CN112909110A - 一种适配卷式太阳翼的柔性太阳电池阵 - Google Patents

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Abstract

本发明一个实施例公开了一种适配卷式太阳翼的柔性太阳电池阵，包括：第一汇流母线、n个太阳电池芯片、柔性前板膜和第二汇流母线，其中，所述n个太阳电池芯片为柔性的铜铟镓硒薄膜太阳电池芯片；所述n为自然数；所述柔性前板膜上集成了汇流栅线及旁路二极管通道，印刷所述汇流栅线及旁路二极管通道，用于将所述n个太阳电池芯片集成为一个太阳电池阵列；所述柔性太阳电池阵根据卷式太阳翼的尺寸通过对应调整太阳电池阵列中太阳电池芯片的数量和柔性前板膜的面积来进行匹配设计。本发明提出的柔性太阳电池阵尺寸设计灵活，其长度及宽度可以根据卷式太阳翼的长度及宽度进行适配性设计，从而可以满足多种规格的卷式太阳翼，适用性强。

Description

一种适配卷式太阳翼的柔性太阳电池阵
技术领域
本发明涉及航天领域。更具体地，涉及一种适配卷式太阳翼的柔性太阳电池阵。
背景技术
在航天领域，初期主要采用单晶硅电池作为航天器电源产品，近年来主要采用砷化镓系太阳电池为航天器供电，不管是单晶硅电池还是砷化镓电池基本都通过安装在板式的太阳翼机构或者卫星本体上，通过太阳电池间的串并联组成太阳电池阵实现为航天器供电。单晶硅电池主要采用硅作为材料进行制备，砷化镓系电池主要采用锗材料作为衬底，这些材料的物理特性本身比较薄脆、不可卷绕，一般通过粘贴的方式固定在平整的太阳翼基板或者舱板上，组成太阳电池阵，为航天器供电。
随着空间结构技术的发展，太阳翼结构技术也出现了一批新的产品，比如充气展开式太阳翼、卷绕式太阳翼，与传统结构相比，新的结构技术、折叠体积小、研制成本低、结构质量轻并且展开也比较灵活。目前采用的太阳电池材料薄脆、不可卷绕的特点，使其不能与新的太阳翼结构技术完美的匹配。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适配卷式太阳翼的柔性太阳电池阵，以解决现有技术存在的问题中的至少一个。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
本发明提供一种适配卷式太阳翼的柔性太阳电池阵，包括:
第一汇流母线、n个太阳电池芯片、柔性前板膜和第二汇流母线，
其中，
所述n个太阳电池芯片为柔性的铜铟镓硒薄膜太阳电池芯片；所述n为自然数；
所述柔性前板膜上集成了汇流栅线及旁路二极管通道，印刷所述汇流栅线及旁路二极管通道，用于将所述n个太阳电池芯片集成为一个太阳电池阵列；
所述柔性太阳电池阵根据卷式太阳翼的尺寸通过对应调整太阳电池阵列中太阳电池芯片的数量和柔性前板膜的面积来进行匹配设计。
在一个具体实施例中，所述太阳电池芯片用于产生电能。
在一个具体实施例中，所述第一汇流母线和第二汇流母线用于将所述n个太阳电池芯片产生的电能汇集输出，作为太阳电池阵电能的输出接口；所述第一汇流母线与第二汇流母线分别加载极性相反的电压。
在一个具体实施例中，所述n个太阳电池芯片通过热压的方式与所述柔性前板膜紧密贴合到一起，通过激光焊接的方式将太阳电池芯片与柔性前板膜实现电气连接。
在一个具体实施例中，所述汇流栅线与太阳电池芯片的受光面接触，同时与相邻太阳电池芯片的背光面搭接，通过激光焊接实现电气连接。
在一个具体实施例中，所述第一汇流母线和第二汇流母线通过激光焊接或者锡焊的方式与所述n个太阳电池芯片及柔性前板膜连接到一起。
在一个具体实施例中，所述柔性前板膜为柔性的、透光性好的薄膜材料。
在一个具体实施例中，所述第一汇流母线和第二汇流母线为柔性导电材料。
在一个具体实施例中，所述太阳电池芯片的长度为200mm、宽度为100mm，厚度不超过100微米，电池芯片的受光面是薄膜层，背光面是不锈钢衬底。
在一个具体实施例中，所述柔性前板膜的电气连接点与所述太阳电池芯片的受光面通过激光刻蚀掉部分受光面的膜层的实现隔离，用于实现太阳电池芯片的串并联。
本发明的有益效果如下：
本发明中提出的柔性太阳电池阵，集成柔性的铜铟镓硒薄膜太阳电池芯片、柔性前板膜及柔性汇流母线，使其具备柔性特点，可以在一定程度上进行卷绕，从而适配卷式太阳翼结构机构。本发明提出的柔性太阳电池阵尺寸设计灵活，其长度及宽度可以根据卷式太阳翼的长度及宽度进行适配性设计，从而可以满足多种规格的卷式太阳翼，适用性强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出根据本发明一个实施例的展开状态柔性太阳电池阵示意图。
图2示出根据本发明一个实施例的卷绕状态的柔性太阳电池阵示意图。
图3示出根据本发明一个实施例的柔性太阳电池阵工作原理图。
附图标记
1-汇流母线(+)，2-太阳电池芯片，3-柔性前板膜，4-汇流母线(-)。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
第一实施例
如图1所示，本发明的一个实施例公开了一种适配卷式太阳翼的柔性太阳电池阵，包括:
第一汇流母线、n个太阳电池芯片2、柔性前板膜3和第二汇流母线，
其中，第一汇流母线即汇流母线(+)1，第二汇流母线即汇流母线(-)4；所述n个太阳电池芯片2为柔性的铜铟镓硒薄膜太阳电池芯片；所述n为自然数；在一个具体实施例中，n可以为50。
柔性前板膜3上集成了汇流栅线及旁路二极管通道，印刷所述汇流栅线及旁路二极管通道，用于将所述n个太阳电池芯片2集成为一个标准的太阳电池阵列；
所述柔性太阳电池阵根据卷式太阳翼的尺寸通过对应调整太阳电池阵列中太阳电池芯片2的数量和柔性前板膜3的面积来进行匹配设计。
在一个具体实施例中，所述太阳电池芯片2用于产生电能。
在一个具体实施例中，所述汇流母线(+)1和汇流母线(-)4用于将所述n个太阳电池芯片2产生的电能汇集输出，作为太阳电池阵电能的输出接口；所述汇流母线(+)与汇流母线(-)分别加载极性相反的电压。
在一个具体实施例中，所述n个太阳电池芯片2通过热压的方式与所述柔性前板膜3紧密贴合到一起，通过激光焊接的方式将太阳电池芯片2与柔性前板膜3实现电气连接。在一个具体实施例中，所述柔性前板膜3的电气连接点与所述太阳电池芯片2的受光面可以通过激光刻蚀掉部分受光面的膜层的实现隔离，用于实现太阳电池芯片的串并联。
在一个具体实施例中，所述汇流栅线与太阳电池芯片的受光面接触，同时与相邻太阳电池芯片的背光面搭接，通过激光焊接实现电气连接。
在一个具体实施例中，汇流母线(+)1、汇流母线(-)4通过激光焊接或者锡焊的方式与所述n个太阳电池芯片2及柔性前板膜3连接到一起。
在一个具体实施例中，所述柔性前板膜3为柔性的、透光性好的薄膜材料。
在一个具体实施例中，所述汇流母线(+)1和汇流母线(-)4为柔性导电材料，比如镀银铜带等。
在一个具体实施例中，所述太阳电池芯片2的长度为200mm、宽度为100mm，厚度一般不超过100微米，电池芯片的受光面是薄膜层，背光面是不锈钢衬底。
卷绕状态下的适配卷式太阳翼的柔性太阳电池阵如图2所示。
柔性太阳电池阵工作原理图如图3所示，太阳电池芯片2经过串并联设计，使其满足工作电压及工作电流的要求，然后通过汇流母线(+)1汇流母线(-)4将电能进行输出。
本发明中的太阳电池芯片2、柔性前板膜3、汇流母线(+)1和汇流母线(-)4等均选取柔性材料，整合成太阳电池阵后，使其整体表现出柔性的特点，可以在一定程度上进行卷绕，可卷绕半径的大小受选取材料的特性影响。
本发明中提出柔性太阳电池阵可以根据卷式太阳翼的尺寸进行匹配设计，宽度可以通过增减宽度方向上的太阳电池芯片的数量，调整柔性前板膜宽度的方式进行设计；长度可以可以通过增减长度方向上的太阳电池芯片的数量，调整柔性前板膜长度的方式进行设计。此外，还可以设计成标准的柔性太阳电池阵，通过对标准的柔性太阳电池阵进行串并联实现匹配设计。通过这两种方式，大大提高了柔性太阳电池阵对卷式太阳翼的结构适应性。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种适配卷式太阳翼的柔性太阳电池阵，其特征在于，包括：
第一汇流母线(1)、n个太阳电池芯片(2)、柔性前板膜(3)和第二汇流母线(4)，
其中，
所述n个太阳电池芯片(2)为柔性的铜铟镓硒薄膜太阳电池芯片；所述n为自然数；
所述柔性前板膜(3)上集成了汇流栅线及旁路二极管通道，印刷所述汇流栅线及旁路二极管通道，用于将所述n个太阳电池芯片(2)集成为一个太阳电池阵列；
所述柔性太阳电池阵根据卷式太阳翼的尺寸通过对应调整太阳电池阵列中太阳电池芯片(2)的数量和柔性前板膜(3)的面积来进行匹配设计。
2.根据权利要求1所述的柔性太阳电池阵，其特征在于，
所述太阳电池芯片(2)用于产生电能。
3.根据权利要求2所述的柔性太阳电池阵，其特征在于，
所述第一汇流母线(1)和第二汇流母线(4)用于将所述n个太阳电池芯片(2)产生的电能汇集输出，作为太阳电池阵电能的输出接口；所述第一汇流母线与第二汇流母线分别加载极性相反的电压。
4.根据权利要求1所述的柔性太阳电池阵，其特征在于，
所述n个太阳电池芯片(2)通过热压的方式与所述柔性前板膜(3)紧密贴合到一起，通过激光焊接的方式将太阳电池芯片(2)与柔性前板膜(3)实现电气连接。
5.根据权利要求1所述的柔性太阳电池阵，其特征在于，
所述汇流栅线与太阳电池芯片的受光面接触，同时与相邻太阳电池芯片的背光面搭接，通过激光焊接实现电气连接。
6.根据权利要求1所述的柔性太阳电池阵，其特征在于，
所述第一汇流母线(1)和第二汇流母线(4)通过激光焊接或者锡焊的方式与所述n个太阳电池芯片(2)及柔性前板膜(3)连接到一起。
7.根据权利要求1所述的柔性太阳电池阵，其特征在于
所述柔性前板膜(3)为柔性的、透光性好的薄膜材料。
8.根据权利要求1所述的柔性太阳电池阵，其特征在于，
所述第一汇流母线(1)和第二汇流母线(4)为柔性导电材料。
9.根据权利要求2所述的柔性太阳电池阵，其特征在于，
所述太阳电池芯片(2)的长度为200mm、宽度为100mm，厚度不超过100微米，电池芯片的受光面是薄膜层，背光面是不锈钢衬底。
10.根据权利要求4所述的柔性太阳电池阵，其特征在于，
所述柔性前板膜(3)的电气连接点与所述太阳电池芯片(2)的受光面通过激光刻蚀掉部分受光面的膜层的实现隔离，用于实现太阳电池芯片的串并联。
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