专利名称：发电系统和发电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用通过照射太阳光等的光来进行发电的光电动势元件的发电系统和发电装置。
背景技术：
近年来，可以看到人们对环境问题认识的提高，正在世界范围内普及。其中，对伴随着CO2排出的地球变暖现象的危机感加深，对绿色能源的需求变得越来越强烈。太阳电池由于它的安全性和容易操作，现在能够作为绿色能源而被人们寄予厚望。
太阳电池中使用的光电动势元件的代表性结构如以下所述。
作为第一结构，如图10所示的剖视图那样，具有一个发电层101，在该发电层的两面上安装电极102、103进行输出。发电层101中使用的材料是单晶硅、多晶硅、微晶硅、非晶质硅、化合物半导体等各种材料。在该结构中，发电层可以只有一个，制造步骤少。
通常对感光面一侧的电极102使用透明导电膜，而且，有时也局部性地使用金属电极总线。另一方的电极103除了与电极102同样的结构，还有在整个面上设置金属导电层，或把金属衬底作为金属导电层而兼用等的结构。
发电层101的输出通过电极102和电极103提供给负载21。
作为第二结构，如图11所示的剖视图那样，层叠两个发电层111、112，并且电串联连接它们，在两个发电层的两面上安装电极113、114。
作为两个发电层111、112的材料，列举了与第一结构同样的材料，但是在发电层111和发电层112中如果使用光波长灵敏度不同的材料，就有使光谱的利用率提高，有助于提高变换效率的的优点。因为两个发电层111、112电串联连接，所以能取得两个发电层111、112的电流平衡，使之不产生IV失配。关于电极113、114，与第一结构相同。
串联连接了发电层111和发电层112的输出通过电极113和电极114而提供给负载21。
另外，在图11中，虽然表示了二个发电层时的情形，但一般也知道层叠3个以上的发电层，通过电串联连接来进行输出的结构。
作为第三结构，如图12的剖视图所示的那样，采用了如下结构具有两个发电层121、122，在发电层121的两面上设置电极123、124，在发电层122的两面上设置电极125、126，在电极124和电极125之间设置绝缘层127。发电层121和发电层122通过绝缘层127而电绝缘。
两个发电层121、122的材料与第二结构相同。通过使用光波长灵敏度不同的材料，能有效地利用光谱这一点与第二结构相同，但是在该结构中，两个发电层121、122不进行电串联连接而能独立使用，所以不产生IV不匹配，没必要考虑两个发电层121、122的电流平衡。
最上部的电极123和最下部的电极126与第一结构相同。位于绝缘层127的两面的电极124和电极125与第一结构的电极102同样，具有透明导电层，而且，还能局部性地使用金属电极总线来构成，但是有必要考虑层叠绝缘层127或发电层121、122来进行构成。
发电层121的输出通过电极123和电极124提供给负载21，发电层122的输出通过电极125和电极126提供给负载22，各发电层的输出给各负载供电。
作为第四结构，如图13所示的剖视图那样，采用了如下结构具有两个发电层131、132，在发电层131的两面设置电极133、134，在发电层132的两面设置电极134、135，电极134由两个发电层131、132共用。发电层131和发电层132电串联连接(特开昭57-153478公报公开)。
发电层131的输出通过电极133和电极134提供给负载21，发电层132的输出通过电极134和电极135提供给负载22，各发电层的输出分别对各负载供电。
两个发电层131、132的材料与第2、第3结构相同。通过使用光波长灵敏度不同的材料，能有效利用光谱这一点与第2、第3结构相同，在该结构中，两个发电层131、132是电串联连接，能连接各自的负载而独立使用，所以不产生IV不匹配，没必要考虑两个发电层的电流平衡。另外，与第三结构相比，不需要位于两个发电层间的电极的1层和绝缘层1层。
但是，所述的光电动势元件中存在以下缺点。
在第一结构中，对发电层只使用一种材料，所以限制了光波长灵敏度，存在无法有效利用光谱这一问题。
在第二结构中，如果要取得两个发电层的电流平衡，就存在各发电层并不一定能充分利用光谱这一问题。
在第三结构中，有必要使与绝缘层127的两面接着的二个电极对发电电流形成充分低的电阻，所以有必要使电极124、125的透明导电层较厚地形成。透明导电膜即使说是透明，透射损失率也不是0％，所以存在如果透明导电层变厚，则到其下方的发电层122的光量下降这一问题。另外，存在形成厚的透明导电层使成本升高的问题。如果局部使用金属电极总线，就能使透明导电层变薄，但是这也无法避免透明导电层变厚而引起的光量下降、高成本。设置绝缘层127也存在光量下降和高成本的问题。
在第四结构中，对于第三结构，在两个发电层之间不要绝缘层，两个发电层之间的电极也是共用的一层，虽然能抑制光量的下降、实现低成本化，但是两个发电层电串联连接着，被限定为在电串联连接的状态下可以使用的负载。另外，因为两个发电层电串联连接，所以只能把各发电层一层的低电压提供给负载，所以限制了能使用的负载，限定了适用范围。另外，因为对负载的供电电压低，所以布线损失容易变大。
发明内容
本发明的目的在于提供光谱的利用率高，高效率、低成本、方便性高的发电系统。
本发明的其他目的在于提供光谱的利用率高，高效率、低成本、方便性高的发电装置。
作为实现所述目的的本发明一种形态的发电系统，包括具有至少两个发电层、在两个发电层之间包含透明且具有导电性的透明导电层的中间电极、在一方的入射光一侧的发电层的入射光一侧的面上包含上部透明导电层的上部电极、在另一方的发电层的与入射光相反一侧的面上的下部电极，所述两个发电层通过所述中间电极电串联连接，设有把中间电极向外部导出的引出部，能从各发电层向各个负载供电的光电动势元件；两个电力变换装置；光电动势元件的两个发电层的输出分别连接着两个电力变换装置的输入一侧，两个电力变换装置的输出一侧并联连接而向负载供电。
作为实现所述目的的本发明其他形态的发电系统包括具有至少两个发电层、在两个发电层之间包含透明且具有导电性的透明导电层的中间电极、在一方的入射光一侧的发电层的入射光一侧的面上包含上部透明导电层的上部电极、在另一方的发电层的与入射光相反一侧的面上的下部电极，两个发电层通过所述中间电极电串联连接，能从中间电极和所述下部电极取出发电电力的光电动势元件；输入光电动势元件的任意一个发电层的输出，电力变换的输出与串联连接了两个发电层的输出并联连接的第一电力变换装置；把串联连接了两个发电层的输出与第一电力变换装置的输出并联输入，进行电力变换，向负载供电的第二电力变换装置。
能采用以下结构两个发电层的极性在正向串联连接，与电力变换装置的一方连接的向中间电极的取出部、与电力变换装置的另一方连接的向中间电极的取出部设置在引出部的近乎相同的地方；或者两个发电层的极性在逆方向串联连接，中间电极的引出部被引出到两侧的外部，与电力变换装置的一方连接的电取出部设置在一方一侧的引出部上，与电力变换装置的另一方连接的电取出部设置在另一方一侧的引出部上。
两个电力变换装置可以最大输出跟踪控制分别连接的发电层。
更好是两个电力变换装置包含至少具有开关元件的主电路；至少具有控制电源生成电路、规定开关频率的开关基准波形生成电路和能用固定导通比驱动开关元件的开关元件驱动电路的控制电路。
可以具有把两个发电层按极性正向串联连接，把两个发电层的串联输出作为输入，并进行升压，供给两个电力变换装置的控制用电源的控制电源生成电路。
作为两个电力变换装置，更好是直流-直流升压变换装置。
所述目的可以由以下发电系统实现它包括具有至少两个发电层、在一方的入射光一侧的发电层的入射光一侧的面上包含上部透明导电层的上部电极、位于另一方发电层的与入射光相反一侧的面上的下部电极，电串联连接了两个发电层，具有把两个发电层与串联连接部电连接的中间电极，从上部电极、中间电极以及下部电极取出发电电力的光电动势元件；两个电力变换装置；把光电动势元件的所述两个发电层的输出分别与两个电力变换装置的输入一侧连接，并联两个电力变换装置的输出一侧，向负载供电，其中具有把所述两个发电层中至少电压高的发电层的输出作为输入，进行升压后供给两个电力变换装置的控制用电源的控制电源生成电路。
而且，所述目的也可以由以下发电系统来实现它包括具有至少两个发电层、在两个发电层之间包含透明且具有导电性的透明导电层的中间电极、在一方的入射光一侧的面上包含上部透明导电层的上部电极、位于另一方发电层的与入射光相反一侧的面上的下部电极，通过中间电极电串联连接两个发电层，设置把中间电极向外部引出的引出部，与接触中间电极的一方的发电层的负载连接的电取出部和与另一方的发电层的负载连接的电取出部设置在引出部的近乎相同的地方，能向各发电层的各个负载供电的光电动势元件；两个电力变换装置；把光电动势元件的所述两个发电层的输出分别与两个电力变换装置的输入一侧连接，并联两个电力变换装置的输出一侧来向负载供电。
根据本发明的发电系统能取得以下效果。
构成各发电层，最大限度地提高各发电层的光利用率，能通过一个负载来使用所输出的电力，提高光电动势元件的发电效率，并且大大提高方便性。
能从各发电层取出最大输出，提高发电效率。当使用升压转换器是，能大幅度减少布线电阻的损失，提高发电效率。特别是在使用了本发明的光电动势元件的系统中，布线损失的降低效果非常大。
作为实现所述其他目的的本发明的其他形态的发电装置，一体构成所述任意的发电系统，两个电力变换装置配置在发电层的电取出部附近。
根据本发明的发电装置，能取得以下效果。因为把电力变换装置-光电动势元件间的布线电阻抑制在最小限度，所以能减少布线损失。特别是发电层的电压低，所以其效果大。
在以下结合附图进行的说明中，将进一步明确本发明的其他特征和优点，对于附形中相同或相似的部分使用同样的参照符号。
下面简要说明附图。
所结合的附图构成说明书的一部分，用来描述本发明的实施例，与所进行的说明一起共同对本发明的原理进行解释。
图1是表示本发明发电系统的结构一个例子的图。
图2是表示光电动势元件的模式剖视图一个例子的图。
图3是用于说明光电动势元件动作的图。
图4是表示升压转换器结构一个例子的图。
图5是表示系统互连变换器结构一个例子的图。
图6是表示本发明发电系统结构一个例子的图。
图7是表示本发明发电系统结构的其他例子的图。
图8是表示控制电源的一个例子的图。
图9是表示控制电源的其他例子的图。
图10是表示现有光电动势元件的例1的图。
图11是表示现有光电动势元件的例2的图。
图12是表示现有光电动势元件的例3的图。
图13是表示现有光电动势元件的例4的图。
图14是表示本发明发电系统结构的其他例子的图。
图15是表示本发明发电系统结构的其他例子的图。
具体实施例方式
下面，参照附图来详细说明本发明的优选实施例。
在本发明的实施例中，把电串联连接的发电层单位的输出向各电力变换装置输入，把升压的输出并联，向负载供电；或者把电串联连接的发电层的一个输出向第一电力变换装置输入，把串联连接的输出和第一电力变换装置的升压输出并联，向第二电力变换装置输入，进行升压，向负载供电。
通过应用所述结构，能个别控制两个发电层的输出，所以基本上不考虑电流平衡，能进行各发电层的优化，提高光谱的利用率，发电效率提高，而且不是各自的负载，而是能向一个负载供电，大幅度提高便利性。
另外，通过在中间电极的导出部分的大致相同地方设置向各负载的电取出部，在中间电极，上方发电层的电流和下方发电层的电流反向流动，彼此抵消，实际流过的电流是两个发电层的电流的差分，大幅度降低，能抑制电压下降，能提高发电效率。另外，据此，能使中间电极的透明导电层大幅度变薄，能实现低成本话。另外，透明电基层薄，并且只有一层，所以能减少光的透射损失，能提高光利用率，提高发电效率。另外，两个发电层向不同的负载输出，所以基本上不考虑电流平衡，能实现各发电层的最优化，提高光谱的利用率，发电效率提高。
另外，在反向串联连接两个发电层，把中间电极向两侧的外部导出，设置两个引出部，连接各发电层的各两个负载的电取出部分别连接一方的引出部和另一方的引出部。据此，在中间电极中，上方发电层的电流和下方发电层的电流反向流动，彼此抵消，实际流过的电流是两个发电层的电流的差分，大幅度降低。该电流抵消效果在中间电极的两端最小，在中间电极的中间效果大。据此，能抑制电压下降，能提高发电效率。能使中间电极的头透明导电层大幅度变薄，能实现低成本话。另外，透明电基层薄，并且只有一层，所以能减少光的透射损失，能提高光利用率，提高发电效率。另外，两个发电层向不同的负载输出，所以基本上不考虑电流平衡，能实现各发电层的最优化，提高光谱的利用率，发电效率提高。
另外，在本发明的其他实施例中，通过分别独立MPPT控制两个电力变换装置，能从具有不同发电特性的发电层分别引出最大电力，能提高发电效率。
另外，通过用升压转换器构成两个电力变换装置，能升压到适合于负载的所需电压，并且输出电流减小，能降低到负载的布线损失。因为一个发电层的输出是低电压，所以升压并行负载供电引起的布线损失的降低效果非常大。特别是当升压转换器的升压比大时，布线损失的降低效果极高。
另外，在电力变换装置的控制电源生成电路中，在输入两个发电层的串联连接电压的结构中，控制电源的生成的升压比降低，能减少变换损失。另外，能在两个电力变换装置把控制电源生成电路共用化，这是能实现低成本化、低损失化。
另外，在把两个电力变换装置配置在中间电极的各取出部附近，一体构成的发电装置中，能降低布线电阻，本发明的光电动势元件的低电压、大电流的结构中，布线损失的降低效果非常大。
下面，说明本发明的发电系统和发电装置的构成要素。
本实施例中使用的发电层并未特别限定，但是例如能使用具有pn结或pin结的单晶硅、多晶硅、微晶硅、非晶质硅，另外，作为化合物半导体，能使用III-V族化合物、II-VI族化合物、I-III-VI族化合物等，能使用各种发电结构。另外，也能应用色素敏化型的发电结构或其他发电结构。
另外，通过对两个发电层组合具有不同光波长灵敏度的发电层，能有效利用入射光的光谱，在该组合中没有限定，但是希望位于入射光一侧的上方发电层的能带隙比下方发电层的能带隙宽。另外，两个发电层能使用具有光波长灵敏度的材料。
另外，作为发电层，不仅是具有单一发电结构的，也可以层叠多个发电结构，电串联连接而构成，能对多个发电结构适当选择同种或不同种类的。此时，在同一发电层内，希望取得各发电结构的电流平衡，使IV不匹配不会产生。
另外，发电层不仅是二个，当发电层为3个或以上是，也能应用本发明。即在各发电层之间分别具有中间电极，通过中间电极电串联连接各发电层，通过把各中间电极向外部导出的各引出部，能向各发电层的各个负载供电，并且能从所述各引出部的近乎相同的地方向该中间电极的上下的发电层负载供电。此时，与发电层为二个时同样，在中间电极中，其两侧的发电层的发电电流反向流动，所以彼此抵消，取得了减少电压下降的效果。
因为利用了中间电极中的所述电流抵消效果，所以如果二个发电层的电流大小极端不同(例如电流的大小比为1∶10)，则电流抵消效果小。希望两个发电层的电流比收敛为1∶2左右，更希望该比收敛为8∶10，或9∶10。
本实施例中使用的上部电极可以至少具有透明导电层。为了更有效地集电，可以具有低电阻集电电极，当一个光电动势元件的面积大，产生电流大时，效果好。能应用众所周知的结构形成这些。后面将描述透明导电层和集电电极。
没有特别限定连接从上部电极到负载的布线的电取出部的位置，但是如果设置在中间电极的电取出部附近，就能缩短布线长度，能降低布线电阻引起的损失。
中间电极也与上部电极同样，具有高效地把来自发电层的电流集电的透明导电层。为了更高效地集电，可以设置低电阻集电电极，当一个光电动势元件的面积大，产生电流大时，效果好。
因为在中间电极中流过的电流的大小比上部电极少，所以与上部电极相比，能使透明导电膜变薄，或缩小集电电极的截面积，或缩小从上部观察的电极的投影面积，所以能减少中间电极引起的光损失，提高发电效率，并且能以低成本形成。后面将详细描述透明导电层和集电电极。
另外，在上方和下方的发电层中光波长灵敏度不同的结构中，在中间电极中，可以使包含上方的发电层的光波长灵敏度的光波长范围反射，能提高发电效率。
须指出的是，在通过中间电极电串联连接两个发电层的结构中，如果采用从中间电极的引出部到各负载的布线在负载的附近之前尽可能为共用的电布线，则在该电布线中，与中间电极同样，上下的发电层的电流反向流动，彼此抵消，实际流过的电流减小，能降低布线损失。
并未特别限定本实施例中使用的下部电极，但是要求了对半导体层具有成为电阻接触的功函数。
作为材料，例如使用了Al、Ag、Pt、Au、Ni、Ti、Mo、Fe、V、Cr、Cu、不锈钢、黄铜、镍铬耐热合金、SnO2、In2O3、ZnO、ITO等所谓的金属单质或合金以及透明导电性氧化物(TCO)等。
在一般的例子中，通过溅射、蒸镀法形成金属膜，或通过银胶的丝网印刷等而形成。另外，当在金属衬底上形成光电动势元件时，能把金属衬底兼用为下部电极。
另外，能用下部电极兼任背面发射部件，用下部电极的表面或内部使光反射，提高光的利用率。也能形成纹理结构，使光乱反射，通过光关入效应，能提高光的利用率。
虽然没有特别限定连接从下部电极到负载的布线的电取出部的位置，但是如果设置在中间电极的电取出部附近，就能缩短布线长度，能降低布线电阻引起的损失。
用于把由发电层发出的电流集电，在象非晶质硅那样薄膜电阻高的半导体时，是必要的，在结晶类的太阳电池中，因为薄膜电阻低，所以能与透明导电层兼用。
为了使发电层高效吸收来自太阳和白色荧光灯等的光，希望光的透射率为85％以上，在电方面，为了使由光产生的电流对于发电层横向流动，希望薄膜电阻值为100Ω/□以下。作为具有这种特性的材料，可以列举出SnO2、In2O3、ZnO、CdO、CdSnO4、ITO(In2O3+SnO2)等金属氧化物。
在上部电极的上部透明导电层中，能形成透明导电膜，使其兼任防止反射部件。
集电电极一般在上部电极的透明导电层上形成例如梳状或放射状，从透明导电层的薄膜电阻的值决定适合的宽度和间隔。在本发明中，发电层间的中间电极也形成例如梳状或放射状，从透明导电层的薄膜电阻的值决定适合的宽度和间隔。
使上部电极和中间电极的集电电极的间隔相同，从入射光一侧观察，能重叠配置，此时，能把不透明集电电极的影子引起损失减少到最小限度。
另外，要求集电电极的电阻率低，不会变为光电动势元件的串联连接电阻，作为希望的电阻率，是10-2Ωcm～10-6Ωcm。作为集电电极的材料，使用了例如Ti、Cr、Mo、W、Al、Ag、Ni、Cu、Sn、Pt等金属或它们的合金和焊锡或在表面涂敷了导电性的粘接材料的金属线等。
一般，对上部电极的集电电极使用了金属粉末和高分子树脂粘合剂成为胶状的金属胶，但是并不局限于此，如果能无障碍地形成上下的发电层，就未特别限制中间电极的集电电极的形状。例如，作为下方发电层，使用结晶硅片，通过用激光照射、切削晶片表面，形成给定的间隔和沟深，通过非电解电镀法，在该沟中形成集电电极，据此，能使集电电极的厚度比透明导电层还大。具有使透明导电层变薄而引起的光利用率的提高、减小集电电极的宽度而引起的光利用率的提高、伴随着厚度增大的集电电极的截面面积增加引起的布线的低电阻化等效果。这样把集电电极嵌入发电层的结构不仅是一方的发电层，也可以嵌入两个发电层中而形成。
当衬底是非晶质硅薄膜时，是机械支撑发电层的构件，并且被用作电极。因此，要求承受形成半导体层是的加热温度的耐热性，但是可以是导电性的材料，也可以是电绝缘性的材料。
作为导电性的材料，例如有Fe、Ni、Cr、Al、Mo、Au、Nb、Ta、V、Ti、Pt、Pb等金属或它们的合金，例如黄铜、不锈钢等薄板以及它们的复合体、碳薄板、镀锌钢板。另外，作为电绝缘性的材料，列绝了聚酯、聚乙烯、聚碳酸酯、纤维素乙酸酯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、环氧等耐热性合成树脂或薄板、或它们与玻璃纤维、碳化纤维、硼纤维、金属纤维等的复合体，以及在它们的金属薄板、树脂薄板等的表面上，通过溅射法、蒸镀法、镀金法等，对异种材料的金属薄膜和/或SiO2、Si3N4、Al2O3、AlN等的绝缘性薄膜进行表面涂敷处理而取得的材料，以及玻璃、陶瓷等。
当单晶硅和多晶硅时，不设置支撑衬底，单晶硅和多晶硅完成了衬底的任务。用切断由CZ法拉伸的硅结晶块的方法取得了单晶衬底。当多晶硅时，由切断通过铸造法取得的硅结晶块的方法、或通过带状法取得薄板状多结晶的方法等形成。
端子构件是与所述各电极电连接而形成输出端子的构件。端子构件希望通过激光焊接、导电性粘接剂、钎焊等，对于集电电极变为低电阻，并且在机械上牢固地安装。另外，通过按压，安装在绝缘两面粘合胶带和集电电极上。
对该端子构件要求的电性能、材料等近乎与所述集电电极相同。
另外，当需要用于与电力变换装置或变换器的连接的端子构件时，用激光焊接、导电性粘接剂、钎焊等方法连接到电极上。
通常，为了光电动势元件在使用环境中能维持发电性能，设置覆盖材料，但是能应用众所周知的材料。一般，把覆盖材料大致分类，分为最表面覆盖材料、填充材料、最背面覆盖材料等三种。
作为最表面覆盖材料所要求的特性，有透光性、耐气候性，要求污物很难附着。作为材料，能使用玻璃、聚乙烯四氟乙烯(ETFE)、聚三氟乙烯等氟树脂等耐气候性透明薄膜，但是并不局限于此。在耐气候性透明薄膜中，填充性变好，实现轻量化，不会由于冲击而裂开，在薄膜表面进行压花处理，还产生了太阳光的表面反射不晃眼的效果。对与填充剂的接合面，为了容易接合填充剂，能进行电晕放电处理等表面处理。在玻璃中，希望使用透射率好的所谓的白板玻璃。经常使用机械强度高、难以裂开的强化玻璃。另外，也有玻璃兼做衬底的结构。
作为填充材料要求的特性，有耐气候性、热可塑性、热粘合性、光透射性。作为材料，能使用EVA(乙酸乙烯酯-乙烯异分子聚合物)丁醛树脂、硅树脂、环氧树脂、氟化聚酰亚胺树脂等透明树脂，但是并不局限于此。通过在所述填充材料中添加交联剂，能进行交联。为了抑制光劣化，希望含有紫外线吸收剂。另外，为了提高耐裂开性，在该填充材料中，也能含有玻璃纤维等无机物。
为了覆盖光电动势元件的背面一侧，保证光电动势元件和外部间的电绝缘性，使用最背面覆盖材料。要求的质量能保持充分的电绝缘性，并且长期耐久性优异，耐冲击、划、热膨胀、热收缩的兼具柔软性的材料。作为适合使用的材料，能使用尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等塑料薄膜。
只用填充材料就能保证电绝缘性，但是在厚度上容易产生偏移，所以在膜厚薄的部分或针孔部分，有可能产生光电动势元件和外部间的短路。为了防止它，使用最背面覆盖材料。
另外，对最背面覆盖材料也能使用金属钢板。材料例如能使用不锈钢板、电镀钢板、镓钡钢板等，但是并不局限于此。此时，因为很难保证光电动势元件和外部间的电绝缘性，所以通过在光电动势元件和金属钢板之间设置薄膜，构成背面一侧覆盖材料。作为此时的绝缘薄膜，能使用尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等塑料薄膜。
下面，详细说明本发明的电力变换装置。
电力变换装置由把直流电力变换为所需电力的主电路、控制电力变换的起动/停止、太阳电池的工作点的最优化、运转模式等的控制电路、保护电路、通信电路、输入输出端子等构成，并联两个电力变换装置的输出，向负载连接，或向变换器输入，由负载使用，或进行系统互连。
电力变换装置中，作为基本结构，可以是转换器和变换器，另外，无论输入输出的绝缘、非绝缘，如果是能并联两个电力变换装置的输出的主电路就可以了。如果是转换器，能简易构成输出的并行化，所以能实现小型化、低成本化。
如果本发明的电力变换装置为升压转换器，例如升压到160V或320V，并输出，在系统互连变换器中能利用，能提高发电层的利用率，另外，能大幅度降低到系统互连变换器等的负载的布线损失，能使用低成本、作业性高的布线材料。另外，本发明的光电动势元件很难在串行化的基础上，取得高的发电性能，所以在低电压、大电流的光电动势元件的输出中设置升压转换器而引起的布线损失的下降效果非常大。
作为主电路，无论绝缘、非绝缘，能采用众所周知的各种电路结构。控制电路具有例如CPU、PWM波形控制电路、最大电力跟踪控制电路、控制电源生成电路、频率和电压基准产生器、开关控制电路等。另外，控制电路可以通过通信线等从外部操作，也可以把控制电路的一部分功能配置在电力变换装置外，同一控制多个电力变换装置。
在本发明的电力变换装置中，为了尽可能简化结构，降低成本和提高可靠性，作为控制电路，希望至少具有控制电源生成电路、规定开关频率的开关基准波形生成电路和能用固定导通比驱动开关元件的开关元件驱动电路。
另外，在本发明的电力变换装置中，为了实现成本下降和可靠性的提高，作为控制电路，希望至少具有控制电源生成电路、规定开关频率的开关基准波形生成电路、能用可变导通比驱动开关元件的开关元件驱动电路和最大电力跟踪电路，能用最大电力跟踪电路调整导通比。
另外，作为主电路，希望具有通过所述开关元件驱动电路而导通/断开的开关元件、以给定的匝数比生成的变压器。另外，为了抑制导通损失，希望是按照导通电流，导通状态为低电阻的开关元件，但是因为输入电压非常低，所以适合使用MOSFET。
另外，生成电力变换装置，使两个电力变换装置的匝数比与各发电层的最大输出工作点电压成反比例，电力变换装置的提高，通过以近乎相同的导通比工作，具有能简化控制电路的优点。
另外，希望输入光电动势元件的两个发电层的各输出的各电力变换装置的开关变压器的升压比分比与连接的发电层的最大输出工作点电压成反比。
而且，作为连接了电力变换装置的输出的负载，使用系统互连变换器等电力变换装置，如果用该系统互连变换器进行最大电力跟踪控制，就能从两个发电层取出最大电力，提高发电效率。
而且，在并联了多个光电动势元件的电力变换装置的输出的系统中，能用后级的一个系统互连变换器统一使所有光电动势元件的各发电层在最大输出动作点工作。
在本发明的把电串联连接了两个发电层的光电动势元件的各发电层输出分别输入到电力变换装置中的结构的发电系统中，一方的电力变换装置的正输入端与另一方电力变换装置的负输入端变为相同电位。当输入输出为非绝缘时，例如以同电位的线为基准，只使单方颠倒放大。在输入输出绝缘的结构中，存在能用相同的电路方式构成两个电力变换装置的优点。对绝缘方法虽然未特别限制，但是适合使用高频驱动的绝缘变压器。
另外，本发明的电力变换装置的控制电源生成电路能使用变压器方式、斩波方式等众所周知的电路方式。如果是斩波方式，在来自光电动势元件的任意输入电压下，能以简单结构、高效并且廉价地构成所需的控制电源电压。
另外，在本发明的把电串联连接了两个发电层的光电动势元件的各发电层输出分别输入到电力变换装置中的结构的发电系统中，从光电动势元件的上部电极和下部电极取电力变换装置的控制电源生成电路的输入，进行电力变换，把两个不同接地电位的输出作为各电力变换装置的控制电源生成电路而构成。此时，通过利用两个发电层的串联连接电压，大幅度改善了一个发电层的电压低，控制电源生成电路难以起动，变换效率低的问题。另外，因为一个控制电源生成电路就可以了，所以能实现小型化、低成本化。虽然未特别限制控制电源生成电路的电路方式，但是包含具有两个输出线圈的变压器，对各输出线圈的输出整流，并利用。
另外，在本发明的把电串联连接了两个发电层的光电动势元件的各发电层输出分别输入到电力变换装置中的结构的发电系统中，从一端为共用电位的中间电极取得电力变换装置的控制电源生成电路的输入，从光电动势元件的上部电极和/或下部电极取出另一端，以所述共用电位为基准进行电力变换，把该输出并行提供给各电力变换装置的控制电源生成电路。此时，控制电源生成电路是一个，另外，因为能用升压斩波方式等简单电路构成，所以能实现小型化、低成本化。
另外，如果采用从所述两个发电层中至少电压高的发电层取的电力变换装置的控制电源生成电路的输入的结构，则通过至少利用电压高的发电层的电压，大幅度改善了发电层的电压低，控制电源生成电路很难起动，变换效率低的问题。
另外，在本发明的把电串联连接了两个发电层的光电动势元件的各发电层输出分别输入到电力变换装置中的结构的发电系统中，从两个发电层中至少电压高的发电层取得电力变换装置的控制电源生成电路的输入。此时，通过至少利用电压高的发电层的电压，大幅度改善了发电层的电压低，控制电源生成电路很难起动，变换效率低的问题。另外，控制电源生成电路有一个就可以了，能用升压斩波方式等简单电路构成，所以能实现小型化、低成本化。另外，当在正向电串联连接两个发电层时，如果把包括电压高的发电层的两个发电层的串联输出作为控制电源生成电路的输入，则在控制电源生成电路的起动性提高、变换效率提高上更好。
另外，电力变换装置为了以低损失输入来自光电动势元件的输出，希望设置在光电动势元件附近，最好直接附着在光电动势元件上。因为很难采用把本发明的光电动势元件串联连接化，进行高效的发电的结构，所以有效利用低电压的发电层的输出，它的效果是很大的。
另外，把电力变换装置芯片化，通过在光电动势元件的制造步骤中，对表面布线构件、中间布线构件和导电性衬底进行电连接，能简化把电力变换装置简化与光电动势元件连接的一系列动作。
另外，电力变换装置的保护材料按照其使用条件，有必要具有耐热性、耐湿性、耐水性、电绝缘性、耐寒性、耐气候性、耐冲击性、防水性等性能。另外，为了牢固地固定在太阳电池单元集合体或支撑体上，希望是与粘接剂的接合性好的材料。
如果考虑到所述的要素，则作为保护材料，在塑料中，例如有聚碳酸酯、聚酰胺、聚缩醛、变性PPO(PPE)、聚酯、多芳基化合物、不饱和聚酯、酚树脂、环氧树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯、尼龙等树脂、工程塑料等。另外，也能使用ABS树脂、聚丙烯、聚氯乙烯等热可塑性塑料等。
另外，当把电力变换装置安装在太阳电池单元集合体的感光面一侧时，为了提高耐紫外线性，使用炭黑作为颜料，或在表面涂敷吸收紫外线的树脂涂料。
下面，根据实施例，详细说明本发明的特征点。
图1是本发明的发电系统的结构图。
首先，参照图2所示的模式剖视图，说明本发电系统中使用的光电动势元件1。
光电动势元件的结构为从入射光一侧按顺序层叠了上部电极14、发电层11、中间电极13、发电层12、下部电极15。发电层11和发电层12都是入射光一侧的面为正极性，通过中间电极13电串联连接了发电层11和发电层12。
发电层11和发电层12为了能有效利用入射光的光谱而具有不同的光波长灵敏度，各发电层的输出合计提高，具有不同的电流特性。
中间电极13在图2中向左侧导出，形成引出部6，具有用于连接升压转换器31和升压转换器32的共用电取出部7。具体而言，在中间电极13、上部电极14、下部电极15中，在图2中的左侧设置未图示的各输出端子，通过它们而布线，连接了升压转换器。把上部电极14、中间电极13和下部电极15在横向集电，在发电层11和发电层12产生的电流输出到输出端子。
发电层11的输出通过上部电极14和中间电极13，向升压转换器31提供了电流I1。发电层12的输出由中间电极13和下部电极15向升压转换器32提供了电流I2。
在所述结构的光电动势元件1中，能大幅度降低中间电极13的电流，下面，参照图3对此加以说明。图3的曲线图中，横轴表示图2的横向的地方，图2的左侧与图3的左侧对应。纵轴表示该地方的中间电极的横向流动的电流，图2中向右流动的电流表示为正。
用图3的虚线表示了基于发电层11的电流i1。发电层11的电流集电在左端，向右流过中间电极13，所以电流i1变为在左端是电流I1，在右端为0的分布。
另外，用图3的单点划线表示了基于发电层12的电流i2。发电层12的电流也同样集电在左端，向左流过中间电极13，所以电流i2变为在左端是电流-I2，在右端为0的分布。
如果发电层11和发电层12同时发电，则电流i1和电流i2同时流过中间电极13，但是电流i1和电流i2的流动方向相反，所以彼此抵消，成为图3的实线表示的电流i3在流动。在图3中，因为I2＞I1，所以电流向左流过中间电极13，在它的左端，大小为I3＝I2-I1的电流流动。
这样，可知能大幅度减小流过中间电极13的电流。据此，能使中间电极13变薄，能降低光透射损失和实现低成本化。另外，当在未图示的中间电极13上具有集电电极时，能减小集电电极的截面积，减小集电电极的宽度，到发电层12的光量增加，发电效率提高。
因为发电层11和发电层12对不同的升压转换器供电，所以不产生所谓的IV不匹配，能有效利用各发电层的输出，并且可以不取得发电层11和发电层12的电流平衡，所以能提高各发电层的光利用率。
须指出的是，在本实施例中，引出部6或电取出部7分别只有一个，但是并不局限于此，可以设置在图2的左右两侧，希望中间电极13到两个升压转换器31、32的取出部位大致相同。
具有所述光电动势元件1的本发电系统具有两个升压转换器31、32，在升压转换器31的输入端连接了发电层11的输出，在升压转换器32的输入端连接了发电层12的输出。两个升压转换器31、32的输出并联，连接了系统互连变换器41的输入端。系统互连变换器41的输出连接了商用电力系统51。
升压转换器31、32是图4所示的结构。即输入电力由平滑电容器33进行平滑，通过开关部件34变换为高频电力，输入到变压器35中，由变压器35进行升压和绝缘，通过整流部件36对输出整流，变换为升压的直流电力。考虑开关部件34的导通比和变压器35的匝数比来进行构成，使其能升压到适合于后级的系统互连变换器41的动作的电压。
系统互连变换器41是图5所示的结构。即输入电力由平滑电容器42进行平滑，并通过开关部件43进行电力变换，通过连接电抗线圈44来输出平滑的电流，通过连接继电器45，输出到商用电力系统51。
在本实施例中，为了升压转换器31、32的未图示的控制电路的低成本化和提高可靠性，控制电路由控制电源生成电路、规定开关频率的开关基准波生成电路和用固定导通比能驱动开关元件的开关元件驱动电路构成，简化了结构。而且，转换器31和32以所述固定导通比D1、D2工作，构成各变压器35的匝数比N1、N2，当各发电层11和12分别位于最大输出工作点电压Vpm1、Vpm2时，使升压转换器31和32的输出电压Vo1变为相同。即大致输出电压Vo1＝Vpm1×D1×N1＝Vpm2×D2×N2。据此，进行了映射，使发电层11和12的不同最大输出工作点电压在升压转换器的输出一侧变为相同的最大输出工作点电压。
通过在系统互连变换器41中，控制其输入电压，对来自两个升压转换器31、32的输出进行最大输出跟踪控制，以映射到升压转换器一侧的特性的最大输出工作点电压工作。即各发电层11和12在各最大输出工作点发电，能最大限度地发挥各发电层的发电效率。
通过以上的结构，在本发明的发电系统中，能在一个负载利用各发电层的输出，方便性大幅度提高，并且能最大限度地发挥光电动势元件的各发电层的发电效率，能向负载提供更多的电力。
另外，通过用固定导通比开关并且用适当变压器匝数比构成各升压转换器，不但最大限度发挥各发电层的发电效率，而且使控制电路成本下降，提高可靠性。
在本实施例中，通过固定导通比构成，但是也可以用可变导通比，此时，组合构成，使与后级的系统互连变换器的控制动作不产生干涉。在该结构中，能在最佳工作点使各发电层工作。
另外，在本实施例中，在系统互连变换器41中，控制该输入电压，进行最大输出跟踪控制，但是并不局限于此，也能应用控制输出电流指令值等其他结构。
下面，说明本发明的其他实施例。
图6是本发明的发电系统的结构图。与实施例1的图1相同符号的表示相同部分。在本实施例中，发电层12的发电电流比发电层11的大。下面，说明与实施例1的不同点。
在图6中，光电动势元件1、升压转换器31以及32的连接关系不同。在升压转换器31的输入端连接了发电层12的输出，升压转换器31的输出与串联连接了发电层11和发电层12的输出并联。进行连接，在升压转换器32的输入端，把串联连接了发电层11和发电层12的输出与升压转换器31的输出并联输入。两个升压转换器32的输出连接了系统互连变换器41的输入端。
在所述结构的发电系统中，用升压转换器31把发电层12的输出电压升压，与串联连接了发电层11和发电层12的输出并联，作为一个输出，把它用升压转换器32升压到更高的电压，提供给系统互连变换器41。
升压转换器31以固定导通比D1工作，构成转换器31的变压器35的匝数比N1，使当各发电层11和12分别位于最大输出工作点电压Vpm1、Vpm2时，升压转换器31的输出电压Vo1与两个发电层的最大输出工作点电压的和Vpm1+Vpm2相同。即进行构成，使其大致输出电压为Vo1＝Vpm2×D1×N1＝Vpm1+Vpm2。据此，进行了映射，使发电层12的最大输出工作点电压在升压转换器31的输出一侧变为与串联连接发电层11和12的输出相同的最大输出工作点电压。
据此，发电层12的发电电流中发电层11的发电电流部分作为串联连接发电层11和12的部分而输出，输入到升压转换器32。另外，关于发电层12的发电电流中超过发电层11的发电电流的部分，作为发电层12的一层的输出而输出，输入到升压转换器31，用升压转换器31进行升压后，输入到升压转换器32中。据此，各发电层11和12在各最大输出工作点发电，能最大限度地发挥各发电层的发电效率。
根据以上的结构，在本发明的发电系统中，能在一个负载利用各发电层的输出，不但方便性大幅度提高，而且能最大限度发挥光电动势元件的各发电层的发电效率，能向负载供给更多的电力。
另外，光电动势元件1的发电电力的大部分即串联连接了两个发电层11和12的高电压直接由升压转换器32升压，所以能使升压转换器32的升压比能比实施例1的升压转换器小，具有容易实现高效率化的优点。
另外，升压转换器的升压比比较低，为1～3左右，所以升压转换器31容易实现高效率化。另外，升压转换器31变换的电力由后级的升压转换器32升压，进行了两次电力变换，提供给互连变换器41，但是与从光电动势元件1直接向升压转换器32供给的电力相比，则比例小，所以变换时的损失的影响小。须指出的是，在本实施例中，由使用了绝缘变压器的方式构成升压转换器31，但是如上所述，升压转换器31的升压比比较低，所以也能用斩波方式高效构成。
另外，因为两个升压转换器的输入端的负一侧是同电位，所以控制电源生成电路和/或控制电路的共用化容易，能实现低成本、低损失化。
下面，说明本发明的其他实施例。
图7是本发明的发电系统的结构图。与实施例的图1相同的符号的部分表示相同的部分。下面，说明说明与实施例1的不同点。
图7的发电系统中，光电动势元件1的发电层12的极性与实施例1相反，通过中间电极13，反向串联连接了发电层11和发电层12。另外，中间电极13向两侧导出引出部，在光电动势元件1的两侧设置电连接部。
另外，升压转换器31的输入端的正一侧连接了上部电极14，升压转换器32的输入端的负一侧连接了下部电极15。升压转换器31和32的输入端的负一侧都连接了中间电极13，但是分别连接了两侧的电连接部。这样，在升压转换器31的输入端连接了发电层11的输出，在升压转换器32的输入端连接了发电层12的输出。两个升压转换器31、32的输出并联，连接了系统互连变换器41的输入端。
在所述结构中，从发电层11通过升压转换器31流过中间电极13的电流和从发电层12通过升压转换器32流过中间电极13的电流在中间电极13中反向流动，所以彼此抵消，减少了实际流过中间电极13中的电流，能减少中间电极13中的布线损失。在中间电极13的两侧，电流极大化，在靠近中央的一个地方变为0，该位置由两个发电层11和12的输出电流决定。
根据以上的结构，在本发明的发电系统中，能在一个负载利用各发电层的输出，方便性大幅度提高，并且能最大限度地发挥光电动势元件的各发电层的发电效率，能向负载提供更多的电力。
另外，因为两个升压转换器的输入端的负一侧是大约同电位，所以控制电源生成电路和/或控制电路的共用化容易，能实现低成本、低损失化。
本实施例涉及升压转换器31和32的控制电源生成电路，下面，参照图8加以说明。
控制电源生成电路52由平滑电容器53、开关部件54、变压器55、整流部件56a、56b构成。控制电源生成电路52的输入端的正一侧连接光电动势元件1的上部电极14，负一侧连接光电动势元件1的下部电极15。变压器55具有两个2次线圈，分别连接了整流部件56a、56b，进行连接，把不同的控制电源供给升压转换器31、32。
在具有所述结构的控制电源生成电路52的发电系统中，与向各升压转换器输入的电压并不一定相同的两个发电层11和12的串联连接电压作为输入，进行升压，生成控制电源，所以升压比降低，能减少控制电源的损失。另外，通过与各升压转换器共用控制电源生成电路，有助于抑制控制电源生成电路和低成本化。因此，能使发电系统实现高效率化、低成本化。
另外，如图9所示，控制电源生成电路52把两个发电层11和12的串联连接电压作为输入，能向升压转换器31和32供给共用的电源，此时，与图8的结构相比，具有能使控制电源生成电路52实现低成本化、低损失化、小型化的优点。
下面，说明本发明的其他实施例。
图14是本发明的发电系统的结构图。与实施例的图1相同的符号的部分表示相同的部分。在本实施例中，光电动势元件150的结构与实施例1的光电动势元件不同。下面，说明与实施例1的不同点。
使用图14中所示的本发电系统中使用的光电动势元件150的模式剖视图，进行说明。
光电动势元件150的结构为从入射光一侧，按顺序层叠了上部电极155、发电层151、中间电极154、发电层152、发电层153、下部电极156。发电层151、发电层152和发电层153都是入射光一侧的面变为正极性，发电层151和发电层152通过中间电极154电串联连接，发电层152和发电层153直接电串联连接。
发电层152和发电层153具有相同波长灵敏度特性。另外，发电层151、发电层152和发电层153为了能有效利用入射光的光谱，具有不同的光波长灵敏度，各发电层的输出的合计提高，具有不同的电流特性。作为一个例子，能用非晶质硅构成发电层151，用微晶硅构成发电层152和发电层153。
关于其它的上部电极155、中间电极154、下部电极156，与实施例1的上部电极14、中间电极13、下部电极15同样构成。
发电层151的输出通过上部电极155、中间电极154向升压转换器31供给电流11。发电层152和发电层153的串联输出通过中间电极154和下部电极156向升压转换器32供给电流I2。
发电层151的输出与发电层152以及发电层153的串联输出向不同的升压转换器供电，所以不产生所谓的IV不匹配，能有效利用各发电层的输出，并且可以不取得发电层151与发电层152以及发电层153的电流平衡，所以能提高各发电层的光利用率。因为发电层152和发电层153为相同的光波长灵敏度，所以比较容易取得电流平衡，能充分提高光利用率。
具有所述光电动势元件150的本发电系统具有两个升压转换器31、32，在升压转换器31的输入端连接了发电层151的输出，在升压转换器32的输入端上分别连接发电层152和发电层153的串联输出。两个升压转换器31、32的输出并联，连接系统互连变换器41的输入端。系统互连变换器41的输出连接商用电力系统51。
在本实施例中，与实施例1同样，通过能用固定导通比，驱动开关元件的开关元件驱动电路构成，简化了结构。转换器31和32以所述固定导通比D1、D2工作，当各发电层151、发电层152、发电层153分别位于最大输出工作点电压Vpm1、Vpm2、Vpm3时，因为发电层152和发电层153取得电流平衡，所以发电层152和发电层153的串联输出的最大输出工作点电压变为Vpm2+Vpm3，但是构成各变压器35的匝数比N1、N2，使升压转换器31和32的输出电压Vo1相同。即大致输出电压Vo1＝Vpm1×D1×N1＝(Vpm2+Vpm3)×D2×N2。据此，进行了映射，使发电层151的输出与发电层152和发电层153的串联输出的不同最大输出工作点电压在升压转换器的输出一侧变为相同的最大输出工作点电压。
另外，与实施例1同样，通过在系统互连变换器41中，控制其输入电压，对来自两个升压转换器31、32的输出进行最大输出跟踪控制，各发电层151、152、153在各最大输出工作点发电，能最大限度地发挥各发电层的发电效率。
另外，通过串联输出发电层152和发电层153，能减小发电层152和发电层153的输出电流，因为输出电压升高，所以能减少光电动势元件150和升压转换器32的导通损失，在光电动势元件中，一个发电层的电压低到1V左右，所以该效果显著。
另外，输入升压转换器32的电压升高，在升压转换器32的升压比能减小，所以具有容易使升压转换器32高效率化的优点。
根据以上的结构，在本发明的发电系统中，能在一个负载利用各发电层的输出，方便性大幅度提高，而且能以最大限度发挥光电动势元件的各发电层的发电效率，能向负载提供更多电力。
另外，从光电动势元件到升压转换器的输出被低电流化、高电压化，所以实现了光电动势元件和升压转换器的低导通损失化、高效率化。
另外，在升压转换器31、32的控制电源生成电路(未图示)中，如果从光电动势元件150的两端的上部电极155和下部电极156输入三个发电层151、152、153的串联输出，则输入控制电源生成电路的电压升高，降低了升压比，能减小控制电源生成电路中的损失。另外，在用于在控制电源生成电路内生成控制电源的振荡电路中，一个发电层或两个发电层的串联输出程度的低电压限定了能工作的电路结构、过程、工作条件，但是三个发电层串联输出的电压提高，在输入电压下，缓和了能工作的电路结构、过程、工作条件的限制，能以廉价构成，具有能稳定工作的优点。
另外，在本实施例中，发电层152和发电层153为相同的波长灵敏度特性，但是也可以是不同的波长灵敏度特性，如果能取得电流平衡就可以了。另外，作为发电层的一个例子，列举了发电层151为非晶质硅，发电层152和发电层153为微晶硅，但是并不局限于此，能有各种结构。
下面，说明本发明的其他实施例。
图15是本发明的发电系统的结构图。与实施例1的图1和实施例5的图14的符号相同的部分表示相同的内容。在本实施例中，光电动势元件160的结构与实施例1的光电动势元件1或实施例5的光电动势元件150不同。下面，说明与实施例1、5的不同点。
使用图15所示的本发电系统中使用的光电动势元件160的模式剖视图，进行说明。
光电动势元件160的结构为从入射光一侧，按顺序层叠了上部电极166、发电层161、发电层162、中间电极165、发电层163、发电层164、下部电极167。发电层161、发电层162、发电层163、发电层164都是入射光一侧的面变为正极性，发电层162和发电层163通过中间电极165电串联连接，发电层161和发电层162、以及发电层163和发电层164分别直接电串联连接。
发电层161和发电层162具有相同波长灵敏度特性，发电层163、发电层164具有不同波长灵敏度特性。另外，为了能有效利用入射光的光谱，发电层161以及发电层162、与发电层163以及发电层164具有不同的光波长灵敏度，各发电层的输出的合计提高，具有不同的电流特性。作为一个例子，能用非晶质硅构成发电层161和发电层162，能用微晶硅构成发电层163、发电层164。
关于其他的上部电极166、中间电极165、下部电极167，与实施例1的上部电极14、中间电极13、下部电极15同样构成。
发电层161和发电层162的串联输出通过上部电极166、中间电极165向升压转换器31供给电流I1。发电层163以及发电层164的串联输出通过中间电极165和下部电极167向升压转换器32供给电流I2。
发电层161和发电层162的串联输出、以及发电层163和发电层164的串联输出向不同的升压转换器供电，所以不产生所谓的IV不匹配，能有效利用各发电层的输出，并且可以不取得发电层161以及162与发电层163以及发电层164的电流平衡，所以能提高各发电层的光利用率。因为电层161和发电层162、发电层163和发电层164分别为相同的光波长灵敏度，所以比较容易取得电流平衡，能充分提高光利用率。
具有所述光电动势元件160的本发电系统具有两个升压转换器31、32，在升压转换器31的输入端连接了发电层161和发电层162的串联输出，在升压转换器32的输入端连接了发电层163和发电层164的串联输出。两个升压转换器31、32的输出并联，连接了系统互连变换器41的输入端。系统互连变换器41的输出连接了商用电力系统51。
在本实施例中，与实施例1、5同样，通过能用固定导通比，驱动开关元件的开关元件驱动电路构成，简化了结构。转换器31和32以所述固定导通比D1、D2工作，当各发电层161、发电层162、发电层163、发电层164分别位于最大输出工作点电压Vpm1、Vpm2、Vpm3、Vpm4时，因为发电层161和发电层162取得电流平衡，所以发电层161和发电层162的串联输出的最大输出工作点电压变为Vpm1+Vpm2，因为发电层163和发电层164取得电流平衡，所以发电层163和发电层164的串联输出的最大输出工作点电压变为Vpm3+Vpm4，但是构成各变压器35的匝数比N1、N2，使升压转换器31和32的输出电压Vo1相同。即大致输出电压Vo1＝(Vpm1+Vpm2)×D1×N1＝(Vpm3+Vpm4)×D2×N2。据此，进行了映射，使发电层161和发电层162的串联输出最大输出工作点电压Vpm1+Vpm2、与发电层163和发电层164的串联输出最大输出工作点电压Vpm3+Vpm4在升压转换器的输出一侧变为相同的最大输出工作点电压。
另外，与实施例1、5同样，通过在系统互连变换器41中，控制其输入电压，对来自两个升压转换器31、32的输出进行最大输出跟踪控制，各发电层161、162、163、164在各最大输出工作点发电，能最大限度地发挥各发电层的发电效率。
另外，在实施例5中，具有一组二个发电层的串联输出，但是在本实施例中，具有两组二个发电层的串联输出，光电动势元件的低电流化和高电压化引起的光电动势元件160和两个升压转换器的导通损失的降低效果进一步提高。
另外，输入任意的升压转换器的电压提高，具有升压转换器的升压比下降引起的高效率化进一步提高的优点。
另外，在升压转换器31、32的控制电源生成电路(未图示)中，如果从光电动势元件160的两端的上部电极166和下部电极167输入四个发电层161、162、163、164的串联输出，则输入控制电源生成电路的电压进一步升高，降低了升压比，能减小控制电源生成电路中的损失。另外，在用于在控制电源生成电路内生成控制电源的振荡电路中，两个发电层的串联输出程度的低电压限定了能工作的电路结构、过程、工作条件，但是四个发电层串联输出的电压提高，在输入电压下，缓和了能工作的电路结构、过程、工作条件的限制，能以廉价构成，具有能稳定工作的优点。另外，能构成控制电源的一部分或全部，直接输入四个发电层的串联输出的电压，具有更廉价、能降低控制电源生成电路的损失的优点。
另外，在本实施例中，发电层161和发电层162、以及发电层163和发电层164分别为相同的波长灵敏度特性，但是，发电层161和发电层162、以及/或发电层163和发电层164可以是不同的波长灵敏度特性，如果能取得电流平衡就可以。另外，作为发电层的一个例子，列举了发电层161和发电层162为非晶质硅，发电层163和发电层164为微晶硅，但是并不局限于此，还能有各种结构。
另外，如上所述，实施例中描述的光电动势元件的取出结构并不局限于一个发电层+一个发电层、一个发电层+两个发电层、两个发电层+两个发电层，也能变形为两个发电层+三个发电层、一个发电层+二个发电层+二个发电层等。
很显然，本发明并不局限于以上所述的实施例，而是可以有各种各样不同的变形，因此，只要不脱离本发明的精神和范围，就都应属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种发电系统，其特征在于包括具有至少两个发电层、在两个发电层之间包含透明且具有导电性的透明导电层的中间电极、在一方的入射光一侧的发电层的入射光一侧的面上包含上部透明导电层的上部电极、在另一方的发电层的与入射光相反一侧的面上的下部电极，所述两个发电层通过所述中间电极电串联连接，并设置有把所述中间电极向外部导出的引出部，能从各发电层向各个负载供电而构成的光电动势元件；两个电力变换装置；所述光电动势元件的所述两个发电层的输出分别连接着所述两个电力变换装置的输入一侧，所述两个电力变换装置的输出一侧并联连接而向负载供电。
2.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于所述两个发电层按极性正向串联连接，与所述电力变换装置的一方连接的到所述中间电极的电取出部和与所述电力变换装置的另一方连接的到所述中间电极的电取出部设置在所述引出部的近乎相同的地方。
3.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于所述两个发电层按极性反向串联连接，所述中间电极的引出部向两侧的外部引出，与所述电力变换装置的一方连接的电取出部设置在一方一侧的引出部上，与所述电力变换装置的另一方连接的电取出部设置在另一方一侧的引出部上。
4.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于所述两个电力变换装置分别对连接的发电层进行最大输出跟踪控制。
5.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于所述两个电力变换装置包括至少具有开关元件的主电路；至少具有控制电源生成电路、规定开关频率的开关基准波形生成电路和能用固定导通比来驱动开关元件的开关元件驱动电路的控制电路。
6.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于具有把所述两个发电层按极性正向串联连接，把所述两个发电层的串联输出作为输入，进行升压后供给两个电力变换装置的控制用电源的控制电源生成电路。
7.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于所述两个电力变换装置是直流-直流升压变换装置。
8.一种发电系统，其特征在于包括具有至少两个发电层、在两个发电层之间包含透明且具有导电性的透明导电层的中间电极、在一方的入射光一侧的发电层的入射光一侧的面上包含上部透明导电层的上部电极、在另一方的发电层的与入射光相反一侧的面上的下部电极，所述两个发电层通过所述中间电极电串联连接，能从所述上部电极、所述中间电极以及所述下部电极取出发电电力而构成的光电动势元件；输入所述光电动势元件的任意发电层的输出，电力变换后的输出与串联连接了所述两个发电层的输出并联连接的第一电力变换装置；串联连接了所述两个发电层的输出和所述第一电力变换装置的输出并联连接而输入，进行电力变换后，向负载供电的第二电力变换装置。
9.根据权利要求8所述的发电系统，其特征在于所述两个发电层按极性正向串联连接，与所述电力变换装置的一方连接的到所述中间电极的电取出部和与所述电力变换装置的另一方连接的到所述中间电极的电取出部设置在所述引出部的近乎相同的地方。
10.根据权利要求8所述的发电系统，其特征在于所述两个发电层按极性反向串联连接，所述中间电极的引出部向两侧的外部引出，与所述电力变换装置的一方连接的电取出部设置在一方一侧的引出部上，与所述电力变换装置的另一方连接的电取出部设置在另一方一侧的引出部上。
11.根据权利要求8所述的发电系统，其特征在于所述两个电力变换装置分别对连接的发电层进行最大输出跟踪控制。
12.根据权利要求8所述的发电系统，其特征在于所述两个电力变换装置包括至少具有开关元件的主电路；至少具有控制电源生成电路、规定开关频率的开关基准波形生成电路和能用固定导通比来驱动开关元件的开关元件驱动电路的控制电路。
13.根据权利要求8所述的发电系统，其特征在于具有把所述两个发电层按极性正向串联连接，把所述两个发电层的串联输出作为输入，进行升压后提供两个电力变换装置的控制用电源的控制电源生成电路。
14.根据权利要求8所述的发电系统，其特征在于具有把所述两个发电层按极性反向串联连接，使所述中间电极为共用电位，把所述两个发电层的输出的至少一方作为输入，进行升压后供给两个电力变换装置的控制用电源的控制电源生成电路。
15.根据权利要求8所述的发电系统，其特征在于所述两个电力变换装置是直流-直流升压变换装置。
16.一种发电系统，包括具有至少两个发电层、在一方的入射光一侧的发电层的入射光一侧的面上包含上部透明导电层的上部电极、位于另一方发电层的与入射光相反一侧的面上的下部电极，具有电串联连接所述两个发电层，把所述两个发电层与串联连接部电连接的中间电极，从所述上部电极、所述中间电极以及所述下部电极取出发电电力的光电动势元件；两个电力变换装置；使所述光电动势元件的所述两个发电层的输出分别与所述两个电力变换装置的输入一侧连接，并联连接所述两个电力变换装置的输出一侧来向负载供电；其特征在于具有把所述两个发电层中至少电压较高的发电层的输出作为输入而进行升压，供给两个电力变换装置的控制用电源的控制电源生成电路。
17.一种发电系统，其特征在于包括具有至少两个发电层、在两个发电层之间包含透明且具有导电性的透明导电层的中间电极、在一方的入射光一侧的面上包含上部透明导电层的上部电极、位于另一方发电层的与入射光相反一侧的面上的下部电极，通过所述中间电极电串联连接所述两个发电层，设置有把所述中间电极向外部引出的引出部，与接触所述中间电极的一方的发电层的负载连接的电取出部和与另一方的发电层的负载连接的电取出部设置在所述引出部的近乎相同的地方，能向各发电层的各个负载供电而构成的光电动势元件；两个电力变换装置；使所述光电动势元件的所述两个发电层的输出分别与所述两个电力变换装置的输入一侧连接，并联连接所述两个电力变换装置的输出一侧而向负载供电。
18.一种发电装置，一体构成以下发电系统，该发电系统包括具有至少两个发电层、在两个发电层之间包含透明且具有导电性的透明导电层的中间电极、在一方的入射光一侧的发电层的入射光一侧的面上包含上部透明导电层的上部电极、位于另一方发电层的与入射光相反一侧的面上的下部电极，所述两个发电层通过所述中间电极电串联连接，设置有把所述中间电极向外部导出的引出部，能从各发电层向各个负载供电而构成的光电动势元件；两个电力变换装置；所述光电动势元件的所述两个发电层的输出分别连接着所述两个电力变换装置的输入一侧，并联连接所述两个电力变换装置的输出一侧而向负载供电；其特征在于把所述两个电力变换装置配置在所述发电层的电取出部附近。
19.根据权利要求18所述的发电装置，其特征在于所述两个发电层按极性正向串联连接，与所述电力变换装置的一方连接的到所述中间电极的电取出部和与所述电力变换装置的另一方连接的到所述中间电极的电取出部设置在所述引出部的近乎相同的地方。
20.根据权利要求18所述的发电装置，其特征在于所述两个发电层按极性反向串联连接，所述中间电极的引出部向两侧的外部引出，与所述电力变换装置的一方连接的电取出部设置在一方一侧的引出部上，与所述电力变换装置的另一方连接的电取出部设置在另一方一侧的引出部上.
21.一种发电装置，一体构成以下发电系统，该发电系统包括具有至少两个发电层、在两个发电层之间包含透明且具有导电性的透明导电层的中间电极、在一方的入射光一侧的发电层的入射光一侧的面上包含上部透明导电层的上部电极、位于另一方的发电层的与入射光相反一侧的面上的下部电极，所述两个发电层通过所述中间电极电串联连接，能从所述上部电极、所述中间电极以及所述下部电极取出发电电力而构成的光电动势元件；输入所述光电动势元件的任意发电层的输出，把电力变换后的输出与串联连接了所述两个发电层的输出并联连接的第一电力变换装置；把串联连接了所述两个发电层的输出和所述第一电力变换装置的输出并联连接而输入，进行电力变换后，向负载供电的第二电力变换装置；其特征在于把所述两个电力变换装置配置在所述发电层的电取出部附近。
22.根据权利要求21所述的发电装置，其特征在于所述两个发电层按极性正向串联连接，与所述电力变换装置的一方连接的到所述中间电极的电取出部和与所述电力变换装置的另一方连接的到所述中间电极的电取出部设置在所述引出部的近乎相同的地方。
23.根据权利要求21所述的发电装置，其特征在于所述两个发电层按极性反向串联连接，所述中间电极的引出部向两侧的外部引出，与所述电力变换装置的一方连接的电取出部设置在一方一侧的引出部上，与所述电力变换装置的另一方连接的电取出部设置在另一方一侧的引出部上。
全文摘要
本发明公开了一种发电系统，其构成为把电串联连接的发电层单位的输出向各个电力变换装置输入，并联连接升压后的输出而向负载供电，或把电串联连接的发电层的一个输出向第一电力变换装置输入，把串联连接的输出和第一电力变换装置进行升压后的输出并联，向第二电力变换装置输入后进行升压，向负载供电。据此，两个发电层能个别控制输出，所以基本上不考虑电流平衡就能最优化各发电层，使光谱的利用率提高，发电效率提高，且能不针对各个负载，而是向一个负载供电，从而能大幅度地提高方便性。
文档编号H01L31/00GK1474461SQ0314512
公开日2004年2月11日 申请日期2003年6月19日 优先权日2002年6月19日
发明者
神 路, 黒神誠路, 俊, 深江公俊, 治, 高林明治, 善, 竹原信善 申请人:佳能株式会社