[发明专利]屋顶板样光伏模块

说明书

交叉参考

本申请要求2011年4月1日提交的美国临时申请No.61/516,274的权益，所述申请通过引用全部并入本文。

背景技术

当前的光伏（PV）模块可以利用与低铁钢化玻璃顶板、TPE（聚酯，EVA）背板、挤压铝框和具有连接相邻模块的电缆的接线盒包装在一起的晶体硅电池。所述模块安装到通常用屋顶穿透型螺钉固定的金属支撑结构上，所述金属支撑结构由于漏水的风险高而是不理想的。另外，模块阵列和相关的安装结构可能很重，并且在有些情况下，标准的屋面结构在没有补救的支护装置的情况下将承载不了所增加的重量。

光伏建筑一体化（BIPV）是用于建筑物外体部分例如屋顶、天窗或立面中代替常规建筑材料的材料。一体化光伏器件相对于更常见的非一体化系统的优点是可以通过减少建筑材料上的花费量和通常用于构建BIPV模块所代替的建筑部分的劳动力而抵销初始安装成本。BIPV的例子是整合到屋顶结构中的太阳能电池，它起到光电器件和屋面材料二者的作用。虽然这些产品提供了常规屋面结构的一些功能，但是它们在住宅屋面想要的功能和外观方面提供不了一体化解决方案。

BIPV可以容纳在庞大的结构、或在安装期间不提供最小化光伏电池断裂的充分支持的结构中。一些当前框架的巨大性可能导致因材料角度和加工角度二者的制造成本增加，以及与运输和安装所述BIPV有关的成本。

发明内容

鉴于当前光伏（PV）模块的限制，本发明认识到对提供无缝整合到住宅PV装置如屋顶板屋面装置中，同时还提供结构功能，例如屋面功能的光伏（PV）模块和系统的需要。

本发明提供了用于产生太阳能电力的太阳能光伏模块。本发明公开了大面积的PV（或太阳能）模块屋顶板样屋面模块和系统，它们可以容易地与常规屋面屋顶板一起使用或与其一体化，以产生重量轻、功能和视觉相容的常规太阳能模块装置的替代品。

本发明的一个方面提供了经济的并且对安装劳动的要求降低的屋顶板样太阳能模块屋面系统。

本发明的另一个方面提供了不需要穿透现有屋顶结构的屋顶板样太阳能模块屋面系统。

本发明的另一个方面提供了大面积屋顶板样太阳能模块屋面系统，其重量比常规的PV模块阵列轻得多。

本发明的另一个方面提供了一种光伏模块，其包含对至少一部分入射光可透过的光学透明材料的第一层以及与所述第一层相邻的水蒸汽阻挡材料的第二层，其中所述第二层对至少一部分来自第一层的光是可透过的。所述PV模块包括与所述第二层相邻的具有一个或多个互连光伏（PV）电池的第三层，其中所述一个或多个互连PV电池在暴露于从第一层通过第二层引导到第三层的光时发电，以及与所述第三层相邻的电绝缘材料的第四层。所述第一层可以包括一个或多个外表面，所述外表面相对于与所述第一层相邻的所述第二层的表面以大于零度的角度取向。在有些情况下，第一层由单一基底形成，所述基底被压花以提供屋顶板样构型的凹陷图案。

本发明的另一个方面提供了一种光伏模块，其包含对至少一部分入射光可透过的光学透明材料的第一层以及与所述第一层相邻的第一湿汽阻挡材料的第二层，其中所述第二层对至少一部分来自第一层的光是可透过的。所述第一层具有凹陷的图案，其在有些情况下是屋顶板样构型。所述PV模块还包括与所述第二层相邻的具有一个或多个互连光伏（PV）电池的第三层，其中所述一个或多个互连PV电池在暴露于来自第二层的光时发电，以及与所述第三层相邻的电绝缘材料的第四层。在有些情况下，所述光伏模块沿着从所述光伏模块的第一侧到第二侧取向的轴可具有不均一的厚度。在有些情况下，所述第一层沿着从所述光伏模块的第一侧到第二侧取向的轴具有不均一的厚度。

本发明的另一个方面提供了一种光伏系统，其包含一个或多个屋顶板样光伏模块，所述一个或多个屋顶板样光伏模块的每个屋顶板样光伏模块具有与光活性材料层相邻的光学透明聚合材料（例如PMMA）的压花层，所述光活性材料层被构造成在暴露于来自所述压花层的光时发电。在有些情况下，光学透明的聚合材料的压花层可以具有至少一个外表面，其相对于所述光学透明材料层和所述光活性材料层之间的表面成大于0°的角度。在有些情况下，所述系统还包括与所述一个或多个屋顶板样PV模块的单个屋顶板样PV模块相邻的屋顶板，例如非PV屋顶板。