JP6362678B2 - ソーラーパネル設備の欠陥の再生のための方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、ソーラーエネルギーの分野に関し、特に、光起電力セルから成るソーラーパネルを有するソーラーパネル設備に関する。本発明は、ソーラーパネル設備のソーラーパネルの劣化を減少するために、そしてこれにより、この種のソーラーパネル設備の効率を改善して、時間とともにこの効率を維持するために、実施可能である。

光起電力セルに基づく既存のソーラーパネル設備は、時間とともに劣化されやすい。劣化のせいで、これらのソーラーパネル設備の効率（したがってエネルギー出力）は、時間とともに低下する。ソーラーパネルの劣化には、異なる原因（例えば、物理的損傷、ホットスポット、カタツムリ跡、不整合、層剥離、逆電流、潜在的に誘発された劣化（ＰＩＤ）、およびソーラーパネルの劣化を加速する潜在性によって生じるかまたは悪化する他の欠陥）があってよい。この種の欠陥は、広範囲にわたり、ソーラーパネル設備の少なくとも７５％で起こる。

物理的損傷は、とりわけ、ソーラーパネルの製造中の生産エラー、ソーラーパネルの輸送中または誤った据え付け中に被る損傷、および、ソーラーパネルの使用中での例えば天気のような外部状況、に起因してもよい。この種の欠陥は、ソーラーパネルを適切な管理で取り扱うことによって著しく減少する場合があるが、決して完全に予防されることはできない。一旦存在すると、この種の欠陥は、ソーラーパネルの使用の間さらなる欠陥にもつながり得る。

ホットスポットは、若干の光起電力セルが日陰に位置するかまたは損傷を受けるソーラーパネルで起こる。これらの光起電力セルは、周囲の、照らされたそして損傷を受けていない光起電力セルに比べてより高い抵抗を示し、そしてそれは、より高い電流を生じる。このより高い電流はまた、より高い抵抗を有する、照らされてないおよび／または傷害を受けているセルを通過しなければならず、そしてそれらを加熱させる。結果として、これらのセルは、さらなる損傷を被る場合があり、同様にソーラーパネルの周囲の部分に損傷を引き起こす場合がある。

不整合は、ホットスポットに類似の課題である。そのようなソーラーパネルは、異なる特性を有する光起電力セルによって製造されたものである。結果として、特定の光起電力セルは、使用中、他のものに比べてより重い負荷の下にある場合があり、したがって損傷を被る場合がある。

ホットスポットおよび不整合は、多くの光起電力セルと並列に「バイパス」ダイオードを配置することによって、部分的に取り扱われてもよい。特定の光起電力セル・セットの抵抗が次いであまりに高くなる場合には、他の光起電力セルからの電流は、このバイパスダイオードを通過する。そうすると、欠陥セルには負荷がかからない。しかしながら、この保護手段は、ソーラーパネルの製造中に実施することを必要として、欠陥のいかなる原因も直すことができない。

カタツムリ跡（ｓｎａｉｌ ｔｒａｉｌ）は、ソーラーパネルの表面に観察される暗い変色である。これらの変色は、一般に指の幅であり、カタツムリの粘液跡と同様の形状である。この欠陥は、光起電力セルを囲んでいるプラスチック材料と光起電力セル上の導電性グリッドとの間に発生している化学反応によってきっと生じる。この欠陥は、この現象がソーラーパネルの製造に対して発生しない異なる材料を用いて直すことができる。しかしながら、既存のソーラーパネル設備にとって、これは、解決策でない。

層剥離（ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）は、ソーラーパネルに適用される異なる保護層を剥ぎ取ることである。この現象は、とりわけ、外部の条件（例えば、湿度、温度および日光の変動）に起因する。使用する保護層の改良は、この課題を部分的に、しかし完全にではなく、防止してもよい。層剥離のリスクは常に残る。そして、一旦欠陥が現れると、それは増加して、おそらくさらなる欠陥を生じる。さらに、改良された保護層の使用は、すでに使用中のソーラーパネル設備のソーラーパネルにとって解決策でない。

通常、電流は、ソーラーパネルから電力網にまたはバッテリに流れる。しかしながら、電流は、電力網またはバッテリからソーラーパネルに、他方向に流れてもよい。これらの逆電流は、ソーラーパネルを負荷の下に配置することができて、損傷を引き起こすことができる。逆に流れる電流を阻止するダイオードを取り付けることによって、ソーラーパネルは、これに対して保護されることができる。しかし、これらは、特定の降伏電圧までのみ効果がある。

ソーラーパネルの潜在的に誘発された劣化（ＰＩＤ）は、光起電力セルの半導体から周囲の構造物（例えば、上に横たわっているガラスプレート、下にある支持プレート、周囲の保護層、およびソーラーパネルが取り付けられるフレームまたは支持構造物）まで流出している電子に起因する。この流出は、光起電力セルとこれらの構造物との間に生じる高電圧のせいで発生する。電子の流出は、光起電力セルの半導体間のＰＮ接合に影響を及ぼし、これにより、それらの機能を減少させる。

特許文献１は、製造工程中の光起電力セルまたはパネルのＰＩＤを検出する方法を示す。それは、光起電力セルまたはパネルの前側または裏側に対して導電性プラスチック基板を配置して、両者間に５０Ｖよりも高い直流電圧（例えば６５００Ｖまで）を適用することを含む。光起電力セルまたはパネルの電気的特性（電圧−電流特性すなわちＩ−Ｖ特性、並列抵抗）は、次いで、その質および適合性を評価するために、異なる時に測定される。この試験は、好ましくは、温度（好ましくは８５℃）および大気の湿度（好ましくは８５％）の制御条件の下で実行されなければならない。

特許文献２は、プロセスの速度を上げるためにいくつかのステップに分けられた、類似の方法を示す。よく機能している光起電力セルは、すばやく実行されることができる第１の試験段階ですばやく認識される。悪く実行する光起電力セルだけが、さらなる選択を行うために、さらなる試験および任意に再生を受ける。第１の試験は、好ましくは、温度（＞６０°、好ましくは８５°）および大気の湿度（＞６０％、好ましくは８５％）の制御条件の下で実行されなければならない。さらなる試験は、昼間および夜間を模擬する異なる条件の下で実行されてもよい。０Ｖ〜最高１０００Ｖの電圧が適用される。

これらの方法の不利な点は、それらが光起電力セルまたはパネルの前側または裏側に特別なセンサを適用することを必要とすることである。ソーラーパネルのすべてのタイプおよびサイズに適しているセンサは、生産するのが困難である。別の不利な点は、これらの方法が制御条件の下で実施されることを必要として、したがって、動作環境に設置されたソーラーパネルの試験に適していないことである。

特許文献３は、ＰＩＤ効果に対して抗する反射防止フィルムを準備する方法を示す。この反射防止フィルムは、ソーラーパネルの光起電力セルをＰＩＤから保護することができるが、一旦それが発生すると、課題の改良を提供しない。反射防止フィルムのさらなる不利な点は、それが既存のソーラーパネルに適用されることができないことである。
特許文献４は、太陽電池モジュールのＰＩＤ（Potential-Induced Degradation）の試験方法を開示している。試験方法は、以下のステップ：（１）試験してその太陽電池モジュールの初期データを記録するステップ、（２）試験された太陽電池モジュールを高温および低温実験環境ボックスに設置し、試験太陽された電池モジュールと高温および低温実験環境ボックスとの間の絶縁処理を行うステップ、（３）短絡される試験された太陽電池モジュールのアノードおよびカソードを高電圧負荷機器のカソードと極性接続し、太陽電池モジュールのフレームを高電圧負荷機器のアノードと接続するステップ、（４）高温および低温実験環境ボックスを起動し、高電圧負荷機器を起動し、高電圧負荷機器を出力電圧値６００−１０００Ｖにデバッグし、同時に、漏電監視を行うための電流モニタを開始するステップ、（６）試験してその太陽電池モジュールの最終データを記録するステップ、（７）試験された太陽電池モジュールの初期データを最終データと比較し、電力劣化を評価するステップ、および（８）試験を終了するステップ、を含む。
“26 ^TH EUROPEAN INTERNATIONAL CONFERENCE ON PHOTOVOLTAIC SOLAR ENERGY 5-9 SEPT. 2011, HAMBURG, GERMANY”, ２０１１年９月９日、３１０７−３１１２ページからのH. Nagel et al. による“Crystalline Si solar cells and modules featuring excellent stability against potential-induced degradation” において、ｐ型結晶シリコン太陽電池の電位誘起劣化（ＰＩＤ）のためのあらゆる種類の解決策の評価は、ｉ）ＰＩＤ抵抗性太陽電池、およびｉｉ）モジュール内のＰＩＤが発生しやすい電池を保護する代替封止材料に大きな需要が存在することを明らかにする。モジュールと接地との間に正の電圧が夜間の再生のために適用され得ることを説明する、ＰＩＤの解決策のさらなる評価が開示される。
In PINGEL S ET AL, “Potential Induced Degradation of solar cells and panels”, 35TH IEEE PHOTOVOLTAIC SPECIALISTS CONFERENCE (PVSC), 20-25 JUNE 2010, HONOLULU, HI, USA, IEEE, PISCATAWAY, NJ, USA, ２０１０年６月２０日、２８１７−２８２２ページにおいて、太陽光発電は、ますます重要な世界的ＰＶシステムになってきていて、ソーラーパークは、連続的に相互接続される太陽電池パネルの数が増えてますます大きくなっていることが開示されている。結果として、パネルは接地に対して高い相対電位にしばしばさらされ、高電圧ストレス（ＨＶＳ）を引き起こす。太陽電池と接地との間の漏れ電流に依存するソーラーパネルの長期安定性に対するＨＶＳの影響は、２００５年にNRELによって最初に取り上げられた。この電位劣化メカニズムは、ＩＥＣ６１２１５にリストされた典型的なＰＶ試験では監視されない。技術によっては、異なる種類の電位誘起劣化（ＰＩＤ）が発生する。この論文では、一旦外部の電位にさらされたソーラーパネルの寿命を延ばすことを目的としたウェーハベースの標準ｐ型シリコン技術のＰＩＤに焦点を当てている。実験室でのＰＩＤのシミュレーションのためのテスト設定が提示され、ＰＩＤに対する電池の性状がＰＩＤの前提条件であることを明らかにするために、ＰＩＤに対する電池の性状の影響が示される。この論文はさらに、ＰＶシステムの正極を接地し、それによって有害な電位を回避することにより、影響を受けるソーラーパネルの再生を導くことを開示している。この回復プロセスには時間がかかり、その速度は湿度や温度などの潜在的および環境的要因によって決まる。

それから、ソーラーパネルの異なる欠陥を検出することができるかまたは防止することができる解決策がすでに存在する。しかしながら、これらの解決策のいくつかは、ソーラーパネル自体の調整を必要として、したがって、既存のソーラーパネル設備において実施することが不可能であるか、または非常に難しい。これらの解決策はまた、ソーラーパネルの製造工程が修正されることを必要として、そしてこれらのソーラーパネルの生産コストを上昇させる。他の解決策は、既存のソーラーパネル設備における実施が非常に面倒であり、そして直接的方法で全ての種類のソーラーパネル設備に拡大されることができない。さらに、大部分のこれらの解決策は、欠陥を検出するかまたはそれを防止することを目的とする。

国際公開第２０１２／１６８２４９ Ａ２号 国際公開第２０１２／１６８２５０ Ａ１号 中国特許出願公開第１０２８６４４３９ Ａ号 中国特許出願公開第１０２８６４４３９号

上記の課題の１つ以上を防止するかまたは少なくとも緩和して、および／または一般に改良を提供することは、本発明の目的である。

本発明によれば、ソーラーパネル設備のソーラーパネルの欠陥を再生するための方法および装置が提供される。

この目的は、請求項１による方法によって達成される。

発明者は、この方法を用いて、ソーラーパネル上の潜在性によって生じるかまたは悪化するソーラーパネルの欠陥が再生されることができることを発見した。若干の欠陥は、完全に再生されることができる。これは、エレクトロルミネセンスを使用することをセットしている研究室において、材料がそれを通過する電流のまたはそれに適用される電圧の結果として光を発する現象によって、発明者により示された。この現象は、同様によく機能している光起電力セルで生じる。しかしながら、光起電力セルが損傷を受ける場合、それらは、エレクトロルミネセンス試験においてほとんど光を発しないかまたは光を発しない。本発明による方法を適用することの前と後とで実行される、欠陥を呈しているソーラーパネルのエレクトロルミネセンス試験の比較は、方法が適用される前に多くの欠陥光起電力セルが常に光を発しないかまたはほとんど光を発しないのに対して、方法の適用後には、それらが完全な光を再び発することを示す。方法は、すでに使用中の既存のソーラーパネル設備においても、発明者によって試験された。ここで、ソーラーパネル設備のエネルギー出力の著しい効率増加は、本発明による方法を適用した後に示された。

これらの試験の間に、発明者は、本発明による方法がソーラーパネル設備のソーラーパネルの欠陥を再生するための、そしてしたがって、ソーラーパネルの変質を減少するための、永続的な解決策を提供できることも発見した。

さらに、発明者は、本発明による方法がさまざまなブランドおよびタイプの光起電力セルから成るさまざまなタイプのソーラーパネルに適用できることを発見した。

本発明による方法の別の利点は、それが夜間に実行され得るということである。その結果、日中のソーラーパネルの動作は、中断されることがない。その結果、出力のロスは発生しない。

本発明による方法において、電気的接続は、ステップ（ｂ）で、少なくとも１つの電圧源の第１の電極と少なくとも１つのソーラーパネルの電極のうちの少なくとも１つとの間になされる。換言すれば、電気的接続は、負極、正極、または両極でなされることができる。後者の場合、少なくとも１つのソーラーパネルは、短絡される。ここで、少なくとも１つのソーラーパネルは、少なくとも１つの電圧源の第１の電極との接続を確立する前に、正極と負極とを電気的に接続することによって、好ましくは最初に短絡される。

いくらかのソーラーパネル設備において、支持構造物は、接地される。それ故、少なくとも１つの電圧源の第１の電極を支持構造物と電気的に接続することによって、両方とも全く同じ基準電位（グラウンド電位に等しい）にもたらされる。

別の実施形態において、本発明は、請求項１１による装置を提供する。

発明者は、装置を提供することによって、本発明による方法が介入なしで、または人間（例えば技術者）の最小の介入によって実行されることができることを発見した。この種の装置を用いて、本発明による方法は、ソーラーパネル設備、特に多数枚のソーラーパネルから成るもの、に非常に容易に適用されることができる。

電気的接続を確立して、そして切断するための回路は、当業者に知られたいかなる形であれ作られてよい。これらの回路は、例えば、装置への外部要素が電気的に接続されることができるコネクタ、これらのコネクタから少なくとも１つの電圧源までの電気的接続、およびこれらの電気的接続が中断されるのを有効にするスイッチング要素、を提供してもよい。回路に応じて、装置への外部要素は、少なくとも１つの支持構造物または少なくとも１つのソーラーパネルであり得る。スイッチング要素は、当業者に知られたいかなる方法であれ（例えばトランジスタ、サイリスタ、トライアック、リレーなどを用いて）提供されてよい。

さらに、本発明による装置のすべての部分が一緒に配置されることは、必要でない。それらは、ソーラーパネル設備の異なる位置に広げられることもできる。例えば、多数のソーラーパネルから成るソーラーパネル設備において、ソーラーパネルは、通例、ソーラーパネルのグループに分けられる。ここで、ソーラーパネルのグループ当たりに本発明による装置の異なる部分を提供することは、有利でもよい。

本発明は、以下の説明および添付図面によってさらに説明される。

図１は、本発明の実施形態による装置を含むソーラーパネル設備の概略図を示す。 図２は、本発明の実施形態による装置を含むより広範囲なソーラーパネル設備の概略図を示す。

本発明は、特定の実施形態に関して、そして特定の図面に関して記載されている。しかし、本発明は、それに制限されなくて、請求項によってのみ制限される。記載されている図面は、概略図のみであり、非限定的である。図面において、要素のいくつかのサイズは、誇張されてよく、説明の便宜上スケールに引きつけられなくてよい。寸法および相対的寸法は、本発明の実施のために実際の縮小に必ずしも対応するわけではない。

さらに、説明におけるそして請求項における第１、第２、第３などの用語は、同様の要素間を区別するために使われていて、順序または時間順を記載するために必ずしもあるというわけではない。用語は、適切な状況下で交換可能である。そして、本発明の実施形態は、本明細書に記載されているかまたは例示されているより別のシーケンスにおいて作動することができる。

そのうえ、説明におけるそして請求項における上部、底部、上方、下方などの用語は、図形目的のために使われていて、相対位置を記載するために必ずしもあるというわけではない。そのように使用する用語は、適切な状況下で交換可能である。そして、本明細書に記載されている本発明の実施形態は、本明細書に記載されているかまたは例示されているより別の方向において作動することができる。

請求項において使用する用語「含む」は、その後にリストされる手段に制限されると解釈されてはならない。それは、他の要素またはステップを排除しない。それは、参照される定まった特徴、整数、ステップまたはコンポーネントの存在を特定することと解釈されることを必要とするが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップまたはコンポーネントあるいはそれらのグループの存在または追加を排除しない。したがって、表現「手段ＡおよびＢを含む装置」の範囲は、コンポーネントＡおよびＢだけから成る装置に限定されてはならない。それは、本発明に関して、装置の唯一の関連したコンポーネントがＡおよびＢであることを意味する。

本発明による方法の実施形態において、ステップ（ｃ）は、少なくとも１つのソーラーパネルによって少なくとも１つの電圧源から引き出される電力を測定するステップをさらに含む。

測定された電力から、少なくとも１つのソーラーパネルの健全性（すなわち少なくとも１つのソーラーパネルが呈する欠陥のタイプ、数および重大さ）についてのデータは、得られることができる。一般に、少なくとも１つのソーラーパネルによって少なくとも１つの電圧源から引き出される電力が多ければ多いほど、少なくとも１つのソーラーパネルが呈する欠陥の数および重大さはより多大である。欠陥の性質に関する情報は、時間とともに電力の展開から収集されることもできる。測定された電力が予想される正常電力よりも高い場合、そして、測定された電力が時間とともに安定なままである場合、立面図（ｔｈｅ ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）は、非再生可能な欠陥（例えば物理的損傷または層剥離）に起因する。この場合、再生電圧を適用することは、さらなる欠陥および劣化をまだ防止することができる。しかしながら、測定された電力が減少する場合、立面図は、非再生可能な欠陥（例えばホットスポット、カタツムリ跡または不整合）に起因する。

さらなる実施形態において、方法は、ステップ（ｃ）とステップ（ｄ）との間に、ステップ（ｃ）で測定された電力に基づいて前記再生電圧および／または再生期間を調整するステップ（ｃ’）をさらに含む。

いかなる欠陥も呈していない類似のソーラーパネルによって少なくとも１つの電圧源から引き出される電力と比較して測定された電力が高い場合には、次いで、再生電圧および／または再生期間が少なくとも１つのソーラーパネルの再生の速度を上げるように調整することは、有利である。

発明者は、再生電圧を増加させることおよび／または再生期間を延長することが少なくとも１つのソーラーパネルのより速い再生を確実にすることを発見した。

再生電圧は、一夜に等しい再生期間の間、好ましくは適用される。これによって、夜中全部をソーラーパネルの再生のために使うことができる。しかしながら、欠陥の再生が有利に進行する場合には、再生期間を短縮してもよい。例えば、欠陥が完全に再生する場合、例えば１０分という非常に短い再生期間は、ソーラーパネルの保守のために、そして新たな欠陥が発生するのを防止するために、選択されてもよい。

さらなる実施形態において、ステップ（ｃ’）は、少なくとも１つのソーラーパネルによって少なくとも１つの電圧源から引き出される電力を測定するステップをさらに含む。

再生電圧および／または再生期間が測定された電力に基づいて調整される場合、少なくとも１つのソーラーパネルによって少なくとも１つの電圧源から引き出される電力を再び測定することは、有利でありえる。このようにして、追加データは、少なくとも１つのソーラーパネルの健全性の上に得られてもよい。以前に測定された電力から得られたデータと結合されて、少なくとも１つのソーラーパネルの欠陥の再生がいかによいかそしていかに速いかを評価することができる。

本発明による方法の実施形態において、再生電圧は、交流電圧である。

この交流電圧は、いかなる周期的信号（例えば正弦波、調整された正弦波、全波調整された正弦波、方形波、三角波、鋸歯状波、台形波、など）であってもよい。交流電圧は、２００Ｖと１２００Ｖとの間の実効電圧を好ましくは有する。そして、実効電圧は、信号の実効値として算出される。交流電圧は、５０Ｈｚと５０ｋＨｚとの間の周波数（すなわち２０ｍｓと２０μｓとの間の周期）を好ましくは有する。

本発明による方法の実施形態において、再生電圧は、直流電圧である。

直流電圧の大きさは、２００Ｖと１２００Ｖとの間の絶対値を好ましくは有する。直流電圧は、ゆっくり変化する、非周期性信号でもよい。そして、この信号の大きさも、好ましくはこれらの電圧値の間にある。

本発明による方法におけるソーラーパネル設備は、ステップ（ａ）とステップ（ｂ）との間に、少なくとも１つのソーラーパネルと電力網との間の電気的接続を解くステップ（ａ’）をさらに含み、ステップ（ｄ）は、少なくとも１つのソーラーパネルを電力網と電気的に再接続するステップを含む。

通常、ソーラーパネル設備は、それが電圧を供給する電力網に電気的に接続している。この電力網は、例えば、エネルギー供給元とエンドユーザとの間の公共電力網でもよい。しかし、それは、ソーラーパネル設備によって充電される単なるバッテリでもあり得る。本発明によれば、方法は、安全性の理由で、ステップ（ａ’）において電力網からソーラーパネル設備を切り離すことを含む。

さらなる実施形態において、ステップ（ａ’）は、少なくとも１つのソーラーパネルと電力網との間の電気的接続が効果的に解かれた場合を検証するステップをさらに含む。

ソーラーパネル設備は、大きい電圧を電力網に概して供給する。これらの電圧は、少なくとも１つのソーラーパネルと電力網との間の電気的接続における割り込みの降伏電圧よりも大きくてもよい。したがって、少なくとも１つのソーラーパネルと電力網との間の電気的接続を切り離した後に、この電気的接続が効果的に中断されたかまたは切断されたかどうかについて検証することは、有利でありえる。

本発明によれば、方法におけるソーラーパネル設備は、少なくとも１つのコンバータを含み、前記少なくとも１つのコンバータは、少なくとも１つのソーラーパネルと電力網との間に位置していて、両方に対して電気的に接続され、そして少なくとも１つのコンバータは、少なくとも１つのソーラーパネルの直流電圧を電力網に供給するのに適した交流電圧に変換し、方法のステップ（ｂ）において、少なくとも１つのソーラーパネルと電力網との間の電気的接続は、コンバータの前で中断される。

少なくとも１つのソーラーパネルの欠陥を再生するための本発明によるさらなる方法の実施に影響を及ぼすことができないように、同様にコンバータを切断することは、有利である。これは、使用するコンバータのブランドおよびタイプに関係なく方法が適用されることができるさらなる利点を有する。

本発明による方法の実施形態において、方法は、夜間に実行される。

夜に本発明の実施形態による方法を実行することは、非常に有利である。夜間中、光は、ソーラーパネル設備の少なくとも１つのソーラーパネルをほとんどヒットしないかまったくヒットしない。そうすると、それは、エネルギーをほとんど供給しないかまったく供給しない。夜間の方法の実施は、日中にソーラーパネル設備のエネルギー生成を中断する必要を除去する。

本発明による方法の実施形態において、方法は、規則的な時間に繰り返される。

規則的な時間（例えば夜ごと）に本発明の実施形態による方法を繰り返すことは、有利でありえる。このようにして、ソーラーパネル設備の少なくとも１つのソーラーパネルの欠陥は、規則的な原則で検出されるか、再生されるかまたは防止される。したがって、方法は、ソーラーパネル設備の少なくとも１つのソーラーパネルの変質を減らすための永続的な解決策を提供することができる。

本発明による装置の実施形態において、装置は、少なくとも１つのソーラーパネルによって少なくとも１つの電圧源から引き出される電力を決定するために少なくとも１つの電力計をさらに備え、そして電力計は、少なくとも１つのソーラーパネルおよび少なくとも１つの電圧源に電気的に接続していて、それらの間に位置している。

少なくとも１つの電力計は、少なくとも１つのソーラーパネルの健全性（すなわち少なくとも１つのソーラーパネルによって呈される欠陥のタイプ、数および重大さ）についてのデータを収集するために用いられることができる。

本発明によれば、装置は、少なくとも１つのソーラーパネルと電力網との間の電気的接続をさらに備え、そして装置は、一方で少なくとも１つのソーラーパネルの電極と他方で電力網との間に電気的接続を確立して、そして切断するための回路をさらに備える。

本発明によれば、電力網の影響、または少なくとも１つのソーラーパネルと電力網との間に位置するいかなるコンバータの影響に対しても装置を保護するために、電力網から装置を切り離すことができる。

さらなる実施形態において、装置は、装置を制御するための少なくとも１つのコントロールユニットをさらに備える。コントロールユニットは、少なくとも１つの電圧源および電気的接続を確立して、そして切断するための回路（９、１０、１４）と連絡する。

装置の異なるパーツが制御され得るコントロールユニットを有する本発明の実施形態による装置を提供することは、有利である。これによって、本発明の実施形態による方法は、人間の介入のないコントロールユニットによって実行されることができる。

人間によるコントロールまたはコントロールユニットによるコントロールが必要とされないというような方法で、コントロールユニットなしで本発明の実施形態による装置を調整することもできる。しかしながら、少なくとも１つのコントロールユニットの使用は、後者がそれに設けられている場合、コントロールユニットを再プログラムすることによってコントロールが容易に修正されることができる利点を提供する。

多数のグループ化されたソーラーパネルを有するソーラーパネル設備において、ソーラーパネルのグループ当たり、少なくとも１つの電圧源、必要な回路、および任意に電力計を提供することは、そしてそれらが１つの中央コントロールユニットから制御されるよう調整することは、有利でもよい。これによって、本発明の実施形態による装置のコストは、減少されることができる。

さらなる実施形態において、少なくとも１つのコントロールユニットは、少なくとも１つの電力計とも連絡する。

本発明の実施形態による装置が少なくとも１つのソーラーパネルによって少なくとも１つの電圧源から引き出される電力を測定するための少なくとも１つの電力計を備える場合、少なくとも１つの電力計が少なくとも１つのコントロールユニットと連絡することも有利である。これによって、少なくとも１つのコントロールユニットは、測定された電力上のデータを収集することができる。そしてそれに基づいて、少なくとも１つのコントロールユニットは、修正された方法で少なくとも１つの電圧源をさらにコントロールすることができる。

別の実施形態では、本発明は、本発明の実施形態による装置を備えるソーラーパネル設備を提供する。

本発明の実施形態による装置をソーラーパネル設備に提供することは、有利である。これによって、ほとんど人間の介入が必要とされないというような方法で、本発明の実施形態による方法を用いて、ソーラーパネル設備の少なくとも１つのソーラーパネルの欠陥の検出、再生および／または防止は、実行されることができる。これによって、本発明の実施形態による方法は、人間（例えばオペレータ）がいる必要を除去して、夜間に、そして規則的な時間に、実行されることができる。

図１は、ソーラーパネル設備１のソーラーパネル２の欠陥を検出して、再生しておよび／または防止するための本発明の実施形態による装置８を含むソーラーパネル設備１の概略図を示す。簡潔さのために、１枚のソーラーパネル２だけがこの実施形態例において示される。このソーラーパネルは、９つの光起電力セル３を含み、ソーラーパネル２の負極４および正極５用のコネクタを備え、そして支持構造物６に取り付けられる。ソーラーパネル２は、コンバータ１３と電気的に接続している。そしてそれは、電力網１２とさらに電気的に接続している。本発明による装置８は、ソーラーパネル２とコンバータ１３との間の電気的接続上に置かれる。装置は、電圧源７、電力計１１、コントロールユニット１５、ソーラーパネル２と電圧源７との間に電気的接続を確立して、そして切断するための回路９、ソーラーパネル２とコンバータ１３との間に、そしてさらに電力網１２との間に電気的接続を確立して、そして切断するための回路１４、および支持構造物６と電圧源７との間に電気的接続を確立して、そして切断するための回路１０、を含む。電圧源７の１つの電極は、ソーラーパネル２と電圧源７との間に電気的接続を確立して、そして切断するための回路９と電気的に接続している。この電気的接続上には、ソーラーパネル２によって電圧源７から引き出される電力を測定するための電力計１１も設けられる。ソーラーパネル２と電圧源７との間に電気的接続を確立して、そして切断するための回路９は、ソーラーパネル２の負極４および正極５とさらに電気的に接続している。この回路９は、電圧源７がソーラーパネル２の負極４と、ソーラーパネル２の正極５と、および互いに短絡したソーラーパネル２の負極４および正極５と、電気的に接続されることができるというような方法で、配置されてもよい。電圧源７の他の電極は、ソーラーパネル２が取り付けられる支持構造物６と電気的に接続している。この電気的接続上には、支持構造物６と電圧源７との間に電気的接続を確立して、そして切断するための回路１０も設けられる。ソーラーパネル２とコンバータ１３との間に、そしてさらに電力網１２との間に電気的接続を確立して、そして切断するための回路１４は、ソーラーパネル２と電圧源７との間に電気的接続を確立して、そして切断するための回路９と、コンバータ１３との間の電気的接続上に置かれる。この実施形態例において、コントロールユニット１５は、装置８の他のすべてのパーツと連絡して、本発明の実施形態による方法によってこれらのパーツを制御するためにそれらに配置される。

図１の装置は、以下の通りに動作する。最初に、電圧源７と支持構造物６との間に電気的接続を確立して、そして切断するための回路１０、および電圧源７とソーラーパネル２との間に電気的接続を確立して、そして切断するための回路９は、電圧源７と支持構造物６との間に、また電圧源７とソーラーパネル２との間にも電気的接続がないというような方法で切替えられる。そして、ソーラーパネル２とコンバータ１３との間に、そしてさらに電力網１２との間に電気的接続を確立して、そして切断するための回路１４は、ソーラーパネル２とコンバータ１３との間に、そしてさらに電力網１２との間に電気的接続があるというような方法で切替えられる。第１ステップにおいて、電圧源７と支持構造物６との間に電気的接続を確立して、そして切断するための回路１０は、電圧源７の第１の電極と支持構造物６との間に電気的接続を確立するためにコントロールユニット１５によって制御される。次いで、ソーラーパネル２とコンバータ１３との間に、そしてさらに電力網１２との間に電気的接続を確立して、そして切断するための回路１４は、ソーラーパネル２とコンバータ１３との間の、そしてさらに電力網１２との間の電気的接続を切断するためにコントロールユニット１５によって制御される。次に、ソーラーパネル２とコンバータ１３との間に、そしてさらに電力網１２との間に電流がまだ流れている場合には、ソーラーパネル２とコンバータ１３との間の電気的接続が真に解かれたか、すなわち切断されたか、を検証するために調査が実施される。この検証は、ソーラーパネル２とコンバータ１３との間に、そしてさらに電力網１２との間に電気的接続を確立して、そして切断するための回路１４において行われることができて、コントロールユニット１５によって制御されることができる。ソーラーパネル２とコンバータ１３との間の、そしてさらに電力網１２との間の電気的接続が切断されたか否かのデータは、次いで、コントロールユニット１５に送り返されることができる。ソーラーパネル２とコンバータ１３との間の、そしてさらに電力網１２との間の電気的接続が切断されていない場合には、コントロールユニット１５は、次いで、それを切断するためにまださらなるステップをとることができる。ソーラーパネル２とコンバータ１３との間の、そしてさらに電力網１２との間の電気的接続が切断されている場合には、コントロールユニット１５は、電圧源７の第２の電極と、ソーラーパネル２の負極４、ソーラーパネル２の正極５、またはソーラーパネル２の互いに短絡した電極４、５のいずれかとの電気的接続を確立するために、電圧源７とソーラーパネル２との間に電気的接続を確立して、そして切断するための回路９をさらに制御する。次に、コントロールユニット１５は、ソーラーパネル２と支持構造物６との間に予め定められた再生電圧を適用するために、そして予め定められた再生期間の間この再生電圧を維持するために、電圧源７を制御する。次いで、再生期間の間、コントロールユニット１５は、ソーラーパネル２によって電圧源７から引き出される電力を測定するために、電力計１１を制御する。次いで、測定された電力は、コントロールユニット１５に送られる。そしてそれは、これらのデータに基づいて、ソーラーパネル２と支持構造物６との間に調整された再生電圧を適用するために電圧源７を制御することができて、および／または、調整された再生期間の間、再生電圧を維持するために電圧源７を制御することができる。次に、コントロールユニット１５は、再生期間の間、ソーラーパネル２によって電圧源７から引き出される電力を測定するために、電力計１１をもう一度制御することができる。次いで、測定された電力は、コントロールユニット５に送り返されることができる。そしてコントロールユニットは、それから、ソーラーパネル２の健全性のデータを得ることができて、それらについて報告することができる。任意には、電力を測定して、再生電圧および／または再生期間を調整するステップは、適用される再生電圧および／または再生期間をさらに最適化するために、反復的に繰り返されることができる。最終ステップにおいて、コントロールユニット１５は、次いで、電気的接続を確立して、そして切断するための異なる回路９、１０、１４を、それらの初期状態へとそれらを切替えるために、さらに制御する。この全方法は、ソーラーパネル２の変質をタイムリーに防止するために、そしてそれを規則的な原則で修復するために、好ましくは定期的に繰り返される。さらに、日中にソーラーパネル２のエネルギー生産を中断しないように、方法は、好ましくは夜間に実行される。

図２は、ソーラーパネル設備１のソーラーパネル２の欠陥を検出して、再生しておよび／または防止するための本発明の実施形態による装置８を含むより広範囲なソーラーパネル設備１の概略図を示す。この実施形態例において、ソーラーパネル設備１は、全体で、３６枚のソーラーパネル２を含む。これらのソーラーパネル２は、４つのグループに配置されて、したがって直列に相互接続される。４つのソーラーパネル２の各グループは、その負極４および正極５で、ソーラーパネル設備１の３つのコンバータ１３のうちの１つと電気的に接続される。コンバータ１３は、電力網１２とさらに電気的に接続される。簡潔さのために、ソーラーパネル２の支持構造物６は図示されない。しかし、この実施形態例のソーラーパネル２は、全く同じ支持構造物６において対になって取り付けられる。ソーラーパネル２と各コンバータ１３との間には、本発明の実施形態による装置８の一部が至る所に設けられる。この実施形態例において、ソーラーパネル２とコンバータ１３との間に示される装置８のパーツは、コントロールユニット１５を除いて図１の装置に示すようなすべてのコンポーネントを含む。支持構造物６が図示されないので、装置８と支持構造物６との間の電気的接続はない。ソーラーパネル２とコンバータ１３との間に設けられている装置のパーツを制御するための１つのコントロールユニット１５は、中央に設けられる。

１つの中央コントロールユニット１５によって制御される異なるパーツに装置８が現在分割される差異については、図２の装置８は、図１の装置として同様の方法で作動する。本明細書において、装置８のあらゆるパーツは、より多数のソーラーパネル２を有するソーラーパネル設備１に帰属しているソーラーパネル２の欠陥を検出して、再生しておよび／または防止することに対してタスクを与えられる。

１…ソーラーパネル設備
２…ソーラーパネル
３…光起電力セル
４…ソーラーパネルの負極
５…ソーラーパネルの正極
６…支持構造物
７…電圧源
８…装置
９…電圧源とソーラーパネルとの間の回路
１０…電圧源と支持構造物との間の回路
１１…電力計
１２…電力網
１３…コンバータ
１４…ソーラーパネルと電力網との間の回路
１５…コントロールユニット

Claims (15)

1. ソーラーパネル設備のソーラーパネルの欠陥を再生する方法であって、前記ソーラーパネル設備は、
   −少なくとも１つの光起電力セルを含む少なくとも１つのソーラーパネルであって、前記少なくとも１つのソーラーパネルは、負極および正極を有する、少なくとも１つのソーラーパネル、
   −前記少なくとも１つのソーラーパネルが取り付けられる少なくとも１つの支持構造物、
   を含み、前記方法は、
   （ａ）前記少なくとも１つの支持構造物を少なくとも１つの電圧源の第１の電極と電気的に接続するステップ、
   （ｂ）前記少なくとも１つの電圧源の第２の電極を前記少なくとも１つのソーラーパネルの少なくとも１つの電極と電気的に接続するステップ、
   （ｃ）前記少なくとも１つの電圧源によって前記少なくとも１つのソーラーパネルと前記少なくとも１つの支持構造物との間に予め定められた電圧、再生電圧、を適用して、そして、予め定められた持続時間、再生期間、の間、前記再生電圧を維持するステップ、および、
   （ｄ）前記再生期間の後、前記少なくとも１つの電圧源と前記少なくとも１つのソーラーパネルとの間の電気的接続、ならびに前記少なくとも１つの電圧源と前記少なくとも１つの支持構造物との間の電気的接続、を解くステップ、
   を含み、
   前記ソーラーパネル設備は、前記少なくとも１つのソーラーパネルと電力網との間の電気的接続をさらに含み、前記方法は、ステップ（ａ）とステップ（ｂ）との間に、前記少なくとも１つのソーラーパネルと前記電力網との間の電気的接続を解くステップ（ａ’）をさらに含み、前記ステップ（ｄ）は、前記少なくとも１つのソーラーパネルを前記電力網と電気的に再接続するステップをさらに含み、
   前記ソーラーパネル設備は、少なくとも１つのコンバータを含み、前記少なくとも１つのコンバータは、前記少なくとも１つのソーラーパネルと前記電力網との間に位置していて、両方に対して電気的に接続され、そして前記少なくとも１つのコンバータは、前記少なくとも１つのソーラーパネルの直流電圧を前記電力網に供給するのに適した交流電圧に変換し、前記方法の前記ステップ（ａ’）において、前記少なくとも１つのソーラーパネルと前記電力網との間の電気的接続は、前記コンバータの前で中断される、
   方法。
2. ステップ（ｃ）は、前記少なくとも１つのソーラーパネルによって前記少なくとも１つの電圧源から引き出される電力を測定するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記方法は、ステップ（ｃ）とステップ（ｄ）との間に、ステップ（ｃ）で測定された電力に基づいて前記再生電圧および／または再生期間を調整するステップ（ｃ’）をさらに含む、請求項２に記載の方法。
4. ステップ（ｃ’）は、前記少なくとも１つのソーラーパネルによって前記少なくとも１つの電圧源から引き出される電力を測定するステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記再生電圧は、交流電圧である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記再生電圧は、直流電圧である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
7. ステップ（ａ’）は、前記少なくとも１つのソーラーパネルと前記電力網との間の電気的接続が効果的に解かれた場合を検証するステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記方法は、夜間に実行される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記方法は、規則的な時間に繰り返される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記方法は、ソーラーパネル設備のソーラーパネルの欠陥を検出するためにさらに提供される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
11. ソーラーパネル設備のソーラーパネルの欠陥を再生する装置であって、前記ソーラーパネル設備は、
    −少なくとも１つの光起電力セルを含む少なくとも１つのソーラーパネルであって、前記少なくとも１つのソーラーパネルは、負極および正極を有する、少なくとも１つのソーラーパネル、
    −前記少なくとも１つのソーラーパネルが取り付けられる少なくとも１つの支持構造物、
    を備え、前記装置は、
    −前記少なくとも１つのソーラーパネルと前記少なくとも１つの支持構造物との間に予め定められた電圧、再生電圧、を適用するための少なくとも１つの電圧源、
    −前記少なくとも１つの電圧源の第１の電極と前記少なくとも１つの支持構造物との間に電気的接続を確立して、そして切断するための回路、および、
    −前記少なくとも１つの電圧源の第２の電極と前記少なくとも１つのソーラーパネルの電極のうちの少なくとも１つとの間に電気的接続を確立して、そして切断するための回路、
    を備え、
    前記ソーラーパネル設備は、前記少なくとも１つのソーラーパネルと電力網との間の電気的接続をさらに含み、前記装置は、前記少なくとも１つのソーラーパネルと前記電力網との間に電気的接続を確立して、そして切断するための回路をさらに備え、
    前記ソーラーパネル設備は、少なくとも１つのコンバータを含み、前記少なくとも１つのコンバータは、前記少なくとも１つのソーラーパネルと前記電力網との間に位置していて、両方に対して電気的に接続され、そして前記少なくとも１つのコンバータは、前記少なくとも１つのソーラーパネルの直流電圧を前記電力網に供給するのに適した交流電圧に変換し、前記回路は、前記少なくとも１つのソーラーパネルと前記電力網との間の電気的接続を前記コンバータの前で中断するためにさらに調整される、
    装置。
12. 前記装置は、前記少なくとも１つのソーラーパネルによって前記少なくとも１つの電圧源から引き出される電力を決定するために少なくとも１つの電力計をさらに備え、前記電力計は、前記少なくとも１つのソーラーパネルおよび前記少なくとも１つの電圧源に電気的に接続していて、それらの間に位置している、請求項１１に記載の装置。
13. 前記装置は、前記装置を制御するための少なくとも１つのコントロールユニットをさらに備え、前記コントロールユニットは、前記少なくとも１つの電圧源および電気的接続を確立して、そして切断するための回路と連絡する、請求項１２に記載の装置。
14. 前記装置は、ソーラーパネル設備のソーラーパネルの欠陥を検出するためにさらに提供される、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の装置。
15. 請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の装置を備えるソーラーパネル設備。

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