[其他]用于发电的太阳能系统

说明书

相关申请的交叉引用 

本申请根据35USC119(e)要求2010年1月23日提交的美国临时申请61/297,747的权益，将其通过引用以其全部内容结合在此。 

发明领域

本发明涉及一种太阳能发电装置并且更具体地涉及为了将太阳能阵列的电力产生最大化而改进的、具有十字网络构型的太阳能发电装置，其中这些太阳能电池通常被至少部分遮蔽。 

发明背景 

光伏电池被光伏用于多种应用中以产生方便的电力。典型地，单一的太阳能电池产生约0.5V的输出电压，而多个电池、典型地是硅基的电池，常规地被串联连接而提供更高的电压水平。参见图1a，常规地将多个太阳能电池22串联连接而形成太阳能电池22的一个“串联单元”26，其中多个串联单元26可以串联地互连而形成一个串联单元串（string）28，以便在太阳能阵列模块20中获得所希望的输出电压。每个串联单元26可以包括一个或多个电池并且被一个旁路二极管25所保护，该旁路二极管是被加入来绕过局部问题，例如污物、阴天遮蔽、其他部分遮蔽或以其他方式无法工作的电池。 

串联连接的太阳能电池22遭遇以下缺点： 

a)太阳能电池22可能由于在一个或多个模块上的遮蔽和/或累积的污物而遭受至少部分的光遮挡。在部分被遮蔽的电池中产生的电功率大大减小。该电池产生的电流与光强度的降低成比例地减小。旁路二极管25能 够使电流流动但不能补偿由所绕过的串联单元26损失的功率。典型地，二极管25上的电压降是约0.25V。 

b)典型地，太阳能阵列模块20对于可能在另一个太阳能阵列模块20中形成的反向击穿电压是敏感的。二极管27防止了该太阳能阵列模块的击穿。二极管27还防止了太阳能阵列模块的输出短路。 

c)太阳能电池22之间的不等同性也导致了功率损失。 

在一个示例性安排中，对于额定的30伏特硅太阳能阵列模块发电系统，将约60个电池串联连接而产生30伏特的输出。通常，将多个旁路二极管置于多组电池上，例如每个二极管5-20个电池而不是每个电池一个旁路二极管，以降低成本。与旁路二极管串联连接的电池已被证明在许多光伏应用中是有效的。 

还参见图1b，这是一个示意性框图，示出了在常规的太阳能模块20的输出保护串联二极管上的电压降。 

此外： 

Vout=V_p-Vds[V]    (2) 

其中V_out是该模块产生的总电压，包括了在串联二极管27上的电压降。这个电压降可能是模块附加功率损失的原因。 

实际上，使用两个串联电连接的二极管以便避免二极管击穿电压。如果一个串联单元26中的电池因任何原因出现故障，则由整个串联单元26产生的功率受损失。该模块产生的功率计算如下： 

Pout=Pp(1-xnm-2*Vds+n*VdpVp*(m-xn)m)[W]---(1)]]>

其中 

P_out是该模块产生的总功率，包括了在串联二极管27上的功率损失。 

P_p是在所有电池22起作用时太阳能阵列模块20产生的最大功率， 

x是一个串联单元26中电池22的数目， 

n是故障的串联单元26的数目， 

V_ds是与太阳能阵列模块20串联电连接的二极管27上的电压降，