專利名稱：橫向鋪設(shè)的屋頂及其安裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種橫向鋪設(shè)的屋頂，橫向鋪設(shè)的屋頂?shù)倪B接件，和橫向鋪設(shè)的屋頂?shù)陌惭b方法，更具體地說，涉及與太陽能電池為一體的屋頂及其安裝方法。
將太陽能電池裝在在屋頂上主要有兩種方法，一種方法是將太陽能電池裝在現(xiàn)有的屋頂上；另一種方法是將太陽能電池本身鋪設(shè)作為屋頂。
在前一種方法中，通過在現(xiàn)有屋頂上使用一些架子來鋪設(shè)太陽能電池，于是，能使用普通的太陽能電池組件。然而，其安裝成本高，而且外形不美觀。所以，后一種方法近來引起人們的注意。
對(duì)于后一種方法，長期以來，已知各種屋頂?shù)陌惭b方法。使用這種太陽能電池的先有技術(shù)的例子包括日本專利申請(qǐng)?zhí)?-55618(磁磚屋頂)，69-1552670(橫向鋪設(shè)屋頂)，6-114111(橫向鋪設(shè)屋頂)，6-503684譯本的國家公開(垂直鋪設(shè)屋頂)，等等。
然而，在普通的橫向鋪設(shè)的屋頂中，因?yàn)槲蓓敯迨菑奈蓍芟蛭菁逛佋O(shè)，而進(jìn)行縫接，所以，存在一個(gè)問題，即在安裝之后一些屋頂板的更換是很困難的。例如，當(dāng)在屋檐側(cè)的太陽能電池組件失效時(shí)，必須取下整個(gè)屋頂才能更換失效的組件，所以，其維修非常麻煩。在普通的屋頂也是這種情況，但在與太陽能電池為整體的屋頂中，這種情況就更為嚴(yán)重。因?yàn)槭?duì)整個(gè)系統(tǒng)有大的影響。
另外，在組合的太陽能電池和屋頂板的情況下，其不容易確定需要更換的屋頂板，盡管需要更換一些屋頂板。例如，日本專利公開號(hào)59-152670公開了橫向鋪設(shè)的屋頂?shù)碾姎膺B接，但其有一個(gè)問題，即，一旦太陽能電池組件已被鋪設(shè)，其就不可能測量各太陽能電池組件的輸出，并且其檢查工作所需的工作量基本等于整個(gè)更換的工作量。
另外，因?yàn)榻M合的太陽能電池和屋頂板材料的接線工作通常與屋頂?shù)匿佋O(shè)同時(shí)進(jìn)行，所以，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)屋頂鋪設(shè)了，但接線不夠。所以，屋頂?shù)膹?fù)雜性成為一個(gè)問題，并且目前還沒有能解決這些問題的橫向鋪設(shè)頂板和太陽能電池的組合。
本發(fā)明的目的是解決上述問題，提供一種橫(水平)向鋪設(shè)的屋頂，組合的屋頂板和太陽能電池，用于橫向鋪設(shè)屋頂板的連接部分，橫向鋪設(shè)頂板的安裝方法，在屋頂板偶然損壞的情況下實(shí)現(xiàn)屋頂板的部分更換，特別是在組合的太陽能電池和屋頂板的情況下。
另外，本發(fā)明提供了在發(fā)生故障的情況下，能確定失效的太陽能電池和屋頂板組件的裝置。
另外，本發(fā)明提供了能防止發(fā)生麻煩--例如由于安裝太陽能電池和屋頂板組件時(shí)由于布線工作的復(fù)雜性而發(fā)生布線錯(cuò)誤--的裝置，在發(fā)生故障的情況下，使工人能容易地處理布線錯(cuò)誤。
本發(fā)明通過使用下列裝置解決所述的問題。
(1)屋頂板具有撓性，并且其接合部分的形狀使其甚至能在安裝后也能拆下和裝上。
(2)連接部分包括一底件，一保持件和一蓋板件。
(3)在連接部分底件的下面進(jìn)行布線，以使各太陽能電池相互連接。
(4)至少連接件有一開口部分，使電線可以從中拉出。
采用本發(fā)明的橫向鋪設(shè)的屋頂板，在安裝之后，當(dāng)下端接合部分取下并且兩側(cè)連接部分的保持件取下時(shí)，屋頂板僅在上端固定，使安裝后的撓性屋頂板能向上掀起。于是，甚至在屋頂板安裝之后，僅有一些固定夾可以被取下。所以，本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)這樣的作用，即，甚至在安裝之后，橫向鋪設(shè)的屋頂板也能部分地進(jìn)行更換。
另外，因?yàn)楸景l(fā)明的連接部分至少在底部件有開口部分，所以，即使在安裝之后，也能容易地通過取下連接部分蓋板在開口部分檢查各太陽能電池的輸出，從而容易地確定失效的太陽能電池和屋頂板組件。
另一方面，可以預(yù)見，由于接合部分的可拆卸連接，將會(huì)降低抗風(fēng)性，但通過在接合部分增加一緊固件，并改變接合部分的形狀，能成功地充分保持其抗風(fēng)性。通常，在使用緊固件并伴隨螺栓等的鉆孔時(shí)，對(duì)防水問題要特別小心。于是，屋頂板的接合部分形成為雙壁結(jié)構(gòu)，靠在包層屋頂板上，從而經(jīng)過螺釘縫隙的水能返回到下屋頂板，所以，保持了與以前相同的防水性。
本發(fā)明的緊固件還有一優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槲蓓敯逶谖蓓斶B接部分內(nèi)側(cè)深處的開口部分緊固，所以可以防止雨水或類似物直接到達(dá)緊固件，所以，本發(fā)明能克服例如在多雪地區(qū)雪使螺釘引出的問題。
根據(jù)本發(fā)明的橫向鋪設(shè)的頂板，能掀起橫向鋪設(shè)屋頂?shù)闹胁?，從而可以接近屋頂板背面的終端部分而容易地進(jìn)行各部分太陽能電池的電氣布線工作。所以，即使在安裝屋頂板時(shí)有連接錯(cuò)誤，之后也能進(jìn)行重新布線。
因?yàn)楸景l(fā)明的橫向鋪設(shè)頂板使屋頂板中部能被掀起，所以，即使在屋頂安裝之后，也能方便地檢查屋頂板背面的終端部分，并且也能修理終端部分等等，和在工作現(xiàn)場進(jìn)行布線。


圖1是本發(fā)明橫向鋪設(shè)頂板的剖視圖；圖2顯示了本發(fā)明橫向鋪設(shè)頂板的安裝方法；圖3是本發(fā)明橫向鋪設(shè)屋頂在水流方向的連接部分的剖視圖；圖4是本發(fā)明包括太陽能電池的橫向鋪設(shè)的屋頂背面的布線圖；圖5是本發(fā)明的包括太陽能電池的橫向鋪設(shè)的屋頂?shù)谋趁娴牟季€圖；圖6是本發(fā)明連接件的安裝圖；圖7是在圖6的部件組裝后，屋頂板，連接滴板，保持板和連接蓋板之間的組裝關(guān)系的剖視圖；圖8是在圖6的部件組裝后，屋頂板，連接滴板，連接蓋板組裝關(guān)系的剖視圖；圖9本發(fā)明橫向鋪設(shè)的屋頂水流方向的連接部分的剖視圖10是太陽能電池的示意圖；圖11是第一實(shí)施例橫向鋪設(shè)的屋頂水流方向連接部分的剖視圖；圖12是第二實(shí)施例橫向鋪設(shè)的屋頂板的剖視圖；圖13是第二實(shí)施例橫向鋪設(shè)的屋頂水流方向連接部分的剖視圖；圖14是第三實(shí)施例中橫向鋪設(shè)的屋頂板的剖視圖；圖15是第三實(shí)施例中橫向鋪設(shè)頂板在水流方向的連接部分的剖視圖；圖16是第四實(shí)施例中橫向鋪設(shè)頂板的剖視圖；圖17是第四實(shí)施例中橫向鋪設(shè)的屋頂水流方向的連接部分的剖視圖；圖18是第五實(shí)施例中橫向鋪設(shè)頂板的剖視圖；圖19是第五實(shí)施例中連接部分的透視圖；圖20是一示意圖，顯示了輸出電流從屋頂通過DC分線盒供應(yīng)到屋內(nèi)。
圖1顯示了本發(fā)明的橫向鋪設(shè)頂板的典型的例子，其主要包括一墊板101，太陽能電池元件102，密封材料103，分線盒104，和電線元件105。106表示一位于上游的屋頂板的下端接合部分，107表示一位于下游的屋頂板的上端接合部分。
圖2表示了本實(shí)施例中的太陽能電池和屋頂組件的安裝實(shí)例。其中，201表示檁條，202表示椽木，203表示屋檐花葉飾，204表示為一頂基材料的包層的頂板，205表示一瀝青頂層，206表示一固定夾，207表示為一連接底部件的滴板，208表示為一連接蓋件的連接蓋板，209表示屋頂板，210表示電線元件，211表示為一連接保持件的保持板，212表示一開口部分。
安裝過程下面參照?qǐng)D2說明本實(shí)施例的整個(gè)橫向鋪設(shè)的屋頂?shù)陌惭b方法。
(1)椽木202連接于檁條201。
(2)當(dāng)屋檐裝在屋檐邊緣上時(shí)，屋檐花葉飾203作為一緊固件。
(3)包邊的屋頂板204固定于椽木202之間。
(4)稱為瀝青頂205的防水板鋪在包邊屋頂板上。
(5)各屋頂板209的主體被裝設(shè)，使屋頂板209的下端接合部分與花葉飾的止動(dòng)部配合，通過使用固定夾206，其上端接合部分固定于椽木202。這時(shí)，電線元件210保持在屋頂板209外面。
(6)對(duì)于屋頂板之間的橫向連接，首先，連接滴板207放入連接部分。
(7)屋頂板209橫向連接，其橫向電線在滴板207下面連接，通過保持板211將屋頂板固定于滴板207上。
(8)之后，將連接蓋板208插入，于是，完成了橫向連接。
(9)關(guān)于垂直連接，上和下屋頂板的縫接與上面(5)中相同的方式重復(fù)進(jìn)行，由此，向屋脊依次地鋪設(shè)屋頂板。
在大規(guī)模建設(shè)或類似情況下，也可以直接將本發(fā)明的屋頂板鋪設(shè)在椽木上或在對(duì)應(yīng)于椽木的梁上，而沒有包層屋頂板。
接合部分的細(xì)部結(jié)構(gòu)圖3中顯示了本發(fā)明屋頂板接合部分的細(xì)部結(jié)構(gòu)。下屋頂板的上端接合部分通過固定夾206由釘子或鉆孔螺釘?shù)裙潭ò鼘游蓓敯?04。固定夾的形狀如圖3所示，其中，其內(nèi)爪與下屋頂板的上端接合部分固定接合。然后，上屋頂板的下端接合部分106與下屋頂板的上端接合部分連接，固定夾206的外爪插入上屋頂板的下端接合部分106的凹部。之后，上屋頂板的上端接合部分也通過固定夾206以相同的方式固定。然后，接合部分被鉆孔并通過一緊固件214連接。重復(fù)進(jìn)行上述過程?？梢栽谏a(chǎn)設(shè)備上預(yù)先進(jìn)行鉆孔。
緊固件214的一個(gè)特定例子是盲鉚釘，其便于使用。盲鉚釘有足夠的機(jī)構(gòu)強(qiáng)度，同時(shí)其能通過鉆孔破壞而容易地去掉；通過一專用工具能方便地重新地安裝一新的鉚釘。
在橫向方向連接部分的細(xì)部結(jié)構(gòu)圖6中顯示了本發(fā)明的屋頂板橫向方向的連接部分的細(xì)部結(jié)構(gòu)。圖7是在圖6的部件組裝后，屋頂板、連接滴板、保持板和連接蓋板組裝關(guān)系的剖視圖。圖8是一剖視圖，顯示了圖6的部件組裝后，屋頂板、連接滴板和連接蓋板組裝關(guān)系的剖視圖。一連接滴板207位于兩個(gè)相鄰209之間相鄰區(qū)域下方，并引導(dǎo)雨水流入位于下游的屋頂板的相鄰區(qū)域。連接滴板207有一組更能防雨的翼形的突緣部分。一保持板211位于連接滴板207上，并且一連接蓋板208被設(shè)置以覆蓋保持板211。保持板211和連接滴板207各有一開口部分212，電線元件210可從中拉出。
背面電線圖4顯示了本實(shí)施例的屋頂?shù)奈蓓敯逯g的背面電線的連接，其中，屋頂板構(gòu)成太陽能電池串，其每一個(gè)相鄰的太陽能電池和屋頂組件從正極到負(fù)極或從負(fù)極到正極按順序串連。若干太陽能電池串被提供，其產(chǎn)生的電壓是相等的。并且各電壓被調(diào)整成為變換器的輸入電壓(例如200V)。一組太陽能電池串的輸出被獨(dú)立地收集進(jìn)入一DC組合器盒，并在其中平行連接(圖20)。在各太陽能電池串平行連接的觸點(diǎn)前在一預(yù)定部分設(shè)置一斷路器。當(dāng)某一太陽能電池串失效時(shí)，太陽能電池串能斷電進(jìn)行維修。開口件401等是屋頂板，是所謂的虛設(shè)板，沒有太陽能電池。這些元件被使用補(bǔ)充在鋪設(shè)屋頂時(shí)因屋頂板尺寸和屋頂長度之間的尺寸差所引起的不完整部分，其也可被使用作為邊緣部分的山墻的終裝飾或屋脊的終裝飾，和作為從一組屋頂板的電線收集位置。在本實(shí)施例中，兩個(gè)橫向串對(duì)于各太陽能電池的輸出形成一基本單元，并且輸出在靠近屋頂邊緣形成的虛設(shè)板下面被引導(dǎo)，然后通過屋脊或屋檐連接到房間內(nèi)側(cè)的DC組合器盒。如圖20所示，一功率變換裝置連接到DC組合器盒，然后電能供應(yīng)到屋內(nèi)的負(fù)載上，或作為系統(tǒng)電力。
圖5顯示了另一種設(shè)置方式，使用了兩種太陽能電池和橫向鋪設(shè)頂板組件，其正極和負(fù)極對(duì)稱布置。在本實(shí)施例中，電線能以簡單的方式布置，并能減少其對(duì)于太陽能電池元件的總長度，于是，達(dá)到了減少電線成本和減少電力損失的目的。
因?yàn)樘撛O(shè)板401的形狀與太陽能電池與屋頂板組件403相同，所以，在安裝之后，虛設(shè)板也能被翻起。所以，如果在橫向方向的太陽能電池輸出的連接集中在虛設(shè)板下面的空間中，將提高了檢查的方便程度。對(duì)于在這種場合的使用，在該部分采用一比盲鉚釘更容易取下的元件例如螺栓就更好。圖9中顯示了在本發(fā)明中使用一螺栓的固定情況，其中，900表示了固定夾，901表示了一螺栓接收件。
雖然圖中未示，通過已知的山墻終裝飾能容易地進(jìn)行屋頂?shù)倪吘壧幚怼?br> 下面說明在維修期間的基本工作過程。
(1)通過檢查各提供到屋內(nèi)的DC組合器盒的輸出能方便地確定不正常的電池和屋頂板組件串。
(2)因?yàn)檫B接蓋板208上端與上屋頂板的下端接合部分接合，所以首先要將其取下，以便于拉出電線。
(3)當(dāng)取下連接蓋板208和保持板211時(shí)，開口部分212就出現(xiàn)在連接滴板207上，并且工人能通過開口部分212看到電線210。于是，通過一J形鉤拉出用于電氣連接的接頭213，能容易地檢查各太陽能電池的輸出。
(4)當(dāng)確定了不正常的電池和屋頂板組件時(shí)，將連接保持板211取下，這就松開了橫向鋪設(shè)頂板的兩側(cè)。
(5)另外，從上面確認(rèn)的橫向鋪設(shè)頂板的下端接合部分取下緊固件(圖3中的214)，使屋頂板能向上掀開。在該位置，工人能容易地進(jìn)行電氣修理。
(6)如果需要更換屋頂板本身，在相關(guān)屋頂板上游的屋頂板以上述的相同方式掀起，從而露出固定夾部分。然后，方便地取下固定夾，并能更換屋頂板。
(7)在更換之后，以上述(1)-(5)相反的過程固定替換的屋頂板，于是完成了橫向鋪設(shè)的屋頂?shù)木S修工作。
各部件的說明下面描述構(gòu)成屋頂板的部件和與屋頂板安裝有關(guān)的部件。
1.構(gòu)成屋頂板的部件(1-1墊板)墊板101需要有一定的撓性剛度，以致構(gòu)成下端接合部分的部分能被掀起，并且然后能回到其原始狀態(tài)。撓性剛度的確定最好使用人工就能將墊板掀起。
已知E＝fh3/3x的公式適用于撓性剛度E，其中，h是下端接合部分的高度，x是下端接合部分的位移量，f是在掀起時(shí)施加在下端接合部分上的力。本發(fā)明人的試驗(yàn)證實(shí)，通過使用一如起釘器之類的夾具，用于掀起縫接屋頂板的力可以達(dá)到大約400kg。通常，橫向鋪設(shè)頂板的下端接合部分的高度h從外觀的角度講不能太高，在本發(fā)明的屋頂板中被確定為大約5cm。用于脫離縫接的位移量x至少需要1cm。所以，墊板的撓性剛度E最好小于1.6×104kgcm2。然而，這個(gè)值可根據(jù)下端接合部分的形狀而上下稍作變化。
墊板的材料可以從鋼板，有色金屬板，或塑料中選出。鋼板的例子包括表面處理鋼板，涂層鋼板，包含另一種元素的合金或特種鋼板，夾有隔熱材料的復(fù)合鋼板等等。通常，材料從熱浸鍍鋅鋼板、galphan電鍍鋼板，熱浸鍍鋁鋼板，鍍銅鋼板，聚氯乙烯預(yù)涂層鋼板，碳氟樹脂鋼板，不銹鋼板，高緩沖鋼板，絕熱鍍鋅板，耐腐蝕板，和前面提到的覆層鋼板，或從有色金屬例如銅板，鋁合金板，鋅合金板，鉛板，鈦板，或前面提到的覆層拋光板中選出。
(1-2太陽能電池元件)對(duì)于本發(fā)明中使用的太陽能電池元件102的類型沒有特別的限制，其可以是任何形式的，例如單晶的，多晶的，微晶的或非晶體的。太陽能電池元件可以是硅基材料的，或合成基材料的。其中，非晶體太陽能電池元件最好，因?yàn)槠渚哂袚闲浴Ｒ驗(yàn)榭赏ㄟ^加熱恢復(fù)非晶體太陽能電池元件的退化，所以，其最適用于屋頂。
圖10顯示了作為撓性太陽能電池例子的非單晶硅太陽能電池的剖視圖。
基片300是用于機(jī)械支承半導(dǎo)體層302的元件，其用于薄膜太陽能電池例如非晶體硅的情況，在一些情況下，其也用作電極。基片需要有耐熱性，以致在半導(dǎo)體層302的膜形成時(shí)，能承受加熱溫度，其可以是導(dǎo)電或絕緣的。
導(dǎo)電材料的特殊例子包括金屬Fe，Ni，Cr，Al，Mo，Au，Nb，Ta，V，Ti，Pt和Pb的薄板；其合金的薄板，例如，銅的薄板，不銹鋼板，等等；其化合物，碳板，鍍鋅鋼板，等等。
電絕緣材料的特定例子包括絕熱合成樹脂的薄膜或板，例如聚酯，聚乙烯，聚碳酸酯，醋酸纖維，聚丙烯，聚氯乙烯，聚偏二氯乙烯，聚苯乙烯，聚酰胺，聚酰亞胺，和環(huán)氧樹脂；其與玻璃纖維，碳纖維，硼纖維，金屬纖維等等的復(fù)合薄板；通過表面涂層處理例如噴鍍，蒸汽沉積工藝，電鍍工藝等等在金屬薄板、樹脂板等表面上沉積一不同材料的金屬薄層和/或絕緣薄層如SiO2，Si3N4，AI2O3所得到的材料；玻璃，陶瓷等等。
下電極(背部反射層)301是用于引出半導(dǎo)體層302所產(chǎn)生電流的電極，其要求有這樣的工作性能，與半導(dǎo)體層302有電阻接觸。用于下電極的材料可以從所謂的單一金屬或合金例如AL，Ag，Pt，Au，Ni，Ti，Mo，W，F(xiàn)e，V，Cr，Cu，不銹鋼，銅，鎳鉻合金，SnO2，In2O3，ZnO，和ITO；透明導(dǎo)體氧化物(TCO)等等中選出。
下電極301的表面最好是光滑的，但也可以有紋理，以不規(guī)則地反射光線。其也被稱為底反射層。當(dāng)基片300導(dǎo)電時(shí)，不需要特別地提供下電極301。
下電極301的制造方法可以采用如電鍍，蒸汽沉積，或噴涂，其根據(jù)所需的場合適當(dāng)?shù)剡x擇。
太陽能電池元件的半導(dǎo)體層302是半導(dǎo)體腳連接的。
用于制造i層的半導(dǎo)體材料可以從所謂的IV基和IV合金基的非晶體半導(dǎo)體例如a-SiH，a-SiF，a-SiGeH，a-SiGeHF，a-SiCH，a-SiCF，和a-SiCHF中選出。
制造p層或n層的半導(dǎo)體材料可以通過用一價(jià)電子控制器浸制造上述i層的半導(dǎo)體材料得到。用于得到p式半導(dǎo)體的價(jià)電子控制器的原料從包括周期表中III元素的化合物中選出。III元素的例子包括Al，Ga，In，等等。用于得到n式半導(dǎo)體的的價(jià)電子控制器可以從包括周期表中V元素的化合物中選出。V元素的例子包括P，N，As和S。
非晶硅半導(dǎo)體層的膜形成工藝從已知的方法中根據(jù)所需要的場合選出，例如蒸汽沉積工藝，噴涂工藝，RF等離子體加強(qiáng)CVD工藝，微波等離子加強(qiáng)CVD工藝，ECR工藝，熱CVD工藝，和LPCVD工藝。作為工業(yè)應(yīng)用的方法，通過RF等離子和在基片上沉積硅而分解爐氣的RF等離子加強(qiáng)CVD法是最好的。RF等離子加強(qiáng)CVD有一個(gè)問題，爐氣的分解效率低，接近10％，和一個(gè)問題，沉積率低，大約從1/秒至10/秒，并且，微波等離子加強(qiáng)CVD法作為一個(gè)能解決這一問題的薄膜形成方法而受到注意。
用于完成上述薄膜成形的反應(yīng)器可從已知的裝置中選出，例如批量式裝置，或根據(jù)需要的連續(xù)薄膜形成裝置。所謂的包括兩或多半導(dǎo)體連接層的串連電池或三路電池能用于本發(fā)明的太陽能電池，以增加光譜靈敏度和電壓。
上電極(透明導(dǎo)電膜)303是一用于引出半導(dǎo)體層302所產(chǎn)生的電動(dòng)勢的電極，其與上述的下電極配合。上電極需要是透明的，因?yàn)槠湮挥谝还饩€入射側(cè)，并且其也被稱為透明導(dǎo)電膜。
上電極最好有不低于85％的導(dǎo)光性，以在半導(dǎo)體層302中從太陽、熒光燈或類似裝置中吸收足夠的光線，另外，其最好有不低于100Ω/□的板電阻值，以形成由相對(duì)于半導(dǎo)體層302橫向光流所產(chǎn)生的電流。有這種特性的材料的例子包括金屬氧化物，例如SnO2，In2O3，ZnO，CdO，CdSnO4，和ITO(In2O3+SnO2)。
上電極303的制造方法最好根據(jù)需要從耐熱蒸汽沉積工藝，電子束加熱蒸汽沉積工藝，噴鍍工藝，噴涂工藝，等等中選出。
為了確定上述太陽能電池元件的電力產(chǎn)生的活動(dòng)區(qū)域，通過去掉一部分上述的透明導(dǎo)電膜303而形成一蝕刻線304，其方法從已知的普通蝕刻技術(shù)中選出，例如，化學(xué)蝕刻，印刷蝕刻，電化學(xué)蝕刻等等。
然后，通過例如噴鍍，蒸汽沉積，印刷，或粘合，或用導(dǎo)電糊將金屬線固定在透明導(dǎo)電膜上的方法，由仿制一金屬或?qū)щ姾纬墒占姌O305。
由這種方法制造的非晶體太陽能電池本身有高的撓性，其是具有適于本發(fā)明特性的可撓曲的太陽能電池。相對(duì)于同時(shí)安裝的屋頂板，太陽能電池在屋頂板上的位置最好僅限定在其工作寬度之內(nèi)。
因?yàn)楸景l(fā)明的屋頂板的結(jié)構(gòu)使其能在垂直于其縱向的方向掀起，所以，收集電極305的縱向最好確定為與橫向鋪設(shè)頂板的縱向重合的方向。這能防止收集電極的分離。
(1-3密封材料)密封材料103的最好例子是EVA(乙烯乙酸乙烯酯)，EEA(乙烯丙烯酸乙酯共聚物)，PVB(聚乙烯醇縮丁醛)等等，這是由于它們與太陽能電池元件的附著特性、耐氣候性和緩沖功能。為了加強(qiáng)其機(jī)械特性，其在一些場合與填料一起使用，例如無紡玻璃纖維，或二氧化硅。
(1-4表面膜)為了加強(qiáng)其防濕性和抗刮傷性，相對(duì)于耐氣候性最好在表面膜110上應(yīng)用氟基的樹脂。氟基樹脂的例子包括四氟乙烯的聚合物，TFE(可從dupont得到的聚四氟乙烯或類似物)，聚四氟乙烯與乙烯的共聚物，ETFE(可從dupont得到的TEFZEL或類似物)，聚氟乙烯(可從dupont得到的TEDLAR或類似物)，聚氯氟乙烯，CTFE(從Daikin Kogyo得到的四氟乙烯-全氟丙烯共聚物)，等等。可以在樹脂中加入紫外線吸收劑以提高其耐氣候性。更好地是通過電暈放電處理或其它的方法使薄膜表面變粗糙，以提高其與結(jié)合層的附著性。另外，最好是非定向膜，可以用于各種類型的彎曲。
(1-5密封方法)密封方法包括疊置墊板、填料、表面膜，并用一真空層壓機(jī)在真空中于加熱和壓力條件下對(duì)疊層進(jìn)行層壓。在密封后，墊板的邊緣被彎曲成為屋頂板的形狀。
(1-6分線盒)分線盒104是裝有終端用于引出電力的盒。用于分線盒104的材料需要有良好的耐熱性，防水性，電絕緣性，和時(shí)效性。
考慮到上述因素，用于分線盒的最佳材料是塑料，并且，考慮到阻燃性，最好是阻燃塑料，或陶瓷材料。
這種塑料的例子包括工程塑料，其強(qiáng)度、抗沖擊性、耐熱性、硬度和時(shí)效性良好，例如改性聚苯醚、聚碳酸酯、聚酰胺、聚醛、改性PPO、聚酯、多芳基化合物、不飽合聚酯、酚樹脂、和環(huán)氧樹脂等等。另外熱塑料樹脂例如ABS樹脂，PP，和PVC也可以使用。
由于要求防水性，電絕緣性和時(shí)效性，分線盒最好放在遠(yuǎn)離與水有關(guān)的部分，其具體位置不限，但最好放在便于查線的位置。所以，在本實(shí)施例中，分線盒放在屋頂板背面中央位置，由此，要特別注意電線的纏繞，甚至在正極和負(fù)極端終在相反方向接線的情況。
為了防止在偶然漏水的情況下發(fā)生漏電，在本發(fā)明中，分線盒的內(nèi)側(cè)充以填料。對(duì)填料沒有特別的限制，但最好填料的種類包括環(huán)氧樹脂其的粘合劑、硅樹脂基的封裝劑、和有良好電絕緣性的硅樹脂基的粘合密封劑?？紤]到柔性等，硅基樹脂是最好的。另外，考慮到可操作性，最好材料是單件式的，其具有短的固化時(shí)間，并有低粘度，便于充填細(xì)小的部分。在使用硅的單件式RTY橡膠的情況下，其固化方式最好是脫酮或脫醇式的，以避免電極的腐蝕。
環(huán)氧樹脂基的粘合劑的樣品可從Three Bond有限公司得到，其商品名為“2001”，“2002H”，“2003”，“2016”，和“2022”，所述的環(huán)氧樹脂可以以一定比例與從下面選出的固化劑混合，“2102”，“2103”，“2104”，“2105F”，“2105C”，“2106”，“2131”，“2131D”，“2131F”，和“2163”。
(1-7電線元件)本發(fā)明對(duì)布線方法沒有特別的限制，可以應(yīng)用許多已知的布線材料和布線裝置。特別是，當(dāng)布線結(jié)構(gòu)位于屋頂板背面時(shí)，對(duì)防水性和耐氣候性的條件可以放松。這種結(jié)構(gòu)有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即可用便宜材料制造的內(nèi)部布線材料。在本實(shí)施例中，當(dāng)接頭用于所有布線材料之間的連接時(shí)，檢查時(shí)能容易地拆下電線，這就方便了檢查。
2.與屋頂板安裝有關(guān)的元件。
(2-1連接件)通過圖6所示的瀉水結(jié)構(gòu)使一個(gè)屋頂板的側(cè)邊與一相鄰屋頂板的側(cè)邊在垂直于屋頂水流的方向連接，該結(jié)構(gòu)包括一連接滴板207、連接蓋板208和保持板211。
連接滴板207是用于使水從側(cè)板流到下屋頂板上的板，其可以從各種已知的普通滴板中選出。
保持板211是用于固定側(cè)板并機(jī)械地固定連接蓋板的基座。連接蓋板208用于防止雨水侵入保持板的緊固件，并保持連接部分的外觀。
因?yàn)楸景l(fā)明的太陽能電池和屋頂板組件是通過聚合物填料使屋頂板和太陽能電池相互電絕緣，所以，其不需要有特殊的絕緣裝置使相鄰于連接滴板和連接蓋板的太陽能電池相互絕緣。這種特定的絕緣裝置描述于日本專利申請(qǐng)59-152670中，并且可以使用與普通連接件相同的材料。
在本發(fā)明中，如果在連接滴板207下面有一過線空間，和用于拉出電線的開口部分212，就能在屋頂板安裝后通過取下連接蓋板208而測量各太陽能電池的輸出。
(2-2固定夾)固定夾206是一金屬固定件，用于將屋頂板固定于屋頂基板上，根據(jù)屋頂板的形狀，可以使用任何形狀的已知結(jié)構(gòu)。因?yàn)楣潭▕A是用于主要承受風(fēng)力的元件，所以其厚度比屋頂板的要厚，通常要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。
本實(shí)施例中所用的固定夾有兩個(gè)爪，如圖3所示。其中，第一爪固定下板，而第二爪固定上板。
(2-3緊固件)緊固件214是機(jī)械連接兩個(gè)縫接屋頂板的元件，其可以從盲鉚釘，螺栓，鉆孔螺釘?shù)鹊戎羞x出。在各種情況下，緊固件都是容易取下的，以便能在安裝后拆下屋頂板。因?yàn)楸景l(fā)明的屋頂板是具有一定撓性剛度的元件，以允許在接縫接頭取下后屋頂板可以掀起，所以，這里使用的墊板較薄。所以，希望通過在縫接處用緊固件213連接屋頂板而增加強(qiáng)度。
(2-4頂基材料)頂基材料204可以是任何能形成固定屋頂板的基部的材料，最好的材料是有隔熱性能的板材；特別的平木板的包層板、砂漿、膠合刨花板、膠合板、木屑板和絕熱板等等。
頂基材料可以有絕熱材料的墊層，如聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫、聚乙烯泡沫、玻璃棉、石棉等等。
通過使用導(dǎo)熱性不大于0.2kcal/m，hr℃的絕熱材料，空氣在屋頂板209和頂基材料204之間被加熱；于是，在使用非晶硅太陽能電池的情況下，通過加熱能防止非晶硅太陽能電池性能的變壞。于是，能提高非晶硅太陽能電池的性能，從而使這種布置適合于頂基材料。
另外，椽木、瀝青頂層等等可從普通材料中選出。
實(shí)例(實(shí)例1)在上述實(shí)施例中，上端接合部分被向內(nèi)側(cè)折疊；如圖11所示，從而進(jìn)一步增加了機(jī)械強(qiáng)度。這一例子有加強(qiáng)下端接合部分和盲鉚釘214之間連接的作用，和加強(qiáng)上端接合部分機(jī)械強(qiáng)度的作用，從而起到增加抗風(fēng)性的作用。所以，本發(fā)明特別適用于墊板204由低機(jī)械強(qiáng)度材料制造的情況，例如銅、鉛或鋅合金。
本實(shí)施例的屋頂板的工作寬度為200mm，長度為1500mm，并采用在0.125mm的不銹鋼板上形成非晶體太陽能電池膜，并由0.9mm厚的密封材料作為墊層，被密封在0.8mm的銅板上的方式。密封材料有EVA和無紡玻璃纖維的粘合層，和一12.5μm的TEFZEL膜的最外層?？拷雍喜糠值拿芊獠牧虾穸葹?.45mm，并考慮到可加工性，不包括無紡玻璃纖維。
(實(shí)例2)本例的橫向鋪設(shè)的屋頂板示于圖12。其特點(diǎn)是使用了有很高撓性剛度鋼板作為屋頂墊板101，在接合部分附近沒有密封材料，在接合部分有一用于接合的突出部分和一下凹部分。
參照?qǐng)D13說明其功能，其顯示在屋頂水流方向的連接狀態(tài)。上板與下板的連接是在安裝時(shí)將爪232插入下板的上端接合部分，然后將突起部分231插入下凹部分230中。當(dāng)插入下凹部分中時(shí)，由于其撓性剛度，突起部分231在其內(nèi)側(cè)擴(kuò)張，于是有進(jìn)一步增加機(jī)械強(qiáng)度的作用。
因?yàn)樵诎惭b之后，接合部分不通過盲鉚釘、螺栓等元件固定，通過例如螺絲刀等夾具先使爪232脫離，并利用撓性剛度將配合部分拉出，然后可以掀起上板。所以，本實(shí)施例有進(jìn)一步方便維修的良好性能。
當(dāng)從外側(cè)看時(shí)，突出部分231如一個(gè)凹部，突起部分231和下凹部分230的底部被穿孔，形成一排水孔233，于是，能防止由于雨水或其它物質(zhì)的進(jìn)入而引起屋頂板腐蝕。另外，如圖13所示，下板上端接合部分的外壁的結(jié)構(gòu)使其能與上板的下端接合部分牢固地接觸，其結(jié)構(gòu)為一良好的防雨結(jié)構(gòu)。
本實(shí)施例的屋頂板的工作寬度為200mm，長度為1500mm，并采用在0.125mm的不銹鋼板上形成非晶體太陽能電池膜，并由0.9mm厚的密封材料作為墊層，被密封在0.20mm的高撓性剛度鋼板上的方式。密封材料有EVA和無紡玻璃纖維的粘合層，和一12.5μm的氟樹脂膜的最外層?？拷雍喜糠植皇褂妹芊獠牧?，以允許復(fù)雜的墊板加工和保持撓性剛度。
(實(shí)例3)本實(shí)施例中的橫向鋪設(shè)頂板示于圖14中。本發(fā)明的特點(diǎn)是接合部分在與實(shí)例1中相反的方向彎曲，從而省略了固定夾，圖15中顯示了本實(shí)例中屋頂板的在屋頂水流方向的連接狀態(tài)。
240表示一用于螺紋連接的螺釘接收件。螺釘接收件240通過已知的方法例如焊接或結(jié)構(gòu)粘合連接到墊板上，并且屋頂板209通過螺釘241固定在螺釘接收件240上。
本實(shí)例中省略了固定夾；并且因?yàn)闆]有了固定夾，所以在該部分不會(huì)有間隙，并且，向回折的下板能被用于加強(qiáng)與上板的附著，于是，實(shí)現(xiàn)了有利排水的優(yōu)點(diǎn)。
本實(shí)施例的屋頂板的工作寬度為200mm，長度為1500mm，并采用在0.125mm的不銹鋼板上形成非晶體太陽能電池膜，并由0.9mm厚的密封材料作為屋頂墊板，被密封在0.25mm的鍍鋅鐵板上的方式。密封材料有EVA和無紡玻璃纖維的粘合層，和一12.5μm的TEFZEL膜的最外層。在靠近上端接合部分不使用密封材料，以允許復(fù)雜的墊板加工和保持撓性剛度。
(實(shí)例4)本實(shí)例中的橫向鋪設(shè)頂板示于圖16。本實(shí)施例中的特點(diǎn)是在上端接合部分有一大的凹部108，其用于插入固定夾206，如圖17中所示。251表示密封劑，其充填于固定夾和屋頂板之間的凹部，并用于防止雨水的進(jìn)入。
250是一鉆孔螺釘，其通過上板固定于固定夾和下板。在本實(shí)例中，因?yàn)樯习宀粌H固定于下板，而且也固定于固定夾，以通過緊固件固定下板，所以，屋頂板有很強(qiáng)的抗風(fēng)性。
107表示一緩沖件，以防止太陽能電池和屋頂板組件被踩踏時(shí)會(huì)下塌。緩沖件可以從已知的材料中選出，例如聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫、聚乙烯泡沫等，其也可以是沿橫向鋪設(shè)的屋頂縱向布置的一組木梁，塑料，或類似物。
本實(shí)施例的屋頂板的工作寬度為275mm，長度為1500mm，并采用在0.125mm的不銹鋼板上形成非晶體太陽能電池膜，并由0.9mm厚的密封材料作為墊層，被密封在0.30mm的鍍鋅鋼板上的方式。雖然密封劑的附著性和電絕緣不是主要的，但所用的密封劑是一種硅密封劑，其在防止雨水進(jìn)入和防止熱退化等方面是有效的。密封材料有EVA和無紡玻璃纖維的粘合層，和一12.5μm的TEFZEL膜的最外層。在靠近上端接合部分不使用密封材料，以允許復(fù)雜的墊板加工。
(實(shí)例5)本實(shí)例的橫向鋪設(shè)頂板示于圖18。本實(shí)施例的特點(diǎn)是固定夾包括兩個(gè)分力件260和261，如圖19所示，元件260與上屋頂板接合，用作排水，并且元件261固定在包層屋頂板上。
更具體地說，元件260與屋頂板有相同的寬度，361表示一盲鉚釘用于連接兩個(gè)元件。因?yàn)橛糜诿ゃT釘?shù)目子幸恍〉拈g隙，使屋頂板209抬起的風(fēng)力從元件260上通過爪262直接傳給元件261。所以，對(duì)于抗風(fēng)性來說，其力被直線分散接收，能達(dá)到提高抗風(fēng)性的作用。
因本實(shí)施例中避免了如前面實(shí)施例那樣在屋頂板上直接鉆孔以固定屋頂板，所以，本實(shí)施例對(duì)于吸收熱膨脹和收縮有大的容量，特別是對(duì)于金屬屋頂板，并便于在水流方向(從屋脊向屋檐的方向)擴(kuò)大屋頂板。另外，本實(shí)施例有一特別的作用，即能大大提高抗金屬疲勞等特性。
107表示一緩沖件，用于在安裝后當(dāng)太陽能電池和屋頂板組件被踩壓時(shí)防止其被踩塌。緩沖件平行于屋頂板縱向設(shè)置。所以，緩沖件不會(huì)防礙掀起屋頂板。緩沖件可以從已知的材料中選出，例如聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫、聚乙烯泡沫等，其也可以是沿橫向鋪設(shè)的屋頂板縱向布置的一組木梁，塑料，或類似物。
本實(shí)施例的屋頂板的工作寬度為275mm，長度為1500mm，并采用在0.125mm的不銹鋼板上形成非晶體太陽能電池膜，并由0.9mm厚的密封材料作為墊層，被密封在0.30mm的鍍鋅鋼板上的方式。密封材料有EVA和無紡玻璃纖維的粘合層，和一12.5μm的TEFZEL膜的最外層?？拷雍喜糠郑懦藷o紡玻璃纖維，以允許復(fù)雜的墊板施工，并且密封材料的厚度設(shè)為0.45mm或更薄。
權(quán)利要求
1.一種屋頂，其中下游屋頂板的上端接合部分與上游屋頂板的下端接合部分縫接，其特征在于至少所述下端接合部分有足以脫離所述縫接的撓性剛度。
2.如權(quán)利要求1所述的屋頂，其特征在于所述下游屋頂板的上端接合部分通過一固定夾固定于頂基材料上，并且通過拆下所述縫接和抬起所述上游屋頂板，能使所述固定夾暴露。
3.如權(quán)利要求1所述的屋頂，其特征在于在所述縫接的一部分中，通過一緊固件使下游屋頂板和上游屋頂板相互連接。
4.如權(quán)利要求3所述的屋頂，其特征在于所述緊固件是一鉚釘。
5.如權(quán)利要求1所述的屋頂，其特征在于在所述下游屋頂板的上端接合部分有一螺釘固定件，在所述縫接的一部分，下游屋頂板、上游屋頂板和螺釘固定件通過一螺釘固定。
6.如權(quán)利要求2所述的屋頂，其特征在于下游屋頂板、上游屋頂板和固定夾通過一螺釘固定。
7.如權(quán)利要求1所述的屋頂，其特征在于所述上端接合部分與一固定夾整體形成。
8.如權(quán)利要求1所述的屋頂，其特征在于下游屋頂板的上端接合部分有一凹進(jìn)部分，并且上游屋頂板的下端接合部分有一突出部分，并且所述突出部分能與所述凹進(jìn)部分配合。
9.如權(quán)利要求2所述的屋頂，其特征在于所述下游屋頂板的上端接合部分有一凹進(jìn)部分，所述固定夾能插入其中。
10.如權(quán)利要求2所述的屋頂，其特征在于所述固定夾包括一能與上游屋頂板的下端接合部分接合的第一元件，和能與下游屋頂板的上端接合部分接合的第二元件，并且所述第一元件的寬度大致等于所述上游屋頂板的縱向?qū)挾取?br> 11.如權(quán)利要求1所述的屋頂，其特征在于所述屋頂板是組合的太陽能電池和屋頂板，其中，太陽能電池元件通過樹脂固定在墊板上，各太陽能電池與屋頂板組件有一分線盒，用于從太陽能電池元件中引出電力，并且在屋頂板背面有電線元件。
12.如權(quán)利要求11所述的屋頂，其特征在于在太陽能電池元件上的收集電極的縱向平行于屋頂板的縱向。
13.如權(quán)利要求11所述的屋頂，其特征在于在所述屋頂板背面有比所述分線盒更高的緩沖件。
14.如權(quán)利要求11所述的屋頂，其特征在于所述太陽能電池元件有非單晶半導(dǎo)體。
15.一種屋頂，其特征在于兩個(gè)在與屋頂水流方向垂直方向相鄰的太陽能電池和屋頂板組件裝在一連接滴板上，一保持板和一連接蓋板位于連接滴板和屋頂板上，所述連接滴板和保持板具有一開口部分，在所述連接滴板下面，兩個(gè)相鄰的太陽能電池和屋頂板組件相互電氣連接。
16.一種屋頂?shù)陌惭b方法，包括重復(fù)地進(jìn)行下面的步驟通過固定夾將下游屋頂板的上端接合部分固定在頂基材料上，對(duì)下游屋頂板的上端接合部分與上游屋頂板的下端接合部分進(jìn)行縫接，其特征在于至少所述下端接合部分有足以使所述縫接脫離的撓性剛度。
17.如權(quán)利要求16所述的安裝方法，其特征在于在縫接后，通過一緊固件使下游屋頂板和上游屋頂板相互固定。
18.如權(quán)利要求16所述的安裝方法，其特征在于通過拆卸所述縫接和抬起所述上游屋頂板，能使所述固定夾暴露。
19.一種屋頂?shù)陌惭b方法，包括下列安裝步驟將兩個(gè)相鄰的太陽能電池和屋頂板組件安裝在有一開口部分的連接滴板上，在所述開口部分使兩相鄰的太陽能電池和屋頂板組件電氣連接，將保持板和連接蓋板裝在所述連接滴板和屋頂板上。
20.一種屋頂?shù)奈蓓敯宓牟鹦斗椒?，其中，第一屋頂板的上端接合部分和一第二屋頂板的下端接合部分相互縫接，通過一固定夾將第二屋頂板固定在頂基材料上，第二屋頂板的上端接合部分和一第三屋頂板的下端接合部分相互縫接，其特征在于；所述第二和第三屋頂板的下端接合部分有撓性剛度，所述拆卸方法包括下列步驟拉出所述第二和第三屋頂板的下端接合部分，從而脫離所述縫接，抬起所述第三屋頂板，取下固定所述第二屋頂板的固定夾，從而取下所述第二屋頂板。
21.屋頂上的電能產(chǎn)生系統(tǒng)，其中，下游屋頂板的上端接合部分和上游屋頂板的下端接合部分相互縫接，其特征在于至少所述下端接合部分有能使所述縫接脫離的撓性剛度，所述屋頂板是太陽能電池和包括對(duì)應(yīng)太陽能電池屋頂板的組合體，所述太陽能電池的輸出與一電能轉(zhuǎn)換裝置相連。
22.太陽能電池組件的制造方法，包括下列步驟用樹脂將太陽能電池組件固定在墊板上，彎曲所述墊板的一側(cè)以形成有撓性剛度的彎曲部分。
23.屋頂板的制造方法，包括下列步驟彎曲太陽能電池組件墊板的一側(cè)，其中，太陽能電池組件是通過樹脂固定在墊板上，從而形成一有撓性剛度的彎曲部分。
24.如權(quán)利要求23所述屋頂板的制造方法，其特征在于所述彎曲部分沒有樹脂。
25.如權(quán)利要求23所述屋頂板的制造方法，其特征在于所述彎曲部分的撓性剛度小于1.6×104kgcm2。
26.太陽能電池組件的設(shè)置方法，包括下列步驟形成一組太陽能電池串，其每一個(gè)中一組太陽能電池組件串連連接，將一組太陽能電池串的輸出相互獨(dú)立地引向一DC組合器盒，在DC組合器盒中平行連接所述一組太陽能電池串的輸出。
27.如權(quán)利要求26所述的太陽能電池組件的設(shè)置方法，其特征在于各太陽能電池串的輸出電壓等于一變換器的輸入電壓。
28.如權(quán)利要求26所述的太陽能電池組件的設(shè)置方法，其特征在于各太陽能電池串在平行連接點(diǎn)前有一斷路器。
全文摘要
一種屋頂,其中下游屋頂板的上端接合部分與上游屋頂板的下端接合部分縫接,其特征在于:至少所述下端接合部分有足以脫離所述縫接的撓性剛度。
文檔編號(hào)E04D13/18GK1180125SQ97117988
公開日1998年4月29日 申請(qǐng)日期1997年8月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月29日
發(fā)明者三村敏彥, 深江公俊, 高林明治, 森昌宏, 大冢崇志 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社