[發明專利]太陽能電池模塊

有效

• 申請號: 201080052315.0
• 申請日: 2010-11-18
• 公開（公告）號: CN102714239A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: R.勒肯霍夫
• 申請（專利權）人: 阿祖爾太空太陽能有限責任公司
• 主分類號: H01L31/042
• 分類號: H01L31/042;H01L31/05;H01L31/052;H01L27/142
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 臧永杰;李家麟

技術領域

本發明涉及一種太陽能電池模塊，尤其是聚光太陽能模塊，包括并行連接的太陽能電池的串行連接的子單元。

背景技術

為了借助太陽能電池節省材料和有效地將光轉換為電能，應用其中太陽光被聚集并且被偏轉到面積非常小的太陽能電池上的聚光系統。尤其是諸如拋物面鏡或大的菲涅爾透鏡的大面積光學系統能以高的光學效率從太陽光中產生光斑。在這些光斑中，光強度可以是直接太陽光的光強度的數百倍。為了能以高效率使用聚光太陽能模塊中的光能，在所述聚光太陽能模塊中各個太陽能電池需要具有彼此間非常小的距離。否則就會不必要地在太陽能電池之間損失光能。因此，太陽能電池的相應裝置也稱為密集型聚光太陽能模塊，其原則上主動地例如借助水來冷卻。必要時更小的模塊面也可以具有被動的冷卻。所謂的熱管可以被用于冷卻。

還已知將太陽能電池布置在所謂的微通道冷卻器上，所述微通道冷卻器具有帶有由陶瓷制成的外層以及被水流過的中間層的夾層結構，所述中間層在其方面由形成微通道結構的薄銅膜組成，這些薄銅膜相互連接。

諸如拋物面鏡和菲涅爾透鏡的單級光學聚集器原則上不產生具有清晰邊界的均勻光斑，而是產生向外下降的光功率分布。如果太陽能模塊遭受具有非均勻光功率分布的光斑，其中該太陽能模塊具有分別帶有相同的輻射靈敏度（也就是有效面（aktive?Fl?che））的太陽能電池，則位于外部的太陽能電池比布置在中間區域的太陽能電池遭受較小的光功率，其結果是外部的太陽能電池比位于內部的太陽能電池產生較小的光電流。

太陽能電池在模塊中原則上是串聯的，也就是串行地連接。但是還已知由子單元組成的裝置，這些子單元具有并行連接的太陽能電池，其中子單元本身串聯連接。

由于在串聯電路的每個太陽能電池或子單元中的電流相同，因此產生最小光電流的位于外部的太陽能電池或子單元限制了電流，從而模塊效率低地工作。

由WO-A-2009/059773已知一種具有匹配的太陽能電池寬度的太陽能電池模塊。該模塊包括串行連接的太陽能電池，其中位于內部的太陽能電池比位于外部的太陽能電池具有較小的太陽輻射靈敏面。由此盡管非均勻的光輻照，在每個太陽能電池中產生的光電流應當基本上相同。為了實現與不同光強度的充分匹配，必須提供高數量的、具有不同有效面（也就是輻射靈敏面）的太陽能電池。這由于以下事實而導致更高的成本：在自動設備中需要不同的工具和工具架更換。

DE-A-10?2006?015?495的主題是一種太陽能電池模塊，其中單片集成的太陽能電池通過接觸橋以不同寬度的行或以曲折形布置。

US-B-6,686,533涉及一種用于聚光太陽能模塊的太陽能電池裝置。在此，在相互串行連接的子組中布置不同數量的電池。

根據US-A-4,162,174的太陽能電池模塊由毗鄰的太陽能電池段組成，其中在該太陽能電池模塊的邊緣區域中布置保護二極管。

為了實現高的封裝密度，根據US-A-4,089,705將太陽能電池相互連接，這些太陽能電池具有相互不同的幾何形狀。

根據US-B-6,225,793的太陽能電池模塊包括多個相互并行連接的旁路二極管。

發明內容

本發明所基于的任務是如此改進開頭所述類型的太陽能電池模塊、尤其是聚光太陽能模塊，使得在以下規模上進行與待觀察的光強度或射中的光強度分布的毫無問題的單獨匹配，即在每個子單元中基本上產生相同的光電流。同時應當保證在所述子單元中的太陽能電池能夠毫無問題地連接。還應當保證充分的冷卻。

為了解決該任務，本發明基本上規定，太陽能電池包括至少第一和第二太陽能電池，它們分別具有相互不同的輻射靈敏面，以及至少一個子單元具有至少一個第一太陽能電池和至少一個第二太陽能電池，其中每個子單元的各個靈敏面的總面積是根據入射輻射的光強度而設計的。

根據本發明，在串行連接成太陽能電池模塊的子單元的至少一個中，具有相互不同的輻射靈敏面的太陽能電池并行連接，使得可以為每個子單元提供期望的、與射中的光強度協調的總面積。

從而例如存在以下可能性：在包括兩個太陽能電池的子單元情況下將兩個第一太陽能電池或者一個第一太陽能電池和一個第二太陽能電池或者兩個第二太陽能電池組合起來，使得對于子單元總共有三種不同的輻射靈敏總面積可用。可以如下看見另一種自由度，即在子單元內的太陽能電池的順序被交換。因此總共得出4種組合可能性：

子單元a：第一太陽能電池-第一太陽能電池

子單元b：第一太陽能電池-第二太陽能電池

子單元c：第二太陽能電池-第一太陽能電池