(57)【要約】【課題】ガラス基板上に太陽電池セルを形成して接地金属フレームに収納された太陽電池パネルが、対地電圧を大きくすることなくガラス基板中の物質の拡散による悪影響を抑制する。【解決手段】表面にガラス基板１１を有して接地金属フレーム３に収納され正負電極２ａ、２ｂ間に直流電力を出力する太陽電池パネルアレイ２と、正負電極２ａ、２ｂに接続される切替回路部９と、直流電源７とを備える。そして上記切替回路部９は、太陽電池パネルアレイ２が発電中は発電電力を系統１０へ出力させ、発電電力が低下すると太陽電池パネルアレイ２からの出力を遮断して、直流電源７から負電極２ｂに電圧を印加して負電極２ｂの対地電圧を正電位にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にガラス基板を有して接地金属フレームに収納され正負電極間に直流電力を出力する太陽電池パネルと、上記正負電極に接続される切替回路部と、直流電源とを備え、
上記切替回路部は、上記太陽電池パネルと負荷あるいは系統である外部との接続を遮断すると共に、遮断時に上記直流電源を上記負電極に接続して上記直流電源から上記負電極に接地電位に対して正のバイアス電圧を印加することを特徴とする太陽電池発電装置。
【請求項２】
上記切替回路部は、上記太陽電池パネルからの出力電力が所定電力量より低下すると、上記外部と遮断して上記正のバイアス電圧を上記負電極に印加することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池発電装置。
【請求項３】
上記太陽電池パネルは、上記正負電極の中間電位をゼロ電位とした直流電力を上記外部への出力電力とすることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池発電装置。
【請求項４】
上記太陽電池パネルが出力する直流電力で上記直流電源を充電する充電回路を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池発電装置。
【請求項５】
上記充電回路は、上記外部である系統からの交流電力を直流電力に変換して上記直流電源を充電可能としたことを特徴とする請求項４に記載の太陽電池発電装置。
【請求項６】
上記切替回路部が上記太陽電池パネルを上記外部と遮断中に上記直流電源の電圧が所定値以下になると、上記充電回路は上記系統から上記直流電源を充電することを特徴とする請求項５に記載の太陽電池発電装置。
【請求項７】
上記直流電源は、上記外部である系統からの交流電力を直流電力に変換して所定の直流電圧を出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池発電装置。
【請求項８】
上記太陽電池パネルからの直流電力を交流電力に変換して上記外部に出力する電力変換部を備え、上記太陽電池パネルは、上記正負電極の中間電位をゼロ電位として直流電力を出力するように上記電力変換部により制御されることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池発電装置。
【請求項９】
上記電力変換部は、上記太陽電池パネルの正負電極に接続される直流母線間に中点を接地した２直列コンデンサを備え、該２直列コンデンサの内、正極側のコンデンサが上記直流電源として用いられることを特徴とする請求項８に記載の太陽電池発電装置。
【請求項１０】
上記切替回路部の一部であって上記太陽電池パネルと上記外部との接続を遮断する部分は、上記電力変換部内に備えられることを特徴する請求項８または９に記載の太陽電池発電装置。
【請求項１１】
上記太陽電池パネルは、シリコンを主成分として膜厚１００ｕｍ以下の薄膜で発電層が形成されたことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の太陽電池発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、太陽電池パネルで発電した電力を出力する太陽電池発電装置に関し、特に太陽電池パネルの劣化抑制機能を備えた太陽電池発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池発電では太陽電池パネルを直列または並列あるいは直並列で接続された太陽電池パネルアレイを備える。通常、太陽電池パネルアレイからの出力は、一方をマイナスになるように電力変換部により制御される。これは太陽電池パネルアレイの動作電圧が大きい場合、太陽電池パネルの対地電圧が大きくなり絶縁上の問題が発生する可能性があると考えられるためである。このため、太陽電池パネルアレイの出力の対地電圧はできるだけ小さくすることが望ましく、プラス側とマイナス側の対地電圧の絶対値が等しくなるように制御される。
薄膜太陽電池パネルは、ソーダフロートガラス基板に例示される透光性の基板表面における周囲領域に囲まれた領域に設けられ、互いに直列に接続された複数の薄膜シリコン系太陽電池を有する。各太陽電池は、基板側から順に透明導電層、光電変換層及び裏面電極層を有している。基板、太陽電池パネル、保護膜及び防水シートが一体となった構造体は、接合層を介して金属枠に収められる。この太陽電池パネルは屋外で使用され、雨や雪などによりこの封止した内部に水分が浸入することがある。
【０００３】
接地された金属枠に近い基板の対地電圧は概ね０Ｖであり、対地電圧が負となる太陽電池との間の電位差により、基板に含まれるナトリウムイオンが基板界面に拡散し侵入した水分と反応して堆積物の発生や薄膜（太陽電池）の剥離を引き起こしたり、ナトリウムイオンが拡散によりシリコン膜に到達して特性を劣化させることがあった。
このような基板中の物質の拡散による悪影響を受けない為に、太陽電池モジュールの対地電圧を正の値に保つ太陽電池発電システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
非特許文献１においては、薄膜太陽電池にフレームに対して２種類のバイアスを印加したものを温度８５℃相対湿度８５％の恒温槽に投入して評価したものが記載されている。評価結果ではフレームに対して−６００Ｖのバイアスを印加したものに視認できるダメージがあり、さらにガラス基板の界面への水分の侵入により腐食が起こりやすいことが判明した。また、ガラス基板に含まれるナトリウムイオンが電気化学反応し透明電極の成分の酸化スズが腐食する。結論の１つに内部電界の向きが腐食に依存するとしている。
【０００５】
非特許文献２においては、フレームに収められた薄膜太陽電池モジュールを野外に設置して評価したものが記載されている。フレームに−６００Ｖを印加したものに電食があったとしている。
【０００６】
非特許文献３ではナトリウムイオンと水分との化学反応によりガラス基板と薄膜太陽電池セルとの界面に堆積した物質により局所的な破壊やガラス基板と薄膜太陽電池セルの接着を和らげ剥離にいたるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−４７８１９号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】”Electrochemical corrosion of SnO2:F transparent conducting layers in thin-film photovoltaic modules” C.R. Osterwald, T.J. McMahon, J.A. del Cueto Solar Energy Materials & Solar Cells 79 (2003) PP21-33
【非特許文献２】”HIGH-VOLTAGE BIAS TESTING OF THIN-FILM PV MODULES” NeelKanth G. Dhere, Sachin M. Bet and Harshad P. Patil 3rd World Conference on Photovoltaic Energy Conversion May 11-18, 2003 Osaka, Japan
【非特許文献３】”Corrosion Effects in Thin-Film Photovoltaic Modules”D.E. Carlson, R. Romero, F. Willing, D. Meakin, L. Gonzalez, R. Murphy, H.R. Moutinho and M. Al-Jassim, Prog. Photovolt: Res. Appl. 2003; 11:377-386
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
太陽電池パネル自身やそれに接続されるケーブルなどに対して電気絶縁上の懸念や浮遊容量に蓄積されるエネルギの懸念から、太陽電池パネルの対地電圧は小さい方が望ましい。上記特許文献１では、太陽電池パネルがガラス基板中の物質の悪影響を受けないために対地電圧を正に保つようにしているため、必然的に太陽電池パネルの対地電圧が大きくなるものであった。
【００１０】
この発明は、上記のような問題点を解消するために成されたものであって、太陽電池パネルの対地電圧を大きくすることなくガラス基板中の物質の拡散による悪影響を抑制して、太陽電池パネルの信頼性が向上した太陽電池発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明による太陽電池発電装置は、表面にガラス基板を有して接地金属フレームに収納され正負電極間に直流電力を出力する太陽電池パネルと、上記正負電極に接続される切替回路部と、直流電源とを備える。そして上記切替回路部は、上記太陽電池パネルと負荷あるいは系統である外部との接続を遮断すると共に、遮断時に上記直流電源を上記負電極に接続して上記直流電源から上記負電極に接地電位に対して正のバイアス電圧を印加するものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、太陽電池パネルからの出力遮断時に負電極の対地電圧を正電位にするため、ガラス基板から裏面方向に拡散により移動した物質をガラス基板側へ戻すことができ、太陽電池パネルの対地電圧を大きくすることなくガラス基板中の物質の拡散による悪影響を抑制でき、太陽電池パネルの信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１による太陽電池発電装置の概略構成図である。
【図２】太陽電池パネルの構造を示した概略図である。
【図３】この発明の実施の形態１による太陽電池発電装置の発電動作を説明する図である。
【図４】この発明の実施の形態１による太陽電池発電装置の接続部と電圧変換部との接続を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２による太陽電池発電装置の概略構成図である。
【図６】この発明の実施の形態３による太陽電池発電装置の概略構成図である。
【図７】図６の部分詳細図である。
【図８】この発明の実施の形態３による整流回路の例を示す回路図である。
【図９】この発明の実施の形態４による太陽電池発電装置の概略構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態５による太陽電池発電装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による太陽電池発電装置として、薄膜シリコン太陽電池を用いた太陽電池発電装置について図に基づいて説明する。図１は、この発明の実施の形態１による太陽電池発電装置の概略構成図である。
図１に示すように、太陽電池発電装置は、複数の太陽電池パネル１を直列または並列あるいは直並列で接続して成る太陽電池パネルアレイ２をアルミなど金属のフレーム３に収納して備える。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４およびインバータ５を有して太陽電池パネルアレイ２が出力する直流電力を交流電力に変換する電力変換部６と、１次電池または燃料電池などから成り直流電圧を出力する直流電源７と、昇圧コンバータまたは昇降圧コンバータから成り、直流電源７の出力電圧を所望の電圧に変換する電圧変換部８と、切替回路部９とを備える。
【００１５】
なお、２ａは太陽電池パネルアレイ２の正電極に接続される出力線、２ｂは太陽電池パネルアレイ２の負電極に接続される出力線であり、これら出力線２ａ、２ｂを直流母線として電力変換部６が接続される。以後、出力線２ａを太陽電池パネルアレイ２の正電極、出力線２ｂを太陽電池パネルアレイ２の負電極と称す。
切替回路部９は、太陽電池パネルアレイ２の正負電極２ａ、２ｂに接続され、太陽電池パネルアレイ２と電力変換部６との接続を遮断する遮断スイッチ部９ａと、電圧変換部８の出力を太陽電池パネルアレイ２の負電極２ｂに接続する接続部９ｂとで構成される。遮断スイッチ部９ａは、太陽電池パネルアレイ２と系統（系統電源）１０との接続状態（接続／遮断）を切り替え、接続部９ｂは電圧変換部８の出力を負電極２ｂに接続する状態（接続／遮断）を切り替える。
【００１６】
図２は太陽電池パネル１の構造を示した概略図である。太陽電池パネル１は、透明なガラス基板１１に透明電極１３ａ、薄膜シリコンから成る発電層１２、裏面電極１３ｂを太陽電池セル１４として形成する。さらに太陽電池セル１４の保護や電気的絶縁などを目的に、太陽電池セル１４が形成された面を、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡシート）などによる透明封止膜１６と防湿や絶縁のためにアルミやポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ＰＥＴフィルムなどを積層したバックシート１５とによって封止した構造をしている。
さらに太陽電池パネル１あるいは複数の太陽電池パネル１から成る太陽電池パネルアレイ２は、設置のために周縁部をゴムなど接合層１７により封止し金属フレーム３で保持される。金属フレーム３は感電防止等のために対地に接地される。
また、複数の太陽電池パネル１から成る太陽電池パネルアレイ２としたが、太陽電池発電装置内の太陽電池パネル１は１枚でも良く、１以上の太陽電池パネル１から成る太陽電池パネルアレイ２を本願の太陽電池パネルとする。
【００１７】
このように構成される太陽電池発電装置の動作について、以下に説明する。
太陽電池パネルアレイ２は光照射により発電し、発電中は遮断スイッチ部９ａが閉状態で発電電力を電力変換部６へ接続する。このとき接続部９ｂは開状態で、直流電源７の電圧変換部８を介した直流電圧を遮断し、太陽電池パネルアレイ２の負電極２ｂへ接続しない。
電力変換部６において、コンバータ４は、太陽電池パネルアレイ２が発電した直流電圧をインバータ５の入力に適した電圧に変換し、インバータ５は所望の交流電圧に変換して系統１０に接続する。太陽電池パネルアレイ２の出力の対地電圧はできるだけ小さくすることが望ましく、図３に示すように、電力変換部６は、太陽電池パネルアレイ２が発電した直流電圧の対地電圧が正電極側と負電極側で絶対値が等しく中間電位が０になるように制御する。これにより、太陽電池パネルアレイ２は中間電位が０になる電圧で直流電力を出力し、交流電力に変換されて系統１０に出力される。
【００１８】
切替回路部９は図示しない制御部にて制御され、遮断スイッチ部９ａあるいはコンバータ４にて太陽電池パネルアレイ２からの電圧、電流のいずれか一方あるいは双方を計測し、計測値に基づいて制御部は発電電力の低下を検出して遮断スイッチ９ａおよび接続部９ｂを制御する。
【００１９】
夜間もしくは天候により太陽電池パネルアレイ２の発電電力が、予め設定された所定電力量より低下すると、遮断スイッチ部９ａを開状態にして太陽電池パネルアレイ２とコンバータ４との接続を遮断分離する。さらに太陽電池パネルアレイ２とコンバータ４との絶縁を行う。遮断スイッチ部９ａを開状態にすると、続いて接続部９ｂを閉状態にして直流電源７の電圧変換部８を介した直流電圧を太陽電池パネルアレイ２の負電極２ｂへ接続する。
電圧変換部８は直流電源７の直流電圧を太陽電池パネルアレイ２の負電極２ｂに印加する所望の電圧（以下、バイアス電圧と称す）に変換し、接地電位に対して正のバイアス電圧が太陽電池パネルアレイ２の負電極２ｂに印加される。これにより太陽電池パネルアレイ２の負電極２ｂを対地に対して正電位にすると共に、太陽電池パネルアレイ２の各太陽電池セル１４の電位を正電位にする。
【００２０】
なお、電圧変換部８は直流電源７の直流電圧を太陽電池パネルアレイ２の負電極２ｂに印加するバイアス電圧に変換するが、接続部９ｂが開状態で電圧変換が不要なときは動作を停止すると共に直流電源７からの入力を遮断して直流電源７の消費エネルギを最小限に抑える。また電圧変換部８は、設定された一定の直流電圧を出力してもよいし、出力電圧を検出し設定電圧になるように制御する機能を持たせても良い。
【００２１】
このように太陽電池発電装置は、光照射により太陽電池パネルアレイ２は発電し、中間電位が０になる電圧で直流電力を出力し電力変換部６にて交流電力に変換されて系統１０に出力される。太陽電池パネルアレイ２は中間電位が０になる状態で出力するため、対地電圧は抑えられている。このとき、太陽電池パネルアレイ２の負電極の対地電圧は例えば−２００Ｖの負電圧であるのに対し、接地された金属フレーム３に近いガラス基板１１の対地電圧は概ね０Ｖである。このため、対地電圧が負となる太陽電池セル１４との間の電位差により、ガラス基板１１に含まれるナトリウムイオン等のプラスイオン物質が太陽電池セル１４の方向、ガラス基板１１の界面等に拡散により移動する。
【００２２】
そして、発電電力が低下すると太陽電池パネルアレイ２は系統１０への出力が遮断され、負電極２ｂに正のバイアス電圧が印加されて各太陽電池セル１４の対地電圧が正となる。対地電圧が概ね０Ｖのガラス基板１１より各太陽電池セル１４の電位が高くなり、ガラス基板１１の界面等に拡散により移動したプラスイオン物質は元のガラス基板１１内に移動する。このとき、太陽電池パネルアレイ２の正負電極間の電圧は小さく正電極の対地電圧は抑えられている。
【００２３】
以上のように、この実施の形態による太陽電池発電装置では、太陽電池パネルアレイ２の対地電圧を抑制して発電電力を出力し、またガラス基板１１内のプラスイオン物質が界面や太陽電池セル１４側に移動しても、移動先でプラスイオン物質を滞留させることなく元のガラス基板１１内に戻すことができる。このため、ガラス基板１１中の物質の拡散による薄膜（太陽電池セル１４）の剥離や特性劣化などの悪影響を抑制でき、太陽電池パネルアレイ２の信頼性、耐久性を向上でき、長寿命化が図れる。
また、晴天が続いても夜間は日照がないため、ガラス基板１１の界面や太陽電池セル１４側に移動したプラスイオン物質を長期間滞留させることはなく確実に元のガラス基板１１内に戻すことができる。
さらに太陽電池パネルアレイ２の負電極２ｂに直流電圧を印加しても太陽電池セル１４に接するガラス基板１１が電流をほとんど流さないため、直流電源７の容量は小さくて良い。
【００２４】
なお、金属フレーム３は接地されているが、金属フレーム３に接続する接地線、接地棒等との金属成分が違っているとそれぞれの接続点の熱起電力により逆電圧が発生する可能性がある。さらに接地線にも僅かながらの抵抗が存在し太陽電池パネルアレイ２からの漏れ電流によって金属フレーム３の対地電圧も、実際は僅かに正電圧になる。また、金属フレーム３と太陽電池パネルアレイ２との電位差が０Ｖであっても、自然にガラス基板１１に含まれるプラスイオン物質が自然拡散することが考えられる。この実施の形態では、太陽電池パネルアレイ２の出力が遮断されている間に、各太陽電池セル１４の対地電圧を０Ｖを超える電圧にすることで、ガラス基板１１の界面や太陽電池セル１４側に移動したプラスイオン物質を確実に元のガラス基板１１内に戻し、またガラス基板１１からの自然拡散も防止できる。
【００２５】
また、太陽電池パネルアレイ２の負電極２ｂにバイアス電圧が印加されるため、バイアス電圧は、負電極２ｂの出力線に用いられるケーブルの絶縁耐圧より低い電圧とする。このとき、バイアス電圧を絶縁耐圧より低い範囲で高くするほど、プラスイオン物質をガラス基板１１と太陽電池セル１４との界面からガラス基板１１側に戻す効果が高まる。
【００２６】
また、切替回路部９は、遮断スイッチ部９ａと接続部９ｂとを合わせた構成としても良いが、別構成として、遮断スイッチ部９ａを電力変換部６内に備えても良い。その場合、図４に示すように接続部９ｂと電圧変換部８との間に抵抗１８を直列に接続することにより、遮断スイッチ部９ａの入力側にコンデンサ等があってもバイアス電圧の印加時に流れる電流を制限できる。
【００２７】
また、上記実施の形態１では薄膜シリコンから成る発電層１２を有する太陽電池セル１４を示した。シリコンを主成分として膜厚１００ｕｍ以下の薄膜で発電層１２が形成された太陽電池セル１４を用いた場合、ガラス基板１１内のプラスイオン物質に起因する問題が起こりやすく、この実施の形態１による効果が特に大きい。また発電層が薄膜シリコン以外の構成であっても同様に適用でき、ガラス基板１１の界面や太陽電池セル１４側に移動したプラスイオン物質を戻すことができるため、上述した効果が得られる。
【００２８】
また、上記実施の形態１では太陽電池発電装置は発電電力を系統１０へ連系するものを示したが、負荷に出力しても良い。また、電力変換部６がインバータ５を備えず直流負荷に直流電力を供給するものであっても良い。
【００２９】
また、上記実施の形態１では発電電力を検出して切替回路部９を制御するものを示したが、切替回路部９は、日照レベルなどを外部で検出して外部からの制御信号で切り替えても良く、また時間帯によって予め発電電力が低いことが判っている時間帯との間で切り替えても良い。
【００３０】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２による太陽電池発電装置を図５に基づいて説明する。
図５に示すように、直流電源としての蓄電部７ａと蓄電部７ａを充電する充電回路としての充電部２０とを備え、充電部２０は太陽電池パネルアレイ２の正負電極２ａ、２ｂに接続される。その他の構成は上記実施の形態１と同様である。
蓄電部７ａは、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池あるいはコンデンサなど繰り返し充放電のできるものから成る。
【００３１】
充電部２０は、太陽電池パネルアレイ２が出力する直流電力で蓄電部７ａを充電するように構成される。そして、遮断スイッチ部９ａが閉状態で太陽電池パネルアレイ２の発電電力が電力変換部６を介して系統１０へ出力されている間、発電電力の一部を取り出して蓄電部７ａを充電する。この間、接続部９ｂは開状態で、電圧変換部８も停止させて蓄電部７ａから電圧変換部８への入力を遮断している。
【００３２】
太陽電池パネルアレイ２の発電電力が低下すると、遮断スイッチ部９ａを開状態にして太陽電池パネルアレイ２と電力変換部６との接続を遮断分離し、続いて接続部９ｂを閉状態にして蓄電部７ａの電圧変換部８を介した直流電圧を太陽電池パネルアレイ２の負電極２ｂへ接続する。電圧変換部８は蓄電部７ａの直流電圧を所望の正電圧であるバイアス電圧に変換して、太陽電池パネルアレイ２の負電極２ｂを接地電位に対して正電位にする。
【００３３】
この実施の形態２では、太陽電池パネルアレイ２の対地電圧の増大を抑えてガラス基板１１中の物質の拡散による悪影響を抑制でき、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。また、太陽電池パネルアレイ２の発電電力を利用して蓄電部７ａを充電することにより、太陽電池パネルアレイ２の負電極２ｂに印加するバイアス電圧の為の電力を確保でき、外部から電力供給することなく繰り返し蓄電部７ａを充電して使用できる。
【００３４】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３による太陽電池発電装置を図に基づいて説明する。
図６は、この発明の実施の形態３による太陽電池発電装置の概略構成図である。図６に示すように、直流電源としての蓄電部７ａと蓄電部７ａを充電する充電回路としての充電部２１とを備え、充電部２１は太陽電池パネルアレイ２の正負電極２ａ、２ｂに接続されると共に、系統１０にも接続される。その他の構成は、上記実施の形態１と同様である。
蓄電部７ａは、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池あるいはコンデンサなど繰り返し充放電のできるものから成る。
【００３５】
充電部２１の詳細を図７に示す。図７に示すように、充電部２１は、蓄電部７ａの充電を制御する充電制御部２３と、系統１０からの交流電力を直流電力に変換する整流回路２４と、整流回路２４の出力側に設けられたコンデンサ２５と、太陽電池パネルアレイ２からの直流電力の入力／遮断を切り替えるスイッチ２２とを備えて、太陽電池パネルアレイ２からの直流電力と系統１０からの電力との双方から蓄電部７ａを充電可能に構成される。整流回路２４は、例えば図８に示すようなダイオードコンバータが用いられ、系統１０からの交流電力の入力／遮断を切り替える図示しない機能を持たせる。なお、直流側からの電流は常に遮断される。
【００３６】
遮断スイッチ部９ａが閉状態で太陽電池パネルアレイ２の発電電力が電力変換部６を介して系統１０へ出力されている間、スイッチ２２を閉じて、太陽電池パネルアレイ２の発電電力の一部を取り出して充電制御部２３により蓄電部７ａを充電する。この間、系統１０と整流回路２４との間の入出力は遮断されており、また接続部９ｂは開状態で、電圧変換部８も停止させて蓄電部７ａから電圧変換部８への入力を遮断している。
【００３７】
太陽電池パネルアレイ２の発電電力が低下すると、遮断スイッチ部９ａを開状態にして太陽電池パネルアレイ２と電力変換部６との接続を遮断分離し、続いて接続部９ｂを閉状態にして蓄電部７ａの電圧変換部８を介した直流電圧を太陽電池パネルアレイ２の負電極２ｂへ接続する。電圧変換部８は蓄電部７ａの直流電圧を所望の正電圧であるバイアス電圧に変換して、太陽電池パネルアレイ２の負電極２ｂを接地電位に対して正電位にする。
この状態で蓄電部７ａの充電エネルギが減少し電圧変換部８で決められた必要電圧以下になると、スイッチ２２を開放して太陽電池パネルアレイ２との接続を遮断する。そして、系統１０からの電力を整流回路２４に入力し、整流された直流電力はコンデンサ２５を介して充電制御部２３に入力され、充電制御部２３により蓄電部７ａを充電する。このとき、スイッチ２２が開放されているため系統１０からの電力が太陽電池パネルアレイ２側に流れることはない。
これにより、蓄電部７ａは必要な電圧を確保でき、負電極２ｂに所望のバイアス電圧を継続して印加することができる。
【００３８】
この実施の形態３では、太陽電池パネルアレイ２の対地電圧の増大を抑えてガラス基板１１中の物質の拡散による悪影響を抑制でき、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。また太陽電池パネルアレイ２の発電電力と系統１０の交流電力との双方を利用して蓄電部７ａを充電することにより、太陽電池パネルアレイ２の負電極２ｂに印加するバイアス電圧の為の電力を太陽電池パネルアレイ２の出力状態に拘わらず確保できる。このためバイアス電圧の印加が確実に実施でき、より信頼性が向上する。
【００３９】
実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４による太陽電池発電装置を図に基づいて説明する。
図９は、この発明の実施の形態４による太陽電池発電装置の概略構成図である。
図９に示すように、電力変換部６ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４とインバータ５との間の直流母線間に、接続点である中点が接地された正極側コンデンサ２６ａ、負極側コンデンサ２６ｂから成る２直列コンデンサ２６を有する。２直列コンデンサ２６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４で昇降圧された直流電圧のリップル電圧を除去しインバータ５の入力電圧を一定電圧に保持する。そして、系統１０の交流電力を直流電力に変換する充電回路としての交直変換充電部２７を設け、交直変換充電部２７の直流側正負電極と、正極側コンデンサ２６ａの正負電極と、電圧変換部８の入力側正負電極とを互いに接続する。その他の構成は上記実施の形態１と同様である。
【００４０】
上記実施の形態３では、直流電源としての蓄電部７ａと蓄電部７ａを充電する充電部２１とを備え、充電部２１は太陽電池パネルアレイ２の正負電極２ａ、２ｂに接続されると共に、系統１０にも接続されるものであった。この実施の形態では、バイアス電圧を負電極２ｂに印加するための直流電源として、電力変換部６ａ内の正極側コンデンサ２６ａを利用し、太陽電池パネルアレイ２から充電する回路も正負電極２ａ、２ｂに接続される直流母線を利用する。
【００４１】
遮断スイッチ部９ａが閉状態で太陽電池パネルアレイ２の発電電力が電力変換部６を介して系統１０へ出力されている間、電力変換部６ａ内の正極側コンデンサ２６ａにも充電される。この間、系統１０と交直変換充電部２７との間の入出力は遮断されており、また接続部９ｂは開状態で、電圧変換部８も停止させて正極側コンデンサ２６ａから電圧変換部８への入力を遮断している。
【００４２】
太陽電池パネルアレイ２の発電電力が低下すると、遮断スイッチ部９ａを開状態にして太陽電池パネルアレイ２と電力変換部６との接続を遮断分離し、続いて接続部９ｂを閉状態にして正極側コンデンサ２６ａの電圧変換部８を介した直流電圧を太陽電池パネルアレイ２の負電極２ｂへ接続する。電圧変換部８は正極側コンデンサ２６ａの直流電圧を所望の正電圧であるバイアス電圧に変換して、太陽電池パネルアレイ２の負電極２ｂを接地電位に対して正電位にする。
この状態で正極側コンデンサ２６ａの充電エネルギが減少し電圧変換部８で決められた必要電圧以下になると、系統１０からの交流電力を交直変換充電部２７に入力して直流電力に変換する。交直変換充電部２７は、太陽電池パネルアレイ２の発電電力が系統１０へ出力されているときの正極側コンデンサ２６ａの電圧よりも低い電圧の直流電力を正極側コンデンサ２６ａおよび電圧変換部８に出力する。電圧変換部８は入力された電圧を所望のバイアス電圧に変換して、負電極２ｂに所望のバイアス電圧を継続して印加する。
【００４３】
この実施の形態４では、太陽電池パネルアレイ２の対地電圧の増大を抑えてガラス基板１１中の物質の拡散による悪影響を抑制でき、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。また太陽電池パネルアレイ２の発電電力と系統１０の交流電力との双方を利用して、太陽電池パネルアレイ２の負電極２ｂに印加するバイアス電圧の為の電力を得ることができ、上記実施の形態３と同様の効果が得られる。さらに、電力変換部６ａ内の正極側コンデンサ２６ａをバイアス電圧を負電極２ｂに印加するための直流電源として用いるため、蓄電部を別途設ける必要がなく、充電回路も、太陽電池パネルアレイ２から充電する部分を省略でき、小型で安価な装置構成となる。また、正極側コンデンサ２６ａは、太陽電池パネルアレイ２で発電した電力の内、系統１０に出力した残りの電力を、バイアス電圧の印加に使用するので電力の有効利用が促進され省エネルギとなる。
【００４４】
実施の形態５．
次に、この発明の実施の形態５による太陽電池発電装置を図に基づいて説明する。
図１０は、この発明の実施の形態５による太陽電池発電装置の概略構成図である。
図１０に示すように、系統１０の交流電力を直流電力に変換するとともに所望のバイアス電圧になるように調整する直流電圧発生部２８を直流電源として備える。この場合、電圧変換部８はなく、直流電圧発生部２８の出力電圧が接続部９ｂを介して太陽電池パネルアレイ２の負電極２ｂに印加される。その他の構成は上記実施の形態１と同様である。
【００４５】
この実施の形態においても、太陽電池パネルアレイ２の出力を遮断中に、太陽電池パネルアレイ２の負電極２ｂに対地電圧を正電位にするバイアス電圧を印加するため、太陽電池パネルアレイ２の対地電圧の増大を抑えてガラス基板１１中の物質の拡散による悪影響を抑制でき、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。また、直流電圧発生部２８により系統１０の交流電力を直流電力に変換して所望のバイアス電圧を生成するため、太陽電池パネルアレイ２の負電極２ｂに印加するバイアス電圧の為の電力を継続して確保できる。また、太陽電池パネルアレイ２の負電極２ｂに直流電圧を印加しても太陽電池セル１４に接するガラス基板１１が電流をほとんど流さないため、直流電圧発生部２８は小容量で十分であり、小型で安価な装置構成となる。
【符号の説明】
【００４６】
１  太陽電池パネル、２  太陽電池パネルアレイ（太陽電池パネル）、
２ａ  正電極（出力線）、２ｂ  負電極（出力線）、３  金属フレーム、
６  電力変換部、７  直流電源、７ａ  直流電源としての蓄電部、９  切替回路部、
９ａ  遮断スイッチ部、９ｂ  接続部、１０  系統（系統電源）、１１  ガラス基板、
１２  発電層、２０，２１  充電回路としての充電部、２４  整流回路、
２６  ２直列コンデンサ、２６ａ  正極側コンデンサ、
２７  充電回路としての交直変換充電部、２８  直流電源としての直流電圧発生部。
【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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【図１０】
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