CN1263127C - 太阳能电池组件阵列的装配结构、方法及电能生成系统 - Google Patents
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Abstract
一种太阳能电池组件阵列的安装结构，其中多个太阳能电池组件串被安装在指定的安装表面上，所述的多个太阳能电池组件串具有多个太阳能电池组件，一个太阳能电池组件互联电缆将所述的多个太阳能电池组件电气连接，包括一个正极串电缆和一个负极串电缆，提供一个非接触装置，使所述的正极串电缆和所述的负极串电缆之间不会发生相互接触，或使所述的太阳能电池组件互联电缆与所述的正极串电缆或/和所述的负极串电缆之间不会发生相互接触。这种布置安装方案安全可靠性，在两个电缆之间不会发生电气短路故障。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池组件阵列的装配结构，一种装配太阳能电池组件的方法，一种用于太阳能电池组件串接线电缆布线的布置连接方法，和一个阳光电所生成系统。本发明在这里所述的术语“太阳能电池组件”尤其是指包含由树脂材料密封的光电器件组形成的模型组件，这里的光电器件组包括多个相互电气连接的光电器件。术语“太阳能电池组件串”表示一个集成电路，包括多个相互电气串联连接的太阳能电池组件。术语“太阳能电池组件阵列”表示一个阵列，其中排列有多个太阳能电池组件串，它们相互在电气上并联连接。
背景技术
近年来，世界上的人们关于环境和能源的社会觉悟愈来愈有所增强，尤其是地球愈来愈热，原因在于大气中含有的CO2的浓度增强，引起所谓的温室效应，带来一系列的严重问题。因此，尽早实现一个能够提供清洁能源的功率生成系统，并且在热功率生成的同时不会大量产生CO2，已经成为现代社会的迫切需求。
对于这种功率生成系统，公众的注意力焦点在于阳光电所生成系统(即太阳能功率生成系统)，原因在于，使用太阳能发电是一种清洁的功率生成系统，如果需要，这种发电系统可以在世界上任何地方使用。而且作为发电的能源，太阳能可以获得比较高的发电效率，并且无需进行复杂及烦琐的安装，可以预期，太阳能发电可以适应将来对电功率的愈来愈高的需求，并且不会造成对人类环境的破坏。人们可以预料到的是，这种阳光电所生成系统将得到愈来愈广泛的使用，不仅可应用在居住的建筑物上，而且在不远的将来还可以应用在公共设施上。人们还期望，阳光电所生成系统将来可以用作发电设备。
目前，阳光电所生成系统已经使用在某些私人住宅上和少量公共设施上，将阳光电所生成系统用于公共设施逐渐增加，这是将来必然的发展趋势。
现有的阳光电所生成系统例如采用搭排架安装方式的太阳能电池组件，它包括一个安装在房顶上的排架上的框式太阳能电池组件，一种建筑材料集成式太阳能电池组件是与建筑材料共同制成的太阳能电池组件，一种房顶材料集成式太阳能电池组件是与房顶材料共同制成的太阳能电池组件。人们正从事于各种有关的研究，目的是进一步改进这些现有的太阳能电池组件。尤其是所述的建筑材料集成式太阳能电池组件和房顶材料集成式太阳能电池组件的优点是施工工效高和室外使用的性能，因此人们一直致力于大量开发研究太阳能电池组件。
图2表示现有的太阳能电池组件(太阳能电池板)的结构实例。在图2中，标号201表示一个侧表面护板，标号202是内填充件，标号203是光电器件，标号204是背侧护板，标号205是框架，标号206是输出电能的引线盒，位于背侧护板204的后表面上，标号207是连接件，从引线盒206延伸出。前侧护板201是一个厚度大约3MM的强化玻璃板，后侧护板204是具有耐气候性的树脂膜，例如TEDLAR(商标名，包含PVF(聚氟乙烯))膜。内填充件202放置在前侧护板201和后侧护板204之间，使光电器件203被内填充件202密封，所述的内填充件202可以使用EVA树脂(聚乙烯醇缩醛共聚物)，这种材料经常使用在室外，具有耐气候性。
一般，太阳能电池组件被安装在建筑物的房顶上，由此产生的问题将在下面详细描述。
日本待审专利文献第86066/1996公开了一种被安装在建筑物的房顶上的太阳能电池组件，但是当建筑物附近发生火灾时，大火向所述的建筑物蔓延，被安装在建筑物的房顶上的太阳能电池组件暴露在大火中或受到燃烧着的大火的热辐射，由于火焰或过热，太阳能电池组件的玻璃板发生断裂，作为内填充件的EVA燃烧熔化或流到外面。
另外，日本待审专利文献第148614/1997公开了一种带有玻璃前侧护板的太阳能电池组件，但是当建筑物附近发生火灾时，大火向所述的建筑物蔓延，被安装在建筑物的房顶上的太阳能电池组件的玻璃护板暴露在大火中或受到燃烧着的大火的热辐射，由于火焰或过热，太阳能电池组件的玻璃板发生断裂，断裂的玻璃散沙，作为内填充件的EVA燃烧熔化或流到外面，引起房顶的下层着火。
于是，图2所示结构的太阳能电池组件存在如下问题，当建筑物附近发生火灾时，大火向所述的建筑物蔓延，被安装在建筑物的房顶上的太阳能电池组件的表层玻璃护板暴露在大火中或受到燃烧着的大火的热辐射，由于火焰或过热，太阳能电池组件的玻璃板发生断裂，断裂的玻璃散射，作为内填充件的EVA燃烧熔化或流到外面。
在被安装在建筑物的房顶上的太阳能电池组件用于生成电能的情况下，采用了下面将解释的方式，首先提供若干已经制成的太阳能电池组件，这些预定量的太阳能电池组件相互串联电气连接在一起，得到多个太阳能电池组件串，将这些太阳能电池组件串通过电缆相互电气连接，形成一个房顶上的太阳能电池阵列。
发明内容
本发明通过对这些太阳能电池阵列的实验研究结果，发现这样一种现象，当火灾发生在太阳能电池阵列附近时，由于火焰的热辐射，使太阳能电池组件连接电缆的护套发生故障，造成连接电缆护套的损坏或被热熔化，从而引起所述相互电气连接的电缆的短路事故。
过去，人们几乎没有考虑过被安装在建筑物的房顶上的太阳能电池组件的连接电缆及其工作中可能发生的情况。
因此在现有技术中，进入建筑物的连接电缆一般是采用如下所述的布线方案。
(1)一种情况，不管是正极还是负极，连接电缆共同穿过位于房顶上的一个入口引入所述的建筑物。
(2)一种情况，直到连接电缆被引入建筑物后，连接电缆的正极和负极相互交叉和相互接触。
如果连接电缆的布线如上(1)或(2)所述的方式完成连接后，它们中的某些部分是暴露的，使这些连接电缆相互接触，在这种情况下，它们之间存在发生短路的危险。
当具有所述的暴露部分的连接电缆相互接触时，由于它们都电气连接到一个具有直流电路接地故障检测器的变换器上，该检测器能够在某种程度上检测出是否发生电气短路事故，因此一直被认为可以预先防止发生第二次灾害或损坏。
可是，人们不仅希望改进安全性能，而且希望提供可靠的安全测量。
本发明的目的是能够解决现有技术在所希望的装配地点例如在建筑物的房顶上安装太阳能电池组件所出现的问题。
本发明的另外一个目的是提供一种太阳能电池组件阵列的安装结构，安装太阳能电池组件的安装方法，和布置太阳能电池组件串的连接电缆的布线方法，这种方法已经克服了如上所述的现有技术的问题，还提供一种阳光电能生成系统。
本发明的另外一个目的是提供一种太阳能电池组件阵列的安装结构，安装太阳能电池组件的安装方法，和布置太阳能电池组件串的连接电缆的布线方法，还提供一种阳光电能生成系统，使一般施工工人能够高效完成所要求的布线工作，并且布线过程中不会造成连接电缆的损坏。
本发明的另外一个目的是提供一种太阳能电池组件阵列的安装结构，其中多个太阳能电组件串被安装在一安装表面上，所述的多个太阳能电池组件串具有多个太阳能电池组件，一个将所述的多个太阳能电池组件电气连接的太阳能电池组件互联电缆，一个正极串电缆和一个负极串电缆，其特征在于，提供一个包括阻燃材料的非接触装置，使所述的正极串电缆和所述的负极串电缆之间不会发生相互接触，或使所述的太阳能电池组件互联电缆与所述的正极串电缆或/和所述的负极串电缆之间不会发生相互接触。
本发明的另外一个目的是提供一种太阳能电池组件阵列的安装方法，包括布置多个太阳能电池组件串在安装表面上，所述的多个太阳能电池组件串具有多个太阳能电池组件，一个将所述的多个太阳能电池组件电气连接的太阳能电池组件互联电缆，一个正极串电缆和一个负极串电缆，其特征在于，提供一个包括阻燃材料的非接触装置，使所述的正极串电缆和所述的负极串电缆之间不会发生相互接触，或使所述的太阳能电池组件互联电缆与所述的正极串电缆或/和所述的负极串电缆之间不会发生相互接触。
本发明的另外一个目的是提供一种太阳能电池组件阵列的安装结构，包括将多个太阳能电池组件串布置在所要求的安装位置，所述的多个太阳能电池组件串包括多个太阳能电池组件，一个将太阳能电池组件相互连接的电缆将多个太阳能电池组件电气连接，一个正极串连接电缆和一个负极串连接电缆，其特征在于，所述的多个太阳能电池组件和每个所述的太阳能电池组件相互连接电缆，所述的正极串连接电缆和负极串连接电缆是这样布置的，使所述的正极串连接电缆和所述的负极串连接电缆之间或者所述的太阳能电池组件相互连接电缆和所述的正极串连接电缆或者/和所述的负极串连接电缆之间不相接触。
本发明的另外一个目的是提供一种太阳能电池组件阵列的安装方法，包括将多个太阳能电池组件串布置在所要求的安装位置，所述的多个太阳能电池组件串包括多个太阳能电池组件，一个将太阳能电池组件相互连接的电缆将多个太阳能电池组件电气连接，一个正极串连接电缆和一个负极串连接电缆，其特征在于，所述的多个太阳能电池组件和每个所述的太阳能电池组件相互连接电缆，所述的正极串连接电缆和负极串连接电缆是这样布置的，使所述的在正极串连接电缆和所述的负极串连接电缆之间或者所述的太阳能电池组件相互连接电缆和所述的正极串连接电缆或者/和所述的负极串连接电缆之间不相接触。
本发明的另外一个目的是提供一种阳光电能生成系统，包括前述的任何太阳能电池组件安装结构和一个变换器。
根据本发明，在正极串连接电缆和负极串连接电缆之间，以及在这些串电缆和太阳能电池组件相互连接电缆之间都不接触，由此，相关的电缆总是能够维持在各自位置，不会在电缆之间发生短路。
附图说明
图1(A)和1(B)分别是说明本发明的太阳能电池组件阵列的安装结构的一个实施例的示意图。
图2(A)和2(B)是说明一个普通太阳能电池组件的示意图。
图3(A)和3(B)是说明本发明中所用的太阳能电池组件的一个实施例的示意图。
图3(C)和3(D)是说明本发明中所用的太阳能电池组件的又一个实施例的示意图。
图4是说明使用一个防火材料管的本发明的防电缆接触方法的一个实例的示意图。
图5是说明使用一个防火桥的本发明的防电缆接触方法的一个实例的示意图。
图6是说明使用一个防火隔板的本发明的防电缆接触方法的一个实例的示意图。
图7是说明采用本发明的防电缆接触方法的太阳能电池组件串的竣工方向一个实例的示意图。
图8是说明采用本发明的防电缆接触方法提供在太阳能电池组件之间或在端子盒之间的引出电缆的一个实例的示意图。
图9是说明本发明的太阳能电池组件的引线和布局的一个实施例的示意图。
图10是说明本发明的太阳能电池组件的引线和布局的又一个实施例的示意图。
图11(A)是说明本发明的太阳能电池组件的引线和布局的又一个实施例的示意图。
图11(B)是说明本发明的太阳能电池组件的引线和布局的又一个实施例的示意图。
图12是说明本发明的太阳能电池组件的引线和布局的又一个实施例的示意图。
图13是说明根据本发明实现的一个阳光功率发生系统的实施例的示意图。
具体实施方式
本发明的目的是解决上述在现有技术中存在的问题，并且实现了所述的目的。
下面，本文将介绍本发明的实施例。关于实施例可以这样理解，本发明包含实现本发明的目的的所有实施例的改进方案。
本发明的最主要的特征是在一个安装场所(或一个安装平面)安装一个太阳能电池组件阵列时，采用一种防止接触方法，能够防止电缆引线的相互接触，所述的防止接触方法是将电缆引线或太阳能电池组件(A)利用一种专用的非接触装置实现的防止接触方法，或(B)利用一种专用的非接触布置方式实现的防止接触方法。
下面将介绍采用本发明的非接触装置实现的防止接触方法(A)。
在这种情况下，将多个太阳能电池组件串在一个给定的安装位置，例如某个建筑物的房顶上排列布置形成一个太阳能电池组件阵列，通过一对正极串接电缆和负极串接电缆建立各太阳能电池串之间的相互电气连接，通过例如一个穿墙通孔，将正极串接电缆和负极串接电缆拉入建筑物内部，将它们电气连接到一个变换器上。
这里所述的每个太阳能电池组件串包括多个通过太阳能电池组件互连电缆(以下简称组件互连电缆)相互电气上串联连接的太阳能电池组件，所述的从太阳能电池组件中引出的组件互连电缆具有一对延展的相对部分，用作一对电源输出端子，即一个太阳能电池组件串的一个正极电源输出端子和一个负极电源输出端子。在所述的太阳能电池组件阵列中，通过将它们的正极电源输出端子与正极串电缆相连接，和将它们的负极电源输出端子与负极串电缆相连接，实现各太阳能电池组件串之间的相互电气连接。
关于上述实现太阳能电池组件阵列时引出正极和负极串电缆，应该考虑下面三种有可能使正极和负极串电缆相互接触的情况：
(I)直到正极和负极串电缆被拉入所述的穿墙通孔内部之后，它们才相互接触；
(II)直到正极和负极串电缆被拉入所述的穿墙通孔内部之后，正极和/或负极串电缆与组件互连电缆发生接触；
(III)所述的正极和负极串电缆在所述的穿墙通孔内发生相互接触。
例如，在上述可能发生的情况(I)或(II)下，如图4所示的本发明的解决方式，其中在两个电缆402之间相互接触之处，这两个电缆中之一被一个由阻燃材料制成的套管401所包裹，或者如图5所示的本发明的解决方式，在两个相互可能接触的电缆502之间，提供一个由阻燃材料制成的部件501(桥架)，在本实施例中，这个桥架501带有固定用穿透件503，它能够通过铆钉、螺钉或锥形楔子等被固定在安装面上(图中未示出)。
在上述可能发生的情况(III)下，如图6所示的本发明的解决方式，其中一个阻燃材料制成的隔板602放置在所述的穿墙通孔601上，使所述的正极串电缆(A)和负极串电缆(B)分别拉入所述的穿墙通孔601内，由此，通过在穿墙通孔内的隔板602，串电缆(A)和(B)中的每个电缆可以单独穿人所述的穿墙通孔601内。
下面将介绍采用本发明的防止接触方法(B).
为了在建筑物房顶的一个安装场所(或安装表面)上布置一个太阳能电池组件阵列过程中，能够避免电缆引线之间发生接触，可以在布置太阳能电池组件时采用一种非接触布局设计，或对于电缆引线采用非接触式布置方式。这种方法将在下面的第(1)-(5)段中予以详细描述：
(1)当布置太阳能电池组件串时，应使它们相对于它们的正极端子和负极端子具有一个共同的方向，尤其是，如图7所示，当多个太阳能电池组件串703被安装在一个安装表面701上时，它们的正极端子均位于图的右侧，而它们的负极端子均位于图的左侧，太阳能电池组件串703的正极和负极串电缆704被布置在一个没有太阳能电池组件的区域702上，这样，使正极和负极串电缆704延伸直到位于安装表面701的边缘上的穿墙通孔705处均不会发生接触。在这个实施例中，在所述的穿墙通孔705内安装了一个由阻燃材料制成的隔板707，这个隔板707将穿墙通孔分隔成两个空间，于是正极和负极串电缆704分别被引入该穿墙通孔705内，即其中的正极串电缆704通过所述的穿墙通孔的两个空间中之一引入通孔内，而负极串电缆704通过所述的穿墙通孔的两个空间中的另一个引入通孔内，以此方式，避免了具有不同极性的电缆相互接触。
(2)所述的串电缆被布置在一个没有太阳能电池组件的区域上，例如，如图7所示，串电缆704被布置在一个没有太阳能电池组件的区域702上，避免了串电缆之间的相互接触(图中未示出)。
(3)由各个太阳能电池组件构成的太阳能电池组件串具有一对正极端子盒和负极端子盒，所述的串电缆布置在这两个端子盒之间的一个区域(没有太阳能电池组件互连电缆)上，从而避免了串电缆与组件互连电缆之间的相互接触。
(4)所述的串电缆被布置在一个位于相邻的太阳能电池组件之间的边界部分上，避免了串电缆与组件互连电缆之间的相互接触尤其是，例如，如图8所示，串电缆被布置在一个位于相邻的太阳能电池组件801之间的边界部分(图中电缆802的横向部分)上，和夹在太阳能电池组件801的端子盒(图中未示出)之间的中间位置(图中电缆802的径向在“+”和“-”之间的位置)上，避免了串电缆802与组件互连电缆之间的相互接触。
(5)布置多个太阳能电池组件串的端子几乎具有相同的极性，避免了具有不同极性的串电缆相互接触，尤其是，例如，如图9所示，多个太阳能电池组件串布置在一个安装表面901上，将串电缆904布置在一个没有太阳能电池组件的区域902上，将串电缆引入在所述的安装表面901上的穿墙通孔905内，在每个部分907上包括一个端子盒(如图所示标引“++”或“--”之处)，在此处串电缆904是前后紧接的，这些串电缆被布置成具有相同的极性。
在这个实施例中，在所述的穿墙通孔905内安装了一个由阻燃材料制成的隔板907，这个隔板907将穿墙通孔分隔成两个空间，于是正极和负极串电缆904分别被引入该穿墙通孔905内，即其中的正极串电缆通过所述的穿墙通孔的两个空间中之一引入通孔内，而负极串电缆通过所述的穿墙通孔的两个空间中的另一个引入通孔内，以此方式，避免了具有不同极性的电缆相互接触。
下面将结合附图说明采用本发明的如上所述的非接触方法实现的太阳能电池组件的安装结构。
图1(A)是说明一个太阳能电池组件阵列的安装结构实施例的示意图，多个房顶材料综合型太阳能电池被安装在一个斜锥形的房顶表面上，其中布置在一排的太阳能电池组件和布置在另一排的太阳能电池组件的连接是复杂的，它们的边缘线的方向垂直于水平线。
在图1(A)中，标号101表示一个建筑物(图中未示出)的安装表面(房顶表面)，标号102是一个安装区域，标号103是一个太阳能电池组件，标号104是串电缆，每个标号105A-105C表示一个穿墙通孔，标号106是一个阻燃材料部件(阻燃材料隔板)，标号107表示第一太阳能电池组件串，标号108表示第二太阳能电池组件串，标号109表示第三太阳能电池组件串，标号110表示第四太阳能电池组件串(以下为了便于引用，将“太阳能电池组件串”称为“串”)。
如图1(A)所示，在该建筑物的房顶表面101的安装表面102上，在第一排上布置了10个太阳能电池组件103，在第二排上布置了6个太阳能电池组件103，在第三排上布置了4个太阳能电池组件103，这些太阳能电池组件相互由导线相连接，它们中每五个串联连接形成一个串，四个串相互并联连接。尤其是，其中第一到第四串107-110的每一个是通过五个串联连接的太阳能电池组件103而形成的，并且第一到第四串107-110通过一个串电缆104相互并联连接。
在房顶表面101的边界侧开有一个穿墙通孔105C，从第一到第四串107-110伸出的串电缆104通过这个穿墙通孔105C引入所述建筑物的内部。在房顶表面101上还开有两个穿墙通孔105A和105B，每个位于一个确定的位置，一个在左侧，一个在右侧，所述的串电缆104通过5这些穿墙通孔105A和105B引入，它们分别连接到一个接线盒(图中未示出)。尤其是，从第一到第四串107-110伸出的正极串电缆104是通过位于图中左侧的穿墙通孔105A引入的，而从第一到第四串107-110伸出的负极串电缆104是通过位于图中右侧的穿墙通孔105B引入的。
在房顶表面101的边界侧上开有的穿墙通孔105C中，一个阻燃材料隔板106包括一个阻燃材料部件，例如一个石膏板或由阻燃材料涂覆的钢板，将其嵌入通孔内形成一个由隔板106分隔出的左侧空间和右侧空间(如图所示)，从第一到第四串107-110伸出的负极串电缆104是通过位于图中穿墙通孔105C左侧的空间引入建筑物内的，从第一到第四串107-110伸出的正极串电缆104是通过位于图中穿墙通孔105C右侧的空间引入建筑物内的。
此外，在房顶表面101的区域内没有太阳能电池组件，而是房顶用材料。
图1(B)是说明又一个太阳能电池组件阵列的安装结构实施例的示意图，多个房顶材料综合型太阳能电池被安装在一个斜锥形的房顶表面上，其中布置在一排的太阳能电池组件和布置在另一排的太阳能电池组件的连接是复杂的，它们的边缘线的方向垂直于水平线。
在图1(B)中的实施例的作用与在图1(A)中的实施例的作用相同，只是串电缆的布置方式改变了，并且所用的穿墙通孔的数量和位置也不同。尤其是，在本实施例中，在房顶表面101的边界侧开有两个穿墙通孔105D和105E，正极串电缆和负极串电缆分别通过这两个穿墙通孔105D和105E之一引入所述建筑物的内部。也就是说，在本实施例中，一个具有给定极性的串电缆通过一个穿墙通孔引入，另一个具有不同极性的串电缆通过另一个穿墙通孔引入，在这种情况下，正极串电缆和负极串电缆在房顶表面101的边界侧存在交叉，使这些具有不同极性的电缆有可能相互接触。但是，通过采用如图5所示的如上所述的非接触方式能够避免上述相互接触问题。
下面将进一步说明本发明所用的各种材料。
阻燃材料
采用阻燃材料制成防接触装置，包括管401(如图4所示)，桥架501(如图5所示)，隔板(如图1所示)等，只要是耐燃烧的材料即可使用。这里的特例是能够涂覆在金属上的阻燃材料材料，例如石膏板，砖瓦，水泥板和抗热密封材料等。
太阳能电池组件103
太阳能电池组件103可以具有如图所示3(A)和3(B)所示的构造和如图所示3(C)和3(D)所示的构造。
下面将详细描述这些太阳能电池组件中每一种的构造。
图3(A)是说明一种框架式太阳能电池组件的实施例的示意图；图3(B)是说明如图3(A)所示的框架式太阳能电池组件的背面的示意图。框架式太阳能电池组件包括一个太阳能电池组件本体，它的外围部分由一个铝框架306支撑，这个框架的勾搭部分具有一个]形截面。太阳能电池组件本体包括一个封装在一个填充层302内的光电器件组303(具有多个相互电气连接的光电器件)，它被密封在一个表面侧盖板301(包括硬化玻璃)和背侧盖板304之间，标号312表示绝缘材料制成的密封件，安装在背侧盖板304的后表面上，用于实现在太阳能电池组件本体和支撑装置(铝框架306)之间的防水密封。
在背侧盖板304的背面上安装有一对连接电缆308的端子盒307，所述的光电器件组303的一对输出端子(图中未示出)伸出与端子盒307相连接。
在框架306的每个左下和右侧部位上安装有一个固定透入件311，利用这个固定透入件311和例如攻丝螺钉类固定材料，框架306可以被直接固定到房顶顶板(图中未示出)上。
图3(C)是说明本发明中所用的房顶材料综合型太阳能电池组件的一个实施例的示意图，带有一个表面侧盖板301(包括耐受气候变化的树脂薄膜)和一个从太阳能电池组件的背面看到的背侧加强盖板305，如图所示，房顶材料综合型太阳能电池组件具有相对布置的侧端部390和310，其上没有光电器件，侧端部390通过弯卷向下弯曲，用作屋檐侧多角形部件，侧端部310通过弯卷向上弯曲，用作屋脊侧多角形部件。
如图3(C)所示，一对端子盒307具有一个连接电缆308，布置在背侧加强盖板305的背面。
图3(D)是沿图3(C)的剖面线A-A’的截面图，在图3(D)中，一个太阳能电池组件本体包括一个封装在一个填充层302内的光电器件组303(具有多个相互电气连接的光电器件)，它被密封在一个表面侧盖板301和背侧盖板304之间，所述的背侧加强盖板305层叠放置在背侧盖板304的背面上。
下面，将描述上述的每一种太阳能电池组件的结构。
所述的光电器件至少具有一个形成在一个带有导电面的基底上的光电转换层，这个光电转换层可以是单晶硅系列光电转换层，多晶硅系列光电转换层微晶硅系列光电转换层，无定形硅系列光电转换层或混合半导体系列光电转换层。
所述的基底可以包括一个金属基底。一个其表面经过电导处理的玻璃基底，一个其表面经过电导处理的树脂基底，或一个包括硅晶薄膜的基底。
光电器件组303
一个光电器件在电性能方面具有局限性，因此，一般在设计上采用多个光电器件相互电气连接为一个组装件整体，这个组装件整体在本发明中称为光电器件组303。
所述的多个光电器件的电气连接方式可以是串联连接，并联连接，或串联和并联的混合连接。为了使光电器件组303能够输出较高功率，所包含的光电器件在电气上应该相互串联连接。
在本发明中，太阳能电池组件内的光电器件组303可以由一个光电器件代替。
表面侧盖板301
由于太阳能电池组件要求在室外工作很长时间，因此要求表面侧盖板301能够保证具有长期的可靠性。在这种连接中，表面侧盖板301的性能除了要求良好的耐气候性(包括抗湿性)，抗污染性，透明度，物理强度和耐久力。因此，表面侧盖板301的材料应该满足上述要求。
这种材料的优选特例是硬化玻璃和含氟树脂，例如氟乙稀聚合物树脂，聚偏二乙稀的含氟树脂和四氟乙稀基共聚物(ETFE)。此外，还可以使用其他能够满足上述要求的材料。
提供的表面侧盖板并不总是要，覆盖其中封装着光电器件组303的整个填充层302的前表面，只要确保太阳能电池组件的前述的性能即可，从而只要求提供的表面侧盖板使所述的填充层的前表面的所需覆盖的区域被覆盖住。
填充层302：
所述的填充层103的材料除了具有良好的耐气候性，粘性，抗热性，耐冻性和防震性能之外，还要求有包装性能。这里优选的材料实例是EVA(乙稀乙酸乙稀脂共聚物)，EEA(乙稀丙稀酸脂共聚物)，聚稀树脂，聚氨树脂，硅树脂和含氟树脂。
在这些材料中，EVA是最合适的材料，因为如果将其用作太阳能电池组件的材料，它显示出良好平衡的物理特性。
背侧盖板304：
背侧盖板304应当具有这样一个部件，它具有特殊的绝缘特性和耐久性，这个部件的优选的实例是采用具有良好绝缘性能和耐久性的树脂薄膜，例如尼龙薄膜，TEDLAR「商标名，包括PVF(氟乙稀聚合物)」薄膜和PET(聚乙稀对苯二酸脂)薄膜。
后表面加强件305：
要求后表面加强件305特别是在耐气候性，牢固程度上和柔韧性方面具有良好的性能，因此，后表面加强件305应当具有这样一个满足上述要求的部件，它可以是不锈钢板，平板状钢坯，电镀钢坯等。
在提供了后表面加强件305的情况下，可以考虑不安装背侧盖板304。
框架306：
框架306包括一个用铝处理过的长边件或电镀钢坯，这种长边件是空心的，或者是]形，这些形状的选择取决于所用的太阳能电池组件的结构。
端子盒307：
如图3(B)或3(C)所示，端子盒307包括与太阳能电池组件相连接的电缆308，用于输出由太阳能电池组件产生的电功率(直流功率)。
要求端子盒307具有良好的耐热性，耐湿性，防水性，电绝缘性能，抗冻性，阻油性，耐气候性和机械强度。端子盒的材料应当满足上述要求，并且带有一种具有良好粘结性的粘结剂。
推荐的这种材料是防火塑性材料，这种塑性料包括工程塑料，具有良好的物理强度，抗震性能，热阻性能，硬度和抗老化性能。这种材料的特例是聚碳酸脂，聚酰胺，聚缩醛，改进的PPO(变性对聚苯氧)，聚酯，多芳基化合物，非饱和的聚酯，苯酸和环氧树脂，另外，根据使用的环境，还可以选用热塑性材料，例如ABS树脂(丙稀腈丁稀苯乙稀聚合体)，PP(聚丙烯)和PV(氯乙烯聚合物)。此外，可以使用碳黑作为颜料，用于改善防紫外线照射的性能。另外还可以在表面上采用涂覆隔离紫外线射线的树脂材料。
连接电缆308：
用于本发明的连接电缆308没有特殊的限制，但是，作为连接电缆。需要选用具有要求的电缆结构的合适的电缆，并且，相应于太阳能电池组件的安装地的周围环境而言，连接电缆应具有较好的耐热性，尤其是，该电缆具有良好的热阻性，抗冻性，阻油性，耐气候性和防火性能。
这种电缆的推荐特例是绝缘电缆，例如IV电缆，KIV电缆，HKIV电缆，交联聚乙烯电缆，氟橡胶电缆，硅橡胶电缆和氟化树脂电缆。此外，也可以采用VV电缆，CV电缆，CE电缆和焊接电缆。
上述的连接电缆308也可以用作前面提到的组件互联电缆和串电缆。
太阳能电池组件串(107，108，109，110)：
如前所述，一个装配电路包括多个相互串联连接的太阳能电池组件(103)，这些连接的组件构成了一个能够提供所要求的输出电压的太阳能电池阵列，在本发明中称为“太阳能电池组件串”。这些太阳能电池组件串的电压107-110的设置应使电压降之和保持在所述的转换器的输入电压范围内。
太阳能电池组件阵列
如前所述，多个太阳能电池组件串
(107，108，109，110)相互并联连接，形成一个太阳能电池组件阵列，从而提供所需的输出功率。这个术语“太阳能电池组件串”以后简称为“串”。
一般，来自串107-110的串电缆穿过穿墙通孔(105A，105B，105C，105D)拉入建筑物的内部，它们电气连接到位于建筑物内部的一个接线盒，在那里将它们并联连接，接着电气连接到一个将输入的直流。电源转换成交流电源的转换器。
串电缆104
如前所述，每个用于电气连接串107-110的正极和负极端子到接线盒的电缆，在本发明中，将串107-110并联电气连接，简称为“串电缆”。作为串电缆，可以选用如前所述的连接电缆308。
串电缆104如前所述穿过穿墙通孔(105A，105B，105C，105D)拉入建筑物的内部。
穿墙通孔(105A，105R，105C，105D)
在本发明中，这种允许布置在所述的安装面上的太阳能电池组件阵列的串电缆穿过的通孔位于建筑物的内部，称为“穿墙通孔”。
在本实施例中，所述的安装面是建筑物的房顶面，穿墙通孔(105A，105B，105C，105D)可以位于房顶的盖板的所需位置上。另外，也可以安装在房顶屋檐上的所需位置，房顶的屋脊或房顶的边缘上。
安装面101
如前所述，安装面表示一个用于安装太阳能电池组件的表面。这里安装面主要是指一个建筑物的房顶表面，但是也可以指其他表面。
下面，将结合下列实施例进一步详细说明本发明的技术特征及其优点，本文所述的实施例只是用于更好地说明本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
实施例1
在这个实施例中，安装面是一个如图1(A)所示的建筑物的普通梯形的房顶表面，其底部(屋檐)的长度是12000mm，上缘(屋脊)的长度是3640mm，房顶流水方向的长度(以下称为房顶流向长度)是4957mm。普通梯形的房顶表面上的安装区域是这样的，在可安装区域的底部和房顶表面之间和在可安装区域的上缘和房顶表面之间存在的区间是50mm，在每个可安装区域的边缘和房顶表面之间存在的区间是300mm。
现在参看图1(A)和如前所述的布置方式，图3(C)和3(D)表示多个房顶材料综合式太阳能电池组件的结构，它们在房顶表面的梯形安装区域上的横向长度(图1(A)的水平方向)是820mm，纵向长度(图1(A)的垂直方向)是1220mm。因此使布置在一行上的太阳能电池组件和那些布置在另一行的太阳能电池组件完全沿着垂直于一个水平线的共同的边缘线排列。
在图1(A)中，标号101代表上述房顶表面，标号102是上述可安装区域。标号103是上述太阳能电池组件，标号104是串电缆，标号105A-105C是穿墙通孔，标号106是一个阻燃材料部件(阻燃隔板)。标号107是第一太阳能电池组件串，标号108是第二太阳能电池组件串，标号109是第三太阳能电池组件串，标号110是第四太阳能电池组件串(术语“太阳能电池组件串”在以下将简称为“串”)。
下面，将说明本发明是如何布置和布线的。
计算最大可安装布置行数
如果可安装区域102的长度(即，可安装区域的垂直长度)在房顶流水方向上是A，A＝3957mm。
所述的可安装布置行数是：
可安装布置行号≤3957/1220＝3.24
因此，可计算出最大可安装布置行数是3行。
计算在每个行中的太阳能电池组件的最大安装数目
作为计算实例，从可安装区域102的底部计算第一、第二和第三行。
在每个行中的太阳能电池组件的最大安装数目(以下简称“最大太阳能电池组件安装数”)的计算如下：
根据下面的公式，可以计算在每个行中的太阳能电池组件的最大安装数目。这里，每个可安装区域102的行的上缘长度简称为“行”的上缘长度，在每个行中排列有太阳能电池组件，并且，最大太阳能电池组件安装数简称为“最大安装数”。
所述的最大安装数＜＝行的上缘长度/一个太阳能电池组件的长度 (I)
第一行的行的上缘长度是8499mm，第二行的行的上缘长度是6442mm，第三行的行的上缘长度是4384mm，每个太阳能电池组件的横向长度是822mm。
将这些数字代入上述公式(I)中作除法运算，可以得出如下结果：
在第一行中的最大安装数是：＜＝8499/822＝10.33
在第二行中的最大安装数是：＜＝6442/822＝7.83
在第三行中的最大安装数是：＜＝4384/822＝5.33
于是，计算结果是：在第一行中的最大安装数是10，在第二行中的最大安装数是7，在第三行中的最大安装数是5。
太阳能电池组件在房顶表面101的可安装区域102上的布置
如果考虑上述计算出的在第一至第三行中的最大安装数结果，相应的布置在这三行(第一至第三行)的可安装区域102上的太阳能电池组件的数目如图1(A)所示，尤其是如图1(A)所示，10个太阳能电池组件排列在第一行上(这个排列数目与上述的计算出的在第一行的最大安装数目相同)，6个太阳能电池组件排列在第二行上(这个排列数目比上述的计算出的在第二行的最大安装数目少1)，和4个太阳能电池组件排列在第三行上(这个排列数目比上述的计算出的在第三行的最大安装数目少1)。
在没有太阳能电池组件存在的区域上，使用常规的房顶专用材料。
确定串联数和并联数
在本实施例中，所用的转换器的输入功率范围是130V-320V。
每个串能够串联的太阳能电池组件数目(这个数目以下简称为“组件串联数”)的计算是由下面的公式实现的：
130/(一个太阳能电池组件的最小VPM)＜＝组件串联数(II)
320/(一个太阳能电池组件的最大VOC)＜＝组件串联数(II)
每个用在这个实施例中的太阳能电池组件具有一个26.2V的最小VPM和一个33.0V的最大VOC。
将这些数字代入上述公式(II)和(III)中作除法运算，可以得出如下结果：即组件串联数是5-9，因此，每个串(一个太阳能电池组件串)可以有5-9个太阳能电池组件串联连接。
自然，在房顶表面101的可安装区域102上能够排列20个太阳能电池组件，这20些组件中，每一串中5个可以串联连接在一起，总共5个串相互并联连接，在所述的房顶表面上可以安装20个太阳能电池组件。
布线
在本实施例中，如图1(A)所示，第一串107(第一太阳能电池组件串)，第二串108(第二太阳能电池组件串)，第三串109(第三太阳能电池组件串)和第四串110(第四太阳能电池组件串)分别包括5个串联连接的太阳能电池组件，根据如图1(A)所述的布置方式，串电缆104从这些串伸出，向下分别通过位于房顶表面101的左和右侧上的穿墙通孔105A和105B拉入建筑物的内部，穿墙通孔105C位于房顶表面的屋脊上，拉入建筑物内部的串电缆104电气连接到建筑物内部的一个接线盒，采用这种布置方式，正极和负极串电缆的引线能够作到横向和纵向不交叉和防止相互之间发生接触，如图1(A)所示。
如前所述，穿墙通孔105C位于房顶表面101的屋脊上，一个阻燃隔板106由一个阻燃部件构成，例如石膏板或涂有阻燃材料的钢板，将隔板插入所述的通孔，形成一个由该隔板分隔的左和右两侧空腔。
在上述的串电缆104的布线中，正极串电缆104从第一串107和第四串110伸出，插入位于图左侧的穿墙通孔105A，负极串电缆104从第二串108和第三串109伸出，插入位于图右侧的穿墙通孔105B，并且负极串电缆104从第一串107和第四串110伸出，插入穿墙通孔105C的左侧空腔，进入建筑物内部，正极串电缆104从第二串108和第三串109伸出，插入穿墙通孔105C的右侧空腔，进入建筑物内部，从而有效防止了它们相互之间的接触。
实施例2
重复实施例1的过程区别在于串电缆的布线方式有所改变，并且所用的穿墙通孔的数量和位置改变为图1(B)的形式。
特别是在本实施例中，在房顶表面101的屋脊侧上布置了两个穿墙通孔105D和105E，正极串电缆104通过位于图左侧的穿墙通孔105D插入建筑物的内部，负极串电缆104通过位于图右侧的穿墙通孔105E插入建筑物的内部。
在这种情况下，串电缆的布线如图1(B)所示，这里存在一种使正极串电缆和负极串电缆在房顶表面的屋脊侧上相互接触的危险。
为了防止发生这种危险，在本实施例中，如图5所示，提供一个桥架501，带有一个涂了阻燃材料的钢板，它放置在具有不同极性的串电缆之间，防止它们相互接触，以此方式，能够防止这些串电缆相互接触。
尤其是可以使用预涂了不锈钢层的预制好的房顶材料作为上述桥架501，其优点是节约成本，另外一个优点是这种房顶材料还可以用作可插入的隔板。
实施例3
在本实施例中，采用如图10所示的建筑物的人字形房顶表面1101作为安装表面，这种房顶具有长度为10000mm的一个底部(屋檐)，一个长度为10000mm的上缘(屋脊)，和一个长度为4500mm的房顶导流部件(以下称为“房顶导流件长度”)。房顶表面的可安装区域1002(一个可安装范围)应当在房顶表面的底部和所述的可安装区域的底部之间基本上不留间隔，在房顶表面的上缘和可安装区域的表面之间存在一个200mm的间隔，而在房顶表面的每个边缘和可安装区域的每个相对侧的边缘之间存在一个100mm的间隔。
多个太阳能电池组件(每个包括8个相互电气串联连接的光电器件)中的每一个具有一对正极端子盒和负极端子盒，它们分别安装在后表面的一个端部上，具有可用宽度200mm，采用如图10所示的每隔一错位覆盖方法，将所述的太阳能电池组件布置在房顶表面1001的可安装区域1002上，其长度是2000mm。
在图10中，标号1001表示前述的房顶表面(相应于一个安装表面)，标号1002是前述的可安装表面，标号1003是一个太阳能电池组件，标号1004是正极串电缆。标号1005是负极串电缆。标号1006是穿墙通孔，标号1007是包括阻燃材料的隔板，标号1008表示第一串(第一太阳能电池组件串)，标号1009表示第二串(第二太阳能电池组件串)，标号1010表示第三串(第三太阳能电池组件串)，标号1011表示第四串(第四太阳能电池组件串)，标号1012表示第五串(第五太阳能电池组件串)，标号1013表示第六串(第六太阳能电池组件串)，标号1014表示第七串(第七太阳能电池组件串)。
下面，将说明本实施例的布置和布线过程。
从图10可以看出，太阳能电池组件1003布置在可安装表面1002上，它们中的一部分组件的正极端子放置在左侧(这些太阳能电池组件以下将简称“左侧正极端子型太阳能电池组件”)，其余组件的正极端子放置在右侧(这些太阳能电池组件以下将简称“右侧正极端子型太阳能电池组件”)。
计算最大可安装布置行数
如果可安装区域1002的长度在房顶流水方向上是A，
A＝4500-200＝4300mm。
由下列等式得出的可安装布置行数是个最大整数。
布置行数≤A/一个太阳能电池组件的工作宽度 (IV)
将上述数值4300和工作宽度200代入上述公式(IV)中作除法运算，可以得出如下结果：
可安装布置行数≤4300/200＝21.5
因此，可计算出最大可安装布置行数是21行。
计算在每个行中的太阳能电池组件的最大安装数目
如果在水平方向上的可安装区域的长度是B，由下列等式得出的在每个行中的太阳能电池组件的最大安装数目(以下简称“最大太阳能电池组件安装数”)是个最大整数。
所述的太阳能电池组件的最大安装数≤B/一个太阳能电池组件的长度(V)
这里，B＝10000-(100×2)＝9800mm。
于是在每个行中排列的最大太阳能电池组件安装数是4(个太阳能电池组件)。
太阳能电池组件在房顶表面1001的可安装区域1002上的布置
在可安装区域1002的每一行中，一组太阳能电池组件包括多个太阳能电池组件，其数量与所计算出的最大太阳能电池组件安装数相对应。
每隔一错位覆盖保护
在上述的太阳能电池组件的布置方案中，在一行中的太阳能电池组件组和在与之相邻的其他行中的太阳能电池组件组之间的错位岔开宽度是20mm。尤其是在相关行内的太阳能电池组件组的位置在双侧上交替错位100mm。
确定串联数和并联数
在本实施例中，所用的转换器的输入功率范围是100V-350V。
每个串能够串联的太阳能电池组件数目(这个数目以下简称为“组件串联数”)的计算是由下面的公式实现的：
100/(一个太阳能电池组件的最小VPM)≤组件串联数 (VI)
350/(一个太阳能电池组件的最大VOC)≤组件串联数 (VII)
每个用在这个实施例中的太阳能电池组件1003具有一个1.28V的最小VPM和一个2.12V的最大VOC。
将这些数字代入上述公式(VI)和(VII)中作除法运算，可以得出如下结果：即组件串联数是79-165，因此，每个串(一个太阳能电池组件串)可以有10-20个太阳能电池组件串联连接。
自然，在房顶表面1001的可安装区域1002上能够排列4*21＝84个太阳能电池组件，这84些组件中，每一串中12个可以串联连接在一起，总共7个串(见图10中的1008至1014)相互并联连接，因此在所述的房顶表面上可以安装所有的太阳能电池组件。
布线
在本实施例中，所述的串的布置方式如下，即，每两个其他的太阳能电池组件组中之一包括4个在相关行内的太阳能电池组件，不过朝着左边缘侧偏移100mm，所述的太阳能电池组件组的一个左侧太阳能电池组件的负极端子暴露在所述的左边缘侧上，其余的每个太阳能电池组件组朝着右边缘侧偏移100mm，，所述的太阳能电池组件组的一个右侧太阳能电池组件的正极端子暴露在所述的右边缘侧上，并且如图10所述的布置方式，第一串1008由串联连接的12个太阳能电池组件构成，这12个太阳能电池组件安装在第一和第三行上，第二串1009由串联连接的12个太阳能电池组件构成，这12个太阳能电池组件安装在第4和第7行上，第三串1010由串联连接的12个太阳能电池组件构成。这12个太阳能电池组件安装在第8和第10行上，第四串1011由串联连接的12个太阳能电池组件构成，这12个太阳能电池组件安装在第11和第13行上，第五串1012由串联连接的12个太阳能电池组件构成。这12个太阳能电池组件安装在第15和第17行上，第六串1013由串联连接的12个太阳能电池组件构成，这12个太阳能电池组件安装在第18和第21行上，第七串1014由串联连接的12个太阳能电池组件构成，这12个太阳能电池组件安装在第22和第24行上。
采用这种布置方式，所有的负极串电缆1004布置在房顶表面的左侧上，所有的正极串电缆1005布置在房顶表面的右侧上，因此，所有的正极串电缆1005和负极串电缆1004的引线能够分别引到穿墙通孔1006，作到横向和纵向不交叉和防止相互之间发生接触，如图10所示。此外，正极串电缆1005和负极串电缆1004可以分别布置在非太阳能电池组件所在的区域的其他区域上，由此，能够防止串电缆与组件互联电缆之间相互接触。
正极串电缆1005和负极串电缆1004通过穿墙通孔1006被引入建筑物内部，并且，被引入建筑物内部的串电缆与一个建筑物内的接线盒电气连接，由这个接线盒再电气连接到同样设在建筑物内的如前所述的转换器上。
如图10所示，穿墙通孔106位于房顶表面1001的屋脊上，在这个穿墙通孔1006内，一个阻燃隔板107由一个阻燃部件构成，例如石膏板或涂有阻燃材料的钢板，将隔板插入所述的通孔，形成一个由该隔板1007分隔的左和右两侧空腔。
在上述的串电缆的布线中，正极串电缆1005和负极串电缆1004分别通过穿墙通孔1006的左和右两侧空腔之一和该穿墙通孔的其余空腔被引入建筑物内部。
采用这种方式，从而有效防止了插入穿墙通孔1006中的正极串电缆1005和负极串电缆1004相互之间发生接触。
实施例4
在本实施例中，采用建筑物的有斜脊的房顶表面作为安装表面，如图11(A)所示，这种房顶具有长度为12000mm的一个底部(屋檐)，一个长度为5000mm的上缘(屋脊)，和一个长度为4500mm的房顶导流部件(以下称为“房顶导流件长度”)。房顶表面的可安装区域1102(一个可安装范围)应当在房顶表面的底部和所述的可安装区域的底部之间基本上不留间隔，在房顶表面的上缘和可安装区域的表面之间存在一个200mm的间隔，而在房顶表面的每个边缘和可安装区域的每个相对侧的边缘之间存在一个200mm的间隔。
多个太阳能电池组件(每个包括8个相互电气串联连接的光电器件)中的每一个具有一对正极端子盒和负极端子盒，它们分别安装在后表面的一个端部上，具有可用宽度200mm，采用如图11(A)所示的每隔一错位覆盖方法，将所述的太阳能电池组件布置在房顶表面1101的可安装区域1102上，其长度是2000mm。
在图11(A)中，标号1101表示前述的房顶表面(相应于一个安装表面)，标号1102是前述的可安装表面，标号1103是一个太阳能电池组件，标号1107是串电缆，标号1105是穿墙通孔，标号1106是一种阻燃材料(或隔板)，标号1104表示第一串(第一太阳能电池组件串)，标号1108表示第二串(第二太阳能电池组件串)，标号1109表示第三串(第三太阳能电池组件串)，标号1110表示第四串(第四太阳能电池组件串)，标号103’表示与所述的太阳能电池组件1103相同的太阳能电池组件，这个标号103’用来识别位于接着的所有其他处的确定的两个太阳能电池组件中每一个的标志。关于这一点，将在后面予以详细说明。
下面，将说明本实施例的布置和布线过程。
从图11(A)可以看出，太阳能电池组件1103布置在可安装表面1102上，它们中的一部分组件的正极端子放置在左侧(这些太阳能电池组件以下将简称“左侧正极端子型太阳能电池组件”)，其余组件的正极端子放置在右侧(这些太阳能电池组件以下将简称“右侧正极端子型太阳能电池组件”)。
计算最大可安装布置行数
如果可安装区域1102的长度在房顶流水方向上是A，
A＝4500-200＝4300mm。
由下列等式得出的可安装布置行数是个最大整数：
布置行数≤A/一个太阳能电池组件的工作宽度(VIII)
将上述数值4300和工作宽度200代入上述公式(VIII)中作除法运算，可以得出如下结果：
可安装布置行数≤4300/200＝21.5
因此，可计算出最大可安装布置行数是21行。
计算在每个行中的太阳能电池组件的最大安装数目
如果在水平方向上的可安装区域的长度是B，由下列等式(IX)得出的在每个行中的太阳能电池组件的最大安装数目(以下简称“最大太阳能电池组件安装数”)是个最大整数：
所述的太阳能电池组件的最大安装数≤B/一个太阳能电池组件的长度(IX)
这里，B是通过将所述行的可安装区域的长度除每行中一个太阳能电池组件组的错位宽度而获得的值。在本实施例中，所述的错位宽度设为200mm。在这种连接关系中，计算出第一至第四行中每一个太阳能电池组件的最大安装数是5(个太阳能电池组件)，第五至第十行中每一个太阳能电池组件的最大安装数是4(个太阳能电池组件)，第11至第17行中每一个太阳能电池组件的最大安装数是3(个太阳能电池组件)，第18至第21行中每一个太阳能电池组件的最大安装数是2(个太阳能电池组件)。
太阳能电池组件在房顶表面1101的可安装区域1102上的布置
在可安装区域1102的每一行中，一组太阳能电池组件包括多个太阳能电池组件，其数量与所计算出的最大太阳能电池组件安装数相对应。
每隔一错位覆盖保护
在上述的太阳能电池组件的布置方案中，在一行中的太阳能电池组件组和在与之相邻的其他行中的太阳能电池组件组之间的错位岔开宽度是200mm。尤其是在相关行内的太阳能电池组件组的位置在双侧上交替错位100mm。
确定串联数和并联数
在本实施例中，所用的转换器的输入功率范围是100V-350V。每个串能够串联的太阳能电池组件数目(这个数目以下简称为“组件串联数”)的计算是由下面的公式实现的：
100/(一个太阳能电池组件的最小VPM)≤组件串联数 (X)
350/(一个太阳能电池组件的最大VOC)≤组件串联数 (XI)
每个用在这个实施例中的太阳能电池组件1103具有一个1.28V的最小VPM和一个2.12V的最大VOC。
将这些数字代入上述公式(X)和(XI)中作除法运算，可以得出如下结果：即组件串联数是79-165，因此，每个串(一个太阳能电池组件串)可以有10-20个太阳能电池组件串联连接。
自然，在房顶表面1101的可安装区域1102上能够排列73个太阳能电池组件，这73些组件中，每一串中18个可以串联连接在一起，总共4个串(见图11(A)中的1104，1108至110)相互并联连接，因此在所述的房顶表面上可以安装72个太阳能电池组件，72是上述数字73的近似值。在这种情况下，所述的四个串是第一串1104，第二串1108，第三串1109和第四串1110。每一个串包括18个通过组件互联电缆串联连接的太阳能电池组件。
太阳能电池组件的布置
首先从第一和安装上述73个太阳能电池组件，以便满足如前所述的在有关的行安装太阳能电池组件的最大安装数的要，形成所述的四个串，第一串1104安装布置终止在第四安装行，于是第二串1108接着开始。因此，第一串1104的最后的太阳能电池组件1103不可避免地近似作为第二串1108的太阳能电池组件1103’(1103)的开始，从第一串1104的太阳能电池组件1103的终端伸出的串电缆1107和从第二串1108的太阳能电池组件1103’的终端伸出的串电缆容易相互接触，如果前者的串电缆极性和后者的串电缆极性不同，在它们之间容易发生短路。
在本实施例中，为了防止发生这种情况，相互靠近放置的两个串电缆应当是相同极性，使位于第四行上的第一串1104的太阳能电池组件(包括太阳能电池组件1103)是左正极端子型，使位于第四行上的第二串1108的太阳能电池组件(包括太阳能电池组件1103’)是右正极端子型，如图11(A)所示。
由此，能够防止在两个具有不同极性的串电缆之间可能发生的相互接触导致如前所述的电气短路问题。
穿墙通孔105
需要将串电缆1107拉入建筑物的内部，从而与建筑物内部的接线盒相连接，继而电气连接到也安装在建筑物内部的转换器，为此提供如图11(A)所示的三个穿墙通孔105，图11(A)所示，穿墙通孔1105位于屋脊下面右侧位置上，正极和负极串电缆1107从其中穿过，在这个穿墙通孔1105内，一个阻燃隔板1106由一个阻燃部件构成，例如石膏板或涂有阻燃绝缘材料的钢板，将隔板插入所述的通孔，形成一个由该隔板1106分隔的左和右两侧空腔。在上述的串电缆的布线中，正极串电缆和负极串电缆分别插入位于右侧或左侧的穿墙通孔1105的空腔之一，进入建筑物内部，由此，有效防止了在穿墙通孔1105中的正极串电缆和负极串电缆相互之间的接触。
实施例5
重复实施例4的过程区别是串电缆的布置方式有所改变，并且所用的穿墙通孔的数量和位置也有所改变，如图11(B)所示。
在本实施例中，在房顶表面1101的屋脊上的中心位置处提供一个穿墙通孔1105，为了防止发生在穿墙通孔1105中的正极串电缆和负极串电缆相互之间的接触，在这个穿墙通孔1105内，一个阻燃隔板1106由一个阻燃部件构成。将隔板插入所述的通孔，形成一个由该隔板1106分隔的左和右两侧空腔。在上述的串电缆的布线中，正极串电缆和负极串电缆分别插入位于右侧或左侧的穿墙通孔1105的空腔之一，进入建筑物内部。
利用阻燃绝缘材料的密封件，可以将所述的穿墙通孔1105的上部封闭。
所述的密封件可以阻止外部空气通过穿墙通孔1105流入太阳能电池组件的后表面，并且改进了房顶的防火性能。此外，还改善了房顶的遮雨性能。
实施例6
在本实施例中，采用如图12所示的建筑物的三角形屋顶表面1201作为安装表面。这种房顶具有长度为10000mm的一个底部(屋檐)，一个长度为10000mm的上缘(屋脊)，和一个长度为4000mm的房顶导流部件(以下称为“房顶导流件长度”)。房顶表面1201的可安装区域1202(一个可安装范围)应当在房顶表面的底部和所述的可安装区域的底部之间基本上不留间隔，在房顶表面的上缘和可安装区域的表面之间存在一个300mm的间隔，而在房顶表面的每个边缘和可安装区域的每个相对侧的边缘之间存在一个100mm的间隔。
多个太阳能电池组件(每个包括8个相互电气串联连接的光电器件)中的每一个具有一对正极端子盒和负极端子盒，它们分别安装在后表面的一个端部上，具有可用宽度200mm，采用如图12所示的每隔一错位覆盖方法，将所述的太阳能电池组件布置在房顶表面1201的可安装区域1202上，其长度是2000mm。
在图12中，标号1201表示前述的房顶表面(相应于一个安装表面)，标号1202是前述的可安装表面，标号1203是一个太阳能电池组件，标号1204是串电缆。标号1205是穿墙通孔，标号1206是包括阻燃材料的隔板，标号1207是组件互联电缆。标号1208表示第一串(第一太阳能电池组件串)，标号1209表示第二串(第二太阳能电池组件串)，标号1210表示第三串(第三太阳能电池组件串)，标号1211表示第四串(第四太阳能电池组件串)。
下面，将说明本实施例的布置和布线过程
从图12可以看出，太阳能电池组件1203布置在可安装表面1202上，它们中的一部分组件的正极端子放置在左侧(这些太阳能电池组件以下将简称“左侧正极端子型太阳能电池组件”)，其余组件的正极端子放置在右侧(这些太阳能电池组件以下将简称“右侧正极端子型太阳能电池组件”)。
计算最大可安装布置行数
如果可安装区域1202的长度在房顶流水方向上是A，则
A＝4000-300＝3700mm。
由下列等式得出的可安装布置行数是个最大整数：
布置行数≤A/一个太阳能电池组件的工作宽度(XII)
将上述数值3700和工作宽度200代入上述公式(XII)中作除法运算，可以得出如下结果：
可安装布置行数≤3700/200＝18.5
因此，可计算出最大可安装布置行数是18行。
计算在每个行中的太阳能电池组件的最大安装数目
如果在水平方向上的可安装区域的长度是B，由下列等式得出的在每个行中的太阳能电池组件的最大安装数目(以下简称“最大太阳能电池组件安装数”)是个最大整数。
所述的太阳能电池组件的最大安装数≤B/一个太阳能电池组件的长度(XIII)
这里，B＝10000-(100x2)＝9800mm，一个太阳能电池组件的长度是2000mm。
将这些值代入上述等式(XIII)，于是求出在每个行中排列的最大太阳能电池组件安装数是9800/2000＝4.9。
因此，计算出在每一个行中的最大太阳能电池组件安装数是4(个太阳能电池组件)。
太阳能电池组件在房顶表面1201的可安装区域1202上的布置
在可安装区域1202的每一行中，一组太阳能电池组件包括多个太阳能电池组件，其数量与所计算出的最大太阳能电池组件安装数相对应。
每隔一错位覆盖保护
在上述的太阳能电池组件的布置方案中，在一行中的太阳能电池组件组和在与之相邻的其他行中的太阳能电池组件组之间的错位岔开宽度是200mm。尤其是在相关行内的太阳能电池组件组的位置在双侧上交替错位100mm。
确定串联数和并联数
在本实施例中，所用的转换器的输入功率范围是153.5V-330V。
每个串能够串联的太阳能电池组件数目(这个数目以下简称为“组件串联数”)的计算是由下面的公式实现的：
153.5/(一个太阳能电池组件的最小VPM)≤组件串联数(XIV)
330/(一个太阳能电池组件的最大VOC)≤组件串联数(XV)
每个用在这个实施例中的太阳能电池组件1203具有一个1.28V的最小VPM和一个2.12V的最大VOC。
将这些数字代入上述公式(XIV)和(XV)中作除法运算，可以得出如下结果：即组件串联数是120-155，因此，每个串(一个太阳能电池组件串)可以串联连接有15-19个太阳能电池组件1003。
自然，在房顶表面1201的可安装区域1202上能够排列4*18＝＝72个太阳能电池组件，这72些组件中，每一串中18个可以串联连接在一起，总共4个串(见图12中的1208至1211)相互并联连接，因此在所述的房顶表面上可以安装所有的太阳能电池组件(72个太阳能电池组件)。
布线
在本实施例中，所述的安装在房顶表面1201的可安装区域1202上的太阳能电池组件的布置方式如下，如图12所示，即，一个太阳能电池组件组中包括4个在每行内由18个太阳能电池组件构成的太阳能电池组件，这18个太阳能电池组件组在两侧交错偏移100mm，所述的太阳能电池组件组交错布置，使布置在每隔一个太阳能电池组件组中的太阳能电池组件的正极或负极端子朝着两侧，这些太阳能电池组件组的太阳能电池组件，每18个太阳能电池组件通过互联电缆1207串联连接，形成4个串，即第一串1208，第二串1209，第三串1210和第四串1211。这些串中的每一个带有一对串电缆1204(正极串电缆和负极串电缆)。
在本实施例中，在房顶表面的屋脊附近的一个区域上提供有两个穿墙通孔1205，其中一个位于左侧，另一个位于右侧。正极串电缆和负极串电缆1204从第一和第三串1208和1210延伸，通过位于左侧的穿墙通孔1205引入建筑物内，正极串电缆和负极串电缆1204从第二和第四串1209和1211延伸，通过位于右侧的穿墙通孔1205引入建筑物内，被引入建筑物内部的串电缆与一个建筑物内的接线盒电气连接，由这个接线盒再电气连接到同样设在建筑物内的如前所述的转换器上。
如图12所示，在上述的串电缆的布线中，从相应的串延伸的正极串电缆和负极串电缆分别引入到一个没有太阳能电池组件的区域上，和在包括每一个太阳能电池组件的正极和负极端子盒之间。采用这种方式，不仅有效防止了正极串电缆和负极串电缆相互之间发生接触，而且能够防止串电缆与组件互联电缆之间的相互接触。
为了防止正极串电缆和负极串电缆1204在每一个穿墙通孔1205内相互接触，在每个穿墙通孔内，一个阻燃隔板1206由一个阻燃部件构成，例如石膏板，将隔板插入所述的通孔，形成一个由该隔板1206分隔的左和右两侧空腔。正极串电缆和负极串电缆1204分别通过任一个穿墙通孔1205的左和右两侧空腔之一和该穿墙通孔的其余空腔被引入建筑物内部。采用这种方式，有效防止了正极串电缆和负极串电缆在每一个穿墙通孔1205内相互之间发生接触。
此外，采用石膏板作为阻燃隔板1206，利用一个合适的切削刀可以容易地将其加工成所需的隔板1206形状，这种分隔部件例如上述石膏板，可以通过螺钉或铆钉固定在屋顶的底部，也可以利用某种粘结剂将其粘贴在屋顶的底部上。因此，上述隔板的制造成本低，而且易于制造。
实施例7
在本实施例中，根据实施例4所述的组件布置方案形成一个太阳能电池组件阵列，这种阵列构成了一个互联型太阳能发电系统，如图13所示，该系统能够为居民提供生活用电。
在图13中，标号1301是屋顶表面(一个可安装表面)，标号1302代表可安装区域。标号1303是串(太阳能电池组件串)，标号1304是太阳能电池组件阵列，标号1305是接线盒，标号1306是转换器，标号1307是配电操作盘，标号1308是负载，标号1309是用于切断电源的电度表，标号1310是用于计量消耗功率的电度表
如前所述，根据本发明，可以容易地在建筑物的屋顶表面上的可安装表面上形成太阳能电池组件阵列，这种布置安装方案具有很高的安全可靠性，正极和负极串电缆被以所要求的方式布线，在两个电缆之间不会发生电气短路故障，即使当该建筑物附近发生火灾的情况下，在其屋顶表面上安装的太阳能电池组件阵列的结构保证了其工作可靠性，仍然能够防止在电缆引线之间发生任何短路现象。
Claims (14)
1、一种太阳能电池组件阵列的安装结构，其中多个太阳能电池组件串被安装在一安装表面上，所述的多个太阳能电池组件串具有多个太阳能电池组件，一个将所述的多个太阳能电池组件电气连接的太阳能电池组件互联电缆，一个正极串电缆和一个负极串电缆，其特征在于，提供一个包括阻燃材料的非接触装置，使所述的正极串电缆和所述的负极串电缆之间不会发生相互接触，或使所述的太阳能电池组件互联电缆与所述的正极串电缆或/和所述的负极串电缆之间不会发生相互接触。
2、根据权利要求1的安装结构，其中所述的非接触装置包括一个阻燃管，该阻燃管被设置为所述的太阳能电池组件互联电缆、所述的正极串电缆和所述的负极串电缆中至少一个的至少一部分。
3、根据权利要求1的安装结构，其中所述的非接触装置包括一个阻燃管，该阻燃管安装在从所述的太阳能电池组件互联电缆、所述的正极串电缆和所述的负极串电缆中选出的两个电缆之间。
4、根据权利要求1的安装结构，其中所述的非接触装置包括一个放置在一个穿墙通孔内的阻燃分隔件，所述的正极串电缆和所述的负极串电缆从该穿墙通孔引入。
5、根据权利要求1的安装结构，其中所述的安装表面是屋顶表面。
6、根据权利要求1的安装结构，其中所述多个太阳能电池组件的每一个是建筑材料综合型太阳能电池组件。
7、根据权利要求6的安装结构，其中所述的建筑材料综合型太阳能电池组件是屋顶材料综合型太阳能电池组件。
8、一种太阳能电池组件阵列的安装方法，包括布置多个太阳能电池组件串在安装表面上，所述的多个太阳能电池组件串具有多个太阳能电池组件，一个将所述的多个太阳能电池组件电气连接的太阳能电池组件互联电缆，一个正极串电缆和一个负极串电缆，其特征在于，提供一个包括阻燃材料的非接触装置，使所述的正极串电缆和所述的负极串电缆之间不会发生相互接触，或使所述的太阳能电池组件互联电缆与所述的正极串电缆或/和所述的负极串电缆之间不会发生相互接触。
9、根据权利要求8的安装方法，其中提供一个阻燃管作为所述的非接触装置，该阻燃管被设置为所述的太阳能电池组件互联电缆、所述的正极串电缆和所述的负极串电缆中至少一个的至少一部分。
10、根据权利要求8的安装方法，其中提供一个阻燃管作为所述的非接触装置，该阻燃管安装在从所述的太阳能电池组件互联电缆、所述的正极串电缆和所述的负极串电缆中选出的两个电缆之间。
11、根据权利要求8的安装方法，其中提供一个放置在一个穿墙通孔内的阻燃分隔件作为所述的非接触装置，所述的正极串电缆和所述的负极串电缆从该穿墙通孔引入。
12、根据权利要求8的安装方法，其中所述的安装表面是屋顶表面。
13、根据权利要求8的安装方法，其中所述多个太阳能电池组件的每一个是建筑材料综合型太阳能电池组件。
14、根据权利要求13的安装方法，其中所述的建筑材料综合型太阳能电池组件是屋顶材料综合型太阳能电池组件。
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