專利名稱：具有集成光電模塊的型面屋頂瓦的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生電能的太陽(yáng)能電池板，更特別地，涉及集成 到型面(波狀外形)屋頂瓦的太陽(yáng)能電池組件。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的用于產(chǎn)生住宅用電能的太陽(yáng)能電池板是平的，并且被設(shè)置 在在正午時(shí)面對(duì)陽(yáng)光的屋頂?shù)囊徊糠稚?。最初，太?yáng)能電池板安裝在 現(xiàn)有屋面材料(例如，木瓦)的上方，并且將通常缺乏美感的附加物 形成于住宅。在一些地區(qū)，不允許使用太陽(yáng)能電池板，這是因?yàn)樗?成了缺乏美感的外觀。最近研發(fā)的太陽(yáng)能電池板在尺寸和外形上被構(gòu) 造成可直接安裝于底層屋頂結(jié)構(gòu)，用以代替平的屋面材料(例如，平 的混凝土瓦)，這樣，太陽(yáng)能電池板提供了雙重用途，即響應(yīng)于日光來(lái) 發(fā)電，并且在以美學(xué)上令人喜愛(ài)的方式接合到屋面系統(tǒng)中的同時(shí)，還 可防止水汽入侵。由于常規(guī)太陽(yáng)能電池板的平面特性，因此，這種平的太陽(yáng)能電池 板可容許作為主要屋面材料用于具有平屋瓦的屋頂；然而，當(dāng)將平的太陽(yáng)能電池板安裝在利用型面(例如，波狀外形的非平的瓦)以其它 方式所防護(hù)的屋頂上時(shí)，太陽(yáng)能電池板所占據(jù)的平的區(qū)域在視覺(jué)上將 突出。正如這里所使用的那樣，型面瓦(例如，非平的或波狀外形的 瓦)指的是例如"S形，，瓦，型面高度不大的瓦，以及類似的具有較低 部分(例如，在主視圖中的凹進(jìn)部分)和形成了交替的峰和谷的較高 部分(例如，在主視圖中的凸起部分)的非平的瓦。這種瓦同樣被稱 為"型面"瓦，從而將這些瓦與常規(guī)的平瓦區(qū)分開(kāi)。當(dāng)將這種型面(波狀外形的)瓦安裝在屋頂上時(shí)，型面瓦的每一個(gè)接連的縱向列(course) 的下部與前一列的上部重疊，同時(shí)在較高行中的型面瓦的凸起部分(例如，峰)裝配在較低行中的型面瓦的凸起部分之上，并且在較高列中 的型面瓦的谷裝配在較低列中的型面瓦的谷中。因此，太陽(yáng)能電池板 的平的部分與周圍的型面瓦相比明顯突出。平的太陽(yáng)能電池板在型面瓦和平的太陽(yáng)能電池板之間形成了顯著 的結(jié)構(gòu)。特別的，由重疊瓦提供的防水連續(xù)性在每一個(gè)過(guò)渡帶被中斷， 這是因?yàn)樘?yáng)能電池板不具有與下一個(gè)較低行中的型面瓦的輪廓相一 致的輪廓。發(fā)明內(nèi)容描述在這里并示于附圖中的型面(波狀外形)太陽(yáng)能電池板瓦使 得該發(fā)電太陽(yáng)能電池板能被包括在與任何傳統(tǒng)型面瓦的無(wú)縫應(yīng)用中， 這是因?yàn)樵撎?yáng)能電池板被嵌入在傳統(tǒng)型面瓦的形狀和尺寸中，例如混凝土或粘土"s形，，瓦，型面高度不大的混凝土瓦，或由其它材料構(gòu)造的或具有其它形狀的型面瓦。正如這里的論述，型面太陽(yáng)能電池板 瓦的尺寸和形狀可適合于許多不同制造商制造的型面瓦的尺寸和形 狀。該型面太陽(yáng)能電池板瓦的尺寸和形狀能使同一個(gè)安裝傳統(tǒng)型面瓦 的屋頂機(jī)械工人在無(wú)任何特別工具或緊固件的前提下安裝型面太陽(yáng)能 電池板瓦。特別的，該型面太陽(yáng)能電池板瓦具有頂峰和低谷，其與相 鄰列中的傳統(tǒng)瓦(例如，位于型面太陽(yáng)能電池板瓦上部或下部的傳統(tǒng) 瓦)的頂峰或低谷一致。當(dāng)被安裝在同一列中時(shí)，該型面太陽(yáng)能電池 板瓦也能與相鄰傳統(tǒng)瓦形成互鎖或搭接。


根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的特定方面在下面通過(guò)參照附圖進(jìn)行描述，其中圖l是透視圖，示出了第一實(shí)施例的型面(波狀外形)太陽(yáng)能電池板瓦和安裝到位于傳統(tǒng)型面(波狀外形)瓦(例如，s形瓦)的屋頂上的相鄰型面太陽(yáng)能電池板瓦的部分；圖2是圖1中圓圏2內(nèi)的型面太陽(yáng)能電池板瓦區(qū)域的放大透視圖，示出了太陽(yáng)能電池組件支撐托架內(nèi)的太陽(yáng)能電池組件的位置；圖3是圖1中圓圏3內(nèi)的型面太陽(yáng)能電池板瓦區(qū)域的放大透視圖，示出了圖1所示的兩個(gè)型面太陽(yáng)能電池板瓦的連接；圖4是圖3中圓圏4內(nèi)的兩個(gè)型面太陽(yáng)能電池板瓦的連接區(qū)域的放大透視圖，示出了該兩個(gè)型面太陽(yáng)能電池板瓦的太陽(yáng)能電池組件端部形成了互鎖；圖5示出了圖1中的具有傳統(tǒng)混凝土"S形，，瓦的型面太陽(yáng)能電池 板瓦；圖6示出了被構(gòu)造為具有型面形狀和尺寸的型面太陽(yáng)能電池板 瓦，用于代替多個(gè)(例如，三個(gè))傳統(tǒng)的粘土"S形，，瓦；圖7是通過(guò)注塑法構(gòu)造的第二實(shí)施例的型面太陽(yáng)能電池板瓦的透 視圖；圖8是根據(jù)圖7的第二實(shí)施例的兩個(gè)型面太陽(yáng)能電池板瓦的透視 圖，被設(shè)置成基板和面板支撐框架形成互鎖；圖9是從圖7的型面太陽(yáng)能電池板瓦組件的頂部看去的分解透視 圖，示出了基板、面板支撐框架、光電板以及接線盒；圖IO是從圖7的型面太陽(yáng)能電池板瓦組件的底部看去的分解透視圖；圖11是圖8的兩個(gè)相鄰太陽(yáng)能電池板瓦的頂視圖； 圖12是圖8的兩個(gè)相鄰太陽(yáng)能電池板瓦的正視圖； 圖13是從圖11的線13-13截取的圖8中的兩個(gè)相鄰太陽(yáng)能電池 板瓦的斷面圖；圖14是從圖11的線14-14截取的圖8中的兩個(gè)相鄰太陽(yáng)能電池 板瓦的斷面圖；圖15是圖9的太陽(yáng)能電池板瓦旋轉(zhuǎn)后的透視圖，示出了頂峰中的用來(lái)接收太陽(yáng)能電池板支撐框架的突起的開(kāi)口；圖16是圖15中圓圏16內(nèi)的圖9的基板部分的放大透視圖；圖17示出了根據(jù)圖7的第二實(shí)施例的兩行太陽(yáng)能電池板瓦，其中上一行中的太陽(yáng)能電池板瓦的下部與下一行中的太陽(yáng)能電池板瓦的上部搭接；
圖18是集成到圖1-6的太陽(yáng)能電池板瓦和圖7-17的太陽(yáng)能電池 板瓦中的光電板實(shí)施例的透枧圖19是沿圖18中線19-19截取的光電板的放大斷面圖； 圖20是圖17的光電板的分解透視圖21是大體上從第三實(shí)施例的型面太陽(yáng)能電池板瓦的頂部看去 的透視圖，它通過(guò)注塑法構(gòu)造而成并具有帶防風(fēng)雨外導(dǎo)體的預(yù)先布線 輸出模塊的光電板；
圖22是大體上從圖21的第三實(shí)施例的型面太陽(yáng)能電池板瓦的底 部看去的透視圖23是從圖21的型面太陽(yáng)能電池板瓦組件的頂部看去的分解透 視圖，示出了瓦基、面板支撐框架、光電板以及瓦基中的用于接收光 電板上的輸出模塊的開(kāi)口；和
圖24是從圖21的型面太陽(yáng)能電池板瓦組件的底部看去的分解透 視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一型面(波狀外形)太陽(yáng)能電池板瓦 IOOA。圖1還示出了定位在第一型面太陽(yáng)能電池板瓦100A左端部的 第二型面太陽(yáng)能電池板瓦100B的一部分，和定位在第一型面太陽(yáng)能 電池板瓦IOOA右端部的第三型面太陽(yáng)能電池板瓦100C的一部分。圖 l還示出了，第四型面太陽(yáng)能電池板瓦100D的一部分具有下邊緣，它 搭接在第二型面太陽(yáng)能電池板瓦100B和第三型面太陽(yáng)能電池板瓦 100C的一部分的上邊緣之上。
在圖1所示的實(shí)施例中，型面太陽(yáng)能電池板瓦100A包括型面結(jié) 構(gòu)110A (這里也稱為瓦基)，其被做成合適的尺寸并被成形為與定位 在建筑屋頂上的相鄰多個(gè)(例如，三個(gè))傳統(tǒng)型面瓦("S形，，瓦)114A， 114B, 114C的尺寸和外形大致一致(見(jiàn)圖5)。特別的，在所示實(shí)施 例中，型面結(jié)構(gòu)110A具有第一端部120A (在圖1的左側(cè))和第二端部122A(在圖l的右側(cè))，所述第一端部和第二端部間隔開(kāi)與傳統(tǒng)型 面瓦安裝在屋頂上時(shí)三個(gè)傳統(tǒng)型面瓦U4A, 114B, 114C的寬度所占 據(jù)的橫向距離相對(duì)應(yīng)的距離(見(jiàn)圖5)，并且相互鎖定以便在型面瓦之 間提供不透水連接。
在所示實(shí)施例中，型面結(jié)構(gòu)110A的寬度為約35英寸，這與三個(gè) 12-英寸寬的傳統(tǒng)型面瓦("S形"瓦)的總寬度相一致，其中這些型面 瓦在每一個(gè)互鎖處搭接約0.5英寸。型面結(jié)構(gòu)IIOA的高度(從型面結(jié) 構(gòu)安裝于其上的屋頂?shù)男逼路较蚩慈?為約17英寸，這與圖5所示的 傳統(tǒng)型面瓦114A， 114B, 114C的高度相一致。
型面結(jié)構(gòu)110A的厚度(從型面結(jié)構(gòu)安裝于其上的屋頂?shù)姆ň€看 去)為約3英寸，這與圖5所示的傳統(tǒng)型面瓦("S形"瓦)114A， 114B， 114C的厚度相一致。
型面結(jié)構(gòu)110A包括位于第一端部120A和第二端部122A之間的 三個(gè)內(nèi)凹谷(低部)130和三個(gè)凸峰(高部)132。所述谷和峰在型面 結(jié)構(gòu)110A的下邊緣134和上邊緣136之間延伸。峰132(例如，橫跨 形成峰的圓弧的弦)的寬度從下邊緣至上邊緣逐漸變細(xì)，這樣， 一個(gè) 型面結(jié)構(gòu)的峰的下邊緣可定位在另一個(gè)型面結(jié)構(gòu)的峰的上邊緣之上。
在所示實(shí)施例中，型面結(jié)構(gòu)110A的谷130和132形成為與傳統(tǒng) 型面瓦("S形"瓦)的谷和峰具有對(duì)應(yīng)的尺寸和形狀。特別的，谷和 峰的尺寸及形狀被選擇，以使得支撐結(jié)構(gòu)110A可定位成與傳統(tǒng)型面 結(jié)構(gòu)具有重疊的關(guān)系。例如，這里描述的一行或多行型面太陽(yáng)能電池 板瓦可被相應(yīng)數(shù)量行的傳統(tǒng)型面瓦代替。最下面一行的型面太陽(yáng)能電 池板瓦與下一個(gè)較低行的傳統(tǒng)型面瓦搭接。下一個(gè)較高行的傳統(tǒng)型面 瓦與上面一行的型面太陽(yáng)能電池板瓦搭接。型面太陽(yáng)能電池板瓦和傳 統(tǒng)型面瓦搭接重疊約3-4英寸，從而與傳統(tǒng)的型面瓦行搭接。
盡管圖1示出了特定的大小和形狀，但是應(yīng)該理解，型面太陽(yáng)能 電池板瓦100可被構(gòu)造為其尺寸和形狀與來(lái)自許多不同制造商的傳統(tǒng) 型面瓦的尺寸和形狀相兼容，這樣，型面太陽(yáng)能電池板瓦IOO可按列 安裝在該傳統(tǒng)瓦之上或之下。型面太陽(yáng)能電池板瓦IOO還可以與傳統(tǒng)瓦以同樣的方向安裝。例如，在所示實(shí)施例中，型面結(jié)構(gòu)110A具有 和三個(gè)相鄰?fù)叽笾峦瑯拥某叽纾?，三個(gè)MNLT"S形"瓦，三個(gè) Eagle"S形"瓦，三個(gè)Hanson"S形"瓦，三個(gè)Westile" S形，，瓦，或來(lái) 自其它制造商的三個(gè)"S形"瓦，這允許屋頂機(jī)械工人將型面太陽(yáng)能電 池板瓦100以和傳統(tǒng)瓦重疊的關(guān)系安裝，同時(shí)保持屋頂?shù)拿缹W(xué)外觀。 應(yīng)該理解，型面太陽(yáng)能電池板瓦100可被構(gòu)造為其尺寸和形狀與來(lái)自 其它制造商的不同傳統(tǒng)型面瓦的尺寸和形狀一致，以使得型面太陽(yáng)能 電池板瓦100的輪廓與傳統(tǒng)型面瓦的輪廓一致。傳統(tǒng)型面瓦可包括混
凝土、粘土、或其它商業(yè)上可提供的屋頂材料。例如，型面太陽(yáng)能電
池板瓦IOO可構(gòu)造為具有和下型面輪廓瓦(未示出)或一片粘土瓦的 尺寸和形狀，例如，圖6所示的構(gòu)造(將在下面討論)。
如圖1所示，第一型面太陽(yáng)能電池板瓦100A的第一 (左)端部 120A與第二型面太陽(yáng)能電池板瓦100B的第二 (右)端部122B形成 互鎖。第一型面太陽(yáng)能電池板瓦100A的第二 (右)端部122A與第三 型面太陽(yáng)能電池板瓦100C的第一 (左)端部120C形成互鎖。應(yīng)該理 解，第一型面太陽(yáng)能電池板瓦100A的任意一端也將與同時(shí)包括傳統(tǒng) 型面瓦和型面太陽(yáng)能電池板瓦的一行瓦片中的傳統(tǒng)型面瓦的相對(duì)端部 形成互鎖。
在圖1中，第四型面太陽(yáng)能電池板瓦100D的第一部分定位在第 一型面太陽(yáng)能電池板瓦100A的最上部分之上，并且第四型面太陽(yáng)能 電池板瓦100D的第二部分定位在第三型面太陽(yáng)能電池板瓦100C的最 上部分之上，以形成連續(xù)粘接，其中某一行中的瓦片的互鎖端部相對(duì) 于相鄰行中的瓦片的互鎖端部產(chǎn)生偏移。型面太陽(yáng)能電池板瓦也可以 直線粘接方式安裝，其中某一行的相鄰?fù)咂g的互鎖端部與相鄰行 中的相鄰?fù)咂幕ユi端部對(duì)準(zhǔn)(見(jiàn)下面參照?qǐng)D17的描述)。在所示實(shí) 施例中，瓦片的垂直搭接重疊為約3英寸。搭接重疊可增加到4英寸， 以允許屋頂機(jī)械工人調(diào)整該搭接重疊，這樣，位于屋頂邊緣的頂部行 的瓦片將包括全部的瓦片。大體上，型面太陽(yáng)能電池板瓦IOO可以與 將要被型面太陽(yáng)能電池板瓦100替代的傳統(tǒng)型面屋頂瓦(例如，S形瓦)類似的方式安裝。
有利地是，型面太陽(yáng)能電池板瓦100A的結(jié)構(gòu)110A包括聚氯乙烯 (PVC)塑料材料或其它合適的輕質(zhì)耐用材料。PVC塑料材料被制造 成具有與相應(yīng)的混凝土或粘土 "S形"瓦的基色對(duì)應(yīng)的顏色，這樣，當(dāng) 被安裝到具有傳統(tǒng)"S形"瓦的屋頂上時(shí)，型面太陽(yáng)能電池板瓦的結(jié)構(gòu) 110A與傳統(tǒng)"S形"瓦混合。
在附圖中進(jìn)一步示出了，太陽(yáng)能電池組件支撐托架150A在型面 結(jié)構(gòu)110A的峰132的頂部延伸。特別的，太陽(yáng)能電池組件支撐托架 150A嵌入在峰132中，這樣，太陽(yáng)能電池組件支撐托架150A的上表 面與峰132的最高點(diǎn)齊平(例如，圖3的放大圖所示)。太陽(yáng)能電池組 件支撐托架150A具有與型面結(jié)構(gòu)110A的下邊緣相距約0.25英寸的 下邊緣，這樣，峰132的一部分可抑制太陽(yáng)能電池組件支撐托架150A 的下邊緣。在圖1中，太陽(yáng)能電池組件支撐托架150A沿峰132的高 度為約12.25英寸，寬度為約34.25英寸。例如，太陽(yáng)能電池組件支撐 托架150A的寬度略微小于型面結(jié)構(gòu)IIOA的寬度。太陽(yáng)能電池組件支 撐托架150A的高度和寬度可根據(jù)型面結(jié)構(gòu)110A的高度和寬度變化， 而型面結(jié)構(gòu)IIOA的高度和寬度可變化以對(duì)應(yīng)被型面結(jié)構(gòu)IIOA的模擬 的三個(gè)商業(yè)用瓦片的高度和寬度。
在所示實(shí)施例中，太陽(yáng)能電池組件支撐托架150A的厚度為約 0.375英寸，這樣，在每一個(gè)峰132的最高點(diǎn)，太陽(yáng)能電池組件支撐托 架150A嵌入到峰132內(nèi)約0.375英寸。有利地是，太陽(yáng)能電池組件支 撐托架150A包括PVC塑料或其它適合的材料。在特別有利的實(shí)施例 中，太陽(yáng)能電池組件支撐托架150A包括與型面結(jié)構(gòu)110A同樣的材料， 并且形成(例如，通過(guò)注模)為型面結(jié)構(gòu)110A的一部分。
太陽(yáng)能電池組件支撐托架150A大體上為矩形。如圖2所示，對(duì) 于第二型面太陽(yáng)能電池板瓦IOOB上的太陽(yáng)能電池組件支撐托架150B 而言，太陽(yáng)能電池組件支撐托架150B的中央部分下凹大約0.1875英 寸，以形成深度為0.1875英寸的空腔152?？涨?52的高度為約12 英寸，寬度為約34英寸，以便接收具有對(duì)應(yīng)高度和寬度的光電電池組件(太陽(yáng)能電池組件)160B，并且該太陽(yáng)能電池組件160B的厚度為約0.1875英寸。太陽(yáng)能電池組件支撐托架150A的未下凹的外圓周在太陽(yáng)能電池組件160A的周圍形成了厚度為約0.125英寸的壁。太陽(yáng)能電池組件160A位于太陽(yáng)能電池組件支撐托架150A的下凹空腔內(nèi)，其中太陽(yáng)能電池組件160A的暴露表面與太陽(yáng)能電池組件支撐托架150A的未下凹的圓周壁共面。太陽(yáng)能電池組件160A通過(guò)合適的膠粘劑(未示出)固定在太陽(yáng)能電池組件支撐托架150A中。太陽(yáng)能電池組件支撐托架150A的尺寸和太陽(yáng)能電池組件160A的尺寸可相應(yīng)于型面太陽(yáng)能電池板瓦IOOA試圖模擬的傳統(tǒng)瓦片的不同尺寸和形狀而變化。
太陽(yáng)能電池組件支撐托架150A接收類似的太陽(yáng)能電池組件160A。對(duì)于第三型面太陽(yáng)能電池板瓦100C和第四型面太陽(yáng)能電池板瓦100D,示出了類似的太陽(yáng)能電池組件160C和160D。每一個(gè)太陽(yáng)能電池組件包括一對(duì)導(dǎo)體(未示出)，該導(dǎo)體從相應(yīng)的太陽(yáng)能電池組件支撐托架的底部穿過(guò)，并且通過(guò)位于底層的型面結(jié)構(gòu)。貫穿太陽(yáng)能電池組件支撐托架材料和型面結(jié)構(gòu)的開(kāi)口由防水材料密封。來(lái)自太陽(yáng)能電池組件和多個(gè)其它太陽(yáng)能電池組件的導(dǎo)體以傳統(tǒng)方式互連，從而將來(lái)自太陽(yáng)能電池組件的電能傳遞到組合器盒(未示出)。例如，多個(gè)太陽(yáng)能電池組件互連以提供所需的電壓。從一組互連太陽(yáng)能電池組件和多個(gè)附加組的互連太陽(yáng)能電池組件的電壓以已知的方式結(jié)合在一起，以提供電力來(lái)源。
優(yōu)選地是，太陽(yáng)能電池組件支撐托架150A的左端部和太陽(yáng)能電池組件支撐托架150B的右端部互鎖在一起。圖3和4示出了一個(gè)互鎖系統(tǒng)，其中太陽(yáng)能電池組件支撐托架150B的右端部包括形成于其中的凹槽170，太陽(yáng)能電池組件支撐托架150A的左端部包括對(duì)應(yīng)的舌鍵172。當(dāng)相鄰的型面結(jié)構(gòu)110定位在屋頂上時(shí)，右側(cè)型面結(jié)構(gòu)110的舌鍵172定位在左側(cè)型面結(jié)構(gòu)110的凹槽170中，以幫助保持相鄰的太陽(yáng)能電池組件支撐托架150處于共面關(guān)系。更優(yōu)選的互鎖系統(tǒng)示于下面參照?qǐng)D7-17的實(shí)施例中。
在美學(xué)上，附圖中所示的型面太陽(yáng)能電池板瓦與市場(chǎng)上的其它太陽(yáng)能電池板瓦不同。特別的，型面太陽(yáng)能電池板瓦的形狀、尺寸和顏
色優(yōu)選與已知的混凝土或粘土"s形"瓦或具有其它不同型面瓦片的形
狀、尺寸和顏色對(duì)應(yīng)。與此相反，當(dāng)前市場(chǎng)上的"平的"型面太陽(yáng)能電
池板嵌入到傳統(tǒng)的"s形"型面瓦中，該傳統(tǒng)的"s形，，型面瓦具有金屬
質(zhì)地的底板和蓋子擋水板，以防止水接近墊層。與傳統(tǒng)的"平的"型面太陽(yáng)能電池板不同，型面太陽(yáng)能電池板瓦不需要特定的擋水板來(lái)制造完全防水性的屋頂，這是因?yàn)樾兔嫣?yáng)能電池板瓦與傳統(tǒng)的"s形"型面瓦以和數(shù)行傳統(tǒng)"s形"型面瓦搭接的方式類似的方式搭接。
從地面向上看屋頂，型面太陽(yáng)能電池板瓦的輪廓看起來(lái)就如同屋頂上沒(méi)有太陽(yáng)能電池板瓦一樣。當(dāng)前市場(chǎng)上的其它產(chǎn)品在屋頂上形成
了約3英寸深的平的下凹部，這中斷了屋頂系統(tǒng)的輪廓，并且美學(xué)上令人感到不太愉悅。
當(dāng)從地面向上看屋頂時(shí)，將太陽(yáng)能電池組件嵌入到型面太陽(yáng)能電池板瓦的頂部可有助于將太陽(yáng)能電池組件隱藏到較低行瓦片的傳統(tǒng)混凝土或粘土型面瓦的波狀輪廓之后。與此同時(shí)，位于型面太陽(yáng)能電池板瓦的頂峰上的嵌入式太陽(yáng)能電池組件仍將允許水向下流至連續(xù)型面太陽(yáng)能電池板瓦的"底板"(例如，低谷)中，連續(xù)的底板示于圖5中。
正如上面的論述，太陽(yáng)能電池組件也可并入到包括其它輕質(zhì)材料的塑料瓦或瓦片中，這些材料被構(gòu)造為具有尺寸、形狀和外觀的多個(gè)(例如，三個(gè))型面高度不大的"地中海型"瓦片，并且其具有較淺的水道。特別的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)型面太陽(yáng)能電池板瓦配合到由兩個(gè)或多個(gè)(例如，三個(gè))型面高度不大的瓦片，例如單個(gè)傳統(tǒng)的型面高度不大的瓦片所占據(jù)的空間中。因此，型面高度不大的型面太陽(yáng)能電池板瓦與傳統(tǒng)的型面高度不大的混凝土瓦搭接，并保持峰和鼓的連續(xù)性，以保持傳統(tǒng)瓦片的整體視覺(jué)效果。
太陽(yáng)能電池組件還可并入到其它結(jié)構(gòu)中，該結(jié)構(gòu)具有模擬其它傳統(tǒng)混凝土或粘土屋頂瓦外觀的輪廓。例如，圖6示出了在笫一列瓦片中具有多個(gè)傳統(tǒng)單片粘土瓦210、 212、 214和216的屋頂?shù)囊徊糠?。位于第二列中的第一型面太?yáng)能電池板瓦220、第二型面太陽(yáng)能電池板瓦222和第三型面太陽(yáng)能電池板瓦224相對(duì)于第一列中的傳統(tǒng)瓦搭接，而形成與相鄰列的傳統(tǒng)瓦之間的搭接重疊長(zhǎng)度大體上相等的搭接重疊長(zhǎng)度。第三列中的笫四型面太陽(yáng)能電池板瓦226與第二列中的兩個(gè)型面太陽(yáng)能電池板瓦搭接，以便在所述兩列之間形成搭接重疊。型面太陽(yáng)能電池板瓦220、 222、 224和226包括相應(yīng)的橫跨頂峰的太陽(yáng)能電池組件230、 232、 234以及236。優(yōu)選地，每一個(gè)太陽(yáng)能電池組件的高度和寬度被選擇以覆蓋相應(yīng)型面太陽(yáng)能電池板瓦暴露頂峰的絕大部分。正如所示，型面太陽(yáng)能電池板瓦220的寬度與三個(gè)傳統(tǒng)單片粘土瓦(例如，第一列中的瓦212、 214和216)的寬度一致。
圖7-15示出了根據(jù)適于使用注模技術(shù)制造的型面太陽(yáng)能電池板瓦300的詳細(xì)實(shí)施例。如圖7的頂視圖所示，太陽(yáng)能電池板瓦300包括S形瓦屋頂基板302?；?02包括上迷用于其它實(shí)施例的多個(gè)頂峰304、 306、 308和底板312、 314、 316。如圖9所示，頂峰304、 306、308具有各自下凹的平的區(qū)域322、 324和326，它們被定位以接收太陽(yáng)能電池陣基板組件330。下凹區(qū)域322、 324和326從各自頂峰304、306、 308的頂部向下凹約0.45-0.5英寸。
在優(yōu)選實(shí)施例中，每一個(gè)太陽(yáng)能電池板瓦的基板302從下邊緣340至上邊緣342的高度為約17英寸，從左側(cè)344至右側(cè)346的寬度為約35.5-36英寸?；?02的高度為約3.4-3.5英寸。
每一個(gè)基板302具有左互鎖機(jī)構(gòu)350和右互鎖機(jī)構(gòu)352。如圖8所示，當(dāng)?shù)谝?(左側(cè))太陽(yáng)能電池板瓦300A和第二 (右側(cè))太陽(yáng)能電池板瓦300B并排設(shè)置時(shí)，左側(cè)太陽(yáng)能電池板瓦300A的基板302的右互鎖機(jī)構(gòu)352接收右側(cè)太陽(yáng)能電池板瓦300B的基板302的左互鎖機(jī)構(gòu)350，這將導(dǎo)致兩個(gè)太陽(yáng)能電池板瓦300A， 300B的基板302搭接約0.8-0.85英寸。由于互鎖機(jī)構(gòu)350、 352的搭接，當(dāng)各基板302按圖8所示那樣形成互鎖時(shí)，每一個(gè)太陽(yáng)能電池板瓦300A， 300B的有效寬度為約34.65-35.2英寸。
如圖9所示，下凹區(qū)域322、 324和326相對(duì)于基板302的上邊緣342偏移約4.1-4.15英寸，并且從下邊緣340處偏移約0.45-0.5英寸，這樣，下凹的平的區(qū)域的長(zhǎng)度為約12.35-12.45英寸，以便接收太陽(yáng)能電池板組件330。正如所示，下邊緣340和上邊緣342保持了 S形瓦的輪廓。
如圖10的底部視圖所示，型面太陽(yáng)能電池板瓦300的基板302包括多個(gè)水平加強(qiáng)脅條360和垂直加強(qiáng)肋條362。肋條360、 362提供了足夠的強(qiáng)度，以允許基板302由相對(duì)薄一些(例如厚度約0.125英寸)的塑料材料制造。
如圖10所示，基板302還包括與傳統(tǒng)粘土或混凝土 S形瓦上的間隔肋條對(duì)應(yīng)的多個(gè)間隔肋條364 (例如，六個(gè)間隔肋條364)，這樣，當(dāng)安裝在同一屋頂上時(shí)，太陽(yáng)能電池板S形瓦相對(duì)于傳統(tǒng)瓦保持了大致相似的垂直位置。例如，每一個(gè)間隔肋條364的高度為約0.5英寸，這包括在上述3.4-3.45英寸的整體高度中。
如圖9所示的實(shí)施例，基板302還包括位于每一頂峰304、 306和308中的至少一個(gè)垂直設(shè)置的緊固孔370，以及位于每一底板312、314和316中的至少一個(gè)垂直設(shè)置的緊固孔372，它們靠近上邊緣342以接收釘子、螺釘或其它緊固件，以便將基板302度頂?shù)轿蓓?未示出)。當(dāng)基板302安裝到屋頂上時(shí)，緊固孔370, 372被緊接著的較高行中的一個(gè)或多個(gè)瓦(這里所述的任一太陽(yáng)能瓦或傳統(tǒng)瓦)的重疊部分覆蓋，如圖17所示。
圖9還示出了，中間峰306還包括形成于中間下凹區(qū)域324中的開(kāi)口 380，該開(kāi)口靠近下凹區(qū)域324的上邊界。開(kāi)口 380延伸通過(guò)基板302的主體。開(kāi)口 380還可以形成在其它下凹區(qū)域322、326之一中。
如圖9的分解圖所示，太陽(yáng)能電池陣面板組件330包括面板支撐框架400和光電(太陽(yáng)能電池陣)面板402。面板支撐框架400是矩形的，其高度適合于裝配在下凹區(qū)域322， 324， 326中，并且其寬度被選棒為大致等于基板302的寬度。因此，面板支撐框架400的介于下邊緣410和上邊緣412之間的高度略微小于約12.35-12.45英寸，并且其介于左邊緣414和右邊緣416之間的寬度為約35.5-36英寸。面板支撐框架400介于頂部420和底部422之間的厚度為約0.45-0.5英寸，它與下凹區(qū)域322， 324， 326的深度大體上一致，這樣，面板支撐框架400的頂部420與頂峰304， 306， 308的頂部大致齊平，或略低于或高于這些頂峰的頂部。底部422依靠在下凹區(qū)域322， 324， 326上。底部422包括多個(gè)開(kāi)口 424，這樣減少了用于形成面板支撐框架400的材料的量。
框架400的頂部420具有大體上呈矩形的下凹中心部分426。該下凹中心部分426被做成合適的尺寸以形成具有底壁430、頂壁432、左壁434以及右壁436的矩形邊，其中該底壁430靠近下邊緣410的厚度為約0.25英寸，頂壁432靠近上邊緣412的厚度為約0.25英寸，左壁434靠近左邊緣414的厚度為約1.5英寸，右壁436靠近右邊緣416的厚度為約2.7英寸。如圖所示，左壁434的上部被移除從而形成了左互鎖齒部440，并且右壁436的下部被移除從而形成了右互鎖齒部442,當(dāng)相鄰的型面太陽(yáng)能電池板瓦300A， 300B的基板302按圖8所示那樣接合時(shí)，所述左互鎖齒部440和右互鎖齒部442接合。
面板支撐框架400的底壁430包括多個(gè)大體上呈矩形的突起450，452， 454。如圖15和16所示，這些突起^^故成合適的尺寸并成形為與靠近下凹區(qū)域322， 324， 326的相應(yīng)下端部，以及基板302的下邊緣340頂峰304， 306， 308中的相應(yīng)開(kāi)口 460， 462， 468接合。在優(yōu)選實(shí)施例中，如圖16所示，這些開(kāi)口周圍的頂峰部分通過(guò)額外的材料來(lái)加強(qiáng)。面板支撐框架400通過(guò)接合在開(kāi)口 460, 462， 464中的突起350， 352， 354定位在下凹區(qū)域322， 324, 326中。面板支撐框架400通過(guò)合適的粘合劑，例如硅粘合劑固定至基板302。此外，頂峰304，306, 308中的至少一個(gè)優(yōu)選地包括形成在壁中的開(kāi)口 470，用于形成各下凹區(qū)域322， 324， 326的上邊緣。如圖14所示，開(kāi)口 470接收與面板支撐框架400的上壁432接合的螺釘472，以便將面板支撐框架400進(jìn)一步固定至基板302。
下凹中心部分426的深度為約0.2英寸。該深度被選擇以接收具有相應(yīng)厚度的光電面板402。下凹中心部分426的深度可以變化以適應(yīng)具有更大厚度的光電面板，例如，在下文參照?qǐng)D17， 19和20描述的光電面板。光電面板402的長(zhǎng)度和寬度被做成合適的大小以便裝配在下凹中心部分426中(例如，約12.3英寸對(duì)約31.7英寸)。光電面板402可具有傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，即，包括多個(gè)以選定串并聯(lián)組合形式連接的電池，以便在太陽(yáng)能入射到光電板402的上表面上時(shí)產(chǎn)生所需的輸出電壓。在特別選擇的實(shí)施例中，光電板402以圖18、 19和20所示的方式構(gòu)造，這在下文描述。光電板402通過(guò)合適的防風(fēng)雨的粘合劑，例如硅粘合劑與面板支撐框架400固定。
光電板402包括至少第一面板輸出導(dǎo)體480和第二面板輸出導(dǎo)體482,它們從面板402引出，并穿過(guò)面板支撐框架400中的一個(gè)開(kāi)口424，繼而穿過(guò)開(kāi)口 380以及面板402。開(kāi)口 380的未被面板輸出導(dǎo)體480， 482占據(jù)的部分填充以合適的防風(fēng)雨的材料，例如，堵縫和填充材料。太陽(yáng)能電池陣基板組件330通過(guò)合適的防風(fēng)雨的粘合劑，例如硅粘合劑與基板330固定。
如圖9， 10， 11和13進(jìn)一步所示，在開(kāi)口 380的下面， 一接線盒500定位在面板402的下側(cè)。該接線盒500具有與開(kāi)口 380對(duì)準(zhǔn)的開(kāi)口 502。接線盒500通過(guò)合適的緊固件(例如，螺釘)、粘合劑、塑性焊接等固定至基板302。第一面板輸出導(dǎo)體480和第二面板輸出導(dǎo)體482從光電板402延伸到接線盒500內(nèi)，并分別連接至第一外導(dǎo)體510和第二外導(dǎo)體521，所述第一和第二外導(dǎo)體通過(guò)一對(duì)開(kāi)口 514, 516從接線盒500引出。外導(dǎo)體510， 512優(yōu)選地通過(guò)合適的粘合劑(例如，硅粘合劑)或其它合適的方式固定至開(kāi)口 514,以便消除接線盒500內(nèi)的連接應(yīng)變。在導(dǎo)體480， 482連接至導(dǎo)體510， 512后，接線盒500通過(guò)頂部520密封。
外導(dǎo)體510， 512具有足夠的尺寸和用作外部使用的適當(dāng)絕緣性。第一外導(dǎo)體510和第二外導(dǎo)體512的端部分別連接到具有第一極性的第 一極化連接器530和具有第二極性的笫二計(jì)劃連接器532。導(dǎo)體510 ，512可從相鄰的太陽(yáng)能電池板300連接至導(dǎo)體，以便以串聯(lián)形式連接太陽(yáng)能電池板300，從而形成一連串的互連面板。位于每一連串面板端部的太陽(yáng)能電池板300連接至通向位于中心位置的控制系統(tǒng)(未示出)中的導(dǎo)體，其中該控制系統(tǒng)接收電池串的電力輸出，并且以傳統(tǒng)方式提供系統(tǒng)電力輸出。
正如上面的論述，圖1-6所示的S形瓦太陽(yáng)能電池板100中的光電板160和圖7-15所示的光電板402可以是傳統(tǒng)的被構(gòu)造為具有上述尺寸的光電板。在優(yōu)選實(shí)施例中，光電板160和402被構(gòu)造成與圖18，19和20所示的光電板600 —致。
如圖18, 19和20所示，層狀光電板600被構(gòu)造為大體上呈矩形的板，其被做成合適的尺寸并被成形以便裝配在面板支撐框架400的下凹中心部分426中。這樣，面板600可被結(jié)構(gòu)螺釘保持，而無(wú)需任何特定材料的裝卸設(shè)備。在所示實(shí)施例中，面板600的厚度小于約0.2英寸，以便裝配到下凹中心部分426的深度中。
面板600具有透明的上部防護(hù)層610，它朝上定向并暴露于陽(yáng)光下。中間層620定位在上部防護(hù)層610之下。中間層620包括多個(gè)電力互連的光電池622，以形成光電池陣。中間層620依靠在剛性的底層630上。中間層620通過(guò)下部粘結(jié)層640固定至剛性的底層630。中間層620通過(guò)上部粘結(jié)層650固定至上部防護(hù)層610。這樣，中間層620被密封在下部粘結(jié)層640和上部粘結(jié)層650之間。
上部防護(hù)層610向面板600提供了沖擊防護(hù)和風(fēng)雨防護(hù)。有利地是，上部防護(hù)層610包括杜邦^特富龍@氟化乙丙烯(FEP)樹(shù)脂，它形成為具有適當(dāng)厚度(例如，約0.1英寸)的薄膜層。這樣，處于中間層620的光電池622直接暴露在陽(yáng)光下，而不會(huì)暴露在濕氣和其它氣象條件下，而且不受腳、落物以及灰塵等的直接影響。具有適當(dāng)厚度的鋼化玻璃也可用作上部防護(hù)層610。
在所示實(shí)施例中，至剛性的底層630包括纖維增強(qiáng)塑料(FRP)。例如，有利地是，該FRP層包括具有嵌入玻璃纖維的聚酯樹(shù)脂。在一個(gè)有利的實(shí)施例中，F(xiàn)RP層的厚度為約0.079英寸。剛性的FRP底層提供了堅(jiān)硬、輕質(zhì)、極低滲透性以及平整度的組合優(yōu)點(diǎn)。
優(yōu)選地，下部粘結(jié)層640是定位在剛性底層630上表面上的薄膜。中間層620中的光電池622陣列因此可定位在下部粘結(jié)層640上。在所示實(shí)施例中，下部粘結(jié)層640包括透明粘結(jié)劑，例如，乙烯-乙酸 乙烯酯(EVA)。 EVA是透明的、熱激活粘結(jié)劑，它特別適合于固定 電池。其它適合的粘結(jié)劑，例如，聚乙烯醇縮丁醛(PVB)，或其它 pottant材料可用來(lái)代替EVA。
在將光電池622的陣列定位在下部粘結(jié)層640上后，上部透明粘 結(jié)層650被置于中間層620上，這樣，光電池622被夾在該兩透明粘 結(jié)層之間。上部粘結(jié)層650應(yīng)該與下部粘結(jié)層的物理性質(zhì)匹配。在所 示實(shí)施例中，上部粘結(jié)層650和下部粘結(jié)層640包括EVA，但其它適 合的透明粘結(jié)劑可用來(lái)代替EVA。透明的上部防護(hù)層610隨后定位在 上部透明粘結(jié)層650上，以實(shí)現(xiàn)在圖19中以放大部分橫斷圖示出的分 層結(jié)構(gòu)。
EVA材料和使用EVA材料以便將分層光電池層粘結(jié)在一起描述 在例如授予給Lewis的美國(guó)專利No.4499658中。除了用作粘結(jié)劑以便 將光電池622固定在上部防護(hù)層610和下部剛性層630之間外，上部 EVA層650和下部EVA層還用作該兩外層之間的墊層。
光電池622通過(guò)傳統(tǒng)方式以串并聯(lián)構(gòu)造形式電力互連，以便提供 適當(dāng)?shù)妮敵鲭妷?。例如，在所示?shí)施例中，12個(gè)光電池622設(shè)置成2 行，其中每一行有6個(gè)光電池。所示的光電板600具有兩個(gè)平的從中 間層620的右側(cè)延伸出來(lái)的帶狀電導(dǎo)體660, 662。所述兩個(gè)導(dǎo)體660， 662與圖10和13中的兩個(gè)導(dǎo)體480， 482對(duì)應(yīng)。在所示實(shí)施例中，該 兩個(gè)電導(dǎo)體660， 662彎曲，以便穿過(guò)剛性底層630中的開(kāi)口 (未示出)。 這樣，所述兩個(gè)導(dǎo)體660， 662的自由端暴露在剛性底層630之下，以 便如上述那樣互連至位于接線盒500內(nèi)的外導(dǎo)體510， 512。
上部防護(hù)層610、中間層620、底層660和兩個(gè)粘結(jié)層640、 650 以圖19和20所示的順序疊置并對(duì)準(zhǔn)以形成圖18和19所示的夾層結(jié) 構(gòu)。該兩個(gè)面板輸出導(dǎo)體660， 620中每一個(gè)的自由端在層壓過(guò)程中被 臨時(shí)覆蓋物(例如，織物管等)覆蓋。這種結(jié)構(gòu)通過(guò)使用熱和壓力以 已知的方式永久性的層壓。在一個(gè)有利的實(shí)施例中，該結(jié)構(gòu)通過(guò)例如 授予給Laaly等的美國(guó)專利No.2005/0178248A1中描述的真空層壓機(jī)來(lái)層壓。特別的，該結(jié)構(gòu)首先經(jīng)受真空以移除EVA粘結(jié)劑中捕集的任 何氣泡。該結(jié)構(gòu)隨后經(jīng)受高壓以迫使這些層按實(shí)際需要緊密地?cái)D在一 起。該結(jié)構(gòu)隨后被加熱至合適的溫度(例如約160°C)以便對(duì)層640 和650中的粘結(jié)劑進(jìn)行熟化，并且因此永久性地粘接這些相鄰的層。 在所示實(shí)施例中，上部層610和兩個(gè)透明的粘結(jié)層640， 650將面板輸 出導(dǎo)體660， 662固定至中間層620的頂部。優(yōu)選地，面板輸出導(dǎo)體 660， 662從中間層620的底部伸出，并且穿過(guò)剛性底層630中的一個(gè) 或多個(gè)開(kāi)口 (未示出)。穿過(guò)底層630的開(kāi)口在層壓過(guò)程中被密封。
該層壓結(jié)構(gòu)被保持在高溫下足夠的時(shí)間，以便對(duì)上部透明粘結(jié)層 650和下部透明粘結(jié)層640進(jìn)行熟化，并使得該兩透明粘結(jié)層粘接在 一起以形成完全密封光電池622的組合層。高溫也可導(dǎo)致上部透明層 610軟化并流動(dòng)，從而提供上述上部防護(hù)涂層。該層壓結(jié)構(gòu)隨后被冷 卻到環(huán)境溫度。
在完成層壓工藝后，面板600被定位到面板支撐框架400中(圖 7-16)，其中兩個(gè)面板導(dǎo)體660， 662延伸到面板支撐框架的底部422 之下。該兩個(gè)導(dǎo)體660， 662穿過(guò)基板302的孔380和接線盒500的開(kāi) 口 502，就如同圖13所示的兩個(gè)導(dǎo)體480， 482那樣。面板600通過(guò) 使用合適的粘結(jié)劑，例如前述的粘結(jié)劑固定至面板支撐框架400。位 于該兩個(gè)面板輸出導(dǎo)體660， 662上的臨時(shí)覆蓋物被移除，并且該兩個(gè) 面板輸出導(dǎo)體660， 662在接線盒500內(nèi)通過(guò)使用傳統(tǒng)的互連裝置電連 接至兩個(gè)防風(fēng)雨的外導(dǎo)體510， 512。接線盒500的可移除的頂部520 隨后被固定到導(dǎo)體互連裝置上，以提供防風(fēng)雨的密封。該面板支撐框 架400通過(guò)上述方式固定至基板302。
圖21-24示出了型面太陽(yáng)能電池板瓦800的第三實(shí)施例，它具有 改進(jìn)的瓦基802，改進(jìn)的面板支撐框架804和改進(jìn)的光電板806。特別 的，光電板806包括輸出模塊810，如下所述，它包括接線盒，該接 線盒在光電板806安裝到面板支撐框架804后連接至層壓光電板806。 例如，輸出模塊810可通過(guò)合適的粘結(jié)劑固定至光電板806。輸出模 塊(接線盒)810可通過(guò)第一防風(fēng)雨電導(dǎo)體812和第二防風(fēng)雨電導(dǎo)體814預(yù)先布線，所述兩個(gè)電導(dǎo)體分別連接至第一極化連接器816和笫 二相反極化連接器818。可替換地，防風(fēng)雨電導(dǎo)體812, 814可在輸出 模塊連接到光電板后插入到輸出模塊810。外電導(dǎo)體812， 814電連接 (例如，通過(guò)焊接)至位于輸出模塊810內(nèi)的面板輸出導(dǎo)體660， 662 (如圖18和20所示)，并且該輸出模塊被密封。瓦基802和面板支撐 框架804通過(guò)上述注模塑料來(lái)構(gòu)成。光電板806優(yōu)選地根據(jù)上述那樣 并按圖18-20來(lái)構(gòu)造。
圖21是當(dāng)型面太陽(yáng)能電池板瓦800完全裝配好并準(zhǔn)備安裝到屋頂 上時(shí)，大體上從其頂部看去的透視圖。圖22是大體上從瓦基802的底 部看去的裝配好的型面太陽(yáng)能電池板瓦800的透視圖。圖23是從該組 件的頂部看去的型面太陽(yáng)能電池板瓦800的分解透視圖，用于揭示瓦 基802、面板支撐框架804以及光電板806的額外細(xì)節(jié)。
型面太陽(yáng)能電池板瓦800與先前描述的實(shí)施例相似。瓦基802具 有和傳統(tǒng)型面屋頂瓦同樣的尺寸和形狀。特別的，瓦基802包括三個(gè) 頂峰820， 822， 824和三個(gè)底板830， 832， 934。如圖23所示，每一 個(gè)頂峰820， 822， 824的一部分是平的，用于形成各自的平的下凹區(qū) 域840， 842， 844。該平的下凹區(qū)域840， 842， 844 ^皮做成合適的尺 寸以便如上述那樣接收面板支撐框架804。瓦基802包括左側(cè)瓦互鎖 機(jī)構(gòu)850和與上述參照?qǐng)D7-17的實(shí)施例描述的互鎖機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的右側(cè)瓦 互鎖纟幾構(gòu)852。
與前述的實(shí)施例不同，如圖23所示，瓦基802的右側(cè)頂峰820 具有靠近下凹區(qū)域840上邊界的大體上矩形的開(kāi)口 860。在所示實(shí)施 例中，矩形開(kāi)口 860大約定位在下凹區(qū)域上邊界和下邊界之間的下凹 區(qū)域840的中部附近。該矩形開(kāi)口橫跨下凹區(qū)域的長(zhǎng)度為約4.1英寸， 從下凹區(qū)域的下邊界至上邊界方向上的寬度為約2.45英寸。矩形開(kāi)口 860完全穿過(guò)瓦基802的厚度。該矩形開(kāi)口由形成在下凹區(qū)域842上 的凸起圓周壁862包圍。因此，可到達(dá)下凹區(qū)域842的任何水分可被 圓周壁862阻止進(jìn)入矩形開(kāi)口 860。在所示實(shí)施例中，圓周壁862的 高度為約0.25英寸，厚度為約0.1英寸。面板支撐框架804與前述的面板支撐框架類似，并且其具有適于 裝配到瓦基802的下凹區(qū)域840， 842, 844中的外尺寸。面板支撐框 架804包括左互鎖機(jī)構(gòu)870和與上述參照?qǐng)D7-17的實(shí)施例描述的面板 支撐框架的互鎖機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的右互鎖機(jī)構(gòu)872。面板支撐框架804水平 延伸足夠的距離，以使得如上所述那樣面板支撐框架804的左互鎖機(jī) 構(gòu)870與相鄰面板支撐框架(未示出)的右互鎖機(jī)構(gòu)872接合。
面板支撐框架804包括下凹中心部分880,其尺寸、形狀和深度 被選棒以便如上述參照?qǐng)D7-17的實(shí)施例那樣接收光電板806。下凹中 心部分880包括下表面882，它具有可被移除以形成多個(gè)開(kāi)口 884的 部分。開(kāi)口 884減少了用來(lái)制造面板支撐框架804所需的塑料的量， 并因此減少了面板支撐框架的質(zhì)量和成本。在所示實(shí)施例中，開(kāi)口 884 大體上為矩形；但是，開(kāi)口也可形成為其它形狀。當(dāng)面板支撐框架804 定位在瓦基802上時(shí)，開(kāi)口 884中的一個(gè)，在圖23和24中指代以開(kāi) 口 886，其尺寸和形狀配合在凸起的圓周壁862周圍。
如圖23和24所示，開(kāi)口 884大體上為矩形結(jié)構(gòu)，它由下凹中心 部分880下表面882的相對(duì)較小的剩余部分890包圍。該剩余部分8卯 向面板支撐框架804提供結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，還提供對(duì)光電板806的支撐。 還可向該剩余部分施加粘結(jié)劑，以便將光電板806固定至面板支撐框 架804。
開(kāi)口 884的大體上矩形結(jié)構(gòu)在第一防護(hù)部分892和第二防護(hù)部分 894處中斷，下凹中心部分880的下表面882在該處未被移除而形成 開(kāi)口。當(dāng)面板支撐框架804定位在瓦基802上時(shí)，第一防護(hù)部分892 定位在第一底板830上，第二防護(hù)部分894定位在第二底板832上。 當(dāng)太陽(yáng)能電池板瓦800安裝到屋頂上時(shí)，沿屋頂向上吹入到底板830, 832的風(fēng)具有推動(dòng)通過(guò)面板支撐框架804下表面882中的開(kāi)口 884暴 露出來(lái)的光電板806的下表面的趨勢(shì)。該兩個(gè)防護(hù)部分892， 894能部 分地阻止風(fēng)推壓光電板806，并盡可能地將光電板806從面板支撐框 架804逐出。此外，防護(hù)部分892， 894提供了粘結(jié)用的額外表面，用 于將光電板806固定至面板支撐框架804。在所示實(shí)施例中，防護(hù)部
22分892， 894僅覆蓋底板830， 832的一部分。
如圖21-24所示，光電板806包括輸出模塊(接線盒)810，如上 所述，該輸出模塊在光電板806固定至面板支撐框架804后連接至光 電板806的下表面。輸出模塊810位于與面板支撐框架804的開(kāi)口 886 的位置對(duì)應(yīng)的位置處。當(dāng)太陽(yáng)能電池板瓦800裝配好后，防風(fēng)雨的電 導(dǎo)體812， 814不是連接至光電板的易損壞的面板導(dǎo)體(圖18和20 所示)，有利地是，在將光電板806安裝到面板支撐框架804中后，導(dǎo) 體812， 814連接至易損壞的面板導(dǎo)體。在防風(fēng)雨的電導(dǎo)體812， 814 電連接至(例如，焊接)接線盒內(nèi)的易損壞的面板導(dǎo)體后，這些導(dǎo)體 和連接件可被灌注混合物覆蓋。如果被使用，灌注混合物最好形成為 圖21-24所示的大體矩形的輸出模塊810。例如，灌注混合物可被注 入到接線盒中，以便密封導(dǎo)體和連接件。該灌注混合物提供了連接件 和易損壞導(dǎo)體對(duì)氣象的額外防護(hù)。此外，該灌注混合物還可提供應(yīng)力 消除，以阻止防風(fēng)雨的電導(dǎo)體812， 814的移動(dòng)中斷連接件或易損壞的 面板導(dǎo)體。
如上所述，光電板806最好通過(guò)使用合適的防風(fēng)雨的粘結(jié)劑固定 到面板支撐框架804，其中該粘結(jié)劑位于光電板的下表面和面板支撐 框架的下凹中心部分880的下表面882的未4皮移除的部分之間。此外， 光電板806的邊緣和面板支撐框架的下凹中心部分的圓周壁之間的間 隙填充以合適的防風(fēng)雨的密封材料，該密封材料可將光電板進(jìn)一步固 定到面板支撐框架中，并且密封光電板的邊緣。
通過(guò)將面板支撐框架804上的多個(gè)舌鍵900接合到瓦基802的下 凹區(qū)域840， 842， 844的下邊緣處的多個(gè)對(duì)應(yīng)的開(kāi)口 902中，該面板 支撐框架804被定位在瓦基802上。通過(guò)將多個(gè)緊固件904 (例如， 螺釘)穿過(guò)瓦基中的多個(gè)孔906定位，所述面板支撐框架804可固定 到瓦基804，以便將多個(gè)孔908接合在面板支撐框架804中。
在將光電板806和支撐框架804安裝到瓦基802上后，防風(fēng)雨的 電導(dǎo)體812, 814定位在形成于瓦基802下部的選定凸緣922中的多個(gè) 凹槽920中。在所示實(shí)施例中，導(dǎo)體812和相關(guān)導(dǎo)體816延伸到瓦基
23802的左邊緣之外。導(dǎo)體814和相關(guān)導(dǎo)體818僅延伸到形成在右側(cè)頂 峰820下部的敞開(kāi)容積中。當(dāng)兩個(gè)太陽(yáng)能電池板瓦800被定位在屋頂 上并形成互鎖后，來(lái)自右側(cè)瓦上的導(dǎo)體816和來(lái)自左側(cè)瓦上的導(dǎo)體818 在左側(cè)瓦的右頂峰820下部的體積中互連，這樣，位于所述導(dǎo)體之間 的連接件可通過(guò)瓦基802形成對(duì)氣象的防護(hù)。
根據(jù)這里公開(kāi)的實(shí)施例，提供了 一種美學(xué)上令人愉悅的屋頂模塊， 它組合了對(duì)傳統(tǒng)粘土或混凝土 S形瓦的氣象防護(hù)特性和外觀，并具有 太陽(yáng)能電池夾層結(jié)構(gòu)的發(fā)電能力。該屋頂模塊可通過(guò)傳統(tǒng)的粘土或混 凝土S形瓦簡(jiǎn)單地安裝，以便在新建屋頂上加入發(fā)電能力，并且可代 替?zhèn)鹘y(tǒng)的粘土或混凝土屋頂S形瓦，以便向現(xiàn)有的屋頂增加發(fā)電能力。
本發(fā)明以優(yōu)選實(shí)施例的方式在這里公開(kāi)，并入到S形瓦屋頂模塊 的光電板限定在所附權(quán)利要求中。在不偏離所附權(quán)利要求的精神和范 圍的前提下，通過(guò)本發(fā)明
權(quán)利要求
1、一種能防風(fēng)雨并可產(chǎn)生電能的屋頂模塊，包括基板，它包括多個(gè)具有型面的突起的頂峰和降低的底板，所述型面被做成合適的尺寸并成形為與傳統(tǒng)型面屋頂瓦的型面和底板的尺寸及形狀相匹配，以使得該基板能與傳統(tǒng)的型面屋頂瓦形成互鎖，該基板包括輕質(zhì)塑料材料，該基板的每一個(gè)頂峰包括下凹部分；和光電板組件，它定位在至少兩個(gè)相鄰頂峰的下凹部分中，并且橫跨所述至少兩個(gè)相鄰頂峰之間的至少一個(gè)底板。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的屋頂模塊，其中基板包括至少三個(gè)突起 的頂峰，并且光電板組件跨過(guò)所述至少三個(gè)突起的頂峰。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的屋頂模塊，其中光電板組件包括 外框架，其被做成合適的尺寸并配合在基板的下凹部分中，該外框架包圍下凹的內(nèi)部區(qū)域；和光電池陣列，其被做成合適的尺寸以配合在外框架的下凹內(nèi)部區(qū) 域中，該光電池陣列具有至少第一電輸出導(dǎo)體和第二電輸出導(dǎo)體，該 基板具有至少一個(gè)從上表面至下表面的開(kāi)口，以提供第一和第二電輸 出導(dǎo)體通過(guò)該基板的路徑。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的屋頂模塊，其中 第一和第二電輸出導(dǎo)體從光電板下表面上的輸出模塊延伸出來(lái)；該輸出模塊具有圓周形狀；和基板中的開(kāi)口被做成合適的尺寸，以便在光電板組件定位在基板 上時(shí)接收輸出模塊。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的屋頂模塊，其中光電板組件外框架的下凹內(nèi)部區(qū)域包括下表面，該下表面包括圍 繞其多個(gè)開(kāi)口的支撐結(jié)構(gòu)；和該支撐結(jié)構(gòu)在定位于基板的降低底板上的下表面的那些部分更寬 一些。
6、 一種能防風(fēng)雨并可產(chǎn)生電能的屋頂模塊，包括基板，它包括多個(gè)具有型面的弧形頂峰和孤形底板，所述型面被做成合適的尺寸并成形為與傳統(tǒng)粘土或混凝土 s形瓦的型面和底板的 尺寸及形狀相匹配，以使得該基板能與傳統(tǒng)的粘土或混凝土 s形瓦形 成互鎖，該基板包括輕質(zhì)塑料材料，該基板的每一個(gè)頂峰包括下凹部分；和光電板組件，它定位在至少兩個(gè)弧形頂峰的下凹部分中，并且橫 跨至少兩個(gè)弧形頂峰之間的至少 一 個(gè)弧形底板。
7、 一種建造具有集成光電池陣列的屋頂瓦的方法，包括 構(gòu)造光電池組件，它包括將光電池陣列安裝到具有中心下凹部分的框架中，該中心下凹部 分被做成合適的尺寸以接收上述光電池陣列，所述光電池陣列包括至 少一對(duì)電導(dǎo)體；和將光電池陣列固定至框架；和將光電池組件安裝到具有多個(gè)突起頂峰和位于其之間的降低底板 的基板中，該頂峰和底板被成形為與傳統(tǒng)型面屋頂瓦的形狀相匹配， 包括將光電池組件定位在至少兩個(gè)相鄰頂峰的至少第一和第二下凹部 分上，并且該光電池組件橫跨所述兩個(gè)相鄰頂峰之間的至少一個(gè)底板； 使所述至少一對(duì)電導(dǎo)體穿過(guò)至少一個(gè)突起頂峰中的開(kāi)口 ；以及 將光電池組件固定至基板。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中第一和第二電輸出導(dǎo)體從光電板下表面上的輸出模塊延伸出來(lái)； 該輸出模塊具有周邊形狀；和基板中的開(kāi)口被做成合適的尺寸，以便在光電板組件定位在基板 上時(shí)接收輸出模塊。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的屋頂模塊，其中 光電板組件框架的下凹內(nèi)部區(qū)域包括下表面，該下表面包括圍繞其多個(gè)開(kāi)口的支撐結(jié)構(gòu)；和該支撐結(jié)構(gòu)在定位于基板的降低底板上的下表面的那些部分更寬~"^些。
10、 一種能防風(fēng)雨并可產(chǎn)生電能的屋頂模塊，包括 基板，它包括多個(gè)具有型面的突起的頂峰和降低的底板，所述型 面被做成合適的尺寸并成形為與傳統(tǒng)型面屋頂瓦的型面和底板的尺寸 及形狀相匹配，以使得該基板能與傳統(tǒng)的型面屋頂瓦形成互鎖，該基 板包括輕質(zhì)塑料材料，基板的每一個(gè)頂峰包括下凹部分，該下凹部分 包括穿過(guò)頂峰之一的開(kāi)口 ，該開(kāi)口由位于下凹部分上的突起周邊壁包圍；光電板支撐框架，它定位在基板的至少兩個(gè)相鄰頂峰的下凹部分 中，并且橫跨至少兩個(gè)相鄰頂峰之間的至少一個(gè)底板，該面板支撐框 架包括外壁，其被做成合適的尺寸以便配合在基板的下凹部分中，該 支撐面板包括具有下表面的下凹部分，該下表面包括至少一個(gè)被做成 合適尺寸的開(kāi)口，并且該開(kāi)口在面板支撐框架定位在基板的下凹部分 中時(shí)被定位成包圍基板開(kāi)口的周邊壁；以及光電板，它被做成合適的尺寸以便配合在支撐框架的下凹部分中， 該光電板具有下表面和形成在該下表面上的輸出模塊，當(dāng)光電板定位 在面板支撐框架的下凹部分中以及面板支撐框架定位在基板的下凹部 分中時(shí)，該輸出模塊被做成合適的尺寸并被定位成配合于基板的開(kāi)口 中。
全文摘要
提供了一種能防風(fēng)雨并可產(chǎn)生電能的屋頂模塊(800)。該模塊(800)包括基板(802)，它具有多個(gè)弧形頂峰(820，822，824)和弧形底板(830，832，834)。該頂峰(820，822，824)和底板(830，832，834)具有被做成合適的尺寸并成形為與傳統(tǒng)粘土或混凝土S形瓦的型面和底板的尺寸及形狀相匹配的型面，以使得該基板能與傳統(tǒng)的粘土或混凝土S形瓦形成互鎖。該基板(802)由輕質(zhì)塑料材料制成。該基板的每一個(gè)頂峰包括下凹部分(840，842，844)。一光電板(806，804)被定位在至少兩個(gè)弧形頂峰的下凹部分中，并且橫跨所述至少兩個(gè)頂峰之間的至少一個(gè)弧形底板。
文檔編號(hào)E04D13/18GK101506447SQ200780030723
公開(kāi)日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2007年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月30日
發(fā)明者B·J·弗萊厄蒂, T·M·戴維 申請(qǐng)人:路美它公司