CN106549074A - 一种用于临近空间环境的薄硅太阳电池组件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于临近空间环境的薄硅太阳电池组件,它包括薄硅太阳电池、高导电互联银带、高透光性可耐受临近空间环境的带胶顶膜、可耐受临近空间环境的带胶底膜;将薄硅太阳电池按照电性能需求用高导电互联银带焊接成为电池组,然后在电池组下表面预设位置铺设可耐受临近空间环境的带胶底膜,在电池组上表面预设位置铺设高透光性可耐受临近空间环境的带胶顶膜。再采用真空高温复合工艺将电池组和膜层制备成为薄硅太阳电池组件。该发明实现了太阳电池阵在临近空间环境的长时间使用不老化,可以大大提升我国临近空间飞行器在临近空间环境内生存能力。
Description
技术领域
本发明涉及临近空间太阳电池阵技术,具体涉及一种用于临近空间环境的薄硅太阳电池组件及其制备方法。
背景技术
临近空间在军事应用上具有巨大的潜在价值,这部分空间的大气密度比较稀薄,世界上绝大部分的固定翼飞机和地空导弹都无法到达如此高度,处于临近空间的飞行器受到攻击的可能性较低;同时由于这部分空间的高度远低于一般卫星的运行高度,给情报侦查、收集和通讯提供了有利条件。临近空间飞行器搭载太阳电池阵,可以增加飞行器有效的可利用能源,延长飞行器执行任务时驻空时间和负载设备的有效工作时间。
但临近空间环境中太阳辐照会影响太阳电池阵的正常工作。太阳电池阵主要吸收太阳紫外波段和可见光波段的能量,影响太阳电池阵的表面温度,由于临近空间环境昼夜温差较大,强烈的温度变化加速太阳电池阵封装材料的老化;而且太阳紫外线会破坏材料分子结构,使高分子聚合材料分解、裂析、弹力和抗拉强度降低等,破坏太阳电池阵结构强度;并能使光学膜、太阳电池封装材料等改变颜色,从而降低太阳电池光吸收能力,造成电性能下降。
目前,尚无专门应用于临近空间的太阳电池组件,在临近空间使用的太阳电池组件需满足轻量化、高比能量、可耐受临近空间复杂的环境的特点,但是由于目前封装材料难以将高透光性、环境耐受性、轻量化完美结合,难以满足太阳电池阵临近空间应用要求(要求薄膜面密度低,可耐受紫外辐照和高低温冲击且均具有≥90%透光率)。
发明内容
本发明解决的问题是现有的太阳电池组不适用于临近空间环境;为解决所述问题,本发明提供一种用于临近空间环境的薄硅太阳电池组件及其制备方法。
本发明提供的用于临近空间环境的薄硅太阳电池组件,包括:薄硅太阳电池组、黏贴于所述薄硅太阳电池组靠近飞行器表面的带胶底膜、黏贴于所述薄硅太阳电池组另一个表面的带胶顶膜;所述带胶底膜和带胶顶膜耐受临近空间环境。
进一步,所述带胶顶膜包括ETFE膜,和涂覆于ETFE膜与硅薄太阳电池组黏贴的表面的热熔胶。
进一步,所述ETFE膜的厚度为35~45微米,所述热熔胶的厚度为3~5微米。
进一步,所述带胶底膜包括PI膜,和涂覆于所述PI膜与硅薄太阳电池组黏贴的表面的热熔胶。
进一步,所述PI膜的厚度为65~75微米,热熔胶厚度3~5微米。
进一步,所述薄硅太阳电池组包括银带和由银带互联的薄硅太阳电池。
本发明还提供所述用于临近空间环境的薄硅太阳电池组件的制作方法,包括:
步骤一、将薄硅太阳电池按照电池性能需求用互联银带联接,形成太阳电池阵;
步骤二、对ETFE膜表面进行表面处理,在被处理表面涂覆热熔胶,形成带胶顶膜;
步骤三、对PI膜表面进行表面处理,在被处理表面涂覆热熔胶;形成带胶底膜;
步骤四、将待胶顶膜和带胶底膜分别铺设于薄硅太阳电池组相对的两个表面,采用真空复合工艺黏贴。
进一步,对ETFE膜表面进行表面处理的步骤包括:采用表面经过纳米纹路处理的模具对ETFE膜表面进行高温纳米压印,温度为110度至150度范围内,使ETFE膜表面形成细微的纳米结构,增强与粘接胶的结合力以及增加太阳光的吸收率。
进一步,对PI膜表面进行表面处理的步骤包括:采用表面经过纳米纹路处理的模具对PI膜表面进行高温纳米压印,温度为300度至350度范围内,使PI膜表面形成细微的纳米结构,增强与粘接胶的结合力。
本发明的优点包括:
本发明针对临近空间环境对太阳电池阵的影响,通过采用高透光性可耐受临近空间环境的带胶顶膜和可耐受临近空间环境的带胶底膜为太阳电池组件所有表面进行保护,有效提高了太阳电池阵在临近空间环境中的适应能力,提升临近空间飞行器的综合性能。相关技术指标为:(1)高透光性可耐受临近空间环境的带胶顶膜透光性大于90%。(2)高透光性可耐受临近空间环境的带胶顶膜和可耐受临近空间环境的带胶底膜均可耐受强度为1120W/m2的紫外辐照。(2)高透光性可耐受临近空间环境的带胶顶膜和可耐受临近空间环境的带胶底膜均可耐受±85℃的温度冲击能力。
附图说明
图1为本发明实施例提供的用于临近空间环境的薄硅太阳电池组件结构示意图;
图2为本发明实施例提供的用于临近空间环境的薄硅太阳电池组件的带胶顶膜结构示意图;
图3为本发明实施例提供的用于临近空间环境的薄硅太阳电池组件的带胶底膜结构示意图;;
图4为本发明实施例提供的用于临近空间环境的薄硅太阳电池组件的薄硅太阳电池之间焊接连接示意图。
图中1为薄硅太阳电池,2为高导电互联银带,3为高透光性可耐受临近空间环境的带胶顶膜,4可耐受临近空间环境的带胶底膜,5为耐紫外辐照、高低温冲击的且具备高透光性的热熔胶。图中3-1为高透光ETFE膜,图中4-1为半透明PI膜。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步阐述本发明。
如背景技术所言,现有空间飞行器的飞行范围一般不涉及临近空间,但临近空间存在巨大的军事应用潜力,临近空间飞行器搭载太阳电池阵可以增加飞行器的驻空时间和负载设备的有效工作时间;但是现有太阳电池阵不适用于临近空间工作环境,比如表面温度高、早晚温差大以及紫外线破坏。发明人针对上述问题在本发明中提供一种用于临近空间环境的薄硅太阳电池组件及其制备方法。本发明提供的薄硅太阳电池组件面密度低,可耐受紫外辐照。
结合参考图1和图4,本发明实施例提供的用于临近空间环境的薄硅太阳电池组件,包括:薄硅太阳电池组,所述薄硅太阳电池组包括银带2和由银带2互联的薄硅太阳电池1、黏贴于所述薄硅太阳电池组靠近飞行器表面的带胶底膜4、黏贴于所述薄硅太阳电池组另一个表面的带胶顶膜3;所述带胶底膜4和带胶顶膜3耐受临近空间环境。
如图2所示,所述带胶顶膜3包括ETFE膜3-1,和涂覆于ETFE膜3-1与硅薄太阳电池组黏贴的表面的热熔胶5。ETFE膜3-1具有高透光性,温度适应性好,耐高低温冲击,适用于邻近空间环境;所述热熔胶选取耐紫外线辐射、高低温冲击的热熔胶,且透光率在90%以上,满足薄硅太阳电池组的光照要求。所述带胶顶膜3的厚度过大会影响透光,并且会增加飞行器负重;所述带胶顶膜3的厚度过小则不能提供足够的抗辐射、抗高低温冲击的保护,在本发明的实施例中,所述ETFE膜的厚度为35~45微米,比如40微米、42微米;所述热熔胶的厚度为3~5微米,比如4微米。
为提高所述ETFE膜与热熔胶粘结面的光学性质,防止热熔胶流动造成表面不平滑,在本发明的优选实施例中,先对ETFE膜表面作表面处理,再涂覆热熔胶。在将带胶顶膜3粘合于薄硅太阳电池阵时,通过控制温度控制粘合面质量,在一个实例中,热熔胶的融化温度为110℃,粘合时的粘合温度为140℃,热熔胶不会发生流动。
如图3所示,所述带胶底膜4包括PI膜4-1,和涂覆于所述PI膜4-1与硅薄太阳电池组黏贴的表面的热熔胶6。所述PI膜的厚度为65~75微米,比如68微米、70微米、72微米等,热熔胶厚度3~5微米,比如4微米。所述PI膜的厚度过大增加负重,过小保护不够。
本发明还提供所述用于临近空间环境的薄硅太阳电池组件的制作方法,包括:
步骤一、将薄硅太阳电池按照电池性能需求用互联银带联接,形成太阳电池阵;
步骤二、对ETFE膜表面进行表面处理,在被处理表面涂覆热熔胶,形成带胶顶膜;
步骤三、对PI膜表面进行表面处理,在被处理表面涂覆热熔胶;形成带胶底膜;
步骤四、将待胶顶膜和带胶底膜分别铺设于薄硅太阳电池组相对的两个表面,采用真空复合工艺黏贴。
本发明针对临近空间环境对太阳电池阵的影响,通过采用高透光性可耐受临近空间环境的带胶顶膜和可耐受临近空间环境的带胶底膜为太阳电池组件所有表面进行保护,有效提高了太阳电池阵在临近空间环境中的适应能力,提升临近空间飞行器的综合性能。
需要说明的是,本发明实施例只是用于帮助阐述本发明而不用于限制本发明的保护范围。本发明实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然,根据本说明书的内容,可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。在阅读了本发明记载的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
Claims (9)
1.一种用于临近空间环境的薄硅太阳电池组件,其特征在于,包括:薄硅太阳电池组、黏贴于所述薄硅太阳电池组靠近飞行器表面的带胶底膜、黏贴于所述薄硅太阳电池组另一个表面的带胶顶膜;所述带胶底膜和带胶顶膜耐受临近空间环境。
2.根据权利要求1所述的一种用于临近空间环境的薄硅太阳电池组件,其特征在于,所述带胶顶膜包括ETFE膜,和涂覆于ETFE膜与硅薄太阳电池组黏贴的表面的热熔胶。
3.根据权利要求2所述的一种用于临近空间环境的薄硅太阳电池组件,其特征在于,所述ETFE膜的厚度为35~45微米,所述热熔胶的厚度为3~5微米。
4.根据权利要求1所述的一种用于临近空间环境的薄硅太阳电池组件,其特征在于,所述带胶底膜包括PI膜,和涂覆于所述PI膜与硅薄太阳电池组黏贴的表面的热熔胶。
5.根据权利要求4所述的一种用于临近空间环境的薄硅太阳电池组件,其特征在于,所述PI膜的厚度为65~75微米,热熔胶厚度3~5微米。
6.根据权利要求1所述的一种用于临近空间环境的薄硅太阳电池组件,其特征在于,所述薄硅太阳电池组包括银带和由银带互联的薄硅太阳电池。
7.权利要求1至6中任意一项所提供的用于临近空间环境的薄硅太阳电池组件的制作方法,其特征在于,包括:
步骤一、将薄硅太阳电池按照电池性能需求用互联银带联接,形成太阳电池阵;
步骤二、对ETFE膜表面进行表面处理,在被处理表面涂覆热熔胶,形成带胶顶膜;
步骤三、对PI膜表面进行表面处理,在被处理表面涂覆热熔胶;形成带胶底膜;
步骤四、将待胶顶膜和带胶底膜分别铺设于薄硅太阳电池组相对的两个表面,采用真空复合工艺黏贴。
8.依据权利要求7所述的薄硅太阳电池组件的制作方法,其特征在于,对ETFE膜表面进行表面处理的步骤包括:采用表面经过纳米纹路处理的模具对ETFE膜表面进行高温纳米压印,温度为110度至150度范围内,使ETFE膜表面形成细微的纳米结构,增强与粘接胶的结合力以及增加太阳光的吸收率。
9.依据权利要求7所述的薄硅太阳电池组件的制作方法,其特征在于,对PI膜表面进行表面处理的步骤包括:采用表面经过纳米纹路处理的模具对PI膜表面进行高温纳米压印,温度为300度至350度范围内,使PI膜表面形成细微的纳米结构,增强与粘接胶的结合力。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170329 |
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