(57)【要約】  所定の動作電力レベルおよび所定の動作電圧レベルの要件を提供する太陽光発電システムであって、システムが、少なくとも１枚の太陽電池パネルを含み、少なくとも１枚の太陽電池パネルそれぞれが、多数の太陽電池サブセルを含み、事前設定される数の太陽電池サブセルが、直列に電気的に接続されて直列ユニットを形成している、または個々の直列ユニットそれぞれがただ１個の太陽電池サブセルを有し、事前設定される数の直列ユニットが、直列に電気的に接続されて直列ユニットのストリングを形成している、太陽光発電システム。さらに太陽電池サブセルは、隣接するサブセルに並列にも接続されて十字交差マトリクスアレイを形成しており、十字交差マトリクスアレイは、正常に機能していない直列ユニットを迂回することを可能にし、したがってシステムの性能が向上する。太陽電池サブセルは、通常の太陽電池セルよりも面積が少なくとも５０％小さい。【選択図】図７ｃ
2020505774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の動作電力レベルおよび所定の動作電圧レベルの要件を提供する太陽光発電システム（５００，５０４，５０６，５０７，５０８，５０９）であって、前記システムが、少なくとも１枚の太陽電池パネル（５００，５０２）を備えており、前記少なくとも１枚の太陽電池パネル（５００，５０２）それぞれが、複数の太陽電池サブセル（３２０）を備えており、
事前設定される数の前記太陽電池サブセル（３２０）が、直列に電気的に接続されて直列ユニット（３１０）を形成している、または個々の直列ユニット（３１０）それぞれがただ１個の太陽電池サブセル（３２０）を有し、事前設定される数の前記直列ユニット（３１０）が、直列に電気的に接続されて直列ユニットのストリング（３３０）を形成しており、前記直列ユニットのストリング（３３０）が、第１の出力電圧レベルを生成するように促進され、
事前設定される数の、前記直列ユニットのストリング（３３０）が、並列に電気的に接続されて前記太陽電池サブセル（３２０）のアレイ（３００，４００）を形成しており、
前記直列ユニットのストリング（３３０）それぞれにおいて、前記直列ユニット（３１０）それぞれが、すべての他の直列ユニットのストリング（３３０）の隣接する直列ユニットにも並列に接続されて、前記直列ユニット（３１０）の十字交差マトリクスアレイ（３００，４００）を形成しており、前記太陽電池サブセル（３２０）の前記十字交差マトリクスアレイ（３００，４００）が、第１の出力電力レベルを生成するように促進され、
前記直列ユニット（３１０）の前記十字交差マトリクスアレイ（３００，４００）が、正常に機能していない直列ユニット（３１０）を電流が迂回することを可能にし、したがって前記システムの性能が向上し、
前記太陽電池サブセル（３２０）それぞれが、通常の太陽電池セル（２１０）より物理的に小さく、通常の太陽電池セルが、約１５ｃｍ×１５ｃｍの四角形であり、前記太陽電池サブセル（３２０）が、通常の太陽電池セル（２１０）より面積が少なくとも５０％小さい四角形の太陽電池セル（３２０）である、
太陽光発電システム。
【請求項２】
前記直列ユニット（３１０）の前記ストリングそれぞれが、直列に電気的に接続されている同じ数の前記太陽電池（３２０）から構成される、請求項１に記載の太陽光発電システム。
【請求項３】
前記太陽電池パネル（５０２）の前記マトリクスアレイ（３００，４００）の前記サブセル（３２０）の事前設定される数の行（３１５）、に並列に接続される多数のｆ個のバイパスダイオード（Ｄ）、をさらに備える、請求項１に記載の太陽光発電システム（５０２）。
【請求項４】
前記サブセルが、通常の太陽電池セル（２１０）を分割することによって形成される、請求項１に記載の太陽光発電システム。
【請求項５】
複数の前記太陽電池パネル（５００，５０２）が、並列に接続されており、前記太陽電池パネル（５００，５０２）のＤＣ出力電圧をＡＣ電圧に変換するために、パネルＤＣ／ＡＣインバータ（９５０）に結合されて動作する、請求項１に記載の太陽光発電システム（５０７）。
【請求項６】
前記アレイの並列に接続される太陽電池パネル（５００，５０２，５０７）が、さらに充電装置（５９０）に直列に接続される、請求項５に記載の太陽光発電システム（５０９）。
【請求項７】
前記充電装置（５９０）が、最大電力点追従制御装置（ＭＰＰＴ）オプティマイザ（５５２）に結合されて動作し、複数の前記太陽電池パネル（５００，５０２，５０７）が並列に接続される、請求項６に記載の太陽光発電システム（５０９）。
【請求項８】
複数の前記太陽電池パネル（５００，５０２）が、直列に接続されて太陽電池パネルのストリング（５０１）を形成し、太陽電池パネルの前記複数のストリング（５０１）が並列に接続され、並列に接続される太陽電池パネルの複数のストリング（５０１）の前記アレイが、さらにＤＣ／ＡＣインバータ（９５０）に直列に接続される、請求項１に記載の太陽光発電システム（５１１）。
【請求項９】
前記システムの前記太陽電池マトリクスアレイパネルから最大電力発生量を提供するために、前記太陽電池サブセル（３２０）の前記マトリクスアレイ（３００，４００）のＤＣ出力が、ＭＰＰＴオプティマイザ（５５２）によって調整される、請求項１に記載の太陽光発電システム（５０４）。
【請求項１０】
前記ＭＰＰＴオプティマイザと遠隔のコンピュータ化されたユニットとの間の通信を促進する通信ユニット（５５４ｂ）、をさらに備える、請求項１０に記載の太陽光発電システム（５０６）。
【請求項１１】
太陽電池パネルの前記ストリング（５０１）それぞれが、並列に相互接続される前に、ＤＣ／ＡＣインバータ（９５０）に直列に接続される、請求項１０に記載の太陽光発電システム（９０２）。
【請求項１２】
前記マトリクスアレイ（３００，４００）のＤＣ出力が、ＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換するインバータ（９５０）に直列に接続される、請求項１０に記載の太陽光発電システム（５０３）。
【請求項１３】
ＭＰＰＴオプティマイザ（６５２）と、入力／出力電圧／電流測定ユニット（６３０）と、電力計算プロセッサ（６２０）と、をさらに備え、太陽電池サブセルの前記十字交差マトリクス（４００ｉ）の最大電力点（ＭＰＰ）が、前記測定ユニットによって得られて前記電力計算プロセッサによって分析される電圧／電流測定値に基づいて、前記ＭＰＰＴオプティマイザによって調整される、請求項１に記載の太陽光発電システム（６００）。
【請求項１４】
中央処理装置（７１０）を有する中央監視・制御サブシステム（７００）をさらに備え、前記マトリクスアレイパネル（５０６／５０８）が、送信機（６４０）および受信機（６４２）をさらに備え、
前記送信機が、入力／出力電圧／電流計測器（６３０）から得られた測定データを中央処理装置（７１０）に伝送するように構成され、
前記受信機が、前記中央処理装置（７１０）からの命令を受信するように構成され、
前記電力計算プロセッサ（６２０）が、太陽電池サブセルの前記十字交差マトリクス（４００ｉ）の前記ＭＰＰが調整されるように前記ＭＰＰＴオプティマイザに調整データを提供するように、構成されている、
請求項１３に記載の太陽光発電システム（６０２）。
【請求項１５】
前記中央処理装置（７１０）が、遠隔のプロセッサ（７５０）にデータを送信する、および／または、遠隔のプロセッサ（７５０）からデータを受信する、ようにさらに構成されている、請求項１４に記載の太陽光発電システム。
【請求項１６】
前記遠隔のプロセッサが、遠隔のコンピュータおよびスマートモバイル機器を含む群から選択される、請求項１５に記載の太陽光発電システム。
【請求項１７】
前記データが、パネルのエネルギ、電力、温度、電圧、電流、日時、無効化命令、および有効化命令、を含む群から選択される、請求項１５に記載の太陽光発電システム。
【請求項１８】
ＭＰＰ調整される複数の前記太陽電池パネル（５０４，５０６，５０８，５０９，５１１）が、直列に接続されて太陽電池パネルのストリング（８４０）を形成し、太陽電池パネルの前記複数のストリング（８４０）が並列に接続される、請求項１０に記載の太陽光発電システム（８００）。
【請求項１９】
ＭＰＰ調整される複数の前記太陽電池パネル（５０４，５０６，５０８，５０９，５１１）が、並列に接続される、請求項１０に記載の太陽光発電システム（８０１）。
【請求項２０】
前記太陽電池パネル（５０４，５０６，５０８，５０９，５１１）それぞれが、並列に相互接続される前に、ＤＣ／ＡＣインバータ（９５０）に直列に接続される、請求項１９に記載の太陽光発電システム（９０２）。
【請求項２１】
前記太陽電池パネル（５０４，５０６，５０８，５０９，５１１）それぞれがＤＣ−ＡＣインバータ（９５０）に直列に接続され、前記太陽電池パネル（５０４，５０６，５０８，５０９，５１１）が、前記ＤＣ／ＡＣインバータ（９５０）に直列に接続される前と、前記ＤＣ／ＡＣインバータ（９５０）に直列に接続された後とに、並列に接続される、請求項２０に記載の太陽光発電システム（９０４）。
【請求項２２】
前記太陽電池パネル（５０４，５０６，５０８，５０９，５１１）の前記並列接続が、前記ＤＣ／ＡＣインバータ（９５０）に直列に接続される前に、切替可能である、請求項２１に記載の太陽光発電システム（９０６）。
【請求項２３】
中央処理装置（７１０）を有する中央監視・制御サブシステム（７００）をさらに備え、前記マトリクスアレイパネル（５０６，５０８，５０９，５１１）それぞれが、プロセッサ（６２０）と、出力／入力電圧／電流計測器（６３０）と、送信機（６４０）と、受信機（６４２）と、をさらに備え、
前記送信機が、入力／出力電圧／電流計測器（６３０）から得られた測定データを中央処理装置（７１０）に伝送するように構成され、
前記受信機が、前記中央処理装置（７１０）からの命令を受信するように構成され、
前記電力計算プロセッサ（６２０）が、前記マトリクスアレイパネル（５０６，５０８，５０９，５１１）の太陽電池サブセルの前記十字交差マトリクスの前記ＭＰＰが調整されるように前記ＭＰＰＴオプティマイザに調整データを提供するように、構成される、
請求項１８または請求項１９に記載の太陽光発電システム（８０２）。
【請求項２４】
前記マトリクスアレイ（３００，４００）のＤＣ出力が、ＤＣ／ＤＣ電力コンバータ（３５０）に接続される、請求項１に記載の太陽光発電システム（３０５ａ）。
【請求項２５】
前記マトリクスアレイ（３００，４００）のＤＣ出力が、複数のＤＣ／ＤＣ電力コンバータ（３５０）に接続される、請求項１に記載の太陽光発電システム（３０５ｂ）。
【請求項２６】
前記マトリクスアレイ（３００，４００）の直列ユニットの前記ストリング（３３０）それぞれのＤＣ出力が、ＤＣ／ＤＣ電力コンバータ（３５０）に直列に接続され、前記並列に接続されているＤＣ／ＤＣ電力コンバータ（３５０）が、ＭＰＰＴ（３５２，５５２ａ）に直列に接続される、請求項１に記載の太陽光発電システム（３０６）。
【請求項２７】
前記マトリクスアレイ（３００，４００）の直列ユニットの前記ストリング（３３０）それぞれのＤＣ出力が、ＤＣ／ＤＣ電力コンバータ（３５０）に直列に接続され、前記ＤＣ／ＤＣ電力コンバータ（３５０）それぞれが、それぞれのＭＰＰＴ（３５２，５５２ａ）に直列に接続される、請求項１に記載の太陽光発電システム（３０６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力を発生させる太陽電池アレイモジュールシステム（solar array module  system）に関し、より詳細には、十字交差構造（crisscross configuration）において相互接続されている太陽電池サブセルを有する非一体構造（non-monolithic）の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】
直列に相互接続されたより小さいサブセルに分割されている非一体構造の太陽電池（ＰＶ）セルが、この技術分野において公知である。
【０００３】
十字交差電気マトリクス（crisscross electrical matrix）において相互接続された太陽電池を有する太陽電池アレイモジュールも、この技術分野において公知である。例えば、本出願と発明者が同一であり、所有者が共通する２０１１年１月２３日出願の特許文献１および２０１３年３月３０日出願の特許文献２（これらはその全体が参照により本明細書に援用される）を参照されたい。
【０００４】
太陽電池セルにおいて生成される電流は、以下に起因する電力損失をもたらす。
１．  各太陽電池のバスバー
２．  太陽電池セルと外部導体の間のはんだ箇所、および他のはんだ付け箇所
３．  太陽電池セルを相互接続してセルのストリングにする導体
４．  太陽電池セルのストリングをそれぞれの接続箱に接続する導体
これらの電力損失全体によって、太陽電池パネルの出力電力が減少する。
【０００５】
一般的な非一体構造の太陽電池パネルは、数十個の二次太陽電池セルから構成されている。一般的な二次太陽電池セルのサイズは、約１５ｃｍ×１５ｃｍであり、およそ次の電力を提供する（すべての数値は一例として示してあるにすぎず、本発明を制限しない）。
【０００６】
【数１】
2020505774.tif 000003
【０００７】
図面を参照し、図１は、太陽電池セルの等価回路２０を示しており、太陽電池によって生成される電流Ｉ（８０）は、電流源７０によって生成される電流から、ダイオード３０を流れる電流と、分路抵抗器４０を流れる電流とを差し引いた電流、に等しい。
【０００８】
【数２】
2020505774.tif 000004
式中、
・  Ｉ（８０）＝出力電流（アンペア）
・  ＩＬ（８２）＝光生成電流（アンペア）
・  ＩＤ（８４）＝ダイオード電流（アンペア）
・  ＩＳＨ（８６）＝分流（アンペア）
・  ＲＳ（５０）＜＜ＲＳＨ（４０）
【０００９】
ＩＬ、ＩＤ、ＲＳ、ＲＳＨの値は、太陽電池の物理的なサイズに依存する。サイズ以外は同じ技術の太陽電池を比較するとき、第２のセルの２倍の接合（受光）面積を有する第１のセルは、２倍のＩＬを生成し、Ｉ  ８０も約２倍大きい。
【００１０】
セルの出力電圧６０は、太陽電池セルのサイズにかかわらず、ほぼ変化しない。
【００１１】
例えば、通常の１５ｃｍ×１５ｃｍ（近似寸法）の二次セル（以下では、「通常サイズの太陽電池」、「通常の太陽電池セル」、「通常の太陽電池」、「通常セル」とも称する）の代わりに、それぞれサイズ１５ｃｍ×７．５ｃｍの２個のセル、またはそれぞれサイズ１５ｃｍ×５ｃｍの３個のセル（または、組み合わせたときに合計で１５ｃｍ×１５ｃｍの領域になり、したがって通常の１５ｃｍ×１５ｃｍ二次セルの電力と、組み合わされたサブセルの電力の和が等価である、より小さい別の（サブ）サイズのセル）が使用される場合（サブセルのさらに小さい電力損失および改善されるフィルファクタは考慮せず、なぜならこれらはより高い電力発生量を実際に生成するためである）、１５ｃｍ×７．５ｃｍの小さいサイズのセルは、約０．５Ｖの電圧を生成するが、大きいセル（１５ｃｍ×１５ｃｍ）の半分の大きさの電流（すなわちＩ＝８Ａ／２＝４Ａ）を生成する。
【００１２】
同様に、１５ｃｍ×５ｃｍのサブセルは、電流Ｉ＝８Ａ／３＝２．６６Ａを生成する。したがって、セルの同じはんだ付け箇所、太陽電池の同じバスバー、太陽電池セルを相互接続してセルのストリングにする同じ導体、太陽電池セルのストリングを指定される接続箱に接続している同じ導体、における、サイズが１／３である太陽電池の出力電流に起因する電力損失は、以下の式によれば、より大きいサイズのセルの、より大きい出力電流によってもたらされる電力損失よりも著しく小さい。
【００１３】
【数３】
2020505774.tif 000005
式中、Ｒは、上記の導体およびはんだ付け箇所すべての全抵抗である。
【００１４】
下の表は、一例として、大きい太陽電池セルサイズを有する２５０Ｗパネルと、小さい太陽電池セルサイズを有する２５０Ｗパネルにおける電力損失を比較している。
【００１５】
【表１】
2020505774.tif 000006
【００１６】
より小さいサイズのセルを、セルマトリクス接続（cells matrix connection）によって組み込むことによって、このタイプのセル接続のすべての利点が維持され、各セルから、およびパネル全体から、より高い電力発生量が提供される。
【００１７】
したがって、十字交差電気マトリクスにおいて相互接続されている太陽電池を有する、電力を発生させる太陽電池アレイモジュールであって、通常サイズの太陽電池の少なくともいくつかが、等価の複数のサブセルに「置き換えられている」、太陽電池アレイモジュール、のニーズが存在し、かつこのような太陽電池アレイモジュールを有することは有利であり、マトリクス状の十字交差構造において相互接続されているサブセルの少なくともいくつかを有することは、さらに有利である。一般には、通常サイズの太陽電池が、等価の複数のサブセルに分割される（ただしこれに制限されない）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０８９６０７号
【特許文献２】国際公開第２０１３／１４４９６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明の主たる目的は、十字交差電気マトリクスにおいて相互接続されている太陽電池の非一体構造のアレイであって、通常サイズの太陽電池の少なくともいくつかが、同じ電圧を提供する複数のサブセルによって置き換えられており、太陽電池が小さいほど、発生する電力損失が小さい、アレイ、を提供することである。十字交差電気マトリクスは、個々の太陽電池が故障したときに電流の受動的な経路変更（passive rerouting）を提供する。本太陽光モジュールは、十字交差電気マトリクスにおいて相互接続されている太陽電池を含み、「通常の」サイズの太陽電池（１５ｃｍ×１５ｃｍ）の少なくともいくつかが、例えばこのような通常サイズの太陽電池を等価の複数のサブセルに分割することによって、置き換えられており、これらのサブセルが、マトリクス状の十字交差構造において相互接続されている。
【００２０】
例えば、以下に制限されないが、それぞれが６個の通常の太陽電池セルからなる直列ストリング（serial string）を有する１０列の十字交差マトリクス構造に配置されている６０個の通常の（１５ｃｍ×１５ｃｍ）太陽電池セル２１０を有する一般的なパネル、を想定する。セル２１０の各直列ストリングは、８Ａ＊（０．５Ｖ＊６）＝２４Ｗの電力を提供する。したがって、通常のセル２１０の直列ストリングの電圧は、０．５Ｖ＊６＝３Ｖであり、パネルは、合計２４０Ｗを提供する。なお、３Ｖのパネル電圧は、一般に使用される通常のパネルの電圧を得るには適しておらず、パネルの出力電圧を昇圧するために追加の電圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２５０（図３を参照）を必要とすることに留意されたい。通常の太陽電池セル２１０それぞれが、直列に接続された９個のサブセル（一般にはそれぞれサイズ１５ｃｍ×１．６７ｃｍ）のストリングに置き換えられる場合、電流Ｉは８／９＝０．８８８９Ａに低下するが、サブセルの直列ストリングの電圧は、０．５Ｖ＊６＊９＝２７Ｖである。したがって、合計出力電力は２４０Ｗのままである。このような場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５０は必要なく、十字交差マトリクスセル接続によるパネルすべてを直列に直接接続してパネルのストリングを形成し、ストリングを並列に接続し、最大電力点追従制御装置（Maximum Power Point Tracker）（電力オプティマイザ（power optimizer））を使用して、または使用せずに、インバータに直接接続する、または、適切なパネル出力電圧を有する多数の上記のパネルの並列接続を形成し、このアレイを、ＭＰＰＴを使用して、または使用せずに充電装置に接続する、ことが可能である。
【００２１】
十字交差マトリクスに配置されている複数のサブセルの利点としては、以下が挙げられる。
ａ．  ＤＣ／ＤＣコンバータ２５０が必要なく、したがってパネルのコストが低減する。
ｂ．  電圧コンバータを使用する必要がないことにより、パネルのエネルギを約３％増大させることが可能である（コンバータの効率が９７％の場合）。
ｃ．  太陽電池セルの電流が小さいことにより、電力損失がさらに減少する。
【００２２】
なお、「上部」、「底部」、「水平」、「垂直」、「上」、「より高い」、「下」、「低い」、「より低い」など、向きに関する説明では、以下に限定されないが、アレイの正（「＋」）側が、意図的にアレイの上側とみなされ（ただしこれに制限されない）、かつ、アレイの負（「−」）側が、意図的にアレイの底部側とみなされる（ただしこれに制限されない）ように、太陽電池モジュールが位置しているものと想定することに留意されたい。これに代えて、以下に限定されないが、アレイの負（「−」）側が、意図的にアレイの上側とみなされ（ただしこれに制限されない）、かつ、アレイの正（「＋」）側が、意図的にアレイの底部側とみなされる（ただしこれに制限されない）。
【００２３】
さらに、本明細書で使用されている語「電気的な」または「電気的に配線されている」は、太陽光パネルにおける太陽電池の物理的な構造にかかわらず、マトリクスの電気的な構造を意味することに留意されたい。同様に、本明細書で使用されている語「物理的な」は、太陽電池の電気的な相互配線にかかわらず、モジュール／パネルにおける太陽電池の物理的な配置を意味することに留意されたい。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明の教示によれば、所定の動作電力レベルおよび所定の動作電圧レベルの要件を提供する太陽光発電システムであって、システムが、少なくとも１枚の太陽電池パネルを含み、少なくとも１枚の太陽電池パネルそれぞれが、多数の太陽電池サブセルを含み、事前設定される数の太陽電池サブセルが、直列に電気的に接続されて直列ユニットを形成している、または個々の直列ユニットそれぞれがただ１個の太陽電池サブセルを有し、事前設定される数の直列ユニットが、直列に電気的に接続されて直列ユニットのストリングを形成しており、直列ユニットのストリングが、第１の出力電圧レベルを生成するように促進される、太陽光発電システム、を提供する。
【００２５】
事前設定される数の直列ユニットのストリングが、並列に電気的に接続されて太陽電池サブセルのアレイを形成する。直列ユニットのストリングそれぞれにおいて、直列ユニットそれぞれが、すべての他の直列ユニットのストリングの隣接する直列ユニットにも並列に接続され、直列ユニットの十字交差マトリクスアレイを形成する。太陽電池サブセルの十字交差マトリクスアレイは、第１の出力電力レベルを生成するように促進され、直列ユニットの十字交差マトリクスアレイは、正常に機能していない直列ユニットを電流が迂回することを可能にし、したがって本システムの性能が向上する。
【００２６】
太陽電池サブセルそれぞれは、通常の太陽電池セルより物理的に小さく、通常の太陽電池セルは、約１５ｃｍ×１５ｃｍの四角形であり、約０．５Ｖの電圧および約８Ａの電流を生成し、太陽電池サブセルは、通常の太陽電池セルより面積が少なくとも５０％小さい四角形の太陽電池セルである。
【００２７】
なお、通常の太陽電池セルによって生成される電圧と、等価の光起電性面積をカバーする太陽電池サブセルの組合せによって生成される電圧は、同じであるが、太陽電池サブセルの組合せによって生成される電流は、通常の太陽電池セルによって生成される電流よりも正比例的に小さく、したがって電力損失が最小限に抑えられ、ＤＣ／ＤＣコンバータが不要になることに留意されたい。
【００２８】
任意選択で、直列ユニットのストリングそれぞれは、直列に電気的に接続される同じ数の太陽電池から構成される。
【００２９】
任意選択で、本太陽光発電システムは、太陽電池パネルのマトリクスアレイのサブセルの事前設定される数の行に並列に接続される、多数のｆ個のバイパスダイオードをさらに含む。
【００３０】
任意選択で、サブセルは、通常の太陽電池セルを分割することによって形成される。
【００３１】
任意選択で、複数の太陽電池パネルは、並列に接続されており、太陽電池パネルのＤＣ出力電圧をＡＣ電圧に変換するためにパネルＤＣ／ＡＣインバータに結合されて動作する。
【００３２】
任意選択で、アレイの並列に接続されている太陽電池パネルは、さらに充電装置に直列に接続される。好ましくは、充電装置は、最大電力点追従制御装置（ＭＰＰＴ）オプティマイザに結合されて動作し、複数の太陽電池パネルが並列に接続される。
【００３３】
任意選択で、複数の太陽電池パネルは、直列に接続されて太陽電池パネルのストリングを形成しており、太陽電池パネルの複数のストリングが並列に接続されており、並列に接続されている太陽電池パネルの複数のストリングのアレイが、さらにＤＣ／ＡＣインバータに直列に接続される。
【００３４】
任意選択で、システムの太陽電池マトリクスアレイパネルから最大電力発生量を提供するために、太陽電池サブセルのマトリクスアレイのＤＣ出力が、ＭＰＰＴオプティマイザによって調整される。任意選択で、通信ユニットが、ＭＰＰＴオプティマイザと遠隔のコンピュータ化されたユニットとの間の通信を容易にする。
【００３５】
任意選択で、太陽電池パネルのストリングそれぞれが、並列に相互接続される前に、ＤＣ／ＡＣインバータに直列に接続される。
【００３６】
任意選択で、マトリクスアレイのＤＣ出力は、ＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換するインバータに直列に接続される。
【００３７】
任意選択で、本太陽光発電システムは、ＭＰＰＴオプティマイザと、入力／出力電圧／電流測定ユニットと、電力計算プロセッサと、をさらに含み、太陽電池サブセルの十字交差マトリクスの最大電力点（ＭＰＰ）が、測定ユニットによって得られて電力計算プロセッサによって分析される電圧／電流測定値に基づいて、ＭＰＰＴオプティマイザによって調整される。任意選択で、本太陽光発電システムは、中央処理装置を有する中央監視・制御サブシステムをさらに含み、マトリクスアレイパネルが、送信機および受信機をさらに含み、送信機が、入力／出力電圧／電流計測器から得られた測定データを中央処理装置に伝送するように構成され、受信機が、中央処理装置からの命令を受信するように構成され、電力計算プロセッサが、太陽電池サブセルの十字交差マトリクスの最大電力点（ＭＰＰ）が調整されるようにＭＰＰＴオプティマイザに調整データを提供するように、構成される。
【００３８】
任意選択で、中央処理装置は、遠隔のプロセッサにデータを送信する、および／または、遠隔のプロセッサからデータを受信する、ようにさらに構成される。
【００３９】
任意選択で、遠隔のプロセッサは、遠隔のコンピュータおよびスマートモバイル機器を含む群、から選択される。
【００４０】
任意選択で、データは、パネルのエネルギ、電力、温度、電圧、電流、日時、無効化命令、および有効化命令、を含む群、から選択される。
【００４１】
任意選択で、ＭＰＰ調整される複数の太陽電池パネルが、直列に接続されて太陽電池パネルのストリングを形成し、太陽電池パネルの複数のストリングが並列に接続される。
【００４２】
任意選択で、ＭＰＰ調整される複数の太陽電池パネルが、並列に接続される。任意選択で、太陽電池パネルそれぞれが、並列に相互接続される前に、ＤＣ／ＡＣインバータに直列に接続される。
【００４３】
任意選択で、太陽電池パネルそれぞれがＤＣ／ＡＣインバータに直列に接続され、これらの太陽電池パネルは、ＤＣ／ＡＣインバータに直列に接続される前と、ＤＣ／ＡＣインバータに直列に接続された後とに、並列に接続される。任意選択で、太陽電池パネルの並列接続は、ＤＣ／ＡＣインバータに直列に接続される前に、切替可能である。
【００４４】
任意選択で、本太陽光発電システムは、中央処理装置を有する中央監視・制御サブシステムをさらに含み、マトリクスアレイパネルそれぞれが、プロセッサと、出力／入力電圧／電流計測器と、送信機と、受信機と、をさらに含み、送信機が、入力／出力電圧／電流計測器から得られた測定データを中央処理装置に伝送するように構成され、受信機が、中央処理装置からの命令を受信するように構成され、電力計算プロセッサが、マトリクスアレイパネルの太陽電池サブセルの十字交差マトリクスの最大電力点（ＭＰＰ）が調整されるようにＭＰＰＴオプティマイザに調整データを提供するように、構成される。
【００４５】
任意選択で、マトリクスアレイのＤＣ出力は、ＤＣ／ＤＣ電力コンバータに接続される。
【００４６】
任意選択で、マトリクスアレイのＤＣ出力は、複数のＤＣ／ＤＣ電力コンバータに接続される。
【００４７】
任意選択で、マトリクスアレイの直列ユニットのストリングそれぞれのＤＣ出力が、ＤＣ／ＤＣ電力コンバータに直列に接続され、並列に接続されているＤＣ／ＤＣ電力コンバータが、ＭＰＰＴに直列に接続される。
【００４８】
任意選択で、マトリクスアレイの直列ユニットのストリングそれぞれのＤＣ出力が、ＤＣ／ＤＣ電力コンバータに直列に接続され、ＤＣ／ＤＣ電力コンバータそれぞれが、それぞれのＭＰＰＴに直列に接続される。
【００４９】
本発明は、以下の詳細な説明および添付の図面から完全に理解されるであろう。図面は、図解を目的として単なる例として示してあり、したがって本発明をいかようにも制限しない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】太陽電池セルの等価電気回路の概略図である（従来技術）。
【図２】十字交差構造において相互接続されている通常の太陽電池セルを有する太陽電池マトリクスの概略図である（従来技術）。
【図３】太陽電池モジュールの概略的な例であり、図２に示した太陽電池マトリクスの出力にＤＣ／ＤＣ電圧コンバータが接続されている（従来技術）。
【図４】一般的な太陽電池アレイモジュールの、さまざまなセル温度およびさまざまな照射量の場合における電流−電圧特性（最大電力点の調整領域の電圧範囲を含む）を示している（従来技術）。
【図５ａ】本発明のいくつかの実施形態に係る、十字交差構造において相互接続されている太陽電池セルユニットを有する太陽電池マトリクスの例の概略図であり、各太陽電池セルユニットが３個の太陽電池サブセルからなる。
【図５ｂ】本発明のいくつかの実施形態に係る、十字交差構造において相互接続されている太陽電池セルユニットを有する太陽電池マトリクスの別の例の概略図であり、各太陽電池セルユニットが３個の太陽電池サブセルからなる。
【図６】本発明のいくつかの実施形態に係る、太陽電池サブセルのマトリクスの別の例の概略図であり、各太陽電池セルユニットは、Ｍ行Ｎ列の十字交差マトリクス構造において相互接続されている少なくとも１個の太陽電池サブセルからなる。
【図７ａ】太陽電池パネルの例の概略図であり、パネルの太陽電池サブセルのマトリクスは、図６に示した太陽電池マトリクスに類似している（ただしこれに制限されない）。
【図７ｂ】図７ａに示した太陽電池パネルの例の概略図であり、２行のサブセルが日陰になっており、１個または複数個のバイパスダイオードが接続されており、このとき各ダイオードは、それぞれの太陽電池ユニットの１行または複数行の迂回路を形成している。
【図７ｃ】本発明の実施形態に係る太陽光パネルアレイの例の概略図であり（この例では各パネルが、図７ａに示した太陽電池マトリクスパネルに類似している）、パネルが並列に接続されており、太陽電池マトリクスアレイパネルのＤＣ出力電圧をＡＣ電圧（例えば２２０Ｖまたは１１０Ｖ）に変換するために、太陽電池アレイパネルのアレイがパネルＤＣ／ＡＣインバータに結合されている。
【図７ｄ】太陽光パネルアレイの例の概略図であり、このアレイは、図７ｃに示した太陽光パネルのアレイに類似しているが、最大電力点追従制御装置（ＭＰＰＴ）を有する充電装置の入力に直列に接続されている。
【図８ａ】太陽電池マトリクスアレイパネルから最大電力発生量を提供するために、ＭＰＰＴ装置を有するパワーオプティマイザに結合されている、本発明の実施形態に係る太陽電池マトリクスアレイパネルの例の概略図である。
【図８ｂ】監視・制御型の太陽電池マトリクスアレイパネルを形成するために、ＭＰＰＴ装置を有する電力オプティマイザに結合されている、本発明の実施形態に係る太陽電池マトリクスアレイパネルの別の例の概略図である。
【図８ｃ】太陽電池マトリクスアレイパネルのＤＣ出力電圧をＡＣ電圧（例えば２２０Ｖまたは１１０Ｖ）に変換するために、パネルＤＣ／ＡＣインバータに結合されている、本発明の実施形態に係る太陽電池マトリクスアレイパネルの別の例の概略図である。
【図８ｄ】本発明の実施形態に係る、太陽光パネルアレイの並列に接続されたストリングのアレイの別の例の概略図であり、図７ｃに示したように（ただしこの図に制限されない）、太陽光パネルアレイの各ストリングが、それらのＤＣ出力において並列に接続されているパネルＤＣ／ＡＣインバータに直列に結合されている。
【図９】太陽電池アレイモジュールの例を示す概略図であり、このモジュールは、太陽電池サブセルの十字交差網のアレイおよびＭＰＰＴオプティマイザと、入力／出力電圧／電流測定ユニットと、電力計算用のプロセッサとを含む。
【図１０】太陽電池アレイモジュールの例を示す概略図であり、このモジュールは、太陽電池サブセルの十字交差網のアレイおよびＭＰＰＴオプティマイザと、入力／出力電圧／電流測定ユニットと、プロセッサと、送信機および受信機と、を含み、送信機および受信機は、測定データを太陽電池アレイモジュールから汎用システムの中央コントローラ（ＣＣ）に伝送し、中央コントローラ（ＣＣ）の命令を各太陽電池アレイモジュールに伝送し、任意選択で、各パネルまたはシステム全体の情報を、遠隔のコンピュータまたは遠隔のスマートモバイル機器に提供する。
【図１１ａ】並列に接続されている、太陽電池アレイモジュールのいくつかのストリング、を有する太陽電池アレイシステムの例を示す概略図であり、太陽電池アレイモジュールそれぞれが、ＭＰＰＴオプティマイザと、十字交差構造において接続されている「ｎ個の」太陽電池サブセルを有する太陽電池ユニットのアレイとを含む。
【図１１ｂ】並列に接続されているいくつかの太陽電池アレイモジュールを有する太陽電池アレイシステムの例を示す概略図であり、太陽電池アレイモジュールそれぞれが、ＭＰＰＴオプティマイザと、十字交差構造において接続されている「ｎ個の」太陽電池サブセルを有する太陽電池ユニットのアレイとを含む。
【図１２ａ】並列に接続されている、太陽電池パネルのいくつかのストリング、を有する太陽電池アレイシステムの別の例を示す概略図であり、太陽電池アレイモジュールそれぞれが、ＭＰＰＴオプティマイザと、通信装置と、十字交差構造において接続されている「ｎ個の」太陽電池サブセルを有する太陽電池ユニットのアレイとを含み、すべての太陽電池アレイモジュールが、中央監視・制御システムによって制御され、データを顧客のＰＣまたは携帯電話に送信する。
【図１２ｂ】並列に接続されているいくつかの太陽電池パネルを有する太陽電池アレイシステムの別の例を示す概略図であり、太陽電池アレイモジュールそれぞれが、ＭＰＰＴオプティマイザと、通信装置と、十字交差構造において接続されている「ｎ個の」太陽電池サブセルを有する太陽電池ユニットのアレイとを含み、すべての太陽電池アレイモジュールが、中央監視・制御システムによって制御され、データを顧客のＰＣまたは携帯電話に送信する。
【図１３ａ】例えばｍ＊ｎ枚の太陽電池パネルを有する太陽電池アレイシステムの例を示す概略図であり、各パネルが太陽電池サブセルの十字交差マトリクスを含み、太陽電池アレイシステムがＤＣ／ＡＣインバータを含む。
【図１３ｂ】各太陽光モジュールが、ＭＰＰＴオプティマイザおよび通信装置を備えた太陽光パネルから構成されているときに、例えば「ｎ枚の」太陽光モジュールを有する太陽電池アレイシステムの例を示す概略図であり、各パネルが太陽電池サブセルの十字交差マトリクスを含み、各モジュールにＤＣ／ＡＣインバータが接続されている。
【図１３ｃ】各太陽光モジュールが、ＭＰＰＴオプティマイザおよび通信装置を備えた太陽光パネルから構成されているときに、例えば「ｎ枚の」太陽光モジュールを有する太陽電池アレイシステムの例を示す概略図であり、各パネルが太陽電池サブセルの十字交差マトリクスを含み、各モジュールにＤＣ／ＡＣインバータが接続されている。さらにこの例では、太陽光モジュールが並列に相互接続されている。
【図１３ｄ】各太陽光モジュールが、ＭＰＰＴオプティマイザおよび通信装置を備えた太陽光パネルから構成されているときに、例えば「ｎ枚の」太陽光モジュールを有する太陽電池アレイシステムの例を示す概略図であり、各パネルが太陽電池サブセルの十字交差マトリクスを含み、各モジュールにＤＣ／ＡＣインバータが接続されている。さらに、本発明の実施形態によれば、この例では太陽光モジュールが並列に相互接続されており、並列ＤＣ入力の接続が制御式に切替可能である。
【図１４】本発明のいくつかの実施形態に係る太陽電池モジュールの例の概略図であり、図５ｂに示した太陽電池マトリクスの出力にＤＣ／ＤＣ電圧コンバータが接続されている。
【図１５】本発明のいくつかの実施形態に係る太陽電池モジュールの別の例の概略図であり、図５ｂに示した太陽電池マトリクスの出力に複数のＤＣ／ＤＣ電圧コンバータが接続されている。
【図１６】本発明のいくつかの実施形態に係る太陽電池モジュールの別の例の概略図であり、図５ｂに示したような太陽電池マトリクスの出力に複数のＤＣ／ＤＣ電圧コンバータが接続されており、並列出力を有するこれらのコンバータの出力にＭＰＰＴ装置が接続されている。
【図１７】本発明のいくつかの実施形態に係る太陽電池モジュールの別の例の概略図であり、図５ｂに示したような太陽電池マトリクスの出力に複数のＤＣ／ＤＣ電圧コンバータが接続されており、これらのコンバータそれぞれの出力に複数のＭＰＰＴ装置が接続されており、ＭＰＰＴ装置の出力が並列にされている。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
以下では、本発明の好ましい実施形態を示している添付の図面を参照しながら、本発明についてさらに完全に説明する。
【００５２】
図面を参照する。図２は、十字交差構造において相互接続されている通常の太陽電池セル２１０を有する太陽電池マトリクス網２００の従来技術の概略図を示している。図３（従来技術）は、太陽電池モジュール２０５の概略的な例であり、太陽電池マトリクス２００の出力にＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ２５０が接続されている。このような実施形態は特許文献１に記載されている。なお、ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ２５０は、プッシュプルコンバータ、アップコンバータ、フォワードコンバータ、最大電力点追従制御装置（ＭＰＰＴ）、または他のタイプのコンバータ、またはこれらの組合せ、とすることができることに留意されたい。
【００５３】
本発明の一態様は、電力の発生を最大にするために各太陽電池アレイモジュールを最大電力点（ＭＰＰ）において動作させるシステムを提供することである。太陽電池アレイシステムによって生成される電力は、セルの温度、システムに対する負荷、照射量によって影響される。図４は、太陽光モジュールの２つのグラフ（１１０，１２０）を描いており、さまざまなセル温度における電流−電圧特性のグラフ１１０と、さまざまな照射量における電流−電圧特性のグラフ１２０である。グラフ（１１０，１２０）それぞれにおいて、調整領域（１１４，１２４）の幅は、例えば日陰の条件の関数として、大幅に異なりうる。これに加えて、グラフ（１１０，１２０）それぞれにおいて、電流は、特定の電圧レベルにおいて急激に降下するまでは、電圧が増大するときにほぼ一定のままであり、膝の形の曲率を形成する。ある点において、膝部は太陽光モジュールの最大電力点（ＭＰＰ）に達したとみなされる。例えば、１０００Ｗ／ｍ２の照射量では、ＭＰＰは点１２２（約２８Ｖ）によって表され、２５℃の温度では、ＭＰＰは点１１２（約２５Ｖ）によって示される。したがって、照射量または温度が変化すると、ＭＰＰが変わり、出力電力が減少する。
【００５４】
図５ａは、本発明のいくつかの実施形態に係る、十字交差構造において相互接続されている太陽電池サブセル３２０の直列ユニット３１０を有する太陽電池マトリクス網３００ａの例の概略図であり、各直列ユニット３１０の、結合された光起電性面積は、この例では通常の太陽電池２１０（図３を参照）の光起電性面積と等価である（ただしこれに制限されない）。いくつかの実施形態においては、通常サイズの太陽電池セル２１０が、類似する寸法を有する所望の数のサブセルに分割される。
【００５５】
図５ｂは、本発明のいくつかの実施形態に係る、別の十字交差構造において相互接続されている太陽電池サブセル３２０の直列ユニット３１０を有する太陽電池マトリクス網３００ｂの別の例の概略図であり、各直列ユニット３１０の、結合された光起電性面積は、この例では通常の太陽電池２１０の光起電性面積と等価である（ただしこれに制限されない）。いくつかの実施形態においては、通常サイズの太陽電池セル２１０が、類似する寸法を有する所望の数のサブセルに分割される。
【００５６】
これらのマトリクス３００の例では、通常のセル（２１０）それぞれが３個のサブセルに分割されていることを示してある。なお、マトリクス３００におけるサブセル３２０の総数を「ｎ」で表すならば、サブセル３２０の総数は、０＜ｎ＜無数であることに留意されたい。
【００５７】
図６は、別の例の太陽電池マトリクス４００の概略図であり、各太陽電池セルユニット３１０が、「ｎ個の」太陽電池サブセル３２０からなり、マトリクス４００のサブセル３２０の数は、任意の多数の「ｎ個の」サブセル３２０を含むことができ、太陽電池サブセル３２０は、十字交差構造において相互接続されている。
【００５８】
十字交差構造においては、事前設定される数の太陽電池サブセル３２０（少なくとも１個の太陽電池サブセル３２０である）が、直列に電気的に接続されて直列ユニット３１０を形成しており、事前設定される数の直列ユニット３１０が、直列に電気的に接続されて直列ユニットのストリング３３０を形成しており、直列ユニットのストリング３３０は、第１の出力電圧レベルを生成するようにされている。事前設定される数の直列ユニットのストリング３３０は、並列に電気的に接続されて太陽電池サブセル３２０のモジュールアレイ（３００，４００）を形成しており、モジュールアレイ（３００，４００）は、第１の出力電力レベルを生成するようにされている。
【００５９】
さらに、直列ユニットのストリング３３０それぞれの各直列ユニット３１０は、すべての他の直列ユニットのストリング３３０の隣接する直列ユニット３１０にも並列に接続されて、直列ユニット３１０の行３１５と、直列ユニット３１０の十字交差マトリクスアレイ（３００，４００）を形成している。直列ユニット３１０の十字交差マトリクスアレイ（３００，４００）は、正常に機能していない直列ユニット３１０を電流が迂回することを可能にし、したがってマトリクスアレイ（３００，４００）およびそのシステムの性能が向上する。
【００６０】
マトリクスアレイ（３００，４００）は、直列に接続されている太陽電池サブセル３２０の、さまざまなサイズの直列ユニット３１０の行３１５の混合を含むことができる。例えば、図５ａは、３個の太陽電池サブセル３２０の直列ユニット３１０を示しており、図６は、４個の太陽電池サブセル３２０の直列ユニットと、５個の太陽電池サブセル３２０の直列ユニットとを示している。
【００６１】
次に図７ａをさらに参照し、図７ａは、太陽電池パネル５００の例を概略的に示しており、パネル５００の太陽電池３１０／３２０のマトリクスは、例えば太陽電池マトリクス４００に類似している（ただしこれに制限されない）。
【００６２】
図７ｂは、部分的に日陰になっている太陽光パネル５０２を示しており、２行のサブセル３２０が日陰になっている。太陽光パネル５０２は、太陽電池マトリクスパネル５００と同様に、十字交差構造において相互接続されている「ｎ個の」太陽電池サブセルを含み、太陽電池サブセル３２０および／または直列ユニット３１０の、事前設定される数の行３１５に、１個または複数個のバイパスダイオードが並列に接続されている。
【００６３】
このような部分的な日陰の場合、サブセル３２０は電力を提供することを停止し、このためパネル５０２全体のエネルギ発生量が低下する。図７ｂに示した例においては、日陰になった領域（サブセル３２０の行全体にわたる）によって、セルのそれぞれのストリングにおける照らされているサブセル３２０を電流が流れることが妨げられる。このような問題を解決する目的で、図６に示したような太陽電池マトリクスアレイ４００のサブセルの、事前設定される数の行３１５に、多数の「ｆ」個のバイパスダイオード「Ｄ」が並列に接続されている。ｆは、マトリクスアレイ４００の１つまたは複数の行３１５に接続されている１個のバイパスダイオードＤ、ないし３個のバイパスダイオードＤ、ないし６０個のバイパスダイオードＤ、または任意の別の数のバイパスダイオードＤとすることができる。ダイオードＤは、サブセル３２０の１つまたは複数の行３１５に、または直列ユニット３１０の１つまたは複数の行３１５に、接続することができ、例えばバイパスダイオードＤ１を見ると、日陰になっているサブセル３２０の行を含む、直列ユニット３１０の行３１５に接続されており、したがってストリングの電流が流れ続けることを可能にする。
【００６４】
マトリクス太陽電池アレイ４００のサブセル３２０は、バイパスダイオードＤあり、またはなしで、太陽光パネル内に配置することができ、さらに、パネルのストリングの中に接続されているパネル５００の間の不整合（mismatch）を回避する目的で、ＭＰＰＴ装置に動作可能に結合することができる。このような不整合は、上述したように（例えば図７ｂを参照）、または本出願人の先行する特許／特許出願に記載されているように、１枚または複数枚のパネル５００が正常に機能していないとき、または部分的に日陰になっているときに、発生しうる。
【００６５】
図７ｃは、本発明の実施形態に係る太陽光パネルアレイ５０７の例の概略図であり（この例における各パネルは、太陽電池マトリクスパネル５００／５０２に類似している（ただしこれに制限されない））、パネル５００は並列に接続されており、太陽電池マトリクスアレイパネルのＤＣ出力電圧をＡＣ電圧（例えば２２０Ｖまたは１１０Ｖ）に変換するために、太陽電池パネルがパネルＤＣ／ＡＣインバータ９５０に結合されている。
【００６６】
ＭＰＰが変化する結果としての電力損失の問題に対処し、各太陽電池アレイモジュールをそれぞれのＭＰＰにおいて、またはＭＰＰの近くで動作させる目的で、図７ｄ、図８ａ、および他の図に示したように、ＭＰＰ追従制御装置５５２などが使用される。図７ｄは、太陽光パネルアレイ５０９の例の概略図であり、アレイ５０９は太陽光パネルのアレイ５０７に類似しているが、一般に最大電力点追従制御装置（ＭＰＰＴ）オプティマイザ５５２を有する充電装置５９０の入力に、直列に接続されている。
【００６７】
さらに図８ａを参照し、図８ａは、太陽電池マトリクスアレイパネル５０４を形成するために、ＭＰＰＴ  ５５２ａを有する電力オプティマイザ５５０ａに結合されている太陽電池マトリクスアレイパネル５０４の例を示している。ＭＰＰＴ  ５５２ａに基づくオプティマイザ５５０ａは、太陽電池マトリクスアレイパネルから最大電力発生量を提供するように構成されている。太陽光パネル５０４の太陽電池アレイマトリクス４００のサブセルの行は、バイパスダイオードＤなしで、かつ通信ユニットなしで、配置されている。
【００６８】
図８ｂは、太陽電池マトリクスアレイパネル５０６を形成するために、ＭＰＰＴ  ５５２ａおよび通信ユニット５５４ｂを有する電力オプティマイザ５５０ｂに結合されている太陽電池マトリクスアレイパネル５０６の例を示している。太陽光パネル５０６の太陽電池アレイマトリクス４００のサブセルの行は、バイパスダイオードＤなしで配置されている。
【００６９】
図８ｃは、マトリクス太陽電池アレイ（マトリクス太陽電池アレイ４００など）から構成されている太陽電池マトリクスアレイパネル５０３の例の概略図であり、マトリクス太陽電池アレイは、ＤＣ電圧を提供し、また、ＤＣ電圧をＡＣ電圧（例えば供給網に適合する電力）に変換するインバータ９５０に直列に結合されている。
【００７０】
図８ｄは、太陽光パネルアレイ（この例では、直列に接続されている太陽光パネル５００のアレイ）の、並列に接続されているストリング５０１、から構成される太陽電池アレイシステム５１１の例の概略図であり、太陽光パネルの並列に接続されているストリング５０１のアレイが、ＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換するインバータ９５０にＤＣ電圧を提供する。
【００７１】
図９は、太陽電池アレイシステムモジュール６００の例を示す概略図であり、このモジュール６００は、電子ＭＰＰＴオプティマイザと、出力／入力電圧／電流測定ユニット６３０と、太陽電池サブセルアレイ４００ｉの十字交差マトリクスのＭＰＰを調整するプロセッサ６２０とを含み、アレイ４００ｉは、例えば、太陽光パネルシステム５０４，５０６，および／または５０８の一部である（ただしこれに制限されない）。結果の測定値が、ＭＰＰに基づくオプティマイザ６５２からプロセッサ６２０によって得られ、したがってプロセッサ６２０は、太陽電池パネル５０４／５０６／５０８などの太陽電池パネルの出力電圧を変化させることができる。
【００７２】
図１０は、太陽電池アレイシステムモジュール６０２の例を示す概略図であり、このモジュール６０２は、例えば太陽電池サブセルの十字交差マトリクス４００ｉを有する太陽電池パネル５０６／５０８などのマトリクスアレイパネルを含み、太陽電池パネル５０６／５０８は、中央監視・命令／制御サブシステム７００に結合されて動作する。
【００７３】
マトリクスアレイパネル５０６／５０８は、ＭＰＰＴオプティマイザ６５２と、入力／出力電圧／電流測定ユニット６３０と、プロセッサ６２０と、をさらに含む。太陽電池アレイシステムモジュール６０２は、中央監視サブシステム７００との通信を促進する送信機６４０をさらに含み、中央監視サブシステム７００は、太陽光パネルアレイの個々の太陽電池アレイモジュール６０２それぞれおよびシステム全体の制御に介入することができる。個々の太陽電池アレイモジュール６０２それぞれは、出力／入力電圧／電流計測器６３０から得られた測定データを中央制御サブシステム７００の中央コントローラ／プロセッサ７１０に伝送する送信機６４０、をさらに含む。個々の太陽電池アレイモジュール６０２それぞれは、中央処理装置７１０からの制御命令を受信する受信機６４２をさらに含む。
【００７４】
任意選択で、中央制御サブシステム７００は、各パネルまたはシステム６０２全体の特性（パネルのエネルギ、電力、温度など）に関する情報を、パーソナルコンピュータまたはスマートモバイル機器７５０にさらに提供し、また、中央制御サブシステム７００を、動作可能に結合されている遠隔のコンピュータまたは遠隔のスマートモバイル機器７５０から情報を受信し、例えば、特定のパネル５０６／５０８、またはパネルのシステム（アレイ）全体を無効にする、または有効にするなどの命令を与えるように、さらに構成することができる。
【００７５】
さらに図１１ａを参照し、図１１ａは、太陽電池パネル５０４／５０６／５０８／５０９／５１１（それぞれ任意選択で前述したように特徴付けることができる）のいくつかのストリング８４０を有する太陽電池アレイシステム８００の例を示す概略図であり、太陽電池パネル５０４／５０６／５０８／５０９／５１１のストリング８４０は並列に相互接続されている。太陽電池パネル５０４／５０６／５０８／５０９／５１１それぞれが、ＭＰＰＴオプティマイザおよび監視・命令／制御サブシステムを有することができる。太陽電池パネル５０４／５０６／５０８／５０９／５１１それぞれが、十字交差構造において相互接続されている「ｎ個の」太陽電池サブセル３２０を有する直列ユニット３１０のアレイを含む。
【００７６】
図１１ｂは、並列に接続されているいくつかの太陽電池パネル５０４／５０６／５０８／５０９／５１１（それぞれ任意選択で前述したように特徴付けることができる）を有する太陽電池アレイシステム８０１の例を示す概略図である。太陽電池パネル５０４／５０６／５０８／５０９／５１１それぞれが、ＭＰＰＴオプティマイザおよび監視・命令／制御サブシステムを有することができる。太陽電池パネル５０４／５０６／５０８／５０９／５１１それぞれが、十字交差構造において相互接続されている「ｎ個の」太陽電池サブセル３２０を有する直列ユニット３１０のアレイを含む。
【００７７】
なお、システムレベルにおける調整は、依然としてＤＣ／ＡＣインバータ（図示せず）によって、または上述した実施形態のいずれかによって、実行できることにさらに留意されたい。
【００７８】
さらに図１２ａを参照し、図１２ａは、太陽電池パネル５０４／５０６／５０８／５０９／５１１（それぞれ任意選択で前述したように特徴付けることができる）のいくつかのストリング８４０を有する太陽電池アレイシステム８０２の別の例を示す概略図であり、太陽電池パネル５０４／５０６／５０８／５０９／５１１のストリング８４０は、並列に相互接続されている。太陽電池パネル５０４／５０６／５０８／５０９／５１１それぞれが、ＭＰＰＴオプティマイザおよび監視・命令／制御通信サブシステムを有する。太陽電池パネル５０４／５０６／５０８／５０９／５１１それぞれが、十字交差構造において相互接続されている複数の太陽電池サブセル３２０を有する直列ユニット３１０のアレイを含む。
【００７９】
中央処理装置７１０を有する中央制御サブシステム７００は、太陽電池パネル５０６／５０８／５０９／５１１の各ストリング８４０の電圧と、太陽電池パネル５０６／５０８／５０９／５１１それぞれの電圧、電流、および出力電力とに関する測定データを受信する。太陽電池パネル５０６／５０８／５０９／５１１からのデータを受信機７４２を通じて受信した後、中央処理装置７１０は、監視データを送信機７４０を通じて顧客のＰＣおよび電話に送る。
【００８０】
中央制御サブシステム７００は、動作可能に結合されている遠隔のコンピュータまたは遠隔のスマートモバイル機器（７５０）からの情報（例えば、特定のパネル５０６／５０８／５０９／５１１または太陽光パネルのアレイ全体を有効にする、または無効にするなどの命令、および／または、別の命令もしくは情報）を受信するように、さらに構成することができる。
【００８１】
なお、中央制御サブシステム７００は、太陽電池アレイモジュール５０６／５０８／５０９／５１１それぞれと、無線を通じて、または有線通信手段を通じて、通信することができることに留意されたい。
【００８２】
なお、システムレベルにおける調整は、依然としてＤＣ／ＡＣインバータ（図示せず）によって、または上述した実施形態のいずれかによって、実行できることにさらに留意されたい。
【００８３】
図１２ｂは、並列に接続されているいくつかの太陽電池パネル５０６／５０８／５０９／５１１（それぞれ任意選択で前述したように特徴付けることができる）を有する太陽電池アレイシステム８０３の例を示す概略図である。太陽電池パネル５０６／５０８／５０９／５１１それぞれが、ＭＰＰＴオプティマイザおよび監視・命令／制御サブシステムを有することができる。太陽電池パネル５０６／５０８／５０９／５１１それぞれが、十字交差構造において相互接続されている「ｎ個の」太陽電池サブセル３２０を有する直列ユニット３１０のアレイを含む。
【００８４】
中央処理装置７１０を有する中央制御サブシステム７００は、太陽電池パネル５０６／５０８／５０９／５１１の各ストリング８４０の電圧と、太陽電池パネル５０６／５０８／５０９／５１１それぞれの電圧、電流、および出力電力とに関する測定データを受信する。太陽電池パネル５０６／５０８／５０９／５１１からのデータを受信機７４２を通じて受信した後、中央処理装置７１０は、監視データを送信機７４０を通じて顧客のＰＣおよび電話に送る。
【００８５】
中央制御サブシステム７００は、動作可能に結合されている遠隔のコンピュータまたは遠隔のスマートモバイル機器７５０からの情報（例えば、特定のパネル５０６／５０８／５０９／５１１または太陽光パネルのアレイ全体を有効にする、または無効にするなどの命令、および／または、別の命令もしくは情報）を受信するように、さらに構成することができる。
【００８６】
なお、中央制御サブシステム７００は、太陽電池アレイモジュール５０６／５０８／５０９／５１１それぞれと、無線を通じて、または有線通信手段を通じて、通信することができることに留意されたい。
【００８７】
なお、システムレベルにおける調整は、依然としてＤＣ／ＡＣインバータ（図示せず）によって、または上述した実施形態のいずれかによって、実行できることにさらに留意されたい。
【００８８】
照射量の条件（すなわち太陽電池への光の照射）および／または温度が変わることに起因してＭＰＰが変化する結果としての、システムのパネルアレイの電力損失の問題に対処するため、図１３ａおよび図１３ｂに示したように、ＭＰＰ追従制御装置を有するＤＣ／ＡＣインバータ９５０が使用される。
【００８９】
図１３ａは、例えばｍ＊ｎ枚の太陽電池パネル５００／５０２／５０４／５０６／５０８（各パネルが太陽電池３１０／３２０の十字交差マトリクスを含む）を有する太陽電池アレイシステム９００の例を示す概略図であり、太陽電池アレイシステム９００は共通のＤＣ／ＡＣインバータ９５０を含む。しかしながらこの解決策は、太陽光システムのレベルで機能し、太陽電池アレイモジュールのレベルでは機能しない。したがってこの解決策では、各太陽電池アレイモジュールをそのＭＰＰにおいて動作させる（これによりシステム全体にわたり、より高い効率が提供される）ことは可能にならない。
【００９０】
図１３ｂは、例えば並列に接続されている太陽電池パネル５０６／５０８／５０９／５１１（各パネルが太陽電池３１０／３２０の十字交差マトリクスを含む）を有する太陽電池アレイシステム９０２の例を示す概略図である。太陽電池パネル５０６／５０８／５０９／５１１それぞれは、並列に相互接続される前に、ＤＣ／ＡＣインバータ９５０に直列に接続されている。
【００９１】
図１３ｃは、例えば並列に接続されている太陽電池パネル５０６／５０８／５０９／５１１を有する太陽電池アレイシステム９０４の例の概略図であり、太陽電池パネル５０６／５０８／５０９／５１１それぞれが、ＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換する直列に結合されたインバータ９５０に、ＤＣ電圧を提供する。太陽電池パネル５０６／５０８／５０９／５１１は、それぞれのＤＣ電圧がＡＣ電圧に変換される前と、それぞれのＤＣ電圧がＡＣ電圧に変換された後の両方に、並列に接続されている。
【００９２】
図１３ｄは、例えば並列に接続されている太陽電池パネル５０６／５０８／５０９／５１１を有する太陽電池アレイシステム９０６の例の概略図であり、太陽電池パネル５０６／５０８／５０９／５１１それぞれが、ＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換する直列に結合されたインバータ９５０に、ＤＣ電圧を提供する。太陽電池パネル５０６／５０８／５０９／５１１は、それぞれのＤＣ電圧がＡＣ電圧に変換される前と、それぞれのＤＣ電圧がＡＣ電圧に変換された後の両方に、並列に接続されている。しかしながら、太陽電池アレイシステム９０４とは異なり、それぞれのＤＣ電圧がＡＣ電圧に変換される前に並列に接続されている太陽電池パネル５０６／５０８／５０９／５１１の並列接続それぞれが、スイッチ５１２（一般には制御可能スイッチ）によって切替可能である。
【００９３】
本発明の別のバリエーションを、図１４〜図１６に示す。図１４は、本発明のいくつかの実施形態に係る太陽電池モジュール３０５ａの概略図であり、低いパネル電圧を所望のパネル出力電圧レベルまで昇圧する、またはＭＰＰを調整するためのDC/DC電圧コンバータ３５０が、太陽電池マトリクス３００の出力に接続されている。図１５は、本発明の別の実施形態に係る別の太陽電池モジュール３０５ｂの概略図であり、低いパネル電圧を所望のパネル出力電圧レベルまで昇圧する、またはＭＰＰを調整するための複数のDC/DC電圧コンバータ３５０が、太陽電池マトリクス３００の出力に接続されている。なお、DC/DC電圧コンバータ３５０は、プッシュプルコンバータ、アップコンバータ、フォワードコンバータ、最大電力点追従制御装置（ＭＰＰＴ）３５２、または他のタイプのコンバータ、またはこれらの組合せ、とすることができることに留意されたい。
【００９４】
太陽電池セル３１０の十字交差構造により、いずれかの太陽電池サブセル３２０が故障しているときに太陽電池モジュール３０５ａ／３０５ｂ（３０５）の電力損失が最小になる一方で、それら故障したサブセルに直列に接続されているサブセルによって生成される電流は失われず、故障したサブセルを迂回するように経路変更される。通常の太陽電池セル２１０ではなく太陽電池サブセル３２０を使用することによって、太陽電池モジュール３０５の中で生成される電流が相当に減少し、したがって、太陽電池セル３２０（または３１０）と外部導体２０４／３０４との間のはんだ箇所２１２／３１２における導電性損失に起因する電力損失と、太陽電池セル３２０の間の導体接続部、太陽電池のバスバー、太陽電池セルをセルのストリングに接続している導体、および太陽電池セルのストリングを接続箱に接続している導体、における導電性損失に起因する電力損失とが、が相当に減少する。
【００９５】
したがって、太陽電池モジュール３０５の全体的な電力損失を低減することによって、太陽電池モジュール３０５の出力電力が最大になる。
【００９６】
図１６は、本発明のいくつかの実施形態に係る太陽電池モジュール３０６の別の概略的な例であり、太陽電池マトリクス３００ａ’の出力に複数のDC/DC電圧コンバータ３５０が接続されている。太陽電池セル２１０および／または太陽電池サブセル３１０／３２０の多数の異なる組合せによって、さまざまな他の太陽電池モジュールを構成することができ、これらはすべて本発明の範囲内である。
【００９７】
図１７は、本発明のいくつかの実施形態に係る太陽電池モジュール３０８の別の例の概略図であり、図５ｂに示したような太陽電池マトリクスの出力に複数のDC/DC電圧コンバータ３５０が接続されており、これらのコンバータそれぞれの出力に複数のＭＰＰＴ装置３５２が接続されており、ＭＰＰＴ装置３５２の出力が並列にされている。
【００９８】
本発明は、いくつかの実施形態および例に基づいて説明されているが、これの実施形態および例をさまざまに変化させ得ることが理解されるであろう。このようなバリエーションは、本発明の趣旨および範囲からの逸脱としてみなされるものではなく、当業者に明らかであろう修正すべてが企図されている。
【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５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図７ｄ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図８ｄ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１３ｃ】
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【図１３ｄ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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