光伏模块和安装系统的制作方法

光伏模块和安装系统的制作方法【专利摘要】一种光伏模块，其包括用于固定光伏电池的支撑元件。所述支撑元件包括通过所述支撑元件的至少一部分延伸的多个孔。一种安装系统，其包括用于将所述光伏模块连接到电力输送系统的汇流条。【专利说明】光伏模块和安装系统[0001]交叉引用[0002]本申请要求2011年I月10日提交的美国临时专利申请号61/460，830和2011年7月15日提交的美国临时专利申请号61/508，596的权益，所述申请通过引用全部并入本文。[0003]发明背景[0004]至少某些当前的光伏(PV)模块利用了用低铁钢化玻璃顶板、TPE(Tedlar?,聚酯，EVA)背板、挤出铝框架和带有连接到相邻模块的电缆的接线盒包封的晶体硅电池。尽管这种模块构造是硅电池的工业标准，但对于薄膜太阳能电池来说，成本最低的模块设计是带有一个或多个接线盒及电缆的无框玻璃-玻璃包封。这种设计由FirstSolar为它们的CdTe薄膜太阳能模块开创，并且已被一些薄膜铜铟镓二硒(CIGS)和无定形硅太阳能电池的制造商采用。玻璃-玻璃结构提供了取消铝框所需的刚性，同时钠钙玻璃背板与含有Tedlar?的柔性背板相比是成本较低的部件。玻璃-玻璃无框包封的显著缺点是所添加的额外玻璃面板的重量。因此，较廉价的玻璃-玻璃模块比相等重量的有框玻璃-TPE模块小。对于给定尺寸的完整系统来说，较小的模块需要更多的安装硬件和额外的安装劳动。此外，较大模块的几何形状提供了较低的由无活性的周边密封引起的孔隙面积损失百分率，并且接线盒的成本由较多的发电量分摊。[0005]由于硅电池可能是易碎的，并且在断裂之前可能经受非常小的挠曲，因此模块一般提供在带有挤出的铝通道的框架中以帮助提供经受风负荷和其他环境和操作问题所需的结构完整性。然而，这样的框架可能是笨重的，从材料观点和加工观点两方面都引起制造成本增加以及与运输具有框架的PV模块到预定位置相关的成本增加。[0006]发明概沭[0007]本发明认识到对改进的光伏(PV)模块的需求，包括被构造成除帮助降低或最小化与储存、运输和安装PV模块相关的成本以外，帮助降低或最小化材料和加工成本的PV模块。[0008]本发明提供了比目前的PV模块重量轻且为刚性的PV模块。在某些实施方式中，除降低或最小化与储存、运输和安装PV模块相关的成本之外，描述的PV模块帮助降低或最小化与PV模块制造相关的加工成本。本发明提供的PV模块可以以较大的轻量模块形式实现玻璃-玻璃无框模块的经济性。[0009]在某些实施方式中，PV模块提供了帮助降低材料和制造成本的接线盒、电缆组件和汇流条(bassbar)，同时也简化安装并降低与将模块互连以形成PV阵列相关的成本。在某些情况下，在一些当前PV中存在的复杂的接线盒可以用本文提供的汇流条代替，这可以使与PV模块安装相关的更大部分的劳动从现场转移到工厂。[0010]本发明的一个方面提供了一种PV模块，其包含a)光学透明材料层；b)与所述光学透明材料层相邻的光伏电池，所述光伏电池被配置成在暴露于光时产生电；c)与所述光伏电池相邻的介电层；d)与所述介电层相邻的金属箔，所述金属箔用于提供湿汽屏障；e)与所述金属箔相邻的支撑元件；f)所述光学透明材料层与所述金属箔之间的边封；以及g)与所述光伏电池电连通的电连接元件，所述电连接元件用于将所述光伏电池与电汇流条电偶合。在一种实施方式中，所述支撑元件包含采取蜂窝构型的通孔。在另一种实施方式中，所述电连接元件包含用于与可移除汇流条结合元件匹配的电源插脚(prong)。在另一种实施方式中，所述光伏电池是薄膜光伏电池。在另一种实施方式中，所述光伏电池包含铜铟镓二硒。在另一种实施方式中，所述介电层包括聚对苯二甲酸乙二醇酯。在另一种实施方式中，所述金属箔包括铝。在另一种实施方式中，所述支撑元件由聚合材料形成。在另一种实施方式中，所述聚合材料是聚苯乙烯。在另一种实施方式中，所述支撑元件是由聚苯乙烯模制的聚苯乙烯蜂窝结构。在另一种实施方式中，所述支撑元件包括带有对流热通风孔的薄背板。在另一种实施方式中，所述电连接元件被布置成与所述支撑元件的边缘相邻。在另一种实施方式中，所述电连接元件具有阴性构造(femaleconfiguration)。在另一种实施方式中，所述电连接元件具有阳性构造(maleconfiguration)。在另一种实施方式中，所述光学透明材料层由钢化玻璃形成。在另一种实施方式中，所述钢化玻璃具有低的铁含量。在另一种实施方式中，所述光学透明材料层由透明柔性防潮板形成。[0011]本发明的另一方面提供了一种光伏模块，其包含:PV电池，其具有用于在所述PV电池暴露于光时产生电的活性材料(或吸收剂)；以及与所述PV电池相邻的支撑元件，所述支撑元件用于为所述PV电池提供结构支撑，所述支撑元件具有通过所述支撑元件延伸的多个孔，所述多个孔中的单个孔由具有至少一个侧面的壁限定。在一种实施方式中，所述支撑元件由聚合材料形成。在另一种实施方式中，所述多个孔采取蜂窝构型。在另一种实施方式中，所述活性材料包括CdTe、铜铟镓二硒、铜锌锡硫、铜锌锡硒或无定形硅。在另一种实施方式中，所述支撑元件包含具有所述多个孔的支撑结构以及与所述支撑结构相邻并远离所述PV电池布置的板，其中所述支撑结构的多个孔各具有宽度(W)。在另一种实施方式中，所述板具有与所述支撑结构的所述多个孔对齐的孔，所述板的多个孔中的单个孔具有直径(D),其中D小于W。在另一种实施方式中,所述壁具有至少三个侧面。在另一种实施方式中，所述壁具有至少四个侧面。在另一种实施方式中，所述壁具有至少五个侧面。在另一种实施方式中，所述壁具有至少六个侧面。在另一种实施方式中，所述支撑元件包括环绕所述PV电池的隆起部(ridge),所述PV电池的光接收表面位于所述隆起部下方。[0012]本发明的另一方面提供了一种光伏模块，其包含:PV电池，其具有用于在所述PV电池暴露于光时产生电的活性材料；以及与所述PV电池相邻的支撑元件，所述支撑元件具有通过所述支撑元件的至少一部分并沿着与平行于所述PV电池的平面大体正交的方向延伸的多个孔。在某些情况下，孔延伸通过所述支撑元件的至少50%、70%、80%、90%、95%或99%。[0013]本发明的另一方面提供了一种光伏模块，其包含:PV电池，其具有用于在所述PV电池暴露于光时产生电的活性材料；以及与所述PV电池相邻的支撑元件，所述支撑元件具有通过所述支撑元件的至少一部分延伸的多个孔。所述PV模块具有约10千克(Kg)至30Kg之间的重量、约I米(m)至3m之间的长度和约100瓦(W)至300W之间的功率输出。在一种实施方式中，所述PV模块具有约20Kg至22Kg之间的重量。在另一种实施方式中，所述PV模块具有约1.6m至2.2m之间的长度。在另一种实施方式中，所述PV模块具有约160W至240W之间的功率输出。在另一种实施方式中，所述PV模块具有约Im的宽度。在另一种实施方式中，所述多个孔各自由具有一个或多个壁的外壳限定，并且其中所述支撑元件具有每平方英尺约40至160个外壳。在另一种实施方式中，所述支撑元件具有每平方英尺约60至120个支撑小室(supportcell)。在另一种实施方式中，所述支撑元件具有每平方英尺约70至100个支撑小室。[0014]本发明的另一方面提供了一种轻量PV模块，其包含邻近支撑元件固定的PV电池，所述支撑元件具有通过所述支撑元件的至少一部分延伸的一个或多个孔，所述轻量PV模块具有约20千克(Kg)至22Kg之间的重量、约1.6米(m)至2.2m之间的长度和约160W至240W之间的功率输出。在一种实施方式中，所述一个或多个孔的单个孔由所述支撑元件的支撑小室的外壳限定，其中所述支撑元件具有每平方英尺约40至160个支撑小室。[0015]本发明的另一方面提供了一种PV模块，其包含邻近支撑元件固定的PV电池，所述支撑元件具有多个支撑小室，所述多个支撑小室的每个支撑小室具有限定了通过所述支撑元件的至少一部分延伸的孔的外壳，所述支撑元件具有每平方英尺约40至160个支撑小室。在一种实施方式中，所述孔延伸通过基本上整个支撑元件。所述孔可以沿着与所述支撑兀件的相对顶表面和底表面正交的方向延伸，所述顶表面与所述PV电池相邻。在另一种实施方式中，所述支撑元件具有每平方英尺约60至120个之间的支撑小室。在另一种实施方式中，所述支撑元件具有每平方英尺约70至100个之间的支撑小室。在另一种实施方式中，所述孔延伸通过基本上整个支撑元件。在另一种实施方式中，所述PV模块具有约IOKg至30Kg之间的重量。在另一种实施方式中，所述PV模块具有约20Kg至22Kg之间的重量。在另一种实施方式中，所述PV模块具有约Im至3m之间的长度。在另一种实施方式中，所述PV模块具有约1.6m至2.2m之间的长度。在另一种实施方式中，所述PV模块具有约100W至300W之间的功率输出。在另一种实施方式中，所述PV模块具有约160W至240W之间的功率输出。[0016]本发明的另一方面提供了一种光伏模块组堆，其包含多个PV模块，所述多个PV模块中的单个PV模块单独或组合地如上所述。所述多个PV模块的相邻PV模块借助于所述PV模块的支撑元件中形成的隆起部彼此紧靠固定，所述隆起部环绕所述PV模块的PV电池。隆起部可以与单个PV模块的支撑元件是一体的(或单块的)。[0017]本发明的另一方面提供了一种PV安装系统，其包含:a)开放的底部安装通道(mountingchannel)；b)封闭的顶部安装通道,其具有至少一个电插头连接；c)用于固定PV模块的固定元件；和d)用于所述安装通道的支撑结构。[0018]本发明的另一方面提供了一种光伏阵列，其包含:安装框架；紧靠所述安装框架固定的汇流条，所述汇流条用于配电；以及紧靠所述安装框架固定并与所述汇流条电偶合的多个PV模块，所述多个PV模块的单个PV模块具有为所述单个PV模块的PV电池提供结构支撑的支撑元件，所述支撑元件具有通过所述支撑元件延伸的多个孔。在一种实施方式中，所述安装框架包含第一和第二支撑元件以及布置在所述第一和第二支撑元件之间的第三支撑元件，其中所述汇流条紧靠所述第三支撑元件固定。在另一种实施方式中，所述第一、第二和第三支撑元件具有圆形横截面。在另一种实施方式中，所述单个PV模块以即插即用配置与所述汇流条电偶合。在另一种实施方式中，所述多个PV模块在与所述汇流条的电插座偶合的电结合元件的帮助下各自与所述汇流条电偶合。[0019]本发明的另一方面提供了一种用于运输光伏模块的方法，所述方法包括:将多个PV模块堆叠以形成PV模块组堆，所述PV模块组堆的各个PV模块单独或组合地如上所述，以及将所述PV模块组堆运输到目标地点。所述PV模块组堆可以借助于运输工具例如汽车、卡车、飞机或轮船运输。[0020]本发明的另一方面提供了一种用于安装PV模块的方法，所述方法包括将如上所述的PV模块单独或组合地紧靠安装框架固定。[0021]本发明的另一方面提供了一种用于制造光伏模块的方法，所述方法包括:将PV电池固定于支撑元件上，所述支撑元件用于为所述PV电池提供结构支撑，所述支撑元件具有通过所述支撑元件延伸的多个孔，所述多个孔中的单个孔由具有至少一个侧面的壁限定。在一种实施方式中，所述多个孔采取蜂窝构型。在另一种实施方式中，所述PV电池包含具有CdTe、铜铟镓二硒、铜锌锡硫、铜锌锡硒或无定形硅的活性材料。在另一种实施方式中，所述支撑元件包含具有所述多个孔的支撑结构，以及与所述支撑结构相邻并远离所述PV电池布置的板，其中所述支撑结构的所述多个孔各具有宽度(W)。在另一种实施方式中，所述板具有多个孔，其中所述板的所述多个孔的单个孔与所述支撑结构的所述多个孔的单个孔对齐，其中所述板的所述多个孔的单个孔具有直径(D)，并且其中D小于宽度(W)。在另一种实施方式中，所述壁具有至少三个侧面。在另一种实施方式中，所述壁具有至少四个侧面。在另一种实施方式中，所述壁具有至少五个侧面。在另一种实施方式中，所述壁具有至少六个侧面。[0022]本发明的另一方面提供了一种轻量集成式屋顶安装系统，其取消了常规的安装结构和屋顶穿透硬件。[0023]本发明的另一方面提供了一种即插即用或咬接式PV模块，其被配置成与目前的PV模块相比以较少的劳动和费用安装。在某些情形中，形成的PV模块没有接线盒，而是借助于其中提供的汇流条与配电系统电偶合。[0024]本发明的另一方面提供了可堆叠的PV模块。PV模块可以包括支撑元件以便能够堆叠所述PV模块而在所述PV模块之间不需要其他填充物或支撑材料。[0025]从下面的详细描述，本公开的其他方面和优点对本领域技术人员而言将变得显而易见，在所述详细描述中，仅仅显示并描述了本公开的示例性实施方式。正如将会认识到的，本公开能够执行其他的和不同的实施方式，并且它的几种细节可以以各种不同的显而易见的方式进行修改，所有这些都不背离本公开。因此，附图和描述在本质上应该被当作示例性的而非限制性的。[0026]参考文献的引入[0027]在本说明书中提到的所有公开出版物、专利和专利申请通过引用并入本文，其程度好像各单个的出版物、专利或专利申请被具体地且单独地指明通过引用并入。[0028]附图简沭[0029]本发明的新特征被具体地在随附的权利要求书中给出。通过参考下面说明了其中利用本发明的原理的示例性实施方式的详细描述以及附图或图形(本文中也称为“图”或“附图“)，将会获得对本发明的特征和优点的更好的理解。在所述附图中:[0030]图1示意性地说明了根据本发明实施方式的PV模块；[0031]图2是根据本发明实施方式的具有六边形支撑元件的PV模块的示意顶视图；[0032]图3示意性地说明了根据本发明实施方式的支撑元件；[0033]图4-6示意性地说明了图3的支撑元件的放大部分；[0034]图7示意性地说明了根据本发明的实施方式的电结合元件；[0035]图8示意性地说明了根据本发明的实施方式的安装框架；[0036]图9示意性地说明了根据本发明的实施方式的具有安装在图8的安装框架上的PV模块的PV阵列；[0037]图10是根据本发明实施方式的图9的安装框架的一部分的放大图；[0038]图11示意性地说明了根据本发明实施方式的与图9和10的PV阵列一起使用的汇流条；[0039]图12示意性地说明了根据本发明的实施方式的图9-11的所选PV模块的底面；[0040]图13A和13B示意性地说明了根据本发明的实施方式的安装和电连接系统；[0041]图14示意性地说明了根据本发明的实施方式的安装在水平支撑元件上的多个汇流条。下图是上图的加框部分的放大视图；[0042]图15示意性地说明了根据本发明的实施方式的电结合元件；[0043]图16示意性地说明了根据本发明的实施方式的接头；[0044]图17显示了根据本发明的实施方式的具有PV模块的PV阵列；[0045]图18A-18C示意性地说明了根据本发明实施方式的图17的PV阵列的支撑元件和结合元件；[0046]图19A-19D示意性地说明了根据本发明实施方式的图18A-18C的结合元件；[0047]图20示意性地说明了根据本发明的实施方式的用于PV模块的安装框架；[0048]图21是根据本发明的实施方式的用于单排PV模块的安装系统的示意性截面侧视图；[0049]图22是根据本发明实施方式的图21的安装系统的封闭顶部通道区域的示意性侧视图；[0050]图23是根据本发明的实施方式的顶部安装通道和模块插头连接的放大截面视图；[0051]图24是根据本发明的实施方式的双模块安装系统的示意性侧视图；[0052]图25是根据本发明的实施方式的安装通道和模块插头连接的示意性截面侧视图；[0053]图26示意性地说明了根据本发明的实施方式的用于住宅屋顶安装的PV模块；[0054]图27是根据本发明的实施方式的安装在屋顶上的PV模块的示意性侧视图；和[0055]图28是根据本发明的实施方式的安装在屋顶结构上的PV模块的示意性侧视图。[0056]发明详沭[0057]尽管在本文中示出并描述了本发明的各种实施方式，但对于本领域技术人员来说，显然这样的实施方式仅仅是作为实例提供。对于本领域技术人员来说，可以进行大量修改、变化和替换而不背离本发明。应该理解，本文描述的本发明实施方式的各种替代方式可用于实施本发明。[0058]当在本文中使用时，术语“光伏电池”或“太阳能电池”是指具有通过光伏(PV)效应将光能转变成电能的活性材料(或吸收剂)的固态电气装置。[0059]当在本文中使用时，术语“光伏模块”或“太阳能模块”是指一个或多个PV电池的组装阵列。PV模块(在本文中也称为“模块”)可用作产生和供应电的更大光伏系统的组件，例如在商业和住宅应用中。PV模块可以包括具有一个或多个PV电池的支撑结构。在某些实施方式中，PV模块包括多个PV电池，其可以借助于互连装置相互连接，例如串联连接。PV阵列可以包括多个PV模块。[0060]某些实施方式提供了包括轻量支撑元件的光伏模块。这可以通过减少(如果不是最少化)用于构建支撑元件的材料来实现。这样的轻量构造可以有助于降低(如果不是最小化)将PV模块从制造或储存地点运输到安装地点的费用。某些实施方式提供了能够容易地堆叠而无需在PV模块之间用于防止PV电池损坏的附加填充材料(例如可以用于运输至少某些当前的PV模块的泡沫填充物)的PV模块。在某些情况下，这借助于在PV模块的支撑元件上的隆起部实现，所述隆起部在运输期间能够将PV模块的顶部部分紧靠上覆PV模块的底部部分固定。这可以使得至少2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、500、1000个或更多个PV模块能够同时运输。这样的特征，单独地或结合在一起，除了降低污染和甚至抵消全球变暖的影响(这是由于用于运输PV模块的燃料量相对于用于运输当前PV模块的燃料量被减少)外，还能够帮助降低(如果不是最小化)与运输PV模块相关的成本。[0061]在某些情形中，PV模块被构造成一个堆叠在另一个顶部而不需要附加的填充物或支撑材料，这可以进一步帮助降低运输成本。这可以使PV模块能够被包装成组堆并储存或运输到目标地点，包括用于销售、储存、安装或分配的地点，例如场地、屋顶、车辆或仓库。[0062]某些实施方式提供了被构造成用于组装成具有多个模块的阵列的PV模块。PV模块包括能够使PV模块与配电系统电偶合的电汇流条，以及能够将PV模块安装到安装在预定区域(例如屋顶)上的支撑结构上的结合元件。[0063]本发明提供的光伏模块可以包括薄膜PV(太阳能)电池。薄膜太阳能电池可以在柔性衬底上形成，并且可以使用比用于硅电池的更广泛的模块设计。取决于例如用于形成薄膜模块的薄膜沉积方法(例如化学气相沉积、原子层沉积、分子束外延、溅射)，薄膜模块可以以多种形式产生。薄膜太阳能电池可以包括具有CdTe、铜铟镓二硒(CIGS)、铜锌锡硫(CZTS)、铜锌锡硒(CZTSe)或无定形硅PV活性材料的活性材料(或“吸收剂”)，活性材料被配置成在暴露于光(hv)时产生电。[0064]在某些实施方式中，沉积在玻璃衬底上的薄膜PV电池可以使用热塑性胶粘剂或其他紧固元件例如机械紧固件，与层压在薄膜结构上的第二玻璃顶板整体集成。特别地，沉积在玻璃衬底上的CIGS薄膜电池使用玻璃-玻璃形式。然而，沉积在薄的柔性衬底例如金属箔上的薄膜太阳能电池可以通过较低成本的卷到卷(roll-to-roll)方法来制造，并且它们可以使用除玻璃之外的背板。例如，用于硅电池的热塑性弹性体(TPE)背板可以作为用于薄膜模块的TAPE背板来产生，其中“A”表示添加铝箔薄板，其可以起到用于湿敏薄膜PV(或太阳能)电池的湿汽屏障的作用。[0065]光伏模块[0066]本发明的一个方面提供了一种光伏(PV)模块，其包含光学透明材料层、与光学透明材料层相邻的光伏(PV)电池、与光伏电池相邻的介电层、与介电层相邻的用于提供湿汽屏障的金属箔、与金属箔相邻的支撑元件以及与光伏电池电连通的电连接元件，所述电连接元件用于将光伏电池与电汇流条电偶合。在某些情况下，PV模块包括光学透明材料层与金属箔之间的边封。光学透明材料层可以对太阳辐射(hv)是透明或部分透明(半透明)的。[0067]PV电池可以是薄膜PV电池，其借助于各种薄膜沉积方法例如原子层沉积(ALD)、化学气相沉积(CVD)、分子束外延(MBE)、物理气相沉积(例如溅射)或等离子体增强气相沉积如等离子体增强ALD或等离子体增强CVD形成。在某些情况下，PV电池可以具有由CdTeXIGS,CZTSXZTSe或无定形硅形成的薄膜。薄膜太阳能电池可以具有厚度在约50纳米(nm)至5微米(μm)之间或IOOnm至2微米或500nm至I微米之间的活性层(或吸收剂)。[0068]在一种实施方式中，PV模块包括与支撑元件相邻的PV电池，所述支撑元件具有带有多个孔的支撑结构。所述多个孔可以以预定方式分布以形成孔的图案，例如采取蜂窝构型的孔的图案。在某些情况下，所述多个孔的单个孔由外壳限定。外壳可以具有1、2、3、4、5、6、7、8、9、10个或更多个壁。在示例性实施方式中，外壳具有6个壁，在这种情况下外壳是六边形。这样的支撑结构使支撑元件能够提供经受风负荷和其他环境和操作问题所需的最低结构完整性，同时有助于最小化材料费用和重量。重量的降低可以帮助降低(如果不是最小化)与制造、运输、安装和/或维护PV模块相关的成本，从而帮助减少污染并抵消全球变暖的效应。[0069]在某些情形中，所述多个孔的单个孔至少部分地延伸通过支撑结构。在其他情形中，单个孔完全延伸通过支撑结构。[0070]在某些实施方式中，对于宽度为约0.5米(m)至3m或0.7m至1.5m或约Im和长度为约Im至3m或1.6m至2.2m的PV模块来说，本文提供的PV模块具有约10千克(Kg)至30Kg或20Kg至22Kg的重量。在某些实施方式中，本文提供的PV模块具有约100瓦(W)至300W或160W至240W的功率输出。[0071]某些实施方式提供了包含具有活性材料的PV电池以及与所述PV电池相邻的支撑元件的光伏模块，所述活性材料用于在所述PV电池暴露于光时产生电。支撑元件具有通过支撑元件的至少一部分并沿着与平行于PV电池的平面总体正交的方向延伸的多个孔。在某些情况下，孔延伸通过支撑元件的至少I%、10%、20%、30%、40%、50%、70%、80%、90%、95%或99%。[0072]现在将参考附图，在整个附图中类似的数字指称类似的部件。应该认识到，附图及其中的结构不一定是按比例绘制的。[0073]图1示意性地说明了根据本发明的实施方式的光伏(PV)模块。图1的模块包括光学透明材料层1，例如低铁钢化玻璃。光学透明材料层I被构造成允许光(hv)进入模块。在一个实例中，光学透明材料层I包括厚度在约Imm至5mm、或2mm至4mm之间的钢化玻璃。在某些情形中，钢化玻璃是低铁钢化玻璃。在一个实例中，光学透明材料层I具有约3.2mm的厚度。模块还包括胶粘层2和光伏(PV)电池层3。PV电池层3包括多个PV电池，其各自可以包含CdTe、CIGS、CZTS,CZTSe或无定形硅PV活性材料(或吸收剂)。然而，在某些情况下，PV电池层3可以包括单一PV电池。胶粘层2用于将PV电池3粘附于光学透明材料层I。胶粘层2可以包括乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)。模块还包括胶粘层4，其可以由与胶粘层2相同的材料形成。胶粘层4将所述PV电池3固定于介电层5，所述介电层被布置成与防潮金属箔6相邻。介电层5可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)形成，和金属箔层6可以由铝形成，在某些情况下具有与TAPE类似的组成。或者，可以使用沉积在薄衬底上的具有湿汽屏障性质的介电薄膜来代替介电层5和金属箔层6。[0074]继续参考图1，模块包括与具有层1-6的组堆相邻布置的支撑元件。在某些情况下，支撑元件具有采取蜂窝构型的多个通孔。各单个孔为六边形形状——也就是说，单个孔由具有6个侧面的外壳限定。支撑元件可以由聚合材料、碳纤维材料或复合材料形成。[0075]在图1的说明性实施方式中，胶粘层7将内板8a连结到层1-6上，并且六边形(蜂窝)支撑结构8通过扩散焊接连结到内板8a上。这样的构造可以代替常用的TAPE组堆中的相对昂贵的“T”(Tedlar?)构造。在某些情况下，支撑元件8可以在胶粘剂或者一种或多种机械紧固件例如螺丝、稳固件(stable)或夹具的帮助下连结到内板8a上。[0076]在一种实施方式中，内板8a是厚度为tl的内板，且支撑结构8具有厚度t2、高度h和特征性小室宽度(W)的网板(web)。支撑结构8和内板8a可以在例如注塑成型方法的帮助下由聚合材料形成。在一个实例中，支撑结构8和内板8a由从经济的聚合物材料例如聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯(PVC)或耐紫外(UV)辐射的材料制成的注塑成型部件形成。这可以消除对利用焊接来接合8a和8的需要。[0077]支撑结构8包含具有各种形状和配置例如堆积密度(packingdensity)的通孔。在一个实例中，通孔采取蜂窝构型，其中各单个孔具有6个壁。孔可以具有其他几何形状，例如圆形、三角形、正方形、矩形、五边形、七边形或八边形。通孔可以以密堆积六方(hep)构型堆积，尽管也可以使用其他堆积配置例如面心立方(fee)配置。[0078]参数“tl”、“t2”、“h”和“W”可以根据聚合物材料的强度进行调整以给出与它所代替的玻璃板近似相同的刚度。也可以使得刚度重复常规的铝框模块的刚度，其可能与玻璃的情形没有差别。网板厚度“t2”不需要与内板厚度“tl”相同，尽管它们可以相同。这些厚度“tl”和“t2”可以在约0.01英寸至I英寸、或0.02英寸至0.1英寸之间。小室宽度“W”可以在约0.1英寸至2英寸、或0.5英寸至1.5英寸之间，并且网板高度“h”可以在约0.1英寸至2英寸、或0.5英寸至1.5英寸之间。在某些情况下，刚度可以与材料板的厚度的立方成正比，并且可用的厚度倾向于落在相当窄的范围内。为了获得额外附加的刚度而不添加显著的重量，可以将厚度类似于“tl”和“t2”的附加板Sb连结到背面。该外板可以具有在六边形图案的中心的直径为“D”的开口(即圆孔)，以允许在日光暴露期间模块的对流热散失。板8b可以由聚合材料或金属材料例如铝形成。[0079]在模块的制造中，将各种材料的板连同边封9堆叠在一起，并在升高的温度下，在某些情况下在真空或惰性环境(例如N2、Ar或He)中，将材料结合在一起。在某些情况下，PV电池3由边封9侧面约束。边封9可以是紧靠层2-5固定的独立部件。或者，边封9可以作为内板8a或支撑结构8的部分形成。[0080]支撑结构8可以在模具中形成，并且也可以局部地改变用于形成支撑结构8的模具、模板或面板的厚度参数。例如，可以改变支撑结构8的任一维度、甚至包括网板高度“h”，以实现在某些位置处的局部强化。在某些情况下，可以在其中可能遇到较高应力的模块安装区域中改变“h”。可以使得这些区域更强固而同时可以使低应力区域变薄，从而对于给定重量的材料使总体刚度最大化而同时提高选定区域处的强度。在某些情况下，内板8a的厚度“tl”对支撑结构8的刚度贡献很小，因为负荷最终将通过足够强的连结而转移到玻璃上。在这样的情况下，薄内板8a可以帮助获得可靠的连结。可以使内板8a变薄以减轻重量。在某些实施方式中，如果在支撑结构8的小室壁与层6之间可以形成足够的连结，则可以排除内板8a。[0081]支撑结构8以及(如果使用的话)内板8a和外板Sb之一或两者可以限定图1的PV模块的支撑元件。在某些实施方式中，内板8a和外板8b之一或两者与支撑结构8成为整体。在某些情况下，内板8a、支撑结构8和外板Sb被形成为单一部件。在其他情况下，内板8a和支撑结构8形成为单一部件，并且将外板Sb例如利用焊接紧靠支撑结构8固定。在其他情况下，支撑结构8和外板Sb被形成为单一部件，并且将内板8a例如利用焊接紧靠支撑结构8固定。这可以在其中支撑结构8的边缘未连结于层6以及它们可以连结到与内板8a类似的结构或材料上的情形中使用。支撑结构8与层6之间的连结可以扩展到模块的整个区域以获得更好的总体强度。[0082]在某些情况下，支撑元件包括延伸通过支撑结构8的至少一部分并且在某些情况下延伸通过整个支撑元件的孔。孔可以由外壳(例如在六边形构型中具有6个壁的外壳)限定。外壳包括在支撑结构8中。具有延伸通过支撑结构8的至少一部分的孔的外壳可以被称为“支撑小室”。支撑小室与能够提供流体流动(例如空气流动)的孔(例如板8b中的孔)流体连通以用于PV电池3的对流冷却。支撑元件(包括支撑结构8)的强度可以随支撑小室的几何结构(包括支撑小室的尺寸)变化。在某些情况下，支撑元件具有每平方英尺约40至160个支撑小室，或每平方英尺60至120个支撑小室，或每平方英尺70至100个支撑小室。该平方英尺数可以是相关于支撑元件的横截面。在一个实例中，支撑元件具有每平方英尺80个支撑小室。在某些情况下，支撑小室以并排方式分布。在某些实施方式中，支撑小室采取紧密堆积配置例如密堆积六方(hep)或面心立方(fee)配置。各单个支撑小室的高度可以小于或等于支撑结构8的高度(h)。[0083]支撑小室的数量密度可以与支撑小室的壁厚度或支撑结构8的高度(h)成反比。在一个实例中，降低支撑小室密度可能需要增加支撑结构8的高度或增加限定支撑小室的外壳的一个或多个壁的厚度。在某些情况下，对于由聚合材料形成的支撑结构来说，厚度为约I英寸至3英寸、或1.5英寸至2.0英寸。[0084]图2是PV模块的顶部部分的示意性后视图。PV模块具有特征性小室宽度(W)。图2的PV模块可以以具有六边形支撑元件的图1的PV模块为例进行说明。对于约1.25英寸的宽度来说，图2的PV模块可以具有如所示的约I米的模块宽度。这可以提供具有经受风负荷和其他环境和操作问题所需的结构完整性的PV模块(包括支撑元件)。在某些情况下，将宽度加倍可以将高度(h)增加约2~(I/3)(或约1.26)倍。对于I米乘1.6米的模块长度来说，总体模块尺寸可以与常规框架构造的硅模块大致相同，但是具有更低的成本以及某些情况下更轻的重量。PV模块的重量可以低于同等尺寸的玻璃-玻璃设计。[0085]继续参考图2，PV模块包括靠近模块顶部的一个或多个阴性插座10以提供与模块中的电池的电连接。插头被示出为适配在六边形结构的小室尺度之内，尽管其他插头构型也是可能的。插座可以跨越其中网板被移除(或者开始未模制)的区域，并且它们的形状不必是圆形的。在某些情况下，插头10可以具有阳性构造。[0086]图3示意性地显示了根据本发明的实施方式的用于支撑一个或多个PV电池(未示出)的支撑元件300。图4-6是图3的支撑元件300的部分的放大视图。支撑元件300包括孔301。在某些情况下，孔301可以被称为通孔。单个孔301由具有6个侧壁302的外壳限定。因此，孔是六边形的。在某些情况下，单个孔301以6个其他孔为界。这样的构型可以有助于最大化支撑元件300中孔的堆积密度。[0087]某些实施方式提供了由具有1、2、3、4、5、6、7、8、9、10个或更多个侧壁的外壳所限定的孔。在某些情况下，孔具有圆形、三角形、正方形、矩形、五边形、六边形、七边形、八边形或九边形横截面。外壳与延伸通过支撑元件300的至少一部分的孔可以被合称为“支撑小室”。支撑元件300包括多个支撑小室。[0088]支撑元件300可以包括板303，其可以与支撑元件是一体的或者单独地形成并例如在胶粘剂的帮助下紧固于支撑元件上。在图示的情形中，板303布置在孔301后方。板303可以与上面在图1的情形中讨论的板8b相似。板303包括与孔301对齐的孔。[0089]正如在上面图1和2的情形中所描述的，可以通过将一个或多个PV电池(未示出)邻近支撑元件300放置并将所述一个或多个PV电池紧固于支撑元件300上来构建PV模块。如果使用多个PV电池，PV电池可以串联地互连。然后可以如下所述将PV模块安装到安装框架上。支撑元件300的各种结构特征使PV模块能够安装到安装框架上并且与配电系统电偶合，所述配电系统可以包括储能系统。[0090]参考图3，支撑元件300包括用于接受电结合元件的槽304，所述电结合元件用于将由支撑元件300形成的PV模块与安装框架的电汇流条偶合。图7示出了安装在槽304中的电结合元件306。电结合元件306可以是可从槽304移除的，或者例如利用环氧树脂或机械紧固件(例如螺丝)不可移除地附接于支撑元件300上。在某些情形中，电结合元件306与支撑元件300是一体的(或单片的)(参见下文)。电结合元件306被配制成安装到作为配电系统的部分的汇流条插座上。支撑元件300还包括槽305，其提供用于将支撑元件300安装到安装框架上的结合元件。图6示出了槽305的放大视图。槽305包括腔305a和端口305b，其使结合元件(未示出)能够将支撑元件300固定到安装框架上。[0091]支撑元件300可以由聚合材料例如聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯(PVC)或耐紫外(UV)辐射的材料形成。支撑元件300可以通过例如注塑成型来形成。[0092]支撑元件300包括位于支撑元件300周边的隆起部307。当PV电池例如薄膜PV电池紧靠支撑元件固定时，隆起部环绕所述PV电池。当PV电池紧靠支撑元件300安装以形成PV模块时，PV电池容纳在由隆起部307限定的凹部中。PV电池的光接收表面在隆起部下方。隆起部307可以与支撑元件300是一体的(或单片的)。[0093]隆起部307可以使PV模块能够例如在运输和/或储存期间被堆叠。例如，当堆叠时，具有第一PV电池的第一PV模块的隆起部307与具有第二PV电池的相邻第二PV模块的支撑元件底侧的凹槽匹配。因此，第二PV模块不与第一PV电池的光接收表面发生接触，这可以有助于防止第二PV模块损伤第一PV电池。这可以有利地排除对在储存和/或运输期间保护PV电池的附加填充材料的需要，从而帮助容易地储存和/或运输PV模块。[0094]安装系统[0095]本发明的另一方面提供了用于PV模块的安装系统。某些实施方式提供了被配置成与本文提供的PV模块相匹配的安装系统。在某些情况下，安装系统包含与配电系统包括储能系统电偶合的，并用于在电连接元件的帮助下与PV模块电连通的汇流条。安装系统可以包括安装框架，其用于将本文提供的PV模块安装在目标地点，包括用于销售、储存、安装或分配的地点，例如场地、屋顶、车辆或仓库。[0096]图8示出了根据本发明的实施方式的安装框架800。安装框架800被配制成容纳或支撑多个PV模块。安装框架800包括两个外部水平支撑元件801和内部水平支撑元件802，以及与支撑元件801和802正交的支撑元件803。内部水平支撑元件802被构造成容纳电汇流条(本文也称为“汇流条”或“汇流排”)，所述电汇流条用于将PV模块的PV电池与配电系统电偶合。安装框架800还包括竖直支撑元件804，其用于将安装框架安装到表面上，例如屋顶或被设计用于安装的其他位置(例如地块)。将支撑元件801-803布置在第一平面上，并将支撑元件804布置在与第一平面相交的第二平面上。可以调整第一平面与第二平面之间的角Θ，以最大化PV电池或PV模块的性能(例如功率输出)。[0097]图示的水平支撑元件801和802具有圆形横截面。然而，在其他情形中，支撑元件801和802可以具有其他横截面，例如椭圆形、三角形、正方形、矩形、五边形、六边形、七边形、八边形或八边形。[0098]在某些实施方式中，支撑元件801-804由金属材料如铝或钢、或者碳纤维、聚合材料或复合材料如纤维玻璃形成。[0099]图9示出了根据本发明的实施方式的PV阵列，其具有安装在图8的安装框架800上的第一PV模块805、第二PV模块806和第三PV模块807。PV模块805-807包含支撑元件(参见例如图3)和PV电池(未示出)。PV模块805-807与紧靠内部水平支撑元件802固定(例如附接于其上)的汇流条808电偶合。图10是图9的安装框架800和PV模块805-807的一部分的放大图。[0100]在某些实施方式中，汇流条808使用户能够以即插即用(或咬接)方式将PV模块与汇流条808电偶合，这可以帮助简化PV模块的安装。在一个实例中，用户在最多约10分钟、5分钟、I分钟、30秒、10秒或更短的时间段内将PV模块安装到安装框架800上并将PV模块与汇流条808电偶合。[0101]参考图11，PV模块805-807各自利用电结合元件809与汇流条808电连通。图示了两个电结合兀件809,其用于将汇流条808与第一PV模块805和位于第一PV模块805下方并与第三PV模块807相邻的第四PV模块(未示出)电偶合。结合元件810将第一PV模块805安装到内部水平支撑元件802上。[0102]图12是第二PV模块806和第三PV模块807的底侧的示意透视图，示出了汇流条808和结合元件810。结合元件810被配置成环绕内部水平支撑元件802。[0103]图13A示意性地说明了具有汇流条808、电结合元件809和结合元件810的安装和电结合系统(在本文中合称为“结合系统”)。结合元件810包括螺纹部分810a和用于与螺丝部分匹配并将结合元件810紧靠内部水平支撑元件802固定的紧固件810b。结合系统被构造成将PV模块与安装框架800(包括安装框架800的配电系统)物理和电偶合。电结合元件809被配置成与PV模块(未示出)电偶合。各个电结合元件809被配置成与结合系统的电插座(“插座”)811匹配。结合系统包括用于与邻接的汇流条电偶合的接头812。参考图13B,插座811包括用于与电结合元件809的阳性插脚(maleprong)配合的阴性插座(femalereceptacle)811a(参见下文)。汇流条808包括侧阴性插座813,其用于配合接头812的插脚，从而电偶合相邻的汇流条808，如图14中所示，该图示出了安装在内部水平支撑元件802上的多个汇流条。图14中的下图是上图加框部分的放大图。在图示的实例中，在汇流条808中存在中断，如分开的插座813和接头812所示(下图)。[0104]电结合元件809和接头812可以具有阳性或阴性构造。它们可以被配置成与具有相反(即阴性或阳性)构型的插座配合。图15示出了根据本发明的实施方式的单个电结合元件809，其具有用于插入到支撑元件的槽(例如图3的支撑元件300的槽304)中的体部809a。电结合元件809包括被配置成与汇流条808的相应阴性插座811配合的阳性插脚。图16示出了根据本发明的实施方式的单个接头812，其具有体部812a和被配置成与汇流条808的阴性插座配合的阳性插脚。[0105]在某些情况下，单个电结合元件809与用于支撑一个或多个PV电池的支撑元件(例如图3的支撑元件300)整合在一起。在某些情况下，单个电结合元件809与支撑元件是一体的(或单片的)(参见例如图3)。在一个实例中，单个电结合元件809由与支撑元件相同的材料形成，并且与支撑元件形成为一体。[0106]在某些情况下，图13A的至少一个接头812与汇流条808集成在一起。在某些情况下，接头812与汇流条808是一体的(或单片的)。接头812可以与相邻汇流条上的插座匹配。在这样的情况下，汇流条808可以仅包括与相邻汇流条的接头812匹配的单个插座813。[0107]存在将PV模块结合到安装框架上的替代方法。图17示出了PV阵列1700，其具有安装在具有侧面支撑元件1702的安装框架上的PV模块1701。侧面支撑元件1702具有圆形横截面。PV模块1701包括与支撑元件1704相邻的PV电池1703。PV电池1703被显示为从支撑元件1704移除，但是在安装时，其可以与支撑元件1704，在某些情况下与一个或多个居间层，发生接触。PV模块1701在结合元件1705的帮助下固定到侧面支撑元件1702上。在某些情况下，侧面支撑元件1702是在图8的情形中描述的外部水平支撑元件801或内部水平支撑元件802。[0108]参考图18A和18B，根据本发明的实施方式的支撑元件1704包括具有圆形孔的面板1704a和支撑结构1704b。面板1704a包含多个孔。所述多个孔的单个孔与支撑结构1704b的圆形孔对齐。而板1704a的单个孔具有直径(D)，其小于支撑结构1704b的圆形孔的宽度(或直径)(W)。参考图18A和18C，单个结合元件1705包括配置成环绕侧面支撑元件1702的夹持元件1705a和用于将结合元件1705固定于支撑元件1704上的固定元件1705b。图18C的结合元件1705是“开放”构型，其可以允许沿着侧面支撑元件1702调整结合元件1705的位置。当将结合元件1705固定于支撑元件1704上时，夹持元件1705a紧靠面板1704a的第一表面放置,并且固定兀件1705b紧靠面板1704a的第二表面放置,第二表面与第一表面相反。[0109]在某些情况下，固定元件1705b与支撑元件1704整合在一起。在某些情况下，固定元件1705b与支撑元件1704是一体的(或单片的)。在一个实例中，固定元件1705b由与支撑元件1704相同的材料制成，并且与支撑元件1704形成为一体。[0110]图19A-19D更详细地示出了根据本发明的实施方式的结合元件1705。结合元件1705采取夹合(或“封闭”)构型，其可以允许沿着侧面支撑元件1702根据需要调整结合元件1705的位置。结合元件1705包括可转动的锁定元件1705c，其被构造成插入到插座1705d内并在插座中转动到夹合构型。锁定元件1705c可以通过开口1705e插入到插座1705d中(参见图19D)。结合元件1705具有孔1705f，其用于环绕侧面支撑元件1702或其他类似的支撑结构。[0111]在使用期间，用户将侧面支撑元件1702插入到结合元件1705的孔1705f中，并将结合元件1705沿着侧面支撑元件1702滑动到所需位置。然后用户通过将结合元件插入到沿着支撑元件1702的外周布置的槽上并将锁定元件1705c沿着插座1705d转动到锁定位置，来将结合元件1705固定到PV模块1701的支撑元件1704上，如图19A-19D所示。[0112]图20示出了根据本发明的实施方式的用于PV模块(“模块”)的安装框架。图20的框架可以容纳一个模块，尽管框架的尺寸可以缩放以容纳几个模块，例如至少2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、100个或更多个模块。PV模块11被显示为安装在安装框架上。模块11可以是如图1和2中所述。模块11可以在不需粘合的情况下安装在具有“C”形横截面形状的底部通道12中。该通道可以含有一个或多个用于排水的孔(未示出)。PV模块紧靠封闭的顶部通道13放置，并在夹子14的帮助下固定。尽管通道13被图示为具有方形开口，但它也可以以圆形、椭圆、三角形、矩形或其他几何形状的开口起作用，例如可以使用管道或管形结构获得的圆形开口。可以修改夹子14的设计以适合圆形通道。当安装模块时，阳性插头15咬接入图2中描述的阴性插座中。或者，插头15可以是与图2的PV模块的阳性插座配合的阴性插头。互连模块导线、二极管和甚至小的变换器可以容纳在通道13的开口中。[0113]在某些实施方式中，顶部封闭通道起到允许实现模块互连和沿着模块串的其他电功能的汇流条容器的作用。在图中没有明确示出的是位于夹子14之间并与插头15相反的可密封的电接入端口16。一旦在框架上的模块之间建立了电连接,将端口16密封。这可以在组装整个模块串的工厂中进行，但是也可以在现场完成。[0114]尽管图20的安装框架在本文提供的PV模块的情形中进行描述，但安装框架可以与其他模块例如常规的PV模块一起使用。专业技术人员将会理解，当前的PV模块可能需要被改造成具有将当前的PV模块电连接到安装框架(包括汇流条)上的插头插座(参见下文)。常规PV模块可以被构造成具有可以使其适合于本文描述的安装系统的插头连接，这是由于该安装系统不是物理地依赖于本文提供的PV模块，而是本文提供的PV模块可以帮助降低网络系统的成本。[0115]图21中示出了根据本发明的实施方式的用于单排模块的安装系统的示意性横截面侧视图。竖直支撑物17可以延伸合适的距离到地面中以提供足够的稳定性，例如延伸到至少约I英寸、2英寸、3英寸、4英寸、5英寸、6英寸、12英寸、24英寸、48英寸或更大的深度。可以选择角度Θ以帮助优化在一年中在PV模块11上接收的平均太阳光通量。在需要时，角度Θ可以在转动机构(未示出)的帮助下进行调节以调整PV模块11的定向，从而在一年的时间中优化平均太阳光通量。支撑物18被放置在模块交会处，并沿着模块边缘为其提供支撑。支撑物18可以提供在各模块交会处，而支撑物17可以以更大的间隔(或间距)提供，这取决于通道的强度和结构负荷，例如具有多个PV模块的阵列是的负荷。模块的全边缘支撑可以减少来自于安装的高应力点，但是可能需要附加的支撑材料。[0116]图22是含有用于将PV电池与输电线电偶合的电连接插头或元件的封闭顶部通道13区域(汇流条)的示意性放大视图。元件的数字标示与在前面图中规定的相同。封闭通道13可以包括除导线之外的电气元件19，例如二极管和小型或微型变换器，其使各单个PV模块能够直接输出AC电能，这简化了布线并最小化模块荫蔽问题。此外，单个小型变换器能够服务于多个模块，例如作为工厂预先安装在支撑通道中的4或6个模块的阵列。在某些情况下，封闭通道13可以包括传感器或用于传感器的导线。传感器使操作者能够对安装在安装框架上的PV模块进行诊断。[0117]图23显示，如果电子器件包封需要额外的空间，封闭通道13可以更大(由通道20表示)。通道可以具有各种横截面，例如圆形、椭圆形、三角形、正方形、矩形、五边形或六边形横截面。在一个实例中，封闭通道20为圆形或椭圆形。或者，通道20可以是开放通道并且具有沿着通道的至少一部分的盖子以提供外壳。[0118]PV模块可以以并排构型安装在安装框架上，尽管在某些情况下安装框架可以允许PV模块以其他构型安装。图24是示出了双排PV模块11的安装的示意性横截面侧视图。图24的安装框架与图21中所示的类似，区别在于该安装框架包括第一PV模块Ila和相对于第一模块倒置的第二PV模块lib。第一PV模块Ila和第二PV模块Ilb被配置成在安装框架的中央通道20处与安装框架的汇流条电偶合。[0119]图25是图24的连接器区域的放大视图，其示出了来自于安装在通道20上的各个PV模块的插头15。较大的通道体积提供了两个或更多个PV模块的电子器件的空间。在这种构型中，在单个模块安装上使用的夹子14被元件21和22构成的“T”形夹子代替。这些夹子不需要延伸模块的整个宽度。元件21可以固定(例如螺栓)到通道20上，或者它们可以在沿着通道20的选定点处固定(例如，焊接)。“T”形夹子可以在工厂或现场形成。尽管这种安装系统被详细描述用于竖排模式的模块定向，但安装系统也可以适应于90度定向而用于以横排方式安装PV模块。在某些情况下，PV模块可以用保护性材料层涂布(例如刷涂)，以保护其免受暴露于各种环境因素例如紫外(UV)光。保护材料层可以包括例如环氧树脂或钛氧化物(TiOx)。[0120]本文提供的PV模块和安装系统可便于PV模块在预定位置的安装。这样的安装包括将PV模块安装在安装系统例如安装框架上，以及将PV模块与配电系统电偶合。在某些情况下，PV模块可以在最多约2小时、或I小时、或30分钟、或20分钟、或10分钟、或5分钟或I分钟或更短的时间段内安装。[0121]屋顶安装[0122]本发明的另一方面提供了用于将PV模块安装到屋顶上的安装系统。本文提供的屋顶安装系统可以与本文提供的PV模块(例如在图1和2的情形中描述的PV模块)一起使用。[0123]在某些实施方式中，PV模块包括例如如在图1和2的情形中所描述的具有模制蜂窝构型的支撑元件。可以通过例如在注塑模制期间使用具有所需形状和/或特征的模具获得蜂窝构型的变化形式。可能适合于住宅屋顶安装的一种可能的变化形式示出在图26中。图26是根据本发明的实施方式的具有蜂窝支撑元件的PV模块25的示意顶视图。图26的PV模块可以包括如上面图1的情形中所描述的具有支撑结构、顶板和背板的支撑元件。支撑结构可以具有蜂窝构型。[0124]在一个实例中，图26的PV模块25具有约4英尺乘8英尺的外部尺寸，其可以对应于约半英寸厚的屋面衬板(即胶合板)的尺寸。PV模块可以适应用于屋顶应用中。在某些情况下，PV模块25可以包括由周边线26标出的中间凹陷区域(在其中适配薄玻璃太阳能模块)、用于J-盒连接的模制开口27和全都围绕所述结构的薄的防雨区域28，其可以是图1的顶板8a的延伸。PV模块25可以被修改以容纳用于屋顶安装的椽子。除了可以在需要时为避开屋顶椽子的干扰而改变实际位置的J-盒开口之外，PV模块25的外表面没有雨水可进入的开口。[0125]继续参考图26，太阳能模块坐落在其边缘由线26限定并围绕其所有边缘用防水弹性材料密封到蜂窝顶板的凹部中。此外，在J-盒开口周围可以设置类似的密封以作为第二(备用)密封。如果需要，可以将模块“点”附接于顶板上的其他所选位置。基本理念是提供强固但柔性的连接，其可以适应模块在其使用期内可能遇到的热膨胀应力，并且也提供可靠的水密封。[0126]本文提供的PV模块和安装系统使PV模块能够容易地移除和/或维修而不必拆下整个PV阵列。这可以使PV阵列能够在阵列的PV模块移除和更换期间发挥作用。[0127]图27示意性地显示了根据本发明的实施方式的PV模块和蜂窝支撑元件。该视图是通过屋面椽子29、屋面衬板30和可用于代替衬板的蜂窝PV模块的横截面。阴影区域是蜂窝面板(如图1中所示)，具有与薄的玻璃PV模块31相邻的薄的实心侧面8a(参见图1)和朝向阁楼空间的用于通风的孔的侧面Sb。蜂窝面板可以如图的右侧所示近似地与屋面衬板一样地薄，或者如图的左侧所示更厚而具有模制的椽子凹部。在任一情况下，如果需要额外的强度，可以在椽子之间添加一些交叉支撑(未示出)而很少或没有功能性损失。防雨区域28延伸到屋面衬板一方。蜂窝面板使用面板胶粘剂例如“LiquidNails”或类似胶粘剂保持在椽子上。[0128]在某些情况下，蜂窝面板可以使用机械紧固件例如防雨区域28中的螺丝或钉子固定到椽子上。模块上的J-盒通过其装配的开口27在图中没有明确指示，但是其可以置于不干扰椽子的区域中。布线(其可以包括小的变换器)可以布置在阁楼或其他结构部件中。图26中所示的J-盒位置可以与以横排模式按标准的16英寸或24英寸椽子间隔安装的PV模块一起使用。对于纵排模式来说，标示的J-盒位置将适应于16英寸间隔的椽子，但是它可以移动(例如更靠近任一角落)以适应24英寸间隔的椽子。强制或自然气流的阁楼通风能够帮助移除来自蜂窝PV模块背部的热量，从而有助于保持PV模块是凉的并增加其电输出，特别是在较热的夏季月份。这在PV电池的性能与PV电池温度成反比的情况下可能是优选的。[0129]图28示出了根据本发明的实施方式安装在屋面结构上的PV模块。按照透视法缩短的视图是沿着屋面椽子29，其中较高的一侧靠近屋顶以为了安装目的提供足够的阁楼空间。J-盒与其连接导线32也应该位于太阳能模块的较高侧附近。常规的复合屋面瓦33被示出为在模块面板的较高侧延伸到防雨区域28之上，并较低侧上延伸到区域28之下。沿着模块的两个边缘(未示出)，屋面瓦覆盖防雨区域并其密封到防雨区域上。这种密封系统与广泛用于天窗结构的密封系统类似。在屋面瓦覆盖防雨区域的面板较高侧上，可以在胶粘剂之外或代替胶粘剂使用钉子或螺钉34将面板固定到椽子上。[0130]从刚刚描述的蜂窝PV模块屋顶安装系统可以得到许多种益处。它们包括但不限于:1)轻量的刚性太阳能模块，其可以在工厂组装成垂板(drop)以代替屋面衬板；2)不需其他屋面安装结构和屋面穿透连接硬件的太阳能模块；3)易于更换模块而不破坏现有的屋面结构；4)易于在房屋的阁楼内部进行导线连接并保护它们不受气候的影响；5)令人愉悦的美学特性，系统适应正常屋顶形状；6)由于每个J-盒的较大模块面积、经济的注塑成型部件、减少的安装劳动和更廉价的布线而引起系统成本额的降低。[0131]从上述内容应该理解，尽管已经说明并描述了特定实施方式，但可以对其做出并在本文中设想了各种修改。本发明也不打算局限于本说明书中提供的具体实例。尽管已参考上面的说明书对本发明进行了描述，但本文中优选实施方式的描述和说明不意味着以限制性意义进行解释。此外，应该理解，本发明的所有方面不限于本文中给出的依赖于各种条件和变量的具体描绘、构型或相对比例。在本发明的实施方式的形式和细节上的各种修改对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此设想本发明也应该覆盖任何这样的修改、改变和等同物。下面的权利要求书旨在限定本发明的范围，并且由此覆盖这些权利要求项范围之内的方法和结构及其等同物。【权利要求】1.一种光伏(PV)模块，其包含:a)光学透明材料层；b)与所述光学透明材料层相邻的光伏电池，所述光伏电池被配置成在暴露于光时产生电；c)与所述光伏电池相邻的介电层；d)与所述介电层相邻的金属箔，所述金属箔用于提供湿汽屏障；e)与所述金属箔相邻的支撑元件；f)所述光学透明材料层与所述金属箔之间的边封；以及g)与所述光伏电池电连通的电连接元件，所述电连接元件用于将所述光伏电池与电汇流条电偶合。2.权利要求1的PV模块，其中所述支撑元件包含采取蜂窝构型的通孔。3.权利要求1的PV模块，其中所述电连接元件包含电源插脚，其用于与可移除的汇流条结合元件匹配。4.权利要求1的PV模块，其中所述光伏电池是薄膜光伏电池。5.权利要求1的PV模块，其中所述光伏电池包含铜铟镓二硒。6.权利要求1的PV模块，其中所述介电层包括聚对苯二甲酸乙二醇酯。7.权利要求1的PV模块，其中所述金属箔包括铝。8.权利要求1的PV模块，其中所述支撑元件由聚合材料形成。9.权利要求8的PV模块，其中所述聚合材料是聚苯乙烯。10.权利要求1的PV模块，其中所述支撑元件是由聚苯乙烯模制的聚苯乙烯蜂窝结构。11.权利要求1的PV模块，其中所述支撑元件包括带有对流热通风孔的薄背板。12.权利要求1的PV模块，其中所述电连接元件被布置成与所述支撑元件的边缘相邻。13.权利要求1的PV模块，其中所述电连接元件具有阴性构造。14.权利要求1的PV模块，其中所述电连接元件具有阳性构造。15.权利要求1的PV模块，其中所述光学透明材料层由钢化玻璃形成。16.权利要求15的PV模块，其中所述钢化玻璃具有低的铁含量。17.权利要求1的PV模块，其中所述光学透明材料层由透明柔性防潮板形成。18.—种光伏模块,其包含:光伏(PV)电池，其具有用于在所述PV电池暴露于光时产生电的活性材料；以及与所述PV电池相邻的支撑元件，所述支撑元件用于为所述PV电池提供结构支撑，所述支撑元件具有通过所述支撑元件延伸的多个孔，所述多个孔的单个孔由具有至少一个侧面的壁限定。19.权利要求18的PV模块，其中所述支撑元件由聚合材料形成。20.权利要求18的PV模块，其中所述多个孔采取蜂窝构型。21.权利要求18的PV模块，其中所述活性材料包括CdTe、铜铟镓二硒、铜锌锡硫、铜锌锡硒或无定形娃。22.权利要求18的PV模块，其中所述支撑元件包含具有所述多个孔的支撑结构以及与所述支撑结构相邻并远离所述PV电池布置的板，其中所述支撑结构的所述多个孔各自具有宽度(W)。23.权利要求22的PV模块，其中所述板具有与所述支撑结构的所述多个孔对齐的孔，所述板的所述多个孔中的单个孔具有直径(D)，其中D小于W。24.权利要求18的PV模块，其中所述壁具有至少三个侧面。25.权利要求18的PV模块，其中所述壁具有至少四个侧面。26.权利要求18的PV模块，其中所述壁具有至少五个侧面。27.权利要求18的PV模块，其中所述壁具有至少六个侧面。28.权利要求18的PV模块，其中所述支撑元件包括环绕所述PV电池的隆起部，所述PV电池的光接收表面位于所述隆起部下方。29.—种光伏模块,其包含:光伏(PV)电池，其具有用于在所述PV电池暴露于光时产生电的活性材料；以及与所述PV电池相邻的支撑元件，所述支撑元件具有通过所述支撑元件的至少一部分并沿着与平行于所述PV电池的平面大体正交的方向延伸的多个孔。30.一种光伏模块,其包含:光伏(PV)电池，其具有用于在所述PV电池暴露于光时产生电的活性材料；以及与所述PV电池相邻的支撑元件，所述支撑元件具有通过所述支撑元件的至少一部分延伸的多个孔，其中所述PV模块具有约10千克(Kg)至30Kg之间的重量、约I米(m)至3m之间的长度和约100瓦(W)至300W之间的输出功率。31.权利要求30的PV模块，其中所述PV模块具有约20Kg至22Kg之间的重量。32.权利要求30的PV模块，其中所述PV模块具有约1.6m至2.2m之间的长度。33.权利要求30的PV模块，其中所述PV模块具有约160W至240W之间的功率输出。34.权利要求30的PV模块，其中所述PV模块具有约Im的宽度。35.权利要求30的PV模块,其中所述多个孔各自由具有一个或多个壁的外壳限定，并且其中所述支撑元件具有每平方英尺约40至160个外壳。36.权利要求35的PV模块，其中所述支撑元件具有每平方英尺约60至120个支撑小室。37.权利要求36的PV模块，其中所述支撑元件具有每平方英尺约70至100个支撑小室。38.一种轻量光伏(PV)模块，其包含邻近支撑元件固定的PV电池，所述支撑元件具有通过所述支撑元件的至少一部分延伸的一个或多个孔，所述轻量PV模块具有约20千克(Kg)至22Kg之间的重量、约1.6米(m)至2.2m之间的长度和约160瓦(W)至240W之间的功率输出。39.权利要求38的轻量PV模块，其中所述一个或多个孔的单个孔由所述支撑元件的支撑小室的外壳限定，其中所述支撑元件每平方英尺具有约40至160个支撑小室。40.一种光伏(PV)模块，其包含邻近支撑元件固定的PV电池，所述支撑元件具有多个支撑小室，所述多个支撑小室的每个支撑小室具有外壳，所述外壳限定了通过所述支撑元件的至少一部分延伸的孔，所述支撑元件每平方英尺具有约40至160个支撑小室。41.权利要求40的PV模块，其中所述孔延伸通过基本上整个支撑元件。42.权利要求40的PV模块，其中所述支撑元件每平方英尺具有约60至120个之间的支撑小室。43.权利要求40的PV模块，其中所述支撑元件每平方英尺具有约70至100个之间的支撑小室。44.权利要求40的PV模块，其中所述孔延伸通过基本上整个支撑元件。45.权利要求40的PV模块，其中所述PV模块具有约10千克(Kg)至30Kg之间的重量。46.权利要求45的PV模块，其中所述PV模块具有约20Kg至22Kg之间的重量。47.权利要求40的PV模块，其中所述PV模块具有约I米(m)至3m之间的长度。48.权利要求47的PV模块，其中所述PV模块具有约1.6m至2.2m之间的长度。49.权利要求40的PV模块，其中所述PV模块具有约100瓦(W)至300W之间的功率输出。50.权利要求49的PV模块，其中所述PV模块具有约160W至240W之间的功率输出。51.一种光伏模块组堆，其包含:多个PV模块，所述多个PV模块中的单个PV模块如权利要求1-50任一项所述，其中所述多个PV模块的相邻PV模块借助于在所述PV模块的支撑元件中形成的隆起部彼此紧靠固定，所述隆起部环绕所述PV模块的PV电池。52.一种光伏模块(PV)安装系统，其包含:a)开放的底部安装通道；b)封闭的顶部安装通道，其具有至少一个电插头连接；c)用于固定PV模块的固定兀件；和d)用于所述安装通道的支撑结构。53.一种光伏阵列，其包含:安装框架；紧靠所述安装框架固定的汇流条，所述汇流条用于配电；以及紧靠所述安装框架固定并与所述汇流条电偶合的多个光伏(PV)模块，所述多个PV模块的单个PV模块具有为所述单个PV模块的PV电池提供结构支撑的支撑元件，所述支撑元件具有通过所述支撑元件延伸的多个孔。54.权利要求53的PV阵列，其中所述安装框架包含第一和第二支撑元件以及布置在所述第一和第二支撑元件之间的第三支撑元件，其中所述汇流条紧靠所述第三支撑元件固定。55.权利要求54的PV阵列，其中所述第一、第二和第三支撑元件具有圆形横截面。56.权利要求53的PV阵列，其中所述单个PV模块以即插即用配置与所述汇流条电偶入口ο57.权利要求53的PV阵列，其中所述多个PV模块借助于与所述汇流条的电插座相偶合的电结合元件各自与所述汇流条电偶合。58.—种用于运输光伏模块的方法,所述方法包括:将多个PV模块堆叠以形成PV模块组堆，所述PV模块组堆的每个PV模块如权利要求1-50任一项所述；以及将所述PV模块组堆运输到目标地点。59.—种用于安装光伏(PV)模块的方法,所述方法包括将权利要求1-50任一项的PV模块紧靠安装框架固定。60.一种用于制造光伏模块的方法,所述方法包括:将光伏(PV)电池固定于支撑元件，所述支撑元件用于为所述PV电池提供结构支持，所述支撑元件具有通过所述支撑元件延伸的多个孔，所述多个孔的单个孔由具有至少一个侧面的壁限定。61.权利要求60的方法，其中所述多个孔采取蜂窝构型。62.权利要求60的方法，其中所述PV电池包含具有CdTe、铜铟镓二硒、铜锌锡硫、铜锌锡硒或无定形硅的活性材料。63.权利要求60的方法，其中所述支撑元件包含具有所述多个孔的支撑结构以及与所述支撑结构相邻并远离所述PV电池布置的板，其中所述支撑结构的所述多个孔的单个孔具有宽度(W)。64.权利要求63的方法，其中所述板具有多个孔，其中所述板的所述多个孔的单个孔与所述支撑结构的所述多个孔的单个孔对齐，其中所述板的所述多个孔的单个孔具有直径(D)，并且其中D小于W。65.权利要求60的方法，其中所述壁具有至少三个侧面。66.权利要求60的方法，其中所述壁具有至少四个侧面。67.权利要求60的方法，其中所述壁具有至少五个侧面。68.权利要求60的方法，其中所述壁具有至少六个侧面。【文档编号】F24J2/52GK103493217SQ201280012750【公开日】2014年1月1日申请日期:2012年1月10日优先权日:2011年1月10日【发明者】D·B·皮尔斯,D·R·霍拉斯,R·J·克利尔曼申请人:纳沃萨恩公司