專利名稱：光伏屋頂屋脊蓋和安裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及光伏屋頂系統(tǒng)，更具體地說，涉及集成光伏(PV)模塊到新的或者現(xiàn)有的屋頂結(jié)構(gòu)中的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
光伏模塊包括一組光伏電池，也稱作太陽能電池，這些光伏電池 以串聯(lián)或并聯(lián)的方式連接并且封裝在保護(hù)環(huán)境的層壓板中。該光伏電 池為光伏模塊的基本構(gòu)件塊，其將太陽輻射轉(zhuǎn)化為電能。太陽能到電能的轉(zhuǎn)化包括接收光線(如日光)，吸收日光到太陽能電池，產(chǎn)生 并分離正和負(fù)電荷以在太陽能電池中形成電壓，以及通過聯(lián)接到太陽 能電池的端子收集并傳遞電荷。光伏能正在成為電力的重要來源，除自使用獨立的光伏模塊之外， 住宅和商業(yè)建筑上的屋頂很適合于安裝光伏設(shè)備。然而，不同于在已 有屋頂?shù)捻敳可习惭b標(biāo)準(zhǔn)通用光伏模塊，希望直接將光伏設(shè)備集成到 屋頂結(jié)構(gòu)中。為了普遍認(rèn)同在屋頂上使用光伏設(shè)備，它們必須滿足審 美需求，并且因此必須在外觀和結(jié)構(gòu)上與傳統(tǒng)屋頂形成整體。此外， 它們必須滿足傳統(tǒng)屋頂材料的所有需求，包括易于安裝性，氣候密封 性，防火性，對局部預(yù)期天氣條件的對抗性，最近的材料可用性，以 及滿足地方規(guī)范和習(xí)俗。除了對傳統(tǒng)屋頂產(chǎn)品的這些需求之外，光伏 屋頂材料必須提供用于單元與單元之間的電連接、并最終與建筑相連 的裝置。例如，有一些現(xiàn)有的光伏屋頂產(chǎn)品設(shè)計成用于替代或者加強 標(biāo)準(zhǔn)的屋頂磚瓦或木瓦，然而這些光伏瓦片分別具有通向集成光伏電 池的電供給。但是，該標(biāo)準(zhǔn)屋頂結(jié)構(gòu)不包括用于各個獨立光伏瓦片的 電供給管道。因此，為了將光伏瓦片合并到該屋頂結(jié)構(gòu)中，需要相當(dāng) 大的修改。此外，大量的光伏磚瓦或木瓦(以及相關(guān)的電引線)可能 造成透過屋頂結(jié)構(gòu)的更大可能性的漏水。因此，需要一種改進(jìn)的技術(shù)來合并光伏模塊到屋頂結(jié)構(gòu)中。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種光伏屋頂系統(tǒng)。該光伏屋頂系 統(tǒng)包括屋脊蓋，該屋脊蓋適合于覆蓋屋頂結(jié)構(gòu)的屋脊。該系統(tǒng)還包括 設(shè)置在該屋脊蓋內(nèi)的至少一個光伏電池。根據(jù)本發(fā)明的另 一方面，提供一種在屋頂系統(tǒng)之上安裝光伏屋脊 蓋結(jié)構(gòu)的方法。該方法包括沿屋頂結(jié)構(gòu)的屋脊在多個光伏電池之上安 裝屋脊蓋。該方法還包括布置一個或多個電引線從多個光伏電池穿過 沿著該屋頂結(jié)構(gòu)的屋脊的一個或多個開口。


當(dāng)參考附圖閱讀以下的詳細(xì)說明時，可以理解本發(fā)明的這些和其 它特征，方法以及優(yōu)點，在整個附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件，其中圖l為光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)的示意圖，該光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)在屋頂結(jié)構(gòu)關(guān) 于屋脊的每一側(cè)上具有一排光伏模塊，其中，根據(jù)本發(fā)明的某些實施 例，光伏模塊布置成與該蓋結(jié)構(gòu)的光引導(dǎo)或聚集部分相接觸；圖2為該光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)的另一種可選實施例的示意圖，其中，在 屋頂結(jié)構(gòu)關(guān)于屋脊的每一側(cè)上布置有三排光伏模塊，并且，該光伏模 塊布置成與該蓋結(jié)構(gòu)的光引導(dǎo)或聚集部分相接觸；圖3為該光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)的另一種可選實施例的示意圖，其中，在 屋頂結(jié)構(gòu)關(guān)于屋脊的每一側(cè)上布置有一排光伏模塊，并且，該光伏模 塊從該蓋結(jié)構(gòu)的光引導(dǎo)或聚集部分偏移開；圖4為該光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)的另一種可選實施例的示意圖，其中，在 屋頂結(jié)構(gòu)關(guān)于屋脊的每一側(cè)上布置有三排光伏模塊，并且，該光伏模 塊從該蓋結(jié)構(gòu)的光引導(dǎo)或聚集部分偏移開；圖5為該光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)的另一種可選實施例的示意圖，其中，在 屋頂結(jié)構(gòu)關(guān)于屋脊的每一側(cè)上布置有一排光伏模塊，并且，該光伏模 塊從該蓋結(jié)構(gòu)內(nèi)的光引導(dǎo)或聚集窗口偏移開；圖6為該光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)的另一種可選實施例的示意圖，其中，在 屋頂結(jié)構(gòu)關(guān)于屋脊的每一側(cè)上布置有一排光伏模塊，并與該蓋結(jié)構(gòu)分 開，并且，該光伏模塊從該蓋結(jié)構(gòu)內(nèi)的光引導(dǎo)或聚集窗口偏移開；圖7為該光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)的另一種可選實施例的示意圖，其中，在屋頂結(jié)構(gòu)關(guān)于屋脊的每一側(cè)上布置有一排光伏模塊，并且，該光伏模塊從該蓋結(jié)構(gòu)的光引導(dǎo)或聚集部分偏移開并直接接觸瓦；圖8為該光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)的另一種可選實施例的示意圖，其中，在該屋頂結(jié)構(gòu)關(guān)于屋脊的每一側(cè)上布置有具有兩排光伏模塊的支撐結(jié)構(gòu)，并與模塊化屋脊蓋結(jié)構(gòu)分離開，該模塊化屋脊蓋結(jié)構(gòu)包括上和下光引導(dǎo)或聚集部分，并且，該光伏模塊從該蓋結(jié)構(gòu)的上和下光引導(dǎo)或聚集部分偏移開；圖9為建筑結(jié)構(gòu)的局部頂視透視圖，該建筑結(jié)構(gòu)具有設(shè)置在屋頂結(jié)構(gòu)上的光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)的實施例。圖10為光伏電池的橫截面圖，其位于根據(jù)本發(fā)明的實施例的屋脊蓋之下。
具體實施方式
如下文詳細(xì)討論的那樣，本發(fā)明的實施例提供了屋頂系統(tǒng)，該屋 頂系統(tǒng)在屋脊蓋或屋脊通風(fēng)孔中具有光伏面板。在通常的尖屋頂中， 以交疊的方式從屋檐到屋脊鋪蓋有木瓦或磚瓦。在屋頂?shù)捻敹?，沿?屋脊安裝稱為屋脊蓋的屋頂元件，并且該屋脊蓋覆蓋最后一層木瓦或 磚瓦或其它材料，以防止?jié)B漏。該屋脊蓋可以為閣樓提供通風(fēng)。這里 公開的光伏屋頂系統(tǒng)還包括設(shè)置在該屋脊蓋內(nèi)的至少一個光伏電池。 該屋脊蓋包括光聚集部件，該光聚集部件包括用于向光伏電池聚集或 引導(dǎo)太陽能的多個光學(xué)組件。該屋脊蓋還包括用于太陽能電池散熱的 裝置，該散熱借助于傳導(dǎo)，對流或輻射，以便提高它的轉(zhuǎn)化效率。該光伏屋脊蓋的兩個功能是屋頂功能和光伏功能。該屋頂功能包 括提供一種屋脊覆蓋結(jié)構(gòu)或形狀，該屋脊覆蓋結(jié)構(gòu)或形狀與屋頂?shù)男?度相匹配并密封該屋脊。在本發(fā)明的一些實施例中，為了最大化的效 率，安裝光伏屋脊蓋的角度與安裝位置的地理緯度相等。在一個非限 定性示例中，如果該光伏屋脊蓋安裝在綿度35。(度)的以地理位置 處，則理想的安裝角度為35。。在某些實施例中，該屋頂功能可以包 括倒V形蓋，以便在屋脊通風(fēng)開口之上這樣延伸，即，在允許空氣流通 通風(fēng)的同時防止雨和水流過該開口 。該光伏功能包括提供光伏電池，該光伏電池用于在暴露在來自太 陽光譜的光子下時產(chǎn)生電流。在某些實施例中，該光伏功能還包括提供具有光引導(dǎo)或聚集部件的光伏屋脊蓋，該光引導(dǎo)或聚集部件包括光 學(xué)元件，用于聚集撞擊到光伏屋脊蓋上的光線并且引導(dǎo)光線到光伏電 池。光學(xué)元件的一些非限定性示例包括反射器，鏡，折射透鏡，菲涅 耳透鏡以及光學(xué)涂層。光學(xué)元件材料的非限定性示例包括塑料和玻璃。 通過以下對示意圖的說明可以更好地理解本發(fā)明的各個實施例。圖1為光伏屋頂建筑或屋頂系統(tǒng)1 0的實施例的側(cè)視橫截面圖，該系 統(tǒng)10具有光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)11。所示的光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)ll包括光引導(dǎo)或 聚集系統(tǒng)12和一個或多個光伏模塊14,該光伏模塊14設(shè)置在外部倒V形 蓋結(jié)構(gòu)15的一側(cè)或兩側(cè)上。該光伏模塊14包括一個或多個光伏電池， 這些光伏電池被安裝到一封裝件內(nèi)，該封裝件通常包括允許光透過 的透明襯底、將電池安裝到襯底的封裝材料以及用于保護(hù)該封裝件的 背板材料。在本領(lǐng)域中已知有各種各樣的封裝結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié) 取決于光伏電池厚度、大小和類型以及其它因素。該光引導(dǎo)或聚集系 統(tǒng)12可以與蓋結(jié)構(gòu)15形成一整體或者是進(jìn)入該蓋結(jié)構(gòu)15的入口。此外， 該光引導(dǎo)或聚集系統(tǒng)12可以包括各種光學(xué)材料、反射器、折射率匹配 層或膜、透鏡等等。例如，該光引導(dǎo)或聚集系統(tǒng)12可以包括具有菲涅 耳透鏡的玻璃或塑料材料，其將光線聚焦到光伏模塊14。如另外一個 例子，若雙面太陽能電池包含在該模塊14中，則可以在電池后面設(shè)置 反射器，以將光線反射回到電池。該蓋結(jié)構(gòu)15和/或該光引導(dǎo)或聚集系 統(tǒng)12可以由各種材料構(gòu)成，諸如聚碳酸酯，聚氯乙烯，玻璃，木材， 金屬或它們的組合。當(dāng)該屋脊蓋的外表面15設(shè)計為混合有不直接垂直 于日光的屋頂斜度時，該系統(tǒng)12可以將入射的太陽能重新定向或聚集 到模塊14。該光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)11設(shè)置成關(guān)于外部屋頂結(jié)構(gòu)16的相對兩側(cè)基本 對稱，該外部屋頂結(jié)構(gòu)16設(shè)置在內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)或屋頂蓋板18上。例如， 該屋頂結(jié)構(gòu)16可以包括各種木瓦或磚瓦，該內(nèi)部屋頂支撐結(jié)構(gòu)18可以 包括桁架(未示出)、膠合板或其它材料板、屋頂襯墊物等等。如圖 所示，該光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)11設(shè)置在屋脊通風(fēng)孔或開口19之上，這有助 于空氣流通以及將連接到各排光伏模塊14的電纜或電線20全部在一個 集中的位置布線。例如，該屋脊通風(fēng)孔或開口19可以包括沿屋頂結(jié)構(gòu) 16的頂點或屋脊縱向延伸的多個開口或者一個長型開口。這樣，取決 于各排中各個光伏模塊14的數(shù)量，可以將該電纜20捆扎在一起成為一個或多個組，然后可以將這些組連接到該光伏屋頂建筑或屋頂系統(tǒng)IO內(nèi)的電源。在圖1所示的實施例中，該光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)11包括內(nèi)部支撐或安裝結(jié)構(gòu)22,該內(nèi)部支撐或安裝結(jié)構(gòu)22具有倒V形幾何形狀，其相對于該外 部倒V形蓋結(jié)構(gòu)15和透鏡元件12處于偏移位置，也就是與該外部倒V形 蓋結(jié)構(gòu)15和透鏡元件12間隔開。相比，圖3所示實施例具有的光伏模塊 14布置成與該外部倒置V型蓋結(jié)構(gòu)15的光引導(dǎo)或聚集系統(tǒng)12直接接觸、 或粘著、或緊鄰。光引導(dǎo)或聚集系統(tǒng)12與光伏模塊14之間的這種緊鄰 或接觸可以大量提高光到光伏模塊M的傳輸。然而，如下文討論的那 樣，其它的實施例使得光伏模塊l 4與該外部倒V形蓋結(jié)構(gòu)15成偏移的關(guān) 系。該外部蓋結(jié)構(gòu)15、內(nèi)部安裝結(jié)構(gòu)22和內(nèi)部屋頂支撐結(jié)構(gòu)18由支撐 件99保持在一起。這些內(nèi)部和外部結(jié)構(gòu)15和22可以與該光引導(dǎo)或聚集系統(tǒng)12和光伏 模塊14一起制成為一個或多個模塊結(jié)構(gòu)，這樣該光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)ll可 以快速并且容易地安裝或改型到該光伏屋頂建筑或屋頂系統(tǒng)10。例如， 整個光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)ll可以在現(xiàn)場之外進(jìn)行建造，然后輸送并安裝到 常規(guī)屋頂結(jié)構(gòu)，以形成光伏屋頂建筑或屋頂系統(tǒng)IO，從而幾乎不需要 對現(xiàn)有屋頂結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。該屋脊蓋結(jié)構(gòu)10可以用釘子，螺絲釘，夾 子或本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知任意其它方式安裝到該屋頂。在一些實施例 中，該光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)ll可以構(gòu)造成多個模塊單元或標(biāo)準(zhǔn)部件，例如， l到5米或更長。以這種方式，可以將模塊單元快速且容易地沿光伏屋 頂建筑或者屋頂系統(tǒng)10的屋脊在縱向上聯(lián)接到一起。該內(nèi)部支撐或安 裝結(jié)構(gòu)22可以包括各種底座，密封件或緊固裝置，諸如法蘭，遮雨板， 釘接板等等。才艮據(jù)本發(fā)明的實施例，該系統(tǒng)ll可以包括各種冷卻才幾構(gòu)，諸如熱 傳導(dǎo)元件或散熱器24以及位于內(nèi)部和外部結(jié)構(gòu)15和22之間的對流冷卻 或通風(fēng)通道26。在一個實施例中，熱梯度會有助于借助散熱器24和通 風(fēng)通道26對光伏模塊14進(jìn)行自然對流冷卻。在另一實施例中，風(fēng)扇或 吹風(fēng)機可以使空氣經(jīng)過通風(fēng)通道26而吹過散熱器24,以對光伏模塊14 進(jìn)行強制對流冷卻。在又一實施例中，散熱器24可以包括熱管和液體 冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以從光伏模塊14帶走熱量。如上所述，在本發(fā)明的各種實施例中，系統(tǒng)10可以具有各種幾何形狀，材料組分以及總體構(gòu)造。圖2示出了具有光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)？8的光 伏屋頂建筑或屋頂系統(tǒng)10的實施例，其中，沿屋頂結(jié)構(gòu)16的屋脊在該 屋脊通風(fēng)孔或開口 19的每一側(cè)布置有三排光伏模塊14。在其它的實施 例中，該光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)28可以在屋脊通風(fēng)孔19的每一側(cè)包括2、 4、 5 或任何數(shù)量排數(shù)的光伏模塊14。與圖l中的實施例類似，圖2所示實施 例所具有的光伏模塊14直接接觸、或粘著、或基本緊鄰該光引導(dǎo)或聚 集系統(tǒng)12。然而，光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)28的其它實施例所具有的該光伏模 塊14相對于該光引導(dǎo)或聚集系統(tǒng)12和外部結(jié)構(gòu)15的下側(cè)成偏移和/或 成角度關(guān)系。圖》示出了光伏屋頂建筑或屋頂系統(tǒng)10的另一實施例，其具有光伏 屋脊蓋結(jié)構(gòu)30,其中，在光引導(dǎo)或聚集系統(tǒng)12 (和外部結(jié)構(gòu)15)的下 面，在屋頂結(jié)構(gòu)16的每一側(cè)上以偏移平行關(guān)系布置有一排光伏模塊14。 在某些實施例中，可以選擇該偏移來改進(jìn)射向光伏模塊14的光線的聚 焦或放大率，或改進(jìn)對光伏模塊14的冷卻。例如，光引導(dǎo)或聚集系統(tǒng) 12可以包括透鏡或透鏡狀圖案，其焦距對應(yīng)于光伏模塊與光引導(dǎo)或聚 集系統(tǒng)12之間的該偏移。以這種方式，光線的聚焦或放大改進(jìn)了光伏 模塊14的效率。而且，該偏移可以減少從光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)30到光伏模 塊14的熱傳遞(例如，通過傳導(dǎo))。再次，如上所述，該光伏模塊14 也可以是相對于光引導(dǎo)或聚集系統(tǒng)12和外部結(jié)構(gòu)15的下側(cè)成角度(而非平行)。圖4示出了光伏屋頂建筑或屋頂系統(tǒng)10的又一實施例，其具有光伏 屋脊蓋結(jié)構(gòu)32,其中，在屋脊通風(fēng)孔或開口 19的每一側(cè)上，有三排光 伏模塊14以偏移平行關(guān)系沿屋頂結(jié)構(gòu)16的屋脊布置在光引導(dǎo)或聚集系 統(tǒng)12 (和外部結(jié)構(gòu)15 )的下面。如上所述，可以選擇該偏移來改進(jìn)射 向光伏模塊14的光線的聚焦或放大率，從而改進(jìn)光伏模塊14的效率或 性能。還可以選擇該偏移來改進(jìn)對光伏模塊14的冷卻，例如通過減少 從光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)30到光伏模塊14的熱傳遞(例如，通過傳導(dǎo))。在 其它的實施例中，光伏模塊14可以相對于光引導(dǎo)或聚集系統(tǒng)12和外部 結(jié)構(gòu)15的下側(cè)成角度(而非平行)。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，圖5示出了光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)34，其包括 在屋脊蓋36的下面以偏移平行關(guān)系布置在屋頂結(jié)構(gòu)16的每一側(cè)上的一 排光伏模塊14。所示的光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)34還包括窗口式或入口式光引導(dǎo)或聚集系統(tǒng)38，該系統(tǒng)38設(shè)置在光伏模塊14的正上方。光伏模塊14 與具有窗口式或入口式光線聚集系統(tǒng)3 8的光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)3 4之間的間 隔為實現(xiàn)優(yōu)化的放大率(該放大率能提高光伏模塊14的效率)提供了 大大改進(jìn)的設(shè)計綷度。注意，與光伏屋頂磚瓦或木瓦比較，該屋脊通 風(fēng)孔能夠適應(yīng)更大的厚度，并且在美學(xué)上依然與該屋頂融合。該間隔 還提高了對光伏模塊14的冷卻，例如通過減少從光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)4 0到 光伏模塊14的熱傳遞(例如通過傳導(dǎo))。在一個實施例中，該屋脊蓋 36由廣泛使用的便宜聚合體制成，例如聚氯乙烯。在窗口38中使用的 一些材料的示例為玻璃和聚碳酸酯。閨6示出了光伏屋頂建筑或屋頂系統(tǒng)10的實施例，其具有光伏屋脊 蓋結(jié)構(gòu)40，該結(jié)構(gòu)40包括設(shè)置在屋頂結(jié)構(gòu)16的每一側(cè)上的一排光伏模 塊14,該光伏模塊14與屋脊蓋36中的窗口 38的下側(cè)直接接觸或粘合或 緊鄰。在圖6所示的實施例中，光伏模塊14夾在窗口 38和散熱器24之間。 圖6的實施例還具有該內(nèi)部結(jié)構(gòu)22,其設(shè)置于屋頂結(jié)構(gòu)16 (例如，磚瓦或木瓦)的下面。然而，其它的結(jié)構(gòu)也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。圖7示出了光伏屋頂建筑或屋頂系統(tǒng)10的又一實施例，其具有光伏 屋脊蓋結(jié)構(gòu)42,該結(jié)構(gòu)42包括設(shè)置在屋頂結(jié)構(gòu)16的每一側(cè)上的一排光 伏模塊14,該光伏模塊14相對于光引導(dǎo)或聚集系統(tǒng)12的下側(cè)成偏移平 行關(guān)系。此外，支撐光伏模塊14的散熱器或熱傳導(dǎo)元件24布置成接觸 或粘合或緊鄰該屋頂結(jié)構(gòu)18。再次，光伏模塊14與光引導(dǎo)或聚集系統(tǒng) 12之間的該間隔提供了希望的放大率，以提高了光伏模塊的效率。該 可選的間隔取決于許多因素，包括光伏電池的大小。該間隔還提高了 對光伏模塊14的冷卻，例如通過減少從光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)42到光伏模塊 14的熱傳遞(例如，通過傳導(dǎo))。在所示的實施例中，支撐光伏模塊 H的該散熱器或熱傳導(dǎo)元件24可以與該光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)42的外部結(jié)構(gòu) 15和光引導(dǎo)或聚集系統(tǒng)12分離開。由此，可以將支撐光伏模塊14的散 熱器或熱傳導(dǎo)元件24直接安裝到屋頂結(jié)構(gòu)18上，隨后獨立安裝具有光 引導(dǎo)或聚集系統(tǒng)12的外部結(jié)構(gòu)15。圖8示出了光伏屋頂建筑或屋頂系統(tǒng)10的另外的實施例，其具有光 伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)44，其中，與圖1-7的實施例相比，該光伏模塊14和光引 導(dǎo)或聚集系統(tǒng)12設(shè)置在從屋脊向下到屋頂結(jié)構(gòu)16和18之上之間的更大 表面區(qū)域和尺度上。由于該更大的表面區(qū)域，光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)44能夠收集光線并且產(chǎn)生比圖l-7的實施例更大的電流。例如，所示的光伏屋 脊蓋結(jié)構(gòu)44包括外部擴展部分46，以提供超出中央部分48的額外的表 面區(qū)域，其中，這兩部分46和48都覆蓋屋脊通風(fēng)孔19和光伏模塊14。 在所.示實施例中，光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)44在屋頂結(jié)構(gòu)16的每一側(cè)包括兩排 光伏模塊14,該光伏模塊14以基本平行偏移的關(guān)系處于該光引導(dǎo)或聚 集系統(tǒng)12之下。還通過電線50將這些光伏模塊14電耦合。其它的實施 例可以具有更大數(shù)量的光伏模塊14或光伏模塊14的更大表面區(qū)域。例 如，如果光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)44通常產(chǎn)生大約200W/m2 (瓦/平方米)，那 么10平方米的表面區(qū)域?qū)a(chǎn)生大約2000瓦特。如杲需要更大的功率(例如，3000瓦)，則可以增加該表面區(qū)域(例如，15平方米).圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的 一 些實施例制造光伏屋頂系統(tǒng)或建筑的 示例方法60。該方法60包括提供屋脊蓋結(jié)構(gòu)，其適合于覆蓋屋頂結(jié)構(gòu) 的屋脊(框62)。該方法60還包括提供至少一個光伏電池，該光伏電 池位于該屋脊蓋的下面(和可選地安裝至該屋脊蓋)(框64)。該方 法60還可選地包括提供熱傳導(dǎo)元件或散熱器，該熱傳導(dǎo)元件或散熱器 聯(lián)接到各光伏電池(框66)。該方法60還包括在屋脊蓋內(nèi)提供冷卻通 道或通風(fēng)通道(框68)。最后，該方法60包括提供引線至各光伏電池 70,以便經(jīng)由屋脊開口或通風(fēng)孔電連接至屋頂系統(tǒng)或建筑內(nèi)的電路。圖10示出了在預(yù)先存在的屋頂結(jié)構(gòu)或建筑上安裝光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu) 的方法80。該方法80包括改型(retrofitting)(框82)，其包括移除 預(yù)先存在的屋脊蓋并且在屋頂結(jié)構(gòu)中形成一個或多個開口。該方法80 還包括在沿屋頂結(jié)構(gòu)的屋脊的多個光伏電池上安裝屋脊蓋(框84)。 該方法80還包括布置電引線，該電引線從各光伏電池開始穿過沿屋頂 結(jié)構(gòu)的屋脊的開口 (框86)。在本發(fā)明的某些實施例中，光伏屋脊蓋 適合于在安裝了常規(guī)屋頂?shù)拇u瓦或木瓦之后進(jìn)行安裝。該光伏屋脊蓋 的安裝可以作為在屋頂安裝中的結(jié)束步驟或者接近結(jié)束的步驟。這里僅說明和描述了本發(fā)明的某些特征，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以進(jìn) 行許多修改和變化。因此，可以理解所附權(quán)利要求書意在覆蓋落在本 發(fā)明精神內(nèi)的所有這些修改和變化。
權(quán)利要求
1、一種光伏屋頂系統(tǒng)，包括屋脊蓋，該屋脊蓋適合于覆蓋屋頂結(jié)構(gòu)的屋脊；以及設(shè)置在該屋脊蓋內(nèi)的至少一個光伏電池。
2、 如權(quán)利要求l所述的光伏屋頂系統(tǒng)，其中，該屋脊蓋包括光引 導(dǎo)或聚集部件，該光引導(dǎo)或聚集部件構(gòu)造成引導(dǎo)或聚集太陽能到該至 少一個光^犬電池。
3、 如權(quán)利要求l所述的光伏屋頂系統(tǒng)，其中，該至少一個光伏電 池包括多個光伏電池，該多個光伏電池布置在該屋脊蓋的相對兩側(cè)之 下。
4、 如權(quán)利要求l所述的光伏屋頂系統(tǒng)，其中，該屋脊蓋包括窗口， 該窗口具有設(shè)置在該至少一個光伏電池之上的光引導(dǎo)或聚集部件。
5、 如權(quán)利要求4所述的光伏屋頂系統(tǒng)，其中，該窗口包括聚碳酸 酯或玻璃。
6、 如權(quán)利要求l所述的光伏屋頂系統(tǒng)，其中，該屋脊蓋包括聚氯 乙烯或聚碳酸酯。
7、 如權(quán)利要求l所述的光伏屋頂系統(tǒng)，其中，該至少一個光伏電 池粘著地聯(lián)接至透明或半透明的襯底。
8、 如權(quán)利要求l所述的光伏屋頂系統(tǒng)，其中，該屋脊蓋和該至少 一個光伏電池集成到一屋脊蓋組件中。
9、 如權(quán)利要求8所述的光伏屋頂系統(tǒng)，其中，該屋脊蓋組件包括 多個模塊部分，每個模塊部分包括一個或多個光伏電池。
10、 如權(quán)利要求l所述的光伏屋頂系統(tǒng)，包括聯(lián)接至該至少一個光 伏電池的散熱器。
11、 如權(quán)利要求l所述的光伏屋頂系統(tǒng)，包括通風(fēng)通道，其設(shè)置在 該至少一個光〗犬電〖也的前面、或后面、或前面和后面。
12、 如權(quán)利要求l所述的光伏屋頂系統(tǒng)，包括用于在該至少一個光 伏電池的表面上提供對流空氣流的裝置。
13、 如權(quán)利要求l所述的光伏屋頂系統(tǒng)，包括電線，該電線聯(lián)接至 該光伏電池并且通向屋脊開口 。
14、 一種組件，包括 屋頂屋脊底座，其具有至少一個光伏電池；屋脊開口 ，其適合于使配線從該至少一個光伏電池通向一屋頂結(jié)構(gòu)。
15、 如權(quán)利要求14所述的組件，包括屋脊蓋，其設(shè)置在屋頂屋脊 底座和該屋脊開口之上。
16、 如權(quán)利要求15所述的組件，其中，該屋頂屋脊底座包括多個 光伏電池，該多個光伏電池布置在該屋脊蓋內(nèi)并且沿著該屋頂結(jié)構(gòu)的 斜面向下傾斜。
17、 如權(quán)利要求15所述的組件，其中，該至少一個光伏電池安裝 至該屋脊蓋的光引導(dǎo)或聚集部件。
18、 如權(quán)利要求15所述的組件，其中，該至少一個光伏電池從該 屋脊蓋的光導(dǎo)引或聚集部件偏移開。
19、 一種方法，包括提供屋脊蓋，該屋脊蓋適合于覆蓋屋頂結(jié)構(gòu)的屋脊；以及 在該屋脊蓋下面提供至少一個光伏電池。
20、 如權(quán)利要求19所述的方法，其中，提供該屋脊蓋包括使得 該屋脊蓋的角度與該屋脊附近的屋頂結(jié)構(gòu)的角度基本上匹配。
21、 如權(quán)利要求19所述的方法，包括將該屋脊蓋和該至少一個光 伏電池集成至一屋脊蓋組件，該屋脊蓋組件適合于安裝在該屋頂結(jié)構(gòu) 的屋脊之上。
22、 如權(quán)利要求19所述的方法，包括向該至少一個光伏電池提供 引線，其中，該引線適合于沿該屋脊中的開口進(jìn)入該屋頂結(jié)構(gòu)。
全文摘要
提供了一種光伏屋頂系統(tǒng)以及一種安裝光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)的方法。該光伏屋頂系統(tǒng)包括屋脊蓋，其用于覆蓋屋頂結(jié)構(gòu)的屋脊。該系統(tǒng)還包括至少一個光伏電池，其設(shè)置在屋脊蓋內(nèi)。安裝光伏屋脊蓋結(jié)構(gòu)的方法包括在沿屋頂結(jié)構(gòu)的屋脊在多個光伏電池上安裝屋脊蓋。該方法還包括布置電引線從每個光伏電池開始穿過沿屋頂結(jié)構(gòu)的屋脊的一個或多個開口。
文檔編號F24J2/04GK101278408SQ200680035961
公開日2008年10月1日 申請日期2006年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者A·E·伊奇, C·S·科爾曼, D·S·法夸爾, N·A·約翰遜 申請人:通用電氣公司