特許 6595866 太陽光発電システム及びその使用方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6595866

(24)【登録日】2019年10月4日

(45)【発行日】2019年10月23日

(54)【発明の名称】太陽光発電システム及びその使用方法

(51)【国際特許分類】

   H02S 40/30 20140101AFI20191010BHJP

【ＦＩ】

   H02S40/30

【請求項の数】10

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2015-185816(P2015-185816)

(22)【出願日】2015年9月18日

(65)【公開番号】特開2017-60369(P2017-60369A)

(43)【公開日】2017年3月23日

【審査請求日】2017年8月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002060

【氏名又は名称】信越化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102532

【弁理士】

【氏名又は名称】好宮 幹夫

(72)【発明者】

【氏名】大塚 寛之

【審査官】 竹村 真一郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２０６２７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０２５９３２５１（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５４１２５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０２８６６３４２（ＣＮ，Ａ）

【文献】 C.R.Osterwald et al.，Electrochemical corrosion of SnO2:F transparent conducting layers in thin-film photovoltaic modules，Solar Energy Materials & Solar Cells，米国，Elsevir，２００３年，79(2003)，21-33

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｓ ４０／００−４０／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１枚以上の太陽電池モジュールからなる太陽電池アレイと、パワーコンディショナーとを有する太陽光発電システムであって、
前記太陽電池モジュールは１枚以上の太陽電池セルを含み、
前記太陽電池モジュールに設けられ、該太陽電池モジュールにおいて前記太陽電池セルと絶縁されている導体部に接続される第１導線と、一端が前記第１導線に接続される定電圧電源とを有し、
前記定電圧電源によって、前記導体部に電位が供給され、
前記導体部に供給される電位が負電位であり、
前記導体部の電位が前記太陽電池セルの電位に対し相対的に同等か低くなるようにするものであることを特徴とする太陽光発電システム。

【請求項2】

前記太陽電池モジュールは複数の太陽電池セルを含み、
前記太陽電池セル同士が第２導線で連結されていることを特徴とする請求項１又は請求項１に記載の太陽光発電システム。

【請求項3】

前記定電圧電源の他端が第３導線に接続されており、
前記第１導線が、前記定電圧電源及び前記第３導線を介して接地極に接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の太陽光発電システム。

【請求項4】

前記太陽電池アレイが複数の太陽電池セルを含み、
前記定電圧電源の他端が第３導線に接続されており、
前記第１導線が、前記定電圧電源及び前記第３導線を介して、前記太陽電池モジュールの回路に接続され、前記太陽電池アレイに含まれる複数の太陽電池セルの中で最も電位の低い太陽電池セルに接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の太陽光発電システム。

【請求項5】

前記第１導線、前記定電圧電源、前記第３導線のいずれかに電流計が連結されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の太陽光発電システム。

【請求項6】

前記第１導線が接続される前記導体部が、前記太陽電池モジュールを取り囲むように設けられている金属フレームであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の太陽光発電システム。

【請求項7】

前記第１導線が接続される前記導体部が、前記太陽電池モジュールを取り囲むように設けられている導電膜であり、
前記第１導線が、絶縁膜を介して前記導電膜を取り囲むように設けられている金属フレームと絶縁されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の太陽光発電システム。

【請求項8】

請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の太陽光発電システムを使用する方法であって、
前記定電圧電源によって前記導体部に電位が供給されることを特徴とする太陽光発電システムの使用方法。

【請求項9】

非発電時に前記定電圧電源によって前記導体部に電位が供給されることを特徴とする請求項８に記載の太陽光発電システムの使用方法。

【請求項10】

前記非発電時に前記定電圧電源によって前記導体部に前記太陽電池モジュールの開放電圧の３０％以上の絶対値を有する電位が供給されることを特徴とする請求項９に記載の太陽光発電システムの使用方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、太陽光発電システム及びその使用方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的な太陽電池システムは、太陽電池モジュールを複数枚接続した太陽電池アレイ、接続箱、パワーコンディショナー等からなる。

【0003】

上記の太陽電池システムにおいて近年問題となっている後述するＰＩＤ（Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ，電圧誘起出力低下現象）は、主に結晶系太陽電池モジュールで発生する。

【0004】

結晶系太陽電池モジュールは、タブ線でインターコネクタした単結晶もしくは多結晶シリコン基板からなる太陽電池セルを、ＥＶＡ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｖｉｎｙｌ Ａｃｅｔａｔｅ）等の封止材で封止し、さらに、白板強化ガラスとバックシートとではさみ、ラミネートすることにより作られている。太陽電池モジュールは通常、ある程度の強度が必要なため、この周囲にアルミフレームが取り付けられている。

【0005】

一般的な結晶系シリコン太陽電池セルとしては、例えば、特許文献１、２に開示されるようなものがある。特に特許文献２に開示された結晶系シリコン太陽電池セルは、ｐ型単結晶又はｐ型多結晶シリコン基板を用いており、受光面電極は銀ペーストを、非受光面（裏面）電極はアルミペーストを材料としたスクリーン印刷法により形成され、また、受光面側の反射防止膜であるシリコン窒化膜はＰＥＣＶＤ法により形成され、さらに受光面側のｐｎ接合を形成する拡散層はＰＯＣｌ_３ガス（リンソースガス）を用いて熱拡散により形成されている。

【0006】

さて、この太陽光発電システムでは、太陽電池アレイが必要な電圧まで昇圧できるよう太陽電池モジュールを直列に接続している。また、太陽電池モジュールからの漏電による感電や火災事故を防ぐため、太陽電池モジュールを取り囲んでいる金属フレームからアース線を取り出し、それらを連結して、その一端を接地極へ接続している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１４−０７２２９３号公報

【特許文献2】特開２００６−３２４５０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、上記のような接続を行うと、太陽電池モジュールの金属フレームはいずれも０Ｖとなる一方で、太陽電池アレイでは昇圧させるための直列接続から、アレイ端の＋極端と−極端では大きな電位差を有し、家庭用で２００Ｖ以上、産業用では６００Ｖ〜１０００Ｖとなる。これが意味するところは、アレイ端の太陽電池モジュールでは金属フレームの電位が０Ｖに対し、最低でも太陽電池セルは家庭用では±１００Ｖ、産業用では±３００Ｖ〜±５００Ｖの電位差を有することになる。これだけの電位差がガラスと封止材を介し、長期に渡って太陽電池セル表面に誘起されると問題が生じてくる。これによる太陽電池モジュールの劣化をＰＩＤと称しており、今日、重大な問題となっている。

【0009】

ＰＩＤがどうして生じるかは、未だ解らない部分があるが、少なくとも太陽電池モジュールのガラス内に存在するナトリウムイオンが原因の一つと考えられる。ナトリウムイオンは陽イオンであるため、太陽電池セルに対して太陽電池モジュールのガラスや金属フレームの電位が高くなると、この陽イオンはクーロン力により、ガラス内、さらには封止材内を移動し、太陽電池表面近傍に追いやられる。これが、太陽電池セルのｐｎ接合の電界を狂わせたり、電極を腐食したりして、太陽電池特性を損ねると考えられる。

【0010】

ＰＩＤ対策は、このナトリウムイオンの可動を封じることであり、封止材ではＥＶＡに換えて電気抵抗率の低いアイオノマー、ポリオレフィン等を利用するとＰＩＤが抑制される。また、ガラスを化学処理し、ナトリウムをカリウムに置換したガラスでもＰＩＤは生じにくいことが分かっている。これは、ナトリウムイオンと比較してカリウムイオンの半径が大きいため、ガラスや封止材内の可動に制限がかかるためと考えられる。また、反射防止膜等の太陽電池表面の膜の導電性を高めるとＰＩＤが生じにくいと言われている。これは、ナトリウムイオンが太陽電池セル近傍に集まってきても、その導電性の高い膜がセル内部に及ぼうとするクーロン力を弱めるためと解釈することができる。

【0011】

しかしながら、上記対策はどれも太陽電池モジュールの製造コストを高くするだけであり、太陽光発電の普及を阻害するものでしかない。また、温度や湿度が高い等、環境の劣悪なところではＰＩＤは発生しやすいと言われており、上記対策を行ったからといって、環境によってはＰＩＤをゼロにできないという問題がある。

【0012】

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、太陽電池モジュールの製造コストの上昇を抑制しながら、ＰＩＤによる太陽電池特性の劣化を抑制することができる太陽光発電システム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】

【0013】

上記目的を達成するために、本発明は、１枚以上の太陽電池モジュールからなる太陽電池アレイと、パワーコンディショナーとを有する太陽光発電システムであって、前記太陽電池モジュールは１枚以上の太陽電池セルを含み、前記太陽電池モジュールに設けられ前記太陽電池セルと絶縁されている導体部に接続される第１導線と、一端が前記第１導線に接続される定電圧電源とを有し、前記定電圧電源によって、前記導体部に電位が供給されるものであることを特徴とする太陽光発電システムを提供する。

【0014】

このように、太陽電池モジュールに設けられ太陽電池セルと絶縁されている導体部に接続される第１導線と、一端が前記第１導線に接続される定電圧電源とを有し、定電圧電源によって導体部に電位を供給する太陽光発電システムであれば、太陽電池モジュールの封止用のガラスに含まれる不純物イオンを太陽電池セル側から導体部側に引き寄せることができる。それにより、太陽電池モジュールの製造コストを抑制し、かつ、ＰＩＤによる太陽電池特性の劣化を抑制することができる太陽光発電システムとすることができる。

【0015】

このとき、前記導体部に供給される電位が負電位であることが好ましい。

【0016】

太陽電池モジュールの封止用のガラスに含まれる不純物イオンがナトリウムのような陽イオンである場合、導体部に供給される電位を負電位とすることで、封止用のガラスに含まれる不純物イオンを効果的に太陽電池セル側から導体部側に引き寄せることができ、ＰＩＤによる太陽電池特性の劣化を効果的に抑制することができる。

【0017】

このとき、前記太陽電池モジュールは複数の太陽電池セルを含み、前記太陽電池セル同士が第２導線で連結されていることが好ましい。

【0018】

このような構成により、太陽電池モジュールの開放電圧をより高くすることができる。

【0019】

このとき、前記定電圧電源の他端が第３導線に接続されており、前記第１導線が、前記定電圧電源及び前記第３導線を介して接地極に接続されていることが好ましい。

【0020】

このような構成により、導体部に安定した電位を供給することができる。

【0021】

このとき、前記太陽電池アレイが複数の太陽電池セルを含み、前記定電圧電源の他端が第３導線に接続されており、前記第１導線が、前記定電圧電源及び前記第３導線を介して、前記太陽電池アレイに含まれる複数の太陽電池セルの中で最も電位の低い太陽電池セルに接続されていることが好ましい。

【0022】

このような構成により、前記導体部に供給される電位を確実に太陽電池セルの電位より低くすることができる。

【0023】

このとき、前記第１導線、前記定電圧電源、前記第３導線のいずれかに電流計が連結されていることが好ましい。

【0024】

このような構成であれば、上記の電流計が電流を検知した場合、すなわち電流が流れた場合、その信号をキャッチし、しかるべき判断により定電圧電源からの電圧印加をストップできる。電流が検知されるということは太陽電池モジュールのどこかに漏電があるということなので、この信号を知ることにより、太陽電池モジュールの交換・修理を優先的に行うことができる。

【0025】

このとき、前記第１導線が接続される前記導体部が、前記太陽電池モジュールを取り囲むように設けられている金属フレームであることが好ましい。

【0026】

このように、電位が供給される導体部として通常アース電位に電位固定される金属フレームを好適に用いることができる。

【0027】

このとき、前記第１導線が接続される前記導体部が、前記太陽電池モジュールを取り囲むように設けられている導電膜であり、前記第１導線が、絶縁膜を介して前記導電膜を取り囲むように設けられている金属フレームと絶縁されていることが好ましい。

【0028】

このように、第１導線が金属フレームと絶縁されていることにより、たとえ電位供給時であっても、金属フレームに接触しても感電事故等が起きる可能性をより低くできる。

【0029】

また、本発明は、上記の太陽光発電システムを使用する方法であって、前記定電圧電源によって前記導体部に電位が供給されることを特徴とする太陽光発電システムの使用方法を提供する。

【0030】

このような太陽光発電システムの使用方法であれば、定電圧電源によって導体部に電位が供給されることにより、太陽電池モジュールの封止用のガラスに含まれる不純物イオンを太陽電池セル側から導体部側に引き寄せることができ、それにより、太陽電池モジュールの製造コストを抑制し、かつ、ＰＩＤによる太陽電池特性の劣化を抑制することができる。

【0031】

このとき、非発電時に前記定電圧電源によって前記導体部に電位が供給されることが好ましい。

【0032】

このようにすることにより、発電時には導体部に電位を供給させないことにより、太陽電池モジュールが漏電していた場合であったとしても、その漏れ電流を安全にアースさせることができる。その一方で、非発電時に導体部に電位を供給することによって、太陽電池モジュールの封止用のガラスに含まれる不純物イオンを太陽電池セル側から導体部側に引き寄せることができ、発電中にＰＩＤが発現していたとしても、非発電時にその劣化を回復させることができる。

【0033】

このとき、前記非発電時に前記定電圧電源によって前記導体部に前記太陽電池モジュールの開放電圧の３０％以上の絶対値を有する電位が供給されることが好ましい。

【0034】

非発電時のそれぞれの太陽電池セルの電位はほぼ一定で差がほとんど無いため、太陽電池アレイを構成する太陽電池モジュールの開放電圧の３０％以上の絶対値を有する電位を導体部に供給することにより、発電時にＰＩＤが発現していたとしても、非発電時にその劣化を効果的に回復させることができる。

【発明の効果】

【0035】

以上のように、本発明の太陽光発電システムであれば、太陽電池モジュールに設けられ太陽電池セルと絶縁されている導体部に接続される第１導線と、一端が前記第１導線に接続される定電圧電源とを有し、定電圧電源によって導体部に電位を供給することによって、太陽電池モジュールの封止用のガラスに含まれる不純物イオンを太陽電池セル側から導体部側に引き寄せることができる。これにより、太陽電池モジュールの製造コストの上昇を抑制しながら、ＰＩＤによる太陽電池特性の劣化を抑制することができる太陽光発電システムとすることができる。また、本発明の太陽光発電システムの使用方法であれば、定電圧電源によって導体部に電位が供給されることにより、太陽電池モジュールの封止用のガラスに含まれる不純物イオンを太陽電池セル側から導体部側に引き寄せることができ、それにより、太陽電池モジュールの製造コストを抑制し、かつ、ＰＩＤによる太陽電池特性の劣化を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】本発明の太陽光発電システムの実施態様の例（第１の態様）を示す機器構成図である。

【図2】一般的な太陽光発電システムの一例を示す機器構成図である。

【図3】本発明の太陽光発電システムの第１の態様においてスイッチを設けた例を示す機器構成図である。

【図4】本発明の太陽電池アレイ内の各太陽電池モジュールを代表する太陽電池セルの導体部に対する電位を示す図である。

【図5】本発明の太陽光発電システムの実施態様のさらに別の例（第２の態様）を示す機器構成図である。

【図6】本発明の太陽光発電システムの実施態様のさらに別の例（第３の態様）を示す機器構成図である。

【図7】本発明の太陽光発電システムの実施態様のさらに別の例（第４の態様）における太陽電池モジュールの金属フレームの装着方法を示す図である。

【図8】比較例１、２の太陽光発電システムを示す機器構成図である。

【図9】導体部と太陽電池セルとの間の電位差の測定方法を説明するための図である。

【図10】実施例１及び比較例１の太陽電池アレイ内の各太陽電池モジュールを代表する太陽電池セルのアルミフレームに対する電位を示す図である。

【図11】実施例２、比較例２、及び、実施例３の太陽電池アレイ内、各太陽電池モジュールを代表する太陽電池セルのアルミテープに対する電位を示す図である。

【図12】実施例２及び比較例２の太陽光発電システムにおいて、４０日稼働後の太陽電池アレイ内で最も低電位側の太陽電池モジュールのＥＬ像を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0037】

以下、本発明について、実施態様の一例として、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

【0038】

前述したように、太陽光発電システムでは、太陽電池モジュールに設けられる金属フレームからアース線を取り出し、接地極へ接続しているが、このような接続を行うと、モジュール内で（すなわち、太陽電池セルと金属フレームとの間で）非常に大きな電位差を有することになる。この電位差によって、太陽電池モジュールのガラス内に存在する不純物イオンは、クーロン力により、ガラス内、さらには封止材内を移動し、太陽電池表面近傍に追いやられ、これにより太陽電池の出力特性を損ね、太陽電池モジュール特性が劣化するという問題があった。これはＰＩＤと称され、今日の重大な問題となっている。

【0039】

これに対し、封止に用いる封止材やガラスの材料を変更することや、反射防止膜等の太陽電池セル表面の膜の導電性を高めることも提案されているが、いずれの方法も製造コストがかかるという問題や、環境の劣悪なところではＰＩＤをゼロにできないという問題が残っていた。

【0040】

そこで、本発明者は、製造コストの上昇を抑制しながら、ＰＩＤによる太陽電池特性の劣化を抑制することができる太陽光発電システムについて鋭意検討を重ねた。その結果、
太陽電池モジュールに設けられ太陽電池セルと絶縁されている導体部に接続される第１導線と、一端が前記第１導線に接続される定電圧電源とを有し、定電圧電源によって導体部に電位を供給する太陽光発電システムであれば、太陽電池モジュールの封止用のガラスに含まれる不純物イオンを太陽電池セル側から導体部側に引き寄せることができ、それにより、太陽電池モジュールの製造コストの上昇を抑制しながら、ＰＩＤによる太陽電池特性の劣化を抑制することができる太陽光発電システムとすることができることを見出し、本発明をなすに至った。

【0041】

まず、本発明の太陽光発電システムについて、図１を参照しながら、説明する。

【0042】

本発明の太陽光発電システムは図１に例示するように、１枚以上の太陽電池モジュール１１からなる太陽電池アレイ１０と、パワーコンディショナー１３とを有しており、太陽電池モジュール１１は１枚以上の太陽電池セル２４を含んでいる。本発明の太陽光発電システムはさらに、太陽電池モジュール１１に設けられ太陽電池セル２４と絶縁されている導体部（例えば、金属フレーム１６）に接続される第１導線１８と、一端が第１導線１８に接続される定電圧電源１７とを有し、定電圧電源１７によって、導体部に電位が供給されるものである。太陽電池アレイ１０は、接続箱１２を介してパワーコンディショナー１３に接続することができ、パワーコンディショナー１３を経由して外部に電力を供給することができる。

【0043】

本発明の太陽光発電システムは、このように、太陽電池モジュール１１に設けられ太陽電池セル２４と絶縁されている導体部（例えば、金属フレーム１６）に接続される第１導線１８と、一端が第１導線１８に接続される定電圧電源とを有し、定電圧電源によって導体部に電位を供給するものであるので、太陽電池モジュール１１の封止用のガラスに含まれる不純物イオンを太陽電池セル側から導体部側に引き寄せることができ、それにより、太陽電池モジュール１１の製造コストの上昇を抑制しながら、ＰＩＤによる太陽電池特性の劣化を抑制することができる太陽光発電システムとすることができる。

【0044】

本発明の太陽光発電システムにおいて、導体部に供給される電位が負電位であることが好ましい。
太陽電池モジュールの封止用のガラスに含まれる不純物イオンがナトリウムのような陽
イオンである場合、導体部に供給される電位を負電位とすることで、封止用のガラスに含まれる不純物イオンを効果的に太陽電池セル側から導体部側に引き寄せることができ、ＰＩＤによる太陽電池特性の劣化を効果的に抑制することができる。

【0045】

本発明の太陽光発電システムにおいて、太陽電池モジュール１１は複数の太陽電池セル２４を含み、太陽電池セル２４同士が第２導線２５で連結されていることが好ましい（図１参照）。このような構成により、発電時の太陽電池モジュール１１の開放電圧をより高くすることができる。

【0046】

本発明の太陽光発電システムにおいて、定電圧電源１７の他端（第１導線１８に接続される側と反対側）が第３導線２６に接続されており、第１導線１８が、定電圧電源１７及び第３導線２６を介して接地極１９に接続されていることが好ましい（図１参照）。このような構成により、導体部（例えば、金属フレーム１６）に安定した電位を供給することができる。

【0047】

本発明の太陽光発電システムにおいて、第１導線１８、定電圧電源１７、第３導線２６のいずれかに電流計が連結されていることが好ましい。このような構成であれば、上記の電流計が電流を検知した場合、すなわち電流が流れた場合、その信号をキャッチし、しかるべき判断により定電圧電源からの電圧印加をストップできる。電流が検知されるということは太陽電池モジュールのどこかに漏電があるということなので、この信号を知ることにより、太陽電池モジュールの交換・修理を優先的に行うことができる。

【0048】

本発明の太陽光発電システムにおいて、第１導線１８が接続される導体部を、太陽電池モジュール１１を取り囲むように設けられている金属フレーム１６とすることができる（図１参照）。このように、電位が供給される導体部として通常アース電位で電位固定される金属フレームを好適に用いることができる。

【0049】

また、後述のように、本発明の太陽光発電システムにおいて、第１導線１８が接続される導体部が、太陽電池モジュール１１を取り囲むように設けられている導電膜（例えば、導電性テープ）であり、第１導線１８が、絶縁膜（例えば、絶縁性テープ）を介して上記導電膜を取り囲むように設けられている金属フレーム（例えば、アルミフレーム）１６と絶縁されているようにすることもできる。このように、第１導線１８が金属フレーム１６と絶縁されていることにより、たとえ電位供給時であっても、金属フレームに接触しても感電事故等が起きる可能性をより低くことができる。

【0050】

次に、本発明の太陽光発電システムの使用方法について、図１を参照しながら、説明する。

【0051】

本発明の太陽光発電システムの使用方法は、上記で説明した太陽光発電システムを用いて、定電圧電源１７によって導体部（例えば、金属フレーム１６）に電位が供給される（図１参照）。このように定電圧電源１７によって導体部（例えば、金属フレーム１６）に電位が供給されることにより、太陽電池モジュールの封止用のガラスに含まれる不純物イオンを太陽電池セル側から導体部側に引き寄せることができ、それにより、製造コストを抑制し、かつ、ＰＩＤによる太陽電池特性の劣化を抑制することができる。

【0052】

本発明の太陽光発電システムの使用方法において、非発電時に前記定電圧電源によって前記導体部に電位が供給されることが好ましい。定電圧電源１７の第１導線１８側にスイッチを設けて、スイッチを切り替えることで第１導線１８を定電圧電源１７又は接地極１９に接続できるようにして、非発電時にはスイッチを定電圧電源１７側に切り替えて導体部（例えば、金属フレーム１６）に定電圧電源１７により電位を供給し、発電時にはスイッチを接地極１９側に切り替えて導体部を接地する。このようにすることによって、発電時には、太陽電池モジュール１１が漏電していた場合であっても、その漏れ電流を安全にアースさせることができる。その一方で、非発電時には、導体部に電位を供給することによって、太陽電池モジュールの封止用のガラスに含まれる不純物イオンを太陽電池セル側から導体部側に引き寄せることができ、発電中にＰＩＤが発現していたとしても、非発電時にその劣化を回復させることができる。

【0053】

本発明の太陽光発電システムの使用方法において、非発電時に定電圧電源１７によって導体部（例えば、金属フレーム１６）に太陽電池モジュール１１の開放電圧の３０％以上の絶対値を有する電位が供給されることが好ましい。

【0054】

非発電時のそれぞれの太陽電池セルの電位はほぼ一定で差がほとんど無いため、太陽電池アレイを構成する太陽電池モジュールの開放電圧の３０％以上の絶対値を有する電位を導体部に供給することにより、発電時にＰＩＤが発現していたとしても、非発電時にその劣化を効果的に回復させることができる。

【0055】

以下、図１〜３を参照しながら、本発明の太陽光発電システムの実施態様の一例（第１の態様）を詳細に説明する。

【0056】

まず、図２に示すように、太陽電池アレイ１０を用意する。具体的には、太陽電池モジュール１１を用意し、結線する。太陽電池アレイ１０内のモジュール数は、通常、パワーコンディショナー１３の入力電圧範囲から決定される。例えば、最大枚数は最大入力電圧に安全率０．８〜０．９を乗じ、太陽電池モジュール１１の開放電圧で割った値の近傍の整数とする。寒冷地等では太陽電池モジュール１１の電圧が高まるため、この分を安全率として考慮に入れておくべきである。一方、最小枚数は最小入力電圧を安全率０．９で割り、モジュールの最適動作電圧で割った値近傍の整数とする。高温地域での太陽電池モジュール１１の電圧降下を考慮に入れ、安全率を検討に入れておくべきである。

【0057】

太陽電池モジュール１１を直列接続した一系列の太陽電池アレイの端子は複数系列集められ、接続箱１２を介してパワーコンディショナー１３に接続される。パワーコンディショナー１３は太陽電池アレイで発電した直流電力を交流電力に変換するとともにシステム全体の運転を自動管理し、さらに、連系保護を行なう機能を有する。接続箱１２は太陽電池アレイ１０で発電した直流電力を集めパワーコンディショナーへ供給するとともに、直流側開閉器を内蔵し、電流の逆流を防止する。接続箱１２はまた、サージを吸収する機能を有する。パワーコンディショナー１３の定格は家庭用で５ｋＷ前後、産業用で１０〜５００ｋＷ程度のものがある。家庭用では太陽電池アレイ１０の出力が５ｋＷ以下であることが多いためパワーコンディショナー１３を１台で済ませるケースが多いが、大規模産業用の場合、パワーコンディショナー１３の価格や接地条件等を勘案して、パワーコンディショナー１３の台数を決定している。

【0058】

さらに太陽光により発電した電力を家庭内で消費するには分電盤１４を介して、負荷（家庭用の電気機器）に接続する必要がある。電力系統へ逆潮流する場合は受電盤１５に地絡過電圧継電器を搭載する必要であり、逆潮流しない場合は受電盤１５に地絡過電圧継電器に加え、逆電力継電器、不足電力継電器を搭載する必要がする。このように分電盤１４と受電盤１５は電力会社や太陽電池アレイから供給された電力を分配し、家庭内の電気機器へ送ったり、太陽電池によって発電した電力を電力会社へ送電する機能を有する。

【0059】

その他、瞬時発電電力や積算発電電力量などをリアルタイムに表示する表示装置も用意する場合が多く、温度計や日射計のデータも取り込むのに利用される。

【0060】

このように太陽光発電システムを組む中で、本発明の太陽光発電システムにおいては、例えば、図１に示すように、太陽電池モジュールの導体部（例えば、金属フレーム１６）に定電圧電源１７を接続する。具体的には、金属フレーム１６端に穴を開け、そこにネジを差し込み、導線（第１導線）１８で定電圧電源１７と結ぶ。安全上から、太陽電池モジュールで感電しないよう、ネジには絶縁性テープを施すのが安全上好ましい。ここで、太陽電池モジュール毎に定電圧電源１７を用意していてはコストがかかるため、隣の太陽電池モジュールとは金属フレーム１６同士を導線（第１導線）１８で連結し、アレイ毎、又は複数のアレイで一つの定電圧電源１７を接続することができる。定電圧電源１７のもう一方の端子はＡ〜Ｄ種接地工事で埋設された接地極１９に接続する。

【0061】

また、図３に示すように太陽電池モジュール１１のアース線２０の一端に第１導線１８、スイッチ２１を介し、定電圧電源１７を接続することも可能である。このようなシステムでは、太陽電池モジュール１１を設置する際、電位供給時の漏電を防ぐため、導体部と太陽電池モジュール内の太陽電池セルとは充分に絶縁されていなければならない。また、導体部としてアルミフレーム１６を用いる場合には、太陽電池モジュールに設けられたアルミフレームに直接、高電圧がかかるため、通常、太陽電池モジュールのアルミフレームはアルマイト処理が施されているので、アルミフレーム表面は内部とは絶縁されているが、安全上、太陽電池システムに近寄れないよう周りに厳重な柵やフェンスを用意する必要がある。

【0062】

このようなシステムを組むことができれば、ある時間、太陽電池モジュール筐体を含む非セル部（すなわち、導体部）の電位が太陽電池セルの電位に対し相対的に同等か低くなるように、導体部に電位を供給することにより、ナトリウムイオンが太陽電池セル側に引き寄せられにくいようにすると共に、ナトリウムイオンを太陽電池セルの近傍から遠ざけることができる。これにより、ＰＩＤの発現を抑えることが可能である。

【0063】

この作用については、図４において太陽電池モジュール内の太陽電池セルと太陽電池モジュールの導体部（例えば、金属フレーム１６）の電位との関係を示しながら、詳細を以下に示す。

【0064】

図４は太陽電池アレイ一系統に太陽電池モジュールが９枚直列接続している場合を表わしている。ここで、太陽電池モジュールのそれぞれの最適動作電圧は２５Ｖとする。すなわち、太陽光照射下では太陽電池モジュールは発電し、太陽電池モジュール一枚につき２５Ｖずつ昇圧していく。一方、太陽電池モジュールの導体部からアースをとると、導体部の電位は０Ｖとなる。これに対して、各モジュール内の太陽電池セルの電位は、導体部の電位（アース電位）に対して、一般的に−１００Ｖ〜１００Ｖを示す（図内◆印）。この場合、９枚の太陽電池モジュールの中で、４枚の太陽電池モジュールの太陽電池セルは導体部の電位に対してマイナス電位となる。ガラス内に含まれるナトリウムイオンはガラスや内封止材であるＥＶＡ内を動くことができ、かつ陽イオンであるため、金属フレームの電位に対してマイナス電位である太陽電池セル近傍へ引き寄せられる。これにより、太陽電池セルのｐｎ接合の電界が狂ったり、電極が腐食されたりし、太陽電池特性が劣化する。

【0065】

一方、図１に示すように、導体部に接続される第１導線１８を設け、これに定電圧電源１７を接続し、導体部の電位を意図的に１００Ｖ下げたとすると、導体部に対する太陽電池モジュール１１内の太陽電池セルの電位はすべて０Ｖ以上となる（図内■印）。つまり、導体部に対する太陽電池セル２４の電位がより高くなるため、陽イオンであるナトリウムイオンはクーロン力により太陽電池セル２４に近づくことができなくなり、すなわち、ＰＩＤは生じなくなる。

【0066】

これは、非発電時も同様である。非発電時は、基本的に太陽電池モジュール１１内の太陽電池セル２４の電位は０Ｖである（図内▲印）。このとき、導体部の電位を意図的に１００Ｖ下げたとすると、導体部に対する太陽電池モジュール１１内の太陽電池セル２４の電位はすべて１００Ｖとなる（図内×印）。このときも、導体部より太陽電池セル２４の電位が高くなるため、陽イオンであるナトリウムイオンはクーロン力により太陽電池セル２４に近づくことができず、ＰＩＤは生じなくなる。

【0067】

ＰＩＤを抑制するには常時、上記のように電位を太陽電池モジュールの導体部（例えば金属フレーム１６）に供給するのが理想的であるが、漏電を考慮すると、２４時間電位を供給するのは好ましくなく、夜間等の非発電時に電位を供給し、発電時は漏電に対応できるように導体部を接地しておくのが好ましい。これは、図３に示したスイッチ２１を切り替えることにより行うことができる。

【0068】

また、ＰＩＤを低減させるために、非発電時に定電圧電源１７により導体部に電位を供給する場合、太陽電池アレイを構成する太陽電池モジュールの開放電圧の３０％以上の電圧の絶対値を有する負電位をかけることが好ましい。例えば、開放電圧２５Ｖのモジュールで構成した太陽電池アレイの場合、非発電時に太陽電池モジュール開放電圧の３０％にあたる−７．５Ｖの電位を導体部に供給すれば、各太陽電池モジュールの各太陽電池セルに対して、導体部の電位が７．５Ｖ低くなるため、結果的にナトリウムイオン等が太陽電池セル近傍から導体部側に引き寄せられ、ＰＩＤを回復させることが可能である。この程度の電圧であれば、たとえ感電したとしても重大災害につながることは少ない。一方、太陽電池モジュール開放電圧の３０％未満である７．５Ｖ未満の絶対値を有する負電位を供給する場合では、非発電の時間ではＰＩＤの回復が間に合わず、７．５Ｖ以上の絶対値を有する負電位を供給する場合と比較してＰＩＤを抑制する効果は低い。

【0069】

次に、図５を参照しながら、本発明の太陽電池用システムの実施態様の他の例（第２の態様）を詳細に説明する。第１の態様と重複する説明は適宜省略する。

【0070】

まず、太陽電池アレイ１０を用意する。上記の第１の態様同様、太陽電池モジュール１１を直列接続した一系列の太陽電池アレイの端子は複数系列集められ、接続箱１２を介してパワーコンディショナー１３に接続される。さらに、太陽光により発電した電力を自家消費できるよう分電盤１４を介し、負荷（家庭用の電気機器）に接続する（図２参照）。また、電力系統へ逆潮流できるよう受電盤１５に接続する（図２参照）。その他、瞬時発電電力や積算発電電力量などをリアルタイムに表示する表示装置等も用意することができる。

【0071】

ＰＩＤを抑制するため、上記の第１の態様同様、この太陽光発電アレイ１０の各太陽電池モジュール１１の導体部（例えば、金属フレーム１６）を前述の通りアース線２０で連結し、終端に第１導線１８及びスイッチ２１を介して定電圧電源１７を接続する。定電圧電源１７の端子のもう一端はＡ〜Ｄ種接地工事で埋設された接地極１９に接続する。このとき、例えば、定電圧電源１７と太陽電池モジュールの結線間もしくは太陽電池モジュール１１と接地極１９との間の電流を計測できるよう電流計２２を差し込む。この電流計は導線の被覆を破ることのないクランプメーターでも構わない。定電圧電源１７に電流計の機能があれば、それを利用しても構わない。

【0072】

このようなシステムを組むことにより、電流計２２が電流を検知したとき、すなわち太陽電池モジュール１１の漏電を検知したとき、導体部（例えば、金属フレーム１６）への電位供給をストップでき、早期に太陽電池モジュール１１を故障の無いものに換えることができる。電流計を本システムに挿入することで、太陽光発電ロスを抑制できるだけでなく、安全性も高めることができる。

【0073】

次に、図６を参照しながら、本発明の太陽電池用システムの実施態様の他の例（第３の態様）を詳細に説明する。第１および第２の態様と重複する説明は適宜省略する。

【0074】

太陽電池モジュール１１を直列接続した一系列の太陽電池アレイ１０の端子を複数系列集め、接続箱１２を介してパワーコンディショナー１３に接続する。さらに、太陽光により発電した電力を自家消費できるよう分電盤１４を介し、負荷に接続する（図２参照）。また、電力系統へ逆潮流できるよう受電盤１５に接続する（図２参照）。その他、瞬時発電電力や積算発電電力量などをリアルタイムに表示する表示装置等も用意することができる。

【0075】

ＰＩＤを抑制するため、上記の第１および第２の態様同様、この太陽光発電アレイの各太陽電池モジュールの導体部（例えば、アルミフレーム１６）をアース線２０で連結し、終端に第１導線１８及びスイッチ２１を介して定電圧電源１７を接続する。このとき、定電圧源１７の端子のもう一端を直接、太陽電池モジュールの直列回路のケーブル２７に接点２３で接続し、ケーブル２７を介して太陽電池アレイ１０内で最も電位の低い太陽電池セル２４’に接続する。この際、定電圧電源１７の前後に電流計２２を設置し、電流計２２が漏電を検知したら本回路をオープンにできるようにスイッチ２１を設定しておくといっそう安全性が高まる。

【0076】

このような回路構成にすると、定電圧電源１７によって電位が供給されない場合でも、太陽電池モジュール内の太陽電池セルの電位は、太陽電池モジュールの導体部の電位に対して同一電位以上になる。これにより、電圧を印加した場合、外部要因に関係なく確実にセルと導体部（アルミフレーム）間に電位差を設けることが可能である。この際、上述の通り導体部側の電位を低くすることで、ＰＩＤをより確実に解消することが可能である。

【0077】

上記の第３の態様で説明したように、本発明の太陽光発電システムにおいて、太陽電池アレイ１０が複数の太陽電池セル２４を含み、定電圧電源１７の他端が第３導線２６に接続されており、第３導線２６を接地極１９に接続するのではなく、接点２３に接続することにより、第１導線１８が、定電圧電源１７及び第３導線２６を介して、太陽電池アレイ１０に含まれる複数の太陽電池セル２４の中で最も電位の低い太陽電池セル２４’に接続されていることもできる。このような構成により、導体部に供給される電位をより確実に太陽電池セルの電位より低くすることができる。

【0078】

次に、図７を参照しながら、本発明の太陽電池用システムの実施態様の他の例（第４の態様）を詳細に説明する。第１〜第３の態様と重複する説明は適宜省略する。

【0079】

本態様では、電位が供給される導体部として、金属フレーム（例えば、絶縁のためアルマイト処理が施されたアルミフレーム）１６ではなく、絶縁膜により金属フレームと絶縁された導電膜を用いる。図７は、太陽電池モジュール１１の金属フレームの装着方法を示している。図７において、太陽電池モジュール１１内のガラス、セル、封止材、バックシートからなるラミネート成型体７１の外周に導電性テープ７２、例えばアルミテープを装着し、導電性テープ７２を定電圧電源１７と接続し、太陽電池モジュールのガラスに外部から電圧が印加できる状態とする。導電性テープ７２と定電圧電源１７の接続は被覆導線７５により行うことができる。さらに導電性テープ７２上を絶縁性テープ７３、例えばブチルゴムテープで覆うことにより、絶縁し、その周りにアルミフレーム部品７４を組むことで太陽電池モジュール１１に金属フレーム（例えば、アルミフレーム）７６を装着する。導電性テープ７２や絶縁性テープ７３が透湿性の低いものであれば、より太陽電池モジュールの信頼性を向上させることができる。

【0080】

このように、太陽電池モジュールにおいて、電位が供給される導体部として、金属フレーム７６と電気的に絶縁された導電膜７２を用いることにより、たとえ定電圧電源１７により導体部に電位が供給されている時であっても、金属フレーム７６に接触しても感電事故等が起きる可能性をより低くすることができる。

【実施例】

【0081】

以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【0082】

（実施例１）
図５に示すような３．３８ｋＷ太陽光発電システムを用意した。太陽電池モジュール１１は一般的な単結晶ｐ型基板からなるシリコン太陽電池モジュールである。太陽電池モジュールは、封止材で封止され、さらに、白板強化ガラスとバックシートではさまれ、ラミネートされている。封止材にはＥＶＡ、バックシートにはＰＥＴ（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）の両側をデュポン社のテドラーＰＶＦ（Ｐｏｌｙ Ｖｉｎｙｌ Ｆｌｕｏｒｉｄｅ）フィルムで挟んだシートを用いた。この太陽電池モジュールは太陽電池セル６０枚を直列につないで作られ（いわゆる、６０直）、最大出力２６０Ｗの出力を有し、その公称開放電圧は３７．９Ｖ、公称短絡電流は９．１０Ａであった。本実施例では、これら太陽電池モジュール１３枚を直列に接続し、日当たりの良い場所に設置した。このように直列に接続された太陽電池モジュールを、接続箱１２を介し、パワーコンディショナー１３に接続した。この際のパワーコンディショナーは定格出力４．４ｋＷのものを用いた。太陽電池モジュール１１の設置角度は９０°から設置している場所の緯度を差し引いた角度が理想的であるが、太陽電池モジュール１１同士の距離を減らすため、より低くするのが一般的であり、本実施例では２０°とした。

【0083】

定電圧電源１７は最大で３５０Ｖまで印加可能なものを用い、その負極をスイッチ２１を介して、太陽電池アレイ１０の端に設置されている太陽電池モジュール１１のアルミフレーム１６のアース取り出し穴に導線ケーブル（図５の第１導線１８）で接続した。

【0084】

次に、太陽電池アレイ１０の端に設置されている太陽電池モジュールと、その他の太陽電池モジュールとは、このアース取り出し穴をアース線２０で結ぶ形で連結した。この際、第１導線１８又はアース線２０と、アルミフレーム１６との間は異種同士の金属の接触による腐食を防ぐため、ステンレス製のスターワッシャを利用し、ネジでしっかりと締め付けた。一方、定電圧電源１７の正極側はＣ種接地工事により接地極１９に接続した。本実施例では、電流計２２で電流を検知した場合、電流計から信号が発せられ、自動的に電位供給がストップするようスイッチ２１を設定しておいて、２４時間定電圧電源１７を接続し、アルミフレーム１６に−１８０Ｖの電位を供給し続けた。

【0085】

（比較例１）
太陽電池アレイ１０を実施例１と同様のモジュール構成として、図８に示すような太陽光発電システムを構築した。すなわち、各太陽電池モジュール１１のアルミフレーム１６のアース取り出し穴をアース線２０で接続し、アース線２０の端を接地する（接地極１９に接続する）接地工事を行うことにより、太陽光発電システムのアースをとることはしたが、定電圧電源、スイッチ、及び電流計は設けなかった。その他の点は実施例１と同一とした。

【0086】

（実施例２）
図６に示すような５．４０ｋＷ太陽光発電システムを用意した。太陽電池モジュール１１は単結晶ｎ型基板からなるシリコン太陽電池セルを直列接続した太陽電池モジュールである。封止材、バックシートは実施例１と同様のものを用いた。

【0087】

この太陽電池モジュールは６０直で最大出力２７０Ｗの出力を有し、公称開放電圧３８．５Ｖ、公称短絡電流は９．３５Ａであった。本実施例では、これらの太陽電池モジュール２０枚を直列に接続し、日当たりの良い場所に設置した。このように直列に接続された太陽電池モジュールを、接続箱１２を介し、パワーコンディショナー１３に接続した。この際のパワーコンディショナー１３は定格出力５．５ｋＷのものを利用した。太陽電池モジュール１１の設置角度は、本実施例でも実施例１と同様に、２０°とした。

【0088】

本実施例では、感電の可能性をより低くするため、図７に示すように、アルミフレーム装着前に、ラミネートされた白板強化ガラス／ＥＶＡ／太陽電池セル／ＥＶＡ／バックシートからなるラミネート成型体７１の周りをアルミテープ７２で囲み、さらにその周りをアルミテープ７２とアルミフレーム７６とが導通しないようブチルゴムテープ７３を用いて囲って絶縁した。その後、アルミフレーム部品７４を組んだ。この際、アルミテープ７２に電位を供給できるよう、アルミテープ７２に接触させた被覆導線７５をアルミフレーム７６の脇から、太陽電池モジュールの背面側へ出した。

【0089】

本実施例においても、定電圧電源１７は最大で３５０Ｖまで印加可能なものを利用し、その負極を、スイッチ２１を介し、太陽電池アレイ１０端に設置されている太陽電池モジュールのアルミテープ７２と導通させている一方の被覆導線７５に接続した。次に、太陽電池アレイ１０中の別の太陽電池モジュール１１とも被覆導線７５を結ぶ形で連結した。一方、定電圧電源１７の正極側は図６に示すように太陽電池アレイ回路の低電位側の接点２３に接続した。

【0090】

本実施例ではスイッチ２１を常時定電圧電源１７側にし、接点２３に対して−１０Ｖの電位をアルミテープ７２に供給した。本実施例においても、電流計２２で電流を検知した場合は、電流計から信号が発せられ、即刻、電位供給がストップするようフィードバック回路を導入しておいた。

【0091】

（比較例２）
太陽電池アレイを実施例２と同様のモジュール構成として、図８に示すような太陽光発電システムを構築した。すなわち、各太陽電池モジュールのアルミテープをアース線２０で接続し、アース線２０の端を接地する接地工事を行うことにより、太陽光発電システムのアースをとることはしたが、定電圧電源およびスイッチは設けなかった。その他の点は実施例２と同一とした。

【0092】

（実施例３）
実施例２と同一のシステム構成の５．４０ｋＷ太陽光発電システムシステムを用意した。ただし、本実施例では、感電や漏電といった安全性の観点から、スイッチ２１を夜間（非発電時）にのみ定電圧電源１７側に切り替え、昼間（発電時）は接点２３側に切り替えた（図６参照）。その際、夜間（非発電時）においては、接点２３に対して太陽電池モジュールの開放電圧の約３０％にあたる（３０％をやや上回る）−１２Ｖの電位をアルミテープ７２（図７参照）に供給した。その他の運営方法は実施例２と同一とした。

【0093】

（実施例４）
実施例３と同一のシステム構成の５．４０ｋＷ太陽光発電システムを用意した。ただし、夜間（非発電時）においては、接点２３に対して太陽電池モジュールの開放電圧の３０％を下回る−９Ｖの電位をアルミテープ７２（図７参照）に供給した。その他の運営方法は実施例３と同一とした。

【0094】

実施例１〜４、比較例１、２において、太陽光発電システムに太陽電池モジュールを装着する前に、初期の太陽電池電気特性を太陽電池モジュール用のソーラーシミュレーターで測定した。測定する太陽電池モジュールは、いずれも太陽電池アレイの中で最も低電位側の太陽電池モジュールとした。測定に用いた照射光のスペクトルはＡＭ１．５Ｇｌｏｂａｌ／ＣｌａｓｓＡ、その強度は１ｋＷ／ｍ^２である。ソーラーシミュレーターは、少数キャリヤライフタイムが比較的長い結晶系太陽電池でも正確に測定可能なパルス長が５０ミリ秒のロングパルスのものを用いた。

【0095】

次に太陽電池モジュール内の太陽電池セルと金属フレーム（又はアルミテープ）との間に実際にどの程度の電圧が印加されているかを調べるために、図９に示す要領で昼間と夜間の各モジュールの金属フレーム（又はアルミテープ）と太陽電池セルとの電位差を測定した。

【0096】

テスター９４を用意し、一方の端子針（テスター＋端子）９５でアルミフレーム（又はアルミテープ）９２を、もう一方の端子針（テスター−端子）９６で太陽電池モジュールを直列に結ぶケーブルに接触させて、電位差を測定した。実際はアルミフレームもケーブルも感電防止のため被覆されており、アルミテープは絶縁性テープで覆われているので、測定には工夫が必要である。例えば、アルミフレームに対してはアース端子用の穴のアルマイト処理が施されていない箇所にテスターの針（テスター＋端子９５）を当てればよい。一方、太陽電池モジュールを直列に結ぶケーブル９７（すなわち、太陽電池モジュール裏面９０に設けられたジャンクションボックス９１同士を接続する導線）に直接、テスターの針を当てるには、被覆をむく必要があるので、問題がある。この場合は、例えば太陽電池モジュールのケーブル９７のコネクター９３に合う雄雌のコネクターを両端に持ち、かつその中間点辺りの被覆を故意に剥がした検査用補助ケーブル９８を用意し、それを太陽電池モジュール間のケーブル９７に接続し、故意に被覆を剥がした箇所にテスターの針（テスター−端子９６）を当てればよい。こうすることにより、電位差を測定することが可能である。

【0097】

低電位側の太陽電池モジュールから調べた金属フレーム（又はアルミテープ）に対する太陽電池モジュール内の太陽電池セルの電位の測定結果を図１０および図１１に示す。本測定では低電位側の端子とフレーム(又はアルミテープ)の電位差を測定したことから、図１０、図１１で示される値は、正確には「アルミフレーム(又はアルミテープ)に対するモジュール内一番目の太陽電池セルの電位」と言うことができる。図１０は実施例１及び比較例１の測定結果であり、図１１は実施例２、比較例２、及び、実施例３の測定結果である。ここで横軸の番号は測定した太陽電池モジュールの番号を表す。

【0098】

実施例１では、−１８０Ｖの電位を太陽電池モジュール１１のアルミフレーム１６に印加し続けているため、相対的に太陽電池モジュール１１内の太陽電池セル２４の電位が高くなり、昼間（発電時）、最も電位が低い端の太陽電池モジュール内のセルでもアルミフレーム１６に対し、その電位は０Ｖ以上となった。よって、このシステムの反対の端では、太陽電池モジュール１１のアルミフレーム１６に対する電位は３６０Ｖ以上となった。こうすることにより、基本的に実施例１のシステム内で太陽電池セルの電位がアルミフレーム１６より低くなる箇所は無くなった。夜間（非発電時）は太陽電池が発電しないことから各太陽電池モジュール毎の昇圧は見られず、アルミフレーム１６に電位を供給することによって生じる電圧差１８０Ｖ分だけ、どの太陽電池モジュール内の太陽電池セルのアルミフレーム１６に対する電位も高くなった。

【0099】

一方、比較例１では、昼間は基本的に低電位側の太陽電池モジュール内の太陽電池セルの電位はアルミフレーム１６に対しマイナスを示し、高電位側の太陽電池モジュール内の太陽電池セルの電位はアルミフレーム１６に対しプラスを示した。つまり、太陽電池システムのうち、約半分の太陽電池の電位がアルミフレーム１６に対してマイナスを示し、ナトリウムイオンを太陽電池セル側へ引き寄せるような状況を作り出していた。なお、図１０に示すように、いくつかの太陽電池モジュールは規則的な昇圧による電位を示さないものが見られたが、測定ではしばしばこのような現象が観測される。詳細は分からないが、恐らく、アースが完全になされておらず、フローティング状態となって、電位が定まらないためと考えられる。

【0100】

実施例２では、−１０Ｖを印加し続けた結果、実施例１と同様に、アルミテープ７２に対してマイナス電位となる太陽電池セルは見られなくなった。また、時折、いくつかの太陽電池モジュールで電位が予想から外れて観測されるようなことはなくなった。これは、定電圧源の負極側を太陽電池アレイの中の最も電位が低い太陽電池セルと接続したことによる。これにより、フローティング状態の太陽電池モジュールが無くなったことによると考えられる。なお、この実施例２の夜間のアルミテープとの電位差は図１１内で示さなかったが、どの太陽電池モジュールの太陽電池セルもアルミテープに対して＋１０Ｖ近辺の電位が観測された。

【0101】

比較例２では比較例１と同様のアルミテープとの電位差の傾向を示した。夜間（非発電時）は発電しないのでアルミテープの電位に対してほぼ０Ｖであった。一方、昼間（発電時）は、約半分の太陽電池モジュール（低電位側の太陽電池モジュール）がアルミテープの電位に対してマイナス電位を示し、これらの太陽電池モジュールがＰＩＤの脅威に晒されているのがわかる。

【0102】

実施例３では夜間（非発電時）のみ太陽電池モジュールの開放電圧の約３０％にあたる（３０％をやや上回る）電位を供給しており、実際に電位を測定してみると、夜間（非発電時）ではどの太陽電池モジュールもアルミテープの電位に対して１２Ｖ前後の値が得られた。また実施例４では夜間（非発電時）のみ太陽電池モジュールの開放電圧の３０％未満にあたる電位を供給した結果、図１１では図示していないが、測定すると夜間（非発電時）では太陽電池モジュール内の太陽電池セルのアルミテープに対する電位は９Ｖ±１Ｖの範囲を示した。

【0103】

４０日後、太陽電池モジュールの性能がどのように変化したか調べるため、実施例１〜４、比較例１〜２について、太陽電池モジュールを架台から外し、前記ソーラーシミュレーターを用いて、太陽電池電気特性を調べた。測定する太陽電池モジュールは、上記と同様にいずれも太陽電池アレイの中で最も低電位側の太陽電池モジュールとした。測定条件は上記と同条件である。測定結果を表１に示す。

【0104】

表１は、パワーコンディショナーの負極に直接につながっている太陽電池モジュールの初期データと４０日間設置した後のデータを示すものである。すなわち、表１のデータは、太陽電池セルの電位が太陽光発電システム内で最も低く、ナトリウムイオンが太陽電池セル側に最も引き寄せられやすい太陽電池モジュールの特性である。つまり、ＰＩＤが最も発現しそうな太陽電池モジュールの特性と言ってよい。ちなみに、実施例１〜４、比較例１、２のいずれにおいても装着期間中、電流計２２はゼロであり、漏電等はなく、太陽電池モジュールを交換することは無かった。

【0105】

また、実施例２および比較例２の太陽電池モジュールについて、太陽電池セルの受光面側のｐｎ接合に対し順方向に電流を流し、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）発光した像（以下、ＥＬ像と称する）をカメラで撮影した。その結果を図１２に示す。ここで、図１２（ａ）は実施例２のＥＬ像であり、図１２（ｂ）は、比較例２のＥＬ像である。

【0106】

【表1】

【0107】

表１からわかるように、太陽電池のモジュールの外部から負電位をアルミフレームに供給し、アルミフレームの電位を太陽電池セルの電位より意図的に低くした場合、実施例１では、比較例１と比べて、フィルファクタおよび最大出力が低下しなかったことがわかる。これは、ＰＩＤの原因であるナトリウムイオンを太陽電池セル近傍に集積させていないことによる。一方、比較例２では、比較例１と劣化の形態が異なるのか、短絡電流、開放電圧が低下し、結果、最大出力の低下を招いた。実施例２では、アルミテープの電位を太陽電池セルの電位より意図的に低くしたので、やはり劣化が見られなかった。夜間（非発電時）のみ接点２３に対して負電圧を供給した実施例３及び実施例４では、供給する負電位の絶対値が少ない実施例４で太陽電池特性の劣化が少し見られた。これは、実施例４では供給する負電位の絶対値が実施例３に比べて小さいため、昼間（発電時）に発現したＰＩＤの回復の程度が実施例３よりも小さいことを示す。よって、ＰＩＤを抑制するためには、太陽電池モジュールの開放電圧の約３０％以上にあたる電圧の絶対値を有する負電位を供給することが好ましい。

【0108】

上記結果は、図１２のＥＬ像を見ればよりはっきりとする。図１２に示すように、外部から負電位を供給しなかった比較例２の最も低電位側の太陽電池モジュールのＥＬ像はアルミフレーム近傍が暗くなり（図１２（ｂ）参照）、ＰＩＤが発現していることが確認できる。一方、外部から負電位を供給し、アルミテープの電位を太陽電池セルの電位と同等かそれよりも低くした実施例２では、ＥＬ像に影は見られない。むしろアルミフレーム近傍の太陽電池セルは明るく見え、さらに特性が良くなっているようにも見える（図１２（ａ）参照）。このように、本発明のようにモジュールのアルミフレーム（又はアルミテープ）に定電圧電源によって電圧を供給することがＰＩＤ対策になることがわかる。

【0109】

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

【符号の説明】

【0110】

１０…太陽電池アレイ、 １１…太陽電池モジュール、 １２…接続箱、
１３…パワーコンディショナー、 １４…分電盤、 １５…受電盤、
１６…金属フレーム（アルミフレーム）、 １７…定電圧電源、
１８…第１導線、 １９…接地極、 ２０…アース線、 ２１…スイッチ、
２２…電流計、 ２３…接点、 ２４、２４’…太陽電池セル、 ２５…第２導線、
２６…第３導線、 ２７…ケーブル、
７１…ラミネート成型体、 ７２…導電膜（導電性テープ、アルミテープ）、
７３…絶縁膜（絶縁性テープ、ブチルゴムテープ）、 ７４…アルミフレーム部品、
７５…被覆導線、 ７６…アルミフレーム、
９０…太陽電池モジュール裏面、 ９１…ジャンクションボックス、
９２…金属フレーム（アルミフレーム）又は金属テープ（アルミテープ）、
９３…コネクター、 ９４…テスター、 ９５…テスター＋端子、
９６…テスター−端子、 ９７…ケーブル、 ９８…検査用補助ケーブル。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】