本发明专利技术的目的在于提供一种太阳能发电系统和太阳能发电装置。在太阳能发电系统中，包括：多个太阳能电池模块，各个太阳能电池模块的禁带宽度不同；以及升压电路，其控制负载电阻以使得各个太阳能电池模块的输出为最大值，并且升压电路以该输出作为输入，而且，将各升压电路的输出电压或者输出电流控制为预定的电压值或者电流值，并联连接或者串联连接该升压电路的输出电压，以获得预定的电力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太阳能发电系统和太阳能发电装置。
技术介绍
作为太阳能电池的单体(cell)大致分为使用形成pn结的两种半导体的单体、以 及使用分散在称为染料敏化型的陶瓷中的染料的单体两种。本专利技术的太阳能电池表示上述 两者。公知的是，作为太阳能电池的单体的开放电压通常主要比禁带宽度要低0.4V左右。 另外，通过控制负载阻抗来获得最大功率，但是，由于通常动作电压比开放电压还要低，因 此，在作为太阳能电池使用时，将多个单体串联连接起来使用。通常将多个单体串联连接起 来的装置称为模块(module)。为了进一步获得逆变器(inverter)的输入电压，将多个太阳能电池模块的电压 串联连接起来使用。作为表示太阳能电池的性能的指标，有转换效率。通常硅半导体太阳 能电池的电池的转换效率为14% -23%，模块的转换效率约为12% -20%。转换效率与太 阳能电池单体、模块的系统成本直接相关，因此，要努力提高转换效率。在向半导体等照射 了光的情况下，在相当于禁带宽度的光(光子)的情况下，转换成能量的效率、即量子效率 (光子能量相对于制作电子和空穴的能量的比例)高，而禁带宽度以上的光能作为热转换 到半导体中，而无法作为电能输出，因此，量子效率低。但是，来自太阳的光谱具有从紫外区 域遍布红外区域的很宽的能量分布，因此，具有单一的禁带宽度的半导体存在极限。因此，作为大幅度提高转换效率的方法，使用了将禁带宽度不同的多个半导体层 叠起来的方法。该方法通过在各个波长区域中使用量子效率高的半导体来防止消灭成热 能，当然，使用禁带宽度大的半导体可获得高的动作电压，但是，作为动作电流，减少了与不 使用光能相应的量。但是，通过使上述动作电流恒定，能够获得与各个Pn接合相当的动作 电流，因此，能够提高转换效率。这样的太阳能电池单体通常称为堆叠(tandem)型单体和3 复合层(triple)型单体，是用于将遍布大范围的光能有效地输出的有效的方法，使用任何 太阳能电池，其效果都是可期的。作为这样的单体，例如，具有在Ge基板上层叠砷化镓半导体、或者在砷化镓半导 体上层叠磷化镓铟半导体的结构。有作为具体的半导体形成方法利用MOCVD法或MBE法进 行层叠的单体。堆叠型单体、3复合层型单体都是使用隧道结(卜 > 彳、>接合)而电连接。作为其他示例，作为硅类薄膜太阳能电池，研究出了将由无定形硅锗、无定形硅、 无定形硅碳化物构成的Pn结进行三层重叠的电池。或者有将微晶硅pn结与无定形硅pn 结层叠起来的电池。这些单体 模块的共同特征为都是串联连接，各个pn结通过隧道二极 管而电连接，流过单体之间的电流设计成恒定。作为提高效率的方法，在于将相同或不同种类的半导体层叠起来，由此，利用各个 半导体的禁带宽度来确保适合于太阳光的能量谱的灵敏度，但是如果不将流过单体的电流 设计成恒定，则反而会产生损失。为了制造如上所述地高效率的太阳能电池单体·模块，需要层叠禁带宽度不同的半导体。层叠禁带宽度不同的半导体、换言之即晶格常数不同的半导体在现实中并不容易。 但是，关于在堆叠型、3复合层型单体的制造工序中层叠各个结构不同的半导体，由于半导 体层具有各自的晶格常数，因此，要层叠出良好的半导体层是极其困难的。因此，作为堆叠 型、或者3复合层型太阳能电池，例如在将砷化镓半导体层叠在上述的Ge基板上的情况下， Ge和GaAs的组合由于晶格常数的错配度很小而比较容易。但是，在Ge与硅、或硅与砷化镓 那样各自的晶格常数相差很大的情况下，在两方的半导体层会产生极大的形变应力，因此， 半导体层中会产生结晶缺陷，该缺陷导致转换效率的严重降低。另外，用于将各个单体电连 接起来的隧道结需要形成极高浓度的半导体层，但是，关于制作高浓度层本身，在禁带宽度 大的半导体中，杂质顺次增大，难以形成良好的隧道二极管。另一方面，还有利用无定形硅类半导体的方法，但是无定形半导体一般存在很多 的结晶缺陷，因此，通过光而被激发的电子或者空穴会再结合，量子效率不高，因此，即使使 用堆叠型、3复合层型，也不会获得转换效率超过15%的结果。另一方面，还提出了机械地层叠具有不同禁带宽度的半导体的手法。例如，在将 两种单体或者模块层叠起来的情况下，输出端子有正端子和负端子两个，由于各个单体的 电压、电流和负载电阻不同，因此，输出需要有两组，而且逆变器也分别需要两台。当层叠 的太阳能电池数量增多时，布线也变得复杂，因此现实中难以实现。单体的电压如上所述为 0. 5-1V左右，将该低电压高效地升压是极其困难的。升压电路虽然在电路技术中经常使用， 但是，实现各自的电力损失的降低以及转换效率的提高是极其困难的。特别是在升压电路 中，在输入电压低的情况下，升压电路的功率转换效率很低。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述问题而提出的。为了降低升压电路的电力损失，使太阳能电池单体串联，以使得达到升压电路的 输入电压的预定值，使模块的动作电压在预定值以上。对太阳能电池模块的负载电阻可以 进行可变控制以便具有最大电力点跟踪功能。该模块的输出电压被设定为适当的电压以便 提高升压电路的电力效率。在具有不同禁带宽度的太阳能电池单体中，由于动作电压不同，因此，各个太阳能 电池模块的输出电压设定成高达作为其最小公倍数的电压或者其整数倍的电压。升压电路由低损失FET和电路部件(电抗器、电容器、二极管)构成。各个升压电 路彼此通过数据通信而被进行反馈控制，各个升压电路的输出电压被控制成为同一电压。 同时，负载电阻也通过同一数据通信而被控制，从而实现了构成部件的简化。太阳能电池模块无论其种类即晶格常数或禁带宽度如何都能够纵向层叠化，因 此，能够组合太阳光谱的特定区域中的量子效率高的半导体，所以能够高效地收集太阳光 的整个区域中的能量。其能量通过具有最大电力点跟踪功能的负载电阻，并将电力输入到 升压电路中。通过升压电路而被控制为预定的电压，从而能够有效地取出输出电力。来自 各个升压电路的输出电流并联连接。或者可以将各个升压电路的输出电流控制为恒定，通 过将输出电压串联连接来取出电力。根据本专利技术，能够在电力转换的过程中降低来自各模块的输出的损失，并且能够 进行合成。通过使用这样的方法，能够选择覆盖太阳光谱的太阳能电池，其作用为能够飞跃性地提高电力转换效率。根据本专利技术，无论单体的输出电流值如何，都能够容易地层叠化，而且能够使各个 单体.模块的输出为最大，而且能够合成电力，因此，对于太阳能发电的高效化非常有效。此外，在本专利技术中，使构成发电系统的各连接电路作为单元来构成，并且能够作为 单一的绝缘板来构成，通过该单元化，能够使太阳能发电系统的组装结构容易化。通过采用本专利技术这样的结构，能够提高连接电路的稳定性和电缆连接的可靠性。附图说明图1表示将两个不同的单体层叠起来的太阳能发电系统概念说明图。图2表示模块电路的连接图。图3表示模块电路的连接图。图4表示模块电路的连接图。图5表示太阳能发电系统说明图。图6表示具有冷却装置的太阳能发电系统。图7表示连接端子单元板。图8表示连接端子单元板。具体实施例方式在本专利技术的太阳能发电系统中，其特征在于，包括多个太阳能电池模块，各个太 阳能电池模块的禁带宽度不同；以及升压电路，其控制负载电阻以使得各个太阳能电池模 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种太阳能发电系统，其特征在于，该太阳能发电系统包括：多个太阳能电池模块，各个太阳能电池模块的禁带宽度不同；以及升压电路，其控制负载电阻以使得各个太阳能电池模块的输出为最大值，并且升压电路以该输出作为输入，而且，将各升压电路的输出电压控制为预定的电压值，并联连接该升压电路的输出电压，以获得预定的电力。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：富田孝司，
申请(专利权)人：斯玛特太阳光发电国际株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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