バイパス回路開放故障の解説と特定方法

今回は、バイパス回路　開放（オープン）故障の解説と特定方法についてご説明します。

バイパス回路の開放故障は、目視で確認しただけでは分かりません。また、発電量もほとんど変化しないので、気付くのが難しい故障です。

しかし、この故障を放置すると発熱やバックシートの焼損など、危険な状態になる可能性があります。そのため、バイパス回路の健全性を定期的にチェックすることが重要です。

太陽電池モジュールの回路構造をおさらい

図1

太陽電池パネルは２つの回路でできています（図１）。

１つ目は、太陽光で発電するセルを直列に接続した「セルストリング回路」です。２つ目は、セルストリング回路に障害が発生したときに、発電電流を迂回させる「バイパス回路」です。

セルストリング回路とバイパス回路は並列に接続されています。この塊のことを「クラスタ」と呼びます。

市場で多く使われている標準的な結晶系の太陽電池パネルは、３つのクラスタで構成されています。

バイパス回路には、バイパスダイオードが取り付けられています（図２）。ダイオードには電気の流れを一方方向にし、逆流を防ぐ役目があります（整流作用）。

ダイオードはA（アノード）→K（カソード）に電流が流れますが、K→Aには流れません。また、AよりKの電圧が高ければA→Kに電流は流れません。

部分影や故障がなく通常の発電状態であれば、AよりKの電圧が高くなるので、バイパスダイオードには電流が流れずセルストリング回路に電流が流れます。

それでは本題に移って、バイパス回路の開放（オープン）故障とはどのような状態なのか見ていきましょう。

バイパス回路が開放（オープン）故障している状態を図３で示します。このように発電電流の迂回路（バイパスルート）が無くなります。

なお、図４のように、完全な開放までには至らず、バイパス回路が高抵抗化していることもあります。

図５のように、バイパス回路オープン故障があるセルに部分影がかかると、迂回路がなくなっているため、そのストリング全体の発電電流が止まってしまうことがあります。そうなると発電量（売電収入）の大きな損失となります。

また、何より怖いのが図６のように、バイパス回路の開放故障とセルストリング回路の高抵抗化が併発するケースです。異常発熱した高抵抗化部分の周辺に、枯草等の可燃物があると発火に繋がる恐れがあります（写真１）。

前項のような売電損失や発火事故を防ぐためには、バイパス回路の健全性を定期的にチェックすることが重要です。そのための、バイパス回路の開放故障を特定する方法をご紹介します。

以下の道具があればOKです。

ストリング毎の、バイパス回路の状態を確認します。

バイパス回路が開放故障しているストリングで、故障パネルを特定します。

該当のストリング回路を、パワコンと接続します（動作状態）。
次に、正常に動作している太陽電池パネルを見つけます。
遮光シートで太陽電池セルを遮光し、ソラメンテ-iSをバスバー電極にあてます。バイパス回路が正常に動作しているパネルは発電電流が迂回しているので、ソラメンテ-iSは反応しません。これが正常に動作しているパネルです（図7）。

遮光シートを外し、２で正常と判定したクラスタのバスバー電極に、ソラメンテ-iSを固定します（図８）。この時のソラメンテ-iSは発電電流に反応し、音とインジケータが光ります。

バイパス回路がオープンになっていると、遮光シートによって発電電流が止まり、そのクラスタの発電が止まり、バイパス回路に迂回することもできないため、ストリング全体の発電電流が停止します。それにより、ソラメンテ-iSの反応がなくなります（図10）。
上記７の状態となったとき遮光シートで覆っているパネルが、バイパス回路が開放故障しているパネルです。

上記の方法は、ソラメンテ-iSの代わりにクランプメーターでストリングの発電電流を確認することもできます。ですが、ケーブルをクランプできない場所、例えば住宅屋根や施設屋根においてはソラメンテ-iSが有効です。