JP7028948B2 - 光起電電池の電力出力を管理するシステム及び方法 - Google Patents
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Description
電圧信号の第1の構成要素を光起電デバイスに印加することであって、第1の構成要素は、光起電デバイスにわたり外部電場を生成するオン状態を表す、第1の構成要素を印加することと、
電圧信号の第2の構成要素を光起電デバイスに印加することであって、第2の構成要素はオフサイクルを表す、第2の構成要素を印加することと
を含む。
電圧源を光起電デバイスに結合できるようにすることと、
電圧源によって生成される電圧信号を光起電デバイスに印加することであって、電圧信号は、光起電デバイスにわたり外部電場を生成する第1の状態と、オフサイクルを表す第2の状態とを有する、電圧信号を印加することと
を含む。
光起電デバイスにわたり時変電圧パルスを提供する電圧パルサ回路を光起電デバイスに結合できるようにすることであって、時変電圧パルスは第1の状態及び第2の状態を提供する、電圧パルサ回路を光起電デバイスに結合できるようにすること、及び
スイッチを電圧源と光起電デバイスとの間に結合できるようにすることであって、スイッチは、第1の状態を生成する第1の位置において電圧源及び光起電デバイスを接続し、第2の状態を生成する第2の位置において電圧源及び光起電デバイスを切断する、スイッチを電圧源と光起電デバイスとの間に結合できるようにすること
のうちの少なくとも一方を含む。
電圧パルサを光起電デバイスに結合できるようにすることと、
電圧パルサによって生成される電圧信号を光起電デバイスに印加することであって、電圧信号は、光起電デバイスにわたり外部電場を生成する第1の状態と、オフサイクルを表す第2の状態とを有する、電圧信号を印加することと
を含む。
スイッチの第1のポートを光起電デバイスに結合できるようにすることと、
スイッチの第2のポートを、光起電デバイスによって駆動される負荷に結合できるようにすることと、
スイッチの第3のポートを電圧源に結合できるようにすることであって、スイッチは、光起電デバイスと電圧源との間に電流路を提供する第1の位置及び光起電デバイスと負荷との間に電流路を提供する第2の位置で動作することができる、第3のポートを電圧源に結合できるようにすることと、
スイッチが第1の位置にあるとき、電圧源によって生成される電圧信号を光起電デバイスに印加することであって、電圧信号は、スイッチが第1の位置にあるとき、光起電デバイスにわたり外部電場を生成する第1の状態と、スイッチが第2の位置にあるとき、電圧源と負荷との間に電気的絶縁を提供する第2の状態とを有する、電圧信号を光起電デバイスに印加することと
を含む。
Claims (26)
- 複数の太陽電池により供給される出力電力を管理するシステムであって、
電圧源手段と結合するための第1のポートと前記太陽電池の1以上の電力出力用の電極と結合するための第2のポートとを含む、スイッチ手段であって、前記電圧源手段と前記電力出力用の電極との間の電流パスを閉じて電場を前記太陽電池において生成する第1のスイッチングモードと、前記電流パスを開放する第2のスイッチングモードと、を切り替えることにより、各々が正の大きさを有する1以上の電圧パルスとして、前記電圧源手段からDC出力電圧を前記電力出力用の電極に印加するように構成されたスイッチ手段と、
前記スイッチ手段と結合して、前記第1のスイッチングモードと前記第2のスイッチングモードとの間の切り換え周波数、前記第1のスイッチングモードの第1の持続時間、前記第2のスイッチングモードの第2の持続時間、前記第1のスイッチングモードと前記第2のスイッチングモードとのデューティサイクル、前記第1のスイッチングモードの第1の繰り返し率、前記第2のスイッチングモードの第2の繰返し率、または、これらの組み合わせを調整することにより、前記電力出力用の電極を経由して前記太陽電池により供給される前記出力電力を管理するために前記電場を変化させるための制御手段と、
を含むシステム。 - 前記スイッチ手段が、少なくとも1つの単極、双投、少なくとも1つのスイッチングトランジスタ、またはその組み合わせである、請求項1に記載のシステム。
- 前記制御手段が、前記スイッチ手段の制御ポートに結合されたパルス生成器を含み、該パルス生成器は、前記制御手段が前記第1のスイッチングモードと前記第2のスイッチングモードとの間を移行するための制御パルス信号を生成するように構成されている、請求項1または2に記載のシステム。
- 前記制御手段は、前記切り換え周波数を20マイクロ秒を中心とする周波数範囲内で調整するか、前記第1の持続時間を10ナノ秒~2000ナノ秒の間の第1の持続時間範囲で調整するか、前記第2の持続時間を10ナノ秒~2000ナノ秒の間の第2の持続時間範囲で調整するか、前記電圧パルスの前記デューティサイクルを0.1%~10%の間のデューティサイクル範囲で調整するか、またはこれらの範囲の組み合わせを調整する、請求項1~3のうちのいずれか一項に記載のシステム。
- 前記制御手段が、負荷条件に少なくとも部分的に基づいて、前記切り換え周波数、前記第1の持続時間、前記第2の持続時間、前記デューティサイクル、または、これらの組み合わせを調整する、請求項4に記載のシステム。
- 前記電場は、前記太陽電池により供給される前記出力電力を増加させるために、前記出力電力用の電極の極性と同じ方向の第1の方向、および/または、前記太陽電池により供給される前記出力電力を減少させるために、前記出力電力用の電極の極性と反対の方向の第2の方向で、生成される、請求項1~5のうちのいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の方向で生成された前記電場は、前記太陽電池の電子-正孔対の電子および正孔の可動性を加速、および/または、前記第2の方向で生成された前記電場は、前記太陽電池の電子-正孔対の電子および正孔の可動性を減速させる、請求項6に記載のシステム。
- 前記複数の太陽電池が、直列構成、並列構成、またはこれらの組み合わせの構成で配置される、請求項1~7のうちのいずれか一項に記載のシステム。
- 前記スイッチ手段が、前記DC出力電圧を前記電圧源手段から前記電力出力用の電極に、前記太陽電池の構造的な変更を行わないで印加するように構成されている、請求項1~8のうちのいずれか一項に記載のシステム。
- 前記電力出力用の電極が、前記太陽電池の1つ以上の既存の電極である、請求項1~9のうちのいずれか一項に記載のシステム。
- 前記太陽電池の前記電力出力用の電極が、前記太陽電池から供給された前記出力電力を前記電力出力用の電極を経由して受け取る負荷と結合している、請求項1~10のうちのいずれか一項に記載のシステム。
- 前記スイッチ手段の前記第2のポートが、前記負荷と結合し、前記太陽電池により供給された前記出力電力を、前記負荷に、前記第2のスイッチングモードにおいて、供給するように構成されている、請求項11に記載のシステム。
- 前記スイッチ手段が、前記負荷と結合し、前記太陽電池により供給された前記出力電力を、前記負荷に、前記第2のスイッチングモードにおいて、供給するように構成されている、請求項11または12に記載のシステム。
- 前記負荷が、前記太陽電池により供給された前記出力電力をAC電力または電流に変換するインバータを含む、請求項11に記載のシステム。
- RF領域で、前記太陽電池から前記負荷を電気的に絶縁する、絶縁手段をさらに含む、請求項13または14に記載のシステム。
- 前記絶縁手段が、RFチョーク、キャパシタ、インダクタ、バッテリ、またはこれらの組み合わせである、請求項15に記載のシステム。
- 前記スイッチ手段の前記第1のスイッチングモードにおいて、前記負荷における電圧降下を軽減するための軽減手段をさらに含む。請求項11~16のうちのいずれか一項に記載のシステム。
- 前記軽減手段が、キャパシタ、インダクタ、バッテリ、またはそれらの組み合わせである、請求項17記載のシステム。
- 前記軽減手段が、前記スイッチ手段の前記第2のスイッチングモードの間、前記太陽電池により供給された前記出力電力を貯蔵する、請求項17または18に記載のシステム。
- 前記軽減手段が、貯蔵された前記出力電力を前記負荷に、前記スイッチ手段の前記第1のスイッチングモードの間、供給する、請求項19に記載のシステム。
- 前記電場の生成により、前記太陽電池により供給された前記出力電力を、
低光状況下において、50%まで、
低光状況下において、50%を超えて、および/または、
高強度光状況下において、20%まで、
増大させる、請求項1~20のうちのいずれか一項に記載のシステム。 - 前記太陽電池により供給された前記出力電力が、前記太陽電池に入射する光の強さ、前記太陽電池の厚さ、前記電圧パルスの幅、および/または、前記電圧パルスの周波数に基づく、請求項1~21のうちのいずれか一項に記載のシステム。
- 複数の太陽電池により供給される出力電力を管理する方法であって、
スイッチ手段の第1のポートを電圧源手段と結合するステップであって、該スイッチ手段は、前記太陽電池の1以上の電力出力用の電極と結合するための第2のポートを含み、前記電圧源手段と前記電力出力用の電極との間の電流パスを閉じて電場を前記太陽電池において生成する第1のスイッチングモードと、前記電流パスを開放する第2のスイッチングモードと、を切り替えることにより、各々が正の大きさを有する1以上の電圧パルスとして、前記電圧源手段からDC出力電圧を前記電力出力用の電極に印加するように構成されているステップ、
を含み、
前記スイッチ手段は、前記第1のスイッチングモードと前記第2のスイッチングモードとの間のスイッチング周波数、前記第1のスイッチングモードの第1の持続時間、前記第2のスイッチングモードの第2の持続時間、前記第1のスイッチングモードと前記第2のスイッチングモードとのデューティサイクル、前記第1のスイッチングモードの第1の繰り返し率、前記第2のスイッチングモードの第2の繰返し率、または、これらの組み合わせを調整することにより、前記電力出力用の電極を経由して前記太陽電池により供給される前記出力電力を管理するために前記電場を変化させるための制御手段と結合されている、方法。 - 前記電力出力用の電極を経由して前記太陽電池により供給された前記出力電力を受け取るために、前記スイッチ手段の前記第2のポートを前記太陽電池の前記出力電力用の電極と結合するステップ、前記スイッチ手段を前記制御手段に結合するステップ、および/または、前記太陽電池の前記出力電力用の電極または前記スイッチ手段の前記第2のポートを負荷と結合するステップをさらに含む、請求項23に記載の方法。
- 複数の太陽電池により供給される出力電力を管理する方法であって、
スイッチ手段の第2のポートを前記太陽電池の1つ以上の電力出力用電極と結合するステップであって、該スイッチ手段は、電圧源手段と結合するための第1のポートを含み、前記電圧源手段と前記電力出力用の電極との間の電流パスを閉じて電場を前記太陽電池において生成する第1のスイッチングモードと、前記電流パスを開放する第2のスイッチングモードと、を切り替えることにより、各々が正の大きさを有する1以上の電圧パルスとして、前記電圧源手段からDC出力電圧を前記電力出力用の電極に印加するように構成されているステップ、
を含み、
前記スイッチ手段は、前記第1のスイッチングモードと前記第2のスイッチングモードとの間のスイッチング周波数、前記第1のスイッチングモードの第1の持続時間、前記第2のスイッチングモードの第2の持続時間、前記第1のスイッチングモードと前記第2のスイッチングモードとのデューティサイクル、前記第1のスイッチングモードの第1の繰り返し率、前記第2のスイッチングモードの第2の繰返し率、または、これらの組み合わせを調整することにより、前記電力出力用の電極を経由して前記太陽電池により供給される前記出力電力を管理するために前記電場を変化させるための制御手段と結合されている、方法。 - 前記電力出力用の電極を経由して前記太陽電池により供給された前記出力電力を受け取るために、前記スイッチ手段の前記第1のポートを前記電圧源手段と結合するステップ、前記スイッチ手段を前記制御手段に結合するステップ、および/または、前記太陽電池の前記出力電力用の電極または前記スイッチ手段の前記第2のポートを負荷と結合するステップをさらに含む、請求項25に記載の方法。
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