(57)【要約】【課題】太陽光発電システムの保守作業時や災害復旧作業時の安全性を確保する。【解決手段】太陽光発電モジュール１は、受光面に入射する太陽光のエネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池セル１０と、太陽電池セル１０の受光面を被覆し、電圧印加の有無により透光状態と遮光状態とに切り換えられる調光フィルム１１と、を備えている。太陽光発電システム２００において、調光フィルム１１は商用電源６０に接続される。調光フィルム１１は電圧印加により透光状態となる。太陽電池セル１０の受光面には太陽光が入射し、発電動作が行われる。調光フィルム１１への電圧印加が停止されると、調光フィルム１１は遮光状態となる。太陽電池セル１０の受光面への太陽光の入射は遮断され、発電動作は停止される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面に入射する光のエネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池セルと、
前記太陽電池セルの受光面を被覆し、電圧印加の有無により透光状態と遮光状態とに切り換えられる調光フィルムと、を備えることを特徴とする太陽光発電モジュール。
【請求項２】
前記調光フィルムは電圧印加により透光状態となることによって、前記太陽電池セルの受光面に光を入射させ、電圧印加の停止により遮光状態となることによって、前記受光面への光の入射を遮断することを特徴とする請求項１記載の太陽光発電モジュール。
【請求項３】
入射する光のエネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池セルの受光面に被覆され、電圧印加の有無により透光状態と遮光状態とに切り換えられる調光フィルムと、
前記調光フィルムを支持し、前記太陽電池セルに対して前記調光フィルムを取り付ける取付け部材と、
を備えることを特徴とする太陽電池セル被覆部材。
【請求項４】
受光面に入射する光のエネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池セルと、
前記太陽電池セルの受光面を覆い、電圧印加の有無により透光状態と遮光状態とに切り換えられる調光フィルムと、
前記太陽電池セルにより得られた電気エネルギーを交流電圧に変換して電力系統に供給するパワーコンディショナと、
前記調光フィルムに印加する電圧の供給元を前記電力系統と前記パワーコンディショナとの間で切り換えるスイッチと、
を備えることを特徴とする太陽光発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電圧印加の有無により透光状態と遮光状態とに切り換えられる調光フィルムを備えた太陽光発電モジュール、当該調光フィルムを備えた太陽電池セル被覆部材、およびこれらを含む太陽光発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の再生可能エネルギーへの注目により、太陽光発電システムを一戸建てやマンション等の一般住宅やオフィスビルなどに導入して太陽光発電を行うことが着目されている。さらには、発電所として基幹的役割を担うべく、広大な敷地に大量の太陽電池パネルを敷設したメガソーラーシステムも現実味を帯びている。
【０００３】
太陽光発電システムにおいて、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池セルを複数個直列に接続して太陽電池ストリングが形成される。この太陽電池ストリングを保護用ガラスや保護用シートで封止して、太陽光発電モジュールが構成される。太陽光発電モジュールの後段には、出力された電力を適切な電力に変換するＰＣＳ（パワーコンディショナー）が備えられる。
【０００４】
ここで、複数の太陽光発電モジュールを含む太陽光発電システムにおいて、個別の太陽光発電モジュールに故障等の問題が生じたときは、ＰＣＳ内に備えられた開閉器によって問題のある太陽光発電モジュールからＰＣＳへの電力の入力を遮断し、交換や修理作業を行っていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2006-216660号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、開閉器によって問題のある太陽光発電モジュールを太陽光発電システムから切り離すことはできても、太陽光が照射している限り、問題のある太陽光発電モジュール自体の発電が継続される場合がある。発電が行われている太陽光発電モジュールやその導電ケーブルに触れることは、感電事故を引き起こす可能性がある。この問題に対しては、太陽電池セルの受光面に対し、作業者が別途用意した遮光シートで覆って発電を停止させる対策が取られていた。しかしながら、遮光シートを取り付けたとしても太陽電池セルに対してズレや隙間が生じる等して太陽光が入射する可能性もあり、万全な安全対策とは言えなかった。また、太陽光の照射しない夜間に作業することも対策の一つであったが、作業灯の光が受光面に入射して発電が開始されてしまう可能性があり、これも万全な安全対策とは言えなかった。
【０００７】
さらに、地震や洪水等の災害で太陽光発電システムが破壊され、復旧や撤去作業が必要な状態となっても、個々の太陽光発電モジュール自体は発電を続けている可能性がある。発電を続けている太陽光発電モジュールに対しては、地絡や感電等の事故を防ぐためにモジュールを裏返す、遮光シートをかぶせる、あるいは物理的に破壊する等の作業を行わなくてはならない。しかし災害後の劣悪な足場環境のもとでそのような作業をすることは安全確保が難しく、また多大な作業時間も要することとなる。
【０００８】
本実施形態は、上述のような問題を鑑みてなされたものであり、太陽光発電システムの保守作業時や災害復旧作業時において、高い安全性を確保できる太陽光発電モジュール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】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本実施形態の太陽光発電モジュールは、受光面に入射する光のエネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池セルと、前記太陽電池セルの受光面を被覆し、電圧印加の有無により透光状態と遮光状態とに切り換えられる調光フィルムと、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る太陽光発電モジュール及び太陽光発電システムの構成を示す分解斜視図である。
【図２】第１の実施形態に係る太陽光発電モジュールの断面図である。
【図３】第２の実施形態に係る太陽電池セル被覆部材、太陽光発電モジュール及び太陽光発電システムの構成を示す分解斜視図である。
【図４】第２の実施形態に係る太陽電池セル被覆部材及び太陽光発電モジュールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る太陽光発電モジュールの実施形態について添付図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
（構成）
第１の実施形態に係る太陽光発電モジュールと、この太陽光発電モジュールを含む太陽光発電システムの構成について、図１及び図２を参照して説明する。
太陽光発電モジュール１は、受光面に入射する太陽光のエネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池セル１０と、太陽電池セル１０の受光面を被覆し、電圧印加の有無により透光状態と遮光状態とに切り換えられる調光フィルム１１とを備えたものである。
【００１２】
より具体的には、図１に示すように、太陽電池セル１０が複数個直列に接続されて太陽電池ストリング２０が形成されている。調光フィルム１１はこの太陽電池ストリング２０の表面に載置されることによって、太陽電池セル１０の受光面を被覆している。
【００１３】
調光フィルム１１は既知のものを使用することができるが、例えば、透明導電層をコーティングした２枚のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの間に、配向粒子を分散させた懸濁液が配置された構成のものがある。この調光フィルム１１は、電圧が印加
されない状態では、光を透過しない着色状態、例えば不透明な青色の状態を維持している。調光フィルム１１に電圧が印加されると、懸濁液に分散された粒子が配向し、透明な状態に転換される。この調光フィルム１１には、外部電源から電圧を印加するための電極（不図示）が接続されている。
【００１４】
太陽電池ストリング２０の表面は、調光フィルム１１の上から保護用ガラス１３によって封止されている。太陽電池ストリング２０の裏面は、保護用シート１４により封止されている。保護用ガラス１３と保護用シート１４とは、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合樹脂）等の充填材を用いて接着される。
【００１５】
太陽光発電モジュール１を含んで構成される太陽光発電システム２００において、太陽光発電モジュール１の後段にはＰＣＳ（パワーコンディショナ）５０が備えられている。太陽光発電モジュール１はこのＰＣＳ５０と導電ケーブル４０を介して接続されている。ＰＣＳ５０は、太陽電池ストリング２０から出力された直流電圧を、交流電力系統に逆潮流させるために交流電圧に変換している。
【００１６】
調光フィルム１１の電極は、交流電力系統の商用電源６０に導電ケーブル４０を介して接続されている。不図示の開閉器によって、商用電源６０と調光フィルム１１との接続及び遮断は制御されている。
【００１７】
（作用）
太陽光発電モジュール１とこれを含む太陽光発電システム２００とは、次のように作用する。
発電を行う際には、開閉器を「開」状態として商用電源６０から調光フィルム１１に交流電圧を印加する。印加される交流電圧の大きさは調光フィルム１１の特性によって適宜決定される。この交流電圧の印加によって調光フィルム１１内部の粒子は配向し、調光フィルム１１は透光状態に切り換わる。太陽光は調光フィルム１１を透過して太陽電池セル１０の受光面に入射する。これによって、太陽光発電モジュール１は発電を開始する。
【００１８】
太陽光発電モジュール１の発電を停止する際には、開閉器を「閉」状態として商用電源６０から調光フィルム１１への電圧を遮断する。調光フィルム１１内部の粒子は分散状態に戻り、調光フィルム１１は遮光状態に切り換わる。太陽光は調光フィルム１１によって遮断され、太陽電池セル１０の受光面へ入射しなくなる。これによって、太陽光発電モジュール１は発電を停止する。
【００１９】
（効果）
（１）本実施形態の太陽光発電モジュール１は、受光面に入射する太陽光のエネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池セル１０と、太陽電池セル１０の受光面を被覆し、電圧印加の有無により透光状態と遮光状態とに切り換えられる調光フィルム１１と、を備えている。太陽光発電システム２００において、調光フィルム１１は交流電圧を印加する電力系統の商用電源６０に接続される。調光フィルム１１は電圧印加により透光状態となることによって、太陽電池セル１０の受光面には太陽光が入射し、太陽光発電モジュール１の発電動作が行われる。また、調光フィルム１１への電圧印加が停止されると、調光フィルム１１は遮光状態となり、太陽電池セル１０の受光面への太陽光の入射は遮断され、太陽光発電モジュール１の発電動作は停止される。
【００２０】
このような構成によって、太陽光発電システム２００において個々の太陽光発電モジュール１の修理や交換が必要となった際、調光フィルム１１への電圧印加を停止するだけで遮光状態に切り換えて、発電を停止させることができる。そのため、太陽光発電モジュール１に別途用意した遮光シートをかぶせるといった作業を必要とせず、感電事故を容易かつ確実に防止することができる。また、視界の悪い夜間に作業を行う必要もなく、作業の安全性を確保できる。なお、作業工程等の事情から夜間に作業を行う場合でも、調光フィルム１１を遮光状態とすることによって、作業灯の光が受光面に入射して発電が開始されることを防止することができるため、十分な照明の下、安全に作業を行うことができる。
【００２１】
同様に、地震や洪水等の災害が起きて復旧や撤去作業が必要な場合にも、調光フィルム１１を遮光状態とすることによって発電を安全かつ容易に停止させることができるため、劣悪な足場環境のもとで太陽光発電モジュールを裏返したり破壊する等の危険性の高い作業を行う必要がない。また、災害によって電力系統で停電が起きた場合、商用電源６０に接続された調光フィルム１１は自動的に遮光状態となるため、停電状態で開閉器等の機器の制御が困難な状態でも、太陽光発電システム２００の安全性を確保できる。
【００２２】
このように、本実施形態の太陽光発電モジュール１を備えることによって、太陽光発電システム２００において保守作業時や災害復旧作業時に高い安全性を提供することができる。
【００２３】
（第２の実施形態）
次に第２の実施形態について、図３及び図４を参照して説明する。
なお、この第２の実施形態では、前述の第１実施形態とは異なる点のみを説明し、前述の第１実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２４】
本実施形態では太陽電池セル被覆部材３０について説明する。これは、太陽光発電システム２００に既に設置された、調光フィルム１１を備えていない太陽光発電モジュール１００に取り付けるものである。
【００２５】
既設の太陽光発電モジュール１００は、例えば、太陽電池ストリング２０の表面が保護用ガラス１３によって直接封止されているため、太陽電池ストリング２０と保護用ガラス１３との間に調光フィルム１１を挿入することができない構造となっている。
【００２６】
太陽電池セル被覆部材３０は、第１の実施形態と同様に構成された調光フィルム１１と、調光フィルム１１を支持し、太陽光発電モジュール１００に調光フィルム１１を取り付ける取付け部材としての矩形のフレーム３１を備えている。
【００２７】
より具体的には、調光フィルム１１の表面は充填材を介して保護用ガラス１３で封止され、矩形のフレーム３１に嵌め込まれている。フレーム３１は下方に延設しており、この延設部分を既設の太陽光発電モジュール１００に被せるようにして嵌める。これによって、調光フィルム１１が、太陽電池ストリング２０を構成する太陽電池セル１０の受光面を被覆するように取り付けられる。
【００２８】
なお、フレーム３１は調光フィルム１１の四方を取り囲む矩形のものを例として説明したが、調光フィルム１１を支持して太陽光発電モジュール１００に取り付け可能なものであれば、形状はこれに限られない。例えば調光フィルム１１の左右の端部をそれぞれ支持して太陽光発電モジュール１００の対応する左右の端部に取り付けられる一対のフレーム部材としても良い。
【００２９】
太陽電池セル被覆部材３０が取り付けられた太陽光発電モジュール１００は、太陽光発電システム２００において、第１の実施形態に係る太陽光発電モジュール１と同様に作用する。すなわち、商用電源６０から調光フィルム１１に交流電圧を印加することによって、調光フィルム１１は透光状態に切り換わり、太陽光発電モジュール１００は発電を開始する。また、商用電源６０から調光フィルム１１への電圧を遮断することによって、調光フィルム１１は遮光状態に切り換わり、太陽光発電モジュール１００は発電を停止する。
【００３０】
このように、本実施形態に係る太陽電池セル被覆部材３０によれば、簡単な取り付け作業によって既設の太陽光発電モジュール１００に対しても調光フィルム１１を導入することができる。そのため、第１の実施形態の太陽光発電モジュール１と同様に、太陽光発電システム２００において保守作業時や災害復旧作業時に高い安全性を提供することができる。
【００３１】
（その他の実施形態）
（１）上述の実施形態では、調光フィルム１１に印加される電圧の供給元は外部電力系統の商用電源６０であったが、商用電源６０に接続する導電ケーブル４０を分岐させてＰＣＳ５０に接続し、スイッチによって電圧の供給元を切り換えても良い。太陽光発電モジュール１が発電するまでは商用電源６０からの電力供給が必要となるが、発電を開始してある程度安定した電力が得られるようになれば、この電力を調光フィルム１１への電圧印加に使用することができる。そこで、スイッチを切り換えてＰＣＳ５０から調光フィルム１１に交流電圧を印加するようにすれば、外部電力系統の電力消費によるコストを削減することができる。なお、この場合は、振動センサや温度センサ等を含む制御装置を設けて、地震や火災等の災害時にはＰＣＳ５０に対する接続を強制的に遮断するように制御してもよい。
【００３２】
（２）本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１，１００  太陽光発電モジュール
１０  太陽電池セル
１１  調光フィルム
１３  保護用ガラス
１４  保護用シート
２０  太陽電池ストリング
３０  太陽電池セル被覆部材
３１  フレーム
４０  導電ケーブル
５０  ＰＣＳ（パワーコンディショナ）
６０  商用電源
２００  太陽光発電システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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