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1、(10)申请公布号 CN 102820353 A (43)申请公布日 2012.12.12 C N 1 0 2 8 2 0 3 5 3 A *CN102820353A* (21)申请号 201210187812.2 (22)申请日 2007.06.30 11/615,934 2006.12.22 US 11/771,338 2007.06.29 US 200780051621.0 2007.06.30 H01L 31/048(2006.01) H01L 31/042(2006.01) (71)申请人路美它公司 地址美国加利福尼亚 (72)发明人 BJ弗莱厄蒂 TM戴维 (74)专利代理机构中国。
2、国际贸易促进委员会专 利商标事务所 11038 代理人申发振 (54) 发明名称 用于屋顶的光生伏打模块 (57) 摘要 光生伏打模块（100）在被安装在屋顶上时产 生电力。模块（100）被构造为具有粘附到光生伏 打层（120）的透明保护上层（110）的层合夹层。 将光生伏打层（120）粘附到由纤维增强塑料形成 的刚性层（130）上。层合夹层具有围绕周界的框 （180、182）。层合板（100）在底面上具有双面胶带 的层（200）以将该板粘附到屋顶表面上。 (30)优先权数据 (62)分案原申请数据 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产。
3、权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 2 页 1/2页 2 1.一种光生伏打模块，包括： 包括防水、耐化学性的树脂的上透明层； 放置在所述上透明层下方的光生伏打层，所述光生伏打层包括：（i）多个电互连的、布 置成矩阵的光生伏打电池，在所述光生伏打层上布置包括这样的区域的空间，在所述区域 中电所述矩阵中去掉；和（ii）电输出连接器,布置在通过去掉所述电池创建的所述空间 上，所述电输出连接器置于所述光生伏打模块与电池的矩阵相同的一侧； 第一层热激活透明粘合剂，其置于所述上透明层和所述光生伏打层之间以将所述光生 伏打层粘附到所述上透明层； 放置在所述光生伏打层下方的刚。
4、性层；和 第二层热激活透明粘合剂，其置于所述光生伏打层和所述刚性层之间以将所述光生伏 打层粘附到所述刚性层。 2.如权利要求1所述的光生伏打模块，其中所述刚性层包括纤维增强塑料。 3.如权利要求1所述的光生伏打模块，其中所述粘合层包括具有第一粘合面和第二粘 合面的胶带，所述第一粘合面固定到所述刚性层的下表面，所述第二粘合面具有可剥离的 覆盖物，能够移除所述可剥离的覆盖物以将所述粘合层粘附到所述刚性层的下表面，从而 将所述光生伏打板固定到屋顶表面。 4.如权利要求1所述的光生伏打模块，其中所述热激活透明粘合剂包括乙烯-醋酸乙 烯。 5.如权利要求1所述的光生伏打模块，还包括： 框，具有上部和下部。
5、，该框被定位成将上透明层、光生伏打层、刚性层的边缘保持在所 述上部和所述下部之间；及 粘合层，具有附着到刚性层的露出的下表面的第一表面和用于将所述光生伏打模块粘 附到屋顶表面的第二表面。 6.如权利要求1所述的光生伏打模块，其中所述电输出连接器包括接线盒。 7.如权利要求1所述的光生伏打模块，其中所述接线盒包括至少两个电连接器。 8.如权利要求1所述的光生伏打模块，其中所述防水、耐化学性的树脂包括氟化乙烯 共聚物树脂。 9.一种光生伏打模块，包括： 上透明层； 放置在所述上透明层下方的光生伏打层，所述光生伏打层包括：（i）多个电互连的光 生伏打电池和电输出连接器，所述多个光生伏打电池布置成矩阵。
6、阵列，该矩阵阵列上的至 少两个电池缺失，以为电路提供空间，所述电路置于所述光生伏打模块与电池的矩阵阵列 相同的一侧； 第一透明粘合层，其置于所述上透明层和所述光生伏打层之间以将所述光生伏打层粘 附到所述上透明层； 放置在所述光生伏打层下方的刚性层； 第二透明粘合层，其置于所述光生伏打层和所述刚性层之间以将所述光生伏打层粘附 到所述刚性层；以及 粘合层，具有仅附着到所述刚性层的露出的下表面的第一表面和用于将所述光生伏打 权 利 要 求 书CN 102820353 A 2/2页 3 模块粘附到屋顶表面的第二表面。 10.如权利要求9所述的光生伏打模块，其中所述上透明层、所述光生伏打层、所述第 一透。
7、明粘合层、所述刚性层、所述第二透明粘合层的组合厚度小于约0.508厘米，即0.2英 寸。 11.如权利要求9所述的光生伏打模块，其中所述上透明层、所述光生伏打层、所述第 一透明粘合层、所述刚性层、所述第二透明粘合层的强度足以支撑建筑工人的重量。 12.如权利要求9所述的光生伏打模块，其中所述刚性层包括纤维增强塑料。 13.如权利要求9所述的光生伏打模块，其中所述粘合层包括具有第一粘合面和第二 粘合面的胶带，所述第一粘合面固定到所述刚性层的下表面，所述第二粘合面具有可剥离 的覆盖物，能够移除所述可剥离的覆盖物以将所述粘合层粘附到所述刚性层的下表面，从 而将所述光生伏打板固定到屋顶表面。 14.如。
8、权利要求9所述的光生伏打模块，其中所述第一透明粘合层和所述第二透明粘 合层的每一层包括热激活的透明粘合剂，所述热激活的透明粘合剂包括乙烯-醋酸乙烯。 15.如权利要求9所述的光生伏打模块，还包括半导电的、柔韧性的框，该框具有上部 和下部，该框被安置成将所述上透明层、所述光生伏打层、所述刚性层的边缘保持在所述上 部和所述下部之间。 16.一种制造光生伏打模块的方法，包括以下步骤： 提供包括氟化乙烯丙烯树脂的上透明层； 将光生伏打层放置在所述上透明层下方，所述光生伏打层包括：（i）多个电互连的、布 置成矩阵的光生伏打电池，在所述光生伏打层上布置包括这样的区域的空间，在所述区域 中偶数个电池从所述矩。
9、阵中去掉；和（ii）电输出连接器,布置在通过去掉所述电池创建的 所述空间上，所述电输出连接器置于所述光生伏打模块与电池的矩阵相同的一侧； 将第一层热激活透明粘合剂放置于所述上透明层和所述光生伏打层之间以将所述光 生伏打层粘附到所述上透明层； 将刚性层放置在所述光生伏打层下方；和 将第二层热激活透明粘合剂置于所述光生伏打层和所述刚性层之间以将所述光生伏 打层粘附到所述刚性层。 17.如权利要求16所述的方法，还包括步骤：设置半导电的、柔韧性的框，该框具有上 部和下部，该框被安置成将所述上透明层、所述光生伏打层、所述刚性层的边缘保持在所述 上部和所述下部之间。 18.如权利要求16所述的方法，其中。
10、所述刚性层包括纤维增强塑料。 19.如权利要求16所述的方法，其中所述粘合层包括具有第一粘合面和第二粘合面的 胶带，所述第一粘合面固定到所述刚性层的下表面，所述第二粘合面具有可剥离的覆盖物， 能够移除所述可剥离的覆盖物以将所述粘合层粘附到所述刚性层的下表面，从而将所述光 生伏打板固定到屋顶表面。 20.如权利要求16所述的方法，其中所述第一透明粘合层和所述第二层透明粘合层的 每一层包括热激活的透明粘合剂，所述热激活的透明粘合剂包括乙烯-醋酸乙烯。 21.如权利要求16所述的方法，其中所述上透明层、所述光生伏打层、所述第一透明粘 合层、所述刚性层、所述第二层透明粘合层的强度足以支撑建筑工人的重量。
11、。 权 利 要 求 书CN 102820353 A 1/4页 4 用于屋顶的光生伏打模块 0001 本分案申请是申请号为200780051621.0、申请日为2007年6月30日、发明名称为 “用于屋顶的光生伏打模块”的申请的分案申请。 技术领域 0002 本发明涉及用于产生电能的太阳能电池板，并且更具体地涉及集成到安装在平屋 顶上的层合的（laminated）、耐候的（weather resistant）夹层（sandwich）中的光生伏打 模块。 背景技术 0003 用于为住宅和企业产生电力的常规光生伏打板是平坦的并且布置在暴露于太阳 下的屋顶的一部分上。过去，这种板被布置在直立在屋顶上以。
12、支撑和保护该板的结构上。最 近，光生伏打板已经变得能够直接安装在平屋顶上。例如，参见Laaly等人的美国专利申请 公开No.2005/0178248A1，其公开了将屋顶膜（roofing membrane）并入板结构中的板。意 图将该板安装在具有给下方的结构提供防潮保护以及提供电力的膜的新屋顶或者替换屋 顶上。虽然一般适合于屋顶应用，但是附加膜增加了不必要的制造成本并需要在屋顶上安 装的附加步骤。 发明内容 0004 在此描述的和在附图中示出的光生伏打板使得发电的太阳能电池板能够直接安 装在现有屋顶上方的现有平屋顶上。该板被形成为易于用胶带或者其它适合的粘合系统安 装的常规的4英尺乘8英尺的板。
13、的尺寸和形状。该板不包括膜，并更加易于制造和安装。 0005 根据本发明的优选实施例的方面，光生伏打板包括下部的刚性衬底、具有电输出 连接器的中间的光生伏打层和上部的透明保护层。通过热激活的透明的粘合剂（例如乙 烯-醋酸乙烯（EVA），将这些层形成为层彼此固定的层合夹层。这些层和EVA涂层用作层 合的光生伏打板的层的粘结剂和衬垫（cushion）。可以用其它适当的粘合剂（例如，聚乙 烯醇缩丁醛(polyvinylbuterol，PVB)）或者用作粘结剂和衬垫的其它灌封材料（p ottant material）来代替EVA。 0006 中间的光生伏打层包括多个电互连的光生伏打电池。例如，中间的光。
14、生伏打层有 利地包括排列成行和列阵列的160个光生伏打电池。 0007 上部的透明上层优选包括适当厚度的防水、耐化学性的树脂，例如氟化乙烯丙烯 （FEP）树脂。这种树脂可从杜邦公司购买，如DuPont TM FEP膜。FEP膜是能够被加 热密封、加热成形、真空形成、加热接合等来制造透明上层的透明热塑性膜。在优选实施例 中，在固化处理期间使上部的透明层变软以允许透明层的一部分沿着层合结构的侧面形成 保护层。 0008 光生伏打板还包括围绕层合夹层的外边缘的外框。优选地，通过硅粘合剂或 者其它适当的防水粘合剂将外框固定到层合夹层。在优选的实施例中，通过双面胶带 说 明 书CN 102820353 。
15、A 2/4页 5 （double-stick tape）的层（例如，具有配方（formulation）为树脂、热塑性塑料和未固化橡 胶的自密封带），将刚性衬底的底部固定到现有的屋顶。美国伊利诺斯州Hawthorn Woods 的Eternabond公司出售合适的双面胶带，如Eternabond TM Double Stick TM 。 附图说明 0009 下面结合附图描述根据本发明实施例的某些方面，其中： 0010 图1示出了层合的光生伏打板的示例性实施例的透视图； 0011 图2示出了沿图1的线2-2得到的图1的光生伏打板的放大的截面图；以及 0012 图3示出了图1的光生伏打板的分解透视图。
16、。 具体实施方式 0013 如图1、图2和图3所示，层合的光生伏打板100被配置为通常的矩形板，其根据常 规建筑材料的尺寸和形状而按尺寸制作和成形。因此，板100能够由施工人员处理，而不需 要任何特殊材料处理设备。在工厂或者其它适合的环境中装配板100，使得该板100是完整 的且准备好安装在充分暴露于太阳下的平屋顶或者其它位置上。在所示出的实施例中，安 装时，板100具有约96英寸（8英尺）乘48英寸（4英尺）的尺寸并且具有小于约0.2英寸的 厚度。因此，板100没有给屋顶结构增加显著的高度。虽然不意图用作能行走的表面，但是 板100具有足够的结构完整性来承受建筑工人或者屋顶检查员的重量并耐得。
17、住落在板100 上的物体的撞击。 0014 板100具有面朝上并暴露于太阳下的透明上保护层110。在上保护层110的下方 放置中间层120。中间层120包括多个电互连的光生伏打电池122以形成光生伏打阵列。 中间层120安置在刚性下层130上。通过下粘合层140将中间层120固定到刚性下层130。 通过上粘合层150将中间层120固定到上保护层110。因此中间层120被密封在下粘合层 140和上粘合层150之间。 0015 上保护层110为板100提供撞击保护及恶劣天气保护。上保护层110有利地包括 DuPont TM 氟化乙烯丙烯（FEP）树脂，其被形成为适当厚度（例如，大约0.1英寸）的 。
18、膜层。因此，使中间层120中的光生伏打电池122暴露于直射的阳光，而不会暴露于湿气和 其它气候条件且不会暴露于由脚、落下的物体和碎片引起的直接撞击。具有适当厚度的钢 化玻璃也可用作上保护层110。 0016 在所示出的实施例中，刚性下层130包括纤维增强塑料（FRP）。例如，FRP层有利 地包括具有嵌入的绞合玻璃纤维的聚酯树脂。在一个优选实施例中，FRP层具有大约0.079 英寸的厚度。FRP的刚性下层提供了刚性、轻重量、极低渗透性和平坦性的有利结合。 0017 优选地，提供下粘合层140作为放置在刚性下层130的上表面上的薄膜。然后在 下粘合层140上放置中间层120中的光生伏打电池122的。
19、阵列。在所示出的实施例中，下 粘合层140有利地包括透明粘合剂，例如，乙烯-醋酸乙烯（EVA）。EVA是特别适合于固定 电池的透明的热激活的粘合剂。可以用其它适合的粘合剂（例如聚乙烯醇缩丁醛（PVB）或 者其它灌封材料来代替EVA。 0018 在下粘合层140上放置光生伏打电池122的阵列之后，在中间层120的上方布置 上透明粘合层150使得光生伏打电池122夹在两个透明粘合层之间。上粘合层150应与下 说 明 书CN 102820353 A 3/4页 6 粘合层的物理特性相匹配。在所示出的实施例中，上粘合层150和下粘合层140两者都包 括EVA，但是可以用其它适当的透明粘合剂来代替EVA。。
20、然后在上透明粘合层150的上方放 置透明上保护层110以实现在图2中放大的局部截面所示的层合结构。 0019 例如，在Lewis的美国专利No.4,499,658中，描述了EVA材料以及用EVA材料来 粘合层合的光生伏打电池的层。除了用作将光生伏打电池122固定在上保护层110和下刚 性层130之间的粘结剂之外，上部的EVA层150和下部的EVA层140还用作这两个外层之 间的衬垫。 0020 以常规方式的串-并联配置使光生伏打电池122电互连以提供适当的输出电压。 例如，在所示出的实施例中，160个光生伏打电池122排列成9行，每行18个电池；然而，最 上面的一行去掉了两个电池以提供用于放置。
21、接线盒170的空间，接线盒170具有第一耐候 的导电体172和第二耐候的导电体174。如图3所示，在被去掉的光生伏打电池的区域中， 光生伏打板100包括从中间层120的顶表面伸出来的两个板输出导体176、178。在层合光 生伏打板100之后，使该板输出导体176、178中的每一个分别连接到接线盒170内部的耐 候的导电体172、174中的一个，如下面所讨论的。 0021 以图2和图3所示的顺序堆叠并对准上保护层110、中间层120、下层160和两个 粘合层140和150以形成图1、图2和图3中示出的夹层结构。在层合工艺期间用临时覆盖 物（例如，布管（cloth tube）等）覆盖板输出导体17。
22、6、178中每个的自由端。以已知的方式 使用热和压力永久地层合该结构。在一个有利的实施例中，以例如Laaly等人的美国专利 申请公开No.2005/0178248A1中描述的方式在真空层合机中层合该结构。尤其是，使该结 构首先经受真空以移除EVA粘合剂中任何被俘获的气泡。之后使该结构受到高压以将层尽 可能紧地强压在一起。之后将该结构加热到适当的温度（例如，大约160）以固化层140 和150中的粘合剂从而永久地接合相邻的层。 0022 使层合结构保持足够时间的高温，以固化上透明粘合层150和下透明粘合层140 并使这两个透明粘合层粘合在一起以成为完全密封光生伏打电池122的组合层。高温还会 使。
23、上透明层110变软和流动以提供上述的保护上部涂层。之后允许将层合结构冷却到环境 温度。 0023 虽然结果形成的层合结构具有防潮性并且足够坚固以耐受在正常状态下在板100 的平常处理期间可能出现的挠曲，但在优选实施例中，为了改善防潮性和结构稳定性，增加 了附加的结构元件。尤其是，板100还包括图3示出的耐候的塑料框。在优选实施例中，该 框包括第一半框180和第二半框182。这些半框围绕层合结构的边缘放置，如针对第一半框 180的图2的截面图所示。这两个半框的暴露端对接在一起以形成围绕板100周界的完整 框。虽然示出的是两个分离的半框，但应该理解通过使围绕板100边缘的材料弯曲并使两 个自由端对。
24、接还可以使用单个长度的框材料。 0024 还如图2所示，半框180、182优选包括具有壁厚度为约0.05英寸的U形截面的塑 料压出品（extrusion）。例如，塑料材料有利地包括聚氯乙烯（PVC）、热塑性聚烯烃（TPO）或 者其它合适的材料。在所示出的实施例中，U形压出品的两个平行支柱具有从压出品底部 内部测量的大约为0.1875英寸的长度。选择U形压出品底部的宽度以适应板100的层合 层的厚度。在所示出的实施例中，选择底部的内部宽度为大约0.18英寸。 0025 在所示出的实施例中，每个半框180、182围绕板100外周界的大约一半。还如图 说 明 书CN 102820353 A 4/4页。
25、 7 2所示，通过适当的粘合层190将每个半框固定到每层的外边缘以及上层110的上表面的 一部分和刚性下层130的下表面的一部分。例如，在一个实施例中，粘合层190有利地包括 硅粘合剂，其粘性足够强以将半框180、182永久地固定到板100。在板100上放置半框之 后，通过胶合或者如所希望的其它适当的方法可将半框180的末端分别固定到半框182的 末端。如上面所讨论的，如果使用单一长度的框材料，则框的两个末端可以在单个位置处连 接。 0026 在完成层合工艺并且将两个半框180、182固定到板100的边缘之后，以常规的方 式（例如，使用硅粘合剂）将接线盒170固定到上层110。当安装接线盒17。
26、0时，从光生伏 打层120伸出来的两个板输出导体176、178穿过接线盒170底部中的孔（未示出）。移除在 两个板输出导体176、178上方的临时遮盖物，并使用常规互连器件使两个板输出导体176、 178在接线盒170的内部电连接到两个耐候的外部导体172、174。之后将接线盒170的可 移动顶部固定在导体互连器件的上方以提供耐候的密封。 0027 如图2和图3所示，安装板100的优选方法包括将胶带层200应用到刚性下层130 的底表面上。优选地，胶带层200包括合适的双面胶带，例如，具有配方为树脂、热塑性塑料 和未固化橡胶的自密封带。美国伊利诺斯州Hawthorn Woods的Eternab。
27、ond公司出售合适 的自密封双面胶带，如Eternabond TM Double Stick TM 。双面胶带在两个侧面上都带粘性。当 制造时，双面胶带在每个侧面上具有防止粘贴的剥离层（release layer）。有利地在制造 板的工艺期间移除一个剥离层。在载运板100之前将胶带层200的暴露的粘合面放置在并 粘附到刚性下层130的底表面上。之后，在安装板100期间，移除剩余的剥离层使得板能够 粘附到现有屋顶的表面。现有屋顶的表面被清洁并被适当地准备以接收板100。在安装之 后，给板100的上层110施加适当的压力以将板永久地粘附到屋顶的表面。在图2中，胶带 层200被示出为包括多条窄的胶带（例如，4英寸宽）。还可以得到更宽的胶带以改善制造工 艺。 0028 在这里根据本发明的优选实施例公开了本发明，本发明提供了如所附权利要求限 定的外部建筑板。在不脱离所附权利要求的预期的精神和范围的情况下，本领域技术人员 可以预想到在本发明教导上的各种改变、修改和变更。本发明意图包括这样的改变和修改。 说 明 书CN 102820353 A 1/2页 8 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102820353 A 2/2页 9 图3 说 明 书 附 图CN 102820353 A 。