(57)【要約】【課題】太陽電池モジュールの故障を早期に発見することができる太陽電池モジュールを提供することである。【解決手段】実施形態の太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルを備える。前記太陽電池セルは、加熱により発色する非可逆性の感熱層を受光面側に備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池セルを備える太陽電池モジュールであって、
前記太陽電池セルは、加熱により発色する非可逆性の感熱層を受光面側に備える、太陽電池モジュール。
【請求項２】
複数の太陽電池セルを備える太陽電池モジュールであって、
前記太陽電池セルは、加熱により変色する非可逆性の感熱層を前記太陽電池セルの受光面と反対の面側に備える、太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記太陽電池セルは、透明性を有する保護部材を前記受光面側にさらに備え、
前記感熱層は、前記保護部材の面上に形成される請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記太陽電池セルは、保護部材を前記受光面と反対の面側にさらに備え、
前記感熱層は、前記保護部材の面上に形成される請求項２に記載の太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
メガソーラーシステム等の大規模な太陽光発電システムは、数千枚〜数万枚の太陽電池モジュールを備えている。太陽電池モジュールは、時間経過とともに、個別の環境や耐久性能に応じて様々な進行態様で故障する。ここで、故障とは、太陽電池モジュールの発電量が所定値以下になることをいう。保守員は、故障した太陽電池モジュールを発見するために、テスターによる電気的特性の検査を行っている。しかしながら、テスターによる電気的特性の検査では、多大な時間を要するため太陽電池モジュールの故障の発見が遅れる場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−４５０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、太陽電池モジュールの故障を早期に発見することができる太陽電池モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルを備える。前記太陽電池セルは、加熱により発色する非可逆性の感熱層を受光面側に備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態の太陽電池モジュール１を受光面ＳＡから見た概略平面図。
【図２】第１の実施形態の太陽電池モジュールの断面構造を示す図。
【図３】第１の実施形態の太陽電池モジュール１の一部の太陽電池セル２が故障した場合について説明する図。
【図４】第２の実施形態の太陽電池モジュールの断面構造を示す図。
【図５】第２の実施形態の太陽電池モジュール１の一部の太陽電池セル２が故障した場合について説明する図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態の太陽電池モジュールを、図面を参照して説明する。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の太陽電池モジュール１を受光面ＳＡから見た概略平面図である。太陽電池モジュール１は、太陽電池セル２及び枠体３を備える。
【０００９】
太陽電池モジュール１は、複数枚の太陽電池セル２がパネル状に並べられ、太陽光を受光することで光起電力効果により直流電力を発生させる。複数の太陽電池モジュール１は、それぞれが電気的に直列に接続されている。
複数枚の太陽電池セル２は、互いに直並列に接続されている。以下の実施形態では、太陽光が入射する太陽電池モジュール１の面を受光面ＳＡといい、受光面ＳＡの反対側の太陽電池モジュール１の面を裏面ＳＢという。また、太陽光が入射する太陽電池セル２の面を受光面ＴＡといい、受光面ＳＡの反対側の太陽電池セル２の面を裏面ＴＢという。
【００１０】
枠体３は、太陽電池モジュール１の外周縁に嵌め込まれて取り付けられる枠状部材である。例えば、枠体３はアルミニウムで形成されている。
【００１１】
図２は、第１の実施形態の太陽電池モジュール１の断面構造を示す図である。太陽電池モジュール１は、太陽電池セル２、枠体３、感熱層４、基板５、封止部材６、表面電極７ａ、裏面電極７ｂ、接続タブ８ａ、出力配線８ｂ、基板９及び端子ボックス１０を備える。
【００１２】
感熱層４は、太陽電池セル２の受光面ＴＡ側に形成されている。感熱層４は、加熱されることにより発色する。感熱層４は、非可逆性の性質を有する。例えば、感熱層４は、太陽電池セル２の発熱により感熱層４の温度が所定の温度Ｔｔｈに達すると発色する。所定の温度Ｔｔｈとは、日射により上昇した太陽電池セル２の温度より高い温度である。すなわち、所定の温度Ｔｔｈとは、太陽電池セル２の故障により太陽電池セル２が発熱する温度であり、例えば５５℃程度である。本実施形態では、感熱層４は、基板５上に形成されている。なお、本実施形態において、故障とは太陽電池モジュール１の発電量が所定値以下になることをいう。
【００１３】
基板５は、透光性を有する板状の表面保護部材である。例えば、基板５の材料には、ガラス又は樹脂材料等が用いられる。図２に示すように、基板５の裏面ＳＢ側の面には、封止部材６が設けられている。
【００１４】
封止部材６は、透光性を有する充填層である。封止部材６は、基板５と基板９との間に充填されている。封止部材６は、太陽電池セル２を封止する。例えば、封止部材６は、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂、アイオノマー樹脂、ポリオレフィン樹脂等の透明な樹脂材料である。
【００１５】
表面電極７ａは、太陽電池セル２の受光面ＴＡ側の面に形成されている電極である。裏面電極７ｂは、太陽電池セル２の裏面ＴＢ側の面に形成されている電極である。表面電極７ａ及び裏面電極７ｂは、銅、銀又はアルミニウム等の金属材料である。
【００１６】
接続タブ８ａは、太陽電池モジュール１の内部で太陽電池セル２を直列又は並列に接続する。接続タブ８ａは、銅、銀又はアルミニウム等の金属材料である。具体的には、接続タブ８ａは、一端が太陽電池セル２の表面電極７ａに接続されている。一端が表面電極７ａに接続された接続タブ８ａの他端は、隣接する太陽電池セル２の裏面電極７ｂに接続されている。したがって、複数の太陽電池セル２は、接続タブ８ａにより互いに電気的に接続される。
【００１７】
出力配線８ｂは、端子ボックス１０に接続されている。太陽電池モジュール１の出力は、出力配線８ｂにより端子ボックス１０に供給される。
【００１８】
基板９は、太陽電池モジュールの裏面ＳＢを保護するための裏面保護部材である。基板９の材料は特に限定されないが、例えば、ＰＥＴ（Poly Ethylene Terephthalate）等の樹脂材料であってもよい。また、基板９は、例えば、アルミニウム等の金属材料で形成されてもよい。
【００１９】
端子ボックス１０は、基板９の裏面ＳＢ側の面上に設けられている。端子ボックス１０は、出力配線８ｂを経由して供給された太陽電池モジュール１の出力を取得する。端子ボックス１０は、取得した出力を外部（例えば、集電箱やＰＣＳ（パワーコンディショナ））に出力する。
【００２０】
以下に、第１の実施形態の太陽電池モジュール１の一部の太陽電池セル２が故障した場合について説明する。図３は、第１の実施形態の太陽電池モジュール１の太陽電池セル２の一部が故障した場合について説明する図である。図３（ａ）は、一部の太陽電池セル２が故障していない場合における太陽電池モジュール１を受光面ＳＡ側から見た概略平面図を示す。図３（ｂ）は、一部の太陽電池セル２が故障した場合における太陽電池モジュール１を受光面ＳＡ側から見た概略平面図を示す。
【００２１】
太陽電池モジュール１において、領域２０の太陽電池セル２が故障したとする。故障した太陽電池セル２は、発電しにくくなるため高抵抗となる。そのため、故障した太陽電池セル２に電流が流れると、故障した太陽電池セル２は発熱して温度上昇する（ホットスポット現象）。故障により発生した太陽電池セル２の発熱（ホットスポット）が所定の温度Ｔｔｈを超えると、故障した太陽電池セル２の受光面ＴＡ側に形成された感熱層４が発色する。保守員は、日常点検等で太陽電池モジュール１の感熱層４の発色を目視確認することで、太陽電池モジュール１の故障を発見することができる。なお、保守員は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等のカメラを用いて感熱層４の発色を随時モニタリングすることで、太陽電池モジュール１の故障を発見してもよい。
【００２２】
なお、本実施形態では、感熱層４は、基板５上に形成されているが、これに限定されない。感熱層４は、太陽電池セル２の受光面ＴＡ側に形成されていればよく、例えば基板５と太陽電池セル２の受光面ＴＡ側の面との間に形成される。例えば、感熱層４は、発色する非可逆性の感熱塗料を封止部材６に混ぜることで形成されてもよい。
【００２３】
（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態の太陽電池モジュール１Ａの断面構造を示す図である。太陽電池モジュール１Ａは、太陽電池セル２、枠体３、感熱層４Ａ、基板５、封止部材６、表面電極７ａ、裏面電極７ｂ、接続タブ８ａ、出力配線８ｂ、基板９及び端子ボックス１０を備える。なお、第１の実施形態と同じ部分については同一符号を付することにより詳細な説明を省略する。
【００２４】
感熱層４Ａは、太陽電池セル２の裏面ＴＢ側に形成されている。感熱層４Ａは、加熱されることにより変色する。感熱層４Ａは、非可逆性の性質を有する。例えば、感熱層４Ａは、太陽電池セル２の発熱により感熱層４Ａの温度が所定の温度Ｔｔｈに達すると白色から黒色に変色する。本実施形態では、感熱層４Ａは、基板９の裏面ＳＢ側の面上に形成されている。
【００２５】
以下に、第２の実施形態の太陽電池モジュール１Ａの一部の太陽電池セル２が故障した場合について説明する。図５は、第２の実施形態の太陽電池モジュール１Ａの一部の太陽電池セル２が故障した場合について説明する図である。図５（ａ）は、一部の太陽電池セル２が故障していない場合における太陽電池モジュール１Ａを裏面ＳＢ側から見た概略平面図を示す。図５（ｂ）は、一部の太陽電池セル２が故障した場合における太陽電池モジュール１Ａを裏面ＳＢ側から見た概略平面図を示す。
【００２６】
太陽電池モジュール１Ａにおいて、領域２０Ａの太陽電池セル２が故障したとする。故障した太陽電池セル２は、発電しにくくなるため高抵抗となる。そのため、故障した太陽電池セル２に電流が流れると、故障した太陽電池セル２は発熱して温度上昇する。故障により発生した太陽電池セル２の発熱が所定の温度Ｔｔｈを超えると、故障した太陽電池セル２の裏面ＴＢ側に形成された感熱層４Ａが発色する。保守員は、日常点検等で太陽電池モジュール１Ａの感熱層４Ａの色を目視確認することで、太陽電池モジュール１Ａの故障を発見することができる。なお、保守員は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等のカメラを用いて感熱層４Ａの色を随時モニタリングすることで、太陽電池モジュール１Ａの故障を発見してもよい。
【００２７】
なお、本実施形態では、感熱層４Ａは、基板９の裏面ＳＢ側の面上に形成されているが、これに限定されない。感熱層４Ａは、太陽電池セル２の裏面ＴＢ側に形成されていればよく、例えば太陽電池セル２の裏面ＴＢ側の面と基板９との間に形成される。
【００２８】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルを備える。太陽電池セルは、太陽電池セル２の受光面ＴＡ側又は裏面ＴＢ側に感熱層を備える。したがって、実施形態の太陽電池モジュールは、太陽電池テスターによる電気的特性の検査が必要ないため、太陽電池モジュールの故障を容易に検出することができる。これにより、保守員は、日中にて太陽電池モジュールを目視確認することにより容易に故障した太陽電池モジュールを発見することができる。
【００２９】
また、上述の実施形態の太陽電池モジュールは、基板５又は基板９の面上に発色又は変色する非可逆性の感熱塗料を塗布されることで容易に感熱層が形成される。したがって、従来実施していたサーモカメラによる故障検出方法や発電電力の傾向を随時モニタリングする故障検出方法より安価に太陽電池モジュールの故障検出を実現することができる。
【００３０】
また、太陽電池モジュールが故障する際に発生する発熱を感知する感熱シールを用いる従来の方法では、感熱シールが風雨にさらされることで脱落する場合があった。また、感熱シールは、太陽電池モジュールにおいて、貼付された付近の故障しか検出することができない場合があった。すなわち、感熱シールが貼付されていない箇所の故障の場合には、太陽電池モジュールの故障を検出することができない場合があった。実施形態の太陽電池モジュールは、基板５又は基板９の面上に発色又は変色する非可逆性の感熱塗料が塗布されるため感熱シールを用いる場合と比べて風雨による脱落が少ない。また、実施形態の太陽電池モジュールは、すべての太陽電池セル２の受光面ＴＡ側又は裏面ＴＢ側に感熱層が形成されるため、太陽電池モジュール１Ａ内の故障箇所にかかわらず、故障した太陽電池モジュールを検出できる。
【００３１】
また、テスターによる電気的特性の検査により太陽電池モジュールの故障を検出する従来の方法では、保守員が接続箱や集電箱において、太陽電池モジュールの発電量をテスターで確認していた。少数の太陽電池セル２の故障では太陽電池モジュールの発電量への影響が小さい場合がある。したがって、太陽電池セル２が故障しても太陽電池モジュールの発電量が変化しない場合があり、故障が波及的に発生してから太陽電池モジュールの故障が発見される場合があった。実施形態の太陽電池モジュールは、すべての太陽電池セル２の受光面ＴＡ側又は裏面ＴＢ側に感熱層が形成されるため、故障した太陽電池セル２の個数にかかわらず、太陽電池モジュールの故障を検出することができる。
【００３２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３３】
１、１Ａ…太陽電池モジュール、２…太陽電池セル、３…枠体、４、４Ａ…感熱層、５、９…基板、６…封止部材、７ａ…表面電極、７ｂ…裏面電極、８ａ…接続タブ、８ｂ…出力配線、１０…端子ボックス
【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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