配備有光伏裝置的面板的製作方法

2024-04-12 07:01:05

下述操作是已知的：給建築物的屋頂配備彼此電連接的一組光伏模塊，使得能夠生成電能。

光伏模塊由串聯連接的一組光伏單元形成。更具體地，所述單元布置成行，其中行彼此連接以形成一種摺疊帶。每個模塊在其外圍上具有彼此接近的、+輸出和-輸出形式的兩個電極。

在屋頂上的模塊裝配期間，尋求一方面使線纜的長度最小化，並且另一方面防止線纜形成幹擾能量生成的感應環。

為此，特別地根據CN103151409已知：如圖1所示地那樣對模塊進行「水平地」布線。在第一列，模塊(其電極位於上部)串聯連接。該列連接至由彼此串聯連接且其電極位於下部的模塊構成的上一列。這種類型的布線使得具有尺寸較小的感應環，但是其具有若干缺點：

-兩個連續的模塊在背面連接，這可能需要進入屋頂板(sous-toiture)；

-如果希望在屋頂安裝奇數數目的模塊的列，則布線變得更複雜並且需要大量線纜；

-線纜從屋頂的側面出來，這也要求進入屋頂板以將線纜連接至電網。

根據WO2011/144546，下述情況也是已知的：可以經由連接系統來對模塊進行布線，該連接系統允許在屋脊部將光伏設備連接至電子電力轉換器。然而，這種連接系統使兩個相鄰屋頂元件的電連接複雜。在光伏屋頂的安裝期間，裝配兩個縱向相鄰的面板之後、在該兩個面板電連接之前，必須手動地執行多個步驟。必須橫跨兩個相鄰面板放置盒子，在支撐件上安裝電導體，注入矽凝膠等。

本發明的目的在於通過提供一種配備有光伏裝置的建築物外部牆面面板來彌補上述問題，該建築物外部牆面面板通過使得在工地執行的操作最小化以及通過簡化剩餘操作來方便光伏屋頂的安裝。

為此，本發明的第一目的在於一種配備有由偶數數目的光伏模塊的行構成的光伏裝置的面板，行基本上平行於面板的一個縱向邊緣而排列，每行在其每個端部上包括電極，一個端部的電極的極性與另一個端部的電極的極性相反並且兩個相鄰行的極的極性相反，當電極為一個極性時其是公連接器的形式，且當電極為相反極性時其是母連接器的形式，並且公連接器和母連接器被布置成使得當上方面板的下橫向邊緣與下方面板的上橫向邊緣交疊時公連接器和母連接器彼此嵌合。

根據本發明的面板還可以包括單獨的或組合的以下可選擇的特徵：

-面板由成形金屬板製成；

-光伏模塊是膠合至面板的柔性帶；

-光伏模塊通過利用真空沉積方法連續沉積性質合適的層而直接實現在面板上；

-行彼此未電連接；

-行的長度相同並且它們的端部基本上平行於面板的橫向邊緣而排列。

本發明的第二目的在於根據本發明的面板的組件，通過將面板的縱向邊緣和/或面板的橫向邊緣進行邊緣交疊而使得面板並列以形成縱向方向上的光伏模塊。

本發明的第三目的在於一種可以連接至轉換器的電氣裝置，該電氣裝置包括沿著給定斜坡傾斜的根據本發明的組件，其中：

-在組件的斜坡的底部處，第一列的下端的電極電連接至第二列的下端的電極，等等；

-在給定列的兩個相鄰面板的邊緣交疊部分處，上方面板的每行的下端的電極連接至下方面板上的相反極性的相對電極；

-在頂部處，列的上端的電極以與在斜坡的底部處的連接類似的方式彼此連接，或連接至轉換器。

本發明的第四目的在於一種將沿著斜坡傾斜的根據本發明的組件的構成面板電連接至轉換器的方法，該方法包括下述步驟：

-在組件的斜坡的底部處，將第一列的下端的電極電連接至第二列的下端的電極，以此類推；

-在給定列的兩個相鄰面板的邊緣交疊部分處，將上方面板的每行的下端的電極連接至下方面板上的相反極性的相對電極；

-在頂部處，將列的上端的電極以與在斜坡的底部處的連接類似的方式彼此連接，或連接至轉換器。

通過閱讀以下描述，本發明的其他特性和優點將變得清晰。

通過參照附圖、閱讀旨在是說明性的而非限制性的以下描述，將更好地理解本發明，在附圖中：

圖1是根據現有技術的面板的組件的示意圖；

圖2是根據本發明的一個變體的面板的透視示意圖；

圖3是根據本發明的一個變體的面板的組件的示意圖；

圖4是根據本發明的一個變體的面板的組件的示意圖。

相同的附圖標記在每個附圖中表示相同的元素。

在整個文本中，面板表示具有平坦的形狀的元件，即它的厚度相比於它的其他維度較小。面板可以具有由單一材料或者複合組件構成的板或片的形式。在複合組件的情況下，面板是相同材料或不同材料的多個層的堆疊。所討論的材料主要可以是金屬材料、聚合物或甚至陶瓷。可以以非限制性示例的目的列舉一些金屬材料，如鋼、鋁、銅和鋅。面板優選地為金屬板。優選地，該金屬板由預先電鍍或者預先塗漆的鋼製成以保護它免受腐蝕。面板可以可選擇地在它的底面上發泡，從而構成夾心面板的外部牆面。

在本發明的框架中，面板將優選地藉助於任何已知成形方法預先成形，已知成形方法包括作為非限制性示例而列舉的摺疊、滾軋成形(profilage)、衝壓或模製。

這種成形特別將導致面板的表面上形成凸紋。在整個文本中，凸紋表示形成於面板表面的突起。，例如，凸紋可以是如在下述示例性實施方案的情況下的梯形形狀、或者是矩形形狀、波紋形狀、正弦形狀或甚至Ω形狀。凸紋包括上部中心部分和兩個側翼。

為了形成屋頂或立面，通過將面板的縱向邊緣和面板的橫向邊緣進行邊緣交疊來裝配面板並且通過緊固裝置(比如螺釘、釘子或鉚釘)將面板固定於建築物的支撐結構。

在整個文本中，光伏模塊表示能夠將太陽能轉換為電能的組件並且由將彼此間電連接的光伏單元與外界隔離的保護屏障來界定。

參照圖2，面板1主要由第一縱向邊緣2、至少部分地由光伏裝置覆蓋的中心部分3和第二縱向邊緣4構成。

光伏裝置由布置在面板上表面的、偶數數目的光伏模塊的行5構成。每行包括由光伏單元6的組件形成的至少一個光伏模塊。藉助於非限制性示例，它可以是以膠合至面板的中心部分的柔性帶的形式的模塊或者是通過使用真空沉積方法連續沉積性質合適的層而直接實現在面板的中心部分上的模塊。

在每個光伏模塊中，這些光伏單元的布置和組織不受限制。藉助於非限制性示例，這些單元可以被布置成在單列中一個位於另一個之下或者可以布置在多個列中，該多個列彼此連接以形成一種摺疊帶。優選地，以及為了方便通過真空沉積方法將光伏模塊直接實現在面板上，單元布置在單列中。

因此，光伏模塊的行5可以是單片的，換而言之，其以單獨一個部件製成，或者可以由端對端排列放置的多個光伏模塊構成。兩個連續的光伏模塊通過下述操作而端對端放置：在一個模塊的最後一個光伏單元和另一模塊的第一光伏單元之間建立電接觸，使得兩個單元串聯連接。

行基本上平行於面板的縱向邊緣而排列。優選地，行的長度相同並且它們的端部基本上平行於面板的橫向邊緣而排列以方便連接兩個相鄰面板的行。

如下文將要描述的，為了方便麵板的組件的布線，光伏裝置還具有以下特徵：

-偶數數目的行；

-每行在其每個端部上包括電極7，一個端部的電極的極性與另一個端部的電極的極性相反；

-兩個相鄰的行的電極的極性相反。

當面板安裝在建築物上時，面板上表面的電極的存在方便模塊彼此連接。不再需要進入屋頂板(sous-toiture)以進行布線。

優選地，面板的行彼此未電連接。行之間的電連接僅在面板如下文將要描述的裝配之後進行。這簡化了工廠中面板的製造並且使得可以使得根據裝配的特異性來在現場調整布線。

每行在其一個端部上包括用作第一電極的公連接器並且在其另一個端部上包括用作第二電極的母連接器，這兩個連接器被布置成使得當上方面板的下橫向邊緣與下方面板的上橫向邊緣交疊時，它們彼此嵌合。嵌合表示當兩個相鄰面板接合時公連接器的一部分插入母連接器的一部分，使得在該兩個面板裝配至屋頂的同時該兩個面板電連接，而不需要執行另外的步驟，比如作為例子的兩個電纜的手動連接。為此，公連接器的一部分具有與母連接器的一部分互補的形式。優選地，公連接器和母連接器的軸被調節成使得兩個面板容易靠近/接合。優選地，該軸垂直於面板而定向。這種類型的連接方便在建築物上裝配面板並且簡化了光伏設施的布線。

母連接器可以例如包括位於面板的下橫向邊緣處且包括母插頭的盒，該母插頭的軸垂直於面板而定向。在這種情況下，相應的公連接器包括軸垂直於面板而定向的、位於上橫向邊緣處的公插頭。在通過沿著垂直於下方面板而定向的軸平移來安裝上面板時，公連接器和母連接器彼此嵌合。

如下所述且如圖3所示的，根據本發明的面板優選地在工廠中製造，然後在裝配之前運輸至工地。一方面，在工廠中製造整個面板使得可以保證面板的質量以及其正常工作，並且另一方面，由於在單個步驟中安裝建築物的外部牆面和光伏組件而使在工地的裝配操作最小化。

優選地，每個用於給定組件的面板均具有第一行5，在該第一行5中的每個電極7具有與另一面板的第一行的相應極相同的極性。然而，面板的尺寸和面板的光伏模塊的行的數目可以變化。

在要被覆蓋的建築物的結構8上，第一面板1通過緊固裝置(比如螺釘、釘子或甚至鉚釘)來固定。優選地，面板定向成使得它的縱向邊緣在斜坡的方向上延伸。這種定向方便組件上的雨水排出並且保持組件的密封性。

然後，一個或更多個面板布置在第一面板周圍並且彼此裝配：

-通過將相鄰面板的橫向邊緣進行邊緣交疊而形成光伏模塊的列，使得上方面板的光伏模塊的行的下端的每個電極面向下方面板的行的上端的相反極性的電極；

-和/或通過將相鄰面板的縱向邊緣進行邊緣交疊來增加列的數目。

因此，光伏模塊的列被限定為光伏模塊的行在縱向方向上的並列。根據要被覆蓋的結構的形狀和局部限制(比如，存在例如窗戶、門或煙囪)，面板的列的長度可以變化。

以這種方式，通過形成多個光伏模塊的列9而實現面板的組件。因為每個面板配備有偶數數目的光伏模塊的行，所以列的數目為偶數。每列的光伏模塊的數目取決於在給定列中並列的面板的數目，因而其在不同的列之間是可以變化的。在面板不具有任何橫向邊緣的邊緣交疊的情況下，光伏模塊的列與光伏模塊的行是同一的。

每列在其每個端部上包括電極，一個端部的電極的極性與另一個端部的電極的極性相反並且兩個相鄰列的電極的極性相反。換而言之，每列在其下端處包括與該列的第一行的下端的電極同一的電極，並且每列在其上端處包括與該列的最後一行的上端的電極同一的相反極性的電極。面板的兩個相鄰行的極性相反，就兩個相鄰列而言也存在這種極性反向。

然後每個面板的光伏模塊的行5如下所述地那樣電連接。

在組件的斜坡10的底部處，第一列9的下端的電極7電連接至第二列的下端的電極，第三列的下端的電極電連接至第四列的下端的電極，以此類推。

實際上，這種電連接藉助於橫向連接器11而進行，比如，作為非限制性示例的柔性電纜或剛性電連接條。如果列的兩個端部的電極配備有公連接器和母連接器，則電纜或連接條延伸出相同的公連接器和母連接器，使得可以將列的端部的連接器連接至電纜或連接條。

橫向連接器11還可以包括二極體，該二極體定向為使得其阻斷從正電極向負電極的電流流過並且允許電流在相反方向上流過。必要時該二極體可以使有故障的行被短路掉。

在給定列的兩個相鄰面板的邊緣交疊部分12處，上方面板的每行的下端的電極連接至下方面板上的相反極性的相對電極，即連接至下面板的相應行的上端的電極。

實際上，如果在安裝面板的同時光伏模塊的行在其端部配備有公連接器和母連接器，則這種電連接通過將公連接器和母連接器彼此嵌合來簡單地進行。或者，該連接可以藉助於與上述橫向連接器類似的豎直連接器13來進行。

在頂部14處，根據轉換器的可接受的輸入電壓，列的上端的電極以與在斜坡的底部處的連接類似的方式彼此連接或連接至轉換器。該輸入電壓通過適應相互串聯連接的行的數目而調節。本領域技術人員將能夠根據具體情況來調整該連接原則。圖3圖示了在頂部的一種可能的連接類型。第一列的上電極連接至轉換器。第二列的上電極藉助於與在斜坡的底部處所使用的連接器類似的橫向連接器15連接至第三列的上電極。第四列的上電極以相同的方式連接至第五列的上電極。最後，第六列的上電極連接至轉換器電路。因此，前六列的n個光伏模塊串聯連接並且將等於它們的額定電壓的n倍的電壓傳送給轉換器。

然後使用相同的方法對接下來的行進行連接。

因此，在頂部進行朝向轉換器方向的線纜輸出，頂部容易進入，這方便其安裝，或者方便在維修時進入。

如圖3中示出的連接原則所示，偶數數目的行5以及因此的偶數數目的列9確保在不依靠沿著屋頂長度延伸的任何長電纜的情況下，可以在屋脊(頂部)處進行與轉換器的電連接。因此，非偶數數目的行將導致最後一列的下電極不能在屋脊處連接至轉換器，代價是要依靠在屋頂的整個高度上延伸的線纜。

使用根據本發明的面板在布線圖的設計中提供很大的靈活性。因而可以在屋頂發生變化(比如，作為例子的煙囪體、通風口、頂樓窗戶、門或檢查口)的情況下調整光伏設施的布線圖。如圖4所示，屋頂的變化16使得必須將兩個面板縱向斷開，然後這兩個面板中的每個僅具有單一一個光伏模塊的行。在布線方面，通過在屋頂變化的情況下簡單地安裝橫向連接器11可以容易地繞開屋頂的變化。

在面板的組件的第二示例性實施方案中，在斜坡的底部處和在頂部處連接模塊的方式可以顛倒，以使得線纜輸出位於斜坡的底部。

因此，由於在建築工地提供根據本發明的面板的半成品，所以非常容易將面板放置到位並且與此同時或在此之後連接光伏模塊。