CN110491960B - 一种太阳电池阵的粘贴方法及其制成太阳电池阵 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种太阳电池阵的粘贴方法及其制成太阳电池阵，包括以下：对太阳电池组件进行正压粘贴，使所述太阳电池组件粘贴至太阳电池阵基板上，形成太阳电池阵；将正压粘贴完成后的太阳电池阵静置定型；将太阳电池阵置于真空加热环境，对静置定型后的太阳电池阵进行负压粘贴；将负压粘贴后的太阳电池阵静置固化。本发明在保证平整度的同时增加太阳能电池组件与太阳电池阵基板的匹配度，可以充分地将太阳能电池组件粘贴牢固至太阳能电池阵基板上，避免发生碎片、掉片的风险，降低电池碎片率，有效提升粘贴效率，保证更换太阳电池片的可操作性，提升了现场工艺实施的工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳电池技术领域，具体是一种太阳电池阵的粘贴方法及其制成太阳电池阵。
背景技术
随着航空航天技术的飞速发展，各类航天飞行器如通讯卫星、气象卫星、军用探测卫星等已在国民的日常生产生活中扮演着极为重要的角色。作为航天器上电力系统的唯一供应，太阳电池翼对航天器的正常运行起着至关重要的作用。航天器太阳翼利用太阳翼上粘贴的太阳电池吸收空间中的太阳光，而后利用光生伏打效用在空间环境中将收集到太阳光的能量转化成电能。
然而，在空间中运行的航天器太阳翼会受到极为恶劣的空间环境的影响。据统计，航天飞行器在空间中服役的5-10年期间，太阳翼会经历数百次的高真空温度冲击的考验，频繁的高低温交变极有可能使太阳电池片发生应力积聚而引起碎裂。与此同时，飞行器在轨变轨或姿态调整时均会引起太阳翼的无阻尼振动，这种长时间地连续振动极有可能导致太阳翼上粘贴电池产生粘结松弛而发生脱落，影响星体供电功率，甚至引起整颗卫星的报废。
但是目前生产方式所制成的太阳电池阵易在环境试验中发生掉片或碎片等故障，且在后续太阳能电池片的更换以及去应力上均存在较大困难和风险，无法解决环境试验中发生的电池碎片等故障。
发明内容
本发明提供一种太阳电池阵的粘贴方法及其制成太阳电池阵，以解决上述环境试验中太阳电池组件容易掉片、碎片等问题。
根据本发明的第一方面，提供了一种太阳电池阵的粘贴方法，所述太阳电池阵的粘贴方法包括：
对太阳电池组件进行正压粘贴，使所述太阳电池组件粘贴至太阳电池阵基板上，形成太阳电池阵；
将正压粘贴完成后的太阳电池阵静置定型；
将太阳电池阵置于真空加热环境，对静置定型后的太阳电池阵进行负压粘贴；
将负压粘贴后的太阳电池阵静置固化。
于本发明的一实施例中，所述的正压粘贴包括：
在太阳电池组件和/或太阳电池阵基板的表面均匀涂覆胶黏剂；
将太阳电池组件粘贴于太阳电池阵基板的上表面；
从太阳电池组件的上表面向太阳电池阵施加压力，直至排出所述太阳电池组件与所述太阳电池阵基板之间的气泡。
于本发明的一实施例中，从太阳电池组件的上表面向太阳电池阵施加压力具体包括：在太阳电池组件的上表面放置配重件对太阳电池阵进行加压。
于本发明的一实施例中，所述的胶黏剂包括硅橡胶。
于本发明的一实施例中，所述的太阳电池组件包括晶体硅太阳电池组件、硅基薄膜太阳电池组件、化合物薄膜太阳电池组件、有机薄膜太阳电池组件和Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体太阳电池组件中的一种或多种。
于本发明的一实施例中，所述的太阳电池阵基板包括刚性铝蜂窝基板、刚性铝板、刚性PVC基板、刚性泡沫基板、半刚性基板或柔性基板中的一种或多种。
于本发明的一实施例中，所述的静置定型包括常温常压静置定型、控温常压静置定型、控温控湿静置定型中的一种或多种。
于本发明的一实施例中，所述的负压粘贴包括：
将静置定型后的太阳电池阵放置于负压平台内，并使负压平台处于密封状态；
抽取负压平台内的空气，使负压平台内的气体压力达到预设气压范围；
加热负压平台至预设温度范围，并使负压平台在预设时间内保持加热温度；
待负压平台降至室温后，向负压平台充气直至负压平台内的气体压力恢复常压；
从负压平台内取出负压粘贴加工后的太阳电池阵。
于本发明的一实施例中，负压平台的加热方式包括石英灯加热和/或红外加热。
于本发明的一实施例中，所述的预设气压范围为100-95000Pa；所述的预设温度范围为50-180℃；所述的预设时间为1-50小时。
于本发明的一实施例中，所述的静置固化包括水平静置固化和/或垂直悬挂静置固化。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供了一种太阳电池阵，所述的太阳电池阵根据上述的太阳电池阵的粘贴方法制成。
本发明在保证平整度的同时增加太阳能电池组件与太阳电池阵基板的匹配度，可以充分地将太阳能电池组件粘贴牢固至太阳能电池阵基板上，避免发生碎片、掉片的风险，降低电池碎片率，有效提升粘贴效率，保证更换太阳电池片的可操作性，提升了现场工艺实施的工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为发明中太阳电池阵的粘贴方法的流程图；
图2为发明中正压粘贴的流程图；
图3为发明中负压粘贴的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
本发明通过正压粘贴将太阳能电池组件压实，有效保证粘贴效果即粘贴工序的一致性，提升产品化程度，而后对经过静置定型处理后太阳能电池阵进行负压粘贴，保证粘结可靠的同时避免增加硅胶的用量，有利于减轻整翼重量，为太空飞行器节省制造成本，同时可以进一步增加太阳电池组件的平整度，同时对太阳电池阵进行残余应力释放，增加电池片与太阳电池阵基板的应力匹配程度。现对本发明的太阳电池阵的粘贴方法进行详细介绍。
参见图1，该粘贴方法包括以下步骤：
1.对太阳电池组件进行正压粘贴，使所述太阳电池组件粘贴至太阳电池阵基板上，形成太阳电池阵；
2.将正压粘贴完成后的太阳电池阵静置定型；
3.将太阳电池阵置于真空加热环境，对静置定型后的太阳电池阵进行负压粘贴；
4.将负压粘贴后的太阳电池阵静置固化。
本发明中的太阳电池组件包括晶体硅太阳电池组件、硅基薄膜太阳电池组件、化合物薄膜太阳电池组件、有机薄膜太阳电池或Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体太阳电池组件，优选为晶体硅太阳电池组件、单结砷化镓太阳电池组件、多结砷化镓太阳电池组件和柔性薄膜砷化镓太阳电池组件中的一种或多种的组合。优选为多结砷化镓太阳电池组件。
其中，硅基薄膜太阳电池组件包括非晶硅太阳电池、柔性硅基薄膜太阳电池和多节叠层硅基薄膜太阳电池中的一种或多种组成的组件。化合物薄膜太阳电池组件包括铜铟镓硒薄膜太阳电池和碲化镉薄膜太阳电池中的一种或多种组成的组件。有机薄膜太阳电池组件包括染料敏化太阳电池、钙钛矿太阳电池、铜锌锡硫太阳电池和硫化锡太阳电池一种或多种组成的组件。Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体太阳电池包括单结砷化镓太阳电池、多结砷化镓太阳电池和柔性薄膜砷化镓太阳电池中的一种或多种组成的组件。
本发明中的太阳电池阵基板为刚性铝蜂窝基板、刚性铝板、刚性PVC基板、刚性泡沫基板、半刚性基板或柔性基板中的一种或多种的组合。优选为刚性铝蜂窝基板。
本发明太阳电池阵的粘贴方法步骤1中的正压粘贴主要是将太阳能电池组件粘贴至太阳能电池阵基板上，以保证两者之间的粘连效果，方便后续处理，提高产品化程度，避免出现操作不一致的情况。参见图2，正压粘贴的处理步骤包括：
(1)在太阳电池组件和/或太阳电池阵基板的表面均匀涂覆胶黏剂；
(2)将太阳电池组件粘贴于太阳电池阵基板的上表面；
(3)从太阳电池组件的上表面向太阳电池阵施加压力，直至排出所述太阳电池组件与所述太阳电池阵基板之间的气泡。
一般情况下，正压粘贴这一步骤的操作在常温常压环境下即可。当然，正压粘贴步骤的加工环境不以上述所列常温常压环境为限，可根据具体使用情况使其处于常温环境、常压环境、高温环境、高压环境、低温环境、低压环境、高湿环境、低湿环境中的一种或多种的组合。
上述正压粘贴的步骤(1)中，可在太阳电池组件和太阳电池阵基板的表面或者分别在太阳电池组件或太阳电池阵基板的表面涂覆胶黏剂，使胶黏剂均匀薄薄地覆盖一层，将太阳电池组件与太阳电池阵基板粘贴即可。
其中，胶黏剂的厚度为50-500um，优选为200um。胶黏剂可以从胶黏剂领域中的常用规格的材料中进行选择，但需要满足：所选择的胶黏剂不会与太阳电池阵基板表面或太阳电池背面发生反应；所选择的胶黏剂需要在一定的高温、低温环境和真空环境下使用。
根据上述对胶粘剂的要求，胶黏剂可选择硅橡胶、常温固化胶或耐高温胶。优选为硅橡胶，硅橡胶包括双组分硅橡胶或单组分硅橡胶，硅橡胶的固化温度为10-80℃，优选为25℃。耐高温胶的耐受温度为80-400℃，优选为160℃。
上述正压粘贴的步骤(2)中，将太阳电池组件粘贴于太阳电池阵基板的上表面具体包括：将太阳电池组件对准所要粘贴的具体位置，慢慢地将太阳电池组件放置在太阳电池阵基板的上表面。
在上述正压粘贴步骤(3)中，从太阳电池组件的上表面向太阳电池阵施加压力具体包括：在太阳电池组件的上表面放置配重件对太阳电池阵进行加压。加压时间为1-50分钟，优选为10分钟。所述配重件包括压块、PET块、橡胶块、聚四氟乙烯块、沙袋或铁块等，优选为橡胶块或聚四氟乙烯块。配重件的重量为0.1g/cm2-10g/cm2,优选为1-3g/cm2，进一步优选为2g/cm2。
在一些实施例中，正压粘贴的操作步骤如下：
将胶黏剂均匀地涂在太阳电池组件的表面，使胶黏剂以200um的厚度均匀薄薄地覆盖于太阳电池组件表面，将太阳电池组件对准所要粘贴的具体位置，慢慢将太阳电池组件放置在太阳电池阵基板上表面，之后在太阳电池组件上方放置橡胶块对电池进行加压，保持橡胶块加压10分钟。
将胶黏剂均匀地涂在太阳电池阵基板的表面，使胶黏剂以200um的厚度均匀薄薄地覆盖于太阳电池阵基板表面，将太阳电池组件对准太阳电池阵基板上所要粘贴的具体位置，慢慢将太阳电池组件放置在太阳电池阵基板的上表面，之后在太阳电池组件上方放置橡胶块对太阳能电池阵进行加压，保持橡胶块加压10分钟，完成正压粘贴。
将胶黏剂均匀地涂在太阳电池组件和太阳电池阵基板表面，使胶黏剂以100um的厚度分别均匀薄薄地覆盖于太阳电池组件的表面和太阳电池阵基板的表面，将太阳电池组件对准太阳电池阵基板上所要粘贴的具体位置，慢慢将太阳电池组件放置在太阳电池阵基板上表面，之后在太阳电池组件上方放置橡胶块对太阳能电池阵进行加压，保持橡胶块加压10分钟，完成正压粘贴。
本发明太阳电池阵的粘贴方法步骤2中的静置定型包括常温常压静置定型、控温常压静置定型、控温控湿静置定型中的一种或多种。优选地，所述的静置定型方式为控温控湿静置或控温常压静置。控温控湿静置的温度控制范围为10℃-30℃，湿度控制范围为日常湿度的30％-60％。控温常压静置的温度控制范围为20℃-28℃，湿度控制范围为日常湿度的30％-75％。静置定型的时间为1-9天，优选地，静置定型时间为3天。
本发明在正压粘贴后的负压粘贴可进一步增加太阳电池组件的平整度和匹配度，降低电池碎片率。本发明太阳电池阵的粘贴方法步骤3中的负压粘贴包括：
(1)将静置定型后的太阳电池阵放置于负压平台内，并使负压平台处于密封状态；
(2)抽取负压平台内的空气，使负压平台内的气体压力达到预设气压范围；
(3)加热负压平台至预设温度范围，并使负压平台在预设时间内保持加热温度；
(4)待负压平台降至室温后，向负压平台充气直至负压平台内的气体压力恢复常压；
(5)从负压平台内取出负压粘贴加工后的太阳电池阵。
为便于对太阳能电池阵的真空、加温等处理过程，在负压粘贴的加工步骤在负压平台上进行。具体地，考虑到太阳能电池阵的大小，负压平台的尺寸为：高：10-150cm，优选为100cm；长：100-800cm，优选为450cm；宽：100-500cm，优选为300cm。
在上述负压粘贴步骤(1)中，将静置定型后的太阳电池组件连同太阳电池阵基板(即太阳电池阵)从负压平台一侧缓慢推进负压平台中，放置在负压平台的中间位置，之后关闭并密封负压平台。
在上述负压粘贴步骤(2)中，抽取负压平台内的空气，使负压平台内的气体压力达到预设气压范围。所述预设气压范围为100-95000Pa，优选为1000-5000Pa。抽取负压平台内的空气则可采用真空泵等真空抽取设备，在此不做限定。
在上述负压粘贴步骤(3)中，启动加热装置，对负压平台加热，加热到预设温度范围之后，设置在该温度预设时间内保温。具体地，负压平台的加热方式包括石英灯加热和/或红外加热，优选为石英灯加热。加热的温度为50-180℃，优选为100-120℃。加热保温预设时间为1-50h，优选为4-8h。
在上述负压粘贴步骤(4)中，待负压平台降至室温后，对负压平台充气，使负压平台内的气体压力恢复常压。需要说明的是，负压粘贴的真空保持时间为5-60h，优选为2-15h，进一步优选为8h。
本发明太阳电池阵的粘贴方法步骤4中的静置固化包括水平静置固化和/或垂直悬挂静置固化。静置固化的加工环境优选为控温常压，温度控制在20℃-28℃，常压为1个标准大气压。静置固化时间为7-60天，优选地，静置固化时间为30天。
实施例1
本实施例提供一种太阳电池组件粘贴方法，具体包括以下步骤：
(1)对太阳能组件进行正压粘贴，使用胶黏剂将太阳电池组件粘贴在太阳电池阵基板上，将太阳电池组件压实于太阳电池阵基板上，具体为：太阳电池组件为多结砷化镓太阳电池组件，胶黏剂为双组份硅橡胶，太阳电池阵基板为刚性铝蜂窝基板。将胶黏剂均匀地涂在太阳能电池阵基板表面，使胶黏剂以200um的厚度均匀薄薄地覆盖一层于太阳能电池阵基板；将太阳电池组件对准所要粘贴的具体位置，慢慢将太阳电池组件放置在太阳电池阵基板上表面，之后在太阳电池组件的上方放置2g/cm2的聚四氟乙烯压块对太阳电池阵进行加压，保持聚四氟乙烯压块加压10分钟；
(2)将正压粘贴完成的太阳电池组件静置定型，具体为：对正压粘贴完成的太阳电池阵采用控温常压静置的方式进行静置定型。控制静置定型的温度范围在24℃-28℃之间，保持静置定型时间为3天。
(3)对静置定型完成的太阳电池阵进行负压粘贴，具体为：将静置定型的太阳电池组件连同太阳电池阵基板从负压平台一侧缓慢推进负压平台中，并放置在负压平台中间位置，关闭并密封负压平台，启动真空泵对负压平台进行抽气，待到负压平台的真空度达到5Kpa时，启动加热装置，对负压平台加热，加热到120℃之后，设置在该温度保温4小时，之后关闭加热装置，使负压平台自然冷却，待其降至室温后，对负压平台充气直至恢复常压，全过程结束之后即可打开负压平台，将太阳电池阵从负压平台中取出之后整个过程的时间总和为8小时。
(4)将负压粘贴完成的太阳电池阵静置固化，具体为：
将负压粘贴完成的太阳电池阵放置于水平台上，采用水平放置的方式进行静置固化，静置固化时间为30天。静置固化在常压下固化即可，固化温度需控制在28℃。
于本发明的一些实施例中，本发明还提供一种太阳电池阵，太阳电池阵根据上述的太阳电池阵的粘贴方法制成。
综上所述，利用本发明提供的方法可有效地对太阳电池阵进行粘贴，正压粘贴可有效保证粘连效果以及粘结工序的一致性，提升产品化程度；负压粘贴则可保证平整度的同时增加电池片与太阳电池阵基板的匹配度，对太阳电池阵进行残余应力释放，降低电池碎片率；通过正压粘贴与负压粘贴结合可以充分地将电池组件粘贴牢固，避免发生掉片的风险，在未改变硅胶量基础上有效利用胶粘剂，避免增加胶粘剂的用量，发挥其粘结效果，由于胶粘剂未发生改变，可有效提升粘贴效率，可以在保证粘结可靠的同时，有利于减轻整翼重量，为太空飞行器节省制造成本，保证更换太阳电池片的可操作性，提升了现场工艺实施的工作效率。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (5)
1.一种太阳电池阵的粘贴方法，其特征在于，所述太阳电池阵的粘贴方法包括：
对太阳电池组件进行正压粘贴，使所述太阳电池组件粘贴至太阳电池阵基板上，形成太阳电池阵；
将正压粘贴完成后的太阳电池阵静置定型；
将太阳电池阵置于真空加热环境，对静置定型后的太阳电池阵进行负压粘贴；
将负压粘贴后的太阳电池阵静置固化；
所述的正压粘贴包括：
在太阳电池组件和/或太阳电池阵基板的表面均匀涂覆胶黏剂；
将太阳电池组件粘贴于太阳电池阵基板的上表面；
从太阳电池组件的上表面向太阳电池阵施加压力，直至排出所述太阳电池组件与所述太阳电池阵基板之间的气泡；
从太阳电池组件的上表面向太阳电池阵施加压力具体包括：在太阳电池组件的上表面放置配重件对太阳电池阵进行加压；所述的胶黏剂包括硅橡胶；
所述的负压粘贴包括：
将静置定型后的太阳电池阵放置于负压平台内，并使负压平台处于密封状态；
抽取负压平台内的空气，使负压平台内的气体压力达到预设气压范围；
加热负压平台至预设温度范围，并使负压平台在预设时间内保持加热温度；
待负压平台降至室温后，向负压平台充气直至负压平台内的气体压力恢复常压；
从负压平台内取出负压粘贴加工后的太阳电池阵；
负压平台的加热方式包括石英灯加热和/或红外加热；所述的预设气压范围为100-95000Pa；所述的预设温度范围为50-180℃；所述的预设时间为1-50小时；负压粘贴的真空保持时间为5-60h。
2.根据权利要求1所述的一种太阳电池阵的粘贴方法，其特征在于，所述的太阳电池组件包括晶体硅太阳电池组件、硅基薄膜太阳电池组件、化合物薄膜太阳电池组件、有机薄膜太阳电池组件和Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体太阳电池组件中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种太阳电池阵的粘贴方法，其特征在于，所述的太阳电池阵基板包括刚性铝蜂窝基板、刚性铝板、刚性PVC基板、刚性泡沫基板、半刚性基板或柔性基板中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种太阳电池阵的粘贴方法，其特征在于，所述的静置定型包括常温常压静置定型、控温常压静置定型、控温控湿静置定型中的一种或多种；静置定型的时间为3天；控温控湿静置定型下，温度控制范围为10℃-30℃，湿度控制范围为日常湿度的30%-60%；控温常压静置定型下，温度控制范围为20℃-28℃，湿度控制范围为日常湿度的30%-75%。
5.根据权利要求1所述的一种太阳电池阵的粘贴方法，其特征在于，所述的静置固化包括水平静置固化和/或垂直悬挂静置固化。
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