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光电组件的制作方法.docx

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光电组件的制作方法.docx

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专利名称:光电组件的制作方法
技术领域:
本公开内容涉及地面安装类型的太阳能收集器。更具体来说,本公开内容涉及紧凑的地面安装光电组件,其便于以低成本装运到大规模太阳能收集站并在该处安装。
背景技术:
太阳能长期以来都被视为一种重要的替代性能源。为此,已经付出了实实在在的努力和投资以开发并改进太阳能收集技术。特别令人感兴趣的是大规模设施,其中把大量太阳能收集器设置在相当大的区域(至少I平方英里的量级)上并且收集大量太阳能(兆瓦或者甚至千兆瓦的量级)。
太阳光电技术通常被视为用于大规模太阳能收集的最优技术,并且可以被用作主要和/或次要能源。一般来说,太阳光电系统(或者简单地说“光电系统”)采用由硅或其他材料(例如CdTe、CIGS等等)制成的光电(PV)电池以将太阳光转换成电力。所述电池被包装在PV层叠板内,所述PV层叠板通常被形成为电互连的晶体或无定形半导体器件的阵列并且被封装。PV层叠板携带一条或更多条电导线,通过所述电导线传导太阳生成的电流。随后可以将单个PV层叠板组装到支撑框架上以形成一个PV模块,或者可以在不使用框架的情况下直接支撑单个PV层叠板(单独支撑或者与一个或更多附加的
PV层叠板一起支撑)。如在本说明书中通篇所使用的那样,术语“PV组件”(或者说“光电组件”)通常包含组装到一个共同支撑结构上的一个或更多PV层叠板或者一个或更多PV模块。有鉴于此,光电设施通常包括设置成各行的多个PV组件,相邻组件的PV层叠板或模块通过布线互连到一个或更多适当的电构件(例如开关、逆变器、接线盒等等)。
不管PV组件的实际构造如何,大多数大规模PV设施都需要在太阳光充足的位置将一个PV组件阵列安装到地表或地面。在开放的环境中,该PV组件常常受到较大风力。这些力在大规模太阳能收集应用中特别成问题,在所述应用中优选地将PV组件生产得尽可能大以便最大化PV密度。因此,支撑这些庞大的PV层叠板或模块(或者一系列PV层叠板或模块)所必需的相应地较大的支撑结构在风力存在的情况下(或者其他恶劣环境条件)更容易发生故障。为了更好地确保长期完整性,于是地面安装类型的PV组件将包括具有鲁棒性且复杂的强化构件以及/或者用来偏移预期的阵风的挡风板。此外,对于其中通过单独的跟踪系统在日照时期间将PV层叠板或模块相对于天空倾斜(即从水平指向偏移)以及/或者旋转的设施,特别需要对于PV层叠板/支撑结构接口的进一步强化或加强。
鉴于上述内容,虽然可行的PV组件设计已可用于大规模应用,但是仍然存在特定缺陷。举例来说,传统的地面安装
PV组件配置通常在未组装状态下被递送到安装地点,并且安装者需要投入大量人工时来把(多个)PV层叠板或(多个)模块组装到单独的支撑结构和强化部件上。相反,虽然有些PV组件设计是在预先组装的状态下递送的,但是与产品相关联的装运占用空间相对高和/或不规则,从而会过度妨碍在一个装运集装箱内密集包装多个PV组件。相反,对于大规模设施,必须用非常多的运输车辆来递送相应的大量PV组件装运集装箱,从而会增加装运和装卸成本。在有大量卡车进出安装地点时会有涉及环境和美感影响的顾虑。显而易见的是,安装者希望尽可能地使得成本和环境影响最小化。
鉴于上述内容,需要一种用于大规模太阳能收集设施的具有必
要的结构完整性的改进的PV组件,该PV组件能够以更小的装运占用
空间或包壳在预先组装好的状态下装运。
实用新型内容
本公开内容的一方面涉及一种PV组件,其包括构架、一个或更多PV层叠板以及强化装置。所述构架包括周界框架,其定义至少10英尺的长度、至少5英尺的宽度以及一定高度。所述周界框架包括一个PV支撑部分,其具有分别定义一个平面的第一和第二PV支撑面。(多个)PV层叠板被组装到所述周界框架上,并且共同定义
PV前表面和PV后表面。在这方面,所述(多个)PV层叠板被定位成使得PV前表面邻近第一PV支撑面平面,并且PV后表面与第二PV支撑面平面间隔开,以便定义由所述框架和第二PV支撑面平面界定的容纳区带。所述容纳区带的深度不超过8英寸。所述强化装置与所述构架相关联,并且被配置成提供第一状态和第二状态。在第一状态下,所述强化装置的整体被保持在容纳区带内。在第二状态下,所述强化装置的至少一部分从容纳区带突出第二PV支撑面平面,并且与第一状态下的PV组件的刚度相比,使得PV组件在所述周界框架的平面内的刚度增强。于是在第二状态下,所述框架和强化装置组合形成用于将PV组件安装到地表的支撑结构。在一些实施例中,所述强化装置包括在第二状态下定义至少一个桁架结构的多个杆。举例来说,所述多个杆可以包括分别被组装到周界框架的相对的侧面部件的第一和第二杆集合,在第二状态下,至少其中一个杆集合的前端彼此耦合。在相关的实施例中,所述杆集合通过枢轴方式耦合到周界框架,从而可以相对于周界框架在第一和第二状态之间折叠。在其他实施例中,所述周界框架还包括边围部分,其从PV支撑部分延伸出来并且被配置成使得总体刚度增强并提供嵌套特征,从而令周界框架的最终堆叠间距不超过8英寸。
根据本公开内容的其他方面涉及一种可装运PV套装,其例如用于大规模太阳能收集应用。所述
PV套装包括多个PV组件以及货运集装箱。每一个所述PV组件按照如前所述地那样配置,并且所述货运集装箱的尺寸被确定为包含处于堆叠设置中的多个PV组件。在一些实施例中,所述堆叠设置包括被设置在第一状态下的每一个PV组件,其中相邻PV组件的周界框架邻接嵌套接触。利用这种构造,所述货运集装箱的尺寸在传统上被确定成用于通过船舶或卡车运输,并且在一些实施例中其装运密度可选地为每集装箱至少lOOkWp。
根据本公开内容的其他方面涉及一种用于将PV组件递送到安装地点的方法,t匕如大规模太阳能收集站。所述方法包括提供多个如前所述的多个PV组件。所述多个PV组件被设置在第一状态下并且在堆叠设置中被装载到货运集装箱内。所装载的集装箱被运输到安装地点,在该处将所述多个PV组件从集装箱中卸载并且随后从所述堆叠设置中单独取出。
图IA是根据本发明的原理的光电组件的底部***图,其中包括处于已布置状态的强化装置;
图IB是图IA的光电组件的顶部***图,其中强化装置处于装运状态;
图2是图IA的光电组件的一部分的放大截面图,其中强化装置被取出;
图3是处于堆叠设置中的三个图IA的光电组件的框架部件的示意性截面图;·[0022]图4是图IA的光电组件的简化侧视图;
图5A是处于装运状态的图IB的光电组件的一部分的放大***图;
图5B是图IA的光电组件的一部分的放大截面图,其中包括强化装置的一部分;
图5C和图示出图IA的光电组件到已布置状态的转变;
图6A是被装载到货运集装箱中的图IA和IB的光电组件的堆叠设置的***图;
图6B是图6A的堆叠设置的***图,并且还图示出从所述堆叠设置中取出最上面的光电组件;
图6C是图6B的最上面的光电组件和堆叠设置的***图,其中包括转变到已布置状态的最上面的光电组件;
图7A是在固定设置中被安装到地面的图IA的光电组件的后方***图;
图7B是在水平跟踪设置中被安装到地面的多个图IA的光电组件的***图;
图7C是在倾斜跟踪设置中被安装到地面的图IA的光电组件的***图;
图7D是在另一种倾斜跟踪设置中被安装到地面的图IA的光电组件的***图;
图8A是根据本公开原理的另一种光电组件的顶部***图,其中包括处于已布置状态的强化装置;
图SB是图8A的光电组件的底部***图,其中强化装置处于装运状态;
图9是图8A的光电组件的一部分的放大截面图,其中强化装置被取出;
图10是图8A和8B的光电组件的一部分的底部***图,其中强化装置被部分地布置;
图11是处于装运状态的图8B的光电组件的放大的后方***图;
图12A是被装载到货运集装箱中的图8A和SB的光电元件的堆叠设置的***图;
图12B是图12A的堆叠设置的***图,其中还图示出从所述堆叠设置中取出最上面的光电组件;
图13是图8A的光电组件的一部分的放大的底部***图,其中还描绘了已布置状态;
图14是根据本公开内容的被安装到地面的另一种光电组件的***图;
图15是根据本公开内容的原理的另一种光电组件的***图,其中包括处于已布置状态的强化装置;
图16A是图15的光电组件的一部分的放大的后方***图,其中包括处于装运状态的强化装置;
图16B是图15的光电组件的一部分的放大的后方***图,其中包括处于已布置状态的强化装置;以及
图17是根据本公开内容的原理的另一种光电组件的后方***图。
具体实施方式
在图IA和IB中示出了根据本公开内容的原理的光电(PV)组件20的一个实施例,其例如可用于大规模太阳能收集设施。PV组件20包括一个或更多PV层叠板22、构架24以及强化装置26。下面将提供关于各个构件的细节。但是一般来说,PV层叠板22被组装到构架24的周界框架30上并且由其封装。强化装置26与构架24相关联,并且至少在图IA的已布置状态下耦合到周界框架30。此外,强化装置26可以转变到图IB的装运状态,在装运状态下,强化装置26的整体被放置在周界框架30的间距的界限内。在该装运状态下,PV组件20是非常紧凑的,并且很容易与附加的类似PV组件相堆叠,从而获得较高的集装箱装运密度。此外,当被递送到安装地点时,PV组件20很容易从图IB的装运状态转变到图IA的已布置状态,以便安装到诸如地面之类所期望的结构上。在已布置状态下,强化装置26把PV组件20在周界框架30的平面内的刚度或硬度增强到足以在有反复阵风的情况下保证长期结构完整性的水平。
(多个)PV层叠板22可以采取多种形式,这些形式可能由或可能未由图IA或IB所涉及。举例来说,PV层叠板22可以具有当前已知的或者将来开发的其他适于用作太阳光电器件的任何形式。此外,
PV组件20可以包括单个大型PV层叠板22或者组合定义一个大型PV层叠板设置的多个PV层叠板22。一般来说,PV层叠板22包括一个光电电池阵列。可以将一个玻璃层叠板放置在所述光电电池之上以用于环境保护。在一些实施例中,所述光电电池有利地包括背面接触电池,比如可以从SunPowerCorp.(SanJose,CA)获得光电电池类型。作为参考点,在背面接触电池中,导向外部电路的布线耦合到电池的背面(即,在安装时背对太阳的一面)以便增大太阳收集面积。在美国专利号5,053,083和4,927,770中也公开了背面接触电池,所述专利都被全文通过引用合并于此。在不背离本公开内容的法律依据的情况下还可以使用其他类型的光电电池。举例来说,所述光电电池可以合并薄膜技术,比如硅薄膜、非硅器件(例如包括GaAs的III-V电池)等等。此外,PV层叠板22可以是两面的。
虽然没有在图中示出,对于每一个PV层叠板22可以提供附加的构件,比如布线或其他电构件。此外,PV层叠板22可以被安装到除了构架24之外的组框构件或者由其保持。因此,例如可以将其中一个或更多PV层叠板22提供为独立PV模块(正如传统上采用该术语那样)并且随后将其组装到构架24上。
不管实际的构造如何,PV层叠板22都会限定PV前表面40和PV后表面42(在图2中最佳地示出)。作为参考点,与
PV层叠板22相关联的附加构件(如果其被提供的话)在传统上位于PV后表面42处或者沿着PV后表面42,在其他情况下从视图中省略。此外,在PV组件20包括两个或更多PV层叠板22的情况下,各PV层叠板22组合以共同限定PV前表面40和PV后表面42(S卩,各PV层叠板22彼此共面)。
鉴于前面对(多个)PV层叠板22的理解,构架24通常包括周界框架30,其被适配成保持并包含所述(多个)PV层叠板22的周界。周界框架30可以形成多种形状,在一些实施例中周界框架30将PV组件20定义成矩形。因此,周界框架30可以包括相对的第一和第二侧面框架部件50、52以及相对的第一和第二端部框架部件54、56。对于其中周界框架30是矩形的实施例,侧面框架部件50、52是相同的,并且定义PV组件20的长度L,正如图IB中所反映的那样。类似地,端部部件54、56也是相同的,并且定义PV组件20的宽度W。长度L和宽度W的尺度相对较大,从而由周界框架30容纳的(多个)PV层叠板22的尺寸/面积(以及相关联的输出容量)也相对较大。举例来说,在一些配置中,长度L不小于10英尺可替换地不小于12英尺;在其他配置中则不小于15英尺。宽度W不小于5英尺;可替换地不小于6英尺。但是应当提到的是,在一些实施例中,长度L和宽度W的尺度被选择成不超出与传统的货运集装箱(在其他情况下被用于通过船舶、火车、卡车等等运输产品)相关联的长度和宽度尺度。