[實用新型]光電轉換陣列

有效

• 申請號: 201520764338.4
• 申請日: 2015-09-29
• 公開（公告）號: CN205211768U
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 陳大彤
• 申請（專利權）人: 陳大彤
• 主分類號: H01L31/042
• 分類號: H01L31/042;H01L31/05;H01L31/02
• 代理公司: 長沙市阿凡提知識產權代理有限公司 43216
• 代理人: 張勇;曹俊

技術領域

本實用新型屬于光電轉換領域，具體地涉及一種光電轉換陣列。

背景技術

眾所周知，太陽光無處不在，鑒于太陽光對應的光能取之不竭，用之不盡，因此，利用太陽光實現能量利用的項目越來越多，截至目前，利用太陽光發電在現有電力供應中扮演著越來越重要的角色。

請參閱圖1，是利用太陽光實現光能至電能的轉換系統框架示意圖。在利用太陽光實現光能至電能的轉換系統中，主要包括光能提供元件61、光電轉換器62及電能輸出裝置63。

所述光能提供元件61，即太陽，或經過光學處理的陽光，或二次輻射源輻射光，并將光能傳遞至所述光電轉換器62。所述光電轉換器62接收光能并將光能轉換為電能，形成電壓。所述電能輸出裝置63將電壓施加至外接電路上，形成電流，由此實現光能轉換為電能，最終輸出的過程，亦即光能至電能的轉換過程。

由此可見，在利用太陽光實現光能至電能的轉換系統中，所述光電轉換器62(也叫太陽能電池組件或者光伏組件)是整個發電系統中的核心部分，其作用是將太陽能轉化為電能，一般接入電網統一調配使用，或送往蓄電池中存儲起來，或直接推動負載工作。

如圖2所示，所謂光電轉換器500是由太陽能電池片或由激光切割機或鋼線切割機切割開的不同規格的光電轉換單元(太陽能電池片)501組合在一起構成。由于單一光電轉換單元的電流和電壓都很小，于是業界把上述多個光電轉換單元先串聯獲得高電壓，再并聯獲得高電流后然后輸出。其中所述單一光電轉換單元的規格包括：125*125mm、156*156mm、124*124mm等。將多個光電轉換單元封裝在一個鋼化玻璃的基板上，四周安裝不銹鋼、鋁或其他非金屬邊框上，安裝好上面的玻璃及背面的背板形成整體稱為光電轉換器，也就是光伏組件或太陽電池組件。換句話說，所述光電轉換器是由多個光電轉換單元陣列并電連接形成。

針對每一光電轉換單元接收光能實現光能量轉化為電能量現象，稱為“光伏效應”，指光照使不均勻半導體或半導體與金屬結合的不同部位之間產生電位差的現象，具體如圖3所示。

然而，單一光電轉換單元只能產生大約0.5伏的工作電壓，遠低于實際使用所需電壓。為了滿足實際應用的需要，需要把多個光電轉換單元連接成光電轉換器，或者光伏組件。請再次參閱圖2，所述光電轉換器62包含一定數量的光電轉換單元，例如是二十四片，上述光電轉換單元通過導線對應電連接，如此形成大約能產生12伏工作電壓的光電轉換器62，或者光伏組件62。

現有技術的光電轉換器中，光電轉換單元的電連接方式主要以串聯為主。其中，公開號為CN103094385A的中國專利公開了一種光電轉換器700，如圖4所示，光電轉換器1中光電轉換單元710以串聯方式電連接。公開號為CN104617169A的中國專利公開了一種光電轉換器，如圖5所示，在光電轉換器800中，光電轉換單元810均以串聯方式構成所述光電轉換器800。在上述兩種光電轉換器中，串聯設置的光電轉換單元710、810可以獲得高輸出電壓從而減小電能損耗，但是其缺陷在于串聯設置的光電轉換器700、800無法充分利用非均勻光照條件，即其總的輸出電流受限于被最弱光照的光伏電池產生的最小電流。為了避免其總的輸出電流受限于被最弱光照的光電轉換單元產生的最小電流，現有技術往往采用旁路二極管的方案繞過這部分被最弱光照的光電轉換器，因此沒有充分利用陽光資源和已投入使用的設備。

針對無法充分利用非均勻光照的缺陷，業界為了進一步地利用非均勻光照，現有技術公開號為CN101978510B的中國專利和專利號為US8748727的美國專利公開了一種由光電轉換單元并聯連接構成的光電轉換器，如圖6所示。該光電轉換器900中，光電轉換單元904彼此并聯連接形成多個行906，然后多個行906之間串聯連接。該光電轉換器900中并聯連接的光電轉換單元904使得該光電轉換器900可以降低對非均勻光照的敏感性，提高其在常見非均勻光照條件下的輸出電能；但是其缺點在于并聯連接的光電轉換單元904具有較低的輸出電壓和較大的輸出電流，這會增加該光電轉換器900輸出電能的損耗。而且較大的輸出電流需要使用較粗的導線以傳導電流，這又會增加該光電轉換器900的成本。

但是，對于在特定情況下的非均勻光照條件，例如沿第一維方向光能強度均勻，沿垂直于所述第一維方向的第二維方向光能強度非均勻的光照，目前業界尚未發現充分利用該特定情況下的非均勻光照進行光伏發電的研究。

因此，有必要提供一種可以充分利用該特定情況下的非均勻光照的光電轉換器和光電轉換器陣列。