光伏器件组合件及方法

专利名称：光伏器件组合件及方法
技术领域：
本申请涉及一种改进的光伏器件组合件及其制备方法，更具体地，涉及一种改 进的用于提供太阳能能量的光伏器件组合件(套件)及其制备方法。
背景技术：
在光伏(“PV” )工业内，一直在致力于进行改进PV器件或光伏阵列，尤其是 改进多个器件的连接、安装和运行。其中，特别令人感兴趣的是被集成到建筑物结构体 或托板(fascia)(例如，屋顶板、外墙表面、天篷、遮阳蓬)中，或孤立PV系统(例如， 太阳能农场)中的那些PV器件。为了帮助它们的商业和功能服务期限，它们应当满足 很多标准。各个阵列和整个组合件(有时候被称作套件)应当是鲁棒的(robust)，艮口， 它们应当能够在各种环境条件(例如，热、冷、风、雨、雪等)下保持功能。在建筑物 结构体的情况下，它们还应当不会由于它们的存在而使建筑物结构体遭遇过多的不利改 变，比如用于电连接和/或定位多个阵列的多个屋顶穿透导致了屋顶可能随后必须被密 封以防止渗漏。屋顶穿透和/或大量的布线可能使得安装耗时而且昂贵。在建筑物结构 体或孤立PV系统中，本发明所提供的安装的相对容易性可能是有利的。此外，当阵列组 件(例如，单个面板和/或子组件(sub-component)，比如旁路二极管)变得被损坏或需 要被更换时，具有允许容易更换阵列组件或子组件的系统可能是有价值的。在可以属于这种技术的文献中，包括下列专利文献US20080190047(A1)； US4321416 ； US5575861 ； US5437735 ； US5990414 ； US6840799 ； EP1744372 ； US6875914 ； US5590495 ； US5986203 ； US2008/01 15822 ； EP1923920 ； US7365266 ； US20070295393A1 ； US20070295392A1 ； 和 WO 2008/139102、 美 国临时申请61/050,341(2008年5月5日提交)；61/098,941(2008年9月22日 提交)；61/149,451 (2009年2月3日提交)，以及与本申请同时提交的律师备案 号为 67558-WO-PCT (1062A-016WO) ； 66746-WO-PCT (1062A-012WC))； 和 68428-WO-PCT (1062A-019WO)的同时提交的PCT申请，所有这些文献均出于所有的目 的而通过引用结合在此。

发明内容
本发明涉及对上述问题中的至少一个或多个的解决方案。尤其是，本发明寻求提供一种鲁棒的光伏器件组合件以及可以更容易地电接触多个PV阵列和/或将这些阵列 定位在结构体(例如，建筑物壁、建筑物屋顶或平台)上的方法。还可以任选提供一些 另外的组件(例如，隔体件/器件和/或连接器件)，并且可以提高阵列的适用性。因此，按照本发明的第一实施方案，考虑一种光伏器件套件，该光伏器件套件 包括a.以至少两行或两列应用于结构体的至少多个光伏器件，所述光伏器件包括 i.光伏电池组合件，所述光伏电池组合件包括至少一个周界边(peripheral edge)，在所 述至少一个周界边内侧的至少一个光伏电池，所述光伏电池包括光活性部分，其中至少 一个光伏电池包括允许光能传输到光活性部分以转化为电能的表面；ii.至少一个总线端 子(bussterminal)，用于将电流传送到光伏电池组合件或将电流从光伏电池组合件中传送 出；iii.躯体部，所述躯体部包括接触所述结构体的下表面部，以及接收紧固件的上表面 部，所述紧固件将光伏器件附着到所述结构体上，其中沿所述躯体部的底部区段(bottom segment)的至少一部分，所述躯体部至少部分地接合到光伏电池组合件的至少一个边缘 部，同时使所述至少一个光伏电池的所述表面暴露；b.在光伏器件的至少两行的末端或 在光伏器件的至少两行内设置的至少一个边缘件(edge piece)，所述至少一个边缘件包括 至少两个边缘连接器组合件，用于连接光伏器件的各个相应的行。因此，按照本发明的第二实施方案，考虑一种光伏器件组合件，该光伏器件组 合件包括a.成第一行或第一列的多个第一光伏器件，所述多个第一光伏器件各自经由 多个光伏阵列连接器组合件互相连接；b.成第二行或第二列的多个第二光伏器件，所述 多个第二光伏器件各自经由多个光伏阵列连接器组合件互相连接，其中第一和第二光伏器件均包括电回路；以及c.在一个末端的跨接在第一和第二行或列之间并且连接第一和 第二行或列的第一边缘件，以及在相对末端的跨接在第一和第二行或列之间并且连接第 一和第二行或列的第二边缘件，其中至少第一边缘件包括第一电路，所述第一电路至少 包括传递(pass-through)电连接器或电引线组合件，并且其中至少第二边缘件包括第二电 路，所述第二电路至少包括电回路内部连线(interconnect)。第一和/或第二实施方案的发明都可以进一步具有的特征在于本文中所述特 征之一或任意组合，比如包括至少一个连接在两个光伏器件之间，或连接在一个光伏器 件和一个边缘件之间，或连接在两个光伏器件之间且连接在一个光伏器件和一个边缘件 之间的隔体装置；所述至少一个边缘件包括建筑物连接器组合件或电引线组合件；包括 至少一个位于所述至少一个周界边内部的一体化光伏连接器组合件，单独的连接器，或 两者；所述至少一个一体化光伏连接器组合件、至少两个边缘连接器组合件，或两者均 包括应变消除结构元件(feature)；所述至少一个一体化光伏连接器组合件，至少两个边 缘连接器组合件，或两者还包括一体化连接器壳体，所述一体化连接器壳体适合于容纳 连接器元件；所述连接器元件包括a.基底部，所述基底部包括第一末端部、第二末端 部、中间部和外表面；b.定位器部，所述定位器部位于所述中间部的外表面上，所述定 位器部包括支承壁，所述支承壁被成形为大体上与一体化连接器壳体互补的形状；以及 c.至少一个导电构件，所述导电构件基本上被基底部包围，并且跨接在第一和第二末端 部之间，并且包括在相对末端上的连接端子，所述连接端子被成形为与一体化连接器壳 体中的相对端子互锁的形状，以使支承壁部分地接触一体化连接器壳体中的相对表面； 所述至少一个边缘件包括至少一个用于连接第二边缘件的边缘连接器组合件；至少一个边缘件包括用于传达电路状态的指示器装置；所述结构体是建筑物。还是对于第二实施方案，其进一步特征可以在于本文中所述特征中的任一个或 任意组合，比如包括在相对末端的跨接在第一和第二行或列之间并且连接第一和第二行 或列的第二边缘件，其中至少第一边缘件包括第一电路，所述第一电路至少包括传递电 连接器或电引线组合件，并且其中至少第二边缘件包括第二电路，所述第二电路至少包 括电回路内部连线；多个第一光伏器件和多个第二光伏器件包括a.光伏电池组合件， 所述光伏电池组合件包括至少一个周界边、在所述至少一个周界边内侧的至少一个光伏 电池，所述光伏电池包括光活性部分，其中所述至少一个光伏电池包括允许光能传输到 光活性部分以转化成电能的表面；b.至少一个总线端子，用于经由位于所述至少一个周 界边内的至少一个一体化光伏连接器组合件将电流传递至光伏电池组合件或从光伏电池 组合件传递出；以及c.躯体部，所述躯体部包接触结构体的下表面部以及接收紧固件的 上表面部，所述紧固件将光伏器件附着到结构体上，其中沿着所述躯体部的底部区段的 至少一部分，躯体部至少部分地接合至光伏电池组合件的至少一个边缘部，同时使所述 至少一个光伏电池的所述表面暴露；躯体部和至少一个周界边至少包括整体的聚合部； 第一边缘件和第二边缘件包括聚合体部(polymeric body)，所述聚合体部基本上包围第一 和第二电路各自的至少一部分；一体化光伏连接器组合件包括定位器结构元件，所述定 位器结构元件用于将多个第一光伏器件和多个第二光伏器件中的一个定位至另一个，或 定位至在相应行内的第一或第二末端件(end piece)；第一行、第二行或两者均包括至少 一个隔体装置；所述结构体是建筑物。因此，按照本发明的第三实施方案，考虑一种在结构体的表面上构造光伏器件 组合件的方法，该方法包括如下步骤a.设置多个单独的光伏器件，其中单独的光伏器 件包括i.光伏电池组合件，该光伏电池组合件包括至少一个周界边、在所述至少一个 周界边内侧的至少一个光伏电池，所述光伏电池包括光活性部分，其中所述至少一个光 伏电池包括允许将光能传输到光活性部分以转化成电能的表面；ii.至少一个总线端子， 用于将电流传递给光伏电池组合件或传递出光伏电池组合件；以及iii.躯体部，该躯体部 包括接触结构体的下表面部，以及接收紧固件的上表面部，所述紧固件将光伏器件附着 到结构体上，其中沿着所述躯体部的底部区段的至少一部分，该躯体部至少部分地接合 至光伏电池组合件的至少一个边缘部，同时使所述至少一个光伏电池的所述表面暴露； b.设置多个边缘件；c.将第一单独光伏器件附着到表面上；d.将第二单独光伏器件附着 到第一单独光伏器件上；e.将第二单独光伏器件附着到所述表面上；f.重复步骤c-e，直 到第一行或列附着到所述表面上；&使用与第一行或列相同的步骤，开始附着第二行或 列的单独光伏器件，所述第二行或列直接邻接第一行或列以部分接触第一行或列；以及 h.经由连接器元件，将至少一个边缘件附着到第一和第二行或列的至少一个末端上。第三实施方案的发明进一步的特征可以 在于本文所述特征中的一个或任意组 合，比如包括设置隔体装置的步骤；第一行/列，第二行/列，或两者，包括至少一个隔 体装置以代替至少一个单独光伏器件；重复步骤C-h以产生具有多个行/列的光伏器件组 合件；设置单独的连接器元件，所述连接器元件包括i.基底部，所述基底部包括第一 末端部、第二末端部、中间部和外表面；ii.定位器部，所述定位器部位于中间部的外表 面，所述定位器部包括支承壁，所述支承壁被成形为大体上与一体化连接器壳体互补的形状；以及iii.至少一个导电构件，所述导电构件基本上由基底部包围，并且跨接在第一 和第二末端部之间，并且包括在相对末端上的连接端子，所述连接端子被成形为与一体 化连接器壳体中的相对端子互锁的形状，以使得支承壁部分地接触一体化连接器壳体中 的相对表面；多个连接器元件中的一些或全部具有与边缘件或光伏器件或与边缘件和光 伏器件形成一体化的第一末端部；结构体是建筑物；设置位于所述至少一个周界边内的 至少一个一体化光伏连接器组合件、单独的连接器，或两者。还应当理解，本发明考虑一种光伏器件组合件和方法，其包括上面或随后在本 申请中描述的任意实施方案的多个PV阵列。应当理解，上面提及的在本文中被显示和描述的实施方案和实施例均是非限制 性的，因为本发明中存在其它实施方案和实施例。


图1是根据本发明的组装的套件(行)的透视图的一个示例性说明。图IA是根据本发明的图1所示的一个可能组装套件变体的示意图的一个示例性 说明。图2是根据本发明的图1的套件的局部展开图的一个示例性说明。图3是图2的套件的底部两行(左侧)的局部展开图。图4是根据本发明的PV器件件(piece)的展开图的一个示例性说明。图5是根据本发明的连接器件的透视图的一个示例性说明。图6是图5的两个PV器件和连接器的展开透视图的一个示例性说明。图7是部分集成的连接器的透视图的一个示例性说明。图8是根据本发明的一个可能的边缘件的透视图(顶部)的一个示例性说明。图9是根据本发明的一个可能的边缘件的透视图(底部)的一个示例性说明。图10是根据本发明的具有肋条和集成布线的边缘件的透视图(底部)的另一个 示例性说明。图11是根据本发明的具有肋条和布线沟道的边缘件的透视图(底部)的另一个 示例性说明。图12是图11的肋条和布线沟道的透视图。图13是根据本发明的一个可能套件变体的示意图的一个示例性说明。图14是根据本发明的另一个可能套件变体的示意图的一个示例性说明。图15是根据本发明的另一个可能套件变体的示意图的一个示例性说明。图16是具有隔体装置的PV器件的行的一个示例性说明。图17是根据本发明的另一个可能套件变体的示意图的一个示例性说明。图18是根据本发明的另一个可能套件变体的示意图的一个示例性说明。图19是根据本发明的一个组装的套件(列)的透视图的一个示例性说明。图20是根据本发明的一个可能套件(列)变体的示意图的一个示例性说明。图21是根据本发明的PV器件(列套件)的两个 透视图(顶部和底部)的一个示 例性说明。图22是根据本发明的一个边缘件(列套件-顶部)的两个透视图(顶部和底部)的一个示例性说明。图23是根据本发明的一个边缘件(列套件-底部)的两个透视图(顶部和底部)的一个示例性说明。图24是结构传递电连接器组合件的透视图的一个示例性说明。优选实施方案详述本发明是光伏器件组合件(或套件)及其制备方法。这种组合件可以包括多个光 伏器件(“PV器件”或“PVD”)，所述光伏器件处于多个行或列(例如，2以上的行或 列)；其中所述器件可以通过连接器、边缘件、隔体件，或它们的任何组合同时物理和 电连接。组合件被构造成有助于提供快速并且容易的安装，并且减少需要的可能结构体 (正面或屋顶_在建筑物屋顶应用的优选结构体的情况下)穿透的数量。优选地，光伏器 件组合件利用PV器件和连接器，它们与在美国专利申请序列号61/050,341和61/098,941 中描述的那些相同或类似(功能上和/或结构上)，这两个专利申请出于所有的目的均通 过引用结合到此。通常地，本发明考虑一种光伏器件组合件或套件20 (例如，如图1所示的完全组 装的行构造以及图2所示的部分展开图的行构造，以及例如如图19和图20所示的完全组 装的列构造)，所述光伏器件组合件或套件20可以至少包括以至少为两行或两列应用到 建筑物(或其它结构体)上的多个PV器件100。套件20可以包括至少一个位于末端或 在至少两行/列的光伏器件100内的边缘件50，所述光伏器件100可以进一步被描述为包 括光伏电池组合件110和躯体部120。边缘件50可以包括2个或更多个边缘连接器组合件52，用于连接光伏器件的各 个相应的行或列。边缘件可以包括接合在边缘连接器组合件52之间使得所述行电连接在 一起的一个或多个电元件51，或在套件的外边缘或外边缘附近具有来自套件20的单个电 输出500。在某些情况中，边缘件可以仅包括单个边缘连接器组合件52，比如在起始件 53或末端件55的情况下。在其它情况下，边缘件可以不具有电连接器组合件52，并且 仅起着作为填充件54的作用。优选地，边缘连接器组合件和光伏阵列连接器组合件58 是相同或相似的(例如，在功能上和/或结构上)。对此的描述可应用于其它情况，除非 另外具体说明。如在第一实施方案中，边缘件连接器组合件可以被集成到边缘件(即， 如图2和3中所示，位于边缘件的至少一个周界边内)上，或它可以是用于在边缘件的一 个周界边和PV器件的一个周界边之间或在相邻边缘件的周界边之间的组合件中的、并且 与连接器壳体或在那些件中的连接器元件相匹配的单独元件，这取决于套件的设计。边缘件连接器组合件52可以包括集成到边缘件上的壳体56(例如，插座壳体)， 如图6中的PV器件所示，该壳体56适合于容纳单独的连接器件58(即，成形为大体上 与相对的连接器壳体互补的形状)、连接器件至少部分集成在其中的连接器集成的壳体 59(图7)，或其任何组合，以及至少一个导电构件，所述至少一个导电构件跨接在第一 和第二末端部之间并且包括在相对末端上的连接端子，所述连接端子被成形为与在相对 连接器壳体中的相对末端互锁的形状。所述组合件还可以包括任何数量的隔体件400 (例如，如图16所示)，该隔体件 可以包括或可以不包括任何光伏阵列(例如，能量产生装置)或其它组件。还考虑的是， 隔体件可以给套件提供另外的功能性。在一个实例中，隔体件60可以提供用于屋顶通风的通孔。在另一个实例中，一个或多个隔体件60可以提供美学功能，比如使行或列交错。还考虑的是，组合件或套件可以被构造成提供目标的能量输出(例如，0.1至 SKWp以上(KWp定义为千瓦-峰值)，并且可以构造为适合标准的建筑物设计(例如， 大规模制造的住宅)，这样的标准建筑物设计共享屋顶和/或托板布局，或可以被定制用 于一次性设计的构造。例如，套件可以被构造成适合(例如，PV器件的数量，行的数 量，隔体/边缘件的数量和定位)一种特定的屋顶设计，这样的屋顶设计被用于由建筑商 所提供的特定的模型住宅(例如，由Pulte Homes 提供的Beaumont 模型)。下面将更详细地描述构成套件的各个组件，并且提供可能套件构造中某些的示 例性实例。PV 器件在一个示例性实例中，PV器件100可以通常被描述为三维尺寸的制品，其包括 能量产生装置(例如，太阳能电池)、转移所产生的能量的电路，以及固定能量产生装置 并且允许其有效地安装到结构体上的躯体。考虑的是，本发明的PV器件100优选是在整 个套件中使用的离散的部件/组件。例如，如图3所示，PV器件100还可以被描述为包括光伏电池组合件110和躯 体部120 (其还可以被称作提供结构支撑的躯体支撑部)。躯体部120具有上表面部122、 下表面部124以及跨接在它们之间的侧壁部126。躯体部120还可以被描述为包括主体部 222、侧体部224以及任选的底部躯体部226和定位器(未显示)。PV器件100还可以被 描述为具有活性部130和钝化部135。活性部130可以至少包括光伏电池组合件110、侧 体部224的一部分以及任选的底部躯体部226。钝化部135可以至少包括主体部222、侧 体部224的一部分，以及PV器件100的电路中的一些或全部。例如，如图4中的PV器件100的展开图所示，光伏电池组合件110可以进一步 被描述为包括光伏电池111、保护层113以及PV器件中的至少一些电路114。PV器件 100还可以描述为备选的方式。PV器件100可以包括比如光伏电池组合件110、至少一 个总线端子140和躯体部120之类的组件。PV器件100可以包括至少一个周界边112，在至少一个周界边112内侧的至少一 个光伏电池111。所述至少一个总线端子140，其可以起着经由位于至少一个周界边112内的至少 一个一体化光伏连接器组合件57将电流转移至光伏电池组合件110或将电流从光伏电池 组合件110转移出的作用。躯体部120下表面部124可以接触结构体(例如，建筑物基底和/或结构体)。 而且还具有上表面部122，上表面部122接收紧固件(未显示，例如钉子、螺钉、U形 钉、铆钉等)，所述紧固件使光伏器件100附着到结构体上。而且，躯体部120可以沿着 躯体部120的底部区段156的至少一部分至少部分地连接至光伏电池组合件110的至少一 个边缘部分上，同时使至少一个光伏电池111的至少一部分暴露以接收辐射。考虑的是，PV器件100可以至少部分地由挠性材料(例如，具有显著的塑性或 弹性伸长率的薄膜或可变形材料，如塑料、合成和自然的橡胶、膜、弹性体等)构成， 因而可以具有至少一些挠性用于顺应建筑物结构体中的不规则轮廓。还考虑的是，至少使光伏电池保持相对刚性可能是理想的，通常这用于防止电池的任何破裂。因此，PV器 件的一些部件可以使用更刚性的材料(例如，玻璃板、矿物填充复合材料物或聚合片材) 构成。虽然，光伏电池可以是部分或基本上刚性的，但是PV器件可以通常是挠性的。 对于本发明，挠性意味着PV器件比其所附着的基底(例如，结构体)具有更大的挠性或 更小的刚性。优选地，在挠性基底的情况下，PV器件可以绕着1米直径的圆筒弯曲而不 降低性能或临界损坏。优选地，在刚性基底的情况下，PV器件可以绕着20米直径的圆 筒弯曲而不降低其性能或临界损坏。例如，在PV器件木瓦的情况下，木瓦通常比屋顶板 的刚性差；屋顶板提供结构刚性。在某些其它实例中，形成屋顶的产品本身提供了必要 的刚性，并且屋顶板的使用可以省略或最少化。在本发明中考虑的是，光伏电池110可以由任何数量的已知的可商购光伏电池 构成，或可以选自一些未来开发的光伏电池。这些电池起着将光能转化成电能的作用。 光伏电池的光活性部分是将光能转化成电能的材料。任何已知的用于提供该功能的材 料均可以使用，包括晶体硅或无定形硅。然而，光活性层优选为IB-IIIA-硫属元素化 物比如IB-IIIA-硒化物、IB-IIIA-硫化物或IB-IIIA-硒化物硫化物的层。更具体的实 例包括硒化铜铟、硒化铜铟镓、硒化铜镓、硫化铜铟、硫化铜铟镓、硒化铜镓、硒化硫 化铜铟、硒化硫化铜镓以及硒化硫化铜铟镓(本文中将全部这些都称作CIGSS)。这些 还可以由式CuIn(1-x) GaxSe(2-y) Sy表示，其中χ为0至1，并且y为0至2。硒化铜 铟和硒化铜铟镓是优选的。在本文中还考虑了另外的电活性层，比如一个或多个发射 器(缓冲)层，导电层(例如，透明导电层)等，这些是在本领域中已知可用于CIGSS 基电池中的。这些电池可以是挠性或刚性的，并且实现了各种形状和尺寸，但是通常 易碎，并且遭遇环境降解。在一个优选实施方案中，光伏电池组合件110是可以弯曲 而不明显破裂和/或不明显丧失功能性的电池。示例性的光伏电池中在很多美国专利 和出版物中都有教导和描述，这样的美国专利和出版物包括US3767471、US4465575、 US20050011550A1、EP841706A2、US20070256734al、EP1032051A2、JP2216874、 JP2143468和JPlO 189924a，这些专利和出版物均出于所有目的而通过引起结合到此。连接器考虑套件20可以使用多个连接器58，比如在美国临时申请61/098,941中描述的 那些，该美国临时申请通过引用结合到此。这些连接器可以是单独的组件(例如，如图 5-6所示)或被部分集成到PV器件100、边缘件50或两者中(例如，图7所示)。在图 5所示的一个示例性实例中，连接器58可以通常被描述包括基底部210，所述基底部210 包括第一末端部212、第二末端部214和外表面216。还可以包括位于外表面上的定位器 部218。在一个特别的实施方案中，定位器部可以被描述为包括支承壁，该支承壁可以被 成形为通常与可以位于PV器件100或边缘件50中的相对的阴的(“插座”)连接器壳 体56互补的形状。而且，在安装时，支承壁可以至少部分地接触在插座连接器壳体中的 相对表面。而且， 连接器组合件可以包括至少一个导电构件，该导电构件基本上被基底 部包围，而且跨接在第一和第二末端部之间并且包括在相对末端上的连接端子。这些端 子可以成形为与在相对插座连接器壳体中的相对末端互锁的形状。还考虑的是，相对的插座连接器壳体可以被集成到PV器件100或边缘件50的外 壁部(例如，PV阵列或边缘件的一些部分，比如顶部、底部或其侧面)。壳体可以经由紧固件方案(例如，机械紧固件、粘合剂或它们的组合)连接到PV器件或边缘件，或可以经由所述器件或/件的结构集成到PV器件或边缘件(例如，上模塑到器件上，或PV 器件或边缘件的框架的一部分上，例如如图10所示)。在任一情况下，考虑的是，与PV 器件或边缘件形成一体或结合到PV器件或边缘件上的插座连接器壳体和/或连接器组合 件包括应变消除结构元件(或一个以上的结构元件的组合)，以允许组合件的移动，同时 保持各个端子之间的电接触。边缘件连接器组合件进一步的特征可以在于本文中描述的特征中的一个或任何 组合，比如相对的插座连接器壳体与边缘件或光伏阵列的外壁部形成一体；连接器组合 件包括与至少一个导电构件电连接的旁路二极管；连接器组合件包括传达电路状态的指 示器装置；连接器组合件包括锁定装置，所述锁定装置在安装时将阳的(“头部”)连 接器元件锁定到相对的插座连接器壳体上；连接器组合件包括第二导电构件，其第一末 端部与光伏阵列或边缘件的外壁部形成一体，连接器元件(头部或插座)与第一连接器壳 体(头部或插座)、在定位器部中向外突出的部分形成一体，该部分向上朝大体上与光伏 阵列或边缘件的顶表面共平面的顶表面突起。应当理解，上面提到的在本文中被显示和描述的方面和实例是非限制性的，因 为在本发明中存在其它方面和实例。边缘件边缘件50，例如，如图8-11和22-23所示，通常起着物理和/或电接触至少两 行或列的PV器件100的作用和/或起着连接在单个PV器件或行(例如，起始件53)中 的回路的作用。还可以起着将一个边缘件与另一个边缘件连接的作用。边缘件50可以 设置在PV器件100的行/列的单个末端上、相对末端上、在行/列内或它们的任意组 合。考虑的是，边缘件50可以包括贯穿屋顶(或建筑物结构体)的连接器结构元件(例 如，结构传递电连接器组合件510)或电引线或绝缘导线(例如，电引线组合件)，其允许 一个或多个PV器件的电输出以与位于所述结构体内的赠送的(complimentary)电装置电 连接。还考虑的是，填充件54可以用于填充组装时的边缘件中的任何可能的间隙。边 缘件可以以与PV器件100相同的方式附着到结构体上，例如，使用被驱动穿过躯体的一 部分的紧固件，比如钉子或螺钉。紧固件优选设置在没有包含任何其它组件(例如，导 线、连接器等)的区域中。考虑的是，紧固区域(未显示)可以标记在边缘件上以帮助 安装(例如，在PV器件或边缘件上或在PV器件和边缘件上物理标记，比如“钉子设置 在此”或“紧固件”或一些其它图示限界)。边缘件50还可以包括另外的组件，比如电 传输线(例如，导线)，电开关，保险丝、旁路二极管，太阳能电池、电路状态指示器， 或它们的任何组合。如图8-13所示，考虑的是，主体部60可以具有外表面部62，内表面部64(例 如，接触建筑物或结构体表面的部分)以及连接外内表面部62，64的侧面部66。任选 地，内表面部64可以是实心的(例如，一体化块)或具有几何结构元件(例如，肋条61， 例如，如图10所示)。主体部60可以是任何数量的形状或尺寸，但是优选地被成形为 与其所连接的PV器件100的形状互补的形状。在这个实例中，主体部60是垂直“阶梯 式”的，从而允许互补适合于被堆叠并且成层的两行PV器件(例如，类似于屋顶板)。 如果器件是偏移安装的(再次，类似于屋顶板)，则主体部60还可以是水平“交错式”的，从而允许互补适合于两行PV器件。还可以包括可以适合于与其它建筑材料的界面和 /或可以位于其它建筑材料下面的前叠板部68 (例如，邻接的标准屋顶板、贴面材料、建 筑壁板等)。还考虑的是，边缘件50可以仅具有唯一一个边缘连接器组合件52，其中所 述一个边缘连接器可以被用于完成在PV器件行中的回路(例如，起始件53)。在一个示例性实例中，如图9所示，边缘件50的底视图可以通常被描述为包括 主体部60和两个边缘连接器组合件52 (其一个实例可以是如上所述的“部分集成的连接 器组合件”)以及跨接在所述两个边缘连接器组合件52之间的一个或多个电元件51 (例 如，导线，导电箔或聚合物)，其中一个是隐藏在边缘件的躯体部60后面。在另一个示例性实例中，如图10所示(边缘件的备选底视图)，电元件51可以 整体连接至边缘件50 (例如，模塑在边缘件内)。优选地，所述元件是沿着连接器组合件 52的至少一部分模塑到边缘件50 (部分或全部被边缘件包围)内的导线或箔件。在再另一个示意性实例中，如图11-12所示(还是边缘件的底视图)，电元件51 可以是经由任何数量的连接结构元件(例如，粘合剂、机械紧固件、按压-配合的沟道 65，例如，切割成肋条61，如图12所示，或其任何组合)可拆卸连接的。主体部60可以由任何数量的材料(例如，聚合物、金属和/或陶瓷)构成，只 要它耐环境降解即可，因为它要暴露户外使用数年(例如，10，20或30年以上)。优选 的材料或材料组合包括填充或未填充的可模塑塑料(例如，聚烯烃、丙烯腈丁二烯苯乙 烯、氢化苯乙烯丁二烯橡胶、聚酯酰胺、聚砜、缩醛(acetel)、丙烯酸类、聚氯乙烯、尼 龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、热塑性和热固性聚氨酯、合成和天然的橡胶、 环氧化物、苯乙烯_丙烯腈(“SAN”)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯或它们的任意组 合)。填料可以包括下面各项中的一项或多项着色剂、阻燃(“FR” )或耐火(“01” ) 材料、增强材料，比如玻璃或无机纤维、表面改性剂。塑料还可以包括抗氧化剂、脱模 齐U、起泡剂以及其它通常的塑料添加剂。示例性实施例下面论述的以及在图中显示的各种实例通常试图呈现用于制备光伏器件套件20 的PV器件、边缘件、连接器和任选的其它组件(例如，如图16中显示的隔体400)，在 组装时，光伏器件套件20可以被构造成提供目标能量输出并且优选需要两个或更少的与 转换器或下面建筑电系统的电连接。考虑的是，这些套件的几何结构可以变化，并且下 面的实例不应当被视为是限制性的。因此，出于清楚考虑，提供下面的实例来说明本发 明，但是这些实例不意在限制本发明的范围。PV器件的多个行可以交错(例如，像常规 的屋顶板那样)，或排出多个列。行和/或列可以是垂直、水平或之间的任何位置。在 下面论述的所有示例性的实例中，设想PV器件可以经由前面描述的连接器组合件在所述 行内彼此物理和电连接。所显示的线600表示在PV器件100和/或边缘件50内的电传 输线或电路，并且点表示连接器。参考图13，显示了本发明的 第一个示例性实例(示意图)。在这个第一实例中， 光伏器件套件20可以至少包括成多个行的多个PV器件100以及一个边缘件50 (尽管被连 接在一起的多个边缘件也在考虑之列)。在PV器件100的行的一个末端上，PV器件可 以经由边缘件连接器组合件52(由点表示)物理和电连接至边缘件50。边缘件可以包括 将多个行电连接在一起的一个或多个电元件51，并且在套件的外边缘上或附近具有来自套件20的单个电输出500。考虑的是，电输出500可以经由传递电连接器组合件510 (例如，如图24所示， 作为连接器组合件的一部分)或电引线组合件(例如，附着于边缘件或连接器组合件的导 线组-未显示)而实现。参考图14，显示了本发明的第二示例性实例(示意图)。在这个第二实例中， 光伏器件套件20可以至少包括成多个行的多个PV器件100以及多个边缘件50 (在每一行 的末端上设置一个)。在PV器件100的行的两个末端上，PV器件可以经由边缘件连接 器组合件52(由点表示)与边缘件50物理和电连接。边缘件可以包括将多个行电连接在 一起的一个或多个电元件51，并且在套件的外边缘上或附近具有来自套件20的一个电输 出 500。参考图15，显示了本发明的第三示例性实例(示意图)。在这个第三实例中， 光伏器件套件20可以至少包括成多个行的多个PV器件100以及多个边缘件50 (在每一行 的末端上设置一个)。在PV器件100的行的两个末端上，PV器件可以经由边缘件连接 器组合件52与边缘件50物理和电连接。边缘件可以包括将多个行电连接在一起的一个 或多个电元件51，并且在套件的内边缘上或附近具有来自套件20的2个电输出500。参考图16，显示包括一个示例性隔体件400的PV器件100的单行。参考图17，显示了本发明的第四示例性实例(示意图)。这个实例类似于图13 所示的第一实例，除了使用交错成行的PV器件100之外。参考图18，显示了本发明的第五示例性实例(示意图)。这个实例类似于图14 所示的第二实例，除了使用交错成行的PV器件100之外。根据另一个实施方案，倾斜式安装(例如，列)优选如图19和20所示排列。参 考图19-23，示出了本发明的第六示例性实例。在这个实例中，显示一个可能的PV器件 100竖直构造(例如，2行x3列)。在这个实例3中，PV器件100的列包括在一侧上的 流动沟道1100，该流动沟道1100可以有助于水流的控制和/或提供互锁功能。此外，边 缘件50设置有适合于配合这个竖直构造的几何结构，并且在列的顶部上的边缘件和列的 底部上的边缘件之间具有不同几何结构(例如，如图22和23所示)。图19和20显示了 完全组装的套件20。此外，在这个实例中显示的是肋条61，肋条61形成在PV器件和 边缘件的背侧上。这些肋条61可以帮助降低组件的质量以及帮助提供组件所需的刚性。 肋条设计可以被结合到竖直(列)和水平(行)的实例或实施方案这两者中。在图20中，一个可能电路的示意图显示具有连接器52和电元件 51 (布线优选与 PV器件和边缘件形成整体)。在套件20的竖直构造中，在器件的顶部和底部上或附近 (相对于前面实例中描述的行构造中的侧面上)出现与PV器件100的物理和电连接。除另有说明之外，在本文中描述的各种结构的尺寸和几何结构并不意在限制本 发明，并且其它的尺寸或几何结构也是可以的。多个结构组件可以通过单个集成的结构 体提供。备选地，单个集成的结构体可以被分成为单独的多个组件。此外，尽管本发明 的特征可能仅在所示实施方案中的一个实施方案的上下文中进行了描述，但是对于任何 给定的应用，这样的特征可以与其它实施方案的一个或多个其它特征进行结合。从上面 还应理解，本文中独特的结构体的制备及其操作也构成根据本发明的方法。本发明的优选实施方案已经被公开了。然而，本领域技术人员将意识到，一些改变也将在本发明的教导的范围内。因此，应当研究下面的权利要求书来确定本发明的 真正范围和内容。上述申请中提及的任何数值均包括以一个单位的增量从低值到高值的所有值， 条件是在任何低值和任何高值之间有至少2个单位的分隔。作为实例，如果表述为组分 的量或工艺变量比如温度、压力、时间等的值，例如为1至90，优选为20至80，更优选 为30至70，则意图是这些值比如15至85，22至68，43至51，30至32等被确切地列 举在本说明书中。对于小于1的值，合适地，将1个单位认为是0.0001、0.001、0.01或 0.1。这些仅是被具体预期的实例，并且在所列举的低值和高值之间的数值的所有可能组 合均被认为是以类似方式确切地表述在本申请中。除另有说明之外，所有的范围均包括两个端点以及介于所述端点之间的所有 值。与范围相关的“约”或“近似”的使用适用于范围的两个端点。因此，“约20至 30”意欲是指涵盖“约20至约30”，至少包括所规定的端点。包括专利申请和出版物在内的所有文章和参考文献的公开内容均出于所有目的 通过引用而结合。用于描述组合的术语“基本上由......构成”应当包括所规定的要素、成分、组
分或步骤，以及不实质性影响所述组合的基本特性和新的特性的这样的其它要素成分、 组分或步骤。用于描述本文中的要素、成分、组分或步骤的组合的术语“包括”或“包含” 的使用也考虑了基本上由所述要素、成分、组分或步骤构成的实施方案。多个要素、成分、组分或步骤可以通过单个集成的要素、成分、组分或步骤提 供。备选地，可以将单个集成的要素、成分、组分或步骤分成单独的多个要素、成分、 组分或步骤。用于描述要素、成分、组分或步骤的“一个”或“一种”的公开并不意 欲排除另外的要素、成分、组分或步骤。元件编号表光伏器件组合件或套件20边缘件5O边缘件的电元件51边缘连接器组合件52起始件53填充件54末端件55插座连接器壳体56单独的连接器件58一体化光伏连接器组合件57头部连接器壳体59主体部60肋条61外表面部62内表面部64
沟道 65侧面部66前叠板部68光伏器件100光伏电池组合件110光伏电池111周界边112保护层113电路 114躯体部120上表面部122下表面部124侧壁部126活性部130非活性部135总线端子140底部区段156基底部210第一末端部212第二末端部214夕卜表面216定位器部218主 体部222侧躯体部224躯体部226隔体件400电输出500传递电连接器组合件510PV器件中的电传输线600流动沟道1100
权利要求
1. 一种光伏器件套件，所述光伏器件套件包括a.以至少两行或两列应用于结构体的至少多个光伏器件，所述光伏器件包括1.光伏电池组合件，所述光伏电池组合件包括至少一个周界边，在所述至少一个周界 边内侧的至少一个光伏电池，所述光伏电池包括光活性部分，其中所述至少一个光伏电 池包括允许光能传输到所述光活性部分以转化为电能的表面；ii.至少一个总线端子，用于将电流传送到所述光伏电池组合件或将电流从所述光伏 电池组合件中传送出；iii.躯体部，所述躯体部包括接触所述结构体的下表面部，以及接收紧固件的上表面 部，所述紧固件将所述光伏器件附着到所述结构体上，其中沿所述躯体部的底部区段的 至少一部分，所述躯体部至少部分地接合到所述光伏电池组合件的至少一个边缘部，同 时使所述至少一个光伏电池的所述表面暴露；b.在所述至少两行光伏器件的末端或在所述至少两行光伏器件内设置的至少一个边 缘件，所述至少一个边缘件包括至少两个边缘连接器组合件，用于连接光伏器件的各个 相应的行。
2.根据权利要求1所述的光伏器件套件，所述光伏器件套件还包括至少一个隔体 装置，所述隔体装置连接在两个光伏器件之间，或连接在一个光伏器件和一个边缘件之 间，或连接在两个光伏器件之间并且连接在一个光伏器件和一个边缘件之间。
3.根据权利要求1或2所述的光伏器件套件，其中所述至少一个边缘件包括建筑物连 接器组合件或电引线组合件。
4.根据权利要求1、2或3所述的光伏器件套件，所述的光伏器件套件包括位于所述 至少一个周界边内的至少一个一体化光伏连接器组合件，单独的连接器，或这两者。
5.根据权利要求4所述的光伏器件套件，其中所述至少一个一体化光伏连接器组合件 或所述至少两个边缘连接器组合件包括应变消除结构元件，或者所述至少一个一体化光 伏连接器组合件和所述至少两个边缘连接器组合件都包括应变消除结构元件。
6.根据权利要求3或4所述的光伏器件套件，其中所述至少一个一体化光伏连接器组 合件或所述至少两个边缘连接器组合件进一步包括适合于容纳连接器元件的一体化连接 器壳体，或者所述至少一个一体化光伏连接器组合件和所述至少两个边缘连接器组合件 都进一步包括所述一体化连接器壳体。
7.根据权利要求6所述的光伏器件套件，其中所述连接器元件包括a.基底部，所述基底部包括第一末端部、第二末端部、中间部和外表面；b.定位器部，所述定位器部位于所述中间部的外表面上，所述定位器部包括支承 壁，所述支承壁被成形为大体上与所述一体化连接器壳体互补的形状；以及c.至少一个导电构件，所述导电构件基本上被所述基底部包围，而且所述导电构件 跨接在第一和第二末端部之间并且包括在相对末端上的连接端子，所述连接端子被成形 为与所述一体化连接器壳体中的相对端子互锁的形状，以使得所述支承壁部分地接触所 述一体化连接器壳体中的相对表面。
8.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的光伏器件套件，其中所述至少一个边 缘件包括用于连接至第二边缘件的至少一个边缘连接器组合件。
9.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的光伏器件套件，其中所述至少一个边缘件包括用于传达电路状态的指示器装置。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的套件，其中所述结构体是建筑物。
11.一种光伏器件组合件，所述光伏器件组合件包括a.成第一行或第一列的多个第一光伏器件，所述多个第一光伏器件一个一个单独地 经由多个光伏阵列连接器组合件互相连接；b.成第二行或第二列的多个第二光伏器件，所述多个第二光伏器件一个一个单独地 经由所述多个光伏阵列连接器组合件互相连接，其中第一和第二光伏器件均包括电回 路；以及c.在一个末端的跨接在第一和第二行或列之间并且连接所述第一和第二行或列的第 一边缘件，以及在相对末端的跨接在第一和第二行或列之间并且连接第一和第二行或列 的第二边缘件，其中至少所述第一边缘件包括第一电路，所述第一电路至少包括传递电 连接器或电引线组合件，并且其中至少所述第二边缘件包括第二电路，所述第二电路至 少包括电回路内部连线。
12.根据权利要求11所述的光伏器件组合件，所述光伏器件组合件包括在相对末端的 跨接在第一和第二行或列之间并且连接第一和第二行或列的第二边缘件，其中至少所述 第一边缘件包括第一电路，所述第一电路至少包括传递电连接器或电引线组合件，并且 其中至少所述第二边缘件包括至少包含电回路内部连线的第二电路。
13.根据权利要求11或12所述的光伏器件组合件，其中多个第一光伏器件和多个第 二光伏器件包括a.光伏电池组合件，所述光伏电池组合件包括至少一个周界边、在所述至少一个周 界边内侧的至少一个光伏电池，所述光伏电池包括光活性部分，其中所述至少一个光伏 电池包括允许光能传输到所述光活性部分以转化为电能的表面；b.至少一个总线端子，用于经由位于所述至少一个周界边内的至少一个一体化光伏 连接器组合件将电流传送到所述光伏电池组合件中或将电流从所述光伏电池组合件中传 送出；以及c.躯体部，所述躯体部包括接触结构体的下表面部，以及接收紧固件的上表面部， 所述紧固件将光伏器件附着到所述结构体上，其中沿所述躯体部的底部区段的至少一部 分，所述躯体部至少部分地接合到光伏电池组合件的至少一个边缘部，同时使所述至少 一个光伏电池的所述表面暴露。
14.根据权利要求12所述的光伏器件组合件，其中所述躯体部和所述至少一个周界边 至少包括整体的聚合部。
15.根据权利要求11、12、13或14所述的光伏器件组合件，其中第一边缘件和第二 边缘件包括聚合体部，所述聚合体部基本上包封第一和第二电路各自的至少一部分。
16.根据权利要求11、12、13、14或15所述的光伏器件组合件，其中所述一体化光 伏连接器组合件包括定位器结构元件，所述定位器结构元件用于将多个第一光伏器件和 多个第二光伏器件中的一个定位至另一个，或定位至在相应行内的第一或第二末端件。
17.根据权利要求11、12、13、14、1516所述的光伏器件组合件，其中所述第一行、 第二行或它们两者包括至少一个隔体装置。
18.根据权利要求11-17中任一项所述的器件组合件，其中所述结构体是建筑物。
19.一种用于在结构体的表面上构造光伏器件组合件的方法，所述方法包括如下步骤a.设置多个单独的光伏器件，其中所述单独的光伏器件包括i.光伏电池组合件，所述光伏电池组合件包括至少一个周界边、在所述至少一个周界 边内侧的至少一个光伏电池，所述光伏电池包括光活性部分，其中所述至少一个光伏电 池包括允许光能传输到所述光活性部分以转化为电能的表面；ii.至少一个总线端子，用于将电流传送到所述光伏电池组合件中或将电流从所述光 伏电池组合件中传送出；以及iii.躯体部，所述躯体部包括接触所述结构体的下表面部，以及接收紧固件的上表面 部，所述紧固件将所述光伏器件附着到所述结构体上，其中沿所述躯体部的底部区段的 至少一部分，所述躯体部至少部分地接合到所述光伏电池组合件的至少一个边缘部，同 时使所述至少一个光伏电池的所述表面暴露；b.设置多个边缘件；c.将第一单独光伏器件附着到所述表面上；d.将第二单独光伏器件附着到第一单独光伏器件上；e.将第二单独光伏器件附着到所述表面；f.重复步骤c_e，直到第一行或列被附着到所述表面上；&使用与第一行或列相同的步骤，开始附着第二行或列的单独的光伏器件，所述第 二行或列直接邻接第一行或列以部分接触第一行或列；以及h.经由连接器元件，将至少一个边缘件附着到第一和第二行或列的至少一个末端上。
20.根据权利要求19所述的在结构体的表面上构造光伏器件组合件的方法，所述方法 包括设置隔体装置的步骤。
21.根据权利要求20所述的在结构体的表面上构造光伏器件组合件的方法，其中所述 第一行/列、第二行/列或它们两者包括至少一个隔体装置，用于代替至少一个所述单独 的光伏器件。
22.根据权利要求19-21中任一项所述的在结构体的表面上构造光伏器件组合件的方 法，其中重复所述步骤c_h以制备具有多个行/列的光伏器件组合件。
23.根据权利要求19-22中任一项所述的在结构体的表面上构造光伏器件组合件的方 法，其中设置单独的连接器元件，所述单独的连接器元件包括i.基底部，所述基底部 包括第一末端部、第二末端部、中间部和外表面；ii.定位器部，所述定位器部位于中间 部的外表面上，所述定位器部包括支承壁，所述支承壁被成形为大体上与一体化连接器 壳体互补的形状；以及iii.至少一个导电构件，所述至少一个导电构件基本上被基底部包 围，并且跨接在第一和第二末端部之间并且包括在相对末端上的连接端子，所述连接端 子被成形为与在一体化连接器壳体中的相对末端互锁的形状，以使得支承壁部分地接触 一体化连接器壳体中的相对表面。
24.根据权利要求19-21中任一项所述的在结构体的表面上构造光伏器件组合件的方 法，其中多个连接器元件中的一些或全部具有与边缘件、光伏器件或它们两者形成整体 的第一末端部。
25.权利要求19-24中任一项所述的方法，其中所述结构体是建筑物。
26.权利要求19-25中任一项所述的方法，所述方法包括设置位于所述至少一个周界 边内的至少一个一体化光伏连接器组合件，单独的连接器，或这两者。
全文摘要
本发明提出了可以更容易地电连接多个PV阵列和/或将这些阵列定位在建筑物或结构体上的连接器装置以及方法。还可以任选提供一些另外的元件(例如，旁路二极管和/或指示器装置)并且可以改进所述阵列的适用性。
文档编号H01L31/042GK102017181SQ200980116089
公开日2011年4月13日 申请日期2009年5月1日 优先权日2008年5月5日
发明者乔伊·A·兰梅德, 安德鲁·T·格雷厄姆, 罗伯特·J·克利尔曼, 詹姆斯·R·基尼安 申请人:陶氏环球技术公司