[发明专利]太阳能电池模块的具有电流旁路的保护电路

说明书

本发明涉及一种保护电路，用于电连接到太阳能电池模块的太 阳能电池上，具有一个保护设备，该保护设备在被遮蔽的太阳能电 池的情况下作为该被遮蔽的太阳能电池的电流旁路起作用。

用于电连接到太阳能电池模块的太阳能电池上的这种保护电 路，从实践中以多种多样的扩展方案被众所周知。这种电路部分地 也称作为太阳能电池的连接电路。

一般将多个太阳能电池联接成太阳能电池模块。为此，在太阳 能电池模块中要么存在太阳能电池的串联电路的可能性，要么存在 并联电路的可能性。通过太阳能电池的并联，太阳能电池的各个电 流相加成一个总电流。当然，并联的太阳能电池在此基本上应具有 相同的物理特性，使得太阳能电池的并联在实践中几乎没有得到贯 彻，尤其是也因为一个单个的太阳能电池已经可以提供若干安培的 电流，并且单个太阳能电池的输出电压典型地太小，以致于不能运 行像家用电器那样的电气设备。

因此在由单个太阳能电池组合太阳能电池模块时，常常串联这 些太阳能电池。但是如果太阳能电池模块在运行中部分地被遮蔽、 即太阳能电池模块的一个太阳能电池或多个太阳能电池较少地或甚 至没有得到太阳辐射，则在此可能产生问题。这种减少的太阳辐射 的原因例如可能在于太阳能电池的污染和/或树木、建筑物设施或建 筑物本身的阴影投放。

与均匀地在其整个面积上对太阳能电池模块的遮蔽相反，其中 所述遮蔽总的来说仅导致功率减小，在部分遮蔽的情况下产生以下 问题：共同的电流流过太阳能电池模块的串联的太阳能电池，其中 每个单个太阳能电池以其相应的电压对太阳能电池模块的总电压作 出贡献。如果现在太阳能电池被遮蔽，则该太阳能电池不再生成电 压，并且实际上以二极管处于截止方向来对抗太阳能电池模块中的 电流流通。但是这意味着，整个太阳能电池模块不再能够提供电流， 以致于影响到太阳能电池模块的整个功能。

此外适用的是，在被遮蔽的太阳能电池上施加与被遮蔽的太阳 能电池在串联电路中的位置有关的电压。如果施加在被遮蔽的太阳 能电池上的所述电压大于其截止电压(Sperrspannng)，则在太阳能 电池中导致击穿并因此导致持久的损坏。

即使如果通过击穿不导致太阳能电池的损坏，在被遮蔽的太阳 能电池中大的损耗功率被转换，使得被遮蔽的太阳能电池生热。这 种生热也可能导致对被遮蔽的太阳能电池以及对其相邻的太阳能电 池的损坏。

为了避免与部分被遮蔽的太阳能电池相关联的问题，采用与太 阳能电池反并联的保护设备、一般也就是旁路二极管。以此方式实 现，被遮蔽的太阳能电池虽然不再对太阳能电池模块的总电压提供 分量，但是仍然维持电流流通。太阳能电池模块因此展示出仅仅减 小的工作电压，但是不完全失效。此外，在被遮蔽的太阳能电池中 不再转换功率，使得可以避免对被遮蔽的太阳能电池的损坏。

原则上可以给太阳能电池模块的每一个太阳能电池分配恰好一 个旁路二极管。但是常常如此来进行，使得分别由一个共同的旁路 二极管来保护多个相继连接的太阳能电池、也就是所谓的太阳能电 池串。

因此，用于电连接到太阳能电池模块的太阳能电池上的保护电 路一般具有至少一个旁路二极管，常常具有多个旁路二极管。但是 与此相关联的问题是，通过在旁路二极管中所转换的功率大大使得 用于电连接太阳能电池模块的太阳能电池的保护电路变热，这在不 同的方面是不利的。

因此本发明的任务是，说明一种用于电连接到太阳能电池模块 的太阳能电池上的这种保护电路，该保护电路在运行中仅少量发 热。

从开始时所述的保护电路出发，通过以下方式解决前述任务， 即保护电路具有受控电子开关装置作为保护设备。

因此根据本发明规定，为了避免与部分被遮蔽的太阳能电池相 关联的上述问题，将受控电子开关装置采用为保护设备，使得可以 减少或完全避免旁路二极管的使用。通过由受控电子开关装置代替 旁路二极管，可以如下详述的那样实现开关装置的发热的减少，其 中所述受控电子开关装置在功能上基本上与旁路二极管作用相同。