(57)【要約】【課題】端子ボックスの寸法を小型化することができ、外部接続用ケーブルの容易な接続を可能にすることができ、バイパスダイオードの放熱性をさらに向上させることができる太陽電池パネル用端子ボックスを提供する。【解決手段】少なくとも一対の端子板と、前記端子板を相互に接続するバイパスダイオードとを含むバイパスダイオードモジュールを内蔵した太陽電池パネル用端子ボックスであって、前記端子ボックスの太陽電池パネルに面する側に太陽電池パネルからのリードを端子ボックス内に引き込むための開口部が設けられ、前記開口部に面する位置以外の端子ボックス内の場所に前記端子板の全てが配置され、前記端子板の幅広面が太陽電池パネルと略平行に向けられるように構成され、前記開口部から端子ボックス内に引き込まれたリードが、前記端子板の太陽電池パネルに向けられていない側の幅広面に接続されるように構成されていることを特徴とする太陽電池パネル用端子ボックス。【選択図】図３
2017011971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一対の端子板と、前記端子板を相互に接続するバイパスダイオードとを含むバイパスダイオードモジュールを内蔵した太陽電池パネル用端子ボックスであって、前記端子ボックスの太陽電池パネルに面する側に太陽電池パネルからのリードを端子ボックス内に引き込むための開口部が設けられ、前記開口部に面する位置以外の端子ボックス内の場所に前記端子板の全てが配置され、前記端子板の幅広面が太陽電池パネルと略平行に向けられるように構成され、前記開口部から端子ボックス内に引き込まれたリードが、前記端子板の太陽電池パネルに向けられていない側の幅広面に接続されるように構成されていることを特徴とする太陽電池パネル用端子ボックス。
【請求項２】
リードと端子板、及び端子板と外部接続用ケーブルがそれぞれ接続されて、太陽電池パネル用端子ボックスが太陽電池パネルに取り付けられたときに、太陽電池パネルからのリードが延びる方向と、外部接続用ケーブルが延びる方向が、取り付けられる太陽電池パネルの裏面側から見て、略直線状になっていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池パネル用端子ボックス。
【請求項３】
端子板が少なくとも二対からなり、それらの端子板を相互に接続するバイパスダイオードの接続方向が、取り付けられる太陽電池パネルの裏面側から見て、隣接するバイパスダイオードが交互にオフセット配置されているようなものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池パネル用端子ボックス。
【請求項４】
外部接続用ケーブルに接続される端子板の末端に、外部接続用ケーブルの外周面を受容するＵ字形断面部分が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池パネル用端子ボックス。
【請求項５】
バイパスダイオードのチップ部分が載っている個々の端子板の面積が、バイパスダイオードのチップ部分が載っていない端子板の面積より大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池パネル用端子ボックス。
【請求項６】
端子板が少なくとも二対からなり、これらの端子板のうちの外部接続用ケーブルと接続される端子板にバイパスダイオードのチップ部分が載っていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の太陽電池パネル用端子ボックス。
【請求項７】
太陽電池パネルが、結晶系シリコン太陽電池パネルであり、バイパスダイオードのチップが、３００Ｋの温度で測定したときに０．７０ｅＶ以下のバリアハイトを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の太陽電池パネル用端子ボックス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端子板とバイパスダイオードとを含むバイパスダイオードモジュールを内蔵した太陽電池パネル用端子ボックスに関する。特に、本発明は、太陽電池パネルの裏面に取り付けられる端子ボックスにおいて、特定の構造を導入して端子ボックスの小型化と外部接続用ケーブルの容易な接続を可能にし、さらに放熱性を向上させたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池パネルの裏面に取り付けられる端子ボックスにおいて、予め形成されたバイパスダイオードモジュールを嵌め込むタイプのものが従来から提案されている。その典型例として、特許文献１に示されるような端子ボックス（太陽電池モジュール用接続具）が挙げられる。
【０００３】
図１は、特許文献１の端子ボックスの内部を模式化したものを示し、図２は、図１のバイパスダイオードモジュールの内部を示す。図１及び２において、１は、樹脂製の端子ボックスであり、２は、端子ボックス１に内蔵されたバイパスダイオードモジュールである。３は、端子板であり、少なくとも一対（図１及び２では二対、計四枚）で構成される。４は、端子板３を相互に接続するバイパスダイオードであり、図２では三個存在する。５は、樹脂製のカバーであり、バイパスダイオードモジュール２内の端子板３及びバイパスダイオード４を絶縁するためにこれらを覆うように構成される。６はリードであり、太陽電池パネルからの電力取り出し線である。７は、隣接する太陽電池パネル間の電気的接続のための外部接続用ケーブルである。８は、太陽電池パネルの裏面から取り出されたリード６を端子ボックス１内に引き込むための開口部であり、端子ボックス１の太陽電池パネル（図示せず）に面する側に設けられている。なお、バイパスダイオードモジュール２からは、端子板３の一部が突出しており、リード６及び外部接続用ケーブル７と接続される。そのため、リード６に接続される端子板３は、図１からわかるように、太陽電池パネルの裏面から取り出されたリード６を端子ボックス１内に引き込むための開口部８の上に延びるように配置されている。
【０００４】
特許文献１を始めとする従来の端子ボックスでは、太陽電池パネルからのリード６と端子板３との接続は、リード６を太陽電池パネルの裏面側から開口部８内に挿入し、端子板３の太陽電池パネルに向けられている側の幅広面にリード６を重ね合わせて、その重ね合わせ部を太陽電池パネルの裏面側から半田付けすることによって行なわれる。この際、高温の半田ごてを使用するため、半田ごての熱で開口部８の周縁の端子ボックスの構成樹脂が軟化して変形したり異臭を発生したりしないように、開口部８の面積を十分大きくとって、半田ごてと開口部８の周縁との距離を十分大きくすることが必要であった。しかしながら、このように端子ボックスの開口部の面積を大きくすると、それに伴って端子ボックスの寸法が必然的に大きくなるという問題があった。
【０００５】
また、特許文献１を始めとする従来の端子ボックスでは、リードと端子板、及び端子板と外部接続用ケーブルがそれぞれ接続されて、端子ボックスが太陽電池パネルに取り付けられる。このとき、太陽電池パネルからのリードが延びる方向と、外部接続用ケーブルが延びる方向が、取り付けられる太陽電池パネルの裏面側から見て、略直交しているため、外部接続用ケーブル付きの端子ボックスを梱包した場合にその容器が大型化して輸送コストが増大する問題があった。また、太陽電池パネルへの端子ボックスの取り付け時の取り扱いが複雑になる問題があった。さらに、隣接太陽電池パネル間で外部接続用ケーブルの屈曲点数が増大してケーブル内部の芯線が切れやすくなる問題があった。
【０００６】
また、特許文献１を始めとする従来の端子ボックスでは、端子板を相互に接続するバイパスダイオードが複数存在する場合、これらのバイパスダイオードの接続方向が、取り付けられる太陽電池パネルの裏面側から見て、複数の隣接するバイパスダイオード間で横方向に一直線上に配置されている。このため、隣接する端子板間の横方向の間隔を必然的に広く設計することが必要であり、その結果、端子ボックスの寸法が大きくなるという問題があった。
【０００７】
また、特許文献１を始めとする従来の端子ボックスでは、端子板と外部接続用ケーブルとの接続は、端子板と外部接続用ケーブルを重ね合わせて、その重ね合わせ部を半田付けすることによって行なっている。このため、製造工程が複雑であるという問題があった。
【０００８】
また、特許文献１を始めとする従来の端子ボックスでは、バイパスダイオードの動作時にチップ部分から発生する熱を放熱するため、端子板を拡大したものが使用されているが、限られた端子ボックスのバイパスダイオードモジュールの空間内では、端子板の拡大にも限度があり、他の手法による放熱性のさらなる向上が期待されていた。
【０００９】
また、特許文献１を始めとする従来の端子ボックスには、外部接続用ケーブルと接続される端子板が二枚存在するが、バイパスダイオードの接続方向に従って、これらの二枚の端子板の一方にはバイパスダイオードの発熱部分（チップ部分）が載るが、他方にはバイパスダイオードの発熱部分（チップ部分）が載らないように設計されている。このため、外部接続用ケーブルと接続される端子板からの熱の移動が十分に利用されておらず、放熱性の向上にさらなる余地があった。
【００１０】
また、従来の端子ボックスでは、バイパスダイオードのチップのショットキーバリア金属には、逆方向の漏れ電流を低く抑制するために白金やその合金が使用されていたが、バイパスダイオードの動作時の発熱自体を抑制するためには、ショットキーバリア金属の材料に関して新たな選択基準が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】ＷＯ２００６／０５７３４２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上述の従来技術の問題に鑑みなされたものであり、本発明の第一の目的は、端子ボックスの寸法を小型化することができる太陽電池パネル用端子ボックスを提供することにある。また、本発明の第二の目的は、端子板と外部接続用ケーブルの間の容易な接続を可能にすることができる太陽電池パネル用端子ボックスを提供することにある。さらに、本発明の第三の目的は、バイパスダイオードの放熱性をさらに向上させることができる太陽電池パネル用端子ボックスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、上記の第一の目的を達成するために、太陽電池パネル用端子ボックス内のリード引き込み開口部と端子板との配置関係、及びリードと端子板との接続方法について鋭意検討した結果、リード引き込み開口部に面する位置以外の端子ボックス内の場所に端子板の全てを配置し、さらに、リードと端子板の接続面を従来とは逆にして半田ごての熱の影響を小さくすることによって、開口部の面積を小さくすることができ、端子ボックスの寸法を小型化することができることを見出した。
【００１４】
また、本発明者らは、外部接続用ケーブルの取り付け方向及びバイパスダイオードの接続方向について鋭意検討した結果、外部接続用ケーブルの取り付け方向を従来の横方向から９０°回転させて縦方向にし、さらに、バイパスダイオードの接続方向を従来の横方向の一直線から隣接するバイパスダイオード間で交互にオフセットさせることによって、端子ボックスの寸法をさらに小型化することができることを見出した。
【００１５】
また、本発明らは、上記の第二の目的を達成するために、端子板と外部接続用ケーブルとの接続方法について鋭意検討した結果、従来の端子板と外部接続用ケーブルを重ね合わせてからの半田付けではなく、外部接続用ケーブルに接続される端子板の末端にＵ字型断面部分を形成させて両者を接続することによって、製造工程の簡略化を可能にすることができることを見出した。
【００１６】
さらに、本発明者らは、上記の第三の目的を達成するために、複数の端子板の面積の大小関係や、端子板とバイパスダイオードのチップ部分の配置関係、バイパスダイオードのチップのバリアハイトについて鋭意検討した結果、バイパスダイオードのチップ部分が載っている個々の端子板の面積を、バイパスダイオードのチップ部分が載っていない端子板の面積より大きくし、さらに、外部接続用ケーブルと接続される全ての端子板にバイパスダイオードのチップ部分が載るようにし、さらに、バイパスダイオードのチップとして、３００Ｋの温度で測定したときに０．７０ｅＶ以下のバリアハイトを有するものを使用することによって、バイパスダイオードの放熱性をさらに向上させることができることを見出した。
【００１７】
本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものであり、以下の（１）〜（７）の構成を有するものである。
（１）少なくとも一対の端子板と、前記端子板を相互に接続するバイパスダイオードとを含むバイパスダイオードモジュールを内蔵した太陽電池パネル用端子ボックスであって、前記端子ボックスの太陽電池パネルに面する側に太陽電池パネルからのリードを端子ボックス内に引き込むための開口部が設けられ、前記開口部に面する位置以外の端子ボックス内の場所に前記端子板の全てが配置され、前記端子板の幅広面が太陽電池パネルと略平行に向けられるように構成され、前記開口部から端子ボックス内に引き込まれたリードが、前記端子板の太陽電池パネルに向けられていない側の幅広面に接続されるように構成されていることを特徴とする太陽電池パネル用端子ボックス（第一態様）。
（２）リードと端子板、及び端子板と外部接続用ケーブルがそれぞれ接続されて、太陽電池パネル用端子ボックスが太陽電池パネルに取り付けられたときに、太陽電池パネルからのリードが延びる方向と、外部接続用ケーブルが延びる方向が、取り付けられる太陽電池パネルの裏面側から見て、略直線状になっていることを特徴とする（１）に記載の太陽電池パネル用端子ボックス（第二態様）。
（３）端子板が少なくとも二対からなり、それらの端子板を相互に接続するバイパスダイオードの接続方向が、取り付けられる太陽電池パネルの裏面側から見て、隣接するバイパスダイオードが交互にオフセット配置されているようなものであることを特徴とする（１）又は（２）に記載の太陽電池パネル用端子ボックス（第三態様）。
（４）外部接続用ケーブルに接続される端子板の末端に、外部接続用ケーブルの外周面を受容するＵ字形断面部分が形成されていることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の太陽電池パネル用端子ボックス（第四態様）。
（５）バイパスダイオードのチップ部分が載っている個々の端子板の面積が、バイパスダイオードのチップ部分が載っていない端子板の面積より大きいことを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の太陽電池パネル用端子ボックス（第五態様）。
（６）端子板が少なくとも二対からなり、これらの端子板のうちの外部接続用ケーブルと接続される端子板にバイパスダイオードのチップ部分が載っていることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の太陽電池パネル用端子ボックス（第六態様）。
（７）太陽電池パネルが、結晶系シリコン太陽電池パネルであり、バイパスダイオードのチップが、３００Ｋの温度で測定したときに０．７０ｅＶ以下のバリアハイトを有することを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の太陽電池パネル用端子ボックス（第七態様）。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の第一態様によれば、リード引き込み開口部に面する位置以外の端子ボックス内の場所に端子板の全てを配置し、さらに、リードと端子板の接続面を従来とは逆にして半田ごての熱の影響を小さくしているので、開口部の面積を小さくすることができ、結果として端子ボックスの寸法を小型化することができる。
【００１９】
本発明の第二態様によれば、外部接続用ケーブルの取り付け方向を従来の横方向から９０°回転させて縦方向にしているので、端子ボックスの寸法をさらに小型化することができる。
【００２０】
本発明の第三態様によれば、バイパスダイオードの接続方向を従来の横方向の一直線から隣接するバイパスダイオード間で交互にオフセットさせているので、端子ボックスの寸法をさらに小型化することができる。
【００２１】
本発明の第四態様によれば、外部接続用ケーブルに接続される端子板の末端にＵ字型断面部分を形成し、この部分に外部接続用ケーブルをはめ込んでかしめることができるので、外部接続用ケーブルの容易な接続を可能にすることができる。
【００２２】
本発明の第五態様によれば、バイパスダイオードのチップ部分が載っている個々の端子板の面積を、バイパスダイオードのチップ部分が載っていない端子板の面積より大きくしているので、バイパスダイオードのチップ部分の放熱性をさらに向上させることができる。
【００２３】
本発明の第六態様によれば、外部接続用ケーブルと接続される端子板の全てにバイパスダイオードのチップ部分が載るようにしているので、外部接続用ケーブルを最大限利用してバイパスダイオードのチップ部分の放熱性をさらに向上させることができる。
【００２４】
本発明の第七態様によれば、バイパスダイオードのチップとして、３００Ｋの温度で測定したときに０．７０ｅＶ以下のバリアハイトを有するものを選択して、バイパスダイオードの順方向電圧降下を小さくし、バイパスダイオードの動作時の発熱量を小さくしているので、バイパスダイオードのチップ部分の放熱性をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、従来技術の特許文献１の端子ボックスの内部を模式化したものを示す。
【図２】図２は、図１のバイパスダイオードモジュールの内部を示す。
【図３】図３は、本発明の端子ボックスの内部を模式化したものを示す。
【図４】図４は、図３のバイパスダイオードモジュールの内部を示す。
【図５】図５は、隣接する太陽電池パネルに取り付けられた従来の端子ボックス間の外部接続用ケーブルの連結状態を示す。
【図６】図６は、隣接する太陽電池パネルに取り付けられた本発明の端子ボックス間の外部接続用ケーブルの連結状態を示す。
【図７】図７は、図４のバイパスダイオードモジュールをＡの方向から見た側面図を示す。
【図８】図８は、図４のバイパスダイオードモジュールをＢの方向から見た透視図を示す。
【図９】図９は、本発明によるバイパスダイオードの別の配置を示す。
【図１０】図１０は、ダイオードのチップの横断面を概略的に示す。
【図１１】図１１は、様々なショットキーバリアダイオードのショットキーバリア金属の種類と、バリアハイト及び順方向電圧降下ＶＦを調べた結果を示す。
【図１２】図１２は、三枚の太陽電池パネルに適したバイパスダイオードモジュールの一例を示す。
【図１３】図１３は、図１２のバイパスダイオードモジュールを若干設計変更することによって得られる、二枚の太陽電池パネルに適したバイパスダイオードモジュールの一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の第一態様から第七態様までの具体例について、図面を参照して、従来技術と適宜比較しながらさらに詳述するが、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。
【００２７】
（第一態様）
本発明の第一態様について、図３及び４を使用して説明する。
図３は、本発明の端子ボックスの内部を模式化したものを示し、図４は、図３のバイパスダイオードモジュールの内部を示す。図３及び４において、１は、樹脂製の端子ボックスであり、２は、端子ボックス１に内蔵されたバイパスダイオードモジュールである。３は、端子板であり、少なくとも一対（図３及び４では二対、計四枚）で構成される。４は、端子板３を相互に接続するバイパスダイオードであり、図４では三個存在する。５′は、例えばトランスファーモールド法により形成された、樹脂封止されたパッケージであり、バイパスダイオードモジュール２内の端子板３及びバイパスダイオード４を絶縁するためにこれらを封止している。６はリードであり、太陽電池パネルからの電力取り出し線である。７は、隣接する太陽電池パネル間の電気的接続のための外部接続用ケーブルである。８は、太陽電池パネルの裏面から取り出されたリード６を端子ボックス１内に引き込むための開口部であり、端子ボックス１の太陽電池パネル（図示せず）に面する側に設けられている。なお、バイパスダイオードモジュール２からは、端子板３の一部が突出しており、突出した端子板３がリード６及び外部接続用ケーブル７と接続される。
【００２８】
図３及び４に示される本発明の端子ボックスは、図１及び２に示される従来の端子ボックスと比較すると、リード引き込み開口部８の面積が小さく、開口部８に面する位置以外の端子ボックス１内の場所に端子板３の全てが配置されていること、及びリード６が、端子板３の太陽電池パネルに向けられていない側の幅広面に接続されることを特徴とする。なお、本願発明において、開口部に面する位置とは、端子ボックスの太陽電池パネルに面する側に設けられた開口部の部分のみならず、その上方に相当する端子ボックス内の全ての空間を意味する。
【００２９】
上述の通り、従来の端子ボックスでは、太陽電池パネルからのリード６と端子板３との接続は、リード６を太陽電池パネルの裏面側から開口部８内に挿入し、端子板３の太陽電池パネルに向けられている側の幅広面にリード６を重ね合わせて、その重ね合わせ部を太陽電池パネルの裏面側から半田付けすることによって行なわれていた。この際、高温の半田ごてを使用するため、半田ごての熱で開口部８の周縁の端子ボックスの構成樹脂が軟化して変形したり異臭を発生したりしないように、開口部８の面積を十分大きくとって、半田ごてと開口部８の周縁との距離を十分大きくすることが必要であった。
【００３０】
これに対して、本発明では、リードと端子板の接続は、太陽電池パネルの裏面側からではなく、反対側（つまり、太陽電池パネルに向けられていない側）から行なわれる。具体的には、本発明では、リード６を太陽電池パネルの裏面側から開口部８内に挿入し、端子板３の太陽電池パネルに向けられていない側の幅広面にリード６を重ね合わせて、その重ね合わせ部９を太陽電池パネルに向けられていない側から半田付けや抵抗溶接によって接続する。好ましくは、端子板３には、図４に示すようにリードの幅及び厚さに合わせた切り込み３′が設けられており、リード６は、図３に示すように太陽電池パネルに向けられていない側から端子板のこの切り込み３′に挿入され、その重ね合わせ部９を太陽電池パネルに向けられていない側から半田付けや抵抗溶接によって接続する。これによって、リードと端子板の接続をさらに堅固にすることができる。
【００３１】
このように、本発明では、リードと端子板の接続方法が従来とは全く異なり、リードと端子板の接続は、太陽電池パネルに向けられていない側から、開口部を介さずに行なわれる。このため、本発明では、太陽電池パネルの裏面側から見た場合に、開口部８から端子板３の先端が見えるように端子板３が延びる必要は全くなく、開口部８に面する位置以外の端子ボックス１内の場所に端子板３の全てを配置することができる。その結果、開口部８の面積を従来のものより著しく小さくすることができ、それに伴って、端子ボックスの寸法を小型化することができる。具体的には、本発明では、開口部８は、リード６が通過できるだけの幅を有していればよい。なお、図３では、複数（四本）のリード６に対して一つの共通の開口部８が設けられているが、一本のリードごとに個別に開口部を設けてもよい。
【００３２】
（第二態様）
本発明の第二態様について、図３を使用して説明する。
上述の通り、従来の太陽電池パネル用端子ボックスでは、例えば図１に示すように、リードと端子板、及び端子板と外部接続用ケーブルがそれぞれ接続されて、端子ボックスが太陽電池パネルに取り付けられたときに、太陽電池パネルからのリードが延びる方向と、外部接続用ケーブルが延びる方向が、取り付けられる太陽電池パネルの裏面側から見て、略直交していた。この場合、以下のような問題があった。まず、端子ボックスは、端子板に外部接続用ケーブルが接続された状態で梱包されて太陽電池パネルメーカーに出荷されるため、梱包容器は、略長方形の端子ボックスと、その両側に左右に長く延びる外部接続用ケーブルの全体を包囲しなければならず、梱包容器が大型化して嵩ばり、輸送コストが増大する問題があった。
【００３３】
また、端子ボックスを太陽電池パネルに取り付ける時には、外部接続用ケーブルが端子ボックスの両側に左右両方向に長く延びているため、作業者は、二方向に同時に注意を払わなければならず、取り扱いが複雑になる問題があった。
【００３４】
さらに、複数の太陽電池パネルの裏面に端子ボックスを取り付けて、隣接する太陽電池パネルの端子ボックス間の外部接続用ケーブルを連結するときに、外部接続用ケーブルは、一直線状にぴんと張られた状態で設置されるのではなく、引っ張り力に対する抑制のため、予め屈曲させて撓みを設けた状態で設置される。具体的には、図５に示すように、従来の太陽電池パネル用端子ボックスでは、外部接続用ケーブルは、端子ボックスの両側に左右に延びているため、（１）〜（４）の４箇所で外部接続用ケーブルを屈曲させることが必要である。しかし、屈曲点が多いと、長期間の使用の間にケーブル内部の芯線が疲労して切断される可能性が高く、長期間の使用に対する信頼性が低下する問題があった。
【００３５】
これに対して、本発明では、図３に示すように、太陽電池パネルからのリードが延びる方向と、外部接続用ケーブルが延びる方向が、取り付けられる太陽電池パネルの裏面側から見て、略直交するのではなく、略直線状になっている。つまり、本発明では、外部接続用ケーブルは、端子ボックスの両側に左右両方向に延びるのではなく、端子ボックスの片側に一方向のみ延びる。従って、本発明では、端子板に外部接続用ケーブルが接続された状態で梱包されて太陽電池パネルメーカーに出荷される際、梱包容器は、略長方形の端子ボックスと、その片側に一方向に長く延びる外部接続用ケーブルという全体として細長い形状を包囲すればよいので、梱包容器は嵩ばらず、輸送コストを低く抑えることができる。
【００３６】
また、本発明では、外部接続用ケーブルは、端子ボックスの片側に一方向にのみ延びているため、端子ボックスを太陽電池パネル取り付ける時に、作業者は、この一方向にのみ注意を払えばよく、取り扱いが簡単になる。
【００３７】
さらに、本発明では、複数の太陽電池パネルの裏面に端子ボックスを取り付けて、隣接する太陽電池パネルの端子ボックス間の外部接続用ケーブルを連結するときに、外部接続用ケーブルは、端子ボックスの片側に一方向にのみ延びているため、図６に示すように、（５）〜（７）の３箇所で外部接続用ケーブルを屈曲させるだけでよい。このように、本発明では、従来のものと比較して屈曲点が少なくて済むため、長期間の使用の間にケーブル内部の芯線が疲労して切断される可能性が低く、長期間の使用に対する信頼性を向上させることができる。
【００３８】
（第三態様）
本発明の第三態様について、図４を使用して説明する。
本発明の第三態様は、端子板が少なくとも二対（図４では、二対、計四枚）からなる場合に関する。この場合、バイパスダイオードは、端子板を相互に接続するためのものであるので、当然、少なくとも三個（図４では、三個）存在する。本発明の第三態様は、これらのバイパスダイオードの接続方向を工夫したものであり、具体的には、バイパスダイオードの接続方向が、取り付けられる太陽電池パネルの裏面側から見て、隣接するバイパスダイオードが交互にオフセット配置されている（つまり、ずらして配置されている）ようなものである
【００３９】
上述の通り、従来の端子ボックスでは、例えば図２に示すように、端子板を相互に接続するバイパスダイオードの接続方向は、取り付けられる太陽電池パネルの裏面側から見て、隣接するバイパスダイオードが横方向に一直線上に配置されているようになっているため、隣接する端子板間の間隔を広くとることが必要であり、それに伴って端子ボックスの寸法が必然的に大きくなるという問題があった。
【００４０】
これに対して、本発明では、例えば図４に示すような隣接する三個のバイパスダイオードのうち、中央の一個のバイパスダイオードが左右の残りの二個のバイパスダイオードからオフセットされて（ずらされて）端子板上に配置されているため、太陽電池パネルからのリードが延びる方向から見て、中央のバイパスダイオードのチップ部分１０が右側のバイパスダイオードのリード足部分１１と重なるように、また、中央のバイパスダイオードのリード足部分１１が左側のバイパスダイオードのチップ部分１０と重なるように、配置することができる。従って、本発明では、隣接する端子板の間隔は狭くて済み、それに伴って端子ボックスの寸法を全体として小さくすることができる。なお、本発明では、リード足部分１１を構成する金属材料は、端子板３に対して固着しやすくかつ良好な電気伝導性を有するものなら特に限定されず、例えば銅もしくはアルミニウム、又はこれらの金属と他の金属の合金などであることができる。さらに、端子板３に対するリード足部分１１の固着方法は半田付け、超音波接合、抵抗溶接などに限定されない。
【００４１】
（第四態様）
本発明の第四態様について、図３，４，７，８を使用して説明する。
本発明の第四態様は、端子板と外部接続用ケーブルとの接続方法に関するものである。本発明では、外部接続用ケーブルに接続される端子板（図３，４，７，８では、四枚の端子板のうち両末端の二枚の端子板）の末端に、Ｕ字形断面部分１２が形成されている。図３及び４では、Ｕ字形断面部分１２は、上部から見られている。図７は、図４のバイパスダイオードモジュールをＡの方向から見た側面図であり、部分１２がＵ字形断面を有することが理解できる。図８は、図４のバイパスダイオードモジュールをＢの方向から見た透視図である。Ｕ字形断面部分１２は、図４に示すように端子板３の先端に幅狭部分３"とそれに続く幅広部分３′′′を設け、図８に示すように幅狭部分３"を下方に折り曲げ、幅広部分３′′′をそこから水平に折り曲げ、幅広部分３′′′の両側をそこから上方に折り曲げることによって形成することができる。Ｕ字形断面部分１２（及び端子板３）を構成する金属材料は、良好な電気伝導性を有するものなら特に限定されず、例えば、銅、鉄、又はこれらの金属と他の金属の合金などであることができる。Ｕ字形断面部分１２の内面側には、外部接続用ケーブル７の先端の外周面が、外部の絶縁被覆を除去されて内部の芯線１３を露出された状態で受容される。その後、Ｕ字形断面部分１２は、Ｕ字形断面を押しつぶすように左右からかしめられ、これによって外部接続用ケーブル７が端子板に接続される。端子板と外部接続用ケーブルの間の接続強度は、このかしめだけでも十分であるが、所望により、かしめられた部分を半田付けすることで、接続強度をさらに向上することができる。このようなＵ字形断面部分を利用した端子板と外部接続用ケーブルの接続方法は、従来の端子板と外部接続用ケーブルの重ね合わせからの半田付けによる接続方法と比較して簡便かつ容易である。
【００４２】
（第五態様）
本発明の第五態様について、図４を使用して説明する。
本発明の第五態様は、端子板による放熱性の向上に関するものであり、バイパスダイオードのチップ部分が載っている個々の端子板の面積を、バイパスダイオードのチップ部分が載っていない端子板の面積より大きくするものである。具体的には、図４では、四枚の端子板３のうち、右側の三枚の端子板にバイパスダイオードの発熱部分であるチップ部分１０が載っているが、左側の一枚の端子板には、チップ部分１０は載っておらず、バイパスダイオードの非発熱部分であるリード足部分１１のみが載っている。そして、右側の三枚の端子板の面積はそれぞれ、左端の一枚の端子板の面積より明らかに大きくなっている。なお、ここで「端子板の面積」とは、端子板を図４の上部方向から見たときの端子板の面積（つまり、一番広い面の面積）を指す。このようにバイパスダイオードの発熱部分（チップ部分）が載る端子板の面積を、バイパスダイオードの発熱部分（チップ部分）が載らない端子板の面積より大きくすることによって、限られた端子ボックスのバイパスダイオードモジュールの空間内で、端子板による放熱性を効率的に向上させることができる。
【００４３】
（第六態様）
本発明の第六態様について、図９を使用して説明する。
本発明の第六態様は、外部接続用ケーブルによる放熱性の向上に関するものである。本発明の第六態様は、端子板が少なくとも二対（図９では、二対、計四枚）からなる場合に関する。この場合、バイパスダイオードは、端子板を相互に接続するためのものであるので、当然、少なくとも三個（図９では、三個）存在する。また、少なくとも二枚の端子板のうち、二枚（図９では、両端の二枚）が外部接続用ケーブルに接続される。これらの二枚の端子板は、そこに伝達された熱を外部接続用ケーブルを介してさらに外部に発散することができるため、残りの（外部接続用ケーブルに接続されていない）端子板より放熱性に優れる。本発明の第六態様では、これらの外部接続用ケーブルに接続される端子板に、バイパスダイオードの発熱部分であるチップ部分を載せることによって、これらの端子板の優れた放熱性を最大限に利用するものである。具体的には、図４と図９を対比すると、図４では、外部接続用ケーブルに接続されている両端の二枚の端子板のうち、左端の端子板には、バイパスダイオードのチップ部分１０ではなく、リード足部分１１が載っているのに対して、図９では、同じ左端の端子板には、バイパスダイオードのチップ部分１０が載っている（図４及び図９の一点鎖線で囲まれた部分に着目）。ただし、この場合、バイパスダイオードの向きを図４の向きから単に１８０°転換するだけではなく、バイパスダイオードのチップ部分の表と裏を逆にして、つまり、チップ部分の電極の正負を通常とは逆にして配置してからリード足部分１１をチップ部分１０の上に取り付けることが必要である。このように、バイパスダイオードの発熱部分であるチップ部分がいずれも外部接続用ケーブルに接続された端子板に載ることによって、チップ部分から発生した熱は、まず端子板へ伝達され、そこからさらに外部接続用ケーブルを介して外部に発散されるので、端子ボックスの放熱性をさらに向上させることができる。
【００４４】
（第七態様）
最後に、本発明の第七態様について、図１０及び１１を使用して説明する。
既に説明した本発明の第五態様及び第六態様は、バイパスダイオードから発生した熱を効率的に放熱させるものである。これに対して、本発明の第七態様は、バイパスダイオードの動作時の自己発熱自体を抑制するものであり、そのために、バイパスダイオードとして、チップが特定の範囲のバリアハイトを有するものを使用するものである。
【００４５】
まず、ダイオードのチップの構造について、図１０を参照して説明する。図１０は、ダイオードのチップの横断面を示す概略図である。図１０において、１４は、Ｎ型シリコン基板であり、１５は、Ｎ型エピタキシャル層であり、１６は、Ｐ型拡散層であり、Ｎ型エピタキシャル層１５の表面に環状に設けられている。１７は、ショットキーバリア領域であり、Ｐ型拡散層１６の内部表面に設けられている。１８は、ショットキーバリア領域を構成するショットキーバリア金属である。１９は、絶縁膜であり、ショットキーバリア領域１７を除くＮ型エピタキシャル層１５の表面に設けられている。２０は、アノードとなる表面電極である。２１は、カソードとなる裏面電極である。
【００４６】
本発明の第七態様で規定するチップのバリアハイトとは、Ｎ型シリコンに対するショットキーバリア金属１８のバリアハイト（φＢｎ）であり、半導体の分野でＮ型半導体と金属との接触特性を表わすために一般的に使用されるパラメータである。
なお、バリアハイトは、下記の式によって定義される。
2017011971.tif 000003
式中、ｋは、ボルツマン定数を意味し、Ｔは、絶対温度を意味し、ｑは、単位電荷を意味し、Ａ＊＊は、リチャードソン係数を意味し、Ｊｓは、ショットキーバリア面積Ｓ当たりの飽和電流を意味する。なお、リチャードソン係数は、Ｎ型シリコンの場合１２０Ａ／ｃｍ２／ｋ２である。
【００４７】
本発明の第七態様では、このバリアハイトが３００Ｋの温度で測定したときに０．７０ｅＶ以下であることが必要であり、好ましくは０．５０〜０．７０ｅＶである。バリアハイトは、ショットキーバリア面積Ｓが一定の場合、ダイオードの順方向電圧降下ＶＦに比例することが知られている。従って、ダイオードのチップのバリアハイトが低いということは、ダイオードの順方向電圧降下が低いということであり、これは、バイパスダイオードの動作時の発熱量が小さいということを意味する。ただし、バリアハイトが０．５０ｅＶよりも低い場合、順方向電圧降下ＶＦはより低くなるが、その反面、（相反関係にある）漏れ電流ＩＲが急上昇して、ダイオードの発熱による熱暴走破壊のおそれがある。そのため、バリアハイトは０．５０ｅＶよりも高いことが望ましい。
【００４８】
本発明者の研究によれば、バリアハイトを０．７０ｅＶ以下にするためには、ダイオードのチップのショットキーバリア金属の種類が重要である。図１１に、様々なショットキーバリアダイオードのショットキーバリア金属の種類と、バリアハイト及び順方向電圧降下ＶＦを調べた結果を示す。図１１からわかるように、ショットキーバリア金属として白金（Ｐｔ）を使用するショットキーバリアダイオードでは、バリアハイトが０．９ｅＶと高く、そのため、順方向電圧降下も０．８５Ｖと高く、バイパスダイオードの動作時の発熱量が大きくなる。これに対して、ショットキーバリア金属としてチタン（Ｔｉ）やモリブデン（Ｍｏ）を使用するショットキーバリアダイオードでは、バリアハイトが０．５〜０．６８ｅＶと低く、そのため、順方向電圧降下も０．４８〜０．５５Ｖと低く、バイパスダイオードの動作時の発熱量を小さく抑制することができる。同様の傾向は、これらの金属と他の金属との合金や、これらの金属でショットキーバリア領域を形成した後、非酸化性雰囲気の加熱炉で熱処理を行なってこれらの金属をシリコンでシリサイド化したものについても言える。なお、本発明の第七態様では、バリアハイトが特定の範囲にあることのみを特徴とするものである。従って、ここで述べたダイオードのチップの構造や、ショットキーバリア金属の種類や、その製造方法は、一例にすぎず、本発明はこれらの例示に限定されないことは言うまでもない。
【００４９】
ショットキーバリア金属として白金（Ｐｔ）や白金シリサイド（ＰｔＳｉ）などを使用した高いバリアハイトを有するパワーショットキーバリアダイオードは、動作時の順方向の電圧降下ＶＦが大きいが、高温動作時の漏れ電流ＩＲが低いという特徴を有するため、整流やスイッチング電源などのパワー系・高周波整流用に特に適用されるダイオードとして広く流通している。一方、太陽電池パネル用端子ボックス中のバイパスダイオードは、太陽電池パネル（モジュール）が部分的に日影に入った場合などに太陽電池パネル（モジュール）が発電した直流電流をバイパス（迂回）するためのダイオードである。そのため、前述したようにバイパスダイオードには、整流やスイッチング、増幅、発振用のダイオードを使用せず、単に直流電流をバイパスするだけであるにも関わらず、安価で広く流通している高温動作時の漏れ電流ＩＲが低い、つまりバリアハイトが高いパワーショットキーバリアダイオードを広く使用していた。従って、低い順方向の電圧降下ＶＦを得るための低いバリアハイトを有するダイオードは、例えば順方向電流が１Ａ以下の小信号系では広く使用されていたが、順方向電流が数十Ａのパワー系である太陽電池パネル用端子ボックス中のバイパスダイオードとしては、漏れ電流ＩＲが高くなることからダイオードの発熱による熱暴走破壊が心配され、今まで使用されていなかった。これに対して、本発明者らは、アモルファス系シリコン太陽電池パネル及び結晶系シリコン太陽電池パネルという二種類の太陽電池パネルのうち、アモルファス系シリコン太陽電池パネルでは、パネルの公称の最大出力の動作電圧（太陽電池パネル用端子ボックスに印加される可能性があると考えられる最大の電圧）は、１００〜３００Ｖ程度と高いが、結晶系シリコン太陽電池パネルでは、この電圧は１０〜４０Ｖ程度にすぎないこと、従って、結晶系シリコン太陽電池パネルでは、正常な発電状態での漏れ電流ＩＲによるダイオードの発熱量は、実際にはそれほど大きくなく（漏れ電流ＩＲは結晶系シリコン太陽電池パネル用端子ボックスの最大使用温度、例えば１００℃であっても２０ｍＡ程度である）、従ってバイパスダイオードの発熱量は、バイパスダイオードの最大定格電圧（逆方向電圧、例えば４５Ｖ）がバイパスダイオードに印加されたとしても、わずか０．９Ｗであり熱暴走の問題は実際には十分許容できるレベルであることを見出した。以上のことから、本発明者らは、結晶系シリコン太陽電池パネルでは、小信号系ダイオードの分野で従来使用されていた低いバリアハイト、ひいては低い順方向の電圧降下ＶＦを有するダイオードを使用できることを初めて見出したものである。これにより、本発明は、低い順方向の電圧降下ＶＦにより、同一順方向電流の場合、従来に比べて抵抗成分も低下させることができるため、導電ロスを減少させることができ、結果として、太陽電池システムの発電効率の向上にも寄与することができる。
【００５０】
なお、図３，４及び９に示す実施態様は、図１２に示すように、三枚の太陽電池パネルに適したバイパスダイオードモジュールに関するものであるが、このバイパスダイオードモジュールを若干設計変更するだけで、二枚の太陽電池パネルに適したバイパスダイオードモジュールにすることができる。即ち、図１２のバイパスダイオードモジュールは、三枚の太陽電池パネルに適するように、二対（計四枚）の端子板及びこれらの端子板を相互に接続する三個のバイパスダイオードを有する。一方、ユーザの都合などにより、太陽電池パネルの構成が急に変更されて、例えば二枚の太陽電池パネルに適したバイパスダイオードモジュールが急に要求される場合がある。このような場合、図１３に示すように、バイパスダイオードモジュールの四枚の端子板のうち、中央の二枚の隣接する端子板の間にジャンパー線のような電気的ショート板を設けてこれらの二枚の端子板を電気的に同電位とすれば、これらの二枚の端子板を相互に接続しているバイパスダイオードのバイパス機能を無効にし、常に電流が流れるようにすることができる。従って、二枚の太陽電池パネルに適したバイパスダイオードモジュールを大きな設計変更なしで簡単に得ることができる。なお、前述の電気的ショート板は、最初の端子板の形成工程で設けることもできるし、又はバイパスダイオードモジュールや端子板ユニットの組み立て工程で設けることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の太陽電池パネル用端子ボックスによれば、端子ボックスの寸法を小型化することができ、外部接続用ケーブルの容易な接続を可能にすることができ、バイパスダイオードの放熱性をさらに向上させることができる。従って、本発明は、極めて有用である。
【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【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９】
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【図１２】
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【図１３】
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