具有經(jīng)改良抗遮蔽退化性的光伏裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及經(jīng)改良光伏裝置，且更具體來說但非排他地涉及對遮蔽誘發(fā)式退化具 有經(jīng)改良抵抗性的光伏裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 舉例來說，建筑一體式光伏（BIPV)裝置內(nèi)安裝的太陽能模塊偶爾經(jīng)受部分遮蔽。 當(dāng)太陽能模塊經(jīng)受部分遮蔽時，可能出現(xiàn)遮蔽串聯(lián)電路的PV區(qū)域的一部分且同一串聯(lián)電 路的其它部分仍經(jīng)受入射光的情形。與PV區(qū)域的經(jīng)照射部分串聯(lián)的PV區(qū)域的被遮蔽部分 存在被遮蔽部分將經(jīng)受反向電壓偏壓的可能性。目前已知的太陽能模塊可通過利用旁路二 極管管理反向偏壓情形。然而，尤其在電池的反向崩潰電壓相比于其它應(yīng)用可相對低的薄 膜應(yīng)用中，完全避免出現(xiàn)反向偏壓可能性所需的旁路二極管數(shù)目可相當(dāng)高。高數(shù)目個旁路 二極管增加裝置成本和復(fù)雜性，且由于要容納所包含的二極管而可減少裝置用于太陽能收 集的可用區(qū)域。
[0003] 從避免反向偏壓可能性所需的數(shù)目減少旁路二極管數(shù)目引入個別PV區(qū)域?qū)⒔?jīng)歷 反向偏壓的風(fēng)險。暴露于反向偏壓的PV區(qū)域即使在重新引入光之后仍遭受短期功率減小， 且可經(jīng)歷長期或永久性退化。
[0004] 可涉及此技術(shù)的文獻(xiàn)當(dāng)中包含Y. J. Wang和P. C. Hsu的文章"對具有不同連接配 置的PV電池的PV模塊的部分遮蔽研宄（An investigation on partial shading of PV modules with different connection configurations of PV cells)'，(《國際能源期干lj》， 第36卷，第5期，第3069到3078頁，2011年）。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 在一個方面中，本發(fā)明包含一種制品，其具有定義數(shù)個光伏（PV)電池組的有效太 陽能區(qū)域，每一 PV電池組具有PV電池組面積。所述物品進(jìn)一步包含具有間隔分布的所述 PV電池組中的每一者，使得具有預(yù)定特性面積值的幾何形狀無法經(jīng)定位以覆蓋大于所述對 應(yīng)PV電池組的所述PV電池組面積的反向偏壓分?jǐn)?shù)。
[0006] 在某些額外或替代方面中，本發(fā)明包含一種具有以下特征中的一或多者的物品： 所述PV電池組中的每一者進(jìn)一步包含以并行布置電耦合的數(shù)個PV電池，且其中對應(yīng)于所 述PV電池組中的每一者的PV電池組面積由所述PV電池組的所述數(shù)個PV電池的總面積組 成；所述物品進(jìn)一步包含數(shù)個假想幾何區(qū)，其中所述假想幾何區(qū)中的每一者包含至少兩個 PV電池高度的高度、至少兩個PV電池寬度的寬度，且其中所述PV電池組中的每一者包含來 自分布到多個所述假想幾何區(qū)的所述數(shù)個電池的PV電池；所述物品具有介于三個與六個 之間（包含三個和六個）的假想?yún)^(qū)；所述物品具有各自具有相等面積的假想幾何區(qū)；所述 PV電池組中的每一者包含定位在所述假想幾何區(qū)中的每一者內(nèi)的至少一個PV電池的所述 物品；每一 PV電池組包含具有遍及所述假想幾何區(qū)的均勻分布的PV電池的所述物品。實 例且非限制性相等分布包含：從每一PV電池組到每一假想幾何區(qū)存在相等數(shù)目個PV電池； 從每一 PV電池組到每一假想幾何區(qū)存在相等面積的PV電池；從每一 PV電池組到每一假想 幾何區(qū)存在成比例數(shù)目個PV電池；響應(yīng)于每一假想幾何區(qū)的面積確定所述成比例數(shù)目；從 每一 PV電池組到每一假想幾何區(qū)存在成比例面積的PV電池，響應(yīng)于每一假想幾何區(qū)的面 積確定所述成比例面積；和/或進(jìn)一步包含四舍五入調(diào)整的所述之前分布中的任一者。
[0007] 在某些額外或替代方面中，本發(fā)明包含一種具有以下特征中的一或多者的物品： 預(yù)定特性面積值包含選自由以下各者組成的面積分?jǐn)?shù)的有效太陽能區(qū)域的面積分?jǐn)?shù)的所 述物品：介于1/3與1/12之間（包含1/3和1/12)、1/2與1/10之間（包含1/2和1/10); 1/2與1/15之間（包含1/2和1/15);和1/2與1/20之間（包含1/2和1/20);幾何形狀包 含圓形、橢圓形、正多邊形、正方形、矩形、三角形、四角形和/或梯形的所述物品；反向偏壓 分?jǐn)?shù)包含介于最小分?jǐn)?shù)與最大分?jǐn)?shù)面積之間（包含最小分?jǐn)?shù)面積和最大分?jǐn)?shù)面積）的值， 其中所述最小分?jǐn)?shù)面積為在對應(yīng)PV電池組中引起反向偏壓的面積且其中所述最大分?jǐn)?shù)面 積為激活電耦合到所述對應(yīng)PV電池組的旁路二極管的面積；所述物品具有以同心成幀布 置而布置的所述PV電池組；且在所述同心成幀布置中，內(nèi)PV電池組包含朝向所述太陽能有 效區(qū)域的外緣延伸的離體部分。
[0008] 實例物品包含包含PV電池材料的PV電池組，其中與旁路二極管相關(guān)聯(lián)的串聯(lián)PV 電池組的數(shù)目包含大于來自如下等式的η的值：
[0009]
【主權(quán)項】
1. 一種制品，其包括： 有效太陽能區(qū)域，其定義多個光伏（PV)電池組，每一PV電池組包括PV電池組面積；且 其中所述PV電池組中的每一者包括間隔分布，使得具有預(yù)定特性面積值的幾何形狀 無法經(jīng)定位W覆蓋大于所述對應(yīng)PV電池組的所述PV電池組面積的反向偏壓分?jǐn)?shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的物品，其中所述PV電池組中的每一者進(jìn)一步包括W并行布置 電禪合的數(shù)個PV電池，且其中對應(yīng)于所述PV電池組中的每一者的所述PV電池組面積由所 述PV電池組的所述數(shù)個PV電池的總面積組成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2中任一項所述的物品，所述有效太陽能區(qū)域進(jìn)一步包括多個假想幾 何區(qū)，其中所述假想幾何區(qū)中的每一者包括至少兩個PV電池高度的高度、至少兩個PV電池 寬度的寬度，且其中所述PV電池組中的每一者包含來自分布到多個所述假想幾何區(qū)的所 述數(shù)個電池的PV電池。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的物品，其進(jìn)一步包括介于=個與六個之間（包含=個和六 個）的假想幾何區(qū)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3和4中任一項所述的物品，其中所述假想幾何區(qū)包括相等面積。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3到5中任一項所述的物品，其中所述PV電池組中的每一者包含定位 在所述假想幾何區(qū)中的每一者內(nèi)的至少一個PV電池。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3到6中任一項所述的物品，其中來自所述PV電池組中的每一者的所 述PV電池包括遍及所述假想幾何區(qū)的均勻分布。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的物品，其中所述均勻分布包括選自由W下各者組成的分布的 至少一個分布： 從每一PV電池組到每一假想幾何區(qū)存在相等數(shù)目個PV電池； 從每一PV電池組到每一假想幾何區(qū)存在相等面積的PV電池； 從每一PV電池組到每一假想幾何區(qū)存在成比例數(shù)目個PV電池，響應(yīng)于每一假想幾何 區(qū)的面積確定所述成比例數(shù)目； 從每一PV電池組到每一假想幾何區(qū)存在成比例面積的PV電池；響應(yīng)于每一假想幾何 區(qū)的面積確定所述成比例面積；和 所述之前分布中的任一者，其進(jìn)一步包括四舍五入調(diào)整。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的物品，其中所述預(yù)定特性面積值包括選自由W下 各者組成的面積分?jǐn)?shù)的所述有效太陽能區(qū)域的面積分?jǐn)?shù)：介于1/3與1/12之間（包含1/3 和1/12)、1/2與1/10之間（包含1/2和1/10) ;1/2與1/15之間（包含1/2和1/15);和 1/2與1/20之間（包含1/2和1/20)。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的物品，其中所述反向偏壓分?jǐn)?shù)包括介于W下各 者之間的值（包含所述W下各者）： 在所述PV電池組中引起反向偏壓的所述PV電池組面積的最小分?jǐn)?shù)面積；和 激活電禪合到所述PV電池組的旁路二極管的最大分?jǐn)?shù)面積。
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的物品，其中所述PV電池組包括PV電池材料，且 其中與旁路二極管相關(guān)聯(lián)的串聯(lián)PV電池組數(shù)目包括大于來自如下等式的n的值：
其中n包括每旁路二極管的串聯(lián)PV電池組的最大標(biāo)稱數(shù)目，Vbypas泡括旁路二極管激 活電壓，Vb包括所述PV電池組材料的反向崩潰電壓，V。包括當(dāng)經(jīng)照射時所述PV電池材料 的操作電壓，T包括操作溫度，T。包括參考溫度，且0包括電壓溫度系數(shù)。
12. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的物品，其中所述PV電池組W同屯、成帖布置而布 置，且其中內(nèi)PV電池組進(jìn)一步包括朝向所述有效太陽能區(qū)域的外緣延伸的離體部分。
13. -種方法，其包括； 解釋模塊化電流-電壓（IV)特性； 解釋PV電池IV特性和PV電池崩潰特性曲線； 響應(yīng)于所述模塊化IV特性和所述PV電池IV特性，確定串聯(lián)PV電池組數(shù)目和每一PV電池組中的并行PV電池數(shù)目； 解釋模塊化有效太陽能區(qū)域； 響應(yīng)于PV電池組的所述數(shù)目、所述PV電池IV特性和所述PV電池崩潰特性曲線，解釋 標(biāo)稱旁路二極管數(shù)目； 解釋具有預(yù)定特性面積值的幾何形狀；和 響應(yīng)于PV電池組的所述數(shù)目、每一PV電池組中的PV電池的所述數(shù)目、所述模塊化有 效太陽能區(qū)域和所述標(biāo)稱旁路二極管數(shù)目，確定所述PV電池的間隔分布和經(jīng)調(diào)整旁路二 極管數(shù)目。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其進(jìn)一步包括： 確定選自由W下各者組成的參數(shù)清單的至少一個參數(shù)；模塊化外觀尺寸要求、PV電池 退化特性曲線、旁路二極管成本值、模塊化退化特性曲線、響應(yīng)于所述間隔分布和所述經(jīng)調(diào) 整旁路二極管數(shù)目所確定的制造成本函數(shù)、模塊化可靠性特性曲線；和對應(yīng)于所述之前參 數(shù)中的任一者的敏感度值； 其中對所述PV電池的所述間隔分布和經(jīng)調(diào)整旁路二極管數(shù)目的所述確定是進(jìn)一步響 應(yīng)于所述至少一個參數(shù)；且 所述方法進(jìn)一步包括反復(fù)地執(zhí)行對所述PV電池的所述間隔分布和經(jīng)調(diào)整旁路二極管 數(shù)目的所述確定。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13和14中任一項所述的方法，其進(jìn)一步包括響應(yīng)于所述PV電池的 所述間隔分布和經(jīng)調(diào)整旁路二極管數(shù)目，制造建筑一體式光伏裝置和建筑應(yīng)用式光伏裝置 中的一者。
【專利摘要】一種制品包含具有數(shù)個光伏(PV)電池組的有效太陽能區(qū)域。所述PV電池組中的每一者包含一或多個PV電池，且具有PV電池組面積。所述PV電池組中的每一者包含間隔分布，其中所述間隔分布使得具有預(yù)定特性面積值的幾何形狀無法經(jīng)定位以覆蓋大于對應(yīng)于所述PV電池組的所述PV電池組面積的反向偏壓分?jǐn)?shù)的面積。
【IPC分類】H01L31-05
【公開號】CN104798212
【申請?zhí)枴緾N201380058632
【發(fā)明人】A·納姆喬什, J·C·麥基恩, R·K·菲斯特
【申請人】陶氏環(huán)球技術(shù)有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2013年8月20日
【公告號】EP2901499A1, US20150255652, WO2014051889A1