DE2160345B1 - Flexible solar generator - with solar cells arranged on a flexible fibre glass reinforced polyimide film - Google Patents

Flexible solar generator - with solar cells arranged on a flexible fibre glass reinforced polyimide film

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DE2160345B1 DE19712160345 DE2160345A DE2160345B1 DE 2160345 B1 DE2160345 B1 DE 2160345B1 DE 19712160345 DE19712160345 DE 19712160345 DE 2160345 A DE2160345 A DE 2160345A DE 2160345 B1 DE2160345 B1 DE 2160345B1
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Abstract

Photoelectric solar cells aare connected in parallel and in series on the roll up substrate by connectors punched out of rolled material, in which the material rolls up in the direction of teh parallel circuit connection. Individual connectors are supplied for parallel and series connections and the connectors are formed so that the roll direction of the material indicates the direction of the circuit connection. Pref. the substrate is a polyimide film on fibre glass, on one or both sides adhered by a highly fluid adhesive which will not affect the flexibility of the film.

Description

Um einen derartigen Solargenerator auf eine in der Zeichnung mit 6 bezeichnete Wickeltrommel aufwikkein zu können, muß dieser genügend flexibel sein und den dabei auftretenden Beanspruchungen standhalten können. To have such a solar generator on one in the drawing to be able to wind up the winding drum marked 6, it must be sufficiently flexible be able to withstand the stresses that arise.

Die erforderliche Festigkeit dieser flexiblen Solargeneratoranlage wird bezüglich des Trägermaterials dadurch erreicht, daß das als Träger dienende aufrollbare Substrat aus einer mit Glasseide 2 beklebten Polyimidfolie 1 besteht. Als Kleber sind dabei einige für Weltraumbedingungen geeignete, d. h. beispielsweise bis 10-12 Torr und im Temperaturbereich von - 180 bis + 1000 C beständige dünnflüssige Kleber gewählt worden. Als besonders günstig haben sich stark lösungsmittelhaltige Polyester-Kleber gezeigt, mit denen eine gute Benetzung des Glasseidengewebes und gute Verklebungen des Gewebes mit der Polyimidfolie erreicht werden. Die Beklebung der Polyimidfolie mit der Glasseidenlage erfolgt dabei in der Weise, daß zunächst die Glasseidenlage auf die Polyimidfolie gelegt wird und anschließend der Kleber in einer sehr dünnen Schicht aufgetragen wird. Nach dem Aushärten des Klebers ergibt sich ein weiterhin ausreichend flexibles, jedoch in seinen Festigkeitseigenschaften erheblich verbessertes Substrat. An Stelle der obengenannten Kleber können für Temperaturbereiche von - 60 bis + 2600 C lösungsmittelhaltige Silikone -verwendet werden, mit denen, wie oben erwähnt, gute Bindungen zwischen dem Glasgewebe und dem Polyimid erzielt werden. The required strength of this flexible solar generator system is achieved with respect to the carrier material in that the serving as a carrier The rollable substrate consists of a polyimide film 1 glued with glass fiber 2. Some suitable adhesives for space conditions, i. H. for example up to 10-12 Torr and in the temperature range from - 180 to + 1000 C resistant thin liquid Glue has been chosen. Highly solvent-based ones have proven to be particularly favorable Polyester glue shown with which a good wetting of the fiberglass fabric and good bonding of the fabric with the polyimide film can be achieved. The stickers the polyimide film with the fiberglass layer takes place in such a way that initially the fiberglass layer is placed on the polyimide film and then the adhesive is applied in a very thin layer. After the glue has hardened it results is still sufficiently flexible, but in its strength properties significantly improved substrate. Instead of the above glue you can use for temperature ranges from - 60 to + 2600 C solvent-based silicones are used, with which As mentioned above, good bonds are achieved between the glass fabric and the polyimide will.

Auf dem in der oben geschilderten Weise hergestellten Substrat werden die Solarzellen-Moduln und -Strings mit den entsprechenden Klebern aufgeklebt. On the substrate produced in the manner described above the solar cell modules and strings are glued on with the appropriate adhesives.

Einer der kritischen Punkte hinsichtlich Flexibilität und Festigkeit eines flexiblen Solargenerators liegt nun in den Verbindem, mit denen die einzelnen Solarzellen in Parallel- und Reihenverschaltung untereinander elektrisch leitend verbunden sind. Um eine ausreichende Festigkeit dieser Verbindungen zu gewährleisten, wird von der Erfindung nun vorgeschlagen, daß die Verbinder für die Parallel- und für die Reihenverschaltung jeweils getrennt vorgesehen sind.One of the critical points in terms of flexibility and strength of a flexible solar generator is now in the connections with which the individual Solar cells connected in parallel and in series are electrically conductive are connected. To ensure sufficient strength of these connections, the invention now proposes that the connector for the parallel and are provided separately for the series connection.

Damit wird es möglich, gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Verbinder in der Weise herzustellen, daß die Walzrichtung ihres Materials jeweils in die Richtung der Verschaltung zeigt. Dies hat dann den Vorteil, daß die an den Verbindern auftretenden Hauptbeanspruchungen in der festigkeitsmäßig günstigsten Materialrichtung der Verbinder liegen. Während nämlich die Parallelverbinder 5 im wesentlichen durch den Aufwickelvorgang in Längsrichtung beansprucht werden, d.h. in Richtung der Parallelverschaltung, tritt bei den Reihenverbindern 4 die Hauptbeanspruchung infolge thermischer Beanspruchungen in Richtung der Reihenverschaltungen auf.This makes it possible, according to a further feature of the invention to manufacture the connectors in such a way that the rolling direction of their material in each case points in the direction of the interconnection. This then has the advantage that the Connectors occurring main stresses in the most favorable in terms of strength Material direction of the connector. While the parallel connector 5 in are essentially stressed by the winding process in the longitudinal direction, i.e. in the direction of the parallel connection, the series connectors 4 are subject to the main stress due to thermal stresses in the direction of the series connections.

Eine ausreichende Flexibilität, und zwar in der Aufwickelrichtung, wird bei diesen durch die Verbinder miteinander verbundenen Solarzellen dadurch erreicht, daß die Parallelverbinder 5 an den Unterseiten der Zellen 3 nicht über die ganze Kantenlänge der Zelle durch Lötung, Schweißung, Klebung mit einem elektrisch leitfähigen Kleber od. dgl. befestigt ist, sondern daß im Bereich der beiden Zellenquerkanten 8 ein unverbundener Abschnitt a frei gelassen wird (F i g. 2). Auf diese Weise wird nun für die beim Aufwickeln erforderliche Krümmung des Substrats und des auf dem Substrat befestigten Parallelverbinders genügend Spielraum gelassen. Würde dagegen der Parallelverbinder 5 über die ganze Kantenlänge 7 an der Unterseite der Zelle befestigt, dann würde für die Erzielung einer Krümmung nur noch der zwischen den Zellen 3 verbleibende Abschnitt übrigbleiben. Wie sich jedoch gezeigt hat, reicht dieser frei krümmbare Abschnitt nicht aus, um die bei dem Aufwickeln erforderliche Krümmung zu erzeugen. Sufficient flexibility, namely in the winding direction, is the result of these solar cells connected to one another by the connector achieved that the parallel connector 5 on the undersides of the cells 3 not over the entire edge length of the cell by soldering, welding, gluing with an electric Conductive adhesive or the like. Is attached, but that in the area of the two transverse cell edges 8 an unconnected section a is left free (FIG. 2). That way will now for the required curvature of the substrate and the one on the winding Substrate attached parallel connector left enough leeway. Would against the parallel connector 5 over the entire edge length 7 on the underside of the cell attached, then only that between the Cells 3 remaining section are left over. As has been shown, however, is enough this freely bendable section does not suffice for the winding required To produce curvature.

Da nämlich die einzelnen Zellen möglichst nahe aneinander gerückt werden, um einen möglichst hohen Wirkungsgrad des Solargenerators bei möglichst geringem Flächenbedarf zu erzielen, entsteht gerade an diesen Stellen eine Bruchgefahr, die es auf jeden Fall zu vermeiden gilt. Eine Vergrößerung des Abstandes der Zellen würde jedoch eine Verringerung des Wirkungsgrades ergeben, wohingegen der von der Erfindung gemachte Vorschlag eine sehr zweckmäßige und günstige Lösung ergibt, bei der trotz Aufrechterhaltung eines guten Wirkungsgrades eine überraschend gute Flexibilität erzielt wird. In Querrichtung, d.h. in der Richtung der Reihenverschaltung soll demgegenüber die Solarzellengeneratoranordnung möglichst starr sein.Because the individual cells are moved as close as possible to one another in order to achieve the highest possible efficiency of the solar generator at To achieve a small space requirement, there is a risk of breakage precisely at these points, which must be avoided in any case. An increase in the distance between the cells would, however, result in a reduction in efficiency, whereas that of the Invention made proposal results in a very useful and cheap solution which, despite maintaining a high degree of efficiency, has surprisingly good flexibility is achieved. In the transverse direction, i.e. in the direction of the series connection should in contrast, the solar cell generator arrangement should be as rigid as possible.

Claims (4)

Patentansprüche: 1. Flexibler Solargenerator mit einer Vielzahl von auf einem aufrollbaren Substrat angeordneten fotoelektrischen Solarzellen, die mittels aus gewalztem Material ausgestanzter Verbinder in Parallel- und Reihenverschaltung untereinander elektrisch leitend verbunden sind, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Rollrichtung in die Richtung der Parallelverschaltung zeigt, daß jeweils getrennte Verbinder (4, 5) für die Parallel- und für die Reihenverschaltung vorgesehen sind und daß die Verbinder in der Weise ausgebildet sind, daß die Walzrichtung des Materials jeweils in die Richtung der Verschaltung zeigt. Claims: 1. Flexible solar generator with a variety of arranged on a rollable substrate photoelectric solar cells, which by means of Connectors punched out of rolled material in parallel and series connection are connected to one another in an electrically conductive manner, d a d u r c h marked that the direction of scrolling in the direction of the parallel connection shows that each separate Connectors (4, 5) are provided for parallel and series connection and that the connectors are designed in such a way that the rolling direction of the material each points in the direction of the interconnection. 2. Flexibler Solargenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Parallelverbinder (5) in der Weise mit den Unterseiten der Solarzellen (3) elektrisch leitend verbunden ist, daß er längs einer Kante (7) der Solarzelle durch Lötung, Schweißung, Klebung mit einem elektrisch leitfähigen Kleber od. dgl. unter Freilassung eines unverbundenen Abschnittes (a) im Bereich der beiden Zellenquerkanten (8) befestigt ist. 2. Flexible solar generator according to claim 1, characterized in that that the parallel connector (5) with the undersides of the solar cells (3) is electrically connected that it runs along an edge (7) of the solar cell Soldering, welding, gluing with an electrically conductive adhesive or the like Release of an unconnected section (a) in the area of the two transverse cell edges (8) is attached. 3. Flexibler Solargenerator, insbesondere nach den Ansprüchen 1 und2, dadurch gekennzeichnet, daß als Substrat eine mit Glasseide (ein- oder beidseitig) (2) beklebte Polyimidfolie (1) vorgesehen ist. 3. Flexible solar generator, in particular according to claims 1 and 2, characterized in that a substrate with glass fiber (one or both sides) (2) glued polyimide film (1) is provided. 4. Flexibler Solargenerator nach Anspruch3, dadurch gekennzeichnet, daß als Kleber ein dünnflüssiger, die Flexibilität der Polyimidfolie nicht beeinflussender Kleber verwendet wird. 4. Flexible solar generator according to Claim 3, characterized in that that a thin-bodied adhesive that does not affect the flexibility of the polyimide film is used as an adhesive Glue is used. Die Erfindung bezieht sich auf einen flexiblen Solargenerator mit einer Vielzahl von auf einem aufrollbaren Substrat angeordneten fotoelektrischen Solarzellen, die mittels aus gewalztem Material ausgestanzter Verbinder in Parallel- und Reihenverschaltung untereinander elektrisch leitend verbunden sind. The invention relates to a flexible solar generator a plurality of photoelectric ones arranged on a rollable substrate Solar cells that are connected in parallel by means of connectors punched out of rolled material. and series connection are connected to one another in an electrically conductive manner. Solargeneratoren werden auf Satelliten od. dgl. zur Energieversorgung derselben verwendet, wobei die Strahlungsenergie der Sonne auf fotoelektrischem Wege in elektrische Energie umgewandelt wird. Es ist auch schon bekannt, derartige aus einer Vielzahl von untereinander elektrisch leitend verbundenen Solarzellen bestehende Solargeneratoren auf einem aufrollbaren Trägermaterial anzuordnen, den Generator im aufgerollten Zustand in den Satelliten einzubringen und den Träger erst im Orbit, d.h. in der Betriebsstellung des Satelliten, mit Hilfe besonderer Vorrichtungen auszufahren. Dies hat den Vorteil, daß die Unterbringung des verhältnismäßig großflächigen Solargenerators während der Startphase des Satelliten nur verhältnismäßig wenig Raum beansprucht. Solar generators are used on satellites or the like for energy supply the same used, the radiant energy of the sun being based on photoelectric Ways is converted into electrical energy. It is already known such from a large number of solar cells connected to one another in an electrically conductive manner to arrange existing solar generators on a rollable carrier material, the To bring generator in the rolled up state in the satellite and the carrier only in orbit, i.e. in the operational position of the satellite, with the help of special Extend devices. This has the advantage that the accommodation of the relatively large-area solar generator during the start-up phase of the satellite only relatively takes up little space. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, eine Solargeneratoranordnung zu schaffen, die für den vorgenannten Zweck geeignet ist und insbesondere gewährleistet, daß die Verschaltung der Solarzellen untereinander den mechanischen Belastungen beim Wickeln, in der Startphase und im Orbit standhält. The object of the invention is now to provide a To create solar generator assembly which is suitable for the aforementioned purpose and in particular ensures that the interconnection of the solar cells with one another withstands the mechanical loads during winding, in the take-off phase and in orbit. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Er- findung dadurch, daß die Auf- bzw. Abrollrichtung in die Richtung der Parallelverschaltung zeigt, daß jeweils getrennte Verbinder für die Parallel- und für die Reihenverschaltung vorgesehen sind und daß die Verbinder in der Weise ausgebildet sind, daß die Walzrichtung des Materials jeweils in die Richtung der Verschaltung zeigt. This task is solved according to the finding by the fact that the up or down direction in the direction of the parallel connection shows that Separate connectors are provided for parallel and series connection are and that the connectors are formed in such a way that the rolling direction of the Material points in the direction of the interconnection. Durch die Trennung von Parallel- und Reihenverschaltung und die Vorschrift, daß die Walzrichtung des Materials bei den Verbindern jeweils in die Richtung ihrer Verschaltung zeigen soll, wird nun erreicht, daß die Verbinder festigkeitsmäßig am günstigsten ausgebildet sind. Da die Hauptbeanspruchungen der Verbinder jeweils in der Richtung der Verschaltungen liegen, mußte nämlich auch die Walzrichtung des Verbindermaterials entsprechend gelegt werden. Due to the separation of parallel and series connection and the regulation that the rolling direction of the material in the connectors in each case in the direction of their Interconnection should show, it is now achieved that the connector strength-wise are best trained. As the main stresses on the connector respectively lie in the direction of the interconnections, the rolling direction of the Connector material are placed accordingly. Nach einem weiteren Vorschlag soll der Parallelverbinder in der Weise mit den Unterseiten der Zellen elektrisch leitend verbunden sein, daß er längs einer Kante der Zelle durch Lötung, Schweißung, Klebung mit einem elektrisch leitenden Kleber od. dgl. unter Freilassung eines unverbundenen Abschnittes im Bereich der beiden Zellenquerkanten befestigt ist. Durch diese Maßnahme wird eine wesentliche Verbesserung der Flexibilität des Solargenerators erreicht, da dem auf dem aufzurollenden Substrat angebrachten Parallelverbinder genügend Möglichkeit gegeben wird, sich beim Aufrollen auf eine Wickeltrommel an den gekrümmten Mantel dieser Trommel anzulegen, d.h. dessen Krümmung anzunehmen; zudem sind die mechanischen Spannungen gering, da er sich nahe der neutralen Faser befindet. According to a further proposal, the parallel connector should be in the manner to be electrically conductively connected to the undersides of the cells that it is along a Edge of the cell by soldering, welding, gluing with an electrically conductive Glue or the like, leaving an unconnected section in the area of is attached to both transverse cell edges. This measure becomes an essential Improvement of the flexibility of the solar generator achieved because the one to be rolled up Substrate-attached parallel connector is given enough opportunity to move when rolling onto a winding drum to apply to the curved shell of this drum, i.e. to assume its curvature; In addition, the mechanical stresses are low, because it is close to the neutral fiber. Ein weiterer Vorschlag der Erfindung geht dahin, daß als Substrat eine mit Glasseide (ein- oder beidseitig) beklebte Polyimidfolie vorgesehen ist. Als Kleber kann dabei zweckmäßigerweise ein dünnflüssiger, die Flexibilität der Polyimidfolie nicht beeinflussender Kleber verwendet werden. Another proposal of the invention is that as a substrate a polyimide film glued with glass fiber (on one or both sides) is provided. As an adhesive, it is expedient to use a more fluid, the flexibility of the Adhesive that does not affect polyimide film can be used. Auf diese Weise wird erreicht, daß trotz Einhaltung einer guten Flexibilität des Trägermaterials dennoch eine sehr gute Festigkeit bei geringer Dehnung erzielbar ist. In this way it is achieved that despite maintaining a good flexibility of the carrier material, a very good strength with low elongation can still be achieved is. Weitere Merkmale und wesentliche Vorteile der Erfindung werden an Hand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch darstellt, beschrieben und im einzelnen näher erläutert. Further features and significant advantages of the invention are provided Hand of the drawing, which schematically represents an embodiment of the invention, described and explained in detail. Es zeigt Fig. 1 die Ansicht eines Teils eines erfindungsgemäßen Solargenerators und F i g. 2 eine Ansicht der Rückseite einiger parallel verschalteter Solarzellen.1 shows a view of part of a solar generator according to the invention and F i g. 2 shows a view of the rear of some solar cells connected in parallel. In der Fig. 1 ist mit 1 eine Polyimidfolie und mit 2 eine auf dieser Polyimidfolie verklebte Glasseidenlage bezeichnet. Die auf diese Weise #gTasfäserverstärkte Polyimidfolie dient als Träger für Solarzellen3, die mittels Reihenkontaktverbinder 4 und Parallelkontaktverbinder 5 untereinander elektrisch leitend verbunden sind. Auf diese Weise ist eine Vielzahl von Solarzellen durch Reihen- und Parallelschaltung zu sogenannten Moduln und diese wiederum durch Reihen- und Parallelschaltung zu sogenannten Strings zusammengefaßt, wobei mehrere Strings wiederum den Solargenerator bilden. In Fig. 1, 1 is a polyimide film and 2 is on this Polyimide film denotes glued fiberglass layer. The fiber reinforced in this way Polyimide film serves as a carrier for solar cells3, which are connected by means of series contact connectors 4 and parallel contact connector 5 are connected to one another in an electrically conductive manner. In this way, a large number of solar cells are connected in series and in parallel to so-called modules and these in turn by series and parallel connection so-called strings combined, with several strings in turn the solar generator form. Die Verbinder 4 und5 werden dabei durch Streifen gebildet, die aus elektrisch leitenden, gewalzten Metallfolien, beispielsweise Molybdänfolien, ausgestanzt sind. The connectors 4 and 5 are formed by strips made of electrically conductive, rolled metal foils, for example molybdenum foils, punched out are.
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