专利名称：带有用于安装太阳能电池板的框架的太阳能模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于将太阳能电池板安装到一结构的太阳能模块框架。
背景技术：
太阳能技术试图将来自太阳的能量转换成电力并且降低对于传统电力源例如化 石燃料的需求。在具有适度气候的区域以及具有冬季气候的区域中，存在对于可更新能源 的需求。太阳能电池将阳光转换成直流电。通常，多个太阳能电池位于其中之一透光的基 板或者薄板之间，并且在其间带有太阳能电池的板被形成为太阳能电池板。这种太阳能电 池板通常具有用于操纵和用于在屋顶或者其他结构上安装的方便的尺寸，并且这种太阳能 电池板通常具有矩形形状。太阳能电池板通常是稍柔性的并且通常设于支撑框架中。使用开放通道设计的传 统框架允许当处于例如来自风或者积雪的载荷下时框架的构件弯曲和/或扭曲。风和雪载 荷能够损坏太阳能电池板。在矩形太阳能电池板的较短侧上安装的太阳能模块产生太阳能电池板的长度范 围。这种布置当处于载荷下时在范围中心处发生向下偏移以及框架扭曲和/或伸展。当部 分太阳能电池板由于框架的扭曲或者伸展而离开或者脱离框架时，在太阳能电池板上的载 荷可以引起框架失效。这种失效还经常损坏太阳能电池板，从而要求更换太阳能电池板。结构例如屋顶并不总是均勻的，具有不规则性，这要求另外的安装步骤，例如，在 框架中钻出另外的孔以安装太阳能模块。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种带有用于安装到结构的框架的太阳能模块。需要 例如能够根据IEC61215第二版标准承受风和雪载荷而不失效并且同时相对于传统框架不 会增加太阳能模块重量的框架。还需要在安装期间提供灵活性以允许结构中存在不规则性 的框架，例如无需在框架中钻出另外的孔。利用用于安装太阳能电池板的框架实现了本发明的这些和其他目的，该框架包括 具有横向于长度的基本三角形截面的至少一个管状构件。该管状构件包括基本垂直地连接 到横跨元件的竖立元件以及从竖立元件和横跨元件延伸的桁架元件。该框架包括与管状构 件相组合以接纳太阳能电池板的至少一部分或者一个构件的凸缘。根据本发明的特定实施例，带有框架的太阳能模块按至少大约两倍并且更加特别 按大于大约2. 6倍超过传统设计的强度。总体强度包括特别地在中心处抵抗弯曲或者弓 曲，以及在载荷下的扭曲，这能够减少框架构件伸展和太阳能模块失效。改进的框架强度能够超过关于风和雪载荷的IEC61215第二版标准的要求。据本发明的特定实施例，桁架元件具有弯曲或者弓形轮廓或者形状。相对于竖立 元件和横跨元件，这个弯曲轮廓可以包括凸形、凹形和/或凸形和凹形区段或者区段的组 合。通常，凸形区段能够具有例如相比竖立元件更加靠近横跨元件的膝部或者拐点。该框架可以包括其他构件，例如矩形形状构件。该框架可以围绕或者沿着太阳能 电池板的周边安装。太阳能电池板可以包括太阳能电池、透明层和衬底层。太阳能电池板 通常但是并不是必要地是矩形的。框架构件可以具有任何适当的尺寸，例如大约0. 5mm到大约2. 5mm的壁厚、大约 30mm到大约80mm的高度和大约IOmm到大约45mm的宽度。可选地，该框架可以沿着框架、凸缘和/或太阳能电池板的至少一部分包括密封 剂。密封剂挡水并且可以增加太阳能模块的结构刚度。横跨元件可以沿着框架构件长度的至少一部分形成连接通道，以将锚固件的至少 一部分接纳或者滑动到构件中并且将其附接到结构。连接通道能够提供安装而不需要在框 架中和/或通过框架钻出另外的孔，以例如补偿从非平坦屋顶的错位。例如通过朝着用于 接合锚固件的墙壁或者其他适当的结构保持锚固件的端头，该连接通道可以防止锚固件轴 向旋转。该框架的构件可以包括在框架构件上或者在框架构件内的至少一个附接突起，以 接纳至少一个紧固器，例如锥形螺钉。附接突起有助于例如在形成太阳能电池板的角部的 对接接头或者搭接接头处联接或者配合框架构件。在制造和安装期间能够有效地制成对接 接头。该框架可以进一步包括从连接通道接纳锚固件并且安装到结构的安装轨道。相对 于太阳能电池板，能够以端部安装方位或者中部安装方位布置安装轨道。本发明还包括一种例如布置成行和/或列的、设置在结构上的太阳能模块的阵 列。本发明的其他方面包括一种锚固太阳能模块的方法，包括提供带有具有连接通道的框 架的太阳能模块，将至少一个锚固件的一部分滑动到连接通道中并且将该至少一个锚固件 连接到结构。根据本发明的其他实施例，该框架包括用于将太阳能电池板安装到结构的挤压构 件。该挤压构件包括布置成形成基本三角形形状的一系列的直线部分和弧形部分。该挤压 构件还可以包括形成例如用于接纳紧固器的一部分的c形体的弯曲指部。可选地，该框架 还可以沿着外侧周边包括例如大约0. 5mm到大约1. 5mm深并且大约5mm到大约15mm宽的凹槽。
参考附图根据以下详细说明能够更好地理解本发明的以上以及其他特征和目的， 其中图1是根据本发明一个实施例的太阳能模块的顶截面视图；图2是根据本发明一个实施例的管状构件的侧截面视图；图3是根据本发明一个实施例的矩形构件的侧截面视图；图4是根据本发明一个实施例的太阳能模块的局部侧截面视图5是根据本发明一个实施例的太阳能模块的阵列的顶视图；并且图6是根据本发明一个实施例的挤压构件的侧截面视图。
具体实施例方式如在图1中所示，本发明涉及包括用于保持或者安装太阳能电池板12的框架10 的太阳能模块14。太阳能模块14可以包括任何适当的器件或者机构，以将电磁辐射转换或 者转变成电力。电磁辐射广义上包括可见光、红外线、紫外线和/或诸如、例如从星星发射 的电磁光谱的任何其他部分。电力广义上包括用于传输、存储和/或工作的直流电、交流电、低电压、高电压和/ 或电子的任何其他适当的移动。经常，太阳能模块14产生可以例如被逆变器转换成交流电 的直流电。如在图1和4中所示并且根据本发明的特定实施例，太阳能模块14通常包括太阳 能电池板12。太阳能电池板12可以包括太阳能电池56或者光电二极管、透明层58或者顶 盖、衬底层60或者底板、粘结剂、二极管、电线或者线束、电连接器或者插头、焊接接头、蓄 电池和/或用于发电的任何其他适当的物体或者构件。太阳能电池板12能够具有任何适当的尺寸和/或形状。太阳能电池板12的典型 尺寸范围可以从几分之一米到几米，诸如，例如具有大约0. 5m到大约3m的宽度和大约Im 到大约5m的长度的长方形。通常，太阳能电池板12能够由一个人搬运或者操纵而不需要 另外的动力升降设施。太阳能电池板12的尺寸能够是各种因素的函数，所述因素包括但是 不限于材料强度、材料成本、天气、位置和任何其他可变冲击设计。根据本发明的特定实施 例，太阳能电池板12能够是大约0. 75m到大约1. Im乘大约1. 5m到大约1. 7m。根据本发明 的其他实施例，太阳能电池板12能够是大约1. 7m乘大约1. 0m。太阳能电池56可以包括而不限于单晶硅、多晶硅或者多晶体硅、硅带、无定形硅、 碲化镉、薄膜和/或用于转化电磁辐射的任何其他适当的光伏形式或者元件。通常，能够以 串联和/或并联配置在太阳能电池板12内布置任何适当数目的太阳能电池56。根据本发 明的特定实施例，太阳能电池板12包括六十个太阳能电池56。根据本发明的其他实施例， 太阳能电池板12包括七十二个太阳能电池56。透明层58包括至少一部分，该至少一部分能够透过用于由太阳能电池56捕集或 者转换的、至少相当数量的期望波长的电磁辐射。用于透明层58的材料可以包括玻璃、塑 料和/或任何其他适当的透射性物质。通常，在破裂或者失效之前，透明层58能够承受一 定的偏移或者弯曲。根据本发明的特定实施例，透明层58包括浮法玻璃。衬底层60可以包括金属、塑料、层压板、木头构件和/或任何其他适当的材料以至 少部分地隔离太阳能电池板12。根据本发明的特定实施例，衬底层60能够是任何适当的 金属薄片，例如铝(Al)和/或聚合材料，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、高密度聚乙烯 (HDPE)、聚丙烯(PP)、Tedlar 、Teflon 、Tefzel 和/或任何其他适当的氟化薄膜。衬 底层60可以包括层叠或者分层结构，诸如，例如Tedlar /PET/ Tedlar 和/或Tedlar ,/ Al/Tedlar 。适当的粘结剂材料或者胶水可以用于联接或者层叠透明层58和/或衬底层60与 太阳能电池56。通常，粘结剂材料能够承受太阳能电池板12的工作温度范围并且能够至少是耐湿的。如在图1中所示并且根据本发明的特定实施例，太阳能模块14可以包括框架10。 通常，框架10保持、安装、固定和/或安置太阳能电池板12的至少一部分。根据本发明的 特定实施例，框架10围绕太阳能电池板12的周边延伸、界定和/或遵循所述周边。框架10 通常至少赋予太阳能模块14 一定的结构刚度并且可以提供方便的安装或者锚固点，以将 太阳能模块14固定、附接或者锚固到结构16，如在图5中所示。框架10还可以从结构16 的表面升高或者抬高太阳能模块14，以例如允许用于冷却太阳能电池56的空气循环并且 由此改进太阳能电池56的效率和/或可靠性。根据本发明的特定实施例的框架10以高达20%的程度满足或者超过IEC61215第 二版标准，同时与未示出的传统框架相比，太阳能模块14的质量无显著增加或者总体尺寸
无显著变化。符合IEC61215第二版标准允许太阳能模块14承受例如来自风和/或积雪的载荷 而不发生构件失效，因为框架构件仅仅发生最小程度的扭曲或者弯曲。根据本发明的特定 实施例，当端部安装时，框架10承受例如来自风载荷的至少2400Pa的压力。根据本发明的 其他实施例，框架10承受例如来自雪载荷的至少5400Pa的压力。太阳能模块框架在载荷或者负担下的典型失效机制包括向下偏移或者弓曲并且 包括框架构件、特别地长度构件的扭曲或者弯曲。构件扭曲可以导致伸展或者增加框架宽 度，直至太阳能电池板12的至少一部分从框架10的凸缘22的至少一部分脱离或者突出。用于框架10的适当的材料可以包括铝、铝合金、钢、不锈钢、合金、聚合物、增强聚 合物合成物和/或任何其他适当的比较轻质并且耐用的物质。材料能够被进一步处理，诸 如，例如被涂漆、电镀、粉末涂覆、阳极电镀和/或任何其他适当的技术，以改进框架10的形 式和/或功能。根据本发明的特定实施例，框架10包括6005-T5、6061-T6和/或6063-Τ6 招合金ο搭接接头、对接接头38、燕尾接头、榫眼和榫头接头、斜角接头和/或任何其他适 当的联接可以从相同或者不同的成形构件形成框架10。根据本发明的并且图1所示的特定 实施例，至少由局部对接接头38制成或者构造框架10的角部，在此处一个构件的端部与另 一构件的一侧相组合地接触和/或配合。对接接头38可以允许以最少的劳动快速地制造 框架10。而且，对接接头38能够允许从构件排放湿气，以防止由于冰冻和/或腐蚀而引起 损坏。框架10形成可以包括紧固器36，诸如，例如螺钉、螺栓、螺母、销钉、垫圈、铆钉、素 坯、水泥、胶水、环氧树脂、焊点和/或任何其他适当的机械或者化学附接机构的角部或者 转角。根据本发明的特定实施例，紧固器36在框架10的每一个角部处包括至少两个机器 螺钉。紧固器36可以是沉降式的，以减小从框架10突出，以例如形成光滑的周边。如在图4中所示并且根据本发明的特定实施例，可以在框架10的至少一部分中、 在该部分之上、围绕该部分和/或在该部分与太阳能电池板12的至少一部分之间进一步借 助于填缝、胶水、粘结密封剂62和/或其他衬垫材料将太阳能电池板12设置在框架10中。 典型的粘结密封剂62可以包括丁基聚合物、硅烷聚合物、改性的硅烷聚合物、硅树脂聚合 物、氨基甲酸酯聚合物和/或任何其他适当的相对不透水的物质。粘结密封剂62可以包括 防水性质、粘着或者附接性质并且还可以包括结构功能性，以例如改进太阳能模块14的雪和/或风载荷水平。通常，框架10包括具有横向于长度截取截面的一个或者多个构件。用于框架构件 的通常的制造方法可以包括铸造、挤压、铣削、机加工、冲压、压制、模制和/或任何其他适 当的大规模生产工艺。根据本发明的特定实施例，框架10包括挤压铝构件。框架构件能够具有执行框架10的期望的功能所需要的任何尺寸或者形状。通常 但是并不是必要地，框架构件具有基本等于太阳能电池板12的一侧的长度。根据本发明的 特定实施例，框架构件具有大约30mm到大约80mm的高度和大约IOmm到大约45mm的宽度。 根据本发明的其他实施例，框架构件具有大约50mm的高度和大约26. 5mm的宽度。框架构件可以具有带有任何适当的厚度或者尺寸的壁部。根据本发明的特定实施 例，框架构件具有大约0. 5mm到大约2. 5mm的厚度。根据本发明的其他实施例，框架构件具 有大约1. 3mm到大约1. 9mm并且更加具体地大约1. 57mm的厚度。通常，框架构件的外侧角部能够被圆化、平滑化、圆角化、倒角和/或保持是锐利 的。类似地，构件的内侧角部能够被圆化、平滑化、圆角化、倒角和/或保持是锐利的。根据 本发明的并且如在图6中所示的特定实施例，锐利角部例如在大约0. 40mm半径中断开或者 例如以大约1.0乘大约1.0被倒角。通常，平缓的角部减小了在制造过程期间产生的残余 应力或者应力梯级。另外地，例如通过提供不带能够引起划伤的锐利边缘的表面，平缓的角 部能够在安装、操作和/或维护期间改进材料操纵的安全性。根据本发明的特定实施例，框架构件包括带有人机学设计或者形状的截面，以进 一步有助于框架构件的夹持和操纵，诸如，例如凹部、凸脊和/或隆起。如在图1-4中所示并且根据本发明的特定实施例，框架10的构件可以包括管状构 件18和矩形构件20。不同形状的框架构件的组合能够便于制造、安装和/或降低太阳能模 块14的成本。如在图2中所示并且根据本发明的特定实施例，管状构件18通常但并不是必要地 形成闭合截面。管状构件18可以包括三角形、基本三角形或者大致三角形的截面。如在这 里所使用地，三角形指的是任何相对三侧的形状或者构形。三角形形状能够提供与开放通 道形状相比改进的载荷承受强度和/或减小管状构件18的扭曲或者扭转运动。管状构件 18通常能够特别地沿着太阳能电池板12的长度并且如在图1中所示赋予框架10结构刚 度。如在图2中所示并且根据本发明的特定实施例，为了习惯和说明，当太阳能电池 板12附接到框架10时，管状构件18可以包括相对于太阳能电池板12沿着竖直、大致竖直 和/或基本竖直的方位延伸的至少一个竖立元件24。竖立元件24能够具有在上面关于框 架10的构件描述的任何物理特征和/或尺寸。通常但是并不是必要地，竖立元件24例如 作为大致三角形形状的一侧形成直线、大致直线、基本直线和/或笔直的截面区段。如图2进一步所示并且根据本发明的特定实施例，为了习惯和说明，当太阳能电 池板12被附接到框架10时，管状构件18可以包括相对于太阳能电池板12沿着水平、大致 水平和/或基本水平的方位延伸的至少一个横跨元件26。横跨元件26能够具有在上面关 于框架10的构件描述的任何物理特征和/或尺寸。通常但是并不是必要地，横跨元件26 例如作为大致三角形形状的一侧形成直线、大致直线、基本直线和/或笔直的截面区段。竖立元件24和横跨元件26可以在任何适当的位置中并且以任何适当的角度连接或者接触。根据本发明的特定实施例，竖立元件24和横跨元件26可以例如以形成直角或 者近似直角三角形的顶点的垂直、大致垂直或者基本垂直的连接近似地形成直角。如图2进一步所示并且根据本发明的特定实施例，为了习惯和说明，当太阳能电 池板12被附接到框架10时，管状构件18可以包括相对于太阳能电池板12沿着斜向、大致 斜向和/或基本斜向的方位延伸的至少一个桁架元件28。桁架元件28能够具有在上面关 于框架10的构件描述的任何物理特征和/或尺寸。通常但是并不是必要地，桁架元件28例 如作为大致三角形形状的一侧形成直线、弓形和/或笔直和弯曲的截面区段的组合之一。桁架元件28可以在任何适当的位置处并且以任何适当的角度与竖立元件24和横 跨元件26中的至少一个连接或者接触。根据本发明的特定实施例，桁架元件28与竖立元 件24和横跨元件26连接以形成三角形的斜边或者类似斜边的一侧。桁架元件28基本上 特别地沿着管状构件18的长度赋予管状构件18结构刚度。根据本发明的特定实施例并且如在图2中所示，桁架元件28具有成型(profiled) 或者弯曲形式。弯曲形式可以包括相对于竖立元件24和/或横跨元件26的凹形形状、凸 形形状30和/或凹形和凸形形状30的组合。根据本发明的特定实施例，如在图2中所示， 桁架元件28形成凸形形状30。通常但是并不是必要地，凸形形状30包括至少一个膝部32或者拐点，在此处轮廓 形状相对于一个或者多个离散的或者不同的点改变。膝部32能够形成具有任何适当的尺 寸和/或形状的隆起或者基本园丘状的形状。膝部32可以沿着或者相对于桁架元件28位 于任何位置处。根据本发明的特定实施例，膝部32沿着桁架元件28比竖立元件24更加靠 近或者更加接近横跨元件26就位或者定位，例如从桁架元件28接触横跨元件26之处开始 沿着桁架元件28的距离的大约五分之一到大约二分之一，或者例如这个距离的大约五分 之一到大约五分之二，或者例如这个距离的大约三分之一就位或者定位。根据本发明的特 定实施例，膝部32具有大约10度到大约85度并且更加特别地大约30度的弯曲。通常，膝 部32从在管状构件18内的点算起能够具有大约IOmm到大约70mm、更加特别地大约30mm 的半径。管状构件18可以包括从截面延伸的具有任何适当的尺寸和/或形状的、一个或者 多个凸唇、凸起和/或凸脊，以例如帮助将管状构件18附接或者安装到结构16。管状构件18可以包括与管状构件18相组合的至少一个凸缘22以接纳太阳能电 池板12的至少一部分。凸缘22能够为太阳能电池板12形成凹槽、凸唇、通道、凹部、边缘、 夹子和/或任何其他适当的保持或者锚固结构。根据本发明的特定实施例，凸缘22包括通 向框架10的内侧的两侧或者三侧通道，从而在或者沿着太阳能电池板12的周边安装。凸缘22的深度或者顶部到底部距离可以通常适合和/或允许太阳能电池板12的 厚度形成，例如摩擦或者过盈配合。可替代地，凸缘22可以允许如以上所讨论的另外的衬 垫和/或粘结密封剂62。凸缘22能够具有任何适当的宽度或者侧面到侧面尺寸。根据本 发明的特定实施例，凸缘22的宽度是大约5mm到大约22mm。根据本发明的其他实施例，沿 着凸缘22的水平方向，凸缘22的宽度是大约11mm，如在图2_3中所示。如在图2中所示并且根据本发明的特定实施例，管状构件18可以包括至少一个附 接突起34。附接突起34能够具有任何适当的尺寸和/或形状以有助于或者保持框架10的 构件的附接或者联接。附接突起34可以延伸或者沿着框架10的构件长度的至少一部分。根据本发明的特定实施例，附接突起34接纳紧固器36的至少一部分。诸如，例如在紧固器 36的螺纹与附接突起34的壁相互作用以形成连接之处，附接突起34能够具有基本正方形 形状和近似为紧固器36的直径的宽度。附接突起34可以在制造或者安装期间被攻丝和/或形成螺纹，但是通常能够在组 装期间被紧固器36例如利用锥形螺钉切割。附接突起34不限于笔直的或者方形的形状而 且还可以包括弯曲形式。附接突起34可以相对于管状构件18位于任何位置处，特别地沿 着截面形状的外侧和/或内侧。根据本发明的特定实施例，至少两个附接突起34大致上位 于大致三角形形状的顶点处。通过特别地关于扭曲作用力增强和/或加劲管状构件18，附 接突起34可以进一步改进框架10的结构刚度。矩形构件20可以包括任何适当的尺寸和形状，特别地用于与管状构件18互补和 /或配合。如在图2中所示并且根据本发明的特定实施例，矩形构件20包括具有可以由横 向构件进一步加强的侧面的大致矩形截面。当形成接头或者联接时，横向构件还可以帮助 或者有助于紧固器36。矩形构件20通常但是并不是必要地形成闭合形状。矩形构件20可以具有以上关于框架10的构件讨论的任何细节和/或特征。根据 本发明的特定实施例，矩形构件20的截面可以具有大约Ilmm的宽度和大约50mm的高度。如以上关于管状构件18所讨论的那样，矩形构件20可以沿着长度的至少一部分 包括至少一个凸缘22和/或至少一个附接突起34。矩形构件20可以包括一个或者多个从 截面延伸的凸唇、凸起和/或凸脊，以例如帮助将矩形构件20附接或者安装到结构16。如 以上所讨论的那样，可以沿着太阳能电池板12的宽度使用矩形构件20，以例如与管状构件 18形成对接接头38。图4示出例如在具有奇数侧的太阳能电池板12中可以发生的、带有与矩形构件20 相对的管状构件18的太阳能模块14的一个实施例。根据本发明的特定实施例并且如在图4中所示，管状构件18可以包括沿着长度的 至少一部分并且通常但是并不是必要地由和/或在横跨元件26中形成的至少一个连接通 道40。通常，锚固件44的至少一部分能够沿着连接通道40滑动或者移动。连接通道40的 滑动特征能够允许在安装和现场建造时的灵活性和/或适配性，例如当在结构16上应对不 规则的屋顶时。连接通道40可以节省大量的劳动成本，同时避免在框架10中钻削另外的 孔。连接通道40还可以向框架10的构件提供另外的结构和/或增强特征，以例如改进抗 扭性或者强度。根据本发明的特定实施例，连接通道40防止锚固件44相对于框架10轴向旋转。 能够利用连接通道40的形状例如利用壁42防止旋转，以停止六角头螺栓的端头在连接通 道40中转动并且消除对于用于夹持螺栓头的扳手的需求。锚固件44可以包括在上面关于紧固器36描述的任何物体或者材料和/或可以包 括专门地适于连接通道40的特定外廓的异形形状。根据本发明的特定实施例，锚固件44 包括不锈钢或者任何其他适当的耐腐蚀材料。本发明可以进一步包括一个或者多个安装轨道48。安装轨道48可以包括任何适 当的尺寸和/或形状，诸如，例如盒子、通道、管子、杆和/或任何其他适当的附接形式。根 据本发明的特定实施例并且如在图4中所示，安装轨道48具有I形。I形可以通过将一个 太阳能模块14设置在例如用于接纳锚固件44的竖直腹板的每一侧上而允许相互靠近地安装太阳能模块14。如在图1中所示并且根据本发明的特定实施例，太阳能模块14的框架10可以包 括一个或者多个端帽64或者角部零件。端帽64能够具有任何适当的尺寸和/或形状，以 防止湿气和/或碎屑在框架构件的一部分内、特别在形成对接接头38的构件的一部分内积 聚。端帽64可以包括至少一个排泄孔或者孔隙，以例如允许从框架10排放凝结物。端帽 64能够由任何适当的材料例如注塑塑料制成。根据本发明的特定实施例，端帽64能够被至少部分地推入或者插入端部框架10 的两侧，例如在对接接头38处的矩形构件20中。通常，端帽64减轻了或者消除了锐利角 部、隐藏了紧固器36，并且改进了美观性，例如围绕太阳能模块14保持凹槽98。多个或者多重太阳能电池板14可以以任何适当的数目或者布置而安装到结构 16，以形成阵列46。阵列46可以包括在安装轨道48上设置的太阳能模块14。通常，阵列 46的设计可以试图扩大在结构16上的太阳能模块14的数目。针对热膨胀和/或排水公 差，太阳能模块14可以相互抵靠。可替代地，可以在太阳能模块14之间保留空间或者间隙， 以例如允许人员沿着屋顶到达。经常，但是并不是必要地，例如在屋顶上能够以行和/或列 的栅格的形式安装太阳能模块14的阵列46。如在图5中所示并且根据本发明的特定实施例，能够相对于安装轨道48以端部安 装方位50或配置来布置太阳能电池板14。关于给定数目的太阳能电池板14，端部安装方 位50能够允许最小数目的安装轨道48。通常，但是并不是必要地，端部安装方位50包括基 本沿着屋顶排水的方向安置安装轨道48，以防止积水或者蓄水。能够跨过安装轨道48和框架10沿着长度方向和/或宽度方向放置或者安装太阳 能模块14，以利用锚固件44锚固安装轨道48。根据本发明的特定实施例，端部安装方位50 沿着宽度或者更短一侧支撑太阳能模块，从而产生太阳能模块14的长度范围。端部安装方 位50例如可以包括通过沿着长度方向与安装轨道轨道48交迭而在管状构件18或者矩形 构件20处进行附接。可替代地，还在图5中示出中部安装52或者中部安装配置。中部安装52能够沿 着太阳能模块14的长度或者宽度的任何适当的内部位置定位或者安置安装轨道48，诸如， 例如距每一个宽度边缘为长度的大约四分之一到大约三分之一定位或者安置安装轨道48。 关于给定数目的太阳能电池板14，中部安装方位52可能包括比端部安装方位50更多的安 装轨道48。根据本发明的特定实施例并且如在图4中所示，用于安装太阳能电池板12的框架 10可以进一步包括至少一个托架54或者支脚。通常但是并不是必要地，托架54包括用于 相对于结构16安置安装轨道48的调节和/或整平能力。托架54能够具有任何适当的尺 寸和/或形状，例如大致上为T形。本发明还涉及一种利用具有连接通道40的框架10将太阳能模块14安装到结构 16的方法。该方法包括滑动、插入、沿其移动和/或将锚固件44的至少一部分接合到连接 通道40中并且紧固、固紧、连接和/或任何其他适当的作用以将框架10固定到或者设置在 结构16。根据本发明的特定实施例并且如在图6中所示，框架10的侧段或者侧轨可以包括 用于例如沿着长度方向将太阳能电池板12安装到一结构16的挤压构件68。如在图6中所示，挤压构件68的截面可以具有基本上双开放通道结构和作为三角形、基本三角形或者大 致三角形外廓的一部分的界定的或者闭合的结构。当参考图6提及挤压构件68的一些部分的尺寸、形状和相对方位例如角度时，这 种对于这种部分的尺寸、形状和相对方位的提及是关于截面给出的，如在图6中所示。挤压构件68可以包括具有一定长度、第一端部和第二端部的第一直线部分70。第 一直线部分70可以竖直地、大致竖直地和/或基本竖直地延伸。挤压构件68可以进一步包括具有一定长度、第一端部和第二端部的第二直线部 分72，其中，第二直线部分72的第一端部可以从第一直线部分70的第二端部垂直、大致垂 直和/或基本垂直地延伸，并且可以具有第一直线部分70的长度的大约八分之一到大约二 分之一的长度。根据本发明的特定实施例，第二直线部分的长度72可以是第一直线部分70 的长度的大约五分之一。第三直线部分74可以具有一定长度、第一端部和第二端部，其中在第一直线部分 70上大约第二直线部分72以下太阳能电池板12的厚度的一点处，第三直线部分74的第一 端部能够从第一直线部分70垂直、大致垂直和/或基本垂直地并且沿着与第二直线部分72 相同的方向延伸。第三直线部分74可以具有与第二直线部分72的长度大约相同的或者不 同长度。挤压构件68可以进一步包括具有一定长度、第一端部和第二端部的第四直线部 分76，其中第四直线部分76的第一端部能够从第三直线部分74的第二端部延伸，并且可以 相对于第一直线部分70和第三直线部分74形成内部锐角和/或钝角，并且第四直线部分 76可以具有第一直线部分70的长度的大约八分之一到大约四分之三的长度。根据本发明 的特定实施例，第四直线部分76具有第一直线部分70的长度的大约二分之一的长度。第一弧形部分78可以具有一定长度、第一端部和第二端部，其中第一弧形部分78 的第一端部能够从第四直线部分76的第二端部延伸并且可以朝向第一直线部分70弯曲， 直至第一弧形部分78的第二端部平行、大致平行和/或基本平行于第一直线部分70。第一 弧形部分78可以具有第一直线部分70的长度的大约十分之一到大约四分之三的长度。根 据本发明的特定实施例，第一弧形部分78的长度是第一直线部分70的长度的大约五分之 一。第一弧形部分78的长度，如在图6中所示，包含例如从第四直线部分76的第二端部到 第五直线部分80的第一端部的弯部或者曲部。第五直线部分80可以具有一定长度、第一端部和第二端部，其中第五直线部分80 的第一端部能够从第一弧形部分78的第二端部垂直、大致垂直和/或基本垂直于第一直线 部分70地延伸，并且第五直线部分80的第二端部可以联接在第一直线部分70上在图6中 未示出的一点。第五直线部分80能够具有小于、大于或者等于第一直线部分70的长度的 长度。根据本发明的特定实施例，第五直线部分80的长度可以是第一直线部分70的长度 的大约二分之一。挤压构件68可以进一步包括具有一定长度、第一端部和第二端部的第六直线部 分82，其中第六直线部分82的第一端部可以从第一弧形部分78的第二端部平行、大致平行 和/或基本平行于第一直线部分70延伸，并且第六直线部分82可以具有第一直线部分70 的长度的大约十分之一到大约四分之三的长度。根据本发明的特定实施例，第六直线部分 82的长度可以是第一直线部分70的长度的大约五分之一。
第七直线部分84能够具有一定长度、第一端部和第二端部，其中第七直线部分84 的第一端部可以从第六直线部分82的第二端部垂直、大致垂直和/或基本垂直于第六直线 部分82并且朝向第一直线部分70延伸。第七直线部分84能够具有第一直线部分70的长 度的大约二十分之一到大约二分之一的长度。根据本发明的特定实施例，第七直线部分84 的长度能够是第一直线部分70的长度的大约十分之一。第八直线部分86能够具有一定长度、第一端部和第二端部，其中第八直线部分86 的第一端部能够从第一直线部分70的第一端部垂直、大致垂直或者基本垂直于第一直线 部分70并且朝向第七直线部分84延伸，其中第八直线部分86能够具有第一直线部分70 的长度的大约十分之一到大约二分之一的长度。根据本发明的特定实施例，第八直线部分 86能够具有第一直线部分70的长度的大约四分之一的长度。根据特定实施例并且如在图6中所示，挤压构件68可以包括从第三直线部分74 基本朝向第五直线部分80延伸并且形成第一 c形体92的第一弯曲指部88和第二弯曲指 部90。挤压构件68可以进一步包括在第二端部处缩短第五直线部分80的长度的第三弯 曲指部94，在第二端部处第三弯曲指部94能够连接到第一直线部分70的第一端部和第八 直线部分86的第二端部，在第八直线部分86处第三弯曲指部94可以形成第二 c形体98。 如以上根据附接突起34大致上讨论地，c形体92、98可以接纳、配合和/或联接紧固器36。凹槽98可以在框架10的构件的基本向外的或者外表面上形成。凹槽98可以以 人机学方式有助于使用者抓住或者操纵框架10以减轻打滑。可替代地，凹槽98可以被设 置用于美学、装饰目的和/或提供制造商标识。凹槽98可以是大约0. 5mm到大约1. 5mm深 和大约5mm到大约20mm宽。根据本发明的特定实施例，凹槽98是大约Imm深和大约12mm 觅ο根据本发明的特定实施例，太阳能模块14以至少两倍并且更加特别地以大于大 约2. 6倍超过传统设计的强度。这个强度包括特别地在端部安装方位50的中心处抵抗弯 曲或者弓曲。能够改进在载荷下的扭转运动或者扭曲，以减少框架10的可能的伸展和太阳 能模块14的失效。根据本发明特定实施例的框架10的经过改进的强度超过关于风和雪载 荷的IEC61215第二版标准。示例如在图6中所示，带有挤压构件68的根据本发明的特定实施例的框架10与具有 开放通道设计的传统太阳能模块框架一起经受物理测试。关于风载荷的结果被总结于表1 中，并且框架10相对于传统设计示出显著提高的性能。表 权利要求
一种用于安装太阳能电池板的框架，所述框架包括至少一个管状构件，所述管状构件具有一长度和横向于所述长度的大致三角形的截面，所述管状构件包括大致垂直地连接到横跨元件的竖立元件以及从所述竖立元件和所述横跨元件延伸的至少部分弓形的桁架元件；和与所述管状构件组合的凸缘，用于接纳所述太阳能电池板的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的用于安装太阳能电池板的框架，其中所述桁架元件的至少一 部分具有相对于所述竖立元件和所述横跨元件的凸形形状。
3.根据权利要求2所述的用于安装太阳能电池板的框架，其中所述凸形形状包括相比 所述竖立元件，更加靠近所述横跨元件定位的膝部。
4.根据权利要求1所述的用于安装太阳能电池板的框架，其中所述管状构件包括至少 一个附接突起，所述至少一个附接突起设置在所述管状构件内以接纳至少一个紧固器。
5.根据权利要求4所述的用于安装太阳能电池板的框架，进一步包括与所述管状构件 组合并且与所述管状构件配合的至少一个矩形构件。
6.根据权利要求5所述的用于安装太阳能电池板的框架，其中所述矩形构件和所述管 状构件形成由至少一个紧固器和所述至少一个附接突起来附接的对接接头。
7.根据权利要求1所述的用于安装太阳能电池板的框架，进一步包括连接通道，所述 连接通道沿着所述管状构件的长度的至少一部分形成在所述横跨元件中，以接纳用于将所 述框架安装到一结构的锚固件的一部分。
8.根据权利要求7所述的用于安装太阳能电池板的框架，其中所述连接通道以可滑动 方式接纳用于将所述框架安装到所述结构的锚固件，并且所述连接通道防止所述锚固件相 对于所述框架的轴向旋转。
9.根据权利要求8所述的用于安装太阳能电池板的框架，进一步包括安装轨道，所述安装轨道接纳来自所述连接通道的所述锚固件，并且相对于所述太阳 能电池板以端部安装方位安装到所述结构。
10.一种用于锚固到一结构的太阳能模块，所述太阳能模块包括太阳能电池板，所述太阳能电池板包括设置在透明层与衬底层之间的至少一个太阳能 电池；用于安装太阳能电池板的框架，所述框架包括至少一个管状构件，所述管状构件具有 一长度和横向于所述长度的大致三角形的截面，所述管状构件包括大致垂直地连接到横跨 元件的竖立元件以及从所述竖立元件和所述横跨元件延伸的至少部分弓形的桁架元件；与所述管状构件组合的凸缘，用于接纳所述太阳能电池板的至少一部分；连接通道，所述连接通道沿着所述管状构件的所述长度的至少一部分在所述横跨元件 中形成，以接纳用于将所述框架联接到所述结构的锚固件的一部分。
11.根据权利要求10所述的太阳能模块，其中所述管状构件包括至少一个附接突起。
12.根据权利要求10所述的太阳能模块，其中所述竖立元件、所述横跨元件和所述桁 架元件具有大约0. 5mm到大约2. 5mm的厚度。
13.根据权利要求10所述的太阳能模块，其中所述管状构件具有大约30mm到大约80mm的高度；并且所述管状构件具有大约IOmm到大约45mm的宽度。
14.根据权利要求10所述的太阳能模块，进一步包括 与所述至少一个管状构件组合并配合的至少一个矩形构件。
15.根据权利要求10所述的太阳能模块，其中所述太阳能电池板具有周边边缘和长度大于宽度的矩形形状； 所述管状构件沿着所述太阳能电池板的长度设置，并且所述矩形构件沿着所述太阳能 电池板的宽度设置，以界定所述太阳能电池板的周边边缘；并且 一密封剂被施加到所述框架和所述周边边缘的至少一部分。
16.一种锚固在一结构上的根据权利要求10所述的太阳能模块的阵列，包括 以端部安装方位设置在一结构上的多个太阳能模块。
17.一种将根据权利要求10所述的太阳能模块锚固到一结构的方法，所述方法包括 提供太阳能模块，该太阳能模块包括带有连接通道的框架；将至少一个锚固件的一部分滑动到所述连接通道中；并且 将所述至少一个锚固件连接到所述结构。
18.一种用于将太阳能电池板安装到一结构的挤压构件，所述挤压构件包括第一直线部分，所述第一直线部分具有一长度、第一端部和第二端部，所述第一直线部 分大致竖直地延伸；第二直线部分，所述第二直线部分具有一长度、第一端部和第二端部，所述第二直线部 分的所述第一端部从所述第一直线部分的所述第二端部大致垂直地延伸，并且所述第二直 线部分的长度是所述第一直线部分的长度的大约八分之一到大约二分之一；第三直线部分，所述第三直线部分具有一长度、第一端部和第二端部，在所述第一直线 部分上的所述第二直线部分以下大约太阳能电池板厚度的点处，所述第三直线部分的所述 第一端部从所述第一直线部分大致垂直地延伸并且在与所述第二直线部分相同的方向上 延伸，所述第三直线部分的长度与所述第二直线部分的长度大致相同；第四直线部分，所述第四直线部分具有一长度、第一端部和第二端部，所述第四直线部 分的所述第一端部从所述第三直线部分的所述第二端部延伸并且相对于所述第一直线部 分和所述第三直线部分形成内锐角，所述第四直线部分的长度是所述第一直线部分的长度 的大约八分之一到大约四分之三；第一弧形部分，所述第一弧形部分具有一长度、第一端部和第二端部，所述第一弧形部 分的第一端部从所述第四直线部分的所述第二端部延伸并且朝向所述第一直线部分弯曲， 直至所述第一弧形部分的所述第二端部大致平行于所述第一直线部分，所述第一弧形部分 的长度是所述第一直线部分的长度的大约十分之一到大约四分之三；第五直线部分，所述第五直线部分具有一长度、第一端部和第二端部，所述第五直线部 分的所述第一端部从所述第一弧形部分的所述第二端部大致垂直于所述第一直线部分延 伸，并且所述第五直线部分的所述第二端部联接所述第一直线部分上的一点，所述第五直 线部分的长度大致大于或小于所述第一直线部分的长度；第六直线部分，所述第六直线部分具有一长度、第一端部和第二端部，所述第六直线 部分的所述第一端部从所述第一弧形部分的所述第二端部大致平行于所述第一直线部分 延伸，所述第六直线部分的长度是所述第一直线部分的长度的大约十分之一到大约四分之第七直线部分，所述第七直线部分具有一长度、第一端部和第二端部，所述第七直线部 分的所述第一端部大致垂直于所述第六直线部分并且从所述第六直线部分的所述第二端 部朝向所述第一直线部分延伸；所述第七直线部分的长度是所述第一直线部分的长度的大 约二十分之一到大约二分之一；和第八直线部分，所述第八直线部分具有一长度、第一端部和第二端部，所述第八直线部 分的所述第一端部大致垂直于所述第一直线部分并且从所述第一直线部分的所述第一端 部朝向所述第七直线部分延伸，所述第八直线部分的长度是所述第一直线部分的长度的大 约十分之一到大约二分之一。
19.根据权利要求18所述的用于太阳能框架的将太阳能电池板安装到一结构的大致 三角形的管状构件，所述管状构件进一步包括第一弯曲指部和第二弯曲指部，所述第一弯曲指部和所述第二弯曲指部从所述第三直 线部分朝向所述第五直线部分延伸，以形成第一 c形体；和第三弯曲指部，所述第三弯曲指部缩短所述第五直线部分在第二端部处的长度，所述 第三弯曲指部连接到所述第一直线部分的第一端部和所述第八直线部分的第二端部，所述 第三弯曲指部形成第二 c形体。
20.根据权利要求18所述的用于太阳能框架的将太阳能电池板安装到一结构的大致 三角形的管状构件，其中所述第一直线部分在所述框架的外表面上形成大约0. 5到大约1. 5mm深且大约5mm到 大约15mm宽的凹槽。
全文摘要
本发明涉及一种用于安装太阳能电池板的框架，其中管状框架构件具有大致三角形的截面。该框架构件包括竖立元件、横跨元件和桁架元件。该框架满足关于风雪载荷的IEC61215第二版标准，与带有开放通道的传统框架相比并不显著增加太阳能模块的重量。本发明还涉及一种安装在结构上的太阳能模块的阵列以及一种安装带有用于以可滑动方式接纳锚固件的连接通道的框架的方法。
文档编号F24J2/52GK101981388SQ200880021073
公开日2011年2月23日 申请日期2008年6月12日 优先权日2007年6月19日
发明者丹尼尔·W·坎宁安, 凯·H·W·德蓬特, 安迪·帕尔, 尼尔·V·普莱瑟尔, 罗伊·邓肯, 西格弗里德·埃布纳 申请人:Bp北美公司