3D打印的三维光伏模块的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年2月20日递交的申请号为15/900,779的美国申请的权益，其是2017年8月25日递交的申请号为14/835,578、公开号为9,899,956的美国申请的部分继续申请，其要求2014年8月25日递交的序列号为62/041,480的美国临时专利申请、2015年3月9日递交的序列号为62/130,397的美国临时专利申请和2015年3月12日递交的序列号为62/132,256的美国临时专利申请的优先权。上述引用申请的内容通过引用整体并入本申请。

本发明通常涉及太阳能装置。更具体地，本发明是一种三维光伏模块，其具有以平的多边形布置、平的山状多边形或多面体布置的多个太阳能电池，其中多个太阳能电池中的每个太阳能电池吸收来自不同角度的光。本发明涉及3d打印太阳能和一种配置为容纳多个太阳能电池的3d打印太阳能框架。

背景技术：

太阳是能量的终极来源，它给地球提供足够的太阳能，使得仅仅一小部分太阳能如果有效地转化为电能，将足以满足人类的所有需求。太阳能变得越来越高效，它低污染而且是无限制的可再生能源之一。它为化石燃料提供一种有效替代品，也提供了一种解决能源危机的有前景的长期解决方案。

太阳能技术根据其捕获、转化和分配太阳能的方式通常在广义上分为被动式太阳能技术或主动式太阳能技术。主动式太阳能技术包括使用光伏板以利用能量。光获取方法以将太阳能转化为电力包括决定方法整体效率的两个关键步骤，即：1)光吸收，和2)电荷收集。太阳能板或光伏电池行业正在高速发展，具有巨大的市场潜力。

二维平的太阳能板是用于太阳能获取的常见板，这些板被发现安装在家用和商用物业的屋顶上。但是二维板有一定的局限性，例如因相对缺乏直接入射光，尤其在高海拔地区而导致的能量转换不足。非正常入射角处的光影响了平的太阳能板的效率，这不仅在考虑太阳在其每日循环中的运动，还考虑太阳在其每年循环中的运动时尤其明显。

传统太阳能板包括散布在较大区域的多个小的太阳能电池，其能够共同工作以提供足够电能，这样占据了广阔空间，使得难以在很多商业设置中安装这样的太阳能板。除了空间限制，太阳能电池表面的反射率也极大地影响了太阳能板的产出，尽管现有防反射涂层技术用于解决反射率问题。除了空间限制和二维平板设计之外，由于在太阳能电池中使用常规金属接触线和母线而导致现有技术中已知的太阳能板存在进一步局限性。

技术实现要素：

因此，在现有技术中存在对高效太阳能板设计的需求以便最大程度地将太阳光转化为电。本发明的目的是提供一种三维光伏模块，其允许从以三百六十度的布置中的各个角度吸收太阳能。本发明包括一种太阳能结构，其具有多个太阳能电池，所述太阳能电池围绕以多面体布置的太阳能框架定位。多个太阳能电池中的每个太阳能电池是两面的，其中多个太阳能电池中的每个太阳能电池从太阳能结构外部和从太阳能结构的内部空间吸收光。聚光光伏透镜将光导入并围在内部空间内。

太阳能结构连接至底板单元，使太阳能结构自由地旋转，从而冷却太阳能结构并提高本发明的效率。太阳能结构连接至底板单元的旋转底座，其中，旋转底座围绕磁力座磁力地悬浮，所述磁力座允许太阳能结构旋转。此外，多个声悬浮模块稳定磁力座周围的旋转底座的悬浮。还提供模块支撑结构以允许多个三维光伏模块最佳定位。

在本发明的其它实施方式中，提供了一种3d打印的三维太阳能光伏系统，包括太阳能结构，该太阳能结构包括具有不平坦表面的基本上平的3d多边形太阳能框架，和置于所述基本上平的太阳能框架的多个太阳能电池；反射表面，其位于所述太阳能框架下方，所述反射表面配置为反射阳光，其中所述多个太阳能电池相对于所述反射表面以各种角度取向，其中所述多个太阳能电池被配置为接收阳光。

在某些实施方式中，太阳能框架通过3d打印机生产。

在某些实施方式中，多个太阳能电池通过3d打印机生产。在某些实施方式中，整个系统通过3d打印机生产。

在某些实施方式中，多个太阳能电池被配置为从光伏系统的顶部和底部接收阳光。

在某些实施方式中，太阳能框架是透明的。

在某些实施方式中，多个太阳能电池是双面的，使得所述多个太阳能电池被配置为直接从太阳和从反射表面接收阳光。

在某些实施方式中，多个太阳能电池背靠背，能够从设计的顶部和底部吸收。

在某些实施方式中，太阳能框架是格子。

在某些实施方式中，阳光被配置为穿过太阳能框架的格子结构。

在某些实施方式中，反射表面从由镜子、玻璃珠、反光漆、陶瓷珠、微晶陶瓷珠和镶钻板和其组合组成的组中挑选。

在某些实施方式中，多个太阳能电池中的每个太阳能电池包括第一光伏电池。

在某些实施方式中，第一光伏电池包括多个纳米级孔和一个吸收晶片；并且所述多个纳米级孔横穿入所述吸收晶片

在某些实施方式中，第一光伏电池包括吸收晶片、接触层和后续接触件；并且其中所述后续接触件位于所述吸收晶片上，与所述接触层相对。

在某些实施方式中，多个太阳能电池中的每个太阳能电池周向连接至太阳能框架。

在某些实施方式中，系统包括位于太阳能框架内、具有五边形形状的聚光光伏透镜。

在某些实施方式中，多个太阳能电池形成多面体布置。

在某些实施方式中，多个太阳能电池是三角形的、五边形的或3d多边形。

在某些实施方式中，多个太阳能电池可以有适配太阳能框架的各种形状和构造。

在某些实施方式中，基本上平的3d多边形太阳能框架由塑料或聚合材料制成。

在某些实施方式中，基本上平的3d多边形太阳能框架由具有五边形构造的多个部分制成。

本发明的另一个目的通过提供一种三维太阳能光伏系统而实现，该系统包括太阳能结构，所述太阳能结构包括：具有不平坦表面的基本上平的太阳能框架，和置于所述基本上平的太阳能框架的多个太阳能电池(例如图18中所示)；反射表面，其位于所述太阳能框架下方，所述反射表面配置为反射阳光，其中所述多个太阳能电池相对于所述反射表面以各种角度取向，其中所述多个太阳能电池被配置为接收阳光。

附图说明

图1是本发明的透视图，是底板单元、太阳能结构、模块支撑结构和多个声悬浮模块。

图2是本发明的前视图，其中旋转底座磁力地悬浮在磁力座的上方。

图3是连接至旋转底座的太阳能结构的透视图，其中聚光光伏透镜安装在此。

图4是连接至旋转底座的太阳能结构的透视图，其中聚光光伏透镜被移除。

图5是旋转底座和太阳能结构的底部平面图。

图6是多个太阳能电池中的每个太阳能电池的第一光伏电池的剖视图。

图7是多个太阳能电池中的每个太阳能电池的第二光伏电池的剖视图。

图8是旋转底座和多个磁体的剖视图，示出了多个磁体中的每个磁体的第一极和第二极。

图9是示出多个声悬浮模块中的每个声悬浮模块的扬声器和频率发生器之间的电气连接的图。

图10是本发明的透视图，其中旋转底座直接连接至模块支撑结构。

图11是底板单元的磁力座的透视图，其中磁力座具有用于产生磁性旋涡的中心孔。

图12是太阳能框架的透视图，其中太阳能框架5是球形的，以减少太阳能结构旋转时的阻力。

图13是具有球形形状的太阳能框架的另一透视图。

图14是多个太阳能电池弯曲以适配太阳能框架的球形形状的透视图。

图15是多面体布置的多个太阳能电池的透视图。

图16是涉及在框架上具有多个太阳能电池的3d打印的三维太阳能光伏系统的本发明的一个实施方式的示意图。

图17是没有多个太阳能电池，只显示太阳能框架的图16的本发明的一个实施方式的示意图。

图18是没有多个太阳能电池，只显示太阳能框架的图16的本发明的一个实施方式的透视图。

图19是示出多个三角形太阳能电池如何形成五边形结构的图18结构的二维平面图。

图20是多个太阳能电池的形状的某些预期多边形的视图。

图21是一组三角形太阳能电池的五边形结构的视图。

图22是用于三角形太阳能电池的太阳能框架的一部分。太阳能框架具有针孔，其允许光通过太阳能框架。

图23是格子或网格结构，凭此太阳能框架不规则并能容纳各种配置和形状的太阳能电池。

图24是阳光以双面方式照射太阳能设计的方式的表示。反射元件使得阳光可以在系统的顶部处被吸收，并且反射的阳光可以通过系统的下部分被吸收。

图25是其中三角形电池以集成在太阳能框架内的3d六边形图案示出的一个实施方式。

图26a-26c公开了支撑各种构型的太阳能电池的太阳能框架的配置。

图27a-27d公开了支撑各种构型的太阳能电池的太阳能框架的配置

图28a-28c公开了其为聚合物太阳能子电池的六边形构型的蝇眼的微视图。

图29和30是示出太阳能框架内的各种太阳能电池的照片。

具体实施方式

2019年2月20日递交的us15/900,779的内容、2017年8月25递交的申请号为14/835,578的美国专利的内容、2014年8月25日递交的申请号为62/041,480的美国临时专利的内容、2015年3月9日递交的申请号为62/130,397的美国临时专利的内容，和2015年3月12日递交的申请号为62/132,256的美国临时专利的内容都通过引用结合至本申请中，如同在本文中完整地阐述了它们。

附图中的所有图示都是出于描述本发明的选定形式的目的，并不旨在限制本发明的范围。

本发明涉及一种三维光伏模块，其允许在三百六十度布置中从各种角度吸收太阳能。参考图1，所述三维光伏模块包括底板单元1、太阳能结构2、模块支撑结构4和多个声悬浮模块3。太阳能结构2提供用于吸收光和将所述光转化为电流的部件。太阳能结构2由底板单元1支撑，底板单元1进而由模块支撑结构4支撑。多个声悬浮模块3帮助稳定太阳能结构2和底板单元1。

参考图3-4，太阳能结构2紧密连接至底板单元1，并包括太阳能框架20，多个太阳能电池21，和聚光光伏透镜28。太阳能框架20支撑多个太阳能电池21，并限定太阳能结构2的整体形状。太阳能框架20是一种构架，它示出放置多个太阳能电池的多个开放空间。多个太阳能电池21中的每个太阳能电池周向地连接至太阳能框架20，其中多个太阳能电池21以多面体布置分布。在本发明的优选实施方式中，多个太阳能电池21中的每个太阳能电池是三角形的，然而在本发明的其它实施方式中，多个太阳能电池21不同地成形是可能的。

参考图3，与多个太阳能电池21中的每个太阳能电池类似，聚光光伏透镜28周向连接至太阳能框架20。聚光光伏透镜28在底板单元1对面围绕太阳能框架20设置，其中聚光光伏透镜28围绕太阳能框架20的顶部设置。如图4所示，太阳能结构2和底板单元l共同示出内部空间5，其中聚光光伏透镜28允许光通过太阳能结构2进入内部空间5。聚光光伏透镜28聚焦光线并将光线围在内部空间5中。在本发明的优选实施方式中，聚光光伏透镜28是菲涅尔透镜，然而，在本发明的其他实施方式中也可以使用其它类型的透镜。此外，在本发明的优选实施方式中，太阳能框架20是透明的，其中光能够通过太阳能框架20进入内部空间5。

多个太阳能电池21中的每个太阳能电池被设计成吸收来自两个面的光，其中多个太阳能电池21中的每个太阳能电池包括第一光伏电池22。在本发明的优选实施方式中，第一光伏电池22被设计成从两个相对面吸收光。以此方式，第一光伏电池22能够吸收来自太阳能结构2的外部的太阳光，以及来自内部空间5的太阳光，其中来自内部空间5的太阳光通过聚光光伏透镜28分散。

参考图3，在某些实施方式中，太阳能电池安排形成五角十二面体布置。太阳能结构2具有带中空芯的多层弯曲上外表面。在某些实施方式中，每个电池22包括分布在底部处的金属接触层和顶部处的硅片层之间的纳米材料。夹在太阳能电池顶部和底部层之间的纳米材料包括铜纳米线、液态金属碳纳米管和纳米粒子。太阳能电池还包括母线和接触线。例如，在一种五角十二面体布置中，弯曲上外表面的每个面包括顶部处的三角形硅片。例如，太阳能电池22包括厚度为250微米的中空芯。

在一实施方式中，太阳能电池22顶部处的硅片层被食人鱼蚀刻，以便从硅片表面去除有机残余。食人鱼蚀刻基本上包括硫酸和过氧化氢的混合物，该混合物用于从基底表面清除有机残留物。

在一实施方式中，太阳能电池22顶部处的硅片层被蚀刻有多个纳米级孔以便降低反射率，从而提升太阳能能量转化的效率。此外，这些孔允许光子穿透电池内部并在四周反弹以产生增加的电能。例如，在顶层处的硅表面上蚀刻出100微米直径的孔。在顶部硅表面上的纳米孔使得太阳能电池22呈现黑色表面外观。

在一实施方式中，本发明的三维太阳能板装置还包括连接至中心轴的电机，其被配置为使主板单元在固定轴中旋转。通过采用形成纳米粒子的龙卷风状涡旋的密封室，太阳能电池单元22沿内表面和外表面涂覆有纳米材料。

在一实施方式中，通过采用形成纳米粒子的龙卷风状涡旋的密封室，太阳能电池单元22沿内表面和外表面涂覆有纳米材料。太阳能电池单元22位于密封室的内部，以便有效地将太阳能电池与在旋涡中旋转的纳米粒子连接。

在一实施方式中，三维太阳能板装置安装在树形结构上，减少了空间消耗并可以在较广泛的工业和商业场(包括停车场、交通信号灯、路灯、屋顶、休闲公园，住宅校园和太阳能农场)中使用。三维太阳能板装置的美学设计吸引较多的消费者，并极大提升市场潜力。底板单元的三维弯曲上外表面基本上分布有多个面，所述面包括在顶层上蚀刻的待带有纳米级孔的太阳能电池，使得弯曲上外表面看起来类似苍蝇的眼睛的放大视图，其通过增强光子穿透能最大程度地接收太阳能，从而增加了太阳能板装置的能量转换输出。

在某些实施方式中，微太阳能子电池是3d打印的，然后电镀有铜。液态太阳能材料在子电池上方喷涂以形成去中心化的太阳能板，其没有权威或失败的中心点。子电池是指图28中微六角形格子。

在某些实施方式中，电池通过钙钛矿制得。在某些实施方式中，太阳能子电池串联涂覆铜铟镓硒和钙钛矿。

参考图6，第一光伏电池22包括吸收晶片24、接触层25和后续接触件26。吸收晶片24是一种半导体，其吸收光能，并提供p-n结以产生电流。根据本发明的实施方式和预期用途，吸收晶片24可以提供单结或多结。在本发明的优选实施方式中，吸收晶片24是一种提供单结的晶体硅，然而在本发明的其他实施方式中，吸收晶片24也可以是薄膜技术，多个薄膜技术形成多结或其它光伏材料。

进一步参考图6，后续接触件26位于吸收晶片24上，与接触层25相对，其中后续接触件26与接触层25完成一个电路。在本发明的优选实施方式5中，后续接触件26是多种纳米材料，其包括铜纳米线、液态金属碳纳米管和其它纳米粒子。多种纳米材料起到促进光吸收的作用，从而提升多个太阳能电池21中的每个太阳能电池的整体效率。在本发明的优选实施方式中，通过将吸收晶片24放在密闭室中并形成纳米粒子的龙卷风状涡旋，使多种纳米材料施加到吸收晶片24，其中，纳米粒子分散并附着在吸收晶片24上。

接触层25是施加到吸收晶片24的透明金属氧化物或类似材料，其除了用作接触之外，还允许光穿过到达吸收晶片24。在本发明的优选实施方式中，接触层25位于靠近内部空间5，其中后续接触件26在太阳能结构2的外部。然而，在本发明的其他实施方式中，第一光伏电池22可以翻转，其中后续接触件26位于靠近内部空间5，并且接触层25位于太阳能结构2的外部周围。

在本发明的其他实施方式中，可以使用除多种纳米材料之外的接触件作为后续接触件26。后续接触件26位于吸收晶片24周围，与接触层25相对，其中吸收晶片24夹在接触层25和后续接触件26之间。在一实施方式中，后续接触件26包括多个母线和多个接触线，多个母线和多个接触线呈线性分布在吸收晶片24周围。在另一个实施方式中，后续接触件26由打印的电子设备形成。接触层25和后续接触件26提供用于使电流通过电路循环的装置。

在本发明的一些实施方式中，第一光伏电池22还包括多个纳米级孔27，如图6所示。多个纳米级孔27横穿入吸收晶片24并且起到降低吸收晶片24反射率的作用。此外，多个纳米级孔27允许光子穿透第一光伏电池22，并且促使光子反弹以产生增加的电能。

在本发明的某些实施方式中，第一光伏电池22也可以被食人鱼蚀刻。更具体地，多种纳米材料被食人鱼蚀刻。食人鱼溶液是一种硫酸和过氧化氢的混合物，用于从多种纳米材料中清除有机残留物。

在本发明的替代实施方式中，多个太阳能电池21中的每个太阳能电池还包括第二光伏电池23，其中第一光伏电池22和第二光伏电池23从太阳能结构2不同侧吸收光。参考图4，多个太阳能电池21中的每个太阳能电池的第二光伏电池23位于靠近内部空间5，其中多个太阳能电池21中的每个太阳能电池的第二光伏电池23通过聚光光伏透镜28吸收分散在内部空间5内的光。第一光伏电池22定位成与第二光伏电池23相邻，与用于多个太阳能电池21中的每个太阳能电池的内部空间5相对，其中第一光伏电池22围绕太阳能结构2的外部吸收光。

参考图7，第二光伏电池23包括吸收晶片24、接触层25和后续接触件26。第二光伏电池23的吸收晶片24是一种半导体，其吸收光能，并提供p-n结以产生电流。根据本发明的实施方式和预期用途，第二光伏电池23的吸收晶片24可以提供单结或多结。在本发明的优选实施方式中，第二光伏电池23的吸收晶片24是一种提供单结的晶体硅，然而，在本发明的其他实施方式中，第二光伏电池23的吸收晶片24也可以是薄膜技术，多个薄膜技术形成多结，或其它光伏材料。

进一步参考图7，第二光伏电池23的后续接触件26位于第二光伏电池23的吸收晶片24上，与第二光伏电池23的接触层25相对，其中第二光伏电池23的后续接触件26和第二光伏电池23的接触层25完成一个电路。在本发明的优选实施方式中，第二光伏电池23的后续接触件26是多种纳米材料，其包括铜纳米线，液态金属碳纳米管和其它纳米粒子。第二光伏电池23的多种纳米材料起到促进光吸收的作用，从而提升多个太阳能电池21中的每一者的整体效率。在本发明的优选实施方式中，通过将第二光伏电池23的吸收晶片24放在密闭室中并形成纳米粒子的龙卷风状涡旋，使第二光伏电池23的多种纳米材料施加到第二光伏电池23的吸收晶片24，其中，纳米粒子分散并附着在吸收晶片24上。

第二光伏电池23的接触层25是一种不透明的或透明的金属氧化物或类似材料，其被施加到第二光伏电池23的吸收晶片24并用作接触。类似地，第一光伏电池22的接触层25也可以是不透明的。第二光伏电池23的接触层25定位成与第一光伏电池22的接触层相邻。以此方式，第一光伏电池22的后续接触件26在太阳能结构2的外部上，而第二光伏电池23的后续接触件26在太阳能结构2的内部上，与内部空间5相邻。

在本发明的其他实施方式中，可以使用除多种纳米材料之外的接触件作为第二光伏电池23的后续接触件26。第二光伏电池23的后续接触件26定位成围绕第二光伏电池23的吸收晶片24，与第二光伏电池23的接触层25相对，其中第二光伏电池23的吸收晶片24夹在第二光伏电池23的接触层25和第二光伏电池23的后续接触件26之间。在一实施方式中，第二光伏电池23的后续接触件26包括多个母线和多个接触线；第二光伏电池23的多个母线和第二光伏电池23多个接触线线性分布在第二光伏电池23的吸收晶片24周围。在另一个实施方式中，第二光伏电池23的接触层25和第二光伏电池23的后续接触件26提供用于使电流通过电路循环的装置。

在本发明的某些实施方式中，第二光伏电池23还包括多个纳米级孔27，如图7所示。第二光伏电池23的多个纳米级孔27横穿入第二光伏电池23的吸收晶片24并且起到降低第二光伏电池23的吸收晶片24反射率的作用。此外，第二光伏电池23的多个纳米级孔27允许光子穿透第二光伏电池23，并且促使光子反弹以产生增加的电能。

在本发明的某些实施方式中，第二光伏电池23也可以被食人鱼蚀刻。更具体地，第二光伏电池23的多种纳米材料被食人鱼蚀刻。食人鱼溶液是一种硫酸和过氧化氢的混合物，用于从第二光伏电池23的多种纳米材料中清除有机残留物。

参考图1-2，底板单元1包括磁力座10、旋转底座11和多个磁体12。太阳能结构2紧密连接至旋转底座11，而多个磁体12中的每个磁体都紧密连接至旋转底座11。多个磁体12围绕旋转底座11周向定位，其中多个磁体12围绕旋转底座11均匀分布。此外，多个磁体12中的每个磁体包括第一极13和第二极14；第一极13是北极，第二极14是南极，或反之亦然。第一极13在旋转底座11和第二极14中间定位，如图8所示。第一极13具有指向外，朝向旋转底座11的磁场，而第二极14具有指向外，远离磁力座10的磁场。多个磁体12中的每个磁体的相同取向导致相邻磁体的第一极13和第二极14的磁场相互排斥，从而形成磁旋涡。

参考图2，旋转底座11在磁力座10和太阳能结构2之间定位，其中旋转底座11悬浮在磁力座10上方和/或围绕磁力座10。磁力座10提供磁力以使旋转底座11悬浮在距磁力座10的固定距离处。多个磁体12围绕旋转底座1l取向引起磁旋涡，该磁旋涡转而与磁力座10的磁力作用导致旋转底座11和随后太阳能结构2绕垂直轴旋转。此外，磁力座10具有中心孔，如图11所示，以促进磁旋涡。旋转底座11和太阳能结构2的旋转起到冷却太阳能结构2的作用，并因此提高本发明的效率。

参考图5，底板单元1还包括定位成穿过旋转底座11的球轴承15，其中球轴承15与旋转底座11同心地定位。球轴承15提供用于开口的机构，通过其电线可以被定位，使得电线不会随旋转底座11和太阳能结构2绕磁力座10旋转而变得扭曲。电线用于将多个太阳能电池21中的每个太阳能电池连接至蓄电池、输电线，逆变器等。

参考图12-14，在本发明的优选实施方式中，太阳能结构2的形状是球形，因此太阳能框架20被设计成没有角度。此外，多个太阳能电池21中的每个太阳能电池都是弯曲的以适配太阳能框架20的轮廓。太阳能结构2的球形设计是理想的，因为它减少了当太阳能结构2旋转时的太阳能结构2的阻力。

参考图1，多个声悬浮模块3周向定位在底板单元1周围，其中多个声悬浮模块3用于在旋转底座11在磁力座10上方悬浮和旋转时，稳定旋转底座11。多个声悬浮模块3中的每一者包括扬声器30和频率发生器31，其中如图9所示，频率发生器31电连接至扬声器30。多个声悬浮模块3中的每一者的扬声器30朝向底板单元1取向，其中扬声器30以由频率发生器31确定的频率产生声波并将声波朝底板单元1引导。当旋转底座11和太阳能结构2在磁力座10周围盘旋时，多个声悬浮模块3使用声辐射压力来可控地移动旋转底座11和太阳能结构2。

参考图1-2，模块支撑结构4提供与底板单元1相邻连接的底座，其中模块支撑结构4升高底板单元1，进而升高太阳能结构2，其中太阳能结构2可以最优定位，以便接收最大光照量。模块支撑结构4包括主支撑40和分支41，其中分支41末端地连接至主支撑40。底板单元1相邻连接至分支41，与主支撑40相对；更具体地，磁力座10相邻连接至模块支撑结构4。

模块支撑结构4也允许多个三维光伏模块在同一个位置被支撑。多个后续分支可以末端地连接至主支撑40，其中多个后续分支中的每个分支支撑后续的底板单元1和后续的太阳能结构2。多个后续分支可以各自具有不同长度并交错排列，以便使三维光伏模块中的每一者最优定位，从而三维光伏模块中的每一者接收最大光照量。这同时进而增加使用多个三维光伏模块的效率。

参考图10，在本发明的其他实施方式中，可以不包括磁力座10，其中旋转底座11旋转地连接至模块支撑结构4。旋转底座11末端地连接至电机的驱动轴，其中电机用于驱动旋转底座11和太阳能结构2的旋转。电机可以直接由太阳能结构2供电或任何次级电源可以用于给电机供电。

本发明涉及3d打印太阳能框架以产生3d太阳能系统。本发明包括3d打印和增材制造技术，以便产生用于吸收太阳能的系统。

各种3d和增材制造技术(例如sls)可以使用以产生太阳能框架的结构。诸如体积打印的其它技术也可以使用以产生太阳能框架。

本发明的某些实施方式中，3d打印机用于3d打印这些塑料3d结构，以生产与当前平板太阳能电池板生产线兼容的平的3d版本。

本发明涉及一种生产这些塑料3d结构的3d打印机。所述塑料3d结构组装进太阳能板中。可以在设计中放置双面太阳能电池(三角形)。或者太阳能三角形可以在设计的顶部和底部上放置，彼此背靠背，使得设计相比传统平的太阳能板有两倍光吸收量。

在某些实施方式中，本发明在其塑料3d打印结构中有纹理化的格子，使本发明有能力从设计的顶部和底部吸收阳光。在某些实施方式中，有镶钻的反射板/镜子或其它反射替代物，其将光线向上反射，使下方的太阳能电池与模型的顶部同时吸收阳光。

图16是本发明的另一个实施方式。图16中，示出三维太阳能光伏系统1000。在某些实施方式中，包括太阳能框架的太阳能光伏系统通过3d打印机打印。3d打印机需要复杂地打印太阳能框架的不平坦表面。

图16中，示出了集成在太阳能框架1010内的三角形太阳能电池1030。太阳能电池可以是其它构造，例如多边形、正方形、矩形、五边形，六边形、七边形、八边形和十边形以及适用于太阳能电池设计的其它构造。图20示出了这些构造。

图17中，提供了具有窗口1020的太阳能框架1010。太阳能框架1010示出有不平坦表面，使得放置在框架内的太阳能电池的取向可以不规则或可以具有组织的杂乱，从而电池可以朝向不同角度指向。使太阳能电池在不同角度处朝向太阳取向允许最大程度吸收阳光。

图18中，太阳能框架1010示出有不平坦表面的有组织的结构，使得太阳能框架可以相对于太阳在以各种角度的窗口1020中定位太阳能电池。

图19是图18结构的二维平面图，示出多个三角形太阳能电池如何形成五边形结构。在某些实施方式中，五边形结构可以被三角形太阳能电池的其他组结构(例如六边形、七边形、八边形和十边形组)替换。

图21是一组三角形太阳能电池的五边形结构的视图。所示多边形结构是这样的3d结构：其凸起，并具有最高中心点。多边形结构被配置为容纳五个三角形太阳能电池，并且提供经济排布以吸收太阳能。

图22是用于三角形太阳能电池的太阳能框架的一部分。太阳能框架具有针孔，其允许光穿过框架。当太阳能电池安放在太阳能框架内时，太阳能框架中的针孔允许光线穿过太阳能框架。针孔允许系统中的最大量光吸收。

在某些实施方式中，太阳能框架是透明的，并且在其它实施方式中，针孔足以允许光穿过太阳能框架。

在某些实施方式中，系统包括3d打印塑料框架中的针状孔。

图23是一个格子或网状结构，使太阳能框架不规则并且能容纳各种配置和形状的太阳能电池。在某些实施方式中，3d太阳能框架被配置为容纳各种形状和尺寸的太阳能电池。太阳能框架的网状结构是弹性的并能变形为各种太阳能电池的形状。图23中示出的格子是可以在塑料3d打印太阳能框架中使用的格子的示例。

图24是太阳能框架和反射元件的图示，使得阳光可以在系统的顶部处被吸收，并且被反射的阳光可以通过系统的下部吸收。

图24中，所示太阳有其光线和传输的太阳能。一些太阳光线能穿过太阳能系统1000，特别是太阳能框架1010。这些光线随后显示为碰撞反射表面或反射板1040，并随后反射回系统1000的下部。

图25中，示出另一个实施方式，其中电池显示为以片状方式集成到太阳能框架1010内。为了最大的太阳能效率，框架可以以45度或大约45度角布置。

在某些实施方式中，多个太阳能子电池都是3d打印的。

图26a-26c公开了是支撑各种构型的太阳能电池的太阳能框架的配置。

图27a-27d公开了支撑各种构型的太阳能电池的太阳能框架的配置。

图28a-28c公开了太阳能框架的微子电池的六边形构造。

图29和30是示出太阳能框架内的各种太阳能电池的照片。

在某些实施方式中，多个太阳能电池是双面太阳能电池，使得太阳能电池可以吸收直接的阳光和来自反射元件(其是镜子、板或镶钻板)的反射光。

在其它实施方式中，多个太阳能电池是单面太阳能电池，使得系统顶部上的顶部太阳能电池的吸收表面面向太阳，而底部太阳能电池的吸收表面面向反射元件。以这种方式，该系统可以捕获直射的阳光和来自反射元件的反射阳，从而在太阳能系统配置的相同表面积内更有效地吸收能量。

尽管已经关于本发明的优选实施方式对本发明进行了说明，但是应当理解，在不脱离以下所要求的本发明的精神和范围的情况下，可以做出许多其他可能的修改和变化。