具体实施方式

如本文所用，术语“大约”应被理解为包括与标称值的变化，例如，与标称值的+/-10％变化。应当理解，无论是否被具体提及，这种变化总是包括在本文提供的给定值中。

如本文所用，术语“几何棱柱”是指具有由平坦或弯曲侧壁连接的顶面和底面的三维形状或几何形状。几何棱柱在本文中也可称为微棱柱，并且包括圆柱体、立方体、长方体、三棱柱、矩形棱柱、五棱柱、六棱柱、八棱柱等等。在一些实施例中，顶面和底面平行放置。在一些实施例中，顶面和底面在尺寸和形状上相等或相似。然而，还应该设想的是一些几何棱柱可能具有不同尺寸和/或形状的顶面和底面，例如在截锥、截头锥体或平截头圆锥体形状中所见。

如本文所用，术语“锥形”是指从顶面到底面或从底面到顶面逐渐变细的三维形状或几何形状。在一些实施例中，顶面和底面之一可以是点或顶点。在一些实施例中，顶面和底面都具有非零表面积，而顶面小于底面，或反之亦然，其中侧面或侧壁不平行。锥形结构可以具有圆形、三角形、正方形、五边形、六边形或易于理解的其他形状的横截面形状。示例锥形可以包括圆锥体、棱锥体等。

除非另有定义，本文中使用的所有技术和科学术语与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。

已经认识到，可以通过在单个太阳能电池、太阳能电池组或太阳能电池模块上安装旁路二极管来减轻阴影的负面影响。这种方法可以部分地防止被遮蔽的太阳能电池或太阳能电池组或太阳能电池模块在发电过程中受损，直到影响太阳能电池的阴影减轻为止。此外，还认识到功率优化可被用于减轻太阳能电池阴影的负面影响。使用最大功率点跟踪(MPPT)硬件/软件/固件的微逆变器或功率优化器可被用于将输出负载阻抗与太阳能电池产生的功率(其随光量的变化而变化)实质上匹配。

本发明提供一种光伏发电装置，其包括但不限于光学元件、结构元件和反射元件，其可以提供一种减轻阴影对光伏发电装置的运行特性的影响的手段。根据一些实施例，该光伏发电装置包括三维光伏结构和功率优化器。在一些实施例中，该光伏发电装置包括一个或多个三维光伏结构。在一些实施例中，该光伏发电装置包括多个三维光伏结构，每个三维光伏结构可以在结构上和/或功能上彼此等效。例如，类似的光伏结构可以重复放置在一个光伏发电装置内。该三维光伏结构可以以三维几何形状成形，例如几何棱柱或锥形。

根据实施例，三维光伏结构包括两组或多组光伏材料面。在一些实施例中，每个光伏材料面组可以通过相对参考诸如发电安装平面的共享取向和共享功率优化器来定义。例如，同一光伏材料面组中的每个光伏材料面可以被配置为相对于预期参考面具有基本上相同的取向或在相同方向上定向。在本发明的一些实施例中，这些平面可以被调整为特定的太阳入射角。在一些实施例中，同一光伏材料面组中的两个或更多个光伏材料面可耦合到同一功率优化器。在一些实施例中，不同光伏材料面组中的光伏材料面可耦合到同一功率优化器，从而共享功率优化器。

根据实施例，每组光伏材料面包括一个或多个光伏材料元件。光伏材料面可以针对三维光伏结构在发电上被优化。每个光伏材料元件可以被配置为使得每组光伏面串联布线，使得总电压增加，并且该面的每个光伏元件沿着相对于整个单元的相同方向对齐。一个或多个光伏材料面可以组合在一起以形成三维光伏结构。三维光伏结构可被配置为几何棱柱形状，其可以提供有效的发电。在一些实施例中，一个或多个光伏材料面可以耦合到功率优化器，例如最大功率点跟踪(MPPT)电子设备、电荷控制器或逆变器电子设备，从而在大范围的太阳能入射角上提供高效的发电并对局部阴影具有鲁棒性。

根据实施例，光伏转换可以发生在光伏材料面处，其中每个材料面可以由太阳能电池组成，其可以包括一种或多种类型的太阳能电池。实施例可包括一种或多种可用的太阳能电池材料技术，其可包括非晶硅、硅、生物混合、碲化镉、浓缩、铜铟镓硒、晶体硅、染料敏化、砷化镓锗、混杂、发光太阳能聚光器、串联、单晶硅、多结、纳米晶体、有机、钙钛矿、光电化学、等离子体、多晶、量子点、固态、薄膜、具有本征薄层的异质结、叉指背接触、整流天线、纳米管、石墨烯、或肖特基太阳能电池。很容易理解的是，这些示例将被视为非限制性的潜在太阳能电池技术。太阳能电池的一种或多种特性可以被选择和配置为通过光伏发电装置执行最有效的发电。太阳能电池的特性可包括反射率、光吸收率和复合率。在一些实施例中，一个或多个太阳能电池可被设置为一层，并且该光伏材料面也可以被称为光伏层。

根据实施例，光伏层可以包括上金属层、一个或多个导电层和下金属层。上金属层可以靠近包覆层并且设置在一个或多个导电层上。一个或多个导电层可以设置在下金属层上。下金属层可以靠近基板层并设置在基板层上。

根据实施例，导电层可以是半导体层并且可以被称为P-N结层。导电层可以包括一个或多个P-N结。根据光伏效应，P-N结可以被配置为响应于光子轰击和穿透而生成电压。

在一些实施例中，每个半导体层或P-N结可以由光伏材料组成，以促进大范围的光吸收和电荷分离机制。可用于半导体层或P-N结的光伏材料的一些示例包括晶体硅(c-Si)、单晶硅、多晶硅、带状硅(ribbon silicon)、类单晶硅(mono-like-multi silicon)、碲化镉、铜铟镓硒、硅薄膜、砷化镓薄膜及其任意组合。

根据实施例，光伏结构的顶端，无论它们是否是三维的，都可以直接暴露在日光下，从而实现能量转换。在光伏材料面的至少一侧接收和/或捕获光(例如太阳辐射)，并且所接收/捕获到的光可以被光伏发电装置转换成电能。在一些实施例中，为了更有效地接收或捕获光，光伏结构的顶端可以被不同地处理。例如，光伏结构可以被配置为具有独特的几何形状或者可以涂覆有薄的防尘膜。用于增强光伏结构的光收集或捕获特性的其他手段可以包括一个或多个纳米结构的并入、使用包括聚光器、反射器、折射器等的一种或多种光学元件的聚光、主动式太阳能跟踪和电池上抗反射涂层的包含。将容易理解的是，这些示例将被视为用于增强光伏结构的光收集或捕获特性的非限制性潜在手段。

根据实施例，提供了可操作地耦合到光伏材料面的功率优化器。在一些实施例中，功率优化器可以指外部电子组件(例如位于光伏结构的外部)，其不断地改变施加在光伏结构上的负载以便最大化光伏发电装置的整体性能(例如功率输出)。由于光伏结构性能的不一致，功率优化器可能很有用。光伏结构性能的不一致可能是由光输入量的变化引起的。功率优化器可以单独耦合到被设计用于控制输入到光伏结构的光量的元件。

在一些实施例中，功率优化器可以采用电子组件的形式，该电子组件可以具有用于执行优化的固件/软件或者可以被配置为集成电路。功率优化器可以使用一种或多种功率优化技术，包括最大功率点跟踪(MPPT)。功率优化技术还可以包括使用可变电感器、曲线拟合、增量电阻、增量电导、寄生电容、受迫振荡、纹波相关、电流扫描、爬山算法、三点加权技术、模糊逻辑优化、SC电流继电器、DC链路电容器下垂控制、基于状态的技术、梯度或查找表方法。将容易理解的是，这些示例将被视为对潜在功率优化技术的非限制。MPPT技术可以可操作地被DC-DC(直流到直流)升压转换电路(例如DC-DC转换器)或DC-AC(直流到交流)逆变电路(例如太阳能微逆变器)使用或与之耦合，从而试图最大化从光伏材料面组中收集的能量。

根据实施例，由光伏材料面组生成并由功率优化器优化的功率可以是由一个或多个电气设备使用的唯一功率源。在一些实施例中，由光伏材料面组生成并由功率优化器优化的功率可以与其他功率源的输出相结合以供一个或多个电气设备使用。在一些实施例中，由光伏材料面组生成并由功率优化器优化的功率可以被实时使用、存储在电池中、作为输入被提供到电网中或用于本领域技术人员认为的适当且易于理解的其他目的。

根据实施例，提供了对具有三维光伏结构的光伏发电装置的改进，以在不改变光伏材料面的半导体的物理或化学性质的情况下生成增强的功率输出，从而使在光线不足的情况下增强的发电成为可能。一些实施例可以最小化来自诸如云或附近物体的外部因素在发电单元上的阴影的不利影响。类似地，由于诸如阴天条件、黄昏、黎明、雨、小雪、雾、霾、污染、烟雾、灰烬、灰尘或污垢等造成的光照条件降低，一些实施例可以允许发电单元高效运行。在一些实施例中，三维结构在紧凑空间中提供增加的光伏表面积。光伏面组可以相对于供电单元的参考平面(例如光伏面的安装平面)具有多个取向；从而能够在光的大入射角范围内收集光，这是低光条件下的特征，其中可能发生由于物体和颗粒引起的光散射和反射。应当理解的是，不同光伏面组上的光量可以在一个实例下变化并随时间变化，其中一些面可以比其他面接收更多的光。由于功率优化器具有被典型地调谐到正常光照条件的最佳输入范围，因此将较亮的光伏面组与较暗的光伏面组分开可以允许发电单元的改进操作。在一些实施例中，使用可操作地耦合到独立光伏材料面组的局部功率优化器，与没有局部功率优化器的相同光伏结构的性能相比，光伏结构的性能可以提高高达300％。以这种方式，功率优化器能够基于与其相关联的光伏面的局部操作来动态调整阴影的减轻。

根据实施例，提供了对具有三维光伏结构的光伏发电装置的改进，以在正常或强光条件下的发电期间生成更多功率输出而不改变光伏材料面的半导体的物理或化学性质。在一些实施例中，三维结构提供附加的光伏表面区域以便能够实现光的捕获或聚集。该组光伏面可具有相对于发电单元的参考面(诸如光伏材料面的安装面)的多个取向；能够在光的大入射角范围内收集光，例如，在一天中从浮尘到黎明，太阳入射角自然变化期间会发生这种情况。使用可操作地耦合到每个光伏材料面组的局部功率优化器允许针对多个太阳入射角进行光伏面的调谐，从而使其在日、月或年中更有效地运行。在一些实施例中，已经发现在正常照明条件下，调谐可将光伏结构的性能达至150％。

根据实施例，通过定位光伏面的操作特征，每个面可以基于它们接收到的光而基本上独立地调谐。该调谐可以被动态地执行，以减轻光伏面运行随时间的波动。例如，在一组光伏面包括以相对于彼此不同角度取向的两个光伏面的情况下，这些面中的每个将被不同水平的光体现印记。通过动态地和独立地控制这些光伏面中的每个的运行和功率转换的优化，与作为一个单元的光伏面组的优化相比，其可以实现改进的运行。例如，应当理解的是，作为一个单元的光伏面组的优化，可以被认为是对该组的光伏面的“平均”的优化，这可能导致光伏面的运行和功率转换的次优化。

图1以侧视图示出了根据本发明实施例的具有两个独立光伏材料面的光伏发电装置。根据实施例，光伏发电装置100可以包括发电光伏结构110和功率优化电子设备14a和14b(例如局部功率优化器)，以及电子负载/电网18a。发电光伏结构110可以包括光伏材料面11a和11b、包覆层10a和基板层12a。该光伏材料面11a和11b中的每个可以形成单独的光伏材料面组。在一些实施例中，两个或多个光伏材料面可以形成一个光伏材料面组。在一些实施例中，该光伏发电装置100还可包括附加电子组件16a。

参考图1，光伏材料面11a和11b中的每个可以可操作地连接到独立的功率优化电子设备14a和14b。该光伏材料面11a可以经由连接组件13a可操作地连接到功率优化电子设备(例如局部功率优化器)14a；并且该光伏材料面11b可以经由连接组件13b可操作地连接到功率优化电子设备(例如局部功率优化器)14b。功率优化电子设备14a和14b中的每个可以分别地经由连接组件15a和15b可操作地连接到附加电子组件16a。该附加电子组件16a可以经由连接组件17a可操作地连接到电子负载/电网18a。

根据实施例，包覆层10a可被设置在光伏材料面11a和11b上，该光伏材料面11a和11b可被设置在基板层12a上。虽然包覆层10a靠近光伏材料面11a和11b，但是包覆层10a和光伏材料面11a和11b可以彼此不直接接触并且它们之间可以存在薄间隙。类似地，虽然基板层12a靠近光伏材料面11a和11b，但基板层12a和光伏材料面11a和11b可以彼此不直接接触并且它们之间可以存在薄间隙。然而，在一些实施例中，包覆层10a的至少一部分可与光伏材料面11a和11b直接接触。类似地，在一些实施例中，基板层12a的至少一部分可以与光伏材料面11a和11b直接接触。该基板层12a可以为光伏材料面(11a、11b)和功率优化电子设备(14a、14b)之间的连接提供一些空间。在一些实施例中，包覆层10a的至少一部分和基板层12a可以彼此接触。

根据实施例，包覆层10a可以使用光学、光捕获、抗反射、结构型、防滑、热管理、水密封以及键合元件的混合物来配置。基板层12a可以使用抗反射、光捕获、结构型、防水、热管理和键合元件的混合物来配置。

光伏材料面11a和11b可以由具有光吸收特征的光伏材料制成。在一些实施例中，光伏材料面11a和11b可被配置为具有单层光伏材料。在一些实施例中，光伏材料面11a和11b可被配置为具有多层光伏材料，以促进大范围的光吸收和电荷分离机制。可用于光伏材料面的光伏材料的一些例子包括晶体硅(c-Si)、单晶硅、多晶硅、带状硅、类单晶硅、碲化镉、铜铟镓硒、硅薄膜、砷化镓薄膜等或其任何组合。

根据实施例，光伏材料面11a和11b中的每个可被配置为具有相对于参考面(诸如发电单元的安装平面)以与光伏材料面彼此不同的角度的任意取向。该多个光伏材料面可以形成光管理结构的元件或者是用于特定光条件诸如太阳入射角或为捕获环境散射的最佳安装配置。总之，光伏材料面11a和11b可以被配置为在一天或一年的过程中优化单元的能量产生。此外，由于底部的表面积不存在或显著减小，在三维光伏结构的底部具有光伏材料面的需要可以有限。

根据实施例，局部功率优化电子设备14a和14b可以连续改变施加在光伏结构上的负载，以便最大化光伏发电装置的整体性能(例如功率输出)。

根据实施例，附加电子组件16a可以获取从功率优化电子设备14a和14b传输的能量或功率。在将能量/功率传输到电子负载18a之前，附加电子组件16a可以组合和/或准备来自功率优化电子设备14a和14b的能量/功率。在一些实施例中，附加功率优化电子设备，诸如辅助微逆变器，可以通过附加电子组件16a可操作地连接到局部功率优化电子设备14a和14b。

根据实施例，可以有各种形式和类型可用于附加电子组件16a。太阳能发电系统通常具有附加电子设备来改变生成的功率以适应所需应用的负载。在一些实施例中，附加电子组件16a可以是串联或并联连接的一组普通电线。在一些实施例中，附加电子组件16a可以是一个或多个电气设备，诸如DC-DC转换器、DC-AC逆变器、电池存储系统、电网或与与负载的直接连接件。附加电子组件16a可以能够承载或管理任何电压、频率、安培数或瓦数的DC(直流电)或AC(交流电)。

根据实施例，负载18a可以是获取和消耗由光伏材料面组生成的电能的电气设备。负载18a可以能够获取、消耗或管理任何电压、频率、安培数或瓦数的DC或AC。在一些实施例中，负载18a可以直接消耗由光伏材料面生成的能量。在一些实施例中，负载18a可以将能量存储到蓄能器或电池中。在一些实施例中，负载18a可以将能量传输到电网(例如卸载到电网)。

根据实施例，可以有各种形式和类型可用于连接组件13a、13b、15a、15b和17a。在一些实施例中，连接组件13a、13b、15a、15b和17a中的一个或多个可以是常规电线。在一些实施例中，连接组件13a、13b、15a、15b和17a中的一个或多个可以是用于无线功率传输或无线电力传输的一组发射器和接收器。像这样，经由连接组件13a、13b、15a、15b或17a的功率或电力传输可以是有线传输、无线传输或其组合。

图2示出了根据本发明实施例的来自具有不同取向的两个光伏面的三维光伏设备的功率输出，其中功率输出基于来自整个设备的输出进行优化，或者基于独立光伏面进行优化。曲线图示出了一天期间功率输出的不断变化，并且在该曲线图中，这一天被认为是充满阳光的一天。曲线301示出了具有不同取向的两个光伏面的三维光伏设备的优化功率输出，其中该输出功率基于设备的全输出被优化，即两个面的输出功率一起被优化。需要注意的是，当两个面都可能被完全照亮时，功率在正午时时基本上最大化。曲线201示出了具有不同取向的两个光伏面的三维光伏设备的优化功率输出，其中根据本发明的实施例，每个光伏面的输出功率被独立优化。曲线211a示出了第一光伏面的优化功率输出并且曲线211b示出了第二光伏面的优化功率输出。从曲线211a和211b可以看出，其优化功率输出由于其相对于一天中太阳不断变化的位置的取向而使得峰值处于一天期间的不同时间。从图2可以看出，当与两个面的一起输出的功率优化相比时，三维结构与光伏面的独立功率优化相结合，在一天内生成的能量增加了1.348。

图3以侧视图示出了根据本发明实施例的具有四个独立光伏材料面的光伏发电装置。根据实施例，光伏发电装置200可以包括发电光伏结构210和功率优化电子设备22a、22b、22c和22d(例如局部功率优化器)，以及电子负载/电网18a。功率优化电子设备22a、22b、22c和22d中的每个可以在功能上等同于图1中的功率优化电子设备14a和14b。发电光伏结构210可以包括光伏材料面20a、20b、20c和20d、包覆层10a和基板层12a。光伏材料面20a、20b、20c和20d中的每个可以在功能上等同于图1中的光伏材料面11a和11b。光伏材料面20a、20b、20c和20d中的每个可以形成分开的光伏材料面组。在一些实施例中，两个或更多个光伏材料面可以形成一个光伏材料面组。在一些实施例中，光伏发电装置200还可包括附加电子组件16a。

参考图3，光伏材料面20a、20b、20c和20d中的每个可以相对于发电单元中的参考面(诸如安装平面)以任意取向来配置，其中每个独立的光伏材料面处于和其他光伏材料面不同的角度。光伏材料面20a、20b、20c和20d可以被配置为优化光伏能量产生。此外，由于底部的表面积不存在或显著减小，所以可不需要在三维光伏结构的底部具有光伏材料面。

进一步参考图3，光伏材料面20a、20b、20c和20d中的每个可以可操作地连接到独立的功率优化电子设备22a、22b、22c和22d。光伏材料面20a可以经由连接组件21a可操作地连接到功率优化电子设备(例如局部功率优化器)22a；光伏材料面20b可以经由连接组件21b可操作地连接到功率优化电子设备(例如局部功率优化器)22b；光伏材料面20c可以经由连接组件21c可操作地连接到功率优化电子设备(例如局部功率优化器)22c；并且光伏材料面20d可以经由连接组件21d可操作地连接到功率优化电子设备(例如局部功率优化器)22d。功率优化电子设备22a、22b、22c和22d中的每个可以分别经由连接组件23a、23b、23c和23d可操作地连接到附加电子组件16a。附加电子组件16a可以经由连接组件17a可操作地连接到电子负载/电网18a。

进一步参考图3，包覆层10a可被设置在光伏材料面20a、20b、20c和20d上，该光伏材料面20a、20b、20c和20d可被设置在基板层12a上。虽然包覆层10a靠近光伏材料面11a和11b，但包覆层10a和光伏材料面20a、20b、20c及20d可以彼此不直接接触并且它们之间可以存在薄间隙。类似地，虽然基板层12a靠近光伏材料面11a和11b，但基板层12a和光伏材料面20a、20b、20c及20d可以彼此不直接接触并且它们之间可以存在薄间隙。然而，在一些实施例中，包覆层10a的至少一部分可与光伏材料面20a、20b、20c和20d直接接触。类似地，在一些实施例中，基板层12a的至少一部分可以与光伏材料面20a、20b、20c和20d直接接触。基板层12a可以为光伏材料面20a、20b、20c、20d和功率优化电子设备22a、22b、22c、22d之间的连接提供一些空间。在一些实施例中，包覆层10a的至少一部分和基板层12a可以彼此接触。

根据实施例，可以有各种形式和类型可用于连接组件21a、21b、21c、21d和23a、23b、23c、23d。在一些实施例中，连接组件21a、21b、21c、21d和23a、23b、23c、23d中的一个或多个可以是常规电线。在一些实施例中，连接组件21a、21b、21c、21d和23a、23b、23c、23d中的一个或多个可以是用于无线功率传输或无线电力传输的一组发射器和接收器。像这样，经由连接组件21a、21b、21c、21d和23a、23b、23c、23d的功率或电力传输可以是有线传输、无线传输或其组合。

图4A和图4B以透视图和俯视图示出了根据本发明实施例的具有倒棱锥形的四个独立光伏材料面的光伏发电装置。根据实施例，光伏发电装置300可以包括发电光伏结构310和功率优化电子设备32a、32b、32c和32d(例如局部功率优化器)，以及电子负载/电网18a。功率优化电子设备32a、32b、32c和32d中的每个可以在功能上等同于图1中的功率优化电子设备14a和14b。发电光伏结构310可以包括光伏材料面30a、30b、30c和30d。尽管在图4A和图4B中未示出，发电光伏结构310还可以包括包覆层10a和基板层12a。光伏材料面30a、30b、30c和30d中的每个可以在功能上等同于图1中的光伏材料面11a和11b。光伏材料面30a、30b、30c和30d中的每个可以形成分开的光伏材料面组。在一些实施例中，两个或更多个光伏材料面可以形成一个光伏材料面组。在一些实施例中，光伏发电装置300还可包括附加电子组件16a。

参考图4A和图4B，光伏材料面30a、30b、30c和30d中的每个可以可操作地连接到独立的功率优化电子设备32a、32b、32c和32d。光伏材料面30a可以经由连接组件31a可操作地连接到功率优化电子设备(例如局部功率优化器)32a；光伏材料面30b可以经由连接组件31b可操作地连接到功率优化电子设备(例如局部功率优化器)32b；光伏材料面30c可以经由连接组件31c可操作地连接到功率优化电子设备(例如局部功率优化器)32c；并且光伏材料面30d可以经由连接组件31d可操作地连接到功率优化电子设备(例如局部功率优化器)32d。功率优化电子设备32a、32b、32c和32d中的每个可以分别经由连接组件33a、33b、33c和33d可操作地连接到附加电子组件16a。附加电子组件16a可以经由连接组件17a可操作地连接到电子负载/电网18a。

根据实施例，光伏材料面30a、30b、30c和30d中的每个可以被配置为相对于发电单元中的参考面(诸如安装平面)具有任意取向，其中每个光伏材料面的取向和其他光伏材料面不同。光伏材料面30a、30b、30c和30d可以以倒棱锥的形状放在一起，如图4A和图4B所示。三维几何形状(即倒棱锥形)下的光伏材料面30a、30b、30c和30d以组装可以促进或增强光伏能量的有效产生。由于底部的表面积不存在或显著减小，可以不需要在倒棱锥形光伏结构的底部具有光伏材料面。

根据实施例，可以有各种形式和类型可用于连接组件31a、31b、31c、31d和33a、33b、33c、33d。在一些实施例中，连接组件31a、31b、31c、31d和33a、33b、33c、33d中的一个或多个可以是常规电线。在一些实施例中，连接组件31a、31b、31c、31d和33a、33b、33c、33d中的一个或多个可以是用于无线功率传输或无线电力传输的一组发射器和接收器。像这样，经由连接组件31a、31b、31c、31d和33a、33b、33c、33d的功率或电力传输可以是有线传输、无线传输或其组合。

图4C和4D以透视图和俯视图示出了根据本发明实施例的具有独立的四个光伏材料面的光伏发电装置，其中两个光伏材料面共享一个功率优化器。

根据实施例，光伏发电装置400可以包括发电光伏结构410和功率优化电子设备42a和42b(例如局部功率优化器)，以及电子负载/电网18a。功率优化电子设备42a和42b中的每个可以在功能上等同于图1中的功率优化电子设备14a和14b。发电光伏结构310可以包括光伏材料面40a、40b、40c和40d。尽管在图4C和图4D中未示出，发电光伏结构410还可以包括包覆层10a和基板层12a。光伏材料面40a、40b、40c和40d中的每个可以在功能上等同于图1中的光伏材料面11a和11b。光伏材料面40a、40b、40c和40d中的每个可以形成分开的光伏材料面组。在一些实施例中，两个或更多个光伏材料面可以形成一个光伏材料面组。在一些实施例中，光伏发电装置400还可包括附加电子组件16a。

根据实施例，功率优化电子设备可由多个光伏材料面组共享。像这样，对于由两个或更多个光伏材料面收集的能量的功率优化可由单个功率优化器执行。在一些实施例中，可以以集体方式执行功率优化。参考图4C和图4D，功率优化电子设备42a可以由光伏材料面40a和40b共享；并且功率优化电子设备42c可以由光伏材料面40c和40d共享。换句话说，光伏材料面40a和40b可以分别经由连接组件41a和41b可操作地连接到功率优化电子设备(例如局部功率优化器)42a；并且光伏材料面40c和40d可以分别经由连接组件41c和41d可操作地连接到功率优化电子设备(例如局部功率优化器)42c。在一些实施例中，光伏材料面与功率优化电子设备之间的连接可以类似于多个太阳能电池经由电线或无线功率/电力传输设备串联或并联的连接。

根据实施例，功率优化电子设备42a和42c中的每个可以分别经由连接组件43a和43c可操作地连接到附加电子组件16a。该附加电子组件16a可以经由连接组件17a可操作地连接到电子负载/电网18a。

根据实施例，光伏材料面40a、40b、40c和40d中的每个可以被配置为相对于发电单元中的基准面(诸如安装平面)具有任意取向，其中每个光伏材料面的取向和其他光伏材料面不同。光伏材料面40a、40b、40c和40d可以以倒棱锥的形状放在一起，如图4C和图4D所示。光伏材料面40a、40b、40c和40d可以以倒棱锥形的形状被配置在一起，如图4C和图4D所示。三维几何形状(即倒棱锥形)下的光伏材料面40a、40b、40c和40d的组装可促进或增强光伏能量的有效生产。由于底部的表面积不存在或显著减小，所以可以不需要在倒棱锥形的光伏结构的底部具有光伏材料面。

根据实施例，可以有各种形式和类型可用于连接组件41a、41b、41c、41d和43a、43c。在一些实施例中，连接组件41a、41b、41c、41d和43a、43c中的一个或多个可以是常规电线。在一些实施例中，连接组件41a、41b、41c、41d和43a、43c中的一个或多个可以是用于无线功率传输或无线电力传输的一组发射器和接收器。像这样，经由连接组件41a、41b、41c、41d和43a、43c的功率或电力传输可以是有线传输、无线传输或其组合。

根据实施例，光伏发电装置可以被配置为拥有具有非平面侧面(例如弯曲的侧面或弯曲的侧壁)的光伏结构。该光伏结构的非平面侧面可以以各种方式成形。在一些实施例中，非平面侧面可以被配置成倒锥形。在一些其他实施例中，非平面侧面可以被配置成圆柱体或截锥体的形状。在一些实施例中，非平面侧面可以由一个非平面独立光伏材料面组组成。在一些实施例中，非平面侧面可以由多个非平面独立光伏材料面组组成。在一些实施例中，非平面侧面可以由平面和非平面独立光伏材料面组的混合组成。

图5A和图5B示出了包括具有非平面侧面的光伏结构的光伏发电装置的示例。图5A和图5B以透视图和俯视图示出了根据本发明实施例的具有倒锥形的两个非平面独立光伏材料面的光伏发电装置。

参考图5A和图5B，光伏发电装置500可以包括发电光伏结构510和功率优化电子设备52a和52b(例如局部功率优化器)，以及电子负载/电网18a。功率优化电子设备52a和52b中的每个可以在功能上等同于图1中的功率优化电子设备14a和14b。发电光伏结构510可以包括光伏材料面50a和50b。尽管在图5A和图5B中未示出，发电光伏结构510还可以包括包覆层10a和基板层12a。光伏材料面50a和50b中的每个可以在功能上等同于图1中的光伏材料面11a和11b。光伏材料面50a和50b中的每个可以形成分开的光伏材料面组。在一些实施例中，两个或更多个光伏材料面可以形成一个光伏材料面组。在一些实施例中，光伏发电装置500还可包括附加电子组件16a。

进一步参考图5A和图5B，光伏材料面50a和50b中的每个可以可操作地连接到独立的功率优化电子设备52a和52b。光伏材料面50a可以经由连接组件51a可操作地连接到功率优化电子设备(例如局部功率优化器)52a；并且光伏材料面50b可以经由连接组件51b可操作地连接到功率优化电子设备(例如局部功率优化器)52b。功率优化电子设备52a和52b中的每个可以分别经由连接组件53a和53b可操作地连接到附加电子组件16a。该附加电子组件16a可以经由连接组件17a可操作地连接到电子负载/电网18a。

根据实施例，光伏材料面50a和50b中的每个可被配置为拥有具有非平面侧面(例如弯曲侧面)的光伏结构。光伏材料面50a和50b可以以倒锥体的形状放在一起，如图5A和图5B所示。至少在某些情况下，三维弯曲几何形状(即倒锥体)下的光伏材料面50a和50b的组装可以促进或增强光伏能量的有效产生。由于底部的表面积不存在或显著减小，所以可以不需要在倒锥体结构的底部具有光伏材料面。

根据实施例，可以有各种形式和类型可用于连接组件51a、51b、53a和53b。在一些实施例中，连接组件51a、51b、53a和53b中的一个或多个可以是常规电线。在一些实施例中，连接组件51a、51b、53a和53b中的一个或多个可以是用于无线功率传输或无线电力传输的一组发射器和接收器。像这样，经由连接组件51a、51b、53a和53b的功率或电力传输可以是有线传输、无线传输或其组合。

图6以侧视图示出了根据本发明实施例的具有形成三维波纹结构的两个独立光伏材料面组的较大光伏发电系统。根据实施例，光伏发电装置600可以包括发电光伏结构610和功率优化电子设备62a和62d(例如局部功率优化器)，以及电子负载/电网18a。发电光伏结构610可以包括光伏材料面60a、60b、60c、60d、60e和60f。

根据实施例，一个或多个光伏材料面可以形成一个独立光伏材料面组。在一些实施例中，两个或更多个光伏材料面可以形成一个光伏材料面组。例如，如图6中所示，光伏材料面60a、60b和60c可以形成一个光伏材料面组并且光伏材料面60d、60e和60f可以形成另一个光伏材料面组。然而，在一些其他实施例中，每个光伏材料面组可以包括仅一个光伏材料面，如图1和图3-图5中所示。

根据实施例，发电光伏结构610还可包括包覆层10a和基板层12a。功率优化电子设备62a和62d中的每个在功能上可以等同于图1中的功率优化电子设备14a和14b。光伏材料面60a、60b、60c、60d、60e和60f中的每个可以在功能上等同于图1中的光伏材料面11a和11b。在一些实施例中，光伏发电装置600还可包括附加电子组件16a。

参考图6，光伏材料面60a、60b、60c、60d、60e和60f可以可操作地连接到独立的功率优化电子设备52a和52b。同一光伏材料面组中的光伏材料面可以连接到相同的功率优化电子设备。光伏材料面60a、60b和60c可以经由连接组件61a可操作地连接到功率优化电子设备(例如局部功率优化器)62a；并且光伏材料面60d、60e和60f可以经由连接组件61d可操作地连接到功率优化电子设备(例如局部功率优化器)62d。功率优化电子设备62a和62d中的每个可以分别经由连接组件63a和63d可操作地连接到附加电子组件16a。附加电子组件16a可以经由连接组件17a可操作地连接到电子负载/电网18a。

根据实施例，包覆层10a可以设置在光伏材料面60a、60b、60c、60d、60e和60f上，光伏材料面60a、60b、60c、60d、60e和60f可以设置在基板层12a上。虽然包覆层10a靠近光伏材料面，但包覆层10a和光伏材料面60a、60b、60c、60d、60e及60f可以彼此不直接接触并且它们之间可以存在薄间隙。类似地，虽然基板层12a靠近光伏材料面11a和11b，但基板层12a和光伏材料面60a、60b、60c、60d、60e及60f可以彼此不直接接触并且它们之间可以存在薄间隙。然而，在一些实施例中，包覆层10a的至少一部分可与光伏材料面60a、60b、60c、60d、60e及60f直接接触。类似地，在一些实施例中，基板层12a的至少一部分可以与光伏材料面60a、60b、60c、60d、60e及60f直接接触。该基板层12a可以为光伏材料面(60a、60b、60c、60d、60e和60f)和功率优化电子设备(62a、62d)之间的连接提供一些空间。在一些实施例中，包覆层10a的至少一部分和基板层12a可以彼此接触。

根据实施例，光伏材料面60a、60b、60c、60d、60e和60f中的每个可以被配置为相对于参考面诸如发电单元的安装平面具有任意取向，其中每个取向都不同于其他光伏材料面的取向。光伏材料面60a、60b、60c、60d、60e和60f可以被配置为优化光伏能量产生。此外，由于底部表面积不存在或显著减小，可能不需要在三维光伏结构的底部具有光伏材料面。

根据实施例，可以有各种形式和类型可用于连接组件61a、61d、63a和63d。在一些实施例中，连接组件61a、61d、63a和63d中的一个或多个可以是常规电线。在一些实施例中，连接组件61a、61d、63a和63d中的一个或多个可以是用于无线功率传输或无线电力传输的一组发射器和接收器。像这样，经由连接组件61a、61d、63a和63d的功率或电力传输可以是有线传输、无线传输或其组合。

根据本发明的各种实施例，光伏发电装置可以以多种形式被使用。在一个例子中，包括一系列光伏材料面的光伏结构可以被安装或部署在道路上以取代柏油路，从而可以生成电力供当地消费(例如用于当地房屋、企业和电动汽车的能源)。在另一个例子中，光伏结构可以被部署在房屋或建筑物的顶部作为从日光生成电能的光伏屋顶。

尽管已经参考本发明的具体特征和实施例描述了本发明，但显然在不脱离本发明的情况下可以对本发明进行各种修改和组合。因此，说明书和附图被简单地视为对所附权利要求所限定的本发明的说明，并且预期涵盖属于本发明范围内的任何和所有修改、变化、组合或等效物。

特别地，提供用于控制功率优化器的操作的计算机程序产品或程序组件，或用于存储处理器可读信号的程序存储器或存储设备在本技术的范围内。

与本发明中所述方法相关联的动作可以作为计算机程序产品中的编码指令被实现。换言之，计算机程序产品是计算机可读介质，当计算机程序产品被加载到存储器中并在微处理器上执行时，其上记录有软件代码以执行功率优化。

与本发明中所述方法相关联的动作可以作为多个计算机程序产品中的编码指令被实现。例如，该方法的第一部分可以使用一个计算设备来执行，并且该方法的第二部分可以使用另一个计算设备来执行。在这种情况下，每个计算机程序产品是计算机可读介质，当计算机程序产品被加载到存储器中并在计算设备的微处理器上被执行时，其上记录有软件代码以执行该方法的适当部分。此外，每个步骤或实现每个所述步骤的文件或对象等可以由专用硬件或为此目的设计的电路模块来执行。

显然，本发明的上述实施例是示例并且可以以多种方式变化。此类当前或未来的变化不应被视为背离本发明的精神和范围，并且对于本领域技术人员而言显而易见的所有此类修改旨在包括在以下权利要求的范围内。