CN103140941B - 用于改善湿绝缘电阻的改进的连接器和电子电路组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及至少部分包装在聚合物框架(200)中的连接器和电子电路组件(130)。所述组件包括至少：连接器外壳(230)；至少一个电连接器(330)；至少一个电子电路元件(430)；和至少一个阻挡元件(530)。

Description

用于改善湿绝缘电阻的改进的连接器和电子电路组件
优先权要求
本申请要求美国临时申请No.61/388,174(2010年9月30日提交)的申请日权益，所述申请的内容在此以其全部内容通过引用并入。
技术领域
本发明涉及用于改善湿绝缘电阻的改进的连接器和电子电路组件，更具体地涉及至少部分包装在聚合物框架内的组件。
背景技术
改进太阳能发电领域、特别是建筑物安装发电(亦称“光伏建筑一体化”或BIPV)领域中现有技术状态的努力，在最近几年间已经获得日益增加的工业关注。BIPV产品遭受显著的环境负荷变化。它们优选位于直接日照下，在这种情况下由于辐射冷却和加热，它们经受了额外的温度负荷(超过每天和季节性的环境摆幅)。在更苛刻的环境下，装置有可能遇到60至80℃的日变化。BIPV系统设计需要应对这些环境条件的影响，包括确保所述系统的元件之内和之间的良好电接触。
因此，利用各种测试方案(例如UL1703)来测定产品应对这些温度变化能力，例如如图10所示。在所述产品上进行的一个特别重要的测试是湿绝缘电阻测试(“湿高电压测试)，见于UL1703的27章。例如，PV器件在浸入非腐蚀性液体时不应该由于施加直流电压(例如约500伏)而表现出介电击穿。另外，希望在安装时确保良好的电接触，以将使用期间的电接触故障降到最低。可以要求在所述器件的热循环之前和/或之后进行这些测试。
这些方案也可以应用于两个或更多个光伏器件连接在一起的完整的光伏系统。部件因为随着温度变化而膨胀并收缩，它们经受应力并彼此相对地位移。类似地，光伏器件安装的表面可以随着温度、湿度的变化而变化、或者随着所述结构随时间下沉而改变。在连接器没有与导线或柔性构件连接的情况下，如果没有正确地设计或安装的话，在这些器件中可能存在通向器件连接器的漏电路径。在多个器件的连接器和单个器件内的连接器中，都考虑到漏电路径的问题。
本发明涉及对以上论述的问题的至少一个独特解决方案。
与该技术相关的文献中，包括以下专利文献：U.S.7,708,593；U.S.7,655,508；U.S.7,654,843；U.S.6,948,976；U.S.6,955,558；PCT/US2009/042496；美国公布20080101002；美国公布2004711107A；U.S.7,012,188；和U.S.7,592,537，全部在此为了所有目的通过引用并入。
发明概述
现已发现一些设计形式的BIPV屋顶板，如本文中描述的那些，在暴露于少到50个干热循环和/或3个湿热循环条件之后不能通过湿高压测试，被认为是连接器和多层层叠结构之间的界面失效。相关的UL认证要求是200个干热循环和10个湿热循环。现认为不能符合认证要求可能指示了潜在的长期性能问题。
本发明涉及。本发明解决了以上论述的一个或多个议题/问题。
因此，依据本发明的一个方面，设想了至少部分包装在聚合物框架中的连接器和电子电路组件，其包括至少一个连接器组件，所述连接器组件包括至少一个连接器外壳、至少一个从所述外壳突出的电连接器；包含至少一个汇流条的电子电路元件；和所述至少一个电连接器与所述至少一个汇流条在其中接合的连接区；其中所述连接区、连接器外壳或二者包含至少一个弹性体阻挡元件(barrierelement)。
本发明的特征还在于本文中描述的特点之一或任何组合，所述特征例如所述至少一个弹性体阻挡元件在包装在聚合物框架中时保持5％至30％的最小压缩值；所述至少一个弹性体阻挡元件具有根据ASTMD224000，用肖氏A硬度计测量的20至100之间的硬度；所述至少一个弹性体阻挡元件包括至少一个从连接器外壳的横向长度上凸出的肋结构；所述至少一个肋结构的高度在0.5mm至2.5mm之间；所述聚合物框架具有杨氏框架模量和所述至少一个弹性体阻挡元件具有杨氏元件模量，并且进一步其中所述框架模量与所述元件模量在23℃时的模量比是至少500∶1，在-40℃时所述模量比是至少50∶1，在85℃时所述模量比是至少10000∶1；所述框架模量与所述元件模量的模量比在-40℃时在120∶1的10％之内，在23℃时在2400∶1的10％之内，在85℃时在14000∶1的10％之内；所述至少一个弹性体阻挡元件保持所述连接区、连接器外壳或二者与聚合物框架在-40和85℃之间的粘接接合；所述至少一个弹性体阻挡元件包括聚异丁烯胶带；所述至少一个弹性体阻挡元件选自硅氧烷、聚氯丁二烯、丁二烯/丙烯腈共聚物、EPDM橡胶、聚氨酯和聚异丁烯。
因此，依照本发明的另一个方面，设想了在将至少两个光伏器件以其间具有连接器地装配到结构件时，电连接器和密封件在所述至少两个光伏器件之间相对于彼此的定位方法(以防止水进入带电体和/或中断)，所述方法包括至少以下步骤：提供第一光伏器件，所述器件包含至少一个定位部件；提供第二光伏器件，所述器件包含至少一个定位部件；将所述第一器件安装到所述结构件；将所述第一和第二器件通过连接器连接在一起；提供可拆式辅助器件，所述辅助器件包括至少两个配合部件；将至少一个配合部件对准至少一个定位部件；调节第二器件的位置，使得所述两个配合部件的第二个对准所述第二定位部件；并将所述第二器件安装到所述结构件。
因此，依照本发明的另一个方面，设想了光伏器件，所述器件包括：聚合物框架；多层的多层层叠结构，其包括连接器和电子电路组件；其中所述连接器和电子电路组件至少部分包装在聚合物框架中并包含：连接器组件，其包括：连接器外壳、至少一个从所述外壳突出的电连接器；电子电路元件，其包括：至少一个汇流条；和连接区，其中所述至少一个电连接器和所述至少一个汇流条在此处接合；其中所述连接区、所述连接器外壳或二者包含至少一个弹性体阻挡元件。任选地，还设想前段中描述的部件的任何组合可以与这种光伏器件组合。
应该理解，以上提及的方面和实例是非限制性的，作为本发明内存在的其他方面和实例如本文中说明和描述。
附图说明
图1是本发明PV器件的说明性实例的平面图。
图2是图1的分解图。
图3是本发明的改进的连接器和电子电路组件的一个说明性实例的平面图。
图4是本发明的没有阻挡元件的改进的连接器和电子电路组件的一个说明性实例的平面图。
图5是本发明的改进的连接器和电子电路组件的一个说明性实例的透视图。
图6是本发明的改进的连接器和电子电路组件的一个说明性实例的侧视图。
图7是本发明的改进的连接器和电子电路组件的一个说明性实例的截面侧视图。
图8是本发明的改进的连接器和电子电路组件的另一个说明性实例的透视图。
图9是本发明的改进的连接器和电子电路组件的另一个说明性实例的平面图。
图10是本发明的热循环测试的图示。
图11是在两个PV器件上的可拆式辅助器件的一个说明性实例的顶视透视图。
图12是两个PV器件上定位部件的一个说明性实例的顶视透视图。
图13是可拆式辅助器件的一个说明性实例的底视透视图。
图14是定位部件的位置的说明性实例的平面图(示意图)。
优选实施方式的详细描述
本发明涉及至少部分包装在聚合物框架中的改进的连接器和电子电路组件。本申请中特别受关注的是作为光伏器件(“PV器件”)的一部分的改进的连接器和电子电路组件，所述光伏器件例如如PCT专利申请No.PCT/US2009/042523中所述。为了本发明的目的，光伏器件1000通常可以限定为由至少部分包装在聚合物框架200(例如通过包覆成型法)的多层层叠结构构成，例如如图1所示。改进的连接器和电子电路组件130与PV层30电连接。将这些元件装配成多层层叠结构100的一部分，也许是合适的。器件1000的各个元件在下面进一步描述。
多层层叠结构100
设想了多层层叠结构100，例如如图2所示的，可以包括多个单层(例如第一层，第二层，第三层，或更多)，所述单层至少部分粘合在一起，形成多层层叠结构100。还设想了在装配的多层层叠结构100中，任何给定的层可以至少部分与不只是它的相邻层相互作用/接合(例如第一层可以至少部分与第三层相互作用/接合)。
每个单层可以限定为具有高度、长度和宽度，因此限定了体积。每个层也可以沿着它的高度、长度或宽度具有一致的轮廓，或者其中可以有变化。每个层可以具有顶部、底部、和居间的侧面。每个单层实质上可以是单片的，或者可以本身是多层构造或组成元件的组件。在优选实施方式中，至少一些层具有至少约0.001mm、优选至少约0.1mm的厚度，并且取决于所述层至少约2.0mm或以上(但优选不超过约1.5mm)。
下面论述不同的层构造/组成实施方式。应该领会，多层层叠结构100的任何层可以包含任何材料或组件或完全不含所述材料或组件。换句话说，任何具体的层实施方式可以是多层层叠结构100的任何层的一部分。
在优选实施方式中，一个或多个所述层通常可以起到多层层叠结构100的环境屏蔽的作用(“屏蔽层”)，例如层10，并且更特别作为相继层的环境屏蔽。这种层优选由允许光能穿过并到达至少一个下伏层的透明或半透明的材料组成。这种材料可以是挠性的(例如薄的聚合物膜，多层膜，玻璃或玻璃复合材料)或刚性的(例如厚的玻璃或PlexiglasTM例如聚碳酸酯)。所述材料的特征还在于抵抗水分/粒子渗透或聚集。所述第一层也可以起到过滤某些波长的光的功能，使得优选的波长可以容易地到达该层的对侧，例如屏蔽层下面的光伏电池。在优选实施方式中，第一层材料的厚度范围也将为约0.05mm至10.0mm，更优选约0.1mm至4.0mm，和最优选0.2mm至0.8mm。至少在膜的情况下，其他物理特征可以包括：拉伸强度大于20MPa(通过JISK7127测量：JSAJISK7127塑料膜和片的拉伸性能的测试方法(JSAJISK7127TestingMethodforTensilePropertiesofPlasticFilmsandSheets)，1989年出版)；拉伸伸长率为1％或以上(通过JISK7127测量)；和吸水性(23℃，24小时)为0.05％或以下(按照ASTMD570-98(2005)测量)。
在优选实施方式中，一个或多个所述层可以充当粘合机构(粘合层20和40)，帮助将一些或所有的任何相邻层结合在一起。在一些情况下(尽管未必总是)，它也应该允许传输期望量和类型的光能到达相邻层。粘合层也可以起到补偿相邻层或在那些层当中变化的几何形态的不规则性(例如厚度的变化)。它也可以用来允许层之间因温度变化以及物理移动和弯曲引起的弯曲和移动。在优选实施方式中，粘合层可以基本由胶粘膜或网组成，优选烯烃(尤其是官能化的烯烃，例如硅烷接枝的烯烃)、EVA(乙烯-乙酸乙烯酯)、硅氧烷、PVB(聚乙烯醇缩丁醛)或类似的材料。该层的优选厚度范围为约0.1mm至1.0mm，更优选约0.2mm至0.8mm，并最优选约0.25mm至0.5mm。
在优选实施方式中，一个或多个所述层也可以充当环境保护层(后板层50)，例如，阻止来自上面的层(或下面的，如果有附加层的话)的水分和/或颗粒物质。它优选由挠性材料(例如薄的聚合物膜，金属箔，多层膜，或橡胶片)构成。在优选实施方式中，后板材料可以是不透水分的，并且厚度范围也为约0.05mm至10.0mm，更优选约0.1mm至4.0mm，和最优选约0.2mm至0.8mm。其他物理特性可以包括：断裂伸长率为约20％或以上(通过ASTMD882-09测量)；拉伸强度为约25MPa或以上(通过ASTM882-09测量)；和撕裂强度为约70kN/m或以上(用Graves法测量)。优选的材料的例子包括玻璃板、PET、铝箔、Tedlar(DuPont的商标)或其组合。
在优选实施方式中，一个或多个所述层可以充当附加阻挡层(补充阻挡层60)，保护上面的相邻层抵御环境条件和可能由所述多层层叠结构100所遇到的结构的任何部件(例如屋顶板的不规则性，突出的物体等)引起的物理损坏。还设想了补充阻挡层可以提供其他功能，例如热障、导热体、胶粘功能等。设想这是任选的层并可以不必要求。补充阻挡板可以是单一的材料或几种材料的组合，例如，它可以包括纤维织品或强化材料。在优选实施方式中，补充阻挡板材料可以是至少部分不透水分的并且厚度范围是约0.25mm至10.0mm，更优选是约0.5mm至2.0mm，并最优选0.8mm至1.2mm。优选该层表现出断裂伸长率为约20％或以上(通过ASTMD882-09测量)；拉伸强度为约10MPa或以上(通过ASTMD882-09测量)；和撕裂强度为约35kN/m或以上(用Graves法测量)。阻挡层可以包含的优选材料的例子包括热塑性聚烯烃(“TPO”)、热塑性弹性体、烯烃嵌段共聚物(“OBC”)、天然橡胶、合成橡胶、聚氯乙烯、及其他弹性体和塑性体(plastomeric)材料。或者，所述保护层可以由更刚性的材料构成，以便提供附加的结构和环境保护。附加的刚性也可能是合乎需要的，以改善多层层叠结构100的热膨胀系数并保持温度波动期间的期望尺寸。结构性质的保护层材料的例子包括聚合材料例如聚烯烃、聚酯酰胺、聚砜、醋酸纤维、丙烯酸类、聚氯乙烯、尼龙、聚碳酸酯、酚类、聚醚醚酮、聚对苯二甲酸乙二酯、环氧树脂，包括玻璃和矿物质填充的复合材料，或其任何组合。
在优选实施方式中，一个或多个所述层(PV层30)可以由任何数量光伏电池或相连的电池组构成，所述光伏电池或相连的电池组现今是可商购的或可以选自一些未来开发的光伏电池。根据一种实施方式，设想了所述改进的连接器和电子电路组件130是多层叠结构100的该层的一部分，并在本公开的下面部分进一步描述。
通常，这些光伏电池或电池组的功能在于将光能转变成电能和将所述能量通过所述组件130传入和传出所述器件1000。光伏电池32的光敏部分是将光能转变成电能的材料。可以使用已知能提供该功能的任何材料，包括晶体硅、非晶硅、CdTe、GaAs、染料增敏的太阳能电池(所谓的Gratezel电池)、有机/聚合物太阳能电池、或通过光电效应将阳光转变成电的任何其他材料。然而，所述光敏层优选是IB-IIIA-硫属元素化物层，例如IB-IIIA-硒化物、IB-IIIA-硫化物或IB-IIIA-硒硫化物。更具体的例子包括铜铟硒化物、铜铟镓硒化物、铜镓硒化物、铜铟硫化物、铜铟镓硫化物、铜镓硒化物、铜铟硫硒化物、铜镓硫硒化物、和铜铟镓硫硒化物(所有这些在本文中都称为CIGSS)。这些可以由式Culn(1-x)GaxSe(2-y)Sy表示，其中x是0至1和y是0至2。优选铜铟硒化物和铜铟镓硒化物。本文中还设想了附加的电活性层，例如一个或多个发射(缓冲)层、导电层(例如透明导电层)和本技术领域已知可用于CIGSS基电池的其它等等。这些电池可以是挠性或刚性的，并具有各种形状和尺寸，但是通常是脆的并易发生环境降解。在优选实施方式中，所述光伏电池组是能够弯曲而且没有显著破裂和/或没有显著功能性损失的电池。示例性的光伏电池教导并描述在许多专利和公布中，包括US3767471、US4465575、US20050011550A1、EP841706A2、US20070256734A1、EP1032051A2、JP2216874、JP2143468和JP10189924A，它们为了所有目的在此通过引用并入。
聚合物框架200
设想了聚合物框架200可以是元件/组件的汇编，但是通常优选是通过将聚合物(或聚合物掺合物)注入模具(有或者没有插入物例如所述多层层叠结构100或其他元件)形成的聚合物制品，例如如当前待决的国际专利申请No.PCT/US09/042496中所公开的，所述专利申请通过引用并入本文。聚合物框架200起到PV器件1000的主要结构载体的功能，并应该以符合这种目的的方式来构造。例如，它能够基本起到塑性框架材料的功能。
设想了制造聚合物框架200的组合物还表现出线性膨胀系数(“CLTE”)为约0.5x10-6mm/mm℃至约140x10-6mm/mm℃，优选约3x10-6mm/mm℃至约50x10-6mm/mm℃，更优选约5x10-6mm/mm℃至约30x10-6mm/mm℃，最优选约7x10-6mm/mm℃至约25x10-6mm/mm℃。最理想的是，制造聚合物框架200的组合物的CLTE应该与层10(或有些情况下是整个结构100)的CLTE密切匹配。优选地，本文中公开的制造聚合物框架200的组合物的CLTE的特征还在于，线性热膨涨系数(CLTE)在层10(或结构100)的CLTE的因数20之内，更优选在因数15之内，甚至更优选在因数10之内，甚至更优选在因数5之内，并最优选在因数2之内。例如，如果层10的CLTE为9x10-6mm/mm℃，那么模制组合物的CLTE优选在180x10-6mmmm℃和0.45x10-6mm/mm℃之间(因数20)；更优选在135x10-6mm/mm℃和0.6x10-6mm/mm℃之间(因数15)；甚至更优选在90x10-6mm/mm℃和0.9x10-6mm/mm℃之间(因数10)；甚至更优选在45x10-6mm/mm℃和1.8x10-6mm/mm℃(因数5)并最优选在18x10-6mm/mm℃和4.5x10-6mm/mm℃之间(因数2)。
对于本文中公开的光伏制品的一些实施方式，组件100包括玻璃阻挡层。如果组件100包括玻璃层，模制组合物的CLTE优选小于80x10-6mm/mm℃，更优选小于70x10-6mm/mm℃，甚至更优选小于50x10-6mm/mm℃，和最优选小于30x10-6mm/mm℃。优选地，新组合物的CLTE大于5x10-6mm/mm℃。
在优选实施方式中，框架200可以包含主体材料(基本上由其构造)。这种主体材料可以是填充的或未填充的可模制塑料(例如聚烯烃，丙烯腈丁二烯苯乙烯(SAN)，氢化苯乙烯丁二烯橡胶，聚酯酰胺，聚醚酰亚胺，聚砜，醋酸纤维，丙烯酸类，聚氯乙烯，尼龙，聚对苯二甲酸乙二酯，聚碳酸酯，热塑性和热固性聚氨酯，合成和天然橡胶，环氧树脂，SAN，丙烯酸类，聚苯乙烯，或其任何组合)。填料(优选最多约50重量％)可以包括下列一种或多种：着色剂，阻燃(FR)或耐火(IR)材料，强化材料例如玻璃纤维或矿物纤维，表面改性剂。塑料还可以包括抗氧化剂、脱模制、发泡剂、及其他通用的塑料添加剂。在优选实施方式中，使用玻璃纤维填料。所述玻璃纤维优选具有的纤维长度(模制之后)为约0.1mm至约2.5mm，平均玻璃长度为约0.7mm至1.2mm。
在优选实施方式中，所述主体材料(组合物)的熔体流动速率为至少5g/10分钟，更优选至少10g/10分钟。所述熔体流动速率优选小于100g/10分钟，更优选小于50g/10分钟，最优选小于30g/10分钟。组合物的熔体流动速率由试验法ASTMD1238-04，“REVCStandardTestMethodforMeltFlowRatesofThermoplasticsbyExtrusionPlastometer”，2004条件L(230℃/2.16Kg)确定。本申请中使用的聚丙烯树脂也使用这种相同的试验方法和条件。本发明中的聚乙烯和乙烯-□-烯烃共聚物的熔体流动速率利用条件E(190℃/2.16Kg)测量，通常称为熔融指数。
在所有实施方式中，组合物的挠曲模量为至少500MPa，更优选至少600MPa，最优选至少700MPa。根据其中多层层叠结构100包括玻璃层的优选实施方式，挠曲模量优选至少1000并且不大于7000MPa。根据第二种实施方式，挠曲模量不大于1500MPa，更优选不大于1200MPa，最优选不大于1000MPa。组合物的挠曲模量通过试验法ASTMD790-07(2007)、利用2mm/min的试验速度来测定。预期制造聚合物框架200的组合物还表现出线性膨胀系数(“主体CLTE”)为约25x10-6mm/mm℃至70x10-6mm/mm℃，更优选约27x10-6mm/mm℃至60x10-6mm/mm℃，最优选约30x10-6mm/mm℃至40x10-6mm/mm℃。
设想了框架200的特征还在于表现出杨氏模量在-40℃＝7600MPa+/-20％，在23℃＝4200MPa+/-20％；和在85℃＝2100MPa+/-20％。
可用于本文中的组合物的特征在于兼备RTI电气和RTI机械强度等级，各为至少85℃，优选至少90℃，更优选至少95℃，甚至更优选至少100℃，和最优选至少105℃。优选地，所述新的组合物特征在于具有RTI电气和RTI机械强度，各为至少85℃，优选至少90℃，更优选至少95℃，甚至更优选至少100℃，和最优选至少105℃。最优选地，这些组合物特征在于具有RTI电气、RTI机械强度和RTI机械冲击等级，各为至少85℃，优选至少90℃，更优选至少95℃，甚至更优选至少100℃，和最优选至少105℃。
RTI(相对热指数)通过UL746B(2000年11月29日)中详细描述的测试程序确定。基本上，所述塑料的关键特征是在测试开始时测量的(例如拉伸强度)，然后将样品放入至少四种升高的温度(例如130、140、150、160摄氏度)下，并在几个月中定期测试样品；然后测试关键特性的降低，工作标准从被证明用于本领域的已知材料的比较结果中建立；然后与已知材料相比较，确定未知样品的有效寿命。RTI用摄氏度表示。该测试要花最少5000小时才能完成，可能又耗时间又成本昂贵。
因为RTI是昂贵而耗时的测试，所以对于指导技术人员选择可用组合物有用的是熔点，它通过差示扫描量热术(DSC)测定。对于所提出的在此有用的组合物，优选在差示扫描量热术中，所述组合物的相当部分没有在低于160℃的温度下看出熔点，优选整个组合物都没有在低于160℃下看出熔点。所述差示扫描量热术图谱通过试验方法ASTMD7426-08(2008)，以10℃/min的加热速率测定。如果相当部分的注塑成型组合物在低于160℃的温度下熔化，所述组合物当用于PV器件1000时，不大可能以充分起作用的足够高的等级通过对电气、机械强度、易燃性和机械冲击的ULRTI测试746B。
设想了聚合物框架200可以是许多形状和尺寸。例如，它可以是正方形、长方形、三角形、椭圆形、圆形或其任何组合。
连接器和电子电路组件130
根据第一种实施方式，设想了改进的连接器和电子电路组件130可以用来克服本公开中描述的一个或多个问题。功能上，所述组件130行使将电送入和送出器件1000的管道/桥梁作用。设想了组件130可以包含至少四个主要元件：连接器外壳230；至少一个电连接器330；至少一个电子电路元件430；和至少一个阻挡元件530，例如如图3所示。每个元件将在下面段落中进一步描述。
通常，设想用于下面描述的每个元件的材料适合给定的功能。例如，马上要描述的外壳和元件优选由能承受使用条件的稍微刚性的材料构成。设想了使用塑料(热塑性塑料和热固性材料)、金属、陶瓷和复合材料。不意外的是，所述外壳和元件结构将优选由不导电的材料构成，由导电材料构成电构件和端子。优选不导电的材料可以是有机或无机材料。优选的聚合物材料的例子包括热塑性和热固性材料，例如填充的或未填充的烯烃、苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚亚苯基氧化物(polyphenyleneoxide)、聚苯醚(polyphenyleneether)、聚邻苯二甲酰胺、聚苯硫醚、聚酰胺、聚芳酰胺、聚合物弹性体、天然或合成橡胶、陶瓷、或其任何组合。优选的导电材料包括电镀或未电镀的金属(例如银，锡，钢，金，铝，铜，黄铜，或其任何组合)和/或导电聚合物。
连接器外壳230的功能是罩住所述至少一个电连接器330的一端并充当外部连接器(未显示)的配合结构，这可以将PV器件1000与任何数量的外部器件(例如其他PV器件，逆变器，边缘连接器器件等)相互连接。外壳230通常包含主体部分240和突出的颈部分250，例如如图4所示。
设想了在装配的PV器件1000内，主体部分240至少部分被框架200包装，并且颈部分250被框架200基本包装(例如它的表面积的至少约90％)或完全包装。所述主体部分优选厚度TCB在约7.0和15.0mm之间，更优选约9.0和12.5mm之间。还设想了所述颈部分通常比所述主体部分240薄至少约1.5mm至约4.0mm。
在一种说明性实施方式中，如图7所示，颈部分250包括任选的颈肋252。预期所述颈肋252可以起到定位机构和/或所述至少一个阻挡元件530的保持辅助设备的作用。在所述说明性实施方式中，肋252可以位于距离主体部分240距离的约50％处。这种颈肋252也可以在大致垂直的方向上伸出所述颈的表面约1.0mm。设想了颈肋252的尺寸可以高达本说明性实例的尺寸的两或三倍，而且它可以定位在颈部分250上的任何地方。
所述至少一个电连接器330的功能在于传导电通过所述连接器外壳230。如图4所示(在这个图中，显示了两个电连接器)，连接器330从外壳230的颈部分250伸出并在连接区与电子电路元件430(再次显示两个)交叠(并且功能上与其电连接)。设想了连接区450可以是单个点或从数毫米到数厘米的跨距。连接器与电路之间的电连接可以通过任何已知的技术促成，例如：焊接；软钎焊；或使用导电粘合剂。
所述至少一个电子电路元件430可以起到从光伏电池32到电连接器330和/或到器件1000内任何其他电元件的桥梁作用。设想所述电路430通常可以包含本行业中称为的汇流条。
所述至少一个阻挡元件530可以在所述多层层叠板100与框架200结合之后，起到帮助电连接器330和/或电子电路元件430与外部环境污染物(例如空气，水，尘垢等)隔离的功能。特别受关注的是阻挡元件530在框架200的外表面与连接器外壳230之间分离(例如由于机械或环境应力)的情况下进行这种功能的功能。
所述至少一个阻挡元件530可以进一步限定为具有长度540、宽度550、和厚度560。所述元件530通常位于连接器的颈部分250的一部分的周围(环绕)。设想它可以延伸，使得它还位于电连接器330的一部分的周围，并有可能进入连接区450的至少一部分中。
阻挡元件530可以具有大体平坦的横截面断面(例如图8)或者可以包括一个或多个肋结构570(例如图6和7)。设想所述肋结构可以增强阻挡元件的绝缘功能。设想所述肋结构在任何地方的高度为约0.5到2.5mm。
在优选实施方式中，阻挡元件可以包含弹性体材料例如硅氧烷、聚氯丁二烯、丁二烯/丙烯腈共聚物、EPDM橡胶、聚氨酯、聚异丁烯、或其任何组合。通常，优选所述材料具有根据ASTMD224000，用肖氏A硬度计测量的约10到150之间，更优选约15到120之间，最优选约20和100之间的硬度。可商购的阻挡材料的一个例子是出自ADCO的HelioSeal(TM)PVS101丁基胶带，如图8中所示。
在一种优选实施方式中，选择阻挡元件的材料，使得它起到在连接区、连接器外壳或二者与聚合物框架之间产生胶粘接合的功能。优选这种接合在至少约-40℃和85℃之间、更优选-50℃和100℃之间保持它的胶粘性质。优选地，所述接合可以保持密封，并因此在本公开较早描述的测试期间和之后，将电元件与外部环境污染物隔离开。
关于框架200的材料性质，在另一种优选实施方式中，阻挡元件材料所具有的杨氏模量使得框架材料与阻挡元件材料的模量在23℃时的模量比为至少约500∶1，所述模量比在-40℃时为至少约50∶1，和所述模量比在85℃时为至少约10000∶1。预期这些上述的比值可以比所陈述的低或高约25至50％，并且仍然保持期望的功能性。例如，阻挡元件材料所具有的杨氏模量使得框架材料与阻挡元件的模量在23℃时的模量比为至少约250∶1，所述模量比在-40℃时为至少约25∶1，并且所述模量比在85℃时为至少约5000∶1。最优选的比率是在-40℃约120∶1，在23℃时2400∶1；在85℃时14000∶1。在替代实施方式中，阻挡元件材料所具有的杨氏模量使得框架材料与阻挡元件的模量在23℃时的模量比为至少约250∶1，所述模量比在-40℃时为至少约10∶1，并且所述模量比在85℃时为至少约500∶1，而且最优选的比率在-40℃时约15∶1，在23℃时400∶1，在85℃时1000∶1。
实施例
在第一种说明性实施例中，如图3和5-7中所示，公开了阻挡元件530只布置在颈部分250上。在这个实施例中，阻挡元件530围绕颈部分250并覆盖其长度的约60％，并还邻接主体240。它包括从表面伸出约0.5mm的两个肋结构570。如图5所示，框架200覆盖阻挡元件530并具有超出所述肋570约1.5mm的最小厚度。该实施例中，阻挡元件530在包装在聚合物框架200中时，保持至少约5％至30％的最小压缩值。
在第二个说明性实施例中，如图8所示，阻挡元件530布置在颈部分250、电连接器330的一部分上并进入至少一部分连接区450。在这个实施例中，阻挡元件530包含聚异丁烯条(例如44.5mm长x12mm宽x0.9mm厚的丁基胶带。就图8所示的实例，所述材料绕在连接器周围。长度尺寸被重叠了约3-10mm)，所述带子绕所述元件包裹约1.5圈并邻接肋252。本实施例中的带子、即阻挡元件被构造成在连接区、连接器外壳或二者与聚合物框架之间在约-40℃和85℃之间保持胶粘接合。还设想了，但是未显示，这种类型的阻挡元件530可以是糊料的形式。与室温胶带应用相反，“糊料”的一个例子可以使用在较高温度下施用的HelioSeal(TM)PVS101丁基橡胶(例如通过加热的填缝枪)。
在第三个说明性实施例中，如图9所示，阻挡元件包含施加于连接器330和电子电路430的涂层。该涂层在连接器330和电路430已经在连接区450接合(例如通过焊接、软钎焊、或导电粘合剂)之后施加。预期该涂层应该在接合后施加，使得可以产生正性电连接。
定位器
在本发明的另一个方面，认为在满足本申请论述的要求中另一种潜在的失效模式可能与将至少两个在其间具有至少一个电连接器330的光伏器件1000安装到建筑结构上相关。认为不当的安装和/或光伏器件1000的具体设计可能影响任何潜在的长期性能问题的出现。
设想这可以通过利用可拆式辅助器件1100进行定位和/或定位和补偿安装期间温度相关的膨胀而得以解决。这种解决方案的一个例子在下面和在图11-14中进一步详细论述。
设想可拆式辅助器件1100可以联锁到相邻光伏器件1000上的定位部件1210中，使得它限制元件在安装期间分离。设想这些部件1210可以是光伏器件1000上与器件1100上的部件1220配合的突出或凹进。还设想这些可以专门用于这种目的或用于其他功能，例如钉钉子或拧螺钉。说明性例子显示在图11-13中。预期所述可拆式辅助器件1100可以由具有某些特征例如耐磨性、刚性(模量或弹性)和低的热膨胀系数的许多材料构造。示例性的材料包括：金属，陶瓷，和工程塑料(例如尼龙，聚碳酸酯，聚丙烯，ABS等)。
虽然这种可拆式辅助器件1100可以基于非常接近连接点的位置，但它们的位置可以离开所述器件的任何边缘。例如，可以使用图14中显示的基于定位器点的组合。组合可以选自a-a、b-b、c-c、d-d、e-e等等。对于某些安装程序或固定物长度而言，其他组合可能是期望的：b1-b2，b1-c2。对于证实的角度，可以选择例如从e1至a2或c1至a2的组合。
定位器件可以针对在允许位置和环境条件变化时一个器件相对于另一个器件定位的期望容差来设计。这样的定位器特征如关于光伏器件定位点的尺寸、定位点之间的距离、热膨胀系数、硬度、和定位几何形态可以组合，以将间距的可变性最小化并且仍然允许所述两个器件之间的调整度。定位器尺寸可以是使得它限定光伏器件之间的最大距离，致使最大的器件安装误差小于定位器所容许的。图13可以见到一个例子，其中销之间的距离限定了器件之间的长度，而相对于销(1220)的定位器点(例如1210-示意性显示为a、b、c、d、或e，如图14所示)尺寸限定了容差。优选所述器件尺寸小，以将CLTE相关的移动和工作载荷变形的误差最小化。优选所述器件在定位点之间的跨距小于100mm，更优选小于50mm，最优选小于25mm。CLTE最优选小于100x10-6mm/mm℃，更优选小于50x10-6mm/mm℃，最优选小于10x10-6。弹性模量优选大于2,000MPa，更优选大于20,000MPa，最优选大于50,000MPa。
可以设计所述定位装置，使得根据期望的调整性能并且如果其他定位部件已经并入所述光伏器件中的话，所述定位装置只位于单个轴中或多个轴中。例如，只位于单一方向(图11、12和13)的器件可以只需要限定两个点之间的距离。当如可拆式辅助器件1100所示(例如如图11、12所示)，垂直于定位点的轴在活动上已经受限时，这可能是所期望的。如果没有其他定位机构，所述定位器可以限定2个或更多个轴中的位置，如图14所示，其中限定除了安装平面之外所有平面的定位接口。
除非另外说明，本文中描绘的各种结构的尺寸和几何形状并没有意图限制本发明，并且其他尺寸或几何形状是可能的。单个集成结构可以提供多个结构元件。替换地，单个集成结构可以被分成分开的多个元件。另外，虽然本发明的特点可能只在一个说明性实施方式的内容中描述，但是对于任何给定的应用而言，这样的特点可以与其他实施方式的一个或多个其他特点组合。从上文还要领会，本文中独特结构的制造及其运行也构成根据本发明的方法。
本发明的优选实施方式已经公开。然而，本领域的普通技术人员将认识到，某些修改将在本发明教导范围内。因此，应该研究下列权利要求来确定本发明的真正的范围和内容。
上面申请中列举的任何数值包括以一个单位的增量从下限值到上限值的所有值，条件是在任何下限值和任何上限值之间至少隔开2个单位。例如，如果说明了元件的量或工艺变量例如温度、压力、时间等的值是例如1到90、优选20到80、更优选30到70的话，其旨在指例如15到85、22到68、43到51、30到32等的值都被明确列举在本说明书中。对于小于1的值，一个单位被认为是0.0001、0.001、0.01或0.1，视情况而定。这些只是具体意图的例子，而所列举的最低值和最高值之间数值的所有可能的组合将被认为以类似方式明确陈诉在本申请中。
除非另有说明，所有范围包括两个端点和端点之间的所有数字。使用“约”或“大致”与范围结合，适用于所述范围的两个端点。因此，“约20到30”意图覆盖“约20到约30”，包括至少指定的终点在内。
所有文献和参考资料、包括专利申请和公布的公开内容为了所有目的通过引用并入。
描述一种组合的术语“基本上由...组成”应该包括所确定的元素、成分、组件或步骤，并且其他元素、成分、组件或步骤不实质影响所述组合的基本和新的特征。
使用术语“包含”或“包括”来描述本文中的元素、成分、组件或步骤的组合也设想到基本由所述元素、成分、组件或步骤组成的实施方式。
多个元素、成分、组件或步骤可以由单个集成的元素、成分、组件或步骤来提供。替换地，单个集成的元素、成分、组件或步骤可以分成分开的多个元素、成分、组件或步骤。描述元素、成分、组件或步骤时公开的“一个(“a”)”或“一个”没有意图排除其他的元素、成分、组件或步骤。本文中所有提到的属于某个族的元素或金属参考由CRCPress，Inc.1989年出版和拥有版权的元素周期表。对族的任何引用将是在该元素周期表中利用IUPAC的族编号系统来反映的族。

Claims (10)

1.一种光伏器件，所述器件包括：
聚合物框架；和
多层的多层层叠结构，其包括连接器和电子电路组件；
其中所述连接器和电子电路组件至少部分包装在聚合物框架中并包含：
连接器组件，其包括：
连接器外壳，所述连接器外壳具有：
主体部分，其至少部分地被所述聚合物框架包装，和
突出的颈部分，其被所述框架完全包装，或者所述突出的颈部分的表面积的至少90％被所述框架包装；
至少一个将电传导通过所述连接器外壳的电连接器，所述至少一个电连接器具有所述框架内的从所述外壳的所述突出的颈部分突出的第一端、以及充当外部连接器的配合结构的第二端；
电子电路元件，其包括：
至少一个汇流条；和
连接区，其中所述至少一个电连接器的所述第一端和所述至少一个汇流条在此处接合；
其中所述连接区、所述连接器外壳或二者包含至少一个弹性体阻挡元件，所述至少一个弹性体阻挡元件位于所述至少部分包装的连接器和所述电子电路组件与所述聚合物框架之间。
2.根据权利要求1所述的光伏器件，其中所述至少一个弹性体阻挡元件在包装在所述聚合物框架中时保持5％到30％的最小压缩值。
3.根据权利要求1所述的光伏器件，其中所述至少一个弹性体阻挡元件具有按照ASTMD224000，用肖氏A硬度计测量的20到100之间的硬度。
4.根据权利要求1所述的光伏器件，其中所述至少一个弹性体阻挡元件包括至少一个从所述连接器外壳的横向长度突出的肋结构。
5.根据权利要求4所述的光伏器件，其中所述至少一个肋结构的高度在0.5mm至2.5mm之间。
6.根据权利要求1-5的任一项所述的光伏器件，其中所述至少一个弹性体阻挡元件保持所述连接区、所述连接器外壳、或二者与所述聚合物框架在-40℃和85℃之间的胶粘接合。
7.根据权利要求1-5的任一项所述的光伏器件，其中所述至少一个弹性体阻挡元件包括聚异丁烯胶带。
8.根据权利要求1-5的任一项所述的光伏器件，其中所述至少一个弹性体阻挡元件选自硅氧烷、聚氯丁二烯、丁二烯/丙烯腈共聚物、EPDM橡胶、聚氨酯和聚异丁烯。
9.根据权利要求1所述的光伏器件，其中所述至少一个弹性体阻挡元件位于所述突出的颈部分的一部分的周围。
10.根据权利要求1或权利要求9所述的光伏器件，其中所述至少一个电连接器和所述至少一个汇流条通过焊接、软钎焊或导电粘合剂接合。
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