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JP2014229785A - 太陽電池パネルおよびその接続方法、太陽光発電システム - Google Patents

太陽電池パネルおよびその接続方法、太陽光発電システム Download PDF

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Abstract

【課題】設置時における配線作業の簡略化および美観に優れた電気接続が可能な太陽電池パネルを得ること。【解決手段】プラス電極と発電層とマイナス電極とを備えた太陽電池モジュールの外周縁部に枠状の支持フレームが配置された太陽電池パネルであって、前記太陽電池モジュールのプラス電極に電気的に接続されたプラス端子と、前記太陽電池モジュールのマイナス電極に電気的に接続されたマイナス端子と、前記プラス端子および前記マイナス端子から電気的に独立して前記太陽電池パネル内において互いに電気的に接続された2つ以上の中継端子と、を外部との電気的接続手段として前記支持フレームにおける光入射側の面に備える。【選択図】図4

Description

本発明は、太陽電池パネルおよびその接続方法、太陽光発電システムに関する。
太陽電池はクリーンで非枯渇性のエネルギー供給源として汎用されており、太陽電池自体の開発研究が多種多様に行われている。また、地上および屋根上への設置に好適な太陽電池モジュール(以下、モジュールと呼ぶ場合がある)の開発が盛んに行われている。
一般に、太陽電池モジュールを例えば一般家庭用の電源として屋根上に設置して用いる場合には、出力端子がモジュール裏面に形成されているため、必要数のモジュールを予め配線してから設置することになる。このため、モジュールの配線作業や設置作業が煩雑となって作業工数が増大し、またケーブルや端子部の保守点検および修理などの際には、その都度モジュールを取り外さなければならず、維持管理の面でも煩雑な作業が発生していた。すなわち、従来のモジュールにおいては、モジュールの出力端子が裏面に設けられているため、家庭の屋根上などのモジュール背面が開放されていない場所への設置については、設置作業や維持管理に極めて煩雑な作業を強いられるという欠点を有していた。
上記のような問題を解決するために、たとえば特許文献1によれば、モジュールを構成するフレーム上に複数の出力取り出し手段を設けて、モジュールを設置した後に最適な出力端子を選択し、隣接するモジュールをコネクタにより連結する方法が提案されている。この方式によれば、複数個の出力取り出し手段をフレーム上に設けるため、複数個のモジュールをアレイ状に配した場合おいても、フレームに設けられた隣り合う出力取り出し手段同士を受光面側から容易に接続することが可能となる。また、コネクタには並列接続用と直列接続用とを設け、これらを選択することでモジュールの接続を並列接続と直列接続とに自由に選択することができる。
特開平6−77514号公報 特開平9−148609号公報 特開2004−214475号公報
一方、近年はモジュールの設置後の美観も重要視され、モジュールの設置後における配線の露出が敬遠される傾向にある。しかし、特許文献1の方法により複数のモジュールをアレイ状に設置した場合には、アレイ状のモジュール全体のプラス出力とマイナス出力とは、異なるモジュールから出力されることになる。そして、これらの出力は対状にしてパワーコンディショナーに入力される必要がある。すなわち、アレイ状に配置されたモジュールにおいて、異なるモジュールからプラス出力とマイナス出力とが出力されると、何れかの出力を他端子まで、配線により引き回す必要がある。
特許文献1の図5を例に挙げると、モジュール13のプラス出力とモジュール14のマイナス出力とは、対状態でパワーコンディショナーに入力される必要がある。すなわち、何れかあるいは両方の出力配線を引き回す必要がある。
また、特許文献2には、太陽電池モジュールの外周側を枠状の支持体により支持し、支持体の光入射面の4辺等に、隣接する太陽電池パネルの端子に接続される少なくとも1組の+端子及び−端子を設けた太陽電池パネルが記載されている。しかし、特許文献2においても、アレイ状に配置されたモジュール全体のプラス出力とマイナス出力とを対状態でパワーコンディショナーに入力するためには、何れかあるいは両方の出力配線を引き回す必要がある。
また、特許文献3に記載の太陽電池モジュールの配線方式では、個々の太陽電池モジュールに出力端子ボックス3と中継接続ボックス10を接続し、かつ各中継接続ボックスの間を多心ケーブル11により縦続接続する。そして、中継接続ボックスごとに、その内部に設けた中継端子13〜16と太陽電池モジュール、およびケーブルの各心線11a〜11cとの間で内部結線を施している。特許文献3においては、アレイ状に配置されたモジュール全体のプラス出力とマイナス出力とを対状態でパワーコンディショナーに入力するために何れかあるいは両方の出力配線を引き回す必要がないが、個々の太陽電池モジュールに中継ボックスを設置する必要があるため、中継ボックスに配線する必要がある。
そして、美観を損ねないように広い面積にモジュールを設置する場合などにおいては、これらの配線を露出させることなく電気配線することが必要となり、配線工事が複雑になる、という問題点ある。また、ビルの壁面に複数のモジュールをアレイ状に設置する場合などにおいては、配線工事が高所での配線作業となり、特に危険を伴う。
さらには、ガラス屋根で構成された広域のアーケードなどにモジュールを設置する場合には、明り取りのために複数モジュールを千鳥状に配したいという要望が出される場合がある。この場合には、配線作業は、より複雑になる。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、設置時における配線作業の簡略化および美観に優れた電気接続が可能な太陽電池パネルおよびその接続方法、太陽光発電システムを得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる太陽電池パネルは、プラス電極と発電層とマイナス電極とを備えた太陽電池モジュールの外周縁部に枠状の支持フレームが配置された太陽電池パネルであって、前記太陽電池モジュールのプラス電極に電気的に接続されたプラス端子と、前記太陽電池モジュールのマイナス電極に電気的に接続されたマイナス端子と、前記プラス端子および前記マイナス端子から電気的に独立して前記太陽電池パネル内において互いに電気的に接続された2つ以上の中継端子と、を外部との電気的接続手段として前記支持フレームにおける光入射側の面に備えること、を特徴とする。
本発明によれば、設置時における配線作業の簡略化および美観に優れた電気接続が可能な太陽電池パネルが得られる、という効果を奏する。
図1は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池パネルの概略構成を示す上面図であり、受光面側(太陽光の入射側)から見た図である。 図2は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池パネルの受光面側におけるコネクタ端子の周辺部の拡大図である。 図3は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池パネルの概略構成を示す要部断面図であり、図2における線分A−A’における要部断面図である。 図4は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池パネル内における配線構造を示す配線図である。 図5は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池パネルが3基配置された状態を示す図である。 図6は、実施の形態1にかかる太陽電池パネルの電気的接続を示す図であり、図5に示す太陽電池パネル群の電気的な接続を示す図である。 図7は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池パネルの電気的接続を示す図である。 図8は、本発明の実施の形態2にかかる太陽電池パネルの概略構成を示す上面図であり、受光面側(太陽光の入射側)から見た図である。 図9は、本発明の実施の形態2にかかる太陽電池パネルの受光面側におけるコネクタ端子の周辺部の拡大図である。 図10は、本発明の実施の形態2にかかる太陽電池パネル内における配線構造を示す配線図である。 図11は、本発明の実施の形態2にかかる太陽電池パネルの電気的接続を示す図である。
以下に、本発明にかかる太陽電池パネルおよびその接続方法、太陽光発電システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。また、平面図であっても、図面を見易くするためにハッチングを付す場合がある。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池パネル1の概略構成を示す上面図であり、受光面側(太陽光の入射側)から見た図である。図2は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池パネル1の受光面側におけるコネクタ端子の周辺部の拡大図である。図3は、本発明の実施の形態1にかかる太陽電池パネル1の概略構成を示す要部断面図であり、図2における線分A−A’における要部断面図である。
実施の形態1にかかる太陽電池パネル1は、主面方向において長方形状を有する太陽電池モジュールの外周縁部に枠状の支持フレーム3が配置されている。太陽電池モジュールは、受光面側(光入射側)に配置された絶縁性の受光面側保護部材である透光性基板2と、太陽電池モジュールの裏面側(光入射側と反対側)に配置された裏面側保護部材である裏面保護板5との間に発電層である太陽電池素子4が挟み込まれている。透光性基板2と裏面保護板5とは、面方向における外周部近傍が接着材(図示せず)により接着され、太陽電池素子4を保護している。また、透光性基板2と裏面保護板5との隙間には、湿気などの侵入を防ぐため、充填材(図示せず)が充填されている。
透光性基板2は、充填材に封止された太陽電池素子4を保護する。また、この太陽電池モジュールでは透光性基板2が受光面とされ、透光性基板2の表面に太陽光が入射する。そして、透光性基板2は、表面に入射した太陽光を透過させて太陽電池素子4に伝達する機能を有している。裏面保護板5は、充填材に封止された太陽電池素子4を保護する。裏面保護板5は、充填材の外表面に固着されている。
太陽電池素子4は、透光性基板2の裏面側(光入射側と反対側)に形成されている。太陽電池素子4は、例えば特開平5−95126号公報に開示されている構成を有する薄膜シリコン太陽電池のように、透光性基板2上に透明電極層、光電変換層および裏面電極層がこの順で積層されることよって構成される。
支持フレーム3は、長手方向に垂直な面においてコの字状の断面形状を有し、太陽電池モジュールの外周縁部の全周を透光性基板2側と裏面保護板5側とから挟み込んで覆うように配置されている。支持フレーム3は、たとえばアルミニウム等の金属材料により構成され、太陽電池モジュールの外周縁部を保護する。支持フレーム3は、たとえば4つの部材からなり、太陽電池モジュールにおける対向する一対の辺に設けられた一対の支持フレーム3a、支持フレーム3bと、太陽電池モジュールにおける対向する他の一対の辺に設けられた他の一対の支持フレーム3c、支持フレーム3dとを備える。
一対の支持フレーム3a、支持フレーム3bにおける長手方向の両端には、太陽電池モジュールと外部との電気的接続手段、すなわち太陽電池素子4において発電された電力を取り出すための接続手段として、受光面側の表面にコネクタ接続端子群100が設けられている。したがって、コネクタ接続端子群100は、太陽電池パネル1の受光面側の角部近傍の4箇所に配置されている。コネクタ接続端子群100は、プラス入出力端子100a、マイナス入出力端子100b、第1中継端子100cにより構成されている。
プラス入出力端子100aは、太陽電池素子4のプラス出力側の電極(プラス電極)に接続されている。マイナス入出力端子100bは、太陽電池素子4のマイナス出力側の電極(マイナス電極)に接続されている。太陽電池パネル1の受光面側の角部近傍に複数個設置されたプラス入出力端子100aは、並列に太陽電池素子4のプラス電極に接続される。同様に、太陽電池パネル1の受光面側の角部近傍に複数個設置されたマイナス入出力端子100bは、並列に太陽電池素子4のマイナス電極に接続される。
第1中継端子100cは、プラス入出力端子100aおよびマイナス入出力端子100bから電気的に独立し、コネクタ接続端子群100において少なくとも1つが設けられる。太陽電池パネル1の受光面側の角部近傍に複数個設置された第1中継端子100cは、太陽電池パネル1内において互いに電気的に接続されている。隣接する一方の太陽電池パネル1の出力を隣接する他方の太陽電池パネル1に送電する機能を担う。
プラス入出力端子100aは、図3に示すように、コネクタ差込金属101により構成される。コネクタ差込金属101は、該コネクタ差込金属101に差し込まれたコネクタと電気的に良好に接続され、かつ、その下部に接続される配線等とも電気的に良好に接続される構造を有している。すなわち、コネクタ差込金属101は、コネクタが差し込まれる凹部をプラス入出力端子100aにおける受光面側に有し、配線等が接続される凸部を内部側(受光面と反対側)に有する。また、プラス入出力端子100aと支持フレーム3aとの間は、絶縁体104により絶縁されている。
なお、マイナス入出力端子100bおよび第1中継端子100cも、プラス入出力端子100aと同様の構造を有している。
コネクタ差込金属101は、リード線6により太陽電池素子4のプラス出力側の電極(プラス電極)に接続されている。すなわち、リード線6において、一端側はコネクタ差込金属101に接続され、他端側は太陽電池素子4のプラス出力側の電極(プラス電極)に接続されている。リード線6は、公知技術を用いて、太陽電池素子4において透光性基板2と反対側の表面に引き出されたプラス出力側の電極(プラス電極)と接続される。これにより、太陽電池素子4により発電された電力を、リード線6およびコネクタ差込金属101を介して外部に出力できる。
同様に、マイナス入出力端子100bにおいては、コネクタ差込金属101は、リード線6により太陽電池素子4のマイナス出力側の電極(マイナス電極)に接続されている(図示せず)。すなわち、リード線6において、一端側はマイナス入出力端子100bを構成するコネクタ差込金属101に接続され、他端側は太陽電池素子4のマイナス出力側の電極(マイナス電極)に接続されている。これにより、太陽電池素子4により発電された電力を、リード線6およびコネクタ差込金属101を介して外部に出力できる。
また、コネクタ差込金属101(プラス入出力端子100a)には、プラス入出力配線102aが電気的に接続されている。プラス入出力配線102aは、支持フレーム3の内部に収納されている。プラス入出力配線102aとコネクタ差込金属101(プラス入出力端子100a)とは、電気接続部103aにより電気的に良好に接続されている。電気接続部103aは、たとえばプラス入出力配線102aの外周表面において該プラス入出力配線102aと電気的に接続するとともに、突出部がコネクタ差込金属101に接触することにより該コネクタ差込金属101に電気的に接続する。
なお、同様に、支持フレーム3の内部には、マイナス入出力端子100bと電気的に良好に接続されたマイナス入出力配線102bが収納されている。マイナス入出力配線102bは、上記と同様の構成により、マイナス入出力端子100bを構成するコネクタ差込金属と電気的に接続される。また、同様に支持フレーム3の内部には第1中継端子100cと電気的に良好に接続された中継配線102cが収納されている。中継配線102cは、上記と同様の構成により、第1中継端子100cを構成するコネクタ差込金属と電気的に接続される。
つぎに、太陽電池パネル1内における配線構造について説明する。図4は、実施の形態1にかかる太陽電池パネル1内における配線構造を示す配線図である。図4において、太陽電池素子4は、電気回路において一般的に太陽電池を示す電池記号(太陽電池)10で示されている。コネクタ接続端子群100のプラス入出力端子100a、マイナス入出力端子100b、第1中継端子100cに繋がる実線は、配線を示しており、交差する部分に黒点がある部分は電気的接続を示し、交差する部分に黒点がない部分は電気的に絶縁されていることを示している。
太陽電池10のプラス出力は、太陽電池パネル1内の全てのプラス入出力端子100aに電気的に接続されている。太陽電池10のマイナス出力は、太陽電池パネル1内の全てのマイナス入出力端子100bに電気的に接続されている。さらに、第1中継端子100cに関しては、太陽電池パネル1内の4つの第1中継端子100c間が全てお互いに電気的に接続されている。しかし、第1中継端子100cは、他の端子、すなわちプラス入出力端子100aおよびマイナス入出力端子100bとは電気的に接続されていない。
図5は、実施の形態1にかかる太陽電池パネル1が3基配置された状態を示す図である。図5では、右側から太陽電池パネル1−1、太陽電池パネル1−2、太陽電池パネル1−3がコネクタ111(コネクタ111a、コネクタ111b)により電気的に接続されて配置された状態を示している。太陽電池パネル1−1と太陽電池パネル1−2とは、隣接する太陽電池パネル1間を電気的に接続するためのコネクタ111aにより電気的に接続されている。すなわち、図5において、コネクタ111aの一端側が太陽電池パネル1−1の左下に位置するコネクタ接続端子群100と電気的に接続し、コネクタ111aの他端側が太陽電池パネル1−2の右下に位置するコネクタ接続端子群100と電気的に接続することにより、太陽電池パネル1−1と太陽電池パネル1−2とが電気的に接続されている。
コネクタ111においては、太陽電池パネル1に配置された際に支持フレーム3側となる面に電気接続用の金属プラグが設けられ、太陽電池パネル1に配置された際に表面側(支持フレーム3側と反対側)となる面はたとえば平坦面とされており、配線等の部材が露出していない。金属プラグは、上述したコネクタ接続端子群100における各端子に対応して設けられている。
すなわち、コネクタ111の一端側には、プラス入出力端子100a接続用、マイナス入出力端子100b接続用、第1中継端子100c接続用の3つの金属プラグが設けられている。同様に、コネクタ111aの他端側には、プラス入出力端子100a接続用、マイナス入出力端子100b接続用、第1中継端子100c接続用の3つの金属プラグが設けられている。そして、コネクタ111の一端側の金属プラグとコネクタ111の一端側の金属プラグとは、配線等の切り替えにより電気的に接続可能とされており、任意の組み合わせでコネクタ111内において電気的に接続可能とされている。
したがって、コネクタ111内における一端側の金属プラグと他端側の金属プラグとの電気的接続の組み合わせとして、(1)コネクタ111の一端側のプラス入出力端子100a接続用の金属プラグと、コネクタ111の他端側のプラス入出力端子100a接続用の金属プラグとの組み合わせ、(2)コネクタ111の一端側のマイナス入出力端子100b接続用の金属プラグと、コネクタ111の他端側のマイナス入出力端子100b接続用の金属プラグとの組み合わせ、(3)コネクタ111の一端側の第1中継端子100c接続用の金属プラグと、コネクタ111の他端側の第1中継端子100c接続用の金属プラグとの組み合わせ、(4)コネクタ111の一端側のプラス入出力端子100a接続用の金属プラグと、コネクタ111の他端側のマイナス入出力端子100b接続用の金属プラグとの組み合わせ、(5)コネクタ111の一端側のプラス入出力端子100a接続用の金属プラグと、コネクタ111の他端側の第1中継端子100c接続用の金属プラグとの組み合わせ、(6)コネクタ111の一端側のマイナス入出力端子100b接続用の金属プラグと、コネクタ111の他端側の第1中継端子100c接続用の金属プラグとの組み合わせ、の組み合わせを任意に選択可能である。
そして、上述したコネクタ接続端子群100における各端子のコネクタ差込金属101にコネクタ111の金属プラグが挿入されることにより、各端子とコネクタ111との電気的接続が行われる。また、コネクタ111においては、上記の各組み合わせ毎にあらかじめ金属プラグ間の電気接続状態が固定されていてもよく、また配線等の切り替えにより任意の組み合わせで金属プラグ間の電気接続状態が変更可能とされてもよい。
同様に、太陽電池パネル1−2と太陽電池パネル1−3とは、隣接する太陽電池パネル1間を電気的に接続するためのコネクタ111bにより電気的に接続されている。すなわち、図5において、コネクタ111bの一端側が太陽電池パネル1−2の左下に位置するコネクタ接続端子群100と電気的に接続し、コネクタ111bの他端側が太陽電池パネル1−3の右下に位置するコネクタ接続端子群100と電気的に接続することにより、太陽電池パネル1−2と太陽電池パネル1−3とが電気的に接続されている。
また、図5において、太陽電池パネル1−1の右下に位置するコネクタ接続端子群100には、出力用コネクタ112が電気的に接続される。出力用コネクタ112は、太陽電池パネル1−1のコネクタ接続端子群100に接続して、電気的に接続された太陽電池パネル1−1、1−2、1−3の全ての発電電力を出力する機能を備える。
コネクタ112においては、太陽電池パネル1に配置された際に支持フレーム3側となる面に電気接続用の金属プラグが設けられ、太陽電池パネル1に配置された際に表面側(支持フレーム3側と反対側)となる面はたとえば平坦面とされている。金属プラグは、上述したコネクタ接続端子群100における各端子に対応して設けられている。
そして、コネクタ接続端子群100におけるプラス入出力端子100a接続用の金属プラグに電気的に接続して太陽電池パネル1−1、1−2、1−3の全ての発電電力(プラス出力)を出力するパネル群プラス出力端子113aが、太陽電池パネル1の面方向において太陽電池パネル1の外側に引き出されている。同様に、コネクタ接続端子群100における第1中継端子100c接続用の金属プラグに電気的に接続して太陽電池パネル1−1、1−2、1−3の全ての発電電力(マイナス出力)を出力するパネル群マイナス出力端子113bが、太陽電池パネル1の面方向において太陽電池パネル1の外側に引き出されている。
図5に示すように実施の形態1にかかる太陽電池パネル1が3基配置され、コネクタ111により電気的に接続された状態においては、コネクタ111の表面側(支持フレーム3側と反対側)となる面はたとえば平坦面とされており、配線等の部材が露出していない。これにより、美観に優れた太陽電池パネル1の接続が実現される。
このような太陽電池パネル1の接続を行うには、公知の方法により複数の太陽電池モジュールを作成し、上述した支持フレーム3を太陽電池モジュールの外周縁部の全周を透光性基板2側と裏面保護板5側とから挟み込んで覆うように配置する。そして、隣接する太陽電池モジュール間において所望の電気的接続を行えるように、コネクタ111内の金属プラグ間の電気接続または金属プラグ間の電気接続があらかじめ所望の電気接続に固定されたコネクタ111自体を選択して、隣接する太陽電池モジュール間にコネクタ111を配置する。
図6は、実施の形態1にかかる太陽電池パネル1の電気的接続を示す図であり、図5に示す太陽電池パネル群の電気的な接続を示す図である。図6では、太陽電池パネル1−1、太陽電池パネル1−2、太陽電池パネル1−3を電気的に直列に接続した場合を示している。図6において図1〜図5と同一番号は、図1〜図5と同一または相当品を示す。太陽電池10に繋がる点線は、太陽電池10同士の電気接続状態を示している。また、各端子間を繋ぐ中太線は、コネクタによる各端子間の電気的接続を示している。
コネクタ111b内においては、太陽電池パネル1−2の左下に位置するコネクタ接続端子群100の第1中継端子100cと、太陽電池パネル1−3の右下に位置するコネクタ接続端子群100のマイナス入出力端子100bとにそれぞれ金属プラグが挿入され、且つこれらの2つの金属プラグが電気的に接続されている。これにより、これらの第1中継端子100cとマイナス入出力端子100bとが電気的に接続されている。
また、コネクタ111b内においては、太陽電池パネル1−2の左下に位置するコネクタ接続端子群100のマイナス入出力端子100bと、太陽電池パネル1−3の右下に位置するコネクタ接続端子群100のプラス入出力端子100aとにそれぞれ金属プラグが挿入され、且つこれらの2つの金属プラグが電気的に接続されている。これにより、これらのマイナス入出力端子100bとプラス入出力端子100aとが電気的に接続されている。
コネクタ111a内においては、太陽電池パネル1−1の左下に位置するコネクタ接続端子群100の第1中継端子100cと、太陽電池パネル1−2の右下に位置するコネクタ接続端子群100の第1中継端子100cとにそれぞれ金属プラグが挿入され、且つこれらの2つの金属プラグが電気的に接続されている。これにより、これらの2つの第1中継端子100cが電気的に接続されている。
また、コネクタ111a内においては、太陽電池パネル1−1の左下に位置するコネクタ接続端子群100のマイナス入出力端子100bと、太陽電池パネル1−2の右下に位置するコネクタ接続端子群100のプラス入出力端子100aとにそれぞれ金属プラグが挿入され、且つこれらの2つの金属プラグが電気的に接続されている。これにより、これらのマイナス入出力端子100bとプラス入出力端子100aとが電気的に接続されている。
そして、太陽電池パネル1−3の右下に位置するコネクタ接続端子群100のマイナス入出力端子100bのマイナス出力は、コネクタ111b、太陽電池パネル1−2の左下に位置するコネクタ接続端子群100の第1中継端子100c、太陽電池パネル1−2の支持フレーム3a内の中継配線102c、太陽電池パネル1−2の右下に位置するコネクタ接続端子群100の第1中継端子100c、コネクタ111a、太陽電池パネル1−1の左下に位置するコネクタ接続端子群100の第1中継端子100c、太陽電池パネル1−1の支持フレーム3a内の中継配線102c、太陽電池パネル1−1の右下に位置するコネクタ接続端子群100の第1中継端子100c、コネクタ112、パネル群マイナス出力端子113bを経由して外部に出力される。
さらに、出力用コネクタ112においては、太陽電池パネル1−1の右下に位置するコネクタ接続端子群100のプラス入出力端子100aにパネル群プラス出力端子113aを、同コネクタ接続端子群100の第1中継端子100cにパネル群マイナス出力端子113bを、それぞれ電気的に接続している。
このように、支持フレーム3a、コネクタ111a、111bを介して太陽電池パネル1−1、太陽電池パネル1−2、太陽電池パネル1−3を電気的に接続することにより、各太陽電池パネルを電気的に直列に接続することができ、且つ太陽電池パネル群の出力のプラス側とマイマス側との配線を延長することなく、対状にして同一の太陽電池パネルから出力することができる。これにより、太陽電池パネル群の出力のための配線を露出させることなく、且つ簡便に太陽電池パネルの接続の配線を行うことができる。また、コネクタ111により接続端子(電気接続形態)を変えれば、太陽電池パネル1間の電気的接続方式(並列、直列)を簡単に変更することができる。
図6に示した太陽電池パネルの電気的な直列接続の例では、必ずしもコネクタ接続端子群100を太陽電池パネル1内の4箇所に設ける必要はない。図6に示した電気的接続を実現するために、太陽電池パネル1−1および太陽電池パネル1−2においては、少なくとも1つのプラス入出力端子100aと、少なくとも1つのマイナス入出力端子100bと、少なくとも2つの第1中継端子100cを備えればよく、太陽電池パネル1−3は、少なくとも1つのプラス入出力端子100aと、少なくとも1つのマイナス入出力端子100bとを備え、各端子の配置位置を適切な位置に調整すればよい。なお、太陽電池パネル1−3が太陽電池パネル1−1および太陽電池パネル1−2と同様に第1中継端子100cを備えていてもよいのはもちろんである。
つぎに、多数の太陽電池パネル1の電気的接続方式において、並列接続と直列接続とを混在させた例を示す。図7は、実施の形態1にかかる太陽電池パネル1の電気的接続を示す図である。図7では、15基の太陽電池パネル1を電気的に直列に接続した場合を示している。また、図7において図1〜図5と同一番号は、図1〜図5と同一または相当品を示す。すなわち、太陽電池パネル1−1−1〜太陽電池パネル1−3−5は、太陽電池パネル1と同等品であり、3行5列に配置されている。太陽電池10に繋がる点線は、太陽電池10同士の電気接続状態を示している。また、図7では、図示の関係上、コネクタ111の図示を一部のみとして、省略している。ただし、隣接する太陽電池パネルの端子間の接続はコネクタ111により行われている。
本例では、3つの太陽電池パネルが電気的に並列接続された並列接続グループが5つ設けられている。すなわち、(1)太陽電池パネル1−1−1と太陽電池パネル1−1−2と太陽電池パネル1−1−3とが電気的に並列接続された第1並列接続グループ、(2)太陽電池パネル1−1−4と太陽電池パネル1−1−5と太陽電池パネル1−2−5とが電気的に並列接続された第2並列接続グループ、(3)太陽電池パネル1−2−2と太陽電池パネル1−2−3と太陽電池パネル1−2−4とが電気的に並列接続された第3並列接続グループ、(4)太陽電池パネル1−2−1と太陽電池パネル1−3−1と太陽電池パネル1−3−2とが電気的に並列接続された第4並列接続グループ、(5)太陽電池パネル1−3−3と太陽電池パネル1−3−4と太陽電池パネル1−3−5とが電気的に並列接続された第5並列接続グループが設けられている。そして、これらの5つの並列接続グループが上記の順で電気的に直列に接続されている。
第1並列接続グループと第2並列接続グループとの電気的な直列接続は、太陽電池パネル1−1−3と太陽電池パネル1−1−4との電気的な直列接続により行われている。第2並列接続グループと第3並列接続グループとの電気的な直列接続は、太陽電池パネル1−2−5と太陽電池パネル1−2−4との電気的な直列接続により行われている。第3並列接続グループと第4並列接続グループとの電気的な直列接続は、太陽電池パネル1−2−2と太陽電池パネル1−2−1との電気的な直列接続により行われている。第4並列接続グループと第5並列接続グループとの電気的な直列接続は、太陽電池パネル1−3−2と太陽電池パネル1−3−3との電気的な直列接続により行われている。各並列接続グループ内における3つの太陽電池パネルの電気的並列接続、および隣接する並列接続グループ間の太陽電池パネルの電気的直列接続は、コネクタ111を用いて行っている。
さらに、太陽電池パネル1−3−5のマイナス入出力端子100bから出力される全太陽電池パネルのマイナス出力は、コネクタ111および他の太陽電池パネル1を介して、太陽電池パネル1−1−1の第1中継端子100cに接続され、パネル群マイナス出力端子113bを経由して外部に出力される。すなわち、太陽電池パネル1−3−5のマイナス入出力端子100bから出力される全太陽電池パネルのマイナス出力は、1−3−5のマイナス入出力端子100b、1−2−5の第1中継端子100c(1−3−5側)、1−2−5の第1中継端子100c(1−1−5側)、1−1−5の第1中継端子100c(1−2−5側)、1−1−5の第1中継端子100c(1−1−4側)、1−1−4の第1中継端子100c(1−1−5側)、1−1−4の第1中継端子100c(1−1−3側)、1−1−3の第1中継端子100c(1−1−4側)、1−1−3の第1中継端子100c(1−1−2側)、1−1−2の第1中継端子100c(1−1−3側)、1−1−2の第1中継端子100c(1−1−1側)、1−1−1の第1中継端子100c(1−1−2側)、1−1−1の第1中継端子100c(パネル群マイナス出力端子113bに接続)、パネル群マイナス出力端子113bを経由して外部に出力される。なお、上記の各端子間の電気的接続は、コネクタ111または太陽電池パネルの支持フレーム3内の中継配線102cにより行われている。
また、太陽電池パネル1−1−1のプラス入出力端子100aが、全太陽電池パネルのプラス出力となるので、太陽電池パネル群の出力のプラス出力側とマイマス出力側との配線を延長および外部に露出することなく、対状にして同一の太陽電池パネルからすることができる。そのため、コネクタ111内の電気接続を選択することのみで、太陽電池パネルの電気的な並列接続および直列接続を自由に組み合わせることができ、且つ配線を露出させることなく、簡便に太陽電池パネル間の配線を行うことができる。
また、上述したように、太陽電池パネル1を複数形成し、隣接する太陽電池パネル1同士を上記のようにコネクタ111を用いて電気的に直列または並列に接続することにより、配線作業が簡略化され、美観に優れた太陽光発電システムが実現できる。
上述した実施の形態1においては、太陽電池パネル1の支持フレーム3の受光面側に複数のコネクタ接続端子群100が設けられている。コネクタ接続端子群100は、プラス入出力端子100a、マイナス入出力端子100b、第1中継端子100cにより構成されている。プラス入出力端子100aは太陽電池素子4のプラス電極と、マイナス入出力端子100bは太陽電池素子4のマイナス電極に接続されており、太陽電池素子4で発電された電力を外部に出力する機能と、他の太陽電池パネルとの電気接続の機能とを担う。第1中継端子100cは、プラス入出力端子100aおよびマイナス入出力端子100bから電気的に独立し、太陽電池パネル1内において互いに電気的に接続され、隣接する一方の太陽電池パネル1の出力を隣接する他方の太陽電池パネル1に送電する機能を担う。
太陽電池パネル1がこのような構成を有することにより、隣接する太陽電池パネル同士を、コネクタ111を用いて簡便に電気接続配線することができる。そして、太陽電池パネル群の出力のプラス出力側とマイマス出力側との配線を延長および外部に露出することなく、対状にして同一または隣接する太陽電池パネルから出力することができる。また、配線を露出させることなく太陽電池パネル同士を電気接続できるため、美観に優れた太陽電池パネルの接続が可能である。
したがって、実施の形態1によれば、設置時における配線作業の簡略化および美観に優れた電気接続が可能な太陽電池パネルが得られる。そして、この太陽電池パネルを電気接続することにより、美観に優れた太陽光システムが得られる。
実施の形態2.
図8は、本発明の実施の形態2にかかる太陽電池パネル21の概略構成を示す上面図であり、受光面側(太陽光の入射側)から見た図である。図9は、本発明の実施の形態2にかかる太陽電池パネル21の受光面側におけるコネクタ端子の周辺部の拡大図である。図8および図9において図1〜図5と同一番号は、図1〜図5と同一または相当品を示す。
実施の形態2にかかる太陽電池パネル21は、主面方向において長方形状を有する太陽電池モジュールの外周縁部に枠状の支持フレーム3が配置されている。支持フレーム3は、たとえば4つの部材からなり、太陽電池モジュールにおける対向する一対の辺に設けられた一対の支持フレーム3a、支持フレーム3bと、太陽電池モジュールにおける対向する他の一対の辺に設けられた他の一対の支持フレーム3c、支持フレーム3dとを備える。
実施の形態2における一対の支持フレーム3a、支持フレーム3bにおける長手方向の両端には、外部との電気的接続手段、すなわち太陽電池素子4において発電された電力を取り出すための接続手段として、受光面側の表面にコネクタ接続端子群200が設けられている。したがって、コネクタ接続端子群200は、太陽電池パネル21の受光面側の角部近傍の4箇所に配置されている。コネクタ接続端子群200は、プラス入出力端子100a、マイナス入出力端子100b、第1中継端子100c、第2中継端子100dにより構成されている。プラス入出力端子100a、マイナス入出力端子100bおよび第1中継端子100cは、実施の形態1と同一あるは同等品である。第2中継端子100dは、第1中継端子100cと同等の構造および機能を有している。
図10は、実施の形態2にかかる太陽電池パネル21内における配線構造を示す配線図である。プラス入出力端子100a、マイナス入出力端子100b、第1中継端子100cは実施の形態1と同様な接続構造を有している。さらに第2中継端子100dに関しては、第1中継端子100cと同様に、太陽電池パネル21内の4つの第2中継端子100d間が全てお互いに電気的に接続されている。しかし、第2中継端子100dは、他の端子、すなわちプラス入出力端子100a、マイナス入出力端子100bおよび第1中継端子100cとは電気的に接続されていない。第2中継端子100dは、他の端子、すなわちプラス入出力端子100a、マイナス入出力端子100bおよび第1中継端子100cから電気的に独立して太陽電池パネル1内において互いに電気的に接続された2つ以上が設けられる。
また、第2中継端子100dは、マイナス入出力端子100bおよび第1中継端子100cと同様に、プラス入出力端子100aと同様の構造を有している。このように構成された第2中継端子100dは、第1中継端子100cと同様に、隣接する一方の太陽電池パネル21の出力を隣接する他方の太陽電池パネル21に送電する機能を担う。
つぎに、上記のように太陽電池パネル21内に第1中継端子100cと第2中継端子100dを有する場合の太陽電池パネル21間の電気的な接続例を示す。太陽電池パネルを設置する場合は、隣り合う太陽電池パネルの間隔を空けて、太陽電池パネルを千鳥格子状に配置する場合がある。例えば、太陽電池パネルがガラス屋根上に設置されて太陽電池パネル間の隙間が光取りに用いられる場合や、太陽電池パネルがビル壁面に設置されて太陽電池パネル間の隙間にビルの窓が位置する場合などがある。また、このような太陽電池パネルの配置は、デザイン性の観点からも優れている。このような場合においても、出力取り出し用の引き回し配線を露出せずに、簡便に設置工事を行いたいという要望がある。
そこで、複数の太陽電池パネル21を千鳥格子状に配置して電気的に接続した例を示す。図11は、実施の形態2にかかる太陽電池パネル21の電気的接続を示す図である。図11では、10基の太陽電池パネル21を千鳥格子状に配置し、電気的に直列に接続した場合を示している。また、図11において図1〜図10と同一番号は、図1〜図10と同一または相当品を示す。太陽電池パネル1−1−1〜太陽電池パネル1−4−3は、太陽電池パネル21と同等品であり、4行×2列または3列に配置されている。太陽電池10に繋がる点線は、太陽電池10同士の電気接続状態を示している。また、図11では、図示の関係上、コネクタ111の図示を一部のみとして省略している。ただし、隣接する太陽電池パネルの端子間の接続はコネクタ111により行われている。
太陽電池パネル21は、電気的に、太陽電池パネル1−1−1、太陽電池パネル1−2−1、太陽電池パネル1−3−1、太陽電池パネル1−4−1、太陽電池パネル1−4−2、太陽電池パネル1−3−2、太陽電池パネル1−2−2、太陽電池パネル1−1−2、太陽電池パネル1−2−3、太陽電池パネル1−4−3の順で接続されている。
また、各太陽電池パネル21の接続端子は、太陽電池パネル1−1−1のプラス入出力端子100a(1−2−1側)、太陽電池パネル1−2−1のマイナス入出力端子100b(1−1−1側)、太陽電池パネル1−2−1のプラス入出力端子100a(1−3−1側)、太陽電池パネル1−3−1のマイナス入出力端子100b(1−2−1側)、太陽電池パネル1−3−1のプラス入出力端子100a(1−4−1側)、太陽電池パネル1−4−1のマイナス入出力端子100b(1−3−1側)、太陽電池パネル1−4−1のプラス入出力端子100a(1−3−1側)、太陽電池パネル1−3−1の第1中継端子100c(1−4−2側)、太陽電池パネル1−4−2のマイナス入出力端子100b(1−3−1側)、太陽電池パネル1−4−2のプラス入出力端子100a(1−3−2側)、太陽電池パネル1−3−2のマイナス入出力端子100b(1−4−2側)、太陽電池パネル1−3−2のプラス入出力端子100a(1−2−2側)、1−2−2のマイナス入出力端子100b(1−3−2側)、太陽電池パネル1−2−2のプラス入出力端子100a(1−1−2側)、太陽電池パネル1−1−2のマイナス入出力端子100b(1−2−2側)、太陽電池パネル1−1−2のプラス入出力端子100a(1−2−3側)、太陽電池パネル1−2−3のマイナス入出力端子100b(1−1−2側)、太陽電池パネル1−2−3のプラス入出力端子100a(1−3−2側)、太陽電池パネル1−3−2の第1中継端子100c(1−2−3側)、太陽電池パネル1−3−2の第1中継端子100c(1−4−3側)、太陽電池パネル1−4−3のマイナス入出力端子100b(1−3−2側)の順で電気的に接続されている。
さらに、太陽電池パネル1−4−3のプラス入出力端子100aから出力される全太陽電池パネルのプラス出力は、コネクタ111および他の太陽電池パネル21を介して、太陽電池パネル1−1−1の第2中継端子100dに接続され、パネル群プラス出力端子113aを経由して外部に出力される。すなわち、太陽電池パネル1-4-3のプラス入出力端子100aから出力される全太陽電池パネルのプラス出力は、太陽電池パネル1−4−3のプラス入出力端子100a(1−3−2側)、太陽電池パネル1−3−2の第2中継端子100d(1−4−3側)、太陽電池パネル1−3−2の第2中継端子100d(1−2−3側)、太陽電池パネル1−2−3の第2中継端子100d(1−3−2側)、太陽電池パネル1−2−3の第2中継端子100d(1−1−2側)、太陽電池パネル1−1−2の第2中継端子100d(1−2−3側)、太陽電池パネル1−1−2の第2中継端子100d(1−2−2側)、太陽電池パネル1−2−2の第2中継端子100d(1−1−2側)、太陽電池パネル1−2−2の第2中継端子100d(1−1−1側)、太陽電池パネル1−1−1の第2中継端子100d(1−2−2側)、太陽電池パネル1−1−1の第2中継端子100d(パネル群プラス出力端子113aに接続)、パネル群プラス出力端子113aを経由して外部に出力される。
また、太陽電池パネル1−1−1のマイナス入出力端子100bが、全太陽電池パネルのマイナス出力となるので、太陽電池パネル群の出力のプラス出力側とマイマス出力側との配線を延長および外部に露出することなく、対状にすることができる。このように、第1中継端子100cおよび第1第2中継端子100dを備えるコネクタ111内の電気接続を選択することにより、多数の太陽電池パネル21を千鳥格子状に配置した場合でも、配線を引き回すことなく、且つ配線を露出させずに、簡便に太陽電池パネル間の配線を行うことができる。
また、上述したように、太陽電池パネル21を複数形成し、隣接する太陽電池パネル21同士を上記のようにコネクタ111を用いて電気的に直列または並列に接続することにより、配線作業が簡略化され、美観に優れた太陽光発電システムが実現できる。
上述した実施の形態2においては、太陽電池パネル21の支持フレーム3の受光面側に複数のコネクタ接続端子群200が設けられている。コネクタ接続端子群200は、プラス入出力端子100a、マイナス入出力端子100b、第1中継端子100c、第2中継端子100dにより構成されている。プラス入出力端子100aは太陽電池素子4のプラス電極と、マイナス入出力端子100bは太陽電池素子4のマイナス電極に接続されており、太陽電池素子4で発電された電力を外部に出力する機能と、他の太陽電池パネルとの電気接続の機能とを担う。第1中継端子100cは、それぞれ他の端子から電気的に独立し、太陽電池パネル21内において互いに電気的に接続されている。同様に、第2中継端子100dは、それぞれ他の端子から電気的に独立し、太陽電池パネル21内において互いに電気的に接続されている。第1中継端子100cおよび第2中継端子100dは、それぞれ他の端子から電気的に独立し、隣接する一方の太陽電池パネル21の出力を隣接する他方の太陽電池パネル21に送電する機能を担う。
太陽電池パネル21がこのような構成を有することにより、隣接する太陽電池パネル21同士を、コネクタ111を用いて簡便に電気接続配線することができる。そして、太陽電池パネル群の出力のプラス出力側とマイマス出力側との配線を延長および外部に露出することなく、対状にして同一または隣接する太陽電池パネル21から出力することができる。また、配線を露出させることなく太陽電池パネル21同士を電気接続できるため、美観に優れた太陽電池パネル21の接続が可能である。
また、実施の形態2によれば、太陽電池パネル21を千鳥格子状に配した場合でも、同様に配線作業を簡略化し、かつ美観を損ねないように露出することなく配線することができる。
したがって、実施の形態2によれば、設置時における配線作業の簡略化および美観に優れた電気接続が可能な太陽電池パネルが得られる。そして、この太陽電池パネルを電気接続することにより、美観に優れた太陽光システムが得られる。
なお、上述した実施の形態においては、ガラス基板に太陽電池素子が直接形成された薄膜型の太陽電池モジュールを例に用いたが、本発明において太陽電池素子のタイプは限定されない。
また、上述した実施の形態においては、コネクタ接続端子群100を支持フレーム3のコーナー部の4箇所に設けたが、コネクタ接続端子群100の配置位置および配置箇所数も限定されない。
また、中継端子に関しても、実施の形態1では1系統、実施の形態1では2系統としたが、系統数も限定されず、さらに多数系統としてもよい。
さらに、実施の形態1に示した太陽電池パネルの接続例では、全ての太陽電池パネルに第1中継端子100cを有する太陽電池パネル1を用いており、また、実施の形態2に示した太陽電池パネルの接続例では、全ての太陽電池パネルに第1中継端子100cおよび第2中継端子100dを有する太陽電池パネル21を用いているが、中継端子を必要としない部位に関しては、中継端子を備えていない太陽電池パネルを用いることが可能である。すなわち、上述した中継端子を備えていない太陽電池パネルと中継端子を備えた太陽電池パネルとを混在させた太陽光発電システムを構成することが可能である。このような太陽光発電システムを用いることにより、中継端子を必要最小限に配置して、システム全体のコストを低減することができる。
以上のように、本発明にかかる太陽電池パネルは、設置時における配線作業の簡略化および美観に優れた電気接続に有用である。
1 太陽電池パネル、2 透光性基板、3,3a,3b,3c,3d 支持フレーム、4 太陽電池素子、5 裏面保護板、6 リード線、10 太陽電池、21 太陽電池パネル、100 コネクタ接続端子群、100a プラス入出力端子、100b マイナス入出力端子、100c 第1中継端子、100d 第2中継端子、101 コネクタ差込金属、102a プラス入出力配線、102b マイナス入出力配線、102c 中継配線、103a 電気接続部、104 絶縁体、111,111a,111b コネクタ、112 出力用コネクタ、113a パネル群プラス出力端子、113b パネル群マイナス出力端子、200 コネクタ接続端子群。

Claims (11)

  1. プラス電極と発電層とマイナス電極とを備えた太陽電池モジュールの外周縁部に枠状の支持フレームが配置された太陽電池パネルであって、
    前記太陽電池モジュールのプラス電極に電気的に接続されたプラス端子と、
    前記太陽電池モジュールのマイナス電極に電気的に接続されたマイナス端子と、
    前記プラス端子および前記マイナス端子から電気的に独立して前記太陽電池パネル内において互いに電気的に接続された2つ以上の中継端子と、
    を外部との電気的接続手段として前記支持フレームにおける光入射側の面に備えること、
    を特徴とする太陽電池パネル。
  2. 前記プラス端子および前記マイナス端子のうち少なくとも一方を複数備えること、
    を特徴とする請求項1に記載の太陽電池パネル。
  3. 前記プラス端子と前記マイナス端子と前記中継端子とを有する接続端子群を複数備えること、
    を特徴とする請求項1または2に記載の太陽電池パネル。
  4. 前記接続端子群は、電気的に独立した異なる電気系統の前記中継端子を複数有すること、
    を特徴とする請求項3に記載の太陽電池パネル。
  5. 前記太陽電池パネルが前記太陽電池パネルの面方向において四角形状を呈し、
    前記複数の接続端子群が、前記太陽電池パネルの角部近傍に配置されること、
    を特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の太陽電池パネル。
  6. 複数の太陽電池パネルを電気的に接続する太陽電池パネルの接続方法であって、
    請求項1〜5のいずれか1つに記載の太陽電池パネルを複数枚隣接させて配置し、
    端子間の電気的接続を行うコネクタを前記支持フレームにおける光入射側の面上に配置して、前記隣接する太陽電池パネルのうち、一方の太陽電池パネルの前記コネクタ接続端子群における何れかの端子と、他方の太陽電池パネルの前記コネクタ接続端子群における何れかの端子と、を前記コネクタにより電気的に接続すること、
    を特徴とする太陽電池パネルの接続方法。
  7. 3枚以上の前記太陽電池パネルを隣接させて配置し、
    他の2枚の前記太陽電池パネルの間に配置された前記太陽電池パネルの前記中継端子のうち、1つの中継端子を他の2枚の前記太陽電池パネルにおける一方の前記太陽電池パネルの前記コネクタ接続端子群における何れかの端子と接続し、他の中継端子を他の2枚の前記太陽電池パネルにおける他方の前記太陽電池パネルの前記コネクタ接続端子群における前記中継端子または前記1つの中継端子が接続された前記端子と同極の端子と接続することにより、前記一方の前記太陽電池パネルの出力を前記他方の前記太陽電池パネルに送電可能とすること、
    を特徴とする請求項6に記載の太陽電池パネルの接続方法。
  8. 前記電気的に接続された複数枚の太陽電池パネル全体の電力出力用の端子となる、プラス側の前記プラス端子と、マイナス側の前記マイナス端子とを同一の前記太陽電池パネルに配置すること、
    を特徴とする請求項6または7に記載の太陽電池パネルの接続方法。
  9. 前記太陽電池パネルを千鳥状に配置すること、
    を特徴とする請求項6〜8のいずれか1つに記載の太陽電池パネルの接続方法。
  10. 請求項1〜5の何れか1つに記載の太陽電池パネルが複数枚配置され、
    端子間の電気的接続を行うコネクタが前記支持フレームにおける光入射側の面上に配置され、前記隣接する太陽電池パネルのうち、一方の太陽電池パネルの前記コネクタ接続端子群における何れかの端子と、他方の太陽電池パネルの前記コネクタ接続端子群における何れかの端子とが前記コネクタにより電気的に接続されてなること、
    を特徴とする太陽光発電システム。
  11. 前記太陽電池パネルの構成において前記中継端子を備えない他の太陽電池パネルと前記太陽電池パネルとが混在して複数枚配置され、
    前記コネクタが前記太陽電池パネルおよび前記他の太陽電池パネルの前記支持フレームにおける光入射側の面上に配置され、隣接する前記太陽電池パネルおよび前記他の太陽電池パネルのうち一方が備える何れかの端子と他方が備える何れかの端子とが前記コネクタにより電気的に接続されてなること、
    を特徴とする請求項10に記載の太陽光発電システム。
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