Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

EA032397B1 - Способ и система для подачи электрического поля на несколько панелей солнечных элементов - Google Patents

Способ и система для подачи электрического поля на несколько панелей солнечных элементов Download PDF

Info

Publication number
EA032397B1
EA032397B1 EA201691635A EA201691635A EA032397B1 EA 032397 B1 EA032397 B1 EA 032397B1 EA 201691635 A EA201691635 A EA 201691635A EA 201691635 A EA201691635 A EA 201691635A EA 032397 B1 EA032397 B1 EA 032397B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
photovoltaic device
voltage
selected photovoltaic
component
supply
Prior art date
Application number
EA201691635A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201691635A1 (ru
Inventor
Роберт П. Макнэмара
Дуглас М. Рэймонд
Original Assignee
Соларлитикс, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US14/628,079 external-priority patent/US10069306B2/en
Application filed by Соларлитикс, Инк. filed Critical Соларлитикс, Инк.
Publication of EA201691635A1 publication Critical patent/EA201691635A1/ru
Publication of EA032397B1 publication Critical patent/EA032397B1/ru

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30Electrical components
    • H01L31/02
    • H01L31/02002
    • H01L31/02016
    • H01L31/02021
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00Circuit arrangements for DC mains or DC distribution networks
    • H02J1/10Parallel operation of DC sources
    • H02J1/12Parallel operation of DC generators with converters, e.g. with mercury-arc rectifier
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381Dispersed generators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/35Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30Electrical components
    • H02S40/32Electrical components comprising DC/AC inverter means associated with the PV module itself, e.g. AC modules
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30Electrical components
    • H02S40/34Electrical components comprising specially adapted electrical connection means to be structurally associated with the PV module, e.g. junction boxes
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30Electrical components
    • H02S40/38Energy storage means, e.g. batteries, structurally associated with PV modules
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Power Sources (AREA)

Abstract

Система управления солнечными элементами для повышения коэффициента полезного действия и выходной мощности солнечного элемента и способы его изготовления и применения. Система управления обеспечивает электрическое поле сквозь один или несколько солнечных элементов. Приложенное электрическое поле оказывает силовое воздействие как на электроны, так и на дырки, созданные светом, падающим на фотоэлектрический элемент, и ускоряет электронно-дырочные пары в направлении электродов солнечного элемента. Система управления солнечными элементами учитывает вариации в конструкции солнечных элементов, чтобы обеспечить максимум выходной мощности солнечных элементов. Ускоренные электронно-дырочные пары имеют меньшую вероятность рекомбинировать внутри материала полупроводника элементов. Данное снижение скорости электронно-дырочной рекомбинации приводит к общему увеличению коэффициента полезного действия солнечных элементов и большей выходной мощности.

Description

Настоящее изобретение в целом относится к фотоэлектрическим устройствам, а более конкретно, но не исключительно, к системам и способам максимального увеличения генерируемой мощности или энергии и общего коэффициента полезного действия одного или нескольких солнечных элементов, например, с помощью подачи и регулирования внешнего электрического поля на солнечных элементах.
Предпосылки создания изобретения
Солнечный элемент (также называемый фотоэлектрическим элементом) представляет собой электрическое устройство, которое напрямую преобразует энергию света в электричество с помощью процесса, известного как фотоэлектрический эффект. При воздействии света солнечный элемент может генерировать и поддерживать электрический ток без подключения к любому внешнему источнику напряжения.
Наиболее распространенный солнечный элемент состоит из р-п-перехода 110, изготовленного из полупроводниковых материалов (например, кремния), таких как в солнечном элементе 100, показанном на фиг. 1. Например, р-п-переход 110 содержит тонкую пластину, состоящую из сверхтонкого слоя кремния п-типа поверх более толстого слоя кремния р-типа. Там, где эти два слоя находятся в контакте, вблизи верхней поверхности солнечного элемента 100 создается электрическое поле (не показано), и происходит диффузия электронов из области высокой концентрации электронов (стороны п-типа р-пперехода 110) в область низкой концентрации электронов (сторону р-типа р-п-перехода 110).
Р-п-переход 110 заключен между двумя проводящими электродами 101а, 101Ь. Верхний электрод 101а является либо прозрачным для падающего (солнечного) излучения, либо не полностью покрывает верхнюю часть солнечного элемента 100. Электроды 101а, 101Ь могут служить в качестве омических контактов металл-полупроводник, которые соединяются с внешней нагрузкой 30, которая подключена последовательно. Хотя нагрузка показана только как активная, нагрузка 30 может также содержать как активную, так и реактивную составляющие. Когда фотон попадает в солнечный элемент 100, фотон либо проходит прямо через материал солнечного элемента, что обычно происходит при более низких энергиях фотонов; либо отражается от поверхности солнечного элемента; либо предпочтительно поглощается материалом солнечного элемента, если энергия фотона выше, чем ширина запрещенной зоны кремния, генерируя электронно-дырочную пару. Если фотон поглощается, его энергия передается электрону в материале солнечного элемента. Обычно этот электрон находится в валентной зоне и тесно связан ковалентными связями с соседними атомами и, следовательно, не в состоянии далеко перемещаться. Энергия, переданная электрону фотоном, возбуждает электрон в зону проводимости, где он может свободно передвигаться в пределах солнечного элемента 100. Ковалентная связь, частью которой был ранее электрон, теперь имеет на один электрон меньше - это называется дыркой. Наличие отсутствующей ковалентной связи позволяет связанным электронам соседних атомов перемещаться в дырку, оставляя позади еще одну дырку. Таким образом, дырка также может эффективно перемещаться через солнечный элемент 100. Таким образом, фотоны, поглощенные в солнечном элементе 100, создают подвижные электронно-дырочные пары. Подвижная электронно-дырочная пара диффундирует или дрейфует в сторону электродов 101а, 101Ь. Как правило, электрон диффундирует/дрейфует в направлении отрицательного электрода, а дырка диффундирует/дрейфует в направлении положительного электрода. Диффузия носителей (например, электронов) обусловлена случайным тепловым движением до тех пор, пока носитель не захватывается электрическими полями. Дрейф носителей обусловлен электрическими полями, образованными в активной области солнечного элемента 100. В тонкопленочных солнечных элементах преобладающим типом разделения носителей заряда является дрейф, обусловленный электростатическим полем р-п-перехода 110, проходящим по всей толщине тонкопленочного солнечного элемента. Тем не менее для солнечных элементов с большей толщиной, не имеющих практически никакого электрического поля в активной области, преобладающим типом разделения носителей заряда является диффузия. Длина диффузии неосновных носителей (т.е. длина, которую могут проходить фотогенерируемые носители, прежде чем они рекомбинируют, должна быть больше в солнечных элементах с большими толщинами.
В конечном счете, электроны, которые создаются на стороне п-типа р-п-перехода 110, накопленные у р-п-перехода 110 и пролетевшие на сторону п-типа, могут обеспечить питание для внешней нагрузки 30 (через электрод 101а) и вернуться на сторону р-типа (через электрод 101Ь) солнечного элемента 100. После возвращения на сторону р-типа электрон может рекомбинировать с дыркой, которая была либо создана как электронно-дырочная пара на стороне р-типа, либо пролетела через р-п-переход 110 со стороны п-типа.
Как показано на фиг. 1, электронно-дырочная пара проходит круговой маршрут от точки создания
- 1 032397 электронно-дырочной пары до точки, где электронно-дырочная пара накапливается на электродах 101а, 101Ь. Так как путь, проходимый электронно-дырочной парой, является длинным, для электрона или дырки существует достаточно возможностей рекомбинировать с другой дыркой или электроном, такая рекомбинация приводит к потерям тока в любой внешней нагрузке 30. Выражаясь по-другому, при создании электронно-дырочной пары один из носителей может достигать р-п-перехода 110 (накопленный носитель) и внести свой вклад в ток, вырабатываемый солнечным элементом 100. В качестве альтернативы носитель может рекомбинировать без чистого вклада в ток элемента. Рекомбинация заряда приводит к уменьшению квантовой эффективности (т.е. процента фотонов, которые преобразуются в электрический ток в случае солнечного элемента 100) и, следовательно, общего коэффициента полезного действия солнечного элемента 100.
Недавние попытки снизить затраты и повысить коэффициент полезного действия солнечных элементов включают испытания различных материалов и различных технологий изготовления, используемых для солнечных элементов. В другом подходе осуществляются попытки усилить обедненную область, образованную вокруг р-п-перехода 110 для усиления движения носителей заряда через солнечный элемент 100. Например, смотрите патент США № 5215599, Нтдоташ и др. (Нтдоташ), поданный 3 мая 1991 года, и патент США № 8466582, Рогпаде (Рогпаде), поданный 2 декабря 2011 года, заявляющие приоритет на дату подачи заявки 3 декабря 2010 года, описания которых полностью и для всех целей включены в данную заявку посредством ссылки.
Тем не менее эти традиционные подходы к усилению движения носителей заряда через солнечный элемент 100 требуют модификации основной конструкции солнечного элемента 100. Нтдоташ и Рогпаде, например, раскрывают подачу внешнего электрического поля на солнечный элемент с использованием видоизмененной конструкции солнечных элементов. Подача внешнего электрического поля требует напряжения, подаваемого между электродами, наводя электрическое поле (описано более подробно ниже со ссылкой на уравнение 2). Без изменения основной конструкции солнечного элемента 100 подача напряжения к существующим электродам 101а, 101Ь солнечного элемента 100 закорачивает подаваемое напряжение через внешнюю нагрузку 30. Выражаясь по-другому, подача напряжения к электродам 101а, 101Ь солнечного элемента 100 является неэффективным для создания внешнего электрического поля и увеличения движения носителей заряда. Соответственно, традиционные подходы, такие, которые раскрыты в Нтдопаш и Рогпаде, обязательно модифицируют основную конструкцию солнечного элемента 100, например, путем вставки внешнего (и электрически изолированного) комплекта электродов в основание солнечного элемента 100. Есть несколько недостатков у этого подхода. Например, внешние электроды должны быть размещены на солнечном элементе 100 во время процесса изготовления, практически невозможно модифицировать внешние электроды на существующем солнечном элементе или панели. Эта модификация процесса изготовления значительно увеличивает затраты на производство и уменьшает производственный выход. Кроме того, размещение внешних электродов, расположенных на лицевой стороне или стороне падающего света, солнечного элемента 100 снижает световую энергию, которая достигает солнечного элемента 100, тем самым приводя к более низкой выходной мощности. В качестве дополнительного недостатка, чтобы привести к значительным улучшениям в выходной мощности солнечного элемента 100, на внешние электроды солнечного элемента 100 должны быть поданы значительные напряжения. Например, в Рогпаде раскрывается, что к внешним электродам для подаваемого электрического поля должны быть поданы напряжения порядка 1000 вольт, чтобы быть эффективными и увеличить выходную мощность солнечного элемента 100. Величина этого напряжения требует специальной подготовки для обслуживания, а также дополнительного высоковольтного оборудования и проводки, которых в настоящее время не существует в существующих или новых системах панелей солнечных элементов. В качестве примера изоляционный слой между внешними электродами и солнечным элементом 100 должен быть достаточным, чтобы выдержать высокое подаваемое напряжение. В случае выхода из строя изоляционного слоя существует значительный риск повреждения не только солнечного элемента 100, но также всех солнечных элементов 100, подключенных последовательно или параллельно с неисправным солнечным элементом, а также внешней нагрузки 30.
В качестве дополнительного недостатка, типовая установка солнечного элемента 100 может ввести дополнительные факторы, такие как дополнительные кабели, внешнее оборудование и так далее, что может повлиять на выходную мощность солнечного элемента 100. Например, несколько солнечных элементов 100 могут быть соединены вместе (последовательно и/или параллельно), чтобы сформировать панель 10 солнечных элементов (показанную на фиг. 2Ά-Ό). Каждая панель 10 солнечных элементов затем может быть соединена с использованием любого подходящего средства, описанного в данной заявке, в том числе параллельно, последовательно или комбинировано. Со ссылкой на фиг. 2Ά-Ό показаны типовые компоновки оборудования, использующие по меньшей мере одну панель 10 солнечных элементов.
Панели 10 солнечных элементов могут быть соединены либо параллельно (фиг. 2А), либо последовательно (фиг. 2В), либо комбинировано (фиг. 2С). В каждой из фиг. 2А-С панели 10 солнечных элементов могут работать на нагрузку, такую как инвертор 31. На фиг. 2А показано последовательное соединение панелей 10 солнечных элементов. Обращаясь к фиг. 2В, показаны панели 10 солнечных элементов, соединенные последовательно и работающие на инвертор 31. На фиг. 2С показана альтернативная уста
- 2 032397 новка панелей 10 солнечных элементов, соединенных как параллельно, так и последовательно. В еще одном варианте осуществления на фиг. 2Ό показана установка, как правило, встречающаяся во многих жилых помещениях, где каждая из панелей 10 солнечных элементов подключена к своему собственному инвертору 31.
Каждый способ подключения солнечных элементов 100 и панелей 10 солнечных элементов требует различных способов установки и прокладки проводов, которые изменяют электрические характеристики/поведение и соответствующую выходную мощность подключенных панелей 10 солнечных элементов. Обычные усилия по повышению коэффициента полезного действия солнечных элементов редко учитывают сложности при установке, такие как разные способы подключения нескольких солнечных элементов 100 и/или несколько панелей 10 солнечных элементов.
С учетом вышеизложенного, с целью преодоления вышеупомянутых затруднений и недостатков традиционных систем солнечных элементов существует потребность в усовершенствованной системе солнечных элементов и способе повышения коэффициента полезного действия и выходной мощности, например, с помощью увеличения подвижности электронно-дырочных пар.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение относится к системе для оптимизации выходной мощности по меньшей мере одного фотоэлектрического устройства и к способам использования и выполнения того же. В соответствии с первым аспектом, раскрытым в данной заявке, изложен способ управления фотоэлектрическим устройством, включающий в себя:
подачу первой составляющей сигнала напряжения на выбранное фотоэлектрическое устройство, при этом первая составляющая представляет собой включенное состояние для генерирования внешнего электрического поля на выбранном фотоэлектрическом устройстве; и подачу второй составляющей сигнала напряжения на выбранное фотоэлектрическое устройство, при этом вторая составляющая представляет собой цикл отключения.
В некоторых вариантах осуществления раскрытого способа способ дополнительно включает в себя подачу первой составляющей на второе выбранное фотоэлектрическое устройство одновременно с указанной подачей первой составляющей на выбранное фотоэлектрическое устройство; и подачу второй составляющей на второе выбранное фотоэлектрическое устройство одновременно с подачей указанной второй составляющей на выбранное фотоэлектрическое устройство.
В некоторых вариантах осуществления раскрытого способа указанная подача первой составляющей включает в себя подачу высоковольтного изменяющегося во времени импульса напряжения от схемы генератора импульсов напряжения, и при этом указанная подача второй составляющей включает в себя отключение схемы генератора импульсов напряжения.
В некоторых вариантах осуществления раскрытого способа способ дополнительно включает в себя наложение первой составляющей поверх существующего напряжения, вырабатываемого выбранным фотоэлектрическим устройством, причем указанное наложение первой составляющей опционально включает в себя создание отрицательного опорного уровня для первой составляющей с помощью схемы повышающего инжектора, соединенной с указанной схемой генератора импульсов напряжения и выбранным фотоэлектрическим устройством.
В некоторых вариантах осуществления раскрытого способа указанная подача первой составляющей включает в себя подключение источника напряжения к фотоэлектрическому устройству в первом положении переключателя, расположенного между источником напряжения и выбранным фотоэлектрическим устройством, и при этом указанная подача второй составляющей включает в себя отключение источника напряжения от выбранного фотоэлектрического устройства во втором положении переключателя.
В соответствии с другим аспектом, раскрытым в данной заявке, изложен способ управления по меньшей мере одним фотоэлектрическим устройством, включающий в себя:
обеспечение возможности подключения генератора импульсов напряжения к выбранному фотоэлектрическому устройству; и подачу сигнала напряжения, вырабатываемого генератором импульсов напряжения, на выбранное фотоэлектрическое устройство, при этом сигнал напряжения имеет первое состояние для генерирования внешнего электрического поля на выбранном фотоэлектрическом устройстве и второе состояние, представляющее собой цикл отключения.
В некоторых вариантах осуществления раскрытого способа способ дополнительно включает в себя обеспечение возможности подключения схемы повышающего инжектора между генератором импульсов напряжения и выбранным фотоэлектрическим устройством для обеспечения отрицательного опорного уровня для первого состояния.
В некоторых вариантах осуществления раскрытого способа способ дополнительно включает в себя подачу сигнала напряжения на второе выбранное фотоэлектрическое устройство, указанная подача сигнала напряжения необязательно на второе выбранное фотоэлектрическое устройство происходит одновременно с указанной подачей сигнала напряжения к выбранному фотоэлектрическому устройству.
В некоторых вариантах осуществления раскрытого способа способ дополнительно включает в себя
- 3 032397 обеспечение возможности подключения второй схемы генератора импульсов напряжения ко второму выбранному фотоэлектрическому устройству для одновременного обеспечения второго изменяющегося во времени импульса напряжения на втором выбранном фотоэлектрическом устройстве, при этом второй изменяющийся во времени импульс напряжения обеспечивает первое состояние и второе состояние.
В некоторых вариантах осуществления раскрытого способа указанная подача сигнала напряжения включает в себя подачу регулируемого напряжения на выбранное фотоэлектрическое устройство.
В некоторых вариантах осуществления раскрытого способа способ дополнительно включает в себя управление по меньшей мере одним из: частоты и длительности первого состояния и второго состояния с помощью схемы управления, подключенной к генератору импульсов напряжения.
В соответствии с другим аспектом, раскрытым в данной заявке, изложен способ управления одним или несколькими фотоэлектрическими устройствами, включающий в себя:
обеспечение возможности подключения первого порта переключателя к выбранному фотоэлектрическому устройству;
обеспечение возможности подключения второго порта переключателя к нагрузке, питаемой выбранным фотоэлектрическим устройством;
обеспечение возможности подключения третьего порта переключателя к источнику напряжения, причем переключатель может работать в первом положении с установлением пути тока между выбранным фотоэлектрическим устройством и источником напряжения и во втором положении с установлением пути тока между выбранным фотоэлектрическим устройством и нагрузкой; и подачу сигнала напряжения, вырабатываемого источником напряжения, на выбранное фотоэлектрическое устройство, при этом сигнал напряжения имеет первое состояние для генерирования внешнего электрического поля на выбранном фотоэлектрическом устройстве, когда переключатель находится в первом положении, и второе состояние для обеспечения электрической изоляции между источником напряжения и нагрузкой, когда переключатель находится во втором положении. В некоторых вариантах осуществления раскрытого способа способ дополнительно включает в себя обеспечение возможности подключения первого порта второго переключателя ко второму выбранному фотоэлектрическому устройству; обеспечение возможности подключения второго порта второго переключателя к нагрузке, при этом нагрузка запитана выбранным фотоэлектрическим устройством и вторым выбранным фотоэлектрическим устройством; обеспечение возможности подключения третьего порта второго переключателя к источнику напряжения, причем второй переключатель может работать в первом положении с установлением пути тока между вторым выбранным фотоэлектрическим устройством и источником напряжения и во втором положении с установлением пути тока между вторым выбранным фотоэлектрическим устройством и нагрузкой; и подачу сигнала напряжения, вырабатываемого источником напряжения, одновременно как на выбранное фотоэлектрическое устройство, так и на второе выбранное фотоэлектрическое устройство, причем первое состояние для генерирования внешнего электрического поля как на выбранном фотоэлектрическом устройстве, так и на втором выбранном фотоэлектрическом устройстве, когда переключатель и второй переключатель находятся в первом положении, а второе состояние для обеспечения электрической изоляции между источником напряжения и нагрузкой, когда переключатель и второй переключатель находятся во втором положении.
В некоторых вариантах осуществления раскрытого способа указанное обеспечение возможности подключения первого порта переключателя включает в себя обеспечение возможности подключения первого порта двухпозиционного переключателя к выбранному фотоэлектрическому устройству.
В некоторых вариантах осуществления раскрытого способа способ дополнительно включает в себя управление по меньшей мере одним из: частоты и длительности переключения между первым положением и вторым положением с помощью контроллера переключателя, подключенного к двухпозиционному переключателю.
В некоторых вариантах осуществления раскрытого способа способ дополнительно включает в себя обеспечение возможности подключения устройства уменьшения любых ослаблений напряжения первой составляющей между нагрузкой и выбранным фотоэлектрическим устройством.
В некоторых вариантах осуществления раскрытого способа указанная подача сигнала напряжения включает в себя подачу регулируемого напряжения на выбранное фотоэлектрическое устройство.
Краткое описание графических материалов
На фиг. 1 приведен примерная схема в поперечном разрезе верхнего уровня, иллюстрирующая вариант осуществления солнечного элемента известного уровня техники.
На фиг. 2А приведена примерная блок-схема верхнего уровня, иллюстрирующая один вариант осуществления матрицы панелей солнечных элементов известного уровня техники с использованием солнечных элементов, приведенных на фиг. 1.
На фиг. 2В приведена примерная блок-схема, иллюстрирующая альтернативный вариант осуществления матрицы панелей солнечных элементов известного уровня техники с использованием солнечных элементов, показанных на фиг. 1, в котором каждая панель солнечных элементов подключена последовательно.
- 4 032397
На фиг. 2С приведена примерная блок-схема, иллюстрирующая альтернативный вариант осуществления матрицы панелей солнечных элементов известного уровня техники с использованием солнечных элементов, показанных на фиг. 1, в котором каждая панель солнечных элементов подключена как последовательно, так и параллельно.
На фиг. 2Ό приведена примерная блок-схема, иллюстрирующая альтернативный вариант осуществления матрицы панелей солнечных элементов известного уровня техники с использованием солнечных элементов, показанных на фиг. 1, в котором каждая панель солнечных элементов непосредственно подключается к нагрузке.
На фиг. 3 приведена примерная блок-схема верхнего уровня, иллюстрирующая вариант осуществления системы управления солнечными элементами.
На фиг. 4 приведена примерная блок-схема, иллюстрирующая вариант осуществления системы управления солнечными элементами, приведенной на фиг. 3, в котором матрица панелей солнечных элементов подключается параллельно в соответствии с компоновкой, показанной на фиг. 2А, и соединяется с источником напряжения через переключатель.
На фиг. 5 приведена примерная блок-схема, иллюстрирующая альтернативный вариант осуществления системы управления солнечными элементами, приведенной на фиг. 3, в котором матрица панелей солнечных элементов подключается параллельно в соответствии с компоновкой, показанной на фиг. 2А, и соединяется со схемой генератора импульсов напряжения.
На фиг. 6 приведена примерная блок-схема, иллюстрирующая альтернативный вариант осуществления системы управления солнечными элементами, приведенной на фиг. 4, в котором матрица панелей солнечных элементов подключается последовательно в соответствии с компоновкой, показанной на фиг. 2В.
На фиг. 7 приведен график, иллюстрирующий подаваемое напряжение νΑρρ в зависимости от напряжения на каждой панели солнечных элементов системы управления солнечными элементами, приведенной на фиг. 6.
На фиг. 8 приведена примерная блок-схема, иллюстрирующая альтернативный вариант осуществления системы управления солнечными элементами, приведенной на фиг. 6, в котором одна или несколько матриц панелей солнечных элементов подключаются к источнику напряжения через один или несколько переключателей.
На фиг. 9 приведена примерная блок-схема, иллюстрирующая еще один альтернативный вариант осуществления системы управления солнечными элементами, приведенной на фиг. 4, в котором одна или несколько матриц панелей солнечных элементов подключены к источнику напряжения через один или несколько переключателей.
На фиг. 10 приведена примерная блок-схема, иллюстрирующая еще один альтернативный вариант осуществления системы управления солнечными элементами, приведенной на фиг. 4, в котором одна или несколько матриц панелей солнечных элементов подключаются как последовательно, так и параллельно в соответствии с компоновкой, показанной на фиг. 2Ό, и соединяются с источником напряжения через переключатель.
На фиг. 11 приведена примерная блок-схема, иллюстрирующая еще один альтернативный вариант осуществления системы управления солнечными элементами, приведенной на фиг. 10, в котором одна или несколько матриц панелей солнечных элементов подключены к источнику напряжения через один или несколько переключателей.
На фиг. 12А-В приведены примерные блок-схемы, иллюстрирующие альтернативные варианты осуществления системы управления солнечными элементами, приведенной на фиг. 4, взаимодействующей с матрицей панелей солнечных элементов, приведенной на фиг. 2Е.
На фиг. 13 приведена примерная блок-схема, иллюстрирующая альтернативный вариант осуществления системы управления солнечными элементами, приведенной на фиг. 5, в котором матрица панелей солнечных элементов подключается последовательно в соответствии с матрицей панелей солнечных элементов, приведенной на фиг. 2В.
На фиг. 14 приведен график, иллюстрирующий подаваемое напряжение νΑρρ в зависимости от напряжения на каждой панели солнечных элементов системы управления солнечными элементами, приведенной на фиг. 13.
На фиг. 15А-В приведены примерные блок-схемы, иллюстрирующие альтернативные варианты осуществления системы управления солнечными элементами, приведенной на фиг. 13, в которых одна или несколько матриц панелей солнечных элементов подключаются к одному или нескольким генераторам импульсов напряжения.
На фиг. 16 приведена примерная блок-схема, иллюстрирующая альтернативный вариант осуществления системы управления солнечными элементами, приведенной на фиг. 5, в котором матрица панелей солнечных элементов подключается согласно компоновке, показанной на фиг. 2С.
На фиг. 17А-В приведены примерные блок-схемы, иллюстрирующие альтернативные варианты осуществления системы управления солнечными элементами, приведенной на фиг. 5, в которых матрица панелей солнечных элементов подключается согласно компоновке, показанной на фиг. 2Ό.
- 5 032397
На фиг. 18 приведена примерная электрическая схема, иллюстрирующая вариант осуществления схемы повышения импульса для использования с системой управления солнечными элементами, приведенной на фиг. 5.
Следует отметить, что фигуры изображены не в масштабе, и что элементы подобных конструкций или функций, как правило, представлены одинаковыми ссылочными позициями с целью иллюстрации на всех фигурах. Следует также отметить, что фигуры предназначены только для облегчения описания предпочтительных вариантов осуществления. Данные фигуры не отражают каждый аспект описанных вариантов осуществления и не ограничивают объем настоящего изобретения.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
Поскольку имеющиеся в настоящее время системы солнечных элементов не могут максимально увеличить выходную мощность фотоэлектрического элемента, система солнечных элементов, которая увеличивает подвижность электронно-дырочных пар и уменьшает ток при рекомбинации в полупроводниковом материале, может оказаться востребованной и обеспечить основу для широкого диапазона систем солнечных элементов с тем, чтобы повысить коэффициент полезного действия и выходную мощность солнечных элементов, выполненных в виде панели солнечных элементов. Этот результат может быть достигнут в соответствии с одним вариантом осуществления, раскрытым в данной заявке, с помощью системы 300 управления солнечными элементами, как показано на фиг. 3.
Обращаясь к фиг. 3, система 300 управления солнечными элементами подходит для использования с широким диапазоном фотоэлектрических устройств. В одном варианте осуществления система 300 управления солнечными элементами может быть пригодна для использования с солнечным элементом 100, показанным на фиг. 1. Например, солнечный элемент 100 может представлять любое подходящее поколение солнечных элементов, таких как элементы на подложке из кристаллического кремния (первое поколение), тонкопленочные солнечные элементы, включая элементы на основе аморфного кремния (второе поколение), и/или элементы третьего поколения. Система 300 управления солнечными элементами преимущественно может быть использована с любым поколением солнечного элемента 100 без конструкционных изменений и связанных с ними недостатков. В другом варианте осуществления система 300 управления солнечными элементами может быть пригодна для использования с несколькими солнечными элементами 100, например, с панелями 10 солнечных элементов, показанными на фиг. 2Ά-Ό. Как говорилось ранее, несколько солнечных элементов 100 могут быть соединены вместе (последовательно и/или параллельно), чтобы сформировать панель 10 солнечных элементов. Панели 10 солнечных элементов могут быть установлены на опорной конструкции (не показана) посредством наземной установки, установки на крыше, системы слежения за Солнцем, неподвижных реек и так далее и могут быть использованы как для наземных, так и для космических бортовых применений. Аналогичным образом система 300 управления солнечными элементами преимущественно может быть использована с любым поколением панели 10 солнечных элементов без конструкционных изменений панели 10 солнечных элементов и связанных с ними недостатков.
Как показано на фиг. 3, фотоэлектрическое устройство 200 взаимодействует с электрическим полем 250. В некоторых вариантах осуществления полярность электрического поля 250 может быть подана либо в одинаковом направлении, либо в обратном направлении с полярностью электродов 101а, 101Ь (показаны на фиг. 1) в фотоэлектрическом устройстве 200. Например, если подача электрического поля 250 осуществляется в одинаковом направлении с полярностью электродов 101а, 101Ь в фотоэлектрическом устройстве 200, электрическое поле 250 воздействует на электронно-дырочные пары в фотоэлектрическом устройстве 200, прикладывая силу -еЕ или 11Έ электрону или дырке соответственно, ускоряя тем самым подвижность электрона и дырки в направлении соответствующих электродов. В качестве альтернативы, если полярность электрического поля 250 является обратной, подвижность электроннодырочных пар в фотоэлектрическом устройстве 200 уменьшается, увеличивая тем самым ток при рекомбинации в фотоэлектрическом устройстве 200. Соответственно, коэффициент полезного действия фотоэлектрического устройства 200 может быть уменьшен по желанию, например, для управления выходной мощностью фотоэлектрического устройства 200. Кроме того, электрическое поле 250, подаваемое на фотоэлектрическое устройство 200, может быть по желанию статическим или изменяющимся во времени. В случае, когда электрическое поле 250 изменяется во времени, электрическое поле 250 обладает усредненной по времени величиной, которая отлична от нуля. Выражаясь по-другому, чистая сила, действующая на электроны и дырки, отлична от нуля для обеспечения повышенной подвижности электроннодырочных пар фотоэлектрического устройства 200.
Система 300 управления солнечными элементами может подавать внешнее напряжение УАрр на фотоэлектрическое устройство 200 с использованием любых подходящих средств, описанных в данной заявке, в том числе с использованием переключателя 55, как показано на фиг. 4. Обращаясь к фиг. 4, фотоэлектрическое устройство 200 может представлять любое количество фотоэлектрических устройств, таких как солнечный элемент 100 и/или панели 10 солнечных элементов, как показано. Панели 10 солнечных элементов показаны подключенными параллельно (также показано на фиг. 2А) и соединены с переключателем 55, например, с однополюсным, двухпозиционным (или на три направления) переключателем. Тем не менее, как будет описано со ссылкой на фиг. 6 и фиг. 8-12, панели 10 солнечных элемен- 6 032397 тов также могут быть соединены последовательно, с сочетанием последовательного и параллельного соединения и независимо друг от друга. В одном варианте осуществления переключатель 55 также подключен к источнику 50 напряжения и внешней нагрузке К.ъ (например, показанной в виде инвертора 31). Инвертор 31 может содержать как активные, так и реактивные составляющие. В некоторых вариантах осуществления инвертор 31 может преобразовывать постоянные напряжение и ток в переменные напряжение и ток, которые, как правило, совместимы с напряжением и частотой с традиционными электрическими сетями переменного напряжения. Выходная частота инвертора 31 и амплитуда переменного тока/напряжения может зависеть от страны, местоположения и местных требований сети.
Источник 50 напряжения может содержать любые подходящие средства для поддержания постоянного напряжения, в том числе идеальные источники напряжения, управляемые источники напряжения и так далее. Тем не менее, в некоторых вариантах осуществления источник 50 напряжения может иметь переменный, регулируемый выходной сигнал (например, изменяющееся во времени напряжение). Орган 45 управления переключателя (или контроллер) подключается к переключателю 55, чтобы управлять длительностью соединения и/или частотой переключения, например, между источником 50 напряжения и инвертором 31 с панелью 10 солнечных элементов. Контроллер 45 переключателя может быть предварительно установлен для работы с фиксированной длительностью Ό переключения и частотой £ переключения. В некоторых вариантах осуществления величина напряжения νΑρρ, подаваемого источником 50 напряжения, длительность Ό подключения и/или частота £ переключения могут быть предварительно установлены и/или изменяться в зависимости от условий нагрузки.
Например, переключатель 55 подключает панели 10 солнечных элементов к источнику 50 напряжения в первом положении (как показано стрелкой в переключателе 55 на фиг. 4). При соединении в первом положении источник 50 напряжения подает напряжение νΑρρ на электроды 101а, 101Ь (показаны на фиг. 1) панелей 10 солнечных элементов и наводит электрическое поле 250 (показано на фиг. 3) на каждую панель 10 солнечных элементов. После того, как электрическое поле 250 было сформировано на панели 10 солнечных элементов, переключатель 55 переключается для соединения панелей 10 солнечных элементов с инвертором 31 (т.е. нагрузкой К.ъ) во втором положении. Соответственно, источник 50 напряжения может обеспечить электрическое поле 250 без одновременного подключения к панелям 10 солнечных элементов и инвертору 31. Поэтому подача внешнего напряжения νΑρρ не позволяет нагрузке К.ъ (например, инвертору 31) потреблять ток непосредственно от источника 50 напряжения.
Подача электрического поля 250 на панели 10 солнечных элементов может увеличить ток и выходную мощность панелей 10 солнечных элементов на заданную величину при соединении впоследствии панелей 10 солнечных элементов с инвертором 31 во втором положении. Предварительно заданная величина зависит от интенсивности света, падающего на панели 10 солнечных элементов, напряжения νΑρρ, подаваемого на панели 10 солнечных элементов источником 50 напряжения, толщины панелей 10 солнечных элементов, частоты £, с которой источник 50 напряжения соединяется с панелями 10 солнечных элементов, и коэффициента заполнения процесса переключения между первым положением и вторым положением, при этом коэффициент заполнения определяется как интервал времени, когда панели 10 солнечных элементов соединены с источником 50 напряжения, деленный на время переключения 1/£ (т.е. умноженный на частоту £ или деленный на весь период сигнала). Следует отметить, что время Ό длительности переключения, частота £ переключения и коэффициент заполнения все являются такими взаимосвязанными величинами, что определение значений любых двух из величин позволяет определить третью величину. Например, установление частоты переключения и коэффициента заполнения позволяет определять время Ό длительности переключения. Например, в условиях высокой интенсивности света повышение выходной мощности может быть порядка 20%; в условиях низкой освещенности - 50+%. Вариант осуществления, показанный на фиг. 4, преимущественно обеспечивает электрическое поле 250 на фотоэлектрическом устройстве 200 без необходимости видоизменения панелей 10 солнечных элементов и/или солнечных элементов 100, предусматривающего дополнительные внешние электроды. В некоторых вариантах осуществления устройство хранения энергии, такое как конденсатор 41, катушка 42 индуктивности и/или аккумуляторная батарея 43, может быть размещено перед инвертором 31, чтобы уменьшить любые ослабления напряжения, наблюдаемые инвертором 31 в то время, когда переключатель 55 находится в первом положении. Соответственно, в то время как инвертор 31 (т.е. нагрузка) отключен от панелей 10 солнечных элементов, когда переключатель 55 находится в первом положении, а электрическое поле 250 формируется на панели 10 солнечных элементов, устройство хранения энергии снабжает энергией инвертор 31, чтобы поддерживать ток, протекающий в течение этого интервала переключения. Выражаясь по-другому, устройство хранения энергии может разряжаться в то время, когда панели 10 солнечных элементов отключены от инвертора 31. Таким образом, не требуется непрерывно подавать постоянное напряжение от источника 50 напряжения, которое, в свою очередь, создает электрическое поле 250, чтобы увидеть улучшение выходной мощности панелей 10 солнечных элементов.
Например, при длительности времени Ό переключения, составляющей номинально 10-2000 нс, νΑΡΡ составляющему номинально 100-500+ вольт, и частоте £ переключения, составляющей 20 мкс, может быть использован коэффициент заполнения, составляющий номинально 0,1-10%. Катушка 42 индуктивности, конденсатор 41 и/или аккумуляторная батарея 43 выбираются таким образом, чтобы иметь доста
- 7 032397 точный размер для обеспечения достаточного разряда в то время, когда панели 10 солнечных элементов отсоединены, а электрическое поле 250 подается с размещением на панелях 10 солнечных элементов, не вызывая ослабления напряжения на выходе инвертора 31. На фиг. 5 представлен альтернативный вариант осуществления системы 300 управления солнечными элементами, показанной на фиг. 3. Обращаясь к фиг. 5, фотоэлектрическое устройство 200 может представлять любое количество фотоэлектрических устройств, таких как солнечный элемент 100 и/или панели 10 солнечных элементов, как показано. Как показано, панели 10 солнечных элементов соединены параллельно (также показано на фиг. 2А), но также могут быть соединены последовательно и с любым сочетанием соединений, как будет рассмотрено со ссылкой на фиг. 13 и фиг. 15-17.
Генератор 60 импульсов напряжения, такой как генератор импульсов высокого напряжения, может подавать изменяющийся во времени импульс напряжения на одну или несколько панелей 10 солнечных элементов. В одном варианте осуществления длительность ΌΡ импульса напряжения может быть короткой, номинально 10-2000 нс, и величина может быть большой, номинально 100-500+ вольт. В варианте осуществления, показанном на фиг. 5, поданные напряжения, длительность импульса и частота следования импульсов фиксируются на предварительно заданном уровне, чтобы обеспечить оптимальную производительность при выбранных условиях эксплуатации. Например, импульс напряжения может иметь длительность ΌΡ приблизительно 1000 нс, с которой импульс напряжения повторяется с периодом 1/£. Длительность ΌΡ импульса напряжения и частота £ импульса напряжения выбираются таким образом, чтобы реактивное сопротивление катушек индуктивности в инверторе 31 напряжения представляло высокое полное сопротивление для генератора 60 импульсов напряжения, это высокое полное сопротивление позволяет высокому напряжению развиваться на электродах 101а, 101Ь (показаны на фиг. 1) панелей 10 солнечных элементов и не быть закороченным инвертором 31.
Кроме того, на входе инвертора 31 могут быть размещены последовательно включенные катушки индуктивности (не показаны), эти последовательно включенные катушки индуктивности способны поддерживать входной ток инвертора 31 и действовать как высокочастотный дроссель таким образом, чтобы импульсы напряжения не ослаблялись (или фактически не закорачивались) активной составляющей инвертора 31. Коэффициент заполнения (время импульса/время паузы) может составлять номинально 0,110%.
Напряженность электрического поля 250, приложенного на фотоэлектрическое устройство 200, зависит от конструкции фотоэлектрического устройства 200, например, толщины фотоэлектрического устройства 200, материала и диэлектрической проницаемости фотоэлектрического устройства 200, максимального напряжения пробоя фотоэлектрического устройства 200 и так далее. Как было описано выше, фотоэлектрическое устройство 200 может содержать любое количество солнечных элементов 100 и/или панелей солнечных элементов 10, при этом каждый солнечный элемент 100 и панель 10 солнечных элементов, например, соединяются параллельно, последовательно и/или с сочетанием этих соединений. В некоторых вариантах осуществления наложение электрического поля 250 на выбранное фотоэлектрическое устройство 200 может учитывать вариации в конструкции фотоэлектрического устройства 200.
Для каждого варианта установки, описанного со ссылкой на фиг. 2Α-Ό, система 300 управления солнечными элементами может подавать внешнее напряжение νΑρρ на фотоэлектрическое устройство 200. Например, используя переключатель 55, приведенный на фиг. 4, система 300 управления солнечными элементами может также подавать внешнее напряжение νΑρρ на панели 10 солнечных элементов, которые соединены последовательно (как показано на фиг. 2В) и как последовательно, так и параллельно (показано на фиг. 2С). Обращаясь к фиг. 6, панели 10 солнечных элементов соединяются последовательно и подключаются к переключателю 55, такому как однополюсный, двухпозиционный (или на три направления) переключатель, приведенный на фиг. 4. В одном варианте осуществления переключатель 55 также подключен к источнику 50 напряжения и внешней нагрузке Кь (например, показанной в виде инвертора 31).
На фиг. 6 электрическое поле 250 (показанное на фиг. 3), подаваемое на каждую панель 10 солнечных элементов, должно быть больше, чем предварительно заданное минимальное электрическое поле Ет1П. Соответственно, подаваемое внешнее напряжение νΑρρ подаваемое на каждую панель 10 солнечных элементов, должно быть больше, чем предварительно заданное минимальное подаваемое напряжение ν^. В некоторых вариантах осуществления внешнее напряжение νΑρρ подаваемое на каждую панель 10 солнечных элементов, также должно быть меньше, чем максимальное подаваемое напряжение ν^,χ, чтобы избежать пробоя напряжения и повреждения панели 10 солнечных элементов или по меньшей мере повреждения одного или нескольких солнечных элементов 100 панелей 10 солнечных элементов. Выражаясь по-другому, уравнение 1 представляет верхнюю и нижнюю границы подаваемого внешнего напряжения νΑρρ.
Ушах > Удрр > Утш > кУр, (Уравнение 7)
В уравнении 1 νΡ - выходное напряжение панели 10 солнечных элементов и к - к-ая панель в конструкции. Пока отношение между подаваемым внешним напряжением νΑρρ и минимальным/максимальным подаваемыми напряжениями в уравнении 1 справедливо, переключатель 55 может
- 8 032397 эффективно подавать электрическое поле 250 на каждую панель 10 солнечных элементов. На фиг. 7 проиллюстрировано внешнее напряжение νΑρρ в зависимости от напряжения, измеренного на каждой последующей панели 10 солнечных элементов (например, между узлом А и узлами В, С... Ν), показанной на фиг. 6, пока переключатель 55 находится во втором положении. Как показано на фиг. 7, напряжение на каждой панели 10 солнечных элементов увеличивает выходное напряжение панели 10 солнечных элементов. Например, каждая панель 10 солнечных элементов вырабатывает напряжение, равное приблизительно двадцати четырем вольтам, и напряжение, измеренное между узлом А и любым узлом измерения составляет приблизительно кх24 В, где к - количество панелей 10 солнечных элементов, на которых измеряется напряжение. Если неравенство уравнения 1 не может быть выполнено, вариант осуществления, показанный на фиг. 6, может быть видоизменен, чтобы включать дополнительные переключатели 55. Например, в одном варианте осуществления второй переключатель 55 (переключатель 55Ь) может быть подключен последовательно к панелям 10 солнечных элементов, как показано на фиг. 8. Тем не менее, более чем один переключатель 55 (т.е. переключатель 55а, 55Ь... 55п) может быть подключен к панелям 10 солнечных элементов при необходимости. Обращаясь к фиг. 8, между источником 50 напряжения и каждой группой панелей 10 солнечных элементов может быть добавлен перекидной переключатель 72. Для упрощения фигур и исключительно с целью иллюстрации, взаимосвязи между различными точками на фиг. 8 обозначены окаймленными прописными буквами А и В, где А соединяется с А, а В соединяется с В. Перекидной переключатель 72 может представлять собой однополюсный, однопозиционный (на два направления) переключатель. В частности, перекидной переключатель 72 может содержать N входных портов и 1 выходной порт. Перекидной переключатель 72 дополнительно определяет включенное состояние и выключенное состояние. Во включенном состоянии все N входных портов одновременно подключаются к единственному выходному порту. В выключенном состоянии ни один из входных портов не подключается к единственному выходному порту. Перекидной переключатель 72 может быть активирован с помощью контроллера 45 переключателя, который также управляет переключателями 55а, 55Ь и так далее. Как показано на фиг. 8, перекидной переключатель 72 обеспечивает обратный электрический путь для источника 50 напряжения, когда переключатели 55 а, 55Ь находятся в первом положении (как описано со ссылкой на фиг. 4). Перекидной переключатель 72 активируется (переводится во включенное состояние), когда переключатели 55 а, 55 подключаются к источнику 50 напряжения, и электрическое поле 250 (показанное на фиг. 3) подается на панели 10 солнечных элементов. Перекидной переключатель 72 деактивируется (переводится в выключенное состояние), когда панели 10 солнечных элементов обеспечивают питание инвертора 31.
В предпочтительном варианте осуществления орган управления 45 переключателя может быть синхронизирован таким образом, что переключатели 55а, 55Ь одновременно устанавливаются в первое положение и подключаются к источнику 50 напряжения, в то время как перекидной переключатель 72 одновременно активируется во включенное состояние. Аналогично этому контроллер 45 переключателя одновременно устанавливает переключатели 55а, 55Ь во второе положение и также деактивирует перекидной переключатель 72 (переводит в выключенное состояние). В некоторых вариантах осуществления устройство хранения энергии, такое как конденсатор 41, катушка 42 индуктивности и/или аккумуляторная батарея 43, может быть размещено перед инвертором 31, чтобы уменьшить любое ослабление напряжения, наблюдаемое на инверторе 31, пока переключатели 55а, 55Ь находятся в первом положении.
Как обсуждалось со ссылкой на фиг. 4, система 300 управления солнечными элементами также может подавать внешнее напряжение νΑρρ на панели 10 солнечных элементов, которые соединяются параллельно. Обращаясь к фиг. 9, более чем одним переключателем 55 можно управлять с помощью контроллера 45 переключателя. В предпочтительном варианте осуществления каждый из переключателей 55а, 55Ь может быть синхронизирован с помощью контроллера 45 переключателя, и они могут быть одновременно подключенными и отключенными. Как и ранее устройство хранения энергии, такое как конденсатор 41, катушка 42 индуктивности и/или аккумуляторная батарея 43, может быть размещено перед инвертором 31, чтобы уменьшить любое ослабление напряжения, наблюдаемое на инверторе 31, пока переключатели 55а, 55Ь находятся в первом положении.
Используя переключатель 55, приведенный на фиг. 4, система 300 управления солнечными элементами может также подавать внешнее напряжение νΑρρ на панели 10 солнечных элементов, которые соединены как последовательно, так и параллельно (показано на фиг. 2С). Обращаясь к фиг. 10, две или более панели 10 солнечных элементов показаны соединенными последовательно. Затем последовательно соединенные панели 10 солнечных элементов соединяются между собой параллельно. Количество панелей 10 солнечных элементов, которые соединены последовательно и параллельно, может быть при необходимости предварительно выбрано.
Как показано на фиг. 10, один или несколько переключателей 55 могут быть использованы для подачи электрического поля 250 (показанного на фиг. 3) на панели 10 солнечных элементов. Если используется более одного переключателя 55, панели 10 солнечных элементов могут быть соединены, как показано на фиг. 11. Обращаясь к фиг. 11, последовательно соединенные панели 10 солнечных элементов соединяются параллельно, а затем взаимно подключаются к переключателям 55а, 55Ь. В предпочтительном варианте осуществления контроллер 45 переключателя синхронизирует переключатели 55а, 55Ь,
- 9 032397 одновременно отключая от инвертора 31. Аналогичным образом контроллер 45 переключателя одновременно подключает оба переключателя 55а, 55Ь к источнику 50 напряжения. В некоторых вариантах осуществления устройство хранения энергии, такое как конденсатор 41, катушка 42 индуктивности и/или аккумуляторная батарея 43, может быть размещено перед инвертором 31, чтобы уменьшить любое ослабление напряжения, наблюдаемое на инверторе 31, пока переключатели 55а, 55Ь находятся в первом положении. В еще одном варианте осуществления система 300 управления солнечными элементами может взаимодействовать с панелями солнечных элементов, как правило, используемыми часто при установках в жилых помещениях, где каждая из панелей 10 солнечных элементов подключается к своему собственному инвертору 31 (показано на фиг. 2Ό). Обращаясь к фиг. 12А-В, переключатель 55 может взаимодействовать с каждой панелью 10 солнечных элементов несколькими способами. В одном варианте осуществления на фиг. 12А показаны переключатель 55, источник 50 напряжения и контроллер 45 переключателя, встроенный в инвертор 31. Поскольку инвертор 31, как правило, подключается к источнику питания, конденсатор 41 может быть размещен внутри инвертора 31. В качестве альтернативы, как показано на фиг. 2Ό, несколько панелей 10 солнечных элементов, как правило, используются в комбинации, и каждая соединяется со своим собственным инвертором 31 таким образом, что конденсатор 41 не используется. В некоторых вариантах осуществления каждый инвертор 31 работает независимо от всех остальных инверторов 31 таким образом, что переключатель 55 не синхронизируется между инверторами 31. Соответственно, мгновенное пропадание энергии на выбранной панели солнечных элементов заметно не влияет на качество энергии от нескольких панелей 10 солнечных элементов и инверторов 31. Вариант осуществления, показанный на фиг. 12А, может быть преимущественно нацелен на любой новый ввод в действие панели солнечных элементов. В альтернативном варианте осуществления со ссылкой на фиг. 12В каждая пара панели 10 солнечных элементов и инвертора 31 может содержать свой собственный переключатель 55а-55п. Каждый переключатель 55 подключается к центральному переключателю 46, который управляется контроллером 72 переключателя, и источнику 50 напряжения.
Центральный переключатель 46 может предусматривать одновременно два выхода для каждой панели 10 солнечных элементов, каждого переключателя 55 и каждого инвертора 31. Первый выход центрального переключателя 46 содержит А1, В1... N1 и активирует каждый переключатель 55 в первое положение, как описано со ссылкой на фиг. 4. Внешнее напряжение νΑρρ подается от источника 50 напряжения через второй выход центрального переключателя 46, который содержит А2, Β2...Ν2. Контроллер 72 переключателя активирует выбранный переключатель 55, по одному за раз, через центральный переключатель 46 и подает внешнее напряжение νΑρρ от источника 50 напряжения последовательно к каждой паре панели 10 солнечных элементов и инвертора 31. Так как коэффициент заполнения каждого отдельного переключателя 55 является низким, как правило, менее чем 2%, контроллер 72 переключателя управляет и приводит в действие большое количество переключателей 55, панелей 10 солнечных элементов и инверторов 31.
По данному варианту осуществления нет ограничений, которые бы препятствовали контроллеру 72 переключателя переключать и подключать источник 50 напряжения к нескольким панелям 10 солнечных элементов, пока напряжение, подаваемое на каждую панель, больше ν^. В альтернативном варианте может быть добавлено более одного контроллера 72 переключателя, при этом каждый контроллер 72 переключателя отвечает за предварительно заданное количество панелей 10 солнечных элементов. Каждый контроллер 72 переключателя может работать независимо.
Как уже говорилось выше со ссылкой на фиг. 5, система 300 управления солнечными элементами может также подавать внешнее напряжение νΑρρ на фотоэлектрическое устройство 200 с помощью генератора 60 импульсов напряжения для ряда конструкций панелей 10 солнечных элементов. Обращаясь к фиг. 13, схема 60 генератора импульсов напряжения подключается к панелям 10 солнечных элементов, соединенным последовательно. Как уже говорилось выше, до тех пор пока неравенство в уравнении 1 удовлетворяется, генератор 60 импульсов напряжения работает, как показано на фиг. 14. На фиг. 14 показано внешнее напряжение νΑρρ в зависимости от напряжения на каждой последующей последовательно соединенной панели 10 солнечных элементов (измеренное между узлом А и каждой панелью 10 солнечных элементов в узлах В, С... Ν). Как показано на фиг. 14, напряжение на каждой панели 10 солнечных элементов увеличивает выходное напряжение панели 10 солнечных элементов. Например, каждая панель 10 солнечных элементов вырабатывает напряжение, равное приблизительно двадцати четырем вольтам, и напряжение, измеренное на любой панели 10 солнечных элементов (между узлом А и узлом В, Ο..Ν) составляет приблизительно кх24 В, где к - количество панелей 10 солнечных элементов, на которых измеряется напряжение. Если неравенство уравнения 1 не может быть удовлетворено, вариант осуществления, показанный на фиг. 13, может быть видоизменен, чтобы содержать дополнительные генераторы 60 импульсов напряжения.
Со ссылкой на фиг. 5, чтобы обеспечить максимальную напряженность электрического поля 250 на комплекте солнечных элементов 100 или панелей 10 солнечных элементов, система 300 управления солнечными элементами учитывает напряжение постоянного тока, вырабатываемое самостоятельно каждым из солнечных элементов 100 или панелей 10 солнечных элементов. В одном варианте осуществления схема повышения напряжения, такая как схема 90 повышающего инжектора (показана на фиг. 18), может
- 10 032397 быть использована с генератором 60 импульсов напряжения для наложения импульса напряжения поверх собственного напряжения постоянного тока панелей 10 солнечных элементов. Это наложение импульса напряжения от генератора 60 импульсов напряжения поверх напряжения постоянного тока, вырабатываемого панелями 10 солнечных элементов, может быть выполнено путем создания отрицательного опорного уровня для инжектируемого импульсного сигнала высокого напряжения, который равен положительному напряжению постоянного тока, подаваемому панелями 10 солнечных элементов.
Обращаясь к фиг. 18, схема 90 повышающего инжектора содержит конденсатор 91, работающий совместно с катушкой 92 индуктивности, позволяет конденсатору 91 удерживать заряд, равный напряжению, подаваемому панелями 10 солнечных элементов. Конденсатор 91 и катушка 92 индуктивности создают повышенный отрицательный опорный уровень для инжектируемого импульсного сигнала высокого напряжения, который подключается к генератору 60 импульсов напряжения через конденсаторы 94 и 95. Положительный опорный уровень от генератора 60 импульсов напряжения подключается через диод 93, который обеспечивает защиту от обратного смещения для линии положительного напряжения, подключенной к интерфейсу, который подключается к панелям 10 солнечных элементов, и интерфейс которых подключается к инвертору 31. С целью обеспечения высокочастотной изоляции, чтобы импульсы напряжения от генератора 60 импульсов напряжения не закорачивались через инвертор 31, и с целью дополнительного обеспечения высокочастотной изоляции между другими панелями 10 солнечных элементов, подключенными между схемой 90 повышающего инжектора и инвертором 31, катушки индуктивности 96 и 97 могут быть размещены последовательно между инвертором 31 и генератором 60 импульсов напряжения, чтобы обеспечить высокочастотный дроссель для любых высоковольтных импульсов. Катушки индуктивности 96 и 97 ослабляют любой импульс напряжения от генератора 60 импульсов напряжения, проходящий через них, и изолируют генератор 60 импульсов напряжения от остальной части схемы в направлении инвертора 31. Как показано на фиг. 18, катушка 92 индуктивности обеспечивает защиту высокого реактивного сопротивления для инжектируемого импульсного сигнала высокого напряжения, удерживая сигнал от обратной подачи в конденсатор 91. В результате инжектируемый импульсный сигнал высокого напряжения находится поверх напряжения постоянного тока, подаваемого панелями 10 солнечных элементов, повышается и спадает с напряжением постоянного тока, тем самым обеспечивая максимальный импульс напряжения.
В предпочтительном варианте осуществления схема 90 повышающего инжектора может быть встроена как часть интерфейса между каждым генератором 60 импульсов напряжения и рядом панелей 10 солнечных элементов. В некоторых вариантах осуществления может быть использовано более одного генератора 60 импульсов напряжения для предварительно заданного количества панелей 10 солнечных элементов, как показано на фиг. 15 А. Обращаясь к фиг. 15А, панели 10 солнечных элементов расположены как последовательно, так и параллельно и взаимно подключаются к генераторам 60 импульсов напряжения. Каждый генератор 60 импульсов напряжения отвечает за к панелей и взаимно подключен к инвертору 31. В некоторых вариантах осуществления подобно системе переключения, ранее описанной на фиг. 6 и фиг. 8-11, может быть синхронизировано использование более одного генератора 60 импульсов напряжения. Тем не менее в варианте осуществления, показанном на фиг. 15А, использование более одного генератора 60 импульсов напряжения предпочтительно не требует синхронизации между различными генераторами 60 импульсов напряжения. Поскольку импульс напряжения от каждого генератора 60 импульсов напряжения является локальным для комплекта панелей 10 солнечных элементов, которые соединены между собой, подача импульса напряжения не влияет на выходную мощность инвертора 31. Другой вариант осуществления нескольких генераторов импульсов напряжения для панелей 10 солнечных элементов, соединенных последовательно, показан на фиг. 15В. Обращаясь к фиг. 15В, генератор 60 импульсов напряжения подключается к каждой панели 10 солнечных элементов через последовательный переключатель 70. Последовательный переключатель 70 может содержать N выходных портов для соединения к панелей 10 солнечных элементов, как показано на фиг. 15В. В варианте осуществления, показанном на фиг. 15В, для упрощения фигур и исключительно с целью иллюстрации, взаимосвязи между различными точками в цепи обозначены заглавными буквами А1 и В1, при этом А1 подключается к А1, а В1 подключается к В1 и так далее.
Последовательный переключатель 70 содержит один входной порт, подключенный к генератору 60 импульсов напряжения. N выходных портов последовательного переключателя 70 подключают генератор 60 импульсов напряжения к к панелям 10 в конкретный момент времени. В одном примере последовательный переключатель 70 подключает генератор 60 импульсов напряжения к выходным портам А1 и А2. Генератор 60 импульсов напряжения подает внешнее напряжение УАрр на к панелей 1 солнечных элементов. Последовательный переключатель 70 отключает генератор 60 импульсов напряжения от выходов А1 и А2 и подключает генератор 60 импульсов напряжения к выходам В1 и В2. При активации генератора 60 импульсов напряжения подается импульс напряжения УАрр на к панелей в ветви соединенных последовательно панелей 10 солнечных элементов. Аналогичным образом последовательный переключатель 70 циклически повторяет подачу импульса напряжения УАрр через все порты на к панелей в конкретный момент времени. После того как на все п панелей 10 солнечных элементов, соединенных последовательно, был подан импульс напряжения УАРР, последовательный переключатель 70 подключа
- 11 032397 ется к выводам А1 и А2 и процесс повторяется. Таким образом, для подачи импульсов напряжения νΑρρ на большое количество панелей 10 солнечных элементов может быть использован один генератор 60 импульсов напряжения. Поскольку коэффициент заполнения импульса напряжения является низким, как правило, менее 2%, один генератор 60 импульсов напряжения может управлять несколькими панелями 10 солнечных элементов.
Обращаясь к фиг. 16, генератор 60 импульсов напряжения взаимодействует с панелями 10 солнечных элементов, соединенными как последовательно, так и параллельно, способом, рассмотренным выше со ссылкой на фиг. 2С. Генератор 60 импульсов напряжения подключается к 2к панелям 10 солнечных элементов и инвертору 31. В большинстве случаев величина последовательного и параллельного сопротивлений (>>1 МОм), встречающаяся в большинстве панелей 10 солнечных элементов, позволяет генератору 60 импульсов напряжения взаимодействовать с большим количеством панелей 10 солнечных элементов. На фиг. 17А и 17В показан генератор 60 импульсов напряжения, взаимодействующий с типовой панелью 10 солнечных элементов, устанавливаемой в жилых помещениях. В одном варианте осуществления, обращаясь к фиг. 17А, генератор 60 импульсов напряжения встроен в инвертор 31, подключенный на панели 10 солнечных элементов.
На фиг. 17В показан альтернативный вариант осуществления для взаимодействия с типовой панелью 10 солнечных элементов, устанавливаемой в жилых помещениях, и включает каждую панель 10 солнечных элементов и инвертор 31, подключаемые через последовательный переключатель 70 к центральному генератору 60 импульсов напряжения. Центральный генератор 60 импульсов напряжения подает импульс напряжения νΑρρ через последовательный переключатель 70 последовательно на каждую из панелей 10 солнечных элементов. Последовательный переключатель 70, приведенный на фиг. 17Ь, показан в виде переключателя Νχ1. Последовательный переключатель 70 имеет один входной порт, который подключается к генератору 60 импульсов напряжения, и N выходных портов, которые подключаются к каждой отдельной панели 10 солнечных элементов, как показано на фиг. 17Ь. Последовательный переключатель 70 поочередно подключает генератор 60 импульсов напряжения к каждой панели 10.
В одном примере последовательный переключатель 70 подключает генератор 60 импульсов напряжения к выходным портам А1 и А2. При активации генератор 60 импульсов напряжения подает импульс напряжения νΑρρ на выбранную панель 10 солнечных элементов, соединенную с последовательным переключателем 70. Затем последовательный переключатель 70 отключает генератор 60 импульсов напряжения от выходных портов А1 и А2 и подключает генератор 60 импульсов напряжения к выходным портам В1 и В2. Опять же, при активации генератор 60 импульсов напряжения подает импульс напряжения νΑρρ на другую выбранную панель 10 солнечных элементов, соединенную с последовательным переключателем 70. Подобным образом последовательный переключатель 70 циклически повторяет подачу импульса напряжения νΑρρ через все активные порты на выбранную панель 10 солнечных элементов в определенный момент времени. После того как на все п панелей 10 солнечных элементов был подан импульс напряжения νΑρρ, последовательный переключатель 70 вновь подключается к выходным портам А1 и А2, и процесс повторяется. Таким образом, для подачи импульсов напряжения νΑρρ на большое количество панелей 10 солнечных элементов может быть использован один генератор 60 импульсов напряжения. Так как коэффициент заполнения импульсов напряжения является очень низким, как правило, менее 2%, единственный генератор 60 импульсов напряжения может управлять большим количеством панелей 10 солнечных элементов и инверторов 31.
По данному варианту осуществления нет ограничений, которые бы препятствовали центральному генератору импульсов высокого напряжения переключать импульс напряжения на несколько панелей солнечных элементов одновременно, пока напряжение, подаваемое на каждую панель, больше Упт. Наряду с тем, что существует вариант применения переключателя импульса высокого напряжения для нескольких панелей 10 солнечных элементов одновременно, предпочтительный вариант осуществления содержит один генератор 60 импульсов напряжения для переключения между панелями 10 солнечных элементов, например, соединенными последовательно. В случае, когда количество панелей 10 солнечных элементов становится больше, могут быть добавлены дополнительные генераторы 60 импульсов напряжения и последовательные переключатели 70, при этом каждый генератор 60 импульсов напряжения отвечает за ряд панелей 10 солнечных элементов. Описанные варианты осуществления допускают различные модификации и альтернативные формы, и их конкретные примеры были показаны в качестве примера на графических материалах и подробно описаны в данной заявке. Тем не менее следует понимать, что описанные варианты осуществления не должны быть ограничены конкретными формами или раскрытыми способами, но, наоборот, настоящее изобретение охватывает все модификации, эквиваленты и альтернативные варианты.

Claims (45)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ управления одним или несколькими фотоэлектрическими устройствами, включающий в себя подачу первой составляющей сигнала напряжения на выбранное фотоэлектрическое устройство,
    - 12 032397 при этом первая составляющая включает в себя включенное состояние для генерирования внешнего электрического поля на выбранном фотоэлектрическом устройстве;
    подачу второй составляющей сигнала напряжения на выбранное фотоэлектрическое устройство, при этом вторая составляющая содержит цикл отключения; и управление по меньшей мере одним из частоты и длительности первой составляющей и второй составляющей в зависимости от условий нагрузки, питаемой выбранным фотоэлектрическим устройством, с помощью схемы управления, подключенной к средствам подачи напряжения для подачи сигнала напряжения.
  2. 2. Способ по п.1, дополнительно включающий в себя подачу первой составляющей на второе выбранное фотоэлектрическое устройство одновременно с указанной подачей первой составляющей на выбранное фотоэлектрическое устройство; и подачу второй составляющей на второе выбранное фотоэлектрическое устройство одновременно с указанной подачей второй составляющей на выбранное фотоэлектрическое устройство.
  3. 3. Способ по п.1 или 2, где указанная подача первой составляющей включает в себя подачу высоковольтного изменяющегося во времени импульса напряжения от схемы генератора импульсов напряжения и при этом указанная подача второй составляющей включает в себя отключение схемы генератора импульсов напряжения.
  4. 4. Способ по п.3, дополнительно включающий в себя наложение первой составляющей поверх существующего напряжения, вырабатываемого выбранным фотоэлектрическим устройством, причем указанное наложение первой составляющей опционально включает создание отрицательного опорного уровня для первой составляющей с помощью схемы повышающего инжектора, подключенной между указанной схемой генератора импульсов напряжения и выбранным фотоэлектрическим устройством.
  5. 5. Способ по любому из пп.1-3, дополнительно включающий в себя наложение первой составляющей поверх существующего напряжения, вырабатываемого выбранным фотоэлектрическим устройством, причем указанное наложение первой составляющей опционально включает создание отрицательного опорного уровня для первой составляющей с помощью схемы повышающего инжектора, подключенной между источником напряжения для первой составляющей и выбранным фотоэлектрическим устройством.
  6. 6. Способ по любому из предыдущих пунктов, где указанная подача первой составляющей включает в себя подключение источника напряжения к фотоэлектрическому устройству в первом положении переключателя, расположенного между источником напряжения и выбранным фотоэлектрическим устройством, и при этом указанная подача второй составляющей включает в себя отключение источника напряжения от выбранного фотоэлектрического устройства во втором положении переключателя.
  7. 7. Способ по любому из предыдущих пунктов, где указанная подача первой составляющей включает в себя подачу первой составляющей на выбранное фотоэлектрическое устройство, которое выбрано из множества фотоэлектрических устройств, имеющих последовательную и/или параллельную конфигурацию подключения устройств.
  8. 8. Способ по п.7, где указанная подача первой составляющей включает в себя подачу первой составляющей на каждое из фотоэлектрических устройств, а указанная подача второй составляющей включает в себя подачу второй составляющей на каждое из фотоэлектрических устройств.
  9. 9. Способ по любому из предыдущих пунктов, где указанная подача второй составляющей включает в себя подачу второй составляющей между соседними первыми составляющими.
  10. 10. Способ по любому из предыдущих пунктов, где указанная подача первой составляющей включает в себя подачу первой составляющей в виде последовательности импульсов напряжения с положительной величиной для генерирования внешнего электрического поля на выбранном фотоэлектрическом устройстве, а указанная подача второй составляющей включает в себя подачу второй составляющей между соседними последовательностями импульсов напряжения.
  11. 11. Способ по п.10, где указанная подача второй составляющей включает в себя подачу второй составляющей между соседними импульсами напряжения.
  12. 12. Способ по п.10 или 11, где указанная подача второй составляющей включает в себя подачу второй составляющей между выбранными соседними импульсами напряжения.
  13. 13. Способ по любому из пп.10-12, дополнительно включающий в себя определение величины импульсов напряжения на основании конфигурации подключения фотоэлектрических устройств.
  14. 14. Способ по любому из предыдущих пунктов, где указанная подача первой составляющей включает в себя генерирование внешнего электрического поля с предварительно заданным направлением поля на выбранном фотоэлектрическом устройстве.
  15. 15. Способ по п.14, где указанная подача первой составляющей включает в себя генерирование внешнего электрического поля с предварительно заданным направлением поля, совпадающим по направлению с полярностью выбранного фотоэлектрического устройства, для увеличения выходной мощности и/или выходного тока выбранного фотоэлектрического устройства или генерирование внешнего электрического поля с предварительно заданным направлением поля, противоположным по направлению с полярностью выбранного фотоэлектрического устройства для уменьшения выходной мощности и/или
    - 13 032397 выходного тока выбранного фотоэлектрического устройства.
  16. 16. Способ по любому из предыдущих пунктов, где выбранное фотоэлектрическое устройство выполнено с возможностью питания нагрузки, при этом способ дополнительно включает в себя преобразование постоянного напряжения и/или тока, сгенерированных выбранным фотоэлектрическим устройством, в переменное напряжение и/или ток через нагрузку.
  17. 17. Способ по п.16, где нагрузка является внешней для выбранного фотоэлектрического устройства.
  18. 18. Способ по п.16 или 17, где нагрузка включает в себя инвертор.
  19. 19. Способ по любому из пп.16-18, дополнительно включающий в себя электрическую изоляцию выбранного фотоэлектрического устройства от нагрузки в высокочастотной области.
  20. 20. Способ по п.19, где электрическая изоляция обеспечивается посредством по меньшей мере одной катушки индуктивности, по меньшей мере одного конденсатора, по меньшей мере одной аккумуляторной батареи или их комбинации.
  21. 21. Способ по любому из предыдущих пунктов, где указанная подача первой составляющей включает в себя подачу первой составляющей на выбранное фотоэлектрическое устройство без конструкционных изменений выбранного фотоэлектрического устройства.
  22. 22. Способ по п.21, где указанная подача первой составляющей включает в себя подачу первой составляющей сигнала напряжения на выбранное фотоэлектрическое устройство через существующие электроды выбранного фотоэлектрического устройства.
  23. 23. Система для управления одним или несколькими фотоэлектрическими устройствами в соответствии со способом по пп.1-22, включающая в себя средства подачи напряжения, выполненные с возможностью подачи первой составляющей сигнала напряжения на выбранное фотоэлектрическое устройство, при этом первая составляющая включает в себя включенное состояние для генерирования внешнего электрического поля на выбранном фотоэлектрическом устройстве; причем указанные средства подачи напряжения дополнительно выполнены с возможностью подачи второй составляющей сигнала напряжения на выбранное фотоэлектрическое устройство, при этом вторая составляющая содержит цикл отключения.
  24. 24. Способ управления по меньшей мере одним фотоэлектрическим устройством, включающий в себя подключение генератора импульсов напряжения к выбранному фотоэлектрическому устройству;
    подачу сигнала напряжения, вырабатываемого генератором импульсов напряжения, на выбранное фотоэлектрическое устройство, при этом сигнал напряжения имеет первое состояние для генерирования внешнего электрического поля на выбранном фотоэлектрическом устройстве, накладываемое на существующее напряжение, вырабатываемое выбранным фотоэлектрическим устройством, и второе состояние, содержащее цикл отключения; и управление по меньшей мере одним из частоты и длительности первого состояния и второго состояния в зависимости от условий нагрузки, питаемой выбранным фотоэлектрическим устройством, с помощью схемы управления, подключенной к генератору импульсов напряжения.
  25. 25. Способ по п.24, дополнительно включающий в себя подключение схемы повышающего инжектора между генератором импульсов напряжения и выбранным фотоэлектрическим устройством для обеспечения отрицательного опорного уровня для первого состояния.
  26. 26. Способ по любому из пп.24 или 25, дополнительно включающий в себя подачу сигнала напряжения на второе выбранное фотоэлектрическое устройство, при этом указанная подача сигнала напряжения на второе выбранное фотоэлектрическое устройство необязательно происходит одновременно с указанной подачей сигнала напряжения на выбранное фотоэлектрическое устройство.
  27. 27. Способ по п.26, дополнительно включающий в себя подключение второй схемы генератора импульсов напряжения ко второму выбранному фотоэлектрическому устройству для обеспечения одновременно с этим второго изменяющегося во времени импульса напряжения на втором выбранном фотоэлектрическом устройстве, при этом второй изменяющийся во времени импульс напряжения обеспечивает первое состояние и второе состояние.
  28. 28. Способ по любому из пп.24-27, где указанная подача сигнала напряжения включает в себя подачу регулируемого напряжения на выбранное фотоэлектрическое устройство.
  29. 29. Способ по любому из пп.24-28, где указанная подача сигнала напряжения включает в себя подачу второго состояния между соседними первыми состояниями.
  30. 30. Способ по любому из пп.24-29, где указанная подача сигнала напряжения включает в себя подачу сигнала напряжения на выбранное фотоэлектрическое устройство, которое выбрано из множества фотоэлектрических устройств, имеющих последовательную и/или параллельную конфигурацию подключения устройств.
  31. 31. Способ по п.30, где указанная подача сигнала напряжения включает в себя подачу сигнала напряжения на каждое из фотоэлектрических устройств.
  32. 32. Способ по любому из пп.24-31, где указанная подача сигнала напряжения включает в себя подачу первого состояния в виде последовательности импульсов напряжения с положительной величиной и подачу второй составляющей между соседними последовательностями импульсов напряжения, при этом
    - 14 032397 импульсы напряжения представляют собой включенное состояние для генерирования внешнего электрического поля на выбранном фотоэлектрическом устройстве.
  33. 33. Способ по п.32, где указанная подача второго состояния включает в себя подачу второго состояния между соседними импульсами напряжения.
  34. 34. Способ по п.32 или 33, где указанная подача второго состояния включает в себя подачу второго состояния между выбранными соседними импульсами напряжения.
  35. 35. Способ по любому из пп.32-34, дополнительно включающий в себя определение величины импульсов напряжения на основании конфигурации подключения фотоэлектрических устройств.
  36. 36. Способ по любому из пп.24-35, где указанная подача сигнала напряжения включает в себя генерирование внешнего электрического поля с предварительно заданным направлением поля на выбранном фотоэлектрическом устройстве.
  37. 37. Способ по п.36, где указанная подача сигнала напряжения включает в себя генерирование внешнего электрического поля с предварительно заданным направлением поля, совпадающим по направлению с полярностью выбранного фотоэлектрического устройства, для увеличения выходной мощности и/или выходного тока выбранного фотоэлектрического устройства или генерирование внешнего электрического поля с предварительно заданным направлением поля, противоположным по направлению с полярностью выбранного фотоэлектрического устройства для уменьшения выходной мощности и/или выходного тока выбранного фотоэлектрического устройства.
  38. 38. Способ по любому из пп.24-37, где выбранное фотоэлектрическое устройство выполнено с возможностью питания нагрузки, при этом способ дополнительно включает в себя преобразование постоянного напряжения и/или тока, сгенерированных выбранным фотоэлектрическим устройством, в переменное напряжение и/или ток через нагрузку.
  39. 39. Способ по п.38, где нагрузка является внешней для выбранного фотоэлектрического устройства.
  40. 40. Способ по п.38 или 39, где нагрузка включает в себя инвертор.
  41. 41. Способ по любому из пп.38-40, дополнительно включающий в себя электрическую изоляцию выбранного фотоэлектрического устройства от нагрузки в высокочастотной области.
  42. 42. Способ по п.41, где электрическая изоляция обеспечивается посредством по меньшей мере одной катушки индуктивности, по меньшей мере одного конденсатора, по меньшей мере одной аккумуляторной батареи или их комбинации.
  43. 43. Способ по любому из пп.24-42, где указанная подача сигнала напряжения включает в себя подачу первого состояния на выбранное фотоэлектрическое устройство без конструкционных изменений выбранного фотоэлектрического устройства.
  44. 44. Способ по п.43, где указанная подача сигнала напряжения включает в себя подачу первого состояния сигнала напряжения на выбранное фотоэлектрическое устройство через существующие электроды выбранного фотоэлектрического устройства.
  45. 45. Система для управления по меньшей мере одним фотоэлектрическим устройством в соответствии со способом по пп.24-44, включающая в себя генератор импульсов напряжения, подключенный к выбранному фотоэлектрическому устройству; и средства подачи напряжения, служащие для подачи сигнала напряжения, вырабатываемого генератором импульсов напряжения, на выбранное фотоэлектрическое устройство, при этом сигнал напряжения имеет первое состояние для генерирования внешнего электрического поля на выбранном фотоэлектрическом устройстве и второе состояние, содержащее цикл отключения.
    - 15 032397
EA201691635A 2014-03-03 2015-03-03 Способ и система для подачи электрического поля на несколько панелей солнечных элементов EA032397B1 (ru)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201461947326P 2014-03-03 2014-03-03
US201462022087P 2014-07-08 2014-07-08
US14/628,079 US10069306B2 (en) 2014-02-21 2015-02-20 System and method for managing the power output of a photovoltaic cell
PCT/US2015/018552 WO2015134549A1 (en) 2014-03-03 2015-03-03 Method and system for applying electric fields to multiple solar panels

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201691635A1 EA201691635A1 (ru) 2016-12-30
EA032397B1 true EA032397B1 (ru) 2019-05-31

Family

ID=54055818

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201691635A EA032397B1 (ru) 2014-03-03 2015-03-03 Способ и система для подачи электрического поля на несколько панелей солнечных элементов
EA201891810A EA037717B1 (ru) 2014-03-03 2015-03-03 Способ и система для подачи электрического поля на несколько панелей солнечных элементов

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201891810A EA037717B1 (ru) 2014-03-03 2015-03-03 Способ и система для подачи электрического поля на несколько панелей солнечных элементов

Country Status (26)

Country Link
EP (5) EP3703217A1 (ru)
JP (7) JP6203422B2 (ru)
KR (8) KR20210110889A (ru)
CN (6) CN113300672A (ru)
AP (1) AP2016009473A0 (ru)
AU (7) AU2015227260B2 (ru)
BR (1) BR112016019755B1 (ru)
CA (1) CA2939004C (ru)
CL (3) CL2016002210A1 (ru)
CY (1) CY1121297T1 (ru)
DK (1) DK3114746T3 (ru)
EA (2) EA032397B1 (ru)
ES (4) ES2817548T3 (ru)
HR (1) HRP20180547T1 (ru)
HU (1) HUE038571T2 (ru)
IL (6) IL266125B (ru)
LT (1) LT3114746T (ru)
MX (4) MX362755B (ru)
NZ (1) NZ722832A (ru)
PH (4) PH12016501643A1 (ru)
PL (1) PL3114746T3 (ru)
PT (1) PT3114746T (ru)
RS (1) RS57174B1 (ru)
SG (3) SG10201912082PA (ru)
SI (1) SI3114746T1 (ru)
WO (1) WO2015134549A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2732183C1 (ru) * 2019-12-09 2020-09-14 Валентин Петрович Казанцев Возобновляемый источник энергии

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT201700060644A1 (it) * 2017-06-01 2018-12-01 Convert Tech S R L Sistema per energizzare in corrente alternata carichi elettrici in un impianto fotovoltaico
CN112820565B (zh) * 2020-12-29 2021-11-30 常熟开关制造有限公司(原常熟开关厂) 自动转换开关电器控制方法及自动转换开关电器
CN116232215B (zh) * 2023-05-10 2023-09-05 中国科学院过程工程研究所 一种光伏发电装置及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120006408A1 (en) * 2010-07-09 2012-01-12 Ostendo Technologies, Inc. Alternating Bias Hot Carrier Solar Cells
WO2012162268A2 (en) * 2011-05-20 2012-11-29 Solexel, Inc. Self-activated front surface bias for a solar cell
DE202012011176U1 (de) * 2012-11-21 2013-03-28 Karl-Heinz Prywerek Elektrisches Feld als Unterstützung von Photovoltaikanlagen

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5215599A (en) 1991-05-03 1993-06-01 Electric Power Research Institute Advanced solar cell
JP3206339B2 (ja) * 1994-11-30 2001-09-10 トヨタ自動車株式会社 太陽電池
JPH0936402A (ja) * 1995-07-21 1997-02-07 Showa Shell Sekiyu Kk 変換効率向上処理を施した薄膜太陽電池および変換 効率向上手段を付加した薄膜太陽電池アレイ
JPH10173215A (ja) * 1996-12-16 1998-06-26 Mitsubishi Electric Corp 太陽電池融雪装置を具備した太陽光発電装置
JP3781538B2 (ja) * 1997-12-17 2006-05-31 シャープ株式会社 太陽光発電装置
JPH11233805A (ja) * 1998-02-13 1999-08-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光電変換装置
JPH11251615A (ja) * 1998-03-03 1999-09-17 Canon Inc 融雪機能付き太陽光発電システム
WO2000014747A1 (en) * 1998-09-03 2000-03-16 Macronix International Co., Ltd. Regulated voltage supply circuit for inducing tunneling current in floating gate memory devices
JP2000323738A (ja) 1999-05-14 2000-11-24 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 太陽電池モジュールの逆バイアス処理装置
AU766466B2 (en) * 1999-05-14 2003-10-16 Kaneka Corporation Reverse biasing apparatus for solar battery module
WO2002013366A1 (en) * 2000-08-07 2002-02-14 Norio Akamatsu Solar ray energy conversion apparatus
JP2004079997A (ja) * 2002-06-19 2004-03-11 Canon Inc 発電システム及び発電装置
DE102006023563B4 (de) * 2006-05-19 2020-09-10 Kostal Industrie Elektrik Gmbh Photovoltaik-Anlage
US20090078304A1 (en) * 2007-09-26 2009-03-26 Jack Arthur Gilmore Photovoltaic charge abatement device, system, and method
US7843085B2 (en) * 2007-10-15 2010-11-30 Ampt, Llc Systems for highly efficient solar power
KR20090128954A (ko) * 2008-06-12 2009-12-16 주식회사 엔피홀딩스 태양전지 모듈
US7969757B2 (en) * 2008-12-12 2011-06-28 Array Converter, Inc. Apparatus providing bias to solar cells
EP2249457A1 (en) * 2009-05-08 2010-11-10 Nxp B.V. PV solar cell
JP2011034942A (ja) * 2009-08-02 2011-02-17 Michio Takaoka 重畳電界の二次電池と太陽電池
DE102010029813B4 (de) * 2010-06-08 2023-02-23 Sma Solar Technology Ag Verfahren zur Steuerung einer elektrischen Stromerzeugung eines Submoduls in einer Photovoltaikanlage
KR20120040016A (ko) * 2010-10-18 2012-04-26 엘지전자 주식회사 태양 전지용 기판 및 태양 전지
JP5912404B2 (ja) * 2010-10-29 2016-04-27 株式会社半導体エネルギー研究所 光電変換装置
US8466582B2 (en) 2010-12-03 2013-06-18 Enphase Energy, Inc. Method and apparatus for applying an electric field to a photovoltaic element
DE102011115189A1 (de) * 2011-09-28 2013-03-28 Adensis Gmbh PV-Anlage mit Sicherung gegen Einspeisung in ein öffentliches Stromversorgungsnetz
JP5819172B2 (ja) * 2011-12-06 2015-11-18 シャープ株式会社 電力供給システム
US9071191B2 (en) * 2011-12-28 2015-06-30 John L Patrick Prefabricated solar array system
CN103199131B (zh) * 2013-04-11 2016-03-02 中国石油大学(华东) 一种电场增强型肖特基结太阳能电池结构
US10069306B2 (en) * 2014-02-21 2018-09-04 Solarlytics, Inc. System and method for managing the power output of a photovoltaic cell
US10103547B2 (en) * 2014-02-21 2018-10-16 Solarlytics, Inc. Method and system for applying electric fields to multiple solar panels

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120006408A1 (en) * 2010-07-09 2012-01-12 Ostendo Technologies, Inc. Alternating Bias Hot Carrier Solar Cells
WO2012162268A2 (en) * 2011-05-20 2012-11-29 Solexel, Inc. Self-activated front surface bias for a solar cell
DE202012011176U1 (de) * 2012-11-21 2013-03-28 Karl-Heinz Prywerek Elektrisches Feld als Unterstützung von Photovoltaikanlagen

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2732183C1 (ru) * 2019-12-09 2020-09-14 Валентин Петрович Казанцев Возобновляемый источник энергии

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210110889A (ko) 2021-09-09
KR20170130638A (ko) 2017-11-28
EP3151358B1 (en) 2020-04-22
KR101978083B1 (ko) 2019-05-13
CL2018000393A1 (es) 2018-05-25
PL3114746T3 (pl) 2018-07-31
ES2665796T3 (es) 2018-04-27
CN110086420B (zh) 2021-08-24
CN110048671B (zh) 2021-08-10
AU2017232123A1 (en) 2017-10-12
AU2015227260A1 (en) 2016-08-18
AP2016009473A0 (en) 2016-09-30
JP6203422B2 (ja) 2017-09-27
SG10201907499WA (en) 2019-09-27
JP2017514431A (ja) 2017-06-01
KR20160129051A (ko) 2016-11-08
EA201891810A1 (ru) 2019-01-31
KR102028868B1 (ko) 2019-11-14
JP2017143731A (ja) 2017-08-17
SG11201607087SA (en) 2016-09-29
WO2015134549A1 (en) 2015-09-11
AU2019202592B2 (en) 2021-01-21
IL266638A (en) 2019-07-31
PH12016501643B1 (en) 2016-11-07
JP6792675B2 (ja) 2020-11-25
PH12018500063A1 (en) 2018-06-11
EA037717B1 (ru) 2021-05-13
IL247040A0 (en) 2016-09-29
KR102089916B1 (ko) 2020-05-18
AU2019202592A1 (en) 2019-05-02
JP2019208357A (ja) 2019-12-05
ES2811309T3 (es) 2021-03-11
CN107039537B (zh) 2020-07-03
AU2019202591A1 (en) 2019-05-02
JP6838110B2 (ja) 2021-03-03
DK3114746T3 (en) 2018-04-23
KR20190112841A (ko) 2019-10-07
IL266637A (en) 2019-07-31
CN113300672A (zh) 2021-08-24
KR20190004385A (ko) 2019-01-11
JP6578032B2 (ja) 2019-09-18
HRP20180547T1 (hr) 2018-06-01
ES2807797T3 (es) 2021-02-24
EP3291403A3 (en) 2018-03-21
CN110061693B (zh) 2021-01-05
MX2019000371A (es) 2020-11-06
CA2939004C (en) 2018-06-05
IL267390B (en) 2021-10-31
PT3114746T (pt) 2018-04-17
LT3114746T (lt) 2018-05-10
EP3703217A1 (en) 2020-09-02
EP3114746A1 (en) 2017-01-11
CY1121297T1 (el) 2020-05-29
IL266638B (en) 2021-10-31
IL267390A (en) 2019-08-29
EP3291403B8 (en) 2020-08-05
CN107039537A (zh) 2017-08-11
AU2019202591B2 (en) 2019-10-03
JP2019205347A (ja) 2019-11-28
CL2016002210A1 (es) 2017-02-17
AU2019202742B2 (en) 2021-02-04
KR20170024145A (ko) 2017-03-06
NZ722832A (en) 2017-12-22
EP3291403A2 (en) 2018-03-07
CN110086420A (zh) 2019-08-02
AU2020281073A1 (en) 2021-01-07
MX362755B (es) 2019-01-10
RS57174B1 (sr) 2018-07-31
AU2017232123B2 (en) 2019-10-10
AU2019202583A1 (en) 2019-05-02
KR101778485B1 (ko) 2017-09-26
CL2019003051A1 (es) 2020-03-27
ES2817548T3 (es) 2021-04-07
IL266125A (en) 2019-06-30
JP6807435B2 (ja) 2021-01-06
MX2019000379A (es) 2020-11-06
SI3114746T1 (en) 2018-06-29
JP6313494B2 (ja) 2018-04-18
CN106105022A (zh) 2016-11-09
KR20190004386A (ko) 2019-01-11
EP3291403B1 (en) 2020-05-13
SG10201912082PA (en) 2020-02-27
AU2019202742A1 (en) 2019-05-16
CN106105022B (zh) 2019-02-22
HUE038571T2 (hu) 2018-10-29
MX2016011220A (es) 2016-11-30
EP3151358A1 (en) 2017-04-05
EP3291402A3 (en) 2018-03-21
PH12016501643A1 (en) 2016-11-07
JP2018117521A (ja) 2018-07-26
PH12017500545B1 (en) 2018-03-12
CN110048671A (zh) 2019-07-23
AU2019202583B2 (en) 2021-01-28
BR112016019755B1 (pt) 2020-12-01
JP2019208356A (ja) 2019-12-05
KR101937338B1 (ko) 2019-01-10
KR20180031816A (ko) 2018-03-28
EP3291402B1 (en) 2020-06-03
EP3114746B1 (en) 2018-01-10
MX2019000333A (es) 2020-11-06
IL266125B (en) 2022-07-01
PH12017502394A1 (en) 2018-06-11
JP2021061748A (ja) 2021-04-15
IL286371A (en) 2021-10-31
EP3291402A2 (en) 2018-03-07
PH12017500545A1 (en) 2018-03-12
CN110061693A (zh) 2019-07-26
AU2015227260B2 (en) 2017-11-02
EA201691635A1 (ru) 2016-12-30
CA2939004A1 (en) 2015-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210273456A1 (en) Method and system for applying electric fields to multiple solar panels
EA037333B1 (ru) Способ и система для повышения коэффициента полезного действия фотоэлектрического устройства
AU2020281073A1 (en) Method and system for applying electric fields to multiple solar panels
EA040039B1 (ru) Способ и система для приложения электрических полей к нескольким солнечным панелям
OA19948A (en) Method and system for applying electric fields to multiple solar panels.

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM