発電特性（色）が異なっていても、同一の層には同一の発電特性のセルユニット１２を配置することができる。
【００４６】
従って、発電パネル装置１１では、前面から見た場合それぞれの奥行きは極わずかであり、異なる色どうしが隣接して見えるようにすることができる。即ち、４色のセルユニット１２を任意の位置に配置し、セルユニット１２をタイリングしたモザイクアートのように構成することが可能となる。一般的に、デザインや柄を優先させると発電特性が犠牲になることが多いが、発電パネル装置１１では、良好な発電特性とデザイン性とを両立することができる。
【００４７】
次に、図５を参照して、セルユニット１２の固定構造について説明する。図５には、発電パネル装置１１におけるレールユニット１４−２近傍を拡大して示した上面図が示されている。
【００４８】
図２を参照して説明したように、レールユニット１４−２は、セルユニット１２ａ−３および１２ａ−４、並びに、セルユニット１２ｄ−２乃至１２ｄ−４を備えて構成されている。また、セルユニット１２ａ−３および１２ａ−４は、固定レール１３−２および１３−３の間の最下層に固定され、セルユニット１２ｄ−２乃至１２ｄ−４は、固定レール１３−２および１３−３の最上層に固定されている。このため、図５の上面図では、セルユニット１２ａ−３および１２ａ−４が重なって見え、セルユニット１２ｄ−２乃至１２ｄ−４が重なって見えることになる。
【００４９】
固定レール１３−２の右側面には、固定レール１３−２の長手方向に沿って４本の溝部３１ａ乃至３１ｄが設けられている。同様に、固定レール１３−３の左側面には、固定レール１３−３の長手方向に沿って４本の溝部３２ａ乃至３２ｄが設けられている。
【００５０】
溝部３１ａ乃至３１ｄの底面（図５において固定レール１３−２における右方向を向く面）には、配線材３３ａ乃至３３ｄがそれぞれ配設されている。同様に、溝部３２ａ乃至３２ｄの底面（図５において固定レール１３−３における左方向を向く面）には、配線材３４ａ乃至３４ｄがそれぞれ配設されている。
【００５１】
配線材３３ａ乃至３３ｄおよび配線材３４ａ乃至３４ｄは、固定レール１３−２および１３−３の間に配置されるセルユニット１２と制御ユニット１５−２（図３）とを電気的に接続する。
【００５２】
図５に示すように、セルユニット１２ａは、溝部３１ａおよび３２ａの下方の面に、クッション材であるパッキン３５ａおよび３６ａを介して載置される。また、セルユニット１２ｄは、溝部３１ｄおよび３２ｄの下方の面に、クッション材であるパッキン３５ｄおよび３６ｄを介して載置される。
【００５３】
ここで、セルユニット１２は、その上面の両端近傍に、セルユニット１２において発電した電力を出力するための電極面２１および２２が設けられている。例えば、セルユニット１２の電極面２１はプラス側の電極であり、セルユニット１２の電極面２２はマイナス側の電極である。
【００５４】
セルユニット１２ａは、溝部３１ａおよび３２ａにガイドされて、固定レール１３−２および１３−３の間の所定の位置に配置されると、固定接続部品３７ａおよび３８ａにより固定される。
【００５５】
固定接続部品３７ａおよび３８ａは、断面がＬ字形状の部材であり、例えば、ネジなどを利用して、配線材３３ａおよび３４ａと接触するように、固定レール１３−２および１３−３に対して固定される。このとき、固定接続部品３７ａおよび３８ａは、セルユニット１２ａの電極面２１ａおよび２２ａに接触して、溝部３１ｄおよび３２ｄの下方の面に向かって押し付けるようにセルユニット１２ａを固定する。
【００５６】
即ち、固定接続部品３７ａおよび３８ａは、セルユニット１２ａを機械的に固定するとともに、固定接続部品３７ａが配線材３３ａと電極面２１ａとを電気的に接続し、固定接続部品３８ａが配線材３４ａと電極面２２ａとを電気的に接続する。つまり、セルユニット１２ａの機械的な固定と電気的な接続とが同時に行われる。
【００５７】
また、固定接続部品３７ｄおよび３８ｄも、固定接続部品３７ａおよび３８ａと同様に、セルユニット１２ｄの機械的な固定と電気的な接続とを同時に行う。また、図示しないが、セルユニット１２ｂおよび１２ｃに対しても、機械的な固定と電気的な接続とが同様に行われる。
【００５８】
このように、セルユニット１２は、固定接続部品３７および３８により固定されるとともに、配線材３３および３４に電気的に接続される構成となっており、セルユニット１２個々の取り付けを容易に行うことができる。
【００５９】
例えば、発電パネル装置１１では、セルユニット１２が故障したときに、新しいセルユニット１２に容易に交換することができる。例えば、従来の発電装置のモジュールでは、１つのセルが故障した場合においても、モジュール単位またはストリングス単位で交換することが一般的であり、セル個々の交換は困難であった。これに対し、発電パネル装置１１では、固定接続部品３７および３８により固定される構造となっているので、セルユニット１２個々での交換を容易に行うことができる。
【００６０】
さらに、セルユニット１２の配置を容易に変更することができるので、セルユニット１２の配置による発電パネル装置１１のデザインを容易に変更することができる。これにより、例えば、大規模な壁面であっても、１年ごとまたは季節ごとに柄を変更することを容易に行うことができる。また、例えば、セルユニット１２の配置によるデザインを、意匠性を備えたものとすることで、発電機能に加えて、屋外の広告表示としての機能も備えるようにすることができる。
【００６１】
次に、図６を参照して、セルユニットの変形例について説明する。図６Ａおよび図６Ｂには、複数枚のセルが直列接続されて構成されたセルユニットが示されており、図６Ｃには、透明部を備えたセルユニットが示されている。
【００６２】
図６Ａに示されているセルユニット５１は、９枚のセル５２−１乃至５２−９が３×３で配置されて構成されており、セル５２−１にプラス側の電極面５３が設けられ、セル５２−９にマイナス側の電極面５４が設けられている。そして、セル５２−１乃至５２−９は、セル５２−１のマイナス側の電極がセル５２−２のプラス側の電極に接続され、セル５２−２のマイナス側の電極がセル５２−３のプラス側の電極に接続され、以下、同様に、セル５２−９まで直列に接続されている。
【００６３】
このように構成されているセルユニット５１は、複数枚のセル５２が直列に接続されていることにより、セルユニット５１が単体のセルにより構成されている場合よりも、高電圧で電力を出力することができる。例えば、セルユニット５１は、開放電圧Ｖｏｃ＝４〜５．５Ｖ程度の電力を出力することができる。
【００６４】
図６Ｂに示されているセルユニット６１は、６枚のセル６２−１乃至６２−６が一列に配置されて構成されており、セル６２−１にプラス側の電極面６３が設けられ、セル６２−６にマイナス側の電極面６４が設けられている。そして、セル６２−１乃至６２−６は、セル６２−１のマイナス側の電極がセル６２−２のプラス側の電極に接続され、セル６２−２のマイナス側の電極がセル６２−３のプラス側の電極に接続され、以下、同様に、セル６２−６まで直列に接続されている。
【００６５】
このように構成されているセルユニット６１においても、セルユニット５１と同様に、高電圧で電力を出力することができる。例えば、セルユニット５１および６１は、発電システムの大型化において高電圧出力を得ようとする際に有利である。
【００６６】
図６Ｃに示されているセルユニット７１は、セル７２の外周を囲うように透明部７３が設けられており、その両端に電極面７４および７５が設けられている。
【００６７】
このようにセルユニット７１は、固定レール１３に固定される両端に電極面７４および７５が設けられていることで、配線材３３との接続を行うことができ、その全面が発電素子により構成されている必要はない。即ち、図６Ｃに示すように、セルユニット７１は、中央の領域にセル７２が配置され、その周辺部分に、光を透過することができる透明部７３を配置して構成することができる。
【００６８】
このように構成されているセルユニット７１では、透明部７３を介して光が透過するので、セルユニット７１を配置した発電パネル装置１１では、視界が完全に遮断されることが回避される。これにより、セルユニット７１を配置した発電パネル装置１１では、セルユニット７１を介して採光することができ、その設置場所として、建物の壁面だけでなく、窓に採用することもできる。
【００６９】
ところで、発電パネル装置１１において、固定レール１３に固定された同一の発電特性を備えたセルユニット１２どうしは、並列接続されている。例えば、大面積で高出力の発電装置により、１００Ｖの交流出力を得るためには、数百Ｖの直流出力が必要となる。このような高電圧での出力を得るためには、セルユニット１２を直列で多段接続することが望ましい。
【００７０】
次に、図７を参照して、セルユニット１２を直列で多段接続する構成について説明する。図７Ａおよび図７Ｂには、同一の発電特性を備える３枚のセルユニット１２−１乃至１２−３を備えたレールユニット８１および８１’が示されている。
【００７１】
図７Ａに示されているレールユニット８１では、セルユニット１２−１乃至１２−３は、プラス側の電極面２１−１乃至２１−３と、マイナス側の電極面２２−１乃至２２−３とが交互に配置されている。即ち、固定レール１３−１側には、セルユニット１２−１のプラス側の電極面２１−１、セルユニット１２−２のマイナス側の電極面２２−２、セルユニット１２−３のプラス側の電極面２１−３が配置される。一方、固定レール１３−２側には、セルユニット１２−１のマイナス側の電極面２２−１、セルユニット１２−２のプラス側の電極面２１−２、セルユニット１２−３のマイナス側の電極面２２−３が配置される。
【００７２】
そして、レールユニット８１では、セルユニット１２−１のプラス側の電極面２１−１と、セルユニット１２−２のマイナス側の電極面２２−２との間に絶縁部品８２−１が配置される。また、セルユニット１２−２のプラス側の電極面２１−２と、セルユニット１２−３のマイナス側の電極面２２−３との間に絶縁部品８２−２が配置される。また、セルユニット１２−３のプラス側の電極面２１−３の下端（または、図示しないセルユニット１２−３の下方に配置されるセルユニット１２のマイナス側の電極面２２との間）に絶縁部品８２−３が配置される。
【００７３】
絶縁部品８２−１乃至８２−３は、それぞれ配置された箇所での配線材３３または３４（図５参照）による電気的な接続を絶縁することができる。従って、レールユニット８１では、セルユニット１２−１のマイナス側の電極面２２−１とセルユニット１２−２のプラス側の電極面２１−２とが配線材３４により電気的に接続される。また、セルユニット１２−２のマイナス側の電極面２２−２とセルユニット１２−３のプラス側の電極面２１−３とが配線材３３により電気的に接続される。これにより、セルユニット１２−１のプラス側の電極面２１−１と、セルユニット１２−３のマイナス側の電極面２２−３との間で、セルユニット１２−１乃至１２−３を直列接続した電圧の電力を得ることができる。
【００７４】
このように、一列に配置される複数のセルユニット１２における上下に隣接するセルユニット１２どうしの極性を反対に取り付け、絶縁部品８２を利用して適宜絶縁することで、セルユニット１２−１乃至１２−３を直列接続することができる。
【００７５】
図７Ｂに示されているレールユニット８１’は、固定レール１３−１’および１３−２’によりセルユニット１２−１乃至１２−３が機械的に固定される。また、固定レール１３−１’および１３−２’には、配線材３３または３４が配設されておらず、レールユニット８１’では、セル間接続部品８３−１および８３−２により電気的な接続が行われる。
【００７６】
セルユニット１２−１乃至１２−３は、プラス側の電極面２１−１乃至２１−３を固定レール１３−１’側に配置し、マイナス側の電極面２２−１乃至２２−３を固定レール１３−２’側に配置して固定される。そして、セル間接続部品８３−１が、セルユニット１２−１のマイナス側の電極面２２−１と、セルユニット１２−２のプラス側の電極面２１−２とを電気的に接続する。また、セル間接続部品８３−２が、セルユニット１２−２のマイナス側の電極面２２−２と、セルユニット１２−３のプラス側の電極面２１−３とを電気的に接続する。
【００７７】
これにより、セルユニット１２−１のプラス側の電極面２１−１と、セルユニット１２−３のマイナス側の電極面２２−３との間で、セルユニット１２−１乃至１２−３を直列接続した電圧の電力を得ることができる。
【００７８】
このように構成されているレールユニット８１’では、固定レール１３−１’および１３−２’は、機械的強度のみを必要とされ、電気的な性能を必要とされないため、低コストで実現することができる。なお、レールユニット８１’では、セルユニット１２が配置されていない部分においても、空間を埋める為にセル間接続部品８３が必要となる。
【００７９】
このように、レールユニット８１および８１’では、セルユニット１２−１乃至１２−３を直列接続することで、高電圧出力を得ることができる。なお、直列接続するセルユニット１２は、必要な電圧に応じて、３枚以上の任意の枚数とすることができる。
【００８０】
なお、上述の実施の形態では、セルユニット１２として色素増感型の太陽電池セルを採用した例について説明したが、発電パネル装置１１では、発電特性の異なるセルを混在させることができるので、アモルファスシリコンタイプのセルを採用してもよい。即ち、複数の色彩のセルユニット１２を配置して構成される発電パネル装置１１において、色鮮やかでデザイン性に優れた視覚的な重要性の高い場所には色素増感型の太陽電池セルを採用したセルユニット１２を配置し、デザイン的に黒色を配置してよい場所には、アモルファスシリコンタイプのセルを採用したセルユニット１２を配置することができる。
【００８１】
例えば、図８には、アモルファスシリコンタイプのセルを採用したセルユニット１２を含むレールユニット１４−１’の構成例が示されている。
【００８２】
図８のレールユニット１４−１’は、図４に示したレールユニット１４−１におけるセルユニット１２ａ−１および１２ａ−２に替えて、アモルファスシリコンタイプのセルを採用したセルユニット１２ｅ−１および１２ｅ−２が配置されて構成されている。また、レールユニット１４−１’は、他の部分において、図４のレールユニット１４−１と同様に構成されている。
【００８３】
このように、レールユニット１４−１’は、アモルファスシリコンタイプのセルを採用したセルユニット１２ｅ−１および１２ｅ−２と、色素増感型の太陽電池セルを採用したセルユニット１２ｂ−１、セルユニット１２ｃ−１、セルユニット１２ｄ−１とを備えて構成されている。このような発電特性の異なるセルユニット１２が混在する構成においても、それぞれの発電特性のセルユニット１２ごとにMPPT制御回路１６−１乃至１６−４により最適なMPPT制御を行うことができる。これにより、レールユニット１４−１’全体として出力特性が低下することなく、効率よく発電を行うことができる。
【００８４】
また、アモルファスシリコンタイプのセルを採用したセルユニット１２ｅは、発電効率が高いので、より高出力の発電パネル装置１１を構成することができる。
【００８５】
ところで、図３を参照して説明したように、発電パネル装置１１において、レールユニット１４ごとに設けられている制御ユニット１５は、レールユニット１４に含まれる種類のセルユニット１２に応じた個数のMPPT制御回路１６を備えて構成される。従って、発電パネル装置１１全体として、個々の制御ユニット１５が備えるMPPT制御回路１６の個数に、レールユニット１４の数を掛け合わせた個数（図３の例では、４×４＝１６個）のMPPT制御回路１６が必要になる。
【００８６】
一方、同一の発電特性のセルユニット１２は、共通のMPPT制御回路１６でMPPT制御を行うことができるので、異なるレールユニット１４に含まれる同一の種類のセルユニット１２を１つのMPPT制御回路１６で制御してもよい。即ち、発電パネル装置１１は、少なくともセルユニット１２の種類に応じた個数のMPPT制御回路１６を備えて構成することができる。
【００８７】
次に、図９は、発電パネル装置１１’の変形例を示している。
【００８８】
図９の発電パネル装置１１’は、４種類のセルユニット１２ａ乃至１２ｄを備えており、制御装置９１は、セルユニット１２ａ乃至１２ｄに対してMPPT制御をそれぞれ行う４つのMPPT制御回路９２ａ乃至９２ｄを備えて構成される。
【００８９】
MPPT制御回路９２ａには、レールユニット１４−１乃至１４−４に含まれる全てのセルユニット１２ａが並列に接続される。つまり、図９の構成例では、レールユニット１４−１にだけセルユニット１２ａが含まれているが、MPPT制御回路９２ａには、レールユニット１４−１の配線材３３ａ−１および３４ａ−２、レールユニット１４−２の配線材３３ａ−２および３４ａ−３、レールユニット１４−３の配線材３３ａ−３および３４ａ−４、並びに、レールユニット１４−４の配線材３３ａ−４および３４ａ−５が接続される。
【００９０】
なお、配線の図示が複雑になるために省略されているが、MPPT制御回路９２ａと同様に、MPPT制御回路９２ｂ乃至９２ｄにも、レールユニット１４−１乃至１４−４に含まれる全てのセルユニット１２ｂ乃至１２ｄがそれぞれ並列に接続される。
【００９１】
このような配線構造により構成されている発電パネル装置１１’は、４つのMPPT制御回路９２ａ乃至９２ｄにより、４種類のセルユニット１２ａ乃至１２ｄそれぞれに対してMPPT制御を行うことができる。従って、発電パネル装置１１’は、図３の構成例よりも、MPPT制御回路を削減することができ、コストダウンを図ることができるとともに、省スペースとすることができる。
【００９２】
なお、発電パネル装置１１では、より多数の固定レール１３を使用したり、より長い固定レール１３を使用することにより、配置するセルユニット１２の枚数を増加することができ、セルユニット１２を多数接続することによる大規模なシステムとすることができる。例えば、１ｍ２の比較的小型なものから、一辺が数十ｍもある大型なものまで対応することができる。なお、発電パネル装置１１は、直接風雨にさらされることの無い環境を前提としている。
【００９３】
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００９４】
１１  発電パネル装置，  １２  セルユニット，  １３  固定レール，  １４  レールユニット，  １５  制御ユニット，  １６  MPPT制御回路，  １７  ダイオード，  ２１および２２  電極面，  ３１および３２  溝部，  ３３および３４  配線材，  ３５および３６  パッキン，  ３７および３８  固定接続部品
【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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【図９】
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