專利名稱：具有溫度控制裝置的太陽能電池組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種由太陽能電池支架、框架和溫度控制裝置組成的太陽能 電池組件，其中該框架構造成至少覆蓋太陽能電池組件的背陽側，本發(fā)明還 涉及該太陽能電池組件的制造方法及其用途。
背景技術：
太陽能電池組件通常由容納在框架中的太陽能電池支架組成，其中太陽
能電池支架通常制造為層疊狀(lagenffirmig)。其朝向日光的一側具有通常 為鋼化玻璃的玻璃層，接著是由乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)制成的透明合 成材料層，在所述合成材料層中嵌入有真正的太陽能電池，例如光伏電池。 單晶或多晶太陽能電池此處通過焊接帶相互電連接。由抗氣候變化的合成材 料復合薄膜(Kunststoffverbundfolie)制成的背面覆層與EVA層連接，通常 情況下，該合成材料復合薄膜由聚酯和聚氟乙烯制成，例如，Tedlar薄膜。 這樣的太陽能電池支架構造為光學作用側(optischaktivenSeite)朝下。在玻 璃之上放置一個裁切的EVA薄膜，在該裁切的EVA薄膜上設有多個太陽能 電池，這些太陽能電池通過焊接帶與單個支承件(Strangen)連接，并且隨 后進一步用電纜電連接。另一個裁切的EVA薄膜以及該Tedlar薄膜封閉該 層。在低壓、約15(TC的條件下，形成這樣制成的模塊的疊層結構，其中EVA 薄膜中的聚合反應產生三維互聯(lián)的、透明的、與Tedlar薄膜和玻璃牢固連接 的合成材料，該合成材料圍繞著太陽能電池。最后，給太陽能電池支架裝上 鋁框架。該框架僅覆蓋太陽能電池支架的邊緣(Kante)，并且最大限度地空 出太陽能電池支架的底座側和向陽側?？梢园b、輸送這樣制成的太陽能電 池組件，并且例如可以使其與其他太陽能電池組件一起安裝在房頂上。
這種太陽能電池組件存在斷裂危險，尤其是在冬季雪荷載可能高達 700kg/m2的地區(qū)。通常情況下，安裝在房頂上的太陽能電池組件設置在將多 個太陽能電池組件相互連接的兩個安裝軌上，其中所述安裝軌通過夾持屋面
4瓦的屋頂鉤(Dachhaken)固定在屋頂?shù)闹С薪Y構上。根據這樣的設置，在 較高雪荷載的情況下太陽能電池組件會輕微壓彎并且可能斷裂。在企圖通過 清掃安裝在屋頂上的太陽能電池組件來減少雪荷載時，經常發(fā)生致命的墜落。
將鋁框架盡可能少地覆蓋太陽能電池支架的背陽側，雖然會降低太陽能 電池支架的機械穩(wěn)定性，但是卻提高了其后部的通風效果(Hinterliiftung)。 因為空氣可進入由日光加熱的太陽能電池組件并且排出熱量，這改善了與溫 度非常相關的太陽能電池的效率。但是在外部溫度較高時這種后部通風的冷 卻效果相應的減小，并且太陽能電池的工作溫度約為7(TC，其工作效率與廠 商的數(shù)據相比減少約20%。
因此，專利文獻DE298 10 238U1提出，在太陽能電池支架的背陽側設 置由冷卻介質穿流的散熱體，其中散熱體由具有多個波紋(Wellungen)的薄板 組成。其中，冷卻介質流入與太陽能電池直接相鄰并且朝向太陽能電池開口 的通道(波谷)中，或流入通過薄片壁與太陽能電池隔離的管(波峰)中。 該文獻教示，這種散熱體由板材擠壓或碾壓制成，必要時在背面也設有散熱 體，并且所有組件通過由U形件組成的密封框架部件機械地相互連接，可替 代的是，散熱體通過導熱良好的粘結劑直接粘貼在太陽能電池上。該文獻進 一步教示，安裝有由兩個預制的組件制成的最終的太陽能電池裝置，其中第 一組件通過焊接在后壁的散熱體以及下部框架部件構成，并且第二組件通過 玻璃覆蓋板、固定于玻璃覆蓋板上的太陽能電池和上部框架部件構成。該文 獻最后還提出，玻璃覆蓋板、太陽能電池、散熱體以及必要時的后壁通過薄 板借助設置在這些部件之間的環(huán)氧樹脂層(epoxidharzschicht)互相連接。
現(xiàn)有技術的缺點在于，結構復雜并且制造繁瑣。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于，提供一種機械穩(wěn)定性和溫度控制效率高并且生產制 造簡單的太陽能電池組件、該太陽能電池組件的制造方法及其用途。
為了實現(xiàn)所述目的，溫度控制裝置為框架的一體化組成部分，太陽能電 池支架、框架和溫度控制裝置優(yōu)選構成為一體。通過使框架覆蓋太陽能電池 組件的背陽側，實現(xiàn)機械穩(wěn)定性高的優(yōu)點。以此方式形成的機械支承使得例如以高雪荷載的形式產生的負荷不會再壓斷太陽能電池組件，因為這些太陽 能電池組件由框架面支承。如果溫度控制裝置為框架的一體化組成部分，并 且太陽能電池支架、框架和溫度控制裝置優(yōu)選地構成為一體，則根據本發(fā)明 的太陽能電池組件操作簡單。將溫度控制裝置設計為框架的不可分的一體化 組成部分明顯簡化了根據本發(fā)明的太陽能電池組件的制造和生產。該框架能 防止一體化的溫度控制裝置受到環(huán)境影響或破壞，并且允許使用商業(yè)通用 的、已制成薄板狀的太陽能電池支架，而不用進行進一步修改。
在本發(fā)明的結構中，溫度控制裝置具有多個相互連接的空腔，其中所述 空腔構造為框架中相互隔離的、基本平行的通道，所述通道構造為在其端面 通過共同的流入部件和共同的流出部件相互連接，其中所述通道的至少一側 優(yōu)選構造為與太陽能電池支架相鄰。此結構十分有利地允許對太陽能電池進 行有效的溫度控制。根據本發(fā)明，通道分別在太陽能電池支架中成列設置的 太陽能電池列的下方延伸。因為根據本發(fā)明太陽能電池支架直接與通道相
鄰，所以太陽能電池在溫度控制介質(Temperiermittel)中的熱傳遞既容易 又有效。在處于雪荷載時，使用溫度控制介質來加熱太陽能電池組件，從而 融化在太陽能電池組件上的雪，或使融化的雪層上的雪從太陽能電池組件上 滑下來。以此方式，不再需要對太陽能電池組件進行危險的冬季清掃。通道 的共同的溫度控制介質流入部件和流出部件同樣有助于有效的溫度控制。其 中，溫度控制介質從位于太陽能電池組件的通常傾斜的安裝位置下方的流入 部件同時通過太陽能電池組件所有的平行通道流到位于傾斜的安裝位置上 方的流出部件，從而實現(xiàn)均勻的溫度場，該溫度場以相同的程度對所有太陽 能電池進行溫度控制?；旧?，也可以考慮設置單個彎彎曲曲的空腔。如果 出于牢固性(sMisch)原因的考慮，必要的話，可借助通道彼此之間的間隔 形成介于這些通道之間的加固件(Armiemngen)，而不用不必要地增加根據 本發(fā)明的太陽能電池組件的結構高度。
根據本發(fā)明進一步設計為，使相互間隔的、基本平行的通道由至少一個 成型件(Formteil)，特別是合成材料成型件形成。成型件的優(yōu)點在于具有 簡單的制造和再加工性，作為合成材料成型件，其還具有重量輕、抗磨損性 高和使用壽命長的優(yōu)點。具有通道的成型件可以由與框架相同的材料或其他 材料制成。通道結構可簡單并且低成本地通過尺寸與期望的太陽能電池支架
6相匹配的例如由合成材料制成的矩形成型件進行深沖(Tiefziehen)而制成。 框架具有多個加固件，優(yōu)選具有多個桿狀的鐵制加固件，其中該加固件 沿著與通道基本平行的方向設置在通道之間，由此有利地實現(xiàn)了增強根據本 發(fā)明的太陽能電池組件的機械強度。通道之間設置的加固件增強了通道的壁 而不占用更多空間。由此可以節(jié)省框架材料并且減少根據本發(fā)明的太陽能電 池組件的尺寸。
最終根據本發(fā)明還設計為，框架具有至少一個、特別是各側面均密封的 接觸裝置(Kontaktvorrichtimg)，該接觸裝置用于與其他太陽能電池組件進 行電連接和溫度控制介質連接，其中電接觸裝置制造為與太陽能電池組件的 所有太陽能電池形成接觸。以此方式，多個框架可以彼此簡單地通過連續(xù)的 溫度控制系統(tǒng)連接成更大的系統(tǒng)，其中溫度控制介質被導引通過所有的太陽 能電池組件系統(tǒng)。其有利之處在于，不需要在單個框架之間設置附加的布線。 太陽能電池組件的電池的所有線路都捆裝在框架的電接觸裝置處，并且這些 線路通過電接觸裝置僅于其位置處即可與第二個框架連接。以此方式，根據 本發(fā)明的框架可不需工具而方便地與更大的系統(tǒng)連接。如果接觸裝置構造為 是密封的，則既不會損耗溫度控制介質，又不會例如因濕氣產生對電線不利 的環(huán)境影響。
框架由合成材料制成，優(yōu)選由加強的合成材料制成，特別是由纖維加強 或加固的(armiertem)合成材料制成，尤其特別地是由聚氨酯或者丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物制成，以實現(xiàn)以下優(yōu)點這樣的框架具有與金屬框架相 同的機械穩(wěn)定性但比金屬框架輕。對特別的具有雪荷載危險的使用區(qū)域而 言，根據本發(fā)明設有纖維加強或加固件，從而使太陽能電池組件表面能夠承 受最大為500kg/n^的荷載。通過以比金屬框架成本低的制造方法來制造合成 材料框架能實現(xiàn)較低的生產成本。這樣的框架可通過例如注射成型方法制 造。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的關于方法的目的，該制造方法包括以下步驟 將成型件、以及必要時將至少一個加固件放入注射成型模具中；
放入太陽能電池支架，使得太陽能電池支架至少部分地位于成型件上；
以及
圍繞成型件、必要時圍繞至少一個加固件、以及圍繞該太陽能電池支架注射成型整個框架。
本發(fā)明還公開一種太陽能電池裝置固定連接件(Bausatz)，所述固定連 接件由多個安裝軌、多個屋頂鉤和至少兩個具有上述特征的太陽能電池組件 組成。這樣的固定連接件具有能快速、低成本地安裝有效的太陽能電池系統(tǒng) 的優(yōu)點。
本發(fā)明還公開上述用于太陽能電池裝置的太陽能電池組件的用法。 最后本發(fā)明還公開了 一種太陽能電池裝置，該太陽能電池裝置包括至少 兩個上述太陽能電池組件，但優(yōu)選到十五個。


根據附圖，進一步描述本發(fā)明，其中 圖1示出了根據本發(fā)明的框架的截面圖2示出了在安裝位置的三個放置在一起的太陽能電池組件的示意圖； 圖3a示出了相互連接的通道上方的截面圖；以及 圖3b示出了通道和流入部件的詳細的立體視圖。
具體實施例方式
圖1示出了根據本發(fā)明的太陽能電池組件的截面圖，該太陽能電池組件 具有太陽能電池支架1、框架2以及溫度控制裝置3。太陽能電池組件制造 成層狀，該太陽能電池組件由向陽的玻璃層13、 EVA層14 (乙烯-醋酸乙烯 共聚物)、真正的(eigentlich)太陽能電池層15、另一EVA層14以及連接 在該另一 EVA層14上的由聚氟乙烯和聚酯制成的合成材料復合薄膜層
(Tedlar層)16?？蚣?包圍太陽能電池支架1的邊緣，該太陽能電池支架 1的背側位于框架2的支撐表面17上。其中，支撐表面17通過由ABS (丙 烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)制成的深沖的板19構成，在該板19的上表面 具有相互平行的半圓柱形通道5。所述通道5通過太陽能電池支架1封閉， 從而在安裝好的根據本發(fā)明的太陽能電池組件中由通道5形成互相連接的空 腔4。這種連接通過在圖1中未示出的用于此處為水的溫度控制介質的管狀 流入部件(Zulauf) 7和同樣未示出的用于溫度控制介質的管狀流出部件
(Ablauf) 8實現(xiàn)。根據本發(fā)明設計為，優(yōu)先使用水作為溫度控制介質。由此本發(fā)明的優(yōu)點在于，能夠產生熱水，這是因為用于溫度控制的水在穿流通 過根據本發(fā)明的太陽能電池組件時被加熱。在夏天，可以使用大量通過環(huán)保 方法加熱的水，這種水也可以用作工業(yè)用水。利用簡易的泵可以將水從房屋 供應管路輸送通過根據本發(fā)明的太陽能電池組件，水是所需的廉價而且可能 無環(huán)境污染的冷卻介質。框架2中，用于溫度控制介質的接觸裝置12設計
為，位于通道5的側面且與通道5垂直。接觸裝置12例如根據通道管的種 類制成，并具有可彼此插入的錐狀區(qū)域。流入部件7和流出部件8均可密封 地構造。根據本發(fā)明的太陽能電池組件可以方便且密封的方式彼此插入，并 連接成較大的太陽能電池裝置。由此形成成列設置的太陽能電池組件列，該 太陽能電池組件列的第一個太陽能電池組件與水管、水箱或水井連接，并且 該太陽能電池組件列的流入部件7和流出部件8分別與該列中的下一個太陽 能電池組件相連。第一個和最后一個太陽能電池組件的接觸裝置的不需要的 開口可通過蓋子反轉地密封閉合。流入部件7位于在屋頂上的太陽能電池組 件的安裝位置的下方，使得流入的水首先充滿該列的所有太陽能電池組件的 流入部件7，隨后通過平行的通道5以大致相同的程度向上流至設置在安裝 位置上方的流出部件8，并且在那里通過太陽能電池組件列中的最后一個太 陽能電池組件以在夏天被加熱、在冬天被冷卻的方式流出，并且例如供給入 工業(yè)用水系統(tǒng)。其中流入部件7和流出部件8的尺寸設計為，使得它們的內 部容積分別對應于所有通道5的容積的總和。因此，在確定的時刻，在流入 部件7中的水量與太陽能電池組件或太陽能電池組件列的通道5的水量近似 完全相等。因為太陽能電池支架1形成通道5的壁，所以流入通道5中的水 與該太陽能電池支架l接觸。通道5此處構造成半圓柱狀，然而也可采用其 他適用的形狀，板19在所述通道5之間設有支撐條(Auflagestege) 18，在 所述支撐條18上放置有太陽能電池組件支架1。這些支撐條18的寬度大致 為5mm。如有必要，在兩個通道5之間設有鋼筋狀的加固件10，該加固件 10提高了根據本發(fā)明的太陽能電池組件和通道壁的機械穩(wěn)定性。
除了用于溫度控制介質的接觸裝置12之外還設有用于電線的接觸裝置 11。根據本發(fā)明，太陽能電池組件的各太陽能電池的所有線路都聚集在該接 觸裝置11中。該接觸裝置11實施為插頭/插座，或者以其他任何本領域技術 人員已知的方式和方法與用于溫度控制介質的接觸裝置12相鄰接或集成到
9用于溫度控制介質的接觸裝置12中。這些接觸裝置ll， 12使得能夠以盡可 能少的工具快速且安全地連接根據本發(fā)明的多個太陽能電池組件。這樣實現(xiàn) 的太陽能電池設備的尺寸可以滿足各種期望的需求。
根據本發(fā)明的太陽能電池組件在制成后(nachFertigimg)構造為一體， 太陽能電池支架1和溫度控制裝置3通過由合成材料制成的注射成型的框架 2不可拆卸地互相連接。此處可特別使用ABS作為合成材料，其機械特性與 需求非常一致。然而，也可以使用其它具有所需機械特性的合成材料。為了 制造根據本發(fā)明的太陽能電池組件，首先例如通過對合成材料進行深沖，以 合適的方式生產具有期望形狀和尺寸的用于支撐通道5的板19。為了生產太 陽能電池組件，如有必要可將加固件10放入注射成型模具中，隨后放入板 19以及由已知的組件組成的、非薄板狀或薄板狀的太陽能電池支架l。在下 一步驟中使模具閉合并注射入期望的合成材料，其中圍繞具有已知材料強度 的太陽能電池支架1的邊緣、加固件10和板19注射，如圖1所示。如牢固 性足夠，就不必圍繞整個板19注射，而僅注射插入有加固件10的兩個通道 之間的區(qū)域和圍繞太陽能電池支架l的側面區(qū)域。在此情況下，制成的太陽 能電池組件的板19的一部分是可見的。
圖2示出了三個根據本發(fā)明的太陽能電池組件的部分切割示意圖，所述 太陽能電池組件通過多個安裝軌20固定在屋頂21上的安裝位置中。該示意 圖繪示了用于溫度控制介質的連接裝置12以及通道5中的溫度控制介質流。 對于所有三個太陽能電池組件而言，水的流入部件設在下部區(qū)域。由于在家 用水管中存在的或通過泵產生的壓力，使得通道5中的水向上升至與所有通 道共同連通的流出通道8，并且從那里流至未示出的流出部件或者工業(yè)用水 容器。這樣在太陽能電池底部產生的均一的溫度場改進了太陽能電池的效 率。電連接裝置未被示出，其與用于溫度控制介質的連接裝置12直接相鄰， 從而在制造太陽能電池組件列時能夠盡可能簡單地設計構造費用和連接的 相互插入方式。
圖3a示出了具有流入部件7以及流出部件8、但不具有用于溫度控制介 質的連接裝置12的太陽能電池組件的通道系統(tǒng)5的俯視示意圖。其中該俯 視圖位于直接在太陽能電池支架1之下的平面中。在半圓柱體的通道5之間 存在有支撐條18，以及必要時設置在所述支撐條18之下的加固件10。流入
10部件7和流出部件8可與相鄰的太陽能電池組件相連。
圖3b示出了流入部件7和通道5的連接的詳細視圖。流入部件7構造 為側面具有間隔開口的管，其中板19中的通道5構造為大致呈半個 (halbierte)管的形式，該管的縱向開口朝上指向未示出的太陽能電池支架1。 管7、 8的容積與板19的所有通道5的容積的總和近似一致。附圖標記一覽表
1. 太陽能電池支架
2. 框架
3. 溫度控制裝置
4. 空腔
5. 通道
6. 端面
7. 流入部件
8. 流出部件
9. 成型件
10. 加固件
11. 電連接裝置
12. 用于溫度調節(jié)介質的連接裝置
13. 玻璃層
14. EVA層
15. Tedlar層
16. 太陽能電池
17. 支撐表面
18. 支撐條
19. 板
20. 安裝軌
21. 屋頂
權利要求
1. 一種太陽能電池組件，其由太陽能電池支架(1)、框架(2)和溫度控制裝置(3)組成，其中所述框架(2)構造成至少覆蓋所述太陽能電池組件的背陽側，其特征在于，所述溫度控制裝置(3)為所述框架(2)的一體化組成部分，所述太陽能電池支架(1)、所述框架(2)和所述溫度控制裝置(3)優(yōu)選構成為一體。
2. 如權利要求l所述的太陽能電池組件，其特征在于，所述溫度控制裝 置(3)具有多個互相連接的空腔(4)，其中所述空腔(4)構造為在所述 框架(2)中相互間隔并大致平行的通道(5)，所述通道(5)在所述通道(5)的端面(6)處通過流入部件(7)和流出部件(8)相互連接，其中， 所述通道(5)的至少一側優(yōu)選與所述太陽能電池支架(1)相鄰設置。
3. 如權利要求1或2所述的太陽能電池組件，其特征在于，所述相互間 隔并大致平行的通道(5)由至少一個成型件(9)，特別是合成材料成型件 形成。
4. 如權利要求l、 2或3所述的太陽能電池組件，其特征在于，所述框 架(2)具有加固件(10)，優(yōu)選具有桿狀的鋼制加固件，其中所述加固件(10)沿著與所述通道(5)大致平行的方向設置在所述通道(5)之間。
5. 如前述權利要求中任一項所述的太陽能電池組件，其特征在于，所述 框架(2)具有至少一個特別是側面分別密封的接觸裝置，該接觸裝置用于 與其它太陽能電池組件電連接(11)和溫度控制介質連接(12)，其中電接 觸裝置(11)構造為與所述太陽能電池組件的所有太陽能電池接觸。
6. 如前述權利要求中任一項所述的太陽能電池組件，其特征在于，所述 框架(2)由合成材料制成，優(yōu)選由加強的合成材料制成，特別是由纖維加 強或加固的合成材料制成，尤其特別地是由聚氨酯或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯 共聚物制成。
7. 如前述權利要求中任一項所述的太陽能電池組件，其特征在于，所述 框架(2)能通過注射成型的方式制成。
8. —種用于制造特別地如權利要求1所述的太陽能電池組件的方法，具 有如下步驟a) 將成型件(9)、以及必要時將至少一個加固件(10)放入到注射成 型模具中；b) 放入太陽能電池支架，使得所述太陽能電池支架至少部分地位于所 述成型件(9)上；以及c) 圍繞所述成型件(9)、必要時圍繞所述至少一個加固件(10)、以 及圍繞所述太陽能電池支架(1)注射成型整個框架(2)。
9. 一種太陽能電池裝置固定連接件，由至少兩個如權利要求1至7中任 一項所述的太陽能電池組件、多個安裝軌和多個屋頂鉤組成。
10. —種如權利要求1至7中任一項所述的太陽能電池組件的用途，其 中所述太陽能電池組件用于太陽能電池裝置。
11. 一種太陽能電池裝置，包括至少兩個如權利要求1至7中任一項所 述的太陽能電池組件，優(yōu)選包括十五個。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太陽能電池組件，該太陽能電池組件具有太陽能電池支架、框架和溫度控制裝置，其中，為了能夠簡單地制造，該溫度控制裝置為框架的一體化組成部分。本發(fā)明還涉及該太陽能電池組件的制造方法及其用途。
文檔編號F24J2/24GK101501868SQ200780030094
公開日2009年8月5日 申請日期2007年6月8日 優(yōu)先權日2006年6月13日
發(fā)明者維利·比勒 申請人:維利·比勒