一种新型太阳能光伏屋顶系统 【技术领域】
本发明涉及一种太阳能光伏系统产品，特别涉及一种太阳能光伏屋顶系统。
背景技术
太阳能光伏屋顶系统可以有效地利用建筑物屋顶，原地发电，原地使用，同时降低了墙面及屋顶的温升，减轻了建筑的空调负荷，降低了空调的能耗等诸多优点，成为建筑节能领域的重要技术之一，也是太阳能光伏应用的最重要的形式。而目前普遍应用的光伏屋顶系统是将太阳能光伏组件通过支架系统安装在建筑物屋顶上，系统成本高，且造成屋顶建筑材料的浪费。
【发明内容】
本发明为了克服现有光伏屋顶系统的劣势，而提供一种无需支架系统、隔热、防水、可再生的光伏屋顶，光伏构件寿命达25年以上，而屋顶的寿命远大于25年的多功能型的屋顶系统。此系统将太阳能光伏发电技术和建筑巧妙、完美结合。可为建筑提供电能，又具有良好的保温作用，并具有建筑材料功能。光伏构件采用错层结构设计，安装时无需支架系统，同时节省了建筑屋顶的保温材料和屋面瓦材料。光伏构件的边框同时作为同屋顶的连接件，节省了连接部件的费用。新型光伏屋顶系统的光伏构件之间错层连接，安装方式简捷方便，成本低。本系统结构先进，施工方便快捷，无需边框和连接构件，因而成本低，其总成本比地面光伏发电系统降低30％左右，特别适合大型公共建筑屋顶使用。
本发明的技术方案为：
新型太阳能光伏屋顶系统，由太阳能光伏构件、接线箱、控制系统、逆变器、铝合金安装槽组成，在建筑屋顶梁上的隔热层上固定铝合金安装槽，将太阳能光伏构件横向两侧直接安装在建筑屋顶梁上的铝合金安装槽内，太阳能光伏构件的上下两侧通过错层台阶直接搭接在一起，将太阳能光伏构件串联和/或并联后分别与接线箱和控制系统相连，再与逆变器相连，再输出到负载供电或公共电网，若负载为直流则无须经过逆变器。
太阳能光伏构件，由衬底、太阳能电池元件、封装材料、盖板组成，将太阳能电池元件排列在衬底上的封装材料上，太阳能电池元件上放置封装材料，并引出正、负极接线，盖上盖板后层压封装，在层压封接前通过夹具使衬底与盖板之间在纵向错开成台阶。太阳能光伏构件横向两侧直接安装在建筑屋顶梁上的铝合金安装槽内，采用螺钉连接并用工业密封粘胶密封，太阳能光伏构件的上下两侧通过错层台阶直接搭接在一起。
安装方式：上述太阳能光伏构件的左右横向连接是通过安装槽连接在屋顶檩条上，太阳能光伏构件的上下纵向通过错层台阶直接搭接在一起，完成后屋面连成一体。太阳能光伏构件发电电路通过接线槽，根据需要进行串和/或并联连接后，通过接线箱、控制系统和逆变器，为负载供电或输入到公共电网。其中屋顶系统正面也就是朝南向阳面，光照条件比较好，由晶体硅太阳能光伏构件组成，晶体硅太阳能光伏构件也就是太阳能光伏构件中的太阳能电池元件采用晶体硅太阳能电池；屋顶系统背面也就是朝北背阳面，光照条件差，因而可以采用非晶硅光伏构件也就是太阳能光伏构件中的太阳能电池元件采用非晶体硅太阳能电池，这样成本会大大降低；屋顶系统侧面也就是朝东、朝西面，光照条件一般，可采用同正面的结构或背面的结构。
本发明的有益效果是，太阳能光伏屋顶系统可以隔热、发电、防水、防火等；施工方便快捷，成本低，便于太阳能与建筑的一体化应用。
【附图说明】
图1为本发明的太阳能光伏构件结构示意图。
图2为本发明的所述光伏构件的左右连接示意图。
图3为本发明的所述光伏构件的上下连接示意图。
图4为本发明的结构示意图。
图5为本发明的太阳能光伏构件连接电路图。
图6为本发明的控制系统原理方框图。
【具体实施方式】
结合附图对本发明作进一步的描述。
新型太阳能光伏屋顶系统，由太阳能光伏构件、接线箱、控制系统、逆变器、铝合金安装槽组成，在建筑屋顶梁上的隔热层上固定铝合金安装槽，将太阳能光伏构件横向两侧直接安装在建筑屋顶梁上的铝合金安装槽内，太阳能光伏构件的上下两侧通过错层台阶直接搭接在一起，将太阳能光伏构件串联和/或并联后分别与接线箱和控制系统相连，再与逆变器相连，再输出到负载供电或公共电网，若负载为直流则无须经过逆变器。太阳能光伏屋顶系统如图4所示，连接电路如图5所示。
太阳能光伏构件，如图1所示，由衬底4、太阳能电池元件3、封装材料聚乙烯醋酸乙烯酯EVA2、盖板1组成，将太阳能电池元件3排列在衬底4上的封装材料聚乙烯醋酸乙烯酯EVA2上，太阳能电池元件3上放置封装材料聚乙烯醋酸乙烯酯EVA2，并引出正、负极接线，盖上盖板1后层压封装，在层压封接前通过夹具使衬底4与盖板1之间在纵向错开成台阶。衬底4选用钢化玻璃，盖板1也选用钢化玻璃。
太阳能光伏构件其制作按以下步骤进行：
1、衬底及盖板准备：下料、清洗；
2、焊接：太阳能电池元件、正极和负极引线焊接；
3、组合：将钢化玻璃衬底4上铺封装材料EVA2，将太阳能电池片3在EVA2上排列整齐，再铺上聚乙烯醋酸乙烯酯EVA2封装集成核心部件，再盖上钢化玻璃盖板1；
4、封装：将第3步完成的半成品通过夹具定位使钢化玻璃盖板1与钢化玻璃衬底4错开形成一个台阶，再进行层压封装。
5、检测：进行外观、机械性能及电性能检测；
6、包装。
太阳能光伏构件左右横向通过安装槽连接在屋顶檩条上，太阳能光伏构件上下纵向通过错层搭接方式结合，完成后屋面连成一体。太阳能光伏构件的左右连接如图2所示；构件的上下连接如图3所示。
接线箱是将各太阳能光伏构件之间的串和/或并联的接线输出，将太阳能各支路发电电力汇集成一路，为带保护装置的逆变器提供直流电力，可放于室内。
控制系统对系统工作状态进行控制，具备多种电路优化和保护功能。如跟踪最佳输出功率点、过载保护、防反充保护、超压关断、采集数据给终端界面：如LED显示屏、电脑等，可实现全自动控制、人机交互等功能。控制系统包括微电脑也就是单片机或DSP、电压传感器电路、电流传感器电路、温度传感器电路、A/D转换电路、D/A转换电路、数据处理电路、最大功率跟踪电路、键盘控制电路及液晶或LED显示电路，单片机或DSP分别与A/D转换电路、D/A转换电路、数据处理电路、键盘控制电路及液晶或LED显示电路相连，A/D转换电路又分别与电压传感器电路、电流传感器电路、温度传感器电路相连，D/A转换电路又与最大功率跟踪电路相连，数据处理电路再进行数据传输。控制系统采用微电脑单片机或DSP为核心的智能控制系统，见图6，辅以各种电压、电流、温度传感器电路、A/D转换电路、D/A转换电路、数据处理电路、键盘控制电路及液晶或LED显示电路等外围电路，再烧录入实现各种功能的C语言或汇编语言的应用程序。使系统具备过载保护、防反充保护、超压关断等多种保护功能，提高系统工作可靠性和安全性。上述电路及软件应用程序都能从市场购买到，上述电路及软件应用程序还能使系统同时具备全自动控制功能尤其是跟踪太阳能最佳输出功率功能，提高系统发电效率。键盘和显示屏可实现人机对话，提供给用户二次应用编程的功能。采用数据处理电路和无线数据传输模块可将采集数据传送给终端界面或远程控制中心，实现远程数据传输和远程控制。C语言或汇编语言的应用程序集成了各种应用模式和数学模型，提供用户一个完善的二次编程的应用平台。
逆变器将直流变成交流，给负载供电或送到公共电网，逆变器可安装在阁楼或楼梯间。选用合适的通用逆变器将太阳能的直流电变成交流给用电设备、电器供电，或采用适配的并网逆变器将太阳能的直流电逆变成与电网同频、同相、同电压等级的交流电送入公共电网，各种逆变器可安装在阁楼或楼梯间。各种功能类型的逆变器市场都有，根据需要购买相应功能的逆变器。
安装方式：上述太阳能光伏构件左右横向通过安装槽连接在屋顶檩条上，完成后屋面连成一体。发电电路通过接线槽，根据需要进行串和/或并联连接后，通过接线箱、控制系统和逆变器，为负载供电或输入到公共电网。太阳能光伏构件上下纵向连接是通过错层相互搭接在一起。其中屋顶系统正面也就是朝南向阳面，光照条件比较好，由晶体硅太阳能光伏构件组成；屋顶系统背面也就是朝北背阳面，光照条件差，因而可以采用非晶硅光伏构件，这样成本会大大降低；屋顶系统侧面也就是朝东、朝西面，光照条件一般，可采用同正面的结构或背面的结构。
实施例中光伏构件的连接电路只举了太阳能光伏构件串联连接电路如图5所示。当然还可以采用太阳能光伏构件并联，还有可以将太阳能光伏构件串并联都用。