太陽能模塊和太陽能模塊框架的製作方法

2023-09-13 04:39:15

本發明涉及一種太陽能模塊和太陽能模塊框架。通常，太陽能模塊具有呈層壓板形式的太陽能模塊層壓件和太陽能模塊框架，其中層壓板具有前側和後側。太陽能模塊框架用於增加太陽能模塊的穩定性，以增強對太陽能模塊層壓件的邊界的保護並且允許更容易地安裝太陽能模塊，例如在屋頂梁結構上安裝太陽能模塊。

背景技術：

通常，所採用的層壓板設計為具有太陽能電池層系統的玻璃板，其中太陽能電池彼此電連接並且以耐候性(weatherproof)方式持久地封裝。太陽能模塊層壓件具有玻璃面板，在玻璃面板上彼此電連接的太陽能電池以所謂的串來布置，其由耐用的耐候性塑料箔來掩蓋。玻璃板形成太陽能模塊層壓件的前側，而耐候性塑料箔形成太陽能模塊層壓的後側。

在本發明的範圍內，將不屬於框架結構的玻璃面板、太陽能電池串、嵌入聚合物和耐候性塑料箔的層壓層結構稱為太陽能模塊層壓件。太陽能模塊層壓件與由框架型材形成的太陽能模塊框架的組合稱為太陽能模塊。術語太陽能模塊和術語太陽能模塊層壓件之間的區別在於，太陽能模塊與太陽能模塊層壓件相比還具有作為太陽能模塊框架的框架結構，並且如果需要，還具有用於膠合和夾緊框架結構至太陽能模塊層壓件的粘合裝置和/或夾緊裝置或其它緊固和/或連接裝置。

例如，尚未公開的DE 10 2015 103 712描述了一種具有太陽能模塊框架的太陽能模塊。該太陽能模塊框架具有通過角連接件彼此連接的4個框架型材。框架型材通過90°的切割角連接，並且面覆蓋元件用於覆蓋框架型材的暴露端。由於多個部件的原因，造成材料成本高，並且生產步驟耗時且昂貴。進一步地，諸如面覆蓋元件和角連接件的附加元件會增加太陽能模塊和太陽能模塊框架的重量。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種太陽能模塊和太陽能模塊框架，其更容易構建並且在生產中更具成本效益。

根據本發明，本發明目的通過具有權利要求1所述的特徵的太陽能模塊以及具有權利要求8所述的特徵的太陽能模塊框架來實現。本發明的有利的改進和實施例產生於從屬權利要求。

本發明涉及一種太陽能模塊，該太陽能模塊具有太陽能模塊層壓件和矩形太陽能模塊框架，其中矩形太陽能模塊框架支撐太陽能模塊層壓件並且由各自成對地彼此連接成角連接的框架型材組裝而成，其中，至少一個角連接通過藉助於折板將框架型材的第一框架型材連接到框架型材的相鄰的第二框架型材而形成。優選地，角連接設計在太陽能模塊框架的框架拐角處。優選地，太陽能模塊框架由三個、四個或更多個框架型材組裝而成。

該太陽能模塊通過優化設計在各自的框架型材側的型材橫截面而具有增加的模塊剛度。進一步地，由於省略了諸如角連接件的材料，因此可以節省材料成本。此外，太陽能模塊可以容易的方式製造，因為其製造的工序很少。因此，安裝工作量少。而且，太陽能模塊框架可具有不同的型材橫截面，該型材橫截面具有不同材料壁厚。優化框架的幾何結構。

太陽能模塊框架的材料可以為鋁或優選地，可以為鋼。進一步地，通過使用鋼來代替鋁可以節省成本。而且，通過這進一步增強了模塊剛度。

優選地，框架型材以細長的方式來設計。優選地，折板分別設計在第一或第二框架型材的端部，並且優選地分別垂直或基本垂直於第一或第二框架型材的縱向伸長延伸。太陽能模塊具有低的材料成本和生產成本。

角連接可以設計在第一框架型材的端部和/或第二框架型材的端部。特別地，這意味著角連接也可以設計在第二框架型材的中心區域。在這種情況下，第一框架型材和第二框架型材形成T形連接。如果太陽能模塊框架僅由三個框架型材組裝而成，則它可以具有H形，其中中間框架型材分別與另外兩個框架型材形成角連接。即使太陽能模塊框架由4個框架型材組裝而成，彼此平行的一個或兩個框架型材可分別相對於太陽能模塊的外輪廓或框架邊界向內偏移，或者相對於太陽能模塊層壓件的相應邊界向內偏移，並在極端情況下形成H形太陽能模塊框架。

因此，太陽能模塊框架的框架型材可以彼此連接達到總數為兩個、三個、四個或更多個角連接。在此，如果折板僅分配給在各自的角連接中的第一框架型材時，則一個單個的框架型材可以同時形成第一角連接的第一框架型材和第二角連接的第一框架型材。在這種情況下，該框架型材在兩端具有折板。可替換地，一個單個框架型材可以形成第一角連接的第一框架型材和形成第二角連接的第二框架型材。在這種情況下，該框架型材僅在其一端具有折板。

如前所述說明，太陽能模塊層壓件可以是所謂的玻璃-塑料層壓件，其在前側由玻璃面板封裝，而在後側由塑料箔封裝。可替換地，其可以是玻璃-玻璃層壓件，其中太陽能電池或太陽能電池串分別被封裝在前側玻璃面板或玻璃板與後側玻璃面板或玻璃板之間，其中太陽能電池在此再嵌入於聚合物中。

優選地，太陽能模塊框架圍繞太陽能模塊層壓件。特別地，太陽能模塊框架可以部分地圍繞太陽能模塊層壓件，例如通過由相應的框架型材部分地或完全地覆蓋太陽能模塊層壓件的兩個或更多邊界。優選地，太陽能模塊框架完全圍繞太陽能模塊層壓件。這意味著太陽能模塊層壓件的所有邊界由相應的框架型材覆蓋，使得太陽能模塊框架完全地框住太陽能模塊層壓件。優選地，框架型材設計為沿層壓板的邊界延伸的細長框架型材。多個框架型材可以沿著邊界彼此連接。優選地，在層壓板的拐角處連接到相鄰的第二框架型材的第一框架型材沿邊界延伸。可替換地，角連接也可以設計在太陽能模塊層壓件下方的區域中。優選地，太陽能模塊層壓件設計為矩形，一個框架型材分別沿層壓板的邊界延伸，並且通過各自的折板在層壓板的拐角處連接到相鄰的框架型材。

如果太陽能模塊層壓件是矩形而不是正方形，則太陽能模塊層壓件具有兩個縱向邊和兩個橫向邊。如果太陽能模塊層壓件具有作為縱向邊的兩個長邊和作為橫向邊的兩個短邊，其中術語「短」和「長」以彼此相對的方式使用，則它被兩個短的和兩個長的框架型材所圍繞。短的框架型材可以是第一框架型材，而長的框架型材可以是第二框架型材，或反之亦然。

優選地，所有的4個角連接均通過折板來設計。在優選實施例中，在每個框架型材的一個各自端處設計一個各自的折板，而每個框架型材的另一端是無折板的，即，沒有折板。可替換地且優選地，第一框架型材在兩端分別具有折板，而第二相鄰框架型材設計為無折板，相鄰第二框架型材的第三框架型材分別在兩端具有折板，而相鄰第一和第三框架型材的第四框架型材再次設計為無折板。

在優選實施例中，第一框架型材和/或第二框架型材部分地或完全地包圍太陽能模塊層壓件的邊界。當在橫截面中觀察時，第一和/或第二框架型材具有用於接收層壓板的接收部分。例如，接收部分設計為兩個突起，該兩個突起在層壓板的方向上延伸並且彼此間隔開以使層壓板安裝於該兩個突起之間，且該兩個突起沿層壓板的邊緣區域和邊界延伸。當在橫截面中觀察時，接收部分設計為U形，並且通過由連接部連接且彼此相對的兩個突起形成。它們部分地或者完全地與太陽能模塊層壓件的邊界膠合和/或夾緊在一起，使得太陽能模塊框架沿其邊界包圍太陽能模塊層壓件。

優選地，相鄰框架型材的接收部分，即，如果第一和第二框架型材具有接收元件的話，則彼此齊平地布置。在該實施例中，通過框架結構，增加太陽能模塊層壓件的穩定性和扭轉剛度，和/或創造安裝可能性，和/或保證了太陽能模塊層壓件的邊界保護。

優選地，第一框架型材具有U形或S形型材橫截面。可替換地或此外，第二框架型材優選地具有U形或S形型材橫截面。更優選地，第一框架型材具有U形型材橫截面。可替換地或此外，第二框架型材具有U形型材橫截面。優選地，太陽能模塊框架具有第一S形框架型材和第二S形框架型材。可替換地且優選地，太陽能模塊框架具有第一(或第二)S形框架型材和第二(或第一)U形框架型材。優選地，U形框架型材不具有用於包圍太陽能模塊層壓件的U形接收部分，而是U形型材橫截面設計為通過抵靠在U形框架型材上來支撐太陽能模塊層壓件。在上一個情況下，太陽能模塊層壓件可以與U形框架型材的支承表面膠合在一起。

優選地，S形框架型材以這樣的方式設計，使得其具有U形接收部分、所謂的層壓件凹口、和進一步的U形部分，其中太陽能模塊層壓件優選地粘合在層壓件凹口中，其中突起是U形接收部分的一部分，並且同時也是進一步的U形部分的一部分，即，U形接收部分和進一步的U形部分呈現為設計在相對方向上的兩個U形部分，且共享U形接收部分的上述突起，從而設計為S形。

如果第一框架型材具有S形型材橫截面及第二框架型材具有U形型材橫截面，則垂直於U形框架型材的縱向方向延伸的U形型材橫截面高度，基本上等於或等於與垂直於S形框架型材縱向方向延伸的S形型材橫截面的進一步的U形部分的高度。因此，太陽能模塊層壓件可以/是通過S形型材橫截面的U形接收部分以抵靠方式和以包圍方式布置在U形型材橫截面上，使得太陽能模塊層壓件由太陽能模塊框架以穩定的方式框住，而不必採用膠合的方式。

在優選實施例中，折板沿平行於第二框架型材的縱向方向的折板平面延伸，並且抵靠在位於折板平面中的第二框架型材的表面上。例如，折板的尺寸可以根據第二框架型材的U形型材橫截面或S形型材橫截面的U形部分的高度來設計，使得折板以配合(fitting)的方式固定至第二框架型材表面。

優選地，折板抵靠在面向太陽能模塊層壓件的第二框架型材的內表面上。可替換地，折板抵靠在背向太陽能模塊層壓件的第二框架型材的外表面上。

第一框架型材一體製成，或由來自彎曲的金屬帶或金屬板的若干個件製成。進一步地，作為金屬帶或金屬板的主要部分(integral part)的折板是從平行於第一框架型材的縱向方向的平面彎出的。優選地，折板以垂直於平行於第一框架型材的縱向方向的平面的方式彎曲。通過這種配置，太陽能模塊進一步地保持成本效益並且只有很少的待組裝的部件。

在優選實施例中，折板通過正性材料、形狀配合和/或摩擦連接來連接至第二框架型材。用語「正性材料連接」意思是連接的配對件通過原子或分子力保持在一起。它呈現為只能通過破壞連接而分離的不可拆卸的連接。正性材料連接的示例是粘合連接、釺焊(solder)連接或熔焊(welding)連接。通過至少兩個連接配合件彼此接合而形成形狀配合連接。在摩擦連接的情況下，連接配合件通過力閉合而彼此連接。通過力例如壓縮力或摩擦力的力傳遞產生摩擦連接。通過作用力來確保摩擦連接的內聚力。形狀配合或摩擦連接的示例分別是鉚釘連接、螺紋連接、鉗彎連接及其它類似連接等。

進一步地，本發明涉及一種太陽能模塊框架，該太陽能模塊框架設計為支撐太陽能模塊層壓件並且由在框架拐角處分別成對地彼此連接成角連接的4個框架型材組裝而成，其中，至少一個角連接通過藉助於折板將4個框架型材的第一框架型材連接到4個框架型材的相鄰的第二框架型材而形成。與實際的模塊框架相比，太陽能模塊框架具有低的材料成本和生產成本。在可生產性和模塊要求方面對框架幾何結構進行了優化。關於已描述的太陽能模塊的太陽能模塊框架的實施例和優點，將必要的變更應用至太陽能模塊框架。

附圖說明

本發明的進一步的特徵和優點通過以下描述的附圖參考示例性實施例來說明，其中：

圖1是根據實施例的太陽能模塊框架上的部分外側視示意圖；

圖2是如圖1所示的部分太陽能模塊框架的部分內側視示意圖；

圖3是根據另一實施例的太陽能模塊框架的部分外側視示意圖；

圖4是如圖3所示的部分太陽能模塊框架的部分內側視示意圖；

圖5a至5c和6a至6c各自是根據不同實施例的太陽能模塊框架的平面示意圖；

圖7是根據進一步的實施例的太陽能模塊框架的部分內側視示意圖；以及

圖8a和8b是根據具有向內偏移的框架型材的進一步的實施例的太陽能模塊框架的平面示意圖。

具體實施方式

圖1示出了根據實施例的太陽能模塊框架上的部分外側視示意圖。外側視示意圖從一側側向地示出了太陽能模塊框架的角連接10。太陽能模塊框架具有若干個框架部件，其中示出了兩個框架部件，即，第一框架型材1和第二框架型材2，它們布置為相鄰並且通過角連接10彼此連接。第一框架型材1和第二框架型材2以細長的方式設計，並且每個具有S形型材橫截面。第一框架型材1具有用於接收太陽能模塊層壓件(未示出)的接收部分11，以及第二框架型材2具有用於接收太陽能模塊層壓件的接收部分21，接收部分11和21以齊平的方式彼此布置。接收部分11和21各自具有用於分別接收太陽能模塊層壓件的突起11a和21a以及分別在至太陽能模塊層壓件的方向上從第一框架型材1或第二框架型材2的後壁40延伸的進一步的突起11b或21b，以使得部分後壁40和突起11a和11b或21a和21b分別在邊緣區域和邊界處以U形包圍太陽能模塊層壓件。

圖2示出了如圖1所示的部分太陽能模塊框架的部分內側視示意圖。角連接10通過藉助於折板(flap)3將第一框架型材1連接至相鄰的第二框架型材2而形成。折板3沿著平行於第二框架型材2的縱向方向L的折板平面(未示出)延伸。折板3抵靠在位於折板平面中並面向太陽能模塊層壓件(未示出)的第二框架型材2的內表面(未示出)上。第一框架型材1由一體彎曲的金屬帶製成，其中作為金屬帶的主要部分的折板3是從平行於第二框架型材2的縱向方向L的平面中彎出的。折板3通過正性(positive)材料連接件(未示出)，例如膠合物，而連接至第二框架型材2上。

圖3示出了根據另一實施例的太陽能模塊框架上的部分外側視示意圖。除了第一框架型材具有U形型材橫截面和無接收部分之外，如圖3所示的實施例對應於如圖1所示的實施例。太陽能模塊層壓件(未示出)可以這樣的方式布置在太陽能模塊框架中，使得其抵靠(rest on)在第一框架型材1上並且被第二框架型材的U形接收部分21所包圍。

圖4示出了如圖3所示的部分太陽能模塊框架的部分內側視示意圖。除了第一框架型材具有U形型材橫截面和無接收部分之外，如圖4所示的實施例對應於如圖2所示的實施例。

圖5a至5c和6a至6c各自示出了根據不同實施例的太陽能模塊框架的平面圖。這些圖中所示的每個太陽能模塊框架4由4個框架型材，即上框架型材41、右框架型材42、下框架型材43和左框架型材44組裝而成。所示的每個太陽能模塊框架4設計為矩形，其中上框架型材41和下框架型材43都設計為比右框架型材42和左框架型材44短。框架型材41、42、43、44分別在框架拐角處成對地彼此連接成角連接10，其中角連接10由通過折板3將4個框架型材41、42、43、44中的一個連接至框架型材41、42、43、44相鄰的框架型材的連接而形成，其中折板3沿平行於相鄰框架型材41、42、43、44的縱向方向(未示出)的折板平面(未示出)延伸，並且抵靠在位於折板平面中的相鄰的框架型材41、42、43、44的表面上。

如圖5a所示的太陽能模塊框架具有框架型材41、42、43、44，每個框架型材具有折板3。每個折板3抵靠在面向由太陽能模塊框架4圍繞的太陽能模塊層壓件(未示出)的相鄰框架型材41、42、43、44的內表面上。

如圖5b所示的太陽能模塊框架4對應於如圖5a所示的太陽能模塊框架，除了上框架型材41和下框架型材43分別不具有折板3，即，無折板，並且右框架型材42和左框架型材44分別具有兩個折板3，所有這些折板都是抵靠在面向由太陽能模塊框架4圍繞的太陽能模塊層壓件(未示出)的相鄰框架型材41、43的內表面上。

如圖5c所示的太陽能模塊框架4對應於如圖5a所示的太陽能模塊框架，除了右框架型材42和左框架型材44分別不具有折板3，即，無折板，而且上框架型材41和下框架型材43分別具有兩個折板3，所有這些折板都是抵靠在面向由太陽能模塊框架4圍繞的太陽能模塊層壓件(未示出)的相鄰框架型材42、44的內表面上。

如圖6a所示的太陽能模塊框架4對應於圖5a所示的太陽能模塊框架，除了每個框架型材41、42、43、44的各自的折板3抵靠在背向由太陽能模塊框架4圍繞的太陽能模塊層壓件(未示出)的相鄰框架型材41、42、43、44的外表面上。

如圖6b所示的太陽能模塊框架4對應於圖5b所示的太陽能模塊框架，除了每個框架型材41、42、43、44的各自的折板3抵靠在背向由太陽能模塊框架4圍繞的太陽能模塊層壓件(未示出)的相鄰框架型材41、42、43、44的外表面上。

如圖6c所示的太陽能模塊框架4對應於圖5c所示的太陽能模塊框架，除了每個框架型材41、42、43、44的各自的折板3抵靠在背向由太陽能模塊框架4包圍的太陽能模塊層壓件(未示出)的相鄰框架型材41、42、43、44的外表面上。

圖7示出了根據進一步的實施例的太陽能模塊框架的部分內側視示意圖。如圖7所示的太陽能模塊框架4對應於如圖4所示的太陽能模塊框架，除了第一框架型材1的折板3分別通過形狀配合或摩擦連接而連接至第二框架型材2。每個連接5呈現由鉗彎(clinch)工藝形成的圓形點。可替換地，連接部5也可以設計為平接頭(未示出)。

圖8a示出了由4個框架型材41、42、43、44製成的太陽能框架模塊4，4個框架型材通過角連接彼此成對地連接。正如上述如圖5a至5c所示的實施例說明的那樣，此處折板再次抵靠在相鄰的框架型材41、42、43、44的內表面上。然而，它們也可以抵靠在相鄰的框架型材41、42、43、44的外表面上，參見圖6a至6c。然而，以不同於如圖5a至5c所示的說明的方式，當與太陽能模塊框架4的外輪廓相比時，兩個平行的框架型材，即上框架型材41和下框架型材43以平行方式向內偏移。如圖8b所示的太陽能模塊框架4中，上框架型材41進一步偏移至太陽能模塊框架4的中心，而完全省掉了下框架型材43。因此，如圖8b所示的太陽能模塊框架4僅通過藉助於兩個角連接10彼此連接的三個框架型材41、43、44組裝而成。

附圖標記列表

1 第一框架型材

10 角連接

11 接收部分

11a、11b 突起

2 第二框架型材

21 接收部分

21a、21b 突起

3 折板

4 太陽能模塊框架

40 後壁

41 上框架型材

42 右框架型材

43 下框架型材

44 左框架型材

5 連接