CN104335359A - 太阳能板模块和组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种太阳能板模块，其包括第一盖板和第二盖板以及位于盖板之间的至少一个光伏电池。第一盖板和第二盖板彼此交错，其中，第一盖板的靠近第一纵向侧部的一部分延伸至第二盖板的第一纵向侧部之外，而第二盖板的靠近平行于第一纵向侧部延伸的第二纵向侧部的一部分延伸至第一盖板的第二纵向侧部之外，第一盖板的第二纵向侧部平行于第一盖板的第一纵向侧部延伸。光伏电池位于第二盖板的第一纵向侧部与第一盖板的第二纵向侧部之间。
Description
本发明涉及太阳能板模块，其包括第一盖板和第二盖板以及位于这两个盖板之间的至少一个光伏电池。
本发明还涉及根据本发明的至少第一太阳能板模块和第二太阳能模块的组件。
这种太阳能板模块从US 4,210,462已知。该文献公开了一种层压太阳能板，在该板的两个外侧侧部上都包括玻璃状材料。在该板的两个外侧侧部之间已经应用有光伏电池层。整个光伏电池在真空和高压下压在一起并用胶水粘合从而形成单个太阳能板模块。可沿太阳能板模块的边缘设置圆周环，从而防止来自外部的冲击和影响。
上述太阳能板模块的缺点是该太阳能板模块必须被分离地放置在常见的表面上，例如，平坦或不平坦的屋顶。而且也不能以美观且水密的方式通过这些被置于表面上的太阳能模块使多个太阳能模块彼此连接，即，应该在太阳能板模块之间保持用于太阳能板模块的边缘的间隔。本发明的目的在于提供一种太阳能板，该太阳能板可由通过常规技术制造的零件来制造，同样利用常规技术制造常规标准板。本发明的另一目的在于提供一种太阳能板模块，该太阳能板模块可容易地与其他太阳能板模块链接成模块的组件。
该目的通过根据本发明的太阳能板模块来实现，在该太阳能板模块中，第一盖板和第二盖板彼此交错，其中，第一盖板的靠近第一纵向侧部的部分延伸至第二盖板的第一纵向侧部之外，而第二盖板的靠近第二纵向侧部的部分延伸至第一盖板的第二纵向侧部之外，其中，第二纵向侧部平行于第二盖板的第一纵向侧部延伸，第一盖板的第二纵向侧部平行于第一盖板的第一纵向侧部延伸。光伏电池位于第二盖板的第一纵向侧部与第一盖板的第二纵向侧部之间。
交错的盖板具有可使多个板容易地彼此附接以获得连续的复合板的效果。当将两个太阳能板模块相邻放置于下方表面(例如建筑物的屋顶)上时，第一太阳能板模块的第一盖板的位于第一纵向侧部附近的部分与第二太阳能板模块的第二盖板的位于第二纵向侧部上的部分相接触。通过这种布置，第一太阳能板模块和第二太阳能板模块彼此接近，从而在从第一纵向侧部至第二纵向侧部的方向上形成完全由太阳能板模块构成的闭合表面。
在横向于太阳能板模块的方向上，太阳能板模块可以像屋顶瓦片一样在放置于彼此之上(即，具有重叠部分)以保证良好的排水。
在彼此连接的太阳能模块之间仅存在很小的开放间隔和/或开放接缝，使得通过太阳能板模块确定形状的表面形成具有美感的整体，这在确定形状的表面为建筑物的屋顶结构的一部分时特别有利。
应注意的是，在本专利申请中，第一盖板是指被置于太阳能板模块的侧部上的盖板，该太阳能板模块的侧部在操作中被指向为朝向太阳。第二盖板是指被置于太阳能板模块的侧部上的盖板，该太阳能板模块的侧部在操作中被指向为朝向避开太阳的一侧。
第一盖板和第二盖板使位于第一盖板与第二盖板之间的光伏电池免受外部影响。外部影响是指例如雨、冰雹和其他类型的降水以及风和风携带的固体，诸如树叶、树枝甚至石头。
应注意的是，US2007/157963A1已经公开了集成在屋顶瓦片中的光伏电池，该屋顶瓦片可彼此附接。该文件公开了一种屋顶瓦片，其包括可容纳光伏电池的凹部。由于采用铸造过程将液体透明塑料施加在光伏电池上，从而光伏电池被安装在屋顶瓦片的凹部中。在屋顶瓦片的背部设置有在铸造过程中一体形成的框架。该框架提供屋顶瓦片与相邻屋顶瓦片的联接。屋顶瓦片并不包括用于附接第二相邻太阳能板模块而彼此交错的盖板。
根据本发明的太阳能板模块的实施方式的特征在于，第一盖板的靠近基本上横向于第一纵向侧部延伸的第三纵向侧部的部分延伸至第二盖板的第三纵向侧部之外，而第二盖板的靠近平行于第三纵向侧部延伸的第四纵向侧部的部分延伸至第一盖板的第四纵向侧部之外，其中，第一盖板的第四纵向侧部平行于第三纵向侧部延伸，其中，光伏电池位于第二盖板的第三纵向侧部与第一盖板的第四纵向侧部之间。
由于各种太阳能板模块的并列，在安装的太阳能板模块之间只有很小的开放间隔和/或开放的接缝，其中，靠近第一太阳能板模块的第一盖板的第三纵向侧部的部分连接至位于第二太阳能板模块的第二盖板的第四纵向侧部附近的部分。
彼此相邻进行放置的太阳能板模块的这种表面区域，例如导致仅具有很小的开放间隔和/或开放接缝的平坦屋顶，特别是在应用于建筑物的屋顶上时，有助于具有美感的整个表面。然后，由太阳能板模块覆盖的整个表面将具有光学上均匀的外观。
应注意的是，表面未由太阳能板模块覆盖的部分可设置有填充这些部分的装配板。这些装配板可这样设计，即使得装配板在光学上与太阳能板模块等效，并在关于防护外部影响的方面与太阳能板模块等效。这使整个表面获得相同的光学外观。装配板可包括任何可能的表面形状。
根据本发明的太阳能板模块的实施方式的特征在于，第一盖板的膨胀系数至少基本上与第二盖板相同。
根据本发明的太阳能板模块暴露在巨大的温度变化中，从夏季非常炎热的条件至冬季非常寒冷的条件。由于该温度差异，太阳能板模块的第一盖板和第二盖板会膨胀和收缩。当第一盖板与第二盖板之间的膨胀或收缩不是至少大致相等时，第一盖板将相对于第二盖板移位，可导致盖板之间连接部中的裂缝或盖板自身开裂。
在两个相邻的太阳能板模块之间采用上述很小的开放间隔或开放接缝，用于在盖板的收缩或膨胀的情况下和/或在盖板的尺寸发生公差差异的情况下进行调整。
根据本发明的太阳能板模块的实施方式的特征在于，第一盖板和第二盖板至少基本上全等。
当第一盖板和第二盖板具有全等的形状时，那么第一盖板和第二盖板相同，因此第一盖板的外部尺寸与第二盖板的外部尺寸相等。相等的外部尺寸是很有利的，因为当第一盖板相对于第二盖板交错时，第一盖板的第一纵向侧部相对于第三纵向侧部的给定距离的位移导致第二盖板的第二纵向侧部相对于第四纵向侧部具有相同距离的位移。因此，该太阳能板模块可容易地链接。
根据本发明的太阳能板模块的实施方式的特征在于，围绕光伏电池设置有圆周密封件，该圆周密封件与第一盖板和第二盖板相接触。
设置在太阳能板模块中的光伏电池对液体和蒸汽没有抵抗力或抵抗力不足。一方面紧靠第一盖板且另一方面紧靠第二盖板的圆周密封件气密和液密地密封光伏电池。该密封件可包括树脂、套件或塑料，并且可在太阳能板模块的制造过程中同时进行层压。该圆周密封件应用在同时具有第一盖板和第二盖板的太阳能板模块的部分中。圆周密封件在第一盖板与第二盖板之间的膨胀系数的可能不同的情况下起到调节的作用。
根据本发明的太阳能板模块的实施方式的特征在于，第二盖板包括至少一个凹部，该凹部用于电气布线从光伏电池至外部的通道，其中，该凹部应用于由圆周密封件限定的周界内。
光伏电池产生必须从太阳能板模块放电的直流电流。这就需要制造在太阳能板模块上或连接至太阳能板模块的连接部。凹部应用于由圆周密封件限定的周界内，以使得以简单的方式制造从光伏电池至外部的通道。
该连接部位于第二盖板中的凹部中，使得靠近盖板的纵向侧部的部分能够避开电气布线。在操作过程中避开太阳的、太阳能板模块的第二盖板的侧部是受外部影响最小的侧部。通过将凹部定位在该侧部上将发生流体能够进入太阳能板模块的泄露的可能性降至最低。
根据本发明的太阳能板模块的实施方式的特征在于，该太阳能板模块包括各种光伏电池，其特征还在于，在该凹部中，各种光伏电池的电气布线同位(coincide)。
如果在太阳能板模块中应用各种光伏电池或光伏电池组，那么各种光伏电池或电池组中每个的正连接和负连接都被引导至同一凹部，在该凹部处，这些正连接和负连接同位。第二盖板中的单个凹部可包括用于正极的布线和用于负极的布线。还可提供第二凹部，其中，在第一凹部中，太阳能板模块中存在的所有负极重合，在第二凹部中，太阳能板模块中存在的所有正极重合。
根据本发明的太阳能板模块的实施方式的特征在于，在凹部中设置有用于附接电气布线和/或电流转换器的紧固装置。
凹部可设置有用于附接电气布线的装置，诸如夹紧连接或螺纹连接。这种连接便于组装该板的人员进行工作。
根据本发明的太阳能板模块的实施方式的特征在于，凹部以水密密封件进行密封。
在附接电气布线之后，应注意，任何液体，诸如雨水，都不能进入太阳能板模块。因此，凹部以密封件进行密封。该密封件优选为柔性密封件，由诸如树脂、(硅树脂)套件或柔性塑料的材料制成。
根据本发明的太阳能板模块的实施方式的特征在于，至少第一盖板包括透明玻璃和/或透明塑料。
玻璃具有良好的清晰度，以使得太阳能板模块的收益率通常比盖板由塑料制成的情况下的收益率高。玻璃还特别防刮。而另一方面，塑料具有以下优点：盖板可在搬动时比玻璃轻并且较不容易破碎。
当盖板由包括一层或多层玻璃或一层或多层塑料的层压材料制成时，则产生高度耐损坏的盖板。当玻璃层被破坏时，塑料层依然提供水密连接。
根据本发明的太阳能板模块的实施方式的特征在于，位于纵向侧部附近的部分设置有柔性密封件。
当两个太阳能板模块彼此连接以形成紧密连接时，第一太阳能板模块的第一盖板的、靠近第一纵向侧部的部分抵靠第二太阳能板模块的第二盖板的、靠近第二纵向侧部的部分。为了提高连接的水密性，在这两个部分之间设置有密封件。该密封件可包括树脂、(硅树脂)套件或柔性塑料。
该密封件可以连接至第一太阳能板模块的部分以及第二太阳能板模块的部分。在这两个部分上的密封件进一步提高了两个太阳能板模块之间的水密性。
本发明还涉及根据本发明的至少第一太阳能板模块和第二太阳能板模块的组件。
该组件的特征在于，第一太阳能板模块和第二太阳能板模块连接至用于将直流电流转换为交流电流的电流转换器。
这种组件可以很容易地连接至建筑物内的电气装置，以使得由太阳能板模块产生的电能可立即使用。
将参照以下附图对上述内容进行阐述，在附图中：
图1是根据本发明的太阳能板模块的平面图；
图2是图1的太阳能板模块的剖视图；
图3是两个相邻的太阳能板模块的延伸的纵向侧部的细节的示意性剖视图；
图4A是图1中所示的太阳能板模块的一部分的示意图；以及
图4B是图4A中所示的部分的示意性剖面图。
在附图中，相应的部分由相同的附图标记表示。
图1和图2示出了根据本发明的太阳能板模块1。太阳能板模块1包括第一盖板2和第二盖板3，其中，第二盖板3置于第一盖板2下方。第一盖板2和第二盖板3彼此交错。第一盖板2的靠近第一纵向侧部4的部分40延伸至第二盖板3的第一纵向侧部5之外，而第二盖板3的位于平行于第一纵向侧部5延伸的第二纵向侧部6的附近的部分41延伸至第一盖板2的平行于第一纵向侧部延伸的第二纵向侧部7之外。
第一盖板2的靠近第三纵向侧部8的部分42延伸至第二盖板3的第三纵向侧部9之外。第二盖板的平行于第四纵向侧部10附近的第三纵向侧部8延伸的部分43延伸至第一盖板2的第四纵向侧部11之外。
纵向侧部5、7、9、11限定了表面12，在表面12上将光伏电池或光伏电池组置于两个盖板2、3之间。在两个盖板2、3之间，密封件13设置在纵向侧部5、7、9、11的水平面处，密封件13与盖板2、3二者相接触。密封件13沿由纵向侧部5、7、9、11限定的表面12的整个周长设置。
盖板2和盖板3具有相同的形状以及大致相同的尺寸，其结果是当相对于彼此移动盖板2、3时，纵向侧部6与纵向侧部7之间的距离和纵向侧部4与纵向侧部5之间的距离相对应，并且纵向侧部8与纵向侧部9之间的距离和纵向侧部10与纵向侧部11之间的距离相对应。因此，部分41与部分40具有相同的形状和尺寸，部分42和部分43也具有相同的形状和尺寸。
第一盖板2的部分42形成外悬部，该外悬部延伸至盖板3的纵向侧部9之外。另外，盖板3的同样形成外悬部的部分43沿盖板2的纵向侧部11延伸。当几个太阳能板模块1相邻放置时，第一太阳能板模块1的第一盖板2的第一外悬部42的表面19与第二太阳能板模块1的第二盖板3的第二外悬部43的表面20相接触。
纵向侧部8与纵向侧部9之间的距离和纵向侧部10与纵向侧部11之间的距离分别形成了部分42和43，确保了在多个太阳能板模块并列的情况下获得仅具有很小的开放间隔和/或开放接缝的表面。如果所有并列的第一盖板2都具有相同的厚度d1，并且所有并列的第二盖板3都具有相同的厚度d2，那么相邻的太阳能板模块的表面23(第一盖板2面对太阳的侧部23)彼此紧密配合。
应注意的是，太阳能板模块1的组件不一定必须放置在现有的传统屋顶上。由于太阳能板模块1的组件的密封作用，可将该组件直接连接至屋顶椽条。然后，在所安装的太阳能板模块1的位置应用屋顶就变得多余了。
支架17附接至第二盖板3，支架17可与附接至下方表面(subsurface)的悬挂轨道16协作。下方表面可以是例如类似房屋的建筑物的屋顶椽条。支架17可通过锁定机构(未示出)锁定。这防止支架17在例如恶劣的天气条件中与悬挂轨道16分离。
在第二盖板3中，在避开太阳的侧部处，三个凹部15被提供为从光伏电池18至外部的电接触的通道。本实施方式中的凹部为通孔，在操作中，该通孔从第二盖板3的面对太阳的侧部延续至第二盖板3的避开太阳的侧部。
凹部15设置在由纵向侧部5、7、9、11限定的表面12内，并且设置在圆周密封件13的外围边界内，其中，圆周密封件13抵靠纵向侧部5、7、9、11放置。当太阳能板模块1在操作中时，凹部15由密封件(未示出)进行密封，该密封件气密和液密地密封整个凹部15，从而防止光伏电池18中的短路。
图3示出了两个相邻太阳能板组件1的延伸部分42、43的示意性放大剖视图。每个太阳能板模块1均包括第一盖板2和第二盖板3。光伏电池18设置在第一盖板2与第二盖板3之间。在第一盖板2与第二盖板3之间，分别在光伏电池18与纵向侧部9、11之间设置有圆周密封件13，以防止在光伏电池18处进水。
在各种太阳能板模块1的并列过程中，部分42和部分43以这样的方式彼此相对进行定位，即第一盖板2的表面19和第二盖板3的表面20变成朝向彼此。在表面19和20上，密封件25设置在部分42和43的水平面处。为了获得最大限度的水密密封，还可以在纵向侧部11和8之间以及在纵向侧部9和10之间放置柔性密封件。柔性密封件25可以是液体密封剂，该液体密封剂在液体状态下应用，并且随后固化。另外，密封件25可以是固体密封剂，固体密封剂应用于表面19与表面20之间，其通过两个平面19、20之间的压缩提供密封。
图4A示出了来自图1的凹部15的详细的示意性视图。在凹部15中，在盖板3中设置有接触板35，分别来自第一组光伏电池18和第二组光伏电池18的电线32和33被置于凹部15上。电线通过例如焊接的方式附接至接触板35。
接触板35还包括用于附接通向外部的电气布线51、52的紧固装置30。由于该电气布线51、52，太阳能板模块1可与电流变换器50连接，电流变换器50将由光伏电池18产生的直流电流转换为交流电流。
图4B示出了图4A中所示部分的剖视图。图4B示出了第一盖板2和第二盖板3以及位于第二盖板3中的凹部15。在凹部15中安装有接触板35，接触板35在其一侧上包括用于接收电线32、33的连接装置36，接触板35在其相对侧上包括用于附接通向外部的电气布线51、52的紧固装置30。
紧固装置30和31包括螺栓30，螺栓30可拧入保持件31中，保持件31设置有螺纹。电气布线51、52可在借助于螺栓30进行固定，以便与连接装置36相接触。在现场安装太阳能板模块1的人员可执行该操作。
紧固装置30、31还可以包括任何其它紧固装置，例如，夹持连接。
还可能的是，在太阳能板模块像屋顶瓦片一样彼此重叠进行放置的情况下，第一盖板2的靠近第三纵向侧部8的部分以及第一盖板2的靠近第四纵向侧部11的部分可分别延伸至第二盖板3的第三纵向侧部9和第四纵向侧部10。在这种实施方式的情况下，第一盖板2的靠近第一纵向侧部4的部分延伸至第二盖板3的第一纵向侧部5之外，而第二盖板3的靠近第二纵向侧部6的部分延伸至第一盖板2的第二纵向侧部7之外。第一盖板2的第一纵向侧部4与第二纵向侧部7之间的距离与第二盖板3的第一纵向侧部5与第二纵向侧部6之间的距离相同。
还可以在两个板2、3之间提供用于电气布线的从光伏电池至外部的通道。
Claims (12)
1.一种太阳能板模块(1)，包括第一盖板(2)和第二盖板(3)以及位于所述第一盖板(2)与所述第二盖板(3)之间的至少一个光伏电池(18)，其特征在于，所述第一盖板(2)和所述第二盖板(3)彼此交错，其中，所述第一盖板(2)的靠近第一纵向侧部(4)的部分(40)延伸至所述第二盖板(3)的第一纵向侧部(5)之外，而所述第二盖板(3)的靠近平行于所述第一纵向侧部(4)延伸的第二纵向侧部(6)的部分(41)延伸至所述第一盖板(2)的平行于所述第一纵向侧部延伸的第二纵向侧部(7)之外，其中，所述光伏电池(18)位于所述第二盖板(3)的第一纵向侧部(5)与所述第一盖板(2)的第二纵向侧部(7)之间。
2.根据权利要求1所述的太阳能板模块(1)，其特征在于，所述第一盖板(2)的靠近基本上横向于所述第一纵向侧部(4)延伸的第三纵向侧部(8)的部分(42)延伸至所述第二盖板(3)的第三纵向侧部(9)之外，而所述第二盖板(3)的靠近平行于所述第三纵向侧部(9)延伸的第四纵向侧部(10)的部分(43)延伸至所述第一盖板(2)的平行于所述第三纵向侧部(9)延伸的第四纵向侧部(11)之外，其中，所述光伏电池(18)位于所述第二盖板(3)的第三纵向侧部(9)与所述第一盖板(2)的第四纵向侧部(11)之间。
3.根据上述权利要求中任一项所述的太阳能板模块(1)，其特征在于，所述第一盖板(2)和所述第二盖板(3)具有至少基本上相同的膨胀系数。
4.根据上述权利要求中任一项所述的太阳能板模块(1)，其特征在于，所述第一盖板(2)和所述第二盖板(3)至少基本上全等。
5.根据上述权利要求中任一项所述的太阳能板模块(1)，其特征在于，围绕所述光伏电池(18)设置有圆周密封件(13)，所述圆周密封件(13)与所述第一盖板(2)和所述第二盖板(3)相接触。
6.根据权利要求5所述的太阳能板模块(1)，其特征在于，所述第二盖板(3)包括至少一个凹部(15)，所述凹部(15)用于电气布线(32、33)从所述光伏电池(18)至外部的通路，其中，所述凹部(15)设置在由所述圆周密封件(13)限定的周界内。
7.根据权利要求6所述的太阳能板模块(1)，其特征在于，所述太阳能板模块(1)包括各种光伏电池(18)，其特征还在于，在所述凹部(15)中，所述各种光伏电池(18)的电气布线(32、33)同位。
8.根据权利要求6或7所述的太阳能板模块(1)，其特征在于，在所述凹部(15)中设置有用于附接电气布线和/或电流转换器的紧固装置(30)。
9.根据上述权利要求6至8中任一项所述的太阳能板模块(1)，其特征在于，所述凹部(15)利用水密密封件进行密封。
10.根据上述权利要求中任一项所述的太阳能板模块(1)，其特征在于，至少所述第一盖板(2)包括透明玻璃和/或透明塑料。
11.根据上述权利要求中任一项所述的太阳能板模块(1)，其特征在于，位于所述纵向侧部(4、6、8、10)附近的部分(40、41、42、43)设置有柔性密封件(25)。
12.根据上述权利要求中任一项所述的至少第一太阳能板模块(1)和第二太阳能板模块(1)的组件，其特征在于，所述第一太阳能板模块(1)和所述第二太阳能板模块(1)连接至用于将直流电流转换为交流电流的电流转换器。
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