(57)【要約】【課題】受光面に日陰が生じた場合でも電力伝送効率の低下を抑制して電力取り出し効率を向上することができる光発電モジュールアレイ、および光発電モジュールを提供する。【解決手段】光発電モジュールアレイ１は、複数の第１光発電素子が直列に接続された第１直列部を有する第１光発電モジュール１０と、複数の第２光発電素子を直列に接続した第２直列部が複数並列に接続され、複数の第２直列部における同一の直列段に接続された第２光発電素子が互いに並列に接続され分散して配置された第２光発電モジュール２０とを備え、第２光発電モジュール２０は、第１光発電モジュール１０と直列に接続されている。【選択図】図６Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１光発電素子が直列に接続された第１直列部を有する第１光発電モジュールと、
複数の第２光発電素子を直列に接続した第２直列部が複数並列に接続され、前記複数の第２直列部における同一の直列段に接続された前記第２光発電素子が互いに並列に接続された第２光発電モジュールとを備え、
前記第２光発電モジュールは、前記第１光発電モジュールと直列に接続されていること
を特徴とする光発電モジュールアレイ。
【請求項２】
請求項１に記載の光発電モジュールアレイであって、
前記第２光発電モジュールは、前記第２光発電素子のレイアウトパターンが等価回路での配置に対して異なる分散配置とされていること
を特徴とする光発電モジュールアレイ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光発電モジュールアレイであって、
前記第１光発電モジュールは、複数が直列に接続されてあり、前記第２光発電モジュールは、前記第１光発電モジュールの間に接続されていること
を特徴とする光発電モジュールアレイ。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載の光発電モジュールアレイであって、
前記第１光発電モジュールは、複数が並列に接続されていること
を特徴とする光発電モジュールアレイ。
【請求項５】
請求項４に記載の光発電モジュールアレイであって、
前記第２光発電モジュールが有する前記第２直列部の並列接続数は、前記第１光発電モジュールの並列接続数より多いこと
を特徴とする光発電モジュールアレイ。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか一つに記載の光発電モジュールアレイであって、
前記第２光発電素子は、単一の基板に形成された薄膜型光発電素子で形成されていること
を特徴とする光発電モジュールアレイ。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか一つに記載の光発電モジュールアレイであって、
前記第２光発電素子の素子面積は、第１光発電素子の素子面積より小さいこと
を特徴とする光発電モジュールアレイ。
【請求項８】
複数の第１光発電素子が直列に接続された第１直列部と、
複数の第２光発電素子を直列に接続した第２直列部が複数並列に接続され、前記複数の第２直列部における同一の直列段に接続された前記第２光発電素子が互いに並列に接続された第２光発電素子群とを備え、
前記第２光発電素子群は、前記第１直列部と直列に接続されていること
を特徴とする光発電モジュール。
【請求項９】
請求項８に記載の光発電モジュールであって、
前記第２光発電素子群は、前記第２光発電素子のレイアウトパターンが等価回路での配置に対して異なる分散配置とされていること
を特徴とする光発電モジュール。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載の光発電モジュールであって、
前記第２光発電素子群は、前記第１直列部の間に接続されていること
を特徴とする光発電モジュール。
【請求項１１】
請求項８から請求項１０までのいずれか一つに記載の光発電モジュールであって、
前記第１直列部は、複数が並列に接続されていること
を特徴とする光発電モジュール。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光発電モジュールであって、
前記第２光発電素子群が有する前記第２直列部の並列接続数は、前記第１直列部の並列接続数より多いこと
を特徴とする光発電モジュール。
【請求項１３】
請求項８から請求項１２までのいずれか一つに記載の光発電モジュールであって、
前記第２光発電素子は、単一の基板に形成された薄膜型光発電素子で形成されていること
を特徴とする光発電モジュール。
【請求項１４】
請求項８から請求項１３までのいずれか一つに記載の光発電モジュールであって、
前記第２光発電素子の素子面積は、第１光発電素子の素子面積より小さいこと
を特徴とする光発電モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１光発電素子が直列に接続された第１光発電モジュールと、第２光発電素子が直列および並列に接続された第２光発電モジュールとが直列に接続された光発電モジュールアレイに関し、また、第１光発電素子が直列に接続された第１直列部と、第２光発電素子が直列および並列に接続された第２光発電素子群とが直列に接続された光発電モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、素子単体で発生できる電力（出力電圧、出力電流）が小さいことから、大きな電力が要求される場合は、複数の太陽電池が直列接続されて太陽電池群が形成され、必要に応じて適宜の大きさの太陽電池モジュールとされる。つまり、複数の太陽電池を直列に接続して太陽電池モジュールが形成されるが、一部の太陽電池に対する照射光のばらつき（例えば日陰に起因する照射光のばらつき）が発生した場合、太陽電池モジュールの出力に大きな影響を及ぼすことがある。
【０００３】
例えば、直列に接続された太陽電池の一部のみに日陰が発生した場合、直列に接続された各直列段の間で照射面積に不均衡が生じる。照射面積が太陽電池相互間で異なる場合、直列接続された太陽電池の出力は、光の照射量（太陽光の照射量）が最も低い太陽電池によって制限される。つまり、日陰が小さい場合であっても影響は直列接続された太陽電池全体に及び、出力が大きく制限されることがある。
【０００４】
日陰による出力の低下を補償する技術として例えば追加の太陽電池を設置することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２３７６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示された技術は、日陰が生じる場所に設置する太陽電池アレイにおいて太陽電池モジュールの枚数を日陰による影響を低減するように予め多く設置するものであり、日陰による出力の低減に対して単に出力を補充する太陽電池モジュールを追加するだけに過ぎず、追加の太陽電池モジュールの設置が必要になること、日陰が発生する領域に配置された太陽電池モジュールは発電効率が低いままとされ、設置面積に対して得られる電力が低く面積当たりの発電効率が悪いままであるという課題があった。
【０００７】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、第１直列部を有する第１光発電モジュールと、複数並列に接続された第２直列部における同一の直列段に接続された複数の第２光発電素子が互いに並列に接続された第２光発電モジュールとを直列に接続することにより、第２光発電モジュールの受光面に日陰が生じた場合でも第２光発電モジュールでの高い発電面積比を確保して電力取り出し効率を向上し、全体での発電効率を向上することができる光発電モジュールアレイを提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、複数の第１光発電素子が直列に接続された第１直列部と、複数並列に接続された第２直列部における同一の直列段に接続された複数の第２光発電素子が互いに並列に接続された第２光発電素子群とを直列に接続することにより、第２光発電素子群の受光面に日陰が生じた場合でも第２光発電素子群での高い発電面積比を確保して電力取り出し効率を向上し、全体での発電効率を向上することができる光発電モジュールを提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る光発電モジュールアレイは、複数の第１光発電素子が直列に接続された第１直列部を有する第１光発電モジュールと、複数の第２光発電素子を直列に接続した第２直列部が複数並列に接続され、前記複数の第２直列部における同一の直列段に接続された前記第２光発電素子が互いに並列に接続された第２光発電モジュールとを備え、前記第２光発電モジュールは、前記第１光発電モジュールと直列に接続されていることを特徴とする。
【００１０】
したがって、本発明に係る光発電モジュールアレイは、第１直列部を有する第１光発電モジュールと、複数並列に接続された第２直列部における同一の直列段に接続された複数の第２光発電素子が互いに並列に接続された第２光発電モジュールとを直列に接続することから、第２光発電モジュールの受光面に日陰が生じた場合でも第２光発電モジュールでの高い発電面積比を確保して電力取り出し効率を向上し、全体での発電効率を向上することができる。
【００１１】
また、本発明に係る光発電モジュールアレイでは、前記第２光発電モジュールは、前記第２光発電素子のレイアウトパターンが等価回路での配置に対して異なる分散配置とされていることを特徴とする。
【００１２】
したがって、本発明に係る光発電モジュールアレイは、第２光発電モジュールを構成する第２光発電素子のレイアウトパターンを分散配置とすることから、直列接続された第２直列部に対する日陰の影響を抑制できるので、電力伝送効率の低下を抑制することができ、電力取り出し効率が向上する。
【００１３】
また、本発明に係る光発電モジュールアレイでは、前記第１光発電モジュールは、複数が直列に接続されてあり、前記第２光発電モジュールは、前記第１光発電モジュールの間に接続されていることを特徴とする。
【００１４】
したがって、本発明に係る光発電モジュールアレイは、少なくとも２つの第１光発電モジュールの間に第２光発電モジュールを接続することから、日陰の発生状態に応じた任意の位置に第２光発電モジュールを配置できるので、日陰による電力伝送効率の低下を効果的に回避できる。
【００１５】
また、本発明に係る光発電モジュールアレイでは、前記第１光発電モジュールは、複数が並列に接続されていることを特徴とする。
【００１６】
したがって、本発明に係る光発電モジュールアレイは、第１光発電モジュールを複数並列に接続することから、第２光発電モジュールを含む場合でも第１光発電モジュールによる発生電圧を維持して発生電力（発生電流）を大きくすることができるので、大容量化を図ることができる。
【００１７】
また、本発明に係る光発電モジュールアレイでは、前記第２光発電モジュールが有する前記第２直列部の並列接続数は、前記第１光発電モジュールの並列接続数より多いことを特徴とする。
【００１８】
したがって、本発明に係る光発電モジュールアレイは、第２光発電モジュールの並列接続数が第１光発電モジュールの並列接続数より多いことから、第２光発電モジュールに日陰が生じて光出力が低下する状態でも、第２光発電モジュールの電流経路を確実に維持して出力電流の低下を抑制するので、全体として大きな出力電流を確保することができる。
【００１９】
また、本発明に係る光発電モジュールアレイでは、前記第２光発電素子は、単一の基板に形成された薄膜型光発電素子であることを特徴とする。
【００２０】
したがって、本発明に係る光発電モジュールアレイは、容易にかつ安価に製造できる薄膜型光発電素子によって第２光発電素子が形成されることから、容易にかつ安価に製造される。
【００２１】
また、本発明に係る光発電モジュールアレイでは、前記第２光発電素子の素子面積は、第１光発電素子の素子面積より小さいことを特徴とする。
【００２２】
したがって、本発明に係る光発電モジュールアレイは、第２光発電モジュールでの第２直列部の並列接続数を増やすことが可能となることから、第１光発電モジュールの並列接続数に比較して第２光発電モジュールの並列接続数を多くできるので、第２光発電素子モジュールにおける日陰の影響を確実に抑制することができる。つまり、第２光発電モジュールでの電流経路の数を増やして、日陰による電力伝送効率の低下を効果的に回避できる。
【００２３】
また、本発明に係る光発電モジュールは、複数の第１光発電素子が直列に接続された第１直列部と、複数の第２光発電素子を直列に接続した第２直列部が複数並列に接続され、前記複数の第２直列部における同一の直列段に接続された前記第２光発電素子が互いに並列に接続された第２光発電素子群とを備え、前記第２光発電素子群は、前記第１直列部と直列に接続されていることを特徴とする。
【００２４】
したがって、本発明に係る光発電モジュールは、複数の第１光発電素子が直列に接続された第１直列部と、複数並列に接続された第２直列部における同一の直列段に接続された複数の第２光発電素子が互いに並列に接続された第２光発電素子群とを直列に接続することから、第２光発電素子群の受光面に日陰が生じた場合でも第２光発電素子群での高い発電面積比を確保して電力取り出し効率を向上し、全体での発電効率を向上することができる。つまり、光発電モジュール（光発電モジュールの第２光発電素子群）に日陰が生じた場合でも、電力取り出し効率を向上することができる。
【００２５】
また、本発明に係る光発電モジュールでは、前記第２光発電素子群は、前記第２光発電素子のレイアウトパターンが等価回路での配置に対して異なる分散配置とされていることを特徴とする。
【００２６】
したがって、本発明に係る光発電モジュールは、第２光発電素子群を構成する第２光発電素子のレイアウトパターンを分散配置とすることから、直列接続された第２直列部に対する日陰の影響を抑制できるので、電力伝送効率の低下を抑制することができ、電力取り出し効率が向上する。
【００２７】
また、本発明に係る光発電モジュールでは、前記第２光発電素子群は、前記第１直列部の間に接続されていることを特徴とする。
【００２８】
したがって、本発明に係る光発電モジュールは、少なくとも２つの第１光発電素子（第１直列部）の間に第２光発電素子群を接続することから、日陰の発生状態に応じた任意の位置に第２光発電素子群を配置できるので、日陰による電力伝送効率の低下を効果的に回避できる。
【００２９】
また、本発明に係る光発電モジュールでは、前記第１直列部は、複数が並列に接続されていることを特徴とする。
【００３０】
したがって、本発明に係る光発電モジュールは、第１直列部を複数並列に接続することから、発生電圧を維持した状態で電流容量を大きくすることができるので、大容量化を図ることができる。
【００３１】
また、本発明に係る光発電モジュールでは、前記第２光発電素子群が有する前記第２直列部の並列接続数は、前記第１直列部の並列接続数より多いことを特徴とする。
【００３２】
したがって、本発明に係る光発電モジュールは、第２光発電素子群の並列接続数が第１直列部の並列接続数より多いことから、第２光発電素子群に日陰が生じて光出力が低下する状態でも、第２光発電素子群の電流経路を確保して出力電流の低下を抑制するので、全体として大きな出力電流を確保することができる。
【００３３】
また、本発明に係る光発電モジュールでは、前記第２光発電素子は、単一の基板に形成された薄膜型光発電素子であることを特徴とする。
【００３４】
したがって、本発明に係る光発電モジュールは、容易にかつ安価に製造できる薄膜型光発電素子によって第２光発電素子（第２光発電素子群）が形成されることから、容易にかつ安価に製造される。
【００３５】
また、本発明に係る光発電モジュールでは、前記第２光発電素子の素子面積は、第１光発電素子の素子面積より小さいことを特徴とする。
【００３６】
したがって、本発明に係る光発電モジュールは、第２光発電素子群での第２直列部の並列接続数を増やすことが可能となることから、第１直列部の並列接続数に比較して第２光発電素子群の並列接続数を多くできるので、第２光発電素子群における日陰の影響を確実に抑制することができる。つまり、第２光発電素子群での電流経路の数を増やして、日陰による電力伝送効率の低下を効果的に回避できる。つまり、第２光発電素子群における日陰の影響を確実に抑制することができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明に係る光発電モジュールアレイは、第１光発電素子が直列に接続された第１光発電モジュールと、複数の第２直列部における同一の直列段に接続された第２光発電素子が互いに並列に接続された第２光発電モジュールとを備え、第２光発電モジュールは、第１光発電モジュールと直列に接続されている。
【００３８】
したがって、本発明に係る光発電モジュールアレイは、第２光発電モジュールの受光面に日陰が生じた場合でも第２光発電モジュールでの高い発電面積比を確保して電力取り出し効率を向上し、全体での発電効率を向上することができるという効果を奏する。
【００３９】
また、本発明に係る光発電モジュールは、第１光発電素子が直列に接続された第１直列部と、複数の第２直列部における同一の直列段に接続された第２光発電素子が互いに並列に接続された第２光発電素子群とを備え、第２光発電素子群は、第１直列部と直列に接続されている。
【００４０】
したがって、本発明に係る光発電モジュールは、第２光発電素子群の受光面に日陰が生じた場合でも第２光発電素子群での高い発電面積比を確保して電力取り出し効率を向上し、全体での発電効率を向上することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１Ａ】本発明の原理を説明するために示す従来の光発電モジュールの等価回路である。
【図１Ｂ】図１Ａに示した光発電モジュールにおけるレイアウトパターンおよび想定した日陰を模式的に示す模式図である。
【図２Ａ】本発明に係る光発電モジュールの等価回路である。
【図２Ｂ】図２Ａに示した光発電モジュールにおけるレイアウトパターンおよび想定した日陰を模式的に示す模式図である。
【図３Ａ】本発明に係る光発電モジュールの等価回路である。
【図３Ｂ】図３Ａに示した光発電モジュールのレイアウトパターンおよび想定した日陰を模式的に示す模式図である。
【図４Ａ】従来の光発電モジュールの他の実施例における等価回路である。
【図４Ｂ】図４Ａに示した光発電モジュールのレイアウトパターンおよび想定した日陰ＳＨを模式的に示す模式図である。
【図５Ａ】本発明に係る光発電モジュールの等価回路である。
【図５Ｂ】図５Ａに示した光発電モジュールのレイアウトパターンおよび想定した日陰を模式的に示す模式図である。
【図６Ａ】本発明の実施の形態１に係る光発電モジュールアレイにおける第１光発電モジュールおよび第２光発電モジュールの接続状態（配置状態）を示す配置図である。
【図６Ｂ】図６Ａに示した第１光発電モジュールにおける第１光発電素子の接続状態を示す接続図である。
【図６Ｃ】図６Ａに示した第２光発電モジュールにおける第２光発電素子の接続状態を示す接続図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る光発電モジュールアレイにおける第１光発電モジュールおよび第２光発電モジュールの接続状態（配置状態）を示す配置図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る光発電モジュールアレイにおける第１光発電モジュールおよび第２光発電モジュールの接続状態（配置状態）を示す配置図である。
【図９Ａ】本発明の実施の形態２に係る第２光発電モジュールを模式的に示す模式図である。
【図９Ｂ】図９Ａに示した第２光発電モジュールの等価回路を示す回路図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る光発電モジュールにおける第１直列部および第２光発電素子群の接続状態（配置状態）を示す配置図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る光発電モジュールにおける第１直列部および第２光発電素子群の接続状態（配置状態）を示す配置図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る第２光発電素子群を模式的に示す模式図である。
【図１３Ａ】本発明における第２光発電モジュールの効果を説明するための比較例である第１光発電モジュールの接続状態（配置状態）を示す配置図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａに示した第１光発電モジュールと比較される本発明に係る第２光発電モジュールの接続状態（配置状態）を示す配置図である。
【図１３Ｃ】図１３Ａに示した第１光発電モジュールおよび図１３Ｂに示した第２光発電モジュールの取り出し電力量と日照面積との相関特性を比較して示す特性グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。初めに発明の原理を説明し、その後で実施の形態について説明する。
【００４３】
＜本発明の原理：構成および作用効果＞
初めに、図１Ａないし図５Ｂを参照して本発明の原理（構成および作用効果）について説明する。
【００４４】
図１Ａ、図１Ｂ、図４Ａ、図４Ｂは、従来の光発電モジュールＭＡに関し、図２Ａ、図２Ｂ、図５Ａ、図５Ｂは、本発明の光発電モジュールＭＢに関し、図３Ａ、図３Ｂは、本発明の光発電モジュールＭＣに関する。なお、光発電モジュールＭＣは、光発電モジュールＭＢを更に改良したものである。
【００４５】
先ず、図１Ａないし図３Ｂを参照して、従来の光発電モジュールＭＡに比較して本発明に係る光発電モジュールＭＢの構成および作用効果を説明し、また、光発電モジュールＭＢに比較して本発明に係る光発電モジュールＭＣの構成および作用効果を説明する。
【００４６】
図１Ａは、本発明の原理を説明するために示す従来の光発電モジュールＭＡの等価回路である。
【００４７】
図１Ｂは、図１Ａに示した光発電モジュールＭＡのレイアウトパターンおよび想定した日陰ＳＨを模式的に示す模式図である。
【００４８】
従来の光発電モジュールＭＡは、複数（例えば３個）の光発電素子Ｄ（説明の都合上、それぞれの光発電素子に個別の符号を追加してＤ・・の形で示す。なお、それぞれを特に区別する必要が無い場合は、単に光発電素子Ｄとすることがある。以下、光発電モジュールＭＢ、光発電モジュールＭＣにおいても同様である。）を直列接続して形成した直列部ＤＳを備える。
【００４９】
光発電モジュールＭＡは、光発電素子Ｄ１ａ、Ｄ２ａ、Ｄ３ａで構成された直列部ＤＳ、光発電素子Ｄ１ｂ、Ｄ２ｂ、Ｄ３ｂで構成された直列部ＤＳ、光発電素子Ｄ１ｃ、Ｄ２ｃ、Ｄ３ｃで構成された直列部ＤＳ、光発電素子Ｄ１ｄ、Ｄ２ｄ、Ｄ３ｄで構成された直列部ＤＳを備える。つまり、光発電モジュールＭＡは、４個の直列部ＤＳを備える。
【００５０】
４個の直列部ＤＳの両端は、相互に接続され並列接続されている。したがって、光発電モジュールＭＡは、３直列４並列とされ、１２個の光発電素子Ｄを備えている。また、光発電モジュールＭＡにおいて、それぞれの直列部ＤＳは、他の直列部ＤＳに対して互いに電気的に絶縁分離し、独立した直列素子群を形成している。
【００５１】
光発電素子Ｄのレイアウトパターンに対して、日陰ＳＨが落ちた場合を想定する。つまり、日陰ＳＨが、光発電素子Ｄ２ｃ、光発電素子Ｄ２ｄに対して落ちている。したがって、光発電素子Ｄ２ｃ、光発電素子Ｄ２ｄは、非発電状態となり、電流を流すことができない（図１Ａの等価回路では、日陰ＳＨを重ねて示す。）。
【００５２】
光発電素子Ｄ２ｃに電流が流れないことから、光発電素子Ｄ１ｃ、Ｄ２ｃ、Ｄ３ｃで構成された直列部ＤＳは、光の照射を受けている光発電素子Ｄ１ｃ、Ｄ３ｃがあるにもかかわらず全体として発電をできない状態となる。また、光発電素子Ｄ２ｄに電流が流れないことから、光発電素子Ｄ１ｄ、Ｄ２ｄ、Ｄ３ｄで構成された直列部ＤＳは、光の照射を受けている光発電素子Ｄ１ｄ、Ｄ３ｄがあるにもかかわらず全体として発電をできない状態となる。つまり、発電状態を確保できる直列部ＤＳは、左側の２個だけとなる。
【００５３】
したがって、光発電モジュールＭＡは、日照面積比が１０／１２（＝０．８３）であるにもかかわらず、発電面積比（出力可能な発電状態の全体の面積に対する出力可能な発電状態の面積比）は６／１２（＝０．５＝５０％）となり、面積に対する発電効率は５０％となり、低い状態となる。
【００５４】
図２Ａは、本発明に係る光発電モジュールＭＢの等価回路である。
【００５５】
図２Ｂは、図２Ａに示した光発電モジュールＭＢにおけるレイアウトパターンおよび想定した日陰ＳＨを模式的に示す模式図である。
【００５６】
光発電モジュールＭＢは、複数（例えば３個）の光発電素子Ｄを直列接続して形成した直列部ＤＳを備える。すなわち、光発電モジュールＭＡと同様、光発電素子Ｄ１ａ、Ｄ２ａ、Ｄ３ａで構成された直列部ＤＳ、光発電素子Ｄ１ｂ、Ｄ２ｂ、Ｄ３ｂで構成された直列部ＤＳ、・・・、・・・、光発電素子Ｄ１ｈ、Ｄ２ｈ、Ｄ３ｈで構成された直列部ＤＳを備える。つまり、光発電モジュールＭＢは、８個の直列部ＤＳを備える。
【００５７】
８個の直列部ＤＳの両端は、相互に接続され並列接続されている。したがって、光発電モジュールＭＢは、３直列８並列とされ、２４個の光発電素子Ｄを備えている。
【００５８】
また、光発電モジュールＭＢは、光発電モジュールＭＡと異なり、それぞれの直列部ＤＳにおける同一の直列段に接続（配置）された光発電素子Ｄを互いに並列配線Ｗｐを介して並列に接続している。つまり、光発電モジュールＭＢは、列方向の直列部ＤＳにおける直列接続点に加えて、行方向に並列接続点を形成し、行方向および列方向の両方向に接続点を形成した２次元接続点を有する構造とされている。
【００５９】
光発電モジュールＭＡにおける全体の受光面の面積と、光発電モジュールＭＢにおける全体の受光面の面積を同一としたとき、光発電素子Ｄの個数が２倍になることから、日陰ＳＨの形状に対して光発電状態となる光発電素子Ｄの個数を高精度に追従させることができる。
【００６０】
光発電素子Ｄのレイアウトパターンに対して、日陰ＳＨが落ちた場合を想定する。つまり、日陰ＳＨが、光発電素子Ｄ２ｆ、光発電素子Ｄ２ｇ、光発電素子Ｄ２ｈに対して落ちている。したがって、光発電素子Ｄ２ｆ、光発電素子Ｄ２ｇ、光発電素子Ｄ２ｈは、非発電状態となり、電流を流すことができない（図２Ａの等価回路では、日陰ＳＨを重ねて示す。）。
【００６１】
光発電モジュールＭＡでは、日陰ＳＨが光発電素子Ｄ２ｃ、Ｄ２ｄの２個に及んでいる（光発電素子Ｄ２ａ、Ｄ２ｂ、Ｄ２ｃ、Ｄ２ｄの４個に対する１／２）とした（図１Ａ、図１Ｂ）。例えば、光発電素子Ｄ２ｄの全体、光発電素子Ｄ２ｃの半分程度に対して日陰ＳＨが及んだ場合でも光発電素子Ｄ２ｃに対する影響があることから実質上光発電素子Ｄ２ｃ、Ｄ２ｄの２個に及んでいると想定できる。これに対し、光発電モジュールＭＢの場合には、光発電素子Ｄ２ｅには日陰ＳＨが及ばないで光発電素子Ｄ２ｆ、Ｄ２ｇ、Ｄ２ｈの３個に対して日陰ＳＨが及んでいる場合を想定した。
【００６２】
つまり、光発電素子Ｄ２ａ、・・・、Ｄ２ｈの８個に対して光発電素子Ｄ２ｆ、Ｄ２ｇ、Ｄ２ｈの３個に日陰ＳＨが及んでいる。したがって、日陰ＳＨによる影響を受ける直列部ＤＳの個数を３／８（＜１／２）に抑制することができることから、日陰ＳＨによる影響を抑制でき、従来の光発電モジュールＭＡに対する優位性（日陰ＳＨの影響を抑制することができるという優位性）を確保することができる。また、全体を流れる電流は、各直列段のそれぞれで発電状態となっている光発電素子Ｄの個数が最も少ない直列段によって制限される。つまり、直列段における発電状態の光発電素子Ｄの最小個数によって決まる。
【００６３】
図２Ａ、図２Ｂに示した光発電モジュールＭＢでは、発電状態となっている光発電素子Ｄの個数が最も少ないのは中段である。つまり、光発電素子Ｄ２ａ、・・・、Ｄ２ｅ、Ｄ２ｆ、Ｄ２ｇ、Ｄ２ｈの内、光発電素子Ｄ２ａ、・・・、Ｄ２ｅ（中段において５個の光発電素子Ｄ）を介して電流が流れることになり、全体での有効な発電は、光発電素子Ｄ２ａ、・・・、Ｄ２ｅの５列分および３段に相当する光発電素子Ｄ（５×３＝１５の発電面積）によって支配され、全体の面積に対する発電面積比は、１５／２４となる。
【００６４】
したがって、光発電モジュールＭＢは、日照面積比が２１／２４（＝０．８７５。光発電モジュールＭＡの０．８３に比較して高くすることができる。）であり、また、発電面積比は１５／２４（＝０．６２５＝６２．５％）となり、全体の面積に対する発電効率は６２．５％となる。つまり、光発電モジュールＭＢは、光発電モジュールＭＡに比較してより高い発電面積比を確保することができ、電力取り出し効率を向上させて高い発電効率を確保する。なお、従来の光発電モジュールＭＡに対する本発明に係る光発電モジュールＭＢの優位性については、図４Ａないし図５Ｂで更に具体例を適用して説明する。
【００６５】
図３Ａは、本発明に係る光発電モジュールＭＣの等価回路である。
【００６６】
図３Ｂは、図３Ａに示した光発電モジュールＭＣにおけるレイアウトパターンおよび想定した日陰ＳＨを模式的に示す模式図である。
【００６７】
光発電モジュールＭＣは、光発電モジュールＭＢを更に改良したものであるので主に異なる事項について説明する。
【００６８】
光発電モジュールＭＣは、複数（例えば３個）の光発電素子Ｄを直列接続して形成した直列部ＤＳを備え、それぞれの直列部ＤＳにおける同一の直列段に接続（配置）された光発電素子Ｄを互いに並列配線Ｗｐを介して並列に接続し、２次元接続点を有する接続形態とされている。また、光発電モジュールＭＣは、２次元接続点を有する接続形態に加えて、更に、光発電素子Ｄの配置（レイアウトパターン）が等価回路での配置に対して異なる配置（すなわち、ランダムに分散して配置された分散配置の状態）とされている。
【００６９】
光発電素子Ｄをランダムに分散して配置した場合、等価回路で上段に配置された光発電素子Ｄがレイアウトパターンでは、上段、中段、下段のいずれかに分散して配置され、また、等価回路で同一の直列段に配置された光発電素子Ｄの左右の配置位置が、レイアウトパターンでは、等価回路での配置に対して異なって分散して配置される。
【００７０】
本願発明者等は、２次元接続点を有する接続形態（光発電モジュールＭＢ、光発電モジュールＭＣ）と、光発電素子の配置（レイアウトパターン）が等価回路での配置に対して異なる配置とされたアーキテクチャとを備えた形態（光発電モジュールＭＣ）を分散配置アーキテクチャと呼んでいる。このような、分散配置によって、レイアウト上での日陰ＳＨが集中して落ちた場合でも等価回路上では、分散して配置されていることから、直列接続された直列部ＤＳに対する日陰ＳＨの影響を抑制することが可能となる。
【００７１】
光発電モジュールＭＣは、等価回路に示すとおり、上段では、光発電素子Ｄ１ａ、光発電素子Ｄ１ｂ、・・・、光発電素子Ｄ１ｈが並列接続で配置され、中段では、光発電素子Ｄ２ａ、光発電素子Ｄ２ｂ、・・・、光発電素子Ｄ２ｈが並列接続で配置され、下段では、光発電素子Ｄ３ａ、光発電素子Ｄ３ｂ、・・・、光発電素子Ｄ３ｈが配置されている。等価回路の接続状態は、光発電モジュールＭＢと同様である。
【００７２】
これに対し、光発電モジュールＭＣのレイアウトパターンは、図３Ｂに示すとおり、レイアウト上で、上段は左から右へ順に、光発電素子Ｄ１ａ、光発電素子Ｄ３ｃ、・・・、光発電素子Ｄ２ｃ、光発電素子Ｄ１ｈが配置され、中段は左から右へ順に、光発電素子Ｄ２ｈ、光発電素子Ｄ１ｃ、・・・、光発電素子Ｄ３ｆ、光発電素子Ｄ２ａとして配置され、下段は左から右へ順に、光発電素子Ｄ３ａ、光発電素子Ｄ２ｆ、・・・、光発電素子Ｄ１ｆ、光発電素子Ｄ３ｈとして配置されている。
【００７３】
つまり、光発電素子Ｄについて、等価回路上での配置に対して、レイアウトパターンでの配置が異なった状態で配置されている。なお、レイアウトパターン（図３Ｂ）は、例示であり、これ以外のレイアウトパターンを採用することも可能である。
【００７４】
光発電素子Ｄのレイアウトパターンに対して日陰ＳＨが落ちた場合を想定する。つまり、日陰ＳＨが、中段の右端に集中して落ちている。つまり、日陰ＳＨは、光発電素子Ｄ１ｄ、光発電素子Ｄ３ｆ、光発電素子Ｄ２ａに対して落ちている。したがって、光発電素子Ｄ１ｄ、光発電素子Ｄ３ｆ、光発電素子Ｄ２ａは、非発電状態となり、電流を流すことができない（図３Ａの等価回路では、日陰ＳＨを重ねて示す。）。
【００７５】
光発電素子Ｄ１ｄ、光発電素子Ｄ３ｆ、光発電素子Ｄ２ａに対して集中して落ちた日陰ＳＨの状態で、等価回路では、光発電素子Ｄ１ｄが上段の左から４番目に配置され、光発電素子Ｄ２ａが中段の左端に配置され、光発電素子Ｄ３ｆが下段の右から３番目に配置され、分散して配置されている。つまり、各直列段（上段、中段、下段のそれぞれ）において、非発電状態となる光発電素子Ｄは、１個ずつしか存在しない状態となり、直列部ＤＳでの電流制限が１個分に限定され抑制されている。
【００７６】
したがって、各直列段において非発電状態となって全体を流れる電流を抑制するのは、１個の光発電素子Ｄ（上段での光発電素子Ｄ１ｄ、中段での光発電素子Ｄ２ａ、下段での光発電素子Ｄ３ｆ）のみであり、実質上、日陰ＳＨの影響を受けない接続状態は、等価回路で３（３直列）×７（７並列）となり、電流経路での電力伝送効率の低下を抑制することができる。
【００７７】
したがって、光発電モジュールＭＣは、日照面積比が２１／２４（＝０．８７５。光発電モジュールＭＢと同一。）であり、また、発電面積比は２１／２４（＝０．８７５＝８７．５％）となり、全体の面積に対する発電効率は８７．５％となる。
【００７８】
つまり、本発明に係る光発電モジュールＭＣは、本発明に係る光発電モジュールＭＢに比較して同一の日照面積比であっても発電面積比を大きくし、併せて電力伝送効率の低下を抑制することができるので電力取り出し効率を向上させて全体で高い発電効率を確保することができる。なお、光発電モジュールＭＣでは、日照面積比がそのまま発電面積比となっていることから、日照に応じた発電が可能であり、高い発電効率を維持することができる。
【００７９】
次に、従来の光発電モジュールＭＡに対する本発明に係る光発電モジュールＭＢの有利な効果について補足説明する。なお、本発明に係る光発電モジュールＭＢに対する光発電モジュールＭＣの優位性は上述したとおりであるので補足説明は省略する。
【００８０】
図４Ａは、従来の光発電モジュールＭＡの他の実施例における等価回路である。
【００８１】
図４Ｂは、図４Ａに示した光発電モジュールＭＡのレイアウトパターンおよび想定した日陰ＳＨを模式的に示す模式図である。
【００８２】
光発電モジュールＭＡは、比較を容易にするため光発電モジュールＭＢと同様に３直列８並列とされている。直列部ＤＳの上段に配置された光発電素子Ｄ１ａ、中段に配置された光発電素子Ｄ２ｆ、光発電素子Ｄ２ｇ、光発電素子Ｄ２ｈに日陰ＳＨが落ちた場合を想定する。
【００８３】
日陰ＳＨの影響によって、光発電素子Ｄ１ａが接続された直列部ＤＳ、光発電素子Ｄ２ｆが接続された直列部ＤＳ、光発電素子Ｄ２ｇが接続された直列部ＤＳ、光発電素子Ｄ２ｈが接続された直列部ＤＳが非発電状態となっている。
【００８４】
つまり、発電状態を確保する直列部ＤＳは、光発電素子Ｄ１ｂ、光発電素子Ｄ１ｃ、光発電素子Ｄ１ｄ、光発電素子Ｄ１ｅが接続されている４個だけとなる。
【００８５】
したがって、光発電モジュールＭＡは、日照面積比が２０／２４（＝０．８３）であるにもかかわらず、発電面積比（全体の面積に対する出力可能な発電状態の面積比）は１２／２４（＝０．５＝５０％）となり、面積に対する発電効率は５０％となる。
【００８６】
図５Ａは、本発明に係る光発電モジュールＭＢの等価回路である。
【００８７】
図５Ｂは、図５Ａに示した光発電モジュールＭＢのレイアウトパターンおよび想定した日陰ＳＨを模式的に示す模式図である。
【００８８】
図５Ａに示した光発電モジュールＭＢは、図２Ａに示した光発電モジュールＭＢと同一であり、日陰ＳＨの状態だけが異なっている。
【００８９】
日陰ＳＨは、図４Ｂの場合と同様、直列部ＤＳの上段に配置された光発電素子Ｄ１ａ、中段に配置された光発電素子Ｄ２ｆ、光発電素子Ｄ２ｇ、光発電素子Ｄ２ｈに日陰ＳＨが落ちた場合を想定する。
【００９０】
日陰ＳＨの影響によって、光発電素子Ｄ１ａ、光発電素子Ｄ２ｆ、光発電素子Ｄ２ｇ、光発電素子Ｄ２ｈが非発電状態となっている。つまり、上段では８個の光発電素子Ｄの内で７個が発電可能な状態を確保し、中段では８個中５個が発電可能な状態を確保し、下段では８個中８個が発電可能な状態となっている。
【００９１】
また、図２Ａ、図２Ｂで説明したとおり、全体を流れる電流は、各直列段で発電状態となっている光発電素子Ｄの個数が最も少ない直列段によって制限されることから、中段において発電状態を確保している８個中の５個（５列分）によって制限されるので、実質的な発電状態は５列分（３段×５列＝１５個の光発電素子Ｄ）となり、全体の面積に対する発電面積比は、１５／２４となる。
【００９２】
したがって、光発電モジュールＭＢは、日照面積比が２０／２４（＝０．８３）であり、発電面積比（全体の面積に対する出力可能な発電状態の面積比）は１５／２４（＝０．６２５＝６２．５％）となり、面積に対する発電効率は６２．５％となる。
【００９３】
つまり、光発電モジュールＭＡ、光発電モジュールＭＢが共に同一の日照面積比（２０／２４（＝０．８３））の場合において、光発電モジュールＭＢは、発電面積比が６２．５％となり、光発電モジュールＭＡは、発電面積比が５０％となる。したがって、光発電モジュールＭＢは、光発電モジュールＭＡに比較して、電力伝送効率を改善して実際の使用状態での日陰ＳＨに対する影響を回避し、発電面積比を大きく向上させ、電力取り出し効率を向上することができる。
【００９４】
なお、光発電モジュールＭＣが光発電モジュールＭＢに比較して更に高い電力取り出し効率となることは上記したとおりである。
【００９５】
＜実施の形態１＞
図６Ａないし図６Ｃを参照して、本実施の形態に係る光発電モジュールアレイ１（第１光発電モジュール１０、第２光発電モジュール２０）について説明する。
【００９６】
図６Ａは、本発明の実施の形態１に係る光発電モジュールアレイ１における第１光発電モジュール１０および第２光発電モジュール２０の接続状態（配置状態）を示す配置図である。
【００９７】
図６Ｂは、図６Ａに示した第１光発電モジュール１０における第１光発電素子１１の接続状態を示す接続図である。
【００９８】
図６Ｃは、図６Ａに示した第２光発電モジュール２０における第２光発電素子２１の接続状態を示す接続図である。
【００９９】
本実施の形態に係る光発電モジュールアレイ１は、複数の第１光発電素子１１が直列に接続された第１直列部１２を有する第１光発電モジュール１０（図６Ｂ）と、複数の第２光発電素子２１を直列に接続した第２直列部２２が複数並列に接続され、複数の第２直列部２２における同一の直列段に接続された第２光発電素子２１が互いに並列に接続された第２光発電モジュール２０（図６Ｃ）とを備え、第２光発電モジュール２０は、第１光発電モジュール１０と直列に接続されている。
【０１００】
したがって、本実施の形態に係る光発電モジュールアレイ１は、第１直列部１２を有する第１光発電モジュール１０と、複数並列に接続された第２直列部２２における同一の直列段に接続された複数の第２光発電素子２１が互いに並列に接続された第２光発電モジュール２０とを直列に接続することから、第２光発電モジュール２０の受光面に日陰ＳＨが生じた場合でも第２光発電モジュール２０の電流経路Ｉｐ（図６Ｃ）での電力伝送効率の低下を抑制して電力取り出し効率を向上することができる。
【０１０１】
また、光発電モジュールアレイ１では、第２光発電モジュール２０は、第２光発電素子２１のレイアウトパターンが等価回路での配置に対して異なる分散配置とされていることが好ましい。この構成によって、光発電モジュールアレイ１は、第２光発電モジュール２０を構成する第２光発電素子２１のレイアウトパターンを分散配置とすることから、直列接続された第２直列部２２に対する日陰の影響を抑制できるので、電力伝送効率の低下を抑制することができ、電力取り出し効率が向上する。
【０１０２】
つまり、第２光発電モジュール２０は、「発明の原理」欄で示した光発電モジュールＭＢ、光発電モジュールＭＣと同様の構成であり、同様の作用効果を奏する。また、理解を容易にするため説明を簡略化して、単に２次元接続点で直列接続および並列接続された状態を模式的に示し、レイアウトパターン（分散配置の状態）については説明を省略する。
【０１０３】
第２光発電モジュール２０において、複数の第２直列部２２における同一の直列段に接続された第２光発電素子２１が互いに並列に接続され分散して配置された状態とは、例えば等価回路で隣接する第２光発電素子２１が実際の配置では離れているような状態を含む。
【０１０４】
また、本実施の形態に係る光発電モジュールアレイ１は、日陰ＳＨによる出力低減に対する補充のための追加の第１光発電モジュール１０を設置する（特許文献１）必要が全くないことから光発電モジュールアレイ１全体の配置面積を抑制して小型化（小面積化）することができる。
【０１０５】
なお、第２光発電モジュール２０は、日陰ＳＨが発生する場所に配置されることが好ましい。日陰ＳＨが発生する場所は、光発電モジュールアレイ１を設置する前に予め調査することによって画定される。第２光発電モジュール２０における日陰ＳＨに対する作用効果は、「発明の原理」欄で説明したとおりである。
【０１０６】
光発電モジュールアレイ１における第１光発電モジュール１０、第２光発電モジュール２０は、それぞれ独立した実装形態を有している。つまり、第１光発電モジュール１０は、実装単位１０ｐを備え、第２光発電モジュール２０は、実装単位２０ｐを備える。実装単位１０ｐは、例えば１枚の透光性保護板によって受光面が画定され、一体化されている。実装単位２０ｐは、実装単位１０ｐと同様に例えば１枚の透光性保護板によって受光面が画定され、一体化されている。
【０１０７】
第１光発電素子１１、第２光発電素子２１は、具体的には例えば太陽電池セルである。太陽電池セルとしての形状、製造方法は、従来の技術をそのまま適用することができる。また、第１光発電素子１１、第２光発電素子２１は、太陽電池セルで形成された場合、それぞれが少なくとも１つのｐｎ接合を備えていれば良く、また、多接合構造であっても良い。
【０１０８】
なお、複数の第２直列部２２における同一の直列段は、並列配線２３を介して相互に並列に接続されている。また、複数の第２直列部２２における同一の直列段は、配置された全ての第２光発電素子２１が並列に接続されていることが好ましい。
【０１０９】
第１光発電モジュール１０の相互間、および第１光発電モジュール１０と第２光発電モジュール２０との間は、適宜のリード線（例えば耐候性のケーブルなど）で接続されている。したがって、光発電モジュールアレイ１は、必要に応じた個数の第１光発電モジュール１０および必要に応じた個数の第２光発電モジュール２０が配置され、接続されて形成されている。
【０１１０】
第２光発電モジュール２０は、日陰ＳＨが発生する場所に配置され、日陰移動方向Ｄｓｍ（日陰ＳＨが移動する方向）で生じる日陰ＳＨの範囲に配置される。
【０１１１】
実装単位１０ｐの平面的な面積（形状）と、実装単位２０ｐの平面的な面積（形状）とは、同一形状か、あるいは整数倍の形状とすることが好ましい。この構成によって、光発電モジュールアレイ１における第１光発電モジュール１０および第２光発電モジュール２０の配置は、無駄の生じない敷き詰め形態とすることができる。
【０１１２】
本実施の形態に係る光発電モジュールアレイ１では、２３個の第１光発電モジュール１０が５×５のマトリックス状に敷き詰められ、不足する２個分に対応する位置に第２光発電モジュール２０が配置されている。上記したとおり、第２光発電モジュール２０は、日陰ＳＨが発生する位置に対応させて配置されている。
【０１１３】
第１光発電モジュール１０は、第１光発電素子１１の直列数および第１光発電モジュール１０の直列数に応じた電圧（電力）を発生し、また、第２光発電モジュール２０は、第２直列部２２における第２光発電素子２１の直列数、第２直列部２２の並列数に応じた電圧（電力）を発生する。
【０１１４】
また、光発電モジュールアレイ１は、図示しない電力変換装置と接続され光発電システム（例えば太陽光発電システム）が構築される。つまり、光発電モジュールアレイ１により発生された電力は、適宜の電力形態（例えば交流電力）に変更される。
【０１１５】
なお、第２光発電モジュール２０は、第２光発電素子２１を４直列とされた第２直列部２２が４並列とされた状態を例示するが、日陰ＳＨの状態、第１光発電モジュール１０における第１直列部１２の配置状態（直列数、並列数）などを考慮して適宜第２直列部２２における第２光発電素子２１の直列数、第２直列部２２の並列数を設定することができる。
【０１１６】
第２光発電モジュール２０における第２直列部２２は同一の直列段に接続された第２光発電素子２１が全て並列に接続されていることが好ましい。また、第２光発電素子２１の平面上での配置は、必ずしも等価回路に示した配置にする必要は無く、ランダムに分散して配置されることが好ましい。
【０１１７】
第１光発電素子１１は、例えばシリコン結晶基板（あるいは多結晶基板）に形成された単一の光発電素子とされ、シリコン結晶基板の大きさに応じた受光面積を有する。第２光発電素子２１は、第１光発電素子１１と同様に、例えばシリコン結晶基板（あるいは多結晶基板）に形成された単一の光発電素子であり、複数の第２直列部２２の相互間で、同一の直列段に接続された第２光発電素子２１を相互に並列接続するための並列配線２３が直列配線に加えて更に配置されている。なお、第１光発電素子１１、第２光発電素子２１の材料としてシリコンを例示したがシリコン以外の材料を適用することができる。
【０１１８】
また、第２光発電素子２１の素子面積は、第１光発電素子１１の素子面積より小さいことが好ましい。この構成によって、光発電モジュールアレイ１は、第２光発電モジュール２０での第２直列部２２の並列接続数を増やすことが可能となることから、第１光発電モジュール１０の並列接続数（本実施の形態では、直列接続のみで形成していることから、並列接続数は０である。）に比較して第２光発電モジュール２０の並列接続数（第２直列部２２は４並列である。）を多くできるので、第２光発電素子２１モジュールにおける日陰ＳＨの影響を確実に抑制することができる。
【０１１９】
つまり、第２光発電モジュール２０では、並列に配置した電流経路Ｉｐの数（並列数）を増やすことによって、日陰ＳＨによる電力伝送効率の低下を効果的に回避できる。なお、第１光発電素子１１、第２光発電素子２１における素子面積は、第１光発電素子１１、第２光発電素子２１が有する受光面の面積に相当する。
【０１２０】
＜実施の形態２＞
図７ないし図９Ｂを参照して、本実施の形態に係る光発電モジュールアレイ１ｂ（実施の形態１に係る光発電モジュールアレイ１の変形例）、光発電モジュールアレイ１ｃ（実施の形態１に係る光発電モジュールアレイ１の変形例）について説明する。また、本実施の形態に係る第２光発電モジュール２０ｂ（実施の形態１に係る第２光発電モジュール２０の変形例）について説明する。なお、第２光発電モジュール２０ｂは、第２光発電モジュール２０と同様、「発明の原理」欄で示した光発電モジュールＭＢ、光発電モジュールＭＣに相当し、同様に作用して同様の効果を奏するので詳細な説明は省略する。
【０１２１】
なお、光発電モジュールアレイ１ｂ、光発電モジュールアレイ１ｃ、第２光発電モジュール２０ｂの基本的な構成は、実施の形態１における光発電モジュールアレイ１、第２光発電モジュール２０と同様であるので符号を援用し主に異なる事項について説明する。
【０１２２】
図７は、本発明の実施の形態２に係る光発電モジュールアレイ１ｂにおける第１光発電モジュール１０および第２光発電モジュール２０の接続状態（配置状態）を示す配置図である。
【０１２３】
本実施の形態に係る光発電モジュールアレイ１ｂでは、第１光発電モジュール１０は、複数が直列に接続されてあり、第２光発電モジュール２０は、第１光発電モジュール１０の間に接続されている。
【０１２４】
したがって、本実施の形態に係る光発電モジュールアレイ１ｂは、少なくとも２つの第１光発電モジュール１０の間に第２光発電モジュール２０を接続することから、日陰ＳＨの発生状態に応じた任意の位置に第２光発電モジュール２０を配置できるので、日陰ＳＨによる電力伝送効率の低下を効果的に回避できる。
【０１２５】
つまり、実施の形態１に係る光発電モジュールアレイ１（図６Ａ）では、第２光発電モジュール２０は、直列接続された２３個の第１光発電モジュール１０の端部に続けて配置されている。しかし、第２光発電モジュール２０は、複数接続された第１光発電モジュール１０の端部に限定される必要は無く、日陰ＳＨが発生する場所に対応させて適宜接続（配置）される。
【０１２６】
なお、図７では、１個の第２光発電モジュール２０の両側に、それぞれ１個の第１光発電モジュール１０を配置した状態を示したが、第１光発電モジュール１０は、それぞれ更に直列に接続されていても良い。また、第２光発電モジュール２０は、複数直列あるいは並列に接続されても良い。日陰ＳＨが更に広い範囲で発生する場合には、日陰ＳＨが発生する領域に対応させて第２光発電モジュール２０を複数接続することができる。
【０１２７】
図８は、本発明の実施の形態２に係る光発電モジュールアレイ１ｃにおける第１光発電モジュール１０および第２光発電モジュール２０の接続状態（配置状態）を示す配置図である。
【０１２８】
本実施の形態に係る光発電モジュールアレイ１ｃでは、第１光発電モジュール１０は、複数が並列に接続されている。したがって、光発電モジュールアレイ１ｃは、第１光発電モジュール１０を複数並列に接続することから、第２光発電モジュール２０を含む場合でも第１光発電モジュール１０による発生電圧を維持して発生する電力（発生電流）を大きくすることができるので、大容量化を図ることができる。
【０１２９】
図７においては、第１光発電モジュール１０が複数直列に接続され、その中間における任意の位置に第２光発電モジュール２０が配置された状態を示したが、図８においては、第１光発電モジュール１０が複数並列に配置された状態に第２光発電モジュール２０が直列に接続された場合を示す。したがって、第１光発電モジュール１０の並列状態に応じた電力を発生させることができる。
【０１３０】
図７、図８において示したとおり、光発電モジュールアレイ１ｂ、光発電モジュールアレイ１ｃ（光発電モジュールアレイ１）において、第１光発電モジュール１０に直列に接続された第２光発電モジュール２０は、日陰ＳＨに対して効果的に作用する。したがって、光発電モジュールアレイ１（光発電モジュールアレイ１ｂ、光発電モジュールアレイ１ｃ）は、第２光発電モジュール２０を配置しないで設置した従来の方式に比較して、日陰ＳＨによる影響を抑制し、電力伝送効率の低下を抑制し、電力取り出し効率を向上させることができる。
【０１３１】
光発電モジュールアレイ１ｃでは、第２光発電モジュール２０が有する第２直列部２２の並列接続数（図８では、例えば４並列）は、第１光発電モジュール１０（図８では、例えば２並列）の並列接続数より多いことが好ましい。
【０１３２】
したがって、光発電モジュールアレイ１ｃでは、第２光発電モジュール２０の並列接続数が第１光発電モジュール１０の並列接続数より多いことから、第２光発電モジュール２０に日陰ＳＨが生じて光出力が低下する状態でも、第２光発電モジュール２０の電流経路Ｉｐを確実に維持して出力電流の低下を抑制するので、全体として大きな出力電流を確保することができる。
【０１３３】
つまり、第２光発電モジュール２０の並列接続数は、第１光発電モジュール１０の並列接続数に応じて設定することが好ましい。ここで、第２光発電モジュール２０の並列接続数と比較される第１光発電モジュール１０の並列接続数は、第１光発電モジュール１０が並列に接続された場合の第１光発電モジュール１０の並列接続数、あるいは第１光発電モジュール１０の内部における第１直列部１２が並列に接続された場合の並列接続数を総合して求められる。
【０１３４】
実施の形態１では、第２光発電モジュール２０（第２光発電素子２１）として、シリコン結晶基板を例示したが、第２光発電モジュール２０（第２光発電素子２１）を薄膜型の光発電素子とすることも可能である。第２光発電モジュール２０（第２光発電モジュール２０ｂ）を薄膜型の光発電素子で形成した場合について、図９Ａ、図９Ｂによって説明する。
【０１３５】
図９Ａは、本発明の実施の形態２に係る第２光発電モジュール２０ｂを模式的に示す模式図である。
【０１３６】
図９Ｂは、図９Ａに示した第２光発電モジュール２０ｂの等価回路を示す回路図である。
【０１３７】
本実施の形態に係る第２光発電モジュール２０ｂでは、第２光発電素子２１ｂは、単一の基板３０に形成された薄膜型光発電素子であることが好ましい。この構成によって、光発電モジュールアレイ１（光発電モジュールアレイ１ｂ、光発電モジュールアレイ１ｃ）は、容易にかつ安価に製造できる薄膜型光発電素子によって第２光発電素子２１ｂが形成されることから、容易にかつ安価に製造される。
【０１３８】
短冊状に形成された第２光発電素子２１ｂ（薄膜型光発電素子。具体的には、例えば、薄膜太陽電池セル）は、基板３０（例えばガラス板）の表面に例えばシリコン薄膜が成膜され、シリコン薄膜に表面電極（基板側電極）、裏面電極（つまり、アノード電極、カソード電極）が接続されることによって単位素子として形成される。
【０１３９】
第２直列部２２は、第２光発電素子２１ｂ（薄膜太陽電池セル）のアノード電極およびカソード電極を並列配線３２によって例えば４直列で接続することで形成される。第２光発電モジュール２０ｂは、第２直列部２２が並列配線３２によって複数並列（例えば図８に示した４並列）に接続されることで形成されている。
【０１４０】
薄膜型光発電素子（薄膜太陽電池セル）の製造方法は、従来知られた製造方法を適用できるので、詳細な説明は省略する。
【０１４１】
なお、分散配置アーキテクチャの具体例として、「発明の原理」欄に示した光発電モジュールＭＣに限らず、図９Ａに示した第２光発電モジュール２０ｂがある。つまり、第２光発電モジュール２０ｂでは、同一の直列段の第２光発電素子２１は、等価回路では隣接した状態として示されるが、実際の配置は第２直列部２２が有する直列段の数だけ離れた位置に配置されている。
【０１４２】
＜実施の形態３＞
図１０ないし図１２を参照して、本実施の形態に係る光発電モジュール５（第１光発電素子１１、第２光発電素子群２５）、光発電モジュール５ｂ（光発電モジュール５の変形例）について説明する。また、また、本実施の形態に係る第２光発電素子群２５ｂ（第２光発電素子群２５の変形例）について説明する。
【０１４３】
実施の形態１、実施の形態２では、第１光発電モジュール１０、第２光発電モジュール２０（第２光発電モジュール２０ｂ）は、それぞれ単独で実装されていた。つまり、第１光発電モジュール１０、第２光発電モジュール２０は、相互に接続されて光発電モジュールアレイ１を構成していた。
【０１４４】
これに対して、本実施の形態に係る光発電モジュール５（光発電モジュール５ｂ）は、第１光発電モジュール１０が有する第１光発電素子１１の配置と第２光発電モジュール２０が有する第２光発電素子２１の配置とを単一の実装形態の中に内蔵している。
【０１４５】
なお、実施の形態１、実施の形態２に係る光発電モジュールアレイ１（光発電モジュールアレイ１ｂ、光発電モジュールアレイ１ｃ）を構成する第１光発電素子１１、第２光発電素子２１は、そのまま本実施の形態に適用できるので、符号を援用して適宜説明を省略する。
【０１４６】
本実施の形態に係る第２光発電素子群２５、第２光発電素子群２５ｂは、「発明の原理」欄に示した光発電モジュールＭＢ、光発電モジュールＭＣに相当し、同様に作用して同様の効果を奏するので、詳細な説明は省略する。
【０１４７】
図１０は、本発明の実施の形態３に係る光発電モジュール５における第１直列部１２および第２光発電素子群２５の接続状態（配置状態）を示す配置図である。
【０１４８】
本実施の形態に係る光発電モジュール５は、複数の第１光発電素子１１が直列に接続された第１直列部１２と、複数の第２光発電素子２１を直列に接続した第２直列部２２が複数並列に接続され、複数の第２直列部２２における同一の直列段に接続された第２光発電素子２１が互いに並列に接続された第２光発電素子群２５とを備え、第２光発電素子群２５は、第１直列部１２と直列に接続されている。
【０１４９】
したがって、光発電モジュール５は、複数の第１光発電素子１１が直列に接続された第１直列部１２と、複数並列に接続された第２直列部２２における同一の直列段に接続された複数の第２光発電素子２１が互いに並列に接続された第２光発電素子群２５とを直列に接続することから、第２光発電素子群２５の受光面に日陰ＳＨ（図１０での図示は省略）が生じた場合でも第２光発電素子群２５の電流経路Ｉｐでの電力伝送効率の低下を抑制して電力取り出し効率を向上することができる。
【０１５０】
つまり、光発電モジュール５は、第２光発電素子群２５に日陰ＳＨが生じた場合でも、電力取り出し効率を向上することができる。
【０１５１】
また、光発電モジュール５では、第２光発電素子群２５は、第２光発電素子２１のレイアウトパターンが等価回路での配置に対して異なる分散配置とされていることが好ましい。この構成によって、光発電モジュール５は、第２光発電素子群２５を構成する第２光発電素子２１のレイアウトパターンを分散配置とすることから、直列接続された第２直列部２２に対する日陰の影響を抑制できるので、電力伝送効率の低下を抑制することができ、電力取り出し効率が向上する。
【０１５２】
なお、光発電モジュール５は、第１直列部１２および第２光発電素子群２５を単一の実装形態（実装単位５ｐ）とし、実装単位１０ｐ、実装単位２０ｐと同様な実装形態とされている。
【０１５３】
光発電モジュール５において、第２光発電素子群２５は、第１直列部１２の間に接続されている。この構成によって、光発電モジュール５は、少なくとも２つの第１光発電素子１１（第１直列部１２）の間に第２光発電素子群２５を接続することから、日陰ＳＨの発生状態に応じた任意の位置に第２光発電素子群２５を配置できるので、日陰ＳＨによる電力伝送効率の低下を効果的に回避できる。
【０１５４】
光発電モジュール５において、第２光発電素子群２５が有する第２直列部２２の並列接続数は、第１直列部１２の並列接続数より多いことが好ましい。この構成によって、光発電モジュール５は、第２光発電素子群２５の並列接続数が第１直列部１２の並列接続数より多いことから、第２光発電素子群２５に日陰ＳＨが生じて光出力が低下する状態でも、第２光発電素子群２５の電流経路Ｉｐを確保して出力電流の低下を抑制するので、全体として大きな出力電流を確保することができる。
【０１５５】
光発電モジュール５において、第２光発電素子２１の素子面積は、第１光発電素子１１の素子面積より小さいことが好ましい。この構成によって、光発電モジュール５は、第２光発電素子群２５での第２直列部２２の並列接続数を増やすことが可能となることから、第１直列部１２の並列接続数に比較して第２光発電素子群２５の並列接続数を多くできるので、第２光発電素子群２５における日陰ＳＨの影響を確実に抑制することができる。つまり、第２光発電素子群２５での電流経路Ｉｐの数を増やして、日陰ＳＨの影響を確実に抑制し、日陰ＳＨによる電力伝送効率の低下を効果的に回避できる。
【０１５６】
光発電モジュール５（図１０）において、第１直列部１２は、並列接続されない状態を例示したが、図１１に示すとおり、並列接続されても良い。
【０１５７】
図１１は、本発明の実施の形態３に係る光発電モジュール５ｂにおける第１直列部１２および第２光発電素子群２５の接続状態（配置状態）を示す配置図である。
【０１５８】
本実施の形態に係る光発電モジュール５ｂにおいて、第１直列部１２は、複数が並列に接続されている。この構成によって、光発電モジュール５ｂは、第１直列部１２を複数並列に接続することから、発生電圧を維持した状態で発生電流を大きくすることができるので、大容量化を図ることができる。なお、光発電モジュール５ｂのその他の構成は、光発電モジュール５と同様であるので詳細な説明は省略する。
【０１５９】
また、光発電モジュール５ｂにおいて、第２光発電素子群２５が有する第２直列部２２の並列接続数は、光発電モジュール５の場合と同様、第１直列部１２の並列接続数より多いことが好ましい。
【０１６０】
なお、第１直列部１２の並列数と、第２光発電素子群２５における第２直列部２２の並列数とは、第１光発電素子１１の素子面積＞第２光発電素子２１の素子面積であることを前提として、第２直列部２２の並列数＞第１直列部１２の並列数であること、第２直列部２２が並列接続された第２光発電素子群２５で生じる電力の最大電流値と第１直列部１２の並列接続によって生じる電力の最大電流値とが不均衡にならないことなどを考慮して定めれば良い。
【０１６１】
図１２は、本発明の実施の形態３に係る第２光発電素子群２５ｂを模式的に示す模式図である。
【０１６２】
第２光発電素子２１ｃ（第２光発電素子群２５ｂ）は、単一の基板３５に形成された薄膜型光発電素子であることが好ましい。この構成によって、光発電モジュール５（光発電モジュール５ｂ）は、容易にかつ安価に製造できる薄膜型光発電素子によって第２光発電素子２１ｃ（第２光発電素子群２５ｂ）が形成されることから、容易にかつ安価に製造される。
【０１６３】
なお、第２光発電素子群２５ｂの等価回路は、第２光発電モジュール２０ｂ（図９Ｂ）と同様であり、第２光発電素子群２５（図１１）と同様に示されるので説明は省略する。
【０１６４】
また、第２光発電素子群２５ｂは、第２光発電モジュール２０ｂと同様の製造方法によって形成される。つまり、第２光発電素子群２５ｂは、基板３５（例えばガラス板）の表面に例えばシリコン薄膜で短冊状に形成された複数の第２光発電素子２１ｃ（薄膜太陽電池セル）を備える。第２光発電素子２１ｃは、シリコン薄膜に表面電極（基板側電極）、裏面電極（つまり、アノード電極、カソード電極）が接続され単位素子とされる。
【０１６５】
第２直列部２２は、第２光発電素子２１ｃのアノード電極およびカソード電極を並列配線３７によって例えば４直列（図１２に示した状態）で接続することで形成される。第２光発電素子群２５ｂは、第２直列部２２が並列配線３７によって複数並列（例えば図８、図１１に示した４並列）に接続されることで形成されている。
【０１６６】
なお、基板３５は、第１光発電素子１１、第１直列部１２とのバランス、対象とする日陰ＳＨの発生状態（発生領域、つまり、発生面積）を考慮して適宜の大きさ、形状とされる。第１光発電素子１１が例えばシリコン結晶基板であるときは、第１光発電素子１１に対して同等の板厚を有するガラス板に薄膜型光発電素子（薄膜太陽電池セル）を形成して第２光発電素子群２５ｂとすることができる。
【０１６７】
＜実施の形態４＞
実施の形態１ないし実施の形態３に示した光発電モジュールアレイ１（光発電モジュールアレイ１ｂ、光発電モジュールアレイ１ｃ）における光発電モジュール２０（実施の形態２に係る第２光発電モジュール２０ｂ、本実施の形態で示す光発電モジュール２０ｄ）の作用効果について、日照面積と発生電力との関係を参照して、図１３Ａないし図１３Ｃで説明する。
【０１６８】
図１３Ａは、本発明における第２光発電モジュール２０ｄ（図１３Ｂ参照）の効果を説明するための比較例である第１光発電モジュール１１０ｃの接続状態（配置状態）を示す配置図である。
【０１６９】
図１３Ｂは、図１３Ａに示した第１光発電モジュール１１０ｃと比較される本発明に係る第２光発電モジュール２０ｄの接続状態（配置状態）を示す配置図である。
【０１７０】
第１光発電モジュール１１０ｃ（図１３Ａ）では、第１光発電素子１１１が直列に接続された第１直列部１１２が２並列に接続されている。具体的には、第１直列部１１２は、第１光発電素子１１１が６４個直列に接続されている。つまり、第１光発電モジュール１１０ｃは、２並列６４直列＝１２８個の第１光発電素子１１１で構成されている。
【０１７１】
他方、第２光発電モジュール２０ｄ（図１３Ｂ）では、第２光発電素子２１が直列に接続された第２直列部２２が並列に接続され、第２直列部２２の各段は相互に隣接する第２直列部２２の同一の直列段に並列接続されている。具体的には、第２光発電素子２１は８直列、第２直列部２２は１６並列とされている。つまり、第２光発電モジュール２０ｄは、１６並列８直列＝１２８個の第２光発電素子２１で構成されている。なお、第２光発電モジュール２０ｄにおいて、第２光発電素子２１のレイアウトパターンは分散配置アーキテクチャが採用されている。
【０１７２】
図１３Ｃは、図１３Ａに示した第１光発電モジュール１１０ｃおよび図１３Ｂに示した第２光発電モジュール２０ｄの取り出し電力量と日照面積との相関特性を比較して示す特性グラフである。
【０１７３】
横軸は、日照面積率（％）であり、照射された面積が０％（日陰ＳＨ＝１００％）から１００％（日陰ＳＨ＝０％）までを示す。縦軸は、日照面積率に対する取り出し電力量（ａ．ｕ：任意単位）であり、０％から１００％までを示す。
【０１７４】
第２光発電モジュール２０ｄは、日陰ＳＨが発生した状態でも必ず電流経路Ｉｐが存在することから、日陰ＳＨが発生していない第２光発電素子２１は確実に動作する。したがって、取り出し電力量は、ほぼ日照面積率に比例している。
【０１７５】
これに対し、比較例である第１光発電モジュール１１０ｃは、２並列６４直列であることから、いずれか一方の第１直列部１１２に日陰ＳＨが発生すると日陰ＳＨに覆われた第１光発電素子１１１は不動作状態となり、電流経路Ｉｐが遮断された状態となる。
【０１７６】
したがって、日照面積率が０％から５０％の間では取り出し電力量がほぼ０となる。また、日照面積率が５０％を超えた状態でも１００％にならない限り日陰ＳＨが存在する第１直列部１１２は、電流経路Ｉｐが存在しないことから出力を取り出すことができない。つまり、第１光発電モジュール１１０ｃでは、日照面積率が５０％を超えた状態でも日照面積率が１００％になる直前まで取り出し電力量は５０％に留まる。
【０１７７】
上記したとおり、同一の直列段が相互に並列接続されない直列部（第１直列部１１２）は、日陰ＳＨによる影響を大きく受けることから、日陰ＳＨの発生によって発生電力が低減し、また、出力が大きく変動するので、信頼性の高い安定した電力を発生させることは困難である。
【０１７８】
これに対し、本発明においては、同一の直列段が相互に並列接続された直列部（第２直列部２２）によって構成される第２光発電モジュール２０、第２光発電素子群２５は、日陰ＳＨによる影響を回避して日照面積に応じた動作比率を確保することができる。
【０１７９】
したがって、本発明に係る光発電モジュールアレイ１（光発電モジュールアレイ１ｂ、光発電モジュールアレイ１ｃ）、第２光発電モジュール２０（第２光発電モジュール２０ｄ）、光発電モジュール５によれば、日陰ＳＨによる発生電力の低下を大幅に抑制して電力取り出し効率を大きく向上することができる。
【０１８０】
上記したとおり、本発明の実施の形態１ないし実施の形態３に係る光発電モジュールアレイ１、光発電モジュール５などは、日陰ＳＨに起因する影響を排除して安定した電力を発生することから、次に示す適用例１ないし適用例３のような状況に対して特に適用することができる。
【０１８１】
適用例１：一般住宅に設置された光発電モジュールアレイ１において、周囲に設置場所より高い建築物（自建築物、あるいは、他の建築物）が存在するとき、つまり、周囲に存在する高層ビル、アンテナなどが光発電モジュールアレイ１を部分的に覆うことがあり、光発電モジュールアレイ１は周囲の建築物により発生する日陰ＳＨの影響を排除する必要があり、本発明を適用することによって大きな効果が得られる。
【０１８２】
適用例２：ＬＥＤ街路灯（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）において、光発電モジュールアレイ１、光発電モジュール５が適用される場合、ＬＥＤ街路灯は、周囲の建築物に比較して相対的に設置高さが低いことから、光発電モジュールアレイ１に日陰ＳＨが発生する虞がある。したがって、本発明を適用することによって大きな効果が得られる。
【０１８３】
適用例３：光発電モジュールアレイ１を大規模に設置して構成されたメガソーラーに対して適用することが可能である。一般的にはメガソーラーは、日陰ＳＨが発生しない状態が得られる場所に設置される場合が多い。しかしながら、周囲に送電用の鉄塔が設置されることがあり、鉄塔が日陰ＳＨを発生する原因となることがある。このような場合に本発明を適用することによって大きな効果が得られる。
【０１８４】
上記したとおり、本発明は、電柱や鉄塔などの細長い形状の日陰ＳＨが部分的に、あるいは、経時的に発生する場所に光発電モジュールアレイ１などが設置される場合に適用して有効である。つまり、日陰ＳＨの面積が予め明確に確定され、日陰ＳＨによって出力が低下する虞がある場合に適用することによって大きな効果が得られる。
【符号の説明】
【０１８５】
１  光発電モジュールアレイ
１ｂ  光発電モジュールアレイ
１ｃ  光発電モジュールアレイ
５  光発電モジュール
５ｂ  光発電モジュール
５ｐ  実装単位
１０  第１光発電モジュール
１０ｐ  実装単位
１１  第１光発電素子
１２  第１直列部
２０  第２光発電モジュール
２０ｂ  第２光発電モジュール
２０ｄ  第２光発電モジュール
２０ｐ  実装単位
２１  第２光発電素子
２１ｂ  第２光発電素子
２１ｃ  第２光発電素子
２２  第２直列部
２３  並列配線
２５  第２光発電素子群
２５ｂ  第２光発電素子群
３０  基板
３２  並列配線
３５  基板
３７  並列配線
Ｄ、Ｄ１ａ、・・・  光発電素子（第１光発電素子、第２光発電素子）
ＤＳ  直列部
Ｄｓｍ  日陰移動方向
Ｉｐ  電流経路
ＭＡ  光発電モジュール
ＭＢ  光発電モジュール（第２光発電モジュール）
ＭＣ  光発電モジュール（第２光発電モジュール）
ＳＨ  日陰
Ｗｐ  並列配線
【図１Ａ】
2013175602.tif 000003
【図１Ｂ】
2013175602.tif 000004
【図２Ａ】
2013175602.tif 000005
【図２Ｂ】
2013175602.tif 000006
【図３Ａ】
2013175602.tif 000007
【図３Ｂ】
2013175602.tif 000008
【図４Ａ】
2013175602.tif 000009
【図４Ｂ】
2013175602.tif 000010
【図５Ａ】
2013175602.tif 000011
【図５Ｂ】
2013175602.tif 000012
【図６Ａ】
2013175602.tif 000013
【図６Ｂ】
2013175602.tif 000014
【図６Ｃ】
2013175602.tif 000015
【図７】
2013175602.tif 000016
【図８】
2013175602.tif 000017
【図９Ａ】
2013175602.tif 000018
【図９Ｂ】
2013175602.tif 000019
【図１０】
2013175602.tif 000020
【図１１】
2013175602.tif 000021
【図１２】
2013175602.tif 000022
【図１３Ａ】
2013175602.tif 000023
【図１３Ｂ】
2013175602.tif 000024
【図１３Ｃ】
2013175602.tif 000025