集成式光伏屋面系统的制作方法

文档序号:6843125
专利名称:集成式光伏屋面系统的制作方法
技术领域
本发明涉及屋面构件、板和系统;更具体地说,本发明涉及一种具有太阳能和光伏模块的光伏屋面构件、板和系统,所述太阳能或光伏模块集成到柔性膜板以保护建筑物不受环境因素的影响同时还能发电。
背景技术
用于屋面的材料有多种,以使建筑物结构免受太阳、雨雪和其他气候和环境因素的影响。已知的屋面材料的例子包括土瓦、杉木和复合木瓦和金属板,以及BUR材料(例如,热或冷涂覆的沥青基粘合剂、乳状漆和毡制品),其可以铺在屋面基板(substrate),如木材、水泥或钢件上。此外,单层膜(single-ply membrane)材料,例如,改性沥青板(modified bitumen sheets)、像聚氯乙烯(PVC)或乙烯基互聚物这样的热塑性塑料、像乙烯丙烯二烯(单体)三元共聚物(EPDM)和氯丁橡胶这样的硫化橡胶、及像氯化聚乙烯这样的非硫化橡胶,也已经被用作屋面材料。
虽然此类屋面材料对于保护建筑结构免受环境因素影响的基本目的而言可能基本上是令人满意的,但它们的使用也实质上被限制于这些保护性功能。
太阳能作为一种替换性的可更新、无污染的能源,已经受到了越来越多的关注,太阳能用于产生电,作为其他不可更新的能源的替代品,这些不可更新的能源诸如为还会产生污染的煤和油。某些建筑结构在其平屋面或倾斜屋面上已经装有太阳能板,以获得由太阳产生的电力。这些“附加”的太阳能板能够作为“独立的”太阳能系统而被安装在任何类型的屋面系统上。然而,此类系统典型地需要一些独立的支撑结构,这些支撑结构被螺结在一起形成更大的太阳能板阵列。另外,这种“附加”的太阳能板重且制造、安装和维护成本昂贵。例如,此阵列的组件典型地是在现场或当场、而不是在工厂安装或组装的。将太阳能电池阵列安装到屋面上还需要提高建筑物的结构质量。此外,屋面膜的多重渗透可能损害屋面系统的防水均匀性,从而需要额外的维护和费用。这些“附加的”太阳能板系统还可能被认为是不美观的或有碍观瞻,因为它们是附着到屋面上的或是从屋面伸展出去。这些缺点为在更多的建筑物结构上安装太阳能电池系统设置了障碍,而这反过来增加了对传统的和更有限的和具有污染性能源的依赖。
其他已知系统已经将屋面材料和光伏太阳能电池结合起来,从而形成一种应用到建筑结构的顶部的“组合”屋面材料。例如,一种已知系统包括一种增强单层膜和一定类型的光伏太阳能电池的组合。太阳能电池被层压在上述膜上,并用封装材料(potting material)封装起来。一覆盖层被施加到该组合物上以起到保护作用。太阳能电池通过导体而互相连接,即,导体连接串联的各行,其中各个内部行在一端通过汇流条连接到外部行,而且另一端终止于并联的汇流条。
然而,具有太阳能电池的屋面材料已知组合仍可改进。例如,已知的太阳能电池和屋面的组合通常需要在现场执行多次的内部和外部电性互连,以便恰当地连接所有太阳能电池模块。因此,需要基本布线、连接器和相关硬件,以恰当地将所有单个的太阳能电池连接起来。此布线一般是由电工或电气技术人员、而不是由屋面工完成的,因此增加了劳工成本并使安装复杂化。额外的线和连接构件还可能导致复合型屋面板,需要额外的场地处理和负担,从而使板的存储、运输和安装更加困难和昂贵。此外,在安装者能将多重导线或连接线装进电气装置、组合箱或逆变器之前,一般必须完成多个互连。最后,在板中增加线和互连的数量,便增大了要在现场条件下安装的板,例如因为与建筑现场条件有关的各种参数、或线连接要暴露于恶劣的天气和/或其他有害物(啮齿动物、鸽子等),而发生电气连接损坏的可能性。
因此,需要一种集成式光伏屋面构件和板,其减少了对负责屋面材料和太阳能电池以及相关电气构件安装的不同安装者的需求。所述构件和板还应是便于储存和运输的,并利用了一种更有效的布线系统来简化光伏屋面构件和板的安装,从而降低系统的维护和操作费用。

发明内容
本发明涉及一种集成式太阳能电池或光伏屋面构件、板和系统,其可以附着在屋面表面。所述构件、板和系统包括一个柔性膜板和多个长太阳能电池或光伏模块。所述多个长光伏模块附着在所述柔性膜板的顶面。每个模块均被设置成并排、或端对端,以使得电导线位于这些模块的端部附近。因此,布线端可互相对齐或彼此接近,从而形成集成式光伏屋面构件、板和系统。
在根据本发明构造的集成式光伏屋面构件和板的一些实施例中,一个太阳能电池模块的各个单独的太阳能电池之间的电互连是在多个所述太阳能电池模块被附着于柔性膜上之前完成的。因此,安装者不需要将每个单独的太阳能电池的正极和负极连接起来,从而减少了所有太阳能电池和模块之间的电互连。因此,与传统的组合式光伏系统相比,所述集成式光伏屋面板能够被展开于建筑结构的屋面上并被安装,且用更少的电气构件和连线来恰当地连接。
在一些实施例中,由于电池是预先组装在模块中的,长的太阳能电池模块的边缘可以用密封剂封装起来。
在一些实施例中,一个“板”包括2到12个长光伏模块。一个板可以包括两个模块,它们具有彼此相对的布线端,或者可将成对的模块设置在由大约一个到六个模块组成的两个副板(sub-panels)中。设置副板,为的是在柔性膜上的各个模块的布线端彼此紧密靠近。电极安装在所述布线端,由此提供了一个中心位置,该中心位置使得所有电极都是可以接近的。每个太阳能电池模块包括一个正电极和一个负电极。
在一些实施例中,可通过孔来接近所述电极,这些孔是由在所述柔性膜上切出的孔形成的。焊接部分通过孔而被插入并连接到模块的电极。然后,模块的电极组可以用串联或并联连线的组合连接起来,从而完成板的布线。布线串联与接插头或其他连接器结合。线、电极和焊接部分被密封在柔性膜中(利用粘合剂、热风焊接或射频焊接),并且可手动将接插头连接到另一光伏屋面板上,从而形成一个更大的阵列或系统,或连接到逆变器或换流器上。
根据本发明构造的一种集成式光伏屋面系统的一些实施例包括太阳能电池模块,这些模块通过在导管中进行的电气连接而连接在一起,该导管邻接太阳能电池模块。在这些实施例中,电线连接到每个光伏模块的电极上。当在屋面上组装所述板时,从光伏模块引出的导线可在导管中连接起来。因此,导管可供这些连接消除应变,并可保护连接免受环境的影响。
在一些实施例中,将一个“快速接线”连接到每个从光伏模块引出的导线,并连接到导管中的布线。“快速接线”的使用让安装者能相对快速和容易地进行连接。


现在参考附图,其中相同的附图标记表示相同的部件。
图1A-图1D显示各种集成式屋面构件结构,其具有两个和六个模块;图2A显示一个集成式屋面板,该屋面板具有两组并排布置的六个模块;而图2A显示一个替换性的板的结构,该板具有两组三个模块;图3A-B显示能够将集成式光伏屋面构件或板用于建筑物结构的平面或倾斜屋面的方式;图4是根据本发明的一个集成式光伏屋面构件或板的剖视图;图5是一示例性光伏模块的剖视图;图6是图5中的示例性光伏模块的剖视图,该光伏模块被层压或附着在一柔性膜上,从而形成了一个集成式屋面构件或板;图7A-7C分别是模块电极的俯视、仰视和分解图;图8是一个模块的边缘的分解图,显示电极的进一步细节和穿过柔性膜而形成的孔;图9是一个集成式光伏屋面板的俯视图,该屋面板具有两组六个模块,这些模块被布置成并排且彼此相对,其电极串联连接;图10是位于所述膜的下方的电极以及光伏集成式构件或板的绝缘层的剖视图;图11显示根据本发明包括集成式光伏屋面板的系统以及用于产生交流电的逆变器;图12是根据本发明制造集成式光伏屋面构件的工艺的一个实施例的流程图;图13显示根据本发明构造的集成式光伏屋面系统的一个实施例;图14是图13中的实施例的一个部分俯视图,图示说明图13的实施例中的可能进行的连接;图15显示根据本发明构造的导管的一个实施例;图16是根据本发明的一个光伏模块的剖视图,该光伏模块被叠压或粘附在一柔性膜上,从而形成一个集成式构件;图17是图13所示实施例的部分侧视透视图,图示说明图13中可能进行的连接;图18A和图18B是根据本发明制造和安装集成式光伏屋面系统的工艺的一个实施例的流程图。
具体实施例本发明涉及集成式屋面构件、板和系统。所述构件、板和系统包括多个太阳能电池或光伏模块(“PV模块”),它们附着到一柔性膜板例如单层膜上。各模块被布置成彼此相邻,例如并排或端部对端部,所述模块的端部具有电连接器或电极,它们被布置成彼此相对或相邻或相互对齐。
在一些实施例中,所述电连接器从太阳能模块的内部模块电极延伸出来,并能延伸穿过形成于所述柔性膜的底面中的孔。
在一些实施例中,是通过使电连接器从每个光伏模块进入到一导管内、并将导管中的各电连接器连接起来,而将各个光伏模块连接在一起的。
电连接器传导直流(DC)电,其可以直接连接到DC电气装置或连接到逆变器,所述逆变器向住宅、商业或工业建筑物提供交流(AC)电。此外,交流电还能够经过反向计量而进入公共电网。
屋面构件或板的PV模块的长边的端面和侧面可以被封闭起来以便保护。
也可将保护性外部层施加在电连接器和柔性膜上,以密封用于接近内部模块电极的孔,所述电极和铜导线被用于以串联方式将各单个模块连接起来,留出一“快速接线”接插头以备与下一个PV屋面构件或板连接。
在一个根据本发明构造的板中,模块的布线被简化,且安装光伏屋面板所需要的时间缩短,原因在于许多布线连接可以在现场安装之前进行,而且在一些实施例中,它们是被封装在一中心区内的。因此,需要连接各单个构件或板的现场连接的数量便可得以显著减少。
在一般性地描述了本发明的一些特征后,在下面的描述中参照了附图,这些附图构成本说明书的一部分,并且它们是以图示说明可实施本发明的具体实施例的形式来展示的。应理解的是,也可以采用其他的实施例,因为可以进行结构性变化而不偏离本发明的范围。
现参照图1A-1C,本发明的一个实施例提供了一种集成式光伏屋面构件100。一个示例性的集成式光伏屋面构件100包括多个长的光伏模块或太阳能电池模块110和111(总称模块110)。每个模块110都是太阳能电池——例如电池110a-110v和111a-111v(总称为太阳能电池110a)的一个集合。太阳能电池110a是太阳能电池模块110的最小的光伏单元。图1A-1C显示的示例性的模块110包括二十二(22)个光伏电池110a,但也可以使用其他数量的太阳能电池110a。
每个太阳能电池模块110都具有第一长侧面130、第二长侧面132、前端或头端或电极端134、后端或平头端136、顶面138、和底面139(在图1中俯视是不可见的)。模块110的底面139被连接、粘合或层压到一柔性膜140的顶面142,柔性膜140的底面144(在俯视图中不可见),附着于底面144上的另一层,被部分或全部地附着到建筑物结构的屋面表面上,所述建筑物结构诸如为屋顶、墙壁、顶盖(canopy)或顶壁,或其他建筑物结构。
模块110被布置成使得各模块110的一端,即具有电连接器的各端部,彼此相邻,所述电连接器例如为焊垫或导线或铜带引线170和171(总称为连接器170)。每个连接器170包括一个负引线170a和一个正引线170b,它们与相邻的模块电极连接。电气连接可以是串联的或是并联的。然而,为了解释和说明本发明的目的,本说明书只参照串联的情况进行说明。例如,在图1A中,模块110的长侧面130和模块111的长侧面132是并排的并彼此相邻。在图1B中,模块110和模块111彼此相邻,并且是交错或偏移的,以便电极端134相互接近或者说彼此相邻。在图1C中,电极端134彼此相邻且彼此相对。如图1A-1C所示,具有电连接器或导线端170的电极模块134被包含在一公共区或中心区160中。
借助于这些示例性的构造形式,便缩短了连接每个光伏模块110所需要的时间,这是因为模块电极170可以在中心区160,举例来说通过焊接而被连接。因此,本发明降低了由电气技术人员完成的工作量。
本领域普通技术人员将意识到,在图1A-1C中显示的该示例性的屋面构件100能够包括不同数量的模块110,其中模块110具有不同数量的太阳能电池110a,并且屋面构件100能够以各种构造形式布置,而且所显示的示例性的构件100构造形式仅用于说明这些不一样的构造形式。例如,如图1D所示,一个示例性的屋面构件100包括六个模块110-115,它们是并排布置的,从而导线连接器170-174在中心区160内位于同一端134处并彼此相邻。
现参照图2A,图1A-1C所示构件100可被用来形成集成式光伏板200。一个示例性的板200包括两组模块210和212(总称“组210”),每一组有六个模块。具体地说,第一组210中的模块110-115是并排布置的,且第二组212中的模块116-121是并排布置的。在此示例性的板200中,每组中的模块110都被布置成使得各个电极或引线端134彼此相邻或彼此相对。例如,模块110和121的电极端134彼此相对,而且模块111和120的电极端134彼此相对。结果是,具有电连接器170-181(总称170)的电极端134是对齐的,并且模块110和111的正引线和负引线170b和171a能够在中心区160内相应地串联连接。在中心区160内的模块间连接(在此“菊花链”示例中为170b-171a、171b-172a、…、180b-181a)是在现场安装之前在制造工厂完成的,因此缩短了在现场安装期间所需要的时间和复杂性。
为了解释和说明的目的,图2A显示了一个集成式光伏屋面板200,其具有十二个模块110,分成两组210和212,每组有六个模块110。然而,可以使用多个板200、模块110、电池110a,及各种组的构造形式。一个集成式光伏屋面板200可以包括不同数目的模块110,这取决于所要覆盖的屋面表面的尺寸。举例来说,如图2B所示,板200包括两组210和212,其中的各模块彼此相邻并以交错构造形式布置。每组具有三个模块110-112和113-115,它们各自具有电极对170-172和173-175。另外,板200可以包括具有不同数目的太阳能电池110a的模块110(图1展示出在一个示例性的模块110中的二十二个太阳能电池110a)。因此,本发明灵活并适合于满足建筑物的需求和规格或下层柔性膜140的大小。
图3A-3B显示一集成式屋面板200,该集成式屋面板被施加到建筑物结构的屋顶上,以保护建筑物结构免受环境影响并且发电。具体地说,图3A显示了具有模块110-121的集成式光伏板200,上述模块附着在一柔性膜板140上。膜板140被施加到建筑物结构310的屋面表面300。示例性的板200覆盖在一部分平的屋面表面300之上,但若需要的话,屋面300的其余部分可类似地用其他的板200或更小的构件100来覆盖。类似地,图3B显示了一个板200,其中模块110-121附着在一柔性膜板140上,所述柔性膜板铺在建筑物结构330的倾斜的或呈一定角度的屋面表面320上。屋面320的其余部分可以被类似地覆盖。
本领域普通技术人员将会意识到,可以根据表面的大小和所需要的太阳能能量,将一个以上的板200或构件100安装在屋面或其他建筑物表面或结构上。进一步的说,板200可具有不同数目或尺寸的太阳能电池模块110和柔性膜板140。为了说明起见,本说明书一般参照的是附着到单层膜板上的模块。但采用各种不同尺寸和数量的柔性膜板。因此本发明的集成式光伏板200和构件100是具有简单布线的有效、实用且柔性的光伏屋面材料。
图4-12说明集成式光伏构件100和板200、电连接器、结合了构件100或板200的系统、及制造构件或板的方法的各个方面。虽然下面描述一般是参照一种光伏屋面“板”进行的,本领域普通技术人员将会意识到,此描述也可应用到一个集成式光伏屋面构件100,或者一或多个构件和板的组合。
图4显示一个本发明的集成式光伏屋面板200的总的剖视图。粘接到柔性膜140上的示例性的太阳能电池模块110或111(总称110)可以是型号为PVL-128或UNI-SOLARPVL的太阳能电池模块,它们可从美国密歇根州3800Lapper Road,Auburn Hills的Bekaert ECD SolarSystem,LLC购得。此特定的示例性的太阳能电池模块110被用粘结剂400粘附到柔性膜140的顶面142上。一种示例性的粘结剂400是活性的聚氨酯热熔QR4663,其可从德国杜塞尔多夫市Kenkelstrasse 67,40191的Henkel KgaA购得,所述粘结剂400可以用于使模块110的底面139附着或层压到柔性膜140的顶面142上。
可使用的一种示例性的柔性膜板140是单层膜,例如可以从美国马萨诸塞州100Dan Road,Canton的Sarnafil,Inc.购到的EnergySmartS327Roof Membrane。本领域普通技术人员将会意识到,虽然为了解释和说明目的而选择了一种示例性的柔性膜140,也可采用其他许多柔性膜和单层膜。例如,可以使用的替代性单层膜140包括改性沥青(modified bitumens),这是由沥青、改性剂(APP、SBS)和/或增强材料构成的复合板,所述增强材料诸如为塑料膜、聚酯垫料(polyestermats)、玻璃纤维、毡制品或织物、硫化橡胶或热固塑料、及非硫化橡胶,所述硫化橡胶或热固塑料诸如为乙基丙稀二烯(单体)三元共聚物(EPDM),所述非硫化橡胶诸如为氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、聚异丁烯、丙烯腈(acrylonitrite)丁二烯聚合物。
模块110相应地包括负和正的内部电极焊盘170a(-)和170b(+)。绝缘带492铺在焊盘170a上。孔450a和450b是穿过柔性膜140、粘结剂400和模块110的下部形成的,用于接近内部的模块焊盘170a和170b。在孔450a和450b中形成有焊接接头或焊接部分470a和470b。模块111包括类似的结构,具有正和负电极焊盘171a(-)和171b(+)、孔451a和451b、及焊接部分471a和471b。绝缘带493铺在焊盘171a上。
焊接部分470a和470b提供了内部模块焊盘170a和170b与各自的模块间导线连接引线430和431之间的电接头。其结果是,内部的模块负电极170a、焊接部分470a、及连接电极430构成了一个电路。其中导线430的末端终止于一快速接线接插头处(图4中未示)。内部的正模块电极170b、焊接部分470b、及模块间连接引线431构成了一个电路,其经由焊接部分471a串联连接到相邻的内部负模块电极171a。在此串联布线的例子中,相邻模块之间的由正到负布线模式持续进行,直到所有附加的模块电极被“菊花链式连接”从而完成此串联电路为止。对电极181b(+)的最后的正内部模块连接(见图2)终止了此串联连接,而其中对快速接线接插头(图4中未示)的连接类似于导线430的终止。
如果需要,可以将一层或多层绝缘层490施加到柔性膜140的底面144上,并覆盖在电路中的连接电极430和431以及附加的模块电极上,用作保护和机械支撑。绝缘层490可通过粘结剂层480来施加。
可将边缘密封剂495施加到模块110和111的边缘。更具体地说,可施加边缘密封剂495,从而密封或覆盖粘结剂层400与模块110和111的底面之间的任何间隙或边缘,以及粘结剂层400与膜140的顶面之间142之间的边缘。
图4中所示具有一般构造形式的板200可以被卷起来储存和运输。例如,典型的柔性膜140的卷所具有的宽度可大至大约10英尺,且在约30或100英尺之间的长度上切割和卷绕。模块110可以施加到柔性膜140上并根据需要被切成各种规格,然后被打开并铺到屋面上。
图5显示太阳能电池模块110的剖视图,模块110是型号为PVL-128或UNI-SOLARPVL solar module的示例性太阳能电池模块110的一般性表示,上述型号的太阳能电池模块可以从美国密歇根州3800Lapper Road,Aubum Hills的Bekaert ECD Solar System,LLC购得。此特定太阳能电池模块110包括二十二个太阳能电池110a(如图1和图2A-2B所示)。
特定的示例性太阳能电池模块110包括一个顶部乙烯-四氟乙烯共聚物(Tefzel)层500,该层的厚度为约2密耳(1密耳=0.001英寸);一个第一乙烯-丙烯橡胶(EVA)层510,该层厚度为约26密耳,处于乙烯-四氟乙烯共聚物层下面;一个玻璃纤维层520,该层厚度为约15-20密耳,处于EVA层510的下面;一个光敏层或太阳能电池层530,该层厚度为约5密耳,处于玻璃纤维层520的下面;一个第二EVA层540,该层厚度为约8密耳,处于光敏层530的下面;及一个聚氟乙烯薄膜(Tedlar)层550,该层厚度为约2-5密耳,处于第二EVA层540的下面。图5还显示了安装在模块110的第二EVA层540内的负内部电极170a和正内部电极170b。负内部电极170a与光敏层530通过绝缘带或层492隔离开,以防止短路。
一个已制造成的型号为PVL-128的示例性太阳能模块110典型地包括工厂连接粘结剂560(用圆点表示),其位于模块叠层的底侧,也就是说被施加到Tedlar层550的底侧。然而在本发明中,为了将太阳能电池模块110附着或层压到柔性膜140的顶面142上,此工厂粘结剂560可以用前面已经提及的热熔粘结剂300或用另外的粘结工艺施加的粘结剂来代替。
图6显示一个集成式光伏屋面板200的剖视图,其中模块110(具有图5中所示构件)被层压或粘结到柔性膜140的顶面142上。特别的是,穿过膜板140、粘结剂400、及模块的底面或底侧——即穿过Tedlar层550和部分穿过第二EVA层540,而形成孔450a和450b,以接近第二EVA层540内的内部电极170a和170b。图6还显示边缘密封剂495施加在膜层140上,并施加到粘结剂400和模块110上。
在焊接部分470a和470b经由450a和450b孔而被施加到内部模块电极170a和170b,并且连接电极430和431被各自连接到焊接部分470a和470b之后,可将第二粘结剂层480施加到膜140的底面144上。此外,一绝缘膜层490可以被施加到粘结剂层480的下面(或在未使用粘结剂层480的情况下施加到膜140的底面144上)。绝缘层490绝缘并封装电路中的连接电极430和431以及附加的模块电极。一种可以使用的示例性的膜层490是48密耳的S327,其可从美国马萨诸塞州100Dan Road,Canton的Sanarfil(渗耐防水系统有限公司)获得。
板200的底面被铺到屋面表面或基板上(例如图3中的屋面部分300和320上)或其他建筑物结构表面上。因此当要安装板200时,板卷可以在屋面上展开,并用各种已知技术或方法附着在屋面上(例如用于将柔性PV板粘结到基板的各种粘结剂,或利用螺纹连接件和板的机械连接,以及搭接部分或接缝的热风焊接、溶剂溶焊或射频(RF)焊接。此外,可以使用双面胶带、带有可去除剥离纸的预施加粘结剂、及各种方法。)如图7A-7B所示,电极引线170a和170b连接到连接电极430和431,并位于模块的边缘例如电极或基准边134附近。图7C显示引线170a和170b的端部具有终端孔700和702,用于串联连接导线或其他连接器。
在图8中进一步详细说明导线或铜带引线170a和170b。特别的是,引线170a和170b各自连接到连接电极430和431。引线170a和170b相对于模块110的基准边134垂直延伸,并延伸于膜140之上。在图2A所示的串联布线的例子中,模块间的连接电极都是以这种模式连接起来的,例外的是其中介于模块115的正内部模块电极175b与模块116的负内部模块电极175b之间的模块间连接。在此情况下,形成电极175b和175a(见图2A)之间电路的单导电引线延伸跨过模块115和116的基准边134。此后,对模块116到模块121,实现类似于模块110到模块115的布线模式。
如图9所示,导线或内部模块的铜带引线170a和170b与模块110的连接器430和431串联连接。特别的是,第一组210的模块110-115的正极引线170b-174b和负极引线171a-175a是通过连接器431和435串联连接起来的,并且,第二组212中的模块117-121的正极引线176b-180b和负极引线177a-181a是通过连接器437-441串联连接起来的。模块115和116的负极引线175b及正极引线175b也通过交叉连接器436连接起来,从而完成模块110-121的串联连接。负和正的“快速接线”接插头920和922终止于封装膜490外面的引线430和442端,并可随时用于连接到相邻的PV板。进一步的说,这些串联连接的板中,一张或多张板可以并联连接到一逆变器。也可以根据某个特定系统的需要而使用其他电连接,例如,板可以并联连接。
举例来说,一个具有十二个模块110的板200可以提供1536Wstc和571.2Voc的输出,其中模块110按前面描述的串联结构布线。此构造形式还包括使太阳能电池模块110被包含在中间部分160之内的布线,从而简化了安装工序。然后,输出连线430a和442可以被引到一个设备,该设备能够处理太阳能,并向建筑物供电或使电量反向计量进入电网。进一步的是,可将保护性涂层或层490施加在导线引线170a-181a以及170b-181b上,以保护导线免受恶劣天气、动物、和其他环境因素的影响。
图10是一个集成式光伏构件100或板200的剖视图,显示一个说明性的例子,所述集成式光伏构件100或板200被附着到屋面或面板(decking)上。在此例中,绝缘层610铺设在带有下层绝缘基板1010的面板1000上。在绝缘层610中切有一个槽1020。位于槽1020内的电气导管1030包括电缆430和442(也见图9),电缆430和442由电缆快速接线920和922连接到室内(home-run)电缆快速接线1050和1052,并作为DC电缆而从室内电缆快速接线1050和1052延伸到电气组合箱(electrical combiner box)和/或逆变器。
图11一般地说明一个系统1100,该系统用于向建筑物结构提供由本发明的集成式光伏屋面板200所产生的电能。一般而言,板200a和200b是用前面所描述和说明的方式来制造和布线的。从模块引出的系列引线或电极并联连接到一接口或换流器,例如逆变器1110,从而将由太阳能板200a和200b所产生的直流(DC)电1120以一定电压转换成建筑物结构可以使用的交流(AC)电1130,或反向计量进入电网。可以使用的一个示例性的逆变器1110是型号为BWT10240,Gridtec10的光伏静电逆变器,此逆变器可以从美国加利福尼亚州Livermore的Trace Technologies Corp.获得。这些示例性的逆变器1110的额定参数是最高600伏直流输入;10kW,120/240或更小,并为单相输出。可以使用的其他逆变器包括串式逆变器(string inverter)或Sunny Boy2500串式逆变器,其可以从美国加利福尼亚州20830Red Dog Road,GrassValley的SMA A,Inc.获得。可以使用的一个进一步的示例性逆变器1100是型号为RS400的正弦波逆变器,该型逆变器可以从美国华盛顿州5916195thStreet,Arlington的Xantrex Technology,Inc.获得;或型号为PV-20208的20kW Grid-Tied光伏逆变器,该型逆变器也可以从Xantrex Technology,Inc.获得。
既已说明了集成式光伏屋面构件100、板200和系统1100,本说明书现在一般性地说明用于制造构件100或板200的工艺,以及模块、板、粘结剂和电极、及导线引线的处理。一般而言,所述工艺包括使要被层压的模块定位、将模块和柔性膜层压在一起、按需要将层压板的边缘封闭起来,以及给板布线。
参照图12,开始时,在步骤1200制备或激活模块表面。特别是,使模块的底面或Tedlar表面例如通过火焰/电晕处理系统而被激活。火焰和放电电晕处理的组合激活模块表面,被激活的表面将要接收第一热熔粘结剂,第一热熔粘结剂用于将模块的底面层压到柔性膜板的顶面上。可以清洁并使模块的基板粗糙化以准备施加粘结剂。例如,模块可以以每分钟30到50米的速度移动穿过火焰(例如用天然气作为燃料的175厘米宽的燃烧器头(FTS201))。模块的端部或侧面也暴露在一气体火焰(或在结合的气体/放电火焰中的电晕)中,以激活用于施加第二热熔粘结剂(边缘粘结剂)的边缘。模块边缘可以以每分钟5到10米的速度暴露于火焰中。
在步骤1205,举例来说,使用一个从盒中将模块装载到处理台或传送机上位置的抽吸对准系统(suction alignment system),使模块加载就位。
在步骤1210,将模块馈送到层压机内,并将第一粘结剂施加到模块的基板表面上。如果模块是彼此间隔开的,该粘结剂可以定量地或周期性地施加到模块的底面。
在步骤1215,将柔性膜粘结到模块上。可以用一轧辊系统在张紧状态下放置该膜,以更好地叠压膜和热熔涂覆的模块。
在步骤1220,用一平整单元(压光轮)将模块和膜叠压到一起,从而使模块和膜紧密配合或粘结在一起。层压压力是通过间隙或通过在压光轮的整个长度上施加的压力来设定的,上述在压光轮的整个长度上施加的压力例如总共为10000N,压强达到300N/cm。
在步骤1225,让被层压产品定型并冷却。
在步骤1230,第二粘结剂,例如HENKEL MM6240粘结剂,被施加到板的长的引导和拖曳边缘(trailing edge),作为保护性密封或灌封剂(pottant)以保护上述边缘免受天气、湿度和其他环境污染的影响,这些影响可能损害模块或使模块与柔性膜分离。可以使用的示例性的边缘密封剂或灌封剂包括乙基甲基丙烯酸酯、聚-n-丁基-丙烯酸酯、EVA和弹性灌封剂EPDM和聚氨基甲酸酯。
在步骤1235,可根据需要将额外的密封物或保护层施加板上。例如,可将一顶部保护层施加到模块上以起到进一步保护的作用。覆盖层提供了抵抗环境因素的进一步的保护,而同时对太阳光而言是透明的或几乎是透明的(例如90%透射)。可以使用的示例性的外层材料包括但不限于Tedlar、聚氟乙烯(PVF)、Kynar、聚偏1,1-二氟乙烯、从Rohn&Hass获得的柔性有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)DR-61K和V811。
在步骤1240,随后对板进行电气布线并按长度剪切。板的系列布线是利用平整铜带完成的,该铜带被焊接于相邻的模块之间。通过在模块焊盘位置切出穿过柔性膜的底层或屋面侧的圆形孔来接近焊接点,每块板的电源引线包括两个“快速接线”接插头,其分别被焊接到系列布线的模块的正终端引线和负终端引线。电源引线连接到其他板、到组合箱、到DC电气装置或直接连接到功率逆变器。
在步骤1245,在完成电气引线的焊接后,铜带和电源线是这样被封装在PVC中的通过热风焊接、RF焊接或热熔方式,将一条合适的相容的柔性膜粘结到更大的柔性膜的中心底侧,从而将板的电气焊接接头完全封装并且密封和绝缘。
现参考图13-18,说明根据本发明构造的一个集成式光伏屋面系统的各个实施例。图13中的系统S包括多个光伏模块(例如模块1310A-1310D),它们被附着到柔性膜1312上。在各光伏模块1310A-1310D上,有一对引线(例如导线1314A-1314D)从接线盒1316A-1316D伸出。每个导线对1314A-1314D被引导到一导管(例如线盒(tray)或线槽(trunking))1318,该导管处在相对接近于导线对1314A-1314D附近的位置。光伏模块1310A-1310D之间的连接和对诸如逆变器1320的其他构件之间的连接可以通过连接导管1318中的引线(例如导线,图中未示)来完成。
此实施例提供了一种连接传统光伏模块的相对简单的方式,上述传统模块具有从光伏模块伸出的连接导线。此外,由于所有连接都可以在导管1318中完成,这些连接便与环境隔离开来。此外,在导管1318中可制出各种构造,以给导线对1314A-1314D提供应变消除。
在一些实施例中,导管1318可以包括一个或多个支撑件1322,以将导管1318升高到光伏模块1310A-1310D之上。这便于光伏模块1310A-1310D之间的连通,因为从光伏模块1310A-1310D引出的导线对1314A-1314D可以容易地通过导管1318下部的孔(未显示)定线路。
如下面所详细讨论的,图13的实施例可以包括不同数目的光伏模块1310A-1310D,这些模块具有不同数目的太阳能电池1326。此外,光伏模块1310A-1310D和导管1318可以被布置成各种结构形式。
导管1318中进行连接的例子将结合图14进行更详细的说明。图4是图13中的系统的一部分的俯视图。两个接线盒1410A-1410B和导管1412的顶部未显示,为的是说明它们内部的布线连接。
光伏模块1416A包括两个电连接器(例如焊盘或导线或铜带引线)1418A和1418B,它们构成物理电气连接器,分别用于对光伏模块的正极和负极连接。光伏模块1416A包括两个相似的电连接器1418C-1418D。这些电连接器以类似的方式提供对每个模块中的太阳能电池的连接,如同在上面说明的引线和连接器170、171、170a和170b。但与前面讨论的引线和连接器不同的是,电连接器1418A-1418D可以位于光伏模块1416A-1416B的顶面。
利用焊接连接1421A-1421D,使得一对电导线(例如导线对1420A-1420B和1420C-1420D)固定到每个电连接器(例如相应的电连接器1418A-1418B和1418C-1418D)。导线对1420A-1420D是通过导管1412的底侧上的一个或多个孔1422来定线路的。
当系统被安装在屋面时,安装者将导管1412中的电导线1424A-1424C连接到从每个光伏模块1416A-1416B引出的导线1420A-1420D。在图14所示例子中,光伏模块1416A-1416B是串联连接的,但应该认识到,并联或其他形式的连接也可被用于将光伏模块1416A-1416B连接在一起,和/或连接到其他构件,如逆变器(未显示)。
典型地,连接器1426A-1426D被固定到导线1420A-1420D的自由端。例如,连接器可以是“快速接线”接插头,诸如型号为PV-KST3IUR(多接点凸形连接器)或PV-KBT3I UR(多接点凹形连接器)的接插头,美国加利福尼亚州的Santa Rosa的Multi-Contact USA有售。
当连接器1426A-1426D被固定到从光伏模块1416A-1416B引出的导线1420A-1420D时,兼容的连接器1428A-1428D被固定到导管1412中的电导线1424A-1424C。通过这种形式,只需简单地将每个连接器1426A-1426D和1428A-1428D连接在一起,便可相对快速地在现场安装系统。
图15说明PVC涂覆片状金属构造的导管1510的一个实施例的分解图。导管1510的主要部分由一个方的“U”型通道1512构成。上部件1514套在通道1512上以防雨水或其他材料进入导管1510。此外,可在通道1512的各端固定一个端盖1516。端盖1516和/或上部件1514可以使用各种连接材料附着到通道1512,这些连接材料包括但不限于铆钉、螺钉和粘结剂。
根据系统中光伏模块的数目和布局,导管1510可以由几个导管段构成(未显示)。此外,整个导管结构的形状可以采用任何形式,而不同于图13所示的直导管。例如,导管结构可以呈“L”、“T”或任何其他为有效地将光伏组建连接在一起所需要的形状。在这些情况下,导管结构可以包括联接器件,联接器件包括但不限于三通(TEEs)和弯管。
在一些实施例中,在导管1510中的孔1520内设置有孔眼(grommets)1518。孔眼1518能够防止过多湿气进入导管1510。通常孔眼1518相对柔软,且其大小使得其内径略小于连接器1426A-1426D的外径(参见图14)。通过这种方式,孔眼1518可供导线1420A-1420D消除应变,因为孔眼1518能够防止导线1420A-1420D被轻易拉出导管1510。孔眼1518典型地是用橡胶或某种其他略为柔软的材料制成的。
在一些实施例中,将一个或多个支撑件1522连接在导管1510的底侧,以将导管1510提升至高于屋面的表面(未显示)或柔性膜1312(见图13)。支撑件1522可以由各种材料制成,这些材料包括但不限于木材、金属片和PVC。基础材料1524可以被附着到支撑件1522的下面,从而举例来说防止损坏柔性膜1312、屋面和支撑件1522。基础材料1524可以由一种自粘附的PVC膜构成,但不限于此。支撑件1522可以用各种连接材料来附着到导管1510上,上述连接材料包括但不限于螺纹连接件和粘结剂。
导管1510可以用许多方式牢固地放在屋面或柔性膜1312上。在一些实施例中,导管1510的质量足以将导管1510固定在屋面或柔性膜1312的位置上,无需以物理手段将导管1510附着到屋面或柔性膜1312上。在一些实施例中,导管1510中可以加有压载物。在其他实施例中,导管1510可以通过物理手段、用传统的屋面附着技术附着到屋面或柔性膜上。
由上所述,应该意识到,这里所描述的导管是可以用各种方式构造的。例如,可以以不同的形状、尺寸和结构来制造导管。此外,导管可以用各种材料制成,这些材料包括但不限于片状金属、铝和PVC材料。
图16说明一种集成式光伏模块和柔性膜的一个实施例的一部分的侧切视图,该集成式光伏模块和柔性膜可以用于图13-18的实施例。与上面结合图1至图12所说明的方式类似,图16所示的集成式构件(例如板)1610是通过将一个或多个光伏模块1612附着到一个或多个柔性膜1614构造而成的。
可以使用的柔性膜板1614的一个例子是单层膜,例如EnergySmartS327RoofMembrane,其可以从美国马萨诸塞州100DanRoad,Canton的Sarnafil,Inc.,Roofing and Waterproofing System获得。但应意识到,可以使用其他柔性膜和单层膜,如同上面结合图1至图12所说明的实施例。
光伏模块1612类似于上面结合图4-6说明的光伏模块。主要的不同在于,图16所示光伏模块1612的电连接器可以位于光伏模块1612的上部,此类型的光伏模块的一个例子是PVL-128UNI-SOLAR太阳能电池模块(例如,Model No.22L-T),其可以从美国密歇根州3800Lapeer Road,Auburn Hills的Bekaert ECD Solar Systems,LLC获得。
如上面结合图5所进行的讨论,光伏模块是由几层构成的。简单地说,这种特定光伏模块1610可以包括一个顶部乙烯-四氟乙烯共聚物(Tefzel)层1622、一个第一乙烯-丙烯橡胶(EVA)层1624、一个玻璃纤维层1626、一个光敏或太阳能电池层1628、一个第二EVA层1630、和一个Tedlar层1632。
图16还显示了一个负内部电极1634和一个正内部电极1636,它们以类似于上面关于内部电极170a和170b所论述的方式,而被安装在模块1610的第二EVA层1630中。负内部电极1634通过绝缘带或层与光敏层1628绝缘,以防止短路。内部电极1634和1636分别通过接线1644A-1644B而连接到电连接器1642A-1642B(例如,图14中的电连接器1418A-1418B)。如果需要,接线1644A-1644B可以与模块的一层或多层相绝缘。
光伏模块1612可以利用各种材料和技术被附着到柔性膜1614,如上面结合图1-12所论述的。例如,可以用粘结剂1618将光伏模块1612的底面1620粘结到柔性膜1614的顶面1616。可以使用的一种示例性的粘结剂1618是活性聚氨基甲酸酯热熔QR4663,用以将光伏模块1612的底面1620粘结或叠压到柔性膜1614的顶面1616,该粘结剂可以从德国Kenkelstrasse 67,40191Duesseldorf的Henkel KgaA获得。但应认识到,也可以用其他粘结剂和其他的粘结技术或方法来将光伏模块1612附着到柔性膜1614上。
与上面结合图1-12所论述的方式类似,可以将某种边缘密封剂1640施加到光伏模块1610的边缘。更具体地说,可以施加边缘密封剂1640从而密封或覆盖粘结剂层1618与光伏模块1610的底面1620之间的任何间隙或边缘,以及粘结剂层1618和柔性膜1614的顶面1616之间的边缘。
图16的光伏模块包括防水接线盒(图中未示),其保护电连接器1642A-1642B(例如图14中的电连接器1418A-1418D)上的焊接接点。参照图17,一个注塑成型的塑料接线盒1710被置于电连接器(未显示)的上方,并包括电缆口1712,导线1714穿过该电缆口而被焊接到电连接器上,并被引导到导管1718中的孔1716。通过将灌封材料(pottingmaterial)1720例如硅树脂密封剂注入接线盒1710的注入口1722,然后再将接插头1724插入注入口1722内,而使得接线盒1710成为不受气候影响的。
图18A和18B表明一种构造和安装如图13-17所示系统的方法的一个示例。此方法类似于上面结合图12所描述的方法。例如,步骤1800、1805、1810、1815、1820、1825和1830可以与上面结合图12所描述的步骤1200、1205、1210、1215、1220、1225和1230相同。步骤1835类似于步骤1235,不同之处在于可做出规定,避免将电连接器的上部叠压到模块的顶面。
在步骤1840,按长度切割集成式构件(例如板)1610,并根据需要切割成各种规格。
在步骤1845,使导线1714和接线盒1710附着到集成式板1610的上部。在一些实施例中,导线1714由大约3英尺长的PV电缆组成。导线1714被焊接到电连接器上(例如“+”、“-”电连接器)。接线盒1710然后被置于电连接器的上方,以便导线1714延伸穿过接线盒1710上的电缆口1712。接线盒1710的下部包括丁基橡胶(Butyl)带压敏粘结剂1728,其将接线盒1710固定到集成式板1610的顶面上。然后,灌封材料1720(例如硅树脂或合适的填封料)被注入位于接线盒1710的上部的注入口1722,以保护焊接连接免受各种因素的影响,并提供一定程度的应变消除。接下来,一个注入口接插头1724被胶封到注入口1722内。如果可行,连接器1726可以被固定到导线1714的自由端。
以与上面结合图1-12所论述的类似的方式,集成式板1610可以卷起来以便储存或运输。然后,集成式板可以运送到建筑地点,打开并铺在屋面上。
现参照图18B,以下将说明一个现场安装工序的示例。在步骤1850,所述集成式板被在屋面上打开,并如上所述附着在屋面上。在步骤1855,按需要来设置导管,以使导线和连接器能够从集成式板被引导到该导管内。例如,导管可以被设置在要连接电导线的模块的相邻端的位置。在步骤1860,集成式板借助导管中的合适布线而被连接在一起。此外,布线可以被连接到另一个部件,例如逆变器。在一些实施例中,对逆变器的连接可以通过该逆变器中的螺纹接线片(screwlugs)进行。最后,在步骤1865,举例来说通过将上部部件放在导管上,完成导管的组装。
如图13-18所示系统中的多数构件可以以与上面结合图1-12所描述的结构和构造形式类似的方式来构造和配置。
例如,导管可以被设置成邻接集成式光伏屋面构件和模块,或处于集成式光伏屋面构件和模块之间,类似于图1、2和图9中所描述的。典型的是,模块的位置使得模块的要设置电导线连接的各个端部彼此相邻。然后,便可在模块的这些相邻的端部设置导管。导管可以被置于相当于公共或中心区160和/或端134的区域。这里,在这些区域中的连接,如图1、2和图9所示,是在导管中进行的,而不是在相应的构件或板中进行的。
类似地,在图3中,可将一个导管设置于两组模块110-115和116及121之间。而且,模块之间的连接也是在导管中而不是在板中进行的。
以上已描述了本发明的各种实施例,本领域普通技术人员会认识到,本发明的集成式光伏构件、板和系统克服了传统的屋面材料、外加太阳能电池模块、及已知的同样包括太阳能电池模块的板的缺点,从而提供了一种更有效的屋面解决方案。本发明减少了为连接太阳能电池模块、及将太阳能电池模块连接到逆变器通常所需的布线和相关硬件的数量。本发明还简化了布线,这是因为进行的连接更少,并且在中心区进行的连接更少。
已展示的本发明的实施例的以上描述供说明和描述之用,并不是要穷尽或限制本发明于所公开的精确的形式。根据上面的指导,可以多种改进和变化都是可能的。例如,集成式光伏屋面板可以使用多种不同的模块、柔性膜、粘结剂、及模块配置阵列。另外,集成式光伏构件和板不仅可用作屋面构件,还可以铺在墙壁、顶盖、帐篷结构、和其他建筑物结构上。进一步的说,集成式光伏屋面板可以用于许多不同的建筑物结构,这包括住宅、商业和工业建筑物结构。本发明的范围不受此处详细描述的内容的限制,而是以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种用于附着到屋面表面的集成式光伏屋面系统,包括至少一个柔性膜,其具有顶面和底面,所述底面用于铺在所述屋面表面上;多个长光伏模块,所述多个长光伏模块是并排布置的,并附着到所述至少一个柔性膜的所述顶面;至少一个导管,位于所示模块的相邻端;以及多个电引线,其与所示模块电连接,并且是通过所述至少一个导管来定线路的。
2.根据权利要求1所述的系统,进一步包括多个连接器,其连接到所述电引线,用于连接所述多个电引线的至少一部分。
3.根据权利要求1所述的系统,其中,每个所述多个电引线的至少一部分具有焊接到一模块的一端、及连接到一连接器的另一端。
4.根据权利要求3所述的系统,进一步包括至少一个电引线,其具有连接到所述电引线的每一端的连接器,以连接到所述多个电引线的至少一部分。
5.根据权利要求1所述的系统,其中,在所述至少一个导管的底侧形成至少一个孔,用于给所述多个电引线定线路。
6.根据权利要求1所述的系统,其中,所述至少一个导管位于所述模块的上方。
7.根据权利要求1所述的系统,其中,所述至少一个导管包括至少一个支撑件。
8.根据权利要求1所述的系统,其中,所述模块是用粘结剂附着到所述至少一个柔性膜的所述顶面的。
9.根据权利要求1所述的系统,其中,所述至少一个柔性膜包括单层膜。
10.根据权利要求1所述的系统,其中,所述至少一个柔性膜是热塑性塑料膜板、弹性膜板、或增强沥青膜板。
11.根据权利要求1所述的系统,其中,每个模块包括多个太阳能电池。
12.根据权利要求1所述的系统,其中,每个模块都是柔性的。
13.根据权利要求1所述的系统,进一步包括,沿所述至少一个柔性膜与至少一个所述模块之间边缘的密封。
14.根据权利要求1所述的系统,其中,所述至少一个柔性膜和被附着到所述至少一个柔性膜上的所述模块是自身可以卷起的。
15.根据权利要求1所述的系统,其中,所述至少一个柔性膜包括单层。
16.根据权利要求1所述的系统,其中,第一组两个或更多个模块是并排布置的,且第二组两个或更多个模块是并排布置的,其中所述第一组和第二组模块还是端对端布置的,以使至少所述电引线的至少一部分位于所述第一组和所述第二组模块的相邻端。
17.一种用于附着到屋面表面的集成式光伏屋面系统,包括一柔性膜,其具有顶面和底面,所述底面用于铺在所述屋面表面上;多个长光伏模块,所述多个长光伏模块是并排布置的,并附着到所述至少一个柔性膜的所述顶面,每个所述模块包括多个太阳能电池和一对电引线,所述电引线对中的每个电引线具有一端连接到其中一个所述模块,并具有一连接器固定到一自由端;以及至少一个导管,其位于所述模块的相邻端,其中在所述至少一个导管的至少一侧形成多个孔。
18.根据权利要求17所述的系统,进一步包括多个电引线,其具有连接到每端的连接器,其中,所述多个电引线上的所述连接器适于连接到固定到所述电引线对中的所述电引线的所述自由端的所述连接器。
19.根据权利要求17所述的系统,其中,在所述至少一个导管的内部,固定到所述电引线对中的所述自由端的所述连接器连接到在所述电引线上的所述连接器,所述电引线具有固定到每端的连接器。
20.根据权利要求17所述的系统,其中,所述电引线对是穿过所述孔来定线路的。
21.根据权利要求17所述的系统,其中,连接到其中一个所述模块的每个所述电引线端是被焊接到位于其中一个所述模块的顶面上的一电连接器的。
22.根据权利要求17所述的系统,其中,所述至少一个导管位于所述模块的上方,并且所述至少一个导管的至少一侧是底侧。
23.一种用于附着到屋面表面的集成式光伏屋面板,包括一柔性膜,其具有顶面和底面,所述底面用于铺在所述屋面表面上;多个长光伏模块,所述多个长光伏模块是并排布置的,并附着到至少一个柔性膜的所述顶面;多个电引线,其位于所述模块的相邻端,每个所述电引线具有一端电连接到其中一个所述模块,并且具有一连接器固定到一自由端。
24.根据权利要求23所述的系统,其中,连接到其中一个所述模块的每个所述电引线端是被焊接到位于其中一个所述模块的顶面上的一电连接器的。
25.一种安装集成式光伏屋面系统的方法,该集成式光伏屋面系统包括至少一个柔性膜,其具有顶面和底面,所述底面用于铺在所述屋面表面上;多个长光伏模块,所述多个长光伏模块是并排布置的,并附着到所述至少一个柔性膜的所述顶面;以及至少一个导管;所述方法包括将所述至少一个柔性膜的所述底面附着到屋面表面上;在所述模块的相邻端,安装所述至少一个导管;从所述模块穿过在所述至少一个导管的至少一侧形成的至少一个孔,给电引线定线路;以及在所述至少一个导管中,连接所述电引线的至少一部分。
26.根据权利要求25所述的方法,其中,连接包括将电引线固定到从所述模块引出的电引线上。
27.根据权利要求25所述的方法,其中,连接包括将具有固定到其每端的连接器的电引线,连接到连接于从所述模块引出的电引线的自由端的连接器。
28.根据权利要求25所述的方法,其中从所述模块引出的每个所述电引线具有固定到一自由端的连接器;以及连接包括将固定到从所述模块引出的所述电引线的所述自由端的连接器,连接到具有固定到其每端的连接器的电引线上的连接器。
29.根据权利要求25所述的方法,其中,所述至少一个导管的至少一侧是底侧。
30.根据权利要求25所述的方法,进一步包括将连接器固定到所述电引线的自由端。
31.根据权利要求25所述的方法,其中安装包括在所述模块之上设置所述至少一个导管。
32.一种用于附着到屋面表面的集成式光伏屋面构件,包括一柔性膜,其具有顶面和底面,所述底面用于铺在所述屋面表面上;多个长光伏模块,所述长光伏模块是并排布置的,并附着到所述柔性膜的所述顶面;以及一个或多个电引线,其与所述模块电连接,并位于所述模块的相邻端。
33.根据权利要求32所述的构件,其中,所述多个模块是用粘结剂附着到所述柔性膜的所述顶面的。
34.根据权利要求32所述的构件,其中,所述柔性膜包括单层膜。
35.根据权利要求34所述的构件,其中,所述单层膜是热塑性膜板、弹性膜板、或增强沥青膜板。
36.根据权利要求32所述的构件,其中,每个模块包括多个太阳能电池。
37.根据权利要求36所述的构件,其中,每个模块包括约22个太阳能电池。
38.根据权利要求32所述的构件,其中,每个模块是柔性的。
39.根据权利要求32所述的构件,其中,所述一个或多个电引线是串联连接的。
40.根据权利要求32所述的构件,其中,不同模块的所述一个或多个电引线是串联连接的。
41.根据权利要求32所述的构件,其中,所述一个或多个电引线延伸穿过所述柔性膜。
42.根据权利要求41所述的构件,其中,所述柔性膜限定孔,所述一个或多个导线延伸穿过所述孔。
43.根据权利要求42所述的构件,进一步包括一绝缘层,其施加到所述柔性膜的所述底面上,该绝缘层覆盖由所述柔性膜所限定的所述孔。
44.根据权利要求32所述的构件,进一步包括沿所述柔性膜与一长光伏模块之间长边缘的密封。
45.根据权利要求32所述的构件,进一步包括沿所述柔性膜的一端与一长光伏模块的密封。
46.根据权利要求32所述的构件,进一步包括一绝缘带,其施加到所述柔性膜的所述底面。
47.根据权利要求46所述的构件,其中,所述绝缘带是铺在所述屋面表面上的。
48.根据权利要求46所述的构件,其中,所述绝缘带封装所述一个或多个电引线。
49.根据权利要求32所述的构件,其中,所述柔性膜和附着到所述柔性膜的所述多个长光伏模块是自身可以卷起的。
50.根据权利要求32所述的构件,其中,所述一个或多个电引线位于一中心区内。
51.根据权利要求32所述的构件,其中,所述多个模块是附着到柔性膜的单层板上的。
52.根据权利要求32所述的构件,其中,第一组两个或更多个模块是并排布置的,且第二组两个或更多个模块是并排布置的,其中所述第一组模块和第二组模块还是端对端布置的,以使至少所述一个或多个电引线位于所述第一组和所述第二组的所述模块的相邻端。
53.根据权利要求52所述的构件,其中,所述第一组和所述第二组模块的所述一个或多个电引线位于一中心区内。
54.根据权利要求32所述的构件,其中,第一组两个或更多个模块是并排布置的,且第二组两个或更多个模块是并排布置的,所述第一组和第二组的所述模块是交错布置的。
55.根据权利要求54所述的构件,其中,所述第一组和第二组模块的所述一个或多个电引线彼此相邻。
56.一种用于附着到屋面表面的集成式光伏屋面板,包括一柔性膜,其具有顶面和底面,所述底面用于铺在所述屋面表面上;第一组长光伏模块,其为并排布置的,并具有一个或多个电引线,所述一个或多个电引线位于所述第一组模块的相邻端;以及第二组长模块,其为并排布置的,并具有电引线,所述电引线位于所述第二组模块的相邻端;其中所述第一和第二组模块是附着到所述柔性膜的所述顶面的。
57.根据权利要求56所述的板,其中,所述第一和第二组长光伏模块是端对端布置的,使得所述第一和第二组的所述一个或多个电引线位于一中心区内。
58.根据权利要求56所述的板,其中,所述第一和第二组模块是用粘结剂粘结在所述柔性膜的所述顶面的。
59.根据权利要求56所述的板,其中,所述柔性膜包括单层膜。
60.根据权利要求59所述的板,其中,所述单层膜是热塑性膜板、弹性膜板、或增强沥青膜板。
61.根据权利要求56所述的板,其中,所述第一和第二组模块中的每个模块包括多个太阳能电池。
62.根据权利要求61所述的板,其中,每个模块包括约22个太阳能电池。
63.根据权利要求56所述的板,其中,所述第一和第二组模块中的每个模块是柔性的。
64.根据权利要求56所述的板,其中,所述一个或多个电引线是串联连接的。
65.根据权利要求56所述的板,其中,所述第一组模块的所述一个或多个电引线是串联连接的。
66.根据权利要求56所述的板,其中,所述第二组模块的所述一个或多个电引线是串联连接的。
67.根据权利要求56所述的板,其中,所述第一组的电引线与所述第二组的电引线串联连接。
68.根据权利要求56所述的板,其中,所述一个或多个电引线延伸穿过所述柔性膜。
69.根据权利要求68所述的板,其中,所述柔性膜限定孔,所述一个或多个导线延伸穿过所述孔。
70.根据权利要求69所述的板,进一步包括一绝缘层,其施加到所述柔性膜的所述底面,所述绝缘层覆盖由所述柔性膜所限定的所述孔。
71.根据权利要求56所述的板,进一步包括沿所述柔性膜与一长光伏模块之间长边缘的密封。
72.根据权利要求56所述的板,进一步包括沿所述柔性膜的一端与一长光伏模块的密封。
73.根据权利要求56所述的板,进一步包括一绝缘带,其施加到所述柔性膜的所述底面。
74.根据权利要求73所述的板,其中,所述绝缘带是铺在所述屋面表面上的。
75.根据权利要求73所述的板,其中,所述绝缘带封装所述一个或多个电引线。
76.根据权利要求56所述的板,其中,所述柔性膜和附着到所述柔性膜的所述多个长光伏模块是自身可以卷起的。
77.根据权利要求56所述的板,其中,所述第一和第二组模块是附着到柔性膜的单层板上的。
78.根据权利要求56所述的板,其中,所述第一组模块包括六个并排布置的模块,且所述第二组模块包括六个并排布置的模块,并且,所述第一组六个模块和第二组六个模块还是端对端布置的。
全文摘要
一种组合式屋面板和太阳能电池模块,包括柔性膜板(140),例如单层膜板,以及并排的、端对端的或彼此相邻设置的多个长太阳能或光伏模块(110)。模块被附着到柔性膜上,而且具有电连接器或电极(170)的模块边缘被设置成彼此相对或彼此对齐。电连接器可通过焊接接头,经由柔性膜的底面中的孔,被连接到模块的电极,且它们是串联连接的。
文档编号H01L31/05GK1739201SQ200480002471
公开日2006年2月22日 申请日期2004年1月22日 优先权日2003年1月23日
发明者E·J·斯蒂文森, B·M·库里 申请人:太阳能集成技术有限公司
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