CN114256369A - 无框光伏电池板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种无框光伏电池板，该无框光伏电池板包括：光伏模块的层压板，其具有多个无框边缘和平坦的后表面；网格式导轨支撑框架，其被定位成邻接后表面，该网格式导轨支撑框架包括多个悬臂导轨对，多个悬臂导轨对中的每个悬臂导轨对从该指定的悬臂导轨对的共用导轨交叉点向外延伸。

Description

无框光伏电池板
本申请是2018年12月18日(国际申请日：2017年6月28日)提交、发明名称为“具有分布式支撑框架的光伏电池板”、申请号为201780037986.1(国际申请号：PCT/US2017/039809)的发明专利申请的分案申请。
背景技术
光伏(PV)电池(常被称为太阳能电池)是熟知的用于将太阳辐射转换为电能的装置。一般来讲，使用半导体加工技术在半导体基板的表面附近形成p-n结，从而在半导体晶片或基板上制造太阳能电池。射到基板表面上的太阳辐射在大部分基板上形成电子空穴对，这些电子空穴对迁移到基板中的p掺杂区和n掺杂区，从而在掺杂区之间产生电压差。将掺杂区耦接到太阳能电池上的金属触点，以将电流从电池引导至与其耦接的外部电路。一般来讲，将每个太阳能电池互连的太阳能电池阵列安装在共同或共享的平台上以提供光伏模块。光伏模块可由光伏层压体构成。可将多个光伏模块或模块组电耦接到配电网络，形成光伏系统。
附图说明
图1示出了具有沿外边缘支撑的光伏模块的光伏电池板。
图2示出了具有沿外边缘支撑的光伏模块的光伏电池板的挠度分布。
图3示出了根据本公开的实施方案具有安装在外部结构上的分布式支撑框架的光伏电池板的透视图。
图4示出了根据本公开的实施方案由分布式支撑框架支撑的光伏电池板的正面透视图。
图5示出了根据本公开的实施方案沿着图4的线A-A截取的模块层压板的剖视图。
图6示出了根据本公开的实施方案由分布式支撑框架支撑的光伏电池板的背面透视图。
图7示出了根据本公开的实施方案的光伏电池板、支撑台和外部结构的分解图。
图8示出了根据本公开的实施方案耦接到安装在外部结构上的支撑台的光伏电池板的侧视图。
图9示出了根据本公开的实施方案的分布式支撑框架的正面透视图。
图10示出了根据本公开的实施方案由分布式支撑框架支撑的光伏电池板的底视图。
图11示出了根据本公开的实施方案由分布式支撑框架支撑的光伏电池板的侧视图。
图12示出了根据本公开的实施方案具有由分布式支撑框架支撑的光伏模块的光伏电池板的挠度分布。
图13示出了根据本公开的实施方案由分布式导轨支撑框架支撑的光伏电池板的背面透视图。
具体实施方式
以下具体实施方式本质上只是例证性的，并非意图限制所述主题的实施方案或此类实施方案的应用和用途。如本文所用，词语“示例性”意指“用作示例、实例或举例说明”。本文描述为示例性的任何实施方式未必理解为相比其他实施方式是优选的或有利的。此外，并不意图受前述技术领域、背景技术、发明内容或以下具体实施方式中提出的任何明示或暗示的理论的约束。
本说明书包括提及“一个实施方案”或“某个实施方案”。短语“在一个实施方案中”或“在某个实施方案中”的出现不一定是指同一实施方案。特定的特征、结构或特性可以任何与本公开一致的合适方式加以组合。
术语。以下段落提供存在于本公开(包括所附权利要求书)中术语的定义和/或语境：
“包括”。该术语是开放式的。如在所附权利要求书中所用，该术语并不排除其他结构或步骤。
“配置为”。各个单元或部件可被描述或声明成“配置为”执行一项或多项任务。在此类语境下，“配置为”用于通过指示所述单元/部件包括在操作期间执行一项或多项那些任务的结构而暗示结构。因此，可以说是将所述单元/部件配置成即使当指定的单元/部件目前不在操作(例如，未开启/激活)时也可执行任务。详述某一单元/电路/部件“配置为”执行一项或多项任务明确地意在对该单元/部件而言不援用35U.S.C.§112第六段。
“第一”、“第二”等。如本文所用，这些术语用作其之后的名词的标记，而并不暗示任何类型的顺序(例如，空间、时间和逻辑等)。例如，提及“第一”边缘并不一定暗示该边缘为某一序列中的第一个边缘；相反，术语“第一”用于将该边缘与另一边缘(例如，“第二”边缘)区分开。
“耦接”—以下描述是指元件或节点或结构特征被“耦接”在一起。如本文所用，除非另外明确指明，否则“耦接”意指一个元件/节点/特征直接或间接连接至另一个元件/节点/特征(或直接或间接与其连通)，并且不一定是机械连接。
此外，以下描述中还仅为了参考的目的使用了某些术语，因此这些术语并非意图进行限制。例如，如“上部”、“下部”、“上方”、“下方”、“前面”和“后面”等术语是指附图中提供参考的方向。如“正面”、“背面”、“后面”、“侧面”、“外侧”、“内侧”、“向左”和“向右”等术语描述了在一致但任意的参照系内组件的某些部分的取向和/或位置，或描述组件之间的相对取向和/或位置，通过参考描述所讨论组件的文字和相关的附图可以清楚地了解这些取向和/或位置。此类术语可包括上面具体提及的词语、它们的衍生词语以及类似意义的词语。
“阻止”—如本文所用，阻止用于描述减小影响或使影响降至最低。当组件或特征被描述为阻止行为、运动或条件时，它完全可以彻底地防止某种结果或后果或未来的状态。另外，“阻止”还可以指减少或减小可能会发生的某种后果、性能和/或效应。因此，当组件、元件或特征被称为阻止结果或状态时，它不一定完全防止或消除该结果或状态。
PV模块可包括模块层压板，该模块层压板具有封装在前板和后板之间的PV电池。例如，PV电池通常被封装在前玻璃板和后玻璃板之间。支撑框架通常被连接到PV模块的外边缘以形成PV电池板。支撑框架沿外边缘支撑PV模块。因此，当外部载荷例如风载荷或雪载荷向下压在正面玻璃板上时，整个外部载荷将被沿外边缘的向上反应力抵消。
参考图1，示出了具有沿外边缘支撑的光伏模块的光伏电池板。现有光伏(PV)电池板包括沿外边缘104支撑PV模块106的支撑框架102。支撑框架102可安装在外部结构108例如屋顶上。因此，当环境载荷施加于PV模块106上时，例如向下压在PV模块106上时，外部结构108通过支撑框架102将向上的反应力传递至外边缘104。因此，环境载荷被沿外边缘104分布的反应力抵消，并且外边缘之间的PV模块106起到类似于端部支撑梁的作用。即，PV模块106在环境载荷所施加的向下的力作用下发生凹陷。
参考图2，示出了具有沿外边缘104支撑的光伏模块的光伏电池板的挠度分布。当外部载荷被施加于PV电池板100时，PV模块106在相对的外边缘104之间发生弯曲。更具体地，PV模块106可在外边缘104的支撑件之间弯曲不同的角度。例如，PV模块106可具有支撑挠度202，它是靠近外边缘104的最小挠度区域。在远离外边缘104处，PV模块106可具有设计挠度204。设计挠度204可以是与PV模块106在开裂之前可能产生的最大挠度206相比具有预定安全系数的挠度。在更远离外边缘104的地方，PV模块106可具有最大挠度206。最大挠度206可以是PV模块106在统计上可能发生开裂的挠度。最大挠度206可对应于压在PV模块106上的设计载荷。举例来说，设计载荷可以是跨PV模块106的表面上6000帕斯卡压力。设计载荷可对应于均匀降雪。但是，实际载荷不同于设计载荷，因此PV模块106可能在外边缘104之间的一个或多个位置处偏转至过限挠度208。过限挠度208可以是PV模块106发生开裂的挠度。
PV模块106可包括玻璃-玻璃层压体，该玻璃-玻璃层压体具有在环境载荷下足以抵抗开裂的厚度。例如，为减小PV模块106中发生过限挠度208的可能性，玻璃-玻璃层压体可由具有大于3mm的玻璃板形成。然而，此类PV模块106的制造成本以及运输到安装地点的成本均比较高。此外，玻璃-玻璃层压体模块可能尤其难以安装，因为很可能发生装运损坏。因此，能够在环境载荷下抵抗开裂的较轻的PV电池板可提供优于现有技术的改进。
在一个方面，PV电池板包括分布式支撑框架，该分布式支撑框架设置有在PV模块的后表面上延伸的支撑构件。更具体地，PV电池板可包括PV模块，该PV模块具有前玻璃板和后聚合物板，相比于玻璃-玻璃层压体具有较低的制造和运输成本。此外，PV电池板可包括分布式支撑框架，该分布式支撑框架支撑后聚合物板的后表面上的PV模块。因此，甚至在PV层压体比玻璃-玻璃层压体更柔韧的情况下，PV模块可在外部载荷下偏转较少，因为外部载荷可分布在PV模块的整个宽度上。因此，支撑跨度相比于相对外边缘之间的支撑跨度较小，并且模块挠度可相应地减小。因此，支撑在后表面上的PV模块内的PV电池不太容易开裂。
上述方面可由PV电池板实现，该PV电池板具有由分布式支撑框架支撑的PV模块，如本文所公开。在下面的描述中，给出了许多具体细节，诸如具体的材料范围和部件结构，以便提供对本公开的实施方案的透彻理解。对本领域的技术人员将显而易见的是，可在没有这些具体细节的情况下实践本公开的实施方案。在其他情况中，没有详细地描述熟知的制造技术或部件结构，诸如机械耦合器或用于层压PV模块部件的计数，以避免不必要地使本公开的实施方案难以理解。此外，应当理解在图中示出的多种实施方案是示例性的展示并且未必按比例绘制。
总的来说，本发明公开了具有由分布式支撑框架支撑的PV模块的PV电池板。在某个实施方案中，PV模块可具有层状结构，例如，PV电池可被封装在玻璃前板和聚合物后板之间。分布式支撑框架可包括安装在背板的后表面上的支撑毂，并且支撑构件可在PV模块的后表面上从支撑毂横向地延伸。例如，分布式支撑框架可包括从支撑毂发出的若干支撑构件，并且支撑构件可关于穿过支撑毂的竖直轴线对称地布置。因此，分布式支撑框架可减小PV模块在支撑位置之间的跨段长度，从而可减小模块层压板在环境载荷下开裂的可能性。
在某个实施方案中，支撑毂可包括毂连接器，该毂连接器可与支撑台的支撑台连接器互锁。此外，支撑台可被安装在外部结构例如屋顶上。因此，PV电池板在安装过程中可快速连接到支撑台，并且外部结构可通过支撑台将向上的反应力传递至PV电池板以抵消施加在PV模块上的向下的环境载荷，例如雪载荷。
参考图3，示出了根据本公开的实施方案具有安装在外部结构上的分布式支撑框架的光伏电池板的透视图。PV电池板300可包括安装在底层分布式支撑框架304上的一个或多个PV模块302。更具体地，每个PV模块302可被连接到相应的分布式支撑框架304，由此使得相应的分布式支撑框架304向上压在模块的下侧。继而，分布式支撑框架304可由外部结构306支撑。例如，分布式支撑框架304可被安装在安装地点的导轨、横梁和/或屋顶结构上。因此，分布式支撑框架304可将PV模块302固定在外部结构306上。
参考图4，示出了根据本公开的实施方案由分布式支撑框架支撑的光伏电池板的正面透视图。显示了PV电池板300的代表性PV模块302，但是PV电池板300可包括若干PV模块302。每个PV模块可具有一个或多个PV电池402。例如，PV电池402可被布置成从PV模块302的外边缘向内延伸的网格，即若干行或列。更具体地，从PV模块302的外边缘向内延伸的一个或多个PV电池串中的PV电池402可电连接。外边缘可限定围绕PV模块302的PV电池402的侧面周边404。PV电池板300的PV模块302可被分布式支撑框架304固定，该分布式支撑框架隐藏在PV电池402串的下方。
参考图5，示出了根据本公开的实施方案沿着图4的线A-A截取的模块层压板的剖视图。PV模块302可包括模块层压板502。更具体地，模块层压板502可包括层状结构，该层状结构包括介于前层504和后层506之间的若干PV电池402。例如，PV电池402可被封装在前层504和后层506之间，并且封装剂材料508可被层压到PV电池402上并介于前层504和后层506之间。封装剂材料508可具有优异的粘附性和透光特性。例如，封装剂508可包括热塑性烯烃，例如聚乙烯。因此，封装剂508可将PV电池402粘结到前层504和后层506，并且可允许光透过前层504或后层506以由PV电池402捕获进行能量转换。
前层504和后层506可沿平行的横向平面同延。例如，前层504可具有在侧面周边404的相对边缘之间横向地延伸的前表面510，并且后层506可具有在侧面周边404的相对边缘之间横向地延伸的后表面512。
在某个实施方案中，前板包括透明材料形成的板。举例来说，前层504可包括玻璃板。此外，PV电池402可包括朝上以接收透过前层504的太阳光的电池表面。因此，太阳光可透过PV电池402的前层504以实现能量转换。
在某个实施方案中，前层504和后层506由不同材料形成。举例来说，前层504可包括玻璃板，并且后层506可包括聚合物板。因此，前层504和后层506可具有不同的弹性模量。更具体地，前层504可由具有第一模量的第一材料形成，并且后层506可由具有第二模量的第二材料形成。此类层状结构可称为非对称层状结构。在某个实施方案中，非对称层状结构的层易于在外部载荷下产生不同的偏转。例如，非对称层状结构可将应力不对称地分布在整个层压体横截面上，因此非对称层状结构可在给定载荷下产生大于典型玻璃-玻璃模块的弯曲。因此，非对称层状结构可获益于分布式支撑框架304，该分布式支撑框架以分布式方式将后表面512支撑在侧面周边404之间。
尽管前层504和后层506可具有不同的弹性模量，但是各层可另选地具有相同的弹性模量。例如，前层504和后层506可由相同材料例如玻璃-玻璃或聚合物-聚合物形成。在PV模块302具有聚合物前层504和聚合物后层506的情况下，PV模块102可为柔性面板。尽管如此，PV模块302可由分布式支撑框架304牢固支撑，以提供轻质且稳定的PV电池板300。
参考图6，示出了根据本公开的实施方案由分布式支撑框架支撑的光伏电池板的背面透视图。PV电池板300的分布式支撑框架304包括安装在PV模块302的后表面512上的一个或多个支撑毂602。如下文所述，每个支撑毂602可被安装在外部结构306上，以将反应力向上传递至后表面512。所述一个或多个支撑毂602可从侧面周边404向内安装在后表面512上。因此，模块层压板502可被支撑在更靠近中心竖直轴线604的位置。例如，控制竖直轴线604可延伸穿过中心支撑毂602，该中心支撑毂在PV模块302的中心与后表面512正交。类似地，每个支撑毂602可沿相应的竖直轴线604布置，反应力沿该竖直轴线从外部结构306传递至支撑毂602和PV模块302。因此，跨段，即PV模块302中不受支撑的区段，可具有介于竖直轴线604之间的跨段长度，并且该跨段长度相比于图1所示的PV电池板100的跨度长度较小。即，支撑毂602之间不受支撑的区段可小于外边缘104之间不受支撑的区段。
在某个实施方案中，分布式支撑框架304包括在后表面512上从支撑毂602横向地延伸的支撑构件606。更具体地，后表面512上的每个支撑毂602可包括至少一个支撑构件606，所述至少一个支撑构件在支撑毂602和侧面周边404之间沿横向或侧向方向发出。支撑构件606可为连接到支撑毂602的固定连杆，并因此支撑毂602和支撑构件606可充当一元式支撑结构。例如，支撑构件606可充当从支撑毂602向外延伸的悬臂梁，并因此从外部结构306传递至支撑毂602的上相对力可由支撑毂602并由支撑构件606传递至模块层压板502。即，当PV模块302在外部载荷的重量作用下弯曲时，它可以接触支撑构件606，并因此能够限制模块层压板502在支撑毂602和支撑构件606上以及在介于支撑毂602和支撑构件606之间的跨段长度上的弯曲。
若干支撑构件606可从相应的支撑毂602横向地延伸。举例来说，图6所示的沿竖直轴线604布置的中心支撑毂602可包括关于竖直轴线604对称地布置的若干支撑构件606。在某个实施方案中，三个支撑构件606从支撑毂602横向地延伸，并且每个支撑构件606与其他支撑构件606隔开120°角。类似地，四个支撑构件606可从支撑毂602横向地延伸，并且每个支撑构件606可与另一个支撑构件606隔开90°角。当然，在本说明书的范围内，在对称或非对称地布置中，支撑构件606可从支撑毂602成扇形散开。
参考图7，示出了根据本公开的实施方案的光伏电池板、支撑台和外部结构的分解图。每个支撑毂602可包括安装在模块层压板502的后表面512上(例如，从侧面周边404向内安装)的上端702。此外，支撑毂602可在竖直方向上从上端702延伸到更靠近安装表明的下端704。更具体地，下端704可沿竖直轴线604相对于上端702发生竖直偏移。因此，在安装后，支撑毂602可将PV模块302固定在安装表面上，以允许空气在PV模块302下面(即，介于PV模块302和外部结构306之间)流动。此类空气流可为PV模块302提供有利的冷却，即使竖直偏移小如1cm也能实现。
支撑毂602可包括机械耦接器以便于连接至外部结构306。更具体地，支撑毂602可包括位于下端704的毂连接器706。毂连接器706可为多种互锁机构中的任一者。例如，毂连接器706可为凸或凹紧固构件，以允许毂连接器706连接到支撑台710的配对支撑台连接器708。举例来说，毂连接器706和支撑台连接器708可为具有按扣特征的配对部件。例如，毂连接器706可包括凹槽，在该凹槽内，支撑台连接器708的唇缘接合以使支撑台710与支撑毂602互锁。但是，毂连接器706和支撑台连接器708可通过其它互锁结构实施。例如，连接器可为螺纹紧固件、钩槽紧固件、U形夹紧固件等的配合部件。
在某个实施方案中，支撑台710可居于外部结构306(例如屋顶)和分布式支撑框架304的支撑毂602中间。更具体地，向上的反应力可通过支撑台710传递至支撑毂602。因此，支撑台710可直接安装在外部结构306上。例如，支撑台710可包括基座712，例如凸缘，其可被紧固或连接到外部结构306。因此，支撑台连接器708可联接到毂连接器706并介于支撑毂602的上端702和支撑台710的基座712之间。更具体地，支撑台连接器708可在介于PV模块302和外部结构306之间的竖直位置处联接到毂连接器706。
参考图8，示出了根据本公开的实施方案联接到安装在外部结构上的支撑台的光伏电池板的侧视图。毂连接器706可与支撑台连接器708互锁，通过将支撑毂602和支撑台710结合以形成一元式支撑件。在某个实施方案中，支撑台710的基座712被安装在导轨802上。导轨802可为用于固定支撑台710的交叉构件。例如，导轨802可与支撑台710成一整体(图8)，或者，导轨802可位于基座712下方并介于支撑台710和外部结构306之间。因此，支撑台710可任选地处于导轨802的顶部。然而，在某个实施方案中，支撑台710的基座712直接连接到外部结构306例如屋顶。在任何情况下，外部结构306可提供竖直支撑的PV模块302，并且该支撑力可通过支撑台710或支撑毂602中的一者或多者传递至PV模块302。
支撑毂602和支撑台710之间的互锁，即毂连接器706和支撑台连接器708之间的互锁操作，可为外部结构306提供快速释放的两部分连接。例如，在利用按扣构件互连毂连接器706和支撑台连接器708的情况下，支撑台710可被安装到导轨802或外部结构306，并且支撑毂602可通过将部件扣合到位而快速连接到支撑台710。此类快速连接机构有利于缩短将PV电池板300安装到外部结构306上所需的时间。
参考图9，示出了根据本公开的实施方案的分布式支撑框架的正面透视图。分布式支撑框架304可包括若干单独的部件，这些部件连接在一起以形成一元式支撑结构。例如，分布式支撑框架304可包括通过一个或多个支撑联接头904连接在一起的若干交叉结构902。例如，分布式支撑框架304可包括四个交叉结构902。每个交叉结构902可包括四个支撑构件606，这四个支撑构件关于竖直轴线604以十字形图案从相应的支撑毂602延伸。此外，每个交叉结构902的支撑构件606中的至少一者可通过中心支撑联接头904连接到其他交叉结构902的相应的支撑构件606。类似地，每个交叉结构902可包括支撑构件606，该支撑构件通过横向支撑联接头904连接到周边框架906。更具体地，分布式支撑框架304的支撑构件606可具有相应的构件顶端908，其可以通过例如螺纹紧固件紧固到对应的支撑联接头904。因此，分布式支撑框架304可包括互连的支撑子结构，这些支撑子结构连接在一起以形成框架，对后表面512上的PV模块302并在从PV模块302的侧面周边404向内分布的位置处提供局部支撑。
当外部载荷施加于分布式支撑框架304上的PV模块302时，力分布在支撑毂602和支撑构件606上。更具体地，支撑毂602和/或支撑构件606可包括面向PV模块302的后表面512的支撑表面912。例如，支撑表面912可包括平坦表面，例如矩形平坦区域或环形平坦区域，以接纳PV模块302的重量并分布载荷，由此使得PV模块302的下侧不被支撑表面912刻划。即，载荷可沿PV模块302的后表面512分布在分布式支撑框架304的上表面上。如下文所述，将载荷分布在分布式支撑框架304的支撑表面912上可减小PV模块302中的局部应力，从而减小PV模块302在环境载荷下开裂的可能性。
参考图10，示出了根据本公开的实施方案由分布式支撑框架支撑的光伏电池板的底视图。分布式支撑框架304的周边框架906可具有对应于PV模块302的形状。例如，PV模块302可为四边形，因此，周边框架906可包括与PV模块302的矩形轮廓匹配的四个角和四个边。因此，分布式支撑框架304的宽度可等于PV模块302的模块宽度1002。
在某个实施方案中，分布式支撑框架304包括从侧面周边404向内安装在后表面512上的若干支撑毂602。此外，支撑毂602可沿后表面512相对于彼此横向偏移。更具体地，每个支撑毂602可与另一个支撑毂602隔开支撑跨度1004。支撑跨度1004可为穿过相应的支撑毂602的竖直轴线之间的距离。因此，不同支撑毂602对之间的支撑跨度1004可以相同或不同。即，隔开第一对支撑毂602的距离可不同于隔开第二对支撑毂602的距离。
支撑毂602可采用均匀分布来自PV模块302的外部载荷的方式分布在后表面512上。例如，分布式支撑框架304的支撑毂602可安装在后表面512的相应的四分点1006处。四分点1006可被定义为后表面512的四分之一处的中心。更具体地，四分点1006可与侧面周边404的第一边缘(如图10中的竖直方向所示)隔开一定距离，该距离等于模块宽度1002除以四。类似地，四分点1006可与侧面周边404的第二边缘(如图10中的水平方向所示)隔开一定距离，该距离等于模块高度(与模块宽度1002正交)除以四。因此，支撑跨度1004可为模块宽度1002和/或模块高度的一半。分布式支撑框架304还可包括支撑毂602，该支撑毂位于后表面512的中心，即后表面512的半分点1010处。应当理解，四分点1006和半分点1010以举例方式提供，并且支撑毂602可根据成本和环境载荷考虑安装在后表面512上的任意位置。因此，来自PV模块302的载荷可分布在支撑毂602的若干点载荷附近，并分布在连接到支撑毂602的若干支撑构件606上。
PV模块302和分布式支撑框架304已作为矩形和/或四边形被示出和讨论。但是，应当理解，PV模块302和分布式支撑框架304可具有任何形状。例如，PV电池板300的部件可包括具有圆形、三角形、五边形等轮廓的周边框架906和/或侧面周边404。
参考图11，示出了根据本公开的实施方案由分布式支撑框架支撑的光伏电池板的侧视图。分布式支撑框架304的横向地延伸的支撑构件606可包括构件高度1102，即上端702和下端704之间的竖直距离，如上文所述。在某个实施方案中，构件高度1102在横向方向上从支撑毂602到构件顶端908渐缩。例如，支撑构件606的构件高度1102在支撑毂602处可大于构件顶端908处的支撑构件606的构件高度1102。支撑构件606的锥形轮廓可使PV模块302的下侧更容易从PV电池板300的侧面接近，即通过PV模块302和外部结构306之间的间隙接近。易于接近的间隙可允许插入和/或接近安装在PV模块302下侧的电子电路，例如微型逆变器(未示出)。
与传统的支撑框架相比，分布式支撑框架304以及PV模块302和外部结构306之间易于接近的间隙可产生额外的益处，即增加PV模块302的散热和/或热传递以加强冷却。例如，分布式支撑框架304和PV模块302之间的增加的表面接触可增加远离PV模块302的PV电池的热传导。此外，易于接近的间隙可允许PV模块302下方增加空气流动以对流冷却分布式支撑框架304的构件。因此，除为PV模块302提供改进的机械支撑以外，分布式支撑框架304可充当散热器以改善远离PV模块302的热传递并且降低PV模块302的运行温度。
分布式支撑框架304部件可由各种材料制成。例如，支撑毂602和/或支撑构件606可为塑料或金属。由塑料制造分布式支撑框架304可能是有利的，因为分布式支撑框架304(例如)相比于图1所示的铝支撑框架102重量较轻。在某个实施方案中，分布式支撑框架304由强度至少相当于低强度聚丙烯的塑料例如高密度聚乙烯制成。应当理解，塑料分布式支撑框架304在某一外部载荷下可能不会失效，而由塑料制成的支撑框架102则可能在该外部载荷下失效。塑料分布式支撑框架304可能不会失效，因为分布式支撑框架304将载荷分散在比支撑框架102更大的表面区域上，因此，分布式支撑框架304上的局部应力可能相对小于支撑框架102部件上的局部应力。但是，分布式支撑框架304可由任何材料形成，包括金属或复合材料诸如碳纤维复合材料。
在某个实施方案中，由轻质绝缘材料制造分布式支撑框架304可提高系统的安全性。例如，鉴于如上文所述，环境载荷可分布在框架系统上，因此可使用具有相对较低的材料强度的绝缘材料例如聚合物或玻璃材料来制造分布式支撑框架304。绝缘材料可无需将分布式支撑框架接地，因为该框架不携带能够使在PV系统上工作的安装人员或技术人员触电的电荷。因此，由绝缘材料制成的分布式支撑框架304可减小触电的可能性。
支撑构件606的上表面紧邻PV模块302示出。更具体地，PV模块302的后表面512被示为与支撑构件606的支撑表面912接触。但是，在某个实施方案中，PV模块302的后表面512与支撑构件606的支撑表面912隔开空载间隙(未示出)。空载间隙可被定义为无外部载荷施加于PV模块302时后表面512和支撑表面912之间的间隙或空隙。更具体地，空载间隙可为当PV模块302被支撑毂602支撑且不存在环境载荷时支撑表面912和后表面512之间的距离。当设计载荷压在前层504上时，空载间隙可小于PV模块302的最大挠度。例如，PV模块302可被设计为当6000帕斯卡的外部载荷施加于前层504时在分布式支撑框架304的支撑跨度1004上偏转小于10mm，例如5mm。因此，空载间隙可小于5mm，例如3mm，以允许PV模块302在不施加外部载荷时悬挂在支撑毂602之间，然后在施加外部载荷时弯曲成与支撑构件606接触。类似地，支撑跨度1004可为预定距离，以在设计载荷压在前层504上时，将PV模块302的挠度限制为小于预定挠度，例如小于10mm。因此，在不施加外部载荷时，PV模块302可仅由支撑毂602从侧面周边404向内支撑，并且在施加外部载荷时，PV模块302可由支撑毂602和支撑构件606支撑在相当大的分布式表面区域上。此外，PV模块302在分布式支撑框架304上的位置处以及介于分布式支撑框架304部件之间的支撑跨度1004内的挠度均小于预定的最大挠度。
参考图12，示出了根据本公开的实施方案具有由分布式支撑框架支撑的光伏模块的光伏电池板的挠度分布。PV电池板300的分布式支撑框架304可被设计为限制PV模块302的挠度。更具体地，支撑毂602和支撑构件606可分布在PV模块302的后表面512上以提供最大支撑跨度1004，即支撑PV模块302的任意两个位置之间的最大距离，以使PV模块302的挠度保持在预定范围内。在某个实施方案中，PV模块302可在分布式支撑框架304上的区域内具有支撑挠度202。即，PV模块302在支撑构件606上的挠度可远小于导致PV模块302开裂失效的最大挠度。PV模块302可在与分布式支撑框架304横向间隔开的区域内具有设计挠度204。例如，在设计载荷，例如6000帕斯卡的雪载荷，被施加于PV模块302时，支撑跨度1004中间(即一对支撑构件606和/或一对支撑毂602之间的一半)位置可偏转预定的量。因此，在相同的外部载荷下，PV电池板300所产生的最大偏转量可小于PV电池板100所产生的最大偏转量。因此，分布式支撑框架304可通过限制PV模块302在环境载荷下的挠度，在PV电池板300中形成抗断裂特性。因此，可减薄PV模块302，且不存在现场失效的风险。例如，图12所示的PV电池板300可具有包括2.0mm厚玻璃板的前层504，而图1所示的PV电池板100可具有3.2mm厚正面玻璃板。尽管相对较厚，但是PV电池板100在给定载荷下可能比PV电池板300产生更大的偏转，因此，PV电池板300在给定载荷下可能比PV电池板100更不容易开裂。应当理解，减薄PV电池板300的玻璃板还可提供减轻电池板重量的益处，这可以转化为较低的制造和运输成本，并改善易于安装性。
参考图13，示出了根据本公开的实施方案由分布式导轨支撑框架支撑的光伏电池板的背面透视图。PV电池板300可包括安装在PV模块302的后表面512上的分布式导轨支撑框架1300。分布式导轨支撑框架1300可为分布式支撑框架304的实施方案，具有在后表面512上延伸的若干细长导轨1302以支撑施加于PV模块302的环境载荷。细长导轨1302类似于上文所述的支撑构件606，并且可采用类似的方式分布以实现相同的效果。例如，分布式导轨支撑框架1300可包括从侧面周边404向内沿正交方向在后表面512上延伸的至少一个x轴导轨1304和至少一个y轴导轨1306。横向地延伸的导轨可以在一个或多个导轨交叉点1308处交叉，其类似于上文所述的支撑毂602。因此，导轨交叉点1308可采用类似的方式分布以实现相同的效果。
尽管未示出，但是分布式导轨支撑框架1300可使用一个或多个支撑台710安装在外部结构306上。例如，支撑台710可连接到导轨交叉点1308处的相应连接器，以在互连点1308处为分布式导轨支撑框架1300提供竖直支撑。一个或多个支撑台710也可沿x轴导轨1304或y轴导轨1306的长度方向安装，以沿导轨长度方向支撑PV模块302的重量。
x轴导轨1304和y轴导轨1306可包括各种材料和形状的导轨。例如，导轨可为挤制铝导轨，例如T形槽铝导轨，其沿导轨轴线的长度是围绕导轨轴线的矩形横截面的宽度或高度的至少五倍。类似地，细长导轨可以采用各种方式在一个或多个导轨交叉点1308处连接，包括通过机械紧固件或热焊接连接。虽然分布式导轨支撑框架1300的导轨显示在同一横向平面内并且具有相同数量的x轴导轨1304和y轴导轨1306，但是其他实施方案可能与此不同。例如，分布式导轨支撑框架1300包括比y轴导轨1306更多的x轴导轨1304，并且x轴导轨1304可隔开预定的跨段长度以限制PV模块302的挠度。y轴导轨1306可主要用于支撑紧密间隔的x轴导轨1304，因此，可存在较少的y轴导轨1306彼此隔开比跨段长度更大的距离。
描述了一种PV电池板，该PV电池板具有由分布式导轨支撑框架支撑的光伏模块。尽管上面已经描述了具体实施方案，但即使相对于特定的特征仅描述了单个实施方案，这些实施方案也并非旨在限制本公开的范围。除非另有说明，否则本公开中所提供的特征的示例旨在为例证性的而非限制性的。以上描述旨在涵盖将对本领域的技术人员显而易见的具有本公开的有益效果的那些替代形式、修改形式和等效形式。
本公开的范围包括本文所公开的任何特征或特征组合(明示或暗示)，或其任何概括，不管它是否减轻本文所解决的任何或全部问题。因此，可以在本申请(或要求其优先权的申请)的审查过程期间针对任何此类特征组合提出新的权利要求。具体地，参考所附权利要求书，来自从属权利要求的特征可与独立权利要求的那些特征相结合，来自相应的独立权利要求的特征可以按任何适当的方式组合，而并非只是以所附权利要求中枚举的特定形式组合。

Claims (20)

1.一种无框光伏电池板，包括：
光伏模块的层压板，其具有多个无框边缘和平坦的后表面；
网格式导轨支撑框架，其被定位成邻接所述后表面，所述网格式导轨支撑框架包括多个悬臂导轨对，所述多个悬臂导轨对中的每个悬臂导轨对从该指定的悬臂导轨对的共用导轨交叉点向外延伸。
2.根据权利要求1所述的无框光伏电池板，其中，所述多个悬臂导轨对中的每个悬臂导轨对具有远端，所述远端至少延伸至所述平坦的后表面的周边边缘。
3.根据权利要求1所述的无框光伏电池板，其中，所述网格式导轨支撑系统包括多个正交导轨交叉点。
4.根据权利要求1所述的无框光伏电池板，其中，所述多个悬臂导轨对中的每个悬臂导轨对包括x轴导轨和y轴导轨，所述x轴导轨被定位成与该选定的悬臂导轨对的所述y轴导轨正交。
5.根据权利要求1所述的无框光伏电池板，其中，所述光伏模块是矩形的。
6.根据权利要求1所述的无框光伏电池板，其中，所述多个悬臂导轨对中的至少一个悬臂导轨对包括交叉的导轨，在所述交叉的导轨中第一导轨延伸至所述平坦的后表面的第一边缘并且第二导轨延伸至所述平坦的后表面的第二边缘。
7.根据权利要求6所述的无框光伏电池板，其中，所述平坦的后表面的所述第一边缘与所述平坦的后表面的所述第二边缘是正交的。
8.一种无框光伏电池板，包括：
平坦的光伏模块的层压板，其具有多个无框边缘以及后表面；
正交交叉式导轨支撑框架，其被定位成邻接所述后表面，所述正交交叉式导轨支撑框架包括多个悬臂导轨对，所述多个悬臂导轨对中的至少一个悬臂导轨对从该指定的悬臂导轨对的共用导轨交点向外延伸。
9.根据权利要求8所述的无框光伏电池板，其中，所述多个悬臂导轨对中的每个悬臂导轨对具有远端，所述远端至少延伸至平坦的所述后表面的周边边缘。
10.根据权利要求8所述的无框光伏电池板，其中，所述正交交叉式导轨支撑系统包括至少两个正交导轨交叉点。
11.根据权利要求8所述的无框光伏电池板，其中，所述多个悬臂导轨对中的每个悬臂导轨对包括x轴导轨和y轴导轨，所述x轴导轨被定位成与该选定的悬臂导轨对的所述y轴导轨正交。
12.根据权利要求8所述的无框光伏电池板，其中，所述光伏模块包括直线状的周边边缘。
13.根据权利要求8所述的无框光伏电池板，其中，所述多个悬臂导轨对中的至少一个悬臂导轨对包括交叉的导轨，在所述交叉的导轨中第一导轨延伸至所述后表面的第一边缘并且第二导轨延伸至所述后表面的第二边缘。
14.根据权利要求13所述的无框光伏电池板，其中，所述后表面的所述第一边缘与所述后表面的所述第二边缘是正交的。
15.一种无框光伏电池板，包括：
光伏模块的层压板，其具有多个无框边缘和后表面；
正交网格式导轨支撑框架，其被定位成邻接所述后表面，所述正交网格式导轨支撑框架包括多个悬臂导轨对，所述多个悬臂导轨对中的每个悬臂导轨对从所述后表面的周边边缘之内向外朝向所述后表面的所述周边边缘延伸。
16.根据权利要求15所述的无框光伏电池板，其中，所述多个悬臂导轨对中的每个悬臂导轨对具有远端，所述远端至少延伸至平坦的所述后表面的周边边缘。
17.根据权利要求15所述的无框光伏电池板，其中，所述正交网格式导轨支撑系统包括多个正交导轨交叉点。
18.根据权利要求15所述的无框光伏电池板，其中，所述多个悬臂导轨对中的每个悬臂导轨对包括x轴导轨和y轴导轨，所述x轴导轨被定位成与该选定的悬臂导轨对的所述y轴导轨是正交的。
19.根据权利要求15所述的无框光伏电池板，其中，所述光伏模块是平坦的。
20.根据权利要求15所述的无框光伏电池板，其中，所述多个悬臂导轨对中的至少一个悬臂导轨对包括交叉的导轨，在所述交叉的导轨中第一导轨延伸至所述后表面的第一边缘并且第二导轨延伸至所述后表面的第二边缘。
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