[发明专利]光伏模块和安装系统

说明书

交叉引用

本申请要求2011年1月10日提交的美国临时专利申请号61/460,830和2011年7月15日提交的美国临时专利申请号61/508,596的权益，所述申请通过引用全部并入本文。

发明背景

至少某些当前的光伏(PV)模块利用了用低铁钢化玻璃顶板、TPE(聚酯，EVA)背板、挤出铝框架和带有连接到相邻模块的电缆的接线盒包封的晶体硅电池。尽管这种模块构造是硅电池的工业标准，但对于薄膜太阳能电池来说，成本最低的模块设计是带有一个或多个接线盒及电缆的无框玻璃-玻璃包封。这种设计由First Solar为它们的CdTe薄膜太阳能模块开创，并且已被一些薄膜铜铟镓二硒(CIGS)和无定形硅太阳能电池的制造商采用。玻璃-玻璃结构提供了取消铝框所需的刚性，同时钠钙玻璃背板与含有的柔性背板相比是成本较低的部件。玻璃-玻璃无框包封的显著缺点是所添加的额外玻璃面板的重量。因此，较廉价的玻璃-玻璃模块比相等重量的有框玻璃-TPE模块小。对于给定尺寸的完整系统来说，较小的模块需要更多的安装硬件和额外的安装劳动。此外，较大模块的几何形状提供了较低的由无活性的周边密封引起的孔隙面积损失百分率，并且接线盒的成本由较多的发电量分摊。

由于硅电池可能是易碎的，并且在断裂之前可能经受非常小的挠曲，因此模块一般提供在带有挤出的铝通道的框架中以帮助提供经受风负荷和其他环境和操作问题所需的结构完整性。然而，这样的框架可能是笨重的，从材料观点和加工观点两方面都引起制造成本增加以及与运输具有框架的PV模块到预定位置相关的成本增加。

发明概述

本发明认识到对改进的光伏(PV)模块的需求，包括被构造成除帮助降低或最小化与储存、运输和安装PV模块相关的成本以外，帮助降低或最小化材料和加工成本的PV模块。

本发明提供了比目前的PV模块重量轻且为刚性的PV模块。在某些实施方式中，除降低或最小化与储存、运输和安装PV模块相关的成本之外，描述的PV模块帮助降低或最小化与PV模块制造相关的加工成本。本发明提供的PV模块可以以较大的轻量模块形式实现玻璃-玻璃无框模块的经济性。

在某些实施方式中，PV模块提供了帮助降低材料和制造成本的接线盒、电缆组件和汇流条(bass bar)，同时也简化安装并降低与将模块互连以形成PV阵列相关的成本。在某些情况下，在一些当前PV中存在的复杂的接线盒可以用本文提供的汇流条代替，这可以使与PV模块安装相关的更大部分的劳动从现场转移到工厂。

本发明的一个方面提供了一种PV模块，其包含a)光学透明材料层；b)与所述光学透明材料层相邻的光伏电池，所述光伏电池被配置成在暴露于光时产生电；c)与所述光伏电池相邻的介电层；d)与所述介电层相邻的金属箔，所述金属箔用于提供湿汽屏障；e)与所述金属箔相邻的支撑元件；f)所述光学透明材料层与所述金属箔之间的边封；以及g)与所述光伏电池电连通的电连接元件，所述电连接元件用于将所述光伏电池与电汇流条电偶合。在一种实施方式中，所述支撑元件包含采取蜂窝构型的通孔。在另一种实施方式中，所述电连接元件包含用于与可移除汇流条结合元件匹配的电源插脚(prong)。在另一种实施方式中，所述光伏电池是薄膜光伏电池。在另一种实施方式中，所述光伏电池包含铜铟镓二硒。在另一种实施方式中，所述介电层包括聚对苯二甲酸乙二醇酯。在另一种实施方式中，所述金属箔包括铝。在另一种实施方式中，所述支撑元件由聚合材料形成。在另一种实施方式中，所述聚合材料是聚苯乙烯。在另一种实施方式中，所述支撑元件是由聚苯乙烯模制的聚苯乙烯蜂窝结构。在另一种实施方式中，所述支撑元件包括带有对流热通风孔的薄背板。在另一种实施方式中，所述电连接元件被布置成与所述支撑元件的边缘相邻。在另一种实施方式中，所述电连接元件具有阴性构造(female configuration)。在另一种实施方式中，所述电连接元件具有阳性构造(male configuration)。在另一种实施方式中，所述光学透明材料层由钢化玻璃形成。在另一种实施方式中，所述钢化玻璃具有低的铁含量。在另一种实施方式中，所述光学透明材料层由透明柔性防潮板形成。