(57)【要約】【課題】太陽電池モジュールの発電を最大化するように適合された太陽電池アレイモジュールシステムを提供する。【解決手段】少なくとも１つの太陽電池アレイモジュールを有する、改良された太陽光発電システム。太陽電池アレイモジュールの太陽電池セルは、交差マトリクスネットワーク構成で相互接続されている。太陽電池セルが供給することができる最大電力値が次第に大きくなる順序（または、次第に小さくなる順序）で太陽電池セルの行のそれぞれにおける太陽電池セルが配置されるように、太陽電池セルは出力電力の公差レベルのクラスによって予め分類されており、特定の行の或る太陽電池セルの最大電力値は、同じ行における前の（最大電力値が小さくなる順序の場合は、次の）各太陽電池セルの最大電力値以上である。【選択図】図４
2018530299.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの太陽電池アレイモジュールを有する、所望の用途のために発電するための太陽光発電システムであって、前記少なくとも１つの太陽電池アレイモジュールは、
ａ）  Ｎ×Ｍの交差マトリクス構成で物理的に配置された複数の太陽電池セルと、
ｂ）  前記太陽電池セルの前記交差マトリクスアレイに電気接続された少なくとも１つの高効率ＤＣ／ＤＣ電力変圧器または少なくとも１つの高効率ＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、
予め設定された数（Ｍ）の前記太陽電池セルは電気的に直列接続されて、太陽電池セルの列である直列ユニットストリングを形成しており、前記直列ユニットストリングは、第１の出力電圧レベルを生成することが容易化されており；
予め設定された数（Ｎ）の前記直列ユニットストリングは電気的に並列接続されて太陽電池セルの行を形成することによって、前記太陽電池セルのアレイである前記Ｎ×Ｍの交差マトリクス構成を形成しており、前記太陽電池セルの前記アレイは、第１の出力電力レベルを生成することが容易化されており；
前記太陽電池セルは、出力電力の公差レベルのクラスによって予め分類されており；
前記太陽電池セルの行のそれぞれにおける前記太陽電池セルは、
ｉ．  前記太陽電池セルが供給することができる最大電力値が次第に大きくなる順序で配置されており、特定の行の或る太陽電池セルの最大電力値が同じ行における前の各太陽電池セルの最大電力値以上であるか、あるいは、
ｉｉ．  前記太陽電池セルが供給することができる最大電力値が次第に小さくなる順序で配置されており、特定の行の或る太陽電池セルの最大電力値が同じ行における次の各太陽電池セルの最大電力値以上であり、
前記ＤＣ／ＤＣ電力変圧器またはＤＣ／ＤＣコンバータは、前記所望の用途の動作電圧レベル要件を満たすには不十分な前記第１の出力電圧レベルを、前記第１の出力電圧レベルより高い第２の出力電圧レベルまで昇圧するように構成されている、
太陽光発電システム。
【請求項２】
前記直列ユニットストリングのそれぞれにおける前記太陽電池セルは、出力電力の公差レベルのクラスが互いに同じ太陽電池セルである、請求項１に記載の太陽光発電システム。
【請求項３】
前記最大電力値が最も高い最終列の前記太陽電池セルはすべて、出力電力の公差レベルのクラスが同じ太陽電池セルである、請求項１に記載の太陽光発電システム。
【請求項４】
前記第１の出力電力レベルは、所望の用途のための動作電力以上である、請求項１に記載の太陽光発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電のための太陽電池アレイモジュールシステムに関し、より具体的には、太陽電池アレイが、交差ネットワーク構成（crisscross network configuration）を有し、太陽電池モジュールの発電を最大化するように適合されており、各列の最大電力値が次第に大きくなる（または、次第に小さくなる）複数列で配置された、改良された太陽電池アレイモジュールシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光起電力セルが、発電のために様々な用途に広く使用されている。一般に、１つの太陽電池セルが生成する出力電圧が約０．５Ｖであり、従来、より高い電圧レベルを供給するために複数個の、通常はシリコン系のセルが直列接続される。図１を参照すると、従来、複数の太陽電池セル２２が直列接続されて太陽電池セル２２の「直列ユニット」２６を形成しており、この場合、太陽電池アレイモジュール２０において所望の出力電圧を得るために複数の直列ユニット２６が相互に直列接続されて直列ユニットストリング（string of serial-units）２８が形成されうる。直列ユニット２６は、それぞれ、バイパスダイオード２５と並列接続された１つ以上の光起電力セルを有していてもよい。バイパスダイオード２５は、局所的問題（例えば、汚れ、雲影、他の部分的な遮光等）によって機能しない直列ユニットまたは他の原因によって機能しないセルをバイパスするために追加される。
【０００３】
アレイにおいて接続された太陽電池セルの数は、予め設計される目標電力レベル（例えば、１５０Ｗ、２００Ｗ、３００Ｗ等）を供給するように設計される。しかしながら、各太陽電池セル／各光起電力セルには、制限されないが、通常１％から７．５％まで変動する公差があり、この公差は太陽電池アレイの総出力電力レベルに影響を及ぼす。公差は、製造毎に異なりうる。単なる例であるが、ＱＣＥＬＬ社は、太陽電池アレイ用の約２４５Ｗから約２６５Ｗまでの１１段階のクラスの光起電力セルを製造しており、各クラスは異なる出力電力の公差レベルを表わす。４Ｗの各太陽電池セルの最大電力は、３．７５Ｗから４．２５Ｗまで変動しうる。これは、１３％超の差があるということである。クラス１は、４Ｗ−０．２５Ｗの最大出力電力レベルの太陽電池セルである。クラス２は、４Ｗ−０．２Ｗの最大出力電力レベルの太陽電池セルである。クラス３は、４Ｗ−０．１５Ｗの最大出力電力レベルの太陽電池セルである。クラス６は、４Ｗ−０Ｗの最大出力電力レベルの太陽電池セルであり、以降同様に４Ｗ＋０．２５Ｗの最大出力電力レベルの太陽電池セルであるクラス１１まである。数はすべて、単なる例であり制限されず、値および注の付け方が異なっていてもよい。
【０００４】
公差が１３％よりも大きい場合さえあることに留意されたい。図１に例示されるように、ＱＣＥＬＬ社の太陽電池セルパネル内の太陽電池セルが直列配置されているため、総出力電力は、最大出力電力が最小の太陽電池セルによって決定される。これにより、他のセルによって供給される余剰電力が失われる。例えば、パネル２０内の各セル２２が供給する最大出力電力は、３．９Ｗ、４．２５Ｗ、３．７５Ｗ、４．１Ｗ、および４．２Ｗである。したがって、このパネルは、３．７５×５＝１８．７５Ｗを供給する。これは、（３．９＋４．２５＋３．７５＋４．１＋４．２）−１８．７５＝１．４５Ｗが失われていることを意味し、この損失は個々の太陽電池セルすべての総出力の７．２％である。
【０００５】
一般に、交差（マトリクス）ネットワーク構成の太陽電池アレイは１つの太陽電池モジュールにおいて具現化され、各太陽電池アレイモジュールは複数の太陽電池セルを備える。「交差」実装は、本出願と発明者が同一でありかつ所有者が共通するＰＣＴ出願（２０１１年１月２３日付出願の特許文献１および２０１３年３月３０日付出願の特許文献２）であって、参照によって本明細書に援用されるＰＣＴ出願において同一の発明者が先に記載した発明に関する。
【０００６】
「交差」実装は、公開された特許文献１に記載されるように、小電力を供給するセルをバイパスすることを可能にすることによって、大きな出力電力を得ることを可能にする電気配線構成である。図２は、太陽電池セル１１０の交差ネットワークを有する太陽電池アレイモジュール１００の例を示す概略図であり、セルをバイパスできることを例示している。この例では、各太陽電池セルは、照明条件下で４Ｗ±３％を供給するように設計されている。同一の照明条件下でセル４ｄは４Ｗ−３％を供給し、太陽電池セル４ｅは４Ｗ＋３％を供給する。したがって、太陽電池セル４ｅによって生成された電流は、太陽電池セル４ｄによって生成された電流より大きい。交差構成の結果、過電流の一部が太陽電池セル３ｄおよび／または５ｄを介して流れるため、太陽電池モジュールおよび太陽電池パネルの出力電力が大きくなる。
【０００７】
したがって、最小の出力電力の太陽電池セルにセルの数を掛けた出力電力より大きい出力電力を容易に得られるようにする太陽電池セル構成を有していることが必要であり、また、有利であろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ＷＯ／２０１１／０８９６０７
【特許文献２】ＰＣＴ／ＩＬ２０１３／０５０２９１
【発明の概要】
【０００９】
「交差」実装は、公開された特許文献１に記載されるように、小電力を供給するセルをバイパスすることを可能にすることによって、大きな出力電力を得ることを可能にする電気マトリクス配線構成である。したがって、交差構成を有する太陽電池アレイは、この太陽電池アレイ内の個々の太陽電池セルすべての出力の合計に近い出力電力を供給するように構成されうる。
【００１０】
はじめに、本発明の主要な意図として、交差ネットワーク構成を有する太陽電池アレイモジュールにおける各太陽電池セルの相互接続構成を提供することが含まれる。そのような構成によって、太陽電池アレイモジュールによって発生する電力の最大化が容易になり、また、この構成では、セルの各直列ストリングにおいて、出力電力が最小の太陽電池セルによって生成された電力によって制限されない。
【００１１】
本発明の教示によれば、交差マトリクスネットワーク構成を有する太陽電池アレイモジュールにおける各太陽電池セルの相互接続構成であって、特定の低い最大電力レベルの太陽電池セルに隣接して、最大電力レベルが等しいかまたはより高い（太陽電池モジュールにおいてそのようなより高い最大電力レベルが存在する場合）少なくとも１つの太陽電池セルが同じセルの行において接続されている、相互接続構成が提供される。
【００１２】
本発明の一態様は、所望の用途のために発電するための改良された太陽光発電システムであって、少なくとも１つの太陽電池アレイモジュールを有する太陽光発電システムを提供する。少なくとも１つの太陽電池アレイモジュールは、Ｎ×Ｍの交差マトリクス構成で物理的に配置された複数の太陽電池セルを有する。
【００１３】
予め設定された数（Ｍ）の太陽電池セルは電気的に直列接続されて、太陽電池セルの列である直列ユニットストリングを形成しており、直列ユニットストリングは、第１の出力電圧レベルを生成することが容易化されており；また、予め設定された数（Ｎ）の直列ユニットストリングが電気的に並列接続されて太陽電池セルの行を形成することによって、太陽電池セルのアレイであるＮ×Ｍの交差マトリクス構成を形成しており、太陽電池セルのアレイは、第１の出力電力レベルを生成することが容易化されている。太陽電池セルは、出力電力の公差レベルのクラスによって予め分類されており、太陽電池セルの行のそれぞれにおける太陽電池セルは、
ｉ．  太陽電池セルが供給することができる最大電力値が次第に大きくなる順序で配置されており、特定の行の或る太陽電池セルの最大電力値が同じ行における前の各太陽電池セルの最大電力値以上であるか、または、
ｉｉ．  太陽電池セルが供給することができる最大電力値が次第に小さくなる順序で配置されており、特定の行の或る太陽電池セルの最大電力値が同じ行における次の各太陽電池セルの最大電力値以上である。
【００１４】
少なくとも１つの太陽電池アレイモジュールは、太陽電池セルの交差マトリクスアレイに電気接続された少なくとも１つの高効率ＤＣ／ＤＣ電力変圧器または少なくとも１つの高効率ＤＣ／ＤＣコンバータを有し、ＤＣ／ＤＣ電力変圧器またはＤＣ／ＤＣコンバータは、所望の用途の動作電圧レベル要件を満たすには不十分な第１の出力電圧レベルを、第１の出力電圧レベルより高い第２の出力電圧レベルまで昇圧するように構成されている。
【００１５】
任意選択的に、直列ユニットストリングのそれぞれにおける太陽電池セルは、出力電力の公差レベルのクラスが互いに同じ太陽電池セルである。
【００１６】
任意選択的に、最大電力値が最も高い最終列の太陽電池セルはすべて、出力電力の公差レベルのクラスが同じ太陽電池セルである。
【００１７】
好ましくは、第１の出力電力レベルは、所望の用途のための動作電力以上である。
【００１８】
本開示の全体にわたって、本文および関連する図面を使用して本発明が説明されることに留意されたい。式は、場合によって当業者の役に立つものとしてのみ含まれており、本発明に対するいかなる制限とも見なされるべきではない。他の様々な式が当業者によって使用されうる。
【００１９】
本発明は、以下の詳細な説明および添付の図面（単なる例示であり、したがって、いかなる制限にもならない）から完全に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（先行技術）複数のセルが電気的に直列接続されて直列ユニットを形成した従来の太陽電池モジュールであって、並列接続されたダイオードによって各直列ユニットがバイパスされ、直列ユニットは、相互に直列接続されて直列ユニットストリングを形成してもよく、各モジュールは、直列ダイオードによって保護されている、従来の太陽電池モジュールの概略ブロック図である。
【図２】（先行技術）太陽電池セルの交差ネットワークを有する太陽電池アレイモジュールの例を示し、セルをバイパスできることを例示する概略図である。
【図３】本発明の実施形態に係る、太陽電池セルの列が、各列によって発生する最大電力に関するクラスが大きくなる順序で配置されている太陽電池アレイモジュールの例を示す概略ブロック図である。
【図４】本発明の実施形態に係る、太陽電池セルの列が、各列によって発生する最大電力に関するクラスが大きくなる順序で配置されている太陽電池アレイモジュールの他の例を示す概略ブロック図である。
【図５】太陽電池アレイモジュールの例を示し、電圧均等化プロセスを例示する概略ブロック図である。
【図６】太陽電池セルの等価回路の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の好ましい実施形態が示される添付の図面を参照しながら、本発明を十分に説明する。様々な種類の電気接続、コンバータ、変圧器、太陽電池セル等が任意選択的に、完全に実施可能に開示されるために必要な程度、上記のＰＣＴ出願（特許文献１および特許文献２）の教示に基づくことに留意されたい。しかしながら、本発明は、多くの様々な形で具現化され得、本明細書に記載の実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が綿密および完全になり、当業者に本発明の範囲を十分に伝えるように提供される。
【００２２】
実施形態とは、本発明の例または実施である。「一実施形態」、「実施形態」、または、「いくつかの実施形態」という様々な表現が、必ずしも全て同じ実施形態に言及するわけではない。本発明の様々な特徴が単一の実施形態との関連において説明されうるが、これら特徴は、別々にまたは任意の適切な組合せにおいても提供されうる。反対に、本発明は、明確になるように別々の実施形態との関連において本明細書で説明され得るが、本発明を、単一の実施形態において実施してもよい。
【００２３】
本明細書で「一実施形態」、「実施形態」、「いくつかの実施形態」、「他の一実施形態」、または、「他の実施形態」という場合、それらの実施形態に関して説明される具体的な特徴、構造、または、特質が本明細書の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味するが、必ずしもすべての実施形態に含まれることを意味しない。本明細書で用いられる表現および専門用語は、限定として解釈されるべきではなく、単に説明目的のためであることがわかる。
【００２４】
発明の方法は、選択されるステップまたは作業を手動で、自動で、または、手動と自動とを組み合わせて実行または完了することによって実施され得る。「方法」という用語は、限定されないが、本発明が属する技術の当業者に既知の手法、手段、技法、および、手順、または、本発明が属する技術の当業者が既知の手法、手段、技法、および、手順から容易に発展させた手法、手段、技法、および、手順を含む、既定の作業を完遂するための手法、手段、技法、および、手順をいう。本請求項および本明細書中に提示されている説明、例、方法、および、材料は、限定としてではなく、むしろ単なる例示として解釈されるべきである。
【００２５】
本明細書において使用されているすべての技術用語および科学用語の意味は、別段定義されない限り、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されている意味と同じである。本明細書に提供される方法および例は、単なる例示であり、限定的になることは意図されていない。
【００２６】
本発明の教示によれば、交差マトリクスネットワーク構成を有する太陽電池アレイモジュールにおける各太陽電池セルの相互接続構成であって、そのような構成によって、太陽電池アレイモジュールによって発生する電力の最大化が容易になり、また、セルの各直列ストリングにおいて、最大出力電力が最小の太陽電池セルによって生成された最大電力によって限定されない、相互接続構成が提供される。この構成方法によって太陽電池モジュールから最大出力電力を得ることが容易化される。最大出力電力は、アレイにおける個々の太陽電池セルすべての最大出力の合計に近くなる。
【００２７】
この構成方法の本質は、特定の低い最大電力レベルのセルに隣接して、最大電力レベルが等しいかまたはより高い（太陽電池モジュールにおいてそのようなより高い最大電力レベルが存在する場合）少なくとも１つの太陽電池セルが確実に同じセルの行において接続されることである。
【００２８】
本発明の一実施形態では、太陽電池セルは、最大電力レベルが連続的に次第に大きくなる順序（または、連続的に次第に小さくなる順序）でアレイモジュール（１０２）に配置されている。例えば、ＱＣＥＬＬ社の例に倣い、太陽電池アレイモジュールが、図３に示されるように交差マトリクス構成で配置された１０列および６行の太陽電池セル１１０を有する例を考える。１０クラスの太陽電池セルが使用され、それぞれのクラスは６つの太陽電池セルからなる。
【００２９】
最低公差クラス（クラス１）の６つの太陽電池セルは、電気的に直列接続されて直列ユニット１８０ａを形成する太陽電池セル１１０の最左列を構成するように使用される。直列ユニット１８０ｂを形成する次の右側の太陽電池セル１１０の列はクラス２の太陽電池セルから構成されており、直列ユニット１８０ｃを形成する次の右側の太陽電池セル１１０の列はクラス３の太陽電池セルから構成されており、以降、クラス１０の太陽電池セル１１０を有する直列ユニット１８０ｊを形成する列１０をアレイが備えるまで同様である。このような構成によって、各クラス１〜９の各太陽電池セルにおいて、右側の隣接セルが、確実に最大電力レベルがより高いセルになる。この場合、セル１１０の下位列に位置している太陽電池セルによって発生した電流は、セルの各列における太陽電池セルがすべて同じクラスのセルであるため、完全に負荷に向かって流れることができる。各太陽電池セルが電流を供給する性能を維持していることによって、太陽電池セルが実際に供給することができる最大電力が容易に生成されることに留意されたい。
【００３０】
本発明の一実施形態では（単なる一例として）、太陽電池セルは通常、太陽電池セルの各行方向に最大電力レベルが次第に大きくなる順序（または、次第に小さくなる順序）でアレイモジュール（１０４）に配置されている。再度、ＱＣＥＬＬ社の例に倣って、太陽電池アレイモジュールが、図４に示されるように交差マトリクス構成で配置された１０列および６行の太陽電池セル１１０を有する例を考える。太陽電池セルの６つのクラスには、それぞれ、１０個の太陽電池セルが使用されている。
【００３１】
太陽電池セルは、最低公差クラス（クラス１）に属する６つの太陽電池セルが、電気的に直列接続されて太陽電池セル１１０の直列ユニット１８２ａを形成する太陽電池セル１１０の最左列（図４参照）を構成するように使用されている。直列ユニット１８２ｂを形成する次の右側の太陽電池セル１１０の列は混合されたクラス１とクラス２の太陽電池セルから構成されており、直列ユニット１８２ｃを形成する次の右側の太陽電池セル１１０の列はクラス２の太陽電池セルから構成されており、次の右側の直列ユニット（１８２ｄ）は混合されたクラス２とクラス３の太陽電池セルから構成されており、次の右側の直列ユニット（１８２ｅ）はクラス３の太陽電池セルから構成されており、以降、クラス６の太陽電池セル１１０を有する直列ユニット１８０ｊを形成する列１０をアレイが備えるまで同様である。このような構成によって、右側の隣接セル１１０が、クラス１〜６の各太陽電池セル１１０にとって、最大電力レベルが等しいかまたはより高いセルに確実になる。そのような配置では、特定の太陽電池セル１１０の上方のセルが低クラスのセルである場合、その低クラスの右側のセルは、最大電力レベルが等しいかより高いクラスのセルである。図４に示される例の列１０については、すべてのセル１１０が同じ（高い）クラスのセルであれば問題は無い。しかし、セルが様々なクラスのセルである場合、セル１１０は、各行の左側から各行の右側にクラスが次第に高くなる順序、または、各行の左側から各行の右側にクラスが次第に低くなる順序で配置されている。換言すれば、特定の太陽電池セルの上方のセルが生成する電流がこの特定の太陽電池セルが生成する電流より小さい場合、この特定の太陽電池セルは、クラスが次第に高くなる順序における右側の（他の列の）近隣セルを通して（または、図示されていないが、クラスが次第に低くなる順序における左側の近隣セルを通して）過電流を流す。この近隣セルは、より高いクラスのセルである、より大きな電流の太陽電池セルを有する。
【００３２】
図３および図４にそれぞれ示されるような、例示的な配置１０２および１０４では、パネル（１０２および１０４）の最も右側の部分に、電力がより大きいセルが配置されている。また、これらのセルによって、パネルの最も左側の部分で生じる電圧レベルより若干高い電圧レベルが生じる。例えば、図３について、ＱＣＥＬＬ社製の２４５Ｗの低レベルワット数のＱ．ＰＥＡＫ型パネルでは、下位クラスのセルがＶｍｐｐで０．４９５Ｖの電圧を発生し、上位クラスのセルが０．５１５Ｖの電圧を発生する。すべての太陽電池セルが交差ネットワーク構成で配置されているため、同じクラス分類のセル１１０はすべて、同じ列内で接続されており、これらのセルの右側のセルは、クラスがより高いかまたは等しいセルである。
【００３３】
明確にするために、図３および図４に示される構成が単なる例示であり、様々な変形が使用され得、クラスが次第に高くなる順序（または、次第に低くなる順序）で太陽電池セルの列が配置される点が維持されうることに留意されたい。
【００３４】
さらに、太陽電池アレイモジュール１０６の例を示し、電圧均等化プロセスを例示する概略ブロック図である図５を参照する。太陽電池セル１１０は、光で照らされると、ＤＣ／ＤＣ変圧器またはＤＣ／ＤＣコンバータ１５０を介して負荷（図示せず）に向かう電流を発生し始める。列１は電流Ｉ１を発生し、列２は電流Ｉ２を発生し、列３は電流Ｉ３を発生し、列４は電流Ｉ４を発生し、また、以降の列についても同様である。しかしながら、仮想中心線１３０の右側の各列の平均電圧は、これらの左側の列によって発生された電圧より若干高い。電力がより大きい各列（例えば、列１０）全体で生じた電圧が、電力がより大きい列の左側（図面において）に接続された電力がより小さい各列（例えば、列１）全体で生じた電圧より若干高いため、左側に位置する電力がより小さい各列の太陽電池セル１１０方向には差電流ＩΔも流れている。電流ＩΔは、等価回路の太陽電池セルの内部ダイオード「Ｄ」の全体にわたって流れる（太陽電池セル１１０の等価回路の概略図である図６参照）。示した例では、電圧の差は、制限されないが通常は０％〜２％である。電流ＩΔが低クラス列の太陽電池セルの内部ダイオード「Ｄ」を介して流れるこのプロセスは、太陽電池セル１１０のすべての列で等しい平均電圧が生じるまで続く。
【００３５】
１０列（この例では１０列であるが、制限されない）すべての電圧均等化プロセスの結果、もたらされる平均電圧は、列１〜４全体の初期電圧より高い。太陽電池セルの各列は、各列が生成することができる電流を発生し続ける。もたらされるワット数が大きくなるのは、平均電圧がクラス１〜４の列の電圧より高いからという理由のみならず、クラス１の列より高い各クラスにおいて電流がより大きいことがいっそうの理由となっている。これは、様々なクラスの列によって発生された電圧レベルの変化が電流の変化より小さいからである。
【００３６】
例えば、図４に示すセル配置を用いるパネルでは、クラス１の列の電圧は、クラス６の列の電圧と１．６％異なる。電圧均等化プロセスの結果、電圧の変化は０．８％である。クラス１の列の電流は、クラス６の列の電流と３．８％異なる。各列によって発生された電流について、これらの電流は合計される。クラス１の列の右側の各列によって生成された電流は、クラス１の列によって生成された電流より大きい。
【００３７】
先行技術の直列接続された太陽電池セルでは、小電流を発生するセルが列全体によって発生される電流を設定することに留意されたい。
【００３８】
さらに、以下の計算が単なる例示であり、交差マトリクス構成で相互接続された太陽電池セル１１０の規則的配置によって得られた電力利得を近似して説明するものであることに留意されたい。
【００３９】
［例］
それぞれが４Ｗを供給するように設計され、１０クラスに配置された１０列×５行の５０個の太陽電池セルを有する太陽電池アレイモジュールを考える（行が６つではなく５つである点を除いて図５に示される太陽電池アレイモジュール１０６と同様である）。
【００４０】
もたらされるワット数は、以下の通りである。
【００４１】
【表１】
2018530299.tif 000003
【００４２】
対照的に、太陽電池セルが相互に直列接続されており、電流（ワット数）がより小さいセルが太陽電池セルストリング全体の出力電力のレベルを規定する一般的な太陽電池パネルでは、期待されるワット数は、以下の通りである。
【数１】
2018530299.tif 000004
【００４３】
すなわち、この例（本発明にしたがって構成された交差太陽電池アレイモジュール）では、もたらされるワット数が約８．２％大きい。実用的には、電力が電圧平均化プロセスによっていくらか消費されるため、この差は若干小さくなるが、４．１％より大きい。
【００４４】
例えば、制限されないが、６０個の太陽電池セル１１０が１０列で配置され、交差マトリクス構成で、但しランダムな順序で相互接続されている場合と比較しても、同様の電力利得が当てはまる。この場合も、各直列ユニットにおいて、最低クラスの太陽電池セルが各直列ユニットから発生する電流を決定する。
【００４５】
単純にするために、また、単なる例として、各直列ユニットが最低クラスの太陽電池セルを含む場合を想定されたい。また、交差マトリクス構成である太陽電池アレイモジュールの性能を無視する。そうすると、以下のように書くことができる。
【数２】
2018530299.tif 000005
【００４６】
太陽電池セル１１０の各列がすべて並列にも接続されているため、上述のように電圧Ｖは均等化されるため、平均電圧Ｕａｖｅｒａｇｅが太陽電池セル１１０の全列に生じる。
【００４７】
この場合、以下のように書くことができる。
【数３】
2018530299.tif 000006
【００４８】
通常の交差マトリクス構成に関し、各直列ユニットが最低クラスの太陽電池セルを含む場合、太陽電池セル１１０の各列の電流はＩ１である。したがって、以下のように書くことができる。
【数４】
2018530299.tif 000007
【００４９】
しかしながら、図３に示される例に係る、クラスが次第に高くなる順序（または、クラスが次第に低くなる順序）の交差マトリクス構成では、本発明によれば、１０段階のクラスの６個ずつのセルが１０列配置されており、以下のように書くことができる。
【数５】
2018530299.tif 000008
【００５０】
Ｉ２〜Ｉ１０の電流がそれぞれＩ１より大きいため、
【数６】
2018530299.tif 000009
または、
【数７】
2018530299.tif 000010
と書くことができる（式中、Ｋ２〜Ｋ１０はすべて、「１」より大きく、かつ、次第に大きくなっている（例えば、Ｋ２＝１．０１２、…Ｋ１０＝１．０３６））。
【数８】
2018530299.tif 000011
【００５１】
列の出力電力のクラスが次第に高くなる順序（または、次第に低くなる順序）で配置されたセルの交差接続の電圧が、一般的な交差接続の電圧より大きいことを立証するために、クラスが次第に高くなる順序（または、次第に低くなる順序）の交差接続の式を一般的な交差接続の出力電力の式で除算すると、比率は＞１となる。
【数９】
2018530299.tif 000012
【００５２】
これにより、太陽電池セルの列のクラスが次第に高くなる順序（または、次第に低くなる順序）で配置される交差マトリクス接続の太陽電池モジュール（例えば、図３および図４参照）は、太陽電池が、クラスが次第に高くなる順序（または、次第に低くなる順序）では配置されていない一般的な交差マトリクス接続の一般的な太陽電池モジュールより大きいワット数を全体としてもたらす。
【００５３】
以上のように、いくつかの実施形態および例から本発明を説明したが、本発明が多様に変形されうることが理解されよう。そのような変形は、本発明の精神および範囲から逸脱するものとみなされるべきではない。当業者にとって自明なそのようなあらゆる修正が意図されている。
【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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【国際調査報告】
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