[发明专利]太阳能电池模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池模块，尤其是聚光太阳能模块，包括并行连接的太阳能电池的串行连接的子单元。

背景技术

为了借助太阳能电池节省材料和有效地将光转换为电能，应用其中太阳光被聚集并且被偏转到面积非常小的太阳能电池上的聚光系统。尤其是诸如抛物面镜或大的菲涅尔透镜的大面积光学系统能以高的光学效率从太阳光中产生光斑。在这些光斑中，光强度可以是直接太阳光的光强度的数百倍。为了能以高效率使用聚光太阳能模块中的光能，在所述聚光太阳能模块中各个太阳能电池需要具有彼此间非常小的距离。否则就会不必要地在太阳能电池之间损失光能。因此，太阳能电池的相应装置也称为密集型聚光太阳能模块，其原则上主动地例如借助水来冷却。必要时更小的模块面也可以具有被动的冷却。所谓的热管可以被用于冷却。

还已知将太阳能电池布置在所谓的微通道冷却器上，所述微通道冷却器具有带有由陶瓷制成的外层以及被水流过的中间层的夹层结构，所述中间层在其方面由形成微通道结构的薄铜膜组成，这些薄铜膜相互连接。

诸如抛物面镜和菲涅尔透镜的单级光学聚集器原则上不产生具有清晰边界的均匀光斑，而是产生向外下降的光功率分布。如果太阳能模块遭受具有非均匀光功率分布的光斑，其中该太阳能模块具有分别带有相同的辐射灵敏度（也就是有效面（aktive Fl?che））的太阳能电池，则位于外部的太阳能电池比布置在中间区域的太阳能电池遭受较小的光功率，其结果是外部的太阳能电池比位于内部的太阳能电池产生较小的光电流。

太阳能电池在模块中原则上是串联的，也就是串行地连接。但是还已知由子单元组成的装置，这些子单元具有并行连接的太阳能电池，其中子单元本身串联连接。

由于在串联电路的每个太阳能电池或子单元中的电流相同，因此产生最小光电流的位于外部的太阳能电池或子单元限制了电流，从而模块效率低地工作。

由WO-A-2009/059773已知一种具有匹配的太阳能电池宽度的太阳能电池模块。该模块包括串行连接的太阳能电池，其中位于内部的太阳能电池比位于外部的太阳能电池具有较小的太阳辐射灵敏面。由此尽管非均匀的光辐照，在每个太阳能电池中产生的光电流应当基本上相同。为了实现与不同光强度的充分匹配，必须提供高数量的、具有不同有效面（也就是辐射灵敏面）的太阳能电池。这由于以下事实而导致更高的成本：在自动设备中需要不同的工具和工具架更换。

DE-A-10 2006 015 495的主题是一种太阳能电池模块，其中单片集成的太阳能电池通过接触桥以不同宽度的行或以曲折形布置。

US-B-6,686,533涉及一种用于聚光太阳能模块的太阳能电池装置。在此，在相互串行连接的子组中布置不同数量的电池。

根据US-A-4,162,174的太阳能电池模块由毗邻的太阳能电池段组成，其中在该太阳能电池模块的边缘区域中布置保护二极管。

为了实现高的封装密度，根据US-A-4,089,705将太阳能电池相互连接，这些太阳能电池具有相互不同的几何形状。

根据US-B-6,225,793的太阳能电池模块包括多个相互并行连接的旁路二极管。

发明内容

本发明所基于的任务是如此改进开头所述类型的太阳能电池模块、尤其是聚光太阳能模块，使得在以下规模上进行与待观察的光强度或射中的光强度分布的毫无问题的单独匹配，即在每个子单元中基本上产生相同的光电流。同时应当保证在所述子单元中的太阳能电池能够毫无问题地连接。还应当保证充分的冷却。

为了解决该任务，本发明基本上规定，太阳能电池包括至少第一和第二太阳能电池，它们分别具有相互不同的辐射灵敏面，以及至少一个子单元具有至少一个第一太阳能电池和至少一个第二太阳能电池，其中每个子单元的各个灵敏面的总面积是根据入射辐射的光强度而设计的。

根据本发明，在串行连接成太阳能电池模块的子单元的至少一个中，具有相互不同的辐射灵敏面的太阳能电池并行连接，使得可以为每个子单元提供期望的、与射中的光强度协调的总面积。

从而例如存在以下可能性：在包括两个太阳能电池的子单元情况下将两个第一太阳能电池或者一个第一太阳能电池和一个第二太阳能电池或者两个第二太阳能电池组合起来，使得对于子单元总共有三种不同的辐射灵敏总面积可用。可以如下看见另一种自由度，即在子单元内的太阳能电池的顺序被交换。因此总共得出4种组合可能性：

子单元a：第一太阳能电池-第一太阳能电池

子单元b：第一太阳能电池-第二太阳能电池

子单元c：第二太阳能电池-第一太阳能电池