专利名称：分散执行最大功率追踪的太阳能发电系统及其太阳能电池的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种太阳能发电系统及其太阳能电池，尤指一种分散执行最大功率 追踪的太阳能发电系统及其太阳能电池。
背景技术：
由于自然能源的逐渐枯竭，使人类不得不积极寻求可用的替代能源，而取之不尽、 用之不竭的太阳能，成为替代能源的明日之星。关于太阳能的运用，目前盛行的方式是利用 太阳能电池将太阳能转化为电能，其原理请配合以下所述现有太阳能电池(包含单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅薄膜电池、铜铟硒/铜铟 硒电池、碲化镉电池、砷化镓电池与其他种类电池等)的构造大致如图3所示，主要是利用 半导体制程在一基底70上依序形成一下电极71、一光电半导体层72、一反射防止膜73及 一上电极74 ；以单晶硅电池为例，该光电半导体层72包含一 P型半导体层721及一 N型半 导体层722，而在二者间构成一 P-N半导体接面。当光投射到该P-N半导体接面时，将形成 光起电力效应(PHOTO V0LTA0R EFFECT)，而使其光电半导体层72产生电子电洞对，该电子 电洞对将因为扩散与内部电场使得电子往N型半导体层722侧移动，电洞则往P型半导体 层721侧移动，最后通过分别与N型半导体层722及P型半导体层721电性连接的上、下电 极71、74输出直流电。由于每一个太阳能电池只能输出很低压的直流电，因此在典型的实际运用上，是 将多数太阳能电池组装成一太阳能电池模块，然后将多数太阳能电池模块组装成一子太阳 能电池阵列(sub-array)，再由多数子太阳能电池阵列组装成一太阳能电池阵列；其中，该 太阳能电池模块是通过配线将各太阳能电池相互连接，接着利用逆变器将太阳能电池阵列 输出的直流电源转换为交流形式，并执行最大功率追踪(MPPT)。然而太阳能电池阵列接受日照时，会因为阴影、遮蔽、日光入射角度或某一太阳能 电池损坏等因素，造成阵列中每一太阳能电池产生的电力并不相同，当以所有太阳能电池 的发电量进行最大功率追踪时，无法有效取得每一太阳能电池的最大功率以致造成系统总 最大输出功率的降低。
发明内容
因此，本发明主要目的在提供一种分散执行最大功率追踪的太阳能发电系统。为达成前述目的采取的主要技术手段是令前述太阳能发电系统包括一个以上的 太阳能电池模块及一设于太阳能电池模块输出端的转换传输单元；其中每一太阳能电池 模块是由多个太阳能电池组成，每一太阳能电池包括一太阳能晶片，具有一直流电源输出端；一最大功率追踪单元，具有一电源输入端及一电源输出端，该电源输入端是与前 述太阳能晶片的直流电源输出端连接；一电容，是跨接于最大功率追踪单元的电源输出端上，供太阳能电池与其他太阳能电池连接时，作为能量平衡或能量补偿之用；由此，该太阳能电池模块的电源输出端是由各太阳能电池输出端通过电容相互连 接所构成，该太阳能电池模块输出的电源则通过转换传输单元进行转换或传输；由于太阳 能电池模块中每一太阳能电池是各自执行最大功率追踪，因此传送至转换传输单元的电力 是实际的最大功率表现，由此可有效提升系统的整体运转效率；由于传统太阳能发电系统 是在逆变器上针对所有太阳能电池的总输出执行最大功率追踪，但因涉及日照角度的变化 或太阳能电池本身可能损坏等因素，故逆变器进行最大功率追踪时无法真正取得每一太阳 能电池的最大功率，在此状况下可能低估实际的功率表现，而降低了系统的运转效率；与传 统太阳能发电系统相较，本发明分散由每一太阳能电池各自执行最大功率追踪，因而可确 保系统所得电力为实际可得的最大功率，从而可有效解决传统太阳能发电系统因最大功率 追踪所致运转效率低落的问题。本发明又一目的在提供一种具最大功率追踪功能的太阳能电池，该太阳能电池包 括一基底；一微电子电路层，是形成于前述基底上，用以构成一最大功率追踪单元；一下电极，是形成于前述微电子电路层上，并与最大功率追踪单元的电源输入端 构成电性连接；一光电半导体层，是形成于前述下电极上，具有一下侧及一上侧，其下侧是与下电 极相邻并构成电性连接；一反射防止膜，是形成于光电半导体层的上侧；一上电极，是形成于反射防止膜上，且与光电半导体层的上侧构成电性连接；该上 电极并进一步与最大功率追踪单元的电源输入端构成电性连接；利用前述结构将在太阳能电池中内建一最大功率追踪单元(MPPT)，由此提高太阳 能电池实际输出的能量，并避免传统太阳能电池因阴影、遮蔽、日光入射角度或某一太阳能 电池损坏等因素，造成太阳能电池模块或阵列总输出功率降低的问题。
图1是本发明一较佳实施例的太阳能发电系统方块图；图2是本发明一较佳实施例的太阳能电池结构示意图；图3是现有太阳能电池的结构示意图。附图标记说明1-太阳能电池模块；10-太阳能电池；11-太阳能晶片；12-最大 功率追踪单元；13-电容；2-转换传输单元；100-基底；101-微电子电路层；102-下电极； 103-光电半导体层；1031-P型半导体层；1032-N型半导体层；104-反射防止膜；105-上电 极；70-基底；71-下电极；72-光电半导体层；721-P型半导体层；722-N型半导体层；73-反 射防止膜；74-上电极。
具体实施例方式以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。关于本发明的一较佳实施例，请参阅图1所示，主要是由一个以上的太阳能电池模块1及一转换传输单元2所组成，该太阳能电池模块1是由多个太阳能电池10组成，每 一太阳能电池10包括一太阳能晶片11，具有一组直流电源输出端；—最大功率追踪单元12，具有一电源输入端及一电源输出端，该电源输入端是与 前述太阳能晶片11的直流电源输出端连接；一电容13，是跨接于最大功率追踪单元12的电源输出端上。前述太阳能晶片11是经由其直流电源输出端送出一直流电压，由最大功率追踪 单元12对太阳能晶片11送出的直流电源执行最大功率追踪；再者，一太阳能电池模块1是 由多个太阳能电池10以串联、并联或串并联等方式组成，以取得一较高电压与较高功率的 直流电源；在本实施例中，各个太阳能电池10是由其最大功率追踪单元12的电源输出端 通过电容13相互串接，其中电容13是用于平衡能量或补偿能量。各太阳能电池10相互串 接后即构成太阳能电池模块1的电源输出端，该电源输出端则与转换传输单元2的输入端 连接，以进行转换或传输。当转换传输单元2作为转换功能时，其可为一直流对直流转换器 (DC/DC Converter)，以将太阳能电池模块1输出的电源进行直流对直流转换；该转换传输 单元2亦可为直流对交流转换器(DC/AC Converter)或逆变器Qnverter)，用以将太阳能 电池模块1输出的直流电源转换为交流形式，可进一步供市电并网之用。当然，该转换传输 单元2亦可单纯用于传输电力。由上述可知，本发明的太阳能发电系统是在每一太阳能电池10上进行最大功率 追踪(MPPT)，以提高太阳能电池10实际输出的能量，并由此解决传统太阳能发电系统集中 执行最大功率追踪，却可能因太阳能电池受阴影、遮蔽、日光入射角度或损坏等因素影响， 造成总输出功率降低的问题。又请参阅图2所示，揭示有前述太阳能电池10—可行实施例的具体构造，其包 括一基底 100 ；一微电子电路层101，是形成于前述基底100上，用以构成前述最大功率追踪单元 (MPPT)，如前揭所述，该最大功率追踪单元具有一组电源输入端及一组电源输出端；一下电极102，是采用蒸着、电镀、印刷或其他方式形成于前述微电子电路层101 上，并与最大功率追踪单元的一电源输入端构成电性连接；一光电半导体层103，是采用气体扩散法、固相扩散法、离子注入法或其他方式，形 成于前述下电极102上；该光电半导体层103所构成的太阳能电池包含单晶硅电池、多晶硅 电池、非晶硅薄膜电池、铜铟硒/铜铟硒电池、碲化镉电池、砷化镓电池、染料电池与其他种 类电池等。以单晶硅电池为例，前述光电半导体层103包括一 P型半导体层1031及一 N型 半导体层1032，其二者并构成一 P-N半导体接面，其中，P型半导体层1031与下电极102相 邻并与其构成电性连接；一反射防止膜104，是采用物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)或其他方法 形成于前述光电半导体层103的N型半导体层1032上；—上电极105，与下电极102相同，是采用蒸着、电镀、印刷或其他方式形成于前述 反射防止膜104上，且与光电半导体层103的N型半导体层1032构成电性连接；该上电极 105并进一步通过导通孔等层间导通手段或其他电连接手段与前述最大功率追踪单元的另一电源输入端构成电性连接。由上述实施例可以明显看出，该太阳能电池10是采内建方式与最大功率追踪单 元12整合为一体。又对于所属技术领域具有通常知识者而言，可直接在前述微电子电路层 101上形成电容，并跨接在最大功率追踪单元12的电源输出端上。以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解， 在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改，变化，或等 效，但都将落入本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种分散执行最大功率追踪的太阳能发电系统，其特征在于，包括一个以上的太阳 能电池模块及一设于太阳能电池模块输出端的转换传输单元；其中每一太阳能电池模块 是由多个太阳能电池连接组成，每一太阳能电池包括一太阳能晶片，具有一直流电源输出端；一最大功率追踪单元，具有一电源输入端及一电源输出端，该电源输入端是与前述太 阳能晶片的直流电源输出端连接。
2.根据权利要求1所述分散执行最大功率追踪的太阳能发电系统，其特征在于，该太 阳能电池进一步包括一电容，该电容是跨接于其最大功率追踪单元的电源输出端上，并供 与其他太阳能电池连接。
3.根据权利要求1或2所述分散执行最大功率追踪的太阳能发电系统，其特征在于，该 转换传输单元为一直流对直流转换器。
4.根据权利要求1或2所述分散执行最大功率追踪的太阳能发电系统，其特征在于，该 转换传输单元为一直流对交流转换器。
5.根据权利要求1或2所述分散执行最大功率追踪的太阳能发电系统，其特征在于，该 转换传输单元为一逆变器。
6.根据权利要求1或2所述分散执行最大功率追踪的太阳能发电系统，其特征在于，各 太阳能电池是采串联、并联或串并联方式连接。
7.一种太阳能电池，其特征在于，包括一基底；一微电子电路层，是形成于前述基底上，用以构成一最大功率追踪单元；一下电极，是形成于前述微电子电路层上，并与最大功率追踪单元的电源输入端构成 电性连接；一光电半导体层，是形成于前述下电极上，具有一下侧及一上侧，其下侧是与下电极相 邻并构成电性连接；一反射防止膜，是形成于光电半导体层的上侧；一上电极，是形成于反射防止膜上，且与光电半导体层的上侧构成电性连接；该上电极 并进一步与最大功率追踪单元的电源输入端构成电性连接。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池，其特征在于，该微电子电路层进一步形成有一 电容，该电容是跨接在最大功率追踪单元的电源输出端上。
全文摘要
本发明是一种分散执行最大功率追踪的太阳能发电系统及其太阳能电池，由一太阳能晶片、一最大功率追踪单元组成一太阳能电池，该太阳能晶片经过光起电力作用所产生的直流电源输出至最大功率追踪单元执行最大功率追踪，又太阳能电池的输出端是通过一电容与其他太阳能电池串联、并联或串并联，以组成一可输出某一电压的太阳能电池模块，太阳能电池模块输出端又连接一电压转换器或传输单元而构成一太阳能发电系统；由于太阳能发电系统是针对每一太阳能电池各自执行最大功率追踪，由此可确保系统所得电力为最大功率，有效解决传统在逆变器上集中执行最大功率追踪，无法有效取得每一太阳能电池的最大功率而降低太阳能发电系统整体最大输出功率的问题。
文档编号H01L31/042GK102044988SQ200910180319
公开日2011年5月4日 申请日期2009年10月22日 优先权日2009年10月22日
发明者陈本盛, 黄昭睿 申请人:群光电能科技股份有限公司