【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光伏电池组，还涉及一种具有电子电路的光伏电池组，该电子电路具有至少一个用于测量至少一个电压或至少一个电流的区域。
技术介绍
1、负责收集光伏电池能量的转换器是众所周知的。优选地，它们应该集成最大功率点跟踪机制，该机制由术语mppt(“最大功率点跟踪”)定义。该最大功率pmpp对应于工作点mpp，其特征在于也取决于照明水平的非常特定的电压vmpp和电流impp。
2、不同的技术是已知的，特别地，可以提及所谓的“扰动和观察”法，其包括周期性地扰动工作电压并观察所产生的功率变化，如专利申请wo 2013/105008a2中所描述的。根据这种变化的符号，功率扰动将被保持，或者相反，被逆转。总的来说，这种方法非常有效，但仍然存在一些缺点。具体来说，其缺点是振荡的风险以及电子设备的相对复杂性。这可能会显著影响低功率系统和制表应用中调节系统的耗电量。
3、另一种众所周知的方法是所谓的“空载电压”(“开路电压”)法，如参考具有电子电路3的光伏电池2模块1的图1可见。该方法包括周期性地测量太阳能电池2的空载电压voc(“开路”)并相应地调整工作电压，该工作电压理想地接近vmpp。一个简单的变型在于将空载电压乘以例如80％的恒定系数，然后相应地调节工作电压。该方法很容易在电子电路中实现，但它在所有照明条件下并不理想，因为vmpp/voc比根据照明情况并不完全是恒定的。更复杂的变型在于根据空载电压来调整该系数。应当预先确定电压的函数vmpp＝f(voc)，以便稍后能够通过电子调节(例如使用查找表)来近似该函数
4、“开路电压”法的一个缺点是需要中断能量收集一小段时间来测量空载电压voc。实际上，该测量的持续时间取决于太阳能电池以voc对其端子上不可避免的电容器(无论是固有的还是外部的)进行充电所需的时间。另外，测量voc的周期应适应照明的变化。就制表行业应用而言，可以考虑太阳能手表佩戴者在森林中移动的例子：在每一步、每次手臂运动时，接收到的光可能会发生显著变化，并且理想情况下工作电压应立即或频繁地(例如每秒一次)进行调整。实际上，以如此高的频率中断能量收集来测量电压voc是无效的。
5、图1示出了具有现有技术的电子电路3的太阳能电池2模块1，其使用如上文部分解释的用于测量空载电压的方法。现有技术的太阳能电池2模块1包括电子电路3以及连接在电子电路3的外侧的部件。太阳能电池或光伏电池2的形式可以是手表的表盘或边框或表镜，或手表的其他部分。
6、在模块1的一侧，太阳能电池2用于捕获光并将该光转换成电能，例如在第一电容器c1上加载的电压。在电容器c1上加载的电压vpv被提供给电子电路3中的开关控制器5。还提供了电感l1，用于与第一电容器c1以及开关控制器5的输入端vin连接，众所周知，开关控制器5用于“升压”型dc-dc转换器电路。
7、在开关控制器5中操作开关定时，以闭合便在确定的时间段布置在第一电容器c1与第二电容器c2之间的开关6，用于测量空载电压voc。该空载电压voc被提供给适配器4，其允许将要传输到开关集电极5的电压调整为对应于例如从适配器4导出的平均最大值的80％的值并相应地调整工作电压，理想而言接近vmpp。因此，所需的工作电压在输出端vsup处提供并加载到输出电容器cs上。
技术实现思路
1、因此，本专利技术提出了一种旨在成为光伏电池模块的一部分的光伏电池组，其具有允许执行光伏电池的电压或该光伏电池的电流的频繁且甚至永久的测量的电子电路。这允许快速调整电子电路或整个模块的工作点并克服现有技术的上述缺点。本专利技术使得即使在高频率下也能方便地测量电压并且克服了现有技术的上述缺陷。
2、当照明条件快速且频繁地变化时，这种优势甚至更大，这通常是活跃用户佩戴的手表的情况。光伏电池组中用于测量电压(例如空载电压)的部分或区域与用于捕获光能的部分或区域的电池组合允许在任何时间执行电压测量，而与具有电子电路的光伏电池模块的电子电路的工作频率无关。
3、为此，本专利技术涉及一种独立权利要求1中定义的光伏电池组。
4、该光伏电池组的具体实施例在从属权利要求2至20中定义。
5、为此，本专利技术还涉及根据独立权利要求21的具有电子电路的光伏电池模块，该电子电路具有用于测量电压或电流的区域。
6、该模块的具体实施例在从属权利要求22和23中定义。
7、用于所述具有电子电路的光伏电池模块的光伏电池组的优点在于：根据第一变型，光伏电池组包括用于捕获光能以将其转换成电能的第一或多个第一大尺寸光伏或太阳能电池，以及用于测量模块的电子电路中的电压或电流的独立的小尺寸第二光伏或太阳能电池。它可以包括例如连续测量空载电压或测量短路电流。
8、第一光伏电池可以由薄膜电池组成。
9、有利地，用于捕获旨在测量电压或电流的光能的部分或区域可以占据表示例如所有光伏电池的总表面积的1％的表面积。相反，例如通过连续操作模块的电子电路中的该电压(例如空载电压)或该短路电流的测量，这实际上允许获得至少10％以上的电能捕获，与现有技术相比这是一个相当大的优点。
10、该电池组的第一光伏电池是用于捕获光能的大尺寸光伏电池。该电池组中的第二光伏电池是小尺寸的并且旨在主要用于测量电压或电流，例如模块的电子电路中的空载电压voc或短路电流。当然，假设两种类型的光伏电池根据照明情况具有非常相似的空载电压voc。在本专利技术的制表应用中，第一太阳能电池可以集成到手表的表盘中或者直接与手表表盘的形状匹配，或者粘合到表镜上。具有两种类型的不同单元可能会具有美观缺陷，因为所述单元的边缘可能是可见的。另外，两个电池通过绝缘区域的物理分离往往会减少可用于能量收集的活性表面。然而，由于旨在用于具有电子电路的光伏电池模块的光伏电池组被粘合到表盘或表镜上，因此光伏电池组的可能可见的部分可以被制成为颜色与第一电池和/或第二电池相同，以免透过表镜来区分它们。另一个小的缺点是，通过在两个部分之间提供绝缘区域，这最大限度地减小了旨在捕获光能以将其转换成电能的第一电池的表面。
11、旨在成为具有电子电路的光伏电池模块的一部分的光伏电池组的另一个优点在于以下事实：根据第二变型，用于所述模块的光伏电池组包括ibc型(“叉指状背接触”的缩写)硅电池的特定特征。该想法在于为单晶衬底和前面的非晶层实现一个基本上单段的电池，并且通过扩散和金属化仅将后面的结构绝缘。换句话说，这包括借助于电池后部的两个电独立的p和n引脚或梳状体将ibc电池的小部分区域分配给电压(例如空载电压voc)的测量。假设该测量区域明显小于专用于能量收集的主要区域。
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1.一种光伏电池(2，12)的电池组(10)，其旨在成为具有电子电路(3)的光伏电池模块(1)的一部分，
2.根据权利要求1所述的电池组(10)，其特征在于，所述电池组(10)包括适于制造一个或多个光伏电池(2，12)的衬底(22；28)。
3.根据权利要求1所述的电池组(10)，其特征在于，所述电池组(10)包括在衬底(22；28)或支承件的顶面或所述衬底(22；28)或所述支承件的底面上的至少一个导电层(21，23；25，25’)，用以建立所述光伏电池(2，12)的电接触。
4.根据权利要求3所述的电池组(10)，其特征在于，所述导电层是布置在所述衬底(22)或所述支承件的顶面上的第一导电层(21)；以及，所述电池组(10)包括布置在所述衬底(22)或所述支承件的底面上的第二导电层(23)。
5.根据权利要求4所述的电池组(10)，其特征在于，所述第一导电层是总体上透明的第一导电层(21)，旨在将所述衬底固定在所述电池组的支承元件的一表面的下方。
6.根据权利要求1所述的电池组(10)，其特征在于，所述第一光伏电池(
7.根据权利要求1所述的电池组(10)，其特征在于，所述第一光伏电池(2)的材料为非晶硅。
8.根据权利要求5所述的电池组(10)，其特征在于，所述第二导电层(23)通过所述电池组(10)的形成于所述衬底(22)或所述第一光伏电池(2)中的周缘开口连接到所述第一导电层(21)。
9.根据权利要求8所述的电池组(10)，其特征在于，制造有绝缘体(P3)以限定所述第一光伏电池(2)；以及，制造有另一绝缘体(P13)以使所述第一光伏电池(2)独立于所述第二光伏电池(12)，以使所述第二光伏电池能够执行所述模块(1)中的电压或电流的测量。
10.根据权利要求8或9所述的电池组(10)，其特征在于，正极触点(Cp1)布置在所述第二导电层(23)的周缘上，以使所述第一导电层(21)在两个光伏电池的相同正电势下极化；以及，负极触点(Cn1)经由与边界(P2)绝缘的第二导电层(23)布置在所述衬底上的大的光伏电池(2)上；以及，另一个负极触点(Cn2)经由所述第二导电层(23)布置在所述衬底上的小的光伏电池(12)上。
11.根据前述权利要求中任一项所述的电池组(10)，其特征在于，所述电池组(10)的可见部分被制成为颜色与所述第一电池(2)和/或所述第二电池(12)相同，以免透过表镜来区分它们。
12.根据权利要求1所述的电池组(10)，其特征在于，所述电池组(10)包括衬底(28)，在所述衬底(28)的背面以交替且平行的方式形成有p型区域和n型区域，导电层布置在所述p型区域和n型区域上，同时被构造为限定第一梳状体(25)和第二梳状体(25’)，所述第一梳状体(25)的齿部布置在所述p型区域上方，而所述第二梳状体(25’)的齿部布置在所述n型区域上方。
13.根据权利要求12所述的电池组(10)，其特征在于，所述电池组(10)包括直接布置在所述衬底(28)的上表面上的至少一个钝化层(27)，而所述导电层布置在所述衬底(28)的下表面上。
14.根据权利要求12所述的电池组(10)，其特征在于，所述衬底(28)是由硅制成的晶体衬底。
15.根据权利要求13所述的电池组(10)，其特征在于，在所述钝化层(27)上布置有抗反射层(26)。
16.根据权利要求12所述的电池组(10)，其特征在于，所述p型区域和n型区域以及所述梳状体的齿部是直线型的。
17.根据权利要求12所述的电池组(10)，其特征在于，所述p型区域和n型区域以及所述梳状体的齿部是弯曲的或弓形的。
18.根据权利要求12所述的电池组(10)，其特征在于，所述第一梳状体(25)连接到第一正极触点(Cp1)，而所述第二梳状体(25’)连接到与所述第一光伏电池(2)连接的第一负极触点(Cn1)；以及，所述第二负极触点(Cn2)用于连接所述第二梳状体(25’)的第一齿部，或连接通过绝缘隔断部(P3)与所述第一和第二梳状体(25；25’)的其余部分绝缘的第一和第二梳状体的两个齿部。
19.根据前述权利要求中任一项所述的电池组(10)，其特征在于，所述第一太阳能或光伏电池(2)的形式为手表的表盘或表圈或表镜，或手表的其它部分。
20.根据前述权利要求中任一项所述的电池组(10)，其特征在于，所述光伏或太阳能电池(2，12)在一个或多个衬底晶片中制成，或者在一个或多个由玻璃、塑料或具有绝缘层的金属制成的材...
【技术特征摘要】
1.一种光伏电池(2，12)的电池组(10)，其旨在成为具有电子电路(3)的光伏电池模块(1)的一部分，
2.根据权利要求1所述的电池组(10)，其特征在于，所述电池组(10)包括适于制造一个或多个光伏电池(2，12)的衬底(22；28)。
3.根据权利要求1所述的电池组(10)，其特征在于，所述电池组(10)包括在衬底(22；28)或支承件的顶面或所述衬底(22；28)或所述支承件的底面上的至少一个导电层(21，23；25，25’)，用以建立所述光伏电池(2，12)的电接触。
4.根据权利要求3所述的电池组(10)，其特征在于，所述导电层是布置在所述衬底(22)或所述支承件的顶面上的第一导电层(21)；以及，所述电池组(10)包括布置在所述衬底(22)或所述支承件的底面上的第二导电层(23)。
5.根据权利要求4所述的电池组(10)，其特征在于，所述第一导电层是总体上透明的第一导电层(21)，旨在将所述衬底固定在所述电池组的支承元件的一表面的下方。
6.根据权利要求1所述的电池组(10)，其特征在于，所述第一光伏电池(2)是布置在衬底形式的支承件上的薄膜电池。
7.根据权利要求1所述的电池组(10)，其特征在于，所述第一光伏电池(2)的材料为非晶硅。
8.根据权利要求5所述的电池组(10)，其特征在于，所述第二导电层(23)通过所述电池组(10)的形成于所述衬底(22)或所述第一光伏电池(2)中的周缘开口连接到所述第一导电层(21)。
9.根据权利要求8所述的电池组(10)，其特征在于，制造有绝缘体(p3)以限定所述第一光伏电池(2)；以及，制造有另一绝缘体(p13)以使所述第一光伏电池(2)独立于所述第二光伏电池(12)，以使所述第二光伏电池能够执行所述模块(1)中的电压或电流的测量。
10.根据权利要求8或9所述的电池组(10)，其特征在于，正极触点(cp1)布置在所述第二导电层(23)的周缘上，以使所述第一导电层(21)在两个光伏电池的相同正电势下极化；以及，负极触点(cn1)经由与边界(p2)绝缘的第二导电层(23)布置在所述衬底上的大的光伏电池(2)上；以及，另一个负极触点(cn2)经由所述第二导电层(23)布置在所述衬底上的小的光伏电池(12)上。
11.根据前述权利要求中任一项所述的电池组(10)，其特征在于，所述电池组(10)的可见部分被制成为颜色与所述第一电池(2)和/或所述第二电池(12)相同，以免透过表镜来区分它们。
12.根据权利要求1所述的电池组(10)，其特征在于，所述电池组(10)包括衬底(28)，在所述衬底(28)的背面以交替且平行的方式形成有p型区域和n...
【专利技术属性】
技术研发人员：F·克洛普芬斯坦，J·拜拉特，
申请(专利权)人：ETA瑞士钟表制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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