光伏模块组件及其组装方法

光伏模块组件及其组装方法
【专利摘要】本发明公开了一种光伏模块组件，其安装在光伏模块安装场地的托架系统的框架上。所述光伏模块组件包括至少一个光伏模块和至少一个导轨。所述光伏模块包括背板，至少一个支承在所述背板上的晶体硅光伏电池，由支承在所述光伏电池上的有机硅组合物形成的第一封壳层，以及支承在所述第一封壳层上的盖板。所述导轨相对于所述背板固定，并且被构造成在所述托架系统上支承所述一个光伏模块。粘合剂将所述光伏模块的所述背板粘附至所述导轨。所述粘合剂由室温固化有机硅组合物形成，并且具有从所述导轨至所述背板在2.3mm和6.0mm之间的厚度。
【专利说明】光伏模块组件及其组装方法
[0001]相关专利申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求以下专利申请的优先权和所有权益:2011年6月2日提交的美国临时专利申请N0.61/492,674 ;2011年6月2日提交的美国临时专利申请N0.61/492，694 ；2011年8月17日提交的美国临时专利申请N0.61/524,688 ;以及2011年8月17日提交的美国临时专利申请N0.61/524，661，每个所述专利申请以引用的方式并入本文。
【背景技术】
[0003]1.抟术领域
[0004]本发明包括光伏模块组件，并且特别地，光伏模块组件包括:包括至少一个晶体硅光伏电池的光伏模块，安装在光伏模块上的导轨，以及由室温固化有机硅组合物形成并且将导轨粘附至光伏模块的粘合剂。本发明还包括组装该组件的方法。
_5] 2.【背景技术】
[0006]光伏模块包括将太阳光转化成电的光伏电池。多个光伏模块通常在太阳能场之类光伏模块安装场地连接到一起，例如大规模商业能源生产、建筑物屋顶、建筑物侧面等。光伏模块安装场所包括用于支承多个光伏电池的托架系统。
[0007]光伏模块被组装成光伏模块组件，用于安装至托架系统。特别地，光伏模块与适于接合托架系统的框架、导轨、或衬垫结合，以将光伏模块组件安装在托架系统上。

【发明内容】

[0008]本方法包括用于安装至光伏模块安装场地的托架系统的框架上的光伏模块组件。光伏模块组件包括:至少一个包括背板的光伏模块，至少一个支承在背板上的晶体硅光伏电池，由支承在光伏电池上的有机硅组合物形成的第一封壳层，以及支承在第一封壳层上的盖板。至少一个导轨，其相对于背板固定。该导轨被构造成在光伏模块安装场地的托架系统上支承至少一个光伏模块。粘合剂设置在至少一个光伏模块的背板和至少一个导轨之间，并且与两者接触，从而将至少一个导轨粘附至至少一个光伏模块上。粘合剂由室温固化有机娃组合物形成。粘合剂具有从导轨至背板在2.3mm和6.0mm之间的厚度。
[0009]本发明还包括组装光伏模块组件的方法。该方法包括提供以下组件:包括至少一个晶体硅光伏电池的至少一个光伏模块，由设置在光伏电池上的有机硅组合物形成的第一封壳层，以及设置在第一封壳层上的盖板。该方法包括提供至少一个导轨。该方法包括将室温固化有机硅组合物施加于背板或导轨中的一者。该方法包括使室温固化有机硅组合物与背板或导轨中的另一者接触。并且该方法包括在与背板和导轨接触的情况下，固化室温固化有机硅组合物，从而将导轨粘附至背板。施加室温固化有机硅组合物的步骤包括将室温固化有机硅组合物以使得室温固化有机硅组合物固化成粘合剂的厚度施加，该粘合剂将导轨粘附至背板，并且具有从导轨至背板在2.3mm和6.0mm之间的厚度。
【专利附图】

【附图说明】[0010]结合其中附图考虑时，本发明的其他优点将会易于鉴别，因为通过参考以下【具体实施方式】可更好地理解相同内容:
[0011]图1是光伏模块组件的透视图；
[0012]图2是另一个光伏模块组件的透视图；
[0013]图3是另一个光伏模块组件的透视图；
[0014]图4是另一个光伏模块组件的透视图；
[0015]图5是沿图1中线条5的部分光伏模块组件的剖视图；并且
[0016]图6是光伏模块安装场地的托架系统和安装在托架系统上的多个光伏模块组件的透视图。
【具体实施方式】
[0017]参见附图，其中在所有几个视图中，相同的标号表示相同的部件，光伏模块组件10总体上在图1-4中示出。参照图6，光伏模块组件10支承在光伏模块18的安装场地16的托架系统14的框架12上。特别地，光伏模块组件10包括至少一个光伏模块18和至少一个安装在光伏模块18上用于接合框架12的导轨20。光伏模块组件10在业界还称为太阳能电池模块组件，其将太阳光转化成电。通常，光伏模块组件10上连接了各种元件(例如逆变器、电池、线网等)，为了绘图清晰，其未在附图中示出。光伏模块18的安装场地16可以(例如)是太阳能场，例如大规模商业能源生产、建筑物屋顶、建筑物侧面等。
[0018]导轨20通常与托架系统14接合以在托架系统14上支承光伏模块组件10，并且在不脱离本发明实质的前提下，导轨20可以以任何合适的方式与托架系统14接合。导轨20可以由任何类型的材料形成，例如镀锌钢、铝等。
[0019]至少一个光伏模块18可以进一步定义为多个光伏模块18。换句话讲，光伏模块组件10可以包括多个光伏模块18，即在业界通常称为多模块面板。
[0020]至少一个导轨20可以进一步定义为多个导轨20。图1和3中示出的光伏模块组件18包括两个导轨20和两个光伏模块18，并且图2和4中示出的光伏模块组件18包括两个导轨和一个光伏模块18。图6中的光伏模块组件10包括五个光伏模块118。在不脱离本发明实质的前提下，光伏模块组件10可以包括任何数目的导轨20，即一个或多个导轨20，以及任何数目的光伏模块18，即一个或多个光伏模块18。当光伏模块组件10包括多个光伏模块18时，组件10的每个光伏模块18经由导轨20相互物理连接，并且还通常相互电连接。
[0021]通常，导轨20仅利用粘合剂30连接至光伏模块18，如以下进一步所述，即光伏模块组件10是无框架的。导轨20以粘结方法固定到光伏模块18，并且粘合剂30用作结构粘合剂，其在至少一个导轨20上支承至少一个光伏模块18。导轨20与光伏模块18的附连通常不用任何类型的机械硬件，例如紧固件和将导轨20夹持至光伏模块18的夹具，即导轨20通常不是机械固定至光伏模块18的。因此，与这种机械硬件或紧固件相关的材料和组装成本消除了，并且与组装机械硬件或紧固件有关的工人对易碎光伏模块18的处理也消除了。此外，由于机械硬件过紧所致的光伏模块18的损坏也消除了。另外，粘合剂30是防盗组件，因为在没有适当的工具的情况下，使导轨20与光伏模块18之间的粘合剂30断裂是相当困难的。[0022]参照图5，光伏模块18包括:背板32，至少一个支承在背板32上的光伏电池34，由支承在光伏电池34上的有机硅组合物形成的第一封壳层36，以及支承在第一封壳层36上的盖板38。
[0023]至少一个光伏电池34,其设置在背板32与盖板38之间。光伏模块18可以包括一个光伏电池34或多个光伏电池34。通常，光伏模块18包括多个光伏电池34。当光伏模块18包括多个光伏电池34时，光伏电池34可以基本上彼此共面。或者，光伏电池34可以彼此错开，例如在非平面模块构型中。无论光伏电池34彼此是平面的还是非平面的，光伏电池34都可以排列成各种图案，例如网格状图案。
[0024]光伏电池34可以独立地具有各种尺寸，具有各种类型，并且由各种材料形成。光伏电池34可以具有各种厚度，例如从约50至约250，或者从约100至约225，或者从约175至约225，或者约180，通常用微米(μπι)作单位。光伏电池34可以具有各种宽度和长度。在一个实施例中，光伏电池34是晶体硅光伏电池34，并且其独立地包括单晶硅、多晶硅、或它们的组合。
[0025]当光伏模块18包括不止一个光伏电池34时，互联条通常设置在相邻光伏电池34之间，用于在光伏模块18中建立电路。
[0026]背板32可以由各种材料形成。合适材料的例子包括:玻璃、聚合物材料、复合材料等。例如，背板32可以由玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、热塑性弹性体(TPE)、聚氟乙烯(PVF)、有机硅等形成。背板32可以由不同材料(例如聚合物材料和纤维材料)的组合形成。背板32可以具有由一种材料(例如玻璃)形成的部分；以及由另一种材料(例如聚合物材料)形成的其他部分。背板32可以具有各种厚度，例如从约0.05至约5，约0.1至约4，或约0.125至约3.2，通常用毫米(mm)作单位。背板32的厚度可以为均一的或可以有差别。
[0027]合适的背板32的另外的例子包括在以下专利申请中所描述的那些:美国专利申请公开 N0.2008/0276983、N0.2011/0005066、和 N0.2011/0061724，以及 W0 公开N0.2010/051355和N0.2010/141697，这些专利的公开内容全文以引用方式并入本文中，以不与本发明的一般范围冲突为限。上述公开内容在下文中称为“并入的参考文献”。
[0028]盖板38可以是基本上平面的或非平面的。盖板38用于使模块18免受环境条件影响，例如雨、雪、灰尘、高温等。通常，盖板38是光学透明的。盖板38通常是模块的阳面或正面。
[0029]盖板38可以由各种材料形成。合适材料的例子包括在上述背板32的说明中所描述的那些。合适的盖板38的另外的例子包括在上述并入的参考文献中所描述的那些。在某些实施例中，盖板38由玻璃形成。可以利用玻璃的各种类型，例如二氧化硅玻璃、聚合物玻璃等。盖板38可以由不同材料的组合形成。盖板38可以具有由一种材料(例如玻璃)形成的部分；以及由另一种材料(例如聚合物材料)形成的其他部分。盖板38可以与背板32相同或不同。例如，盖板38和背板32两者都可以由具有相同厚度或不同厚度的玻璃形成。
[0030]盖板38可以具有各种厚度，例如从约0.5至约10，约1至约7.5，约2.5至约5，或约3，通常用毫米(mm)作单位。盖板38的厚度可以为均一的或可以有差别。
[0031]第一封壳层36设置在光伏电池34上，并且用来保护光伏电池34。另外，第一封壳层36通过被夹在背板32 (沿着光伏电池34)与盖板38之间，用来将光伏模块18结合在一起。具体地讲，第一封壳层36通常用来将盖板38联接至背板32。
[0032]有机硅组合物通常设置在背板32上(沿着光伏电池34)以形成第一层。然后盖板38设置在第一层上,并且第一层固化以形成第一封壳层36。
[0033]在各种实施例中，光伏模块18还包括设置在背板32与光伏电池34之间的第二封壳层40。具体地讲，第二封壳层40用来将光伏电池34联接至背板32。第二封壳层40通常使光伏电池34免受背板32的影响，因为第二封壳层40被夹在光伏电池34与背板32之间。第二封壳层40可以均匀地设置在整个背板32上，或仅设置在光伏电池34与背板32之间，在这种情况下，第二封壳层40在整个背板32上不是连续层，而是图案层。
[0034]第二封壳层40可以与第一封壳层36相同或不同。当第一封壳层36和第二封壳层40相同时，第一和第二封壳层40通常形成连续封壳层,其将光伏电池34封装于背板32和盖板38之间。当第二封壳层40与第一封壳层36不同时，第二封壳层40可仅存在于光伏电池34和背板32之间，在这种情况下，第二封壳层40在整个背板32上不是连续层，如上所述。在这种实施例中，第一封壳层36通常接触背板32和盖板38两者，其在光伏模块18中的位置与光伏电池34所设置的位置不同。
[0035]最通常的情况下，第一封壳层36与和第二封壳层40两者都独立地由有机娃组合物形成。在这种实施例中，将用来形成第二封壳层40的有机硅组合物均匀地施加在背板32上以形成第二层，其在将光伏电池34设置在第二层之前可任选地被部分或完全固化。然后将用来形成第一封壳层36的有机娃组合物施加在第二层和光伏电池34上以形成第一层。将盖板38施加在第一层上以形成包装，并且将包装的第一和第二层固化以形成第一和第二封壳层40以及模块。
[0036]虽然第一封壳层36通常被夹在背板32 (沿着光伏电池34)和盖板38之间，但是在第一封壳层36与背板38之间和/或在第一封壳层36与光伏电池34之间可存在至少一个中间层。
[0037]第一封壳层36由有机娃组合物形成。适用于形成第一封壳层36的有机娃组合物的例子包括:娃氢加成反应固化的有机娃组合物、缩合反应可固化的有机娃组合物、和娃氢加成/缩合反应可固化的有机硅组合物。如上所述，在某些实施例中，当第二封壳层40存在于光伏模块18中时，也是由有机硅组合物形成。用来形成第二封壳层40的有机硅组合物可独立地选自任何这些组合物。
[0038]光伏模块18通常是1.0-1.7m宽和0.6-1.lm闻，然而光伏模块18可以是任何尺寸。光伏模块18可以横向安装到托架系统14，如图6所示，或以纵向安装到托架系统14。导轨20通常纵向延伸经过托架系统14的上部和下部安装条42。因此，图1和2所示的光伏模块组件10 (例如)被构造成以纵向安装到托架系统14，而图3和4所示的光伏模块组件10 (例如)被构造成以横向安装到托架系统14。或者，在不脱离本发明实质的前提下，光伏模块18可以任何取向安装到托架系统14。
[0039]如上所述，光伏模块组件10包括至少一个安装到光伏模块18的导轨20。特别地，如以下进一步所述，导轨20相对于光伏模块18的背板38固定。如以下进一步所述，导轨18通过粘合剂30粘附于背板32。
[0040]导轨20被构造成在光伏模块安装场地16的托架系统14的框架12上支承光伏模块组件18。例如，导轨20可包括挂钩(未示出)，其尺寸和形状被设计用于接合托架系统14。除了挂钩之外或作为挂钩的替代形式，紧固件(未示出)通常将导轨20固定至托架系统14。
[0041]参照图1-4,至少一个光伏模块18的背板32包括第一末端44和第二末端46。换句话讲，光伏模块18终止于第一末端44和第二末端46。至少一个导轨20从第一末端44至第二末端46连续地延伸经过背板32。换言之，至少一个导轨20延伸至或延伸经过背板32在第一末端44和第二末端46处的周边。或者，至少一个导轨20可以与第一末端44和第二末端46处的周边隔开。在任何情况下，背板32限定第一末端44和第二末端46之间的长度L ;并且至少一个导轨20连续地延伸经过背板32，而且基本上沿着背板32的长度L。
[0042]如上所述，至少一个导轨20通过粘合剂30粘附于至少一个光伏模块18的背板32。粘合剂30设置在至少一个光伏模块18和至少一个导轨20之间，并且与两者接触。粘合剂30将光伏模块18和导轨20固定在一起作为单元。
[0043]当将光伏模块组件10安装到托架系统14的框架12时，光伏模块组件10和框架12发生热膨胀与收缩导致光伏模块组件10和框架12之间的相对移动，其将剪切应力施加于粘合剂30。光伏模块组件10和框架12之间的移动量取决于材料和温度变化。
[0044]粘合剂30具有从导轨20至背板32的厚度T，以及导轨20和背板32之间的宽度W。厚度T和宽度W的最小量级按如下所述计算。参照图1，厚度T沿着从至少一个导轨20延伸至背板32的第一线条L1测量。宽度W沿着垂直于第一线条L1的第二线条L2测量。特别地，导轨20和背板32限定平面48，并且第一线条L1垂直于导轨20和背板32的平面48延伸，如图5所示。
[0045]厚度T处于最小量级以适应热膨胀与收缩。厚度T的最小量级可以通过以下公式计算:
[0046]
【权利要求】
1.一种光伏模块组件，其用于安装至光伏模块安装场地的托架系统的框架上，所述光伏模块组件包括:至少一个光伏模块，其包括背板、至少一个支承在所述背板上的晶体硅光伏电池、由支承在所述光伏电池上的有机硅组合物形成的第一封壳层、以及支承在所述第一封壳层上的盖板；至少一个相对于所述背板固定的导轨，所述导轨被构造成在所述光伏模块安装场地的所述托架系统上支承所述至少一个光伏模块；以及粘合剂，其设置在所述至少一个光伏模块的所述背板和所述至少一个导轨之间，并且与两者接触以将所述至少一个导轨粘附至所述至少一个光伏模块；其中所述粘合剂由室温固化有机硅组合物形成；并且其中所述粘合剂具有从所述导轨至所述背板在2.3mm和6.0mm之间的厚度。
2.根据权利要求1所述的光伏模块组件，其中所述至少一个光伏模块进一步定义为多个光伏模块。
3.根据权利要求1-2之一所述的光伏模块组件，其中所述至少一个导轨进一步定义为多个导轨。
4.根据权利要求1-3之一所述的光伏模块组件，其中所述厚度沿着从所述至少一个导轨延伸至所述至少一个光伏模块的所述背板的第一线条测量，并且其中所述粘合剂具有在所述至少一个导轨和所述背板之间的宽度，其沿着垂直于所述第一线条的第二线条测量，所述宽度在5mm和20mm之间。
5.根据权利要求4所述的光伏模块组件，其中所述至少一个导轨和所述背板限定平面，并且其中所述第一线条垂`直于所述至少一个导轨和所述至少一个光伏模块的所述背板的所述平面延伸。
6.根据权利要求1-5之一所述的光伏模块组件，其中所述至少一个光伏模块的所述背板包括第一末端和第二末端，并且其中所述至少一个导轨从所述第一末端至所述第二末端连续地延伸经过所述至少一个光伏模块的所述背板。
7.根据权利要求1-5之一所述的光伏模块组件，其中所述至少一个光伏模块的所述背板限定第一末端和第二末端之间的长度，并且其中所述至少一个导轨连续地延伸经过所述背板，并且基本上沿着所述背板的所述长度。
8.根据权利要求1-7之一所述的光伏模块组件，其中所述室温固化有机硅组合物是可缩合固化的有机硅组合物。
9.根据权利要求8所述的光伏模块组件，其中所述可缩合固化的有机硅组合物包括:具有至少一个可水解基团的有机聚硅氧烷；交联剂；以及催化剂。
10.一种组装光伏模块组件的方法，所述方法包括:提供至少一个光伏模块，所述至少一个光伏模块包括至少一个晶体硅光伏电池、由设置在所述光伏电池上的有机硅组合物形成的第一封壳层、以及设置在所述第一封壳层上的盖板；提供至少一个导轨；将室温固化有机硅组合物施加至所述背板或所述导轨中的一者；使所述室温固化有机硅组合物与所述背板或所述导轨中的另一者接触；以及在与所述背板和所述导轨接触的情况下，固化所述室温固化有机硅组合物，从而将所述导轨粘附至所述背板；其中施加所述室温固化有机硅组合物包括将所述室温固化有机硅组合物以使得所述室温固化有机硅组合物固化成粘合剂的厚度施加，所述粘合剂将所述导轨粘附至所述背板，并且具有从所述导轨至所述背板在2.3mm和6.0mm之间的厚度。
11.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括将所述至少一个导轨安装到光伏模块安装场地的托架系统上。
12.根据权利要求10-11之一所述的方法，其中所述提供至少一个光伏模块的步骤进一步定义为提供多个光伏模块。
13.根据权利要求10-12之一所述的方法，其中所述提供至少一个导轨的步骤进一步定义为提供多个导轨。
【文档编号】F24J2/46GK103688115SQ201280035770
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年6月1日 优先权日:2011年6月2日
【发明者】K·郝勒, 伊丽莎白·克纳斯, 布朗迪·克努森, 大卫·麦克杜格尔 申请人:道康宁公司