專利名稱：可展開的太陽面板系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本 發(fā)明涉及太陽電池面板(或稱為太陽電池板)的安裝，并且具體地涉及一種將太陽電池面板安裝在諸如商業(yè)建筑物房頂?shù)鹊牡托倍缺砻嫔系南到y(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
目前，全世界存在大約110億平方米的商業(yè)房頂表面可用。即使將這種潛力開發(fā)出很小一部分也將對世界能源需求產(chǎn)生重大的影響。在通常沒有或具有低斜度的商業(yè)建筑物屋頂上，采用專用子結(jié)構(gòu)將模塊以期望的傾斜角進(jìn)行安裝，這將附加的重量加至屋頂上。在現(xiàn)有住宅建筑物上安裝太陽能裝置陣列 (solar array) 一般不會造成附加重量的問題，因?yàn)榈湫偷淖≌咏Y(jié)構(gòu)構(gòu)建成針對大雪且能夠支承框架式太陽能模塊和安裝結(jié)構(gòu)。然而，當(dāng)在商業(yè)建筑物上工作時，絕對重要的是對將更多重量加至屋頂上應(yīng)要小心地評估，尤其是在遇到老舊和/或輕質(zhì)框架或木質(zhì)農(nóng)業(yè)建筑物時。此外，許多住宅和商業(yè)建筑物，尤其是美國西部和南部，并未設(shè)計(jì)成用以應(yīng)對積雪加載且在結(jié)構(gòu)上較為脆弱。許多倉庫和大型箱式商店并未配備為用以應(yīng)對重型太陽能系統(tǒng)。這些附加重量負(fù)載可能相當(dāng)大。例如，用于將框架式模塊安裝在商業(yè)屋頂上的方法為通過使用塑料檐槽(trough)，這些塑料檐槽填充有礫石或等同物以將太陽能裝置陣列固定到屋頂上。該技術(shù)可用來以便避免因用以固定安裝結(jié)構(gòu)的鉆孔而對屋頂造成破壞。利用此類系統(tǒng)，可達(dá)到直至300kg/m2的附加重量，這需要由現(xiàn)有的屋頂結(jié)構(gòu)來支承。此外，在附加構(gòu)件安裝在屋頂上時，幾乎總是會出現(xiàn)附加的風(fēng)負(fù)載。即使太陽能模塊平行地安裝到屋頂上，邊緣也會暴露于風(fēng)中，且會引入顯著的負(fù)載到屋頂結(jié)構(gòu)中。觀察升高的安裝在商業(yè)建筑物平屋頂上的PV系統(tǒng)時，對建筑物靜態(tài)的影響最為明顯。由于PV模塊升高，則它們像帆一樣操作和俘獲風(fēng)。引入建筑物結(jié)構(gòu)中的最終產(chǎn)生的應(yīng)力取決于建筑物的高度和平均局部風(fēng)速并根據(jù)建筑法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)確定，其中，符合這些建筑法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)需要對建筑物進(jìn)行靜態(tài)地分析。為了滿足房頂風(fēng)力加載要求，常規(guī)平的太陽面板通常必須利用或昂貴、重型的安裝器件或壓載物來固定到屋頂或建筑結(jié)構(gòu)上，這對于屋頂修護(hù)(如果需要的話)等而言難以安裝和移除。已經(jīng)進(jìn)行了一些嘗試以通過簡單地將粘合劑應(yīng)用于太陽面板而然后將它們安裝到屋頂上來消除重型的安裝器件。此外，重型的有壓載物的PV系統(tǒng)會破壞薄膜屋頂(或防水屋頂)，因?yàn)橄到y(tǒng)拖拽經(jīng)過屋頂或?qū)ξ蓓攭嚎s。結(jié)合傾斜的需要，最終產(chǎn)生的安裝系統(tǒng)需要在人工、器件、設(shè)計(jì)以及其它系統(tǒng)成本平衡方面進(jìn)行大量投入。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明人已認(rèn)識到，不需要昂貴托架系統(tǒng)的輕質(zhì)、撓性PV模塊將導(dǎo)致產(chǎn)生最低的安裝成本，尤其是對于低斜度的商業(yè)屋頂而言。
發(fā)明人還認(rèn)識到，以大約2至5度的傾斜角安裝在低斜度屋頂上且不會自遮蔽的 PV模塊提供了最高的單位面積功率產(chǎn)額。 根據(jù)本發(fā)明，與安裝常規(guī)太陽電池面板相關(guān)的成本和復(fù)雜性通過一種太陽電池系統(tǒng)降低，該太陽電池系統(tǒng)包括多個太陽電池面板，這些太陽電池面板在裝運(yùn)之前機(jī)械且電性地相互聯(lián)接，同時能夠在裝運(yùn)期間以層疊布置折疊到包裝容器內(nèi)，而在安裝期間則在安裝地點(diǎn)無需常規(guī)重型安裝系統(tǒng)的情況下以期望的傾斜角擴(kuò)張和展開。


圖Ia及圖Ib為保持在晶片框架(或晶圓框架，wafer frame)內(nèi)的一組條片形太陽電池的示意性透視圖，其四分之一已經(jīng)移除，以便觀察條片的一半；圖2為包括在撓性背板上的帶接片的模塊子組件的太陽電池面板的一部分的頂平面視圖；圖3為圖2中的太陽電池面板的截面?zhèn)纫晥D；圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可展開的太陽面板系統(tǒng)的透視圖；圖5(a)至圖5(d)為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的將可展開的太陽面板系統(tǒng)安裝到諸如屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)上的方法的放大透視圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明的備選實(shí)施例的將可展開的太陽面板系統(tǒng)安裝到屋頂上的方法的放大透視圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖4中的可展開的太陽面板系統(tǒng)的透視圖，其中，各太陽電池面板均具有DC-DC轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器連接到系列串線(series string)上，以在裝運(yùn)之前將各太陽電池面板電性地聯(lián)接在一起；圖8為根據(jù)本發(fā)明的備選實(shí)施例的圖4中的可展開的太陽面板系統(tǒng)的透視圖，該系統(tǒng)具有單個DC-DC轉(zhuǎn)換器和太陽能電網(wǎng)互連接口(組合器帶)，以在裝運(yùn)之前電性地聯(lián)接到各太陽電池面板上；圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的可展開的太陽面板系統(tǒng)的安裝；以及圖10為安裝在低斜度商業(yè)屋頂上的本發(fā)明的可展開的太陽面板系統(tǒng)的透視圖。零件清單10硅晶片12 開口14條片(太陽電池)16晶片框架18 邊緣20 面22 端部100帶接片的子組件102 軌道(track)104傳導(dǎo)部分106傳導(dǎo)粘合劑108 背板
110 傳導(dǎo)接片(tab) 200太陽電池面板(PV模塊)202光學(xué)蓋板204 封殼206粘合劑208子組件基底210反射材料300可展開的太陽面板系統(tǒng)301鉸鏈組件302框架部件304鉸鏈支架305 穿孔306鉸鏈銷釘308安裝通道(或槽道，channel)308a基座部分308b安裝部分310 開孔311緊固部件313支腳部件314DC-DC 轉(zhuǎn)換器315 開孔316系列串線317緊固部件318DC-AC 逆變器326電網(wǎng)互連接口328 連接導(dǎo)線(harness)330包裝容器400 屋頂Al 第一角A2 第二角
具體實(shí)施例方式盡管本發(fā)明的原理可應(yīng)用于基于不同半導(dǎo)體的PV模塊，但隨后的描述應(yīng)用于一種獨(dú)特類型的PV模塊，其基于很薄的長形太陽電池，該電池也為雙面的，并產(chǎn)生半撓性至撓性的模塊組件。存在可制造長形太陽電池的公知工藝。如本文所用，用語〃長形太陽電池〃是指大致平行六面體形式且由于其長度顯著大于其寬度(通常為數(shù)十至數(shù)百倍大)而具有較高長寬比的太陽電池。長形太陽電池的厚度對于本發(fā)明而言在很大程度上并不重要，但通常為電池寬度的四分之一至一百分之一。太陽電池的長度和寬度限定了用于發(fā)電的最大可用活性(或有效)表面面 積(太陽電池的活性"面"或"多個面")，而太陽電池的長度和厚度則限定了電池在光學(xué)上非活性的表面或"邊緣"。典型的長形太陽電池為10至120mm 長、0. 5至5mm寬，以及35至80微米厚。例如，國際專利申請公布No. W002/45143描述了一種由單個標(biāo)準(zhǔn)硅晶片制造大量薄(大致< 150微米)的長形硅基底，其中，最終產(chǎn)生的較薄長形基底的數(shù)目和尺寸使得總的可用表面面積大于原硅晶片的表面面積。這是通過以下方式來實(shí)現(xiàn)的，即將垂直于原晶片表面的至少一個新形成的表面用作各長形基底的活性表面或可用表面，以及將產(chǎn)生的長形基底和在這些基底之間移除的材料兩者的晶片平面中較短的尺寸選擇為盡可能小。此種長形基底也稱為〃條片基底〃。用詞〃 SLIVER"是Origin EnergySolar Pty Ltd的注冊商標(biāo)(澳大利亞登記號933476)。W002/45143還描述了用于在條片基底上形成太陽電池(稱為"條片太陽電池")的過程。然而，用詞"條片"通常是指條片基底，其可結(jié)合或不結(jié)合一個或多個太陽電池。一般而言，長形的太陽電池可為使用基本上任何太陽電池制造工藝而形成在長形基底上的單晶太陽電池。如圖Ia及圖Ib中所示，長形基底優(yōu)選通過加工(優(yōu)選通過非均質(zhì)濕法化學(xué)侵蝕)完全穿過硅晶片10的一系列平行的長形矩形槽口或開口 12以分批工藝形成，以便在開口 12之間限定對應(yīng)的一系列平行的長形平行六面體基底或硅"條片"14。 槽口 12的長度小于但類似于晶片10的直徑，以便長形基底或條片14由稱為晶片框架16 的晶片剩余外周部分16而保持連結(jié)在一起。各條片14均認(rèn)作是具有與兩個晶片表面共面的兩個邊緣18、垂直于晶片表面的兩個(新形成的)面20，以及附接到晶片框架16上的兩個端部22。如圖Ia及圖Ib中所示，太陽電池可由長形基底14形成，同時它們?nèi)杂删蚣?6保持；最終產(chǎn)生的長形太陽電池14然后可彼此分開，且與晶片框架分開，以便提供一組獨(dú)立的長形太陽電池，該太陽電池沿其長邊緣通常具有電極。大量的這些長形太陽電池可電性地互連和組裝在一起來形成太陽電池模塊。當(dāng)長形基底以此方式形成時，晶片表面的平面中的長形槽口和長形硅帶(條片) 的寬度通常都為0. 05mm,以便各條片/槽口對從晶片表面有效地消耗1 X0. Imm的表面面積，其中，1為長形基底的長度。然而，由于硅晶片的厚度通常為0.5至2mm，故條片的兩個新形成的面(垂直于晶片表面)中的各個的表面面積為1X0. 5-2mm，從而使可用的表面面積相對于原晶片表面(忽略晶片框架的任何可用表面面積)增大5至20倍。長形半導(dǎo)體帶或條片的模塊子組件可進(jìn)行組裝，它們優(yōu)選為光伏(PV)太陽電池。 取決于待產(chǎn)生的電壓，各子組件均可包括任意數(shù)目的條片(例如，6、35、70、300或3000個條片)。例如，串接的條片14子組件35可產(chǎn)生適于對12V電池組充電的電壓(例如，OV至 25V)。圖2提供了包括以平行構(gòu)造設(shè)置在支承介質(zhì)或"軌道"102上的許多條片14的帶接片的條片子組件100的概括視圖。為了簡化圖示，圖2僅描繪了四個條片14。條片14 附連到三個軌道102上。在該實(shí)例中，軌道102設(shè)有傳導(dǎo)部分(或?qū)щ姴糠?104。傳導(dǎo)部分104例如可為包含銀等的印刷傳導(dǎo)性環(huán)氧化物。其它技術(shù)和材料也可用于在條片14之間提供傳導(dǎo)部分104。更進(jìn)一步而言，軌道102可預(yù)先印刷有傳導(dǎo)部分，或預(yù)先形成有該傳導(dǎo)部分，而不是在條片14附連到軌道102上之后施加傳導(dǎo)部分104。條片14可使用諸如焊料等的傳導(dǎo)性粘合劑106連接到軌道102的傳導(dǎo)部分104上。此外，模塊子組件100可附連到由撓性材料制成的背板108上，其中，該撓性材料例如為氟化乙烯(Tedlar)-聚酯(TP) 塑料膜、氟化乙烯-聚酯-氟化乙烯(TPT)、氟化乙烯-鋁-氟化乙烯(TAT)等。這例如可使用多種粘合劑或連結(jié)介質(zhì)實(shí)現(xiàn)，如光學(xué)粘合劑、硅酮、樹脂或?qū)雍夏?，如EVA、PVB等。用于使子組件100互連的傳導(dǎo)接片110在子組件100的相對終端處(縱向)。傳導(dǎo)接片Iio可包括傳導(dǎo)金屬帶，如銅(Cu)、銀(Ag)、銅和錫(Cu+Sn)、金(Au)等。這些接片對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是公知的。接片可使用與用于將條片電池連接到另一條片電池上相同的方法和材料電性地連接到條片電池上(例如，接片為平行陣列中的另一元件)。諸如絲焊的其它技術(shù)也可使用。類似的是，接片還可由支承介質(zhì)保持，或可不用其支承。帶接片的子組件的構(gòu)建容許條片子組件100用作常規(guī)太陽電池的直接替換物。串接和貯存(lay-up)機(jī)器可用于使一個子組件的接片與下一子組件的接片互連(或并聯(lián)或串聯(lián)；成直線或圍繞轉(zhuǎn)角等彎曲)并產(chǎn)生成串的子組件。圖3和圖4示出了完全組裝的太陽電池面板或PV模塊200，其包括多個成排的帶接片的條片子組件100，每一子組件均具有多個條片14。太陽電池面板200在所示的特定實(shí)施例中使用聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)構(gòu)建，但也可采用其它材料。如圖3和圖4中所示，基于半導(dǎo)體的太陽電池面板或PV模塊200可使用由 TEFCEL 或其它適合的光學(xué)材料制成的光學(xué)蓋板202、由一層或多層乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)粘合劑或其它適合光學(xué)粘合劑制成的封殼204、子組件或成串的子組件100(條片14、傳導(dǎo)性互連部分104、背板108和接片110，僅在圖4中示出)、用于將各條片14附接到由光學(xué)玻璃纖維或其它適合的光學(xué)材料制成的子組件基底208上的粘合劑206，以及設(shè)置在子組件基底208與背板108層之間的反射材料210制成。將會認(rèn)識到的是，本發(fā)明并不由太陽電池面板200的特定結(jié)構(gòu)所限制，且對于上述面板或模塊結(jié)構(gòu)存在許多備選方案，包括但不限于使用玻璃前部和后部、玻璃后部和塑料膜前部、用以產(chǎn)生撓性模塊的前部和后部上的膜、替代玻璃的剛性或半剛性塑料板，以及位于一側(cè)上的金屬或玻璃纖維層，等寸。以上描述應(yīng)用于一種獨(dú)特類型的PV模塊200，該P(yáng)V模塊200基于也為雙面的很薄的硅太陽電池并產(chǎn)生半撓性至撓性的模塊組件。PV模塊200設(shè)定為基于具有較高的長度與寬度的長寬比(薄且長的帶)的光學(xué)透明的聚合物/電池/聚合物層合構(gòu)造，該硅太陽電池以串聯(lián)/并聯(lián)布置電性地互連。這些太陽電池具有相對于模塊尺寸很小的覆蓋區(qū)，且可布置成高電壓串接電池的子陣列(各電池為 0.5伏，因此串接的300個電池將=50伏)。 相比于產(chǎn)生4瓦和具有0. 5伏的開路電壓的太陽電池，典型的子陣列可為16瓦和300伏， 使得總電流很小，且因此I2R損耗也很小。然而，將會認(rèn)識到的是，本發(fā)明不限于上述基于特定半導(dǎo)體的PV模塊，且下文所述的本發(fā)明的原理可應(yīng)用于基于不同半導(dǎo)體的PV模塊。例如，下文所述的本發(fā)明原理可應(yīng)用于基于形成在撓性基底上的薄膜銅銦鎵硒化物(CIGQ太陽能裝置的PV模塊?，F(xiàn)在參看圖4至圖6，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可展開的太陽電池系統(tǒng)大致示為300。 可展開的太陽面板系統(tǒng)300包括多個輕質(zhì)的太陽電池面板或PV模塊200，它們在裝運(yùn)之前機(jī)械和電性地彼此聯(lián)接，以便容易在安裝地點(diǎn)安裝。取決于PV模塊200的類型，各太陽面板或PV模塊200的邊緣可通過使用金屬、玻璃纖維或用于強(qiáng)化PV模塊200或以另外的方式使PV模塊200剛硬的其它材料制成的框架部件302加強(qiáng)。例如，如果PV模塊使用輕質(zhì)的材料構(gòu)成，例如上述條片電池子組件100，則可能期望的是提供框架部件302來將結(jié)構(gòu)完整性加至PV模塊200。另一方面，框架部件302在PV模塊200由諸如玻璃等的剛性材料構(gòu)成的情況下可能并不需要。如前文所述，太陽面板系統(tǒng)300的各PV模塊200在裝運(yùn)至安裝地點(diǎn)之前機(jī)械地相互聯(lián)接。由于PV模塊200在裝運(yùn)之前機(jī)械地相互聯(lián)接，故相比于需要在安裝地點(diǎn)相互連接的常規(guī)太陽面板系統(tǒng)而言降低了安裝成本。存在許多方式來將太陽面板系統(tǒng)300的各PV 模塊200進(jìn)行機(jī)械聯(lián)接。機(jī)械地聯(lián)接太陽面板系統(tǒng)300的各PV模塊200的一種方式是將包括一個或多個鉸鏈支架304的鉸鏈組件301附連到PV模塊200的框架部件302上。鉸鏈支架304可使用任何以下適合的方式附連到框架部件302的長邊緣上，例如機(jī)械的、粘合的，或一些其它期望的附接方法。單個的鉸鏈支架304可延展框架部件302的長邊緣的整個長度，或作為備選，多個獨(dú)立的支架304可附連到類似于門鉸鏈的框架部件302的長邊緣上。應(yīng)當(dāng)注意的是，鉸鏈支架304不需要附連到框架部件302的兩個長邊緣上。例如，如果PV模塊200 為面板系統(tǒng)300的端部太陽電池面板，則鄰近相鄰PV模塊200的PV模塊200的框架部件 302的僅一個長邊緣需要鉸鏈支架304。否則，PV模塊200的兩個長邊緣都需要鉸鏈支架 304。將應(yīng)認(rèn)識到的是，鉸鏈支架304可與框架部件302 —體地形成，而非附連到框架部件 302 上。鉸鏈支架304可包括一個或多個穿孔305，用以容許PV模塊200上諸如雨水、融雪等的沉積物流出。穿孔305還容許空氣流穿過PV模塊200以減小PV模塊200的升力。 此外，PV模塊200可包括位于條片14之間的穿孔(未示出)，以便容許空氣流穿過PV模塊 200且進(jìn)一步減小升力。將會認(rèn)識到的是，本領(lǐng)域中公知的其它適合的方式可包括在本發(fā)明的太陽面板系統(tǒng)300中用以進(jìn)一步減小升力，如鷗翼、翼型件等。在所示的實(shí)施例中，鉸鏈支架304為母鉸鏈支架，且鉸鏈銷釘306插入母鉸鏈支架304中，如圖5中所示。鉸鏈銷釘306插入兩個相鄰的母鉸鏈支架304中以將兩個相鄰 PV模塊200鉸接地相互連接，且容許該兩個相鄰PV模塊200相對于彼此圍繞鉸鏈銷釘306 樞轉(zhuǎn)大約0度至大約360度之間的任何期望的角度。以此方式，PV模塊200可在包裝容器 326中彼此層壓折疊成層疊布置以便于裝運(yùn)，如圖7中所示。將會認(rèn)識到的是，本發(fā)明不由包括鉸鏈支架/鉸鏈銷釘布置的鉸鏈組件301所限制，且備選的鉸鏈組件可用于機(jī)械地聯(lián)接太陽面板系統(tǒng)300的各PV模塊200。例如，鉸鏈組件301可包括順應(yīng)結(jié)構(gòu)，如活鉸鏈等。順應(yīng)結(jié)構(gòu)可由輕質(zhì)的彈性材料如塑料等制成，其中， 塑料的薄化區(qū)段容許PV模塊200沿兩個方向彎曲?；钽q鏈可通過注入模制而與框架部件 202 一體地模制，以便形成輕質(zhì)的耐用鉸鏈組件。假定各PV模塊200重約0. 51b/ft2 (磅/平方英尺)且具有大約IOft2的表面面積， 則具有十(10)個PV模塊200的包裝的本發(fā)明的太陽面板系統(tǒng)300的總重量為大約501b， 這可容易地由安裝人員攜帶。相反，常規(guī)PV模塊重約4至71b/ft2，且相同數(shù)目的PV模塊的總重量將多達(dá)大約十(10)倍，或大約5001b。如可容易看到的那樣，本發(fā)明的太陽面板系統(tǒng) 300的重量遠(yuǎn)低于數(shù)目相當(dāng)?shù)某Ｒ?guī)太陽面板，從而顯著地降低了與裝運(yùn)太陽面板系統(tǒng)相關(guān)的成本。如圖4中所示，備選的PV模塊200可以角Al和補(bǔ)角A2定位，使得太陽面板系統(tǒng)300在展開時形成手風(fēng)琴的形狀。例如，角A2可在大約0度至45度之間，且具體是在大約 2度至35度之間，且更具體是在大約5度至10度之間。角Al將為大約180度至135度之間的補(bǔ)角，且具體是在大約178度至145度之間，且更具體是分別在大約175度至大約170 度之間。本發(fā)明的折疊和打開特征在安裝太陽面板系統(tǒng)300期間定位PV模塊200時提供了大量靈活性。太陽面板系統(tǒng)300還包括一個或多個安裝通道308，該通道308具有帶大致平坦輪廓的基座部分308a和帶大致U形輪廓的安裝部分308b。在所示的實(shí)施例中，如圖5中所示，各安裝通道308還包括能夠收容諸如螺紋緊固件的緊固部件311，317的多個間隔開的開孔310。從兩個相鄰PV模塊200伸出的支腳部件313可沿安裝部分308b插入和移動，直到支腳部件313中的開孔315與安裝通道308中的期望開孔310對準(zhǔn)。一旦兩個開孔310、 315對準(zhǔn)，則安裝銷釘311可插入穿過開孔310并進(jìn)入支腳部件313的開孔315中，以便在沿安裝通道308的期望地點(diǎn)處將PV模塊200牢固地保持就位。支腳部件313應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)成用以容易地沿安裝通道308的安裝部分308b滑動。為此，支腳部件313可包括輥?zhàn)踊蚱渌m合的裝置，以最大限度地減小當(dāng)沿安裝通道308的安裝部分308b滑動時在支架部件313 與安裝通道308之間的摩擦。將會認(rèn)識到的是，本發(fā)明不由安裝通道308的特定設(shè)計(jì)所限制，且本發(fā)明可利用任何適合的設(shè)計(jì)而予以實(shí)施。如圖6中所示，例如，安裝通道308的基座部分308a可為大致平坦的輪廓，而安裝部分308b可為類似于燕尾形的截頭梯形的輪廓形狀。在該實(shí)施例中， 燕尾形支腳部件313可插入安裝部分308b中且沿其滑動，直到支腳部件313的開孔315與安裝通道308的期望開孔310對準(zhǔn)，使得安裝銷釘311可插入穿過期望的開孔310并進(jìn)入支腳部件313的開孔315中，以便在沿安裝通道308的期望地點(diǎn)處將PV模塊200牢固地保持就位。如果需要的話，太陽面板系統(tǒng)300還可包括支承部件(未示出)，例如桿狀部件等，用于在安裝于屋頂上時以期望的傾斜角支承PV模塊200。如可容易理解的那樣，PV模塊200的傾斜角可通過將安裝銷釘311插入安裝通道 308的期望開孔310中來有選擇地調(diào)整。安裝部分308b中的開孔310的數(shù)目可取決于PV 模塊200傾斜角的期望的選擇調(diào)整程度而變化。安裝部分308b中數(shù)目較多的開孔310提供對PV模塊200傾斜角較大程度的選擇調(diào)整，反之亦然。例如，開孔310可在安裝通道308 的安裝部分308b中預(yù)先鉆取，彼此間隔開的距離在大約四分之一英寸至大約2英寸的范圍內(nèi)。在所示的實(shí)施例中，一對安裝通道308以大致等于PV模塊200寬度W的距離定位，使得PV模塊200的安裝銷釘311在太陽面板系統(tǒng)300的安裝期間插入穿過兩個安裝通道308 中的期望的開孔310。如前文所述，太陽面板系統(tǒng)300的各PV模塊200均在裝運(yùn)至安裝地點(diǎn)之前電性地相互聯(lián)接。由于PV模塊200在裝運(yùn)之前已經(jīng)電性地相互聯(lián)接，故相比于需要在安裝地點(diǎn)相互連接的常規(guī)太陽面板系統(tǒng)，降低了安裝成本。存在許多方式來電性地聯(lián)接太陽面板系統(tǒng) 300的各PV模塊200?，F(xiàn)在參看圖7，電性地聯(lián)接太陽面板系統(tǒng)300的各PV模塊200的一種方式是向各 PV模塊200提供DC-DC轉(zhuǎn)換器314，且以系列串線316連接各DC-DC (直流-直流)轉(zhuǎn)換器 314。來自于各太陽面板系統(tǒng)300的系列串線316可在安裝地點(diǎn)處電性地聯(lián)接到具有中高電壓的3相DC-AC (直流-交流)逆變器318上，如480V的3相DC-AC轉(zhuǎn)換器。
電性地聯(lián)接太陽面板系統(tǒng)300的各PV模塊200的另一種方式是將系列串線316 電性地聯(lián)接到用于各太陽面板系統(tǒng)300的單個DC-DC轉(zhuǎn)換器314上，如圖8中所示。來自于期望數(shù)目的太陽面板系統(tǒng)300的DC-DC轉(zhuǎn)換器314可通過將來自各DC-DC轉(zhuǎn)換器314的連接導(dǎo)線3 簡單地插在太陽能電網(wǎng)互連接口 3 中來電性地聯(lián)接到該互連接口 326(或組合器帶)上。接口 3 繼而又可電性地聯(lián)接到DC-AC逆變器318(圖7中所示)上。電性地連接太陽面板系統(tǒng)300的各PV模塊200的其它方式處在本發(fā)明的范圍內(nèi)。 例如，系列串線316可電性地連接到與太陽面板系統(tǒng)300分開的DC-DC轉(zhuǎn)換器和/或DC/AC 逆變器上，以便將來自系列串線316的電壓轉(zhuǎn)換成適合類型的電壓。圖9中示出了用于在屋頂400(例如，低斜度商業(yè)屋頂?shù)?上展開本發(fā)明的太陽面板系統(tǒng)300的方法?；旧希柮姘逑到y(tǒng)300可使用簡單的四步驟過程容易地展開。首先，在步驟S9. 1中，將包括太陽面板系統(tǒng)300的多個機(jī)械和電性地聯(lián)接的太陽電池面板或 PV模塊200層壓折疊成層疊布置，以便于在包裝容器330中裝運(yùn)。例如，太陽面板系統(tǒng)300 可包括總共10個電性和機(jī)械地聯(lián)接的太陽電池面板或PV模塊200，它們層壓折疊且在包裝容器326中裝運(yùn)。接下來，使用任何公知的方式，例如粘合劑、熱焊接等，將安裝通道308附接到屋頂400上，以便使安裝通道308保持就位，如步驟S9. 2所示。一旦安裝通道308附接好，則將太陽面板系統(tǒng)300的PV模塊200打開，且將位于兩個相鄰PV模塊200之間延伸的支腳部件313插入安裝通道308中。PV模塊300通過安裝通道308供送，直到支腳部件313中的開孔315與安裝通道308中的適合的開孔310對準(zhǔn)，其中，PV模塊200利用螺紋銷釘311 附接到安裝通道308上，如步驟S9. 3所示。螺紋銷釘311插入開孔310中的位置確定PV 模塊200的傾斜角或偏角。如步驟S9. 4所示，當(dāng)太陽面板系統(tǒng)300的各PV模塊200在期望的地點(diǎn)附接到安裝通道308上時，便完成安裝。圖10示出了具有安裝在其上的多個太陽面板系統(tǒng)300的低斜度商業(yè)屋頂400。在運(yùn)轉(zhuǎn)中，屋頂400可包括用作光捕獲裝置的反射表面402。撞擊雙面條片電池14的光被吸收且轉(zhuǎn)換成電能。未被條片電池14吸收的光(或穿過電池，或傳輸穿過太陽電池之間光學(xué)上清晰的封殼)由屋頂400的表面402朝雙面條片電池14的背側(cè)反射。該構(gòu)造可通過再獲取反射(漫反射)的低角度光來在白天期間提供更高的能量。光捕獲量取決于角度和可用于PV模塊200上的涂層。理想的是，將獲取超過90%的落在屋頂上的光能。盡管已參照示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會認(rèn)識到，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可做出多種改變，以及可用等同物來代替其元件。此外，在不脫離本發(fā)明基本范圍的情況下，可做出許多修改以使特定的情勢或材料適應(yīng)本發(fā)明所教導(dǎo)的內(nèi)容。因此，期望的是本發(fā)明并不限于作為為實(shí)施本發(fā)明而構(gòu)思的最佳方式所公開的具體實(shí)施例，而是本發(fā)明將包括落入所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種可展開的太陽面板系統(tǒng)(300)，包括在裝運(yùn)到安裝地點(diǎn)(400)之前機(jī)械和電性地相互聯(lián)接的多個太陽電池面板(200)，所述多個太陽電池面板(200)能夠以層疊布置折疊到包裝容器(330)內(nèi)以便裝運(yùn)到所述安裝地點(diǎn)，以及在所述安裝地點(diǎn)安裝所述太陽面板系統(tǒng)期間以期望的傾斜角(A1，A2)打開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個太陽電池面板(200)在裝運(yùn)到所述安裝地點(diǎn)之前通過使用鉸鏈組件(301)機(jī)械地相互聯(lián)接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述鉸鏈組件(301)包括至少一個鉸鏈支架(304)以及插入穿過所述鉸鏈支架的鉸鏈銷釘(306)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個太陽電池面板(200)在裝運(yùn)到所述安裝地點(diǎn)之前以系列串線(316)電性地相互聯(lián)接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系列串線(316)電性地聯(lián)接到DC-DC 轉(zhuǎn)換器(314)和DC-AC逆變器(318)中的一個上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括至少一個安裝通道 (308)，所述至少一個安裝通道(308)具有能夠收容緊固部件(311，317)的至少一個開孔 (311)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括能夠收容在所述安裝通道(308)內(nèi)的支腳部件(313)，所述支腳部件包括用于收容所述緊固部件(311)而以期望的所述傾斜角(A1，A2)定位所述多個太陽電池面板(200)的開孔(315)。
8.一種安裝可展開的太陽電池系統(tǒng)(300)的方法，包括在裝運(yùn)到安裝地點(diǎn)(400)之前將多個太陽電池面板(200)機(jī)械和電性地相互聯(lián)接；以層疊布置將所述多個太陽電池面板(200)折疊在包裝容器(330)內(nèi)以便裝運(yùn)到所述安裝地點(diǎn)，以及在所述安裝地點(diǎn)的安裝期間將所述多個太陽電池面板(200)打開至期望的傾斜角 (A1，A2)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述多個太陽電池面板(200)由鉸鏈組件 (301)機(jī)械地相互聯(lián)接。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述多個太陽電池面板(200)由系列串線(316)電性地相互聯(lián)接。
全文摘要
本發(fā)明涉及可展開的太陽面板系統(tǒng)。具體而言，一種可展開的太陽面板系統(tǒng)(300)包括在裝運(yùn)到安裝地點(diǎn)(400)之前機(jī)械和電性地相互聯(lián)接的多個太陽電池面板(200)，其以層疊布置折疊在包裝容器(330)內(nèi)以便裝運(yùn)至安裝地點(diǎn)，且然后在安裝地點(diǎn)的安裝期間打開而以期望的傾斜角(A1，A2)展開該太陽電池面板(200)。在一個實(shí)施例中，太陽電池面板(200)使用諸如鉸鏈支架(304)和鉸鏈銷釘(306)的鉸鏈組件(301)機(jī)械地相互聯(lián)接。各太陽電池面板系統(tǒng)(200)均使用系列串線(316)電性地相互聯(lián)接。該系列串線(316)可電性地聯(lián)接到DC-DC轉(zhuǎn)換器(314)和/或DC-AC逆變器(318)上。
文檔編號H01L31/18GK102222709SQ20111010452
公開日2011年10月19日 申請日期2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月16日
發(fā)明者C·S·科曼, N·A·約翰遜 申請人:通用電氣公司