本發(fā)明涉及一種用于發(fā)電的太陽能收集器。

背景技術(shù)：

太陽能通常借助于光伏（pv）電池被轉(zhuǎn)換為電，所述光伏電池被安裝在支撐框或殼體中并且被定位成使得所述電池暴露于入射光（典型地是太陽輻射），從而通過光伏作用產(chǎn)生電。

現(xiàn)今使用的普通pv電池包括薄的大體上方形的單晶、多晶或薄膜硅片，所述硅片包括由若干相對(duì)寬的主導(dǎo)電條或母線（busbar）組成的接觸柵，所述主導(dǎo)電條或母線被多個(gè)相對(duì)窄的副導(dǎo)電條或指狀件以直角相交。典型地，單個(gè)pv電池彼此串聯(lián)連接以形成平面的模塊或面板。

單個(gè)電池以及由此包括該電池的模塊或面板是極其易碎的，并且因此在施加的負(fù)載下容易破裂。為此，對(duì)于成模塊或面板的電池，傳統(tǒng)的實(shí)踐是用具有一些剛度的襯背板（例如塑料板）加背襯，并且用光透射玻璃覆蓋在暴露側(cè)上。然而，盡管玻璃被恰當(dāng)強(qiáng)化（tampered）且可以很厚，但得到的模塊或面板結(jié)構(gòu)仍然是相當(dāng)易碎的且易于發(fā)生破裂。例如，在此類模塊或面板被用于屋頂安裝的應(yīng)用的情況下，單個(gè)電池或者模塊或面板自身可能發(fā)生破裂或以其它方式被所施加的負(fù)載損壞，所施加的負(fù)載可能產(chǎn)生在安裝期間或由于工人在屋頂上來回移動(dòng)而產(chǎn)生。

本發(fā)明解決該問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種用于發(fā)電的太陽能收集器，所述太陽能收集器包括：

-電互連pv電池的至少一個(gè)長形模塊化條，電池的條被層壓在各自的柔性彈性塑料材料的上層和下層之間，以形成長形pv電池模塊，至少上層壓層是光透射性質(zhì)；以及

-剛性支撐結(jié)構(gòu)，對(duì)于每個(gè)模塊，剛性支撐結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)熱材料的剛性長形盤狀件，剛性長形盤狀件具有基部，基部具有基本上不大于模塊寬度的寬度；

其中，每個(gè)模塊的下側(cè)以成熱傳遞關(guān)系的方式被錨定在盤狀件的基部上。

每個(gè)模塊可以借助于導(dǎo)熱粘性介質(zhì)被錨定到關(guān)聯(lián)的盤狀件基部。該導(dǎo)熱粘性介質(zhì)可以是雙面導(dǎo)熱粘性帶或?qū)岷齽╬aste）。

典型地，層壓層具有聚氟乙烯（pvf），并且可以具有tedlar^tm。

在一些實(shí)施例中，每個(gè)模塊的長側(cè)邊緣被剛性邊緣緊固構(gòu)造錨定，剛性邊緣緊固構(gòu)造設(shè)置在盤狀件的相對(duì)側(cè)處。在一個(gè)布置中，盤狀件的一側(cè)包括橫向唇緣形式的緊固構(gòu)造，橫向唇緣被配置成覆于模塊的一個(gè)長邊緣上，并且模塊的相對(duì)的長邊緣被邊緣夾持器（clip）形式的緊固構(gòu)造接合，邊緣夾持器被配置成與盤狀件的該相對(duì)側(cè)形成夾持接合。

太陽能收集器可以包括主連接器、副連接器、基部構(gòu)件，主連接器彼此橫向間隔開，副連接器在主連接器之間彼此橫向間隔開，基部構(gòu)件具有平坦上表面，平坦上表面要么連接在橫向相鄰的副連接器之間要么連接在橫向相鄰的主連接器和副連接器之間，基部構(gòu)件和連接器一起限定盤狀件，在盤狀件中，基部構(gòu)件形成盤狀件的基部，并且模塊的下側(cè)被錨定到基部構(gòu)件的平坦上表面?；繕?gòu)件的側(cè)邊緣可以由粘合劑錨定在主連接器和副連接器中的通道中。

在具體的實(shí)施例中，主連接器對(duì)借助于連接夾持器彼此連接，連接夾持器在使用中緊固到屋頂支撐結(jié)構(gòu)的部件，以使得太陽能收集器形成屋頂覆層。

本發(fā)明相應(yīng)地?cái)U(kuò)展到屋頂支撐結(jié)構(gòu)以及由該屋頂支撐結(jié)構(gòu)支撐的屋頂覆層，屋頂覆層包括多個(gè)太陽能收集器，多個(gè)太陽能收集器緊固到屋頂支撐結(jié)構(gòu)的部件。

每個(gè)基部構(gòu)件可以包括導(dǎo)管保持構(gòu)造，導(dǎo)管保持構(gòu)造從基部構(gòu)件向下突出，導(dǎo)管以與基部構(gòu)件成熱傳遞關(guān)系的方式被錨定在導(dǎo)管保持構(gòu)造中，導(dǎo)管在使用中運(yùn)送用于冷卻基部構(gòu)件和模塊的液體。在導(dǎo)管保持構(gòu)造之間可以存在定位于基部構(gòu)件下面的熱絕緣材料。

本發(fā)明的另一方面提供一種pv模塊，pv模塊包括互連pv電池的長形條，互連pv電池的長形條被層壓在各自的柔性彈性塑料材料的上層和下層之間，至少上層壓層是光透射性質(zhì)。

附圖說明

現(xiàn)在將參考附圖僅通過示例的方式更詳細(xì)地描述本發(fā)明。

在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的pv模塊的分解透視圖；

圖2示出了如圖1所示的包括pv模塊的屋頂結(jié)構(gòu)；

圖3示出了圖2中的區(qū)域3的放大圖；

圖4示出了錨定在盤狀件中的pv模塊的放大圖；

圖5示出了圖4中的區(qū)域5的放大圖；以及

圖6示出了圖4中的區(qū)域6的放大圖。

具體實(shí)施方式

圖1示出了彼此串聯(lián)電連接的單個(gè)pv電池12的長形條10。每個(gè)pv電池12由大體上方形的多晶硅片12.1提供，其具體體現(xiàn)為接觸柵，所述接觸柵由若干相對(duì)寬的主導(dǎo)電條或母線12.2組成，主導(dǎo)電條或母線12.2被多個(gè)相對(duì)窄的副導(dǎo)電條或指狀件12.3以直角相交。如所示，電池的母線12.2在連接部14處彼此串聯(lián)連接。

pv電池12的條10被層壓在柔性塑料材料的上層和下層（分別是16和18）之間。相同的塑料材料可以被用于上層和下層中。優(yōu)選的材料是pvf并且可以是可從dupont購得的tedlar^tm。操作性上層16對(duì)光是透明的，而下層18在該實(shí)施例中是不透明的。

所述層具有相同的尺寸，每層具有稍微大于pv電池的條10的整體長度的整體長度20以及稍微大于條的寬度的寬度22，所述條的寬度等于單個(gè)電池12的寬度。在層壓過程期間，上層和下層16和18被熱密封到pv電池，并且還可能在條10的邊界周圍彼此熱密封，從而形成一體的長形pv模塊23。

自身柔性十分好的經(jīng)層壓的層16和18為pv電池的條10提供緊密的支撐。雖然單個(gè)電池12自身相當(dāng)易碎，但是由經(jīng)層壓的層提供的緊密支撐允許得到的pv模塊23關(guān)于縱向和橫向軸線兩者在一些程度上彈性地屈曲，而不會(huì)發(fā)生電池破裂。

圖2示出了建筑物的屋頂支撐結(jié)構(gòu)24。該屋頂支撐結(jié)構(gòu)24包括椽26和板條28的框架，板條28以直角跨越所述椽。板條支撐根據(jù)本發(fā)明的由附圖標(biāo)記30概括性地指示的太陽能收集器，所述太陽能收集器包括如上面所描述的pv模塊23。

還參考圖3和4，太陽能收集器30包括具有平坦上表面34的擠制鋁基部構(gòu)件32。兩個(gè)導(dǎo)管保持構(gòu)造38從每個(gè)基部構(gòu)件32的下側(cè)36橫跨地延伸。

在圖2-6中，基部構(gòu)件沿進(jìn)入紙平面的方向是長形的。它們的長側(cè)邊緣被連接到擠制鋁連接器40或42。主連接器40中的每個(gè)具有通道41，通道41接收基部構(gòu)件32的長側(cè)邊緣。中間連接器42中的每個(gè)具有兩個(gè)通道43，兩個(gè)通道43接收兩個(gè)橫向相鄰的基部構(gòu)件的長側(cè)邊緣。使用粘合劑來將基部構(gòu)件32的長側(cè)邊緣錨定在相應(yīng)的通道41、43中。

在圖2所示的實(shí)施例中，在每對(duì)相鄰的主連接器40之間存在有三個(gè)中間連接器42.1、42.2和42.3。

每個(gè)主連接器40與靠近相鄰的中間連接器42.1或42.3以及布置在它們之間的關(guān)聯(lián)的基部構(gòu)件32一起限定淺的長形的托盤或盤狀件44。盤狀件44具有由基部構(gòu)件32的平坦上表面34提供的平坦基部以及由相關(guān)連接器的肋46、48提供的直立側(cè)部。盤狀件44的寬度（即肋46和48之間的距離）與pv模塊23的寬度22對(duì)應(yīng)。

類似地，相鄰的中間連接器對(duì)42.1、42.2以及42.2和42.3與在它們之間的基部構(gòu)件32一起限定淺的托盤或盤狀件50，每個(gè)托盤或盤狀件50具有由相關(guān)基部構(gòu)件32的平坦上表面34提供的平坦基部以及由中間連接器的肋48提供的直立側(cè)部。盤狀件的寬度（即相鄰的中間連接器的肋48之間的距離）再次與pv模塊23的寬度22對(duì)應(yīng)。

pv模塊23平坦地放置在每個(gè)盤狀件44、50的基部上。模塊23的下側(cè)通常在工廠里借助于導(dǎo)熱介質(zhì)錨定在盤狀件中。在本實(shí)施例中，導(dǎo)熱介質(zhì)是雙面導(dǎo)熱粘性帶51，典型地是可從scapa購得的雙面導(dǎo)熱粘性帶。所述帶用于將每個(gè)模塊23的下側(cè)以成熱傳遞關(guān)系的方式緊密地連接到關(guān)聯(lián)的基部構(gòu)件32。

連接器40由連接夾持器52彼此成對(duì)連接。這些夾持器具有平坦基部54，所述夾持器經(jīng)由平坦基部54由螺釘或其他緊固件56緊固到板條28，由此將太陽能收集器30錨定到屋頂支撐結(jié)構(gòu)24，太陽能收集器實(shí)際上充當(dāng)屋頂蓋或覆層。

太陽能收集器還包括光透射蓋58，光透射蓋58典型地由韌性的丙烯酸材料（acrylic）制成，光透射蓋58在模塊23上方間隔一短的距離。在該實(shí)施例中，每個(gè)蓋58在寬度方向上跨越四個(gè)盤狀件44、50，即在主連接器40之間。如示出的，每個(gè)蓋58具有三個(gè)向下延伸的夾持器構(gòu)造60，三個(gè)向下延伸的夾持器構(gòu)造60中的每個(gè)以夾持接合形式被接收在連接器42中的一個(gè)的直立肋48之間。每個(gè)蓋的長側(cè)邊緣包括臺(tái)階狀邊緣構(gòu)造62，臺(tái)階狀邊緣構(gòu)造62延伸越過連接器40的肋46并由夾持器連接器64錨定在那里，夾持器連接器64與所述肋形成夾持接合。當(dāng)夾持器連接器64被安裝時(shí)，上長形密封件和下長形密封件66、68與邊緣構(gòu)造62形成密封接合。

使用中，太陽輻射穿過蓋58并入射在pv模塊23上，從而由光伏作用產(chǎn)生電。太陽能收集器30的發(fā)電效率可通過冷卻所述模塊來改進(jìn)。實(shí)踐中，由來自太陽的熱學(xué)熱產(chǎn)生的熱通過經(jīng)由帶51的連接被傳遞到基部構(gòu)件32。

在該實(shí)施例中，借助于液體冷卻劑將熱從基部構(gòu)件32移除，所述液體冷卻劑被導(dǎo)致流動(dòng)通過導(dǎo)管70，所述導(dǎo)管70以成緊密的熱傳遞關(guān)系的方式定位在導(dǎo)管保持構(gòu)造38的間隔開的腿部72之間。如示出的，導(dǎo)管由夾持器保持部73鎖定在適當(dāng)位置，夾持器保持部73在腿部72之間形成夾持接合。構(gòu)造38和夾持器保持部72結(jié)合起來緊密地包圍導(dǎo)管，從而熱被高效地傳遞到導(dǎo)管并因此被傳遞到流動(dòng)通過導(dǎo)管的冷卻劑中。

熱傳遞效率在實(shí)踐中可借助于熱傳遞糊劑來改進(jìn)，所述熱傳遞糊劑施加在導(dǎo)管、夾持器保持部以及構(gòu)造38的配合表面之間。

將會(huì)相應(yīng)地理解的是，除了產(chǎn)生電之外，太陽能收集器30可用于加熱被導(dǎo)致流動(dòng)通過導(dǎo)管70的冷卻劑（可能是水）。在此類應(yīng)用中，如示出的，體塊絕緣材料（bulkinsulatingmaterial）74可被定位在基部構(gòu)件32的下面。該材料減小了從基部構(gòu)件32的向下的熱損失，并將熱傳遞集中到導(dǎo)管70以及導(dǎo)管70內(nèi)的冷卻劑。夾持器保持部72可以進(jìn)一步包括絕緣材料75以防止不期望的熱損失。

還將會(huì)理解的是，為了將熱從pv模塊高效地移除，在每個(gè)太陽能模塊和其關(guān)聯(lián)的基部構(gòu)件32之間應(yīng)該存在有好的熱接觸。實(shí)踐中，導(dǎo)熱雙面帶51的使用可被期望為在每個(gè)pv模塊的基本上全部寬度上提供所需要的熱傳遞路徑。然而可能的是，用于將pv電池的條10封裝在上層壓層和下層壓層16和18之間的層壓過程可導(dǎo)致pv模塊關(guān)于其縱向軸線產(chǎn)生一些翹曲。pv模塊的長側(cè)邊緣產(chǎn)生的向上卷曲則會(huì)減損所形成的熱接觸的質(zhì)量。

在這種情況下，pv模塊的長側(cè)邊緣可以被物理性約束以抵抗向上移動(dòng)。如圖6中清楚地示出的，主連接器40的肋46可以包括橫向延伸的唇緣80，pv模塊23的長側(cè)邊緣被限制在唇緣80下面，并且相應(yīng)地，唇緣80控制住該側(cè)邊緣。參考圖5，所述模塊的相對(duì)的長側(cè)邊緣被夾持器構(gòu)件82包圍，夾持器構(gòu)件82與中間連接器42的唇緣48形成夾持接合，由此控制住該相對(duì)的邊緣。定位在中間連接器42.1、42.2以及42.2、42.3之間的那些模塊23的側(cè)邊緣被相似的夾持器構(gòu)件82控制住。

上面所描述的pv模塊和太陽能收集器的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是：模塊23的經(jīng)層壓的結(jié)構(gòu)給了它們一定程度上的柔性彈性，這降低了發(fā)生破裂的可能性。

所述模塊被安裝在剛性托盤或盤狀件中的事實(shí)也是有利的，剛性托盤或盤狀件也降低了電池或模塊發(fā)生破裂的可能性。更進(jìn)一步地，被認(rèn)為有利的是，即使pv電池或模塊破裂，更換受影響的模塊也是相對(duì)簡單的事情。這可例如通過使用安裝有其pv模塊的新盤狀件更換受影響的盤狀件44、50來實(shí)現(xiàn)。這與具有已知的pv模塊陣列的情形相反，在具有已知的pv模塊陣列的情形中，如果單個(gè)pv電池發(fā)生破裂，常常必須更換整個(gè)陣列。

相比其中pv電池被玻璃覆蓋的傳統(tǒng)pv模塊，上面所描述的模塊23是有利的，因?yàn)槠涓p，因此需要更少的堅(jiān)固支撐結(jié)構(gòu)并且更廉價(jià)。

在本發(fā)明的范圍內(nèi)，許多修改是可能的。pv電池可以例如是與單晶硅片不同的多晶硅片，或者是任何其他常見的非晶形的或非硅的類型。

作為雙面導(dǎo)熱帶的替代，合適的導(dǎo)熱糊劑可以用于將pv模塊錨定到基部構(gòu)件。實(shí)踐中，所述帶或糊劑憑借其自身可以是足夠錨定所述模塊的，而不會(huì)發(fā)生側(cè)邊緣的翹曲。

雖然所示出的實(shí)施例在主連接器40之間具有四個(gè)pv模塊的組，但本發(fā)明不局限于此類構(gòu)造。在主連接器之間可以存在有更多或更少的模塊。在一個(gè)當(dāng)前優(yōu)選的布置中，在主連接器之間存在有五個(gè)模塊的組。將會(huì)理解的是，在此類實(shí)施例中，在主連接器40之間將會(huì)存在帶有四個(gè)副連接器42的五個(gè)盤狀件44、50的組，蓋58將會(huì)具有四個(gè)夾持器構(gòu)造60等等。