高效太阳能电池阵列

阅读:307发布:2020-12-17

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1.一种太阳能系统,包括:
多个光伏模
多个反射器,所述多个反射器中的每一个与所述多个光伏模块中的对应一个相对地定位;以及
支架组件,所述支架组件将所述多个光伏模块和所述多个反射器机械地互连以形成互连系统;
其中:
所述支架组件限定所述支架组件内部、以及相邻的光伏模块和反射器之间的间隙;
所述互连系统包括与所述间隙关联的多个接触点;
所述间隙和所述接触点将所述互连系统构造为使所述互连系统调整适应于安装表面的表面不平度,所述安装表面的表面不平度能直达到预定表面不平度。
2.如权利要求1所述的太阳能系统,其中,所述预定表面不平度介于从八分之一英寸每线性英尺到二分之一英寸每线性英尺的范围内。
3.如权利要求1所述的太阳能系统,其中,所述互连系统具有相对于位移的非线性阻曲线。
4.如权利要求3所述的太阳能系统,其中,所述互连系统对于直达到预定阈值的沿安装表面垂直方向的位移顺应,而对于大于所述预定阈值的位移不顺应。
5.如权利要求1所述的太阳能系统,其中,所述多个光伏模块和所述多个反射器以相邻行设置,且所述支架组件包括:
多个轨道,所述多个轨道与所述相邻行垂直设置,并位于所述相邻行下面;以及多个连接翼件,所述多个连接翼件将所述光伏模块和所述反射器互连到所述轨道。
6.如权利要求1所述的太阳能系统,其中:
所述相邻行包括插在多个模块行之间的反射器行;
各个反射器行均包括多个反射器;
各个模块行均包括多个光伏模块;
各个光伏模块和各个反射器均具有两个下部,各个下角部通过对应的连接翼件连接到所述支架组件;
各个光伏模块均具有两个上角部,各个上角部均连接到位于所述光伏模块后面的对应反射器的两个上角部中的相应一个;以及
位于各模块行内的相邻光伏模块的和位于各反射器行内的相邻反射器的相邻下角部通过所述连接翼件中的相应一个彼此连接。
7.如权利要求6所述的太阳能系统,其中:
所述连接翼件限定各模块行内的相邻光伏模块之间的模块与模块间隙、以及位于各反射器行内的相邻反射器行之间的反射器与反射器间隙;
相邻光伏模块和相邻反射器中的每一个的位于各模块与模块间隙或反射器与反射器间隙的相对两侧上的侧部均包括与所述模块与模块间隙或反射器与反射器间隙关联的所述接触点;
各轨道具有限定纵向沟槽的顶部;
各连接翼件具有接纳于所述纵向沟槽内的基部;
纵向间隙限定于各连接翼件的基部与各轨道的所述纵向沟槽的底部之间;
各纵向沟槽的底部和各基部的底部包括与各纵向间隙关联的接触点。
8.如权利要求7所述的太阳能系统,其中:
所述多个轨道包括多个轨道列;
在各轨道列内,多个轨道沿纵向排列,并彼此首尾连接;
轨道与轨道间隙限定于相邻纵向连接的轨道之间;以及
位于各个轨道与轨道间隙的相对两侧上的相邻纵向连接的轨道的端部包括与各个轨道与轨道间隙关联的接触点。
9.如权利要求8所述的太阳能系统,其中,所述模块与模块间隙、反射器与反射器间隙、纵向间隙或轨道与轨道间隙中的一个或多个容许所述互连系统的各部件适应相对于彼此的平面内和平面外的位移,直到与对应的模块与模块间隙、反射器与反射器间隙、纵向间隙或轨道与轨道间隙关联的接触点彼此接触为止;其中,当所述接触点彼此接触时的所述互连系统的刚度比当所述接触点不彼此接触时的大得多。
10.如权利要求5所述的太阳能系统,其中,所述支架组件还包括多个顺应垫,各个顺应垫定位于轨道和所述安装表面之间,其中所述顺应垫与所述安装表面之间的摩擦系数比所述轨道与所述安装表面之间的摩擦系数大。
11.如权利要求10所述的太阳能系统,其中,各个所述顺应垫均包括具有介于0.5英寸至2英寸范围内的厚度的膨胀聚乙烯。
12.如权利要求11所述的太阳能系统,其中,各个所述顺应垫还包括具有丁基橡胶、三元乙丙(EPDM)橡胶、或聚酯胶粘剂中的至少一个的底部层,所述底部层具有介于0.05至
0.5英寸范围内的厚度。
13.如权利要求10所述的太阳能系统,其中,各个所述顺应垫均包括具有介于0.1英寸至1英寸范围内厚度的三元乙丙(EPDM)橡胶。
14.如权利要求5所述的太阳能系统,其中,所述支架组件构造为在移除或定位调整过程中,允许对光伏模块或反射器中的任一个进行单独移除或位置调整,而无需移除或另外支撑其它光伏模块或反射器中的任一个。
15.如权利要求14所述的太阳能系统,其中,所述反射器构造为在第一位置和第二位置之间每年单独地调整至少两次,所述反射器在所述第一位置相对于平面定位在第一角度处,在所述第二位置相对于水平面定位在第二角度处,所述第二角度不同于所述第一角度。
16.如权利要求15所述的太阳能系统,其中:
各个光伏模块均具有两个上角部,所述两个上角部各自连接到位于所述光伏模块后面的对应反射器的两个上角部中的相应一个,使得各个相应反射器能相对于所述光伏模块绕第一旋转轴线旋转,所述第一旋转轴线与所述光伏模块的顶部边缘和所述对应反射器的顶部边缘平行;
各个光伏模块的各自下角部连接到对应的连接翼件;
各个反射器的各自下角部和与所述反射器相对定位的所述光伏模块的对应下角部通过对应的连接器连接到相同的连接翼件;以及
下面至少一个:
各个连接翼件限定槽缝,在所述槽缝内,对应的连接器能在与所述第一位置对应的第一端点和与所述第二位置对应的第二端点之间行进,当所述对应的连接器在对应的连接翼件的槽缝内的对应第一端点和第二端点之间行进时,对应反射器绕对应的第一旋转轴线旋转;
各个连接器构造为在所述第一位置时在相对于对应连接翼件的第一预定位置处支撑对应反射器的底部边缘,并且在所述第二位置时在相对于所述对应连接翼件的第二预定位置处,支撑对应反射器的底部边缘,其中所述第一预定位置和所述第二预定位置构造为防止在早晨或午后光照条件下所述对应连接翼件遮蔽所述对应的反射器;或者各个连接器能旋转地连接到对应的连接翼件,并在第一连接器位置和第二连接器位置之间能旋转,在所述第一连接器位置,所述连接器构造为在所述第一位置支撑对应的反射器,在所述第二连接器位置,所述连接器构造为在所述第二位置支撑所述对应的反射器。
17.如权利要求5所述的太阳能系统,其中,各轨道的长度介于15至30英尺的范围内。
18.如权利要求5所述的太阳能系统,还包括雨水收集子系统。
19.如权利要求18所述的太阳能系统,其中,所述光伏模块和所述反射器定位成,使得所述光伏模块和所述反射器的顶表面相对于水平面成一个或多个角度,且其中所述雨水收集子系统包括:
挤压成型的滴水槽,所述挤压成型的滴水槽自各个光伏模块的底部边缘和各个反射器的底部边缘延伸,所述挤压成型的滴水槽构造为收集从对应的光伏模块或反射器的表面流下的雨水,并将所收集的雨水朝所述挤压成型的滴水槽的一个或两个端部引导,所述挤压成型的滴水槽的一个或两个端部敞开以从端部排出所收集的雨水;
边缘延伸部,所述边缘延伸部自各个轨道的基部向上延伸以在各轨道相对两侧上限定轨道沟槽,所述轨道沟槽定位于所述挤压成型的滴水槽的端部之下,使得排出的雨水集聚在所述轨道沟槽内;以及
一个或多个存水容器,所述一个或多个存水容器与所述轨道沟槽流体连通,所述一个或多个存水容器构造为接收和存储由所述轨道沟槽集聚的雨水。
20.如权利要求1所述的太阳能系统,其中:
所述光伏模块和所述反射器中的每一个均包括框架
各个框架均包括定位在对应的光伏模块或反射器的相对两侧上的两个侧部构件;
用于各反射器框架的各侧部构件均具有双壁箱式构造,所述双壁箱式构造包括在纵向上沿着各侧部构件的至少大部分长度与外箱并排排列的内箱,各箱的一侧是所述内箱和所述外箱共用的共用壁;
用于各模块框架的各侧部构件均具有单壁箱式构造;
各侧部构件均具有比对应的光伏模块或反射器的长度大的长度,并设置为使得各侧部构件的顶端部和底端部分别延伸出对应的光伏模块或反射器的上边缘和下边缘;
所述外箱在各个反射器框架中的各侧部构件的顶端部处不存在;以及
各光伏模块的框架中的两个侧部构件中的每一个的顶端部以可移除方式连接到位于所述光伏模块后面的对应反射器的框架中的两个侧部构件中的每一个的顶端部。
21.如权利要求20所述的太阳能系统,其中:
各个光伏模块框架中的所述侧部构件和所述支架组件是导电的;以及
各个光伏模块框架中的各个侧部构件的底端部直接地与所述支架组件机械地和电连接,以提供从各光伏模块到所述支架组件的直接接地连接
22.如权利要求21所述的太阳能系统,还包括下列中的至少一个:
多个星形垫圈,各个星形垫圈位于对应的光伏模块框架中的对应侧部构件的底端部和与所述底端部附接的所述支架组件的一部分之间,各个星形垫圈构造为将对应光伏模块框架中的所述对应侧部构件的底端部与所述支架组件的所述对应部分电连接;或者多个凸轮定装置,所述多个凸轮锁定装置各自构造为将所述对应光伏模块框架中的对应侧部构件的底端部与所述支架组件以机械和电方式连接。
23.如权利要求20所述的太阳能系统,其中,各个反射器框架中的各个侧部构件的底端部限定L形槽缝,且其中,各个模块框架中的各个侧部构件的顶端部和底端部限定L形槽缝。
24.如权利要求23所述的太阳能系统,其中:
各个反射器框架还包括两个塑性插件,各个塑性插件定位于对应侧部构件的底端部处的外箱内;
各个塑性插件构造为防止所述对应侧部构件的底端部的外箱被压坏;
对应反射器框架的对应侧部构件的底端部构造为由对应的连接器连接到所述支架组件的连接翼件;以及
各个塑性插件构造为将对应的连接器保持在所述L形槽缝的特定区域内,使得通过所述对应的连接器传递至对应的反射器框架的或从对应的反射器框架传递来的任何载荷在所述对应的侧部构件的底端部和所述对应的连接器之间直接地传递。
25.一种构造为被实施于太阳能系统中的反射器,所述反射器包括:
反射板,所述反射板构造为反射具有介于所述反射板的反射光谱内的波长的光;以及框架,所述框架支撑所述反射板,所述框架包括定位在所述反射板的相对两侧处的两个侧部构件;
其中:
各个侧部构件均具有比所述反射板的长度大的长度,并设置为使得所述侧部构件的顶部和底部分别延伸出所述反射板的上端部和下端部;以及
各侧部构件均具有双壁箱式构造,所述双壁箱式构造包括在纵向上沿着各侧部构件的至少大部分长度与外箱并排排列的内箱,各箱的一侧是所述内箱和所述外箱共用的共用壁,所述共用壁将所述内箱与所述外箱分隔开。
26.如权利要求25所述的反射器,其中:
各个侧部构件限定沿着所述侧部构件的至少大部分长度延伸的槽缝,所述反射板的纵向边缘部分接纳在所述槽缝内;或者
各个侧部构件均包括沿着所述侧部构件的长度延伸的平坦表面,所述反射板的沿着所述反射板相应一侧的背侧粘附性地连接到所述平坦表面。
27.如权利要求25所述的反射器,其中,所述框架还包括两个支撑构件,所述两个支撑构件在所述两个侧部构件之间沿宽度方向延伸,并定位于所述反射板后面。
28.如权利要求27所述的反射器,其中,各个支撑构件均包括与各个支撑构件的长度垂直的横截面形状,所述横截面形状的特征在于:
基部构件,所述基部构件具有第一端部和与所述第一端部相对的第二端部;
连接到所述第一端部的第一弧部和连接到所述第二端部的第二弧部,其中各个弧部包括第一端点、第二端点、以及沿着弧部定位于所述两个端点之间中途处的中间端点,各个弧部在所述弧部的中间端点处连接到所述基部构件的对应端部;
连接到各弧部的腿部对,各个腿部对包括连接到所述对应弧部的第一端点的第一腿部、以及连接到所述对应弧部的第二端点的第二腿部;以及
连接到各腿部的脚部对,各个脚部对包括连接到所述对应腿部对的第一腿部的第一脚部、以及连接到所述对应腿部对的第二腿部的第二脚部,其中各个脚部对中的所述第一脚部和所述第二脚部在同一直线上。
29.如权利要求28所述的反射器,其中,各个弧部限定半圆形腔,所述反射器还包括将所述侧部构件连接到所述支撑构件的多个盘头螺钉,各个盘头螺钉组装进所述反射器,使得:
所述盘头螺钉完全插穿过在所述对应侧部构件的外壁中和共用壁中限定的两个加大尺寸和轴向对齐的孔;
所述盘头螺钉的螺纹轴插穿过在所述对应侧部构件的内壁中限定的孔,其与所述两个加大尺寸并轴向对齐的孔沿轴向对齐;以及
所述螺纹轴螺旋拧入对应支撑构件的对应半圆形腔,直到所述盘头螺钉的头部搁置在所述对应侧部构件的内壁的侧表面上,所述对应支撑构件的端部被保持抵靠所述对应侧部构件的内壁的外表面为止。
30.如权利要求28所述的反射器,还包括位于所述支撑构件的两个脚部对之一与所述反射板的背侧之间的粘合剂,所述粘合剂构造为将所述支撑构件连接到所述反射板的背侧。
31.如权利要求25所述的反射器,其中,所述反射板具有包括预定可见光波长的透射光谱,使得当所述反射器安装在设置于特定空间上方的过头顶结构中时,具有所述预定波长的自然光在透射过所述反射板之后照射所述特定空间。
32.如权利要求31所述的反射器,其中,所述自然光包括用于特定入射角的400-600纳米的波长。
33.如权利要求25所述的反射器,其中,所述反射板包括玻璃基板和具有介电层堆的分光膜,所述分光膜通过直接或反应溅化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积原子层沉积(ALD)、或者等离子增强CVD(PE-CVD)中的至少一种,直接形成在所述玻璃基板上。
34.如权利要求33所述的反射器,其中,所述分光膜直接形成在所述玻璃基板的顶表面上或所述玻璃基板的底表面上。
35.如权利要求34所述的反射器,其中,所述反射板还包括黑色吸收层、漫反射层、或层中的至少一种。
36.如权利要求25所述的反射器,其中,所述框架的侧部构件通过挤压成型而形成,并具有沿着它们的长度的曲率,以使所述反射板能冠顶式覆盖
37.如权利要求25所述的反射器,其中,所述反射板包括用激光图案化的层,所述图案化包括从外部可见的广告信息。
38.如权利要求25所述的反射器,其中,所述反射板包括分光膜,所述分光膜构造为反射具有介于所述反射板的反射光谱内的波长的光,并且透射具有介于所述分光膜的透射光谱内的波长的光,所述反射板还包括扩散膜或吸收膜,所述扩散膜或吸收膜被施加在所述分光膜后面,并构造为防止透射过所述分光膜的光完全透射过所述反射板。
39.一种太阳能系统,包括:
光伏模块,其中:
所述光伏模块具有沿着所述光伏模块的周界的框架;
所述框架包括位于所述光伏模块的相对两侧上的两个侧部构件;
各个所述侧部构件具有分别延伸出所述光伏模块的顶部边缘和底部边缘的顶端部和底端部;以及
各个所述侧部构件具有单壁箱式构造;以及
杆,所述杆被接收穿过位于所述两个侧部构件中的每一个的顶端部中的槽缝,所述杆连接到竖直安装表面,并将所述光伏模块连接到所述竖直安装表面。
40.如权利要求39所述的太阳能系统,还包括底部支撑构件,所述底部支撑构件自所述竖直安装表面延伸到所述光伏模块的底部上,所述底部支撑构件以相对于所述竖直安装表面成一角度的方式支撑所述光伏模块。
41.如权利要求39所述的太阳能系统,还包括基部反射器,所述基部反射器包括位于所述基部反射器的相同边缘的相对两端部处的两个突出部,其中所述两个突出部的每一个延伸进位于所述两个侧部构件的每一个的底端部中的孔内,以将所述基部反射器连接到所述光伏模块。
42.如权利要求41所述的太阳能系统,其中,所述基部反射器包括半刚性层和反射层,所述反射层构造为反射具有介于所述反射层的反射光谱内的波长的光。
43.如权利要求42所述的太阳能系统,其中,所述半刚性层包括UV稳定的聚乙烯。
44.如权利要求42所述的太阳能系统,其中,所述基部反射器还包括金属加强构件,所述金属加强构件具有一体形成在所述金属加强构件的相对两端部上的两个突出部,所述金属加强构件的悬臂延伸进所述半刚性层内。
45.如权利要求41所述的太阳能系统,其中,所述两个突出部限定所述基部构件的旋转轴线,其中,所述基部构件构造为绕所述旋转轴线旋转,以调整所述基部构件相对于所述光伏模块的相对角度。

说明书全文

高效太阳能电池阵列

技术领域

[0001] 本发明总体涉及太阳能。更特别地,一些示例性实施方式涉及一种包括多个光伏(PV)模反射器的太阳能系统。

背景技术

[0002] 降低太阳能成本是确保它达到与矿物燃料及其它传统能量产生方法相竞争的平的关键。一直在寻求很多途径来提高在PV模块内实施的PV材料的效率,并由此降低其成本。这包括高放大倍率的非聚焦型装置和较低放大倍率的聚光器。两者通常都使用单轴或双轴跟踪系统来维持对齐,并且两者都需要光学元件的复杂定型和形成,以将光反射到PV模块上。
[0003] 也可通过将光反射到平坦的小块PV模块上来使用平坦的大面积反射器。这种途径不适于传统PV模块,传统PV模块包括多个串联连接的PV单元,这限制了PV模块在非均匀光照条件下实现任何功率增益的能。附加地,反射器必需仔细定位和/或设计以避免产生光学危险,例如潜在地遮挡反射和/或反射光聚集在远处和潜在易燃的物体上。
[0004] 另外,一些商业应用包括将PV模块和/或反射器的阵列安装在建筑物屋顶上或其它预先存在的结构上、或地面上。在大于20度的纬度处,PV模块需要一定程度的朝向太阳的取向,以实现最佳性能。另外,因为PV模块不能容忍非均匀照度,例如来自相邻PV模块的遮蔽,所以PV模块必需行与行之间间距相对较宽,以确保整年不发生相邻行遮蔽。
[0005] 进一步地,除非PV模块以某种方式固定,否则在安装位置处PV模块后的载可倾翻、移动或以另外方式损坏PV模块。典型的解决方案包括附加的压载物,例如混凝土块或结构渗透,用于将PV模块锚固到安装PV模块的结构。替代地,对于地面安装型阵列,将桩打入大地内,并将阵列固定到桩。这些解决方案增加成本,且在屋顶安装的情况下,降低建筑物的使用寿命以及因重量限制而减少可置于屋顶上的模块数量。
[0006] 本文所要求的主题不限于解决任何缺陷或仅在诸如上述环境等环境中操作的实施方式。相反,该技术背景仅用来说明可实践本文所述的一些实施方式的一个示例性技术领域。

发明内容

[0007] 本文所述的示例性实施方式涉及一种包括多个PV模块和反射器的太阳能系统。
[0008] 在一个示例性实施方式中,太阳能系统包括多个PV模块、多个反射器以及支架组件。各反射器与PV模块中的对应一个相对地定位。支架组件将PV模块和反射器机械地互连以形成互连系统。支架组件限定支架组件内的、以及相邻PV模块与反射器之间的间隙。互连系统包括与所述间隙关联的多个接触点。所述间隙和接触点将互连系统构造为使互连系统调整适应于安装表面的表面不平度,所述安装表面的表面不平度能直达到预定表面不平度。
[0009] 在另一示例性实施方式中,构造为被实施于太阳能系统中的反射器包括反射板和框架。反射板构造为反射具有介于所述反射板的反射光谱内的波长的光。框架支撑所述反射板,并包括定位在所述反射板的相对两侧处的两个侧部构件。各个侧部构件均具有比所述反射板的长度大的长度,并设置为使得所述侧部构件的顶部和底部分别延伸出所述反射板的上端部和下端部。各侧部构件均具有双壁箱式构造,所述双壁箱式构造包括在纵向上沿着各侧部构件的至少大部分长度与外箱并排排列的内箱,各箱的一侧是所述内箱和所述外箱共用的共用壁,所述共用壁将所述内箱与所述外箱分隔开。
[0010] 在另一示例性实施方式中,太阳能系统包括PV模块和杆。PV模块具有沿着所述PV模块的周界的框架。所述框架包括位于所述PV模块的相对两侧上的两个侧部构件。各个侧部构件具有分别延伸出所述PV模块的顶部边缘和底部边缘的顶端部和底端部。各个侧部构件具有单壁箱式构造。所述杆被接收穿过位于所述两个侧部构件中的每一个的顶端部中的槽缝,所述杆连接到竖直安装表面,并将所述PV模块连接到所述竖直安装表面。
[0011] 本发明的附加特征和优点将在下文描述中阐述,部分将从下文描述中显见,或者可通过实践本发明而获知。本发明的特征和优点可借助于在附属权利要求中特别指出的手段及结合来实现和获得。本发明的这些以及其它特征将在下文描述和所附权利要求书中完全清楚,或者可通过此后阐述的本发明的实践而获知附图说明
[0012] 为了进一步澄清本发明的上述以及其它优点和特征,将通过参照在附图中例示的本发明的特定实施方式来对本发明进行更详细描述。可以了解,这些附图仅描绘本发明的典型实施方式,且因此不视作限制本发明范围。通过利用附图以附加特性和细节描述和解释本发明,其中:
[0013] 图1是示例性太阳能系统的立体图;
[0014] 图2是用于图1的太阳能系统的示例性的力与位移的曲线图;
[0015] 图3A是包括在图1的太阳能系统中的支架组件的一部分的分解立体图;
[0016] 图3B是包括在图3A的支架组件中的连接翼件的主视图;
[0017] 图3C是沿图3A中图示的剖切面3C剖取的包括在图3A的支架组件中的轨道的剖面图;
[0018] 图3D是沿图3A中图示的剖切面3D剖取的包括在图3A的支架组件中的连接翼件的剖面图;
[0019] 图4A是图1的太阳能系统的一部分的视图;
[0020] 图4B是图4A中图示的细节区域4B内的详图;
[0021] 图5是包括在图1的太阳能系统中的支架组件中的顺应垫的立体图;
[0022] 图6是可包括在图1的太阳能系统中的示例性PV模块的剖视图;
[0023] 图7A是可实施在包括在图1的太阳能系统中的反射器的反射器框架中的示例性侧部构件的立体图;
[0024] 图7B是在图7A中图示的细节区域7B中的详图;
[0025] 图8图示可插入图7A的侧部构件的底端部内的示例性插件
[0026] 图9图示在图7A的侧部构件的底端部处接收进图7A的侧部构件内的图8的插件;
[0027] 图10A和10B各自包括图1的反射器和相对面对的PV模块的立体图,其中反射器在图10A中位于第一位置且在图10B中位于不同的第二位置;
[0028] 图11A图示图1的太阳能系统的实施方式,其中太阳能系统中的反射器可在第一位置和第二位置之间调整;
[0029] 图11B图示图1的太阳能系统的另一实施方式,其中太阳能系统中的反射器可在第一位置和第二位置之间调整;
[0030] 图12A图示包括雨水收集子系统的太阳能系统;
[0031] 图12B是在图12A中标示的区域12B内的视图,其中轨道和对应的销或连接器已移除;
[0032] 图12C是沿图12A中图示的剖切面12C剖取的太阳能系统的部分的剖视图;
[0033] 图13A是可实施在图1和12A中的太阳能系统中的示例性反射器的立体图;
[0034] 图13B是包括在图13A的反射器中的框架的立体图;
[0035] 图13C是沿图13B的剖切面13C剖取的包括在图13B的框架中的支撑构件的剖面图;
[0036] 图13D是沿图13A的剖切面13D剖取的图13A的反射器的部分的剖视图;
[0037] 图14图示可在包括在图13A的反射器中的反射板中实施的多种材料堆
[0038] 图15是安装在竖直安装表面上的太阳能系统的侧视图;
[0039] 图16A图示包括在图15的太阳能系统中的基部反射器的示例;以及[0040] 图16B是沿图16A中图示的剖切面16B剖取的图16A的基部反射器的剖面图。

具体实施方式

[0041] 本文描述的一些实施方式总体上涉及太阳能系统,其包括以阵列形式设置的照度不可知(illumination agnostic)的光伏(PV)模块和对置的分离的反射器。如本文所用的,术语“照度不可知”表示PV模块对非均匀照度条件的不敏感性。太阳能系统的实施方式可提供在系统控制下的自然光照和/或雨水收集。替代地或附加地,太阳能系统的部件可随着季节调整以提高年度能量产量。太阳能系统可包括将系统的部件互连并使其稳定的支架组件。可选地,支架组件可与PV模块和/或反射器协作以提供非线性的顺应性曲线图(compliance profile)。
[0042] 现将参照附图描述本发明的示例性实施方式的各方面。可以理解,这些附图是这些示例性实施方式的概略性和示意性代表图,并非限制本发明,且它们也未按比例绘出。
[0043] 首先转向图1,图示了根据一些实施方式的示例性太阳能系统100的立体图。太阳能系统100包括多个PV模块101-104和多个反射器105-108。一般而言,反射器105-108中的每一个可与PV模块101-104中的对应一个相对地定位。具体地,反射器105和106分别与PV模块103和104相对地定位;太阳能系统100可包括与PV模块101和102相对定位的其它反射器(未示出)。
[0044] 在图示实施方式中,PV模块101-104设置成多个模块行109、110,而反射器105-108设置成多个反射器行111、112。虽然在图1中图示出两个模块行109、110和两个反射器行111、112,但更一般地,太阳能系统100可包括任何数量的模块行和反射器行。
[0045] PV模块101-104和反射器105-108可沿与模块行109、110和反射器行111、112垂直的方向逻辑上分组成模块-反射器列113、114。各个模块-反射器列113、114分别包括PV模块101、102、103或104与反射器105、106、107或108组成的多个组对。
[0046] 太阳能系统100还包括支架组件115,支架组件115将PV模块101-104和反射器105-108机械地互连以形成互连系统。如以下将更详细解释的,支架组件115可限定支架组件115内部的、和/或相邻的PV模块101-104和/或反射器105-108之间的间隙。该互连系统包括与间隙关联的接触点。间隙和接触点可将互连系统构造成使互连系统调整适应于安装表面116的表面不平坦度,安装表面116的表面不平坦度能直达到预定表面不平坦度,安装表面116例如为屋顶。预定表面不平坦度可为四分之一英寸每线性英尺。在其它实施方式中,预定表面不平坦度可大于或小于四分之一英寸每线性英尺。例如,预定表面不平坦度可介于八分之一英寸每线性英尺至二分之一英寸每线性英尺的范围内。
[0047] 此外,太阳能系统100的前述构造可产生非线性力与位移的曲线图,例如图2中所示的力与位移的曲线图。特别地,图2图示作为与安装表面垂直的方向上的垂直位移的函数的太阳能系统100的阻力的示例。在这种示例中,力与位移曲线的斜率可与太阳能系统100的刚度对应。如图2所示,太阳能系统100可具有:具备用于安装表面116的垂直方向上的直达到预定阈值的位移的相对较低刚度(例如低斜率)的顺应性范围、以及具备用于大于预定阈值的位移的急剧增加刚度(例如高斜率)的非顺应性范围。预定阈值可与一部件(或多个部件)相对于另一部件(或多个部件)的如下位移对应,所述位移使得间隙至少部分地封闭并且与间隙关联的接触点彼此接触。直到间隙封闭,位于间隙各侧上的部件可相对于彼此以几乎无阻力的方式移动;然而,在间隙已封闭以及关联的接触点彼此接触之后,各部件的刚度防止(或至少显著地抑制)进一步的运动。
[0048] 转向图1,图示实施方式中的支架组件115包括多个轨道117和多个连接翼件118,轨道117包括多个轨道117A-117E,连接翼件118包括多个连接翼件118A-118C。轨道
117设置成与模块行109、110和反射器行111、112正交,并位于模块行109、110和反射器行
111、112下面。连接翼件118将PV模块101-104和反射器105-108互连到轨道117。可选地,支架组件115还可包括多个顺应垫119,各个顺应垫119定位于一个或多个轨道117与安装表面116之间。
[0049] 参见图1,PV模块101-104和反射器105-108各自具有大致矩形形状。此外,PV模块101-104可全部大致具有相同尺寸,反射器105-108可全部大致具有相同尺寸,但PV模块101-104的尺寸可不必与反射器105-108的尺寸相同。然而,PV模块101-104和反射器105-108为大体矩形,各自均包括四个部,由两个下角部和两个上角部构成。各个下角部通过相应的连接翼件118连接到支架组件115,各个上角部连接到紧邻其后的PV模块或反射器的上角部。位于各模块行109、110中的相邻PV模块101-104的下角部与位于各反射器行111、112中的相邻反射器105-108的下角部通过连接翼件中的相应一个彼此连接。例如,PV模块102包括下角部102A、102B和上角部102C、102D。PV模块102的下角部102A、
102B分别通过连接翼件118A和118B连接到支架组件115。上角部102C连接到紧位于PV模块102后面的反射器106的相应上角部,上角部102D也一样。此外,PV模块102与PV模块101相邻。PV模块102的下角部102A与PV模块101的下角部101A相邻,且下角部
102A、101A通过连接翼件118A彼此连接。
[0050] 多个轨道117设置成与模块行109、110和反射器行111、112正交的轨道列。各个轨道列包括一个或多个轨道117。在包括多个轨道117的轨道列中,轨道列的多个轨道117沿纵向排列,并彼此首尾相连。例如,图1所示的一个轨道列包括轨道117A-117D,其中轨道117A-117D沿纵向排列,且轨道117A和117B首尾相连,轨道117B和117C首尾相连,轨道117C和117D首尾相连。因此,各轨道117可具有介于50至100英寸范围内的长度、或者介于从75至80英寸范围内的长度。替代地,这些轨道117可各自具有小于50英寸或大于100英寸的长度。
[0051] 在其它实施方式中,各轨道117具有介于15至30英尺范围内的长度。在这些以及其它实施方式中,各轨道117的用模块-反射器113-114中的模块-反射器对来计的长度可介于两个至四个模块-反射器对的长度范围内。
[0052] 在一些实施方式中,支架组件115限定相邻纵向连接的轨道之间的轨道与轨道的间隙,其中位于轨道与轨道的间隙的相对两侧上的相邻纵向连接轨道的端部包括和轨道与轨道的间隙关联的接触点。例如,一个轨道与轨道的间隙120A限定于轨道117A、117B之间,另一轨道与轨道的间隙120B限定于轨道117B、117C之间。轨道117A、117B的位于轨道与轨道的间隙120A相对两侧上的两个端部包括和轨道与轨道的间隙120A关联的接触点(未标示),而轨道117B、117C的位于轨道与轨道的间隙120B相对两侧上的两个端部包括和轨道与轨道的间隙120B关联的接触点(未标示)。支架组件115中的轨道与轨道的间隙以及关联的接触点,例如轨道与轨道的间隙120A、120B以及关联的接触点,是可构造具有非线性力与位移曲线的太阳能系统100的间隙以及关联接触点的示例,非线性力与位移曲线例如为图2所示的。
[0053] 1.支架组件
[0054] 接下来转向图3A-3D,公开了支架组件115的附加方面。图3A是支架组件115的一部分的分解立体图,其包括图1的轨道117之一和连接翼件118之一。在图示实施方式中,连接翼件118用于将轨道117与另一纵向对齐的轨道117(图3A中未示出)互连。一般而言,支架组件115在两个纵向对齐并相邻的轨道117首尾相连的各位置处包括连接翼件118。在其它实施方式中,连接翼件118可沿着轨道117定位于远离轨道117的端部之处,且可在轨道117的各端部处设置单独的连接器(未示出)以与其它纵向对齐的轨道117互连,如先前通过参考方式并入的12/711,040申请中公开的。
[0055] 在图3A的示例中,可提供两个固件组件304,用于将连接翼件118附接到轨道117。各连接翼件118可包括但不限于螺纹紧固件304A、平坦垫圈304B以及星形垫圈304C。
在图示实施方式中,各个螺纹紧固件304A接收进在连接翼件118中所形成的对应螺纹孔
306内,以将连接翼件118固定到轨道117,如下文将更详细描述的。在其它实施方式中,在连接翼件118中设置通孔,而非螺纹孔306。
[0056] 连接翼件118可沿着轨道117在任何期望纵向位置附接到轨道117,除非连接翼件117用于互连多个轨道117,在后一情况下,连接翼件118可设置在轨道的端部处以用于互连多个轨道。进一步地,各连接翼件118可包括两个螺纹孔310、312,如在图3B中最佳看到的。在其它实施方式中,在连接翼件118中设置用于压入式螺柱(pressed in studs)的通孔,而非螺纹孔310、312。螺纹孔310、312之一,例如螺纹孔310,构造成接收诸如螺栓(或螺钉、压入式螺柱、或销等)的紧固件,用于将反射器的下角部固定到连接翼件118。替代地,螺纹孔310构造成接收用于将两个相邻下角部固定到连接翼件118的紧固件,其中两个相邻下角部各自来自两个相邻反射器。另一螺纹孔312构造成接收用于将一个或两个相邻PV模块的一个或两个下角部固定到图1中的连接翼件118A(举例而言)的紧固件,上述一个或两个相邻PV模块的一个或两个下角部例如为PV模块101和102的下角部101A、102A。
[0057] 图3B是图3A的连接翼件118的主视图。在图3B的例示实施方式中,两个螺纹孔310、312在连接翼件118上设置于大致相同高度处。替代地或附加地,两个螺纹孔310、312可设置在不同高度处。替代地或附加地,连接翼件118包括沿着连接翼件118设置在不同高度处的多个附加螺纹孔310A和/或312A。虽然未示出,但连接翼件118还可任选地包括设置在不同纵向位置的附加孔、和/或槽缝。连接翼件118内的附加螺纹孔310、312、任何附加的纵向设置的孔、和/或槽缝可允许PV模块101-104和/或反射器105-108在多种位置附接到连接翼件118,从而容许PV模块101-104和反射器105-108的安装角具有一定的灵活度。
[0058] 借助于本发明的公开内容,将会了解,诸如屋顶的一些安装位置不是完全平坦的,而是具有变化的斜面。因此,在一些实施方式中,互连装置302具有充分的顺应性,只要诸如轨道与轨道的间隙120A(图1)等轨道与轨道的间隙保持开放,通过容许诸如轨道117A和117B(图1)等纵向相邻的轨道117相对于彼此垂直移动和/或转动进平面内或转动出平面,而容许纵向相邻轨道117与不同斜面或表面不平坦度相一致,同时保持纵向相邻轨道117之间的机械和电连接。
[0059] 在一些示例中,图1的太阳能系统100的支架组件115为所有的PV模块101-104提供电接地。这样,在一些实施方式中,轨道117、连接翼件118和/或紧固件组件304由导电金属或其它导电材料制成。替代地或附加地,支架组件115采用例如紧固件组件304中的定垫圈、星形垫圈或其它垫圈,来维持电连续。
[0060] 为了连接翼件118与轨道117连接中的机械支撑,各轨道117均可包括沿其顶部形成的纵向沟槽,例如图3A所示的纵向沟槽314。如参照图3C-3D更详细描述的,沟槽314定型为在侧向上将连接翼件118限制在沟槽314内部。
[0061] 图3C是沿图3A图示的剖切面3C剖得的轨道117的横剖面图。轨道117的横剖面图位于与轨道117的长度相垂直的平面内。在图示实施方式中,轨道117具有大体倒置T形横截面,并包括基部316和顶部318。基部316构造成搁置在安装表面上(或者搁置在安装表面上的顺应垫上),并支撑太阳能系统100的位于安装表面上方的其余部分(图1)。轨道117的顶部318限定在顶部318内形成的纵向沟槽314。在一些实施方式中,轨道117被连续挤压成型。
[0062] 图3D是沿图3A所示剖切面3D剖得的连接翼件118的横剖面图。连接翼件118的横剖视图位于与连接翼件118相垂直的平面内。在图示实施方式中,连接翼件118具有大体倒置T形横截面,并包括基部320和顶部322。基部320具有容许基部320被接纳进沟槽314内部的横截面形状,如下文进一步描述的。
[0063] 图4A是从PV模块101和102前方的垂直于轨道117E之处剖得的图1的太阳能系统100的部分的视图。图4B是图4A中图示的细节区域4B内的详图。在图示实施方式中,PV模块101、102的下部相邻角部101A、102A都连接到连接翼件118A。再者,参照图3A-3D讨论轨道117和连接翼件118中所用的相同参考标号也用于图4A-4B中,以标示轨道117E和连接翼件118A中的相似部件。
[0064] 根据一些实施方式,太阳能系统100的PV模块101-104,例如PV模块101、102,连接到支架组件115,使得在相邻PV模块之间限定模块与模块的间隙402,如图4B所示。相似地,也可在相邻反射器之间限定反射器与反射器的间隙(未示出)。
[0065] 虽然并非在所有实施方式中要求,但模块与模块的间隙402(以及反射器与反射器的间隙)可由耦接在相邻PV模块101-104之间以及相邻反射器105-108之间的连接翼件118限定。例如,如图4B所示,耦接在PV模块101和102之间的连接翼件118A限定模块与模块的间隙402。更特别地,连接翼件118A的顶部322限定模块与模块的间隙402。PV模块101、102的位于模块与模块的间隙402相对两侧上的侧部101B和102E包括和模块与模块的间隙402关联的接触点。相似地,相邻反射器的位于反射器与反射器的间隙相对两侧上的侧部包括和反射器与反射器的间隙关联的接触点。
[0066] 模块与模块的间隙402和相关联的接触点、以及反射器与反射器的间隙和相关联的接触点,是可构造具有非线性力与位移曲线的图1的太阳能系统100的间隙和关联的接触点的示例,其中非线性力与位移曲线例如为图2所示的。例如,模块与模块的间隙402允许PV模块101、102中任一个或两者朝另一个或朝对方绕连接翼件118A转动,直到包括接触点的侧部101B、102E彼此接触为止,在接触位置,各PV模块101、102的刚度防止(或至少大致抑制)进一步的转动。
[0067] 图4B附加地图示连接翼件118A可怎样连接到轨道117E的示例。另一连接翼件118A可以相似方式连接到太阳能系统100的另一轨道117。如图示,螺纹紧固件304A螺旋拧入连接翼件118A的基部320内的螺纹孔306(图3A)中,直到基部320的顶侧部搁置在纵向沟槽314内部并抵住轨道117E的突出部分的底侧部为止。平垫圈304B定位于螺纹紧固件304A的头部和轨道117E的突出部分的顶侧部之间,并构造为防止螺纹紧固件304A的头部束缚进纵向沟槽314的敞开区域内。星形垫圈定位于纵向沟槽314内部并位于连接翼件118A的基部320的顶侧部与轨道117E的突出部分的底侧部之间,并可构造为确保连接翼件118A与轨道117E之间的可靠电连接。
[0068] 图4B也图示PV模块101、102可怎样连接到连接翼件118A的示例,且可理解,太阳能系统100的另一PV模块103-104可相似地连接到太阳能系统100中的另一连接翼件118。特别地,包括螺纹部分420、422的双头螺柱可被压入、螺旋拧入、或以另外方式设置在连接翼件118A的对应孔310、312内(图3A-3B),使得螺纹部分420自一侧延伸,且螺纹部分
422自连接翼件118A的相对侧延伸。PV模块101的下角部101A可通过限定于下角部101A内的孔对齐以接收螺纹部分420,之后将星形垫圈放置在暴露的螺纹部分420上并抵住下角部101A,然后将螺母424螺旋拧到暴露螺纹部分420上并拧紧使其抵住下角部101A。以相似方式,PV模块102的下角部102A可利用螺纹部分422、星形垫圈(未示出)以及螺母
426耦接到连接翼件118A。
[0069] 图4B还图示连接翼件118A的被接纳在轨道117E的纵向沟槽314内的基部320之间的纵向间隙404。特别地,限定于轨道117E的顶部318内的纵向沟槽314可相对于接纳于其内的连接翼件118A的基部320具有略大尺寸,使得沿着连接翼件118A的长度在基部320的底部与沟槽314的底部之间可存在纵向间隙404,如图4B所示。替代地或附加地,可在基部320的顶部与沟槽314的顶部之间存在纵向间隙404。不管怎样,基部320的底部(或顶部)表面与沟槽314的底部(或顶部)表面可包括与纵向间隙404关联的接触点。
[0070] 纵向间隙404以及关联的接触点是可构造具有诸如图2所示的非线性力与位移曲线的图1的太阳能系统100的间隙和接触点的示例。例如,在轨道117E和连接翼件118A之间可发生一些转动,直到纵向间隙404封闭且关联的接触点彼此接触为止,在接触位置,连接翼件118A和轨道117E的刚度防止(或至少大致抑制)进一步的转动。因此,图1的太阳能系统100内部中的诸如轨道与轨道的间隙120A、120B(图1)等一个或多个轨道与轨道的间隙,诸如模块与模块的间隙402(图4B)等模块与模块的间隙,反射器与反射器的间隙,或诸如纵向间隙404(图4B)等纵向间隙,可容许太阳能系统的部件适应相对于彼此的平面内位移和平面外位移,直到与相应的轨道与轨道的间隙、模块与模块的间隙、反射器与反射器的间隙或纵向间隙关联的接触点彼此接触为止。进一步地,因为太阳能系统100中各部件的刚度,故在接触点彼此接触时的太阳能系统100的总体刚度可比接触点不彼此接触时的太阳能系统100的总体刚度大得多,这可产生例如图2所示的非线性力与位移曲线。
[0071] 在一些实施方式中,通过利用支架组件115将PV模块101-104和反射器105-108互连在一起,太阳能系统100可安装在平坦的或近似平坦的安装表面116上,例如屋顶,而无需直接锚固到安装表面116。具体地,在一些实施方式中,太阳能系统100的总重量可足以自压载太阳能系统100。替代地或附加地,太阳能系统100可具有大体矩形的覆盖区,在该覆盖区内,太阳能系统100的互相联接性容许太阳能系统100仅被压载在其四个角部,或者仅在其四个角部被锚固到例如钻进屋顶或其它安装表面116内的锚固件。
[0072] 此外,如以上已解释的,太阳能系统100的间隙以及关联的接触点可容许太阳能系统100顺应具有一些表面不平度的安装表面116,同时仍旧在例如风等引起的剪切和升降事件过程中在整个太阳能系统上具有高系统刚度。附加地,与一行内的PV模块互连但各行之间不互连的一维系统相比,太阳能系统100的二维性质可提供更大的抵抗PV模块101-104的出平面转动的稳定性
[0073] 如前所述,各个PV模块101-104的上角部连接到紧位于PV模块101-104后面的反射器105-108的对应上角部。例如,尽管在图4A的视图中反射器105、106大体上不可见,但在图4A中各个顶角部105A、106A可见。图4A还图示PV模块101的顶角部101C。因此,图4A图示PV模块101的顶角部101C连接到反射器105(在图4A中未示出)的顶角部105A,同时PV模块102的顶角部102C连接到反射器106的顶角部106A。
[0074] 连接上述顶角部之间的多种连接构造可在太阳能系统100中实施。例如,在一个实施方式中,各PV模块101-104的各顶角部和各反射器105-108的各顶角部均可具有限定于顶角部中的孔或槽缝。通过将诸如PV模块101的顶角部101C等PV模块的顶角部中的孔或槽缝与诸如反射器105的顶角部105A等反射器的顶角部中的孔或槽缝对齐,可将销、杆、螺丝、螺栓或其它紧固件插穿过已对齐的孔或槽缝,并用于将这些顶角部连接在一起。在示例性实施方式中,将一端具有头部且另一端具有横过轴向的孔的短杆插穿过两个顶角部,直到所述头部抵住顶角部之一且横过轴向的孔位于另一顶角部的相对侧;然后,将开口销(或者R形销、安全销或类似装置)插穿过横过轴向的孔,使得所述头部和开口销将短杆保持在两个顶角部的已对齐孔或槽缝内。因此,本文所述的一些实施方式允许在不拆卸太阳能系统100的其它任何部件的情况下,对PV模块101-104和反射器105-108进行单独移除或定位调整。其余的PV模块101-104和反射器105-108保持位置,使得任何反射器105-108可旋转并倾斜抵靠相对的PV模块101-104,以完全接近位于反射器105-108之后的PV模块101-104。借助于系统自支撑,任何PV模块101-104和/或反射器105-108可因销钉连接的顶部和底部处的槽缝连接(下文描述)而非常快地现场移除和替换。另外,因为整个太阳能系统100有冗余地互连,因此无需中断任何PV模块101-104的接地。
[0075] 图4A-4B还图示定位于轨道117E之下的顺应垫119之一。图5是图4A-4B的顺应垫119的立体图。一般而言,顺应垫119可在轨道117和安装表面116之间沿着轨道117零星地或规则地间隔(图1)。附加地,顺应垫119可构造为增大支架组件115与安装表面116之间的摩擦系数。例如,顺应垫119与安装表面116之间的摩擦系数可比轨道117与安装表面116之间的摩擦系数高。与不使用顺应垫119相比,由顺应垫119提供的相对大的摩擦系数可增大太阳能系统100与安装表面116之间的摩擦力。增大的摩擦力可容许太阳能系统100在太阳能系统100重量的基础上自压载。
[0076] 根据一些实施方式,且最佳参见图4B-5,各个顺应垫119均可限定沟槽502(图5),沟槽502构造成接纳轨道117中的对应一个的基部316(图4B)的纵向部分。替代地或附加地,各个顺应垫119均可包括唇缘504,唇缘504覆盖基部316的一部分,并构造成将基部316保持在沟槽502内部。
[0077] 在一些实施方式中,整个顺应垫119全部包括相同材料,例如但不限于,开孔或闭孔膨胀泡沫聚乙烯、呈固态的开孔或闭孔形式的三元乙丙橡胶(EPDM)、或者类似物或者其任何结合物。在这些以及其它实施方式中,顺应垫119的厚度可介于0.5英寸至2英寸范围内、或者介于0.1至1英寸范围内。
[0078] 替代地或附加地,各个顺应垫119可包括由与顶层508材料不同的材料制成的底层506。底层506可构造为增大顺应垫119与安装表面116之间的摩擦,和/或可包括或作用为轨道117与安装表面116之间的粘附层。替代地或附加地,底层506可包括但不限于丁基橡胶、呈固态的开孔或闭孔形式的EPDM、和/或诸如灰色材料(gray stuff,也公知为来自BASF的DEGASEAL 150和/或可包括弹性混合聚亚安酯粘合剂)等粘合剂材料,或者作为OLYBOND销售的粘合剂,而顶层508可包括但不限于聚乙烯。在这些以及其它实施方式中,顶层508可具有介于0.5至2英寸范围内的厚度,举例而言,底层506可具有介于0.05至0.5英寸范围内的厚度。
[0079] II.PV模块
[0080] 本文所述的一些实施方式包括对非均匀照度条件不敏感的PV模块,例如当PV模块与反射器一起实施时可能出现的非均匀照度条件。因此,PV模块101-104可为照度不可知的PV模块。将参照图4A和6中的PV模块101讨论照度不可知的PV模块的多个方面。本领域技术人员将了解,借助于本说明书,其余PV模块102-104中的一个或多个也可相似地构造。
[0081] 在图4A的例示实施方式中,PV模块101包括设置成多个单元行408和单元列410的多个PV单元406。各单元行408中的PV单元406彼此并联地电连接。附加地,多个单元行408彼此串联地电连接。因此,在这些PV单元406的任一个中所产生的电流可沿着通过PV模块101的多个路径中的任一个路径前进,且表现不佳的PV单元406或暴露于低照度强度的PV单元406将不再限制PV模块101中的其它PV单元406的生产率。
[0082] 在一些实施方式中,在操作过程中由PV单元406产生的电流大体单向地从左到右或从右到左地通过图4A示例中的PV单元406。进一步地,在PV单元406的非均匀照度的情况下,各单元行408内的多个PV单元406的并联电连接容许电流从顶部到底部重新平衡,以最大化电流流动。关于电流平衡的附加细节公开于2009年1月21日提交的关于FLAT-PLATE PHOTOVOLTAIC MODULE的美国专利申请系列号No.12/357,268(下文称作‘268申请)以及2009年1月21日提交的关于REDUNDANT ELECTRICAL ARCHITECTURE FOR PHOTOVOLTAIC MODULES的美国专利申请系列号No.12/357,260(下文称作‘260申请)。上述各个专利申请通过参考方式全部并入本文中。
[0083] 这样,与一些仅实施串联连接的PV单元的传统PV模块相比,PV模块101对非均匀照度条件相对不敏感。如本文所用的,如果PV模块101在经受非均匀照度时具有增加的填充因子,则PV模块101对非均匀照度条件相对不敏感。增加的填充因子至少部分地补偿PV模块101的一部分被遮蔽(或表现不佳)时所产生的电流损失。对比而言,传统PV模块快速地损失填充因子,即使在传统PV模块的小面积被遮蔽(或表现不佳)时也是如此。
[0084] 此外,一些对非均匀照度条件相对不敏感的PV模块106构造为维持作为余留的被照射面积的函数的电力的连续和非突变变化。对比而言,一些传统PV模块由于不同PV单元被遮蔽而经历电力突变。
[0085] 图4A还图示PV模块101具有框架,上述框架包括两个侧部构件412(在图4A中仅一个可见)、顶部构件414和底部构件416。在一些实施方式中,PV模块101的框架被挤压成型,并具有单壁箱式或双壁箱式构造。下文提供可实施于PV模块101中和/或反射器105-108中的一些框架的一些方面的附加细节。
[0086] 参见图6,PV模块101包括大体透明的前板602,前板602设置于包括所有PV单元406的单元层604的前方。导电性后板606设置于单元层604的后面,并构造成形成用于单元层604的电流返回路径。单元层604密封于前板602、导电性后板606、以及包括顶部构件414和底部构件416的框架之间,所有这些元件协作以对单元层604提供环境保护。
[0087] PV模块101还包括电力转换装置608,电力转换装置608与单元层604中的单元行408(图4A)以串联方式冗余连接。两个电连接器610自电力转换装置608延伸,在一些实施方式中,两个电连接器610之一是供电线,另一是负线。注意,在图6中仅一个电连接器610可见;另一电连接器610与图6中可见的电连接器610间隔开,并定位于图6中可见的电连接器610的后面或前面。
[0088] 电力转换装置608包括多个电力转换电路(未示出),所述电力转换电路构造成对单元层604内的PV单元406所产生的电力提供电力调节。“电路调节”例如包括将电压逐步增加至预定输出电压;维持单元层604的PV单元406内的最大峰值电力;减小电力转换装置608的输入和输出时的纹波;检测、监控和维持用于与电力转换装置608的输出直接相连的一个或多个电池的编程的电荷曲线;和/或维持用于无电池的并网逆变器的恒定电压源。通过在太阳能系统100(图1)中的各个PV模块101-104中实施电力转换装置608,各个PV模块101-104独立地控制其自己的电力调节,以最大化太阳能系统100的效率。
[0089] 可实施于PV模块101中的一些示例性电力转换装置的附加方面在通过参考并入本文的‘268和‘260申请中公开。
[0090] III.框架
[0091] 如前所述,PV模块101-104和反射器105-108中的每一个均可包括框架。在本申请的通篇说明中,包括在PV模块101-104中的框架可称作“模块框架”,而包括在反射器105-108中的框架可称作“反射器框架”。
[0092] 如参照图4A讨论的,PV模块101-104中的模块框架可包括两个侧部构件、顶部构件以及底部构件。反射器105-108中的反射器框架可相似地包括至少两个侧部构件。图7A是例如可实施于反射器105-108之一的反射器框架中的示例性侧部构件700的立体图。替代地或附加地,侧部构件700或其修改形式可实施于PV模块101-104之一的模块框架中。侧部构件700可与类似构造的侧部构件一起定位在侧部构件700实施于其中的反射器或PV模块的相对两侧上。
[0093] 此外,在一些实施方式中,PV模块或反射器的框架的侧部构件700和/或其它部分将PV模块或反射器直接地电接地至支架组件115。因此,PV模块或反射器的框架的侧部构件和/或其它部分可包括金属和/或其它导电性材料。
[0094] 在图示实施方式中,侧部构件700包括顶端部702和底端部704。侧部构件700的底端部704和顶端部702可分别对应于侧部构件700实施于其中的相应反射器的底角部和顶角部。因而,当实施于反射器中时,侧部构件700可具有比包括在反射器中的反射板或材料的长度大的长度。因此,底端部704和顶端部702可构造为延伸出反射器的反射板的相应下边缘和上边缘,举例而言。
[0095] 在一些实施方式中,侧部构件700具有挤压成型的双壁箱式构造,所述双壁箱式构造包括在纵向上沿着侧部构件700的至少大部分长度与外箱708并排连接的内箱706。内箱706和外箱708各自的一侧是内箱706和外箱708共用的共用壁710,共用壁710将内箱706与外箱708分隔开。替代地或附加地,实施于PV模块框架中的侧部构件可具有挤压成型的单壁箱式构造。
[0096] 侧部构件700还包括沿着侧部构件700的长度延伸的大体平坦表面712。在一些实施方式中,平坦表面712沿着反射板的相应侧粘附性地耦接到反射器的反射板的背侧。例如,可在平坦表面712和反射板的背侧之间施加液态粘合剂或双面胶带或类似物,以将侧部构件700和反射板耦接在一起。
[0097] 虽然未作要求,但替代地或附加地,侧部构件700限定沿着侧部构件700的至少大部分长度延伸的槽缝714。槽缝714可构造为在其内接纳反射板的纵向边缘部分,以将侧部构件700和反射板耦接在一起。
[0098] 继续参见图7A,可以看到在侧部构件700的底端部704处没有内箱706。在这些以及其它实施方式中,内箱706可通过在制造过程中加工掉而从底端部704移除。任选地,当如图7B所示实施于反射器框架中时,在侧部构件700的底端部704处不设置内箱706,而可在侧部构件700的顶端部702处不设置外箱708。当PV模块框架包括具有单壁箱式构造的侧部构件时,其中所述单壁箱式构造沿其长度设有单个箱,所述单个箱与图7A的侧部构件700的外箱708具有大致相同的宽度,当PV模块连接到紧位于它后面的反射器时,用于反射器框架中的侧部构件700的顶端部702处的内箱706偏离并可定位到用于模块框架中的单壁箱式侧部构件的顶端部的紧邻处,且当用于反射器框架中的侧部构件700的顶端部处的孔与用于模块框架中的侧部构件700的顶端部处的孔对齐时,销或其它连接器可插穿过各侧部构件的顶端部处的孔,例如图7A的顶端部702处的孔726。
[0099] 采用的销或其它连接器可构造为将反射器框架中的侧部构件700的顶端部702能移除地耦接到模块框架中的侧部构件的顶端部。例如,销或其它连接器可包括销、开口销、R销、安全销、螺栓、螺母、诸如经常用于将自行车轮固定于其框架的凸轮锁定装置等凸轮锁定装置、或类似装置或者其结合形式。
[0100] 图7B是图7A中所示的细节区域7B中的详图。可从图7B中看到,底端部704限定槽缝716,槽缝716可用来将反射器连接到支架组件115的连接翼件118(图1)。槽缝716可在底端部704处加工成穿透外箱708的共用壁710和外壁718。虽然槽缝716在图7B中绘示成具有L形形状,但在其它实施方式中,槽缝716可为曲线状的(例如J形的)、笔直的、或具有其它一些形状。此外,槽缝716可如图7B所示地从底端部704的端部、或者从底端部704的顶部或底部加工。尽管用于PV模块框架中的侧部构件可具有单壁箱式构造,但与图7A-7B中所示的双壁箱式构造相比,诸如槽缝716等槽缝可类似地设置于用于PV模块框架中的侧部构件的底端部(和/或顶端部)中。
[0101] 为了确保载荷从反射器的侧部构件700直接传递到侧部构件700所连接的连接翼件118,一些实施方式构造成将插穿过槽缝716的销或其它连接器限制在槽缝716的用716A指示的区域。因而,本文公开的一些实施方式包括插件,其构造为被接纳在侧部构件
700的底端部704处的外箱708内,所述插件将销或其它连接器限制在槽缝716的区域716A内,并还可构造为防止底端部704处的外箱708被压坏。这种插件可替代地或附加地设置在用于PV模块的单壁箱式侧部构件的底端部处的单个箱内,举例而言。下文更详细描述适用于前述的示例性插件。
[0102] 可选地,侧部构件700的内壁720限定位于底端部704中或附近的两个通孔722。在共用壁710和外壁718的每一个中还可限定与两个通孔722沿轴向对齐的两个通孔。在这些以及其它实施方式中,限定于共用壁710和外壁718中的各个通孔的直径可比用于将侧部构件700耦接到顶部构件的盘头螺钉或其它紧固件的头部的直径大,而限定于内壁
720内的各通孔的直径可比盘头螺钉的头部的直径小,并比盘头螺钉的螺纹轴的直径大。因此,两个盘头螺钉各自均可完全插穿过位于外壁718和共用壁710中的相应的一对沿轴向对齐的通孔,而部分地穿过内壁722中的相应通孔722,直到盘头螺钉的头部定位成抵靠住内壁720的内表面为止,从而盘头螺钉的螺纹轴将顶部构件固定抵靠住内壁720的外表面。
[0103] 侧部构件700的顶端部702可与底端部704相似地构造,并可例如包括:内箱706的移除的一部分;槽缝,诸如从顶端部702的端部、顶部或底部开始而限定于顶端部702中的槽缝716;以及形成于内箱706的内壁720中一对通孔724,所述成对通孔724与在外箱708的共用壁710和外壁718的每一个中所形成的对应通孔沿轴向对齐,用于接纳将侧部构件700耦接到相应底部构件的盘头螺钉或其它紧固件。替代地或附加地,且如最佳参见图
7A的,在顶端部702处可不设置外箱708,和/或顶端部702可限定位于内壁720和共用壁
710的每一个中的通孔726(在图7A的视图中仅可见内壁720中的通孔726),与限定槽缝对比而言。
[0104] 无论顶端部702是否包括诸如在底端部704处的如图7B所示的L形槽缝716或其它一些形状等的槽缝、或者如图7A所示的通孔726,顶端部702都构造为接纳穿过槽缝或通孔726的销或紧固件,所述销或紧固件也穿过紧位于反射器后面的PV模块的顶角部中所限定的沿轴向对齐的通孔,在所述反射器中实施侧部构件700以将反射器耦接到PV模块。
[0105] 底端部704构造为接纳穿过槽缝716的紧固件,例如图4B中所示的螺纹紧固件的螺纹部420,以利用诸如图4B中的螺母424等螺母和/或星形垫圈将底端部704耦接到支架组件115。用于将底端部704耦接到连接翼件18的紧固件可替代地包括在底端部702和连接翼件118之间施加正向力并确保它们之间电连接的凸轮锁定装置、杆和销、或类似装置或者其任何结合形式。替代地或附加地,星形垫圈可设置在底端部704和连接翼件118之间,以确保底端部704和连接翼件118之间的电连接。
[0106] 图8图示示例性插件800,例如可在侧部构件700的底端部704处插入外箱708内。在一些实施方式中,插件800包括挤压成型的塑料,或者可包括以任何方式形成的一个或多个其它材料。插件800包括突部802,突部802构造为辅助将插件800插入底端部704处的外箱708以及从底端部704处的外箱708移出插件800。
[0107] 虽然未要求,但插件800可包括一个或多个宽度方向的支撑部分804,支撑部分804构造为防止在方向806上的压力压坏插件800、以及通过扩展压坏侧部构件700的底端部704处的外箱708。插件800可附加地包括一个或多个高度方向的支撑部分808,支撑部分808构造为防止在方向810方向上的压力压坏插件800以及位于侧部构件700的底端部
704处的外箱708。在图示实施方式中,高度方向的支撑部分808也是宽度方向的支撑部分。
[0108] 插件800还包括自高度方向的支撑部分808延伸的梁部812、以及下部部分814。梁部812包括凹部816。包括凹部816的梁部812以及下部部分814构造为一起协作以沿方向810约束紧固件。
[0109] 图9图示在侧部构件700的底端部704处容纳于外箱708内的插件800。虚线表示在插件被侧部构件700覆盖的情况下在图9视图中不可见的插件800的部分。可从图9中看到,插件800的梁部812和下部部分814构造为在梁部812的凹部816与槽缝716的区域716A对齐时将紧固件约束在槽缝716的区域716A内。从图9中也清楚看到,当插件800容纳在侧部构件700的底端部704处的外箱708内时,宽度方向的支撑部分804和高度方向的支撑部分808构造为防止侧部构件700的底端部704被方向806(图8)和810上的压力压坏。
[0110] IV.可调整反射器
[0111] 如前所述,太阳能系统100的构造无需对系统中多个模块或反射器支撑以及无需中断太阳能系统100的接地,就允许对PV模块101-104和/或反射器105-108进行单独移除或定位调整。在这些以及其它实施方式中,反射器105-108的定位,例如反射器105-108的顶表面相对于水平面的角度,可每年两次或多次地调整以提高太阳能系统100的年产量。
[0112] 举例而言,图10A和10B各自包括反射器106和PV模块104的立体图,且反射器106在图10A中位于第一位置,在图10B中位于第二位置。图10A-10B也图示出图1的连接翼件118C的一实施方式。在第一位置,反射器106相对于水平面定位于第一角度θ1处,而在第二位置,反射器106相对于水平面定位于第二角度θ2处。在图示实施方式中,第二角度θ2比第一角度θ1大。举例而言,在北半球,在安装位置,反射器106可在从秋季到春季时留在图10A中的第一位置,而在春节到秋季时留在图10B中的第二位置。对于位于南半球的太阳能系统而言,可对反射器进行类似的调整。
[0113] 如图10A-10B所示,反射器106和PV模块104的每一个的下角部均连接到相同的连接翼件118C,上述连接翼件118C将反射器106和PV模块104连接到轨道117B和117C(图1)。销或其它连接器1002设置为用于将反射器106的下角部连接到连接翼件118C。销或其它连接器1002可包括销、开口销、R销、安全销、螺栓、螺母、凸轮锁定装置、或类似装置。
[0114] 虽然在图10A-10B中未示出,但反射器106的顶角部连接到紧位于该反射器106后面的PV模块102(图1)的顶角部。反射器106的顶角部和PV模块102的顶角部之间的连接限定第一旋转轴线,第一旋转轴线与反射器106和PV模块102的顶部边缘平行,反射器106能绕第一旋转轴线相对于PV模块102旋转。
[0115] 附加地,图10A-10B中的连接翼件118C限定槽缝1004,销或其它连接器1002可在槽缝1004内在与图10A所示的反射器106的第一位置对应的第一端点(例如,图10A所示的销或其它连接器1002的位置)与图10B所示的反射器106的第二位置对应的第二端点(例如,图10B所示的销或其它连接器1002的位置)之间行进。当销或其它连接器1002在槽缝1004内的上述端点之间行进时,反射器106绕由反射器106的顶角部和PV模块102的顶角部之间的连接所限定的第一旋转轴线相对于PV模块102旋转。
[0116] 图11A图示太阳能系统100的另一实施方式,其中反射器106构造为可借助于可逆L形柱1102在第一位置和第二位置之间调整,可逆L形柱1102包括用于销连接的孔1103。在图11A中未示出销。这就容许销的高度保持得较低,并避免AM和PM时段时的遮蔽,否则在连接翼件较高情况下可能发生上述遮蔽,例如图10A-10B所示的连接翼件118C的实施方式。可逆L形柱1102被推入反射器106的底部处的槽缝内以进行一个操作,且为了反转而被向回拉出并沿图11A中虚线所示的相反方位重新插入。
[0117] 在图11A的实施方式中,连接翼件118C可包括两个或更多孔(或槽缝),孔1103可沿可逆L形柱1102的任一方位与所述两个或更多孔(或槽缝)对齐以接纳穿过它们的销或其它紧固件,或者连接翼件118C可包括单个孔,孔1103可沿可逆L形柱1102的任一方位与所述单个孔对齐。太阳能系统100的其余反射器105和107-108也可相似地调整。反射器106在图11A中图示位于第一位置,且虚线表示反射器106位于第二位置。
[0118] 图11B图示太阳能系统100的再另一实施方式,其中反射器106构造为利用耦接到连接翼件118C的旋转连接器1104在第一位置和第二位置之间调整。其它反射器105和107-108可相似地调整。反射器106在图11B中示出位于第一位置,且旋转连接器1104位于第一连接器位置以将反射器106保持在第一位置,并且虚线表示反射器106位于第二位置,且旋转连接器1104位于第二连接器位置以将反射器106保持在第二位置。
[0119] 在这些以及其它实施方式中,反射器106可限定位于反射器106的两个下部角部的每一个中的槽缝(未示出),各槽缝均构造为接纳旋转连接器1104的上凸部1106以将反射器106保持在第一位置,或者接纳旋转连接器1104的下凸部1108以将反射器106保持在第二位置。
[0120] 旋转连接器1104借助于旋转销1110能转动地连接到连接翼件118C,旋转销1110限定旋转连接器1104相对于连接翼件118C的旋转轴线。可移除销1112构造为被接纳进旋转连接器1104中的通孔内以及连接翼件118C中的两个通孔中的特定一个内,连接翼件118C中的两个通孔各自与第一连接器位置或第二连接器位置中的不同一个对应。
[0121] 因此,图10A-11B图示用于容许对太阳能系统100的反射器105-108进行单独季节性调整的多种配置。虽然每年两次、三次、四次或更多次的调整是可能的,但根据本文所公开的一些实施方式,θ2-θ1(参见图10A-10B)介于10到15度之间的每年仅两次的调整,与反射器105-108(或PV模块101-104)全年根本不进行定位调整的实施方式相比,提供年能量产量10-18%的增长。
[0122] V.雨水收集
[0123] 在一些实施方式中,太阳能系统100还包括雨水收集子系统,雨水收集子系统构造为收集降落在太阳能系统100上的雨水、或降落在太阳能系统100上的以后会融化的堆积。例如,图12A图示根据本文公开的一些实施方式的包括雨水收集子系统1202的太阳能系统1200。太阳能系统1200与上述太阳能系统100在很多方面相似,且例如包括多个反射器1204、多个PV模块1206、以及包括轨道1210和连接翼件1212的支架组件1208。虽然从图12A中未清楚看到,但在图12A中可见的多个反射器1204的每一个均可为一行反射器1204中的多个反射器之一,在图12A中可见的多个PV模块1206的每一个均可为一行PV模块1206中的多个PV模块1206之一。
[0124] 在一些实施方式中,雨水收集子系统1202包括如图12A所示的至少一个或多个储水容器1214。雨水收集子系统1202还可包括位于反射器1204和PV模块1206上的挤压成型的滴水槽、以及位于轨道1210上的边缘延伸部,所有这些部件一起协作以将来自反射器1204和PV模块1206的上表面的雨水收集和引导到储水容器1214。关于示例性挤压成型的滴水槽和边缘延伸部的附加细节参照图12B和12C提供。
[0125] 图12B是图12A中标示的区域12B的视图,且轨道1212及其相应的销或连接器已移除。如从图12B中看到的,反射器1204和PV模块1206中的每一个分别包括挤压成型的滴水槽1216或1218,挤压成型的滴水槽1216或1218分别从反射器1204或PV模块1206的底部边缘1204A、1206A延伸。挤压成型的滴水槽1216、1218中的每一个沿着反射器1204或PV模块1206的底部边缘1204A、1206A连续,并在一个或两个端部处敞开,使得挤压成型的滴水槽1216或1218内的雨水可从挤压成型的滴水槽1216或1218的敞开端部排出。
[0126] 图12C是沿图12A所示的剖切平面12C剖取的太阳能系统1200的一部分的横剖视图。如从图12C中看到的,轨道1210包括从轨道1210的基部1224向上延伸的边缘延伸部1220、1222。边缘延伸部1220、1222中的每一个与基部1224以及轨道1212的其它部分一起限定位于轨道1212相对两侧上的轨道槽1226、1228。图12C还图示出轨道槽1226、1228定位在自两个相邻PV模块1206的底部边缘1206A延伸的挤压成型的滴水槽1218的敞开端部之下。轨道槽1226、1228相似地定位于自相邻的反射器1204的底部边缘1204A延伸的挤压成型的滴水槽1216的敞开端部之下。如从图12A中看到的,轨道1210也具有定位在储水容器1214上方的敞开端部,或者另外构造为使得轨道槽1226、1228与储水容器1214流体连通。
[0127] 因此,存在于反射器1204或PV模块1206的表面上的雨水(或融雪水、或类似物质)通常由于重力而流下反射器1204或PV模块1206的表面,并流入挤压成型的滴水槽1216、1218内。挤压成型的滴水槽1216、1218收集雨水,并将雨水朝挤压成型的滴水槽1216、1218的相应敞开端部引导,由此排出雨水。因为轨道槽1226、1228定位在挤压成型的滴水槽1216、1218的敞开端部之下,因此排出的雨水集聚在轨道槽1226、1228内。然后,集聚在轨道槽1226、1228内的雨水流向轨道1210的一个或两个敞开端部,并流入储水容器
1214内。
[0128] VI.反射器
[0129] 图13A是根据本文所述的至少一些实施方式设置的示例性反射器1300的立体图。反射器1300可例如作为反射器105-108或1204实施于本文所述的太阳能系统100、1200中。在图13A的图示实施方式中,反射器1300包括反射板1302、以及包括两个侧部构件
1304A和1304B的框架。
[0130] 一般而言,反射板1302构造为主要反射具有介于反射板1302反射光谱内的波长的光。例如,反射板1302可对介于反射板1302反射光谱内的波长具有80%或更多、或90%或更多、或95%或更多的反射比。以下描述与根据一些实施方式的反射板方面相关的附加细节。
[0131] 反射器1300包括两个底角部1306A、1306B以及两个顶角部1308A、1308B。两个顶角部1308A、1308B中的每一个均可构造为与紧位于反射器1300后面的PV模块的相应顶角部耦接。两个底角部1306A、1306B中的每一个均可构造为与太阳能系统中的支架组件的相应轨道连接。
[0132] 包括两个侧部构件1304A和1304B的框架支撑反射板1302。侧部构件1304A和1304B中的每一个均可如上关联图7A-9的侧部构件700的描述一样实施。例如,侧部构件
1304A和1304B中的每一个均可具有挤压成型的双壁箱式构造,所述挤压成型的双壁箱式构造具有用于接纳反射板1302的纵向边缘部分的槽缝714、以及平坦表面712,反射板1302的背侧沿着反射板1302的侧部以粘附方式耦接到平坦表面712。替代地或附加地,侧部构件1304A和1304B中的每一个均可构造为在其顶端部和/或底端部内接纳插件,例如图8-9的插件800,如上所述。
[0133] 图13B是根据本文所述的至少一些实施方式设置的图13A的反射器1300的框架的立体图。在图示实施方式中,反射器1300的框架还包括在两个侧部构件1304A和1304B之间沿宽度方向延伸的两个支撑构件1310A、1310B。支撑构件1310A、1310B定位在反射板1302后面,使得支撑构件1310A、1310B在图13A中位于反射板1302后面而不可见。
[0134] 鉴于支撑构件1310A、1310B定位在反射板1302后面、而不是分别位于反射板1302的顶部边缘和底部边缘1312A、1312B处(图13A),因此雪更可能从反射板1302的底部边缘1312B完全滑落,而不是堆积在反射板1302上,与支撑构架沿着底部边缘1312B存在时不同。类似地,灰尘以及其它脏污物不太可能沿着底部边缘1312B积聚、和/或更可能在下雨过程中被冲刷掉,与支撑构架沿着底部边缘1312B存在时不同。与雪、灰尘或其它脏污物积聚在反射板1302的一部分或全部上的情况相比,通过保持反射板1302的整个表面更大可能地远离雪、灰尘或其它脏污物,反射板1302可一直将更多光反射向与反射板1302相对定位的PV模块。
[0135] 替代地或附加地,图13A-13B中的支撑构件1310A、1310B定位于反射板1302后面的框架可比沿着反射板的全部四周存在的框架更低廉。例如,图13A-13B的框架可比沿着反射板的全部四周存在的框架小,因此更低廉。举另一示例,鉴于支撑构件1310A、1310B定位在反射板1302后面,因此可至少部分地保护支撑构件1310A、1310B以免其受到来自太阳的潜在损害光照和/或天气损害,使得不需用对支撑构件1310A、1310B施加用来防护受到来自太阳的潜在损害光照和/或天气损害的表面处理,并因此可更低廉。
[0136] 图13C是沿图13B所示剖切面13C剖取的支撑构件1310B的横剖视图。支撑构件1310B的横剖视图位于与支撑构件1310B的长度垂直的平面内。支撑构件1310A可具有与图13C所示的支撑构件1310B相似的横剖面形状。如从图13C中看到的,支撑构件1310B的横剖面形状的特点在于或者包括基部构件1314、第一弧部1316、第二弧部1318、第一腿部对1320、第二腿部对1322、第一脚部对1324以及第二脚部对1326。基部构件1314包括第一端部1314A和第二端部1314B。第一弧部1316连接到第一端部1314A,第二弧部1318连接到第二端部1314B。
[0137] 第一弧部1316和第二弧部1318中的每一个均包括:第一端点1316A、1318A,第二端点1316B、1318B,以及沿着第一弧部1316或第二弧部1318位于第一端点1316A、1318A与第二端点1316B、1318B中途的中点1316C、1318C。第一弧部1316和第二弧部1318中的每一个在相应的中点1316C或1318C处连接到基部构件1314的第一端部1314A或第二端部1314B。第一弧部1316和第二弧部1318中的每一个分别限定半圆形腔1328、1330。
[0138] 第一腿部对1320连接到第一弧部1316,第二腿部对1322连接到第二弧部1318。第一腿部对1320和第二腿部对1322中的每一个均包括第一腿部1320A、1322A和第二腿部
1320B、1322B,第一腿部1320A、1322A连接到第一弧部1316或第二弧部1318中的相应一个的第一端点1316A、1318A,第二腿部1320B、1322B连接到第一弧部1316或第二弧部1318中的相应一个的第二端点1316B、1318B。
[0139] 第一脚部对1324连接到第一腿部对1320,第二脚部对1326连接到第二腿部对1322。第一脚部对1324和第二脚部对1326中的每一个均包括第一脚部1324A、1326A以及第二脚部1324B、1326B。第一脚部1324A、1326A连接到第一腿部对1320或第二腿部对1322中的相应一个的第一腿部1320A、1322A。第二脚部1324B、1326B连接到第一腿部对1320或第二腿部对1322中的相应一个的第二腿部1320B、1322B。第一脚部对1324的第一脚部
1324A和第二脚部1324B在同一直线上。相似地,第二脚部对1326的第一脚部1326A和第二脚部1326B在同一直线上。
[0140] 图13D是沿图13A所示的剖切面13D剖取的图13A的反射器1300的横剖视图。支撑构件1310B的横剖视图位于与侧部构件1304B的长度垂直的平面内。图13D图示支撑构件1310B和侧部构件1304可怎样耦接在一起的示例。支撑构件1310B和侧部构件1304A可以相似方式连接在一起。附加地,支撑构件1310A可以相似方式与侧部构件1304A和1304B中的每一个耦接在一起。图13D附加地图示在反射板1302可以相似方式耦接到侧部构件1304A和支撑构件1310A的条件下、反射板1302可怎样连接到侧部构件1304B和支撑构件
1310B的示例。
[0141] 更详细地,图13D图示一些实施方式中的反射器1300的框架包括将侧部构件1304B与支撑构件1310B耦接在一起的多个盘头螺钉1332。各盘头螺钉1332均包括头部
1332A和螺纹轴1332B。各盘头螺钉1332完全插穿过限定于侧部构件1304B的外壁1336和共用壁1338中的两个加大尺寸并轴向对齐的孔1334。各盘头螺钉1332的螺纹轴1332B插穿过限定于侧部构件1304B的内壁1340中的对应孔(未标示),各盘头螺钉1332的头部
1332A防止盘头螺钉1332完全穿过内壁1340。
[0142] 各盘头螺钉1332的螺纹轴1332B螺旋拧入支撑构件1310B的对应半圆形腔1328、1330内,直到盘头螺钉1332的头部1332A搁置抵靠内壁1340的内表面以及支撑构件1310B的端部被保持抵靠内壁1340的外表面为止。
[0143] 如图13D所示,反射板1302的纵向边缘1302A可容纳在限定于侧部构件1304B中的槽缝1341内,以将侧部构件1304B和反射板1302耦接在一起。替代地或附加地,可在侧部构件1304B的平坦表面1342与反射板1302的背侧之间设置粘合剂,例如粘合剂1344。而且,如图13D所示,可在反射板1302的边缘1302与槽缝1341的壁之间设置间隙以适应反射板1302的热膨胀。在一些实施方式中,所述间隙可为约1毫米(mm)。
[0144] 替代地或附加地,粘合剂1344可定位在支撑构件1310B的第一脚部对1324与反射板1302的背侧之间。在图13D中仅图示出第一脚部对1324的一个脚部1324B。粘合剂1344可构造为将支撑构件1310B耦接到反射板1302的背侧。粘合剂1344可包括双面胶带或其它合适粘合剂。将反射板1302以粘附方式耦接到支撑构件1310B可有助于保持反射器1300的方形和平坦度。
[0145] 如前文参照图7A的侧部构件700所述的,可略去槽缝714,且侧部构件700可通过在反射板的背侧与平坦表面712之间施加粘合剂而耦接到反射板。相似地,槽缝1341、包括限定槽缝1341的侧部构件1304B的结构可略去,而可将粘合剂1344施加到平坦表面1342以将侧部构件1304B和反射板1302耦接在一起。在这些以及其它实施方式中,反射器1300可在安装位置或其它位置现场组装。
[0146] 现将描述与根据至少一些实施方式的反射板1302相关的附加细节。如前所述,反射板1302具有由反射板1302反射的光的波长的反射光谱。反射板1302可附加地具有包括至少一些预定可见光波长的透射光谱,所述透射光谱可根据光的入射角度而定。介于反射板1302的透射光谱内的预定可见光波长可选自介于与反射器1300一起实施的PV模块的吸收带之外的光的波长,并可例如包括蓝光,或更一般地具有对于一定入射角而言大约400-600纳米(nm)波长的光。因此,透过反射板1302透射这些可见光的波长、而不是将它们反射到与反射器1300对置定位的PV模块上,可对PV模块的效率具有可忽略不计的影响。
[0147] 替代地或附加地,反射板1302的透射光谱可根据进入光的入射角而定。例如,反射板1302的透射光谱可介于400-650nm范围内,并且在与反射板1302正交的入射角时大于1100nm。对于30度(例如从与反射板1302正交起始的60度)的入射角,透射光谱可介于300-500nm范围内,并大于100nm。在较早AM和较晚PM的日间时间里,入射角典型地比太阳正午前后时的入射角大,这可导致在较早AM和较晚PM的日间时间里反射板1302的透射光谱和反射光谱都进行向下方向波长移动(例如,当温度典型地比太阳正午时的温度低时的较早AM和较晚PM的日间时间里更高效率的反射性能)。因此,反射板1302可在较早AM和较晚PM的日间时间里透射较短波长,在接近太阳正午时透射相对较长波长。
[0148] 因此,在一些实施方式中,反射器1300在作为设置于诸如车库等特定空间上方的过头顶结构而安装到太阳能系统中时,可作用为天窗,至少用于预定波长的可见光的天窗。在这些以及其它实施方式中,入射在反射板1302上的具有预定波长的自然光可透射过反射板1302,并照射反射板1302下面的特定空间。
[0149] 在一些实施方式中,反射板1302包括玻璃基板或其它透明基板、以及直接形成在玻璃基板上的分光膜。分光膜可包括以具有交替折射率的大约1/4波长厚的各层交替的方式所构建的介电层堆。反射板1302的反射光谱和透射光谱可例如根据分光膜内的各介电层的实际厚度和/或各介电层的折射率而定。分光膜可通过DC溅(直流溅镀)、反应溅镀、混合溅镀方法、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)、等离子增强CVD(PE-CVD)或其它合适沉积工艺,形成在基板上,在一些实施方式中,所述其它合适沉积工艺可利用SiO2、TiO2、WO2、NiO2或其它透明化物中的一个或多个的结合物。
[0150] 图14图示可实施用于反射板1302的多种材料堆1401-1408。例如,反射板1302可包括如在材料堆1401、1403和1404中一样直接形成在基板顶表面上的分光膜、或者如在材料堆1406-1408中一样直接形成在基板底表面上的分光膜。
[0151] 可选地,材料堆1401-1408中的基板的顶表面和/或底表面可具有形成在其上的点图案,使得从包括相应材料堆1401-1408的反射板1302反射的光是非聚光的和漫射的。替代地或附加地,反射板1302可包括如在材料堆1402-1405以及1407-1408中一样的黑色吸收层、如在材料堆1404-1405以及1408中一样的漫反射层、和/或位于材料堆底侧上的用于冠顶式覆盖(crown)反射板1302的层。在一些实施方式中,黑色吸收层、漫反射层和/或铝层可与基板和分光膜叠加在一起。黑色吸收层可吸收反射板1302的透射光谱中的一些或全部,以防止透射光谱射到反射板1302下面并加热反射器1300背侧附近的区域。
漫反射层可作用以将光的不可用波长重新反射回空中。
[0152] 点图案、黑色吸收层、漫反射层和冠顶式反射器的一些方面,在美国专利申请No.12/711,040中公开,其之前已以参照方式并入本文。本领域技术人员将认识到,借助于本说明书,本文公开的方面可类似地应用于图14的材料堆1401-1408。
[0153] 不通过包括位于材料堆底侧的铝层来冠顶式覆盖反射板1302,而是反射板1302可通过利用侧部构件1304A、1304B和/或支撑构件1310A、1310B而被冠顶式覆盖,其中侧部构件1304A、1304B和/或支撑构件1310A、1310B具有轻微的平面外曲率(out-of-plane curvature),例如出反射板1302的平面外曲率。例如,侧部构件1304A、1304B和/或支撑构件1310A、1310B的曲率半径可介于1000-2000英尺范围内,或者小于1000英尺或大于2000英尺的范围内。可在侧部构件1304A、1304B和/或支撑构件1310A、1310B的挤压成型过程中、或者挤压成型之后,给予侧部构件1304A、1304B和/或支撑构件1310A、1310B曲率。
[0154] 可选地,反射板1302可包括用激光图案化的层,其中所述图案化包括从外面可见的广告信息。例如,激光可部分地熔化分光膜或漫反射层,以在反射板1302内产生图案,其中用于图案化的反射光谱与反射板1302其余部分的不同。以此方式,广告信息可作为“写入”图像嵌入反射板1302内。
[0155] VII.竖直安装
[0156] 图15是根据本文所述的至少一些实施方式设置的安装在竖直安装表面1502上的太阳能系统1500的侧视图。竖直安装表面1502可例如位于壁——譬如房间、建筑物或类似结构上——栅栏、或其它一般竖直结构上。
[0157] 一般而言,太阳能系统1500包括至少一PV模块1504、以及构造为将PV模块1504耦接到竖直安装表面1502的杆1506。PV模块1504可为上述的照度不可知PV模块。附加地,在一些实施方式中,PV模块1504包括如上所述参照图7A-9实施的框架。例如,PV模块1504的框架可包括两个侧部构件和顶部构件以及底部构件,其中侧部构件(以及可能有顶部构件和/或底部构件)具有挤压成型的单壁箱式构造,构造为在其顶部和/或底部内接纳插件,例如上述的图8-9的插件800等等。
[0158] 在这些以及其它实施方式中,沿着PV模块1504的周界设置框架,且框架的侧部构件定位在PV模块1504的相对侧面上。进一步地,各侧部构件可具有分别延伸出PV模块1504的顶部边缘和底部边缘的顶端部和底端部。孔、L形槽缝、J形槽缝、或类似结构可限定于各侧部构件的顶端部和/或底端部内,并可单独使用、或关联前文参照图7A-9描述的插件使用,用于将PV模块1504连接到竖直安装表面1502和/或用于将其它部件连接到PV模块1504。
[0159] 在图15中,杆1506与视角垂直,并可被接纳穿过位于PV模块1504框架的两个侧部构件各自的顶端部中的槽缝。在一些实施方式中,杆借助于锚固件1508耦接到竖直安装表面1502,并将PV模块1504耦接到竖直安装表面1502。
[0160] 可选地,提供一个或多个底部支撑件1510。在图示实施方式中,所述一个或多个底部支撑件1510自竖直安装表面1502延伸到PV模块1504的底部部分上。所述一个或多个底部支撑件1510以相对于竖直安装表面成一角度地支撑PV模块1504。
[0161] 图15的太阳能系统1500还可包括附接到PV模块1504底部的基部反射器1512,其通常构造为将至少一些波长的光反射到PV模块1504上。例如,图15图示将夏季光和冬季光1514A、1516A反射到PV模块1504上的基部反射器1512的两种极端情况。当然,PV模块1504也可分别直接接收夏季光和冬季光1514B、1516B。
[0162] 可选地,基部反射器1512可以可旋转方式连接到PV模块1504的底部。在这些以及其它实施方式中,基部反射器1512的相对位置可如前文参照图10A-11B所述地每年两次或更多次调整以适应季节变化。替代地或附加地,基部反射器1512可在图15中朝PV模块1504逆时针旋转,并在短期内移开,例如在太阳能系统1500安装在某家后院内时的后院情况下。
[0163] 图16A图示根据至少一些实施方式的基部反射器1512的示例。如图示,基部反射器1512包括位于基部反射器1512的相同边缘1604的相对端部处的两个突出部1602。两个突出部1602各自均可延伸进PV模块1504框架的两个侧部构件各自的底端部中的孔或槽缝内,以将基部反射器1512耦接到PV模块1504。
[0164] 图16B是沿图16A的剖切面16B剖取的基部反射器1512的横剖视图。在一些实施方式中,如图16A-16B所示,基部反射器1512包括刚性或半刚性层1606以及反射层1608,反射层1608构造为反射具有介于反射层1608反射光谱内的波长的光。替代地或附加地,基部反射器1512还包括金属加强构件1610。
[0165] 刚性或半刚性层1606可包括但不限于膨胀聚乙烯、UV(紫外线)稳定成型的聚乙烯(UV-stabilized polyethylene)、或类似物质、或其组合。可选地,刚性或半刚性层1606的厚度介于从1到3英寸的范围内,或者刚性或半刚性层1606的厚度可大于3英寸或小于1英寸。刚性或半刚性层1606从结构上支撑并保持基部反射器1512相对于PV模块1504位于合适位置。附加地,根据刚性或半刚性层1606的使用材料而定,基部反射器1512的暴露角部可较不尖锐和/或另外不太可能伤害路过者,与沿其周界具有金属框架的基部反射器不同,举例而言。替代地或附加地,基部反射器1512可如上所述地朝PV模块1504向上旋转,和/或有时在需要如图15所示的构造中基部反射器1512所占据的空间时移除。在一些实施方式中,反射层1608包括具有如前文所述的堆叠介电层的分光膜、或能对至少一些波长的光反射的其它一些反射膜。反射层1608的反射光谱可例如包括红外(IR)或近红外波长、和/或其它波长的光。
[0166] 如最佳从图16B中看到的,反射膜1608可凹入刚性或半刚性层1606内部,使得反射层1608的顶表面与刚性或半刚性层1606的绕反射层1608周界的顶表面大致齐平。替代地或附加地,刚性或半刚性层1606可包括唇缘,所述唇缘向上延伸并沿着反射层1608的一个或多个边缘延伸而跨过反射层1608一部分。使反射层1608凹入刚性或半刚性层1606内部和/或提供叠加唇缘,可防止或减小反射层1608从刚性或半刚性层1606剥离的可能性。
[0167] 在一些实施方式中,金属加强构件1610由金属或其它材料制成,并具有在其相对两端部上一体形成的两个突出部1602。如图示,金属加强构件1610还包括基部1612和自基部1612延伸进刚性或半刚性层1606内的悬臂1614。基部1612构造为沿基部反射器1512的长度方向加强基部反射器1512,悬臂1614构造为沿基部反射器1512的宽度w方向加强基部反射器1512。
[0168] 本发明可在不脱离其主旨或本质特点情况下以其它具体形式实施。上述实施方式在所有方面应视为例示性的而非限制性的。因此,本发明的范围仅由所附权利要求而非前文描述限定。落入所述权利要求的含义和等同保护范围内的所有改变均应包括在所述权利要求的范围内。
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