(57)【要約】【課題】ＭＰＰＴを個別に実行しシステム全体での最大出力電力を保証する太陽発電機を提供する。【解決手段】  個別に最大電力点追尾を実行する太陽発電機は、複数の太陽電池に電気的に接続されて形成された複数の太陽電池モジュールと、該太陽電池モジュールの２つの出力端子に電気的に接続された電力変換伝達装置とを備える。各太陽電池は、２つのＤＣ出力端子を有するソーラチップと、前記２つのＤＣ出力端子に電気的に接続された２つの入力端子及び２つの出力端子を有するＭＰＰＴとを備える。太陽発電機は、各太陽電池に関連したＭＰＰＴを実行し、これによりシステム全体の出力電力を最大出力に保証する。従来のインバータでＭＰＰＴを実行すると、各太陽電池の最大電力が有効に得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池であって該太陽電池のそれぞれが２つのＤＣ出力端子を有するソーラチップと前記２つのＤＣ出力端子に電気的に接続された２つの入力端子及び２つの出力端子を有するＭＰＰＴユニットとを備える太陽電池が電気的に接続されて形成された複数の太陽電池モジュールと、
該太陽電池モジュールの前記２つの出力端子に電気的に接続された電力変換伝達装置とを含む、個別に最大電力点追尾（ＭＰＰＴ）を実行する太陽発電機。
【請求項２】
さらに、前記太陽電池のそれぞれは、対応する前記ＭＰＰＴユニットの前記２つの出力端子間に電気的に接続され、また、他の前記太陽電池に電気的に接続されたコンデンサを含む、請求項１に記載の太陽発電機。
【請求項３】
前記電力変換伝達装置は、ＤＣ−ＤＣコンバータである、請求項１に記載の太陽発電機。
【請求項４】
前記電力変換伝達装置は、ＤＣ−ＤＣコンバータである、請求項２に記載の太陽発電機。
【請求項５】
前記電力変換伝達装置は、ＤＣ−ＡＤコンバータである、請求項１に記載の太陽発電機。
【請求項６】
前記電力変換伝達装置は、ＤＣ−ＡＤコンバータである、請求項２に記載の太陽発電機。
【請求項７】
前記電力変換伝達装置は、インバータである、請求項１に記載の太陽発電機。
【請求項８】
前記電力変換伝達装置は、インバータである、請求項２に記載の太陽発電機。
【請求項９】
前記太陽電池は、直列接続、並列接続及び直並列接続のうちの１つによって電気的に接続されている、請求項１に記載の太陽発電機。
【請求項１０】
前記太陽電池は、直列接続、並列接続及び直並列接続のうちの１つによって電気的に接続されている、請求項２に記載の太陽発電機。
【請求項１１】
基板と、
２つの入力端子と２つの出力端子を有するＭＰＰＴユニットを構成すべく前記基板上に形成されたマイクロ電子半導体層と、 
該マイクロ電子半導体層上に形成され、前記ＭＰＰＴユニットの一方の入力端子に電気的に接続された下部電極と、
前記下部電極上に形成され、上層と前記下部電極に接し該下部電極に電気的に接続された下層とを有する光電子半導体層と、
光電子半導体層の前記上層上に形成された反射防止膜と、
該反射防止膜上に形成され、前記光電子半導体層の前記上層に電気的に接続され、前記ＭＰＰＴユニットの他方の入力端子に接続された上部電極とを含む、太陽電池。
【請求項１２】
前記マイクロ電子半導体層は、さらに、該マイクロ電子半導体層上に形成され、前記ＭＰＰＴユニットの前記２つの出力端子間に電気的に接続されたコンデンサを含む、請求項１１に記載の太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽発電機及びその太陽電池に関し、特に個別に最大電力点追尾（ＭＰＰＴ）を実行する太陽発電機及びその太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、太陽エネルギーは、固体、液体又はガスの中に熱を直接蓄えることにより、又は電気エネルギーに変換するためにまた太陽電池に電気エネルギーを蓄えるために太陽光発電を使って、利用することができる。
【０００３】
図３を参照するに、従来の太陽電池は、単結晶のシリコン太陽電池、多結晶のシリコン太陽電池、アモルファスシリコン薄膜太陽電池、ＣＩＳ／ＣＩＳ太陽電池、ＣｄＴｅ太陽電池、ＧａＡｓ太陽電池等を含み、通常、基板（７０）、該基板上に順次形成された下部電極（７１）、光電子（オプトエレクトロニクス）半導体層（７２）、反射防止膜（７３）及び上部電極（７４）から成る。例として、単結晶シリコン電池を仮定すると、光電子半導体層（７２）は、ｐ形半導体層（７２１）と、ｎ形半導体層（７２２）と、その間のＰ−Ｎ接合とを有する。光がＰ−Ｎ接合上に照射されると、光起電力効果によって正孔ペアが光電子層（７２）中に生成する。拡散及び光電子層（７２）中の電界のために、正孔ペアの電子はｎ形半導体層（７２２）に向けて動き、ホールはｐ形半導体層（７２１）に向けて動く。従って、ｎ形半導体層（７２２）及びｐ形半導体層（７２１）にそれぞれ電気的に接続された上部及び下部の電極（７４、７１）から、ＤＣ（直流）電力が出力される。各太陽電池は低圧ＤＣ電力を出力するだけなので、複数の太陽電池が太陽電池モジュールを形成するように結合され、次に複数の太陽電池モジュールが太陽電池サブアレイを形成するように配列され、所望の電圧のＤＣ電力を提供するために、さらに複数の太陽電池サブアレイが一つの太陽電池アレイを形成すべく配列され得る。太陽電池モジュールのすべての太陽電池は、配線を通して互いと電気的に接続される。インバータは、ＭＰＰＴの実行のために、太陽電池アレイから出力されるＤＣ電力をＡＣ（交流）電力に変換すべく用いられる。
【０００４】
しかし、影、保護具（シェルター）、日光の入射角又は太陽電池の故障は、すべて太陽電池アレイでの太陽電池の発電効率に影響を与える。それゆえ、ＭＰＰＴが、太陽電池によって発生させられた全電力に関して実行されると、各太陽電池の最大電力は、効果的に得られず、したがって、全システムの低下した最大出力が引き起こされることになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、ＭＰＰＴを個別に実行しシステム全体での最大出力電力を保証する太陽発電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記した目的を達成すべく、太陽発電機は、複数の太陽電池モジュールと、電力変換伝達装置とを備える。
【０００７】
前記複数の太陽電池モジュールは、複数の太陽電池を電気的に接続することによって形成される。各太陽電池は、ソーラチップとＭＰＰＴユニットとを備える。
【０００８】
ソーラチップは、２つのＤＣ出力端子を有する。前記ＭＰＰＴユニットは、前記２つのＤＣ出力端子に電気的に接続される２つの入力端子と、２つ出力端子とを有する。
【０００９】
前記電力変換伝達装置は、前記太陽電池モジュールの２つの出力端子に電気的に接続されている。
【００１０】
本発明の他の目的は、ＭＰＰＴの実行が可能な太陽電池を提供することにある。前記太陽電池は、基板と、マイクロ電子半導体層と、下部電極と、光電子半導体層、反射防止膜と、上部電極とを有する。
【００１１】
前記マイクロ電子半導体層は、ＭＰＰＴユニットを構成すべく前記基板上に形成されており、２つの入力端子及び２つの出力端子を有する。
【００１２】
前記下部電極は、前記マイクロ電子半導体層上に形成されており、ＭＰＰＴユニットの一方の入力端子に電気的に接続されている。
【００１３】
前記光電子半導体層は、前記下部電極上に形成されており、上層と、前記下部電極に接しており該下部電極に電気的に接続された下層とを有する。
【００１４】
前記反射防止膜は、前記光電子半導体層の上層上に形成されている。
【００１５】
前記上部電極は、前記反射防止膜上に形成されており、前記光電子半導体層の前記上層に電気的に接続され、また前記ＭＰＰＴユニットの前記他方の入力端子に電気的に接続されている。
【００１６】
上記の構造を与えられると、ＭＰＰＴユニットは、太陽電池の実際の出力電力を強化し、太陽電池モジュールまたは太陽電池配列の中での影、保護具、入射角又は故障によって引き起こされる全体出力電力の低下を防止するために、太陽電池に組み込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る太陽発電機のブロック図であり、
【図２】本発明に係る太陽電池の概要図であり、
【図３】従来の太陽電池の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１を参照するに、本発明の太陽発電機は、少なくとも１つの太陽電池モジュール（１）と、電力変換伝達装置（２）とを備える。
【００１９】
少なくとも１つの太陽電池モジュール（１）は、複数の太陽電池（１０）を備え、各太陽電池（１０）は、ソーラチップ（１１）及びＭＰＰＴユニット（１２）を有する。ソーラチップ（１１）は、２つのＤＣ出力端子を有する。ＭＰＰＴユニット（１２）は、２つの入力端子及び２つの出力端子を有する。ＭＰＰＴユニット（１２）の前記２つの入力端子は、ソーラチップ（１１）の前記２つのＤＣ出力端子と電気的に接続されている。コンデンサ（１３）は、ＭＰＰＴユニット（１２）の前記２つの出力端子間に接続されている。ソーラチップ（１１）は、前記２つのＤＣ出力端子からＤＣ電力を出力し、ＭＰＰＴユニット（１２）は、ソーラチップ（１１）から出力されたＤＣ出力に関してＭＰＰＴを実行する。さらに、太陽電池モジュール（１）は、より高い電圧及びより大きな電力を有するＤＣ電力を得るように、複数の太陽電池（１０）を直列接続、並列接続又は直並列接続に形成することができる。太陽電池（１０）は、ＭＰＰＴユニット（１２）の出力端子に配置されたコンデンサ（１３）を介して連続的に接続され、該ＭＰＰＴユニットでは、コンデンサ（１３）がエネルギーの平衡すなわち補償のために使用されている。太陽電池（１０）は、電力変換及び伝達のための電力変換伝達装置（２）の２つの入力端子に電気的に接続された太陽電池モジュール（１）の２つの出力端子を構成するように、連続して接続されている。電力変換伝達装置（２）は、太陽電池モジュール（１）から出力されたＤＣ電力を変換又は伝達するように使われる。電力変換機能について、電力変換伝達装置（２）は、太陽電池モジュール（１）の出力電力に関連した直流（ＤＣ）を直流（ＤＣ）に変換するＤＣ−ＤＣ変換器、又はＤＣ−ＡＣ変換器すなわち太陽電池モジュール（１）からのＤＣ電力出力を公的な電力ネットワークに供給するためにＡＣ電力に変換する変換器であるかもしれない。
【００２０】
本発明の太陽発電機は、各太陽電池（１０）について、それぞれの実際の出力エネルギーを増強し、また従来の太陽発電機が統一的にＭＰＰＴを実行したときに生じる影、保護具、入射角又は故障によって引き起こされる総出力電力の降下の問題点を解決すべく、各太陽電池（１０）にＭＰＰＴが導入されていることは、前述の説明から明らかである。
【００２１】
図２を参照するに、前述の太陽電池（１０）は、基板（１００）、マイクロ電子回路層（１０１）、下部電極（１０２）、光電子（オプトエレクトロニクス）半導体層（１０３）、反射防止膜（１０４）及び上部電極（１０５）を備える。
【００２２】
マイクロ電子回路層（１０１）は、前記のＭＰＰＴユニットを形成するために基板（１００）上に形成される。前記ＭＰＰＴユニットは、先に開示したように、２つの入力端子及び２つの出力端子を有する。
【００２３】
下部電極（１０２）は、マイクロ電子半導体層（１０１）上に、蒸着、電気メッキ、印刷又は他の工程によって形成され、前記ＭＰＰＴユニットの前記入力端子と電気的に接続される。
【００２４】
光電子半導体層（１０３）は、下部電極（１０２）上に、気体拡散、固体拡散、イオン注入等によって形成される。光電子半導体層（１０３）によって形成される前記太陽電池は、単結晶のシリコン太陽電池、多結晶のシリコン太陽電池、アモルファスシリコン薄膜太陽電池、ＣＩＳ／ＣＩＳ太陽電池、ＣｄＴｅ太陽電池、ＧａＡｓ太陽電池、色素増感電池及び他のタイプの電池であるかもしれない。例として、単結晶シリコン電池を仮定すると、光電子半導体層（１０３）は、ｐ形半導体層（１０３１）及びｎ形半導体層（１０３２）を有する。Ｐ−Ｎ接合は、それらの間に形成され、ｐ形半導体層（１０３１）は前記下部電極に接しており、該下部電極に電気的に接続されている。
【００２５】
反射防止膜（１０４）は、ＰＶＤ(物理気相成長法)またはＣＶＤ(化学気相成長法)又は他の方法で、前記光電子半導体層のｎ形半導体層（１０３２）上に形成される。
【００２６】
上部電極（１０５）は、下部電極（１０２）に類似しており、反射防止膜（１０４）上に、蒸着、電気メッキ、印刷又は他の工程によって形成され、光電子半導体層（１０３）のｎ形半導体層（１０３２）と電気的に接続される。上部電極（１０５）は、ビアまたは他の電気接続手段などの層間接続手段を経て、前記ＭＰＰＴユニットの他方の入力端子と電気的に接続される。
【００２７】
要するに、ＭＰＰＴユニット（１２）は、太陽電池（１０）に組み込まれ、太陽電池（１０）と一体的に形成される。さらに、前記コンデンサは、マイクロ電子半導体層（１０１）上に形成され、平衡をとるためにＭＰＰＴユニット（１２）の２つの出力端子間に接続されている。ＭＰＰＴは、個々に各太陽電池に導入されており、すべての太陽電池は、太陽電池モジュールを形成するために統合することができる。このように、影、保護具、日光の入射角又は損傷による総出力電力の降下は、個別のＭＰＰＴアプローチによって解決することができる。
【００２８】
本発明の多数の特徴及び利点が発明の構造及び作用の詳細とともに前述の説明に記述されたが、その開示は単に説明のために過ぎない。詳細について、添付の特許請求の範囲の広義の一般的な意味によって示される充分な範囲で、特に、形状、寸法及び各部の配置について変更することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１  太陽電池モジュール
２  電力変換伝達装置
１０  太陽電池
１１  ソーラチップ（太陽電池チップ）
１２  ＭＰＰＴユニット
１３  コンデンサ
１００  基板
１０１  マイクロ電子半導体層（マイクロ電子回路層）
１０２  下部電極
１０３  光電子半導体層
１０４  反射防止膜
１０５  上部電極
１０３１  ｐ形半導体層
１０３２  ｎ形半導体層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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