专利名称：用于组装聚光器光电太阳能电池阵列的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于组装包含刚性支撑框架的地面太阳能电池阵列的方法。
背景技术：
本发明大体上涉及一种组装包含刚性支撑框架的地面太阳能电池阵列的方法。太阳 能电池阵列可被实施成用于将阳光转换成电能的地面太阳能电力系统的一部分，且可包
含in-v化合物半导体太阳能电池。基于m-v化合物的化合物半导体太阳能电池在正常 操作条件下具有28%的效率。此外，将太阳能会聚到ni-v化合物半导体光电电池上可
将电池效率提高到37%以上。太阳能电池系统的方面包含以下规格用来组成阵列的电
池数目以及阵列的形状、纵横比和配置。
准确的太阳能跟踪是有利的，因为给定太阳能电池所产生的电力量与照射在所述电 池上的阳光量有关。因此，在阵列中，有利的是优化照射在每一组成太阳能电池上的阳 光量。举例来说，大约1度的未对准可能可观地降低效率。因为阵列通常安装在室外而 且是大且重的结构，所以这提出了难题。即使和风也可能引起弯曲，且阵列可能在其自 身重量的作用下弯曲。这些问题通常在靠近阵列周界的区域中最为显著。结果，设置于 发生弯曲的区域中的太阳能电池可能变得与太阳未对准，从而损害发电。
发明内容
本发明涉及一种组装包含刚性支撑框架的地面太阳能电池阵列的方法。 在一些实施方案中， 一种用于组装聚光器光电太阳能电池阵列以用于从太阳产生能 量的方法包含在表面上安装底座并将中央支撑件耦合到底座。将横向部件耦合到中央支 撑件，并将一个或一个以上倾斜臂耦合到横向部件和中央支撑件，以便为横向部件提供 (例如)结构性支撑件。将支撑框架耦合到横向部件，所述支撑框架包含经布置以耦合 到一个或一个以上太阳能电池子阵列的第一框架组合件。将一个或一个以上太阳能电池 子阵列耦合到第一框架组合件，进而形成太阳能电池阵列，其中每一太阳能电池子阵列
包含多个三联点m-v半导体化合物太阳能电池接收器。为了使得耦合到支撑框架的中
央支撑件的至少一部分能够旋转，安装致动器。
在一些实施方案中， 一种用于组装聚光器光电太阳能电池阵列以用于从太阳产生能 量的方法包含在表面上安装底座，将中央支撑件耦合到底座，且将支撑框架耦合到中央支撑部件。支撑框架包含经布置以耦合到一个或一个以上太阳能电池子阵列的第一框架 组合件。提供第二框架组合件以耦合到第一框架组合件，以便增加第一框架组合件的刚 性。将一个或一个以上太阳能电池子阵列耦合到第一框架组合件，进而形成太阳能电池 阵列。每一太阳能电池子阵列包含多个三联点III-V半导体化合物太阳能电池接收器。 为了使得耦合到支撑框架的中央支撑件的至少一部分能够旋转，安装致动器。
一些实施方案提供以下特征和优点中的一者或一者以上。举例来说，所述方法可提 供用于地面电力应用的经改进的太阳能电池阵列，其利用III-V化合物半导体多联点太 阳能电池。第二框架组合件可正交地耦合到第一框架组合件，且经布置以增加第一框架 组合件的刚性。第二框架组合件可包含桁架。可将太阳能电池子阵列耦合到第一框架组 合件，使得第二框架组合件安装在太阳能电池阵列的垂直中心的上方。将横向部件耦合 到中央支撑件可在将^向部件耦合到中央支撑件之前发生。可用组装起来的两个半部的 形式提供支撑框架。可安装螺旋千斤顶，其中安装螺旋千斤顶包含将螺旋千斤顶耦合到 横向部件和支撑框架。第一框架组合件可经耦合以使得其沿着太阳能电池阵列的最大垂 直尺寸布置。第二框架组合件可经耦合以使得其沿着太阳能电池阵列的最大垂直尺寸布 置。第一框架组合件可包括IO个安装位置，其每一者经布置以接纳太阳能电池子阵列。 所述10个安装位置可从第一框架组合件的一个末端向第一框架组合件的相对末端循序 排序，且将太阳能电池子阵列耦合到第一框架组合件可包含按所陈述的次序，将第一 太阳能电池子阵列安装在第五安装位置；将第二太阳能电池子阵列安装在第六安装位 置；将第三太阳能电池子阵列安装在第四安装位置；将第四太阳能电池子阵列安装在第 七安装位置；将第五太阳能电池子阵列安装在第三安装位置；将第六太阳能电池子阵列 安装在第八安装位置；将第七太阳能电池子阵列安装在第二安装位置；将第八太阳能电 池子阵列安装在第九安装位置；将第九太阳能电池子阵列安装在第一安装位置；以及将 第十太阳能电池子阵列安装在第十安装位置。增加第一框架组合件的刚性可包括防止在 太阳能电池阵列周界附近产生大于l度的偏转。将支撑框架耦合到中央支撑部件可包括 将横向部件耦合到中央支撑件并将支撑框架耦合到横向部件。
将从详细描述、附图和权利要求书容易明白其它特征和优点。
图1A是地面太阳能电池系统的实施方案的透视图。
图1B是图1A的实施方案的第二透视图。
图1C是地面太阳能电池系统的实施方案的透视图。
5图1D是用于图1C的地面太阳能电池系统的支撑框架的实施方案的透视图。
图1E是地面太阳能电池系统的实施方案的简化侧视图。
图1F是地面太阳能电池系统的实施方案的侧视图。
图2是图1A的太阳能电池系统实施方案从其相对侧观看的透视图。
图3是地面太阳能电池系统中利用的太阳能电池子阵列的实施方案的一部分的透视图。
图4是太阳能电池子阵列中利用的太阳能电池接收器的实施方案的透视图。 图5是单个太阳能电池子阵列的顶部平面图。
图6A是用于组装包含刚性支撑框架的地面太阳能电池阵列的方法的实施方案。 图6B到6H说明图6A的实施方案的额外细节。
所属领域的技术人员通过此揭示内容(包含以下详细描述)将明白额外优点和特征。 虽然下文中参看本发明的实施方案来描述本发明，但本发明并不限于那些实施方案。可 以理解本文教示的所属领域的技术人员将认识到属于本文中揭示和主张的本发明范围 且本发明可相对于其有用的额外应用、修改和实施方案。
具体实施例方式
概述
地面太阳能电力系统利用(例如)在地面上以栅格形式间隔的多个安装阵列将阳光 转换成电能。太阳能电池阵列具有特定的光学大小和纵横比(例如，在1:3到1:5之间)， 并且经安装以用于在跟踪太阳的垂直支撑件的横臂上整体移动。所述阵列可包含子阵 列、区段、模块和/或面板。
太阳能跟踪机构允许太阳能电池的平面在白天当太阳横穿天空时持续面朝太阳，进 而优化照射在电池上的阳光量。阵列所产生的电力量与照射在组成太阳能电池上的阳光 量直接有关。由于给定阵列可包括许多(例如，IOOO个或更多)太阳能电池，所以有利 的是维持整个阵列与太阳对准。然而，这在实践中比较困难，因为阵列常常超过18米 宽(约59英尺)和7.5米高(约25英尺)。考虑到阵列的大小，靠近周界的太阳能电池 可能会因阵列弯曲或挠曲而变得未对准。发生弯曲或挠曲可能是(例如)因为风或阵列 重量导致结构弯曲。由于仅仅1度或不到1度的未对准在某些实施方案中也是有害的， 所以需要使阵列的弯曲或挠曲减到最小。
地面太阳能电池系统的实施方案
图1A中说明地面太阳能电池系统的实施方案。 一般来说，所述系统包括三个主要组件。第一主要组件是中央支撑件(lla和llb)。中央支撑件安装到表面，且能够围绕 其纵轴旋转。依据实施方案而定，所述表面可以是(例如)地面或形成于地面中的混凝 土底座。在表面上或邻近表面处设置有驱动机构100 (例如，齿轮箱)，其耦合到中央支 撑件。驱动机构IOO使得内部部件llb能够相对于外部部件lla旋转，(例如)以用于移 动太阳能电池阵列以使得其跟踪太阳。
第二主要组件是支撑框架15。支撑框架15耦合到中央支撑件，且适于支撑太阳能 电池阵列(例如，阵列10)。第三主要组件是太阳能电池阵列10。太阳能电池阵列10 包含多个子阵列或面板16,且耦合到支撑框架15并由其支撑。太阳能电池阵列10将阳 光转换成电，且通常通过中央支撑件的旋转而保持面朝阳光。在此实施方案中，所述太 阳能电池子阵列16中的每一者均被划分成13个区段17。每一区段17包含聚光透镜的 2X7面板(例如，图3的项320)，每一透镜设置在单个接收器(例如，图3和图4的 项19b)上方。接收器是印刷电路或子组合件，且包含单个III-V化合物半导体太阳能电 池以及额外电路，例如旁路二极管(未图示)。在一些实施方案中，每一区段17是模块， 例如离散组合件。在一些实施方案中，区段17通过带孔的分隔件彼此分离。
在所说明的实施方案中，中央支撑件包含外部部件lla和内部部件llb。外部部件 lla可通过螺栓连接到安装在表面上的支撑件。内部部件lib以可旋转方式安装在部件 lla内，且支撑连接到支撑框架15的横向部件14。支撑框架15也通过一对倾斜臂14a 而支撑在内部部件llb上，所述对倾斜臂14a分别从支撑支柱150b (在图IB中可看到) 中的两者延伸到内部部件lib的基座。倾斜臂14a通过横向部件14b (也见图1B)彼此 耦合，横向部件14b增加其结构完整性。以此方式安装支撑框架15确保其用使其可围 绕其穿过部件lla和llb的中央纵轴旋转的方式固定到中央支撑件的内部部件llb。
支撑框架15具有矩形框架15a和桁架15b。矩形框架15a包含两个较短部件(见 图1B的项15a3和15a4)，其在平行于太阳能电池阵列10的高度(见图1B的尺寸"C") 的方向上定向；以及两个较长部件(见阁1B的项15al和15a2),其在平行于太阳能电 池阵列10的宽度(见图1B的尺寸"A")的方向上定向。在此实施方案中，矩形框架 15a的宽度近似等于太阳能电池阵列IO的宽度。虽然此配置可导致改进的刚性(例如， 太阳能电池阵列IO在其周界附近较少弯曲)，但这不是必需的。举例来说，为了降低材 料成本，可减小矩形框架15a的宽度。
桁架15b用增加矩形框架15a的刚性并因此增加太阳能电池阵列10的刚性的方式 耦合到矩形框架15a。因此，桁架改进了组成太阳能电池(特别是周界附近的电池)的 对准，使得大致上改进发电。桁架15b可用以防止在太阳能电池阵列10的周界附近产生大于l度的偏转。
在此实施方案中，桁架15b包含下部桁架弦杆152d、上部桁架弦杆152c、平行桁 架撑柱弦杆152b和对角线桁架弦杆152a。平行桁架撑柱弦杆152b和对角线桁架弦杆 152a耦合在上部桁架弦杆152c与下部桁架弦杆152d之间。平行桁架撑柱弦杆152b大 致上彼此平行且垂直于上部桁架弦杆152c和下部桁架弦杆152d而定向。弦杆152a-d的 特定配置可随着实施方案而变化。举例来说，桁架15b可以不包含对角线桁架弦杆(例 如，空腹桁架)，不包含平行桁架撑柱弦杆(例如，格子桁架)，或者对角线桁架弦杆的 相对定向可变化(例如，普拉特(Pratt)桁架或豪威(Howe)桁架)。
在此实施方案中，桁架15b通过桁架支撑部件151a耦合到矩形框架15a。而且，在 此实施方案中，矩形框架15a和桁架15b集成在一起，即下部桁架弦杆152d包括矩形 框架15a的较长部件中的一者。在此实施方案中，桁架15b的宽度(例如，下部弦杆152d 的宽度)近似等于太阳能电池阵列IO和矩形框架15a的宽度。虽然此配置可导致改进 的刚性(例如，太阳能电池阵列IO在其周界附近较少弯曲)，但这不是必需的。举例来 说，为了降低材料成本，可减小桁架15b的宽度。
在此实施方案中，桁架15b经布置以使得其高度的方向(即，下部桁架弦杆152d 与上部桁架弦杆152c之间的垂直方向)大致上与太阳能电池阵列IO的高度和宽度所界 定的平面正交。虽然此配置可导致改进的刚性，但这不是必需的。举例来说，为了适应 封装要求，桁架15b可经耦合以使得其高度的方向不是大致上与太阳能电池阵列10的 高度和宽度所界定的平面正交。
在所说明的实施方案中，桁架15b不设置在太阳能电池阵列IO的垂直中心(即， 沿着图IB的尺寸"C")中。发明者发现，将桁架15b放置在太阳能电池阵列IO的垂直 中心线上方可能导致相对于中央支撑件的经改进的可操纵性。因而，中央支撑件可在不 受桁架15b的存在的干扰的情况下移动太阳能电池阵列10以跟踪阳光。
虽然所说明的实施方案利用桁架15b来增加矩形框架15a的刚性，但其它结构也是 可能的。举例来说，可使用定模板。在另一实例中，可使用具有一个或一个以上切口的 定模板。此外，可使用非常简单的桁架，其省略了弦杆152a和152b，以便有利于将上 部桁架弦杆152c简单地耦合到下部桁架弦杆152d。此桁架可包含一个或一个以上平行 于上部桁架弦杆152c而定向的额外部件。
图1B是图1A的地面太阳能电池系统的朝后视图，其中太阳能电池阵列IO与安装 中央支撑件的表面(例如，地面)正交地定向。如所说明的，桁架15b沿着阵列10的 最大垂直尺寸(即，沿着尺寸"A")对准。这是有利的，因为阵列大体上沿着较长轴比
8沿着较短轴(例如，沿着尺寸"C")更容易弯曲。在此实施方案中，尺寸"A"(太阳能 电池阵列10的宽度)为大约18.1米(大约59.4英尺)，尺寸"B"(子阵列16的宽度) 为大约1.8米(大约5.9英尺)，且尺寸"C"(太阳能电池阵列16的高度)为大约7.5 米(大约24.6英尺)。此实施方案具有大约98.95平方米(大约1065.1平方英尺)的太 阳能收集区域，且重量为大约10,191千克(大约10.03吨)。如果用符合本发明的方式 构造，则此实施方案可具有145千米/小时(大约90.1英里/小时)的抗风等级。
在图1B中，桁架15b的视图在很大程度上被遮掩，因为其与太阳能电池阵列的高 度和宽度所界定的平面正交地布置。然而，此视图说明桁架支撑部件151a，所述支撑部 件将桁架15b耦合到矩形框架15a。明确地说，桁架支撑部件151耦合到矩形框架15a 的长部件15al或15a2(在此实施方案中，为下部长部件15a2)和上部桁架弦杆152c(见 图1A)。在此实施方案中，将四个桁架支撑部件151a展示为以对角线方式布置。虽然 将桁架支撑部件151a以对角线方式布置会提供抵抗张力和压力的优点，但这并不是必 要的。而且，依据实施方案而定，可采用更多或更少的桁架支撑部件151a。
此视图还揭示了矩形框架15a的额外特征。为了改进矩形框架的结构完整性，若干 横向部件150a将上部长部件15al耦合到下部长部件15a2。横向部件150a由平行部件 150b (其在此实施方案中大致上平行于较短部件15a3和15a4而定向)补充。平行部件 150b中的两者用于提供耦合横向部件14的安装点的额外用途。
此视图再次说明矩形框架15a的宽度近似与太阳能电池阵列10的宽度相同(即， 其为大约18.1米宽)。此视图还说明桁架15b的位置在尺寸C的中心线上方。
图1C说明地面太阳能电池系统的实施方案，其中太阳能电池阵列IO的高度和宽度 所界定的平面平行于安装中央支撑件的表面(例如，地面)而定向。此实施方案利用具 有略微不同于15b的配置的配置的桁架15b'。此桁架15b'省略了平行桁架撑柱弦杆152b， 以便有利于使用所有对角线桁架弦杆152a。图1D说明包括桁架15b'的支撑框架15的 透视图。
图1E是地面太阳能电池系统的从与太阳能电池阵列IO的高度和宽度所界定的平面 正交的方向观看的简化视图。如所说明的，桁架(依据实施方案而定为15b或15b')设 置在尺寸C的中心线上方。而且，此实施方案中的桁架(15b或15b')相对于太阳能电 池阵列IO成直角(e)定向。
图1F是地面太阳能电池系统的实施方案的从与太阳能电池阵列IO的高度和宽度所 界定的平面正交的方向观看的侧视图。如所说明的，桁架(依据实施方案而定为15b或 15b')设置在尺寸C的中心线上方。通过将桁架定位在太阳能电池阵列的垂直中心上方，桁架不会妨碍阵列相对于中央支撑件(lla、 lib)的移动。螺旋千斤顶111和相配的螺 纹杆112 —起可穿过路径113所指示的范围的至少一部分来调整阵列10的角度(或倾 斜度)。因此，螺旋千斤顶lll (例如，结合例如图1A的项IOO等驱动机构)使得能够 枢转支撑框架15并因此枢转阵列10，以便相对于地球表面调整其角度。
图2是图1A的太阳能电池系统实施方案的从其相对侧观看的透视图。此透视图说 明将每一子阵列16划分成多个区段17。每一区段17包含基座18，基座18为每一接收 器19 (见图3和图4)提供结构性底座。在一些实施方案中，每个子阵列16存在一个 基座18，其由每一组成区段17共享。在一些实施方案中，基座18对于每一区段17在 结构上是相异的。
图3是太阳能电池子阵列16的剖视图，其描绘基座18上的一个区段17。在此实施 方案中，区段17包含薄片320,所述薄片320包含菲涅耳透镜(展示20a到20j)的2 X7矩阵、次级光学元件("SOE"，其实例展示为项201)的2X7矩阵以及太阳能电池 接收器19(展示14个，包含项19a到19j)的2X7矩阵。在一些实施方案中，薄片320 是一体式塑料面板，且每一菲涅耳透镜(例如，项20a到20j)为大约22.86平方厘米(9 平方英寸)。在所说明的实施方案中，每一菲涅耳透镜(例如，20b)以及其相关联的接 收器(例如，19b)和SOE (例如，201)经对准以使得透镜所会聚的光被相关联接收器 的太阳能电池最佳地接收。在所说明的实施方案中，区段17通过分隔件301 (其可以是 带孔的)从基座18的其余部分中划分开来。基座18还用于耗散来自接收器且更明确地 说来自各个太阳能电池的热量。
图4更详细地说明接收器19b。接收器19b具有板203、印刷电路板("PCB") 204、 SOE201和支架202。板203将接收器19b耦合到基座18 (见图2和图3 )。在一些实施 方案中，板203由具有高导热性的材料构成，使得有效地耗散掉来自PCB 204 (其包含 (例如)太阳能电池和旁路二极管)的热量。在一些实施方案中，板203由铝制成。在 一些实施方案中，PCB 204包含带有印刷电迹线的陶瓷板。
支架202在两个位置处耦合到板203，并形成使SOE201与PCB 204的太阳能电池 对准的桥接件。SOE 201聚集来自其相关联的透镜20的光，并将所述光聚焦到PCB 204 上的太阳能电池中。在一些实施方案中，每一太阳能电池接收器19均具备相应的SOE 201。 SOE201包含光入口 201a和光出口 (面朝PCB 204)以及主体201b。 SOE 201经 安装以使得光出口设置在PCB 204的太阳能电池上方。在一些实施方案中，SOE201具 有大体上正方形的横截面，所述横截面从入口 201a向出口逐渐縮小。SOE的内表面201c 将光向 朝出口反射。在一些实施方案中，内表面201c上涂敷有银或另一材料以便实现高反射性。从光入口 201a到光出口的路径形成锥形光通道，所述光通道捕获来自相 应透镜20的太阳能，并将其引导到太阳能电池。
在特定的实施方案中，如图5的平面图中说明的，子阵列16为约7.5米高(y方向) 和1.8米宽(x方向)，且包含区段n，其每一者具有菲涅耳透镜20和接收器19的2X 7矩阵(见图3和图4)。每一接收器19对于完整的AM 1.5太阳辐射产生超过13瓦特 的直流电力。接收器通过电缆并联或串联连接，使得整个子阵列16中的总计182个接 收器可产生超过2500瓦特的峰值直流电力。所述子阵列中的每一者又串联连接，使得 典型的阵列(例如，项IO)可产生超过25千瓦的电力。
一马达提供驱动以使部件llb相对于部件lla旋转，且另一马达提供驱动以使横向 部件14 (且因此使支撑框架15)相对于中央支撑件11围绕其纵轴旋转。提供控制构件 (例如，设置在图1的驱动机构100中)以用于控制部件llb相对于部件lla的旋转，且 用于控制横向部件14 (和支撑框架15)围绕其轴的旋转，以便确保每一区段17的包括 菲涅耳透镜20的平坦外表面与太阳光线正交。在一些实施方案中，控制构件是使用软 件的用计算机控制的机器，所述软件根据太阳相对于系统的方位角和仰角来控制马达。 在一些实施方案中，菲涅耳透镜20中的每一者以超过500X的因数将传入的阳光会聚到 相关联接收器(例如，项19b)中的太阳能电池上，进而使将阳光转换成电的转换效率 增强37%以上。在一些实施方案中，聚光度为520X。
在一些实施方案中，系统是折射性的，且使用丙稀菲涅耳透镜以用大约2的併实现 520X聚光度。各个电池/光学系统的受光角是+/-1.0度。当将受光角界定在系统效率比 其最大值减小仅仅10%的点处时，光学系统对于太阳的效率是90%。然而， 一些实施 方案可界定不同的受光角，例如+/-0.1度。在一些实施方案中，每一太阳能电池组装在 陶瓷封装中，所述封装包含旁路二极管和两个间隔开的连接件。在一些实施方案中，子 阵列中配置有182个电池。子阵列中的电池数目经指定以使得在最大照射下，总共增加 的电压不超过反相器的操作规格。
在2007年8月31日申请的第11/849,033号美国专利申请案中描述了接收器设计的 实例的额外细节，所述申请案以引用的方式并入本文中。
在2008年1月25日申请的第12/020,283号美国申请案中描述了三联点III-V化合 物半导体太阳能电池接收器(例如，项19)的半导体结构的设计的实例的额外细节，所 述申请案以引用的方式并入本文中。
用于组装地面太阳能电池阵列的方法的实施方案
图6A说明用于组装地面太阳能电池阵列(例如，图1C的实施方案)的方法的实施方案。然而，在组装开始之前，选择将安装阵列的地点(600)。若干因素可用于地点选 择过程，例如光和阴影的曝光度。
一旦选择了适当的地点，便安装阵列的底座(601)。可针对每一地点适当地设计和 规划底座。依据所述地点处的条件而定，可能(例如)因土壤成分和地形而需要额外加 固。图6B和6C说明底座601a的实施方案。在此实施方案中，底座601a的尺寸确定为 大约4.26平方米(14平方英尺)。
在图6B和6C中所说明的实施方案中，底座601a用现场浇铸的混凝土构造，所述 混凝土在固化28天之后具有至少约2.7X10"kPa (4000PSI)的压縮强度。在此实施方 案中，混凝土的暴露边缘具有1.9cm (3/4英寸)的切面。底座601a可包含根据国际建 筑物规范要求和标准手册(例如，ACI 31 5-99)制造和放置的钢筋。嵌入在底座601a 中的锚栓601b可以是带有ASTM A563重型六角螺母和ASTM A436垫圈的ASTM F1554 级55 (或等效物)。
如图6A所示，下一方框(602)是将横向部件14安装到中央支撑件(lla、 lib) 并附接倾斜臂14a。如图6D所示，横向部件14用螺栓602d附接到内部部件llb。倾斜 臂14a的一个末端经由附接点602a和602c附接到横向部件14的相对末端。附接点602a 和602c可包含(例如)螺母和螺栓的组合。每一倾斜臂14的另一末端经由附接点602b (在此透视图中只可看到一个)附接到内部部件llb。
接下来，将中央支撑件(lla、 lib)安装到底座601a上(方框603)。图6E中将中 央支撑件(lla、 lib)展示为安装在底座601a上。在一些实施方案中，中央支撑件(lla、 lib)包含对准标记，其与底座601a上的对准标记对准，以指示正南的方向。在一些实 施方案中，使中央支撑件(lla、 lib)放平并垂直，且使用平垫圈和结构螺母固定到结 构螺栓(图6C的601b)。
接下来，为了准许内部部件llb相对于外部部件lla旋转，对准并安装齿轮箱604a (方框604)。
在一些实施方案中，以两个区段提供支撑框架15。在此类实施方案中，必须组装所 述两个区段(方框605)。图6F说明由已经组装好的两个区段(605a和605b)组成的支 撑框架15。
接下来，将支撑框架15安装到横向部件14 ('方框606)。如图6G中所说明，将横 向部件在安装点606a和606c处耦合到支撑框架15的平行部件150b (见图1B)。安装
点可包含(例如)螺母和螺栓组合。
为了促进使太阳能电池阵列以各种角度倾斜，安装螺旋千斤顶(方框607)。如图
126G所示，螺旋千斤顶607a耦合到横向部件14和支撑框架15。螺旋千斤顶607a经由附 接点607b耦合到支撑框架15。在此实施方案中，附接点607b包含大体上圆柱形的部件, 其允许支撑框架15的角度随着螺旋千斤顶607a在大体上垂直的方向上平移而改变。
接下来，将子阵列(例如，项16)安装在支撑框架I5上(方框608)。举例来说， 安装可利用穿过支撑框架并耦合到每一子阵列16的结构螺栓。在一些实施方案中，为 了促进安装子阵列，螺旋千斤顶607a经调整以使得框架15与底座601a的安装表面大 致上水平地对准(例如，在+/-5度以内)。图6H说明包含子阵列16的阵列IO的示意图， 其中向每一子阵列16指派索引数字1到10。图6H的表格说明可安装每一阵列16以维 持结构平衡的次序的实施方案。如图所示，安装从阵列五开始，且接着循序前进到阵列 六、阵列四、阵列七、阵列三、阵列八、阵列二、阵列九、阵列一和阵列十。在另一实 施方案中，安装从阵列六开始，且接着循序前进到五、七、四、八、三、九、二、十和
虽然以特定次序呈现图6A的方框，但所述次序并不是必需的。此外，可在所呈现 的方框之间、之前或之后发生额外方框。举例来说， 一些实施方案用以下方式中的任一
者来排序所述方框
(a) 600, 601, 603, 602， 604, 605， 606, 607, 608
(b) 600, 601, 602， 604， 603， 605, 606, 607, 608
(c) 605， 600， 601， 602, 603, 604, 606， 607, 608
(d) 600, 605, 601, 602， 603， 604， 606， 607， 608
(e) 600， 601, 603, 604, 602， 605， 606， 607， 608。 因此，其它实施方案属于权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种组装跟踪太阳的聚光器光电太阳能电池阵列以用于从太阳产生能量的方法，所述太阳能电池阵列包括中央支撑件，其具有固定的第一部件和第二部件，且所述第二部件的第一基座末端安装在所述第一部件内，所述第二部件从所述第一部件延伸；所述太阳能电池阵列进一步包括一对倾斜臂，其分别从所述第二部件的所述基座末端延伸；支撑框架，其由所述对倾斜臂承载；和横向部件，其耦合到所述第二部件的第二相对末端，所述支撑框架可相对于所述中央支撑件旋转；所述太阳能电池阵列进一步包括螺旋千斤顶，其耦合到所述横向部件和所述支撑框架；第一致动器，其经布置以使所述螺旋千斤顶旋转；和大体上矩形的平面太阳能电池阵列，其包含安装在所述支撑框架上的三联点III-V半导体化合物聚光器太阳能电池接收器的多个子阵列；和第二致动器，其用于使所述中央支撑件和所述支撑框架旋转，所述方法包括将水泥底座安装在地球表面上；通过以下方式安装所述中央支撑件将所述第一部件安装为大致上垂直于所述水泥底座，并安装所述第二致动器以便促进所述第二部件相对于所述第一部件旋转，进而允许所述太阳能电池阵列跟踪太阳；将所述横向部件耦合到所述中央支撑件；将所述对倾斜臂耦合到所述横向部件和所述中央支撑件，以便结构性地支撑所述横向部件；将所述支撑框架耦合到所述横向部件，所述支撑框架包括经布置以耦合到一个或一个以上太阳能电池子阵列的第一框架组合件；将一个或一个以上太阳能电池子阵列耦合到所述第一框架组合件，进而形成所述太阳能电池阵列；和安装所述螺旋千斤顶和所述第一致动器，以便促进调整所述太阳能电池阵列相对于地球的所述表面的倾斜度且进而跟踪太阳。
2. 根据权利要求1所述的方法，其进一步包括提供正交地耦合到所述第一框架组合件 的第二框架组合件，所述第二框架组合件经布置以增加所述第一框架组合件的刚 性。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中所述第二框架组合件包括桁架。
4. 根据权利要求2所述的方法，其中所述太阳能电池子阵列耦合到所述第一框架组合件，使得所述第二框架组合件安装在所述太阳能电池阵列的垂直中心的上方。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中将所述横向部件耦合到所述中央支撑件发生在将 所述横向部件耦合到所述中央支撑件之前。
6. 根据权利要求l所述的方法，其中以两个半部提供所述支撑框架，所述方法包括组装所述支撑框架的所述两个半部。
7. 根据权利要求1所述的方法，其中耦合所述第一框架组合件，使得其沿着所述太阳 能电池阵列的最大垂直尺寸布置。
8. 根据权利要求2所述的方法，其中耦合所述第二框架组合件，使得其沿着所述太阳 能电池阵列的最大垂直尺寸布置。
9. 根据权利要求1所述的方法，其中所述第一框架组合件包括十个安装位置，每一安 装位置经布置以接纳太阳能电池子阵列。
10. 根据权利要求9所述的方法，其中所述十个安装位置从所述第一框架组合件的一个 末端向所述第一框架组合件的相对末端循序排序，且其中将所述太阳能电池子阵列 耦合到所述第一框架组合件包括将第一太阳能电池子阵列安装在第五安装位置，并将第二太阳能电池子阵列安装 在第六安装位置；且随后将第三太阳能电池子阵列安装在第四安装位置，并将第四太阳能电池子阵 列安装在第七安装位置；且随后将第五太阳能电池子阵列安装在第三安装位置，并将第六太阳能电池子阵 列安装在第八安装位置；且随后将第七太阳能电池子阵列安装在第二安装位置，并将第八太阳能电池子阵 列安装在第九安装位置；且随后将第九太阳能电池子阵列安装在第一安装位置，并将第十太阳能电池子阵 列安装在第十安装位置。
全文摘要
一种用于组装聚光器光电太阳能电池阵列的方法包含将底座(601a)安装在表面上并将中央支撑件(11a、11b)耦合到所述底座。将横向部件(14)耦合到所述中央支撑件(11a、11b)，且将一个或一个以上倾斜臂(14a)耦合到所述横向部件(14)和中央支撑件(11a、11b)。将支撑框架(15)耦合到所述横向部件(14)，所述支撑框架包含经布置以耦合到一个或一个以上太阳能电池子阵列(16)的第一框架组合件(15a)。一个或一个以上太阳能电池子阵列(16)耦合到所述第一框架组合件(15a)，进而形成太阳能电池阵列(10)，其中每一太阳能电池子阵列(16)包含多个三联点III-V半导体化合物太阳能电池接收器(19)。为了使得耦合到所述支撑框架的所述中央支撑件的至少一部分能够旋转，安装致动器(100)。
文档编号H02N6/00GK101640502SQ20081014447
公开日2010年2月3日 申请日期2008年7月31日 优先权日2008年7月31日
发明者加里·赫林, 斯科特·埃尔曼, 米哈伊尔·卡茨, 艾伦·戈伦兹 申请人:昂科公司