用于光伏电池的安装结构的制作方法
【专利说明】用于光伏电池的安装结构
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2013年1月15日提交的美国临时专利申请第61/752, 892号的优 先权，该临时专利申请由此以引用方式并入本公开用于所有目的。本申请还并入下面的美 国专利和专利申请：6, 690, 041、7, 194, 197、2012/0006398、2012/0000510、2012/0000502、 8, 202, 368、8, 198, 123、2009/0088162、8, 062, 922、61/284, 956、61/284, 958、61/356, 194。 在此引用的所述专利和专利申请的公开内容通过引用以其整体并入本文用于所有目的。
[0003] 介绍
[0004] 几十年来，已通过利用太阳的能量将太阳能或光伏（PV，photovoltaic)面板用于 产生可用电力。为了最大限度地暴露于太阳，PV面板通常被安装在合适的位置。很多情况 下，这些位置包括工业和住宅建筑物屋顶。因此，已经开发出用于将PV面板安装在建筑物 的屋顶上的各种方法和设备。
[0005] 如在本公开中使用的，术语"太阳能面板"、"光伏面板"和"PV面板"包括适用于以 大体非平面取向进行安装的所有类型的光伏材料。例如，适用于本教导的太阳能面板包括 由薄膜柔性PV材料构造的那些太阳能面板，薄膜柔性PV材料诸如包含铜铟镓硒（copper indiumgalliumdiselenide) (CIGS)类型的半导体的材料。
[0006] 太阳能面板通常与用于将它们安装在建筑物屋顶上的支架或安装结构分开出 售。这种情况常常需要用户伴以高安装成本获得定制支架安装的解决方案。一体通用的 (one-size-fits-all)支架安装系统是可用的。但是这些系统趋于复杂、笨重，需要多次 屋顶贯穿，并且采用需要大量接地的金属构造。另外，现有的安装系统通常被配置成仅仅 将太阳能面板安装为平面取向，平行于屋顶或者相对于屋顶成预定角度。示例性的现有 光伏安装系统在例如美国专利号4, 371，139、5, 228, 924、5, 505, 788、5, 746, 839(重新公 布为RE038988)、6, 495, 750、6, 501，013、6, 534, 703、6, 570, 084、6, 809, 251、6, 809, 253 和 7, 814, 899中有所描述，所述专利中的每个由此以引用方式并入本公开用于所有目的。
[0007] 用于安装柔性（与刚性相反）光伏模块的当前解决方案通常涉及至少以下具体考 虑。首先，安装柔性太阳能模块目前是通过粘附柔性模块完成的，其中每个柔性模块的背面 与屋顶膜状物相邻。许多屋顶具有不平坦的形貌特征，或具有对基于粘合剂的安装方法造 成挑战的未知平坦屋顶表面情况。跨越屋顶形貌特征诸如波纹形金属屋顶来安装轻质模块 需要对结构添加加强片，以避免安装点之间凹陷、在凹陷区域中聚集水以及在风中过度移 动。另外，将平坦轻质的模块结构安装在没有足够的斜率的平坦屋顶上承受这样的危险，即 模块将承受在其上或其周围的积水，这可能不利地影响模块的可靠性。此外，直接将模块安 装在屋顶通常使其操作温度升高，因为模块通常承担屋顶自身的温度。常规的玻璃模块安 装技术提供在模块下方的空气循环，且因此提供较低的模块操作温度，但是这种情况对于 柔性薄膜模块是不可能的。最后，通过粘合剂安装到屋顶表面上通常期望是永久的，以致在 需要补修或更换屋顶的情况下，模块不能被容易地移除。
[0008] 由于上面列出的考虑等等，需要改进的方法和安装结构来将柔性PV模块安装到 建筑物屋顶或其它表面上。
[0009] 概述
[0010] 本教导公开了用于PV模块和模块组件的安装系统，包括装置和使用方法。所公开 的系统大体涉及以轻微弓形安装柔性光伏模块，使柔性光伏模块围绕所述模块的一条轴线 以大的半径弯曲。本发明的附加优势是，所公开的安装结构可针对许多不同的屋顶表面进 行标准化，并且可以使安装过程流水线化以降低PV安装的劳务收支（BOS)成本。
[0011] 附图简述
[0012] 图1是根据本教导的方面的用于柔性光伏模块的安装结构的等轴视图。
[0013] 图2是安装到图1的安装结构的柔性光伏模块的分解正视图。
[0014] 图3是安装到多个安装结构诸如图1的安装结构的柔性光伏模块的俯视图。
[0015] 图4是根据本教导的方面的使用夹紧机构以弓形构型安装到屋顶的柔性光伏模 块的不意性主视图。
[0016] 图5是根据本教导的方面的使用弓形支撑结构以弓形构型安装到屋顶的柔性光 伏模块的示意性主视图。
[0017] 图6是描绘根据本教导的方面的以弓形构型安装到屋顶的柔性光伏模块的示意 性主视图。
[0018] 图7是描绘根据本教导的方面的以另一个弓形构型安装到屋顶的柔性光伏模块 的示意性主视图。
[0019] 图8是描绘根据本教导的方面的以另一个弓形构型安装到屋顶的柔性光伏模块 的不意性主视图。
[0020] 图9是描绘根据本教导的方面的使用安装结构安装到屋顶的柔性光伏模块的示 意性局部主视图。
[0021] 图10是描绘根据本教导的方面的使用另一个安装结构安装到屋顶的柔性光伏模 块的示意性局部主视图。
[0022] 图11是描绘根据本教导的方面的使用另一个安装结构安装到屋顶的柔性光伏模 块的示意性局部主视图。
[0023] 图12是描绘根据本教导的方面的使用另一个安装结构安装到屋顶的柔性光伏模 块的示意性局部主视图。
[0024] 图13是描绘根据本教导的方面的使用另一个安装结构安装到屋顶的柔性光伏模 块的示意性局部主视图。
[0025] 图14是描绘根据本教导的方面的使用另一个安装结构安装到屋顶的柔性光伏模 块的示意性局部主视图。
[0026] 图15是描绘根据本教导的方面的使用安装结构安装到另一个屋顶的柔性光伏模 块的示意性局部主视图。
[0027] 图16是描绘根据本教导的方面的使用安装结构安装到另一个屋顶的柔性光伏模 块的示意性局部主视图。
[0028] 图17是示意性地描绘根据本教导的方面的用于将柔性光伏模块安装到表面的安 装结构的系统的俯视图。
[0029] 图18是描绘根据本教导的方面的用于将柔性光伏模块安装到表面的安装结构的 一部分的等轴视图。
[0030]图19是描绘根据本教导的方面的用于将柔性光伏模块安装到表面的另一个安装 结构的一部分的等轴视图。
[0031]图20是描绘根据本教导的方面的用于将柔性光伏模块安装到表面的安装结构的 主视图。
[0032]图21是描绘根据本教导的方面的用于将柔性光伏模块安装到表面的另一个安装 结构的主视图。
[0033]图22是描绘根据本教导的方面的用于将柔性光伏模块安装到表面的另一个安装 结构的主视图。
[0034]图23是描绘根据本教导的方面的用于将柔性光伏模块安装到表面的安装结构阵 列的部分的等轴视图。
[0035]图24是描绘根据本教导的方面的用于将柔性光伏模块安装到表面的安装结构阵 列的部分的示意性主视图。
[0036]图25是描绘根据本教导的方面的用于将柔性光伏模块安装到表面的安装结构的 示意性主视图。
[0037]图26是描绘根据本教导的方面的用于将柔性光伏模块安装到表面的另一个安装 结构的示意性主视图。
[0038]图27是描绘根据本教导的方面的用于将柔性光伏模块安装到表面的另一个安装 结构的示意性主视图。
[0039]图28是描绘根据本教导的方面的用于将柔性光伏模块安装到表面的另一个安装 结构的示意性主视图。
[0040]图29是描绘根据本教导的方面的用于将柔性光伏模块安装到表面的安装结构的 示意性主视图。
[0041]图30是描绘根据本教导的方面的安装到表面的柔性光伏模块阵列的一部分的等 轴视图。
[0042] 图31是示出图30所示阵列的一部分的更多细节的放大主视图。
[0043] 图32是示出图30所示阵列的一部分的更多细节的放大等轴视图。
[0044]图33是描绘根据本教导的方面的安装到用于将柔性光伏模块安装到表面的又一 个安装结构的柔性光伏模块的等轴视图。
[0045] 图34是示出图33所示模块和安装结构的一部分的更多细节的放大等轴视图。
[0046] 详细描述
[0047] 本教导涉及以轻微弓形安装柔性光伏模块，使该柔性光伏模块围绕所述模块的一 条轴线（通常但不一定必须是长轴线）以大的半径弯曲。模块的该预弯曲使得其沿模块的 所选轴线的弯曲和运动稳定。本公开的教导利用这一事实，即柔性片材不能同时沿两条轴 线弯曲。具体地，弯曲可以是负的或正的（使边缘相对于安装表面向上或向下弯曲）。形状 可为对称的，例如弓形，或者其可为不对称的例如椭圆形、泪滴形或机翼形的一部分，以避 免积水并且最优化日照。
[0048] 为实现以弯曲构型安装柔性光伏模块，本教导描述了能够直接附接到屋顶或其它 底层表面或者附接到中间结构诸如安装导轨的各种安装结构，其中所述中间结构附接到需 要最少次数的屋顶贯穿的底层表面。例如，就金属接缝屋顶而言，安装结构可横跨与斜坡垂 直的金属接缝安装，或者安装在沿屋顶斜坡的金属盘和接缝内。根据本教导的方面的安装 结构还可用于将光伏模块安装在地面安装结构上或者安装到其它结构、交通工具或锚固到 地面中的粧上。为同时安装一个或多个模块，这些安装结构中的一个或多个可在将它们附 接到上述结构之前进行连接。
[0049] 根据本教导，可以使用夹紧设备、粘合剂、钩环紧固件或它们的组合等将柔性光伏 模块紧固到安装结构上。一种安装模块的方式可为将模块层压至一件柔性片材或箱（例 如，其由增强或非增强聚合物或金属箱片或它们的组合制成）。这可以是通过层压（使用或 不使用另外的粘合剂诸如EVA、DNP或硅酮）附着到模块的附加层。该柔性安装片材可以不 是连续的，而是可以只能在需要安装到安装结构的区域中附着到模块。例如，其可为重叠模 块的长边缘中每个的两个条带。
[0050] 另选地，柔性背衬片材可为光伏模块结构的整体功能部件，其在模块的水封（诸 如模块的后部片材）之外延伸。在任何情况下，柔性片材的延伸区域可用于通过机械夹紧、 旋拧或使用粘合剂或热焊接将模块附接到本教导中描述的安装结构上。在另选的安装方法 中，可使用该柔性片材将模块安装到屋顶结构或膜状物或框架上，屋顶结构或膜状物或框 架附接到屋顶或地面座架。
[0051] 下面的章节描述根据本教导的用于光伏模块的安装结构的附加方面、优势和示 例。
[0052] I.以一宙的曲率来安装光伏樽块的益处
[0053] 以正曲率（中心高于边缘）对模块进行安装可产生以下