CN110892638A - 光伏面板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光伏面板(1)，其包括：‑具有单元格型芯的由塑料材料制成的支撑板(7)；‑固定至所述支撑板的光伏电池的层叠体(3)；‑包括如下的塑料和/或复合材料的框架(17)：用于侧向保护所述光伏电池的层叠体(3)和所述支撑板的纵向型材(19)，将所述型材段(19)接合在一起以用其形成闭合框架(17)的拐角形成部(21)。

Description

光伏面板
本发明涉及光伏面板。
光伏太阳能面板使得可由太阳辐射产生电能。它们包括多个根据光电效应原理运行的光伏元件(典型地电池或薄层)。通常，数个光伏元件在光伏太阳能面板中彼此相连，并且将数个面板组合以形成太阳能装置。该装置产生电力，所述电力可被就地消耗或者供给配电网络。
为此，光伏太阳能面板通常被安装在屋顶上以良好地暴露于阳光而无需占用地面空间。
在旨在于其上安装光伏面板的屋顶之中，工业或商业建筑的许多屋顶表面可装有这样的太阳能面板。实际上，对于所述建筑的经营者而言，电能的产生可创造额外收入或者节约并且有助于促进所述建筑的经济运行。
然而，这些商业或工业建筑经常是用例如金属或者木制架构建造的，取决于建造地区，所述架构被定尺寸为仅解决在用于支撑屋顶与隔离物的载荷以及雪荷载方面的技术性约束。
现在，由于其重量，目前不可能将某些太阳能面板安装在某些建筑的屋顶上而不违反目前生效的技术标准。实际上，大多数的已知太阳能面板通常具有玻璃正面和金属支撑框架,使得单个面板经常重量超过20kg，对于一些型号甚至30kg。如果，此外，加入对于光伏面板的安装而言必要的支撑结构，则结果是对于屋顶而言15kg/m2或更大的额外荷载。
因此，由于它们有限的荷载大小，失去了将目前可用的大的表面区域装上光伏面板的可能性，特别是在旧建筑上。
对于新建筑物，当想要将其屋顶装上太阳能面板时，规划这样的荷载也代表了额外的建造成本，这减缓了投资回报。
因此，本发明目的在于提出这样的光伏面板：其更轻且其能够在工业或商业建筑的屋顶上通过在其上增加仅小的附加重量而安装。
根据一个不同且独立的目的，本发明目的在于提供其组装具有最优化的成本的光伏面板。
根据又一不同且独立的目的，本发明目的在于提供其安装可被便利化并且需要较少布线的光伏面板。
为此，本发明的主题是光伏面板，其包括：
-具有单元格型(cellular)芯例如蜂窝状结构(honeycomb)的由塑料材料制成的支撑板，
-固定在所述支撑板上的光伏电池的层叠体，
-包括如下的由塑料和/或复合材料制成的框架
○用于所述光伏电池的层叠体和所述支撑板的侧向保护的纵向型材(profile)，
○将所述型材彼此接合以用它们形成闭合框架的拐角形成部。
由于这些特征，可提出非常轻且结实耐用的光伏面板。
由于所述支撑板和所述框架由塑料和/或复合材料制成，因此所述光伏电池自然被电绝缘并且不需要接地连接，这便于所述面板的安装并且在接地设备方面和在安装时间方面提供了成本降低。
由于所述框架由塑料和/或复合材料制成，因此所述单元格型芯的狭面部分被良好地保护而免受外部气候条件。
通过将框架以数个部分提供，所述面板的安装非常快速并且精确，且少出现塑料材料零件经常呈现出的公差问题，因此保证了整体的密封性。
根据本发明的光伏面板可包括单独或者组合考虑的以下特征的一个或多个：
根据一个方面，所述支撑板的单元格可为平行于由所述层叠体限定的平面延伸的蜂窝状结构，或者矩形截面的单元格。
可将所述光伏电池的层叠体胶合到所述支撑板上，但是也可想到通过机械手段，例如通过夹子固定。
每个纵向型材在横截面上具有例如大体上U形，其分支指向彼此以在所述层叠体和所述支撑板之间施加夹持力。
所述纵向型材的分支特别地与所述U的底部形成5-15°的角度。
所述纵向型材可由复合材料，特别是通过玻璃纤维增强的复合材料生产。
所述纵向型材包括例如聚酯基质。
所述拐角形成部特别地具便于排出水和污物的外部凹槽。
根据一种实施方式，所述拐角形成部具有两个呈直角的轮廓段并且所述外部凹槽相对于所述两个轮廓段之一形成0°-55°，特别是45°的角度。
每个拐角形成部具有例如在所述凹槽水平处的大体上L形的增强板，其末端在组装期间充当所述纵向型材的挡块(abutment)。
所述拐角形成部可按照单件，特别是通过模塑而生产。
所述支撑板特别地具有5-50mm，更特别地15-30mm，和特别是20mm的厚度。
根据一种可能的实施方式，所述单元格型芯在各侧被通过玻璃纤维增强的刚性蒙皮覆盖。
所述刚性蒙皮之一可用塑料材料的片材覆盖以便于所述光伏电池的层叠体在所述支撑板上的胶合。
本发明还涉及用于组装如上限定的光伏面板的方法，其中：
-将所述层叠体固定到所述支撑板上，
-将所述纵向型材添加到所述狭面上，和
-然后固定所述拐角形成部。
其它优点和特征将在阅读本发明的说明书以及附图时浮现，在附图中：
-图1显示处于组装状态的根据本发明的光伏面板，
-图2以俯视图示意性地显示光伏电池的层叠体，
-图3A以透视图示意性地显示具有蜂窝状结构芯的由塑料材料制成的支撑板的第一实例，
-图3B以透视图示意性地显示具有矩形截面的单元格型芯的由塑料材料制成的支撑板的第二实例，
-图4根据简化图显示胶合到具有蜂窝状结构芯的支撑板上的光伏电池的层叠体的横截面图，
-图5显示根据本发明的光伏面板的横截面的简化图，
-图6为图5的放大的截面图，其详细地显示根据本发明的光伏面板的轮廓，
-图7根据透视图显示使得可接合纵向保护型材的拐角形成部的实例，和
-图8为图7的拐角形成部的示意性俯视图。
在附图中，相同的元件通过相同的附图标记表示。
以下实施方式是实例。虽然说明书提及一种或多种实施方式，但是这未必意味着每次提及涉及相同的实施方式，或者特征仅可应用于单一实施方式。不同实施方式的简单特征也可组合以形成其它实施方式。
在说明书中，一些元件或参数可例如被称谓为第一元件或第二元件以及第一参数和第二参数或者甚至第一标准和第二标准等。在此情况下，使用简单称谓来区分和表示相似但是不同的元件或参数或标准。该称谓未暗示一种元件、参数或标准相对于另一种的优先性并且这样的表示法可容易地互换而不背离本说明书的范围。
“复合”材料被理解为意指其性质彼此互补的至少两种不混溶的(但是具有强的渗透能力)并且非金属的组分的组合体。由此形成的新材料是电绝缘的和多相的，具有单独的各组分所不具有的性质。
将关于图1-8描述根据本发明的光伏面板1。
图1显示处于组装状态的光伏面板1。该光伏面板包括光伏电池5的层叠体3(参见图2)。
光伏电池5的层叠体3就其本身而言是例如从文献FR 2 934 418公知的。其特别地涉及以已知方式彼此电连接并且被封装在可任选地被增强，特别是被玻璃纤维纺织布或者玻璃纤维无纺布增强的树脂和/或聚合物的层6之间的光伏电池5(参见图4)。光伏电池5例如为由单晶硅制成的电池，单晶硅容许目前最大转化率(yield)，但是也可想到其它类型的光伏电池。
将光伏电池5的层叠体3胶合到具有单元格型芯9的由塑料材料制成的支撑板7上，单元格型芯9特别是蜂窝状结构形式(参见图3A)或者矩形截面的单元格形式(参见图3B)。
支撑板7具有例如在5和50mm，更特别地15和30mm之间，特别是20mm的厚度。
如可在图3A中看到的，蜂窝状结构芯9在各侧被刚性蒙皮11覆盖，刚性蒙皮11可通过纤维，特别是玻璃纤维增强。正是该结构赋予所述光伏面板以其刚性，同时具有可被低载荷承载能力的工业建筑屋顶所支撑的非常低的重量。
图3B的实例中呈现的优点是所述单元格平行于由层叠体3限定的平面延伸并且不像图3A中那样需要刚性蒙皮11。这使得可进一步减轻光伏面板1的重量。
为了便于将层叠体3与支撑板7根据图3A和4的实施方式进行固定，例如通过胶合而固定，支撑板7另外在刚性蒙皮11之一上具有塑料材料的片材13。
对于用于将层叠体3固定到支撑体7上的胶合剂，例如可以使用聚氨酯胶合剂。可使用其它固定方法或材料，如层叠体3的树脂或者热焊接或者甚至机械固定手段例如夹子。
为了保护光伏面板1的狭面15即侧面，光伏面板1进一步包括由塑料和/或复合材料制成的框架17。
该框架直接组装或者接合，特别是通过胶合而组装或者接合到经组装的由层叠体3和支撑板7形成的组件上。
该框架由八个零件即如下形成：四个纵向型材19，其用于光伏电池5的层叠体3和支撑板7的侧向保护；和四个拐角形成部21，其将所述型材19彼此连接以用它们形成闭合框架。
如在图6中详细显示的，每个纵向型材19在横截面上具有大体上U形，其分支23A和23B指向彼此以在层叠体3和支撑板7之间施加夹持力。分支23A和23B与所述U形的底部25形成5-15°的角度。
此外，由此形成纵向囊27，其可例如用有机硅填充以提升密封性和保证型材19对由层叠体3和支撑板7形成的组件的胶合。
根据一种可能的实施方式，将纵向型材19的U形的内侧用有机硅涂覆，然后将纵向型材19添加到狭面15上。在该组装期间，过剩的有机硅将被容纳在纵向囊27中并且如上所示，保证胶合和密封性。
为了保证良好的机械强度，纵向型材19由电绝缘复合材料，例如聚酯基质(特别地通过玻璃纤维增强)生产。作为一个实例，这样的复合物包括20％-60％重量的树脂。纵向型材19例如通过挤出而生产，从而使得可具有特别有竞争力的生产成本。
拐角形成部21由塑料材料，特别是与纵向型材19的材料相同的材料制成。拐角形成部21可按照单件，特别是通过注塑工艺而生产。
拐角形成部21具有两个呈直角的轮廓段21A和21B。
根据变型，可以预见以另外的材料，特别是比纵向型材19更柔性的材料(例如弹性体)来生产拐角形成部21，以便于组装。
根据显示拐角形成部21的透视图的图7，可以看出，拐角形成部21具有外部凹槽29，其形成沟槽并且在将太阳能面板相对于水平面略微倾斜地安装时便于水和污物的排出。
外部凹槽29相对于两个轮廓段21A和21B之一形成例如0°-55°，特别是45°的角度。
此外，拐角形成部21具有在外部凹槽29水平处的、大体上L形的增强板31，其末端33可充当组装期间纵向型材19的挡块。
因此，应当理解，根据本发明的光伏面板1不具有表面金属零件，因此不再需要在安装期间将每个光伏面板接地，这在安装时间方面、在接地电缆的材料成本方面以及在安全性方面是重大收益。这使得可进一步减轻在例如工业建筑的屋顶上的所述装置。
光伏面板的组装也非常简单：
-将层叠体3固定到支撑板7上，
-将纵向型材19添加到狭面15上，和
-然后固定拐角形成部21。
后两个步骤可相继地或者同时进行。在后一情况下，将预先装有所述拐角的最后两个型材接合。
由此获得机械上结实耐用，但是非常轻并且安装容易和快速的光伏面板。作为一个实例，根据本发明的面板的总厚度为大约30-35mm并且其重量为4-6kg/m2，特别是4.7kg/m2。

Claims (16)

1.光伏面板(1)，其包括：
-具有单元格型芯(9)的由塑料材料制成的支撑板(7)，
-固定到支撑板(7)上的光伏电池(5)的层叠体(3)，
-包括如下的由塑料和/或复合材料制成的框架(17)：
○用于光伏电池(5)的层叠体(3)和支撑板(7)的侧向保护的纵向型材(19)，
○将所述型材(19)彼此接合以用它们形成闭合框架(17)的拐角形成部(21)。
2.如权利要求1中所述的光伏面板，其中支撑板(7)的单元格是蜂窝状结构。
3.如权利要求1或2中所述的光伏面板，其中光伏电池(5)的层叠体(3)胶合到支撑板(7)上。
4.如权利要求1-3任一项中所述的光伏面板，其中各纵向型材(19)在横截面上具有大体上U形，其分支(21A，21B)指向彼此以在层叠体(3)和支撑板(7)之间施加夹持力。
5.如权利要求4中所述的光伏面板，其中分支(21A，21B)与所述U的底部(25)形成5-15°的角度。
6.如权利要求1-5任一项中所述的光伏面板，其中纵向型材(19)是由复合材料生产的。
7.如权利要求6中所述的光伏面板，其中纵向型材(19)是通过玻璃纤维增强的。
8.如权利要求6或7中所述的光伏面板，其中纵向型材(19)包括聚酯基质。
9.如权利要求1-8任一项中所述的光伏面板，其中拐角形成部(21)具有便于排出水和污物的外部凹槽(29)。
10.如权利要求9中所述的光伏面板，其中拐角形成部(21)具有两个呈直角的轮廓段(21A，21B)并且外部凹槽(29)相对于所述两个轮廓段(21A；21B)之一形成0°-55°，特别是45°的角度。
11.如权利要求10中所述的光伏面板，其中各拐角形成部(21)具有在所述凹槽水平处的、大体上L形的增强板(31)，其末端在组装期间充当所述纵向型材的挡板(33)。
12.如权利要求1-11任一项中所述的光伏面板，其中拐角形成部(21)是以单件，特别地通过模塑而生产的。
13.如权利要求1-12任一项中所述的光伏面板，其中支撑板(7)具有5-50mm，更特别地15-30mm，并且特别是20mm的厚度。
14.如权利要求1-13任一项中所述的光伏面板，其中单元格型芯(9)在各侧被通过玻璃纤维增强的刚性蒙皮(11)覆盖。
15.如权利要求14中所述的光伏面板，其中刚性蒙皮(11)之一用塑料材料的片材(13)覆盖以利于光伏电池(5)的层叠体(3)在支撑板(7)上的胶合。
16.用于组装如前述权利要求任一项中所述的光伏面板的方法，其中：
-将层叠体(3)固定到支撑板(7)上，
-将纵向型材(19)添加到狭面(15)上，和
-然后安装拐角形成部(21)。
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