一種使用升壓電路的太陽能電池的制作方法
【專利說明】
[0001]【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及太陽能電池，具體說是一種降低電壓開關應力且輸出電壓為高電壓的太陽能電池。
【【背景技術】】
[0003]在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，由于單塊太陽能電池提供的都是電壓較低的直流電，不能滿足現(xiàn)有用電設備的用電需求，也不能滿足并網的要求，因此需要把低電壓直流電轉換為實際需要的高壓直流電。因而高增益、性能穩(wěn)定的升壓變換器成為一個研宄熱點，該研宄對推動光伏電池產業(yè)的發(fā)展具有很大的意義。
[0004]最基本的升壓變換器是單管Boost變換器，然而這種變換器的升壓范圍十分有限，很難滿足高增益的變換要求，且開關管電壓應力為輸出電壓。
[0005]目前，改進現(xiàn)有的升壓變換器主要有以下幾種:
[0006]第一種是利用變壓器，在原有的直流-直流變換器中間加入一個高頻的變壓器，通過改變變壓器變比實現(xiàn)高增益升壓的目的。此時，電能的轉化過程實際上由原來的直流-直流，變?yōu)橹绷?交流-交流-直流，整個系統(tǒng)的能量轉換效率降低。
[0007]第二種是利用耦合電感，但耦合電感結構復雜，不利于工業(yè)加工，難以保證電路的一致性，并且會引起開關器件電壓應力過高，帶來電磁干擾等影響，導致變換器工作損耗較大。
[0008]第三種是加入級聯(lián)升壓單元，單元數(shù)越多，電壓增益越大，但電路元件數(shù)越多，結構越復雜。
[0009]第五種是交錯并聯(lián)直流-直流變換器，其包括兩個電感，兩個續(xù)流二極管，兩個功率開關管，第一功率開關管的漏極與第一二極管的陽極及第一電感的一端相連，第二功率開關管的漏極與第二二極管的陽極及第二電感的一端相連，第一電感的另一端與第二電感的另一端相連。這種升壓型交錯并聯(lián)直流-直流變換器輸出電壓增益較小，功率開關管的電壓應力較大，功率開關管為硬開關工作，開關損耗較大，續(xù)流二極管的反向恢復電流較大，反向恢復損耗較大。
[0010]第六種是軟開關電路，因此，近年來，研宄學者相繼研宄了一些軟開關電路，主要有兩類:一類是通過附加有源功率開關和無源電感、電容等器件實現(xiàn)功率開關管的軟開關；另一類是通過附加二極管和無源電感、電容等器件實現(xiàn)功率開關管的軟開關，如附圖1所示。這兩類方法的雖然可以實現(xiàn)功率開關管的軟開關，但是外加電路復雜，而且不能降低功率開關管的電壓應力。
[0011]還有一種由電容、二極管、三極管構成的直流升壓矩陣電路，如附圖2所示，即輸出電源與矩陣的連接只在第一行電容的一端和最后一行電容的一端，輸入電源與矩陣只在第一列電容的一端和最后一列電容的一端通過三極管連接，同一行相鄰2列的電容由2只同向二極管并聯(lián)且相鄰2行的二極管為共用二極管，同一列的各個電容同向串聯(lián)且在最后一行電容的一端連接有2只二極管，通過適當?shù)目刂品椒ㄊ悄茏屚恍械拿恐浑娙菪纬沙潆娀芈返?只三極管同時導通，且接于第一列電容的三極管和最后一列電容的三極管對應導通使得各行電容是輪流充電的。但這種升壓電路所需的開關、電容、二極管等元件太多，導致電路結構復雜、成本太高。
【
【發(fā)明內容】
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[0012]本發(fā)明所要解決的技術問題，是針對前述【背景技術】中的缺陷和不足，提供一種輸出高電壓的太陽能電池，提高輸出電壓，減少能量損耗。
[0013]本發(fā)明包括光采集轉換模塊與升壓模塊。
[0014]所述光彩及轉換模塊包括:
[0015]基礎硅層(4)、η型或者P型非晶硅層⑴、透明電極(2)以及位于所述透明電極(2)與所述非晶硅層(I)之間的金屬緩沖層(3);
[0016]透明電極⑵上設置電連接到透明電極(2)的格柵電極(5);
[0017]基礎娃層⑷與非晶娃層⑴起形成了 ρ-η結；
[0018]基礎硅層后⑷部設有后部電極(6);
[0019]所述升壓模塊由一種降低電壓開關應力的升壓電路構成；
[0020]本發(fā)明的升壓模塊包括光采集轉換模塊產生的輸入電壓Vin，開關元件S1、S2、二極管Dl、D2、電感L、輸入電容Cl、中間電容C2和輸出電容Co。由于開關器件的特性，開關元件S1、S2分別具有寄生電容Cs1、Cs2O具體連接關系為:輸入電壓Vin的正極連接電感L的一端和輸入電容Cl的負端，電感L的另一端連接開關元件SI的集電極、二極管Dl的陽級，開關元件SI的發(fā)射極連接開關元件S2的集電極，開關元件S2的發(fā)射極連接輸入電壓Vin的負極，中間電容C2的一端連接二極管Dl的陰極，另一端連接開關元件SI的發(fā)射極，二極管D2的陽極連接二極管Dl的陰極，二極管D2的陰極連接輸入電容Cl的正端，輸出電容Co的一端連接二極管D2的陰極，輸出電容Co的另一端連接輸入電壓Vin的負極，并在其兩端產生輸出電壓Vout，開關元件S1、S2構成開關元件支路，二極管Dl、D2構成二極管支路，開關元件支路和二極管支路在同一時刻不同時導通。
[0021]開關元件S可以為IGBT或者M0SFET，二極管為快恢復二極管或者肖特基二極管；
[0022]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效包括:
[0023]本發(fā)明提出的一種使用升壓電路的太陽能電池，通過升壓電路增加電池的輸出電壓，同時本發(fā)明提供的升壓電路通過控制開關元件S1、S2的導通和關斷，實現(xiàn)升壓功能的同時可使開關元件S1、S2集電極和發(fā)射極之間的電壓降不超過輸出電壓的50%，大大降低了其電壓應力，且相對于現(xiàn)有技術開關器件少，減小整體開關管的導通損耗和開關損耗，進一步減小了變換器的整體損耗，結構簡單，電路中無能量損耗元件，提高了太陽能電池的工作效率。
【【附圖說明】】
[0024]圖1:現(xiàn)有交錯并聯(lián)直流-直流變換器電路結構圖；
[0025]圖2:現(xiàn)有的直流升壓矩陣電路結構圖；
[0026]圖3:本發(fā)明的具有升壓模塊的結構示意圖；
[0027]圖4:本發(fā)明的具有低電壓開關應力的升壓電路第一階段工作情況；
[0028]圖5:本發(fā)明的具有低電壓開關應力的升壓電路第二階段工作情況；
[0029]圖6:本發(fā)明的具有低電壓開關應力的升壓電路第三階段工作情況；
[0030]圖7:本發(fā)明的具有低電壓開關應力的升壓電路第四階段工作情況；
[0031]圖8:本發(fā)明的具有低電壓開關應力的升壓電路第五階段工作情況。
[0032]圖9:本發(fā)明光采集轉換模塊結構示意圖
【【具體實施方式】】
[0033]為使本發(fā)明的技術方案更加清楚，下面結合附圖及具體實施過程對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0034]本發(fā)明提供一種輸出高電壓的太陽能電池，提高輸出電壓，減少能量損耗；所述太陽能電池包括光采集轉換模塊與升壓模塊，所述升壓模塊由一種低電壓開關應力的升壓電路構成。
[0035]由圖3可知，本發(fā)明的低電壓開關應力的升壓電路包括光米集轉換模塊輸入的電壓Vin、開關元件S1、S2、二極管Dl、D2、電感L、輸入電容Cl、中間電容C2和輸出電容Co。由于開關器件的特性，開關元件S1、S2分別具有寄生電容Cs1、Cs2。
[0036]結合附圖3對本發(fā)明的結構作詳細說明，具體連接關系為:輸入電壓Vin的正極連接電感L的一端和輸入電容Cl的負端，電感L的另一端連接開關元件SI的集電極、二極管Dl的陽級，開關元件SI的發(fā)射極連接開關元件S2的集電極，開關元件S2的發(fā)射極連接輸入電壓Vin的負極，中間電容C2的一端連接二極管Dl的陰極，另一端連接開關元件SI的發(fā)射極，二極管D2的陽極連接二極管Dl的陰極，二極管D2的陰極連接輸入電容Cl的正端，輸出電容Co的一端連接二極管D2的陰極，輸出電容Co的另一端連接輸入電壓Vin的負極，并在其兩端產生輸出電壓Vout。
[0037]下面結合附圖4-8對該升壓電路的工作情況進行說明:
[0038]第一階段，如附圖4所示:開關元件S1、S2均導通，開關支路處于導通狀態(tài)，電感電流込將流過開關元件S1、S2，電流從輸入電壓Vin的正極經過電感L流向輸入電壓Vin的負極；不經過二極管D1、D2，二極管支路處于斷開狀態(tài)；
[0039]第二階段，如附圖5所示:開關元件SI導通，開關元件S2關斷，由于開關元件S2的關斷，導致開關支路處于斷開狀態(tài)，電感電流將通過二極管Dl、D2流向輸入電容Cl和輸出電容Co，二極管支路處于導通狀態(tài)，此時的電容狀態(tài)為中間電容C2和寄生電容Cs2串聯(lián)后與輸出電容Co和二極管D2串聯(lián)支路并聯(lián)；達到穩(wěn)態(tài)后中間電容C2和寄生電容Cs2各自的電壓將為輸出電容Co上的輸出電壓的50%。
[0040]第三階段，如附圖6所示:開關元件SI關斷、開關元件S2關斷，由于開關元件S1、S2的關斷，導致開關支路仍處于斷開狀態(tài)，電感電流將繼續(xù)通過二極管Dl、D2流向輸入電容Cl和輸出電容Co，二極管支路仍處于導通狀態(tài)，此時的電容狀態(tài)為(I)中間電容C2和寄生電容CS2串聯(lián)后