CN110574171A - 光伏设备 - Google Patents

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Abstract

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***都在其最佳工作点工作，每个PV子***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***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。

Description

光伏设备
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***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***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。
原则上，能够通过称为“电流匹配”的方案通过以下方式来解决该问题，即各个电池单元11、21被设计成使得它们输送相同大的电流。为了实现这一点，两个PV电池单元11、21的在相应光照下生成电流的光敏区域12、22可以彼此协调，其中第一电池单元11中的区域12由第一材料组成，并且第二电池单元21中的区域22由第二材料组成。在此假设：在区域12、22中产生的电流与相应区域12、22的表面面积成比例。相应地，区域12、22的表面面积以及数目可以如图2中所指示那样不同地选择，使得两个电池单元11、21最终输送相同大的电流。对此针对表面面积要选择的大小和数目在该情况下取决于相应材料。然而,在该上下文中，不同地形成的相叠的结构被证实在技术上是有问题的。
图2示出了由图1中虚线所指示的平面上y方向的视图，其中图2中的图示被选择为如同图1的电池单元1一个从另一个上翻转，使得两个层11、21现在并排。要解释的是，第一电池单元11的区域12的表面面积大于第二电池单元21的区域22的表面面积。在此，出于清楚的缘故，相应区域12、22的仅少量一些配备有附图标记。对于每个PV电池单元11、21适用：相应电池单元11、21的区域12、22串联连接成相应区域组13、23。此外，两个区域组13、23还依次电气连接，也就是说串联连接。
尽管匹配光敏区域12、22的表面面积的概念在理论上提供了对所述问题的解决方案。但是实际上被证实是，以该方式构造的串联PV电池单元组1的效率平均而言继续保持在理论可能值之下。这与以下事实有关：光强度实际上并非是时间上恒定的，而是一天中经受或强或弱的波动，这对不同电池单元生成的电压或电流有不同大小的影响。因此，基于硅的PV电池单元（Si电池单元）在高光强度（也就是说，例如在充足阳光）时以特别高的效率工作。然而，在较弱光下，这样的Si电池单元的效率跌至例如有机PV电池单元的效率以下，这些有机PV电池单元特别在扩散和弱光下具有相对高的效率。此外，假设不同的电池单元经受不同的老化影响和温度变化过程。因此，图2中图示的具有光敏区域的匹配表面面积的方案最终不是主要目标。
发明内容
因此，本发明的一个目的是说明用于高效光伏电池单元的替代方案。
该目的通过权利要求1中描述的PV设备以及权利要求10中解释的运行方法来实现。从属权利要求描述了有利设计方案。
根据本发明的PV设备具有多PV电池单元组，其具有至少一个第一电池单元类型的第一PV电池单元和第二电池单元类型的第二PV电池单元，其中第一和第二电池单元类型彼此不同，并且其中PV电池单元中的每个在光入射到相应PV电池单元上时提供电池单元电压U1、U2。此外设置了功率电子器件，其具有指派给第一PV电池单元的单独第一功率电子器件单元和指派给第二PV电池单元的单独第二功率电子器件单元。在相应PV电池单元中生成的电气电池单元电压U1、U2和对应电流产量I1、I2能够例如经由适当电气连接被馈送到指派给相应PV电池单元的单独功率电子器件单元。PV设备此外具有用于调节功率电子器件的调节设备。第一和第二功率电子器件单元现在能够借助于调节设备而彼此独立地运行，使得每个PV子***都在其最佳工作点工作，所述每个PV子***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器件单元。换言之，PV设备具有至少一个第一PV子***和第二PV子***，其中第一PV子***具有第一PV电池单元和第一功率电子器件单元，并且第二PV子***具有第二PV电池单元和第二功率电子器件单元。
对于这里提出的即使在可变光照强度下也不丧失其高效率的高效多PV电池单元组的设计，可以免去上面描述的“电流匹配”方案。串联PV电池单元组具有两个电流隔离的PV电池单元，这两个PV电池单元既不串联又不以其他方式直接电气连接。更确切地说，电池单元组的PV电池单元在光照下生成的电压及因此对应的电流分别被馈送到单独功率电子器件单元。通过为不同PV电池单元使用单独功率电子器件单元而实现了：每个PV电池单元可以在最佳工作点工作。
调节设备被设计为在运行每个PV子***的功率电子器件单元期间调节相应功率电子器件单元，使得指派给相应功率电子器件单元的PV电池单元的电流产量I1、I2和电池单元电压U1、U2的乘积最大。在该情况下，这里及后文当然假设：乘积应当“最大”的表述不一定意指或可能不一定意指在任意时间点所述乘积达到最大绝对值的精确点。这在技术上迄今为止也是无法实现的，因为馈送到调节设备的值实际上在一定范围内不断变化，使得在时间点T1的理论实际最大值在下一时间点T2已经不再是理论最大值。相应地，相应乘积应当“最大”的表述意指：在调节的范围内，分别如下进行调节，即功率电子器件单元分别被不断调整，使得相应电流-电压乘积朝着瞬时理论上可能的最大值来改变。事实上，即进行调节，使得在确定时间段内考虑的电流-电压乘积不变得更小。也就是说，对于已经达到了理论上可能的最大值的情况，该乘积应当变得更大或可以保持恒定。
调节设备可以出于此目的而工作，使得在调节相应功率电子器件单元时能够调整相应功率电子器件单元的输入电阻，从而指派给相应功率电子器件单元的PV电池单元的电流产量I1、I2和电池单元电压U1、U2的乘积最大。
特别是，调节设备被设计为独立于彼此地调节功率电子器件单元。为此，调节设备可以具有例如与PV子***的数目对应数量的调节器。这些调节器例如可以被设计为所谓的PID调节器。
替代地或者附加地，PV设备具有传感器设备，其具有用于确定PV电池单元的温度和/或用于确定多PV电池单元组的环境温度的设备，其中描述温度和/或环境温度的一个或多个参数被馈送到调节设备作为输入变量。附加地或者替代地，传感器设备可以具有用于确定PV设备上（特别是第一PV电池单元上）入射的光强度的设备，其中描述光强度的参数被馈送到调节设备作为输入变量。同样附加地或者替代地，传感器设备可以具有用于确定PV设备上（特别是第一PV电池单元上）入射的光的光谱的设备，其中描述光谱的参数被馈送到调节设备作为输入变量。调节设备现在被设计为基于馈送到其的一个或多个输入变量来调节功率电子器件单元。
在此，调节设备被特别地设计为特别地基于查找表或以基于模型的方式来实施调节，使得根据每个功率电子器件单元的一个或多个输入变量来确定和设置输入电阻，从而指派给相应功率电子器件单元的PV电池单元的电流产量I和电池单元电压U的乘积最大。
第一和第二电池单元类型被优选地选择，使得它们的PCE最大值（PCE=功率转换效率）位于不同光谱范围中。
对于第二PV电池单元，电池单元类型被特别选择为它的PCE最大值位于第一PV电池单元基本透明的光谱范围中。“基本透明”在该情况下应该意指与其他光谱范围相比，第一PV电池单元明显更少地吸收该特定光谱范围。当然必须假设第一PV电池单元原则上在对于本申请相关的每个光谱范围中具有一定的吸收程度，但是可以同样假设吸收程度在光谱的确定范围内相对低并因此“基本透明”。
例如，第一PV电池单元可以是基于钙钛矿的PV电池单元和/或第二PV电池单元可以是基于硅的PV电池单元。
在该情况下，调节设备被设计为调节指派给基于钙钛矿的第一PV电池单元的功率电子器件单元，使得第一PV电池单元的输出变量的滞后得到补偿。该补偿通过对应地调整调节器的运行参数（例如PID参数）来实现。
此外，调节设备被设计为实施对功率电子器件单元的调节，使得相应PV电池单元的老化和/或多PV电池单元组或个体PV电池单元的污损得到补偿。在此，再次寻求优化指派给相应功率电子器件单元的电流产量I和电池单元电压U的乘积，其中功率电子器件单元的输入电阻在这里也独立于彼此被设置。
在根据本发明的用于运行这样的具有开始提及的类型的多PV电池单元组、功率电子器件和调节设备的PV设备的方法中，第一和第二功率电子器件单元借助于调节设备而独立于彼此运行，使得每个PV子***都在其最佳工作点工作，所述每个PV子***分别具有PV电池单元之一和指派给所述PV电池单元的功率电子器件单元。
在运行每个PV子***的功率电子器件单元时，调节相应功率电子器件单元，使得指派给相应功率电子器件单元的PV电池单元的电流产量I1、I2和电池单元电压U1、U2的乘积最大。
在调节相应功率电子器件单元时，调整相应功率电子器件单元的输入电阻，使得指派给相应功率电子器件单元的PV电池单元的电流产量I1、I2和电池单元电压U1、U2的乘积最大。
调节设备优选地独立于彼此地调节功率电子器件单元。
又针对PV设备具有前述类型的传感器设备的情况，基于馈送到调节设备的一个或多个输入变量来调节功率电子器件单元。
在此，特别地基于查找表或以基于模型的方式来实施调节，使得根据每个功率电子器件单元的一个或多个输入变量来确定和设置输入电阻，以所述输入电阻，指派给相应功率电子器件单元的PV电池单元的电流产量I和电池单元电压U的乘积最大。在此，电池单元情形的老化曲线也可以被存储在查找表中。
对于每个功率电子器件，电压和电流电平因此被调整，使得实现相应PV电池单元的最大能量产量，也就是说，每个PV电池单元以指派给其的功率电子器件在它的最佳工作点工作。
可以例如通过调节相应功率电子器件的输入电阻来进行该调整，其中在连接到该功率电子器件的PV电池单元的电池单元电压U取决于光照的情况下，调节输入电阻对电流产量I有影响。PV电池单元在光照下生成的电压U和对应电流I的乘积描述了PV电池单元的能量产量。
通过借助于分开的功率电子器件单元而可能的单独调整，与具有电气固定耦合的PV电池单元的情形（其中一种电池单元类型实际上始终以次优方式运行）相比，这能够以明显更低的损耗实现。因此概念基于从具有公共电子器件的多PV电池单元组的个体电池单元的传统串联连接的迄今普遍存在的范例离开而朝个体PV电池单元的并行化概念转变，在所述并行化概念中，利用单独的主电子器件能够在最佳条件下运行两个PV电池单元并且能够在电子器件层面上叠加有用能量。
通过该方案，消除了不同PV电池单元的不同载流能力的所解释的缺点。同时，电池单元组的每个PV电池单元能够在其最佳工作点工作，也就是说，通过针对两个PV电池单元设置单独功率电子器件的方式，它们二者能够持续在各自最佳工作点工作。
所提出的方案还解决了多PV电池单元组的另一有问题的方面：PV电池单元通常经历老化过程。在根据现有技术的电池单元组的电池单元的常规串联连接中，这不可避免地导致个体电池单元的协调的失谐。该影响在根据本发明的方案中不再起作用。
另外，通过免去“电流匹配”而得出对于个体电池单元的宽泛的设计自由度。因此，例如，可以尽可能自由地选择电池单元组的两个PV电池单元的表面面积，也就是说，分别可以使用最优地适应相应技术的电池单元表面面积。当然，可以同样使用相同大小的相叠的PV电池单元。这在对于个体PV电池单元使用薄膜***是尤其有利的，在所述薄膜***中，层边界和对应台阶常常构成对于沉积在其上的层的技术障碍。
通过上述将电池单元组拆分成个体电池单元并特别地使用单独独立的功率电子器件，可以使用对于相应PV电池单元优化的电子器件。根据本发明，由于单独电子器件，除了调整相应最佳工作点之外，还可以解决特别在新型的基于钙钛矿的PV电池单元中出现的有问题主题。例如，在基于钙钛矿的电池单元中表现出电池单元的输出特性值的滞后，也就是说，电池单元的输出特性根据电池单元的之前运行来改变。这能够例如通过调整基于钙钛矿的PV电池单元的功率电子器件中集成的PID调节器的PID参数而得到补偿。
与常规PV电池单元不同，基于钙钛矿的PV电池单元此外常常展现所谓的起动效应，所述起动效应在于在恒定光照下只有在电池单元开始运行后的一定延迟时间之后才实现电池单元的最大效率，所述最大效率常称为“功率转换效率”（PCE）。与基于钙钛矿的电池单元不同，基于硅的PV电池单元的PCE在开始运行之后几乎立即达到。又由于分开的功率电子器件单元和不同PV子***的单独调节，两个子***都能够在最佳工作点工作。尽管在起动效应的影响期间与其他电池单元的产量相比减小了基于钙钛矿的电池单元的能量产量，但是由于单独调节的可能性对于现有情况而言仍然是最佳的。
该概念不仅能够应用在基于钙钛矿和基于硅的电池单元的组合的情况中，而且原则上能够应用于与诸如薄膜太阳能电池单元的其他PV电池单元类型或与III/V半导体电池单元的任意组合。
根据附图和对应描述，得出另外的优点和实施方式。
附图说明
下面参照附图更详细地解释本发明和示例性实施方式。那里，不同图中的等同组件使用相同附图标记来标识。
其中：
图1示出了根据现有技术的串联PV电池单元组，
图2示出了根据现有技术的串联PV电池单元组的横截面，
图3示出了根据本发明的PV设备，
图4示出了在典型PV电池单元的情况中电流产量I和电池单元电压U之间的关系，
图5示出了根据本发明的第一变体中的PV设备，
图6示出了根据本发明的第二变体中的PV设备。
不同图中的相同附图标记标识相同组件。
具体实施方式
图3示出了具有多PV电池单元组1的PV设备100，所述多PV电池单元组1具有第一电池单元类型的第一PV电池单元11（也就是说，具有在光照下提供电压U1的由第一材料制成的一个或多个第一光敏区域12）和第二电池单元类型的第二PV电池单元21（也就是说，具有同样在光照下提供电压U2的由第二材料制成的一个或多个第二（未图示）光敏区域22）。具有两个PV电池单元11、21的多PV电池单元组1因此是串联PV电池单元组。出于简单的缘故，下面通常使用相应PV电池单元生成电压（或类似物）的表述，然而这意指这些电压由电池单元的相应光敏区域生成。
电池单元组1在运行期间被布置成使得第一PV电池单元11面向光源、例如太阳。由光源发射并且入射到电池单元组1上的光L因此首先遇到第一PV电池单元11，这以已知的方式导致第一PV电池单元11或其由第一材料制成的光敏区域12生成第一电池单元电压U1。在穿过第一PV电池单元11之后，相应的剩余光落到第二PV电池单元21上，这同样以已知的方式导致第二PV电池单元21或其由第二材料制成的光敏区域22生成第二电池单元电压U2。
有利地，两种电池单元类型被选择为使得不同电池单元11、21的也称为“功率转换效率”（PCE）的最大效率位于不同光谱范围中。特别地，对于第二PV电池单元21，电池单元类型被选择为它的PCE最大值位于第一PV电池单元11基本透明的光谱范围中。“基本透明”在此应该意指与其他光谱范围相比，第一PV电池单元11明显更少地吸收该特定光谱范围。当然必须假设：第一PV电池单元11原则上在对于本申请相关的每个光谱范围中都具有一定的吸收程度，但是可以同样假设吸收程度在光谱的确定范围内相对低并且电池单元11因此对该光谱范围“基本透明”。
在示出的示例中，第一PV电池单元11是基于钙钛矿的PV电池单元，也就是说，第一PV电池单元11的光敏区域12具有钙钛矿材料。而第二PV电池单元21是基于硅的PV电池单元。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11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21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11通过的光或其至少一部分可以被硅电池单元21吸收。
PV设备100具有功率电子器件30，功率电子器件30具有第一功率电子器件单元31和第二功率电子器件单元32，其中功率电子器件单元31、32单独地且彼此独立地工作。第一功率电子器件单元31被指派给第一PV电池单元11，并且第二功率电子器件单元32被指派给第二PV电池单元21。在此，第一PV电池单元11和第一功率电子器件单元31形成电池单元组1的第一PV子***10。同样地，第二PV电池单元21和第二功率电子器件单元32形成电池单元组1的第二PV子***20。由PV电池单元11、21在光照下生成的电池单元电压U1、U2经由相应电气连接14、24被馈送到相应功率电子器件单元31、32。根据功率电子器件单元31、32的相应输入电阻而得出对应电流产量I1、I2。
PV设备1此外具有调节设备40，调节设备40被设计为在运行每个PV子***10、20的功率电子器件单元31、32期间调节相应功率电子器件单元31、32，使得指派给相应功率电子器件单元31、32的PV电池单元11、21的电流产量I1或I2和电池单元电压U1或U2的乘积最大。这导致相应PV子***10、20的能量产量最大，其中关键点在于针对PV子***10、20单独地且彼此独立地达到最佳工作点。
在该上下文中并且为了解释调节设备40的工作方式，图4针对典型PV电池单元示出了在恒定光照下电流产量I与电池单元电压U之间的关系。具有最大能量产量或最佳能量生产的最佳工作点位于图中有MAX标识的点处，在该点处，电池单元电压U和电流产量I的乘积最大。在可变使用条件中，也就是说例如在变化的光照条件下，由于电池单元组1的PV电池单元11、21的不同性质，必然出现PV电池单元11、21中至少一个不再在最佳工作点运行的情形，PV电池单元11、21的不同性质典型地对光强度和温度等的改变不同地作出响应。对于整个电池单元组1，这意味着其作为整体不能在最佳工作点进行使用。只有当形成电池单元组1的各个PV电池单元11、21或PV子***10、20各自自身在最佳工作点运行时，才可能在最佳工作点来运行电池单元组1。为了实现此，使用分开的功率电子器件31、32，因为单独地并且独立地使用功率电子器件允许单独地优化用于每个PV电池单元11、21或用于每个PV子***10、30的运行参数。
调节设备40现在被设计为在调节相应功率电子器件单元31、32时调整相应功率电子器件单元31、32的输入电阻并因此调整相应PV子***10、20中的电流产量I，使得电流产量I1或I2和电池单元电压U1或U2的乘积对于指派给相应功率电子器件单元31、32的PV电池单元11、21为最大，其中调节设备40特别地独立于彼此地调节功率电子器件单元31、32。对此，调节设备40可以具有例如与PV子***10、20的数目对应数量的调节器41、42，其中给每个功率电子器件单元31、32或每个PV子***10、20指派调节器41、42。这些调节器41、42例如可以被设计为所谓的PID调节器。
调节设备40或各个调节器41、42例如工作为使得对于每个PV子***10、20，其电流产量I1或I2以及电池单元电压U1或U2被单独地测量。具体地，例如，第一调节器41可以基于馈送到所述第一调节器的I1和U1的值来改变第一功率电子器件单元31的输入电阻，并且在此监视电流产量I1和电池单元电压U1或这些测量值的乘积。输入电阻然后被设置为使得如已经提及的，电流产量I1和电池单元电压U1的乘积最大，伴随第一PV子***10的最大能量产量。第二PV子***42的调节器42通过改变第二功率电子器件单元32的输入电阻来以相同方式工作，使得第二PV子***20的电流产量I2和电池单元电压U2的乘积最大，伴随第二PV子***20的最大能量产量。借助于功率电子器件单元31、32与调节器41、42之间由双箭头指示的电气连接43、44，相互连接的组件31、41或32、42因此如下相互作用，即调节器41、42被提供电流和电压值I1、I2、U1、U2，并且调节器41、42基于这些值在调节功率电子器件单元的输入电阻方面来影响功率电子器件单元31、32。
附加于或替代于上面解释的基于电流和电压测量的途径，调节设备40可以被馈送来自传感器设备50的数据。传感器设备50具有用于确定PV电池单元11、21的温度和/或用于确定串联PV电池单元组1的环境温度的设备51。描述温度和/或环境温度的一个或可能多个参数被馈送到调节设备40和单独的调节器41、42作为输入变量。替代地或附加地，传感器设备50可以具有用于确定多PV电池单元组1上并且特别是第一PV电池单元11上入射的光强度的设备52，其中描述光强度的参数被馈送到调节设备40或调节器41、42作为输入变量。此外，传感器设备50可以具有用于确定多PV电池单元组1上并且特别是第一PV电池单元11上入射的光的光谱的设备53，其中描述光谱的参数被馈送到调节设备40或调节器41、42作为输入变量。调节设备40现在被设计为基于馈送到其的一个或多个输入变量来调节功率电子器件单元31、32，使得指派给相应功率电子器件单元31、32的PV电池单元11、21的电流产量I和电池单元电压U的乘积最大。这又可以通过对应地调整相应功率电子器件单元31、32的输入电阻来实现。输入电阻在该情况下被设置为的目标值可以例如以基于模型的方式来确定或者根据查找表来确定，使得根据每个功率电子器件单元31、32的一个或多个输入变量来从对应查找表确定和设置输入电阻，从而指派给相应功率电子器件单元31、32的PV电池单元11、21的电流产量I和电池单元电压U的乘积最大。
此外，借助调节设备40还可以观察并且必要时考虑电池单元11、21的老化过程。如果找到最佳工作点的效力在两个功率电子器件单元31、32中被监视，则可以输出关于电池单元之一的降级的警告，或者可以监视老化状态。
一般适用：太阳能电池单元的污损（特别是在干旱荒漠地区）由于灰尘的沉积而发生，还常常由于含盐的气溶胶而被加强。在潮湿和自然的地区，污损由于（绿色）细胞移植而发生，并且在工业地区，污损由于例如烟尘的颗粒的沉积而发生。灰尘沉积和绿色细胞具有清晰可辨的颜色，并且因此改变到达实际PV电池单元的光的光谱成分。在初看似乎无色的烟尘沉积的情况下（也就是说基本黑色），在更准确地观察下变得清楚是，深色的烟尘颗粒也具有光谱相关的光吸收。而在表面有机械改变的情况下，例如由于沙粒而生成无光泽表面，发生光的散射，而并不是首先发生光谱偏移。在光的光谱成分由于污损而导致改变的情况下，不可避免地存在串联电池单元1的两个光谱上不同的PV个体电池单元11、21的电流生成的失谐。尽管污损仍能够一如既往地稳定地最优地运行两个电池单元11、21的唯一可能性是根据上面描述的方案分开地控制两个电池单元或者独立单独地调节两个PV子***10、20，在所述方案中，对于每个子***10、20调节相应功率电子器件单元31、32，使得指派给相应功率电子器件单元31、32的PV电池单元11、21的电流产量I和电池单元电压U的沉积最大。而且，在其中可以补偿PV电池单元11、21的污损并以相同方式补偿PV电池单元11、21的可能老化的应用中，所述调节如下地基于相应功率电子器件单元31、32的输入电阻的设置，即所述乘积最大。
这里提出的方案因此适于补偿各种各样的情形或环境条件，其中关键点在于独立于彼此地调节PV子***10、20或功率电子器件单元31、32。
图5示出了PV设备100的一个实施方式，其中降低了电池单元组1与功率电子器件40之间的布线耗费。为此，电池单元11、21被设置到共同电位上或彼此连接，使得仅必须引导3个电线至功率电子器件40。
图6中示出的实施方式引起：能够最小化个体电池单元11、21的总体出现的电压并因此最小化对布线绝缘的要求。为此，布置两个电池单元11、21，使得它们的电压U1、U2彼此相反。这在常规串联PV电池单元组的情况下当然是不合理的，但是在这里可以被有利地应用。还可选地合理的是，如在图5中图示的实施中那样，将电池单元11、21的彼此相对的端子置于共同电位上。

Claims (15)

1.一种PV设备（100），具有
-多PV电池单元组（1），其具有至少一个第一电池单元类型的第一PV电池单元（11）和第二电池单元类型的第二PV电池单元（21），其中第一和第二电池单元类型彼此不同，并且其中PV电池单元（11、21）中的每个在光入射到相应PV电池单元（11、21）上时提供电池单元电压U1、U2，
-功率电子器件（30），其具有被指派给第一PV电池单元（11）的单独第一功率电子器件单元（31）和被指派给第二PV电池单元（22）的单独第二功率电子器件单元（32），其中在相应PV电池单元（11、21）中生成的电池单元电压U1、U2和对应电流产量I1、I2能够馈送到被指派给相应PV电池单元（11、21）的单独功率电子器件单元（31、32），
-调节设备（40），用于调节功率电子器件（30），
其中
-第一功率电子器件单元（31）和第二功率电子器件单元（32）能够借助于调节设备（40）而彼此独立地运行，使得每个PV子***（10、20）都在其最佳工作点工作，所述每个PV子***分别具有PV电池单元（11、21）之一和指派给相应PV电池单元（11、21）的功率电子器件单元（31、32）。
2.根据权利要求1所述的PV设备（100），其特征在于，调节设备（40）被设计为在运行每个PV子***（10、20）的功率电子器件单元（31、32）期间调节相应功率电子器件单元（31、32），使得指派给相应功率电子器件单元（31、32）的PV电池单元（11、21）的电流产量I1、I2和电池单元电压U1、U2的乘积最大。
3. 根据权利要求2所述的PV设备（100），其特征在于，调节设备（40）被设计为在调节功率电子器件单元（31、32）时调整相应功率电子器件单元（31、32）的输入电阻，使得指派给相应功率电子器件单元（31、32）的PV电池单元（11、21）的电流产量I1、I2和电池单元电压U1、U2的乘积最大。
4. 根据权利要求1至3中一项所述的PV设备（100），其特征在于传感器设备（50），其具有
-用于确定PV电池单元（11、21）的温度和/或用于确定多PV电池单元组（1）的环境温度的设备（51），其中描述温度和/或环境温度的一个或多个参数被馈送到调节设备（40）作为输入变量，和/或
-用于确定所述PV设备（100）上、特别是第一PV电池单元（11）上入射的光强度的设备（52），其中描述光强度的参数被馈送到调节设备（40）作为输入变量，和/或
-用于确定所述PV设备（100）上、特别是第一PV电池单元（11）上入射的光的光谱的设备（53），其中描述光谱的参数被馈送到调节设备（40）作为输入变量，
其中
-调节设备（40）被设计为基于馈送到其的一个或多个输入变量来调节功率电子器件单元（31、32）。
5.根据权利要求4所述的PV设备（100），其特征在于，调节设备（40）被设计为特别地基于查找表或以基于模型的方式来实施调节，使得根据每个功率电子器件单元（31、32）的一个或多个输入变量来确定和设置输入电阻，从而指派给相应功率电子器件单元（31、32）的PV电池单元（11、21）的电流产量I和电池单元电压U的乘积最大。
6.根据权利要求1至5中一项所述的PV设备（100），其特征在于，第一和第二电池单元类型被选择使得它们的PCE最大值位于不同光谱范围中。
7.根据权利要求1至6中一项所述的PV设备（100），其特征在于，第一PV电池单元（11）是基于钙钛矿的PV电池单元和/或第二PV电池单元（21）是基于硅的PV电池单元。
8.根据权利要求7所述的PV设备（100），其特征在于，调节设备（40）被设计为调节指派给基于钙钛矿的第一PV电池单元（11）的功率电子器件单元（31），使得第一PV电池单元（11）的输出变量、特别是电池单元电压U1和电流产量I1的滞后得到补偿。
9. 根据权利要求1至8中一项所述的PV设备，其特征在于，调节设备（40）被设计为实施对功率电子器件单元（31、32）的调节，使得相应PV电池单元（11、21）的老化和/或多PV电池单元组（1）的污损得到补偿。
10.一种用于运行PV设备（100）的方法，所述PV设备（100）具有
-多PV电池单元组（1），其具有至少一个第一电池单元类型的第一PV电池单元（11）和第二电池单元类型的第二PV电池单元（21），其中第一和第二电池单元类型彼此不同，并且其中PV电池单元（11、21）中的每个在光入射到相应PV电池单元（11、21）上时提供电池单元电压U1、U2，
-功率电子器件（30），其具有被指派给第一PV电池单元（11）的单独第一功率电子器件单元（31）和被指派给第二PV电池单元（22）的单独第二功率电子器件单元（32），其中在相应PV电池单元（11、21）中生成的电池单元电压U1、U2和对应电流产量I1、I2被馈送到被指派给相应PV电池单元（11、21）的单独功率电子器件单元（31、32），
-调节设备（40），用于调节功率电子器件（30），
其中
-第一功率电子器件单元（31）和第二功率电子器件单元（32）借助于调节设备（40）而彼此独立地运行，使得每个PV子***（10、20）都在其最佳工作点工作，所述每个PV子***分别具有PV电池单元（11、21）之一和指派给相应PV电池单元（11、21）的功率电子器件单元（31、32）。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在运行每个PV子***（10、20）的功率电子器件单元（31、32）期间调节相应功率电子器件单元（31、32），使得指派给相应功率电子器件单元（31、32）的PV电池单元（11、21）的电流产量I1、I2和电池单元电压U1、U2的乘积最大。
12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在调节相应功率电子器件单元（31、32）时调整相应功率电子器件单元（31、32）的输入电阻，使得指派给相应功率电子器件单元（31、32）的PV电池单元（11、21）的电流产量I1、I2和电池单元电压U1、U2的乘积最大。
13. 根据权利要求10至12中一项所述的方法，其中所述PV设备（100）包括传感器设备（50），所述传感器设备（50）具有
-用于确定PV电池单元（11、21）的温度和/或用于确定多PV电池单元组（1）的环境温度的设备（51），其中描述温度和/或环境温度的一个或多个参数被馈送到调节设备（40）作为输入变量，和/或
-用于确定所述PV设备（100）上、特别是第一PV电池单元（11）上入射的光强度的设备（52），其中描述光强度的参数被馈送到调节设备（40）作为输入变量，和/或
-用于确定所述PV设备（100）上、特别是第一PV电池单元（11）上入射的光的光谱的设备（53），其中描述光谱的参数被馈送到调节设备（40）作为输入变量，
其中基于馈送到调节设备（40）的一个或多个输入变量来调节功率电子器件单元（31、32）。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，特别地基于查找表或以基于模型的方式来实施调节，使得根据每个功率电子器件单元（31、32）的一个或多个输入变量来确定和设置输入电阻，从而指派给相应功率电子器件单元（31、32）的PV电池单元（11、21）的电流产量I和电池单元电压U的乘积最大。
15.根据权利要求10至14中一项所述的方法，其特征在于，调节功率电子器件单元（31、32），使得由相应PV电池单元的老化引起的影响和/或由多PV电池单元组（1）的污损引起的影响得到补偿。
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