CN111900225B - 一种空间太阳电池阵互连结构、太阳电池阵及其成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种空间太阳电池阵互连结构、太阳电池阵及其成型方法，属于空间用太阳电池制造技术领域，更为具体的涉及一种高可靠互连结构，以及一种太阳电池阵包括如上所述互连结构。一种互连结构由第一太阳电池与第二太阳电池串联而成，其中第一太阳电池与第二太阳电池分别具备：(a)与电池P型电极相连的U型互连件；(b)与电池N型电极相连的T型互连件。U型互连件和T型互连件均为一体式结构，其中U型互连件和T型互连件可以实现机械互联和焊接熔融互联，使第1太阳电池和第2太阳电池相互串联，该串联结构具有平面减应力和旋转减应力功能，提高了太阳电池互连可靠性，对太阳电池阵空间应用及推广具有重要价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种空间太阳电池阵互连结构、太阳电池阵及其成型方法，属于太阳电池制造技术领域。
背景技术
空间太阳电池阵是卫星等航天器的主电源，空间用太阳电池阵由多个太阳电池串联或并联起来组成，一片太阳电池连接失效将导致整串太阳电池组件断路失效，影响整个太阳电池阵的功率输出。因此，太阳电池之间的互连结构直接影响整个太阳电池阵的空间应用可靠性，具有十分重要的作用。
在空间中，太阳电池阵面临着复杂的空间环境，如高低温交变、原子氧环境、紫外辐照、电离辐照、ESD放电等空间环境，其中温差大于±100℃的高低温环境会在太阳电池电路及互连结构中产生热应力，该应力对太阳电池、焊点及互连结构的力学性能及使用寿命提出较高的要求，传统的太阳太阳电池串间互联采用叠瓦式结构的互连片，该互连片具有“Ω”型减应力结构，通常该结构能够抵消平面方向上太阳电池电路热变形及热失配，在刚性太阳电池阵上普遍应用，是目前太阳电池串联的主要互连结构。半刚性太阳电池阵上多数采用导线进行互连，通过设计导线减应力结构满足太阳电池模块串联需求。然而导线互联多数采用锡焊方式连接，增加了太阳电池串间焊接环节，降低了可靠性，同时导线具有较大的重量，限制了大面积太阳电池阵的应用。且“Ω”型结构，通常半径尺寸仅为0.2mm，高度小于0.5mm；其耐热疲劳性能有限。
鲍宇等《CN104934367A一种铜互连的制备方法》采用平坦化工艺研磨金属及金属参杂指标铜互连结构，未涉及减应力结构设计，其力学强度及疲劳性能较差，无法满足空间±100℃的高低温环境。武宇涛《CN105244400A一种互连导电模块及太阳能电池片》提出一种固定结构，用于光伏组成封装制备，未涉及立体结构减应力设计，无法适应空间±100℃高低温交变环境，且采用锡带材料，其力学强度及空间原子氧防护适应性、高低温适应性等空间环境适应性能较差。R.J.比斯库普《CN205564866U电池互连件》提出一种电池与汇流条之间的可熔断互连件，用于快速、降低成本，采用了可熔断非金属材料(尼龙、聚苯乙烯等材料)，无法满足空间±100℃、紫外辐照、原子氧环境、电离辐照、ESD放电等空间环境要求，无法实现空间应用。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种空间太阳电池阵互连结构、太阳电池阵及其成型方法，实现了太阳电池电路全电阻焊连接，同时串联方向实现机械搭接，解决太阳电池串间互连可靠性难题，
本发明解决技术的方案是：一种空间太阳电池阵互连结构，该结构包括与太阳电池P型电极相连的U型互连件、与太阳电池N型电极相连的T型互连件；
所述U型互连件，包括电池连接片和U型互连片，电池连接片用于与太阳电池的P型电极引出的转接片相连，U型互连片一端连接于电池连接片中部，与电池连接片一体成型，相对于电池连接片弯折，U型互连片的另一端设有U形互连件，U形互连片两侧为焊接区域；
所述T型互连件，包括电池连接片和T型互连片，电池连接片用与太阳电池的P型电极引出的转接片相连，T型互连片由相互垂直的纵向连接片和横向连接片组成，纵向连接片一端连接于电池连接片中部，与电池连接片一体成型，相对于电池连接片弯折，纵向连接片的另一端连接于横向连接片的中部，横向连接片两端为焊接区域；
U型互连件与T型互连件连接时，T型互连件纵向连接片从U型互连件的U形孔穿过并旋转之后，T型互连件横向连接片与U型互连件形成机械扣搭连接；T型互连件横向连接片焊接区域与U形互连片两侧焊接区域重叠在一起，并与且两者通过焊接熔融的方式互联。
所述U型互连件和T型互连件选用抗拉强度达350MPa以上的可伐镀银或钼镀银材料制成。
所述U型互连件和T型互连件轮廓周边设有多个方形缺口，具有平面及空间三维方向减应力结构。
所述太阳电池厚度为亚毫米级，上表面和下表面均封装保护件，保护件之间通过空间级粘结剂实现机械固定，所述空间粘结剂为硅橡胶、KH-CL-SP硅胶、KH-CL-SP-2硅胶。
所述保护件为玻璃盖片空间耐辐照玻璃盖片，厚度为0.05mm～0.15mm。
所述U型互连件和T型互连件通过转接片与太阳电池相连，具体为：转接片焊接在太阳电池P型电极上之后沿着电池平面延伸方向伸出太阳电池边缘，再弯至太阳电池背面与U型互连件的电池连接片焊接在一起；同样，转接片焊接在太阳电池N型电极上之后沿着电池平面延伸方向伸出太阳电池边缘，再弯至太阳电池背面与T型互连件的电池连接片焊接在一起。
所述T型互连件的电池连接片与T型互连片之间形成的夹角为60°～120°度；
U型互连件的电池连接片与U型互连片之间形成的夹角为60°～120°度；U型互连件与T型互连件连接后形成“人字尖”结构。
所述U型互连件的U型互连片和T型互连件的T型互连片上设有圆形减应力环结构。
本发明的另一个技术解决方案是：一种太阳电池阵，该太阳阵包括M个太阳电池阵互连结构、M+1个太阳电池，相邻两个太阳电池之间通过如权利要求1所述的太阳电池阵互连结构进行互连，形成电路连接，使得该M个电池组件形成串联关系，M大于等于1。
本发明的又一个技术解决方案是：一种太阳电池阵的成型方法，该方法中相邻两个太阳电池之间通过如下步骤连接：
S1、将转接片焊接在第一太阳电池P型电极上，转接片沿着太阳电池平面延伸方向伸出太阳电池边缘；
S2、将另一块转接片焊接在第二太阳电池N型电极上，转接片沿着太阳电池平面延伸方向伸出太阳电池边缘；
S3、在第一太阳电池和第二太阳电池正面和背面填充透明硅橡胶，将正面保护件覆盖粘贴于太阳电池正面，背面保护件覆盖粘贴于太阳电池背面，正面保护件和背面保护件边缘超出太阳电池边缘，从而得到第一太阳电池模块和第二太阳电池模块；
S4、将第一太阳电池模块与U型互连件的电池连接片采用工装固定，并采用电阻焊接方式实现连接，再将U形互连件朝第一太阳电池模块背面法线方向弯折，使得U型互连件的U型互连片与电池连接片呈一定夹角，再采用空间级粘结剂GD414C将U形互连件固定在第一太阳电池模块背面；
S5、将第二太阳电池模块与T型互连件采用工装固定，并采用电阻焊接方式实现连接，再将T型互连件弯至太阳电池背面，使得T型互连件的T型互连片与电池连接片呈一定夹角，再采用空间级粘结剂GD414C将T型互连件固定在第二太阳电池模块背面；
S6、第二太阳电池模块上的T型互联件纵向连接片从第一太阳电池模块的U型互连件的U形孔穿过并旋转之后，T型互联条横向连接片与U型互联件形成机械扣搭连接，使得U形互连件的焊接区域和T形互连件的焊接区域重叠；
S7、使用电阻对焊将处于相互嵌套扣搭状态的U形互连件和T形互连件焊接在一起，形成“人字尖”减应力结构。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)、本发明U形互连件和T形互连件相互嵌套，形成机械连接，再进行电阻焊接，嵌套结构可有效起到缓冲的作用，减小焊点受力，增加连接可靠性；
(2)、本发明由于采用了U型互连件与T型互连件形成“人字尖”减应力结构，结合方形缺口及圆形减应力结构，实现平面及空间三维方向减应力，同时采用电阻熔焊焊接，连接环节更可靠，可耐受±200℃以上温度范围的热失配，可耐受105次±0.5mm幅值以上疲劳；
(3)、本发明实现了太阳电池电路全电阻焊连接，均形成有效熔融焊接，同时串联方向实现机械搭接，对空间高低温环境适应性能好，无金属间化合物，连接更可靠，降低太阳电池电路重量，有利于大功率、高载荷、高可靠性的太阳电池阵技术发展。
(4)、本发明互连材料厚度为0.015mm～0.07mm，连接部位重量降低2倍以上。
附图说明
图1为本发明实施例太阳电池模块串联连接示意图；
图2为本发明实施例太阳电池模块串联连接及“人字尖结构”示意图；
图3为本发明实施例第一太阳电池模块及U型互连件结构示意图；
图4为本发明实施例第二太阳电池模块及T型互连件结构示意图；
图5为本发明实施例U型互连件结构示意图；
图6为本发明实施例T型互连件结构示意图；
图7为本发明实施例U、T型互连结构机械搭接连接示意图；
图8为本发明实施例U、T型互连结构机械、电阻焊接连接三维结构；
图9为本发明实施例多个太阳电池模块组成太阳电池阵单元示意图。
具体实施方式
参见本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。现通过详细说明根据本发明的较佳具体实施例，以对本发明做进一步阐述。
如图1所示，本发明一种太阳电池阵高可靠互连结构，该互连结构包括与太阳电池P型电极相连的U型互连件3、与太阳电池N型电极相连的T型互连件4。U型互连件3和T型互连件4可以实现机械互联和焊接熔融互联，使两块太阳电池相互串联，该串联结构具有平面减应力和旋转减应力功能，提高了太阳电池互连可靠性，对太阳电池阵空间应用及推广具有重要价值。
如图1、图3、图5所示，所述U型互连件，包括电池连接片和U型互连片，电池连接片用于与太阳电池的P型电极引出的转接片相连，U型互连片一端连接于电池连接片中部，与电池连接片一体成型，相对于电池连接片弯折，U型互连片的另一端设有U形互连件，U形互联条两侧为焊接区域；
如图1、图4、图6所示，所述T型互连件，包括电池连接片和T型互连片，电池连接片用与太阳电池的P型电极引出的转接片相连，T型互连片由相互垂直的纵向连接片和横向连接片组成，纵向连接片一端连接于电池连接片中部，与电池连接片一体成型，相对于电池连接片弯折，纵向连接片的另一端连接于横向连接片的中部，横向连接片两端为焊接区域；
如图7所示，U型互连件与T型互连件连接时，T型互连件纵向连接片从U型互连件的U形孔穿过并旋转之后，T型互连件横向连接片与U型互连件形成机械扣搭连接；T型互连件横向连接片焊接区域与U形互连片两侧焊接区域重叠在一起，并与且两者通过焊接熔融的方式互联。
所述焊接区域可以具有多个焊接子区域，如图8所示，3-1、3-2及4-1、4-2为焊接区域。
所述U型互连件和T型互连件选用抗拉强度达350MPa以上的可伐镀银或钼镀银材料制成，且要求具有良好的空间辐照、原子氧等环境适应性能。
所述U型互连件和T型互连件轮廓周边设有多个方形缺口，具有平面及空间三维方向减应力结构。例如，U型互连件轮廓周边设有多个凹槽减应力结构3-4和U型互连件轮廓周边设有多个凹槽减应力结构4-4。
所述U型互连件的U型互连片设有圆形减应力环结构3-3，T型互连件的T型互连片上设有圆形减应力环结构4-3。
上述凹槽减应力结构和圆形减应力环结构可以适应太阳电池串联方向弯曲、扭转，提高了太阳电池串联方向连接可靠性。
所述太阳电池厚度为亚毫米级，上表面和下表面均封装保护件，保护件之间通过空间级粘结剂1-1实现机械固定，所述空间粘结剂1-1为硅橡胶、KH-CL-SP硅胶、KH-CL-SP-2硅胶。
所述正面保护件为抗辐照玻璃，玻璃表面镀有增透功能膜，如MgF2膜，正面保护件边缘大于电池边缘0.2mm以上，正面保护件厚度为0.05mm～0.15mm。
优选的，背面保护件为抗辐照玻璃，背面保护件边缘大于电池边缘0.2mm以上，背面保护件厚度为0.05mm～0.15mm。
所述U型互连件和T型互连件通过转接片与太阳电池相连，具体为：转接片焊接在太阳电池P型电极上之后沿着电池平面延伸方向伸出太阳电池边缘，再弯至太阳电池背面与U型互连件的电池连接片焊接在一起；同样，转接片焊接在太阳电池N型电极上之后沿着电池平面延伸方向伸出太阳电池边缘，再弯至太阳电池背面与T型互连件的电池连接片焊接在一起。
所述T型互连件的电池连接片与T型互连片之间形成的夹角为60°～120°度；U型互连件的电池连接片与U型互连片之间形成的夹角为60°～120°度，U型互连件与T型互连件连接后形成“人字尖”结构，如图2所示。
如图9所示，基于上述互连结构，本发明还提供了一种太阳电池阵包括M个上述太阳电池阵互连结构、M+1个太阳电池，相邻两个太阳电池之间通过如上述太阳电池阵互连结构进行互连，形成电路连接，使得该M个电池组件形成串联关系。即：一种高可靠互连结构的太阳电池阵，该太阳电池阵包括若干个上述的太阳电池组件，每个太阳电池组件均含有U型互连件和T型互连件，其分布位置可根据实际电路结构进行调整，相邻太阳电池组件通过U型互连件和T型互连件互连形成电路连接，该若干个电池组件通过上述互连结构形成串联关系。
本发明还提供了一种太阳电池阵的成型方法，太阳电池阵中相邻两个太阳电池之间通过如下步骤连接：
S1、将转接片焊接在第一太阳电池P型电极上，转接片沿着太阳电池平面延伸方向伸出太阳电池边缘约5mm～10mm；
S2、将另一块转接片焊接在第二太阳电池N型电极上，转接片沿着太阳电池平面延伸方向伸出太阳电池边缘约5mm～10mm；
由太阳电池N型电极和P型电极引出的转接材料为可伐镀银或钼镀银材料，转接片均具有平面减应力结构和三维空间减应力结构，可以满足平面位移及空间弯曲、扭转等工况要求；
S3、在第一太阳电池和第二太阳电池正面和背面填充透明硅橡胶，将正面保护件覆盖粘贴于太阳电池正面，背面保护件覆盖粘贴于太阳电池正面，正面保护件和背面保护件边缘超出太阳电池边缘，从而得到第一太阳电池模块和第二太阳电池模块；
优选地，所述电池正面玻璃盖片选取空间耐辐照玻璃盖片，所述电池正面玻璃盖片比太阳电池电池正面尺寸略大，通常为0.2mm。
优选地，所述电池背面玻璃盖片选取空间耐辐照玻璃盖片，所述电池正面玻璃盖片比太阳电池电池背面尺寸略大，通常为0.2mm。
S4、将第一太阳电池模块1与U型互连件3的电池连接片采用工装固定，并采用电阻焊接方式实现连接，再将U型互连件朝第一太阳电池模块背面法线方向弯折，使得U型互连件的U型互连片与电池连接片呈一定夹角，再采用空间级粘结剂将U型互连件3固定在第一太阳电池模块1背面；
通常，电阻熔融焊接形成有效熔核直径尺寸dn为：
其中δ为焊接材料厚度。
S5、将第二太阳电池模块2与T形互连件4采用工装固定，并采用电阻焊接方式实现连接，再将T型互连件4弯至太阳电池背面，使得U形互连件的T型互连片与电池连接片呈一定夹角，再采用空间级粘结剂将T型互连件4固定在第二太阳电池模块2背面；
S6、第二太阳电池模块上的T型互连件纵向连接片从第一太阳电池模块的U型互连件的U形孔穿过并旋转之后，T型互联条横向连接片与U型互连件形成机械扣搭连接，使得U形互连件3的焊接区域3-1、3-2和T形互连件4的焊接区域4-1、4-2重叠；具体为：
第一太阳电池模块1上U型互连件3接口3-5和第二太阳电池模块上T形互连件4接口4-5嵌套扣搭形成机械搭接连接；U型互连件3的第一焊接区3-1和T型互连件4的第一焊接区4-1重叠，U型互连件3的第二焊接区3-2与T型互连件4的第二焊接区4-2重叠，其中U型互连件3的第一焊接区3-1与T型互连件4的第一焊接区4-1为首次焊接使用；U型互连件3的第二焊接区3-2与T型互连件4的第二焊接区4-2作为冗余焊接区域，用于电池电路维修更换时使用。
S7、使用电阻对焊将处于相互嵌套扣搭状态的U型互连件3和T型互连件4焊接在一起，形成“人字尖”减应力结构。该结构比传统“Ω”型减应力结构具有更好减应力效果，可以满足太阳电池±200℃以上温度范围的热失配，具有较小的应力，可耐受105次±0.5mm幅值以上疲劳。
综上所述，本发明使用电阻对焊将处于相互嵌套扣搭状态的U型互连件和T型互连件焊接在一起，实现机械搭接和电阻焊接双连接，且焊接区域设计了维修更换接口，嵌套结构可有效起到缓冲的作用，减小焊点受力，增加连接可靠性。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种空间太阳电池阵互连结构，其特征在于包括与太阳电池P型电极相连的U型互连件、与太阳电池N型电极相连的T型互连件；
所述U型互连件，包括电池连接片和U型互连片，电池连接片用于与太阳电池的P型电极引出的转接片相连，U型互连片一端连接于电池连接片中部，与电池连接片一体成型，相对于电池连接片弯折，U型互连片的另一端设有U形互连件，U形互连片两侧为焊接区域；
所述T型互连件，包括电池连接片和T型互连片，电池连接片用与太阳电池的N 型电极引出的转接片相连，T型互连片由相互垂直的纵向连接片和横向连接片组成，纵向连接片一端连接于电池连接片中部，与电池连接片一体成型，相对于电池连接片弯折，纵向连接片的另一端连接于横向连接片的中部，横向连接片两端为焊接区域；
U型互连件与T型互连件连接时，T型互连件纵向连接片从U型互连件的U形孔穿过并旋转之后，T型互连件横向连接片与U型互连件形成机械扣搭连接；T型互连件横向连接片焊接区域与U形互连片两侧焊接区域重叠在一起，并与且两者通过焊接熔融的方式互联。
2.根据权利要求1所述的一种空间太阳电池阵互连结构，其特征在于所述U型互连件和T型互连件选用抗拉强度达350MPa以上的可伐镀银或钼镀银材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种空间太阳电池阵互连结构，其特征在于所述U型互连件和T型互连件轮廓周边设有多个方形缺口，具有平面及空间三维方向减应力结构。
4.根据权利要求1所述的一种空间太阳电池阵互连结构，其特征在于所述太阳电池厚度为亚毫米级，上表面和下表面均封装保护件，保护件之间通过空间级粘结剂(1-1)实现机械固定，所述空间粘结剂(1-1)为硅橡胶、KH-CL-SP硅胶、KH-CL-SP-2硅胶。
5.根据权利要求4所述的一种空间太阳电池阵互连结构，其特征在于所述保护件为玻璃盖片空间耐辐照玻璃盖片，厚度为0.05mm～0.15mm。
6.根据权利要求1所述的一种空间太阳电池阵互连结构，其特征在于所述U型互连件和T型互连件通过转接片与太阳电池相连，具体为：转接片焊接在太阳电池P型电极上之后沿着电池平面延伸方向伸出太阳电池边缘，再弯至太阳电池背面与U型互连件的电池连接片焊接在一起；同样，转接片焊接在太阳电池N型电极上之后沿着电池平面延伸方向伸出太阳电池边缘，再弯至太阳电池背面与T型互连件的电池连接片焊接在一起。
7.根据权利要求1所述的一种空间太阳电池阵互连结构，其特征在于所述T型互连件的电池连接片与T型互连片之间形成的夹角为60°～120°度；U型互连件的电池连接片与U型互连片之间形成的夹角为60°～120°度；U型互连件与T型互连件连接后形成“人字尖”结构。
8.根据权利要求1所述的一种空间太阳电池阵互连结构，其特征在于所述U型互连件的U型互连片和T型互连件的T型互连片上设有圆形减应力环结构。
9.一种太阳电池阵，其特征在于包括M个权利要求1所述的太阳电池阵互连结构、M+1个太阳电池，相邻两个太阳电池之间通过如权利要求1所述的太阳电池阵互连结构进行互连，形成电路连接，使得该M个电池组件形成串联关系，M大于等于1。
10.如权利要求9所述的一种太阳电池阵的成型方法，其特征在于相邻两个太阳电池之间通过如下步骤连接：
S1、将转接片焊接在第一太阳电池P型电极上，转接片沿着太阳电池平面延伸方向伸出太阳电池边缘；
S2、将另一块转接片焊接在第二太阳电池N型电极上，转接片沿着太阳电池平面延伸方向伸出太阳电池边缘；
S3、在第一太阳电池和第二太阳电池正面和背面填充透明硅橡胶，将正面保护件覆盖粘贴于太阳电池正面，背面保护件覆盖粘贴于太阳电池背面，正面保护件和背面保护件边缘超出太阳电池边缘，从而得到第一太阳电池模块和第二太阳电池模块；
S4、将第一太阳电池模块(1)与U型互连件(3)的电池连接片采用工装固定，并采用电阻焊接方式实现连接，再将U形互连件朝第一太阳电池模块背面法线方向弯折，使得U型互连件的U型互连片与电池连接片呈一定夹角，再采用空间级粘结剂GD414C将U形互连件(3)固定在第一太阳电池模块(1)背面；
S5、将第二太阳电池模块(2)与T型互连件(4)采用工装固定，并采用电阻焊接方式实现连接，再将T型互连件(4)弯至太阳电池背面，使得T型互连件的T型互连片与电池连接片呈一定夹角，再采用空间级粘结剂GD414C将T型互连件(4)固定在第二太阳电池模块(2)背面；
S6、第二太阳电池模块上的T型互联件纵向连接片从第一太阳电池模块的U型互连件的U形孔穿过并旋转之后，T型互联条横向连接片与U型互联件形成机械扣搭连接，使得U形互连件(3)的焊接区域(3-1、3-2)和T形互连件(4)的焊接区域(4-1、4-2)重叠；
S7、使用电阻对焊将处于相互嵌套扣搭状态的U形互连件(3)和T形互连件(4)焊接在一起，形成“人字尖”减应力结构。
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114203847B (zh) | 2022-02-18 | 2022-07-15 | 浙江爱旭太阳能科技有限公司 | 一种背接触电池连接用异形焊带 |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101936058A (zh) * | 2010-07-31 | 2011-01-05 | 江苏正信新能源科技集团有限公司 | 太阳能电池瓦的右连接瓦片 |
| CN102306669A (zh) * | 2011-05-19 | 2012-01-04 | 江阴市万事兴光伏科技有限公司 | 一种用于太阳能光伏系统的连接组件 |
| JP2013008983A (ja) * | 2004-06-04 | 2013-01-10 | Sunpower Corp | 太陽電池モジュールにおける太陽電池の相互接続 |
| CN103972316A (zh) * | 2013-01-31 | 2014-08-06 | 江苏宇邦光伏材料有限公司 | 一种用于背接触太阳能电池片的异形焊带 |
| CN203840277U (zh) * | 2013-12-24 | 2014-09-17 | 上海空间电源研究所 | 一种空间用太阳电池阵互连片 |
| CN104241419A (zh) * | 2014-08-28 | 2014-12-24 | 上海空间电源研究所 | 一种薄膜式半刚性太阳电池阵及其制作方法 |
| EP3128559A1 (en) * | 2015-08-07 | 2017-02-08 | SolAero Technologies Corp. | Reliable interconnection of solar cells |
| CN109244161A (zh) * | 2018-09-18 | 2019-01-18 | 上海空间电源研究所 | 一种半刚性太阳电池模块结构及其制备方法 |
| CN109713067A (zh) * | 2018-12-10 | 2019-05-03 | 上海空间电源研究所 | 一种空间用半刚性太阳电池结构及其制备方法 |
| CN109786489A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-05-21 | 上海空间电源研究所 | 一种薄型器件平面减应力金属互连结构及制备方法 |
| CN209298144U (zh) * | 2018-12-27 | 2019-08-23 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 平面减应力结构太阳电池互连片 |
| CN210216990U (zh) * | 2019-04-22 | 2020-03-31 | 浙江亚厦装饰股份有限公司 | 一种旋转插接的墙板连接结构 |
| CN111192933A (zh) * | 2020-03-08 | 2020-05-22 | 上海金羊钫新能源科技中心(有限合伙) | 一种太阳能光伏组件及建筑光伏一体化组件 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2972574A1 (fr) * | 2011-03-11 | 2012-09-14 | Mobasolar | Procede de mise a la terre d'une installation electrique et dispositif de connexion pour la mise en oeuvre dudit procede |
| US20150194551A1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-07-09 | Emcore Solar Power, Inc. | Solar cell array having two different types of cells |
-
2020
- 2020-06-30 CN CN202010621275.2A patent/CN111900225B/zh active Active
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013008983A (ja) * | 2004-06-04 | 2013-01-10 | Sunpower Corp | 太陽電池モジュールにおける太陽電池の相互接続 |
| CN101936058A (zh) * | 2010-07-31 | 2011-01-05 | 江苏正信新能源科技集团有限公司 | 太阳能电池瓦的右连接瓦片 |
| CN102306669A (zh) * | 2011-05-19 | 2012-01-04 | 江阴市万事兴光伏科技有限公司 | 一种用于太阳能光伏系统的连接组件 |
| CN103972316A (zh) * | 2013-01-31 | 2014-08-06 | 江苏宇邦光伏材料有限公司 | 一种用于背接触太阳能电池片的异形焊带 |
| CN203840277U (zh) * | 2013-12-24 | 2014-09-17 | 上海空间电源研究所 | 一种空间用太阳电池阵互连片 |
| CN104241419A (zh) * | 2014-08-28 | 2014-12-24 | 上海空间电源研究所 | 一种薄膜式半刚性太阳电池阵及其制作方法 |
| EP3128559A1 (en) * | 2015-08-07 | 2017-02-08 | SolAero Technologies Corp. | Reliable interconnection of solar cells |
| CN109244161A (zh) * | 2018-09-18 | 2019-01-18 | 上海空间电源研究所 | 一种半刚性太阳电池模块结构及其制备方法 |
| CN109786489A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-05-21 | 上海空间电源研究所 | 一种薄型器件平面减应力金属互连结构及制备方法 |
| CN109713067A (zh) * | 2018-12-10 | 2019-05-03 | 上海空间电源研究所 | 一种空间用半刚性太阳电池结构及其制备方法 |
| CN209298144U (zh) * | 2018-12-27 | 2019-08-23 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 平面减应力结构太阳电池互连片 |
| CN210216990U (zh) * | 2019-04-22 | 2020-03-31 | 浙江亚厦装饰股份有限公司 | 一种旋转插接的墙板连接结构 |
| CN111192933A (zh) * | 2020-03-08 | 2020-05-22 | 上海金羊钫新能源科技中心(有限合伙) | 一种太阳能光伏组件及建筑光伏一体化组件 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 太阳电池阵列新型互连片微连接技术探讨;王志彬 等;《航天器环境工程》;20150228;第32卷(第1期);第104-107页 * |
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