用于发电的太阳能电池阵列模块系统技术方案

一种模块式太阳能电池板系统，其能使太阳能模块的发电量最大化，被配置于，在所述的太阳能电池处于部分阴暗或光线遮挡的条件的情况下，最大化多个太阳能电池的发电量。所述模块式太阳能电池板系统包括：十字交叉网络结构阵列，其中所述太阳能电池经常受到至少部分的阴暗的影响，并且，其中本发明专利技术提供了创新的结构，其最小化由阴暗造成的损害。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于发电的太阳能电池阵列模块系统
本专利技术涉及一种用于发电的太阳能电池阵列模块系统，且更具体地，涉及一种有助于使太阳能模块中的发电量最大化的太阳能阵列模块系统，其被配置为减少光线遮挡以及使相互连接成矩阵结构的多个太阳能电池的发电量最大化。
技术介绍
光伏电池已被广泛应用于各种各样的应用中以产生便捷的电力。通常地，单个太阳能电池可产生0.5V左右的输出电压，而多个太阳能电池，以硅基的为代表，通常被串联起来以产生更高的电压级。太阳能电池阵列中，太阳能电池通常为相互连接的，其如提交于2011年1月23日的序列号为WO/2011/089607的公开的PCT专利申请所描述的，该申请与本申请为同一专利技术人且共有，其全部内容通过引用合并于此。太阳能电池阵列，其具有十字交叉网络结构，典型地具体实施在单个太阳能模块中，其中每个太阳能电池阵列模块包括多个太阳能电池。所述太阳能模块通常被倾斜以面向太阳，并随太阳的轨迹转动。然而，在黎明与黄昏时，太阳的角度非常低，因而一个模块会投射阴影到与其相邻的模块的一部分上，典型地为太阳能电池阵列模块的更下排的电池上。光线也可能由于灰尘或雪而被阻挡或遮蔽，同样较典型地发生在太阳能电池阵列模块的更下排的电池近处。因此，光线遮挡造成模块中的发电量的大量减少。太阳能电池阵列模块通常是太阳能电池系统的一部分，所述太阳能电池系统包括被布置成阵列的结构的多个太阳能电池阵列模块。现参照图1所示的现有技术的太阳能电池阵列模块100中的倾斜式太阳能模块的几何结构，其倾角为β。在此例中，太阳能电池阵列模块100a和100b被布置于一个基本水平的平面上，其中，对于太阳而言，太阳能电池阵列模块100a被定位于太阳能电池阵列模块100b之前。当太阳以倾角α高于地平线时，太阳能电池阵列模块100a长为l，投射在地面上的阴影位移为d，没有阴影投射于太阳能电池阵列模块100b上。但是，当太阳处于比α更低的倾角时，设为α2，太阳能电池阵列模块100a同样将阴影投射于太阳能电池阵列模块100b的下部区域上。在此示例中，太阳能电池阵列模块100a将阴影投射于太阳能电池阵列模块100b的定界在P0与P2之间的区域之上，此时只有布置于P2与P1之间的太阳能电池可产生电能。同样参照图2，示意性地图示了一个水平放置的太阳能电池阵列模块100的示例，其包含太阳能电池110的十字交叉网络。在此示例中，太阳能电池阵列模块100包括50个太阳能电池110，被排列成10列(“串”1至10)130和5行(a至e)120，其中每列包含5个太阳能电池110，基于内部互连132连接而形成行120。如果，举例而言，所有50个太阳能电池110被照射，太阳能电池阵列模块100在负载R上产生180W的功率，以总电流为Imax(A)的I。不幸地是，这种放置下的十字交叉网络并不能解决光线遮挡问题。当太阳能电池110处于电池中特定的行而被遮盖或因其他原因处于阴影中时，其因此不具有电活性，其中处于所述行的每个电池实际上阻碍了在太阳能电池阵列110上各自列(电池串)120中的电传输，因此降低了所能产生的能量的量。所述“十字交叉”实现涉及相同专利技术人做出的先前描述的专利技术，其公开于序列号为WO/2011/089607的公开的PCT专利申请中，其全部内容通过引用合并于此，恰似在此完整描述一样。“十字交叉”实现是一种电布线结构，其电池间的电互连是根据一个互连所有相邻电池的规则网格式样所确定的。相反地，当前主张的专利技术所涉及到的电互连均非必须根据规则网格式样来确定。然而，在先前描述的专利技术的布置中的十字交叉网络并未解决光线遮挡问题。当电池的特定行中的太阳能电池110被遮蔽或因其他原因处于阴影中时，会因此不具有电活性，其中处于所述行的每个电池实际上阻碍了在太阳能电池110上各自列(电池串)120中的电传输，因此降低了所能产生的能量的量。举例而言，如图3a所示，当所有处于示例太阳能电池阵列模块100中的行122中的太阳能电池110，例如最底行122e，仅作为示例，其被完全遮挡(也就是说，到达行122e的太阳能电池110的光线被遮挡)，电池110中每个串中的电流为0A，因为不能形成完整的电流回路。尽管十字交叉结构意味着太阳能电池110分别并联到分别邻近的串中的太阳能电池110，由于行122e中的相应的太阳能电池110阻断了电路，由被照射到的太阳能电池110产生的电流并没有到达负载R的通路。图3示意性地图示了太阳能电池阵列模块100的一种变形，其中太阳能电池阵列模块100工作于没有光线遮挡的条件下。电流I流过太阳能电池110的串112。然而，当如最底行122e的行122中的太阳能电池110被完全遮挡，如图3c所示，被遮挡的电池110截断了电流I的流通。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的上述问题，因此有一种需求，并且其能有助于具有一种或更多种太阳能电池110间相互连通的结构，其位于一个具有十字交叉网络结构的太阳能电池阵列模块之中，其中这样的结构能有助于使太阳能电池阵列模块的发电量最大化，在所述太阳能电池阵列模块中，有一行或更多行的太阳能电池故障，所述太阳能电池阵列模块水平放置。如此被削减的性能可能是由于在一行或更多行中的太阳能电池的故障及/或到达太阳能电池中一行或更多行的光线被遮挡所造成的。根据至少一些本专利技术的实施例，提供了一种太阳能电池阵列模块，其包括向期望应用提供运行电能的太阳能发电系统以及为最小化由常见的水平面光线遮挡所造成的电能降级，所述系统包括至少一个太阳能电池阵列模块，其物理大体水平放置。所述至少一个的太阳能电池阵列模块包括：多个太阳能电池，其物理地以N×M矩阵结构排列，以及至少一个高效DC/DC电力变压器，其电连接于太阳能电池的十字交叉矩阵阵列，所述DC/DC电力变压器被配置为将第一输出电压级提升到比第一输出电压级更高的第二输出电压级，其中所述第一输出电压级不足以满足期望应用的工作电压级的需求。预配置的数量(M)个所述太阳能电池电性上串联以形成串联单元串，所述串联单元串便于产生第一输出电压级。预配置的数量(N)个串联单元串是并联电连接以形成所述太阳能电池的阵列，所述太阳能电池的阵列便于产生第一输出电压级。在每一串联单元串中，一个所述串联单元串的至少一个被选择的太阳能电池也与其他所有串联单元串中各自的太阳能电池并联电连接，以形成平面，所述平面与电十字交叉N×M太阳能电池矩阵阵列电互连。本专利技术的一个方面是提供一种太阳能系统，其中N×M太阳能电池电十字交叉矩阵阵列中的至少两个太阳能电池不与所述N×M矩阵太阳能电池的物理配置中的相应的太阳能电池重叠。根据至少一些的本专利技术的实施例，所述的物理电池布局配置包含：将至少一个所述太阳能电池与另一个太阳能电池至少交换位置一次，使其处于另一串联单元串中且处于不同的所述物理矩阵的行中，并且对于包含两个已交换的太阳能电池的所有电池，保持电路十字交叉矩阵的联通性，以使所述N×M太阳能电池电路十字交叉矩阵阵列不与各自的所述N×M矩阵太阳能电池的物理配置内的相应的太阳能电池重叠。根据至少一些的本专利技术的实施例，当N＝M*2时，所述N×M矩阵太阳能电池的所述物理配置通过将物理矩阵细分为两个N/2×M矩阵：左矩阵和右矩阵，而重新排布，其中所述太阳能电池被成垂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能发电系统，其用于向期望的应用提供运行电力并且用于最小化由通常的水平光线阻挡所造成的电力降级，所述系统包含物理上大体水平布置的至少一个太阳能电池阵列模块，其中所述至少一个太阳能电池阵列模块包括：多个太阳能电池，其物理地以N×M矩阵结构排列，其中预配置的数量(M)个所述太阳能电池串联电连接，以形成串联单元串，所述串联单元串便于产生第一输出电压级；其中预配置的数量(N)个所述串联单元串并联电连接以形成所述太阳能电池的阵列，所述太阳能电池的所述阵列便于产生第一输出功率级；其中在每一所述串联单元串中，一个所述串联单元串的至少一个选定太阳能电池还与其他所有串联单元串中各自的太阳能电池并联电连接，以形成平面，所述平面与电十字交叉N×M太阳能电池矩阵阵列电互连；以及其中，所述电互连的电十字交叉N×M太阳能电池矩阵阵列中的至少两个太阳能电池不与所述N×M太阳能电池矩阵的物理配置中的各太阳能电池重叠；以及将至少一个高效DC/DC电力变压器电连接于所述十字交叉太阳能电池矩阵阵列，当所述第一输出电压级不足以满足所需应用的工作电压级要求时，所述DC/DC电力变压器被配置为将所述第一输出电压级提升到比所述第一输出电压级更高的第二输出电压级。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.30 US 61/617,7711.一种太阳能发电系统，其用于向期望的应用提供运行电力并且用于最小化由水平光线阻挡所造成的电力降级，所述系统包含物理上水平布置的至少一个太阳能电池阵列模块，其中所述至少一个太阳能电池阵列模块包括：多个太阳能电池，其物理地以N×M矩阵结构排列，作为物理上的电池布局结构，其中预配置的数量M个所述太阳能电池串联电连接，以形成串联单元串，所述串联单元串便于产生第一输出电压级；其中预配置的数量N个所述串联单元串并联电连接以形成所述太阳能电池的阵列，所述太阳能电池的所述阵列便于产生第一输出功率级；其中在每一所述串联单元串中，一个所述串联单元串的至少一个选定太阳能电池还与其他所有串联单元串中各自的太阳能电池并联电连接，以形成平面的、电互连的电十字交叉N×M太阳能电池矩阵阵列；以及其中，所述电互连的电十字交叉N×M太阳能电池矩阵阵列中的至少两个太阳能电池不与所述太阳能电池的N×M物理矩阵结构中的相应的太阳能电池重叠；以及将至少一个高效DC/DC电力变压器电连接于所述十字交叉太阳能电池矩阵阵列，当所述第一输出电压级不足以满足所需应用的工作电压级要求时，所述DC/DC电力变压器被配置为将所述第一输出电压级提升到比所述第一输出电压级更高的第二输出电压级。2.根据权利要求1所述的太阳能发电系统，其中所述的物理电池布局结构包含：将至少一个所述太阳能电池与处于另一串联单元串中且处于不同的所述物理矩阵的行中的另一个太阳能电池至少交换位置一次，并且对于包含所述两个已交换的太阳能电池的所有电池，保持电十字交叉矩阵的连通性，以使所述电十字交叉N×M太阳能电池矩阵阵列不与所述太阳能电池的N×M物理矩阵结构内的相应的太阳能电池重叠。3.根据权利要求1所述的太阳能发电系统，其中当N＝M×2时，所述太阳能电池的N×M物理矩阵结构包括两个N/2×M矩阵：左矩阵(340)和右矩阵(342)，其中所述太阳能电池被布置成垂直串，其中所述左矩阵的太阳能电池被布置成使得所述左矩阵的所述太阳能电池形成矩阵，所述矩阵关于平面的电十字交叉矩阵阵列逆时针旋转90°，并由此，所述垂直串物理上成为水平串；其中所述右矩阵的太阳能电池被布置成使得所述右矩阵的所述太阳能电池形成矩阵，所述矩阵关于所述平面的电十字交叉矩阵阵列顺时针旋转90°，由此，所述垂直串物理上成为水平串；以及其中所述太阳能电池相互连接以使每个新的水平串的“+”极与所述DC/DC电力变压器的“+”输入端电连接，并且每个所述太阳能电池的“-”极与所述DC/DC电力变压器的“-”输入端连接。4.根据权利要求1所述的太阳能发电系统，其中当N＝M*2时，所述太阳能电池的N×M物理矩阵结构包括两个N/2×M矩阵：左矩阵(340)和右矩阵(342)，其中所述太阳能电池被排布成垂直串，其中所述左矩阵的太阳能电池被布置以使所述左矩阵的所述太阳能电池形成矩阵，所述矩阵关于所述平面的电十字交叉矩阵阵列顺时针旋转90°，并由此，所述垂直串物理上成为水平串；其中所述右矩阵的太阳能电池被布置以使所述右矩阵的所述太阳能电池形成矩阵，所述矩阵关于所述平面的电十字交叉矩阵阵列逆时针旋转90°，由此，所述垂直串物理上成为水平串；以及其中所述太阳能电池相互连接以使每个新的水平串的“+”极与所述DC/DC电力变压器的“+”输入端电连接，并且每个所述太阳能电池的“-”极与所述DC/DC电力变压器的“-”输入端连接。5.根据权利要求1所述的太阳能发电系统，其中所述太阳能电池的N×M物理矩阵结构包括两个相等的矩阵：左矩阵(602)和右矩阵(604)，而重新排布，其中所述太阳能电池被排布成垂直串，其中所述左矩阵的太阳能电池被独立顺时针旋转90°，且其中所述已旋转的太阳能电池的每一行都电互连成新的水平串；其中所述右矩阵的太阳能电池被独立逆时针旋转90°，且其中所述已旋转的太阳能电池的每一行都电互连为新的水平串；以及其中将所述太阳能电池相互连接使得每一个所述新的水平串的“+”极与所述DC/DC电力变压器的“+”输入端电连接，并且每一个所述太阳能电池的“-”极与所述DC/DC电力变压器的“-”输入端连接，从而形成所述的物理上的电池布局结构，使得至少一行的所述太阳能电池的至少一部分上的光线阻挡而引起的电力降级最小化。6.根据权利要求1所述的太阳能发电系统，其中所述太阳能电池的N×M物理矩阵结构包括两个相等的矩阵：左矩阵(602)和右矩阵(604)，而重新排布，其中所述太阳能电池被排布成垂直串，其中所述左矩阵的太阳能电池独立地逆时针旋转90°，且其中所述已旋转的太阳能电池的每一行都...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍里斯·瓦特马凯尔，加比·帕斯，
申请(专利权)人：索拉瓦特有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL