[发明专利]多区域太阳能屋顶铺设模块

说明书

建筑物集成光伏(BIPV)系统提供了太阳能面板阵列，其从外观上看对观察者而言可以是令人愉悦的。BIPV系统可以作为屋顶表面的一部分结合到屋顶的结构中，特别是作为在不同的瓦片尺寸的区域中将光伏元件嵌入或结合到模块的主体中的多区域屋顶模块。此类多区域光伏模块可以复制个体屋顶铺设瓦片或瓦板的外观。另外，多区域光伏模块可以包括在不同区域之间具有一定程度的柔性的支撑结构，从而允许更高效的安装过程。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年8月24日提交的标题为“MULTI-REGION SOLAR ROOFINGMODULES”的美国非临时专利申请No.:15/686,109的优先权，其援引35USC 119(e)要求于2017年6月5日提交的标题为“MULTI-REGION SOLAR ROOFING MODULES”的美国临时申请No.:62/515,434的权益，其全部内容通过引用并入本文。本申请还与2017年8月24日提交的标题为“SIDELAP INTERCONNECT FOR PHOTOVOLTAIC ROOFING MODULES”的美国专利申请No.:15/686,064(申请人参考号No.:P367-1NUS)相关，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体涉及光伏阵列。

背景技术

太阳能在美国和国外变得越来越流行，但是与可以受益于太阳能的房屋数量相比，普及率仍然相对较低。现在，在大多数地区，太阳能的每千瓦价格可与基于矿物燃料的公用事业电力相比或低于其价格，但是，对于那些重视省钱、减少CO₂排放或这两者的人来说，太阳能在很大程度上仍然是有利的产品。

可能限制太阳能技术的采用的一个因素是美学。大多数住宅太阳能系统都作为模块安装在现有的瓦片(tile)或合成瓦板(shingle)屋顶上。常常仅覆盖屋顶的一部分或者甚至覆盖屋顶的一个安置平面的一部分的太阳能电池阵列在高度和材料上都与现有的屋顶分开并与众不同。因此，从街道水平甚至远距离都可以看到这种差异。

另外，安装太阳能电池阵列的时间和复杂性会成为采用太阳能技术的障碍。为了简化和改进单独的太阳能电池板的安装、安置和连接过程，已经进行了许多改进，但是仍然存在创新甚至更好地改进安装不同类型光伏阵列的系统和方法的机会。

在现有房屋中采用太阳能的另一个障碍是现有屋顶的使用年限与太阳能系统之间的不协调，特别是在现有屋顶由复合瓦板制成的情况下。现代太阳能系统的预期寿命为25年或以上，复合瓦板屋顶的预期寿命也约为25-35年，取决于当地气候和特定材料。当客户考虑使用太阳能时，他们现有的屋顶使用寿命可能是数年，甚至数十年。因此，会给客户带来以下困境：首先获得新的屋顶，增加太阳能的使用成本，还是在屋顶上安装25年的太阳能系统，该系统的剩余使用寿命可能会相对较短。

因而，需要解决太阳能系统的预期寿命与屋顶的剩余寿命之间的不协调问题，其还更加美学地与完整的屋顶表面或至少安置平面融合在一起，并且这并不要求潜在客户购买新的屋顶和该屋顶上的新太阳能系统。

发明内容

各种实施例提供了在新的屋顶和现有屋顶上安装太阳能的新的和改进的方法，并且特别地，给出了看起来是瓦片屋顶的屋顶。一些方面适合于现有的瓦片屋顶和/或其它合适的屋顶表面(例如，金属屋顶、复合瓦板、屋顶平台、垫层或隔热层)。特别地，本发明的各方面是模块化且灵活的，这简化了系统的单独的光伏模块的安装以及更换。此外，与常规的太阳能系统相比，一些方面的制造和安装成本更低。另外，模块的光伏部分(和/或非光伏部分)的一些布置可以产生看起来与传统屋顶铺设材料一致的视觉图案和美学。一些太阳能系统可以安装为新屋顶，而不是重新安装屋顶或安置到现有屋顶。在具体实施方式和附图中更详细地讨论了这些和其它实施例。