[发明专利]光伏设备

说明书

本发明涉及具有不同电池单元类型的两个PV电池单元（11、21）的串联PV电池单元组（1）。单独的功率电子单元（31、32）被指派给每个PV电池单元，使得在相应PV电池单元中生成的电压或对应电流产量可以被供应给所指派的功率电子单元。功率电子单元可以借助调节设备（40）彼此独立地运行，使得每个PV子系统都在其最佳工作点工作，每个PV子系统分别具有PV电池单元之一和指派给相应PV电池单元的功率电子单元。为此，调节设备可以工作使得在运行每个PV子系统的功率电子单元期间，指派给相应功率电子单元的PV电池单元的电流产量和电池单元电压的乘积最大。

技术领域

本发明涉及具有两个或更多个单独的太阳能电池单元的光伏设备。

背景技术

出于环境并且也出于日益增加的经济因素（例如，在中欧），使用光伏（PV）装置的太阳能发电正以迅速增长的程度贡献电力生产。然而，该再生性能源还要且特别是与常规能源相比必须是有竞争力的，出于此因素，甚至在具有中等强度太阳能辐射的区域（诸如德国），也要寻求驱使PV发电成本低于常规（特别是化石能量生产）的成本。

PV设施的成本大部分由系统成本来确定，例如针对整体面板、布线、功率电子器件和其他结构成本的系统成本。尽管所谓的钙钛矿材料（诸如CH3NH3PbI3（或更一般地，(CH3NH3)MX3-xYx（其中M=Pb或Sn，并且X、Y=I、Br或Cl）））近年来增多地受到重视并且承诺降低运行成本的效果，但是单独使用这样的新的便宜的太阳能电池单元仍然是不够的，所述钙钛矿材料归因于它们的光电属性而允许电磁辐射能量向电能的高效转换。相比而言，有必要进一步增加太阳能电池单元的效率。

增加效率的一种方案是使用所谓的串联PV电池单元组，在所述串联PV电池单元组中，两个或者甚至更多光敏PV电池单元或层相叠布置。在此，各种电池单元理想地在它们光谱敏感性方面是不同的，也就是说，不同的电池单元对于太阳光的不同光谱范围具有它们各自的最大效率。这引起：串联电池单元组作为整体对于较宽光谱范围提供高效率。

这样的串联电池单元组可以具有例如常规的基于硅的PV电池单元，另外的例如基于钙钛矿的PV电池单元被施加在所述常规的基于硅的PV电池单元上。钙钛矿材料比基于硅的材料具有更大的带隙，因此基于钙钛矿的PV电池单元在蓝色或短波光谱范围中具有更高吸收分量并让更长波长的光通过。基于硅的PV电池单元在更长波长光谱范围中更强烈地进行吸收，使得从钙钛矿电池单元或层通过的光或其至少一部分被硅电池单元吸收。

图1示出了这样的已知串联PV电池单元组1的侧视图。串联电池单元组1的上电池单元11（也就是说面对未图示的光源或太阳的电池单元）是由在第一光谱范围S1中具有最大效率的第一材料制成的PV电池单元。下电池单元21是由在第二光谱范围S2中具有最大效率的第二材料制成的PV电池单元，其中光谱范围S1、S2以及所述材料是不同的。这样的串联电池单元组在原理上根据在光入射L下生成的电流I相继流过两个电池单元11、21的概念来工作，也就是说，电池单元11、21串联电气连接。然而，在该情况下，出现的问题在于，对于显著不同大的电流在两个电池单元11、21中生成的情况，其中生成低电流的那个电池单元11、21由另一电池单元21、11的大电流流过，这可能导致损坏。此外适用：理想情况下，两个电池单元11、21每光敏表面面积输送相同电流。然而，由于在不同电池单元11、21中使用的材料的不同性质，一般并不是这种情况。这具有以下效果：与理论上可能或基于个体效率而将预期的效率相比，串联PV电池单元组1作为整体的效率显著更低。