CN114585788A - 平板光伏瓦片、安装方法和所获得的覆盖物 - Google Patents

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Abstract

公开了一种平板光伏瓦片(1、1')，其包括由塑料材料制成的外壳(3)和紧固在外壳(3)厚度的容腔中的光伏元件(2)，该瓦片(1、1')具有正面(14)和背面(15)、上游边缘(12)和下游边缘(13)、右侧边缘(10)和左侧边缘(11)，正面(14)的沿上游边缘(12)的上游部分(32)旨在与另一瓦片的沿下游边缘(13)的下游部分重叠，沿右侧边缘(10)和左侧边缘(11)的两个侧向部分旨在分别与另外两个侧向瓦片的左侧边缘(11)和右侧边缘(10)的侧向部分重叠，重叠部分构造成保证至少对液态水的水密性，该瓦片还包括电连接装置(20)，背面(15)包括朝向上游边缘(12)的至少一个榫(33)，以用于将瓦片(1、1')保持在保持装置(8、5、50)且特别是板条(8)上，在光伏元件(2)处，瓦片(1、1')在其厚度上从背面(15)到正面(14)包括：部分外壳(3)、后面板、下层EVA膜、至少一个由硅制成的光伏转换板、上层EVA膜和由钢化玻璃制成的透明层，在其他部位，瓦片(1、1')在其厚度上包括外壳(3)的塑料材料。

Description

平板光伏瓦片、安装方法和所获得的覆盖物
技术领域
本发明总体上涉及建筑覆盖元件领域，更具体地涉及平板光伏瓦片以及安装方法和所获得的覆盖物。它应用于建筑屋顶的建造和翻新领域。
背景技术
暴露在太阳辐射下的坡屋面是光伏发电装置的有益支承。传统上，这种发电装置安装在附装至屋顶的支承件上，该屋顶具有覆盖物，通常是瓦片、波纹板或等效物。
例如，在文献WO 2000/30184、CN103485491A、CN201771114U、CN201756769U、CN201756768U或CN101922212A中已经提出使用包括发电装置的瓦片。
还已知以下文献，其公开了各种类型的光伏瓦片和屋顶相关配件：WO2011/048565A1、WO 2016/099994 A1、EP 2 262 003 A1、FR 2 979 753 A1、FR 2 755 712 A1、US 2014/000709 A1、JP 2003 161003 A、CN 202 672 520 U和CN 201 771 114 U。
这种类型的瓦片可能会带来各种问题，特别是水密性、安装困难、过热、布线……
本发明提出了一种新的解决方案，使瓦片的安装和布线更容易，并且可以避免过热的风险。
发明内容
因此，根据本发明提出了一种平板光伏瓦片，其旨在通过将一组瓦片以部分边对边重叠的方式并置来构成用于坡屋面(带坡度的屋顶)的覆盖物，该瓦片包括外壳和平板光伏发电元件，该外壳是刚性的并且由塑料材料制成，该光伏元件被固定在形成于外壳厚度的容腔中，该瓦片具有两个相对的面和四个边缘：
-正面(前表面)和背面(后表面)，所述正面旨在接收太阳辐射，
-彼此相对且平行的上游边缘和下游边缘，该上游边缘旨在安装成在坡屋面覆盖物中高于下游边缘，沿着瓦片的上游边缘定位的上游部分旨在与沿着覆盖物的至少另一瓦片的下游边缘定位的下游部分重叠，
-彼此相对且平行的右侧边缘和左侧边缘，沿着左右两侧边缘的两个侧向部分旨在分别与覆盖物的同一行瓦片中的另外两个相邻瓦片的左侧和右侧边缘的侧向部分重叠，
这些瓦片的重叠的侧向部分以及这些瓦片的重叠的上游部分和下游部分构造成保证至少对屋顶上流动的液态水的水密性，
光伏元件构成发电区域，该瓦片构造成使得所述发电区域在瓦片上延伸到重叠的瓦片部分之外，该瓦片还包括用于输出由光伏元件产生的电能的电连接装置，
所述背面包括朝向上游边缘并且从背面的总体平面范围(边界)向后突出的至少一个榫，所述至少一个榫用于将瓦片保持在保持装置、特别是板条(木撑条，挂瓦条)上，并且
一方面，在发电区域中，瓦片在其厚度上从背面到正面包括：
-外壳部分，
-后面板，
-下层乙烯醋酸乙烯酯膜，
-至少一个硅基光伏转换板，
-上层乙烯醋酸乙烯酯膜，和
-由钢化玻璃组成的透明层，以及
另一方面，在发电区域之外，瓦片在其厚度上包括外壳的塑料材料。
根据本发明的光伏瓦片的其他非限制性和有利特征如下，这些特征可以单独考虑或根据所有技术上可能进行组合：
-当瓦片沿着屋脊线对齐时，一个瓦片的上游部分与另一瓦片的下游部分重叠，
-当瓦片沿着屋脊线交错时，一个瓦片的上游部分与其他两个瓦片的下游部分重叠，
-透明的钢化玻璃层仅在光伏元件上延伸，
-两个瓦片的重叠的侧向部分彼此互补，以保证至少对屋顶上流动的液态水的水密性，
-互补且重叠的侧向部分中的一个包括凹槽，另一个包括反向凹槽(配对凹槽)，
-互补且重叠的侧向部分中的一个包括凹槽，另一个包括反向凹槽，所述凹槽和所述反向凹槽中的至少一个包括柔性垫圈，
-在互补且重叠的侧向部分中，凹槽和反向凹槽彼此面对，
-在互补且重叠的侧向部分中，凹槽和反向凹槽相对于彼此偏置，
-互补且重叠的右侧和左侧部分中的一个包括凹槽，另一个包括突出线，
-互补且重叠的右侧和左侧部分中的一个包括凹槽，另一个包括突出线，所述凹槽和所述突出线中的至少一个包括柔性垫圈，
-在互补且重叠的右侧和左侧部分中，凹槽与突出线彼此面对，突出线及其可能的垫圈装配在凹槽中，
-两个瓦片的重叠的上游和下游部分彼此互补，以保证至少对屋顶上流动的液态水的水密性，
-互补且重叠的上游和下游部分中，一个包括凹槽，另一个包括反向凹槽，凹槽和反向凹槽中的至少一个包括柔性垫圈，
-在互补且重叠的上游和下游部分中，凹槽和反向凹槽彼此面对，
-在互补的上游和下游部分中，凹槽和反向凹槽相对于彼此偏置，
-互补且重叠的上游和下游部分中的一个包括凹槽，另一个包括突出线，所述凹槽和突出线中的至少一个包括柔性垫圈，
-在互补且重叠的上游和下游部分中，凹槽和突出线彼此面对，
-优选地，光伏瓦片的正面在重叠的上游部分上沿着重叠的侧向边缘包括凹槽，
-凹槽或突出线柔性垫圈是突出的，以在重叠时装配在相对的凹槽中，
-当两个凹槽各自包括柔性垫圈时，这两个垫圈在重叠时彼此抵靠，
-优选地，在光伏瓦片的正面上，重叠上游部分上的凹槽和沿着重叠侧向边缘的凹槽彼此连通，以允许凹槽中的任何液态水沿着屋顶坡度流下，
-优选地，在光伏瓦片的正面上，沿着侧向边缘的凹槽的下端是开放的，以允许凹槽中的任何液态水沿着屋顶坡度向下流到下游瓦片上，
-上游部分包括用于使紧固件通过的通孔，以将瓦片紧固到屋顶上，
-通孔基本上垂直于瓦片的总体平面，
-紧固件特别是长钉(pointe，尖头钉)、钉子(clou)或螺钉，
-保持装置是波纹板，该波纹板在其波纹部的凸面部分上具有凹入区域，
-这些凹入区域是对齐的，
-保持装置的这些凹入区域允许瓦片通过其榫来保持，
-光伏瓦片的上游部分包括通孔，以用于特别是通过长钉、钉子或螺钉将瓦片固定在屋顶框架的元件上，在通过所述至少一个榫将瓦片保持在波纹板上时，所述长钉、钉子或螺钉还穿过该波纹板，
-保持装置是板条或椽条，这两个词在本发明中被认为是等同物，
-所述板条是原木棒，
-所述板条是模制的塑料材料棒，
-光伏瓦片的上游部分包括通孔，以用于当通过所述至少一个榫将瓦片保持在所述板条上时，尤其是通过长钉、钉子或螺钉将瓦片紧固在板条上，
-作为替代方案，透明层由聚碳酸酯制成，
-聚碳酸酯在其光伏元件侧表面具有光学结构，
-聚碳酸酯整体带颜色，
-钢化玻璃在其光伏元件侧表面具有光学结构，
-钢化玻璃整体带颜色，
-光伏瓦片的背面包括一对榫，
-光伏元件的硅基板被密封地封装在乙烯醋酸乙烯酯膜中，电连接装置穿过该膜，
-下层乙烯醋酸乙烯酯膜附装在上层乙烯醋酸乙烯酯膜上，
-下层乙烯醋酸乙烯酯膜沿着光伏元件的周缘附装在上层乙烯醋酸乙烯酯膜上，
-下层乙烯醋酸乙烯酯膜焊接在上层乙烯醋酸乙烯酯膜上，
-下层乙烯醋酸乙烯酯膜粘合在上层乙烯醋酸乙烯酯膜上，
-乙烯醋酸乙烯酯膜通过乙烯醋酸乙烯酯的沉积直接围绕硅基板形成，
-硅基板被真空封装在乙烯醋酸乙烯酯膜中，
-该板由单晶硅制成，
-该板由多晶硅制成，
-平板光伏瓦片包括一个光伏元件，
-平板光伏瓦片包括两个光伏元件，每个光伏元件具有其电连接装置，
-平板光伏瓦片包括三个光伏元件，每个光伏元件具有其电连接装置，
-平板光伏瓦片包括一个或多个光伏元件，每个光伏元件具有其电连接装置，
-平板光伏瓦片包括两个光伏元件，它们具有单个电连接装置，这些光伏元件在瓦片内彼此电连接，
-平板光伏瓦片包括三个光伏元件，它们具有单个电连接装置，这些光伏元件在瓦片内彼此电连接，
-平板光伏瓦片包括一个或多个光伏元件，其具有单个电连接装置，所述光伏元件在瓦片内彼此电连接，
-光伏元件在瓦片内的彼此电连接是串联连接，
-光伏元件在瓦片内的彼此电连接是并联连接，
-光伏元件在瓦片内的彼此电连接是根据光伏元件的并联和串联连接，
-光伏元件由包括至少两个硅基光伏转换板的光伏发电单元组成，该光伏元件包括硅基板共用的单个后面板、硅基板共用的单个下层乙烯醋酸乙烯酯膜、硅基板共用的单个上层乙烯醋酸乙烯酯膜以及硅基板共用的单个透明层，该发电单元仅具有一个硅基板共用的电连接装置，硅基板在瓦片内彼此电连接，
-光伏发电单元包括两个硅基板，
-光伏发电单元包括三个硅基板，
-硅基板在瓦片内的彼此电连接是串联连接，
-硅基板在瓦片内的彼此电连接是并联连接，
-硅基板在瓦片内的彼此电连接是根据光伏元件的并联和串联连接，
-形成于外壳厚度中的容腔具有平坦底部，该平坦底部包括通孔，以使布置在光伏元件的背面的电连接装置通过，
-外壳在瓦片的背面包括加强肋，
-所述肋平行于侧边，
-所述肋平行于上游和下游边缘，
-所述肋相对于侧向边缘以及上游和下游边缘倾斜，
-旨在重叠的瓦片上游部分还在其正面包括至少一个孔，瓦片下游部分还在其背面包括至少一个向后突出的突耳，所述至少一个孔和至少一个突耳具有互补的形状，使得当瓦片上游部分与另一瓦片的下游部分重叠时，另一瓦片的突耳接合在该瓦片的孔中，
-所述至少一个突耳从背面的总体平面范围(边界)向后突出，
-所述至少一个孔包括底部，因此它是封闭的，
-所述至少一个孔和所述至少一个突耳具有包括互锁装置的互补形状，
-所述互锁装置是夹持式装置，
-瓦片具有基本均匀的厚度，所述厚度介于30mm和15mm之间，优选地为约20mm，
-除了榫和可能的突耳之外，认为厚度基本上是均匀的，
-瓦片是矩形的，
-上游和下游边缘侧的瓦片重叠宽度介于60mm和90mm之间，
-优选地，上游和下游边缘侧的瓦片重叠宽度介于68mm和88mm之间，或介于74mm和81.5mm之间，
-特别地，上游和下游边缘侧的瓦片重叠宽度约为78mm，
-右侧和左侧边缘侧的瓦片重叠宽度介于10mm和35mm之间，
-优选地，右侧和左侧边缘侧的瓦片重叠宽度是约11mm或约30mm，
-瓦片的上游边缘和下游边缘各自具有介于380mm和260mm之间的相同长度，
-优选地，瓦片的上游边缘和下游边缘各自具有介于365mm和360mm之间的相同长度，
-特别地，瓦片的上游边缘和下游边缘各自具有约355mm或约374mm的相同长度，
-瓦片的上游边缘和下游边缘各自具有介于1000mm和1100mm之间的相同长度，
-优选地，瓦片的上游边缘和下游边缘各自具有介于1053mm和1048mm之间的相同长度，
-特别地，瓦片的上游边缘和下游边缘各自具有约1043mm或约1062mm的相同长度，
-每个瓦片的侧向边缘具有介于480mm和380mm之间的相同长度，该长度优选地约为440mm，
-透明层的厚度介于4mm和2mm之间，优选地约为3.2mm，
-外壳的塑料材料在任何位置处的最小厚度介于4mm和2mm之间，优选地约为3mm，所述最小厚度沿着垂直于瓦片总体平面的方向考虑，
-后面板的厚度介于0.4mm和0.2mm之间，优选地约为0.35mm，
-光伏元件的厚度约为4.5mm，
-每个乙烯醋酸乙烯酯膜的厚度介于0.8mm和0.2mm之间，优选地约为0.5mm，
-外壳的塑料材料选自：ABS、PA-6、PA-6,6、PE-HD、PE-LD、无定形PET、结晶PET、PMMA、PP、“水晶”PS、硬质PVC，
-外壳的塑料材料是包括玻璃纤维、遮光剂和阻燃剂的聚碳酸酯，
-外壳的塑料材料优选是包括玻璃纤维和阻燃剂的聚苯醚(PPO)，
-外壳的塑料材料优选经过防紫外线处理，
-玻璃纤维和阻燃剂在PPO中的用量按重量计为5％至10％，
-电连接装置包括从瓦片背面引出的两个柔性电缆，
-电连接装置包括两个通孔，所述通孔是导电的并且构成母部件，
-导电且构成电连接装置的母部件的所述两个通孔是特定的连接器，其优选地具有与MC4连接器相似的特性，
-相反，两个通孔被两个向后延伸的销(管脚)代替，所述销与具有两个用于所述销的连接接收孔的板条相兼容，
-在电连接装置包括两个导电通孔或两个销的情况下，其中一个孔或销是正极，另一个是负极，
-在电连接装置包括两个通孔的情况下，每个孔的上端由可破裂或可移除的膜封闭，
-电连接装置包括位于瓦片的背面的两个连接器(+和-)，
-电连接装置包括位于后面板的背面的两个连接器(+和-)，
-电连接装置包括MC4连接器或兼容元件。
本发明还涉及一种用于安装光伏瓦片的方法，其中，在坡屋面上安装一组根据本发明的平板光伏瓦片，该坡屋面包括平行于屋脊线排列成行的保持装置，该保持装置选自板条和波纹板，该波纹板在其波纹部的凸面部分中具有凹入区域，该安装从屋顶的底部(下部部分)开始，首先将每个瓦片通过其榫保持在相应的保持装置上，然后通过紧固件将其紧固在相应的板条上或者通过穿过相应的波纹板将其紧固在屋顶框架的元件上—所述紧固件穿过瓦片的上游部分的通孔，然后安装上部的一行瓦片。优选地，在紧固瓦片之前，使瓦片的电连接装置相互连接。
本发明最后涉及一种屋顶覆盖物，其包括并置的根据本发明的平板光伏瓦片的组，该覆盖物包括板条和(作为附加或替代)波纹板，该波纹板在其波纹部的凸面部分中具有凹入区域。
附图说明
图1示出了包括单个光伏发电单元的光伏瓦片的前俯视图，
图2示出了图1的光伏瓦片的右侧边缘侧视图，
图3示出了图1的光伏瓦片的上游边缘侧视图，
图4示出了图1的光伏瓦片沿着线E-E的剖视图，
图5示出了包括三个光伏发电单元的光伏瓦片的前俯视图，
图6示出了图5的光伏瓦片的右侧边缘侧视图，
图7示出了图5的光伏瓦片的上游边缘侧视图，
图8示出了图5的光伏瓦片沿着线E-E的剖视图，
图9示出了用于将光伏瓦片支承在屋顶框架上的波纹屋顶板的透视图，
图10示出了图9的波纹屋顶板的一部分的放大视图，该部分包括凹入区域，
图11示出了坡屋面的剖视图，其上安装了支承光伏瓦片的波纹屋顶板，
图12示出了坡屋面的剖视图，在该坡屋面上，光伏瓦片已经安装在板条上，
图13示出了图1类型的光伏瓦片的后视图，
图14示出了图5类型的光伏瓦片的后视图，
图15示出了在背面打开的光伏瓦片的外壳的后视图，
图16示出了图15的光伏瓦片的外壳的前视图，
图17示出了如下所示具有使用两种类型的光伏元件的光伏瓦片的覆盖物部分的正视图，
图18示出了具有使用两种类型的光伏元件的光伏瓦片的覆盖物部分的前视图，
图19示出了如下所示具有增加的侧向重叠的光伏瓦片的前视图，
图20示出了具有增加的侧向重叠的光伏瓦片的前视图，
图21示出了图19的光伏瓦片沿着线E-E的剖视图，
图22示出了瓦片在该瓦片的固定螺柱或挂钩9处的左侧剖视图。
具体实施方式
下面参照附图并且以非限制性示例的方式给出的描述将允许很好地理解本发明包括什么以及如何实施本发明。
光伏瓦片1、1'是正方形元件，或者如图1至8和图13至16中的矩形元件。光伏瓦片1、1'具有正面14和背面15、彼此相对且平行的两个右侧边缘10和左侧边缘11、彼此相对且平行的上游边缘12和下游边缘13。光伏瓦片1、1'是平坦的，并且除了从背面15的总体平面突出的至少一个榫33和电连接装置20之外限定了大致平面的范围—就像它的两个面一样，该电连接装置20包括两个柔性电连接电缆(图13和14)(正极电缆和负极电缆)和MC4连接器。特别地，正面14基本上是平坦的，以便于定期清洁瓦片并防止杂物滞留。特别地，两个侧向相邻(即同一行，瓦片沿着侧向边缘彼此侧向重叠)的瓦片的两个侧向边缘之间的空间被最小化，甚至可能填充有密封膏、例如硅树脂，它与正面14齐平/持平。
光伏瓦片1、1'旨在安装到坡屋面上，并且其上游边缘12安装成沿着坡度高于其下游边缘13。在屋顶上，光伏瓦片1、1'传统上安装成平行的行，每行排列成水平线或至少平行于屋脊线。由于其形状，光伏瓦片1、1'可以沿着屋顶坡度(即垂直于行)平行排列，或者优选地交错排列，如图17和18所示。光伏瓦片1、1'的正面14指向屋顶上的天空，因为它旨在接收太阳辐射。
光伏瓦片1、1'由用硬质塑料材料制成的外壳3和包括一个光伏发电单元2(图1至4)或多个光伏发电单元2a、2b、2c(图5至8中是三个)的光伏元件组成。肋34布置在外壳3的背面上，以加强光伏瓦片1、1'。图15和16更详细地示出了外壳3的示例，该外壳可用于具有一个光伏元件和一个发电单元的光伏瓦片。需要注意，除了用于电连接的孔4(特别是图1至8)外，外壳3的背面可以基本上是封闭的，或者基本上是开放的(图15和16)。如图15和16中的具有通道4'的开放式背面具有促进光伏元件周围的热对流的优点。
光伏元件优选地通过粘合固定在外壳3的厚度中，这也允许在瓦片的两个面之间提供水密性。外壳3包括背面侧15、孔4，该孔4提供了到光伏元件2、2a、2b、2c的背面的通道，以接近连接装置20并且使两条电连接电缆通过。
外壳的塑料材料是耐气候、太阳辐射并且更一般地说耐屋外环境的塑料材料。
外壳3的塑料材料是包括玻璃纤维和阻燃剂的聚苯醚(PPO)。外壳的塑料材料优选地包括至少一种颜料。
光伏瓦片1、1'具有重叠的部分，并且屋顶中与相邻瓦片重叠的其他部分由光伏瓦片1、1'的组件组成，以保证对液态水的水密性。
在上游边缘侧12，光伏瓦片1、1'的正面14的上游部分32旨在与沿着屋顶坡度的上一行光伏瓦片1、1'的下游部分重叠。该上游部分32由单个外壳3组成，由于在该上游部分32中没有太阳辐射，因此其中没有光伏元件。该上游部分包括通孔35，其用于尤其通过长钉、钉子或螺钉将瓦片紧固至板条8。榫33位于背面15侧、在上游部分32处、并且在坡度方向上略高于通孔35。换句话说，榫33比通孔35更靠近上游边缘12。
在替代实施例中，板条是预制的，并且包括指向上方的销，它们的间距对应于瓦片的两个通孔之间的间距。因此，板条销是预安装在板条型保持装置上的紧固件。这些销可以包括用于卡入通孔中的装置。
更有利地，这些销是导电的，其构成公连接件(连接插头)，而通孔也是导电的，并且构成连接到光伏元件或每个发电单元的母连接件(连接插座)，因此允许自动电连接。在这种替代实施例中，板条优选地包括允许根据需要布线的电路，特别是在瓦片或瓦片组之间的串联和/或并联的电路。光伏瓦片产生的电流和电压是直流电，每个瓦片两个连接件(一个正极和一个负极)就足够了。板条因此可以构成用于所产生的电流的流总线，并且根据情况，构成瓦片之间的串行适配器和/或总线上的并行适配器。
相反，对于自动电连接，板条可以包括用于每个瓦片的成对导电销的连接接收孔，这些销从瓦片向后延伸并插入接收孔中。在另一种替代式自动电连接中，板条和瓦片都包括具有螺孔的导电通孔，其中安装有钉子或螺钉，或用于它们之间的电连接的销钉，该销钉允许瓦片到板条的紧固以及瓦片和构成电流总线的板条之间的电连接。
在上游部分32和包含光伏元件的外壳部分之间的界限处，在正面14中布置有上游凹槽37，该上游凹槽37用于接收沿着光伏瓦片1、1'的背面15上的下游边缘13向后突出的下游突出线36。当安装瓦片时，可能会向上游凹槽37中注入密封膏，例如硅胶。作为替代实施例，可以在上游凹槽37中安装柔性(即可压缩)垫圈。作为替代实施例，柔性垫圈安装成与下游突出线36重叠。
然而，优选地，不使用附加元件来保证瓦片之间的水密性，将瓦片简单地组装和适配在一起就保证了这种水密性。
在一种实施方式中，在彼此重叠的上游部分32的正面14和下游部分的背面15之间设置夹持装置，以将两个重叠/部分覆盖的瓦片沿着坡度紧密地保持在一起。
光伏瓦片1、1'的正面14的左侧部分旨在沿着左侧边缘11与同一行中相邻的光伏瓦片1、1'的右侧部分重叠。该左侧部分由单个外壳3组成，其中没有光伏元件，因为在该左侧部分中没有太阳辐射。该左侧部分包括与左侧边缘11平行且布置在正面14中的左侧凹槽31。左侧凹槽31旨在与背面15侧沿着右侧边缘10布置的右侧反向凹槽38相对。柔性垫圈(未示出)安装在左侧凹槽31中，并且在安装瓦片1、1'期间被右侧反向凹槽38压缩。作为替代方案，左侧凹槽31包括柔性垫圈，右侧反向凹槽38包括另一柔性垫圈，这两个垫圈在安装瓦片1、1'期间被压缩在一起。
作为替代实施例，与上游凹槽37和下游突出线36类似，左侧凹槽31旨在接收右侧突出线，该右侧突出线位于右侧边缘处并且从光伏瓦片1、1'的背面15向后突出。在该替代方案中，在安装瓦片时，可以将密封膏、例如硅胶注入左侧凹槽31中。在一种替代实施例中，在该左侧凹槽31中安装柔性垫圈。在一种替代实施例中，柔性垫圈安装成与右侧突出线重叠。
为了加强瓦片之间的水密性、特别是它们左右两侧的水密性，可以增加光伏瓦片的重叠的左、右侧边缘之间的重叠宽度。如图19、20和21所示，还可以将侧向凹槽和侧向反向凹槽加倍。因此，在图21中可以看到两个左侧凹槽31和31'以及两个右侧反向凹槽38和38'。两个侧向凹槽31和31'并排且彼此平行。两个侧向反向凹槽38和38'并排且彼此平行。凹槽和反向凹槽可以左右互换，但所有的瓦片都具有相同的凹槽和反向凹槽配置，这样，它们可以彼此面对并以重叠关系组装在一起。
在简单凹槽的情况下，左、右侧边缘侧的瓦片重叠宽度为约11mm。在加倍凹槽的情况下，左、右侧边缘侧的瓦片重叠宽度约为30mm。
在图19和20中可以注意到—在图19和20中更清晰可见，瓦片左侧边缘11在下游包括约1mm的凹口11d。该凹口11d用于在必要时允许安装如图22所示的瓦片固定螺栓或挂钩9。该螺栓或挂钩一方面拧入或钉在屋顶框架或板条8中，另一方面钩在左侧的瓦片边缘上。应当理解，在右侧边缘10侧，在对应于瓦片的下表面处设置有合适的凹口。
在一种实施方式中，在同一行的两个相邻瓦片的左、右侧边缘之间，在正面14和背面15之间设置有夹持装置。
应当理解，“右”和“左”是指示性的，并且侧向凹槽、反向凹槽和/或突出线可以关于附图进行侧面交换。还应当理解，为了与安装兼容，瓦片具有相同的凹槽、反向凹槽和/或突出线配置。
优选地，在正面14的上游侧向地形成凹槽，保证该上游凹槽与侧向凹槽连通，并且使沿着坡度存在于上方瓦片的侧向凹槽中的任何水能够移动到正下方的相邻瓦片上，从而使可能通过凹槽的任何液态水被收集并沿着坡度向下排出。
光伏元件由多个部分组成，以便除了光伏发电之外还保证了水密性和耐磨性，特别是正面14的耐磨性。
为了发电，设置单晶或多晶硅基板。该板可以是整件式(单件式)的，也可以由多个硅基电路组装而成。硅基板夹在/封装在两个乙烯醋酸乙烯酯(EVA)塑料材料膜之间，构成透明层的钢化玻璃层贴着上层乙烯醋酸乙烯酯塑料材料膜就位，因此位于用于接收太阳辐射的一侧。由此得出，光伏瓦正面包括在发电区域中的钢化玻璃层和在该区域之外的外壳的塑料材料。发电区域不在被瓦片边缘的部分重叠所覆盖的侧向部分和上游部分中延伸。相反，与上游部分重叠并且其正面因此空闲的下游部分优选地属于发电区域。
选择EVA以承受光伏元件由于其在阳光下运行而可能经受的高温。优选地，后面板支承EVA封装的硅基板。
因此，光伏元件从底部/背面(屋顶框架侧)到顶部/正面(天空和太阳侧)包括：后面板、下层乙烯醋酸乙烯酯塑料材料膜、硅基板、上层乙烯醋酸乙烯酯塑料材料膜和钢化玻璃层。
提供了两种硅基板模型，一种是如图17所示的所谓的“经典”模型，另一种是如图18所示的模型。
应当注意，使用了两个术语来指代光伏瓦片中的发电部分：一个是“光伏元件”，另一个是“光伏发电单元”。在瓦片包括单个硅基光伏转换板的情况下，这两个术语实际上可以表示相同的对象。术语“光伏发电单元”更适用于瓦片包括多个硅基光伏转换板的情况，该多个硅基光伏转换板具有单个共用的EVA封装和硅基板共用的单个电连接装置20，或者在硅基板之间的瓦片内具有串联和/或并联连接。还提供了一种包含多个光伏元件的瓦片，每个光伏元件被单独地EVA封装，该瓦片具有单个电连接装置(光伏元件共用)或多个电连接装置(每个光伏元件单独使用)。
在光伏元件和外壳之间使用了化学粘合剂，光伏元件被紧固在形成于外壳厚度中的容腔中，由此在外壳在背面(除了孔4之外)封闭的情况下，后面板与在该容腔内与外壳接触。特别地，在光伏元件的容腔中使用硅胶21将光伏元件粘合在外壳上，这也保证了光伏元件2、2a、2b、2c处的瓦片前后之间的水密性。在具有用于接收光伏元件的边缘的容腔周边涂有胶水。
在外壳在背面开放的情况下(图15和16)，除了肋34之间的孔4之外还留有通道4'，后面板贴靠并可能地粘合在这些肋34上。
光伏元件的优点是它没有可能损害平板光伏瓦片的美感的光亮金属部分。
为了提高瓦片安装生产率，还提出了一种如图5-8所示的光伏瓦片1'，其包括由三个光伏发电单元2a、2b、2c组成的光伏元件，这些光伏发电单元彼此侧向并列排列。该光伏元件可以是整件式/单件式或由三个彼此电连接的独立部分组成。如果—优选地—外壳3'包括用于这三个单元(整件式或三个独立部分式光伏元件)的单个容腔，则可以设置具有三个容腔(三个独立部分式光伏元件)的外壳3'。就尺寸和与其他光伏瓦片1或1'组装的可能性而言，这种大宽度(沿着行测量)的光伏瓦片1'相当于一排三个图1至4类型的光伏瓦片1。该光伏瓦片1'的电连接装置20对于三个发电单元是共用的，并由此包括两条柔性电连接电缆—即一个正极电缆和一个负极电缆，并且具有MC4连接器。在瓦片1'的串联模型中，三个光伏发电单元2a、2b、2c串联连接，以产生三倍于单光伏发电单元2的电压。在瓦片1'的并联模型中，三个光伏发电单元2a、2b、2c并联连接，以产生至少三倍于单光伏发电单元2的强度。
最后，根据具体情况，可以为单元2或单元2a、2b、2c提供保护装置，例如自恢复保险丝(例如PTC)、旁路二极管等。也可以在瓦片表面加装红外发光二极管(由此人眼不可见)，并将其并联连接到光伏元件，从而可以使用红外摄像机或静态摄像机检查瓦片的运行，而不是参考光伏元件的温度。
应当理解，还可以使用两个或三个以上的光伏发电单元制作光伏瓦片。
外壳3的塑料材料优选地被着色成瓦片色调。优选地，光伏元件也具有类似的颜色。选择光伏元件色调的强度和颜色，以便在转换效率损失和瓦片外观之间寻求折衷方案。优选地，该色调通过钢化玻璃形成。
不同部分的厚度如下：钢化玻璃约3.2mm，硅胶封装在每面约0.5mm厚的EVA膜中，后面板的厚度约为0.35mm并且由硬质塑料材料制成。光伏瓦片的总厚度(不包括榫和电位片)为20mm。
在屋顶安装或改造期间，将板条8平行于屋脊线紧固在屋顶框架上。从屋顶的底部开始将光伏瓦片放置在板条8上。光伏瓦片通过它们的榫33暂时保持在板条(或下文描述的波纹板)上，直到屋顶工通过插入通孔35中的钉子6(或钉子的等效物，包括螺钉)将其固定。榫33和通孔35布置成当通过榫33将光伏瓦片保持在板条8上时，通孔35面向板条8定位，板条通常具有标准尺寸。应当理解，在用钉子紧固瓦片之前使瓦片电连接，以便接近位于背面的瓦片电连接装置20。结果在图12中可见(为简化起见，未示出电线)，在该图中光伏瓦片1和1'已经混合以示出其兼容性。
因此，瓦片1、1'的安装从屋顶的底部开始，并且瓦片优选地沿着屋脊线从一行到下一行交错排列，如图17和18所示。在一种替代方案中，瓦片沿着屋脊线对齐。
具有一定厚度的板条使得光伏瓦片不会贴靠屋顶框架和通常安装的防潮层。因此，在瓦片和屋顶框架之间存在一个小空间，当板条不连续时，除了行方向之外，还允许一定的气流沿着坡度方向流动。
然而，可以在屋顶框架上使用如专利申请FR96/13766中所述的波纹屋顶板5来进一步增加沿着坡度方向的空气流动效率，光伏瓦片安装在该波纹屋顶板上。图9至11所示的这种波纹板5还具有不需要使用板条的优点，因为它允许钩住平板光伏瓦片1、1'。实际上，该波纹板5具有波纹部52，并且在其一个表面上，在波纹部的凸面部分51中包括凹入区域50。这些凹入区域50允许平板光伏瓦片通过其榫33直接钩到波纹屋顶板5上。
该波纹板5具有基本上是正弦的规则的深波，这增加了其抗弯性和使用它的屋顶的坚固性，并且因此可以实现完美的排水。
在替代方案中，波纹板可以具有交替的波形和平面区域和/或波纹部52可以是不同的，例如希腊式的或V形的。
凹入区域50有利地沿着基本上垂直于波纹部52的直线分布，以限定行。凹入区域50的深度和位置—特别是距离—设计成允许接收和保持光伏瓦片榫33。有利地，波纹部的凸面部分51的顶点略微平整，并且可以具有粗糙的表面，以避免屋顶下变形和瓦片滑动的任何风险。
在屋顶安装或翻新期间，通过钉子53或等效物将这种波纹板5固定在屋顶框架7上，使得它们彼此部分地重叠，并且波纹部52沿屋顶坡度方向定向。可以使用任何合适的波纹板紧固装置，其优选地位于波纹顶点上。然后将光伏瓦片1、1'直接安装在由波纹板5构成的屋顶上。应当理解，在没有板条的情况下，光伏瓦片可以通过其通孔35直接紧固在下面的波纹板5上。在图11所示的替代方案中，仍然在没有板条的情况下，光伏瓦片由穿过其通孔35的钉子6紧固在屋顶框架7上。在最后一种情况下，当屋顶框架沿着屋顶坡度方向时，有利地将光伏瓦片1'实现成使每个光伏瓦片1'包括多个光伏发电单元，并且因此具有大宽度，从而使光伏瓦片1'的至少两个通孔35面对屋顶框架。
在一种替代安装中，不是通过将瓦片1、1'的榫33置于凹入区域50中来将瓦片1、1'直接安装在波纹板上，而是首先将板条安装在凹入区域50中，然后将瓦片1、1'放置在板条上，并通过其榫33保持在该板条上。后一种解决方案相当于在板条上组装，但预先安装了波纹屋顶板。波纹板的材料例如可以是浸渍沥青的纤维素材料、塑料材料—例如PVC、或者也可以是钢。波纹板型材使得屋顶通风良好，水蒸气容易流动，并且有利于电缆沿着屋顶坡度从一行通过到另一行。应当注意，可以提供诸如凹入区域的附加缩进区域，这些缩进区域旨在使电缆沿着行在波纹之间通过。
在瓦片安装期间，除了紧固到板条上之外，还可以提供机械连接，特别是一行和/或各行瓦片之间的夹持和/或化学粘合，其中，粘合可以对应于在瓦片之间涂可聚合的糊状垫片。
应当理解，本发明的瓦片可以用多种方式制造。例如，可以在瓦片表面添加塑料材料的彩色膜，其中，该膜还可以包括旨在给出特定视觉印象的视觉图案。
最后，可以制造与光伏瓦片具有相似形状和外观的假瓦片，以安装在不需要或不可能发电的区域(例如由于存在产生阴影区域的烟囱)。由此可以制造优化的屋顶，其中，光伏瓦片仅放置在有利的位置，并且具有同种外观。

Claims (11)

1.一种平板光伏瓦片(1、1')，旨在通过将一组瓦片(1、1')以边到边部分重叠的方式并置来构成用于坡屋面的覆盖物，所述瓦片包括外壳(3)和平板光伏发电元件(2)，所述外壳(3)是刚性的并且由塑料材料制成，所述光伏元件(2)被紧固在形成于所述外壳(3)的厚度中的容腔内，所述瓦片(1、1')具有两个相对的面和四个边缘：
-正面(14)和背面(15)，所述正面(14)用于接收太阳辐射，
-彼此相对且平行的上游边缘(12)和下游边缘(13)，所述上游边缘(12)旨在安装成在坡屋面覆盖物中高于所述下游边缘(13)，沿着所述瓦片的上游边缘(12)定位的上游部分(32)旨在与沿着所述覆盖物的至少另一瓦片的下游边缘(13)定位的下游部分重叠，
-彼此相对且平行的右侧边缘(10)和左侧边缘(11)，沿着所述右侧边缘(10)和左侧边缘(11)的两个侧向部分旨在分别与所述覆盖物的同一行瓦片中的另外两个相邻瓦片的左侧边缘(11)和右侧边缘(10)的侧向部分重叠，
这些瓦片的重叠的侧向部分以及这些瓦片的重叠的上游部分(32)和下游部分构造成保证至少对在所述屋顶上流动的液态水的水密性，
所述光伏元件(2)构成发电区域，所述瓦片(1、1')构造成使得所述发电区域在所述瓦片上延伸到旨在重叠的瓦片部分之外，所述瓦片还包括用于输出由所述光伏元件(2)产生的电能的电连接装置(20)，
所述背面(15)包括朝向上游边缘(12)并从所述背面(15)的整体平面范围向后突出的至少一个榫(33)，所述至少一个榫(33)用于将瓦片(1、1')保持在保持装置(8、5、50)上、特别是板条(8)上，并且
一方面，在所述发电区域中，所述瓦片(1、1')在其厚度上从所述背面(15)到所述正面(14)包括：
-外壳部分(2)，
-后面板，
-下层乙烯醋酸乙烯酯膜，
-至少一个硅基光伏转换板，
-上层乙烯醋酸乙烯酯膜，和
-由钢化玻璃组成的透明层，以及
另一方面，在所述发电区域之外，所述瓦片(1、1')在其厚度上包括所述外壳(2)的塑料材料，
所述光伏元件(2)的硅基板被密封地封装在乙烯醋酸乙烯酯膜中，所述电连接装置(20)穿过所述膜，
瓦片的旨在重叠的上游部分还在其正面包括至少一个孔，瓦片的下游部分还在其背面包括向后突出的至少一个突耳，所述至少一个孔和至少一个突耳具有互补的形状，使得当瓦片的上游部分与另一瓦片的下游部分重叠时，所述另一瓦片的突耳接合在所述瓦片的孔中。
2.根据权利要求1所述的平板光伏瓦片(1、1')，其特征在于，形成于所述外壳(3)的厚度中的所述容腔具有平坦底部，并且所述容腔的所述平坦底部包括通孔，以用于供布置在光伏元件(2)的背面侧的电连接装置(20)通过。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的平板光伏瓦片(1、1')，其特征在于，所述上游部分(32)包括通孔，以用于供将瓦片固定在屋顶上的紧固件通过，所述紧固件特别是长钉、钉子或螺钉。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的平板光伏瓦片(1、1')，其特征在于，所述至少一个孔具有底部，并且所述至少一个孔和所述至少一个突耳具有包括互锁装置的互补形状。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的平板光伏瓦片(1、1')，其特征在于，其具有基本均匀的厚度，所述厚度介于25mm和15mm之间，并且优选地为约20mm。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的平板光伏瓦片(1、1')，其特征在于，所述电连接装置(20)包括从瓦片的背面引出的两个柔性电缆。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的平板光伏瓦片(1、1')，其特征在于，其包括侧向凹槽(31)和侧向反向凹槽(38)，或者，其包括两个侧向凹槽(31、31')和两个侧向反向凹槽(38、38')。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的平板光伏瓦片(1、1')，其特征在于，所述至少一个孔和所述至少一个突耳的互锁装置为夹持式装置。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的平板光伏瓦片(1、1')，其特征在于，所述电连接装置包括与板条兼容的两个向后延伸的销，该板条具有两个用于所述销的连接接收孔，所述板条构成电流总线。
10.一种用于安装光伏瓦片(1、1')的方法，其特征在于，在坡屋面上安装成组的根据权利要求1至9中任一项所述的平板光伏瓦片(1、1')，该坡屋面包括平行于屋顶的屋脊线排列成数个行的保持装置(5、50)，所述保持装置选自板条(8)和波纹板(5)，所述波纹板在其波纹部的凸面部分(51)中具有凹入区域(50)，该安装从屋顶的底部开始，首先将每个瓦片(1、1')通过其榫保持在相应的保持装置(5、50)上，然后通过紧固件将各个瓦片紧固在相应的板条(8)上或者通过穿过相应的波纹板(5)将各个瓦片紧固在屋顶框架的元件上，此后安装上部的行的瓦片，所述紧固件穿过所述瓦片(1、1')的上游部分(32)的通孔。
11.一种屋顶覆盖物，其包括并置的一组根据权利要求1至9中任一项所述的平板光伏瓦片(1、1')，所述覆盖物包括板条和/或波纹板(5)，所述波纹板在其波纹部的凸面部分(51)中具有凹入区域(50)。
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