DE3005560A1 - Reihenschaltung von solarzellen - Google Patents

Reihenschaltung von solarzellen

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solar
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Ing.(grad.) Heinz 7507 Pfinztal Bommer
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Description

  • Reihenschaltung von Solarzellen
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Reihenschaltung von Solarzellen.
  • Solarzellen sind Kalbleiter-Photoelemente zur Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie. Sie werden in Reihe zu Solarzellen-Batterien geschaltet und u. a. in witterungsbeständiger Ausführung zur Stromversorgung elektrischer Geräte an schwer zugänglichen Standorten eingesetzt. Beispielsweise besteht eine Solarzellen-Batterie mit 18 V Leerlauf spannung zur Ladung eines 12 V-Akkumulators aus einer Reihenschaltung von 36 Solarzellen.
  • Es kann nun in der Praxis vorkommen, daß die Abdeckscheiben der witterungsbeständigen Gehäuse der Solarzellen durch #Steinschlag o. ä. Einwirkungen stellenweise zerstört werden und daß dabei eine Beschädigung einer oder mehrerer Zellen oder eine Ablösung der Kontaktierung auftritt. Es können auch Abschattungen durch Fallaub oder Vogelexkremente bei den einzelnen Zellen einer Solarzellen-Batterie # terievorkommen.
  • Diese Störungen führen zum Ausfall der gesamten Solarzellen-Batterie bzw. zu einer unverhältnismäßig starken Leistungsminderung, was besonders schwerwiegend ist, da die Solarzellen-Batterien möglichst wartungsfrei betrieben werden sollen.
  • Es besteht die Aufgabe, bei einer Reihenschaltung von Solarzellen Maßnahmen zu treffen, die beim Auftreten der obengenannten Störfälle den Betrieb der Solarzellen-Batterie automatisch sicherstellen.
  • Eine Lösung der Aufgabe wird darin gesehen, daß bei einer Reihenschaltung von Solarzellen parallel zu jeder Zelle eine Diode so geschaltet ist, daß deren Durchlaßrichtung entgegengesetzt zu der der inneren Diodenstrecke der Solarzelle verläuft.
  • Die Dioden können als diskrete Bauteile jeder der in Reihen und Gruppen zusammengefaßten Solarzellen parallelgeschaltet werden, oder sie können bereits bei der Herstellung der Solarzellen-Batterien durch entsprechende Dotierung in dem Elalbleitersubstrat erzeugt und direkt mit den Anschlußleiterbahnen verbunden werden.
  • Damit wird erreicht, daß in Störfällen, in welchen die gestörte Solarzelle in der Reihenschaltung einen sehr hohen Widerstand aufweist, über den Diodennebenschluß der Stromfluß durch die Reihenschaltung aufrechterhalten wird, so daß nur ein relativ geringer Leistungsabfall der Reihenschaltung von Solarzellen in einer Solarzellen-Batterie auftritt.
  • Die Erfindung wird anhand der schematischen Schaltungsdarstellung in Figur 1 und eines Ausführungsbeispiels in Figur 2 im folgenden erläutert.
  • Figur 1 zeigt einen Teil einer Reihenschaltung mit drei Solarzellen 1, die in bekannter Weise, beispielsweise als Sperrschicht-Photoelemente, ausgebildet sind, bei denen in ein Halbleitersubstrat eine Sperrschicht eindiffundiert oder -legiert ist. Infolge dieser Sperrschichtwirkung wird eine innere Diodenstrecke in der Solarzelle 1 gebildet, wie mit der gestrichelten Diode 5 angedeutet ist.
  • In das Substrat eindiffundierte oder auf dessen Oberfläche aufgedampfte Leiterbahnen 2, 3 dienen zum Anschluß der Solarzellen 1 bzw. zu ihrer Reihenschaltung in Solarzellen-Batterien.
  • Um bei Ausfall oder starker Abschattung einer der Solarzellen 1 den Betrieb der Reihenschaltung aufrechterhalten zu können, ist erfindungsgemäß jeder Solarzelle 1 eine Diode 4 parallelgeschaltet, und zwar derart, daß deren Durchlaßrichtung entgegengesetzt zu der der inneren Diodenstrecke, angedeutet durch die Diode 5, der Solarzelle verläuft.
  • Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch eine Solarzelle 1 in einem Halbleitersubstrat 7 mit den Anschluß- und Verbindungsleiterbahnen 2 und 3 auf der dem Lichteinfall ausgesetzten Vorderseite bzw. auf der Rückseite jedes Elements. Die parallelgeschaltete Diode 4 ist durch entsprechende Dotierung eines Abschnitts in dem Halbleitersubstrat 7 der Solarzelle gebildet und über die Leiterbahnen 2 und 3 mit dieser verbunden.
  • 2 Patentansprüche 2 Figuren Zusammenfassung Reihenschaltung von Solarzellen Bei einer in Solarbatterien üblichen Reihenschaltung von Solarzellen ist jede Zelle mit einer Diode parallel beschaltet, deren Durchlaßrichtung entgegengesetzt zu der der inneren Diodenstrecke der Solarzelle ist, Bei Ausfall oder örtlicher Abschaltung einzelner Solarzellen der Reihenschaltung fließt der Strom über die Diodennebenschlüsse, so daß die Solarbatterie mit geringfügig verringerter Leistung weiter betreibbar ist.
  • FIG 1 Leerseite

Claims (2)

  1. Patentansprüche Ol Reihenschaltung von Solarzellen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß parallel zu jeder Solarzelle (1) eine Diode (4) so geschaltet ist, daß deren Durchlaßrichtung entgegengesetzt zu der der inneren Diodenstrecke (5) jeder Solarzelle verläuft.
  2. 2. Reihenschaltung von Solarzellen nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Diode (4) durch einen entsprechend dotierten Abschnitt im Halbleitersubstrat (7) der Solarzelle (1) gebildet und über ihre Anschlußleiterbahnen (2, 3) mit dieser verbunden ist.
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