專利名稱：分散執(zhí)行最大功率追蹤的太陽能發(fā)電系統(tǒng)及其太陽能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種太陽能發(fā)電系統(tǒng)及其太陽能電池，尤指一種分散執(zhí)行最大功率 追蹤的太陽能發(fā)電系統(tǒng)及其太陽能電池。
背景技術(shù)：
由于自然能源的逐漸枯竭，使人類不得不積極尋求可用的替代能源，而取之不盡、 用之不竭的太陽能，成為替代能源的明日之星。關(guān)于太陽能的運用，目前盛行的方式是利用 太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，其原理請配合以下所述現(xiàn)有太陽能電池(包含單晶硅電池、多晶硅電池、非晶硅薄膜電池、銅銦硒/銅銦 硒電池、碲化鎘電池、砷化鎵電池與其他種類電池等)的構(gòu)造大致如圖3所示，主要是利用 半導(dǎo)體制程在一基底70上依序形成一下電極71、一光電半導(dǎo)體層72、一反射防止膜73及 一上電極74 ；以單晶硅電池為例，該光電半導(dǎo)體層72包含一 P型半導(dǎo)體層721及一 N型半 導(dǎo)體層722，而在二者間構(gòu)成一 P-N半導(dǎo)體接面。當光投射到該P-N半導(dǎo)體接面時，將形成 光起電力效應(yīng)(PHOTO V0LTA0R EFFECT)，而使其光電半導(dǎo)體層72產(chǎn)生電子電洞對，該電子 電洞對將因為擴散與內(nèi)部電場使得電子往N型半導(dǎo)體層722側(cè)移動，電洞則往P型半導(dǎo)體 層721側(cè)移動，最后通過分別與N型半導(dǎo)體層722及P型半導(dǎo)體層721電性連接的上、下電 極71、74輸出直流電。由于每一個太陽能電池只能輸出很低壓的直流電，因此在典型的實際運用上，是 將多數(shù)太陽能電池組裝成一太陽能電池模塊，然后將多數(shù)太陽能電池模塊組裝成一子太陽 能電池陣列(sub-array)，再由多數(shù)子太陽能電池陣列組裝成一太陽能電池陣列；其中，該 太陽能電池模塊是通過配線將各太陽能電池相互連接，接著利用逆變器將太陽能電池陣列 輸出的直流電源轉(zhuǎn)換為交流形式，并執(zhí)行最大功率追蹤(MPPT)。然而太陽能電池陣列接受日照時，會因為陰影、遮蔽、日光入射角度或某一太陽能 電池損壞等因素，造成陣列中每一太陽能電池產(chǎn)生的電力并不相同，當以所有太陽能電池 的發(fā)電量進行最大功率追蹤時，無法有效取得每一太陽能電池的最大功率以致造成系統(tǒng)總 最大輸出功率的降低。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明主要目的在提供一種分散執(zhí)行最大功率追蹤的太陽能發(fā)電系統(tǒng)。為達成前述目的采取的主要技術(shù)手段是令前述太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括一個以上的 太陽能電池模塊及一設(shè)于太陽能電池模塊輸出端的轉(zhuǎn)換傳輸單元；其中每一太陽能電池 模塊是由多個太陽能電池組成，每一太陽能電池包括一太陽能晶片，具有一直流電源輸出端；一最大功率追蹤單元，具有一電源輸入端及一電源輸出端，該電源輸入端是與前 述太陽能晶片的直流電源輸出端連接；一電容，是跨接于最大功率追蹤單元的電源輸出端上，供太陽能電池與其他太陽能電池連接時，作為能量平衡或能量補償之用；由此，該太陽能電池模塊的電源輸出端是由各太陽能電池輸出端通過電容相互連 接所構(gòu)成，該太陽能電池模塊輸出的電源則通過轉(zhuǎn)換傳輸單元進行轉(zhuǎn)換或傳輸；由于太陽 能電池模塊中每一太陽能電池是各自執(zhí)行最大功率追蹤，因此傳送至轉(zhuǎn)換傳輸單元的電力 是實際的最大功率表現(xiàn)，由此可有效提升系統(tǒng)的整體運轉(zhuǎn)效率；由于傳統(tǒng)太陽能發(fā)電系統(tǒng) 是在逆變器上針對所有太陽能電池的總輸出執(zhí)行最大功率追蹤，但因涉及日照角度的變化 或太陽能電池本身可能損壞等因素，故逆變器進行最大功率追蹤時無法真正取得每一太陽 能電池的最大功率，在此狀況下可能低估實際的功率表現(xiàn)，而降低了系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)效率；與傳 統(tǒng)太陽能發(fā)電系統(tǒng)相較，本發(fā)明分散由每一太陽能電池各自執(zhí)行最大功率追蹤，因而可確 保系統(tǒng)所得電力為實際可得的最大功率，從而可有效解決傳統(tǒng)太陽能發(fā)電系統(tǒng)因最大功率 追蹤所致運轉(zhuǎn)效率低落的問題。本發(fā)明又一目的在提供一種具最大功率追蹤功能的太陽能電池，該太陽能電池包 括一基底；一微電子電路層，是形成于前述基底上，用以構(gòu)成一最大功率追蹤單元；一下電極，是形成于前述微電子電路層上，并與最大功率追蹤單元的電源輸入端 構(gòu)成電性連接；一光電半導(dǎo)體層，是形成于前述下電極上，具有一下側(cè)及一上側(cè)，其下側(cè)是與下電 極相鄰并構(gòu)成電性連接；一反射防止膜，是形成于光電半導(dǎo)體層的上側(cè)；一上電極，是形成于反射防止膜上，且與光電半導(dǎo)體層的上側(cè)構(gòu)成電性連接；該上 電極并進一步與最大功率追蹤單元的電源輸入端構(gòu)成電性連接；利用前述結(jié)構(gòu)將在太陽能電池中內(nèi)建一最大功率追蹤單元(MPPT)，由此提高太陽 能電池實際輸出的能量，并避免傳統(tǒng)太陽能電池因陰影、遮蔽、日光入射角度或某一太陽能 電池損壞等因素，造成太陽能電池模塊或陣列總輸出功率降低的問題。


圖1是本發(fā)明一較佳實施例的太陽能發(fā)電系統(tǒng)方塊圖；圖2是本發(fā)明一較佳實施例的太陽能電池結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是現(xiàn)有太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標記說明1-太陽能電池模塊；10-太陽能電池；11-太陽能晶片；12-最大 功率追蹤單元；13-電容；2-轉(zhuǎn)換傳輸單元；100-基底；101-微電子電路層；102-下電極； 103-光電半導(dǎo)體層；1031-P型半導(dǎo)體層；1032-N型半導(dǎo)體層；104-反射防止膜；105-上電 極；70-基底；71-下電極；72-光電半導(dǎo)體層；721-P型半導(dǎo)體層；722-N型半導(dǎo)體層；73-反 射防止膜；74-上電極。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點作更詳細的說明。關(guān)于本發(fā)明的一較佳實施例，請參閱圖1所示，主要是由一個以上的太陽能電池模塊1及一轉(zhuǎn)換傳輸單元2所組成，該太陽能電池模塊1是由多個太陽能電池10組成，每 一太陽能電池10包括一太陽能晶片11，具有一組直流電源輸出端；—最大功率追蹤單元12，具有一電源輸入端及一電源輸出端，該電源輸入端是與 前述太陽能晶片11的直流電源輸出端連接；一電容13，是跨接于最大功率追蹤單元12的電源輸出端上。前述太陽能晶片11是經(jīng)由其直流電源輸出端送出一直流電壓，由最大功率追蹤 單元12對太陽能晶片11送出的直流電源執(zhí)行最大功率追蹤；再者，一太陽能電池模塊1是 由多個太陽能電池10以串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)等方式組成，以取得一較高電壓與較高功率的 直流電源；在本實施例中，各個太陽能電池10是由其最大功率追蹤單元12的電源輸出端 通過電容13相互串接，其中電容13是用于平衡能量或補償能量。各太陽能電池10相互串 接后即構(gòu)成太陽能電池模塊1的電源輸出端，該電源輸出端則與轉(zhuǎn)換傳輸單元2的輸入端 連接，以進行轉(zhuǎn)換或傳輸。當轉(zhuǎn)換傳輸單元2作為轉(zhuǎn)換功能時，其可為一直流對直流轉(zhuǎn)換器 (DC/DC Converter)，以將太陽能電池模塊1輸出的電源進行直流對直流轉(zhuǎn)換；該轉(zhuǎn)換傳輸 單元2亦可為直流對交流轉(zhuǎn)換器(DC/AC Converter)或逆變器Qnverter)，用以將太陽能 電池模塊1輸出的直流電源轉(zhuǎn)換為交流形式，可進一步供市電并網(wǎng)之用。當然，該轉(zhuǎn)換傳輸 單元2亦可單純用于傳輸電力。由上述可知，本發(fā)明的太陽能發(fā)電系統(tǒng)是在每一太陽能電池10上進行最大功率 追蹤(MPPT)，以提高太陽能電池10實際輸出的能量，并由此解決傳統(tǒng)太陽能發(fā)電系統(tǒng)集中 執(zhí)行最大功率追蹤，卻可能因太陽能電池受陰影、遮蔽、日光入射角度或損壞等因素影響， 造成總輸出功率降低的問題。又請參閱圖2所示，揭示有前述太陽能電池10—可行實施例的具體構(gòu)造，其包 括一基底 100 ；一微電子電路層101，是形成于前述基底100上，用以構(gòu)成前述最大功率追蹤單元 (MPPT)，如前揭所述，該最大功率追蹤單元具有一組電源輸入端及一組電源輸出端；一下電極102，是采用蒸著、電鍍、印刷或其他方式形成于前述微電子電路層101 上，并與最大功率追蹤單元的一電源輸入端構(gòu)成電性連接；一光電半導(dǎo)體層103，是采用氣體擴散法、固相擴散法、離子注入法或其他方式，形 成于前述下電極102上；該光電半導(dǎo)體層103所構(gòu)成的太陽能電池包含單晶硅電池、多晶硅 電池、非晶硅薄膜電池、銅銦硒/銅銦硒電池、碲化鎘電池、砷化鎵電池、染料電池與其他種 類電池等。以單晶硅電池為例，前述光電半導(dǎo)體層103包括一 P型半導(dǎo)體層1031及一 N型 半導(dǎo)體層1032，其二者并構(gòu)成一 P-N半導(dǎo)體接面，其中，P型半導(dǎo)體層1031與下電極102相 鄰并與其構(gòu)成電性連接；一反射防止膜104，是采用物理氣相沉積(PVD)或化學(xué)氣相沉積(CVD)或其他方法 形成于前述光電半導(dǎo)體層103的N型半導(dǎo)體層1032上；—上電極105，與下電極102相同，是采用蒸著、電鍍、印刷或其他方式形成于前述 反射防止膜104上，且與光電半導(dǎo)體層103的N型半導(dǎo)體層1032構(gòu)成電性連接；該上電極 105并進一步通過導(dǎo)通孔等層間導(dǎo)通手段或其他電連接手段與前述最大功率追蹤單元的另一電源輸入端構(gòu)成電性連接。由上述實施例可以明顯看出，該太陽能電池10是采內(nèi)建方式與最大功率追蹤單 元12整合為一體。又對于所屬技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識者而言，可直接在前述微電子電路層 101上形成電容，并跨接在最大功率追蹤單元12的電源輸出端上。以上說明對本發(fā)明而言只是說明性的，而非限制性的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解， 在不脫離以下所附權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可做出許多修改，變化，或等 效，但都將落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種分散執(zhí)行最大功率追蹤的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括一個以上的太陽 能電池模塊及一設(shè)于太陽能電池模塊輸出端的轉(zhuǎn)換傳輸單元；其中每一太陽能電池模塊 是由多個太陽能電池連接組成，每一太陽能電池包括一太陽能晶片，具有一直流電源輸出端；一最大功率追蹤單元，具有一電源輸入端及一電源輸出端，該電源輸入端是與前述太 陽能晶片的直流電源輸出端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述分散執(zhí)行最大功率追蹤的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，該太 陽能電池進一步包括一電容，該電容是跨接于其最大功率追蹤單元的電源輸出端上，并供 與其他太陽能電池連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述分散執(zhí)行最大功率追蹤的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，該 轉(zhuǎn)換傳輸單元為一直流對直流轉(zhuǎn)換器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述分散執(zhí)行最大功率追蹤的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，該 轉(zhuǎn)換傳輸單元為一直流對交流轉(zhuǎn)換器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述分散執(zhí)行最大功率追蹤的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，該 轉(zhuǎn)換傳輸單元為一逆變器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述分散執(zhí)行最大功率追蹤的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，各 太陽能電池是采串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)方式連接。
7.一種太陽能電池，其特征在于，包括一基底；一微電子電路層，是形成于前述基底上，用以構(gòu)成一最大功率追蹤單元；一下電極，是形成于前述微電子電路層上，并與最大功率追蹤單元的電源輸入端構(gòu)成 電性連接；一光電半導(dǎo)體層，是形成于前述下電極上，具有一下側(cè)及一上側(cè)，其下側(cè)是與下電極相 鄰并構(gòu)成電性連接；一反射防止膜，是形成于光電半導(dǎo)體層的上側(cè)；一上電極，是形成于反射防止膜上，且與光電半導(dǎo)體層的上側(cè)構(gòu)成電性連接；該上電極 并進一步與最大功率追蹤單元的電源輸入端構(gòu)成電性連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能電池，其特征在于，該微電子電路層進一步形成有一 電容，該電容是跨接在最大功率追蹤單元的電源輸出端上。
全文摘要
本發(fā)明是一種分散執(zhí)行最大功率追蹤的太陽能發(fā)電系統(tǒng)及其太陽能電池，由一太陽能晶片、一最大功率追蹤單元組成一太陽能電池，該太陽能晶片經(jīng)過光起電力作用所產(chǎn)生的直流電源輸出至最大功率追蹤單元執(zhí)行最大功率追蹤，又太陽能電池的輸出端是通過一電容與其他太陽能電池串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)，以組成一可輸出某一電壓的太陽能電池模塊，太陽能電池模塊輸出端又連接一電壓轉(zhuǎn)換器或傳輸單元而構(gòu)成一太陽能發(fā)電系統(tǒng)；由于太陽能發(fā)電系統(tǒng)是針對每一太陽能電池各自執(zhí)行最大功率追蹤，由此可確保系統(tǒng)所得電力為最大功率，有效解決傳統(tǒng)在逆變器上集中執(zhí)行最大功率追蹤，無法有效取得每一太陽能電池的最大功率而降低太陽能發(fā)電系統(tǒng)整體最大輸出功率的問題。
文檔編號H01L31/042GK102044988SQ200910180319
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月22日
發(fā)明者陳本盛, 黃昭睿 申請人:群光電能科技股份有限公司