可展开的太阳面板系统技术方案

本发明专利技术涉及可展开的太阳面板系统。具体而言，一种可展开的太阳面板系统(300)包括在装运到安装地点(400)之前机械和电性地相互联接的多个太阳电池面板(200)，其以层叠布置折叠在包装容器(330)内以便装运至安装地点，且然后在安装地点的安装期间打开而以期望的倾斜角(A1，A2)展开该太阳电池面板(200)。在一个实施例中，太阳电池面板(200)使用诸如铰链支架(304)和铰链销钉(306)的铰链组件(301)机械地相互联接。各太阳电池面板系统(200)均使用系列串线(316)电性地相互联接。该系列串线(316)可电性地联接到DC-DC转换器(314)和/或DC-AC逆变器(318)上。

【技术实现步骤摘要】

本 专利技术涉及太阳电池面板(或称为太阳电池板)的安装，并且具体地涉及一种将太阳电池面板安装在诸如商业建筑物房顶等的低斜度表面上的系统及方法。
技术介绍
目前，全世界存在大约110亿平方米的商业房顶表面可用。即使将这种潜力开发出很小一部分也将对世界能源需求产生重大的影响。在通常没有或具有低斜度的商业建筑物屋顶上，采用专用子结构将模块以期望的倾斜角进行安装，这将附加的重量加至屋顶上。在现有住宅建筑物上安装太阳能装置阵列 (solar array) 一般不会造成附加重量的问题，因为典型的住宅子结构构建成针对大雪且能够支承框架式太阳能模块和安装结构。然而，当在商业建筑物上工作时，绝对重要的是对将更多重量加至屋顶上应要小心地评估，尤其是在遇到老旧和/或轻质框架或木质农业建筑物时。此外，许多住宅和商业建筑物，尤其是美国西部和南部，并未设计成用以应对积雪加载且在结构上较为脆弱。许多仓库和大型箱式商店并未配备为用以应对重型太阳能系统。这些附加重量负载可能相当大。例如，用于将框架式模块安装在商业屋顶上的方法为通过使用塑料檐槽(trough)，这些塑料檐槽填充有砾石或等同物以将太阳能装置阵列固定到屋顶上。该技术可用来以便避免因用以固定安装结构的钻孔而对屋顶造成破坏。利用此类系统，可达到直至300kg/m2的附加重量，这需要由现有的屋顶结构来支承。此外，在附加构件安装在屋顶上时，几乎总是会出现附加的风负载。即使太阳能模块平行地安装到屋顶上，边缘也会暴露于风中，且会引入显著的负载到屋顶结构中。观察升高的安装在商业建筑物平屋顶上的PV系统时，对建筑物静态的影响最为明显。由于PV模块升高，则它们像帆一样操作和俘获风。引入建筑物结构中的最终产生的应力取决于建筑物的高度和平均局部风速并根据建筑法规和标准确定，其中，符合这些建筑法规和标准需要对建筑物进行静态地分析。为了满足房顶风力加载要求，常规平的太阳面板通常必须利用或昂贵、重型的安装器件或压载物来固定到屋顶或建筑结构上，这对于屋顶修护(如果需要的话)等而言难以安装和移除。已经进行了一些尝试以通过简单地将粘合剂应用于太阳面板而然后将它们安装到屋顶上来消除重型的安装器件。此外，重型的有压载物的PV系统会破坏薄膜屋顶(或防水屋顶)，因为系统拖拽经过屋顶或对屋顶压缩。结合倾斜的需要，最终产生的安装系统需要在人工、器件、设计以及其它系统成本平衡方面进行大量投入。
技术实现思路
专利技术人已认识到，不需要昂贵托架系统的轻质、挠性PV模块将导致产生最低的安装成本，尤其是对于低斜度的商业屋顶而言。专利技术人还认识到，以大约2至5度的倾斜角安装在低斜度屋顶上且不会自遮蔽的 PV模块提供了最高的单位面积功率产额。 根据本专利技术，与安装常规太阳电池面板相关的成本和复杂性通过一种太阳电池系统降低，该太阳电池系统包括多个太阳电池面板，这些太阳电池面板在装运之前机械且电性地相互联接，同时能够在装运期间以层叠布置折叠到包装容器内，而在安装期间则在安装地点无需常规重型安装系统的情况下以期望的倾斜角扩张和展开。附图说明图Ia及图Ib为保持在晶片框架(或晶圆框架，wafer frame)内的一组条片形太阳电池的示意性透视图，其四分之一已经移除，以便观察条片的一半；图2为包括在挠性背板上的带接片的模块子组件的太阳电池面板的一部分的顶平面视图；图3为图2中的太阳电池面板的截面侧视图；图4为根据本专利技术实施例的可展开的太阳面板系统的透视图；图5(a)至图5(d)为根据本专利技术实施例的将可展开的太阳面板系统安装到诸如屋顶的结构上的方法的放大透视图；图6为根据本专利技术的备选实施例的将可展开的太阳面板系统安装到屋顶上的方法的放大透视图；图7为根据本专利技术实施例的图4中的可展开的太阳面板系统的透视图，其中，各太阳电池面板均具有DC-DC转换器，该转换器连接到系列串线(series string)上，以在装运之前将各太阳电池面板电性地联接在一起；图8为根据本专利技术的备选实施例的图4中的可展开的太阳面板系统的透视图，该系统具有单个DC-DC转换器和太阳能电网互连接口(组合器带)，以在装运之前电性地联接到各太阳电池面板上；图9示出了根据本专利技术的方法的可展开的太阳面板系统的安装；以及图10为安装在低斜度商业屋顶上的本专利技术的可展开的太阳面板系统的透视图。零件清单10硅晶片12 开口14条片(太阳电池)16晶片框架18 边缘20 面22 端部100带接片的子组件102 轨道(track)104传导部分106传导粘合剂108 背板110 传导接片(tab) 200太阳电池面板(PV模块)202光学盖板204 封壳206粘合剂208子组件基底210反射材料300可展开的太阳面板系统301铰链组件302框架部件304铰链支架305 穿孔306铰链销钉308安装通道(或槽道，channel)308a基座部分308b安装部分310 开孔311紧固部件313支脚部件314DC-DC 转换器315 开孔316系列串线317紧固部件318DC-AC 逆变器326电网互连接口328 连接导线(harness)330包装容器400 屋顶Al 第一角A2 第二角具体实施例方式尽管本专利技术的原理可应用于基于不同半导体的PV模块，但随后的描述应用于一种独特类型的PV模块，其基于很薄的长形太阳电池，该电池也为双面的，并产生半挠性至挠性的模块组件。存在可制造长形太阳电池的公知工艺。如本文所用，用语〃长形太阳电池〃是指大致平行六面体形式且由于其长度显著大于其宽度(通常为数十至数百倍大)而具有较高长宽比的太阳电池。长形太阳电池的厚度对于本专利技术而言在很大程度上并不重要，但通常为电池宽度的四分之一至一百分之一。太阳电池的长度和宽度限定了用于发电的最大可用活性(或有效)表面面 积(太阳电池的活性"面"或"多个面")，而太阳电池的长度和厚度则限定了电池在光学上非活性的表面或"边缘"。典型的长形太阳电池为10至120mm 长、0. 5至5mm宽，以及35至80微米厚。例如，国际专利申请公布No. W002/45143描述了一种由单个标准硅晶片制造大量薄(大致< 150微米)的长形硅基底，其中，最终产生的较薄长形基底的数目和尺寸使得总的可用表面面积大于原硅晶片的表面面积。这是通过以下方式来实现的，即将垂直于原晶片表面的至少一个新形成的表面用作各长形基底的活性表面或可用表面，以及将产生的长形基底和在这些基底之间移除的材料两者的晶片平面中较短的尺寸选择为尽可能小。此种长形基底也称为〃条片基底〃。用词〃 SLIVER"是Origin EnergySolar Pty Ltd的注册商标(澳大利亚登记号933476)。W002/45143还描述了用于在条片基底上形成太阳电池(称为"条片太阳电池")的过程。然而，用词"条片"通常是指条片基底，其可结合或不结合一个或多个太阳电池。一般而言，长形的太阳电池可为使用基本上任何太阳电池制造工艺而形成在长形基底上的单晶太阳电池。如图Ia及图Ib中所示，长形基底优选通过加工(优选通过非均质湿法化学侵蚀)完全穿过硅晶片10的一系列平行的长形矩形槽口或开口 12以分批工艺形成，以便在开口 12之间限定对应的一系列平行的长形平行六面体基底或硅"条片"14。 槽口 12的长度小本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种可展开的太阳面板系统（３００），包括在装运到安装地点（４００）之前机械和电性地相互联接的多个太阳电池面板（２００），所述多个太阳电池面板（２００）能够以层叠布置折叠到包装容器（３３０）内以便装运到所述安装地点，以及在所述安装地点安装所述太阳面板系统期间以期望的倾斜角（Ａ１，Ａ２）打开。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：C·S·科曼，N·A·约翰逊，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US