[发明专利]新型太阳能模块、支承层层叠体及制造它们的方法

说明书

本发明描述了一种用于机械支承太阳能电池的太阳能电池支承层层叠体。所述太阳能电池包括：刚性泡沫层；一个或多个邻近所述刚性泡沫层设置的表皮层；和当邻近所述太阳能电池设置所述支承层层叠体时，所述刚性泡沫层和所述一个或多个表皮层能够为所述太阳能电池提供机械支承。

相关申请

本申请要求2011年11月18日提交的申请号为61/561,337的美国临时专利申请的优先权，该申请以引用方式并入本文以用于所有目的。

技术领域

总体而言，本发明涉及新型太阳能模块、支承层层叠体及制造它们的方法。更具体而言，本发明涉及采用刚性的机械支承泡沫层和至少一个表皮层的新型太阳能模块、支承层层叠体及制造它们的方法。

背景技术

常规太阳能模块通常由层叠并粘结于一起的材料制成以形成支承组件。支承组件封装一个或多个太阳能电池，所述太阳能电池为设置在太阳能模块内的发电部件。采用这种构造，支承组件既用来保护太阳能电池使之免于因环境要素而损坏，又用来促进将太阳能转换为电的过程。

图1示出了常规太阳能模块10的分解侧截面图，该模块10包括由玻璃制成的盖板12。紧接于玻璃盖板12，提供封装物14和18以封装太阳能电池16(例如，由多晶硅或单晶硅制成)的两侧以形成“夹层状”结构。邻近封装物18设置背板。背板由单个或多个层构成并执行多个功能以确保太阳能模块的寿命和安全。图1示出了一个这样的背板设计，其包括聚合物介电层20和聚合物背膜24，它们由层合粘合剂22粘结于一起。聚合物背膜24提供湿气、UV和机械损伤防护。介电层20电学隔离太阳能模块10的外部部分与太阳能电池16，以便接近太阳能模块的安装人员、运输人员、维护人员和消防人员不会受到电击。此安全特征对于在高电压系统中接触太阳能模块的人员来说特别重要。太阳能模块10通常为铝制框架(为简化示意，未示出)所包围，所述铝制框架提供结构完整性、保护玻璃盖板12的边缘并为模块的安装和电气接地提供方便的附着点。在太阳能模块10中，设置在太阳能电池16和铝制框架之间的层12、14、18、20、22和24共同构成支承组件。

在此常规的模块组件中，玻璃是盖板12的理想材料，因为其经济地为太阳能模块提供结构支承，保护太阳能电池使之免于在运输、安装和使用过程中损坏，并还保护太阳能电池使之免受环境要素如湿气、雪、冰雹和风载碎片的影响。另外，玻璃的高度透明性允许太阳能穿过并撞击到太阳能电池上，从而产生电。为最大化和有效地利用太阳能，封装物14和18对太阳波长基本透明并通常由将模块粘结于一起的聚合物粘合剂制成。太阳能模块10的构造和各种部件，如图1中所示以及上面所讨论，自太阳能模块设计开始以来尚未改变。

不幸的是，常规太阳能模块对于所需的表面积和所获得的电力来说太重，并因此具有若干缺点。举例来说，常规模块的重量和尺寸使得其制造、包装、运输、安装和支承困难且昂贵。常规太阳能模块及其铝制框架的总重量介于约18kg和约21kg之间。取决于其尺寸和厚度，玻璃盖板(其重量通常介于约12kg和约15kg每模块之间)占模块重量的大半。而且，太阳能模块加铝制框架的厚度为约55mm。此外，玻璃盖板的易碎性质需要牢固地包装整个太阳能模块，从而增加包装重量和成本。

至于装运，常规太阳能模块的重量和厚度将限制固定容积的装运容器中可装运的模块的量。因此，在需要大量的模块时，将增加装运次数，继而增加装运成本。当在乡村目的地或其中运输基础设施缺乏的地方进行安装时，这些装运成本将进一步加剧。

至于安装，常规模块的重量和尺寸将增加住宅、商业和公共事业规模应用的安装成本。太阳能模块通常安装在建筑物或地面结构的屋顶。安装前，每个模块被提升到建筑物的屋顶并然后安放在所需的位置中。为装卸该较重且大的模块，此类安装前活动需要两名或更多名安装人员来提升、调度和安放。在一些情况下，并非太不寻常，需要其它措施(例如，起重机或升降机)来提升模块，这将增加安装成本。