具有区段最大功率点跟踪的集成光伏面板制造技术

集成光伏面板具有一个或多个整体的DC-DC变换器电路。DC-DC变换器输入端口耦合到与给其它变换器馈电的PV设备分离的面板的至少一个光伏(PV)设备的区段。变换器具有用于操作变换器以将来自所耦合的光伏设备的最大功率传送到其输入端口的MPPT控制器。PV面板具有PV设备安装于的透明基板。层压材料将PV设备和变换器密封到基板。在实施方式中，面板具有与输出端口串联连接的多个变换器。集成PV面板提供PV设备的每个区段的汇总的最大功率。在一些实施例中，DC-DC变换器是完整的，具有电感器，在其它实施例中，由面板的多个变换器共用公共电感器，在特定的实施例中，公共电感器是面板的寄生电感。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请要求2011年10月31日提交的美国临时申请序列号61/553513的优先权，该临时申请通过引用被并入本文。具有不完整的、无电感器的、降压型DC-DC变换器的遍及整个面板的能量存储电感器的进一步讨论在2010年8月18日提交的美国临时申请序列号61/375012中可得到，该临时申请的内容通过引用被并入本文。
本文件涉及具有集成电子线路的光伏面板的领域。背景光伏(PV)面板常常用于给电池充电或通过市电并联逆变器向电网提供功率。然而，PV面板常常提供比从已知的设备效率和照明预期的更少的输出功率。PV面板可输送少于最佳功率的一个原因是，在一般条件下它们的最佳功率输出常常在与电池充电电压或其它恒定电压负载不完全匹配的电压下。这发生，部分地因为一般面板是温度敏感的，它们必须具有被串联连接以在高温下提供电池充电电压的足够的电池，这个电池数在低温下变得过量，在低温时PV电池产生其最佳输出电压。类似地，最佳功率输出电压可随着照明改变而改变。其它损耗当在面板中的任一个串联连接的PV电池比面板中的其它电池产生更少的电流时出现，阻碍额外的电路，PV电池的串联串的输出电流实际上被在最弱或被最多遮挡的电池中产生的光电流限制。因为遮挡影响在电池中产生的光电流，常常将电池的串联串的电流产生限制到该串的被最多遮挡的电池的电流产生，在相同的串联串中的未遮挡的电池可实质上产生比它们否则能够有的功率更少的功率。此外，电池的遮挡可随着一天的时间、日照角、障碍位置和甚至风吹下的叶子或面板上的其它残渣的位置而改变。最大功率点跟踪(MPPT)设备常常连接在PV面板的阵列和负载(例如电池)之间。它们一般具有将在面板电压下的输入功率转换成在负载电压下的用于负载的输出功率的DC-DC变换器以及试图找到PV面板的阵列产生最大功率时的面板电压的控制电路。MPPT设备的DC-DC变换器用来使面板和负载电压去耦。一般，MPPT设备未嵌在面板内，而是在面板的输出端或面板的阵列与负载之间用线连接的单独设备。
技术实现思路
集成光伏面板具有整体的DC-DC变换器电路，该电路具有适合于耦合到至少一个光伏设备、第一开关设备、第一和第二输出端及续流设备的输入端。变换器还具有适合于控制第一开关设备的切换的控制单元。PV面板具有PV设备被安装于的透明基板，至少一个PV设备给DC-DC变换器馈电。层压材料将第一PV设备和第一变换器电路密封到透明基板。在其它实施例中，面板具有与输出端串联连接的多个DC-DC变换器电路，每个变换器电路连接到单独的PV设备。在一些实施例中，DC-DC变换器是完整的，具有电感器，在其它实施例中，公共输出电感由面板的多个DC-DC变换器共用，在特定的实施例中，公共输出电感是面板的寄生电感。集成光伏面板具有整体的DC-DC变换器电路，该电路具有适合于耦合到至少一个光伏设备、第一开关设备、第一和第二输出端及续流设备的输入端。变换器还具有适合于控制第一开关设备的切换的控制单元。PV面板具有PV设备被安装于的透明基板，至少一个PV设备给DC-DC变换器馈电。层压材料将第一PV设备和第一变换器电路密封到基板。替代的集成PV面板具有透明基板，且PV设备的几个区段和粘合到基板的电子线路。每个区段具有多个PV设备，每个PV设备具有至少一个PV电池，每个区段的PV设备串联地电耦合到电子电路载体，电子电路载体例如是用于连接到PV设备的端子并包含变换器电路的印刷电路板(PCB)组件。包含在电子电路载体上或中的变换器电路具有至少第一开关设备、续流设备和适合于控制第一开关设备的切换以优化从PV设备到变换器电路的功率传送的控制单元。变换器电路的输出端是区段的输出端并且串联地电连接到面板端子。附图说明图1是具有多个区段的集成光伏(PV)面板的顶部平面简图，每个区段具有几个PV电池和MPPT控制设备。图2是图1的PV面板的实施例的电气示意图。图3是其中变换器输出端以串联-并联配置耦合的实施例的电气示意图。图4是变换器输出端以并联配置耦合的实施例的电气示意图。图5是具有MPPT控制器和完整的DC-DC变换器的区段的电气示意图。图6是具有MPPT控制器和降压变换器的不同配置的区段的电气示意图。图7是具有MPPT控制器和升压变换器的区段的电气示意图。图8是具有MPPT控制器和共用电感器变换器的区段的电气示意图。图9示出包含MPPT控制器和DC-DC变换器电路的印刷电路板(PCB)的平面图。图10是附接到带状线的区段的PV电池和PCB的图示。图11是附接到PV电池的带状线的横截面图示。图12是示出集成面板的层的放大横截面图。图13是被分成具有MPPT控制设备的区段的PV电池的替代布置的图示。图14是被分成具有MPPT控制设备的区段的PV电池的另一替代布置的图示，MPPT设备布置在区段之间的带中。图15是具有用于PV电池的两个相邻区段的DC-DC变换器和输入电容器的PCB的替代实施例的图示。图16是在区段中的单电池PV单元和带状线的布局的替代实施例的图示。图17是被分成具有MPPT控制设备的区段的PV电池的另一替代布置的图示，MPPT设备布置在区段之间的正方形图案中。图18示出在圆PV电池的顶层上使用的金属化图案。图19示出在用于安装在面板中的电池的区段的角处的圆PV电池的底层上使用的金属化图案。图20示出适合于在用于安装在面板中的电池的区段中的任何位置处的圆PV电池的底层上使用的金属化图案。图21示出具有作为电路载体的修改的集成电路封装的替代实施例。具体实施方式在图1中示出集成光伏(PV)面板100。这个面板具有例如可由单晶硅制造的多个PV电池单元102，虽然替代的实施例可具有包括其它材料(包括II-VI、III-V和I-III-VI材料例如铜铟镓硒)的PV电池单元。在实施例中，PV电池单元被制造为单个电池，在替代实施例中，每个电池单元由在单层或多层形式中的多个PV电池构成，并可具有在每个电池单元内部的集成串联和/或并联互连。每个电池单元具有至少一个正端子和至少一个负端子，可通过该正端子和该负端子从电池单元提取从入射在电池单元上的光产生的功率。电池单元102被组织成几个区段，例如区段106和区段107，其中每个区段具有至少一个电池单元102，且一般具有几个电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成光伏面板，包括：基板；以及一个或多个区段，每个区段包括：DC‑DC变换器，其包括输入端口和输出端口，以及光伏部分，其包括电耦合到所述DC‑DC变换器的所述输入端口的一个或多个互连光伏(PV)电池单元；以及将每个PV电池单元和每个DC‑DC变换器密封到所述基板的材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.31 US 61/553,513;2012.10.26 US 13/662,1661.一种集成光伏面板，包括：
基板；以及
一个或多个区段，每个区段包括：
DC-DC变换器，其包括输入端口和输出端口，以及
光伏部分，其包括电耦合到所述DC-DC变换器的所述输入端口的
一个或多个互连光伏(PV)电池单元；以及
将每个PV电池单元和每个DC-DC变换器密封到所述基板的材料。
2.如权利要求1所述的集成光伏面板，所述一个或多个区段包括多个
区段。
3.如权利要求2所述的集成光伏面板，所述多个区段中的至少两个区
段的所述DC-DC变换器的输出端口串联地电耦合。
4.如权利要求2所述的集成光伏面板，还包括与所述多个区段中的至
少一个区段的所述DC-DC变换器的所述输出端口串联地电耦合的能量存
储电感器。
5.如权利要求2所述的集成光伏面板，其中，面板互连的寄生电感用
作与所述多个区段中的至少一个区段的所述DC-DC变换器的所述输出端
口串联地耦合的能量存储电感器。
6.如权利要求2所述的集成光伏面板，所述多个区段中的至少两个区
段的所述DC-DC变换器的输出端口并联地电耦合。
7.如权利要求2所述的集成光伏面板，其中：
所述多个区段的第一子集的所述DC-DC变换器的输出端口串联地电
耦合以形成第一组区段；
所述多个区段的第二子集的所述DC-DC变换器的输出端口串联地电
耦合以形成第二组区段；
所述第一组区段和所述第二组区段中的每一组区段均包括至少两个区
段；以及
所述第一组区段中的每个区段不同于所述第二组区段中的每个区段。
8.如权利要求7所述的集成光伏面板，所述第一组区段与所述第二组
区段并联地电耦合。
9.如权利要求8所述的集成光伏面板，还包括：与所述第一组区段串
联地电耦合的第一能量存储电感器；以及与所述第二组区段串联地电耦合
的第二能量存储电感器。
10.如权利要求2所述的集成光伏面板，所述多个区段被布置在单个
列中。
11.如权利要求2所述的集成光伏面板，所述多个区段的第一子集被
布置在第一列中，所述多个区段的第二子集被布置在第二列中，所述第二
列不同于所述第一列。
12.如权利要求11所述的集成光伏面板，所述多个区段包括在所述第
一列中的第一区段和在所述第二列中的第二区段，所述第一区段和所述第
二区段在公共行中，所述第一区段的所述DC-DC变换器和所述第二区段的
所述DC-DC变换器是公共组件的一部分。
13.如权利要求12所述的集成光伏面板，所述第一区段的所述DC-DC
变换器和所述第二区段的所述DC-DC变换器共用公共电路板。
14.如权利要求2所述的集成光伏面板，其中：
所述多个区段中的每个区段具有带有相对的第一角和第二角的矩形形

\t状；以及
在所述多个区段中的每个区段中：
所述区段的所述输出端口的正输出节点延伸到所述第一角，并且
所述区段的所述输出端口的负输出节点延伸到所述第二角。
15.如权利要求14所述的集成光伏面板，所述多个区段被布置成使得
至少一个第一角相邻于至少一个第二角。
16.如权利要求15所述的集成光伏面板，还包括汇流条，所述汇流条
适合于：
将所述多个区段之一的所述正输出节点延伸到所述区段的所述第一
角；以及
将所述区段的所述输出端口连接到所述多个区段中的相邻区段的所述
输出端口。
17.如权利要求15所述的集成光伏面板，还包括汇流条，所述汇流条
适合于：
将所述多个区段之一的所述负输出节点延伸到所述区段的所述第二
角；以及
将所述区段的所述输出端口连接到所述多个区段中的相邻区段的所述
输出端口。
18.如权利要求14所述的集成光伏面板，所述多个区段被布置成使得
每个第一角相邻于相应的第二角。
19.如权利要求18所述的集成光伏面板，所述多个区段包括至少三个
区段，所述至少三个区段被布置成使得一些所述第一角相邻于两个第二角。
20.如权利要求19所述的集成光伏面板，所述多个区段被布置在两个
不同的列中，使得至少一个第一角相邻于在所述两个不同的列的每个列中

\t的第二角。
21.如权利要求18所述的集成光伏面板，所述多个区段中的每个区段
具有由所述区段的所述第一角和第二角界定的第一侧，其中：
所述多个区段的第一子集被布置成使得所述第一子集的每个区段的所
述第一侧根据第一轴来定向；
所述多个区段的第二子集被布置成使得所述第二子集的每个区段的所
述第一侧根据第二轴来定向；
所述多个区段的第三子集被布置成使得所述第三子集的每个区段的所
述第一侧根据第三轴来定向；
所述多个区段的第四子集被布置成使得所述第四子集的每个区段的所
述第一侧根据第四轴来定向；
所述第一轴平行于所述第二轴但相对于所述第二轴偏移；
所述第三轴平行于所述第四轴但相对于所述第四轴偏移；并且
所述第一轴和所述第二轴垂直于所述第三轴和所述第四轴。
22.如权利要求2所述的集成光伏面板，每个DC-DC变换器包括相应
的变换器组件，所述多个区段中的至少一些区段占据在所述基板上的矩形
空间，使得所述区段的所述DC-DC变换器的变换器组件相邻于所述矩形空
间的第一侧。
23.如权利要求22所述的集成光伏面板，每个变换器组件包括电路板。
24.如权利要求2所述的集成光伏面板，每个DC-DC变换器包括共同
形成所述DC-DC变换器的所述输入端口和所述输出端口的第一端子、第二
端子和第三端子。
25.如权利要求24所述的集成光伏面板，所述第一端子和所述第二端
子是输入端子，而所述第一端子和所述第三端子是输出端子。
26.如权利要求25所述的集成光伏面板，其中，每个DC-DC变换器
被配置成使得：
所述DC-DC变换器的所述第一端子是组合在一起的负输入端子和负
输出端子；
所述DC-DC变换器的所述第二端子是正输入端子；并且
所述DC-DC变换器的所述第三端子是正输出端子。
27.如权利要求25所述的集成光伏面板，其中，每个DC-DC变换器
被配置成使得：
所述DC-DC变换器的所述第一端子是组合在一起的正输入端子和正
输出端子；
所述DC-DC变换器的所述第二端子是负输入端子；并且
所述DC-DC变换器的所述第三端子是负输出端子。
28.如权利要求25所述的集成光伏面板，其中，每个DC-DC变换器
被配置成使得：
所述DC-DC变换器的所述第一端子是组合在一起的负输入端子和正
输出端子；
所述DC-DC变换器的所述第二端子是正输入端子；并且
所述DC-DC变换器的所述第三端子是负输出端子。
29.如权利要25所述的集成光伏面板，所述多个区段包括第一区段和
第二区段，所述第一区段的所述DC-DC变换器的所述第一端子电耦合到所
述第二区段的所述DC-DC变换器的所述第三端子。
30.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·耶尔格维奇，K·姚，A·J·斯特拉塔克斯，
申请(专利权)人：沃尔泰拉半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US