[发明专利]改进的挠性低模量光伏建筑覆层部件

说明书

本发明以在由能源部授予的合同DE-FC36-07G01754下的美国政府资助做出。美国政府在本发明中具有特定的权益。

发明领域

本发明涉及改进的光伏器件(“PVD”或“PV器件”)，更具体地涉及具有多层光伏电池组件和在界面区域连接的主体部分的改进的挠性光伏器件(建筑覆层部件)。

背景

改进PV器件，特别是集成至建筑结构(例如屋顶瓦片或外墙覆盖物)的那些器件以成功地使用的努力应当该满足一定数目的标准。PV器件应当是耐久的(例如长期持久、密封以抗湿气和其他环境条件)和被保护不受机械损坏持续所需的产品寿命，优选至少10年，更优选至少25年。器件应当容易地安装(例如类似于传统的屋顶瓦片或外墙覆盖物安装)或替换(例如如果损坏)。可以适宜的是与有助于满足所需的耐久性需要如没有将削弱性能和/或美观的变形(翘曲)的设计特征一起选择材料和组件。

为了使这整个包装物适合于客户，并且在市场中获得广泛的认可，该系统应当对于建造和安装是便宜的。这可以有助于促进更低的能量产生成本，使得PV技术相对于其他发电方式更加有竞争力。

用于PV器件的现有技术系统可以允许将器件直接安装至建筑结构或者它们可以将器件固定至建筑外部(例如屋顶板或外覆板)上方的板条、沟槽或“轨道”(“支脚”)。这些系统可以是复杂的，典型地不像传统的覆板材料(例如屋顶瓦片或壁板)那样安装并且，作为结果，对于安装可能是昂贵的。同样，它们可能不是在视觉上吸引人的，因为它们看起来与传统的建筑材料不同。每2-4英尺可能需要安装PV器件的“支脚”。因此，安装成本可以与制品的成本一样高或更高。它们还可能遭遇与环境条件相关的问题如翘曲、褪色和其物理性质的劣化。

在文献中，可能与本技术相关的包括以下专利文献：WO2020151803A1；US20100101627A1；WO2008137966A2；WO2007123927A2；和US631028181，其全部为了所有目的通过引用结合在此。

发明概述

本发明涉及针对在上面的段落中描述的至少一个或多个问题的PV器件。

因此，按照本发明的一个方面，考虑到一种制品，所述制品包括：挠性低模量光伏建筑覆层部件，所述部件包括：挠性光伏电池组件；主体部分，所述主体部分由主体材料组成并且连接至光伏电池组件的外围边缘段，其中主体部分在至少95％的沿外围边缘段的点上1cm内具有至少35mm2的横截面积；其中主体材料包括在-40至85℃的温度之间具有5至200MPa的模量的组合物，所述组合物具有低于100x10^-6/℃的热膨胀系数(CTE)，并且所述主体部分展现小于15mm的翘曲值。

本发明的特征还在于本文所公开的特征的一个或任意组合，如挠性光伏电池组件具有电池高度和主体部分具有主体高度，其中电池高度与主体高度的比例为至少0.3；一个或多个增强零件设置在主体部分上与光伏电池组件相邻的区域中；一个或多个增强零件包括加强筋；加强筋具有至少3.8的横向间隔与加强筋高度的比例；加强筋具有小于30.0mm的横向间隔；加强筋具有每边约1至4度的加强筋斜度；光伏电池组件具有15KPa至20KPa之间的模量；主体材料的模量高于40MPa并且至多200MPa，热膨胀系数(CTE)为10x10^-6/℃至30x10^-6/℃；主体材料的模量为5和40MPa之间并且热膨胀系数(CTE)为50X10^-6/℃至约100x10^-6/℃之间；当模量高于40MPa并且至多200MPa时主体材料组合物的CTE范围通过下式确定：CTE＝a+(b+c×翘曲)^1/2并且将可接受的翘曲值设定为上限值并且之后设定为下限值，并且对于每个相应的值求解CTE并且包括多个常数：a、b和c，此外其中常数a在-106.0至118.0的值的范围内，常数b在-18550至18585的值的范围内，并且常数c在144.5至966.0的值的范围内；并且当模量高于5MPa并且至多40MPa时主体材料组合物的CTE范围通过下式确定：CTE＝a×翘曲+b×E+c并且将可接受的翘曲值设定为上限值并且之后设定为下限值并且对于每个相应的值求解CTE并且包括多个常数：a、b、c和E，此外其中常数a在约9.75至10.75的值的范围内，常数b在1.25至2.5的值的范围内，常数c在44.5至83.25的值的范围内，并且常数E在10.5至32.0的值的范围内。公式给出N x 10^-6/℃的CTE，其中N是变量。