[发明专利]钙钛矿太阳能电池在黑暗时的解耦

说明书

本发明涉及一种用于运行光伏模块(10)的方法。光伏模块(10)具有至少一个钙钛矿太阳能电池(11)。所述方法包括借助于与光伏模块(10)连接的调节装置(20)在最大功率点处至少暂时地运行光伏模块(10)，其中当射到光伏模块(10)上的电磁辐射(2)的照射强度未超过预定的阈值时，中断电能的提取。本发明还涉及一种光伏装置(1)，所述光伏装置(1)包括具有至少一个钙钛矿太阳能电池(11)的光伏模块(10)和与光伏模块(10)连接的调节装置(20)。

技术领域

本发明涉及一种用于运行光伏模块的方法，所述光伏模块具有至少一个钙钛矿太阳能电池。本发明还涉及一种光伏装置，所述光伏装置包括具有至少一个钙钛矿太阳能电池的光伏模块和与光伏模块连接的调节装置。

背景技术

在光伏设施中，通常借助于最大功率点跟踪(英文：Maximum Power PointTracking)(MPPT)来运行光伏模块。这是电子技术方法，其中调节光伏模块的电负载，使得从光伏模块中提取最大功率。光伏模块的最优运行点在时间上不是恒定的，而是与参数，例如照射照度、照射光谱和光伏模块的太阳能电池的温度相关。所使用的太阳能电池的类型(如单晶/多晶/非晶硅)也对最优运行点处在何处产生影响。通常持续地再调节最优运行点。

对于具有晶体硅太阳能电池的光伏模块来说，最大功率点跟踪是所创建的用于最大化所提取的功率的方法。

为了执行用于光伏模块的最大功率点跟踪方法，通常将调节装置与光伏模块(或一系列光伏模块)连接。调节装置预设也称为负载电阻的电阻。负载电阻被设定为，使得所述负载电阻对应于光伏模块的内电阻，在所述内电阻中，光伏模块的功率最大。在此在调节装置方面在进行功率调整的情况下运行光伏模块。

MPPT方法的挑战在于，可靠地且以尽可能小的能量耗费求取最优运行点。这例如在光伏设备部分蒙上阴影时是不容易的，因为在此可能仅求取调节装置的局部功率最大值而不是全局功率最大值。例如，在专利文献EP 1 750 193B1或EP 2 360 546B1中公开了用于尽可能可靠地求取光伏模块或光伏设备的全局功率最大值的对应的解决方案。

但是，在任何情况下，光伏模块必须连续地与调节装置连接，以便即使在太阳辐射漫射地射到光伏模块上的情况下、例如在多云或黄昏时，也能提取最大电功率。在夜里，即使当在完全黑暗的情况下无法从光伏模块中提取功率时，光伏模块也保持与调节装置连接。

近年来，研究钙钛矿例如CH₃NH₃PbI₃在太阳能电池中的可使用性。由于钙钛矿的光电特性，其原则上允许将电磁的辐射能量高效率地转换为电能。基于钙钛矿的太阳能电池、在下文中也称为钙钛矿太阳能电池的特征一方面在于，其在制造中是相对低成本的。另一方面，钙钛矿太阳能电池是关于传统的硅基太阳能电池的有吸引力的并且重要的替选方案，因为由于近年来在所述钙钛矿太阳能电池的效率从百分之几到如今高于25％方面快速取得的进步表明：可实现如下效率，其明显超过传统太阳能电池的效率。在此可考虑的是，单独地运行钙钛矿太阳能电池，或者以串联光伏模块、例如与晶体硅太阳能电池组合来运行钙钛矿太阳能电池。

具有钙钛矿太阳能电池的光伏模块目前至少尚无法市售获得。与此对应地也不存在关于具有钙钛矿太阳能电池的光伏模块的最优运行的知识。

在WO 2016/164718中描述一种用于PV设施的控制装置，其中求取辐射值。此外限定阈值。在低于阈值的情况下，PV系统能够与电负载分离。在此进行对PV设施的输出功率的监控/预测，即监测(串联电阻中的)变化。对于所述测量，电池必须提供功率并且需要对应的入射辐射。

从US 2018/259990 A1中同样获知一种钙钛矿PV电池的控制装置。

发明内容

在所述背景下，本发明提出如下目的：开发一种构思、开发一种用于运行包含一个或多个钙钛矿太阳能电池的光伏模块的高效的运行方法。