用于发电的装置的制作方法

本发明涉及一种用于发电的装置，并且特别地但非排他地涉及一种包括光伏元件的装置。

背景技术：

室内空间的过热(例如通过大窗户接收阳光的空间)是可使用空调解决的问题。全球使用大量的能量来冷却室内空间。大部分电能是使用不可持续能源产生的，这越来越引起人们对环境的关注。

pct国际申请号pct/au2012/000778、pct/au2012/000787和pct/au2014/000814(由本申请人所有)公开了一种光谱选择性面板，其可用作窗格并且对于可见光大部分是透射的，但将入射光的一部分转移到面板的侧部，入射光的一部分在面板的侧部被光伏元件吸收以发电。所公开的面板与窗框集成在一起，窗框承载面板和光伏元件太阳能电池二者。

应当理解，在本文中引用任何现有技术出版物时，该参考文献并不意味着承认该出版物在澳大利亚或任何其他国家构成了本领域公知常识的一部分。

技术实现要素：

本公开提供了一种用于发电的系统，该系统包括：

至少两个相邻的光伏模块，每个光伏模块具有至少一个光伏电池，每个光伏模块具有端部，每个端部具有电耦合部分，该电耦合部分电耦合到至少一个光伏电池，每个光伏模块被配置为位于至少部分透射可见光的面板的周边附近；以及

连接器，其被配置为电耦合到相邻的光伏模块的电耦合部分。

术语“在面板的周边附近布置光伏模块”将被广义地解释为包括将光伏模块定位在与面板的周边附近相关联的结构上，但不一定在面板上。因此，光伏模块不需要连接到面板。

至少两个光伏模块中的至少一个可具有光子接收表面，并且可被布置用于定位在面板的边缘区域处，使得该光子接收表面基本平行于面板的光子接收表面。此外，至少两个光伏模块中的至少一个可具有光子接收表面，并且可被布置用于定位在面板的边缘区域处，使得该光子接收表面基本平行于面板的边缘表面。

连接器可具有第一连接区域和第二连接区域。第一连接区域可被配置为耦合到一个光伏模块的电耦合部分，并且第二连接区域可被配置为耦合到光伏模块的相邻的第二个光伏模块的电耦合部分。

在第一实施例中，连接器被构造为使得第一连接区域和第二连接区域处于相对于彼此固定的关系。第一连接区域和第二连接区域中的每一个的纵向轴向可相对于彼此以约0°至约180°的范围内的角度布置。例如，连接器可形成拐角连接器，其中，第一连接区域和第二连接区域相对于彼此以大致90°定位。拐角连接器可用于连接位于面板的拐角附近的相邻的光伏模块。当第一连接区域和第二连接区域相对于彼此以180°定位时，可形成平直式连接器。平直式连接器可用于沿直线连接光伏模块。

在第二实施例中，第一连接区域和第二连接区域例如通过铰链或枢轴点可枢转地彼此连接。可枢转的连接有助于允许相邻的光伏元件相对于彼此以多个角度(例如在约0°至约180°之间)定位。第一连接区域和第二连接区域可限定一平面，并且连接器可被布置为使得第一连接区域和第二连接区域在该平面内可枢转。可替代地，第一连接区域和第二连接区域在处于平坦(平直)配置时可限定一平面，并且连接器可被布置为使得当第一连接区域和第二连接区域相对于彼此枢转并且脱离平坦(平直)配置时，第一连接区域的平面横向于第二连接区域的平面。

在一些实施例中，第一连接区域和第二连接区域中的至少一个具有可延伸区域，该可延伸区域可相对于相应的连接区域移动。

在一些实施例中，至少两个光伏模块中的至少一个的一个或两个端部具有电耦合部分，该电耦合部分包括凹形耦合部分，并且连接器包括一个或多个相应的凸形连接部分，用于耦合到电耦合部分上的凹形耦合部分。可替代地或附加地，在一些实施例中，至少两个光伏模块中的至少一个的一个或两个端部具有电耦合部分，该电耦合部分包括凸形耦合部分，并且连接器包括一个或多个相应的凹形连接部分，用于耦合到电耦合部分上的凸形耦合部分。例如，光伏模块可在两端部均具有凹形或凸形连接部分，或者光伏模块可在一端部具有凸形连接部分而在另一端部具有凹形连接部分。

在一个实施例中，锁定器件被配置为将连接器锁定到来自相邻的光伏模块的一个或两个电耦合部分。在一个实施例中，连接器可被配置为利用过盈配合来耦合来自相邻的光伏模块的电耦合部分。在一个实施例中，连接器可依靠卡扣配合，从而防止在连接器连接到光伏模块时从光伏模块移除连接器。

在一个实施例中，每个电耦合部分包括负极端子和正极端子。在该实施例中，连接器被配置为连接来自相邻的光伏模块的相应的正极端子和负极端子。

光伏模块可包括cigs或cigs光伏电池，该光伏电池可以是柔性的。可替代地，光伏模块可包括基于si、cds、cdte、gaas、cigs或cis的光伏电池。光伏模块可具有大致500mm至1000mm的长度。

该系统的优点可能是，其允许预制模块化部件，然后将它们连接在一起，而与面板的尺寸无关。例如，如果光伏模块具有大致500mm的长度并且面板具有1000mm的宽度，则两个光伏模块可沿直线连接在一起以沿着面板的边缘附近的区域延伸。这样的布置可帮助防止浪费并且减少在例如窗户上安装光伏元件的成本，因为可能不需要定制长度的光伏元件。

本公开还提供了一种包括如上所述的系统的窗户面板。

本公开还提供了一种窗户面板，包括：

至少部分透射可见光的面板；以及

来自如上所述的系统的至少两个光伏模块和连接器；

其中，两个光伏模块在面板的周边附近彼此相邻定位，并且通过连接器彼此连接。

在一个实施例中，至少两个光伏模块沿着大致平行于面板的边缘的直线首尾相连地位于面板上。可替代地或附加地，在一些实施例中，两个光伏模块位于面板上，使得每个模块的纵向横向于彼此。在该实施例中，通过连接器连接的相邻的光伏模块的端部可位于面板的拐角附近。

窗户可包括多个光伏模块和位于面板的周边附近的多个连接器。

在一个实施例中，窗户呈集成玻璃单元的形式。

本公开还提供一种形成窗户面板的方法，包括：

在至少部分透射可见光的面板的周边附近布置两个或更多个光伏模块，每个模块具有两个端部，其中，每个端部具有电耦合部分；以及

将来自相邻的光伏模块的电耦合部分与连接器耦合。

提供两个或更多个光伏模块和连接器可通过提供如上所述的系统来执行。

本公开还提供了一种电连接器，该电连接器在使用中电连接相邻的光伏模块的端部，每个光伏模块包括至少一个光伏元件，该至少一个光伏元件电连接到模块的端部，其中，在使用中，光伏模块位于至少部分透射可见光的面板的周边附近，该电连接器包括：

主体，其具有第一连接区域和从第一连接区域延伸的第二连接区域，每个区域具有用于电连接相邻的光伏模块的端部的相应的连接部分，以及

锁定器件，其设置在第一连接区域和第二连接区域中的至少一个上，用于将连接区域锁定到相邻的光伏模块之一的一端部。

连接器可如上所述地定义。

附图说明

现将仅参照所附的非限制性附图通过示例来描述实施例：

图1示出了根据本公开的系统的实施例。

图2示出了连接器的一个实施例的平面图。

图3显示了图2中的连接器的不同取向。

图4显示了图2中的连接器的不同取向。

图5示出了连接器的另一实施例的平面图。

图6示出了连接器的另一实施例的平面图。

图7示出了连接器的另一实施例的平面图。

具体实施方式

图1中示出了用于发电的系统10的实施例。例如，可以以位于建筑物的(标准)窗框(未示出)内的窗格结构的形式来提供系统10。本领域技术人员将理解，装置10可应用于不同的结构，例如墙壁和屋顶等。

系统10具有多个光伏元件11a-11h，这些光伏元件位于面板16的周边18的附近的内侧。面板16至少部分透射可见光，并且在一些实施例中位于玻璃窗格中。光伏元件11b具有端部12b和14b，并且横向于光伏元件11a定位。来自光伏元件11b的端部12b与来自光伏元件11a的端部12a相邻定位。光伏元件11c沿着由光伏元件11b限定的相同的纵向轴线定位，使得端部12c与端部14b相邻定位以形成连结部24a。以该方式，元件11c沿着光伏元件11b的相同线性方向定位。

元件的每个端部(12a-h和14a-h)具有可与连接器接合的电耦合部分(未示出)。如将参照图2-7详细说明的连接器。

在一些实施例中，元件11a-11h直接固定到面板16，但在其他实施例中，元件11a-11h紧固到与面板16相关联的结构。这意味着元件11a-h并不是在所有实施例中均直接连接到面板16。例如，元件11a-h可位于与由面板16限定的平面间隔开的框架或支撑件上，使得元件11a-h和面板之间存在间隙。

除非上下文另有说明，否则用于描述光伏元件的端部的附图标记仅用于参考，并不将元件限制为任何一种特定的相对布置，在这种相对布置中，一个元件的一端部必须位于相邻元件的另一端部附近。

在图1的实施例中，元件11c的长度d¹与元件11b的长度d²相同，并且两个元件分别位于面板16的周边附近。然而，在一些实施例中，d¹和d²不相等。在一个实施例中，d¹和d²均为500mm。在一个实施例中，面板16的宽度d³为1181mm。在图1中，面板16的每一侧具有两个光伏元件，这些光伏元件首尾相连地位于连结部24a-d处，以在每一侧形成一定长度的元件。以该方式，系统10中的每个元件11用作预制的模块化单元，其中，可添加附加模块以提供所需长度的元件。

光伏元件11a-h形成在周边18附近的第一元件环。第二元件环由位于元件11a-h内侧的光伏元件13a-h形成。在图1的实施例中，元件13a-h中的每一个具有元件11a-h的相同长度。在一些实施例中，每个元件13a-h的长度彼此不同和/或不同于元件11a-h的长度。

元件11a-h和13a-h的位置不限于图1中的布置，并且可使用其他布置。例如，可仅使用一个元件环，即11a-h或13a-h。图1中的面板16是大体正方形的，但系统10可扩展到其他多边形形状，例如矩形、菱形、三角形、八边形等。

光伏元件11a-h和13a-h可以是相同类型，或者至少一些光伏元件可以是不同类型。例如，光伏元件可包括不同类型的半导体材料，诸如si、cds、cdte、gaas、cis或cigs中的一种或多种。在一个实施例中，每个元件包括柔性cigs光伏电池。每个元件具有相同的形状和结构会是有利的，因为这允许每个元件用作一个模块化单元。提供模块化单元可帮助简化例如具有用于发电的光伏元件的窗户元件的制造。

系统10还具有连接器20a。连接器20将来自光伏元件11a的端部12a电耦合到来自光伏元件11b的端部12b。尽管未在图1中示出，但连接器还在连结部24a处将来自光伏元件11b的端部14b电连接到来自光伏元件11c的端部12c。元件11a-h的第一环在面板16的拐角处与连接器20-20d连接，并且在连结部24a-d处与连接器连接。类似地，元件13a-h的第二环在拐角处与连接器22a-d连接，并且在连结部25a-d处与连接器连接。

在一些实施例中，系统10安装在窗户面板上。窗户面板可形成集成玻璃单元。光伏元件11和13可固定到集成玻璃单元的支撑结构。

连接器可具有另一电耦合部(未示出)，用于耦合到外部装置或电引线，并且所产生的电能可通过该电耦合部从该装置转移。

现将参照图2-7更详细地描述连接器的实施例。

图2示出了连接器50的一个实施例。连接器50具有主体，该主体具有第一连接段52形式的第一连接区域和第二段54形式的第二连接区域。第一段52和第二段54围绕枢轴点56可枢转地彼此连接。在一个实施例中，枢轴点56被设置为将第一段52和第二段54连接在一起的螺栓。可枢转的耦合部可具有或可不具有将第一段52和第二段54相对于彼此以可选择的角度取向锁定在一起的锁定机构。

第一段52和第二段54是大体细长的，并且分别具有纵向轴线58和60。由于第一段52和第二段54可相对于彼此枢转，因此在第一段52的纵向轴线58和第二段54的纵向轴线60之间形成角度θ¹。可通过将第一段52和第二段54朝向彼此或远离彼此旋转来调节角度θ¹。如图3所示，第二段54朝向第一段52顺时针旋转，使得角度θ³为大致90°。在图4中，第二段54远离第一段52逆时针旋转，使得θ²>θ¹。在一些实施例中，第一段52和第二段54可相对于彼此枢转，使得在第一段52和第二段54之间形成的角度在0°-180°之间变化。在一些实施例中，第一段52和第二段54能够相对于彼此枢转的量由限位挡块确定。例如，在一些实施例中，第一段42和第二段54可相对于彼此仅在约0°至约90°之间枢转。

使连接器具有可枢转连接允许连接器50连接相邻的光伏元件例如11a和11b的端部，而不管光伏元件之间的相对角度如何。这可使得在将系统安装在不同尺寸和形状的窗户上时具有更大的灵活性。例如，在图1中，当第一段52和第二段54相对于彼此以约90°定位时，连接器50可用作将端部12a和12b连接在一起的连接器20a，但当第一段52和第二段54相对于彼此以约180°定位时，连接器50也可用于在连结部24a处将端部12c和14b连接在一起。

在一些实施例中，图2-4上的连接器50可相对地枢转到页面内和页面外。这可以是连接器50的顺时针/逆时针旋转的补充。这种铰接可用于连接相邻的光伏元件，使得由光伏元件限定的平面横向于面板16的平面。

在图2至图4的实施例中，第一段52和第二段54中的每一个分别具有第一可延伸区域62和第二可延伸区域64。然而，在一些实施例中，第一可延伸区域62或第二可延伸区域64中仅一个设置在连接器50中，并且在一些实施例中，连接器不具有可延伸区域62和64。提供可延伸区域的优点在于其在相邻的光伏元件之间的连接区域中提供了更大的灵活性，从而容易地允许光伏元件相对于面板正确地定位。因此，可延伸区域允许系统10用于各种面板尺寸和形状，而不必修改光伏模块和/或连接器。

作为示例，当将图2中的连接器50的取向转换成图3所示的取向时，第二段54朝向第一段52顺时针旋转，第二可延伸区域64朝向第二段52缩回并且第一可延伸区域62远离第一段52延伸。

在一个实施例中，可延伸区域62和/或64与第一段52和第二段54可伸缩地布置。例如，第一段52和第二段54分别套接可延伸区域62和64，并且可相对于彼此滑动。在其他实施例中，可延伸区域62和/或64以及第一段52和/或第二段54被布置为板状结构，该板状结构可沿着每个结构的一个面相对于彼此滑动。在一些实施例中，可延伸区域62和/或64例如通过弹簧朝向延伸位置偏置。

能够分别通过可延伸区域62和64来调节第一段52和第二段54的长度，意味着连接器50可用于在各种位置处连接相邻的光伏元件。例如，在图1中，可延伸区域62和64延伸距离d⁴，使得连接器20a的第一段52和第二段54可绕过连接器22a的外周并且将端部12b连接到端部12a。可延伸区域有助于使连接器模块化，因为仅需要连接器50即可在各种位置处连接相邻的光伏元件。

连接器50在第一段52的端部53附近具有正极端子66和负极端子68。连接器50还在第一段54的端部55附近具有正极端子70和负极端子72。正极端子66与正极端子70电连通，而负极端子68与负极端子72电连通。

图2-4中的端子被描绘为虚线，因为技术人员将容易理解，端子可采取多种形式以允许电耦合到光伏元件11a-h和13a-h。下面对端子的一些实施例进行说明。

在一些实施例中，端子被设置为远离端部53和55延伸的金属引脚。在该示例中，连接器的每个耦合区域具有一对引脚，但本领域技术人员将理解，可替代地，每个耦合区域可具有另一数量的引脚。在这些实施例中，连接器50包括凸形耦合部分，并且在光伏元件11a-h和13a-h的端部12a-h和14a-h处的电耦合部分将具有可与凸形耦合部分接合的相应的凹形耦合部分。在一些实施例中，在端部12a-h和14a-h处的电耦合部分具有凸形耦合部分，并且连接器50上的端子具有凹形耦合部分。在一些实施例中，连接器50的一端具有凸形耦合部分，而另一端具有凹形耦合部分。在这些实施例中，在光伏元件11a-h和13a-h的一端处的一个电耦合部分将具有相应的凹形耦合部分，而光伏元件11a-h和13a-h的另一端将具有相应的凸形耦合部分。因此，在连接器50的端部53和55处的端子可以是凹形-凹形、凸形-凸形或凸形-凹形的。

在其他实施例中，连接器50上的端子均被设置为与光伏元件11a-h和13a-h的端部处的相应的导电平面接触的导电平面。在这些实施例中，每个平面的外表面彼此配合以允许光伏元件和连接器之间的电连通。

图2-4中的连接器50具有可相对于彼此旋转的段。然而，在一些实施例中，这些段相对于彼此固定。图5示出了连接器200的一个实施例，其中，第一段202和第二段204以基本彼此垂直的固定关系定位。端子208和206分别从第一段202和第二段204的端部205和206延伸。由于第一段202和第二段204彼此成直角固定，因此连接器200可用作例如拐角连接器，例如，如图1所示用作连接器20a。尽管在图5中未示出，但在一些实施例中，第一段202和第二段204中的每一个的端部区域可类似于连接器50的端部区域延伸，但并非在所有实施例中都需要。在一些实施例中，第一段202和第二段204的一部分彼此成一体。

在所描述的实施例的变型中，连接器100可具有基本正方形的矩形形状，如线203’和205’示意性所示。

图6示出了连接器150的另一实施例。在该实施例中，第一段152和第二段154共享共同的纵向轴线，其中，端子156和158从第一段152和第二段154的相应端部155和157远离彼此延伸。由于端子156和158沿着相同的纵向轴线远离彼此延伸，因此连接器150是平直式连接器，即在连结部24处使用的连接器。尽管在图6中未示出，但在一些实施例中，第一段152和第二段154中的每一个的端部区域可类似于连接器50的端部区域延伸，但并非在所有实施例中都需要。

尽管描述了平直式连接器(例如150)和直角式连接器(例如200)，但本公开不限于这些固定连接器，而是延伸到具有约5°至约180°的任何固定角度的连接器。例如，连接器可以是基本t形的，用于在三个端部处连接到其他连接器。

图7中示出了连接器的另一实施例。连接器100由具有八面体轮廓的主体形成。第一面102形式的第一连接区域具有可延伸区域102a，该可延伸区域102a可沿着基本垂直于第一面102的平面延伸的纵向轴线102b远离或朝向面102移动。可延伸区域102a的功能类似于来自连接器50的可延伸区域62和64。第一面102具有端子112和114。端子112和114类似于连接器50中的端子。

第二面104形式的第二连接区域位于第一面102附近，并且具有可沿轴线104b移动的可延伸区域104a。类似地，第三面106、第四面108和第五面110分别彼此相邻定位，并且分别具有各自的可延伸区域106b、108b和110b以及相关联的轴线106b、108b和110b。

每个面的轴线相对于相邻的面大致45°定位。例如，轴线102b和轴线104b相对于彼此大致45°定向。具有八面体连接器意味着单个连接器可使用多种连接角度。例如，如果第一光伏元件的一端部连接到面102，则相邻的第二光伏元件的一端部可连接到面104、106、108或110，使得第二光伏元件随后将取决于第二光伏元件连接到的面，相对于第一光伏元件沿着分别为45°、90°、135°或180°的轴线延伸。为了使连接器100在面板16的拐角处用作连接器20a，相邻的光伏元件将随后通过第一面102和第三面106电连接在一起。类似地，为了使连接器100在连结部24处用作连接器，相邻的光伏元件将通过第一面102和第五面110电连接在一起。

尽管在图7中描述了八边形，但连接器可具有多边形面形式的任意数量的连接区域，例如六边形或正方形。

不管连接器50、100、150或200中的具体端子设计如何，连接器的端子通常能够承受>1a以及<50vdc的电气负载，但具体负载将取决于系统10的电路设计。

连接器50装配有锁定器件(未示出)，用于将第一段52和第二段54中的至少一个锁定到光伏元件11的端部(12或14)。在一些实施例中，连接器100、150和200类似地装配有锁定器件。在一些实施例中，锁定器件包括：过盈配合，例如压配合，其中，凸形部分相对于凹形部分过大；和/或卡扣配合，其中，连接器50或端部12或14之一具有可与防止从端部12或14移除连接器50的相应特征接合的特征。在一些实施例中，锁定器件允许通过脱离锁定特征而从端部12或14移除连接器50。锁定器件还包括一带孔，螺栓可插入该带孔中，以将连接器用螺栓固定到光伏元件的一端部。

连接器是大体平坦的，并且连接区域可具有几毫米或更小的厚度。此外，连接器的连接区域的宽度可在1-5mm、5-10mm、10-15mm、15-20mm、20-25mm和25-30mm、30-40mm、40-50mm和50-60mm或更大的范围内。

连接器50、100、150和200通常由非导电材料制成。由于使用中的连接器位于面板(例如窗户)的周边附近并且将暴露于紫外光，因此在一些实施例中，连接器50由抗紫外线聚合物制成。

为了将系统10安装在例如窗户上，使用所需数量的连接器(例如连接器50)将光伏元件11a-h和13a-h中的每一个彼此连接，然后将组装的环附接到窗户的周边附近。然而，在一些实施例中，首先通过沿直线将相邻的光伏元件(例如，元件11c和11b)与平直式连接器组合来形成线性部分以形成平直式元件模块。之后，将平直式元件模块定位在窗户上，然后使用拐角连接器将平直式元件模块连接在一起。

本发明所属领域的技术人员将理解，可在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行许多修改。

在所附权利要求和前面的描述中，除非上下文由于表达语言或必要的含义而另有要求，否则词语“包括”或诸如“包括有”或“包括了”的变体以包含性的含义使用，即，在各种实施例中指定了所陈述的特征的存在，但不排除其他特征的存在或增加。