CN101971359A - 用于固定刚性板件的成型件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将刚性板件，尤其是光伏模块联接到屋顶上的成型件，并涉及借助于该成型件将光伏模块联接到屋顶结构上的方法和系统。

Description

用于固定刚性板件的成型件
技术领域
本发明涉及一种用于将刚性板件-尤其是光伏模块连接到屋顶上的成型件，并涉及用于将刚性板件-尤其光伏模块连接到屋顶结构上的方法和系统。
背景技术
屋顶是安装光伏模块的理想位置。刚性的Si光伏模块在现有技术中是熟知的，但它们难于搬运(它们很重)，且需要昂贵的重质构架来将它们安装到屋顶上。
为了将a.o级的普通商用屋顶(即基本上为平板的房顶)制得具有防水性，公知的措施是：使用聚合物防水隔膜或含沥青的防水隔膜作为屋顶(商品建筑)的顶层。在屋顶的上部具有防水隔膜的情况下，往往需要对该隔膜进行多处穿孔来安装刚性Si光伏模块的构架。所有这些穿孔都可能导致出现渗漏，形成寒气桥连通道(导致屋顶结构的内部发生凝露)。此外，并非所有的屋顶结构都适于承载重的构架，构架会阻兜风流(风帆效应)。而在斜屋顶上进行安装也是不美观的。
美国专利5505788公开了一种支撑PV模块的支撑系统，该系统是由间隔件(成型件)和/或隔离板构成的。支撑着PV模块的间隔件或隔离板被松散地铺布在防水的隔膜上。这些构件之间是互锁的，但需要通过在它们的周界上设置铺压体来将它们进一步紧固到屋顶上，以防止风力将其掀起。对于这样的系统，由于考虑到抗风掀阻力以及遮挡问题(由于各个模块的基板或支撑件必须是“互锁”着的，所以它们相互靠近；因而，被安装为大倾斜度的模块将会对其后方的模块造成遮挡)，在任何情况下都要对模块的坡度(倾斜角)进行限制。另外，铺压体的重量可能也不适合于许多普通商品建筑的承重能力。
专利文件US 6729081中公开了一种轻质的光伏模块，其自身带有粘连性，原则上能以高性价比的方式粘接到防水隔膜上，而无需使用将防水隔膜和隔离板洞穿的紧固件。但是，在屋顶上进行的粘接操作却是非常精细的。而且，(自带的)粘接剂可能不与已有的防水隔膜相兼容。将这样的光伏模块直接粘接到防水隔膜上还将阻塞或至少是大幅减弱了防水隔膜通过水蒸气的能力，这带来了潜在的问题：在屋顶结构的内部产生凝水和/或损坏光电池和/或使光伏模块的封装层出现内部分层。
制造其连接有柔性光伏模块的屋顶的另一种方式是使用一种防水隔膜，其作为防水性的隔膜，在制造工厂中，在该隔膜的上部上层压有柔性的轻质光伏模块。这样的防水隔膜是由美国的SIT(太阳能集成公司)或德国的Alwitra等公司制造的。这些隔膜是由几个纵长的模块组成的，这些模块例如是由United Solar Ovonic供货的模块(Uni-Solar模块)，这些模块被平行地粘接到防水的聚合物隔膜上。在防水隔膜的下方，几个Uni-Solar模块被串联连接起来。利用聚酰胺、环氧树脂或聚氨酯树脂的铸型体或类似的系统对连接件/钎焊部进行保护(封装)。在文件DE 29824045U1和WO 2004066324A2中公开了这样的光伏防水隔膜及系统。
现有的光伏防水隔膜存在如下几方面的缺点：
-由于受到不同的内部张力，在安装过程中，隔膜存在出现折痕的可能性；
-模块非常易于被盗；
-内部张力是由于模块的膨胀系数与聚合物薄膜、层体及粘胶的膨胀系统匹配不良而在热循环(日照-夜间)作用下而产生的；
-水蒸气透过层体的能力部分地受到了阻碍，这导致的结果是：
●增大了进入到隔离板中的冷凝量；
●增大了光伏模块的各个内部层体发生分层的可能性。
-与不安装在隔离基底上的情况相比，光伏模块的温度更高，且建筑物内部的温度也升高了；
-由于隔离板必须要部分地切去(切开)，以对连接件和电线进行封装，所以难于对这些隔膜进行安装；
-难于接近这些连接件以进行维护(当安装好之后，连接件位于焊接好的隔膜的下方，这就意味着要接近连接件就必须要切开隔膜)；
-隔离材料的选项被局限为那些对火反应性强的材料；
-防水隔膜的某些部分无法用光伏模块进行覆盖；
-由于要分两个步骤进行制造(第一步骤中制出PV模块，第二步骤进行层叠)，价格是昂贵的；
这些光伏防水隔膜还可被安装到已有的防水隔膜的上方，其可像板件那样被焊接到已有的防水隔膜上。
可能在光伏板件与防水隔膜之间会蓄积水。这可能导致微生物的滋生，这些微生物可攻击/损坏防水隔膜(特别当隔膜是塑化的聚氯乙烯(P-PVC)时的情况)和/或光伏模块。
发明内容
因而，本发明的目的是提出一种安全(防火、抗风、无应变)且实用的系统，其可将光伏模块安装到屋顶上，且避免了现有系统的缺点。
特别是，该系统将使屋顶的水蒸气透过能力得以保留，并降低了光伏模块的温度，减小了其暴露在湿气中的几率，延长了光伏模块的耐用寿命，即使在欧洲南部的自然条件下，也能防止粘接层处超过85℃的临界温度。
通过采用一种柔软的成型件、一种固定方法而实现了上述的目的，其中的柔软成型件带有刚性的嵌入体，其用于将光伏模块固定到屋顶结构上，其中的固定方法包括步骤：提供一种刚性的基底，光伏模块被连接到该刚性基底上；设置成型件，将这些成型件固定到屋顶结构上；以及将模块连接到这些成型件上。还利用一种系统而解决了上述的问题，该系统用于将这些光伏模块连接到盖于屋顶上的隔膜上。为简化描述，下文将针对光伏模块对本发明进行介绍，但可以理解：本发明的成型件、方法、以及系统适于将任何类型的刚性板件、安装构架、或跟随系统安装到屋顶上。
根据本发明的方法和系统提高了光伏模块的耐用性、粘胶和连接件的耐用性、屋顶遮盖隔膜的耐用性，并降低了执行空气调节而付出的加热成本和/或电力消耗。
根据本发明的模块与方法将降低那些损坏屋顶遮盖隔膜的微生物滋生繁殖的可能性。本发明将限制模块以及连接件中应变的产生，其中的应变例如是由于风掀作用、材料的收缩(增塑剂的流失)、材料鼓膨(水吸收作用)、以及膨胀作用而产生的。本发明被设计成防盗的，能利用合适的工具容易地拆卸掉模块，同时能阻止窃贼的非法拆卸。
尤其是，通过将常规的、并不昂贵的光伏模块/光电池连接到刚性的金属薄板或可选的玻璃纤维增强塑料薄板(复合物薄板)上而实现了本发明的目的，其中的连接方式优选为粘接，而光伏模块/光电池可能还具有配方和组分经过改良的背衬层。然后，这些刚性的金属薄板或优选的玻璃增强塑料薄板被紧固到屋顶上带有刚性嵌入体的、(部分)柔软的成型件上，所述成型件被预先连接到防水隔膜上，其中的连接方式优选为热焊接。至少在其面对着隔膜的那一侧，成型件必须是柔软的，原因在于：不然的话，温度的改变、以及其它的应力都可能导致隔膜出现损坏-例如折皱或破裂。作为备选方案，也可以不借助于刚性的嵌入体对刚性金属薄板或优选的玻璃增强塑料薄板进行紧固，而是将成型件的上部部分设置成刚性的，其将起到嵌入体的作用。
根据本发明，借助于成型件来安装光伏模块。为此目的，利用焊接、粘接、机械固定装置等其中一种方式将成型件连接到屋顶上，其中的机械固定装置例如是钉子、螺钉、卡钩、以及环圈。优选地是，利用这些成型件对防水隔膜(以及模块)进行密封。成型件可采用单个型体的形式，其例如为杯形。作为备选方案，成型件可采用条带的形式，且在模块上设置有支腿，这些支腿例如作为刚性薄板的组成部件，可以在刚性薄板的背侧上配置有足部(成型件或杯形件)。
优选地是，带有刚性(例如金属质)嵌入体的柔软成型件被焊接/粘接到先前安装(几年前就安装)的防水隔膜上。优选地是，成型件上设置有利于焊接操作的折片，以改善对防水隔膜的密封效果，并分散风掀力。光伏模块上的刚性金属薄板-或优选的玻璃增强塑料薄板被连接(例如利用不锈钢螺钉或夹扣或MS(改型硅树脂)聚合物粘胶进行连接)到成型件的上部(刚性)部分上，或者连接到嵌入体上(利用钻通塑料成型件的螺钉)。可采用成型件/导轨或点位式(Punctual)紧固件/夹紧件对模块进行连接，这取决于PV模块的几何结构。不难认识到：包括将带有光伏模块的刚性金属薄板或玻璃增强塑料薄板连接到与防水隔膜相连的成型件上的操作的这些方法无需对防水隔膜进行穿孔。
优选地是，采用本领域公知的自攻螺钉(诸如不锈钢螺钉等的耐腐蚀螺钉)。螺钉(自攻螺钉或非自攻螺钉)还可具有足够的长度，以便于将防水隔膜连接到屋顶的基底上。在此情况下，金属薄板或刚性的玻璃增强塑料薄板将有利地取代常规机械紧固件的均压板。由于在这种特殊的实施方式中，防水隔膜要被穿孔，所以，此情况下被焊接的成型件应当是“填实的”(非空洞的)成型件，以便于保持屋顶的水密性。
可采用一些密封装置来增强防水性，并增强金属薄板/刚性塑料薄板与成型件/嵌入体之间连接件(螺钉+金属薄板)的耐腐蚀性，这些密封装置例如是橡胶(EPDM、丁基合成橡胶...)片块和/或硅酮压条，优选地是丁基橡胶密封片块。如果必需的话，可将成型件的上部部分设计成与这些丁基橡胶片块相兼容。例如，耐热的刚性PVC(例如类木复合物)足以被用作上部部分(相对于柔软的PVC基部而言)。
优选地是，成型件的底部具有折片，以便于利用防水隔膜来对成型件进行密封。这些折片的材料可与成型件的材料相同或类似，或者可以是其它的材料。优选地是，折片是由与防水隔膜的材料相兼容的材料制成的，也就是说，折片可被焊接到防水隔膜上。在一种优选的改型中，它们是用相同或类似的材料制成的，更为优选地是折片与成型件制成一体。它们还可以是由不同的材料制成的，例如如果成型件的材料不同于防水隔膜的材料时就属于这样的情况。可利用焊接或粘接的方法将折片密封到隔膜上，优选地是通过焊接来进行密封。
折片还起到了这样的作用：将成型件连接到防水隔膜和/或屋顶上。在一种改型中，折片上优选地带有挂钩合环圈紧固件。其次，在防水隔膜或屋顶上连接着与挂钩和环圈紧固件相对应的部件，通过将两部分的紧固件相互压接到一起而与成型件实现连接。在该改型中，成型件可采用条带的形式。在另一种优选的改型中，折片可被焊接到隔膜上。得利于所设置的折片，例如还可以将PVC的成型件与含沥青的防水隔膜连接起来。折片是用可焊接到隔膜上的材料制成的，且被连接和/或密封到成型件上。然后再借助于折片将成型件焊接到隔膜上。
成型件的上部部分可以是连续的/间断的(上部部分的挤制流被周期性地中断、或周期性地将成型件的上部部分切断)，以实现最大的性价比、更大的柔性(扩胀造成的应力更小，并能被连接到曲面屋顶上)、更好地与金属基底相配合-例如与基底上的褶皱、凸肋或折叠边相配合、并便于金属质嵌入体的进入。可按照如下的方法来制作这样的成型件：在挤制成型件的过程中，可中断成型件中位于折片部分上方的部分的流动，或者可周期性地截断折片部分上方的成型件部分(例如可利用位于型模后方的活动切刀系统)，并回收废料。成型件上被间断的刚性部分的相隔长度小于1m，通常是小于50cm。成型件上部部分的间断结构应当与要被紧固到成型件上的刚性薄板的尺寸(宽度)相匹配。在采用带有嵌入体的中空成型件的情况下，采用“间断的成型件”还将有助于将嵌入体送入到成型件中。如果成型件具有刚性的顶部部分，则间断结构还解决了刚性顶部部分的扩胀问题(以及相应的应力问题)。可以预计：在成型件带有折片的情况下，可在成型件的整个高度范围内实施间断，从而将成型件缩减为固定区域之间的条带。间断结构还可涉及成型件的一部分高度。有利地是，在将成型件固定到屋顶结构的过程中，可利用到成型件上剩余的高度部分，这是因为：可将焊机设计成由成型件上的剩余高度部分进行引导。
在一种模式中，本发明在防水隔膜上集成地设置了中空的聚合物成型件，其中的防水隔膜表现为防水的柔性聚合物薄层。优选地是，通过将平模挤制工艺与成型件的挤型工艺组合到一起，在一个挤出加工步骤中就可制出集成有成型件的薄层。现有技术的文献-例如“Les matières plastiques：Structure，Propriétés，Mise en Oeuvre，Norme.Editions de l’usine”中就广泛地公开了一些有用的技术-特别是涉及成型件、管件、线材(鞘套用材)挤制工艺的技术、将空气吹注到管件中等的技术。
还可以将金属质的嵌入体(优选地是矩形的嵌入体)布置到防水的薄层上。为了避免对防水薄层的损坏，例如至少在嵌入体的端部处(防护尖锐的边缘)，可在薄层与嵌入体之间铺布双面的自粘性密封条带。然后再铺布条带薄层-例如防水薄层(可能是经过增强的薄层)的条带，可能的话还围绕着金属嵌入体粘接这样的条带。这些条带形成了围绕着金属嵌入体的、焊接有折片的成型件。金属嵌入体可带有密封泡沫材料。在机械紧固件对成型件、嵌入体、以及防水薄层进行穿孔的情况下，可将密封条带粘接到嵌入体与薄层之间，以改善密封性能。
在一种特别优选的实施方式中，本发明提供了一种成型件系统，其包括带有刚性嵌入体的柔软聚合物成型件、以及辅助成型件，前者的成型件用于固定到防水薄层上，辅助成型件用于布置、连接光伏模块。辅助成型件被按照与第一成型件成一定角度的状态连接到第一成型件上，其中的角度优选地是直角。这样的系统增强了在屋顶上布置光伏模块时的灵活度。
辅助成型件可以是PV模块(带有折片的模块)的构架或薄板的组成部件，或者是独立安装的部件。这些成型件可具有任何合适的形状和长度。优选地是，这些成型件是由金属或其它的刚性材料制成的。有利地是，其长度被选择为可将至少两个光伏模块安装到同一辅助成型件上，优选地是，其长度是这样的：其能遮盖住将要安装光伏模块的整个区域。辅助成型件的合适形式包括U形、T形、L形、或矩形形状，这些结构形式具有平直的部分，以便于将辅助成型件固定到聚合物成型件上，并具有边缘/边沿，用于连接光伏模块(或模块的安装构架)。辅助成型件的布置格局和距离适配于光伏模块的尺寸。聚合物成型件与辅助成型件之间的角度可被选择为所需的角度。有利地是，选择为能使光伏模块相对于太阳处于最佳定向-即大致朝向南方的角度。当然，必须要考虑到建筑物的朝向、以及在特定方向上遮挡住太阳光的其它环境类物体。成型件还必须被安装得能排掉雨水。
根据本发明的技术方案有利于对光伏模块的连接操作。由于辅助成型件不具有任何密封功能，所以，为模块所设的固定装置可简单得多。由于辅助成型件的长度为固定操作提供了延长的区域，所以定位操作也更为容易了。这还能防止在屋顶结构上产生应力。可使用目前已知的任何固定装置来将光伏模块连接到辅助成型件上。可采用互联的形式将模块(合适的话包括其构架)嵌卡到成型件、螺钉、螺栓等部件上。优选地是，将光伏模块铺布到辅助成型件上，并利用紧固件和金属成型件、夹具或铰链将模块连接到辅助成型件上。可在生产工厂中就将光伏模块安装(例如利用带有铰链的折片系统)到辅助成型件。紧固件可能会贯穿辅助成型件以及聚合物成型件。优选地是采用不锈钢的自攻螺钉，特别是对于铝质的嵌入体。可采用铰链、成型件/导轨、或点位式紧固件/夹具来连接模块，这取决于光伏模块的几何结构。为了提高发电能力，模块可被安装成在屋顶上与薄板和聚合物成型件成一定角度，也就是说，模块的表面并不平行于屋顶的表面。尤其是在这种情况下，刚性嵌入体(见图1c)或辅助成型件(见图1b)的长度优选地是大于2m，更为优选地是大于3m，以在屋顶上实现负载均布的效果(雪橇效应)，由此来抵消风的侧偏力。
为了使辅助成型件和/或PV模块在屋顶结构上具有非常强壮的连接作用(抵抗大风负载)，可使用足够的螺钉来洞穿柔软的聚合物成型件、嵌入体、以及防水薄层，以便于将辅助成型件和/或PV模块连接到屋顶结构上。在此情况下，必须按照100％长期水密的方式将聚合物成型件连接到防水薄层上，以防止水的渗漏。
如果上文所述的防水薄层是现有的防水薄层(即先前已在现有的屋顶上安装了防水薄层)，将在现场将柔软的成型件连接(例如焊接)到已有的屋顶上。在此情况下，优选地是，用来将PV模块或辅助嵌入体固定到屋顶上的机械紧固件未将防水薄层穿孔。事实上，由于在已有的防水薄层上会沾附有尘埃和几种污染物，所以在柔软的成型件与防水薄层之间获得完全无缺陷的连接关系(即不存在任何小渗漏的防水连接)是非常困难的。无论如何，人们惊奇地发现：聚合物成型件-优选地是带有柔软折片的成型件能有效地将风掀作用力分散到防水薄层上，确保了PV模块和/或辅助成型件在屋顶上具有牢固的连接-尽管连接部是柔软的(不会由于扩胀-收缩循环而对防水薄层造成损害)。在大多数情况下，只需要将PV模块和/或辅助成型件连接到聚合物成型件和嵌入体上即可。不需要使用紧固件来穿透防水薄层。
可用于本发明的光伏模块可以是由任何类型的光电池组成的，其具有位于金属质背部电极与透明的前电极之间的活性材料(半导体结)，其例如是a-Si的串列电池(a-Si，a-Si、或a-Si，微晶硅...)、a-Si/a-SiGe/a-SiGe的三结光电池、有机光电池(OPV)、CIGS、和/或碲化镉薄膜。用在本发明中的光伏模块可带有构架或不带有构架。还可利用本发明的成型件及系统将太阳热能模块联接到屋顶上。
通常情况下，如目前已知的那样，光电池例如是按照正交的纹理结构在金属(不锈钢、铜等)箔或塑料(PET、PEN、聚酰胺等)薄膜上制出的或在其上进行转送的。该金属箔或薄膜也被称为光电池的基底。
为了实现低成本的规模化生产，光电池通常是在塑料薄膜上进行建造，并串联成约5到25mm的条带，例如在专利文件WO 98/13882中就描述的这样的内容(例如通过挖取、激光烧刻、蚀刻、用银糊执行丝网印刷工艺灯)。这些类型的光电池和串联连接方式尽管是具有性价比的，但只能耐受很小的应变，而对风暴以及常规的应力(例如当在屋顶上工作过程中产生的应力)等不利条件却是敏感的，尤其是，如果光伏模块被制成(封装成)只带有塑料薄膜或金属箔(与金属板相比是低刚性的)，且按照现有技术(DE 29824045U1与WO 2004066324A2)进行安装、和/或安装在较为柔软的隔离板上，则情况尤为严重。
光电池还可被建造在不锈钢箔上，其通常为40cm宽、120上m厚。这种通常为120μm厚的金属箔被切割成一般为40cm*30cm的矩形，并用金属条带串联起来，进行封装后得到光伏模块。这样的模块对应变的敏感性低。例如可从Uni-Solar公司(United Solar Ovonic)购得这些模块。这种制造工艺较为昂贵，其需要旁路电极来正常工作(防止遮挡效应)。其导致了更高的闪电放电风险以及电路损坏风险。需要设置介电薄膜(PET，PA...)。
由于本发明致力于提供一种高性价比的、安全的屋顶光能发电方案，所以，光伏模块优选地是应当具有高性价比的光电池-但这并非是必需的。
通常情况下，从上(面对着天空的面)到下(面对着屋顶的面)，根据本发明而联接到刚性金属薄板或优选的玻璃纤维增强塑料薄板上的光伏模块具有如下的组成(未对连接部进行描述)：
a)透明的前薄层，其优选地是由含氟聚合物构成的(一般为50到200μm的ETFE、FEP、PVDF/丙烯酸等，其含有所需的稳定剂，优选地含有长效的UV吸收剂，通常情况下，经过了表面处理，以改善与层b的贴合性)；
b)透明的粘接剂层(EVA、离子交联聚合物等；总厚度为100到1500μm)，或柔性的、耐冲击但通常耐火性差的结构层；
c)其上部承载着活性层(TCO-光电结-背部电极)的塑料或金属薄膜/箔，如果相关的话，带有串接的连接件；
d)背衬层，其包括：
-粘接剂层或复合共挤层(结合层/TPO/结合层)，其优选地是不透明的，如果需要的话是阻燃的，其用于将光电池的塑料或金属基底粘接到下部的金属薄板或刚性塑料薄板(背部薄板)上。阻燃剂优选地是卤基阻燃剂(例如Saytex
Figure BPA00001187364100101
)，其带有以气相形式作用(阻燃剂释放出的物质“破坏”了燃烧的气相物)的Sb2O3。粘接剂层或结合层可以是EVA薄膜或热熔的结合层，该结合层是基于聚烯烃共聚物的，其带有丙烯酸或与马来酐、环氧树脂胶、PUR胶等联合，本领域技术人员会选择这样的粘接剂或结合层来在光电池的基底薄膜与经过涂覆的金属薄板或刚性塑料薄板之间实现良好的粘接；
-可选地是，设置有介电薄膜；
e)下部金属箔(铝、涂覆有环氧树脂的钢等)或刚性的塑料薄板(玻璃增强的PP、聚酯、环氧树脂...)。
作为备选方案，从上(天空面)到下(屋顶面)，根据本发明的光伏模块还可以具有如下的组成(未描述连接部)；
a)一般为4mm厚的透明钢化玻璃；
b)透明的粘接剂层(EVA、离子交联聚合物等；总厚度为200到1500μm)，或柔性且耐冲击的结构层；
c)位于塑料或金属箔上的刚性硅电池(通常为300μm厚)，箔片的顶部上承载着活性层(TCO-光电结-背部电极)；
d)背衬层，其包括：
e)粘接剂层或复合共挤层(结合层/TPO/结合层)，其优选地是不透明的，且是阻燃的，用于在光电池的硅、塑料、或金属基底(c)与下部的金属或刚性塑料薄板(背部薄板)之间实现粘接；
f)可选地设置有介电薄膜；
g)下部金属薄板(铝、涂覆有环氧树脂的钢等)、玻璃(带有构架)、或刚性的塑料薄板(玻璃增强的PP、聚酯、环氧树脂...)、或带有常规背板的金属构架(Tedlar/铝/PET等)，其优选地带有折片。
可利用铝质的保护构架来使模块实现刚性化，以防止其出现“边缘损坏”。例如利用刚性的折片将这样的模块安装、固定到安装构架上，以使其在屋顶上具有倾斜角度。这样的安装构架在目前是已有的。而后，带有其构架和折片的模块被联接到上述的、带有嵌入体的柔软成型件上。
类同于a-Si电池，还可用沉积在玻璃上的薄膜光电池取代层a)、b)、c)。
在两种情况下，封装层的宽度和长度都要大于光电池的尺寸，以降低氧气和水沿着边缘浸及到光电池的可能性。还可采用密封压条来实现对湿气和氧气的最大防护效果，从而能使用对氧气和水汽敏感的光电池，不难理解：粘接剂层还可包括阻挡薄膜层。
可按照现有技术中任何合适的方法、使用合适的粘接剂，将光电池叠压到刚性(经过涂覆的)金属薄板或玻璃增强的塑料薄板，但优选地是对光电池执行真空层压/封装的过程中完成该操作。在该阶段中，金属薄板或塑料薄板上例如配置有起强化作用的成型件或杯形件，这些部件位于薄板的后部(以防止当被安装到屋顶上时产生过大的挠曲)。
在许多专利和专利文件中都能找到关于轻质柔性光伏电池和模块的更多技术细节(以及例如在真空层合机中对它们进行层压结合的方法)，其中的专利及专利文件例如是EP 0769818A2、WO 2006/089044、WO 98/13882、以及来自于如下公司的专利：Konarka(Organic photovoltaic and graetzel cells and modules)、VHF-Flexcell(a-Si：H电池及模块)、Helianthos/AKZO NOBEL(a-Si：H电池及模块)、Powerfilm(lowa Thin Film)(a-Si：H电池及模块)、Canon(a-Si：H电池及模块)、Fugi(a-Si：H电池及模块)、United Solar Ovonic(a-Si：H及三结类型电池及模块)。
适于作为本发明中刚性薄板的金属薄板通常可以是：
-0.5到2mm的单层型材，其是用Al55/Zn45类型的外镀钢材(Aluzinc、Galvalume、Galval、Zincalume)、例如带有环氧树脂涂层的AZ185制成的；
-0.5到2mm的铝薄板(可能经过了涂覆，以进一步提高其在苛刻环境中的耐腐蚀性)。
可在金属薄板的局部上加工出皱纹，以提高其挠曲刚性。用于提高金属薄板与聚合物薄膜之间粘合性的涂层可以是PVC-Vac、PUR、环氧树脂、Acrylic等，具体取决于涂层的情况。
玻璃增强的刚性塑料薄板可以是：
-玻璃增强的阻燃PP，其优选地是经过了电晕处理和/或带有底漆料(例如氯化聚烯烃)；
-阻燃的环氧树脂或不饱和的聚酯玻璃纤维复合物。
除了薄板要被用在热水中的情况之外，薄板的颜色优选为白色(反射红外线)。在热水中的情况下，优选地是将薄板染得暗黑一些。
本领域技术人员能容易地选择出将刚性金属薄板或塑料薄板粘接到光伏模块(即层a)到层d))上的合格粘胶。可使用丙烯酸/环氧树脂粘接剂来预涂覆金属薄板。
用在本发明中的防水隔膜以及成型件的组分都是已知的。常规的薄板、以及用于薄板材料和型材的组分是适用的，且可由任何适于屋顶的材料组成。这些材料必须能耐受气候的变化-尤其是耐受UV线(除了该材料由金属薄板或优选的玻璃增强薄板完全保护起来之外)，且该材料是防水的、并能耐受温度的变化。
常见的材料是软性的(经过改型的)聚烯烃(聚乙烯、氯化聚乙烯、聚丙烯、乙烯基-丙烯橡胶、乙烯与乙酸乙烯的共聚物、以及它们的混合物等)、EPDM(三元乙丙橡胶)、TPV(诸如等的热塑性硬橡胶)、PIB(聚异丁烯)、ECB(乙烯基共聚物沥青)、增塑后的PVC(酞酸酯增塑剂、聚己二酸增塑剂、
Figure BPA00001187364100132
类型的树脂、其上结合有PVC的EVA、或聚丙烯酸等)、沥青、以及上述两种或多种材料的混合物。薄板和成型件可由几个结构层构成(例如是利用共挤工艺制得的)。对于粘接到金属嵌入体上的结构层而言，可采用功能化的聚合物，它们的主链和/或侧链上可带有一些官能团-例如马来酐和/或丙烯酸官能团。成型件和/或薄板上被穿孔的部分例如可具有内层，该内层含有超吸收性的聚合物颗粒，这些颗粒可能是纳米级别的。在穿孔的情况下，例如这样的内层将密封住泄漏部。
通常利用聚酯纤维织物(通常为3*3、1100dTex)或玻璃细丝(通常为50g/m2)对薄层进行增强，薄板可具有聚酯背衬，用于将薄板联接到隔离板上。优选地是，薄板还是防火的，这或者是所用材料的特性、或者是通过添加合适的阻燃剂而实现的。薄板还包含颜料，可能的话还含有UV线稳定剂和热稳定剂，还可采用保护性的清漆或保护涂层(阻止增塑剂流失)涂覆薄板。
成型件与防水隔膜具有类似的组成。其上部部分可具有更大的刚度。例如，如果其基部部分是柔软的PVC(增塑后的PVC(P-PVC))，则刚性的部分可以是刚性的U-PVC(含有提高其软化温度的添加剂、以及增大螺钉拔出力值的纤维)。在TPO成型件(其例如基于Hifax CA10A)上，可使用由玻璃纤维增强的PP(在耐冲击方面进行改性)。可以沿着一些沟槽将螺钉/夹具固定到该上部部分上。
可使用AKZO出品的
Figure BPA00001187364100133
或其它公知的发泡剂来制作成型件的泡沫材料核心部，如果需要的话，例如还可使用本领域的PUR泡沫材料和/或机械措施来将成型件密封起来。
因而，作为实例，如果防水隔膜是P-PVC防水隔膜，则成型件的基部将是P-PVC，且可能带有共挤出的刚性上层PVC(由玻璃纤维增强的)，其被优化以增大螺钉/夹具的拔出限值。
与现有技术相比，本发明具备如下的优点：
-如果模块被联接到金属薄板上，因而使得模块与防水隔膜利用该金属质的火焰阻挡层实现了完全隔开，从而改善了对火灾的反应能力，金属薄板还起到了吸热体的作用，从而极大地限制了火焰的传播；
-如果层d)中含有足够的卤化阻燃剂，则可以获得突出的防火能力，从而允许使用厚的透明EVA粘接剂层b)；
-在安装过程中，模块上不会产生折皱或折痕；
-在风暴以及存在其它机械应力的期间，光电池(包括保护层)和互联部分的应变小；
-由于模块被用特殊的螺钉(防盗螺钉)以机械的方式固定着，所以模块难于被偷窃走；
-在模块的下方存在着通风，因而：
●模块在使用中的温度较低，这在原理上就意味着具有更大的发电能力，且必然具有更好的耐用性；
●防水(WP)隔膜的温度较低，这就意味着空调所需的电力较少，且防水隔膜(受保护部件)的老化状况更佳。
-如果希望对a-Si模块进行退火处理，可容易地关断模块下方的通风；
-模块被水淹没的风险较小(模块在WP隔膜上方3cm处)；
-由于存在通风，温度升高时在模块下方出现凝结、并形成水蒸气的可能性小(对电接触件的腐蚀变小，且减小了高温水蒸气对电池的损坏)；
-(例如利用金属和玻璃)对电池进行了更好的封装(防湿气、防氧气)；
-使用过程中不会形成折痕(金属薄板具有高的尺寸稳定性、且与防水隔膜和运动着的隔离板分离开)，减小了基底与模块之间、以及模块内部发生分层的可能性(由于不存在损坏粘接剂的高压水蒸气，金属薄板与模块之间的粘接剂具有更好的抗老化性)；
-由于模块的表面温度降低，光伏模块具有更好的耐用性；
-存在利用本发明的光伏模块板完全遮盖住(保护)塑料屋顶上大面积的可能性，同时使水蒸气具有(足够的)透过性；
-由于可采用刚性金属薄板或玻璃增强的塑料薄板(以及长螺钉或机械紧固件)以刚性的方式将(穿孔的)防水隔膜联接到屋顶表面上，所以可降低防水隔膜的安装成本。甚至可利用平行排列的机械紧固件(穿透隔膜)或杆条将防水隔膜首先紧固到屋顶结构上。然后利用成型件(取代常用的条带)将紧固件行列或杆条遮盖起来，并透过将成型件的折片焊接到防水隔膜上而进行密封。然后将PV模块(其基底、辅助成型件等)紧固到成型件上，而无需对防水隔膜进行穿孔。
-模块和粘接剂温度超过85℃的可能性较小，对于自粘性的粘胶和许多可用的粘胶/粘接剂薄膜(例如乙烯-丙烯酸共聚物)而言，该温度是临界温度；
-易于对缆线和电路连接件进行安装、控制/更换；
-易于为缆线等部件安装保护元件(可利用螺钉对刚性金属薄板或塑料薄板进行穿孔，而无需对防水隔膜进行穿孔)；
-保护缆线和电路连接件免受气候的影响(它们可被联接到光伏模块的下面)；
-由于防水隔膜与模块之间的空间是通风的，不会滋生微生物(其会吸收增塑剂)；
-无需对屋顶进行穿孔；
-成型件上面对着屋顶的薄层侧是柔软的，从而，不会由于成型件在防水隔膜上的扩胀而出现开裂；
-在完全是塑料模块的情况下，减低了发生闪电放电的风险；
-使建筑物保持凉爽(空调消耗的电力减少)；
-能利用模块的金属基部、成型件、以及隔离的防水隔膜之间的空间来安装太阳能水加热系统；
-能利用防盗螺钉将所有的模块联接到一起：对模块的偷窃将变得非常困难；
-能沿着被模块遮盖的屋顶区域的边缘来安装曲线的金属成型件：限制了闪电放电的风险以及被窃的可能。
与带有安装构架的结晶硅模块相比，本发明的光伏模块可保持轻的重量(＜15kg/m2)、和/或雪橇效应，其中的雪橇效应能将负载分布在屋顶表面上。
附图说明
下面将参照附图对本发明作进一步的描述，这并不意味着将本发明的范围局限在图示的具体实施方式中。除了图示的方式之外，对本发明优选特征的其它组合方式也是可能的，且是有利的。在附图中：
图1a是对按照本发明内容进行固定的光伏模块所作的剖面图；
图1b是带有一个太阳能元件的成型件系统的透视图；
图1c表示了对图1b所示成型件系统的一种改型进行安装的几个步骤；
图1d表示了利用备选的成型件系统对太阳能模块进行安装的情形；
图1e是带有折片的模块的剖面图，折片能实现部分的太阳跟踪(1轴方向)功能，并实现了在风暴情况中将模块置于水平位置的可能性；
图2a是对带有刚性嵌入体的柔软成型件所作的剖面图；
图2b是对一种备选成型件所作的剖面图；
图2c是一种可焊接的、带有刚性嵌入体的中空成型件剖面图；
图2d中的示意图表示了将成型件焊接到屋顶遮盖薄板上的操作；
图2e是焊接设备的放大剖面图；
图2f表示了间断的成型件；以及
图3是执行风掀测试的视图。
具体实施方式
图1a表示了被叠压层合在刚性薄板2上的2*2光伏模块1。该模块可以是从Uni-Solar购得的公知类型“Uni-Solar PLV 136”。可使用更便宜的模块1，例如可在层合封装过程中将其直接叠压到刚性薄板2上。各个堆叠着的结构层从上到下可以是：
A)来自于DuPont的ETFE或FEP(5，优选为20到200μm)，其表面经过处理而粘接到EVA上；
B)从Etimex公司购得的EVA Vistasolar 486.10(50，优选为200到1500μm)，作为备选方案，可采用其他的透明粘性弹力薄膜；
C)位于PEN、PET、或聚酰胺(优选为
Figure BPA00001187364100171
)(50μm)上的光电池(其包括电极，如果需要的话还包括保护层)，其表面经过处理，以改善对层B和层D的粘合性；
D)EVA，其可能是阻燃性的，或者是EEA(Primacor类型)，EEA可能也是阻燃的，或者是结合有马来酐(Orevac类型)的PO，其可能也是阻燃的......(20到200μm)；
E)TPO(VLDPE Plastomer Exact 0201或FPP Hifax CA 10A等)，其可能是阻燃的(200到1500μm)，其中的VLDPE代表密度非常低的聚乙烯，FPP代表柔性的聚乙烯；
F)粘接剂(马来酐、丙烯酸、热熔性PUR等的共聚物)，其可能是阻燃的；
G)0.5到3mm的金属薄板(其优选为铝或钢，且例如由环氧树脂涂覆，并例如由N2/CO2电晕处理剂进行表面活化处理)-(2)在图中，其上可能局部地制有波纹结构，或者利用横向的型材(位于朝向隔膜10的表面上)提高其刚性，或者，该薄板上可以设置有足部。
在图1a中，层A)到层F)都由标号1指代，层G)在图1a中被标为2。层D)到层F)可共挤而成。可按照(几乎是)R2R工艺将层A)到F)层合到层G)上(并使光电池在长度方向上具有所需的间断，以对边缘进行密封)。如图所示，连接件3(接触件/焊点以及电线)可被制在模块1的下方，并在模块1下方穿行(刚性薄板2被切通，以形成与电线的焊点，且可使用诸如PA(例如从Henkel获得的PA-Macromelt 6240)、PUR、环氧树脂等的现有树脂来对这些部件进行封装)。连接件和电线3受到保护而未露在阳光和雨水中。
防水隔膜10基本上是利用机械方式、借助于机械紧固件连接(图中未示出)到屋顶结构上，紧固件位于防水隔膜之间的叠合处，或者还带有“杆条”系统。成型件4被联接到防水隔膜上，优选地是通过焊接进行联接，可能的话，防水隔膜上覆盖着排成行列的机械紧固件、或“杆条”。
例如利用优选的防盗螺钉将刚性薄板2联接到成型件4上。模块上的自由区域5-或至少是不具有光电池的自由区域通常为2到6cm，可以考虑利用该区域来进行螺钉联接。成型件4可以垂直于薄板2，或者如图所示那样与刚性薄板2平行。刚性(铝、钢、复合物......)薄板2的典型尺寸是1*6m2。防水隔膜未被进行穿孔。如果需要的话，例如可利用一些金属成型件将开孔边缘部分地封闭，其中的金属成型件被大致垂直地联接到嵌入体上，以便于将各个嵌入体连接到一起(形成刚性的网络结构)。大的刚性模块(钢质6m长)如果被用强力胶直接粘接上去，则可能由于扩胀-收缩循环而损坏防水隔膜。软的(弱的)粘接剂可避免该风险，但却易于受到风暴的损坏。
图1b表示了一种光伏模块1，其包括刚性的模块，该模块具有作为其前板的、通常为4mm厚的玻璃薄板。设置了带有折片(2bis和2ter)的刚性金属(例如铝)构架。带有金属刚性嵌入体(23、图中未示出)的柔软成型件4被焊接到防水薄层10上。采用诸如不锈钢自攻螺钉(24，图中未示出)的固定装置将构架的刚性折片2bis紧固到位于柔软成型件4内部的嵌入体(图中未示出)上。可在工厂阶段将几个模块1连接到折片2bis上，并平坦地输送到屋顶上。利用折片2ter在屋顶上实现了图1所示的倾斜度。本领域技术人员可以认识到：带有折片2ter的模块的优点在于-通过将折片2ter沿着成型件(通过2bis)移动(利用马达和拉杆系统)，可以改变模块朝向太阳1(1轴度的太阳跟踪系统)的倾斜度，且在强风暴的情况下可减小模块的坡度，可能使其处于水平位置。
在一种备选的方案中，还可将元件2bis安装成单独的辅助成型件(其为U形型材、矩形型材...，例如是用2mm的铝制成的；其中的矩形的尺寸通常为8*4cm2)。模块1利用刚性元件联接到U形或矩形的成型件2bis上，该刚性元件是由与部件2、2bis、2ter的几何结构相匹配的刚性三角形结构构成的。本领域技术人员可考虑到其它可能的方式将模块安装到成型件上。
在图1b所示的情况下，利用常规的机械紧固件611将防水薄板1紧固到屋顶结构上，其中的紧固件611位于各个防水隔膜10滚幅之间的叠合处。
不难认识到：带有折片2、2bis、2ter的刚性金属构架确保了模块与屋顶基底之间的连接是刚性的。风向上掀起的作用力被更好地分散开，并传递给机械紧固件611。因而无需在构架2上增设补充性的沙袋和/或用于将PV模块1保持在屋顶上的成型件2bis，这样的方案也不是优选的。
还优选的是：沿着各卷防水隔膜10之间的接缝、或者是至少平行于接缝地对成型件4进行焊接，以便于更好地将风掀力例如传递给紧固件611。
必须要指出的是：构架2可被安装成(利用2bis)与带有嵌入体的成型件4相垂直，但如图1b所示，如果希望使PV模块相对于太阳具有最佳的定向角度，也可安装成其它角度。
必须要指出的是：如图1b所示，带有嵌入体的成型件4可被安装成与几个防水隔膜10滚卷之间的接缝垂直(90℃)，如果希望使PV模块相对于太阳具有最佳的暴露状况，也可安装成其它角度。
带有嵌入体23的柔软成型件4系统能在PV模块(以及其安装固定附件，构架2和折片2bis以及2ter)与防水隔膜10之间实现非常牢固的软性连接，同时该连接结构也是非常轻的。该系统的功效依赖于将柔软的塑料成型件4连接到软性塑料隔膜10上的机械紧固件(螺钉)和焊接操作。与防水隔膜10的软性连接消除了与刚性元件直接连接而对防水隔膜造成的损坏，其中，刚性元件是要收缩和膨胀的，其会对防水隔膜造成损害。连接部(带有嵌入体23的成型件4、以及刚性构架2和折片2bis、2ter)的刚性使得模块甚至能以理想的角度(＞15°)安装到屋顶上，这要归功于“雪橇效应”(当PV模块处于后向受风状态时，对作用力的分散能达到很好的阻止倾斜的效果)，且无需使用很重的重物(铺压体)，能如美国专利US 5505788那样将模块互锁起来，
例如可利用金属连接构件将嵌入体23沿着长度方向相互连接起来，以增强雪橇效应，其中的连接构件允许在长度方向上独立连接着的嵌入体自由地扩胀。这些连接着的嵌入体23也可被当做是嵌入体23。
例如可利用金属连接构件将辅助成型件2bis沿着它们的长度方向相互连接起来，以增强雪橇效应，其中的连接构件允许在长度方向上独立连接着的成型件自由地扩胀。这些连接着的成型件2bis也可被当做是成型件2bis。
嵌入体23和/或成型件2bis可相互连接起来，连接部对应着光伏模块1安装所在区域的长度。
从而，本发明提出的系统在将某些明显矛盾的特性指标熔合协调起来方面取得了极其理想的效果，这些特性指标是强度、轻重量、以及柔软度。
图1c表示了图1b的一种改型，在图中，L形的成型件2bis被联接到软性的、带有嵌入体(图中未示出)的成型件4上。还利用足够的螺钉在L形成型件2上联接着三角形的构件2quater。模块1被利用常用的夹扣/紧固件安装到三角形构件2quater上。
图1d表示了一种带有凸肋200的基底2，其用于提高挠曲模量。图1d表示出了带有切口223的嵌入体23，这些切口与凸肋200相配合。在嵌入体上切口所在的高度处，对软性成型件进行切割。
图1e表示了带有折片2ter的模块1的剖面结构，折片使得模块具有部分地跟踪太阳(1轴调整)的能力，且如图所示，使得模块1可以在风暴中处于水平位置。在利用粘胶将防水隔膜联接到屋顶结构(不是利用机械联接系统、而是使用粘连系统将隔膜联接到屋顶上的情况)的情况下，这样的系统是特别有用的。事实上，粘接系统并不能始终将施加到成型件上的作用力传递给屋顶结构-例如当PV模块受到后向风时就如此。本领域技术人员不难认识到：可在成型件上联接偏流装置来提高抗风稳定性。
图2a表示了可用在本发明中的、带有折片30的第一柔性成型件4的横截面，其带有金属的嵌入体23。首先将防水隔膜铺布到屋顶上，并利用金属杆条621和螺钉622联接到屋顶结构上(如图2a所示)，或者利用传统的紧固件(611；见图1b)进行联接。可利用保护性的材料将空间623填充，以减弱在成型件4上的磨损作用。带有嵌入体23(其例如是矩形的铝质嵌入体，其常见的尺寸：壁厚2mm；外部宽度2.0cm；外部高度2.5cm)的成型件4(常见的尺寸：壁厚3mm；内部空度3.3cm；内部高度3.3cm)被热空气焊接到防水隔膜上，该焊接操作是沿着两个折片30(其总宽度通常为12à20cm)进行的。长度大于成型件的折片(通常为2*5cm)的端部也被焊接到防水隔膜上，以将杆条623完全密封起来。成型件、嵌入体、以及杆条的长度通常为3m或6m。平行地在隔膜上焊接另外一些成型件。平行的软性成型件之间的距离通常在0.5m到3m之间。对于较小的距离-例如0.5m，不必将模块的基底或构架联接到每个成型件上。如果只是希望向模块的基底或构架提供支撑作用，则可按照图2f来安装成型件。可利用螺钉24在成型件4的顶部上将刚性基底2或辅助成型件(2bis)或构架2与折片2bis联接起来。双方向箭头700代表了成型件沿其长度方向进行侧向运动的可能性。该箭头表明该系统可应对基底和构架的扩胀-收缩；在通常为-15℃的冬季夜间最低气温与通常为85℃(模块和基底的温度)的夏季日间最高工作温度之间，3m长的铝质或6m长的钢基底2(或辅助成型件2bis)通常能膨胀约7mm。本发明提出的系统能容易地应对这样的扩胀-收缩，不会对防水隔膜和模块造成损坏(内部张力)。在许多情况下，取消掉了杆条623和螺钉622。如图1b所示，可利用常规的紧固件(位于隔膜之间重叠处的611)将软性的成型件相互平行地容易地焊接到已被固定到屋顶结构上的防水隔膜10上。该方法例如是用于已安装好的防水隔膜上。成型件上的厚底部(3mm)可对防水隔膜10(通常为1.5mm)进行保护，防止嵌入体23对其的磨损作用。还可利用穿透成型件、嵌入体、以及隔膜的长螺钉24将防水隔膜联接到屋顶结构上。如果屋顶是斜坡的，则这样的结构是有用的。在斜坡的顶部处，将成型件4被密封到隔膜上，以避免水的浸入。
图2b表示了一种具有夹扣系统的改型形式。嵌入体23被安装到防水隔膜10上，且被用来利用螺钉622将隔膜以机械方式联接到屋顶结构上。防水隔膜的条带卷绕着嵌入体23，形成了围绕着嵌入体23的成型件4。折片30被焊接到防水隔膜10上。夹扣25被联接(可沿着滑动)到成型件4上。可考虑设置保护体623，以防止夹扣的磨损作用。
图2c表示了一种简单的中空成型件的横截面，图中表示出了可采用的尺寸，所有尺寸的单位都是cm。中空成型件上设置有嵌入体(例如类似于U形的铝成型件23)，且是柔软的。本领域技术人员能容易地认识到：例如与成型件4相连的基底2以及嵌入体23在与成型件垂直的方向上具有扩胀-收缩自由度。事实上，在图2c的情形中，嵌入体在与成型件4垂直方向上的运动自由度至少为1cm。
图2d表示了表示了一种经过适配设计的焊机(执行热空气焊接)，其对本发明的连续成型件4执行焊接。在焊接过程中，滚轮被用于压在(顶在)成型件4的折片30上，折片位于下层隔膜10(图中未示出)的上方。在此情况下，通过对折片30执行焊接而将成型件4联接到隔膜10上。可单独地(分两个步骤)或在一个步骤中对折片进行焊接，具体情况取决于焊机的结构设计。
图2e表示了适于与成型件4配合的滚轮的详细视图。
图2f表示了位于防水隔膜上的嵌入体23、以及联接着嵌入体23的短成型件4。在这种结构中，嵌入体主要是被用来支撑着刚性基底2。
图3表示了按照ETAG 006执行风掀测试的图线(风道尺寸为6.1m*2.4m)。在带有隔离板(利用机械方法联接到波纹金属薄板)的波纹金属薄板上，安装了本领域技术人员熟知的防水隔膜10(机械联接)。成型件4(图中只表示出了三个)被焊接到防水隔膜10上。利用螺钉将金属基底2联接到成型件4上。
在达到预期风掀作用力的功能方面，还可利用粘胶方式将隔膜联接到屋顶上，例如利用PUR粘胶进行联接。此情况下，隔膜上将配备有聚酯的背衬织物。如本领域技术人员所能认识到的那样，可在成型件上联接偏流器，以提高在风中的稳定性。
本发明的安装方法(成型件、基底、构架)也可按照不同于文中详细描述的方式、以其它的组合方式有利地进行实施。
实施方式
实施方式1.1使用便宜的模块
本发明对于便宜的模块而言是特别有利的，原因在于其改善了安装的安全性，实现了优异的抗风能力，并增大了耐用性和防火性。为了展示这些优点，例如如WO98/13882所描述的那样，在两个塑料薄膜(PEN)上制造(并转送)了两个光伏电池(2*0.4m*5.4m)。PEN薄膜被称为(塑料的)光电池基底。两PEN薄膜(0.4m*5.4m)以及它们的光伏活性层被按照现有技术中公知的工艺在层合机中进行封装。PEN薄膜被平行地铺布在层合机中，它们之间具有5cm的间隔。在每个边缘处，包封层的宽度和长度都比两PEN薄膜及电池大5cm。因而，这些包封层的长度为5.5m，宽度为0.95m(0.05m+0.4m+0.05m+0.4m+0.05m)。金属板的尺寸也为0.95m*5.5m，且在无PEN薄膜(无电池)的区域处设置有略微的波纹结构，或者可设置有小的凸肋。如图1a所示，在金属板上无电池的5cm区域内钻有螺钉，螺钉穿过带有嵌入体的成型件(5cm的无电池区域5)。
例如按照EP 0769818A2中的现有层合方法制出的封装模块1包括如下各个层的堆叠结构：
a)来自于DuPont的55μm ETFE薄膜(其表面经过处理而粘接到EVA上)；
b)两层叠置的EVA Vistasolar 486.10薄膜(厚度+/-460μm)；
c)支撑着活性层(例如为结构TCO/触指/背部电极/粘接层/与PEN的粘接剂)的50μm PEN薄膜；
d)共挤出的EAA/VLDPE/EAA薄膜(含有颜料以及与层b兼容的迁移稳定剂-例如HALS和UV吸收剂)；其总厚度约为700μm。在共挤步骤期间，只想VLDPE层中添加诸如标准HALS、Tinuvin等的反应添加剂，且在层合步骤期间通过迁移方式向EAA层中添加。
e)1mm厚的铝板，如果需要的话，按照现有技术进行镀覆，以进一步提高耐腐蚀性/耐化学品能力。
按照现有技术制出电路连接件。如本领域技术人员所认识到的那样，为了提高更层之间的粘合性、并改善阻挡性能，利用几种表面处理工艺对这些层进行了处理：电晕处理、火焰处理、等离子气氛活化、低压等离子气氛淀积(气溶胶助剂......)、和/或聚合、溅镀(铝......)。其中的供货商：Plato Plasma Technology and surface，Vito，AcXys，Dow Corning Plasma Solution，AS Coating Star atmospheric plasma，Plasmatreat......。这些工艺可组合起来使用。
现场测试：在西班牙的塞维利亚地方，按照本发明的方案(图1a、图2c、以及图3)将不带有光伏活性层的模块1被安装到带有3个成型件4的防水隔膜10上。利用不锈钢螺钉(每隔25cm一个)将基底2联接到成型件及嵌入体上。使用了由奥氏体不锈钢制成的、带有硬质碳钢钻尖头的自攻紧固件24，并使用了EPDM的硫化密封垫圈(直径：6.3mm；长度：25mm；直径密封垫圈：16mm；材料：A2级的奥氏体不锈钢)。防水隔膜10与金属板2之间为进行通风而设置的距离为3.3cm。预计该光伏模块能稳定地生产出电力，几乎不受风暴、湿度、热、热循环......等因素的影响，这要归功于刚性金属基底2的低变形度(高的E模量)、基底的保护作用、冷却作用、以及系统能承受热胀冷缩循环的能力。在环境空气温度为45℃的情况下，模块内部达到的最高温度小于80℃(在层d处测得)。如本领域技术人员基于如下的数据所能认识的那样：这样的条件为在EAA基础上使用结合层(tie layer)留出了非常高的安全余量，其中的EAA例如是Primacor 1321，或者甚至是1410。
表：
Figure BPA00001187364100241
按照该表格的数据，不希望温度超过90℃，优选地是不超过85℃。
按照ETAG 006对系统执行了抗风掀测试。如图3所示，按照现有技术将1.2mm的Alkorplan35176防水隔膜10通过机械紧固件联接到钢板“106/250/3”上(其为0.75mm厚、106mm高)，所使用的紧固件是Etanco EHB DF紧固件(直径为0.48mm，长度为120mm)、以及Etanco的40*82mm2板件。利用相同的紧固件对100mm厚的Rockwool Taurox隔离板进行固定。如图2c所示的三个成型件4(增塑后的PVC-与防水隔膜具有相同的组分)被焊接到防水隔膜10上，且如图2c所示，这些成型件的内部设置有近乎为矩形的U形铝型材(2mm厚)。模块1及其基底2(参见图3中的标号2)被用不锈钢螺钉(每25cm一个螺钉)联接到成型件4上，但长度为2m，且不带有活性层。按照ETAG 006执行风掀测试，直至达到4500Pa的负压(Q100％)。目视检查未发现防水隔膜、基底2、以及模拟的模块出现损坏(PEN薄膜上无显著的应变)。
按照ENV 1187/1对不带有其光伏活性层的模块1(位于其金属基底上)测试其外部防火性能。模块1被安装在由本发明制得的成型件上。在15℃和45℃的条件下，这些模块通过了ENV 1187/1的测试要求。由于金属薄板起到了防火保护层的作用，所以防水隔膜和隔离基底的质量并不是至关重要的。
对比例1.2：
制造出模块2，并按照现有技术：DE 29824045U1进行安装；在隔膜挤压机中，3个Unisolar PVL 136的模块与+/-460μm的EVAVistasolar 486.10薄膜被平行地叠压层合到1.2mm的PVC-Elvaloy 742薄层隔膜(PVC K71：100phr；Elvaloy
Figure BPA00001187364100252
85phr；DiDP：10phr；Ca/Zn稳定剂及润滑剂：5phr；滑：10phr；TiO2Kronos 2220：10phr)上。PVC-Elvaloy
Figure BPA00001187364100253
薄层的长度比Unisolar模块的长度大10cm(每端长5cm)，且宽度大于模块的宽度。在机械紧固件的那一侧，PVC-Elvaloy薄层的宽度超出20cm，在另一侧则为15cm。按照现有技术制出电路连接件。
在现场测试中(西班牙塞维利亚)：按照文献DE 29824045U1的方案安装模块2，使用了机械紧固件(参见实施方式1.1：安装过程类似于将1.2mm的Alkorplan
Figure BPA00001187364100261
35176防水隔膜安装到Rockwooi Taurox隔离板上的过程)。首先将光伏隔膜(模块2)在现场存放一个晚上(最低温度接近于0℃)。然后在有风的条件下将遮盖屋顶的光伏隔膜的一侧以机械方式紧固起来，然后在叠合处将隔膜焊接到一起。测试表明：在不形成折痕的前提下对隔膜进行安装是非常困难的。
与按照实施方式1.1进行安装的模块1相比，Uni-Solar模块内部达到的最高温度是85℃。模块表现为具有内部张力(防水隔膜与光电池的金属基底具有不同的膨胀量)。
对于许多类型的结构而言，都会在防水隔膜的下方发生凝结现象，水蒸气将侵透过防水薄层而影响到PV模块(在光电池金属基底的下方出现损坏)。为了评价湿气对Uni-solar PV模块的影响，在80℃的条件下将PV模块的背面暴露在水中长达6星期。由于水蒸气的迁移受到金属箔的阻挡，在Uni-solar模块的内部出现了分层现象。据估计：被安装在隔离板上持续时间跨度达到20年的黑色防水隔膜所受到的热应力等于在80℃条件下10个月的热应力。在处于潮湿环境的条件下，80℃下的6周防水性能似乎是不足的。
对比例1.3：
不带有金属基底的模块1被直接叠合到聚酯增强的TPO隔膜(基于VLDPE)的顶部上，隔膜含有常规的矿物阻燃剂(30％的Al(OH3))，且如对比例1.2那样，将隔膜安装到炉渣棉的隔离板上。
这样的屋顶结构不能通过ENV 1187/1规定的外部防火性能测试(15℃和45℃)。
在按照ETAg 006执行的抗风掀测试中，可以观察到“光伏隔膜”(隔膜的安装宽度为1.5米)在3000Pa下发生变形，存在着损坏光电池的风险。
实施方式2：对于Uni-Solar PVL 136模块的益处
利用加压辊将两个去皮且粘连的Uni-solar PVL 136模块叠压到1mm的
Figure BPA00001187364100271
金属薄板上，该薄板上预先涂覆有PVDF，而后安装到成型件上。没有任何水从模块的下方迁移向模块而对其造成影响(水解反应)。与对比实施方式1.2的情况相比，模块的温度降低了至少5℃。
另外，公知的是：在暴露到外界气候的过程中，较高的温度会对耐用性造成不利影响。因而，可以预计：被直接安装到隔离板上的光伏模块(光伏隔膜)的耐用性要低于如本发明的、被粘接到通风金属薄板上的光伏模块的耐用性。有的技术文献揭示了温度具有令人惊奇的高影响力。文献“Journal of Coatings Technology Vol 61N°779December 1989G.inge ”制出：PVC-Plastisols的室外耐用性在非隔离板的情况相比于隔离板的情况增大了60％。Uni-solar PVL 136模块(例如对于模块1.1和1.2)的UV老化耐用性限制因素是：在老化过程中，EVA上层粘接剂(层b)变为棕色，并逐渐丧失透明性。最终，ETFE将从衰退的EVA层上分离脱层，导致整个模块失效。由于PVC的衰退机理(形成共轭双键)与EVA的衰退机理较为接近，所以可以合理地预计到：由于采用本发明而使模块温度降低的作用将意味着增加至少20％的耐用性。文件WO 99/27588描述了老化温度对EVA薄膜颜色棕化过程的影响。在44℃时观察不到或几乎观察不到EVA薄膜颜色的变化，而在85℃时则非常明显。
实施方式3：本发明方案对于安装到构架上的模块的益处
按照类似于图1b所示的方案对Trina Solar 170模块进行安装(倾斜角为30度)：首先在钢板“106/250/3”(0.75mm厚，106mm高)上利用机械方式将1.2mm厚、1.6m宽的Alkorplan35176防水隔膜10紧固(螺钉611)起来，并按照本领域的现有技术焊接到叠合部，所使用的紧固件是Etanco EHB DF紧固件(直径为0.48mm，长度为120mm)和Estanco的40*82mm2”板件。利用同样的紧固件固定了100mm厚的Rockwool Taurox隔离板。然后，将三个带有嵌入体23(2mm厚的铝质矩形嵌入体：2cm宽*2.4cm高)的软性成型件4(参见图2c)沿着各卷防水隔膜之间的接缝平行地焊接到防水隔膜10上(平行的软性成型件4之间的的距离为1.5m)。
然后，利用螺钉联接两个2mm厚、3.5m长的铝质(AW 6060)U形成型件2bis(基部为9cm；高度为4cm)，螺钉垂直于三个成型件3和嵌入体23。U形成型件之间的距离即为所要安装的PV模块的长度。然后，将通过对类似于2bis(差别在于基部较窄为+/-8.5cm，而不是9cm)的U形成型件2bis进行锯切、折叠、以及焊接而得到的两个三角形铝元件执行定中操作，并用螺钉联接到2个成型件2bis(参见图1b)上。再利用常规的紧固件对Trina Solar170模块进行安装、紧固到三角形元件上(倾斜角度为30度)，以便于安装PV模块。
将该结构送入到亚音速风洞中，以200km/小时的风力持续30分钟(风从模块的后方吹)。没有观察到任何损坏。限制因素是PV模块自身的变形。该系统可承受U形成型件的扩胀-收缩循环。

Claims (15)

1.一种用于将刚性板件，尤其是刚性轻质光伏模块(1)联接到屋顶结构(41)上的成型件，其中的屋顶结构包括防水隔膜(10)，其中成型件(4)包括可被联接到防水隔膜(10)上的柔软侧(21)、以及刚性的嵌入体(23)或刚性的上部部分，模块(1)被联接到成型件(4)的嵌入体或刚性的上部部分上。
2.根据权利要求1所述的成型件，其特征在于：成型件(4)通过焊接、粘接、或挂钩与环圈紧固件联接到隔膜(10)上，优选地是利用焊接进行联接。
3.根据权利要求1或2所述的成型件，其特征在于：利用机械固定装置将模块(1)联接到成型件(4)上，其中的机械固定装置优选为夹扣或螺钉，更为优选地是自攻螺钉。
4.根据权利要求1、2或3所述的成型件，其特征在于：成型件包括聚合物成型件(4)和辅助成型件(2bis)，聚合物成型件带有刚性的嵌入体，用于联接到防水薄层(10)上，辅助成型件被以一定角度固定到聚合物成型件(4)上，用于联接光伏模块(1)。
5.根据权利要求1到4之一所述的成型件，其特征在于：刚性嵌入体(23)的宽度及高度尺寸小于成型件(4)的内部空间，以允许嵌入体(23)在成型件(4)内具有扩胀和收缩的运动自由度。
6.根据权利要求1到5之一所述的成型件，其特征在于：成型件(4)具有用于联接至和/或密封至防水隔膜(10)的折片(30)。
7.根据权利要求1到6之一所述的成型件，其特征在于：成型件(4)沿其长度方向具有不均一的高度，其上部部分被周期性地去除了。
8.根据权利要求1所述的成型件，其特征在于：成型件(4)被机械地固定到屋顶结构上，由此使得防水隔膜(10)与成型件(4)之间的联接操作是防水的，且对隔膜(10)是密封的。
9.用于将带有刚性薄板(2)的光伏模块联接到屋顶结构上的方法，其包括步骤：
-提供成型件(4)，该成型件(4)包括可被联接到防水隔膜(10)上的柔软侧(21)以及刚性的嵌入体(23)；
-将成型件(4)固定到屋顶结构上；以及
-将带有刚性薄板(2)的模块与成型件(4)联接起来。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：屋顶结构是防水的隔膜(10)，且成型件(4)具有被焊接到防水隔膜(10)上的柔软侧(21)，成型件(4)包括刚性的嵌入体(23)，刚性薄板(2)利用螺钉、钉子、螺栓、或其它的固定装置以机械方式联接到嵌入体(23)上。
11.根据权利要求1到8之一所述成型件的应用，该成型件被用于将防水隔膜联接到屋顶上、或用于对将防水隔膜联接到屋顶上的机械紧固件(611)或杆条(621)的行列进行密封。
12.用于将光伏模块联接到屋顶结构上的系统，其包括：根据权利要求1到8之一所述的、可被联接到屋顶结构上的成型件(4)；以及带有刚性薄板(2)的模块，刚性薄板用于将模块(1)联接到成型件(4)上。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于：屋顶结构是防水薄层(10)，成型件(4)被焊接到防水薄层(10)上，且优选地是在将薄层(10)安装到屋顶上之前进行焊接。
14.根据权利要求12或13所述的系统，其特征在于：通过在模块的下方、在成型件之间设置通风空间而将模块内的温度控制为不高于90℃，优选地是不高于85℃。
15.根据权利要求12到14之一所述的系统，其特征在于：光伏模块带有折片(2ter)，并具有跟踪太阳的能力，该系统包括权利要求4所述的成型件(4)和辅助成型件(2bis)。
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