专利名称：太阳能电池板的安装系统的制作方法
技术领域：
本方面主要涉及太阳能电池板，尤其涉及用于太阳能电池板的装配件和安装系 统。
背景技术：
太阳能电力系统是对环境最友好的发电方式。为了提供此类太阳能电力系统，通 常要有由多个连接在一起的太阳能模块组成的太阳能电池板。太阳能电池板一般在建筑物 的屋顶上直接装配、在地面装配之后安装到建筑物屋顶上、或安装在专用地面或立柱式安 装框架上。图1示出了一种现有的太阳能电池板装配件10。这一实施例中的太阳能电池板 包括三个太阳能模块12A-12C。然而，本技术领域的技术人员应理解，可采用任意数量的模 块，并且这些模块可以任意的配置方式组成太阳能电池板。各太阳能电池板模块12A-12C包括容纳线缆16的接线盒14A-14C，线缆16以串 联的方式连接各模块。各模块12A-12C还包括电接地线装配件18，其用于使得各模块以及 下层框架在适当的点接地。此外，如20A和20B所示，各模块还包括相邻模块之间的附加连 线，这些连线必须进行卷绕并缚紧固定在两个相邻模块之间以确保不会被损坏。图1A示出 了太阳能电池板的接地螺钉。必须设在多处的螺钉或螺栓装配件22将接地线装配件18附 接至电池板装配件的各设备上，每一模块12A-12C和下层框架上至少有一连接点(本实施 例中为5个连接点)，以形成已接地的装配件。再参考图1，有两根金属导轨24沿太阳能模块12A-12B的长度与之平行延伸。这 些导轨形成太阳能模块的下层支撑结构。这些导轨附接至屋顶以使整个太阳能电池板以单 一的刚性几何平面形成安装在屋顶上，藉此改进安装的稳定性和美观度。有时，现将所述导 轨安装到屋顶上(通过L形支架和连接至下层椽的方头螺栓而附接至屋顶)，然后使用螺栓 紧固夹将模块附接至导轨。有时，如图1B所示，先将导轨附接模块(这个例子中使用六角 螺母和螺栓，其他例子中可使用夹子)，然后通过L形支架26 (图1)和连接至下层椽的方头 螺栓而将整个模块-导轨装配件(电池板)附接到屋顶上。如前所述，这些导轨24也电接 地。考虑到通风和排水，电池板安装在屋顶上时，屋顶表面与下侧的模块及导轨之间 最好有小的空隙。考虑到对在屋顶装配的电池板进行配线和接地，模块下方最好具有通路 以使线缆可以连接并且打结。为了安装成单一的几何平面，安装点在垂直方向上最好可稍 作调整以应对屋顶表面的不平整(起伏)。出于这些原因，屋顶安装支架(无论是否是L形 支架或其他设计)通常可在垂直方向上稍作调整(通常为1-3英寸)。此外，屋顶的附接件 必须附接至牢固的下层表面，通常为椽。这些椽的间隔可能不一致。因此，安装导轨一般包 括若干种可调节槽，以使导轨安装到屋顶附接件(L形支架)的安装点可正好位于牢固安装 点的上方_无论这一点在何处。为了提供可靠和高性能的太阳能电力系统，现有的太阳能电池板10需要进行多 次的单独操作来装配和安装。在不平整的屋顶表面上安装需要很多小配件和调整件。为了确保空气流通和排水，电池板就需要稍稍高于屋顶，但考虑到美观，电池板又需要靠近屋 顶。电池板中的各模块必须用导线连接在一起，附加的导线必须牢固地折叠起来，并且各导 电元件必须电接地。所有这些需要的部件和步骤增加了系统成本，而最终对系统的回报有 不利的影响。此外，现有的太阳能模块装在纸板盒中放在托板上运送，这需要额外的货运成 本以及不少的拆包及纸板盒处理成本。因此，需要一种配备更齐全的太阳能模块，其包含所有的安装和配线工具，而不需 要单个操作，从而使得所需的电接地步骤为最少，并且使得需要管理的配线及线缆的数量 为最小。最后，所述系统应该使安装人员装配和安装电池板所需的部件和工具为最少。该 系统应当容易操作，可适应各种环境并且成本低廉。本发明解决了这种需求。
发明内容
本发明公开了一种太阳能电池板的一体化模块框架和支撑系统。所述太阳能电池 板包括多个太阳能模块和将所述太阳能模块连接在一起的多个接头。所述多个接头提供了 一种使已连接的模块能在向屋顶运送期间以及在安装完成之后的系统使用期限内均保持 机械刚性的方法，提供了模块间的接线，提供了所述模块的电接地通路，提供了一种向电池 板增加模块的方法，还提供了一种拆除和更换有缺陷模块的方法。在所述模块的侧边提供 了接线器安装组件以简化用接头来将模块连接在一起时的电气安装，并且简化了外部配线 与所述模块的最终连接。根据本发明的太阳能电池板对快速和可靠安装进行了优化。此外，较少的配件和 更简单的装配方法降低了发生错误安装的可能性。此外，在运输期间所述电池板的多个模 块可得到支撑。此外，模块和电池板可更紧密地装配在一起，从而提高空间利用率并增加美 感。而且，单个模块可添加并连接到已有的电池板上。此外，采用一体化安装导轨使得所述 电池板可更紧密地安装于屋顶，从而增加美感。最后，整个装置只使用最少数量的配件。此 外，外部的配线连接更快，并且模块的连接也更快。而且，具有很少的屋顶配件，更好的可靠 性以及对屋顶进行的穿孔很少。最后，太阳能模块可以利用预先安装好的安装支架进行稳 固地堆叠和运输，降低了运输、包装以及拆除包装的成本。
图1示出了现有的太阳能电池板装配件；图1A为用于太阳能电池板的接地螺钉的视图；图1B为附接至导轨的模块的视图；图2示出了根据本发明的太阳能电池板的安装系统的立体图；图2A为根据本发明的太阳能电池板的后视图；图2B及2C为接线盒的第一和第二实施例；图2D为连接在两个太阳能电池板之间的主接线器块的实施例；图2E示出了东-西接头，其允许模块或电池板连接至已有模块的侧边(一般为东 或西侧)；图2F为北-南接头，其允许模块或电池板连接至已有模块的上或下侧边(一般为 北或南侧)；
图3A为螺纹接头的实施例；图3B示出了带有双螺钉锁的螺纹接头的实施例；图3C示出了用于接头的滑动凸轮锁的实施例；图3D示出了接头的第三实施例；图3E示出了接线器座的实施例；图3F示出了保持凸接线器的接线器座；图3G示出了保持凹接线器的接线器座；图4A示出了模块电池板上的槽以及用于将模块电池板紧固至屋顶的表面安装支 架；图4B示出了基座的第一实施例；图4C示出了基座的第二实施例；图4D及4E示出了快拆夹的立体图和侧视图；图4F示出了快拆夹的分解图；图5A示出了带有预装安装支架、穿通附接杆和接头存放的太阳能模块的装运堆 叠；图5B示出了包装间隔块的第一实施例；图5C示出了包装间隔块的第二实施例；图6示出了用于接头凸轮锁的扳手以及用于解锁模块的接线器；图7示出了用于图3A和3B所示接头的起子的实施例；图8示出了用于太阳能电池板系统的底座机构的分解图；图9示出了北-南(N-S)间隔块的实施例；图10A示出了垫块的实施例；图10B示出了位于太阳能电池板上的垫块；图10C示出了太阳能电池板之间用以使得过度拧紧为最小的垫块；图11示出了安装底座机构；图12示出了将电池板放置在底座机构的上方；图13示出了将接头插入框架；图14示出了被连接在一起的阵列装配件；图15A-B示出了沿电池板(n-s)方向进入开口的接头；图15C示出了插入时平面朝上的接头；图15D示出了插入后接头旋转并且接头上的圆表面塞入平面；图16示出了正确配线的电气示意图的例子；图17示出了模块间接地接头。
具体实施例方式本发明主要涉及太阳能电池板，更具体地，涉及太阳能电池板的安装系统。以下说 明用以使本领域的技术人员能制造和使用本发明，并且该说明记载于专利申请及其要件的 内容中。对本领域的技术人员而言，对优选实施例所做的各种修改以及本文所描述的一般 原理和特征是清楚的。因此，本发明并不意欲限制为所示的实施例，而是与符合本文所述原理及特征的最宽范围相一致。根据本发明的一种系统和方法提供了一种用于太阳能电池板的一体化模块框架 和支撑系统。根据本发明的太阳能电池板针对适于快速安装在某一结构上作了最优化，特 别是所有的安装工作都在模块的顶部完成(不需从下方进行配线、接地和附接)。这一最优 化涉及包括太阳能电池板装配和安装的所有步骤。此外，采用所述一体化框架和支撑系统， 可在运输期间对电池板的多个模块进行支撑。再者，通过采用本发明的一体化系统，可将单 个模块添加并连接到已有的太阳能电池板，而且能以更美观的方式安装。最后，整个装配件 使用的部件数量为最少。结合附图，现参考下文的描述以更详细地说明本发明的特征。图2示出了根据本发明的太阳能电池板100的安装系统的立体图。如图所示，具 有三个连接在一起的模块102A-102C，它们包括支持太阳能电池板100的模块化和一体化 系统的若干特征。首先，具有使一个模块和另一个模块机械连接的接头，该接头还提供太阳 能模块之间的接地连接。该接头的机械强度以及模块框架的连接技术使得各模块框架具有 与现有太阳能电池板装配件中的下层框架导轨相同的刚性作用。此外，模块之间具有接线 器槽，以使得将所述模块连接在一起所需的配线工作为最少。最后，所述系统仅需要一个对 整个电池板的电接地连接，而不需要模块与模块之间以及模块与导轨之间的接地连接。此 外，所述安装系统提供了许多元件，以使得太阳能电池板装配变得非常容易的，并且使得安 装之前可对太阳能模块进行高效的包装。结合附图，现参考下文的描述以更详细地说明本 发明的特征。图2A为根据本发明的太阳能电池板的后视图。如前所述，太阳能电池板100包括 多个模块102A-102C。然而，本领域的技术人员应认识到电池板100可在X和Y方向上均 包含任意数量的模块，而且可为任意的形态，而这也落在本发明的精神和范围之内。如图所 示，各模块102包括接线盒103。各接线盒103连接至包括接线器座的配线部108。配线部 108用来使模块102电连接在一起，并且将模块102连接至组合接线盒121。因此，组合接线 盒121提供高压配线和接地路径的连接。组合接线盒121提供手动或者自动的配线转换。 组合接线盒121用于电连接多个太阳能电池板。图2B为现有组合接线盒121，的第一实施例。如图所示，现有组合接线盒121，通 过配线165而与太阳能模块适配。这在安装接线盒121’时会增加大量的时间和成本。图2C示出了定制组合接线盒121”。定制组合接线盒121”较之现有组合接线盒 121’具有若干优点。再参考图2A，首先，如图所示，用于配线部108的连接件可直接连接入 接线盒103’的连接件175。图2D示出了连接在两个太阳能电池板之间的组合接线盒121”。 此外，定制组合接线盒121”直接连接至太阳能电池板的外部，并且通过螺栓永久固定至电 池板的侧边。所述螺栓亦形成连通至系统接地导体的接地路径。因此，装配太阳能电池板100所需的部件比图1的现有太阳能电池板10少得多，
并且更容易构造。最佳地，这一太阳能电池板还可使用线架136。再参考图2A，线架136连接至模块 的侧部用以保持可能会存放在电池板中的线缆。一般地，线架136为能够将被存放的线缆 保持在正确位置的线夹。而且，线架136可模制形成在线缆本身之中。现参考图2E，如图所示，两个模块102A和102B中具有连接模块102A和102B的
8东-西向(东-西)接头104。接头104提供若干对电池板100有用的特征，包括模块间的 机械刚性、模块间的接地通路、模块间的对齐方式、及模块间的固定方式。排与排之间的南北接头也可有效利用。图2F示出了将模块或电池板连接到已有 模块的上方(通常为北边)或下方的南北接头104E。这一接头104提供了排间对齐、排间 刚性以及接地连接。采用南北接头104E减少了安装表面上的安装点。一实施例中，所述接头为模块中的可拆连接件。此外，因为安装在模块框架的中空 截面中或者在侧凹槽中，所述接头在安装完成之后通常是隐藏不见的。所述接头使得模块 间的配合非常紧密，从而提高空间利用率。再者，所述接头具有导电能力(包括带有导线或 导电面的非导电主体部分)。还应理解，虽然本实施例中所述接头在太阳能模块的内部，但 本领域的技术人员可容易地意识到所述接头可以在外部，并且这也落在本发明的精神和范 围之内。以下说明接头的其它实施例。图3A为第一实施例螺纹接头200。如图所示，接头200包括在其相对两端的第一 螺纹202a和第二螺纹202b。所述接头共同驱动各个模块，提供模块之间的结构刚性和接 地。通过使用相对的螺纹202a和202b，可使用单个动作来分别地或共同地驱动各个模块。 接头200采用起子来拧紧或拧松各个模块之间的接头。本实施例中，对螺纹202a和202b 的端部206a和206b使用一字螺钉起子头。也可采用十字螺钉起子头(Phillips)等其他 的起子头，并且这也落在本发明的精神和范围之内。此外，还设有凸轮锁208，其在所述接头 正确位于太阳能电池板之内时将所述接头锁定在正确位置。下文将详述该起子的实施。图3B示出了第二实施例螺纹接头300，其包括双螺钉锁302。本实施例中，螺钉 锁302共同驱动各个太阳能模块。螺钉锁302提供模块之间的结构刚性和接地。本实施例 中，左旋螺纹308a和右旋螺纹308b允许各个模块之间可有多种距离。通过中间的左旋螺 纹308a和右旋螺纹308b来确定各个模块之间的间隔。使用定制扳手将接头300连接至所 述太阳能电池板。下文将详述该扳手的使用。图3C示出了接头的滑动凸轮锁。该滑动凸轮锁350利用锁定机构352a和352b 通过凸部来确保模块的对齐。锁定块移动就位来固定接头。图3D示出了第三实施例接头104。接头104呈锥形以方便模块102A和102B之间 的初始装配排列和最后的紧固配合。较佳实施例中，所述接头最好以中心线对齐方式位于 电池板100内。较佳实施例中，接头104为提供模块之间接地通路的锥形导电金属，并包括 一个锐边以改善各模块的接地。接头104还具有凹槽以方便螺钉从模块102的顶边或侧边 插入。接头104精确地对齐模块102，并使得装配人员可以压紧接线槽108，藉此完成两相 邻模块间的电连接。两相邻模块之间通过接头304而达成电连接，就不需要在各模块之间 布置接地线。如图所示，只要所有太阳能模块都用接头相连，整个电池板装置仅需一根另外 的接地线。所述接头使模块间具有足够的刚性，从而可将整个电池板运输和提升到屋顶，或 直接牢固持久地安装在屋顶或其他表面上。一实施例中，各接头使用一个连接螺钉而将所述两个模块固定在一起。用于将所 述两个模块固定在一起的其他机构包括但不限于凸轮式压紧装置、压配或齿状倒钩装置、 弹簧夹连接件、穿销和位于各端部的可膨胀部件。对于如立体图所示的三模块太阳能电池 板，总共使用四个接头和八个自攻螺钉来组装所述太阳能电池板。因此，装配所述电池板所 需的配件数量为最少。所述接头还包括把所述模块接合在一起的多个凸起部。第一凸起部132用作所述接头的挡块。第二凸起部134用作所述接头的接地通路。再参考图2A，各模块102上设有多个接线器座108。这些接线器座108具有下述 优点。可对接线器座108进行标记(+/_)，且将其尺寸设为仅接受正确的电缆连接，从而 最大程度地减少配线问题。接线器座108位于所述模块上(在左/右或东/西侧，及/或 在上/下或北/南侧上)，根据电缆长度和接线器座的尺寸/结构来防止配线错误。接线器 座108位于框架侧边以方便可靠地将模块互联。位于框架侧的接线器座108可以预设让导 线返回的绕线路径。位于框架侧边的接线器座108可以将导线互联。位于框架侧边的接线 器座108可以在安装完模块之后使接线隐藏。最后整个设计改善了线路管理和接地。图3E示出了接线器座400的实施例。接线器座400可与图3F所示的凸接线器 402或图3G所示的凹接线器一起使用，以保证电接触。当接头驱动太阳能电池板以闭合电 路时，接线器座400保持并使用该电接触。接线器座400也可模制形成在接线器自身之上。 当模块分开而断开电路时，接线器座400也保持电接触。接线器座400可为工厂安装或现 场安装。接线器座400也可模制形成在接线器自身之中。图4A示出了所述模块的金属板138上的凹槽142。所述凹槽使得可利用安装支架 将所述电池板(由一或多个模块组成)固定到屋顶之类的结构上。当所述模块由接头连接 时，各金属板侧边的凹槽142成一直线，从而形成了沿整个电池板的用于将所述太阳能电 池板连接到屋顶或类似结构上的连续凹槽。这样，所述太阳能电池板以单一平面形式刚性 地安装在某一结构上。这一连续凹槽可连接到任意水平位置上的可用固定点(通常为椽)。 通常，所述凹槽部分包括如图4所示的、金属板138上的凸部，而其作为模块的一部分，藉此 在所述电池板中形成完整的、基本上连续的延伸部。所述模块的侧边(东/西向)和上/ 下(北/南向)均可安装有凹槽142，从而在各种不同的方向安装所述模块。安装支架140牢固地连接于屋顶，然后利用螺栓连接到带凹槽的金属板138。支 架140可包括用于在不同高度安装所述电池板的构造以应对表面的起伏。或者，可用螺栓 或其他可变高度安装点将支架140安装到屋顶。利用该安装支架可将所述太阳能电池板安 装于水平、垂直或倾斜的结构或表面。另一实施例中，基座附接至所述金属板，以附接至平表面或结构。图4B示出了基 座500的第一实施例。基座500使用已有的滑块槽以安装至平表面。紧定螺钉插入孔502 以防止离开预定位置，并且孔504使得太阳能模块附接至平表面或结构。所述滑块槽使得 几乎可在框架轴线上的任何位置安装。图4C示出了第二实施例基座600，其包括短柱602。短柱602使得可垂直附接至 支架结构，并且紧定螺钉防止离开预定位置。基座602也使用已有的滑块槽。所述滑块槽 使得几乎可在框架轴线上的任何位置安装。另一种类型的安装装配件是快拆夹，其用作用于屋顶或者其他表面的安装座，并 且附接至模块的槽。图4D和4E示出了快拆夹700的实施例的侧视图和立体图，其连接至 凸部682的槽680。快拆夹700使用安装在屋顶或其他表面的安装装配件来代替相关的螺 栓和螺帽装配件。快拆夹700可不使用工具而快速从表面拆下模块。图4F示出了快拆夹 700的分解图。快拆夹700包括支持件701、第一平垫圈702、斜垫圈703、线圈弹簧704、锁 紧垫圈705、第二平垫圈。快拆夹700还包括装配件安装座707、凸轮杆708、销709和L支架710。快拆夹700装配为将元件701-705装配在座707上。所述凸轮杆经由销709插入 座707的顶部。座707插入支架710的槽711中。线圈弹簧704将元件701-703隔在L支 架710的一侧，并将元件705-706隔在L支架的另一侧，以使凸轮杆708可使得安装座707 移入或移出所述凸部。通过加减垫圈，可对快拆夹700在表面上的位置进行粗调。通过凸 轮杆708的位置可对快拆夹700的位置进行精调。各樽块的紧固堆叠最后，利用预装的安装架，可牢固地堆叠和装运太阳能模块，减少货运、包装和拆 包成本。图5A示出了将多个模块102牢固地堆叠在单块托板上以供装运的方法。堆叠电 池板时，使用多个包装隔件740。设有包装带730以将多个模块102保持在一起。图5B示出了包装间隔块750的实施例。包装间隔块750保证有适当的间隙以运送 堆叠在一起的模块。在装运堆叠模块期间，包装带802(图5a)保持有间隙(本实施例中， 为0.642英寸的间隙)。间隔块750还保证模块安装期间的适当间隙和对齐。倒角边有助 于安装期间的模块对齐。图5C示出了第二实施例间隔块770，其包括保持配线的槽780。安装下文为根据实施例的太阳能电池板系统的安装例子。安装太阳能电池板需要机械 工具套件和电工具套件。机械工具套件包括棘轮、起子、扳手、插座及切线器等具有标准尺 寸的多个工具。机械工具套件还包括多个定制工具，包括接线器工具、用于所述接头的扳 手、及用于拧紧所述接头的螺钉起子。电工具套件包括定制的多功能扳手、切线器、剥线器、及制作插头的工具。现参考下文，更详细地描述定制工具的特征。图6示出了定制的多功能扳手800。扳手800包括本体部。本体部801的一端包 括开口 802以设置接头的凸轮锁。本体部801的另一端还包括第二开口 806，以用于解锁模 块的接线器。所述本体部还包括设在第一开口 802和第二开口 806之间的第三开口 804，以 驱动双螺钉锁定接头。图7示出了用于图3A和3B所示接头的起子900的实施例。所述起子与接头的起 子端902啮合以共同驱动模块。所述起子通过插入模块框架穿孔而驱动接头。一实施例中， 起子900的六角端904可附接至现有的手用棘轮。起子900通过模块框架穿孔而连接或分 开各个模块。不同种类的起子(如十字起子等)可附接至不同的起子头。太阳能电池板系统可安装在适用于本发明的涂有防火材料的屋顶上。用于将电池 板固定到屋顶所需的最少机械装置根据屋顶的类型而不同，例如，合成物、石板、筒形瓦、水 泥瓦、木瓦、泡沫夹层、沙石浙青、金属焊缝、及石板。后图给出了所述最少机械装置(附接 点)。应注意，具体的附接点的数量应与屋顶类型、当地的建筑规范、风、雪、及地震荷载条 件相适应。图8示出了底座机构。底座机构950包括螺栓952、第一锁定螺母954、L支架 956、第二锁定螺母950、防水板960、限位板962、方头螺栓964。装配太阳能电池板时也使 用间隔块和垫块。图9示出了北-南(N-S)间隔块966的实施例。所述N_S间隔块确保各个模块之 间有适当的间隔。间隔块960为一般的间隔块，并且可在安装之后去除。N-S间隔块964可 用作为导管来保持松散的配线。
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图10A示出了垫块960的实施例。垫块960保证模块之间具有适当的间隙。图10B示出了电池板102上的垫块960。图10C示出了两块太阳能电池板102a和 102b之间的垫块960，以使得过于拧紧的情况为最小。通过使用上述的工具和底座机构，可容易地安装所述太阳能电池板系统。机械安装下文描述了根据实施例的太阳能电池板系统的安装。步骤1.安装底座机构(图11)。_使用六角方头螺栓将平的带支架板直接安装到 椽。防水板和L支架安装至所述平的带支架板上。步骤2.将电池板放在底座位置的上方(图12)。附接点的安装应当使得模块的顶 部和底部精确地配合在附接点之间。顶部和底部框架凸部之间还插入有螺栓，并且通过凸 缘锁定螺母将所述螺栓固定至开槽的L支架上。步骤3.将接头插入(图13)框架中。一实施例中，使用定制工具将两个接头插入 模块长边上的框架中。第一接头连接模块的顶部框架，第二接头连接模块的底部框架。当 一起被拧紧时，两个接头将两个模块拉到一起，并且这两个接头还用作结构性部件以及接 地连接。步骤4.使用接头连接阵列装配件(图14)。使用模块之间的定制扳手或者使用定 制的起子，可将太阳能电池板拉在一起。使用棘轮起子，定制的起子经由穿孔插入框架。应 以相同的速率来固定底部和底部接头。装配件的滑动会保证模块侧边上的接线器与相邻电 池板牢固地卡合。模块长边上的垫块可防止过度插入。步骤5.接着，使用定制起子或棘轮将接头完全拧紧。使用垫块可防止过度拧紧。步骤6.之后，将螺栓完全拧紧。使用定制的扳手来将螺栓完全拧紧至L支架装配 件和附接点。步骤7.最后，重复上述步骤以将所需数量的模块装配为一条直线。北-南向装配在将模块沿直线装配入太阳能电池板之后，需要沿北-南(N-S)方向安装一或多 个太阳能电池板。图15A-D示出了 N-S装配件。图15A-B示出了沿电池板(N-S)方向插入开口的接 头。接头上的平面朝上。当接头上的平面朝上时与接头配合的开口中也有平面。图15C示出了插入电池板时朝上的接头平面。图15D示出了，插入后，接头旋转并 且接头上的圆头表面塞入接头上的平面中。通过这样使用接头，可沿北南向装配太阳能电 池板。电气安装通过按需连接模块接线盒中的正极线或负极线而串联或并联各个模块。为了进行 最方便的电气安装，可串联各个模块以形成模块行。然后可容易地串联或并联各个模块行。图16示出了正确配线的电气示意图。应注意，模块间，行之间，以及电池板阵列与 接线盒配线以及转换器的配线。接地对于太阳能电池板系统，通过接头实现模块间接地，而通过连接在接地片之间的 裸铜线而达成行之间的接地。
模块间的接地-为保证模块间正确的接地，接头必须完全拧入各电池板直至接头 的端部抵靠到框架内部的接地螺母。对于沿模块长边连接的连接，可使用接头来达成模块 间的接地。沿模块短边的接头仅进行机械连接，而不提供接地。图17示出了两个模块间的 接地接头。行间接地-在模块行的端部，使用接地螺钉将接地片附接至一个模块的框架。为 了保证接地螺钉的拧紧，刮擦模块框架的黑色阳极表面以去除铝框架的不导电黑色涂层。 然后，在不同行上的两个模块之间，将接地片与裸铜线连接。电池板与接线盒的接地-在模块行的端部，使用接地螺钉将接地片附接至一个模 块的框架。然后，将接地片L用铜线连接至组合接线盒，或者使用组合接线器本身来提供接 地。Mrk本发明公开了一种太阳能电池板的一体化模块框架和支撑系统。所述太阳能电池 板包括多个太阳能模块和将所述太阳能模块连接在一起的多个内接头。所述多个内接头提 供了一种使连接模块能在向屋顶运送期间以及在安装完成之后的系统使用期限内均保持 机械刚性的方法，提供了模块间的接线，提供了所述模块的电接地通路，提供了一种向电池 板增加模块的方法，还提供了一种拆除和更换有缺陷模块的方法。在所述模块的侧边提供 了连接器插座以简化用接头来将模块连接在一起时模块的电气安装。根据本发明的太阳能电池板对快速和可靠安装进行了优化。此外，较少的配件和 更简单的装配方法降低了发生错误安装的可能性。此外，在运输期间所述电池板的多个模 块可得到支撑。此外，模块和电池板可更紧密地装配在一起，从而提高空间利用率并增加美 感。而且，单个模块可添加并连接到已有的电池板上。此外，采用一体化安装导轨使得所述 电池板可更紧密地安装于屋顶，从而增加美感。最后，整个装置只使用最少数量的配件。虽然已根据所示实施例对本发明作了说明，本领域的技术人员容易得知所述实施 例可有各种派生形式且这些派生形式也落在本发明的精神和范围之内。例如，虽然所述接 头优选采用铝等导电材料制成，但也可使用非导电材料制造而在其表面添加导电性能，这 也落在本发明的精神和范围之内。因此，本领域的技术人员可在不脱离所附权利要求范围 的情况下作出许多改动。
权利要求
一种太阳能电池板，包括多个太阳能模块；及多个螺纹接头，以将所述多个太阳能模块连接在一起；其中所述多个接头提供刚性。
2.如权利要求1所述的太阳能电池板，其中所述多个螺纹接头为所述模块提供接地路径。
3.如权利要求1所述的太阳能电池板，其中各所述螺纹接头包括 用于将两个太阳能模块连接在一起的本体；在所述本体的各端上的螺纹，以使得两个太阳能模块连接；及 紧固机构，其用于将所述本体紧固至所述两个太阳能模块中的至少一个。
4.如权利要求3所述的太阳能电池板，其中所述紧固机构包括凸轮锁机构。
5.如权利要求1所述的太阳能电池板，其中各所述太阳能模块包括多个接线器装配 件，所述接线器装配件放置为可防止由线缆长度造成的不正确配线，并且，当两个太阳能模 块连接时，一个太阳能模块的至少一个接线器插座与另一个太阳能模块的所述接线器装配 件对齐。
6.如权利要求1所述的太阳能电池板，其中各所述太阳能模块包括多个接线器装配 件，其设计为通过接线器座的形状防止不正确的配线。
7.如权利要求6所述的太阳能电池板，其中所述接线器装配件包括连接至凹接线器或 者凸接线器的接线器座。
8.如权利要求1所述的太阳能电池板，其中所述多个螺纹接头位于所述太阳能模块的 内部。
9.如权利要求1所述的太阳能电池板，其包括两个所述模块之间的至少一个垫块。
10.如权利要求1所述的太阳能电池板，其包括两个所述模块之间的至少一个北-南 (N-S)间隔块。
11.如权利要求1所述的太阳能电池板，其中各所述模块包括沿所述太阳能模块延伸 的槽；所述槽用于收纳底座，所述底座用于将所述太阳能电池板紧固至结构。
12.如权利要求11所述的太阳能电池板，其中所述底座包括用于直接安装至表面的短柱。
13.如权利要求11所述的太阳能电池板，其中快拆夹用作所述底座并且与所述槽啮合。
14.如权利要求11所述的太阳能电池板，其中所述螺纹接头包括N-S接头。
15.如权利要求14所述的太阳能电池板，其中所述螺纹接头包括凸轮锁。
16.如权利要求11所述的太阳能电池板，其中多个配线部将所述模块电连接在一起。
17.如权利要求11所述的太阳能电池板，其中各模块包括接线盒，所述接线盒用于容 纳所述模块内的和所述模块之间的配线部。
18.如权利要求17所述的太阳能电池板，其中所述接线盒包括标准接线盒。
19.如权利要求17所述的太阳能电池板，其中所述接线盒自动连接至各所述模块的一 侧，并且向所述太阳能电池上接地的系统提供接地路径。
20.如权利要求16所述的太阳能电池板，其中所述配线部包括允许所述配线互相快速连接或者与接线盒进行快速连接的接线器。
21.如权利要求16所述的太阳能电池板，其中所述接线盒包括允许与所述配线部快速 连接的接线器。
22.如权利要求11所述的太阳能电池板，其中位于所述太阳能电池板外部的组合接线 盒连接至所述太阳能电池板，以提供与其他太阳能电池板的电连接。
23.如权利要求17所述的太阳能电池板，其中所述接线盒提供所述模块之间的配线转移。
24.一种系统，包括 多个太阳能模块；多个包装间隔块，以隔开所述多个太阳能模块；及堆叠带，以保持所述多个太阳能模块，其中所述多个包装间隔块保证用于装运所述堆 叠模块的适当间隙。
25.如权利要求24所述的系统，其中所述间隔块的各端包括倒角边以便于对齐。
26.如权利要求24所述的系统，其中所述至少一个间隔块包括用于保持配线的槽。
27.一种扳手，包括 本体部；位于所述本体部一端的第一开口，以用于设定接头的凸轮锁； 位于所述本体部的相反端的第二开口，以解锁模块的接线器；及 所述第一和第二开口之间的第三开口，以驱动双螺钉锁接头。
28.一种安装太阳能电池板系统的方法，包括 将底座机构安装在表面上；将太阳能电池板放在所述底座机构的上方；将接头插入所述太阳能电池板的框架中，并且使用所述接头将太阳能电池板连接成阵列；完全拧紧所述接头；完全紧固所述底座机构；且重复上述步骤直至完成安装所述太阳能电池板系统。
29.太阳能电池板，包括多个太阳能模块；多个螺纹接头，以将所述多个太阳能模块连接在一起；其中所述多 个接头提供刚性；其中各所述太阳能模块包括多个接线器装配件，其设计为通过接线器座 的形状防止不正确的配线；其中所述接线器装配件包括连接至凹接线器或者凸接线器的接 线器座；其中各所述模块包括沿所述太阳能模块延伸的槽；所述槽用于收纳底座，所述底 座用于将所述太阳能电池板紧固至结构；其中多个配线部将所述模块电连接在一起；其中 各模块包括接线盒，所述接线盒用于容纳所述模块内的和所述模块之间的配线部。
30.如权利要求29所述的太阳能电池板，其中所述接线盒自动连接至各所述模块的一 侧，并且向所述太阳能电池上的接地系统提供接地路径。
31.如权利要求29所述的太阳能电池板，其中所述配线部包括允许所述配线互相快速 连接或者与接线盒进行快速连接的接线器。
32.如权利要求29所述的太阳能电池板，其中所述接线盒包括允许与所述配线部快速连接的接线器。
33.如权利要求29所述的太阳能电池板，其中位于所述太阳能电池板外部的组合接线 盒连接至所述太阳能电池板，以提供与其他太阳能电池板的电连接。
34.如权利要求29所述的太阳能电池板，其中所述接线盒提供所述模块之间的配线转移。
35.一种快拆夹，用于将太阳能电池板安装到表面，包括 杆部件；及连接至所述杆部件以将所述杆部件卡合至太阳能电池板的凸轮杆机构。
36.如权利要求35所述的快拆夹，其中所述凸轮杆机构包括 支架；连接至所述支架的槽的安装座；及 连接至所述安装座的接线器装配件，以及；连接至所述接线器装配件的凸轮杆，以根据所述凸轮杆的位置移动所述安装座。
37.如权利要求36所述的快拆夹，其中所述接线器装配件包括支撑部件、位于一侧的 至少一个平垫圈、位于所述L支架槽内的线圈弹簧、以及位于所述线圈弹簧的相反侧的至 少一个垫圈。
全文摘要
本发明公开了一种太阳能电池板的一体化模块框架和支撑系统。所述太阳能电池板包括多个太阳能模块和将所述太阳能模块连接在一起的多个接头。所述多个接头提供了一种使连接模块能在向屋顶运送期间以及在安装完成之后的系统使用期限内均保持机械刚性的方法，提供了模块间的接线，提供了所述模块的电接地通路，提供了一种向电池板增加模块的方法，还提供了一种拆除和更换有缺陷模块的方法。在所述模块的侧边提供了接线器座组件以简化用接头来将模块连接在一起时的电气安装，并且简化了外部配线与所述模块的最终连接。
文档编号H01L31/042GK101868860SQ200880117679
公开日2010年10月20日 申请日期2008年9月22日 优先权日2007年9月21日
发明者亚历山大·W·奥, 伊曼纽尔·E·利维, 大卫·E·贝克, 巴里·辛纳蒙 申请人:安德拉太阳能公司