[发明专利]集成太阳能电池屋面系统及制造方法

说明书

本申请要求2005年3月11日提交的美国临时专利申请60/661120的优先权。

技术领域

本发明涉及集成太阳能电池屋面系统(roofing system)，并且它的一个方面涉及集成太阳能电池屋面系统，包括柔性的屋面材料或膜，该屋面材料或膜的表面上集成地形成有多个刚性的太阳能电池电路或太阳能电池组，并且本发明还涉及制造该系统的方法，其中刚性太阳能电池组被相互分开，并且相互电连接，以使得该屋面材料可被折叠为扇性折叠包装，由此将刚性太阳能电池组一个堆叠在其他的顶部上，以助于系统的装运和安装。

背景技术

最近几年，在用于将太阳能直接转换为有用的电能的光伏电池或类似电池方面，已经有了相当的进步。典型地，多个这样的光伏电池被装入(encase)透明片(例如，玻璃、塑料等)和背衬材料片之间，从而形成具有易处理的尺寸(例如，21/2＇x 5’)的平的、矩形模块(有时也称为“层板”或“面板”)。

这是通常安装在现有建筑(例如，房屋、建筑物等)的屋顶上从而提供该建筑使用的全部或至少一部分电能的太阳能电池模块类型。现有建筑物的屋顶，无论是倾斜的或平的，通常由基板(例如，胶合盖板等)形成，而如本领域中将理解的，该基板又被覆盖以防水屋面材料(例如，木瓦、防水薄膜等)。为了安装太阳能电池模块，首先将支架或“支座(stand-off)”固定在屋面材料的顶端上，然后将该模块紧固在它们各自的支架上。在将该模块放置在适当的位置上后，现场用导线将它们电连接在一起，以完成屋顶上的太阳能电池阵列。

尽管在许多环境下，在现有的屋顶上使用各个太阳能模块的系统已经证明是成功的，但该系统的实际安装可能相对昂贵并且耗时。即，这类典型安装需要将多个支架(例如，导轨、“支座”等)安装在屋面材料的顶上。除了支架本身的成本以及在屋顶上适当地安装它们所需的劳动力以外，它们的附着通常需要多次穿透屋面材料，如果不当处理，则可能会不利地影响屋顶的防水材料完整性。而且，由于在该太阳能系统中通常使用多个模块，在将模块安装在屋顶上之后，必须将该模块相互电连接。由此可见，即使对于经过训练的技术工人来说这也是耗时的，因此实际上增加了系统的整个成本。

最近，已经提出了“集成太阳能屋面系统”，以解决许多与安装有关的问题。基本上，该系统包括在柔性的屋面材料片上安装多个柔性的太阳能模块(例如，美国专利4860509；美国专利54825691；和PCT公开WO 2004/066324 A2)，其中，该屋面材料作为用于屋顶的主要防水层。通过在制造时将多个柔性模块附着在柔性屋面材料片上，在组装系统的同时，可在工厂中将这些模块通过导线电连接在一起。由于在将该屋面材料布置在屋顶上时，可以将多个模块放置到位，从而在现场提供了更好的质量控制并且节省了大量的安装时间。

而且，由于模块自身的外表面(例如，柔性、透明的塑料片或类似物)、它们自身和其上安装模块的屋面材料都是柔性的，因此整个集成的太阳能电池屋面系统可以卷起来以用于运输，并且然后展开以用于安装。由于在展开系统利用柔性屋面材料自身来为屋顶提供主要防水层时，可一次将数个电连接的模块直接安装在屋顶的基板(例如，胶合板)上，这也节省了时间。即，该屋面材料代替了通常屋顶所需的木瓦、薄片或类似物。如果需要比单辊集成屋面系统中所包含的更多的模块，则可以通过交迭相邻辊的各边缘并且将相邻模块电连接，来安装附加的辊。

尽管这些方法在屋顶上的各个太阳能电池模块的安装上节省了大量时间，但是对于该模块，使用柔性外层这本身将产生问题。例如，当为了运输而将集成系统紧紧的卷起或为了安装而展开时，相对柔软的外层(例如，透明塑料薄片)可能被擦伤甚至损坏，或者在安装后被碎屑的运动磨损。而且，柔性塑料外层可吸收湿气，或者在长期使用后将变得褪色等，这可能不利地影响该模块的效率。而且，如果在其工作寿命期间柔性的塑料层变脏，这将带来清洁问题。