BR112016019755B1

BR112016019755B1 - método para aplicação de campos elétricos a múltiplos painéis solares

Info

Publication number: BR112016019755B1
Application number: BR112016019755-0A
Authority: BR
Inventors: Robert P. Mcnamara; Douglas M. Raymond
Original assignee: Solarlytics, Inc.
Priority date: 2014-03-03
Filing date: 2015-03-03
Publication date: 2020-12-01
Also published as: AU2019202583A1; JP6838110B2; AU2019202592A1; IL266125A; CL2019003051A1; AU2017232123A1; JP2017514431A; PH12017500545A1; EA201691635A1; JP6578032B2; CN110086420A; SG10201912082PA; JP6807435B2; JP6313494B2; LT3114746T; EP3114746A1; NZ722832A; CY1121297T1; CN110061693A; PL3114746T3

Abstract

MÉTODO E SISTEMA PARA APLICAÇÃO DE CAMPOS ELÉTRICOS A MÚLTIPLOS PAINÉIS SOLARES. Sistema de gerenciamento de célula solar para aumentar a eficiência e a saída de potência de uma célula solar e métodos para produzir e utilizar a mesma. O sistema de gerenciamento proporciona um campo elétrico ao longo de uma ou mais células solares. O campo elétrico imposto exerce uma força sobre ambos os elétrons e buracos criados por luz incidente sobre a célula solar e acelera os pares elétron-buraco em direção aos eletrodos da célula solar. O sistema de gerenciamento de célula solar considera variações na configuração de células solares para maximizar a saída de potência das células solares. Os pares elétron- buraco acelerados têm uma menor probabilidade de recombinação dentro do material de semicondutor das células. Esta redução na taxa de recombinação elétron-buraco resulta em um aumento global da eficiência das células solares e maior saída de potência.

Description

CAMPO TÉCNICO

[0001] A presente divulgação refere-se genericamente a dispositivos fotovoltaicos e mais especificamente, mas não exclusivamente, a sistemas e métodos para maximizar a potência ou energia gerada e a eficiência global de uma ou mais células solares, por exemplo, através da aplicação e adaptação de um campo elétrico externo ao longo das células solares.

ANTECEDENTES

[0002] Uma célula solar (também chamada uma célula fotovoltaica) é um dispositivo elétrico que converte a energia da luz diretamente em eletricidade por um processo conhecido como “o efeito fotovoltaico”. Quando exposta à luz, a célula solar pode gerar e suportar uma corrente elétrica sem estar ligada a qualquer fonte de tensão externa.

[0003] A célula solar mais comum consiste de uma junção P-N 110 fabricada a partir de materiais semicondutores (por exemplo, silício), tal como em uma célula solar 100 mostrada na Fig. 1. Por exemplo, a junção p-n 110 inclui uma pastilha fina consistindo de uma camada ultrafina de silício do tipo n no topo de uma camada mais espessa de silício do tipo p. Onde essas duas camadas estão em contato, um campo elétrico (não mostrado) é criado junto à superfície superior da célula solar 100, e uma difusão de elétrons ocorre a partir da região de alta concentração de elétrons (o lado do tipo N da junção P-N 110) para a região de baixa concentração de elétrons (o lado do tipo P da junção P-N 110).

[0004] A junção p-n 110 é encapsulada entre dois eletrodos condutivos 101a, 101b. O eletrodo superior 101a ou é transparente à radiação incidente (solar) ou não cobre totalmente a parte superior da célula solar 100. Os eletrodos 101a, 101b podem servir como contatos de metal-semicondutores ôhmicos que são conectados a uma carga externa 30 que é acoplada em série. Embora mostrada como unicamente resistiva, a carga 30 pode também incluir ambos os componentes resistivos e reativos.

[0005] Quando um fóton atinge a célula solar 100, o fóton quer: passa direto através do material de célula solar — o que geralmente acontece para fótons de energia mais baixa; reflete a superfície da célula solar; ou de preferência, é absorvido pelo material de célula solar—se a energia de fóton for maior do que a lacuna da banda de silício—gerando um par elétron-buraco.

[0006] Se o fóton é absorvido, a sua energia é dada para um elétron no material de célula solar. Normalmente, este elétron está na banda de valência e está firmemente ligado em ligações covalentes entre os átomos vizinhos, e, portanto, incapaz de se mover muito. A energia dada ao elétron pelo fóton "excita" o elétron para a banda de condução, onde é livre para se movimentar dentro da célula solar 100. A ligação covalente de que o elétron era anteriormente uma parte, agora tem um elétron a menos—isto é conhecido como um buraco. A presença de uma ligação covalente em falta permite que os elétrons ligados de átomos vizinhos se movam para o buraco, deixando outro buraco para trás. Desta forma, um buraco também pode se mover de forma eficaz através da célula solar 100. Assim, os fótons absorvidos na célula solar 100 criam pares elétron-buraco móveis.

[0007] O par elétron-buraco móvel difunde ou deriva em direção aos eletrodos 101a, 101b. Normalmente, o elétron difunde/deriva em direção ao eletrodo negativo, e o buraco difunde/deriva em direção ao eletrodo positivo. A difusão de portadores (por exemplo, elétrons) é devida ao movimento térmico aleatório até o portador ser capturado por campos elétricos. A derivação dos portadores é acionada por campos elétricos estabelecidos através de um campo ativo da célula solar 100. Em células solares de película fina, o modo dominante de separação de portador de carga é derivação, acionada pelo campo eletrostático da junção p-n 110 que se estende através da espessura da célula solar de película fina. No entanto, para células solares mais espessas que tenham virtualmente nenhum campo elétrico na região ativa, o modo dominante de separação de portador de carga é a difusão. O comprimento de difusão de portadores menores (isto é, o comprimento que os portadores gerados por foto podem viajar antes de se recombinarem) deve ser grande em células solares mais espessas.

[0008] Em última análise, eletrões que são criados no lado do n-tipo da junção p- n 110, “coletados” pela junção p-n 110, e varridos para o lado do tipo n podem fornecer energia para a carga externa 30 (através do elétrodo 101a) e retornar para o lado do tipo P (através do elétrodo 101b) da célula solar 100. Depois de voltar para o lado tipo p, o elétron pode se recombinar com um buraco que foi criado quer como um par elétron-buraco no lado do tipo p ou varrido através da junção p-n 110 do lado do tipo n.

[0009] Como mostrado na Fig. 1, o par elétron-buraco percorre um caminho tortuoso desde o ponto onde o par elétron-buraco é criado até ao ponto onde o par elétron-buraco é coletado nos eletrodos 101a, 101b. Uma vez que o caminho percorrido pelo par elétron-buraco é longo, existe ampla oportunidade para o elétron ou um buraco se recombinarem com outro buraco ou elétron, cuja recombinação resulta em uma perda de corrente para qualquer carga externa 30. Dito de outra forma, quando um par elétron-buraco é criado, um dos portadores pode atingir a junção p-n 110 (um portador coletado) e contribui para a corrente produzida pela célula solar 100. Alternativamente, o portador pode se recombinar com nenhuma contribuição líquida para a corrente de célula. A recombinação de carga provoca uma queda na eficiência quântica (isto é, a percentagem de fótons que são convertidos em corrente elétrica, quando atingem a célula solar 100), e, por conseguinte, a eficiência global da célula solar 100.

[0010] Tentativas recentes para reduzir o custo e aumentar a eficiência das células solares incluem teste de vários materiais e diferentes técnicas de fabrico utilizadas para as células solares. Outra abordagem tenta melhorar a região de depleção formada em torno da junção p-n 110 para melhorar a movimentação de portadores de carga através da célula solar 100. Por exemplo, ver Patente dos EUA N°. 5.215.599, para Hingorani, et al. ("Hingorani"), depositado em 03 de Maio 3, 1991, e Patente dos EUA 8,466,582, para Fornage ("Fornage"), depositado em 02 Dezembro, 2011, reivindicando prioridade a uma data de depósito de 03 de Dezembro, 2010, as divulgações das quais são aqui incorporadas para referência na sua totalidade e para quaisquer usos.

[0011] No entanto, essas abordagens convencionais para melhorar a movimentação de portadores de carga através da célula solar 100 exigem uma modificação da estrutura fundamental da célula solar 100. Hingorani e Fornage, por exemplo, descrevem a aplicação de um campo elétrico externo à célula solar utilizando uma estrutura de célula solar modificada. A aplicação do campo elétrico externo requer uma tensão a ser aplicada entre os eletrodos que induz o campo elétrico (descrito em maior detalhe com referência à Equação 2, abaixo). Sem modificar a estrutura fundamental da célula solar 100, aplicar a tensão aos eletrodos existentes 101a, 101b da célula solar 100 encurta a tensão aplicada através da carga externa 30. Dito de outra forma, aplicar tensão aos eletrodos 101a, 101b da célula solar 100 é ineficaz para criar um campo elétrico externo e aumentar o movimento de portadores de carga. Assim, as abordagens convencionais, tais como as divulgadas em Hingoriani e Fornage—modificam necessariamente a estrutura fundamental da célula solar 100, tal como por inserção de um conjunto externo (e isolado eletricamente) de eletrodos sobre a base da célula solar 100. Existem diversas desvantagens nesta abordagem.

[0012] Por exemplo, os eletrodos externos devem ser colocados sobre a célula solar 100 durante o processo de fabricação—é virtualmente impossível adaptar os eletrodos externos a uma célula ou painel solar existente. Esta modificação do processo de fabricação aumenta significativamente o custo de produção e reduz o rendimento de produção. Adicionalmente, a colocação dos eletrodos externos ao longo do lado frontal, ou incidente, da célula solar 100 reduz a energia ótica que atinge a célula solar 100, produzindo assim uma saída de potência mais baixa.

[0013] Como uma outra desvantagem, para produzir melhoras significativas na potência de saída da célula solar 100, tensões consideráveis devem ser aplicadas aos eletrodos externos da célula solar 100. Por exemplo, Fornage divulga que as tensões na ordem dos "1000" volts devem ser colocadas sobre os eletrodos externos para o campo elétrico aplicado ser eficaz e aumentar a saída de potência da célula solar 100. A magnitude desta tensão requer treinamento especial para manutenção, bem como equipamento adicional de alta tensão e cabeamento que não existem atualmente em implementações de painéis solares já existentes ou novos. Como um exemplo, uma camada de isolamento entre os eletrodos externos e a célula solar 100 deve ser suficiente para suportar a alta tensão aplicada. No caso de falha da camada de isolamento, existe um risco significativo de danos não apenas à célula solar 100, mas também a todas as células solares 100 conectadas em série ou em paralelo com a célula solar falhada, bem como à carga externa 30.

[0014] Como outra desvantagem, a instalação típica da célula solar 100 pode introduzir fatores adicionais—tais como cabeamento adicional, hardware externo, e assim por diante—que podem afetar a saída de potência da célula solar 100. Por exemplo, múltiplas células solares 100 podem ser acopladas (em série e/ou paralelo) em conjunto para formar um painel solar 10 (mostrado nas Figs. 2A-D). Cada painel solar 10 pode então ser acoplado utilizando quaisquer meios adequados aqui descritos, incluindo, em paralelo, em série, ou uma sua combinação. Com referência às Figs. 2A-D, configurações de instalação típicas utilizando pelo menos um painel solar 10 são mostradas.

[0015] Os painéis solares 10 podem ser conectados quer em paralelo (Fig. 2A), em série (Fig. 2B), ou uma combinação destes (Fig. 2C). Em cada uma das Figs. 2A- C, os painéis solares 10 podem acionar uma carga, tal como um inversor 31. A Fig. 2A mostra um acoplamento em série dos painéis solares 10. Voltando à Fig. 2B, os painéis solares 10 são mostrados conectados em série e acionam o inversor 31. A Fig. 2C mostra uma instalação alternativa dos painéis solares 10 conectados tanto em paralelo como em série. Em ainda outra modalidade, a Fig. 2D mostra uma instalação—tipicamente encontrada em muitas instalações residenciais—onde cada um dos painéis solares 10 é conectado ao seu próprio inversor 31.

[0016] Cada método de conectar as células solares 100 e os painéis solares 10 requerem diferentes cabeamentos e métodos de instalação que alteram as características elétricas/comportamento, e a saída de potência correspondente, dos painéis solares conectados 10. Esforços convencionais para aumentar a eficiência das células solares raramente representam obstáculos de instalação, tais como os vários métodos para conectar múltiplas células solares 100 e/ou múltiplos painéis solares 10.

[0017] Em vista do acima exposto, existe uma necessidade de um sistema e método de células solares aperfeiçoados para aumentar a eficiência e saída de potência, tal como com o aumento da mobilidade dos pares elétron-buraco, em um esforço para superar os obstáculos e deficiências de sistemas de células solares convencionais acima mencionados.

SUMÁRIO

[0018] A presente divulgação refere-se a um sistema para otimizar uma saída de potência de pelo menos um dispositivo fotovoltaico e métodos para utilizar e fazer o mesmo. De acordo com um primeiro aspecto aqui divulgado, não é estabelecido um método de gerenciar um dispositivo fotovoltaico, o método compreendendo: • aplicação de um primeiro componente de um sinal de tensão a um dispositivo fotovoltaico, o primeiro componente representando um estado ligado para gerar um campo elétrico externo ao longo do dispositivo fotovoltaico selecionado; e • aplicação de um segundo componente do sinal de tensão ao dispositivo fotovoltaico selecionado, o segundo componente representando um ciclo desligado.

[0019] Em algumas modalidades do método divulgado, o método compreende ainda a aplicação do primeiro componente a um segundo dispositivo fotovoltaico selecionado simultaneamente com a referida aplicação do primeiro componente ao dispositivo fotovoltaico selecionado; e aplicação do segundo componente ao segundo dispositivo fotovoltaico selecionado simultaneamente com a referida aplicação do segundo componente ao dispositivo fotovoltaico selecionado.

[0020] Em algumas modalidades do método divulgado, a referida aplicação do primeiro componente compreende a aplicação de uma alta tensão de um pulso de tensão variável no tempo de um circuito pulsador de tensão, e em que a referida aplicação do segundo componente compreende desligar o circuito pulsador de tensão.

[0021] Em algumas modalidades do método divulgado, o método compreende ainda a sobreposição do primeiro componente na parte superior de uma tensão existente gerada pelo dispositivo fotovoltaico selecionado, em que a referida sobreposição do primeiro componente opcionalmente compreende a criação de uma referência negativa para o primeiro componente por meio de um circuito de elevação do injetor acoplado entre o referido circuito pulsador de tensão e o dispositivo fotovoltaico selecionado.

[0022] Em algumas modalidades do método divulgado, a referida aplicação do primeiro componente compreende conectar uma fonte de tensão e o dispositivo fotovoltaico em uma primeira posição de um comutador disposto entre a fonte de tensão e o dispositivo fotovoltaico selecionado, e em que a referida aplicação do segundo componente compreende desconectar a fonte de tensão e o dispositivo fotovoltaico selecionado em uma segunda posição do comutador.

[0023] De acordo com um outro aspecto aqui divulgado, é estabelecido um método de gerenciar pelo menos um dispositivo fotovoltaico, compreendendo: • permitir que um pulsador de tensão seja acoplado a um dispositivo fotovoltaico selecionado; e • aplicação de um sinal de tensão gerado pelo pulsador de tensão ao dispositivo fotovoltaico selecionado, o sinal de tensão tendo um primeiro estado para gerar um campo elétrico externo ao longo do dispositivo fotovoltaico selecionado e um segundo estado representando um ciclo desligado.

[0024] Em algumas modalidades do método divulgado, o método compreende ainda permitir a um circuito injetor de elevação ser acoplado entre o pulsador de tensão e o dispositivo fotovoltaico selecionado para proporcionar uma referência negativa para o primeiro estado.

[0025] Em algumas modalidades do método divulgado, o método compreende ainda aplicar o sinal de tensão a um segundo dispositivo fotovoltaico selecionado, a referida aplicação do sinal de tensão opcionalmente ao segundo dispositivo fotovoltaico selecionado ocorre simultaneamente com a referida aplicação do sinal de tensão ao dispositivo fotovoltaico selecionado.

[0026] Em algumas modalidades do método divulgado, o método compreende ainda permitir a um segundo circuito pulsador de tensão ser acoplado ao segundo dispositivo fotovoltaico selecionado para simultaneamente proporcionar um segundo pulso de tensão variável no tempo ao longo do segundo dispositivo fotovoltaico selecionado, o segundo pulso de tensão variável no tempo proporcionando o primeiro estado e o segundo estado.

[0027] Em algumas modalidades do método divulgado, a referida aplicação do sinal de tensão compreende a aplicação de uma tensão ajustável ao dispositivo fotovoltaico selecionado.

[0028] Em algumas modalidades do método divulgado, o método compreende ainda o controle de pelo menos um de uma frequência e uma duração do primeiro estado e do segundo estado por meio de um circuito de controle acoplado ao pulsador de tensão.

[0029] De acordo com um outro aspecto aqui divulgado, é estabelecido um método de gerenciar um ou mais dispositivos fotovoltaicos, compreendendo: • permitir que uma primeira porta de um comutador seja acoplada a um dispositivo fotovoltaico selecionado; • permitir que uma segunda porta do comutador seja acoplada a uma carga acionada pelo dispositivo fotovoltaico selecionado; • permitir que uma terceira porta do comutador seja acoplada a uma fonte de tensão, em que o comutador pode funcionar em uma primeira posição para proporcionar um trajeto de corrente entre o dispositivo fotovoltaico selecionado e a fonte de tensão, e uma segunda posição para proporcionar o trajeto de corrente entre o dispositivo fotovoltaico selecionado e a carga; e • aplicação de um sinal de tensão gerado pela fonte de tensão ao dispositivo fotovoltaico selecionado, o sinal de tensão tendo um primeiro estado para gerar um campo elétrico externo ao longo do dispositivo fotovoltaico selecionado quando o comutador estiver na primeira posição, e um segundo estado para proporcionar isolamento elétrico entre a fonte de tensão e a carga quando o comutador estiver na segunda posição.

[0030] Em algumas modalidades do método divulgado, o método compreende ainda: • permitir que uma primeira porta de um segundo comutador seja acoplada a um segundo dispositivo fotovoltaico selecionado. • permitir que uma segunda porta do segundo comutador seja acoplada à carga, a carga acionada pelo dispositivo fotovoltaico selecionado e pelo segundo dispositivo fotovoltaico selecionado; • permitir que uma terceira porta do segundo comutador seja acoplada à fonte de tensão, em que o segundo comutador pode funcionar em uma primeira posição para proporcionar um trajeto de corrente entre o segundo dispositivo fotovoltaico selecionado e a fonte de tensão, e uma segunda posição para proporcionar o trajeto de corrente entre o segundo dispositivo fotovoltaico selecionado e a carga; e • aplicação do sinal de tensão gerado pela fonte de tensão simultaneamente tanto ao dispositivo fotovoltaico selecionado como ao segundo dispositivo fotovoltaico selecionado, o primeiro estado para gerar o campo elétrico externo ao longo tanto do dispositivo fotovoltaico selecionado como do segundo dispositivo fotovoltaico selecionado quando o comutador e o segundo comutador estiverem na primeira posição, e o segundo estado para proporcionar isolamento elétrico entre a fonte de tensão e a carga quando o comutador e o segundo comutador estiverem na segunda posição.

[0031] Em algumas modalidades do método divulgado, o referido permitir a primeira porta do comutador compreende permitir que uma primeira porta de um comutador de curso duplo seja acoplada ao dispositivo fotovoltaico selecionado.

[0032] Em algumas modalidades do método divulgado, o método compreende ainda o controle de pelo menos um de uma frequência e uma duração de comutação entre a primeira posição e a segunda posição por meio de um controlador de comutador acoplado ao comutador de curso duplo.

[0033] Em algumas modalidades do método divulgado, o método compreende ainda permitir a um dispositivo mitigar qualquer queda de tensão do primeiro componente a ser acoplado entre a carga e o dispositivo fotovoltaico selecionado.

[0034] Em algumas modalidades do método divulgado, a referida aplicação do sinal de tensão compreende a aplicação de uma tensão ajustável ao dispositivo fotovoltaico selecionado.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0035] A Fig. 1 é um diagrama em corte transversal de nível superior exemplar ilustrando uma modalidade de uma célula solar da técnica anterior.

[0036] A Fig. 2A é um diagrama de blocos de nível superior exemplar ilustrando uma modalidade de uma matriz de painel solar da técnica anterior utilizando as células solares da Fig. 1.

[0037] A Fig. 2B é um diagrama de blocos exemplar ilustrando uma modalidade alternativa de uma matriz de painel solar da técnica anterior utilizando as células solares da Fig. 1, em que cada painel solar é acoplado em série.

[0038] A Fig. 2C é um diagrama de blocos exemplar ilustrando uma modalidade alternativa de uma matriz de painel solar da técnica anterior utilizando as células solares da Fig. 1, em que cada painel solar é acoplado tanto em série como em paralelo.

[0039] A Fig. 2D é um diagrama de blocos exemplar ilustrando uma modalidade alternativa de uma matriz de painel solar da técnica anterior utilizando as células solares da Fig. 1, em que cada painel solar é acoplado diretamente a uma carga.

[0040] A Fig. 3 é um diagrama de blocos de nível superior exemplar ilustrando uma modalidade de um sistema de gerenciamento de célula solar.

[0041] A Fig. 4 é um diagrama de blocos exemplar ilustrando uma modalidade do sistema de gerenciamento de célula solar da Fig. 3, em que uma matriz de painel solar é cablada paralelamente de acordo com o arranjo mostrado na Fig. 2A e acoplada a uma fonte de tensão por meio de um comutador.

[0042] A Fig. 5 é um diagrama de blocos exemplar ilustrando uma modalidade alternativa do sistema de gerenciamento de célula solar da Fig. 3, em que uma matriz de painel solar é cablada paralelamente de acordo com o arranjo mostrado na Fig. 2A e acoplada a um circuito pulsador de tensão.

[0043] A Fig. 6 é um diagrama de blocos exemplar ilustrando uma modalidade alternativa do sistema de gerenciamento de célula solar da Fig. 4, em que a matriz de painel solar é acoplada em série de acordo com o arranjo mostrado na Fig. 2B.

[0044] A Fig. 7 é um gráfico ilustrando uma tensão aplicada VAPP relativamente à tensão ao longo de cada painel solar do sistema de gerenciamento de célula solar da Fig. 6.

[0045] A Fig. 8 é um diagrama de blocos exemplar ilustrando uma modalidade alternativa do sistema de gerenciamento de célula solar da Fig. 6, em que uma ou mais das matrizes de painéis solares são acopladas a uma fonte de tensão por meio de um ou mais comutadores.

[0046] A Fig. 9 é um diagrama de blocos exemplar ilustrando outra modalidade alternativa do sistema de gerenciamento de célula solar da Fig. 4, em que uma ou mais das matrizes de painéis solares são acopladas à fonte de tensão por meio de um ou mais comutadores.

[0047] A Fig. 10 é um diagrama de blocos exemplar ilustrando outra modalidade alternativa do sistema de gerenciamento de célula solar da Fig. 4, em que uma ou mais das matrizes de painéis solares são cabladas tanto em série como em paralelo de acordo com o arranjo mostrado na Fig. 2D e são acopladas à fonte de tensão por meio de um comutador.

[0048] A Fig. 11 é um diagrama de blocos exemplar ilustrando outra modalidade alternativa do sistema de gerenciamento de célula solar da Fig. 10, em que uma ou mais das matrizes de painéis solares são acopladas à fonte de tensão por meio de um ou mais comutadores.

[0049] As Fig. 12A-B são diagramas de blocos exemplares ilustrando modalidades alternativas do sistema de gerenciamento de célula solar da Fig. 4 cooperando com a matriz do painel solar da Fig. 2E.

[0050] A Fig. 13 é um diagrama de blocos exemplar ilustrando uma modalidade alternativa do sistema de gerenciamento de célula solar da Fig. 5, em que a matriz de painel solar é cablada em série de acordo com a matriz de painel solar da Fig. 2B.

[0051] A Fig. 14 é um gráfico ilustrando uma tensão aplicada VAPP relativamente à tensão ao longo de cada painel solar do sistema de gerenciamento de célula solar da Fig. 13.

[0052] As Figs. 15A-B são diagramas de blocos exemplares ilustrando modalidades alternativas do sistema de gerenciamento de célula solar da Fig. 13, em que uma ou mais das matrizes de painéis solares são acopladas a um ou mais pulsadores de tensão.

[0053] A Fig. 16 é um diagrama de blocos exemplar ilustrando uma modalidade alternativa do sistema de gerenciamento de célula solar da Fig. 5, em que a matriz de painel solar é cablada de acordo com o arranjo mostrado na Fig. 2C.

[0054] As Figs. 17A-B são diagramas de blocos exemplares ilustrando modalidades alternativas do sistema de gerenciamento de célula solar da Fig. 5, em que a matriz de painel solar é cablada de acordo com o arranjo mostrado na Fig. 2D.

[0055] A Fig. 18 é um diagrama de circuito exemplar ilustrando uma modalidade de um circuito de elevação de pulso para utilização com o sistema de gerenciamento de célula solar da Fig. 5.

[0056] Deve notar-se que as figuras não estão desenhadas à escala e que os elementos de estruturas ou funções similares são geralmente representados por números de referência semelhantes para fins ilustrativos durante todo as figuras. Deve também notar-se que as figuras se destinam apenas a facilitar a descrição das modalidades preferidas. As figuras não ilustram todos os aspectos das modalidades descritas e não limitam o escopo da presente divulgação.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS

[0057] Uma vez que os sistemas de células solares atualmente disponíveis falham em maximizar a saída de potência de uma célula fotovoltaica, um sistema de células solares que aumenta a mobilidade dos pares elétron-buraco e reduz a corrente de recombinação em um material semicondutor pode revelar-se desejável, e proporcionar uma base para uma ampla gama de sistemas de células solares, tal como para aumentar a eficiência e a saída de potência de células solares configurada como um painel solar. Este resultado pode ser alcançado, de acordo com uma modalidade aqui descrita, por um sistema de gerenciamento de célula solar 300, conforme ilustrado na Fig. 3.

[0058] Voltando à Figura 3, o sistema de gerenciamento de célula solar 300 é adequado para utilização com uma vasta gama de dispositivos fotovoltaicos. Em uma modalidade, o sistema de gerenciamento de célula solar 300 pode ser adequado para utilização com a célula solar 100 mostrada na Fig. 1. Por exemplo, a célula solar 100 pode representar qualquer geração adequada de células solares tais como células à base de pastilha de silício cristalino (primeira geração), células solares de película fina incluindo células amorfas de silício (segunda geração) e/ou células de terceira geração. O sistema de gerenciamento de célula solar 300 pode vantajosamente ser utilizado com qualquer geração de célula solar 100 sem modificação estrutura—e os inconvenientes associados.

[0059] Em outra modalidade, o sistema de gerenciamento de célula solar 300 pode ser adequado para utilização com múltiplas células solares 100, tais como os painéis solares 10 mostrados nas Figs. 2A-D. Como discutido anteriormente, múltiplas células solares 100 podem ser acopladas (em série e/ou paralelo) em conjunto para formar um painel solar 10. Os painéis solares 10 podem ser montados numa estrutura de suporte (não mostrada) por meio montagem no solo, montagem no telhado, sistemas de rastreamento solar, racks fixos, e assim por diante e podem ser utilizados tanto para aplicações espaciais e terrestres. Da mesma forma, o sistema de gerenciamento de célula solar 300 pode vantajosamente ser utilizado com qualquer geração de célula solar 10 sem modificação estrutural—e os inconvenientes associados—do painel solar 10.

[0060] Como mostrado na Fig. 3, o dispositivo fotovoltaico 200 coopera com um campo elétrico 250. Em algumas modalidades, a polaridade do campo elétrico 250 pode ser aplicada tanto na mesma direção ou na direção reversa como na polaridade dos eletrodos 101a, 101b (como mostrado na Fig. 1) no dispositivo fotovoltaico 200. Por exemplo, se aplicar o campo elétrico 250 na mesma direção que a polaridade dos eletrodos 101a, 101b no dispositivo fotovoltaico 200, o campo elétrico 250 atua sobre os pares elétron-buraco no dispositivo fotovoltaico 200 para impor uma força— e-E ou h+E sobre o elétron ou buraco, respectivamente—acelerando assim a mobilidade do elétron e buraco em direção aos respectivos eletrodos. Alternativamente, se a polaridade do campo elétrico 250 for revertida, a mobilidade dos pares elétron-buraco no dispositivo fotovoltaico 200 diminui, aumentando assim a corrente de recombinação dentro do dispositivo fotovoltaico 200. Consequentemente, a eficiência do dispositivo fotovoltaico 200 pode ser diminuída conforme desejado, tal como para o gerenciamento da saída de potência do dispositivo fotovoltaico 200.

[0061] Além disso, o campo elétrico 250 aplicado ao dispositivo fotovoltaico 200 pode ser estático ou variável no tempo conforme desejado. No caso em que o campo elétrico 250 é variável no tempo, o campo elétrico 250 tem uma magnitude média de tempo que é diferente de zero. Dito de outra forma, a força resultante sobre os elétrons e buracos é diferente de zero para proporcionar aumento de mobilidade nos pares elétron-buraco do dispositivo fotovoltaico 200.

[0062] O sistema de gerenciamento de célula solar 300 pode aplicar a tensão externa VApp ao dispositivo fotovoltaico 200 utilizando quaisquer meios adequados descritos neste documento, incluindo o uso de um comutador 55 como mostrado na Fig. 4. Voltando à Fig. 4, o dispositivo fotovoltaico 200 pode representar qualquer número de dispositivos fotovoltaicos tal como a célula solar 100 e/ou os painéis solares 10, conforme ilustrado. Os painéis solares 10 são mostrados cablados paralelamente (também mostrado na Fig. 2A) e são conectados ao comutador 55, tal como um comutador monopolar, de curso duplo (ou três sentidos). No entanto, como será discutido com referência às Figs. 6 e 8-12, os painéis solares 10 podem também ser cablados em série, uma combinação de série e em paralelo, e de forma independente uns dos outros. Em uma modalidade, o comutador 55 é também acoplado a uma fonte de tensão 50 e uma carga RL externa (por exemplo, mostrada como o inversor 31). O inversor 31 pode incluir tanto componentes resistivos como reativos. Em algumas modalidades, o inversor 31 pode converter uma tensão e corrente contínua em uma tensão e corrente alternada, que normalmente é compatível em tensão e frequência com redes elétricas alternadas convencionais. A frequência de saída do inversor 31 e a amplitude da corrente/tensão alternada podem ser baseadas no país, localização e requisitos de rede locais.

[0063] A fonte de tensão 50 pode incluir quaisquer meios adequados para a manutenção de uma tensão constante, incluindo fontes de tensão ideais e fontes de tensão controladas, e assim por diante. No entanto, em algumas modalidades a fonte de tensão 50 pode ter uma saída variável e ajustável (por exemplo, tensão variável no tempo). Um controle de comutador (ou controlador) 45 é acoplado ao comutador 55 para controlar a duração da conexão e/ou a frequência de comutação, tal como entre a fonte de tensão 50 e o inversor 31 aos painéis solares 10. O controlador de comutação 45 pode ser predefinido para funcionar a uma duração de comutação fixa D e frequência de comutação f. Em algumas modalidades, a magnitude da tensão VApp aplicada pela fonte de tensão 50, a duração D de conexão, e/ou a frequência f de comutação podem ser predefinidas e/ou variar com base em condições de carga.

[0064] Por exemplo, o comutador 55 conecta os painéis solares 10 com a fonte de tensão 50 em uma primeira posição (como mostrado com a seta no comutador 55 da Fig. 4). Quando conectada na primeira posição, a fonte de tensão 50 aplica uma tensão VAPP ao longo dos eletrodos 101a, 101b (mostrado na Fig. 1) dos painéis solares 10 e induz o campo elétrico 250 (mostrado na Fig. 3) ao longo de cada painel solar 10. Assim que o campo elétrico 250 estiver estabelecido ao longo dos painéis solares 10, o comutador 55 comuta para conectar os painéis solares 10 ao inversor 31 (isto é, a carga RL) em uma segunda posição. Por conseguinte, a fonte de tensão 50 pode proporcionar o campo elétrico 250 sem estar conectada aos painéis solares 10 e ao inversor 31 ao mesmo tempo. Portanto, a aplicação da tensão externa VAPP não permite a carga RL (por exemplo, inversor 31) para obter corrente diretamente a partir da fonte de tensão 50.

[0065] A aplicação do campo elétrico 250 aos painéis solares 10 pode aumentar a saída de corrente e de potência dos painéis solares 10 por uma quantidade predeterminada, quando os painéis solares 10 são subsequentemente conectados ao inversor 31 na segunda posição. A quantidade predeterminada é dependente de uma intensidade de luz incidente sobre os painéis solares 10, a tensão aplicada VAPP aos painéis solares 10 pela fonte de tensão 50, a espessura dos painéis solares 10, a frequência f que a fonte de tensão 50 é conectada aos painéis solares 10, e o ciclo de trabalho do processo de comutação entre a primeira posição e a segunda posição-com o ciclo de trabalho sendo definido como a quantidade de tempo que os painéis solares 10 estão conectados à fonte de tensão 50 dividida por 1/f o tempo de comutação(isto é, multiplicada pela frequência f ou dividida pelo período total do sinal). Deve notar-se que o tempo de duração do comutador D, a frequência de comutação f, e o ciclo de trabalho são o conjunto das quantidades inter-relacionadas de tal modo que a quantificação de quaisquer duas das quantidades permite a determinação da terceira quantidade. Por exemplo, especificar a frequência de comutação e o ciclo de trabalho permite a determinação do tempo de duração do comutador D. Por exemplo, sob condições de luz de alta intensidade, a melhoria da saída de potência pode ser na ordem de 20%; sob condições de baixa luminosidade, 50 +%.

[0066] A modalidade mostrada na Fig. 4 proporciona vantajosamente o campo elétrico 250 ao dispositivo fotovoltaico 200, sem a necessidade de modificar os painéis solares 10 e/ou células solares 100 para incluir eletrodos adicionais e externos.

[0067] Em algumas modalidades, um dispositivo de armazenamento de energia— tal como um condensador 41, um indutor 42, e/ou uma bateria 43—pode ser colocado antes do inversor 31 para mitigar qualquer queda de tensão sendo observada pelo inversor 31, enquanto o comutador 55 estiver na primeira posição. Por conseguinte, enquanto o inversor 31 (isto é, carga) estiver desconectado dos painéis solares 10 quando o comutador 55 estiver na primeira posição e o campo elétrico 250 estiver a ser estabelecido ao longo dos painéis solares 10, o dispositivo de armazenamento de energia fornece energia ao inversor 31 para manter a corrente a fluir durante este período comutado. Dito de outra forma, o dispositivo de armazenamento de energia pode descarregar enquanto os painéis solares 10 são desconectados do inversor 31.

[0068] Portanto, uma tensão constante da fonte de tensão 50-que por sua vez cria o campo elétrico 250—não necessita de ser aplicada continuamente para ver uma melhora na saída de potência dos painéis solares 10. Por exemplo, com tempos de duração da comutação D de nominalmente 10-2000ns, VApp de nominalmente 100-500+ Volts, e uma frequência de comutação f de 20p segundos, o ciclo de trabalho de nominalmente 0,1-10% pode ser utilizado. O indutor 42, o condensador 41, e/ou a bateria 43 são escolhidos para serem de tamanho suficiente para proporcionar descarga suficiente, enquanto os painéis solares 10 estiverem desconectados, enquanto o campo elétrico 250 estiver sendo colocado ao longo dos painéis solares 10, de modo a não causar uma queda na saída do inversor 31.

[0069] A Fig. 5 ilustra uma modalidade alternativa do sistema de gerenciamento de célula solar 300 da Fig. 3. Voltando à Fig. 5, o dispositivo fotovoltaico 200 pode representar qualquer número de dispositivos fotovoltaicos tal como a célula solar 100 e/ou os painéis solares 10, conforme ilustrado. Conforme mostrado, os painéis solares 10 são cablados em paralelo (também mostrado na Fig. 2A), mas também podem ser cablados em série e qualquer sua combinação como será discutido com referência às Figs. 13 e 15-17.

[0070] Um pulsador de tensão 60, tal como um gerador de pulso de alta tensão, pode aplicar um pulso de tensão variável no tempo ao longo de um ou mais dos painéis solares 10. Em uma modalidade, uma duração DP do pulso de tensão pode ser curta—nominalmente 10-2000 ns—e uma magnitude pode ser alta— nominalmente 100-500+ Volts. Na modalidade mostrada na Fig. 5, as tensões aplicadas, a largura de pulso, e a taxa de repetição de pulsos são fixadas a um nível predeterminado para proporcionar um desempenho ótimo sob condições de funcionamento selecionadas. Por exemplo, o pulso de tensão pode ter a duração DP de cerca de 1000 ns, cujo pulso de tensão é repetido com um período de1/f. A duração DP do pulso de tensão e a frequência f do pulso de tensão são escolhidos de tal modo que a reactância de indutores no inversor de tensão 31 apresenta uma alta impedância para o pulsador de tensão 60, cuja impedância elevada permite uma alta tensão de ser desenvolvida ao longo dos eletrodos 101a, 101b (mostrado na Fig. 1) dos painéis solares 10 e não ser curto-circuitada pelo inversor 31.

[0071] Adicionalmente, os indutores de série (não mostrado) podem ser colocados na entrada do inversor 31, cujos indutores de série são capazes de lidar com a corrente de entrada para o inversor 31 e agir como um estrangulador de RF de modo a que os pulsos de tensão não são atenuados (ou efetivamente curto-circuitados) pelo componente resistivo do inversor 31. O ciclo de trabalho (tempo em que o pulso está ligado/ tempo em que o pulso está desligado) pode ser nominalmente 0,1-10%.

[0072] A força do campo elétrico 250 imposta ao dispositivo fotovoltaico 200 é uma função da construção do dispositivo fotovoltaico 200, tal como a espessura do dispositivo fotovoltaico 200, o material e constante dielétrica do dispositivo fotovoltaico 200, a tensão máxima de ruptura do dispositivo fotovoltaico 200, e assim por diante.

[0073] Como discutido anteriormente, o dispositivo fotovoltaico 200 pode incluir qualquer número de células solares 100 e/ou painéis solares 10, cada célula solar 100 e painel solar 10, por exemplo, sendo acoplados em paralelo, em série, e/ou uma sua combinação. Em algumas modalidades, a imposição do campo elétrico 250 em um dispositivo fotovoltaico selecionado 200 pode contabilizar as variações na configuração do dispositivo fotovoltaico 200.

[0074] Para cada opção de instalação discutida com referência às Figs. 2A-D, o sistema de gerenciamento de célula solar 300 pode aplicar a tensão externa VApp ao dispositivo fotovoltaico 200. Por exemplo, utilizando o comutador 55 da Fig. 4, o sistema de gerenciamento de célula solar 300 pode também aplicar a tensão externa VApp aos painéis solares 10 que estão conectados em série (mostrado na Fig. 2B) e tanto em série como em paralelo (mostrado na Fig. 2C). Voltando à Fig. 6, os painéis solares 10 são cablados em série e conectados ao comutador 55, tal como um comutador monopolar, de curso duplo (ou três sentidos) da Fig. 4. Em uma modalidade, o comutador 55 é também acoplado à fonte de tensão 50 e à carga externa RL (por exemplo, mostrado como o inversor 31).

[0075] Na Fig. 6, o campo elétrico 250 (mostrado na Fig. 3) aplicado ao longo de cada painel solar 10 deve ser maior do que um campo elétrico mínimo predeterminado Emin. Por conseguinte, a tensão externa VApp aplicada a cada painel solar 10 deve ser maior do que uma tensão mínima aplicada predeterminada Vmin. Em algumas modalidades, a tensão externa VApp aplicada a cada painel solar 10 também deve ser inferior a uma tensão máxima aplicada Vmax para evitar uma ruptura de tensão e danos ao painel solar 10 ou, pelo menos, danos a uma ou mais células solares 100 dos painéis solares 10. Dito de outra forma, a Equação 1 representa os limites superiores e inferiores da tensão externa aplicada VApp. Vmax > VAPP > Vmin > kVP, (Equação 1)

[0076] Na Equação 1, VP é a tensão de saída do painel solar 10, e k é o k-ésimo painel na configuração. Enquanto a relação entre a tensão externa aplicada VApp e as tensões mínimas/máximas aplicadas da Equação 1 for verdadeira, o comutador 55 pode aplicar eficazmente o campo elétrico 250 ao longo de cada painel solar 10.

[0077] A Fig. 7 ilustra a tensão externa VApp relativamente à tensão medida ao longo de cada painel solar sucessivo 10 (por exemplo, do nó A ao longo dos nós B, C...N) mostrada na Fig. 6 enquanto o comutador 55 estiver na segunda posição. Como mostrado na Fig. 7, a tensão ao longo de cada painel solar 10 aumenta a tensão de saída do painel solar 10. Por exemplo, cada painel solar 10 gera uma tensão de aproximadamente vinte e quatro volts e uma tensão medida entre o nó A e qualquer nó de medição é aproximadamente k x 24Volts, onde k é o número dos painéis solares 10 ao longo dos quais a tensão está sendo medida. Se a desigualdade da Equação 1 não puder ser satisfeita, a modalidade mostrada na Fig. 6 pode ser modificada para incluir comutadores adicionais 55. Por exemplo, em uma modalidade, um segundo comutador 55 (comutador 55b) pode ser acoplado em série a um dos painéis solares 10 como mostrado na Fig. 8. No entanto, mais do que um comutador 55 (isto é, comutador 55a, 55b ... 55n) pode ser acoplado aos painéis solares 10 como desejado.

[0078] Voltando à Fig. 8, uma chave seletora 72 pode ser adicionada entre a fonte de tensão 50 e cada grupo de k painéis solares 10. Para simplificar as figuras e apenas para fins ilustrativos, interconexões entre diferentes pontos na Fig. 8 são designadas pelas letras maiúsculas limitadas A e B, onde A acopla a A e B acopla a B. A chave seletora 72 pode representar um comutador monopolar de curso individual (dois sentidos). Especificamente, a chave seletora 72 pode incluir portas de entrada N e 1 porta de saída. A chave seletora 72 define ainda um estado ON e um estado OFF. No estado ON, todas as portas de entrada N são simultaneamente conectadas à porta de saída única. No estado OFF, nenhuma das portas de entrada é simultaneamente conectada à porta de saída única. A chave seletora 72 pode ser ativada pelo controlador de comutação 45, o qual também controla os comutadores 55a, 55b, e assim por diante. Como mostrado na Fig. 8, a chave seletora 72 proporciona um caminho elétrico de retorno para a fonte de tensão 50, quando os comutadores 55a, 55b se encontram na primeira posição (como discutido com referência à Fig. 4). A chave seletora 72 é ativada (o estado ON), quando os comutadores 55a, 55 estiverem conectados à fonte de tensão 50 e o campo elétrico 250 (mostrado na Fig. 3) for aplicado aos painéis solares 10. A chave seletora 72 desativa (o estado OFF), enquanto os painéis solares 10 estiverem fornecendo potência para o inversor 31.

[0079] Em uma modalidade preferida, o controle de comutador 45 pode ser sincronizado de tal modo que os comutadores 55a, 55b são colocados em uma primeira posição e, simultaneamente, conectados à fonte de tensão 50, enquanto a chave seletora 72 é ativada simultaneamente no estado ON. Da mesma forma, o controlador de comutador 45 coloca simultaneamente os comutadores 55a, 55b na segunda posição e também desativa a chave seletora 72 (o estado OFF). Em algumas modalidades, um dispositivo de armazenamento de energia—tal como o condensador 41, o indutor 42, e/ou a bateria 43—pode ser colocado antes do inversor 31 para mitigar qualquer queda de tensão sendo observada pelo inversor 31, enquanto os comutadores 55a, 55b estiverem na primeira posição.

[0080] Como discutido com referência à Fig. 4, o sistema de gerenciamento de célula solar 300 pode também aplicar a tensão externa VApp aos painéis solares 10 que estão conectados em paralelo. Voltando à Fig. 9, mais do que um comutador 55 pode ser controlado pelo controlador de comutador 45. Em uma modalidade preferida, cada um dos comutadores 55a, 55b pode ser sincronizado pelo controlador de comutador 45, e são conectados e desconectados simultaneamente. Como antes, um dispositivo de armazenamento de energia—tal como o condensador 41, o indutor 42, e/ou a bateria 43—pode ser colocado antes do inversor 31 para mitigar qualquer queda de tensão sendo observada pelo inversor 31, enquanto os comutadores 55a, 55b estiverem na primeira posição.

[0081] Utilizando o comutador 55 da Fig. 4, o sistema de gerenciamento de célula solar 300 pode também aplicar a tensão externa VApp aos painéis solares 10 que estão conectados tanto em série como em paralelo (mostrado na Fig. 2C). Voltando à Fig. 10, dois ou mais dos painéis solares 10 são mostrados a ser cablados em série. Os painéis solares cablados em série 10 são então interconectados em paralelo. O número de painéis solares 10 que são cablados em série e em paralelo pode ser previamente selecionado como desejado.

[0082] Como mostrado na Fig. 10, um ou mais comutadores 55 pode ser utilizado para aplicar o campo elétrico 250 (mostrado na Fig. 3) ao longo dos painéis solares 10. Se mais do que um comutador 55 for utilizado, os painéis solares 10 podem ser cablados como mostrado na Fig. 11. Voltando à Fig. 11, os painéis solares cablados em série 10 são cablados em paralelo e, em seguida, interconectados aos comutadores 55a, 55b. Em uma modalidade preferida, o controlador de comutador 45 sincroniza os comutadores 55a, 55b para serem desconectados do inversor 31 simultaneamente. Da mesma forma, o controlador de comutador 45 conecta ambos os comutadores 55a, 55b à fonte de tensão 50 ao mesmo tempo. Em algumas modalidades, um dispositivo de armazenamento de energia—tal como o condensador 41, o indutor 42, e/ou a bateria 43—pode ser colocado antes do inversor 31 para mitigar qualquer queda de tensão sendo observada pelo inversor 31, enquanto os comutadores 55a, 55b estiverem na primeira posição.

[0083] Em ainda outra modalidade, o sistema de gerenciamento de célula solar 300 pode cooperar com os painéis solares, tipicamente encontrados em muitas instalações residenciais—onde cada um dos painéis solares 10 é conectado ao seu próprio inversor 31 (mostrado na Fig. 2D). Voltando às Figs. 12A-B, o comutador 55 pode cooperar com cada painel solar 10, em um número de formas. Em uma modalidade, a Fig. 12A ilustra o comutador 55, a fonte de tensão 50, e o controlador de comutador 45 integrado no inversor 31. Uma vez que o inversor 31 é tipicamente conectado a uma fonte de alimentação, o condensador 41 pode ser colocado dentro do inversor 31. Em alternativa, como mostrado na Fig. 2D, múltiplos painéis solares 10 são normalmente utilizados em combinação e cada um é acoplado ao seu próprio inversor 31 de tal modo que o condensador 41 não é utilizado. Em algumas modalidades, cada inversor 31 funciona independentemente de todos os outros inversores 31 de tal modo que o comutador 55 não é sincronizado entre os inversores 31. Por conseguinte, uma queda momentânea de potência em um painel solar selecionado não afeta sensivelmente a qualidade de potência da pluralidade de painéis solares 10 e inversores 31.

[0084] A modalidade mostrada na Fig. 12A vantajosamente pode ser direcionada a qualquer implementação de novos painéis solares. Em uma modalidade alternativa, com referência à Fig. 12B, cada par de painel solar 10 e inversor de 31 pode incluir seu próprio comutador 55a-55n. Cada comutador 55 é conectado a um comutador central 46, o qual é controlado por um controlador de comutador 72, e a fonte de tensão 50.

[0085] O comutador central 46 pode fornecer duas saídas simultâneas para cada painel solar 10, cada comutador 55, e cada inversor 31. A primeira saída do comutador central 46 inclui A1, B1...N1 e ativa cada comutador 55 para a primeira posição tal como discutido com referência à Fig. 4. A tensão externa VAPP é aplicada a partir da fonte de tensão 50 através da segunda saída do comutador central 46, o qual inclui A2, B2.N2.

[0086] O controlador de comutador 72 ativa um comutador selecionado 55, um de cada vez, por meio do comutador central 46 e aplica a tensão externa VAPP da fonte de tensão 50 a cada um dos pares do painel solar 10 e inversor 31, em série. Uma vez que o ciclo de trabalho de cada comutador individual 55 é baixo—tipicamente menos de 2%—o controlador de comutador 72 controla e aciona um grande número de comutadores 55, 10 painéis solares e inversores 31.

[0100] Não há qualquer limitação sobre esta modalidade que possa impedir o controlador de comutador 72 de comutar e conectar a fonte de tensão 50 a múltiplos painéis solares 10 desde que a tensão aplicada a cada painel seja maior do que Vmin. Em uma modalidade alternativa, pode ser adicionado mais do que um controlador de comutador 72, com cada controlador de comutador 72 sendo responsável por um número predeterminado dos painéis solares 10. Cada um dos controladores de comutador 72 pode comportar-se de forma independente.

[0101] Como discutido acima, com referência à Fig. 5, o sistema de gerenciamento de célula solar 300 pode também aplicar a tensão externa VApp ao dispositivo fotovoltaico 200 utilizando o pulsador de tensão 60 para um número de configurações dos painéis solares 10. Voltando à Fig. 13, o circuito pulsador de tensão 60 é conectado aos painéis solares 10 cablados em série. Como foi discutido acima, desde que a desigualdade na Equação 1 esteja satisfeita, o pulsador de tensão 60 comporta-se como mostrado na FIG. 14. A Fig. 14 ilustra a tensão externa VApp relativamente à tensão ao longo de cada painel solar sucessivo 10 (medido através do nó A para cada um dos painéis solares 10 nos nós B, C... N) na série. Como mostrado na Fig. 14, a tensão em cada painel solar 10 aumenta a tensão de saída do painel solar 10. Por exemplo, cada painel solar 10 gera uma tensão de aproximadamente vinte e quatro volts e uma tensão medida ao longo de qualquer painel solar 10 (do nó A para o nó B, C...N) é aproximadamente k x 24Volts, onde k é o número de painéis solares 10 ao longo dos quais a tensão está sendo medida. Se a desigualdade da Equação 1 não puder ser satisfeita, a modalidade mostrada na Fig. 13 pode ser modificada para incluir pulsadores adicionais adicionais 60.

[0102] Com referência à Fig. 5, para maximizar a força do campo elétrico 250 ao longo do conjunto de células solares 100 ou de painéis solares 10, o sistema de gerenciamento solar 300 considera a tensão contínua sendo gerada por cada uma das células solares 100 ou dos próprios painéis solares 10. Em uma modalidade, um circuito de elevação de alta tensão, tal como um Circuito Injetor de Elevação 90 (mostrado na Fig. 18), pode ser utilizado com o pulsador de tensão 60 para sobrepor um pulso de tensão na parte superior da tensão contínua dos próprios painéis solares 10. Esta sobreposição do pulso de tensão do pulsador de tensão 60 na parte superior da tensão contínua gerada por painéis solares 10 pode ser feita através da criação de uma referência negativa para o sinal de pulso de alta tensão injetada que é igual à tensão contínua positiva entregue por painéis solares 10.

[0103] Voltando à Fig. 18, o Circuito Injetor de Elevação 90 inclui um condensador 91, funcionando em conjunto com um indutor 92, que permite ao condensador 91 manter uma carga igual à tensão fornecida pelos painéis solares 10. O condensador 91 e o indutor 92 criam uma referência negativa elevada para o sinal de pulso de alta tensão injetada, o qual é conectado ao pulsador de tensão 60 por meio dos condensadores 94 e 95. A referência positiva do pulsador de tensão 60 é conectada por meio de um diodo 93, o qual fornece proteção de polarização inversa à linha de tensão positiva conectada à interface que conecta aos painéis solares 10 e à interface que está conectada ao inversor 31. Para proporcionar isolamento de RF, para que os pulsos de tensão do pulsador de tensão 60 não sejam curto-circuitados pelo inversor 31 e para adicionalmente proporcionar isolamento de RF entre outros painéis solares 10 conectados entre o Circuito Injetor de Elevação 90 e o inversor 31, indutores 96 e 97 podem ser colocados em série entre o inversor 31 e o pulsador de tensão 60 para proporcionar um estrangulador de RF para os picos de alta tensão. Os indutores 96 e 97 atenuam qualquer pulso de tensão do pulsador de tensão 60 passando ao longo dos mesmos e isolar o pulsador de tensão 60 do restante do circuito em direção ao inversor 31.

[0104] Como mostrado na Fig. 18, o indutor 92 proporciona proteção de alta reatância do sinal de pulso de alta tensão injetada, impedido o sinal de ser enviado para o condensador 91. O resultado é o sinal de pulso de alta tensão injetada estando em cima da tensão contínua entregue pelos painéis solares 10 e subindo e descendo com a tensão contínua, maximizando assim o pulso de tensão.

[0105] Em uma modalidade preferida, o Circuito Injetor de Elevação 90 pode ser incorporado como parte de uma interface entre cada pulsador de tensão 60 e um certo número de painéis solares 10.

[0106] Em algumas modalidades, mais do que um pulsador de tensão 60 pode ser utilizado para um número predeterminado de painéis solares 10, como mostrado na Figura 15A. Voltando à Fig. 15A, os painéis solares 10 são dispostos tanto em série como em paralelo e interconectados com os pulsadores de tensão 60. Cada pulsador de tensão 60 é responsável por k painéis e interconectado ao inversor 31. Em algumas modalidades, semelhante ao sistema de comutação descrito anteriormente nas Figs. 6 e 8-11, a utilização de mais do que um pulsador de tensão 60 pode ser sincronizada. No entanto, na modalidade mostrada na Fig. 15A, a utilização de mais do que um pulsador de tensão 60, vantajosamente, não requer sincronização entre diferentes pulsadores de tensão 60. Uma vez que o pulso de tensão de cada pulsador de tensão 60 é local para um conjunto de painéis solares 10 que estão interconectados, a aplicação do pulso de tensão não afeta a saída do inversor 31.

[0107] Outra modalidade da implementação de múltiplos pulsadores de tensão para os painéis solares cablados em série 10 é mostrada na Fig. 15B. Voltando à Fig. 15B, o pulsador de tensão 60 é conectado a cada painel solar 10 por meio de um comutador serial 70. O comutador serial 70 pode incluir N portas de saída para acoplamento de k painéis solares 10 conforme mostrado na Fig. 15B. Na modalidade mostrada na Fig. 15B, para simplificar as figuras e apenas para fins ilustrativos, interconexões entre diferentes pontos do circuito são designadas pelas letras maiúsculas A1 e B1 com A1 conectando a A1 e B1 conectando a B1 e assim por diante.

[0108] O comutador serial 70 inclui uma porta de entrada conectada ao pulsador de tensão 60. As portas de saída N do comutador serial 70 conectam o pulsador de tensão 60 ao longo de k painéis 10 de cada vez. Em um exemplo, o comutador serial 70 conecta o pulsador de tensão 60 às portas de saída A1 e A2. O pulsador de tensão 60 aplica a tensão externa VApp ao longo dos painéis solares 1 até k. O comutador serial 70 desconecta o pulsador de tensão 60 das saídas A1 e A2 e conecta o pulsador de tensão 60 às saídas B1 e B2. Quando ativado, o pulsador de tensão 60 aplica o pulso de tensão VApp ao longo dos k painéis nessa perna dos painéis solares 10 cablados em série. De uma maneira semelhante, o comutador serial 70 alterna através de todas as portas aplicando o pulso de tensão VApp a k painéis de cada vez. Depois de todos os n painéis solares 10 em série terem um pulso de tensão VApp aplicado, o comutador serial 70 reconecta os cabos A1 e A2 e o processo se repete. Desta forma, um único pulsador de tensão 60 pode ser utilizado para aplicar pulsos de tensão VApp a um grande número de painéis solares 10. Uma vez que o ciclo de trabalho do pulso de tensão é baixo—tipicamente inferior a 2%—o pulsador de tensão individual 60 pode controlar múltiplos painéis solares 10.

[0109] Voltando à Fig. 16, o pulsador de tensão 60 coopera com os painéis solares 10 cablados tanto em série como em paralelo da forma discutida acima com referência à Fig. 2C. O pulsador de tensão 60 é conectado ao longo dos 2k painéis solares 10 e do inversor 31. Para a maioria das situações, a magnitude das resistências em série e de derivação (>>1MQ) encontrada na maioria dos painéis solares 10 permite ao pulsador de tensão 60 cooperar com um grande número de painéis solares 10.

[0110] As Figs. 17A e 17B ilustram o pulsador de tensão 60 cooperando com as instalações típicas, residenciais de um painel solar 10. Em uma modalidade, voltando à Fig. 17A, o pulsador de tensão 60 é integrado no inversor 31 conectado ao longo do painel solar 10.

[0111] A Fig. 17B ilustra uma modalidade alternativa para cooperar com as típicas instalações residenciais, de um painel solar 10 e inclui cada painel solar 10 e o inversor 31 conectados por meio do comutador serial 70 a um pulsador de tensão central 60. O pulsador de tensão central 60 aplica o pulso de tensão VApp por meio do comutador serial 70 e seriadamente a cada um dos painéis solares 10. O comutador serial 70 na Figura 17b é mostrado como um comutador Nx1. O comutador serial 70 tem uma porta de entrada, que é conectada ao pulsador de tensão 60, e N portas de saída, que são conectadas ao longo de cada painel solar individual 10 como mostrado na Figura 17b. O comutador serial 70 conecta o pulsador de tensão 60 ao longo de cada painel 10, um de cada vez.

[0112] Em um exemplo, o comutador serial 70 conecta o pulsador de tensão 60 às portas de saída A1 e A2. Quando ativado, o pulsador de tensão 60 aplica o pulso de tensão VApp ao longo de um painel solar selecionado 10 acoplado ao comutador serial 70. O comutador serial 70 desconecta então o pulsador de tensão 60 das portas de saída A1 e A2 e conecta o pulsador de tensão 60 às portas de saída B1 e B2. Novamente, quando ativado, o pulsador de tensão 60 aplica o pulso de tensão VApp ao longo de outro painel solar selecionado 10 acoplado ao comutador serial 70. De uma maneira igual, o comutador serial 70 alterna através de todas as portas ativas aplicando o pulso de tensão VApp a um painel solar selecionado 10 de cada vez. Depois de todos os n painéis solares 10 terem um pulso de tensão VApp aplicado, o comutador serial 70 reconecta as portas de saída A1 e A2, e o processo se repete. Desta forma, um único pulsador de tensão 60 pode ser utilizado para aplicar pulsos de tensão VApp a um grande número de painéis solares 10. Dado que o ciclo de trabalho dos pulsos de tensão é muito baixo, tipicamente inferior a 2%, um pulsador de tensão individual 60 pode controlar um grande número de painéis solares 10 e inversores 31.

[0113] Não há qualquer limitação sobre esta modalidade que possa impedir o gerador de pulso de alta tensão de comutar um pulso de tensão a múltiplos painéis solares simultaneamente desde que a tensão aplicada a cada painel seja maior que Vmin. Embora exista a possibilidade de aplicar um comutador de pulso de alta tensão para múltiplos painéis solares 10 simultaneamente, a modalidade preferida inclui um único pulsador de tensão 60 para comutar entre os painéis solares 10, tal como em série. No caso de o número de painéis solares 10 se tornar grande, pulsadores de tensão adicionais 60 e comutadores em série 70 podem ser adicionados, com cada pulsador de tensão 60 responsável por um certo número de painéis solares 10.

[0114] As modalidades descritas são susceptíveis de várias modificações e formas alternativas, e exemplos específicos das mesmas foram mostrados a título de exemplo nos desenhos e são aqui descritos em pormenor. Deve ser entendido, no entanto, que as modalidades descritas não são para serem limitadas às formas particulares ou métodos divulgados, mas pelo contrário, a presente divulgação serve para cobrir todas as modificações, equivalentes e alternativas.

Claims

1. Método para gerenciar um ou mais dispositivos fotovoltaicos, caracterizado pelo fato de que compreende: aplicar um primeiro componente de um sinal de tensão compreendendo uma série de pulsos de tensão com uma magnitude positiva a um dispositivo fotovoltaico selecionado dentre os dispositivos fotovoltaicos, o primeiro componente sendo sobreposto ao topo de uma tensão existente gerada pelo dispositivo fotovoltaico selecionado e compreendendo um estado ligado para gerar um campo elétrico externo ao longo do dispositivo fotovoltaico selecionado; e aplicar um segundo componente do sinal de tensão ao dispositivo fotovoltaico selecionado, o segundo componente compreendendo um ciclo desligado entre primeiros componentes adjacentes; em que o primeiro componente é sobreposto ao topo da tensão existente pela criação de uma referência negativa para o primeiro componente.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado adicionalmente pelo fato de que compreende aplicar o primeiro componente a um segundo dispositivo fotovoltaico selecionado simultaneamente a aplicar o primeiro componente ao dispositivo fotovoltaico selecionado; e aplicar o segundo componente ao segundo dispositivo fotovoltaico selecionado simultaneamente a aplicar o segundo componente ao dispositivo fotovoltaico selecionado.

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que aplicar o primeiro componente compreende aplicar uma alta tensão de um pulso de tensão variável no tempo a partir de um circuito pulsador de tensão, e em que aplicar o segundo componente compreende desligar o circuito pulsador de tensão.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado adicionalmente pelo fato de que compreende criar a referência negativa para o primeiro componente por meio de um circuito de elevação do injetor acoplado entre o referido circuito pulsador de tensão e o dispositivo fotovoltaico selecionado.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que aplicar o primeiro componente compreende conectar uma fonte de tensão e o dispositivo fotovoltaico em uma primeira posição de um comutador disposto entre a fonte de tensão e o dispositivo fotovoltaico selecionado, e em que aplicar o segundo componente compreende desconectar a fonte de tensão e o dispositivo fotovoltaico selecionado em uma segunda posição do comutador.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que aplicar o primeiro componente compreende aplicar o primeiro componente do sinal de tensão ao dispositivo fotovoltaico selecionado, selecionado dentre os dispositivos fotovoltaicos sendo dispostos em uma configuração de dispositivo em série, uma combinação de dispositivo em paralelo ou uma combinação dos mesmos.

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que aplicar o primeiro componente inclui gerar o campo elétrico externo com uma direção de campo predeterminada ao longo do dispositivo fotovoltaico selecionado.

8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que aplicar o primeiro componente inclui gerar o campo elétrico externo com a direção de campo predeterminada sendo na mesma direção que uma polaridade do dispositivo fotovoltaico selecionado para aumentar uma potência de saída ou uma corrente de saída do dispositivo fotovoltaico selecionado ou gerar o campo elétrico externo com a direção de campo predeterminada sendo oposta a uma polaridade do dispositivo fotovoltaico selecionado para diminuir a potência de saída ou a corrente de saída do dispositivo fotovoltaico selecionado.

9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo fotovoltaico selecionado é configurado para acionar uma carga, e adicionalmente compreende converter uma tensão de corrente contínua (CC) ou uma corrente gerada pelo dispositivo fotovoltaico selecionado em uma tensão de corrente alternada (CA) ou uma corrente via a carga.

10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a carga compreende um inversor.

11. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a carga é externa ao dispositivo fotovoltaico selecionado.

12. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado adicionalmente pelo fato de compreender isolar eletricamente o dispositivo fotovoltaico selecionado da carga no domínio de frequência de rádio.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que isolar eletricamente o dispositivo fotovoltaico selecionado compreende isolar eletricamente o dispositivo fotovoltaico selecionado via pelo menos um indutor, pelo menos um capacitor, pelo menos uma bateria ou uma combinação dos mesmos.

14. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que aplicar o primeiro componente compreende aplicar o primeiro componente do sinal de tensão ao dispositivo fotovoltaico selecionado sem modificação estrutural do dispositivo fotovoltaico selecionado.

15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que aplicar o primeiro componente compreende aplicar o primeiro componente do sinal de tensão ao dispositivo fotovoltaico selecionado via eletrodos existentes do dispositivo fotovoltaico selecionado.

16. Método para gerenciar mais de um dispositivo fotovoltaico, caracterizado pelo fato de que compreende: permitir que uma fonte de tensão seja acoplada a um dispositivo fotovoltaico selecionado dentre os mais de um dispositivo fotovoltaico; e aplicar um sinal de tensão gerado pela fonte de tensão ao dispositivo fotovoltaico selecionado, o sinal de tensão tendo um primeiro estado sendo sobreposto ao topo de uma tensão existente gerada pelo dispositivo fotovoltaico selecionado e compreendendo uma série de pulsos de tensão com uma magnitude positiva para gerar um campo elétrico externo ao longo do dispositivo fotovoltaico selecionado e um segundo estado representando um ciclo desligado entre primeiros estados adjacentes, em que o primeiro estado é sobreposto ao topo da tensão existente pela criação de uma referência negativa para o primeiro estado.

17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado adicionalmente pelo fato de que compreende aplicar o sinal de tensão a um segundo dispositivo fotovoltaico selecionado simultaneamente a aplicar o sinal de tensão ao dispositivo fotovoltaico selecionado.

18. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que permitir a fonte de tensão compreende permitir: um primeiro circuito pulsador de tensão ser acoplado ao dispositivo fotovoltaico selecionado para proporcionar um pulso de tensão variável no tempo ao longo do dispositivo fotovoltaico selecionado, o pulso de tensão variável no tempo proporcionando o primeiro estado e o segundo estado; e um segundo circuito pulsador de tensão ser acoplado ao segundo dispositivo fotovoltaico selecionado para proporcionar simultaneamente um segundo pulso de tensão variável no tempo ao longo do segundo dispositivo fotovoltaico, o segundo pulso de tensão variável no tempo proporcionando o primeiro estado e o segundo estado.

19. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que permitir a fonte de tensão compreende permitir: um circuito pulsador de tensão ser acoplado ao dispositivo fotovoltaico selecionado para proporcionar um pulso de tensão variável no tempo ao longo do dispositivo fotovoltaico selecionado, o pulso de tensão variável no tempo proporcionando o primeiro estado e o segundo estado; e um comutador ser acoplado entre a fonte de tensão e o dispositivo fotovoltaico selecionado, o comutador conectando a fonte de tensão e o dispositivo fotovoltaico selecionado em uma primeira posição para gerar o primeiro estado e desconectando a fonte de tensão e o dispositivo fotovoltaico selecionado em uma segunda posição para gerar o segundo estado.

20. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado adicionalmente pelo fato de compreender criar a referência negativa para o primeiro estado via um circuito de elevação do injetor acoplado entre o dito circuito pulsador de tensão e o dispositivo fotovoltaico selecionado.

21. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que permitir a fonte de tensão compreende permitir a fonte de tensão ser acoplada a uma célula solar, um arranjo de células solares, um painel solar ou um arranjo de painéis solares.

22. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que aplicar o sinal de tensão compreende aplicar o sinal de tensão ao dispositivo fotovoltaico selecionado, selecionado dentre os mais de um dispositivo fotovoltaico sendo dispostos em uma configuração de dispositivo em série, uma configuração de dispositivo em paralelo ou uma combinação das mesmas.

23. Método de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que aplicar o sinal de tensão inclui gerar o campo elétrico externo com uma direção de campo predeterminada ao longo do dispositivo fotovoltaico selecionado.

24. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que aplicar o sinal de tensão inclui gerar o campo elétrico externo com a direção de campo predeterminada sendo na mesma direção que uma polaridade do dispositivo fotovoltaico selecionado para aumentar uma potência de saída ou uma corrente de saída do dispositivo fotovoltaico selecionado ou gerar o campo elétrico externo com a direção de campo predeterminada sendo oposta a uma polaridade do dispositivo fotovoltaico selecionado para diminuir a potência de saída ou a corrente de saída do dispositivo fotovoltaico selecionado.

25. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o dispositivo fotovoltaico selecionado é configurado para acionar uma carga, e adicionalmente compreende converter uma tensão de corrente contínua (CC) ou uma corrente gerada pelo dispositivo fotovoltaico selecionado em uma tensão de corrente alternada (CA) ou uma corrente via a carga.

26. Método de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que a carga compreende um inversor.

27. Método de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que a carga é externa ao dispositivo fotovoltaico selecionado.

28. Método de acordo com a reivindicação 25, caracterizado adicionalmente pelo fato de que compreende isolar eletricamente o dispositivo fotovoltaico selecionado da carga no domínio de frequência de rádio.

29. Método de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que isolar eletricamente o dispositivo fotovoltaico selecionado compreende isolar eletricamente o dispositivo fotovoltaico selecionado via pelo menos um indutor, pelo menos um capacitor, pelo menos uma bateria ou uma combinação dos mesmos.

30. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que aplicar o sinal de tensão compreende aplicar o sinal de tensão ao dispositivo fotovoltaico selecionado sem modificação estrutural do dispositivo fotovoltaico selecionado.

31. Método de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de que aplicar o sinal de tensão compreende aplicar o sinal de tensão ao dispositivo fotovoltaico selecionado via eletrodos existentes do dispositivo fotovoltaico selecionado.

32. Método para gerenciar um ou mais dispositivos fotovoltaicos, caracterizado pelo fato de que compreende: permitir que um pulsador de tensão seja acoplado a um dispositivo fotovoltaico selecionado; e aplicar um sinal de tensão gerado pelo pulsador de tensão ao dispositivo fotovoltaico selecionado, o sinal de tensão tendo um primeiro estado sendo sobreposto ao topo de uma tensão existente gerada pelo dispositivo fotovoltaico selecionado e compreendendo uma série de pulsos de tensão com uma magnitude positiva para gerar um campo elétrico externo ao longo do dispositivo fotovoltaico selecionado e um segundo estado representando um ciclo desligado entre primeiros estados adjacentes, em que o primeiro estado é sobreposto ao topo da tensão existente pela criação de uma referência negativa para o primeiro estado.

33. Método de acordo com a reivindicação 32, caracterizado adicionalmente pelo fato de que compreende permitir que um circuito de elevação do injetor seja acoplado entre o pulsador de tensão e o dispositivo fotovoltaico selecionado para prover a referência negativa para o primeiro estado.

34. Método de acordo com a reivindicação 32, caracterizado adicionalmente pelo fato de que compreende aplicar o sinal de tensão a um segundo dispositivo fotovoltaico selecionado simultaneamente a aplicar o sinal de tensão ao dispositivo fotovoltaico selecionado.

35. Método de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de que aplicar o sinal de tensão compreende aplicar uma tensão ajustável ao dispositivo fotovoltaico selecionado.

36. Método de acordo com a reivindicação 32, caracterizado adicionalmente pelo fato de que compreende permitir que um ou mais indutores em série sejam acoplados entre o pulsador de tensão e uma carga do dispositivo fotovoltaico selecionado para bloquear frequências do sinal de tensão para a carga que sejam maiores que uma frequência predeterminada.

37. Método de acordo com a reivindicação 32, caracterizado adicionalmente pelo fato de que compreende controlar uma frequência ou uma duração do primeiro estado e do segundo estado via um circuito de controle acoplado ao pulsador de tensão.

38. Método de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de que aplicar o sinal de tensão compreende aplicar o sinal de tensão ao dispositivo fotovoltaico selecionado, selecionado dentre os um ou mais dispositivos fotovoltaicos sendo dispostos em uma configuração de dispositivo em série, uma configuração de dispositivo em paralelo ou uma combinação das mesmas.

39. Método de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de que aplicar o sinal de tensão inclui gerar o campo elétrico externo com uma direção de campo predeterminada ao longo do dispositivo fotovoltaico selecionado.

40. Método de acordo com a reivindicação 39, caracterizado pelo fato de que aplicar o sinal de tensão inclui gerar o campo elétrico externo com a direção de campo predeterminada sendo na mesma direção que uma polaridade do dispositivo fotovoltaico selecionado para aumentar uma potência de saída ou uma corrente de saída do dispositivo fotovoltaico selecionado ou gerar o campo elétrico externo com a direção de campo predeterminada sendo oposta a uma polaridade do dispositivo fotovoltaico selecionado para diminuir a potência de saída ou a corrente de saída do dispositivo fotovoltaico selecionado.

41. Método de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de que o dispositivo fotovoltaico selecionado é configurado para acionar uma carga, e adicionalmente compreende converter uma tensão de corrente contínua (CC) ou uma corrente gerada pelo dispositivo fotovoltaico selecionado em uma tensão de corrente alternada (CA) ou uma corrente via a carga.

42. Método de acordo com a reivindicação 41, caracterizado pelo fato de que a carga compreende um inversor.

43. Método de acordo com a reivindicação 41, caracterizado pelo fato de que a carga é externa ao dispositivo fotovoltaico selecionado.

44. Método de acordo com a reivindicação 41, caracterizado adicionalmente pelo fato de que compreende isolar eletricamente o dispositivo fotovoltaico selecionado da carga no domínio de frequência de rádio.

45. Método de acordo com a reivindicação 44, caracterizado pelo fato de que isolar eletricamente o dispositivo fotovoltaico selecionado compreende isolar eletricamente o dispositivo fotovoltaico selecionado via pelo menos um indutor, pelo menos um capacitor, pelo menos uma bateria ou uma combinação dos mesmos.

46. Método de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de que aplicar o sinal de tensão compreende aplicar o sinal de tensão ao dispositivo fotovoltaico selecionado sem modificação estrutural do dispositivo fotovoltaico selecionado.

47. Método de acordo com a reivindicação 46, caracterizado pelo fato de que aplicar o sinal de tensão compreende aplicar o sinal de tensão ao dispositivo fotovoltaico selecionado via eletrodos existentes do dispositivo fotovoltaico selecionado.

48. Método para gerenciar um ou mais dispositivos fotovoltaicos, caracterizado pelo fato de que compreende: aplicar uma série de pulso de tensão com uma magnitude positiva de um sinal de tensão único a um dispositivo fotovoltaico selecionado dentre os um ou mais dispositivos fotovoltaicos, os pulsos de tensão sendo sobrepostos ao topo de uma tensão existente gerada pelo dispositivo fotovoltaico selecionado e incluindo um estado ligado para gerar um campo elétrico externo ao longo do dispositivo fotovoltaico selecionado; e aplicar um componente de ciclo desligado do sinal de tensão único ao dispositivo fotovoltaico selecionado, o componente de ciclo desligado sendo disposto entre estados ligados adjacentes do sinal de tensão único e inibindo a geração do campo elétrico externo; em que os pulsos de tensão são sobrepostos ao topo da tensão existente pela criação de uma referência negativa para os pulsos de tensão.

49. Método de acordo com a reivindicação 48, caracterizado pelo fato de que aplicar a série de pulsos de tensão compreende aplicar a série de pulso de tensão a uma pluralidade de dispositivos fotovoltaicos selecionados, cada um dos pulsos de tensão para gerar o campo elétrico externo ao longo dos dispositivos fotovoltaicos selecionados, e em que aplicar o componente de ciclo desligado compreende aplicar o componente de ciclo desligado aos dispositivo fotovoltaicos selecionados para inibir a geração do campo elétrico externo.

50. Método de acordo com a reivindicação 48, caracterizado adicionalmente pelo fato de que compreende: aplicar os pulsos de tensão a um segundo dispositivo fotovoltaico selecionado simultaneamente a aplicar os pulsos de tensão ao dispositivo fotovoltaico selecionado; e aplicar o componente de ciclo desligado ao segundo dispositivo fotovoltaico selecionado simultaneamente a aplicar o componente de ciclo desligado ao dispositivo fotovoltaico selecionado.

51. Método de acordo com a reivindicação 48, caracterizado pelo fato de que aplicar os pulsos de tensão compreende aplicar os pulsos de tensão via um circuito pulsador de tensão, e em que aplicar o componente de ciclo desligado compreende desligar o circuito pulsador de tensão.

52. Método de acordo com a reivindicação 48, caracterizado pelo fato de que aplicar os pulsos de tensão compreende conectar uma fonte de tensão e o dispositivo fotovoltaico em uma primeira posição de um comutador disposto entre a fonte de tensão e o dispositivo fotovoltaico selecionado, e em que aplicar o componente de ciclo desligado compreende desconectar a fonte de tensão e o dispositivo fotovoltaico selecionado em uma segunda posição do comutador.

53. Método de acordo com a reivindicação 48, caracterizado pelo fato de que aplicar a série de pulsos de tensão compreende aplicar a série de pulsos de tensão ao dispositivo fotovoltaico selecionado, selecionado dentre os um ou mais dispositivos fotovoltaicos sendo dispostos em uma configuração de dispositivo em série, uma configuração de dispositivo em paralelo ou uma combinação das mesmas.

54. Método de acordo com a reivindicação 48, caracterizado pelo fato de que aplicar a série de pulsos de tensão inclui gerar o campo elétrico externo com uma direção de campo predeterminada ao longo do dispositivo fotovoltaico selecionado.

55. Método de acordo com a reivindicação 54, caracterizado pelo fato de que aplicar a série de pulsos de tensão inclui gerar o campo elétrico externo com a direção de campo predeterminada sendo na mesma direção que uma polaridade do dispositivo fotovoltaico selecionado para aumentar uma potência de saída ou uma corrente de saída do dispositivo fotovoltaico selecionado ou gerar o campo elétrico externo com a direção de campo predeterminada sendo oposta a uma polaridade do dispositivo fotovoltaico selecionado para diminuir a potência de saída ou a corrente de saída do dispositivo fotovoltaico selecionado.

56. Método de acordo com a reivindicação 48, caracterizado pelo fato de que o dispositivo fotovoltaico selecionado é configurado para acionar uma carga, e adicionalmente compreende converter uma tensão de corrente contínua (CC) ou uma corrente gerada pelo dispositivo fotovoltaico selecionado em uma tensão de corrente alternada (CA) ou uma corrente via a carga.

57. Método de acordo com a reivindicação 56, caracterizado pelo fato de que a carga compreende um inversor.

58. Método de acordo com a reivindicação 56, caracterizado pelo fato de que a carga é externa ao dispositivo fotovoltaico selecionado.

59. Método de acordo com a reivindicação 56, caracterizado adicionalmente pelo fato de que compreende isolar eletricamente o dispositivo fotovoltaico selecionado da carga no domínio de frequência de rádio.

60. Método de acordo com a reivindicação 59, caracterizado pelo fato de que isolar eletricamente o dispositivo fotovoltaico selecionado compreende isolar eletricamente o dispositivo fotovoltaico selecionado via pelo menos um indutor, pelo menos um capacitor, pelo menos uma bateria ou uma combinação dos mesmos.

61. Método de acordo com a reivindicação 48, caracterizado pelo fato de que aplicar a série de pulsos de tensão compreende aplicar a série de pulsos de tensão ao dispositivo fotovoltaico selecionado sem modificação estrutural do dispositivo fotovoltaico selecionado.

62. Método de acordo com a reivindicação 61, caracterizado pelo fato de que aplicar a série de pulsos de tensão compreende aplicar a série de pulsos de tensão ao dispositivo fotovoltaico selecionado via eletrodos existentes do dispositivo fotovoltaico selecionado.