CN105374890A - 一种平流层飞艇应用的薄化晶体硅太阳电池组件结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种平流层飞艇应用的薄化晶体硅太阳电池组件结构，针对平流层飞艇本身曲面的固有特性，且在光照强度、环境温度和大气压力等外界环境因素的作用下艇身会发生膨胀或收缩，这种变形对铺装在其表面的太阳电池阵会产生力学作用，极端情况下甚至产生破坏作用，这种结构形式的太阳电池阵能够较好实现刚性太阳电池在平流层飞艇上的应用，为平流层长期驻空提供主能源。该太阳电池阵能够与平流层飞艇表面实现很好的贴合，且能够承受一定的力学作用，对于易碎的太阳电池起到很好的保护作用，该薄化晶体硅太阳电池组件具有面密度较轻和可折叠性的优点，可实现多次装配和拆卸。
Description
技术领域
本发明涉及电源技术领域，具体为一种应用在平流层飞艇上的薄化晶体硅太阳电池组件。
背景技术
近年来，临近空间领域成为各国关注的重点区域，太阳能无人机和平流层飞艇等飞行器也成为各国研究的重点，太阳电池阵作为临近空间领域飞行器的主能源，也普遍受到广大研究人员的重视和研究，我们也在逐渐加强临近空间领域飞行器的开发和应用。
一般来说，柔性薄膜太阳电池在平流层上飞艇上能够得到很好的应用，但限于目前国内柔性薄膜太阳电池光电转换效率还未达到理想水平，离工程化应用还存在一定的差距，因此，轻质高效的薄化单晶硅太阳电池若能实现在平流层飞艇上的应用，解决了平流层飞艇能源系统的一大难题。
在空间应用的太阳电池阵技术一般分为刚性太阳电池阵、半刚性太阳电池阵、柔性太阳电池阵等，但因为这些不同类性的太阳电池阵本身结构特点、研制成本以及技术成熟度的原因，在平流层飞艇上均未能实现很好的应用，因此，发明一种能够应用于平流层飞艇上的薄化晶体硅太阳电池组件显得意义重大。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的内容是提供一种能够应用于平流层飞艇的薄化晶体硅太阳电池组件，可有效解决刚性太阳电池在平流层飞艇上的应用。
本发明所采用的技术方案是：一种平流层飞艇应用的薄化晶体硅太阳电池组件结构，主要由封装太阳电池组件、先进高分子聚合物材料、夹层支撑板、预留挂装结构组成。通过层压的方式将刚性单晶硅薄化太阳电池加工成封装太阳电池组件，实现电性能的输出，若干个太阳电池组件通过胶粘的方式固定先进高分子聚合物材料上，然后在先进高分子聚合物材料的底部固定夹层支撑板(对应有太阳电池组件区域)，在先进高分子聚合物材料边缘区域打孔，作为薄化晶体硅太阳电池组件的安装机械接口，即预留挂装结构，这几个部分共同构成薄化晶体硅太阳电池组件整体。
进一步，所述的封装太阳电池组件1由薄化单晶硅太阳电池通过层压的方式进行封装成一体化结构，作为电性能输出的单元。
进一步，所述的先进高分子聚合物材料2采用薄膜类材料，面密度≤100g/m2。
进一步，所述的夹层支撑板3采用铝蜂窝板结构，厚度≤3mm。
进一步，在先进高分子聚合物材料2上的若干封装太阳电池组件1和夹层支撑板3之间留有一定间隔，形成的区域为可折叠区域。
与现有技术相比，本发明的平流层飞艇用薄化晶体硅太阳电池组件其优点在于，整个平流层飞艇用薄化晶体硅太阳电池组件能够对刚性单晶硅薄化太阳电池进行具有很好的保护功能，防止在使用的过程中出现碎片的情况，解决了刚性太阳电池在平流层飞艇上的应用。
整个平流层飞艇用薄化晶体硅太阳电池组件能够实现反复可折叠功能，方便运输和安装等实际操作。
整个平流层飞艇用薄化晶体硅太阳电池组件能够实现多次安装和拆卸，并且能够与飞艇艇身实现很好的贴合，达到工程化应用技术水平。
整个平流层飞艇用薄化晶体硅太阳电池组件面密度较轻，太阳电池组件、先进高分子聚合物材料、夹层支撑板、预留挂装结构等整个太阳电池阵的面密度总和不超过800g/m2，满足平流层飞艇太阳电池阵轻质、高效的性能要求。该项技术可以广泛应用于临近空间太阳能无人机、平流层飞艇等飞行器，对未来太阳电池阵技术的发展具有很重要的意义。
附图说明
图1是本发明的流层飞艇应用的薄化晶体硅太阳电池组件结构结构示意图；
图2是本发明的流层飞艇应用的薄化晶体硅太阳电池组件结构局部侧视图。
具体实施方式
下面结合测试实例和附图，对本发明专利做进一步的说明，但本发明专利的实施方式不仅限如此。
参见图1，本发明专利所述的平流层飞艇用薄化晶体硅太阳电池组件结构示意图如图所示，具体包括：封装太阳电池组件1、先进高分子聚合物材料2、夹层支撑板3、预留挂装结构4等部分组成。
所述的封装太阳电池组件1通过胶粘方式固定在先进高分子聚合物材料2上，并按照平流层飞艇负载功能要求预先进行太阳电池组件的结构和电气设计，然后再进行太阳电池组件的层压封装。
所述的先进高分子聚合物材料2面密度很小，背面相应区域安装固定有夹层支撑板3，保护正表面的封装太阳电池组件1，该夹层支撑板3具有一定的刚性，抗弯性能优，同时重量很轻，既满足保护刚性单晶硅薄化太阳电池，又保证整个太阳电池阵的轻质高效功能。
所述的薄化晶体硅太阳电池组件在图示5的区域可折叠，该区域没有封装太阳电池组件1和夹层支撑板3，方便运输和安装，由于该特性，在实际应用过程中该太阳电池阵能够与飞艇艇身实现贴合。
所述的预留挂装结构4是属于薄化晶体硅太阳电池组件的机械接口，与平流层飞艇艇身表面结构实现机械互联，在实际操作过程中方便装配和拆卸。
Claims (6)
1.一种平流层飞艇应用的薄化晶体硅太阳电池组件结构，其特征在于，包括封装太阳电池组件(1)、先进高分子聚合物材料(2)、夹层支撑板(3)、预留挂装结构(4)；
若干个所述的封装太阳电池组件(1)通过胶粘的方式固定安装在先进高分子聚合物材料(2)的正表面，夹层支撑板(3)固定安装在先进高分子聚合物材料(2)的背面，其尺寸大小对于正表面的封装太阳电池组件(1)所在区域，且在先进高分子聚合物材料(2)边缘区域打孔，作为薄化晶体硅太阳电池组件的安装机械接口，即预留挂装结构(4)。
2.按照权利要求书1所述的平流层飞艇应用的薄化晶体硅太阳电池组件结构，其特征在于，所述的封装太阳电池组件(1)由薄化单晶硅太阳电池通过层压的方式进行封装成一体化结构，作为电性能输出的单元。
3.按照权利要求书1所述的平流层飞艇应用的薄化晶体硅太阳电池组件结构，其特征在于，所述的先进高分子聚合物材料(2)采用薄膜类材料，面密度≤100g/m2。
4.按照权利要求书1所述的平流层飞艇应用的薄化晶体硅太阳电池组件结构，其特征在于，所述的夹层支撑板(3)采用铝蜂窝板结构，厚度≤3mm。
5.按照权利要求书1所述的平流层飞艇应用的薄化晶体硅太阳电池组件结构，其特征在于，在先进高分子聚合物材料(2)上的若干封装太阳电池组件（1）和夹层支撑板（3）之间留有一定间隔，形成的区域为可折叠区域。
6.按照权利要求书1所述的平流层飞艇应用的薄化晶体硅太阳电池组件结构，其特征在于，所述封装太阳电池组件(1)、先进高分子聚合物材料(2)、夹层支撑板(3)、预留挂装结构(4)构成的整个结构的面密度≤800g/m2。
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