(57)【要約】      （修正有）【課題】直列接続された太陽電池に作用する光が遮られたときに電力出力が大きく低減するのを防止する。【解決手段】太陽電池回路５０は直列に接続される複数の太陽電池１２を含む。少なくとも１つのスイッチング装置４２が１以上の太陽電池１２のグループの端部間で分路される。スイッチング装置４２は、スイッチング装置４２が分路される１以上の太陽電池１２に作用する光が遮られたとき、回路５０のための電流路を与える。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続される複数の太陽電池、及び、１以上の太陽電池のグループの端部間に分路される少なくとも１つのスイッチング装置を含み、スイッチング装置は、スイッチング装置が分路される１以上の太陽電池に作用する光が遮られたときに、回路についての電流路を与える太陽電池回路。
【請求項２】
スイッチング装置は、複数のスイッチング装置であり、各スイッチング装置が１以上の太陽電池の各グループの端部間で分路される請求項１に記載の太陽電池回路。
【請求項３】
少なくとも１つのスイッチング装置がダイオードである請求項１又は２に記載の太陽電池回路。
【請求項４】
少なくとも１つのダイオードが０．７Ｖ以下の順電圧降下を有する請求項３に記載の太陽電池回路。
【請求項５】
少なくとも１つのスイッチング装置がアンチヒューズ又はトランジスタスイッチング装置である請求項３に記載の太陽電池回路。
【請求項６】
少なくとも１つのダイオードが、ダイオードが分路された１以上の太陽電池によって逆バイアスがかけられるような方式で、１以上の太陽電池の端部間で分路される請求項３から５のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項７】
１以上の太陽電池のグループが太陽エネルギの収集及び太陽エネルギの電気エネルギへの変換のために屋根に配置される請求項１から６のいずれか１項に記載の太陽電池回路。
【請求項８】
少なくとも１つのダイオードが、少なくとも１つのダイオードの漏れ電流を低減するために、断熱される請求項１から７のいずれか１項に記載の太陽電池回路。
【請求項９】
少なくとも１つのダイオードが、ダイオードと作用する光との間に設けられる断熱材料の層によって、光への露出による熱から断熱される請求項８に記載の太陽電池回路。
【請求項１０】
複数の太陽電池を直列に接続すること、及び、１以上の太陽電池のグループの端部間の少なくとも１つのスイッチング装置を分路すること、を含む太陽電池回路の接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広く太陽電池回路に関し、特に、排他的でなく、太陽エネルギを電気エネルギに変換するビルディングの屋根上に使用されるためのものである。
【背景技術】
【０００２】
特定の装置のために要求される電圧をつくるために複数の太陽電池が連続して接続される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
木の葉や鳥の排泄物のような異物が、これらの太陽電池の１つ以上を、作用する光から隠すという可能性がある。このような状況において、及び太陽電池の直列接続のために、達成可能な複数の太陽電池の電力出力が大きく低減される。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の特徴に関して、ここでは、直列に接続される複数の太陽電池、及び、１以上の太陽電池のグループの端部間に分路される少なくとも１つのスイッチング装置を含み、スイッチング装置は、スイッチング装置が分路される１以上の太陽電池に作用する光が遮られたときに、回路についての電流路を与える太陽電池回路が与えられる。
【０００５】
スイッチング装置は、複数のスイッチ装置の１つを含み、各スイッチング装置は１以上の太陽電池の各グループの端部間で分路される。少なくとも１つのスイッチング装置は、ダイオードであり得る。少なくとも１つのダイオードは、０．７Ｖ以下の順電圧降下を有し得る。
【０００６】
分路される１以上の太陽電池によってダイオードに逆バイアスがかかるように、少なくとも１つダイオードが１以上の太陽電池の端部間で分路されるように、太陽電池が配置され得る。
【０００７】
１以上の太陽電池のグループは、太陽エネルギの収集及び太陽エネルギから電気エネルギへの変換のために屋根に配置され得る。
【０００８】
少なくとも１つのダイオードは、少なくとも１つのダイオードの漏れ電流を低減するために断熱され得る。
【０００９】
少なくとも１つのダイオードは、ダイオードと作用する光との間に配置される断熱材料の層によって、光への露出による熱から断熱され得る。
【００１０】
本発明の更なる特徴に関し、複数の太陽電池を直列に接続すること、及び、１以上の太陽電池のグループの端部間で少なくとも１つのスイッチング装置を分路すること、を含む太陽電池回路の接続方法が与えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、太陽電池回路の斜視図を示す。
【図２】図２は、作用する光から遮られた多数の太陽電池の機能としての太陽電池回路の開回路電圧のグラフを示す。
【図３】図３は、図１の太陽電池回路の回路図を示す。
【図４】図４は、本発明の実施形態に関する太陽電池回路の回路図を示す。
【図５】図５は、作用する光から遮られた太陽電池を有する図４の太陽電池回路の回路図を示す。
【図６】図６は、本発明の更なる実施形態に関する太陽電池回路の回路図である。
【図７】図７は、図６に示すタイプの２つの太陽電池回路の直列接続を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、複数の太陽電池１２ａ−１２ｉ（以下、一般に「太陽電池１２」又は「電池１２」と参照する）を含む光起電性タイル２を示す。太陽電池に接続される最初及び最後のシリーズは、各バスバー６ａ及び６ｂによって、電気ターミナル８ａ及び８ｂに接続される。電池１２に接続されるシリーズは、太陽電池回路１０を構成する。
【００１３】
図２は、作用する光源から隠される多くの太陽電池の機能としての太陽電池回路１０の開回路電圧２２を示すグラフ２０を示す。開回路電圧２２が、太陽電池が次第に隠されるような実質的に線形方式で減少するということがわかる。
【００１４】
図３は、図１に示される太陽電池回路１０を構成する太陽電池１２の直列接続のためのテスト回路３０を示す。テスト回路３０は、直列接続された抵抗３２及び抵抗３２、故に流れる電流を測定するための第１のマルチメータ３４、を含む。第２のマルチメータ３６が、抵抗３２の端部間の電圧を測定するために、抵抗３２と並列に接続される。
【００１５】
テスト回路３０は、作用する光から太陽電池が隠されることの効果をテストするように導かれる実験おいて使用された。流れる電流及び抵抗３２を横切る電圧降下は、第１及び第２のマルチメータ３４，３６のそれぞれによって測定される。これらの測定から、抵抗３２による電力低下が計算される。この例及び以下の例において、抵抗は３３．３Ωであった。
【００１６】
第１のテストにおいて、作用する光から隠れる太陽電池１２はなかった。電流、電圧、及び抵抗３２の電力は以下のようになった（表１）。
【表１】
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【００１７】
第２のテストにおいて、太陽電池１２ａは、作用する光から隠された。これらの状況下で、電流、電圧及び抵抗３２の電力は、以下のようになった（表２）。
【表２】
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【００１８】
第２のテストにおいて、１つの太陽電池１２を隠すことは、いずれの太陽電池１２をも隠されていないときの電力出力の０．７６％の電力出力の低下をもたらした。
【００１９】
図４は、同じテスト回路３０に接続される本発明の実施形態に関する太陽電池回路４０を示す。太陽電池回路４０は、直列に接続される複数の太陽電池１２と、太陽電池１２ａに並列に接続されるダイオード４２の形式のスイッチング装置とを含む。この例において、ダイオード４２は、関係する太陽電池１２ａに逆バイアスがかけられる。もし、太陽電池１２ａが作用する光から隠された場合には、太陽電池１２ａは、実質的な開回路として作用するが、ダイオード４２は、図５に示すように回路を流れる電流のための代替経路を与える。これは、太陽電池１２ａが作用する光から隠され、ダイオード又は他のスイッチング装置が存在しない図３を参照して記述される状態よりも少ない電力損失を導く。
【００２０】
発明の実施形態の効果は、テスト回路３０を用いて以下に説明される。最初は、作用する光から隠れた太陽電池回路４０の太陽電池１２はなかった。電流及び電圧の測定は、第１及び第２のマルチメータ３４，３６のそれぞれによってなされた。抵抗３２の電流、電圧及び電力は以下の通りである（表３）。
【表３】
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【００２１】
図５は、太陽電池１２ａが作用する光から隠された図４の太陽電池回路４０を示す。これは、太陽電池１２ａが開回路１３になることをもたらす。この状況において、ダイオード４２は、関係する残りの８つの太陽電池１２に順バイアスがかけられ、そして電流は、ダイオード４２を流れることができる。抵抗３２の電流、電圧及び電力は以下の通りである（表４）。
【表４】
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【００２２】
これは、作用する光から隠された太陽電池１２がなく、ダイオードが存在しない構成と比較して４１．４％の電力出力を表す。
【００２３】
さらに、実験では、様々な太陽電池１２がどこで作用する光から隠され、ダイオード４２がどこで様々な太陽電池１２に並列に接続されるかが導かれる。これらのいくつかの実験結果を示す結果の表が以下に示される（表５）。
【表５】
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【００２４】
図６は、複数の直列接続された電池１２を含み、複数の電池１２を端部間に並列に接続されるダイオード４２を有する太陽電池回路５０の例を示す。図２を参照すると、この回路は、ダイオード４２を光起電性タイル２のターミナル８ａ及び８ｂを端部間に配置されるダイオード４２によって実現される。ダイオード４２は、各太陽電池１２に逆バイアスがかけられる。結果として、１以上の電池が作用する光から隠され、ダイオード４２は電流が流れる代替経路を与えることができる。これは、複数の太陽電池回路５０、及び特別に複数の光起電性タイル２が以下に記述されるように直列に接続されたときに特に有利である。
【００２５】
太陽電池回路５０は、図７に示すように、さらに太陽電池回路５０に直列に接続され得る。これは、光起電性タイル２が各ターミナル８ａ,８ｂを端部間のダイオード４２を有する光起電性タイル２の直列接続と等しい。もし、１つの太陽電池回路５０からの電池１２が作用する光から隠された場合、各太陽電池回路５０の各ダイオード４２は、電流が流れる代替経路を与えることができる。この方法において、１以上の電池１２を作用する光から隠すことは、ダイオード又は他のスイッチング装置が各太陽電池回路５０を端部間に接続されていない場合の電力損失と同じ大きさの結果とはならない。
【００２６】
もう１つの実施形態において、ダイオード４２は、複数の太陽電池１２、例えば、太陽エネルギシステムが取り付けられた屋根における光起電性タイル２の配列の端部間に適用され得る。これは、構成要素である太陽電池１２が、作用する太陽光から遮られたときに、電圧降下に打ち勝つための高い電圧を得ることができるという有利性を与え得る。
【００２７】
各太陽電池回路５０のダイオード４２の並列接続は、作用する光から遮られている各太陽電池回路５０の１以上の電池１２の逆の効果をローカライズする。もし、太陽電池回路５０の直列接続が、例えば１００Ｖ以上の範囲の充分な高電圧をつくっているときは、ダイオードの端部間の電圧降下を無視できるであろう。これは、例えば、作用する１以上の電池１２からの光の遮断が、もし、ダイオードが存在しないか、又は他のスイッチング装置が存在する場合と同じ達成可能な電圧を低下させない手段が与えられる間、インバータを作動させるのに十分な高い電圧をつくるように使用されることを複数の直列接続された太陽電池回路５０（例えば光起電性タイル２）に許容する。
【００２８】
詳細な例において、ダイオード４２は、太陽システムが取り付けられた屋根に連動して使用され得る。特に、屋根が、直列に接続される複数の光起電性タイル２に取り付けられるように配置されるとき、ダイオード４２は、１以上の太陽電池１２が作用する光から遮られる場合の逆の効果を低減するために、いかなる太陽電池１２の組み合わせにも並列で接続され得る。
【００２９】
ある実施形態において、ダイオード４２は、例えば、作用する太陽光の熱から断熱される。この方法において、ダイオード４２の温度に依存するダイオード４２の漏れ電流は、ある程度低減され得る。光起電性タイル２が屋根に取り付けられるか、又は屋根の太陽エネルギシステムの部分を形成するとき、ダイオード４２は、ダイオード４２と作用する太陽光との間に配置される層によって、作用する太陽光の熱から断熱され得る。層は、例えば、光起電性タイル２の要素間のエアーギャップ又は他の断熱手段のような、１又は複数の断熱材料であり得る。いかなる形式の効果的な断熱をも、ダイオード４２の漏れ電流を低減するために使用され得る。例えば、冷却装置、フィンを有する金属性のラジエータやファンのようなダイオード４２からの熱放射を放出するために配置される装置のような他の装置が、ダイオード４２を冷却するために使用され得る。
【００３０】
本発明は、詳細な例を参照して記述されたが、多くの他の形式によって本発明が具体化され得るということが当業者に理解されるであろう。例えば、他のタイプのスイッチング装置が、太陽電池が作用する光から遮られた場合に、電流が流れるための代替経路を与えるために太陽電池を端部間で分路され得る。このような装置は、アンチヒューズ又はトランジスタスイッチング装置を含み得る。
【００３１】
また、太陽電池回路４０は、１つの分路されたスイッチング装置を伴う直列接続された回路として記述されたが、本発明はまた、並列接続された太陽電池回路、又は、スイッチング装置が多数の太陽電池の端部間に配置される、直列及び並列の両方の回路の組み合わせに適用される。代わりに、スイッチング装置は、各太陽電池の端部間に配置され、又は複数の電池の端部間に配置されるスイッチング装置の組み合わせにおいて配置され得る。
さらに、例示された実施形態は、０．７Ｖ以下の順電圧降下を伴うダイオードタイプのスイッチング装置を包含するが、順電圧降下が存在しないか、又は類似の順電圧降下を伴うアンチヒューズ又はトランジスタスイッチング装置のような、代わりのスイッチング装置が使用され得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【外国語明細書】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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