JP2000307144A

JP2000307144A - 太陽電池アレイ、その修繕方法及び太陽電池発電システム

Info

Publication number: JP2000307144A
Application number: JP11115605A
Authority: JP
Inventors: Satoru Shiomi; 哲塩見; Yuji Inoue; 裕二井上; Hidehisa Makita; 英久牧田; Makoto Sasaoka; 誠笹岡
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-04-23
Filing date: 1999-04-23
Publication date: 2000-11-02
Anticipated expiration: 2019-04-23
Also published as: JP3604948B2

Abstract

(57)【要約】【課題】限られた太陽電池モジュール設置可能エリア
において、太陽電池アレイ全体の出力電力を効率良く得
ることができ、また、デザイン上好ましい構成が可能で
ある設計自由度の高い太陽電池アレイを提供する。【解決手段】電流定格の異なる太陽電池モジュールを
少なくとも一つ電気接続した太陽電池ストリングを、少
なくとも一つ含むことを特徴とする太陽電池アレイ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池アレイ及び
該太陽電池アレイを用いた太陽電池発電システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】地球環境問題が深刻化するなかで、火力
発電、原子力発電などのように有害な副産物を生成する
というようなことのないクリーンエネルギーとして、太
陽光エネルギーは近年、非常に注目されるようになっ
た。最近では、一般住宅向け太陽光発電系統連系システ
ムが従来より安価になってきており、今後益々の普及が
期待されている。

【０００３】太陽光発電システムを構築する場合には、
太陽電池モジュールの特性に応じて所望の電圧が得られ
るように太陽電池モジュールを電気的に接続して太陽電
池ストリングを構成し、所望の出力容量が得られるよう
に太陽電池ストリングを並列に接続し、太陽電池アレイ
を構成する。

【０００４】系統連系システムでは、太陽電池の出力先
である系統連系インバータの入力電圧に応じて、太陽電
池モジュールの直列数の選択可能範囲が決まる。これら
を基に、所望の容量が得られるように、太陽電池モジュ
ールの直列数と太陽電池ストリングの並列数を決定し、
太陽電池アレイを構成していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、現状の日本
の住宅事情を省みると、太陽電池で発電された電気を系
統連系で売電する発電容量が、買電する電力容量より多
くなる発電量が期待出来る太陽電池設置面積を屋根に持
っている住宅は非常に少ないと言わざるを得ない状況に
ある。その為、太陽電池アレイを設置する屋根スペース
には余すところ無く太陽電池を設置したいが、太陽電池
モジュールの形状や大きさによる制約や、太陽電池特性
による制約、インバータの入力電圧による制約等があ
り、なかなか所望の電力を得られる太陽電池アレイを効
率良く構成できない状況にある。

【０００６】今、仮に上記のような事情を抱える一般住
宅の例として、図１のような住宅の屋根に太陽電池モジ
ュールを設置することを考える。使用する太陽モジュー
ルは、図５に示す開放電圧は２Ｖ、短絡電流は５Ａの縦
葺型モジュールＡタイプとする。

【０００７】図２のように縦葺Ａタイプ太陽電池モジュ
ールを上記屋根へ設置する場合について考える。

【０００８】インバータの入力電圧範囲は限定されてお
り、太陽電池モジュールの特性から、選択可能な直列数
は１５から２０の範囲に限定されてしまう。その結果、
実際に設置可能な太陽電池モジュールの枚数は、１５、
１６、１７、１８、１９、２０のいずれかの倍数を選択
せざるをえなくなる。これより、最大設置可能な太陽電
池モジュールは１６直列の太陽電池ストリング×３並列
＝４８枚となる。

【０００９】しかし、この屋根の太陽電池設置可能面積
は横８．４ｍ×縦６ｍ＝５０．４ｍ²であるが、Ａタイ
プモジュールの外寸は５００ｍｍ×２ｍである為、縦方
向は３枚並べると丁度収まるが、横方向は０．５ｍ×１
６＝８ｍとなり、０．４ｍ余る為、余剰スペース１０１
が発生する。

【００１０】その結果、この余剰スペース１０１には太
陽電池モジュールを設置することが出来ず、通常、該ス
ペースには非太陽電池モジュールを設置する。

【００１１】通常は、これらの余剰スペースには、太陽
電池モジュールと同じ形状で太陽電池セルが使用されて
いないダミーモジュールや、同形状の金属等の一般屋根
材が設置されるが、太陽電池モジュールとの外観上の違
いが出易く、屋根のデザイン上好ましくないことや、せ
っかくの太陽電池モジュール設置可能スペースを無駄に
する為、限られたスペースにおいて、発電量が十分に利
用できないという問題があった。

【００１２】本発明の目的は、電流定格の異なるモジュ
ールを組み合わせた太陽電池ストリングを配置すること
で、限られた太陽電池モジュール設置可能エリアにおい
て、太陽電池アレイ全体の出力電力を効率良く得ること
ができ、また、デザイン上好ましい構成が可能である設
計自由度の高い太陽電池アレイ構成方法を提供すること
にある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為
に、本発明者らは電流定格の異なる太陽電池モジュール
を少なくとも一つ配置した太陽電池アレイを構成し、太
陽電池アレイの出力電力を最大電力追従装置を搭載した
電力変換手段を介して負荷に電力供給する太陽電池発電
システムとしたことで、限られた設置面に設置する太陽
電池アレイにおいて、全体としての発電量を向上するこ
とができることを発見した。

【００１４】本発明によれば、例えば図２のように、こ
れまでは縦葺Ａタイプ太陽電池モジュールでは４８枚し
か設置できなかったが、上記の本発明の手段を用いて太
陽電池アレイ構成を検討すると、従来Ａタイプモジュー
ル４８枚に加えて、図３に示すように、幅の狭いＢタイ
プモジュール（図５）を余剰スペースに設置することが
できる。

【００１５】このように、Ａタイプ、Ｂタイプという同
じ縦葺型モジュールではあるが、電流定格、セル面積、
モジュール面積の異なる太陽電池モジュールを直列接続
することで、太陽電池モジュール設置可能面に無駄な余
剰スペースを作ることなく設置することが可能となり、
屋根面全体に太陽電池モジュールを設置できることによ
り、非常に設計自由度が上がると共に、デザイン上や外
観上非常に優れ、且つ、出力も増加する。

【００１６】また、建材一体型太陽電池モジュールを使
用することで、より多くの面積に設置可能で、デザイン
性を重視した外観上優れた太陽電池アレイを設計するこ
とも可能となることに加え、架台等を予め設置する必要
が無く、直接太陽電池モジュールを設置できることによ
り、施工性に非常に優れる。

【００１７】更に、太陽光受光の観点から、屋根面に設
置することでより多くの日射を得ることが出来る。加え
て、デザイン性の優れた太陽電池アレイ設計が可能であ
る為、非常にデザイン性の高い屋根とすることができ
る。

【００１８】また、日射量、温度等によって太陽電池ア
レイの出力がかなり変動するが、太陽電池アレイの動作
点電圧や動作点電流を変動させて、変動させた時の電力
変動を調べて、太陽電池アレイの最大電力または最大電
力近傍の動作点を追尾する最大電力追従制御、所謂ＭＰ
ＰＴ制御を行う最大電力追従装置を電力変換装置内に搭
載した太陽光発電システムとすることで、常に太陽電池
アレイの最大出力を得ることが出来る。

【００１９】本発明は、本発明者らの研究から得られた
以下の知見によるものである。

【００２０】一般的な太陽電池の特性とは、一般的に図
６に示すように電流（Ｉ）−電圧（Ｖ）特性で表わされ
る。縦軸との交点の電流値が短絡電流（Ｉｓｃ）、横軸
との交点の電圧値が開放電圧（Ｖｏｃ）である。太陽電
池のＩ−Ｖ特性はＩ−Ｖ線中のどの点で動作するかは負
荷の持つ抵抗値によって決まることになる。図６中の数
本の直線は、いくつかの抵抗（Ｒ１，Ｒ２、Ｒ３）に対
応する動作点を示し、その時の動作電流をＩｏｐ、動作
電圧をＶｏｐと呼ぶ。

【００２１】各動作点での電流値（Ｉｏｐ）と電圧値
（Ｖｏｐ）の積が、その負荷に供給される電力であるか
ら、ある動作点（Ｒ２）での電力値（Ｐｏｐ）は図６中
に斜線で示す四角形の面積で表わされる。

【００２２】曲線の各点に対応する電力値を、電圧関数
として表わすと図７のようになり、ある動作点で電力値
は最大となる。この最大値が一定の照度下で負荷に供給
し得る最大電力（Ｐｍａｘ）と呼び、Ｐｍａｘに対応す
る電流値と電圧値をそれぞれ最適動作電流（Ｉｍｐ）、
最適動作電圧（Ｖｍｐ）と呼ぶ。

【００２３】一般的に、これらのＩ−Ｖ特性に関する諸
特性値は、ＡＭ１．５、１００ｍＶ／ｃｍ²、２５℃の
条件下での値として示される。

【００２４】ここで、太陽電池特性の異なる太陽電池ス
トリングを組み合わせて太陽電池アレイを構成すると、
ＩＶカーブのマッチングが取れないことによる出力の低
下、所謂「ＩＶミスマッチ損失」が生じる。その為、こ
れまで太陽電池アレイを構成する場合、出力特性の同じ
太陽電池モジュールを直列接続して太陽電池ストリング
を構成し、出力特性の同じ太陽電池ストリングを並列接
続していた。

【００２５】しかし、太陽電池特性の異なる太陽電池ス
トリングを組み合わせて太陽電池アレイを構成し、各太
陽電池ストリングの最適動作電圧のずれが比較的小さい
ような場合では、太陽電池アレイの最適動作電圧が各太
陽電池ストリングの最適動作電圧の間に位置する。その
為、各太陽電池ストリングの最適動作電圧から見た太陽
電池アレイの最適動作電圧に対する電圧ずれ量は、各太
陽電池ストリング間の電圧ずれより小さくなる。よっ
て、ＩＶミスマッチによる電力低下は実用上問題の無い
レベルに抑えられる。

【００２６】特に、各太陽電池ストリングの最適動作電
圧のずれが小さい場合は、太陽電池アレイの電圧（Ｖ）
−電力（Ｐ）特性曲線がピークを一つだけ有する。その
為ＩＶミスマッチ損失がより抑えられ、電力低下は殆ど
無く、効率の非常に高い太陽電池アレイを構成できる。

【００２７】更に、最大電力追従装置を搭載した電力変
換装置を介して負荷に電力を供給するシステムにしたこ
とにより、常に太陽電池アレイとして最大出力を得るこ
とが出来る。

【００２８】例えば、図８に示すように、開放電圧が１
Ｖ，短絡電流が１Ａという標準の太陽電池モジュールを
使用する太陽電池アレイに、開放電圧が１Ｖ，短絡電流
が０．５Ａという電流定格の低い太陽電池モジュールを
組み込んだ太陽電池アレイについて考える。

【００２９】まず、１Ｖ、１Ａの太陽電池モジュールを
５モジュールと１Ｖ，０．５Ａの太陽電池モジュールを
２モジュール直列接続した太陽電池ストリングＩと、１
Ｖ、１Ａの太陽電池モジュールを７モジュール直列接続
した太陽電池ストリングＩＩを並列接続した太陽電池ア
レイ（ａ）の場合、太陽電池アレイ（ａ）全体の電圧
（Ｖ）−電力（Ｐ）特性は図９のようになる。

【００３０】この時の太陽電池ストリングＩの最適動作
電圧は３．２７１９Ｖ、太陽電池ストリングＩＩの最適
動作電圧は５．１８６４Ｖであるから、各太陽電池スト
リング間の電圧ずれは１．９１４５Ｖと非常に大きい。
また太陽電池アレイ（ａ）の最適動作電圧は５．３９０
０Ｖであるから、太陽電池アレイ（ａ）と太陽電池スト
リングＩ、太陽電池ストリングＩＩのそれぞれの最適動
作電圧との「電圧ずれ量」は、各々２．１１８１Ｖ、
３．４７５５Ｖであり、太陽電池アレイ（ａ）と各スト
リングの「電圧ずれ量」が非常に大きい太陽電池アレイ
である。なお、最大電力は６．９１０６Ｗである。

【００３１】この時のＩＶミスマッチ損失は１４．３８
３％と非常に大きく、効率の非常に悪い太陽電池アレイ
構成となっている。

【００３２】もう一つの例として、Ｖｏｃ＝１Ｖ、Ｉｓ
ｃ＝１Ａの標準太陽電池モジュールを５モジュールに、
Ｖｏｃ＝１Ｖ，Ｉｓｃ＝０．９Ａという電流定格の小さ
い太陽電池モジュールを２モジュール直列接続した太陽
電池ストリングＩＩＩと、１Ｖ、１Ａの太陽電池モジュ
ールを７モジュール直列接続した太陽電池ストリングＩ
Ｖを並列接続した太陽電池アレイ（ｂ）の場合、太陽電
池アレイ（ｂ）全体の電圧−電力特性は図１１のように
なる。

【００３３】この時の太陽電池ストリングＩＩＩの最適
動作電圧は５．２３４４Ｖ、太陽電池ストリングＩＶの
最適動作電圧は５．１８６４Ｖであるから、各太陽電池
ストリング間の電圧ずれは０．０４８Ｖと非常に小さく
抑えられている。また太陽電池アレイ（ｂ）の最適動作
電圧は５．２２２０Ｖであるから、太陽電池アレイ
（ｂ）と太陽電池ストリングＩＩＩ、太陽電池ストリン
グＩＶの最適動作電圧との「電圧ずれ量」は、各々０．
０１２４Ｖ、０．０３５６Ｖである。なお、最大電力は
８．５２２４Ｗである。

【００３４】この時のＩＶミスマッチ損失は０．５３５
％と非常に小さく抑えられ、非常に効率の良いアレイ構
成であることが分かる。

【００３５】上述の２つの例を比較すると、太陽電池ア
レイ（ａ）より太陽電池アレイ（ｂ）の方が、「電圧ず
れ量」は非常に小さく、ＩＶミスマッチ損失が非常に小
さく抑えられ、非常に効率が良い太陽電池アレイ構成で
あることが分かる。

【００３６】このように、電力ピークを一つにする範囲
内で太陽電池アレイを構成することで、設置される太陽
電池モジュールの電流定格の違いをアレイ構成の制約か
ら外すことが出来、セル面積やモジュール面積の異なる
デザイン上好ましい太陽電池を設置できる。この方法
は、特に電流定格の小さいものを太陽電池アレイに組み
込む場合にＩＶミスマッチ損失を小さくし、アレイ全体
の出力電力をより効率良く発生させる為に有効である。

【００３７】また、フィルファクター（Ｆ．Ｆ．）の低
い太陽電池の場合、例えばアモルファスシリコン太陽電
池であれば、最適動作点付近でのＩＰ特性曲線の形状が
なだらかであり、特に電力低下が抑制され、より適して
いる。

【００３８】更に、電流定格の異なる太陽電池モジュー
ルを同一太陽電池アレイに設置できることにより、太陽
電池アレイ設置面に余剰スペースを発生させず、可能な
限り設置面に太陽電池を設置可能である。また、屋根材
一体型太陽電池などの建材一体型太陽電池の場合、太陽
電池設置可能面の全体に太陽電池モジュールを設置で
き、特に好ましい。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の太陽電池アレイ及
びその太陽電池アレイを利用した太陽光発電システムの
実施態様例について説明する。尚、本発明はこの例に限
られるものではない。

【００４０】図１２〜１４を用いて、本発明の太陽電池
アレイ構成についての一例を示す。

【００４１】図１２は、ある住宅の屋根面（太陽電池設
置可能エリア縦６ｍ×横７ｍ）に太陽電池アレイ５−１
を設置した上面図である。ここで使用する縦２ｍ×横２
ｍのアルミフレーム付き結晶系太陽電池モジュール
（ｉ）では、１２枚設置可能なエリアがあるが、縦６ｍ
×横１ｍの余剰スペース５０１が生じる。

【００４２】本発明によれば、図１３に示すように、そ
の余剰スペース５０１にモジュール面積の異なる縦２ｍ
×横１ｍのアルミフレーム付き結晶系太陽電池モジュー
ル（ｉｉ）を３枚を設置することにより、合計で１５枚
設置することが可能となり、太陽電池アレイ５−２を構
成できる。なお、太陽電池モジュール（ｉ）と太陽電池
モジュール（ｉｉ）は太陽電池モジュール面積が異なる
だけではなく、電流定格、セル面積、セルの電気特性も
異なるモジュールである。

【００４３】このように、電気特性の異なる太陽電池モ
ジュール（ｉ）と太陽電池モジュール（ｉｉ）とを直列
接続して太陽電池ストリングを構成し、それらを並列接
続した太陽電池アレイを設置することにより、太陽電池
モジュール設置可能エリア全てに太陽電池モジュールが
設置できた構成となっている。

【００４４】次に図１４に本発明が適用される太陽光発
電システムの構成の一例を上記太陽電池アレイ５−２を
例にとって示す。

【００４５】所望の電圧が得られるように太陽電池モジ
ュールを電気接続して太陽電池ストリングを構成し、所
望の出力容量が得られるように太陽電池ストリングを並
列接続して太陽電池アレイ５−２を構成する。

【００４６】太陽電池アレイ５−２内の個々の太陽電池
ストリングの出力電力は日射量や各ストリングの特性差
に起因する逆電流を防止するブロッキングダイオードを
介して接続箱５０５で集められ、更に最大電力追従装置
を搭載した電力変換装置５０６を介して、常に太陽電池
アレイ５−２としての最大電力が負荷５０７に供給され
る。負荷５０７として、電熱負荷や電動機負荷、或いは
商用交流系統、及びそれらの組み合わせがある。

【００４７】（太陽電池）本発明の太陽電池アレイに使
用される太陽電池は特に限定はなく、シリコン半導体と
しては単結晶シリコン半導体、多結晶シリコン半導体、
微結晶シリコン半導体、アモルファスシリコン半導体等
が使用出来、化合物半導体としては、ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体、Ｉ−ＩＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体等が使用できる。

【００４８】（太陽電池モジュール）本発明の太陽電池
モジュールの形態として特に限定はなく、瓦棒葺きタイ
プや横葺タイプ等の建材一体型、交換可能型、着脱可能
型や、従来からあるアルミフレーム付きタイプ等様々な
形態がある。

【００４９】なお、ここで言う建材一体型太陽電池モジ
ュールとは既設屋根上に架台等を設置し、その上に太陽
電池モジュールを載せるタイプではなく、太陽電池モジ
ュール自身が屋根材の機能を果たし、且つ太陽電池の機
能を持ち合わせるものである。従って、上記太陽電池モ
ジュールは屋根としての機能を兼ねることができるた
め、トータルコストを安くすることができ、また、外観
上も従来の屋根と同様の形状に加工することができるた
め、既存の建築物との違和感が無く、且つデザイン自由
性を高くすることができる。

【００５０】また着脱可能型、交換可能型太陽電池モジ
ュールとは、一度アレイを設置した後、故障が発生し、
故障した太陽電池モジュールを取り外して、新しい太陽
電池モジュールに容易に交換が可能なタイプを言い、一
枚毎の交換が可能である為メンテナンス性に優れる。

【００５１】（太陽電池ストリング）本発明の太陽電池
ストリングとは、所望の電圧・電流値を得る為に、前記
太陽電池モジュールが直並列に接続された一群を言う。

【００５２】（太陽電池アレイ）本発明の太陽電池アレ
イとは、所望の電圧・電流値を得る為に、前記太陽電池
ストリングが並列に接続され、まとめられた全体を言
う。

【００５３】なお、一般的に、太陽電池モジュールを単
にモジュール、太陽電池ストリングを単にストリング、
太陽電池アレイを単にアレイと呼ぶ場合もある。

【００５４】（バイパスダイオード）太陽電池モジュー
ルにはパーシャルシェイドを想定し、ある太陽電池セル
や太陽電池モジュールが陰になることで、他の太陽電池
セルや太陽電池モジュールの電流より極端に電流が低下
した場合に太陽電池セルに逆バイアスがかかることを防
ぐ為に、バイパスダイオードが太陽電池に設けられてい
る。

【００５５】本発明のバイパスダイオードの種類として
は、亜酸化銅整流器、セレン整流器、点接触ダイオー
ド、ボンド形ダイオード、合金（アロイ）形接合ダイオ
ード、拡散形接合ダイオード、成長形接合ダイオード等
が限定なく適用可能である。

【００５６】（ブロッキングダイオード）パーシャルシ
ェイド等の日射量条件等により複数の太陽電池ストリン
グの夫々の電圧が極端に異なる場合、極端に電圧の低い
太陽電池ストリングに逆流が流れようとすることがあ
る。その逆流を防ぐ為に各太陽電池ストリングにブロッ
キングダイオードが接続箱内に設けられている。

【００５７】本発明のブロッキングダイオードの種類と
しては、亜酸化銅整流器、セレン整流器、点接触ダイオ
ード、ボンド形ダイオード、合金（アロイ）形接合ダイ
オード、拡散形接合ダイオード、成長形接合ダイオード
等が限定なく適用可能である。

【００５８】（設置面）本発明における設置面は特に限
定はなく、太陽電池設置可能な面、場所全てを言う。具
体的には、下地材・屋根板・瓦等を含む屋根（軒・棟・
ケラバ等、屋根の各個所を含む）、外壁、ベランダ、バ
ルコニー、カーポート、防音壁、或いは太陽電池専用架
台等、太陽電池モジュールを設置可能な所全てである
が、太陽光有効利用の観点から、特に好ましくは屋根面
である。

【００５９】（電力変換装置）電力変換装置として特に
限定はなく、パワートランジスタ、パワーＭＯＳＦＥ
Ｔ、ＩＧＢＴ、ＧＴＯ等の自己消弧型スイッチングデバ
イスを用いたＤＣ／ＤＣコンバータ、自励式ＤＣ／ＡＣ
インバータ等がある。この電力変換装置は、ゲートパス
のＯＮ／ＯＦＦを制御することで電力潮流、入出力電
圧、出力周波数等を制御できる。

【００６０】（最大電力追従装置）太陽電池アレイは、
日射、気温等の様々な条件により、各太陽電池ストリン
グの発電量が異なる。それによって、各太陽電池ストリ
ングの発電量の割合の違いにより太陽電池アレイの最大
出力動作電圧は変化するが、太陽電池アレイの出力が最
大になるように、太陽電池アレイの動作点を制御する為
の装置であり、通常電力変換装置内に搭載されている。
また、最大電力追従させることをＭＰＰＴ制御と呼び、
その装置をＭＰＰＴ制御装置とも呼ぶ。

【００６１】（接続箱）各太陽電池ストリングの電流を
集電し、電力変換装置に供給する装置である。

【００６２】

【実施例】以下に本発明の太陽電池アレイ及びその太陽
電池アレイを利用した太陽光発電システムの実施例につ
いて説明する。尚、本発明はこの例に限られるものでは
ない。

【００６３】（実施例１）本発明の太陽電池アレイ構成
及びアレイの出力特性についての一例を示す。

【００６４】図１は本発明の太陽電池アレイを設置する
屋根を備えた一般住宅の斜視概念図であり、図２は従来
の設置方法による太陽電池アレイ１を配置した前記屋根
南面の概念図、図３は本発明による手段を用いて設置し
た太陽電池アレイ２を配置した前記屋根南面の概念図、
図４は図３の太陽電池アレイ２とそれを構成する各太陽
電池ストリングの出力特性を示すグラフ、図５は、図２
及び図３の太陽電池アレイを構成する太陽電池モジュー
ルの概念図を示している。

【００６５】図１に示す屋根南面は、縦６ｍ×横８．４
ｍ＝５０．４ｍ²の太陽電池モジュール設置可能面を有
している。

【００６６】ここで、図２に示す従来の設置方法による
太陽電池アレイ構成を考える。

【００６７】上記屋根南面に、働き幅５００ｍｍ×長さ
２ｍ（定格出力６０Ｗ）の縦葺型アモルファスシリコン
太陽電池モジュールＡタイプを設置する場合、縦に３
段、横に１６枚の合計４８枚が設置可能である。使用す
るインバータの入力電圧範囲が２５０〜３５０Ｖである
場合、前記太陽電池モジュールの電圧を考慮すると、
「Ａタイプモジュール１６直列×３並列」で４８枚が設
置でき、２８８０Ｗの定格出力が得られる。しかし、こ
の場合、太陽電池モジュールが設置できない余剰スペー
ス１０１が発生する。

【００６８】次に、図３に示すように、本発明の手段を
用い、Ａタイプモジュールだけではなく、電流定格、セ
ル面積、モジュール面積の異なるＢタイプモジュール
（働き幅４００ｍｍ×長さ２ｍ、定格出力５４Ｗ）を余
剰スペース１０１に配置する。このように、Ａタイプモ
ジュール４８枚に加え、Ｂタイプモジュール３枚を追加
して設置することができる。これらのＡタイプモジュー
ルとＢタイプモジュールを電気接続して同一太陽電池ス
トリングとすることによって、「（Ａタイプモジュール
１６直列＋Ｂタイプモジュール１直列）×３並列」とで
き、合計５１枚の太陽電池モジュールが設置できる。な
お、夫々の太陽電池ストリングの電圧はインバータの入
力電圧範囲に入っている。その結果３０４２Ｗの定格出
力を得ることが出来る。

【００６９】さて、Ｂタイプモジュールは、Ａタイプモ
ジュールと同形状の縦葺型モジュールであるが、Ａタイ
プモジュールに対してセル面積は９０％、モジュール面
積は８０％である。Ａタイプ及びＢタイプモジュールの
それぞれの短絡電流（Ｉｓｃ）は、夫々５Ａ及び４．５
Ａである。また、開放電圧（Ｖｏｃ）はいずれも２０Ｖ
が定格値である。これらの定格値を用い、ある日射・温
度条件下での実際に設置したアレイ出力のシミュレーシ
ョンを行う。

【００７０】まず、図２に示される従来の設置方法の太
陽電池アレイ１についてシミュレーションを行う。な
お、各太陽電池モジュールにはバイパスダイオードが配
置されている。このシミュレーションではバイパスダイ
オード損失も含めたＩＶミスマッチ損失は発生しない。
「Ａタイプモジュール１６直列」のストリングの出力は
９９３．４Ｗであり、このストリングを３並列した太陽
電池アレイ１全体の出力の合計は２９８０Ｗである。

【００７１】次に、図３に示される本発明の手段を用い
た設置方法の太陽電池アレイ２についてのシミュレーシ
ョンを行う。なお、各太陽電池モジュールにはバイパス
ダイオードが配置されている。また、このシミュレーシ
ョンではバイパスダイオード損失も含めたＩＶミスマッ
チ損失を考慮している。

【００７２】図４は、図３に示す太陽電池アレイ２とそ
れを構成する各太陽電池ストリングの電圧（Ｖ）−電力
（Ｐ）特性及び電圧（Ｖ）−電流（Ｉ）特性を示してお
り、横軸は電圧、縦軸は左側が電力、右側が電流であ
る。図中の（ｂ）は「Ａタイプモジュール１６直列＋Ｂ
タイプモジュール１直列」のストリングの、（ａ）は前
記ストリングを３並列に接続した太陽電池アレイ２の
（Ｖ）−（Ｐ）特性である。また、図中の（ｄ）は「Ａ
タイプモジュール１６直列＋Ｂタイプモジュール１直
列」のストリングの、（ｃ）は前記ストリングを３並列
に接続した太陽電池アレイ２の（Ｖ）−（Ｉ）特性であ
る。

【００７３】（ａ）及び（ｂ）の最適動作電圧（Ｖｍ
ｐ）は各々２５３．６００Ｖ、２５３．６４０Ｖで「電
圧ずれ量」は０．０４０Ｖでありほぼ同一である。ま
た、電力ピークは一点のみであり、この時の太陽電池ア
レイ２のＩＶミスマッチ損失は０．４２６％と非常に効
率の良い太陽電池アレイ構成である。なお、この時の太
陽電池アレイ２全体の出力の合計は３１３４．５Ｗであ
る。

【００７４】従って、Ａタイプモジュールのみで構成し
た従来の太陽電池アレイ１と、電流定格・セル面積・セ
ルの電気特性・モジュール面積の異なるＢタイプモジュ
ールを余剰スペースに配置し、Ａタイプモジュールと直
列接続した本発明による太陽電池アレイ２を比較する
と、太陽電池アレイ２は太陽電池アレイ１に比べて、１
５５Ｗも出力が増加した。

【００７５】すなわち、従来の方法では設置可能エリア
が有りながら、太陽電池モジュールを設置できない余剰
スペースがあったが、Ａタイプモジュールとは電流定格
・セル面積・モジュール面積の異なるＢタイプモジュー
ルとを直列接続した太陽電池ストリングを構成したこと
によって、その余剰スペースにも太陽電池モジュールを
設置することができ、全体の出力が大幅に増加したこと
が分かる。

【００７６】加えて、立地条件によっては電流定格の小
さいＢタイプモジュールがパーシャルシェイドの状態と
なることもあると考えられるが、その際同一太陽電池ス
トリング内の一部の太陽電池モジュールに逆バイアスが
流れ易くなる。しかし、各太陽電池モジュールにバイパ
スダイオードを配置したことにより、逆バイアスに流れ
ることを防止することが出来た。また同様に、各太陽電
池ストリングの電圧が極端に異なる状態に陥った場合、
逆流が流れようとするが、各太陽電池ストリングに図１
４のようにブロッキングダイオードを配置したことで、
逆流を防止することが出来た。

【００７７】このようにして構成された太陽電池アレイ
２は、電流定格・セル面積・モジュール面積の異なる太
陽電池モジュール同士を直列接続した太陽電池ストリン
グを配することが可能であり、太陽電池モジュールの設
置可能エリアを有効活用し、太陽電池出力容量を大幅に
増加させることができる。また、太陽電池アレイ設計に
おいて、非常に設計自由度が増し、より多くの太陽電池
モジュールが設置できることで、全体の出力を大幅に増
加させることが可能となった。

【００７８】（実施例２）本発明の太陽電池アレイ構成
及びアレイの出力特性についての別の例を示す。

【００７９】図１５は本発明の太陽電池アレイを設置す
る屋根を備えた一般住宅の斜視概念図であり、図１６は
従来の設置方法による太陽電池アレイ３を配置した前記
屋根南面の概念図、図１７は本発明による手段を用いて
設置した太陽電池アレイ４を配置した前記屋根南面の概
念図、図１８は図１７の太陽電池アレイ４とそれを構成
する各太陽電池ストリングの出力特性を示すグラフ、図
１９は、図１６及び図１７の太陽電池アレイを構成する
太陽電池モジュールの概念図を示している。

【００８０】図１５に示す屋根南面は、縦５．５５ｍ×
横８ｍ＝４４．４ｍ²の太陽電池モジュール設置可能面
積を有している。

【００８１】ここで、図１６に示す従来の設置方法によ
る太陽電池アレイ構成を考える。

【００８２】上記屋根南面に、働き幅４００ｍｍ×長さ
２．５ｍ（定格出力６０Ｗ）の横葺型アモルファスシリ
コン太陽電池モジュールＤタイプを設置する場合、縦に
１３段、横に３枚の合計３９枚が設置可能である。使用
するインバータの入力電圧範囲が２５０〜３５０Ｖであ
る場合、前記太陽電池モジュールの電圧を考慮すると、
「Ｄタイプモジュール１３直列×３並列」で３９枚が設
置でき、２３４０Ｗの定格出力が得られる。しかし、こ
の場合、太陽電池モジュールが設置できない余剰スペー
ス６０１が発生する。

【００８３】次に、図１７に示すように、本発明の手段
を用い、Ｄタイプモジュールだけではなく電流定格、セ
ル面積、モジュール面積の異なるＣタイプモジュール
（働き幅３２０ｍｍ×長さ２．５ｍ、定格出力５４Ｗ）
を余剰スペース６０１に配置する。このように、Ｄタイ
プモジュール３９枚に加え、Ｃタイプモジュール３枚を
追加して設置することができる。これらのＣタイプモジ
ュールとＤタイプモジュールを接続して同一太陽電池ス
トリングとすることによって、「Ｄタイプモジュール１
４直列×２並列」及び「（Ｄタイプモジュール１１直列
＋Ｃタイプモジュール３直列）×１並列」とでき、合計
４２枚の太陽電池モジュールが設置できる。なお、夫々
の太陽電池ストリングの電圧はインバータの入力電圧範
囲に入っている。その結果２５０２Ｗの定格出力を得る
ことが出来る。

【００８４】さて、Ｃタイプモジュールは、Ｄタイプモ
ジュールと同形状の横葺型モジュールであるが、Ｄタイ
プモジュールに対してセル面積は９０％、モジュール面
積は８０％である。Ｃタイプ及びＤタイプモジュールの
それぞれの短絡電流（Ｉｓｃ）は、夫々４．５Ａ及び５
Ａである。また、開放電圧（Ｖｏｃ）はいずれも２０Ｖ
が定格値である。これらの定格値を用い、ある日射・温
度条件下での実際に設置したアレイ出力のシミュレーシ
ョンを行う。

【００８５】まず、図１６に示される従来の設置方法の
太陽電池アレイ３についてシミュレーションを行う。な
お、各太陽電池モジュールにはバイパスダイオードが配
置されている。また、このシミュレーションではバイパ
スダイオード損失も含めたＩＶミスマッチ損失は発生し
ない。「Ｄタイプモジュール１３直列」のストリングの
出力は８０７．２Ｗであり、このストリングを３並列し
た太陽電池アレイ３全体の出力の合計は２４２１．４Ｗ
である。

【００８６】次に、図１７に示される本発明の手段を用
いた設置方法の太陽電池アレイ４についてのシミュレー
ションを行う。なお、各太陽電池モジュールにはバイパ
スダイオードが配置されている。また、このシミュレー
ションではバイパスダイオード損失も含めたＩＶミスマ
ッチ損失を考慮している。

【００８７】図１８は、図１７に示す太陽電池アレイ４
とそれを構成する各太陽電池ストリングの電圧（Ｖ）−
電力（Ｐ）特性及び電圧（Ｖ）−電流（Ｉ）特性を示し
ており、横軸は電圧、縦軸は左側が電力、右側が電流で
ある。図中の（ｂ）は「Ｄタイプモジュール１４直列」
のストリングの、（ｃ）は「（Ｄタイプモジュール１１
直列＋Ｃタイプモジュール３直列）」のストリングの、
（ａ）は前記３つのストリングを並列接続した太陽電池
アレイ４全体の（Ｖ）−（Ｐ）特性である。また、図中
の（ｅ）は「Ｄタイプモジュール１４直列」のストリン
グの、（ｆ）は「（Ｄタイプモジュール１１直列＋Ｃタ
イプモジュール３直列）」のストリングの、（ｄ）は前
記３つのストリングを並列接続した太陽電池アレイ４全
体の（Ｖ）−（Ｐ）特性である。

【００８８】（ａ）の最適動作電圧（Ｖｍｐ）は２０
８．３２Ｖで、（ｂ）のＶｍｐ＝２０７．４６Ｖと
（ｃ）のＶｍｐ＝２０９．５６Ｖの間に位置しており、
太陽電池アレイ４との「電圧ずれ量」は各々０．８６
Ｖ、１．２４Ｖと非常に小さく抑えられている。また、
電力ピークは一点のみである。この時のＩＶミスマッチ
損失は０．３２４％に抑えられており、非常に効率の良
い太陽電池アレイ構成である。なお、この時の太陽電池
アレイ４の出力の合計は２５８０．７Ｗである。

【００８９】従って、Ｄタイプモジュールのみで構成し
た従来の太陽電池アレイ３と、電流定格・セル面積・モ
ジュール面積の異なるＣタイプモジュールを余剰スペー
スに配置し、Ｄタイプモジュールと直列接続した本発明
による太陽電池アレイ４を比較すると、太陽電池アレイ
４は太陽電池アレイ３に比べて、１５９．３Ｗも出力が
増加した。

【００９０】すなわち、従来の方法では設置可能エリア
が有りながら、太陽電池モジュールを設置できない余剰
スペースがあったが、Ｄタイプモジュールとは電流定格
・セル面積・セルの電気特性・モジュール面積の異なる
Ｃタイプモジュールとを直列接続した太陽電池ストリン
グを構成したことによって、その余剰スペースにも太陽
電池モジュールを設置することができ、全体の出力が大
幅に増加したことが分かる。

【００９１】加えて、立地条件によっては電流定格の小
さいＣタイプモジュールがパーシャルシェイドの状態と
なることもあると考えられるが、その際同一太陽電池ス
トリング内の一部の太陽電池モジュールに逆バイアスが
流れ易くなる。しかし、各太陽電池モジュールにバイパ
スダイオードを配置したことにより、逆バイアスに流れ
ることを防止することが出来た。また同様に、各太陽電
池ストリングの電圧が極端に異なる状態に陥った場合、
逆流が流れようとするが、各太陽電池ストリングに図１
４のようにブロッキングダイオードを配置したことで、
逆流を防止することが出来た。

【００９２】このようにして構成された太陽電池アレイ
４は、電流定格・セル面積・モジュール面積の異なる太
陽電池モジュール同士を直列接続した太陽電池ストリン
グを配することが可能であり、太陽電池モジュールの設
置可能エリアを有効活用し、太陽電池出力容量を大幅に
増加させることができる。また、太陽電池アレイ設計に
おいて、非常に設計自由度が増し、より多くの太陽電池
モジュールが設置できることで、全体の出力を大幅に増
加させることが可能となった。

【００９３】（実施例３）以下に簡素化したモデルを用
いて本発明の太陽電池アレイ構成及びアレイの出力特性
についての例を示す。

【００９４】本実施例で使用する設置面は図２０に示し
たように、設置可能面が、横４００ｍｍ×縦３４０ｍｍ
のサイズのモデル屋根を使用する。また、使用モジュー
ルは同じく図２０に示したＥタイプモジュール及びＦタ
イプモジュールを用いることとする。

【００９５】図２１に示した太陽電池アレイ５は、従来
の設置方法でＥタイプモジュール（外寸：横２００ｍｍ
×縦５０ｍｍ、開放電圧：１Ｖ、短絡電流：１Ａ）のみ
で設置した配置図である。この場合、太陽電池モジュー
ルが設置できない余剰スペース７０１が発生する。

【００９６】次に、図２２に示すように、本発明の手段
を用い、Ｅタイプモジュールだけではなく、電流定格・
モジュール面積の異なるＦタイプモジュール（外寸：横
２００ｍｍ×縦４０ｍｍ、開放電圧：１Ｖ、短絡電流：
０．９Ａ）を余剰スペース７０１に配置し、Ｆタイプモ
ジュール１枚とＥタイプモジュール１枚を並列接続し、
それらを直列接続する。更に、Ｅタイプモジュール４枚
と直列接続したストリングを構成する。加えて、Ｅタイ
プモジュール６枚を直列接続したストリングを構成し、
これら２つのストリングを並列接続することにより太陽
電池アレイ６を構成する。これにより、図２１に示す従
来の方法では余剰スペース７０１が発生していたが、余
剰スペースを発生させることなく太陽電池を設置するこ
とが可能である。なお、各太陽電池ストリングの電圧は
インバータの入力電圧範囲に入っている。また、各太陽
電池モジュールにはバイパスダイオードが配置されてい
る。

【００９７】上記の定格値を用い、実施例１と同様に、
太陽電池アレイ５及び太陽電池アレイ６のある日射・温
度条件下でのアレイ出力のシミュレーションを行った結
果、太陽電池アレイ５の最大出力電力（Ｐｍａｘ）は
７．４５０６Ｗ、太陽電池アレイ６のＰｍａｘは７．７
５９３Ｗ、ＩＶミスマッチ損失は９．４％で、従来の太
陽電池アレイ５と比較し、本発明の手段を用いた太陽電
池アレイ６の出力電力が０．３０８７Ｗ（約４％）も増
加した。また、電力ピークは一点のみであった。

【００９８】すなわち、従来の方法では設置可能エリア
が有りながら、太陽電池モジュールを設置できない余剰
スペースがあったが、Ｅタイプモジュールとは電流定格
・セル面積・セルの電気特性・モジュール面積の異なる
Ｆタイプモジュールとを直並列接続した太陽電池ストリ
ングを構成したことによって、その余剰スペースにも太
陽電池モジュールを設置することができ、全体の出力を
大幅に増加させることが可能となった。

【００９９】（実施例４）図２３に示すように、実施例
３と同一の設置面に、本発明の手段を用い、Ｅタイプモ
ジュールだけではなく、電流定格・モジュール面積の異
なるＦタイプモジュールを余剰スペース７０１に配置
し、Ｆタイプモジュール１枚とＥタイプモジュール１枚
を並列接続し、それらをＥタイプモジュール５枚と直列
接続したストリングを２つ構成する。これら２つのスト
リングを並列接続することにより太陽電池アレイ７を構
成する。これにより、図２１に示す従来の方法では余剰
スペース７０１が発生していたが、余剰スペースを発生
させることなく太陽電池を設置することが可能である。
なお、各太陽電池ストリングの電圧はインバータの入力
電圧範囲に入っている。また、各太陽電池モジュールに
はバイパスダイオードが配置されている。

【０１００】上記の定格値を用い、実施例１と同様に、
太陽電池アレイ７のある日射・温度条件下でのアレイ出
力のシミュレーションを行った結果、Ｐｍａｘは７．７
４２７Ｗ、ＩＶミスマッチ損失は８．３０５％で、従来
の太陽電池アレイ５（最大出力電力（Ｐｍａｘ）７．４
５０６Ｗ）と比較し、本発明の手段を用いた太陽電池ア
レイ７の出力電力が０．２９２１Ｗ（約４％）も増加し
た。また、電力ピークは一点のみである。

【０１０１】すなわち、従来の方法では設置可能エリア
が有りながら、太陽電池モジュールを設置できない余剰
スペースがあったが、Ｅタイプモジュールとは電流定格
・セル面積・セルの電気特性・モジュール面積の異なる
Ｆタイプモジュールとを直並列接続した太陽電池ストリ
ングを構成したことによって、その余剰スペースにも太
陽電池モジュールを設置することができ、全体の出力を
大幅に増加させることが可能となった。

【０１０２】（実施例５）図２４に示すように、実施例
３と同一の設置面に、本発明の手段を用い、Ｅタイプモ
ジュールだけではなく、電流定格・モジュール面積の異
なるＧタイプモジュール（外寸：横２００ｍｍ×縦９０
ｍｍ、開放電圧：１Ｖ、短絡電流：１．９Ａ）を余剰ス
ペース７０１に配置し、Ｇタイプモジュール２枚とＥタ
イプモジュール４枚を直列接続したストリングと、Ｅタ
イプモジュール６枚と直列接続したストリングの２つを
構成する。これら２つのストリングを並列接続すること
により図２４に示すような太陽電池アレイ８を構成す
る。これにより、図２１に示す従来の方法では余剰スペ
ース７０１が発生していたが、余剰スペースを発生させ
ることなく太陽電池を設置することが可能である。な
お、各太陽電池ストリングの電圧はインバータの入力電
圧範囲に入っている。また、各太陽電池モジュールには
バイパスダイオードが配置されている。

【０１０３】上記の定格値を用い、実施例１と同様に、
太陽電池アレイ８のある日射・温度条件下でのアレイ出
力のシミュレーションを行った結果、Ｐｍａｘは７．７
４８８Ｗ、ＩＶミスマッチ損失は８．２３３％で、従来
の太陽電池アレイ５（最大出力電力（Ｐｍａｘ）７．４
５０６Ｗ）と比較し、本発明の手段を用いた太陽電池ア
レイ８の出力電力が０．２９８２Ｗ（約４％）も増加し
た。また、電力ピークは一点のみである。

【０１０４】すなわち、従来の方法では設置可能エリア
が有りながら、太陽電池モジュールを設置できない余剰
スペースがあったが、Ｅタイプモジュールとは電流定格
・セル面積・セルの電気特性・モジュール面積の異なる
Ｇタイプモジュールとを直列接続した太陽電池アレイ８
を構成したことによって、その余剰スペースにも太陽電
池モジュールを設置することができ、全体の出力を大幅
に増加させることが可能となった。

【０１０５】（実施例６）図２５に示すように、実施例
３と同一の設置面に、本発明の手段を用い、Ｅタイプモ
ジュールだけではなく、電流定格・モジュール面積の異
なるＧタイプモジュールを余剰スペース７０１に配置
し、Ｇタイプモジュール１枚とＥタイプモジュール５枚
を直列接続したストリングを２つ構成し、これら２つの
ストリングをを並列接続することにより太陽電池アレイ
９を構成する。これにより、図２１に示す従来の方法で
は余剰スペース７０１が発生していたが、余剰スペース
を発生させることなく太陽電池を設置することが可能で
ある。なお、各太陽電池ストリングの電圧はインバータ
の入力電圧範囲に入っている。また、各太陽電池モジュ
ールにはバイパスダイオードが配置されている。

【０１０６】上記の定格値を用い、実施例１と同様に、
太陽電池アレイ９のある日射・温度条件下でのアレイ出
力のシミュレーションを行った結果、Ｐｍａｘは７．７
４２７Ｗ、ＩＶミスマッチ損失は８．３０５％で、従来
の太陽電池アレイ５（最大出力電力（Ｐｍａｘ）７．４
５０６Ｗ）と比較し、本発明の手段を用いた太陽電池ア
レイ９の出力電力が０．２９２１Ｗ（約４％）も増加し
た。また、電力ピークは一点のみである。

【０１０７】すなわち、従来の方法では設置可能エリア
が有りながら、太陽電池モジュールを設置できない余剰
スペースがあったが、Ｅタイプモジュールとは電流定格
・セル面積・セルの電気特性・モジュール面積の異なる
Ｇタイプモジュールとを直列接続した太陽電池アレイ９
を構成したことによって、その余剰スペースにも太陽電
池モジュールを設置することができ、全体の出力を大幅
に増加させることが可能となった。

【０１０８】（実施例７）本実施例では、太陽電池アレ
イの修繕方法の例を示す。本例における太陽電池モジュ
ールは交換可能型モジュールである。

【０１０９】図２１に示す太陽電池アレイ５のうち２枚
のモジュールが故障した為、図２６に示すように、新し
い太陽電池モジュールと交換する際に、単に新しいＥタ
イプモジュールと交換するのではなく、本発明の手段を
用いて外形寸法は同じで且つより発電効率が高く、電流
定格及び出力電力の大きいＨタイプモジュール（外寸：
横２００ｍｍ×縦５０ｍｍ、開放電圧：１Ｖ、短絡電
流：１．２Ａ）に交換修繕して配置し直し、Ｅタイプモ
ジュール６枚を直列したストリングと、Ｈタイプモジュ
ール２枚、Ｅタイプモジュール４枚を直列接続したスト
リングの２つを並列接続し、太陽電池アレイ１０を構成
した。なお、各太陽電池ストリングの電圧はインバータ
の入力電圧範囲に入っており、各太陽電池モジュールに
はバイパスダイオードが配置されている。

【０１１０】上記の定格値を用い、実施例１と同様に、
太陽電池アレイ１０のある日射・温度条件下でのアレイ
出力のシミュレーションを行った結果、Ｐｍａｘは７．
６０７９Ｗ、ＩＶミスマッチ損失は１．１８３％で、従
来の太陽電池アレイ５（最大出力電力（Ｐｍａｘ）７．
４５０６Ｗ）と比較し、本発明の手段を用いた太陽電池
アレイ１０の出力電力が０．１５７３Ｗ（約２％）増加
した。また、電力ピークは一点のみである。

【０１１１】以上より、本発明による手段を用い、太陽
電池モジュールが故障した場合においても、Ｅタイプモ
ジュールと外形寸法が同じで、且つより電流定格、出力
電力の大きいＨタイプモジュールに交換し、それぞれの
太陽電池モジュールを直列接続して太陽電池アレイ１０
を構成したことにより、以前のＥタイプモジュールのみ
の太陽電池アレイ５に比べ出力電力を増加させることが
可能となった。また、交換可能型太陽電池モジュールを
用いたことにより、上述のように容易に交換・追加配置
を行い修繕が可能となるだけでなく、本発明の手段を合
わせて用いることで、出力電力も大幅に増加することが
可能となった。

【０１１２】（実施例８）本実施例では、太陽電池アレ
イの修繕方法の例を示す。本例における太陽電池モジュ
ールは交換可能型モジュールである。

【０１１３】図２１に示す太陽電池アレイ５のうち２枚
のモジュールが故障した為、図２７に示すように、新し
い太陽電池モジュールと交換する際に、単に新しいＥタ
イプモジュールと交換するのではなく、本発明の手段を
用いて外形寸法は同じで且つより発電効率が高く、電流
定格及び出力電力の大きいＨタイプモジュールに交換修
繕して配置し直し、Ｅタイプモジュール５枚、Ｈタイプ
モジュール１枚を直列接続したストリングを二つ構成し
てそれらを並列接続し、太陽電池アレイ１１を構成し
た。なお、各太陽電池ストリングの電圧はインバータの
入力電圧範囲に入っており、各太陽電池モジュールには
バイパスダイオードが配置されている。

【０１１４】上記の定格値を用い、実施例１と同様に、
太陽電池アレイ１１のある日射・温度条件下でのアレイ
出力のシミュレーションを行った結果、Ｐｍａｘは７．
６０１３Ｗ、ＩＶミスマッチ損失は１．２６９％で、従
来の太陽電池アレイ５（最大出力電力（Ｐｍａｘ）７．
４５０６Ｗ）と比較し、本発明の手段を用いた太陽電池
アレイ１１の出力電力が０．１５０７Ｗ（約２％）増加
した。また、電力ピークは一点のみである。

【０１１５】以上より、本発明による手段を用い、太陽
電池モジュールが故障した場合においても、Ｅタイプモ
ジュールと外形寸法が同じで、且つより電流定格、出力
電力の大きいＨタイプモジュールに交換し、それぞれの
太陽電池モジュールを直列接続して太陽電池アレイ１１
を構成したことにより、以前のＥタイプモジュールのみ
の太陽電池アレイ５に比べ出力電力を増加させることが
可能となった。また、交換可能型太陽電池モジュールを
用いたことにより、上述のように容易に交換・追加配置
を行い修繕が可能となるだけでなく、本発明の手段を合
わせて用いることで、出力電力も大幅に増加することが
可能となった。

【０１１６】（実施例９）本実施例では、太陽電池アレ
イの修繕方法の例を示す。本例における太陽電池モジュ
ールは交換可能型モジュールである。

【０１１７】図２１に示す太陽電池アレイ５のうち２枚
のモジュールが故障した為、図２８に示すように、新し
い太陽電池モジュールと交換する際に、単に新しいＥタ
イプモジュールと交換するのではなく、本発明の手段を
用いて外形寸法は同じで且つより発電効率が高く、電流
定格及び出力電力の大きいＨタイプモジュール、及び余
剰スペース７０１にサイズが適合するＦタイプモジュー
ルに交換修繕して配置し直し、Ｅタイプモジュール６
枚、Ｈタイプモジュール１枚を直列接続したストリング
と、Ｈタイプモジュール１枚、Ｅタイプモジュール４
枚、Ｆタイプモジュール２枚を直列接続したストリング
を構成してそれらを並列接続し、太陽電池アレイ１２を
構成した。なお、各太陽電池ストリングの電圧はインバ
ータの入力電圧範囲に入っており、各太陽電池モジュー
ルにはバイパスダイオードが配置されている。

【０１１８】上記の定格値を用い、実施例１と同様に、
太陽電池アレイ１２のある日射・温度条件下でのアレイ
出力のシミュレーションを行った結果、Ｐｍａｘは８．
６２５９Ｗ、ＩＶミスマッチ損失は１．３２８％で、従
来の太陽電池アレイ５（最大出力電力（Ｐｍａｘ）７．
４５０６Ｗ）と比較し、本発明の手段を用いた太陽電池
アレイ１２の出力電力が１．１７５３Ｗ（約１６％）増
加した。また、電力ピークは一点のみである。

【０１１９】以上より、本発明による手段を用い、太陽
電池モジュールが故障した場合においても、Ｅタイプモ
ジュールと外形寸法が同じで、且つより電流定格、出力
電力の大きいＨタイプモジュールに交換し、更に電流定
格は小さいが余剰スペースに適合するＦタイプモジュー
ルを追加し、それぞれの太陽電池モジュールを直並列接
続して太陽電池アレイ１２を構成したことにより、以前
のＥタイプモジュールのみの太陽電池アレイ５に比べ出
力電力を大幅に増加させることが可能となった。また、
交換可能型太陽電池モジュールを用いたことにより、上
述のように容易に交換・追加配置を行い修繕が可能とな
るだけでなく、本発明の手段を合わせて用いることで、
出力電力も大幅に増加することが可能となった。

【０１２０】（実施例１０）図２１に示す太陽電池アレ
イ５のうち２枚のモジュールが故障した為、図２９に示
すように、新しい太陽電池モジュールと交換する際に、
単に新しいＥタイプモジュールと交換するのではなく、
本発明の手段を用いて外形寸法は同じで且つより発電効
率が高く、電流定格及び出力電力の大きいＨタイプモジ
ュール、及び余剰スペース７０１にサイズが適合するＦ
タイプモジュールに交換修繕して配置し直し、Ｅタイプ
モジュール５枚、Ｈタイプモジュール１枚、Ｆタイプモ
ジュール１枚を直列接続したストリングを２つ構成して
それらを並列接続し、太陽電池アレイ１３を構成した。
なお、各太陽電池ストリングの電圧はインバータの入力
電圧範囲に入っており、各太陽電池モジュールにはバイ
パスダイオードが配置されている。

【０１２１】上記の定格値を用い、実施例１と同様に、
太陽電池アレイ１３のある日射・温度条件下でのアレイ
出力のシミュレーションを行った結果、Ｐｍａｘは８．
５９４５Ｗ、ＩＶミスマッチ損失は１．６８８％で、従
来の太陽電池アレイ５（最大出力電力（Ｐｍａｘ）７．
４５０６Ｗ）と比較し、本発明の手段を用いた太陽電池
アレイ１３の出力電力が１．１４３９Ｗ（約１５％）増
加した。また、電力ピークは一点のみである。

【０１２２】以上より、本発明による手段を用い、太陽
電池モジュールが故障した場合においても、Ｅタイプモ
ジュールと外形寸法が同じで、且つより電流定格、出力
電力の大きいＨタイプモジュールに交換し、更に電流定
格は小さいが余剰スペースに適合するＦタイプモジュー
ルを追加し、それぞれの太陽電池モジュールを直並列接
続して太陽電池アレイ１３を構成したことにより、以前
のＥタイプモジュールのみの太陽電池アレイ５に比べ出
力電力を大幅に増加させることが可能となった。また、
交換可能型太陽電池モジュールを用いたことにより、上
述のように容易に交換・追加配置を行い修繕が可能とな
るだけでなく、本発明の手段を合わせて用いることで、
出力電力も大幅に増加することが可能となった。

【０１２３】（実施例１１）図３０に示すように、実施
例３と同一の設置面に、本発明の手段を用い、Ｅタイプ
モジュールだけではなく、電流定格・モジュール面積の
異なるＦタイプモジュールを用い、Ｅタイプモジュール
６枚を直列接続したストリングと、Ｆタイプモジュール
８枚を直列接続したストリングを構成し、それら二つの
ストリングを並列接続して太陽電池アレイ１４を構成し
た。なお、各太陽電池ストリングの電圧はインバータの
入力電圧範囲に入っている。また、各太陽電池モジュー
ルにはバイパスダイオードが配置されている。

【０１２４】これにより、従来の方法では縦４０ｍｍの
余剰スペース７０１が発生していたが、縦３０ｍｍの余
剰スペース７０２に縮小することが可能となった。

【０１２５】上記の定格値を用い、実施例１と同様に、
太陽電池アレイ１４のある日射・温度条件下でのアレイ
出力のシミュレーションを行った結果、Ｐｍａｘは７．
６２８０Ｗ、ＩＶミスマッチ損失は６．９２７％で、従
来の太陽電池アレイ５（最大出力電力（Ｐｍａｘ）７．
４５０６Ｗ）と比較し、本発明の手段を用いた太陽電池
アレイ１４の出力電力が０．１７７４Ｗ（約２．４％）
も増加した。また、電力ピークは一点のみである。

【０１２６】すなわち、従来の方法では設置可能エリア
が有りながら、太陽電池モジュールを設置できない余剰
スペースがあったが、Ｅタイプモジュールとは電流定格
・セル面積・セルの電気特性・モジュール面積の異なる
Ｆタイプモジュールとを直列接続した太陽電池アレイ１
４を構成したことによって、その余剰スペースを縮小す
ることが出来、更には全体の出力を大幅に増加させるこ
とが可能となった。

【０１２７】（実施例１２）図２５に示すように、実施
例３と同一の設置面に、本発明の手段を用い、Ｅタイプ
モジュールだけではなく、電流定格・モジュール面積の
異なるＦタイプモジュールを用い、Ｅタイプモジュール
３枚と、Ｆタイプモジュール４枚を直列接続したストリ
ングを２ストリング構成し、それら二つのストリングを
並列接続して太陽電池アレイ１５を構成した。なお、各
太陽電池ストリングの電圧はインバータの入力電圧範囲
に入っている。また、各太陽電池モジュールにはバイパ
スダイオードが配置されている。

【０１２８】これにより、従来の方法では縦４０ｍｍの
余剰スペース７０１が発生していたが、縦３０ｍｍの余
剰スペース７０２に縮小することが可能となった。

【０１２９】上記の定格値を用い、実施例１と同様に、
太陽電池アレイ１５のある日射・温度条件下でのアレイ
出力のシミュレーションを行った結果、Ｐｍａｘは８．
１１３８Ｗ、ＩＶミスマッチ損失は１．０００％で、従
来の太陽電池アレイ５（最大出力電力（Ｐｍａｘ）７．
４５０６Ｗ）と比較し、本発明の手段を用いた太陽電池
アレイ１５の出力電力が０．６６３２Ｗ（約９％）も増
加した。また、電力ピークは一点のみである。

【０１３０】すなわち、従来の方法では設置可能エリア
が有りながら、太陽電池モジュールを設置できない余剰
スペースがあったが、Ｅタイプモジュールとは電流定格
・セル面積・セルの電気特性・モジュール面積の異なる
Ｆタイプモジュールとを直並列接続した太陽電池アレイ
１５を構成したことによって、その余剰スペースを縮小
することが出来、更には全体の出力を大幅に増加させる
ことが可能となった。

【０１３１】（実施例１３）本実施例では、太陽電池ア
レイの修繕方法の例を示す。本例における太陽電池モジ
ュールは交換可能型モジュールである。

【０１３２】図２１に示す太陽電池アレイ５のうち１枚
のモジュールが故障した為、図３２に示すように、新し
い太陽電池モジュールと交換する際に、単に新しいＥタ
イプモジュールと交換するのではなく、本発明の手段を
用いて外形寸法は同じで且つより発電効率が高く、電流
定格及び出力電力の大きいＨタイプモジュールに交換修
繕して配置し直し、Ｅタイプモジュール６枚を直列した
ストリングと、Ｈタイプモジュール１枚、Ｅタイプモジ
ュール５枚を直列接続したストリングの２つを並列接続
し、太陽電池アレイ１６を構成した。なお、各太陽電池
ストリングの電圧はインバータの入力電圧範囲に入って
おり、各太陽電池モジュールにはバイパスダイオードが
配置されている。

【０１３３】上記の定格値を用い、実施例１と同様に、
太陽電池アレイ１６のある日射・温度条件下でのアレイ
出力のシミュレーションを行った結果、Ｐｍａｘは７．
５２５７Ｗ、ＩＶミスマッチ損失は０．６４８％で、従
来の太陽電池アレイ５（最大出力電力（Ｐｍａｘ）７．
４５０６Ｗ）と比較し、本発明の手段を用いた太陽電池
アレイ１６の出力電力が０．０７５１Ｗ（約１％）増加
した。また、電力ピークは一点のみである。

【０１３４】以上より、本発明による手段を用い、太陽
電池モジュールが故障した場合においても、Ｅタイプモ
ジュールと外形寸法が同じで、且つより電流定格、出力
電力の大きいＨタイプモジュールに交換し、それぞれの
太陽電池モジュールを直並列接続して太陽電池アレイ１
６を構成したことにより、以前のＥタイプモジュールの
みの太陽電池アレイ５に比べ出力電力を増加させること
が可能となった。また、交換可能型太陽電池モジュール
を用いたことにより、上述のように容易に交換・追加配
置を行い修繕が可能となるだけでなく、本発明の手段を
合わせて用いることで、出力電力も大幅に増加すること
が可能となった。

【０１３５】（実施例１４）本実施例では、太陽電池ア
レイの修繕方法の例を示す。本例における太陽電池モジ
ュールは交換可能型モジュールである。

【０１３６】図２１に示す太陽電池アレイ５のうち１枚
のモジュールが故障した為、図３３に示すように、新し
い太陽電池モジュールと交換する際に、単に新しいＥタ
イプモジュールと交換するのではなく、本発明の手段を
用いて外形寸法は同じで且つより発電効率が高く、電流
定格及び出力電力の大きいＨタイプモジュールに交換修
繕して配置し直し、Ｅタイプモジュール６枚を直列した
ストリングと、Ｅタイプモジュール５枚、Ｈタイプモジ
ュール１枚を直列接続したストリングを並列接続し、太
陽電池アレイ１７を構成した。なお、各太陽電池ストリ
ングの電圧はインバータの入力電圧範囲に入っており、
各太陽電池モジュールにはバイパスダイオードが配置さ
れている。

【０１３７】上記の定格値を用い、実施例１と同様に、
太陽電池アレイ１７のある日射・温度条件下でのアレイ
出力のシミュレーションを行った結果、Ｐｍａｘは７．
５２５７Ｗ、ＩＶミスマッチ損失は０．６４８％で、従
来の太陽電池アレイ５（最大出力電力（Ｐｍａｘ）７．
４５０６Ｗ）と比較し、本発明の手段を用いた太陽電池
アレイ１７の出力電力が０．０７５１Ｗ（約１％）増加
した。また、電力ピークは一点のみである。

【０１３８】以上より、本発明による手段を用い、太陽
電池モジュールが故障した場合においても、Ｅタイプモ
ジュールと外形寸法が同じで、且つより電流定格、出力
電力の大きいＨタイプモジュールに交換し、それぞれの
太陽電池モジュールを直列接続して太陽電池アレイ１７
を構成したことにより、以前のＥタイプモジュールのみ
の太陽電池アレイ５に比べ出力電力を増加させることが
可能となった。また、交換可能型太陽電池モジュールを
用いたことにより、上述のように容易に交換・追加配置
を行い修繕が可能となるだけでなく、本発明の手段を合
わせて用いることで、出力電力も大幅に増加することが
可能となった。

【０１３９】なお、これら上述の実施例は本発明の好適
な実施の一例ではあるが、これら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種々変形
実施可能である。

【０１４０】

【発明の効果】以上のように、本発明の太陽電池アレイ
構成方法では、以下の効果を有する。

【０１４１】電流定格の異なる太陽電池モジュールを少
なくとも一つ含む太陽電池アレイを用いることで、セル
面積やモジュール面積の異なる太陽電池モジュールを直
列接続した太陽電池ストリングを含んだ太陽電池アレイ
を組むことが出来、設計自由度が極めて高くなる。これ
により、従来では設置可能エリアに太陽電池モジュール
を設置できない場所のあることが多かったが、可能な限
り無駄なく太陽電池を敷き詰めることが可能であり、設
置可能エリアという限られたスペースで出来る限り太陽
電池アレイの出力を大きくすることが出来る。

【０１４２】更に、太陽電池アレイ全体の電流−電力特
性の電力ピークが一つとなるアレイ構成とし、各太陽電
池ストリングと太陽電池アレイの電流ずれ量を小さくし
たことで、出力損失を極力抑えた非常に効率の良い出力
を得ることが出来る。

【０１４３】また、交換可能型太陽電池モジュールを用
いることにより、万が一太陽電池モジュールの一部が故
障した場合でも容易に交換が可能であり、且つ本発明の
手段を用いることで、その太陽電池アレイに最適な太陽
電池モジュールに交換配置や追加配置を行うことで修繕
が可能である共に、出力電力を大幅に増加させることも
可能である。当然のことながら、故障した場合だけでは
なく、既存の太陽電池アレイの一部の太陽電池モジュー
ルを、本発明の手段を用いて最適な太陽電池モジュール
に交換・追加配置し、出力を増加させることも可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】太陽電池アレイを設置する屋根を備えた一般住
宅の斜視概念図である。

【図２】従来の太陽電池アレイを配置した屋根南面の概
念図である。

【図３】本発明の太陽電池アレイを配置した屋根南面の
概念図である。

【図４】図３の太陽電池アレイとそれを構成する各太陽
電池ストリングの出力特性を示すグラフである。

【図５】図２及び図３の太陽電池アレイを構成する太陽
電池モジュールの概念図である。

【図６】太陽電池の電流（Ｉ）−電圧（Ｖ）特性を示す
グラフである。

【図７】太陽電池の電圧（Ｖ）−電力（Ｐ）特性を示す
グラフである。

【図８】本発明の太陽電池アレイを設置した屋根配置図
である。

【図９】図８の太陽電池アレイとそれを構成する各太陽
電池ストリングの出力特性を示すグラフである。

【図１０】本発明の太陽電池アレイを設置した屋根配置
図である。

【図１１】図１０の太陽電池アレイとそれを構成する各
太陽電池ストリングの出力特性を示すグラフである。

【図１２】従来の太陽電池アレイを設置した屋根配置図
である。

【図１３】本発明の太陽電池アレイを設置した屋根配置
図である。

【図１４】本発明の太陽電池発電システムの構成図であ
る。

【図１５】太陽電池アレイを設置する屋根を備えた一般
住宅の斜視概念図である。

【図１６】従来の太陽電池アレイを配置した屋根南面の
概念図である。

【図１７】本発明の太陽電池アレイを配置した屋根南面
の概念図である。

【図１８】図１７の太陽電池アレイとそれを構成する各
太陽電池ストリングの出力特性を示すグラフである。

【図１９】図１６及び図１７の太陽電池アレイを構成す
る太陽電池モジュールの概念図である。

【図２０】実施例３〜１４で用いた設置面及び太陽電池
モジュールの概念図である。

【図２１】従来の太陽電池アレイを設置した屋根配置図
である。

【図２２】実施例３の太陽電池アレイを設置した屋根配
置図である。

【図２３】実施例４の太陽電池アレイを設置した屋根配
置図である。

【図２４】実施例５の太陽電池アレイを設置した屋根配
置図である。

【図２５】実施例６の太陽電池アレイを設置した屋根配
置図である。

【図２６】実施例７の太陽電池アレイを設置した屋根配
置図である。

【図２７】実施例８の太陽電池アレイを設置した屋根配
置図である。

【図２８】実施例９の太陽電池アレイを設置した屋根配
置図である。

【図２９】実施例１０の太陽電池アレイを設置した屋根
配置図である。

【図３０】実施例１１の太陽電池アレイを設置した屋根
配置図である。

【図３１】実施例１２の太陽電池アレイを設置した屋根
配置図である。

【図３２】実施例１３の太陽電池アレイを設置した屋根
配置図である。

【図３３】実施例１４の太陽電池アレイを設置した屋根
配置図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者牧田英久東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者笹岡誠東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 5F051 BA03 BA12 JA06 JA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の太陽電池モジュールを電気接続し
た太陽電池ストリングを、複数並列接続した太陽電池ア
レイにおいて、太陽電池アレイは異なる電流定格の太陽
電池モジュールを少なくとも一つ含んでいることを特徴
とする太陽電池アレイ。
【請求項２】電流定格の異なる太陽電池モジュールを
少なくとも一つ電気接続した太陽電池ストリングを、少
なくとも一つ含むことを特徴とする請求項１記載の太陽
電池アレイ。
【請求項３】各太陽電池ストリングは少なくとも電流
定格の異なる２種類以上の太陽電池モジュールからな
り、且つ、各太陽電池ストリングの電気特性は同一であ
ることを特徴とする請求項２記載の太陽電池アレイ。
【請求項４】各太陽電池ストリングは同一電流定格の
太陽電池モジュールからなることを特徴とする請求項１
記載の太陽電池アレイ。
【請求項５】前記太陽電池アレイの電圧−電力特性が
一つの電力ピークを持つことを特徴とする請求項１〜４
記載の太陽電池アレイ。
【請求項６】前記電流定格の異なる太陽電池モジュー
ルが、太陽電池セル面積の異なる太陽電池モジュールで
あることを特徴とする請求項１〜５記載の太陽電池アレ
イ。
【請求項７】前記電流定格の異なる太陽電池モジュー
ルが、太陽電池セル電気特性の異なる太陽電池モジュー
ルであることを特徴とする請求項１〜６記載の太陽電池
アレイ。
【請求項８】前記電流定格の異なる太陽電池モジュー
ルが、太陽電池モジュール面積の異なる太陽電池モジュ
ールであることを特徴とする請求項１〜７記載の太陽電
池アレイ。
【請求項９】前記太陽電池モジュールがアモルファス
シリコン太陽電池モジュールであることを特徴とする請
求項１〜８記載の太陽電池アレイ。
【請求項１０】前記太陽電池モジュールの各太陽電池
セルにはバイパスダイオードが配置されていることを特
徴とする請求項１〜９記載の太陽電池アレイ。
【請求項１１】前記太陽電池モジュールが建材一体型
太陽電池モジュールであることを特徴とする請求項１〜
１０記載の太陽電池アレイ。
【請求項１２】前記太陽電池モジュールが交換可能型
太陽電池モジュールであることを特徴とする請求項１〜
１１記載の太陽電池アレイ。
【請求項１３】屋根面に設置されることを特徴とする
請求項１〜１２記載の太陽電池アレイ。
【請求項１４】外寸、形状、外観が同一もしくは略同
一で、より発電効率が高く出力電力の高い太陽電池モジ
ュールと交換して請求項１〜１３記載の太陽電池アレイ
を構成することを特徴とする太陽電池アレイの修繕方
法。
【請求項１５】請求項１〜１３記載の太陽電池アレイ
の出力電力を電力変換手段を介して負荷に電力供給する
ことを特徴とする太陽電池発電システム。
【請求項１６】各太陽電池ストリングと電力変換装置
との間に、逆流防止用ブロッキングダイオードが配置さ
れていることを特徴とする請求項１５記載の太陽電池発
電システム。
【請求項１７】電力変換装置に最大電力追従装置が搭
載されていることを特徴とする請求項１５または１６記
載の太陽電池発電システム。