CN117716624A - 建筑用太阳能电力装置和系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种预制太阳能结构元件，其包括准备好集成到一建筑中的一建筑结构元件、多个太阳能电池载体、以及附接到所述多个太阳能电池载体的多个太阳能电池，其中所述多个太阳能电池响应光而发电。在将所述预制太阳能结构元件集成到所述建筑中之前，通过集成所述结构元件、所述多个太阳能电池载体和所述多个太阳能电池来预制所述预制太阳能结构元件。

Description

建筑用太阳能电力装置和系统

技术领域

本主题是有关太阳能。更具体地，本主题是有关使用多个3D多面太阳能单元在多个围栏、多个建筑、多个墙、多个屋顶等中产生电能，并且是有关并入多个太阳能电池的多个模块化结构单元。

背景技术

太阳能在许多能源相关领域的各种应用中发挥着重要作用：多個偏远地区能源、农业、公用电网支持、电信、多個工业流程和其他多個绿色环境能源。

多个光伏(photovoltaic，PV)电池是将太阳能转化为电能的领先技术。多种光伏发电系统应用广泛；然而，它们的主要缺点是价格高且效率低。

多个太阳能电池聚光器可用于提高收集效率，但由于构建多个高效收集器和多个太阳跟踪器的成本较高，尚未成熟。

现有技术的多种太阳能光伏板通常作为多个平坦结构部署在多个屋顶或面向来自太阳方向的辐射的其他多个基本水平表面上。这些结构不适用于任何屋顶，因为有些屋顶，例如温室屋顶，无法通过所述多个平坦结构阻挡自然阳光。此外，这些结构不能用于垂直于太阳光方向的多个结构。这些结构是相对较重的多个结构，并且相对昂贵，因为它们必须承受大风并且很容易积聚灰尘和污垢，并很容易积聚在所述多个平坦结构上。此外，并非每个屋顶都能承受支撑所述多个太阳能板的所述多个重型结构。

发明内容

根据本公开主题的一第一方面，提供了一种预制太阳能结构元件，所述预制太阳能结构元件包括：一建筑结构元件，准备好集成到一建筑中；多个太阳能电池载体；及多个太阳能电池，附接到所述多个太阳能电池载体，其中所述多个太阳能电池响应光而发电，其中在将所述预制太阳能结构元件集成到所述建筑中之前，通过集成所述结构元件、所述多个太阳能电池载体和所述多个太阳能电池来预制所述预制太阳能结构元件。

根据权利要求1所述的预制太阳能结构元件，其中所述建筑是一模块化工业建筑。

在一些示例性实施例中，所述模块化工业建筑是一仓库。

在一些示例性实施例中，所述模块化工业建筑是一住宅。

在一些示例性实施例中，所述建筑结构元件包括：一内板；一外板；及一隔热层，夹在所述内板与所述外板之间，并且其中所述多个太阳能电池载体附接至所述外板。

在一些示例性实施例中，所述建筑结构元件包括：一内板；一外板；及一隔热层，夹在所述内板与所述外板之间，并且其中所述多个太阳能电池载体是所述外板的一部分。

根据权利要求1所述的预制太阳能结构元件，其中所述建筑结构元件包括一透明板。

在一些示例性实施例中，所述建筑结构元件是一透明板，允许所述光的一部分穿过所述预制太阳能结构元件。

在一些示例性实施例中，所述透明板的至少一部分呈一锯齿形，使得所有所述之字形部分相对于所述板成一第一角度，及所有所述转弯部分相对于所述板成一第二角度，并且其中所述多个之字形部分是所述多个太阳能电池载体。

在一些示例性实施例中，所述透明板是双层玻璃，以提供隔热。

在一些示例性实施例中，所述透明板是有色的。

在一些示例性实施例中，所述预制太阳能结构元件用作一窗户。

在一些示例性实施例中，所述预制太阳能结构元件用作一屋顶的一部分。

在一些示例性实施例中，所述屋顶是一温室的一屋顶。

在一些示例性实施例中，所述多个太阳能电池载体由金属制成。

在一些示例性实施例中，所述多个太阳能电池载体相对于所述预制太阳能结构元件以一倾斜角倾斜。

在一些示例性实施例中，所述倾斜角根据所述建筑所在的所述纬度来选择。

在一些示例性实施例中，所述倾斜角根据以下之一者来选择：在北欧，中午太阳仅与所述地平线成55至60度，所述倾斜角在50至60度之间；在中欧，中午太阳仅与所述地平线成65至70度，所述倾斜角在35至45度之间；在以色列，中午太阳与所述地平线成80度时，所述倾斜角在20至30度之间；在中国，中午太阳与所述地平线成95度时，所述倾斜角在20至30度之间；及在纽约，中午太阳与所述地平线成72度时，所述倾斜角在35至45之间。

在一些示例性实施例中，所述预制太阳能结构元件用作一墙的一部分。

在一些示例性实施例中，所述预制太阳能结构元件用作一屋顶的一部分。

在一些示例性实施例中，所述预制太阳能结构元件用作一围栏的一部分。

在一些示例性实施例中，所述围栏是一隔音围栏。

在一些示例性实施例中，所述隔音围栏面的所述三维结构比一平面隔音围栏具有更好的多个吸声性能。

在一些示例性实施例中，所述预制太阳能结构元件的所述重量小于一同等尺寸太阳能结构的所述重量的50％。

根据本公开主题的另一方面，提供了一种双面太阳能单元，所述双面太阳能单元包括：至少一第一透明板，所述第一透明板是三维结构的，具有一第一面，所述第一面包括相对于所述第一透明板以多个角度定向的多个小面；及多个太阳能电池，附接至所述多个小面中的至少一些小面上，并且其中所述多个太阳能电池响应于落在所述双面太阳能单元的任一侧上的光而发电。

在一些示例性实施例中，所述多个太阳能电池为多个薄膜太阳能电池。

在一些示例性实施例中，所述多个太阳能电池为多个双面太阳能电池，旨在响应于在所述多个双面太阳能电池的任一侧上接收到的光而产生电。

在一些示例性实施例中，所述多个太阳能电池为多个单面太阳能电池，旨在响应于在所述多个单面太阳能电池的所述有源面上接收到的光而产生电，其中所述多个单面太阳能电池的所述多个有源面面向所述第一透明板的所述朝阳侧，并且其中到达所述第一透明板的所述朝阳侧相对侧的光的至少一部分被反射或折射，以落在所述多个单面太阳能电池的所述多个有源面上。

在一些示例性实施例中，所述双面太阳能单元还包括一第二透明板，是三维结构的并且具有包括多个小面的一第一面，其中所述多个小面相对于所述第二透明板以多个角度定向，其中所述第二板的所述第一面的所述三维结构与所述第二板的所述第一面的所述三维结构匹配，并且其中所述第一透明板和所述第二透明板贴合在一起，使得所述多个太阳能电池夹在所述两个透明板之间。

在一些示例性实施例中，所述双面太阳能单元在垂直放置时用于产生太阳能。

在一些示例性实施例中，所述第一透明板或所述第二透明板中的至少一个是一厚的防爆板。

在一些示例性实施例中，所述防爆板由聚碳酸酯(polycarbonate)材料制成。

本公开主题的一方面是有关多个模块化太阳能电池板结构。更具体地，本公开主题是有关用作多个太阳能电池板结构的三维基座。

在一些实施例中，为了克服这些缺点，需要可以定位为多个垂直结构作为多个光伏电池基础的多个轻型结构。

本公开主题的另一方面是提供一种三维结构，所述三维结构具有用作多个太阳能电池基础的一第一表面和一相对表面。所述多个太阳能电池粘附在一个或两个所述表面上。所述多个太阳能板被合并在所述结构内，因此不需要一专门的附加支撑件来放置所述多个太阳能板的所述结构。

本公开主题的另一方面是提供一种太阳能结构，所述太阳能结构包括一三维片材，具有一第一表面和一相对表面；及多个太阳能电池，粘附在所述第一表面和所述相对表面中的至少一个的至少一部分上。

本公开主题的又一方面是提供一种太阳能三维结构，其可以用作多个屋顶、多个部分透明的屋顶、多个墙覆盖物、多个围栏、多个建筑的部分、其一组合等。

除非另有定义，本文使用的所有技术及科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员普遍理解的相同含义。尽管与本文所述那些相似或等同的多种方法和多种材料可用于实践或测试本公开主题，但多种合适的方法及材料在下文描述。在发生冲突的情况下，以本专利说明书，包括多个定义为准。此外，所述多种材料、多种方法和多个示例仅是说明性的，并非旨在限制。

上述多个特征可以单独组合或全部组合在一起。

附图说明

在此仅通过示例的方式并参考所述多个附图来描述本公开主题的一些实施例。现在详细具体参考所述多个附图，需要强调的是，所示的多个细节仅是为了示例性地讨论本公开主题的所述多个优选实施例，并且所示的多个细节的呈现是为了提供被认为是对本公开主题的所述多个原理和多个概念方面的最有用且容易理解的描述。在这方面，没有试图比基本理解本公开主题所需的更详细地示出本公开主题的多个结构细节，结合所述多个附图进行的描述使得本领域技术人员清楚如何在实践中体现本公开主题的几种形式。

在所述多个附图中：

图1A示意性地描绘了根据现有技术的一房屋，其具有相对于所述太阳轨迹安装在其屋顶上的多个太阳能板结构。

图1B示意性地描绘了根据现有技术的一太阳能板阵列结构，其安装在相对于所述太阳轨迹的一水平表面上。

图2A示意性地描绘了根据现有技术的一隔音屏障。

图2B示意性地描绘了根据现有技术的一安全屏障。

图3A示意性地示出了根据本公开主题的多个实施例的要设置有多个太阳能电池的不同类型的多个表面。

图3B(i)示意性地示出了根据本公开主题的多个实施例的一太阳能围栏的一横截面图。

图3B(ii)示意性地示出了根据本公开主题的多个实施例的具有改进的防弹保护的一太阳能围栏的一横截面图。

图3C示意性地示出了根据本公开主题的一些示例性实施例的一三维太阳能结构。

图3D示意性地示出了根据本公开主题的一些示例性实施例的一3D结构，其可以用于农业领域中用作温室的多个屋顶、动物养殖中或天窗中。

图3E示意性地示出了根据本公开主题的一些示例性实施例的一3D结构，其包括动物养殖中或天窗中可以是透明或不透明的一材料的一薄片。

图3F示意性地示出了根据本公开主题的一些示例性实施例的处于卷起状态的一柔性棱镜阵列的一横截面图。

图3G(i)示意性地示出了根据本公开主题的一些示例性实施例的部署在一表面上的一柔性棱镜阵列的一等距视图。

图3G(ii)示意性地示出了根据本公开主题的一些示例性实施例的部署在一表面上的一柔性棱镜阵列的一横截面图，显示了一些光线路径。

图3H(i)示意性地示出了根据本公开主题的一些示例性实施例的一半透明壳体的一等距视图。

图3H(ii)示意性地示出了根据本公开主题的一些示例性实施例的一半透明壳体的等距视图。

图4A示意性地描绘了根据本公开主题的一些示例性实施例的安装有至少一个三角形外壳的柔性阵列的一发电工业建筑。

图4B示意性地描绘了根据本公开主题的一些示例性实施例的具有多个预制太阳能结构元件的一发电工业建筑。

图5A示意性地示出了根据本公开主题的一些示例性实施例的具有多个倾斜太阳能条的一预制太阳能元件的一照片视图。

图5B示意性地示出了根据本公开主题的一些示例性实施例的具有多个浅倾斜太阳能条的一预制太阳能元件的一照片视图。

图6A示意性地示出了根据本公开主题的一些示例性实施例的具有多个太阳能条的一预制半透明太阳能元件的一照片视图。

图6B示意性地示出了根据本公开主题的一些示例性实施例的具有安装为一窗户的多个太阳能条的一预制半透明太阳能元件的一照片视图。

图6C示意性地描绘了根据本公开主题的一些示例性实施例的可以在多个温室或多个天窗中使用的一太阳能3D结构。

图6C示意性地示出了根据本公开主题的一些示例性实施例的用于模制所述3D太阳能结构的一模具的一照片视图。

图7A(i)至7A(ii)示意性地示出了根据本公开主题的一实施例的设置有多个太阳能电池的不同类型的多个太阳能围栏。

图8A示意性地示出了根据现有技术的屋顶材料。

图8B示意性地示出了根据本公开主题的一实施例的附接到多个波纹屋顶材料的多个太阳能电池。

图8C示意性地示出了根据本公开主题的一实施例的具有不同方向的多个小面的多个波纹屋顶材料。

图9示意性地示出了根据本公开主题的一实施例的附接至一车辆的一3D太阳能板。

图10A示意性地示出了根据现有技术当将多个太阳能电池粘合至一支撑结构时对所述多个太阳能电池造成的损坏。

图10B示意性地示出了根据本公开主题的一实施例的用于粘合多个太阳能电池的模具。

图10C示意性地示出了根据本公开主题的一实施例的用于粘合多个太阳能电池的一3D模具。

图10D示意性地示出了根据本公开主题的一实施例的一3D模具和一3D刚性支撑结构。

图10E示意性地示出了根据本公开主题的一实施例的一软压力施加装置。

具体实施方式

在详细解释本公开主题的至少一个实施例之前，应当理解，本公开主题的应用不限于在以下描述中阐述的或在所述多个附图中示出的所述多个组件的构造和布置的所述多个细节。本公开主题能够具有其他多个实施例或者能够以各种方式实践或执行。此外，应当理解，本文所使用的措辞和术语是为了描述的目的并且不应被视为限制。所述多个附图通常不按比例绘制。为了清楚起见，一些附图中省略了多个非必要的元件。

所述术语“包含(comprise、comprising)”、“包括(include、including)”、和“具有(having)”连同它们的多个同源词一起表示“包括但不限于”。所述术语“由...组成(consisting of)”与“包括并限于”具有相同的含义。

所述术语“实质上由...组成(consisting essentially of)”是指所述组合物、方法或结构可以包括额外的多种成分、多个步骤及/或多个部分，但前提是这些额外的成分、步骤及/或部分不会实质上改变所要求保护的组合物、方法或结构的所述多个基本和新颖的特征。

如本文所用，所述单数形式“一(a、an)”及“所述(the)”包括复数引用，除非上下文另有明确规定。例如，所述术语“一种化合物”或“至少一种化合物”可以包括多种化合物，包括其多种混合物。

在整个本申请中，本公开主题的各种实施例可以以一范围格式呈现。应当理解，范围格式的描述仅仅是为了方便和简洁，并且不应被解释为对本公开主题的所述范围的一硬性限制。因此，一范围的所述描述应当被认为已经具体公开了所有可能的子范围以及所述范围内的各个数值。

应当理解，本公开主题的某些特征，为清楚起见，在分开的多个实施例的内文中描述，也可以在一单个实施例的组合中提供。相反地，本公开主题的各种特征，为简洁起见，在一单个实施例的内文中描述，也可以分开地、或者以任何合适的子组合、或者在适用于本公开主题的任何其他描述的实施例中提供。在各种实施例的内文中所描述的某些特征并不被认为是那些实施例的必要特征，除非所述实施例没有那些元素就不起作用。

在下面描述的各个附图的讨论中，相同的标号表示相同的部件。具体地，后面跟有诸如“a”或“b”的一字母的一数字可以标记对称元素。为了不使文本混乱，后面跟有所述字母“x”的一数字将指所述附图中所述数字后面的多个字母中的任一个，例如10x可以代表10a和10b、10A等中的任一个。

现在参考图1A，其示意性地描绘了根据现有技术的一房屋，其具有相对于所述太阳轨迹安装在其屋顶上的多个太阳能板结构。

示出了一房屋或诸如801的其他结构具有一倾斜的屋顶802，其上构建有多个太阳能板803的一结构。所述结构本身很重并且其安装麻烦且昂贵。白天，太阳812沿着一轨迹814从东向西行进，并且多个太阳能板必须优选地以指向南方的一角度安装在所述屋顶上，以便有效地最大化光辐射的有效收集。这明显限制了所述多个太阳能板可以安装以有效工作的所述多个区域。在一些情况下，为了获得朝南的所述正确角度，在带有所述多个太阳能电池的主结构下方建造了一金属结构。这增加了所述发电系统的成本。

现有技术多个太阳能板的另一限制是所述多个太阳能电池被封装在阻挡光穿过的所述结构内。如果所述屋顶有天窗、多个窗户或多个开口，这限制所述多个面板可以安装的所述区域，因为它使所述天窗或所述屋顶上的任何其他开口无效。此外，有些屋顶需要能够让阳光穿过所述屋顶，因此图1所示的一结构不能在这种情况下使用，因为它们阻挡了阳光。一些屋顶不够坚固，无法支撑现有技术的多个太阳能结构。

由于并非所有房屋都采用最佳倾斜或定向屋顶，因此所述能量收集的效率可能会受到影响。应该注意的是，当太阳在白天(在任何位置)和一年中(远离赤道)改变其在天空中的位置时，所述能量收集的效率受到影响。

现在参考图1B，其示意性地描绘了根据现有技术的一太阳能板阵列结构，其安装在相对于所述太阳轨迹的一水平表面上。

太阳能阵列820包括多个平坦太阳能板838(从侧面看这里)，每个太阳能板安装在一支撑结构表面830上，所述支撑结构表面830安装在一相应的支撑结构835上。为了优化所述能量产生，所述多个面板被定向，使得当太阳812处于其最高位置时，所述太阳光线852与所述多个太阳能板838的表面之间的所述角度841接近90度。为了避免一个面板被相邻面板遮蔽，需要保持相邻面板之间的所述距离855。这导致相邻面板之间的多个间隙以及所述阵列820所在的所述表面851的不完全覆盖。在多个大型太阳能阵列中，表面851是地面，而在多个较小的阵列中，表面851可以是一屋顶。当太阳按照每日和季节性轨迹移动时，多个面板之间的阴影及/或未使用的多个间隙是不可避免的。

多个面板838的所述倾斜的季节性调整需要周期性地倾斜所述支撑表面830相对于所述结构835的所述方向。这增加了所述太阳能系统的复杂性和成本，并且增加了所述维护成本。

由于所述支撑表面830是不透明的，所以阳光，无论是直射还是散射，都不能穿过它以从后面照亮所述多个太阳能板838。

应该注意的是，可以使用多个“双面”太阳能电池，其设计为在两侧照明时即可发电。然而，这些都是昂贵的。设计用于单侧照明的多个太阳能板在从背面照射时确实发电(效率较低)。然而，在具有不透明支撑表面的一传统太阳能板中，背面照明是不可能的。

现在参考图1C，其示意性地描绘了根据现有技术的一工业建筑。

工业建筑物860通常包括多个预制板862，由其构造所述多个墙864及/或屋顶861。将多个太阳能板添加到这样的工业建筑通常是通过在所述屋顶86上安装本领域的一太阳能阵列来完成的，如图1B中所示。具体情况就是如此，因为多个工业建筑的多个屋顶通常是平坦的，并且不向南倾斜，如图1A所示。所述安装成本非常高且复杂。另外，还必须考虑增加的太阳能阵列和所述多个支撑结构的所述重量，并且可能需要加固所述屋顶。有些屋顶根本无法支撑所述增加的重量，例如由波纹塑料或波纹玻璃纤维材料制成的多个屋顶。

由于所述太阳能阵列820主要是不透明的，因此所述屋顶中的多个天窗基本上被其遮蔽。

由于在所述多个垂直墙上安装多个太阳能阵列的成本很高，而且所述多个墙可能无法最佳地面向太阳，因此多个墙壁很少用于多个太阳能板。应该注意的是，由于与太阳的不利角度，简单地用多个平坦太阳能板覆盖多个垂直墙是对所述多个昂贵太阳能电池的一低效利用。还应当注意的是，在多个现有屋顶上安装多个倾斜的太阳能板，尤其是在多个现有墙上，是耗时、昂贵的，需要工程测试及/或遵守法规，并且不美观。

本主题的一个目的是提供包括多个三维特征的多个太阳能结构，其克服了图1A、1B和1C中所见的现有技术太阳能阵列的所述缺点中的至少一些。

现在参考图2A，其示意性地描绘了根据现有技术的一隔音屏障。

如图所示的多个隔音屏障通常建在火车轨道或高速公路附近或沿线，以降低附近公共或住宅区的所述噪音水平。隔音屏障870包括锚固至地面851的多个框架结构871。然后，多个透明板872及/或多个半透明板871附接到框架871。

由于多个隔音屏障必须沿着附近的火车轨道或高速公路，因此它们的方向取决于所述火车轨道或高速公路的路径，并且它们不能总是面向南。因此，简单地用多个平坦太阳能板覆盖所述多个垂直板是对所述多个昂贵太阳能电池的一低效利用。在东西向的隔音屏障中，由于中午太阳光线主要平行于所述屏障，进一步降低了发电的所述效率。还应当注意的是，在多个隔音屏障上安装本领域的多个倾斜太阳能板是耗时、昂贵并且不美观。另外，在板871和872的大部分上安装多个太阳能电池大大降低了所述屏障的透明度。

现在参考图2B，其示意性地描绘了根据现有技术的一安全屏障。

如图所示的多个安全屏障通常建在一边界附近或沿线或敏感设施周围，以提供小型武器保护和侵入威慑。安全屏障880包括多个板881，其牢固地锚定到所述地面851。带刺铁丝围栏882通常安装在多个板881的顶部上。

诸如多种监视摄像机、多种运动检测器、多种接近传感器、多种雷达、多种探照灯、其一组合等的多种侵入传感器通常安装在所述多个安全屏障上。此类电子装置需要电力，并且由于这些安全屏障通常位于多个偏远地区，因此从所述主电网提供电力既昂贵又可能危险。

由于多个安全屏障必须沿着所述保护区的所述多个边界，因此它们的方向取决于所述保护区的所述边界，并且不能总是面向南方。因此，简单地用多个平坦太阳能板覆盖所述多个垂直板是对所述多个昂贵太阳能电池的一低效利用。在东西向的安全屏障中，由于中午太阳光线主要平行于所述屏障，进一步降低了发电的所述效率。还应该注意的是，在一些情况下，将多个太阳能电池安装在所述安全屏障远离所述保护区的所述侧，例如所述边界，可能会使其遭受敌人的火力或破坏。

本主题的另一目的是提供一种包括一三维结构的太阳能结构，其克服了从如图2A和2B中所见的屏障太阳能发电的所述多个缺点中的至少一些。

图3A至3H(ii)公开了一些效率增强的太阳能单元和系统，其使用可用于多种建筑结构中的多个3D表面或多个棱镜，并且允许克服上述多个缺点中的至少一些。

现在参考图3A，其示意性地示出了根据本公开主题的多个实施例的要设置有多个太阳能电池的不同类型的多个表面。

可以使用具有3D结构的不同形状的多个表面，其具有沿多个方向定向的多个侧面，其中所述多个太阳能电池设置在所述多个侧面中的一些上，可选地使用所述结构内的光传输。

所述结构900可以是所述多个太阳能电池粘附或嵌入其内的一块体或一壳体901。可以看到所述结构的所述正面以及横截面图(B)和所述放大图(C)，显示所述结构的所述许多侧面及其深度。

诸如本文件中所公开的包含棱柱形或有角度结构的多个垂直定向结构可以用作将太阳能发电与一理屏障相结合的多个太阳能围栏。

与结构900的所述面积相比，所述多个几何形状将所述多个太阳能电池的所述面积增加三倍；因此，所述围栏比一标准面板具有更高的光利用率，因为它具有更多的太阳能电池空间，并且可选地充当双面。

现在参考图3B(i)，其示意性地示出了根据本公开主题的多个实施例的一太阳能围栏的一横截面图。

在此示例中看到所述太阳能围栏950垂直地锚定到所述地面960。在太阳能围栏950的所述横截面图中，可以看出所述面板951是如何由两个透明塑料或玻璃面板952a和952b以一三维形状制成的，而在所述两个面板952a与952b之间，设置有双面太阳能电池片953，其接收来自所述围栏两侧的光，因此可以有更多时间暴露在光下。所述围栏将比一普通面板接受更多的阳光照射，因为即使太阳在东边、太阳在南边、以及太阳在西边时，它也能全天接受阳光。

对于路边、铁轨沿线、电动车辆充电站附近、农田等不适合放置一般面板的地方，以及任何没有足够空间放置一般面板的地方，所述围栏提供了很好的解决方案。

所述太阳能围栏可以是部分透明的，或者具有透明或半透明的多个部分，或者其一组合。所述多个太阳能围栏可以安装在农业区域内，作为道路、墙、隔音墙、电动公共交通附近、电动车辆充电附近、体育设施等的隔离围栏，以提供物理结构效益以及提供太阳能。

应该注意的是，所述多个太阳能电池嵌入在所述两侧围栏之间，或者粘贴在所述围栏的一侧。所述两侧围栏充分利用任何方向的阳光。

所述多个太阳能围栏中使用的所述多种透明材料可以是聚碳酸酯、聚氯乙烯树脂(PVC)、丙烯酸树脂(acryl)、玻璃、其一组合等。这些垂直结构在所述地面上一相对较小的区域内提供了更多暴露的表面。

应该注意的是，所述多个太阳能电池的能量生产可以在多个波纹和不同方向的表面上进行。具有结构化表面的所述多个太阳能围栏的另一优点是它们缺乏或减少了对阳光的反射，以及对使用道路的人们的汽车前灯的反射。

本文中看到的所述太阳能围栏的所述结构化面的额外优点是其多个吸音特性。与主要反射声音的一平坦表面不同，结构化表面会分散和吸收多个声波。

现在参考图3B(ii)，其示意性地示出了根据本公开主题的其他多个实施例的设置有改进的防弹保护的一太阳能围栏的一横截面图。

在此示例中看到所述设置有改进的防弹保护的太阳能围栏950’，其垂直锚定到所述地面960。在设置有改进的防弹保护的太阳能围栏950’的所述横截面图中，可以看出所述面板951’是如何由两个透明塑料或玻璃面板952’a和952’b以一三维形状制成的，而在所述两个面板952’a与952’b之间，设置有双面太阳能电池片953，其接收来自所述围栏两侧的光，因此可以有更多时间暴露在阳光下。然而，可以使用一单面太阳能电池片。具体地，当所述围栏950’沿东西方向安装时，阳光主要落在其侧面中的一侧。另外，一些单面太阳能电池在从背面照射时确实发电(效率较低)。一般来说，多个单面太阳能电池比多个双面太阳能电池便宜。

应该注意的是，此文件中公开的所述多个棱镜中的一些为所述能量收集单元提供双面操作，而不使用所述多个更昂贵的双面太阳能电池。此外，虽然多个实验表明使用多个双面太阳能电池只能增加10％到20％的效率，但使用多个棱镜可增加高达60％的效率。这对于太阳在天空中位置较低得多个国家尤其重要。

太阳能围栏950和太阳能围栏950’的所有属性和优点是相同或相似的。

然而，面板952’a和952’b比所述相应的面板952a和952b更厚，并且优选地，当组合形成所述太阳能围栏时，提供改进的防弹保护950’，它们互锁形成具有多个基本上平坦的外表面的一厚围栏。

所述设置有改进的防弹保护的太阳能围栏950’可以提供针对小型武器火力、爆炸和爆炸性弹药碎片的防护。可以包括没有多个太阳能电池的多个透明部分以允许观察，同时部分遮挡敌人的视线，并保持受到保护。还可以为所述多个防御者提供多个射击舷窗。可以选择所述设置有改进的防弹保护的太阳能围栏950’的所述厚度，以提供所需的强度和保护。可以添加额外的多个防爆板或层压板，例如在两侧或仅在所述古老的一侧。所述设置有改进的防弹保护的太阳能围栏950’可以由坚固且不易破碎的聚碳酸酯材料制成。所述设挚友改进的弹道保护的太阳能围栏950’可用于军事设施、多个边界和可能发生破坏行为的多个地方。所述设置有改进的防弹保护的太阳能围栏950’可以用作一坚固的太阳能发电系统，而不是用作一围栏的部分。

现在参考图3C，其示意性地示出了根据本公开主题的一些示例性实施例的一三维太阳能结构。

可以看到太阳812沿着一轨迹814从东向西行进。包括具有一锯齿形轮廓的一三维太阳能结构910的一太阳能系统980被垂直定位。与现有技术的多个太阳能板所占据的面积相比，所述地面上的面积是最小的，因为必须在所述面板的表面向上的情况下定位所述平坦的标准结构。所述当前的结构是垂直的，因此占据现有技术的所述表面的大约5-10％。

所述锯齿形轮廓结构916是一相对较薄的结构，其包括例如可面向西定位的一第一表面916A、以及与所述第一表面基本相同且面向东方定位的一相对表面916B。其他方向也是可能的，并且取决于所述结构的所述定位。

所述薄结构的厚度可以从约2mm厚到几公分或更大。在使用约2至5mm片材的情况下，所述锯齿形轮廓的宽度可为约60mm±5mm。多个连续表面之间的所述角度可以是约90度，并且多个连续低点或高点之间的所述距离可以是约125mm±5mm。然而，可以使用其他参数。

所述锯齿形轮廓结构916可以定位为分隔或限制私人、市政或国家用途的多个区域的一围栏。多个太阳能电池918附接在位于朝上的所述多个面上的一第一表面916A上。多个太阳能电池920附接到所述相对表面916B上以及朝上的所述多个面上。如此一来，当太阳在东边时，所述相对表面916B上的所述多个太阳能电池920活跃发电，而在下午，当太阳西行时，所述第一表面916A上的所述多个太阳能电池918处于活动状态。以此方式，尽管所述结构910垂直定位且其在所述地面上占据的面积最小，仍保持收集来自行进的太阳的所述辐射的有效性。

应当提及的是，所述3D结构910相对于现有技术中的所述较重的结构来说是轻的，并且可以比多个现有技术的结构轻多达50％。因此，其运输及安装都很方便。此外，它可以放置在需要使用减轻重量的多个结构的多个地方，例如水上以及由不坚固但具有成本效益的多种材料制成的多个结构上。

应当提及的是，并非所有朝上的表面都需要覆盖多个太阳能电池，所述多个太阳能电池的铺展情况根据所述系统的所述多个要求而定。

根据另一实施例，仅一侧覆盖有多个太阳能电池，而另一侧用于粘附所述3D结构，以覆盖具有垂直方向的任何元件的一墙。

在没有被多个太阳能电池覆盖的面向光的多个表面上，可以粘上多个镜子(或者所述表面可以涂上反光材料)，从而增加所述太阳能电池区域中所述光的多个反射，进一步提高白天的效率。

现在参考图3D和3E，其示意性地示出了根据本公开主题的一些示例性实施例的一三维结构，多个太阳能电池分别粘附在所述三维结构的部分上或其上。

图3D示出了根据本公开主题的一些示例性实施例的一3D结构930，其可以例如用于农业领域中用作温室的多个屋顶、动物养殖中或天窗中。

所述薄结构932由诸如玻璃、聚碳酸酯、其一组合等透明的一材料制成。所述3D结构30包括具有锯齿形轮廓的一上表面的一透明材料薄片932。所述薄片932的上表面部分地被多个太阳能电池934覆盖。所述多个被覆盖的表面是全部面向相同方向的所述多个表面，而面向其他方向的所述表面未被覆盖。由于所述薄片932是透明的，光可以穿透到所述3D结构930的另一侧。光束，如箭头936所示，穿透所述屋顶结构930。

根据其他多个实施例，所述薄片932可以是透明的但被着色的，使得穿过所述多个透明表面的光是有着色的。这可以用于在彩色光下生长得更好的某些作物。

根据又一实施例，未被多个太阳能电池覆盖的所述多个透明部分可以设置有多个滤光器。可选地，未被多个太阳能电池覆盖的所述多个透明部分可以是开放的或者由糊状物制成，或者具有用于空气流通的多个孔。

图3E示出了一3D结构940，其包括可以是透明或不透明的一材料薄片942。所述整个朝上的表面覆盖着多个太阳能电池。多个太阳能电池944指向一某个方向，而多个太阳能电池946面向所述相反方向。同样在这种情况下，根据另一实施例，所述多个表面中的一些可以覆盖有仅将所述光束反射到另一方向的多个镜子，而不是多个太阳能电池944及/或多个太阳能电池946中的一些。

所述3D结构940可用于覆盖多个仓库，其中不希望光线穿过所述屋顶穿透所述结构。所述相同的结构也可以用于覆盖所述建筑或所述仓库的所述多个墙。

应当提及的是，所述3D结构的长度或宽度没有限制。

应当强调的是，在一些实施例中，所述多个太阳能电池粘附到或嵌入到将用于建造屋顶或墙的所述建筑结构中，而不是嵌入到随后安装到所述多个现有屋顶或墙上的一支撑结构中，如现有技术中已知的。这就是所述3D结构比所述多个传统结构更轻的所述多个原因之一。

与现有技术构造相关的另一缺点是所述多个面板变得非常热，因此，在所述多个太阳能电池上形成多个热点，这限制了所述多个面板的有效性。需要对所述多个面板进行冷却，有时通过多个洒水器进行冷却。这增加了所述太阳能系统的成本和复杂性。根据本主题的一些实施例，提供了一太阳能板，其并入所述屋顶中，使得来自所述仓库或建筑内部的所述空气调节冷却所述多个太阳能电池。随着时间的推移，这也使所述多个太阳能电池更加有效并减少其衰退。

本主题相对于所述多个传统太阳能板的另一优点是所述整个屋顶及/或墙可以被所述多个太阳能电池覆盖，因为所述多个面板的方向不限于南方。其他方向也是可能的，因此可能性更大。

图3F、3G(i)和3G(ii)示意性地示出了根据本公开主题的一些示例性实施例的一柔性棱镜阵列。

现在参考图3F，其示意性地示出了根据本公开主题的一些示例性实施例的处于卷起状态的一柔性棱镜阵列的一横截面图。

柔性棱镜阵列970包括多个刚性或半刚性棱镜972，每个棱镜具有附接到其下表面的一太阳能电池973。然后将所述多个棱镜972附接到一柔性片971，所述柔性片971允许所述柔性棱镜阵列970卷起以便运输或储存。另外，所述柔性片971的所述柔性使得能够将其部署在多个弯曲表面(凸面或凹面)上。柔性片971可以是不透明的，例如用于部署在一屋顶上，或者是透明的用于部署在一透明板上以部署为部分透明的天窗、部分透明的窗户或一太阳能围栏。在这些情况下，使用多个半透明太阳能电池，或者并非所述柔性棱镜阵列的所有区域都被多个太阳能电池覆盖。

注意，可以使用其他类型的多个棱镜，例如在本文件的其他多个图中看到的棱镜。

现在参考图3G(i)，其示意性地示出了根据本公开主题的一些示例性实施例的部署在一表面上的一柔性棱镜阵列的一等距视图。

在此示例中，所述柔性棱镜阵列970被展开并附接到一表面960。表面960可以是一屋顶或一墙壁。可以使用粘合剂或紧固件(本文中未示出)来完成附接。大型柔性棱镜阵列970可被切割成两个相邻棱镜之间的尺寸。多个大面积可以被多个柔性棱镜阵列覆盖。

现在参考图3G(ii)，其示意性地示出了根据本公开主题的一些示例性实施例的部署在一表面上的一柔性棱镜阵列的一横截面图，显示了一些光线路径。

当太阳812沿着其每日和季节性路径814行进时，所述柔性阵列970(本文中看到部署在一水平表面上，但可以使用倾斜或弯曲表面)可以利用从任何方向到达的光线。为了减少所述图的混乱，省略了从一个棱镜反射到所述相邻棱镜的光线路径。

图3H(i)至3H(ii)示意性地示出了根据本公开主题的一些示例性实施例的半透明壳体。在一些实施例中，所述多个棱镜是中空的，并且可选地充满水。

现在参考图3H(i)，其示意性地示出了根据本公开主题的一些示例性实施例的一半透明壳体的一等距视图。

半透明棱镜1010具有一底表面1011、两个侧表面1012和1013以及两个端部1015和1016。

在所描绘的示例中，太阳能电池1020附接到并覆盖所述侧表面1012或1013之一的一部分。这允许照射在所述半透明棱镜1010上的所述光中的一些穿过所述半透明棱镜。因此，半透明壳体1010可单独或以一阵列形式用作部分透明的屋顶、天窗或窗户、其一组合等。

现在参考图3H(ii)，其示意性地示出了根据本公开主题的一些示例性实施例的一半透明壳体的一等距视图。

半透明壳体1030具有一底表面1011、两个侧表面1012和1013以及两个端部1015和1016。在所描绘的示例中，太阳能电池1020附接到并覆盖所述底表面1011的一部分。这允许照射在所述半透明壳体1030上的所述光中的一些穿过所述半透明壳体。因此，半透明壳体1010可单独或以一阵列形式用作部分透明的屋顶、天窗或窗户。

应当注意的是，本文中看到的所述太阳能电池1020的所述位置、尺寸和覆盖部分用作多个非限制性示例，并且可以使用其他参数。可选地，可以在同一壳体上，可选地在不同的表面上使用多个太阳能电池。替代地，所述太阳能电池可以覆盖所述整个表面。

与所述长形壳体1010和1030一起使用的所述矩形太阳能电池的一个优点是易于生产所述多个太阳能电池贴片1020。多个太阳能电池通常作为被切割成一定尺寸的多个大型片材来采购。所述多个大型太阳能片通常预先开槽，因此可以轻松切割成多个矩形贴片。相反，切割多个三角形或具有多种非直角形状的贴片可能很困难并且可能导致太阳能电池材料的浪费。切割多个八角形贴片时可能会造成高达50％的太阳能电池材料损失。

可选地，所述长形壳体被制成中空壳体，其两端1015和1016敞开。在部署时，所述中空壳体可以充满水。由于水的折射率接近塑料和玻璃的折射率，因此所述充满水的壳体具有与一固体棱镜相似的多个光学特性。所述棱柱形壳体可以通过挤压生产，运输起来更轻，而且与玻璃或塑料相比，由于水的成本较低，因此更便宜。

另外地，所述中空壳体可用于将水流从一端引导至另一端。所述水流可用于冷却所述多个太阳能电池，从而提高其效率。

另外地及可选地，具有水循环或水流的所述中空壳体可作为太阳能热水系统的太阳能收集器的部分，同时提供电力和热水。

在多个高层建筑中，所述屋顶可能太小，无法为所有公寓安装多个太阳能集热器，而且所述热水从所述屋顶到所述多个较低楼层的路程可能会变冷。在这些情况下，可以将所述充满水的太阳能壳体安装在面向太阳的所述墙上，直接向所述公寓提供热水，同时提供电力。

替代地，将中空壳体留空，并在其表面中的至少一个上钻多个可选的孔，以允许空气循环或流动以冷却所述多个太阳能电池。

在仅所述壳体的一侧暴露于阳光的多個应用中，可以使用金属板(例如铝)，可选地具有暴露于空气的多個散热片。

这些半透明灯壳体可实现高达18％的效率和50％的透光率。

图4A和4B公开了根据本公开主题的一些示例性实施例的具有多个太阳能发电能力的工业建筑，其克服了与图1A至1C中所见的现有技术相关联的所述多个缺点中的至少一些。

现在参考图4A，其示意性地描绘了根据本公开主题的一些示例性实施例的安装有至少一个三角形棱镜的柔性阵列的一发电工业建筑。

柔性三角形棱镜阵列970可以放置在所述发电工业建筑470的所述屋顶861上。所述轻质柔性三角形棱镜阵列970不需要支撑结构并且可以直接粘合或紧固到所述屋顶。柔性三角形棱镜阵列970可以以其卷起状态运输以在原位展开。

额外的多个柔性三角形棱镜阵列970可以容易地附接到所述发电工业建筑470的所述多个墙864上。

柔性三角形棱镜阵列970可以覆盖整个墙或屋顶，或者它可以覆盖所述多个墙的多个部分。具体地，背向太阳的多个墙不需要覆盖多个柔性三角形棱镜阵列。可选地，可以期望保持所述多个墙远离所述地面851附近的多个柔性三角形棱镜阵列，从而防止所述多个阵列被削弱，或所述建筑附近的活动对所述阵列造成损坏。

应当注意的是，虽然本文中看到的所述示例是针对一工业建筑进行演示的，但多个住宅建筑也可以配备多个柔性三角形棱镜阵列。

现在参考图4B，其示意性地描绘了根据本公开主题的一些示例性实施例的具有多个预制太阳能结构元件的一发电模块化工业建筑。

根据本公开主题的一些示例性实施例，并且为了克服将工业建筑转变为多个发电建筑的所述多个困难，生产了多个预制结构元件，其将结构电池和太阳能电池结合为一个集成单元。

所述多个预制太阳能元件462和463的所述尺寸、强度、隔热和其他参数可以与商业上可获得的多个预制板862相似或相同，所述工业建筑860的所述墙864及/或屋顶861由所述多个预制板862构成，并且添加了用于连接到一发电控制器单元的多个电连接器或多条电线。因此，很容易将一预制板862与所述多个相应的太阳能元件462更换。

替代地，所述模块化工业建筑460可以从一开始就使用多个太阳能屋顶元件463及/或多个太阳能墙元件462来建造。多个屋顶元件463及/或多个太阳能墙元件462可以与传统的多个预制板862和多个非太阳能屋顶单元组合，或者与多种传统的建筑技术相结合，例如木工、砌砖、混凝土、其一组合等。类似地，多个太阳能屋顶元件463及/或多个太阳能墙元件462可以集成在住宅、办公室和高层建筑内。

可以使用本领域的多个发电控制器单元，并且在本文件中将不再进一步讨论。

图5A至图5B分别示意性地示出了根据本公开主题的一些示例性实施例的预制太阳能元件500a和500b。

预制太阳能元件500a和500b的不同之处在于所述多个太阳能电池的倾斜，以便优化如上所述的效率。预制太阳能元件500a和500b可用作多个屋顶太阳能元件及/或多个墙太阳能元件。

现在参考图5A，其示意性地示出了根据本公开主题的一些示例性实施例的具有多个倾斜太阳能条的一预制太阳能结构元件500a的一照片视图。

预制太阳能结构元件500a包括一结构板510，所述结构板510包括一内板511和一外板513以及夹在其间的一隔热层512。在所述外板513上，具有多个太阳能电池载体521a，多个太阳能电池条520附接在其上。多个载体521a优选地由轻质导热材料，例如铝制成。然而，可以使用其他金属(例如铜或铁片)或塑料、其一组合等。所述载体521a与所述外板513之间的可选空腔522a使得冷却空气循环能够减少多个太阳能条520的过热。可以选择所述多个载体521a与所述外板513的所述多个角度550a，以用于能量产生优化，如上文所公开的。在此非限制性示例中，所述多个载体521a相对于所述外板513的多个角度550a为约45度。

替代地，所述外板可以形成为一锯齿形板并且所述多个太阳能条520可以直接附接到其上。电缆或电连接器501a和可选的电缆或电连接器501b用于将所述预制太阳能元件500a的所述多个太阳能条520连接到相邻的多个预制太阳能元件，或者连接到一发电控制器单元。

现在参考图5B，其示意性地示出了根据本公开主题的一些示例性实施例的具有多个浅倾斜太阳能条的一预制太阳能结构元件500b的一照片视图。

预制太阳能元件500b与预制太阳能元件500a的不同之处在于所述多个载体521b与所述外板513之间的多个角度550b更浅。因此，所述载体521b与所述外板513之间的所述空腔522b更窄。

在此非限制性示例中，所述多个载体521b相对于所述外板513的多个角度550b为约25度。

在此图中还可以看到所述可选的结构界面530，其允许将所述预制太阳能元件500b连接至所述建筑框架或相邻预制元件。在这些图中没有看到允许将所述预制太阳能元件500b连接至所述建筑框架或相邻预制元件的相似可选结构界面。

图6A至图6C示意性地示出了根据本公开主题的一些示例性实施例的预制半透明太阳能元件。

现在参考图6A，其示意性地示出了根据本公开主题的一些示例性实施例的具有多个太阳能条的一预制半透明太阳能元件500a的一照片视图。

预制半透明太阳能元件600a与预制太阳能元件500a/b的不同之处在于，透明板560取代了所述结构板510，所述结构板510包括一内板511和一外板513以及夹在其间的一隔热层512。可选地，对于多种极端天气条件，透明板560可以是一双层玻璃结构，以提供更好的隔热。预制半透明太阳能元件600a可用作多个窗户、天窗、其一组合等。

现在参考图6B，其示意性地示出了根据本公开主题的一些示例性实施例的具有安装在一墙中作为一窗户的多个太阳能条的一预制半透明太阳能元件600b的一照片视图。

预制半透明太阳能元件600b在本文中被视为安装为墙864中的一窗户。可选地，半透明太阳能元件600b可绕窗框603中的枢轴或铰链602从可见的所述关闭状态旋转到一打开状态。可以使用其他多个窗框和铰链。

现在参考图6C，其描绘了根据本公开主题的一些示例性实施例的可以在多个温室或多个天窗中使用的一太阳能3D结构。

所述3D太阳能结构650包括一透明材料的透明片，在此情况中为聚碳酸酯。例如，所述聚碳酸酯是透明的，因此所述结构可以用于多个温室等。所述结构650由一锯齿形轮廓制成，其中存在一个指向一侧且另一个指向另一侧的多个连续表面。指向一侧的多个表面可以被多个粘附的太阳能电池654覆盖，并且面向相反方向的另一表面652保持完整且透明。如此一来，所述屋顶、天窗或窗户的所述表面的一半正在发电，而另一半是透明的，允许光束穿过所述屋顶。

应当提及的是，可以根据所述系统的多个需求来确定要覆盖多少所述表面，以及将保留多少表面。

如前所述，所述透明片材可以制成多种颜色，这样如果它确实用在一温室中，则进入所述温室并到达所述多个农作物的光可以部分或完全有色，以防所述多个农作物在那些情况下生长得更好。

应当提及的是，本文所示的所述锯齿形轮廓仅是一示例，并且可以实现其他多种三维表面，例如多个角锥体。

应当提及的是，所述锯齿形轮廓在形成所述结构的所述片材的多个不同区域中可以不同，使得在一单个片材中，可以呈现所述锯齿形轮廓的多个角度。

应当理解，不同颜色的多个太阳能电池可以粘附在所述多个表面上或所述多个表面的多个部分上，并且可以使用多种有色或着色的半透明材料。

例如，在所描绘的实施例中，所述3D太阳能结构650被模制、锻造或真空成型为一单片透明塑料，所述多个太阳能条654附接到其上。

现在参考图6D，其示意性地示出了根据本公开主题的一些示例性实施例的用于模制所述3D太阳能结构650的一模具690的一照片视图。

图6C中所见的所述透明3D太阳能结构650可以在模具690中形成。

正如本文件全文所指出的，所述多个太阳能电池的多个倾斜角度可以根据所述多个当地条件而采用。例如，在北欧，中午太阳仅与所述地平线成55至60度，附接所述多个太阳能电池的一角度为50至60度可能适合这些地点。

例如，在中欧，中午太阳仅达到所述地平线上方65至70度，附接所述多个太阳能电池的一角度为35至45度可能是合适的。

例如，在以色列，中午太阳与所述地平线成80度，附接所述多个太阳能电池的一角度为20至30度可能是合适的。

例如，在中国，中午太阳与所述地平线成95度，附接所述多个太阳能电池的所述结构下表面的一角度为20至30度可能是合适的。

例如，在纽约，中午太阳与所述地平线成72度，附接所述多个太阳能电池的所述结构下表面的一角度为35至45度可能是合适的。

参考图7A(i)至7A(ii)，其示意性地示出了根据本公开主题的一实施例的设置有多个太阳能电池的不同类型的太阳能围栏。

所述太阳能围栏770，例如使用多个框架结构871垂直放置于所述地面，并且设置有多个顶部和表面772，其增加了朝向阳光的所述表面积。这补偿了所述垂直定位的效率不如将多个太阳能电池朝向所述光源(在此情况中为太阳)定位的效率。所述围栏可以是透明的、半透明的、不透明的、或者多个透明、半透明和/或不透明部分的一组合。

所述多个太阳能围栏可以安装在多个农业区域、道路中的多个隔离围栏、墙壁、多个隔音墙、电动公共交通、多个电动车辆充电点附近等内。

应当注意的是，所述多个太阳能电池嵌入在一围栏内，或者粘附在所述围栏的一侧。可以使用两侧或一侧的围栏。所述两侧围栏充分利用任何方向的阳光。可选地，所述多个太阳能围栏的所述多个顶部表面设置有多个太阳能电池(在这些图中未示出)。

制成所述多个围栏的所述多种材料可以是聚碳酸酯、PVC、丙烯酸树脂、玻璃、其一组合等。这些垂直结构在所述地面上一相对较小的区域内提供了更多暴露的表面。

应当注意的是，所述多个太阳能电池的生产可以在多个波纹和不同方向的表面上进行。

所述多个结构化太阳能围栏的另一优点是，由于所述太阳能围栏的所述结构化表面，所述多个结构化太阳能围栏减少或缺乏对使用道路的人们的光反射。本文中看到的所述太阳能围栏的所述结构化表面的额外优点是其多个吸音特性。与主要反射声音的一平坦表面不同，结构化表面分散和吸收多个声波。

不同类型的多个表面具有沿多个方向定向的多个顶部和多个侧面，并且所述多个太阳能电池可以设置在所述多个侧面中的一些上，同时利用所述结构内的光传输。所述结构可以是所述多个太阳能电池粘附或嵌入其中的一块体或一壳体。

多个太阳能围栏可以设计成不同的三维几何形状，并由两块透明或半透明的塑料或玻璃板构成，其间具有多个双面太阳能电池，例如在图3B(i)及/或3B(ii)中或本文公开的任何其他3D设计中看到的。

所述多个几何形状将所述多个太阳能电池的所述有效面积增加到所述太阳能围栏表面积的三倍，因此所述围栏比一标准面板具有更高的光利用率，因为它既具有更多的太阳能电池空间，又可以双面工作。

所述围栏比一普通面板能接受更多的阳光照射，因为它全天都受到阳光照射：当太阳在东边时，当太阳在南边时，以及当太阳在西边时。所述围栏为路边、铁轨两侧、电动车辆充电站、农田等不宜放置普通面板的多个地方以及任何没有足够空间放置普通面板的地方提供了很好的解决方案。

参考图8A，其示意性地示出了根据现有技术的波纹屋顶材料。

波纹状透明且着色的屋顶材料891和892以及具有其他轮廓的屋顶材料在本领域中是已知的。

参考图8B，其示意性地示出了根据本公开主题的一实施例的附接到多个波纹太阳能屋顶材料893的多个太阳能电池894。

本发明利用波纹的、波浪的、凸的或其他用作多个物流仓库、多个温室、多个公共交通柱等多个屋顶的多个表面来充当多个太阳能聚光器，而不是在所述屋顶上放置相对昂贵且需要大量安装设施的一太阳能系统。

可以看出，所述波纹结构设有多个不同角度的表面。这可以用于放置在所述结构本身的顶部，或嵌入所述结构内，以便所述多个太阳能电池定向到多个方向，其中一部分非常有效，一部分则不太有效，但在一天中的任何给定时间仍然运行。

在使用现有技术的波纹屋顶材料891或892的多个现有轻型屋顶中，多个波纹太阳能屋顶材料893可以替代所述现有的波纹屋顶材料，从而用多个能量产生单元改造所述屋顶。替代地，可以从一开始就使用多个波纹太阳能屋顶材料893，而无需改变所述设计。

所述多个太阳能电池可以粘附到所述外侧上所述波纹结构的表面。所述多个太阳能电池可以粘附到一透明结构的表面，如本文所见。如果所述结构是透明的，则所述多个电池可以粘附到所述结构下方的表面上。可以看出，所述多个电池沿所述波纹结构的所述多个方向定向，使得当太阳从一侧行进到另一侧时，总是有多个太阳能电池指向太阳。所述多个太阳能电池894可以覆盖所述波纹材料893的整个表面，或者仅覆盖其一部分，使得所述结构半透明。

参考图8C，其示意性地示出了根据本公开主题的一实施例的具有不同方向的多个小面的多个波纹屋顶材料895。

具有不同方向的多个小面的多个屋顶材料895是可用于粘附所述多个太阳能电池或以不同方向嵌入所述多个太阳能电池以便全天有效地利用光的一结构的另一示例。

参考图9，其示意性地示出了根据本公开主题的一实施例的附接至一车辆的3D太阳能板。

在所描绘的非限制性示例中，一3D太阳能板98附接到一公共汽车97的车顶99。应当注意的是，可以使用任何电动或混合动力车辆、汽车或轨道，并且所述3D太阳能板98可以是本文公开的所述类型。

参考图10A，其示意性地示出了根据现有技术当将所述多个太阳能电池粘合至一支撑结构时，或当所述多个电池变热时，对所述多个太阳能电池造成的损坏。

由于多个太阳能电池1001薄且易碎，它们经常在将其粘合到一支撑结构的所述过程中及/或施加层压层以保护所述多个太阳能电池的所述过程中产生多个裂纹1002，如本文公开的所述多个示例性实施例中所需要的。

此外，这种裂纹1002是由于所述太阳能电池和其上应用太阳能电池的所述塑料载体结构，或者用于保护所述多个太阳能电池免受环境影响的塑料层压件之间的热膨胀的多个差异而引起的。为此，当前主题的多个实施例使用所述多个太阳能电池的金属背衬。

参考图10B，其示意性地示出了根据本公开主题的一实施例的用于粘合多个太阳能电池的模具。

真空成型通常用于多个层压太阳能电池，或将它们附接到其多个支撑结构上。然而，发现当施加真空时，所述层压层并不粘附到当前主题的多个实施例中使用的所述多个3D结构的所有小面。此外，由现有技术的所述过程引起的所述集中应力常常导致所述多个太阳能电池破裂，导致效率降低或功能障碍。形状适合所述3D表面结构的软硅或泡沫模具可用于解决此问题。

在所描绘的实施例中，两个这样的互补模具1010a和1010b各自适合所述3D结构的所述相应侧，例如893、910、9530、940和950，用于在所述多个太阳能电池和所述多个支撑结构的所述多个表面上施加温和的力。当所述支撑结构是柔性的，两个这样的模具是优选的。当所述支撑结构是刚性的，一个模具就足够了。

参考图10C，其示意性地示出了根据本公开主题的一实施例的用于粘合多个太阳能电池的一3D模具。

所描绘的模具1011与诸如结构900、895等的3D结构一起使用。

参考图10D，其示意性地示出了根据本公开主题的一实施例的一3D模具和一3D刚性支撑结构。

当加工诸如透明3D结构952’a或1020的一刚性支撑结构时，可以仅将一单个模具1021应用于要粘合所述多个太阳能电池的所述侧。

参考图10E，其示意性地示出了根据本公开主题的一实施例的一软压力施加装置。

当将多个太阳能电池粘附到诸如521a、521b、521c或652的刚性载体时，可以使用压力施加装置1031b并且仅应用于要粘合所述多个太阳能电池的所述侧。

尽管已结合本主题的多个具体实施例描述了本主题，但显然许多替代、修改和变化对于本领域技术人员来说将是显而易见的。因此，旨在涵盖落入所附权利要求的精神和广泛范围内的所有此类替代、修改和变化。在本说明书中提及的所有出版物、专利及专利申请案以其整体在此通过引用并入本说明书中，其程度如同各单独的出版物、专利或专利申请案被具体及单独地指明而通过引用并入本文中。此外，本申请中任何参考文献的引用或识别不应被解释为承认此类参考文献可作为本发明的现有技术。

Claims (32)

1.一种预制太阳能结构元件，其特征在于：所述预制太阳能结构元件包括：一建筑结构元件，准备好集成到一建筑中；

多个太阳能电池载体；及

多个太阳能电池，附接到所述多个太阳能电池载体，

其中所述多个太阳能电池响应光而发电，

其中在将所述预制太阳能结构元件集成到所述建筑中之前，通过集成所述结构元件、所述多个太阳能电池载体和所述多个太阳能电池来预制所述预制太阳能结构元件。

2.如权利要求1所述的预制太阳能结构元件，其特征在于：所述建筑是一模块化工业建筑。

3.如权利要求2所述的预制太阳能结构元件，其特征在于：所述模块化工业建筑是一仓库。

4.如权利要求2所述的预制太阳能结构元件，其特征在于：所述模块化工业建筑是一住宅。

5.如权利要求1所述的预制太阳能结构元件，其特征在于：所述建筑结构元件包括：

一内板；

一外板；及

一隔热层，夹在所述内板与所述外板之间，

并且其中所述多个太阳能电池载体附接至所述外板。

6.如权利要求1所述的预制太阳能结构元件，其特征在于：所述建筑结构元件包括：

一内板；

一外板；及

一隔热层，夹在所述内板与所述外板之间，

并且其中所述多个太阳能电池载体是所述外板的一部分。

7.如权利要求1所述的预制太阳能结构元件，其特征在于：所述建筑结构元件包括一透明板。

8.如权利要求1所述的预制太阳能结构元件，其特征在于：所述建筑结构元件是一透明板，允许所述光的一部分穿过所述预制太阳能结构元件。

9.如权利要求7或8所述的预制太阳能结构元件，其特征在于：所述透明板的至少一部分呈一锯齿形，使得：

所有所述之字形部分相对于所述板成一第一角度，及

所有所述转弯部分相对于所述板成一第二角度，

并且其中所述多个之字形部分是所述多个太阳能电池载体。

10.如权利要求7所述的预制太阳能结构元件，其特征在于：所述透明板是双层玻璃，以提供隔热。

11.如权利要求7所述的预制太阳能结构元件，其特征在于：所述透明板是有色的。

12.如权利要求7所述的预制太阳能结构元件，其特征在于：所述预制太阳能结构元件用作一窗户。

13.如权利要求7所述的预制太阳能结构元件，其特征在于：所述预制太阳能结构元件用作一屋顶的一部分。

14.如权利要求13所述的预制太阳能结构元件，其特征在于：所述屋顶是一温室的一屋顶。

15.如权利要求1所述的预制太阳能结构元件，其特征在于：所述多个太阳能电池载体由金属制成。

16.如权利要求1所述的预制太阳能结构元件，其特征在于：所述多个太阳能电池载体相对于所述预制太阳能结构元件以一倾斜角倾斜。

17.如权利要求16所述的预制太阳能结构元件，其特征在于：所述倾斜角根据所述建筑所在的所述纬度来选择。

18.如权利要求16所述的预制太阳能结构元件，其特征在于：所述倾斜角根据以下之一者来选择：

在北欧，中午太阳仅与所述地平线成55至60度，所述倾斜角在50至60度之间；

在中欧，中午太阳仅与所述地平线成65至70度，所述倾斜角在35至45度之间；

在以色列，中午太阳与所述地平线成80度时，所述倾斜角在20至30度之间；

在中国，中午太阳与所述地平线成95度时，所述倾斜角在20至30度之间；及

在纽约，中午太阳与所述地平线成72度时，所述倾斜角在35至45之间。

19.如权利要求6所述的预制太阳能结构元件，其特征在于：所述预制太阳能结构元件用作一墙的一部分。

20.如权利要求6所述的预制太阳能结构元件，其特征在于：所述预制太阳能结构元件用作一屋顶的一部分。

21.如权利要求6所述的预制太阳能结构元件，其特征在于：所述预制太阳能结构元件用作一围栏的一部分。

22.如权利要求21所述的预制太阳能结构元件，其特征在于：所述围栏是一隔音围栏。

23.如权利要求22所述的预制太阳能结构元件，其特征在于：所述隔音围栏面的所述三维结构比一平面隔音围栏具有更好的多个吸声性能。

24.如权利要求1所述的预制太阳能结构元件，其特征在于：所述预制太阳能结构元件的所述重量小于一同等尺寸太阳能结构的所述重量的50％。

25.一种双面太阳能单元，其特征在于：所述双面太阳能单元包括：

至少一第一透明板，所述第一透明板是三维结构的，具有一第一面，所述第一面包括相对于所述第一透明板以多个角度定向的多个小面；及

多个太阳能电池，附接至所述多个小面中的至少一些小面上，并且其中所述多个太阳能电池响应于落在所述双面太阳能单元的任一侧上的光而发电。

26.如权利要求24所述的双面太阳能单元，其特征在于：所述多个太阳能电池为多个薄膜太阳能电池。

27.如权利要求24所述的双面太阳能单元，其特征在于：所述多个太阳能电池为多个双面太阳能电池，旨在响应于在所述多个双面太阳能电池的任一侧上接收到的光而产生电。

28.如权利要求24所述的双面太阳能单元，其特征在于：所述多个太阳能电池为多个单面太阳能电池，旨在响应于在所述多个单面太阳能电池的所述有源面上接收到的光而产生电，其中所述多个单面太阳能电池的所述多个有源面面向所述第一透明板的所述朝阳侧，并且其中到达所述第一透明板的所述朝阳侧相对侧的光的至少一部分被反射或折射，以落在所述多个单面太阳能电池的所述多个有源面上。

29.如权利要求24所述的双面太阳能单元，其特征在于：所述双面太阳能单元还包括一第二透明板，是三维结构的并且具有包括多个小面的一第一面，其中所述多个小面相对于所述第二透明板以多个角度定向，其中所述第二板的所述第一面的所述三维结构与所述第二板的所述第一面的所述三维结构匹配，

并且其中所述第一透明板和所述第二透明板贴合在一起，使得所述多个太阳能电池夹在所述两个透明板之间。

30.如权利要求28所述的双面太阳能单元，其特征在于：所述双面太阳能单元在垂直放置时用于产生太阳能。

31.如权利要求28所述的双面太阳能单元，其特征在于：所述第一透明板或所述第二透明板中的至少一个是一厚的防爆板。

32.如权利要求30所述的双面太阳能单元，其特征在于：所述防爆板由聚碳酸酯材料制成。