密封组件和包括密封组件的光伏电池板阵列的制作方法

密封组件和包括密封组件的光伏电池板阵列
1.本技术要求于2019年10月15日提交的欧洲专利申请19 203 436.1的权益。
2.本发明涉及一种密封组件。更具体地，本发明涉及布置在两个光伏电池板之间的密封组件。本发明还涉及包括此类密封组件的光伏电池板阵列以及包括此类阵列的屋顶结构。


背景技术：

3.不断增长的能源需求使得有必要考虑来自可再生能源的能源生产解决方案。来自水和气流、生物质和太阳能的能源是此类资源中最有前途的一些。
4.光伏(pv)电池是一种通过光伏效应将光能直接转化为电能的电气设备。光伏电池通常布置在模块中，该模块包括多个光伏电池。这种模块被称为太阳能电池板。电池板阵列通常用于产生足够的电力，这些电力对于存储在电池中或直接为用电设备供电是有意义的。然而，此类阵列可能会占用大量空间，否则无法使用。例如，已知将大型光伏电池板阵列放置在场地中或将单个电池板或较小的电池板阵列放置在建筑物顶部。
5.房屋和建筑物的屋顶是放置光伏电池板或模块的富有吸引力的地方，因为它们接收大量的阳光。已知使用光伏或“太阳能”屋顶瓦片来覆盖建筑物屋顶的一部分。此类太阳能屋顶瓦具有传统屋顶瓦片的功能，但同时可以通过太阳光线的能量转换来发电。正如传统屋顶瓦片一样，太阳能屋顶瓦片要连接到屋顶的框架上，它们可以保护底层结构免受天气影响，特别是它们可以防止雨水进入。
6.现有的太阳能屋顶瓦片具有各种缺点。现有的太阳能屋顶瓦可能安装起来很复杂。因此，放置太阳能屋顶瓦片的过程可能很麻烦并且需要很长时间。此外，由于太阳能屋顶瓦片是由更易碎的材料制成的，因此太阳能屋顶瓦在安装过程中经常发生损坏。这可能会影响光伏电池的功能，可能会导致泄漏，并且可能不太美观。此外，需要确保即使在强风或暴风雨中，屋顶瓦片也能保持原位。这代表了对屋顶瓦片的另一个重要要求，现有的太阳能屋顶瓦片并不总是能满足这一要求。
7.us 2018/0166600描述了一种光伏模块，其采用设置在两个光学透明基板之间的光伏电池阵列，诸如设置在不含光伏电池的模块的限定闭环外围区域。模块沿周边用外围密封件密封。两个基板可以相对于彼此横向偏移。
8.仍需要进一步改进光伏屋顶瓦片。


技术实现要素：

9.在第一方面，本发明提供一种用于布置在第一光伏电池板和第二光伏电池板之间的密封组件。第一光伏电池板和第二光伏电池板具有第一侧边以及与第一侧边相对的第二侧边，并且包括上层和下层，其中上层在第一侧边和第二侧边处相对于下层偏移，使得第一光伏电池板的上层在其第二侧边处与第二光伏电池板的下层在其第一侧边处部分地重叠。密封组件包括用于邻接第一光伏电池板和第二光伏电池板的上层的上邻接部分、用于邻接第一光伏电池板和第二光伏电池板的下层的下邻接部分、以及将上邻接部分与下邻接部分
连接的中间部分，并且所述中间部分被配置为布置在第一光伏电池板的上层与第二光伏电池板的下层之间。
10.根据该方面，提供了一种密封组件，其能够更容易地安装光伏电池板。光伏电池板具有偏移层，并且密封组件适用于这些偏移层，从而可以铺设光伏电池板，可以将密封件铺设在电池板上并且部分地位于其顶部，并且可以铺设随后的电池板。由于在铺设之后没有单独的密封过程，该过程可以比现有技术的解决方案更快。由于密封组件可以避免电池板的较脆弱部分相互接触，因此降低了损坏光伏电池板的风险。
11.在一些实施例中，密封组件的上邻接部分的顶部边缘可以与第一光伏电池板的顶部表面以及第二光伏电池板的顶部表面基本齐平。如果光伏电池板的顶部表面与密封件齐平或“平齐”，则不会有污垢、灰尘和湿气积聚在密封件的侧面或光伏电池板之间。通过这种方式不仅可以改善美观，而且可以减少电池板的运行和维护需求。
12.在一些实施例中，中间部分的下边缘可以包括多个突起以形成迷宫式密封。通过这种方式，可以避免或减少水的泄漏。
13.在另一方面，提供了一种光伏电池板阵列，其包括第一光伏电池板和第二光伏电池板。光伏电池板具有第一侧边以及与第一侧边相对的第二侧边、以及上层和下层，其中上层在第一侧边和第二侧边处相对于下层偏移，使得第一光伏电池板的上层与第二光伏电池板的下层部分地重叠。该阵列还包括根据本文公开的实施例中的任一实施例的密封组件，所述密封组件布置在第一光伏电池板和第二光伏电池板之间。
14.在又一方面，提供了一种用于建筑物的屋顶结构，其包括支撑框架、以及根据本文公开的实施例中的任一实施例的光伏电池板阵列。
附图说明
15.下面将参考附图以非限制性实施例的方式描述具体实施方式，其中：
16.图1a和图1b示出了根据本发明的屋顶结构的实施例的分解图；
17.图2a和图2b示出了根据本发明的实施例的光伏电池板阵列和密封组件的截面图；以及
18.图3a和图3b示意性地示出了屋顶结构的构建的实施例。
具体实施方式
19.图1示出了屋顶结构的一部分的实施例。图1a示出了组件的侧视图，而图1b示出了组件的各个部件的分解图。
20.根据该实施例的屋顶结构包括支撑光伏电池板的框架。该实施例的光伏电池板用作太阳能屋顶瓦片。光伏电池板10、20包括光伏电池。这些电池可以在白天被太阳照射，并且这些电池被配置为将太阳能转化为电能。由光伏电池板产生的电能可用于居住在屋顶结构下的家庭的用电。附加地或可替代地，电力可以被引导到诸如电池的能量储存器以供日后消耗。附加地或可替代地，可以将电力提供给电网。
21.同时，光伏电池板可以起到屋顶瓦片的作用，即它们保护屋顶结构下的建筑物内部免受天气特别是雨水的影响。因此，光伏电池板之间的适当密封很重要。
22.在图1的实施例中，提供了一种支撑框架。支撑框架可以包括多个水平梁34和垂直
梁32。水平梁34由多个垂直梁32支撑，垂直梁32在底部和顶部之间延伸。在这个特定实施例中，梁可以是木梁。水平梁基本上水平延伸，而垂直梁可以具有相对于水平位置例如10
°‑
45
°
的斜率。例如，在图3a中可见，尽管梁在本文中被称为垂直梁，但它们显然不应被理解为在使用中完全垂直布置。
23.第一光伏电池板10显示为紧邻第二光伏电池板20布置。光伏电池板10、20可以使用安装支架或踝板60附接到水平梁34。安装支架可以用螺栓固定到梁34上并使用例如粘合剂附接到光伏电池板。在其他实施例中，可以使用不同的附接系统，例如包括用于夹住光伏电池板的夹具。
24.光伏电池板10、20中的每一个包括上层11和下层13。在上层11和下层13之间，可以布置一个或多个光伏电池17。每个电池板可以包括多个互连的光伏电池。
25.可以看到，光伏电池板的上层相对于下层偏移。上层11、21在第一侧边和第二侧边处相对于下层13、23偏移，使得第一光伏电池板10的上层21在其第二侧边处与第二光伏电池板10的下层13在其第一侧边处部分地重叠。
26.这将在随后的图中更详细地说明。上层和下层之间的偏移是指在光伏电池板20的第一边缘20b处，光伏电池板20的上层与相邻光伏电池板10的下层重叠。在光伏电池板的相对边缘(未示出)处，其底层可布置在另一相邻光伏电池板的上层之下。
27.在图1中，可以看到，密封组件15布置在光伏电池板10和光伏电池板20之间。可以看到，密封组件15包括用于邻接第一光伏电池板20和第二光伏电池板10的上层11、21的上邻接部分16、以及用于邻接第一光伏电池板20和第二光伏电池板10的下层13、23的下邻接部分18。密封组件还包括将上邻接部分16与下邻接部分18连接的中间部分14，该中间部分14被配置为布置在第一光伏电池板20的上层21和第二光伏电池板10的下层13之间。
28.更具体地，在该实施例中，上邻接部分16设置在电池板20的上层21的第一侧边21b和太阳能电池板10的上层11的第二侧边11a之间。此外，下邻接部分18布置在太阳能电池板10的下层13的第二侧边13a和太阳能电池板20的下层23的第一侧边23b之间。
29.将参考图2a和图2b说明更多细节。
30.图2a和图2b示出了光伏电池板阵列以及根据本发明的实施例布置在相邻光伏电池板之间的密封组件的截面图。图2a和图2b示出了用于布置在第一光伏电池板20和第二光伏电池板10之间的密封组件15，第一光伏电池板20和第二光伏电池板10具有第一侧边以及与第一侧边相对的第二侧边，并且包括上层11、21和下层13、23。可以看到，相同的密封组件可以布置在所示光伏电池板的相对端部。
31.图2b示出了在该实施例中，上邻接部分16如何包括用于接触光伏电池板20的上层21的第一侧边21b的第一侧表面16a。在该实施例中，上邻接部分还包括用于接触光伏电池板10的上层11的第二侧边11a的第二侧表面16b。
32.类似地，下邻接部分可以包括用于接触光伏电池板20的下层23的第一侧边23b的第一表面18a、以及用于接触光伏电池板10的下层13的第二侧边13a的第二侧表面18b。
33.中间部分14将邻接部分16与邻接部分18连接。中间部分可以具有顶部表面14a和底部表面14b，该顶部表面14a被布置为与光伏电池板20的上层21接触，底部表面14b被配置为与光伏电池板20的下层13接触。
34.尽管这些解释仅针对一个侧边给出，其中光伏电池板20的上层23与光伏电池板10
的下层11重叠，但应当清楚，类似的密封组件15可以布置在光伏电池板20的相对边缘处、以及在光伏电池板10的相对侧边处、以及在成排的后续的光伏电池板的侧边处。
35.如图所示，上邻接部分的顶部边缘与第一光伏电池板20的顶部表面以及第二光伏电池板10的顶部表面基本上齐平。通过将上邻接部分16布置成与光伏电池板平齐，可以避免接触密封组件15或电池板10、20之间的污垢、湿气、灰尘、树叶和其他物质的积聚。通过这种方式，可以避免苔藓的生长。这可以减少清洁和维护的需要，甚至可以使得发电量增加和/或光伏电池板的预期寿命增加。
36.上邻接部分的高度可以基本上对应于光伏电池板的上层11、21的厚度。中间部分14的厚度通常可以对应于太阳能电池板的上层和下层之间的厚度或间隙。下邻接部分18的高度可以比光伏电池板的下层13、23的厚度短。通过使这些下部邻接部分略短，可以减少材料的使用，此外，为了执行它们的功能并避免电池板之间的损坏，不必延伸到电池板的下边缘。
37.如图2b中可见，中间部分14的下边缘14b可以包括多个突起以形成迷宫式密封件19。迷宫式密封件是一种提供曲折路径以防止泄漏的密封件，并且在该特定实施例中，密封件被布置为防止雨水滴落到屋顶结构下方。应当清楚，迷宫式密封的突起的数量可以变化。
38.还可以看到，上邻接部分16和/或下邻接部分18可以包括结构构件16c、18c。包括上邻接部分、中间部分和下邻接部分的密封组件15的主体可以例如由弹性体、橡胶或硅材料制成。此类材料还可以包括增加强度和/或刚度的元件，如玻璃纤维或碳纤维。在一个实施例中，为了增加强度和刚度，上邻接部分和/或下邻接部分可以包括例如由坚硬的聚合物或金属制成的棒或条。提供相对较硬的上邻接部分和下邻接部分可以使不得不铺设密封的操作员的操作便利性增加。
39.在一些实施例中，密封组件可以设置在卷上，并且可以根据特定电池板阵列的需要切割合适的长度。在其他实施例中，密封组件被提供和交付为其特定长度对应于使用它的电池板的宽度。
40.在一些实施例中，第一光伏电池板和第二光伏电池板10、20的上层11、21可以包括玻璃板。此类玻璃板用于为电池板提供结构强度和刚度。玻璃板进一步保护光伏电池免受冰雹或物体撞击。在一些未示出的实施例中，光伏电池板可以包括框架，诸如铝框架。
41.在一些实施例中，第一光伏电池板和第二光伏电池板的下层13、23可以包括太阳能背板。
42.在一些实施例中，第一光伏电池板和第二光伏电池板可以包括封装在聚合物基质中的多个光伏电池17、27。光伏电池可以是晶体电池，但也可以使用其他类型的电池。聚合物基质可以由乙烯-乙酸乙烯酯(eva)形成或可以包括乙烯-乙酸乙烯酯(eva)。
43.在一些实施例中，有源层(即在该实施例中为封装的光伏电池)可以布置在上层和下层之间。如本文所示的层的分离可以有助于电池板的制造。
44.在一些实施例中，密封组件的长度可以大于第一光伏电池板和第二光伏电池板的第一侧边的长度。根据结构，可以并排铺设多个电池板，然后可以放置密封组件，该密封组件沿着多个电池板的第一侧边延伸。然后可以将随后的电池板放置在密封组件上。
45.在一些实施例中，第一光伏电池板和第二光伏电池板还可以包括第三侧边以及与第三侧边相对的第四侧边，其中第一光伏电池板和第二光伏电池板的上层和下层在第三侧
边和第四侧边处不偏移。在屋顶结构中，较高一排的光伏电池板的下边缘(例如，第三边缘)可以与较低一排电池板的上部(在第四边缘处)重叠。这可以例如在图3中看到。
46.在其他实施例中，光伏电池板还可以在第三侧边和第四侧边处具有偏移。在此类情况下，类似的密封组件可以布置在第三侧边和第四侧边处的光伏电池板之间。
47.图3示意性地示出了屋顶结构的构建实施例。该实施例的屋顶结构包括支撑框架和光伏电池板阵列。光伏电池板或光伏屋顶瓦片可以包括多排。在顶排中，示出了光伏电池板10、20、40和50。
48.本实施例的支撑框架包括顶梁36、底梁38、在顶梁36与底梁之间延伸的多根垂直梁32a、32b等、以及多根水平梁34a、34b、34c等，水平梁基本上平行于顶梁和底梁布置。
49.第一光伏电池板和第二光伏电池板10、20可以附接到支撑框架的一个或多个梁，具体地，第一光伏电池板和第二光伏电池板10、20可以附接到水平梁34a、34b等中的一个。更具体地，例如，光伏电池板可以基本跨越相邻水平梁34之间的距离。在一些实施例中，光伏电池板可以固定到两个水平梁。
50.图1示出了将光伏电池板固定到梁的一种方法。可以用一个或多个金属支架将第一光伏电池板和第二光伏电池板附接到支撑框架的一个梁上。电池板的附接可包括夹具、粘合剂、螺钉或其组合。由于成排的相邻电池板的部分重叠，它们也相互提供支撑。
51.在图3a和图3b中可以看到，较高一排的电池板(例如，包括电池板10、20、40、50的顶排)的底部边缘与较低一排的电池板的上边缘重叠。然而，可以看到，有源材料(即光伏电池)没有被相邻电池板覆盖。
52.利用本文所公开的技术和布置，整个屋顶或屋顶的一部分可以以有效、美观和成本有效的方式覆盖有太阳能屋顶瓦片。
53.尽管本文仅公开了本发明的多个特定实施方案和实施例，但本领域技术人员将理解，本发明的其他替代实施方案和/或用途及其明显的修改和等同物是可能的。此外，本发明涵盖所描述的特定实施方案的所有可能组合。因此，本发明的范围不应受到特定实施方案的限制，而应仅由对所附权利要求的正确解读来确定。