阅读说明：本技术 一种用于叠层电池的补偿系统和方法 (Compensation system and method for laminated battery ) 是由 熊继光 赵志国 肖平 赵东明 秦校军 邬俊波 董超 刘家梁 王百月 冯笑丹 梁思 于 2020-12-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于叠层电池的补偿系统和方法,当顶电池与底电池的电流不匹配时,分析实际光照与标准光照的光谱差异,顶电池和底电池在实际光照下达到电流匹配所需的补偿光谱,并计算补偿光照的收益与消耗,当收益大于消耗时,对叠层光伏电池进行特定光谱的补偿光照,使得叠层光伏电池的顶电池和底电池达到电流匹配。针对因光谱变化引起的叠层电池的电流不匹配现象,通过叠层电池光伏阻串自身发电供给光谱可调的光源,对叠层电池,尤其是宽带隙顶电池进行短波段补偿光照,使顶电池和底电池达到电流匹配,使得叠层光伏电池处于最佳工作状态,提高发电效率的,在满足补偿光照消耗的同时,提升发电量。(The invention discloses a compensation system and a compensation method for a laminated cell, when currents of a top cell and a bottom cell are not matched, the spectral difference between actual illumination and standard illumination is analyzed, the top cell and the bottom cell reach compensation spectra required by current matching under the actual illumination, the income and consumption of the compensation illumination are calculated, and when the income is larger than the consumption, the compensation illumination of specific spectra is carried out on the laminated photovoltaic cell, so that the top cell and the bottom cell of the laminated photovoltaic cell reach the current matching. Aiming at the phenomenon of current mismatching of the laminated cell caused by spectral change, the photovoltaic resistor string of the laminated cell generates power by itself to supply a light source with adjustable spectrum, short-wave-band compensation illumination is carried out on the laminated cell, particularly a wide-band gap top cell, so that the top cell and a bottom cell are matched with current, the laminated cell is in the best working state, the power generation efficiency is improved, and the generated energy is improved while the compensation illumination consumption is met.)

一种用于叠层电池的补偿系统和方法

技术领域

本发明属于叠层电池技术领域，特别涉及一种用于叠层电池的补偿系统和方法。

背景技术

叠层太阳能电池作为第三代太阳能电池的一个重要发展方向，近年来接连获得可喜的突破。钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池作为新兴的研究热点，近年来效率也接连突破，虽然距离大规模的产业化应用仍有一定距离，但可以预见的是，叠层电池真正应用不免会遇到一些实际问题。目前，叠层电池根据设计，在标准光照下，底电池和顶电池达到电流匹配，可发挥出最大工作效率。在实际工作环境中，受天气等环境因素的影响，地面电站接收到的光谱会发生变化，相比于波长在700nm以上的长波，波长在400nm～700nm的短波更容易被云层、雾霾等障碍阻挡，使得叠层电池接收的短波辐射减少，主要吸收短波辐射的宽带隙顶电池电流降低相对明显，导致底电池和顶电池电流不匹配，无法发挥叠层电池最大工作效率，导致发电量明显降低。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种用于叠层电池的补偿系统和方法，针对因光谱变化引起的叠层电池的电流不匹配现象，通过叠层电池光伏阻串自身发电供给光谱可调的光源，对叠层电池，尤其是对宽带隙顶电池进行短波段补偿光照，使顶电池和底电池达到电流匹配，使得叠层光伏电池处于最佳工作状态，提高发电效率的，在满足补偿光照消耗的同时，提升发电量。

为达上述目的，本发明的具体技术方案是：一种用于叠层电池的补偿方法，当顶电池与底电池的电流不匹配时，分析实际光照与标准光照的光谱差异，顶电池和底电池在实际光照下达到电流匹配所需的补偿光谱，并计算补偿光照的收益与消耗，当收益大于消耗时，对叠层光伏电池进行特定光谱的补偿光照，使得叠层光伏电池的顶电池和底电池达到电流匹配。

进一步的，光谱感应装置用于监测光谱的实时变化，将监测到的实际光照结果与标准光照的光谱差异进行对比分析。

进一步的，采用光谱可调光源进行特定波长光谱的补偿光照。

进一步的，为光谱可调光源供电的是储能系统。

进一步的，所述储能系统为蓄电池和逆变器。

本发明的另一目的是提供一种用于叠层电池的补偿系统，包括光谱感应装置和光谱可调光源，其中，所述光谱感应装置用于监测光谱的实时变化，将监测到的实际光照结果与标准光照的光谱差异进行对比分析；所述光谱可调光源用于接收指令进行特定波长光谱的补偿光照。

进一步的，还包括储能系统，所述储能系统用于为光谱可调光源供电。

进一步的，所述储能系统为蓄电池和逆变器。

由于叠层电池中顶电池和底电池带隙的不同，宽带隙顶电池和窄带隙底电池的吸收光谱也不同，天气环境改变引起的光谱变化会导致顶电池与底电池的电流不匹配，本发明通过光谱感应装置对光谱的变化实时监测，分析实际光照与标准光照的光谱差异，顶电池和底电池在实际光照下达到电流匹配所需的补偿光谱，并计算补偿光照的收益与消耗，在收益大于消耗时，调用电站储能系统为光谱可调的光源供电，对叠层光伏电池进行特定光谱的补偿光照，使得叠层光伏电池的顶电池和底电池达到电流匹配，进而使得叠层光伏电池处于更良好的工作状态，提高发电效率和发电量。与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果，可以在保证收益的前提下使叠层光伏电池处于更良好的工作状态，提高发电效率和发电量。

附图说明

图1为本发明所述的一种用于叠层电池的补偿系统的范例示意图。

附图中：1为叠层光伏电池，2为光谱感应装置，3为储能系统，4为光谱可调的光源。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

如图1所示，本发明的一种用于叠层电池的补偿方法，当顶电池与底电池的电流不匹配时，分析实际光照与标准光照的光谱差异，顶电池和底电池在实际光照下达到电流匹配所需的补偿光谱，并计算补偿光照的收益与消耗，当收益大于消耗时，对叠层光伏电池进行特定光谱的补偿光照，采用光谱可调光源4进行特定波长光谱的补偿光照，使得叠层光伏电池1的顶电池和底电池达到电流匹配，光谱感应装置2用于监测光谱的实时变化，将监测到的实际光照结果与标准光照的光谱差异进行对比分析。

为光谱可调光源4供电的是储能系统3，所述储能系统3为蓄电池和逆变器。

本发明的另一目的是提供一种用于叠层电池的补偿系统，包括光谱感应装置2和光谱可调光源4，其中，所述光谱感应装置2用于监测光谱的实时变化，将监测到的实际光照结果与标准光照的光谱差异进行对比分析；所述光谱可调光源4用于接收指令进行特定波长光谱的补偿光照；还包括储能系统3，所述储能系统3用于为光谱可调光源4供电；在本发明的某一优选实施例中，所述储能系统3为蓄电池和逆变器。

实施例：

下面为一块面积100cm2叠层电池分别在标准光照、受影响光照、受影响光照+补偿光照下叠层电池工作效率的发电功率数据。受影响光照为模拟阴天/雾霾天等天气下的光照环境。由数据可以看出，在增加补偿光照的情况下，叠层电池的功率提高了将近40％。这是因为在光照受天气等环境因素影响而发生光谱变化的时候，短波相比长波更容易受影响，使得宽带隙的顶电池电流降低较窄带隙的底电池更加明显。增加补偿光照，使底电池和顶电池达到电流匹配，叠层电池发电效率大大提升。

光照条件	PCE/％	P<sub>max</sub>/W
			标准光照	19.3	0.96
受影响光照	11.9	0.61
			受影响光照+补偿光照	17.1	0.85

经核算，将此补偿技术应用到小型叠层电池地面光伏电站，在天气环境不是太好的情况下，刨除提供补偿光照所消耗的电能，增加补偿光照后，可以有效提高发电量近5％。