DE3606464A1 - Device provided on solar generators for preventing static charges - Google Patents

Device provided on solar generators for preventing static charges

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    • HELECTRICITY
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Abstract

Device provided on solar generators for preventing static charges between electrically conductive surfaces and a supporting structure. The cover glasses bonded to the solar cells being connected in an electrically conducting manner to the associated solar cells. Static charges are prevented even in extra-high voltage solar generators by providing an electrically conductive transparent adhesive layer between the cover glasses and the solar cells. The cover glasses are designed so that a charge transfer takes place from their outer sides to their inner sides, which are in contact with the adhesive layer. To achieve the electrical conductivity while maintaining optical and mechanical properties, the adhesive layer may be filled with a specified proportion of carbon-fibre rodlets. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a device according to the preamble of Claim 1.

Statische Aufladungen von Solargeneratoren im Orbit durch geladene Partikel sind im Hinblick auf die Funktionssicherheit der Solargeneratoren ein großes Problem. Es sind insbesondere bei starren Panel-Strukturen aus Kohlefasern Ausfälle von Solarzellengruppen durch Kurzschlüsse nach Überschlägen durch Aufladung bekannt geworden. Eine Möglichkeit, die Aufladungen zu verhindern, ist die Beschichtung aller Oberflächenteile mit einem leitfähigen Material und eine elektrische Verbindung dieser Oberflächen mit der die Solarzellen tragenden Struktur. Dies kann jedoch in Fällen hoher Solarzellenspannungen, vorzugsweise bei großflächigen Solargeneratoren, nachteilig sein, da sich dann diese Spannung nicht nur zwischen der Struktur und den Solarzellen, sondern auch zwischen den Solarzellen und auf der leitenden Schicht aufbaut, die auf der Deckglasoberfläche aufgebracht ist.Static charges of solar generators in orbit from charged particles are great in terms of the functional safety of the solar generators Problem. It is particularly with rigid panel structures made of carbon fibers Failures of solar cell groups due to short circuits after flashovers Charging became known. One way to prevent the charges is the coating of all surface parts with a conductive Material and an electrical connection of these surfaces with the Structure supporting solar cells. However, in cases of high solar cell voltages, preferably with large-area solar generators, disadvantageous be because then this tension is not just between the structure and the solar cells, but also between the solar cells and on the builds conductive layer, which is applied to the cover slip surface.

Es ist bereits eine Einrichtung an Solargeneratoren zur Verhinderung statischer Aufladungen zwischen elektrisch leitfähigen Oberflächen und einer tragenden Struktur vorgeschlagen worden (Deutsche Patentanmeldung P 35 21 622.0), wobei die Deckgläser auf den Solarzellen elektrisch miteinander und mit der Struktur verbunden sind. Zur elektrischen Verbindung der leitfähigen Beschichtungen der Deckgläser dienen dünne Drähte, die lose auf den Beschichtungen aufliegen und nur an wenigen Punkten an der Struktur gehalten sind. Auch diese Einrichtung ist für hohe Solarzellenspannungen von beispielsweise über 200 Volt ungeeignet.There is already a facility on solar generators to prevent static Charges between electrically conductive surfaces and one  supporting structure has been proposed (German patent application P 35 21 622.0), the cover glasses on the solar cells being electrically connected to each other and connected to the structure. For electrical connection The conductive coatings on the cover slips serve thin wires that lie loosely on the coatings and only at a few points on the Structure. This device is also for high solar cell voltages of over 200 volts, for example, is unsuitable.

Die Verhinderung von statischen Aufladungen durch elektrisch verbundene, sogenannte CC (Conductive Coating)-Schichten auf den Glasoberflächen von Solarzellen eines Solarzellengenerators ist bekannt und wurde bei früheren Satelliten erfolgreich durchgeführt. Dieses Verfahren ist infolge seiner Einzelverbinder sehr teuer und aufwendig und erfordert spezielle Materialien.Preventing static electricity from electrically connected, so-called CC (Conductive Coating) layers on the glass surfaces of Solar cells of a solar cell generator are known and have been used in earlier Satellite successfully completed. This procedure is due to its Individual connectors are very expensive and complex and require special materials.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, durch die ein sicheres Verhindern statischer Aufladungen auch bei Höchstspannungssolargeneratoren, die hohe Zellenspannungen erzeugen, sichergestellt ist.The invention is therefore based on the object of a device of the beginning to create the kind by which a safe prevention of static Charges even with high voltage solar generators, the high Generate cell voltages is ensured.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved by the characterizing features of Claim 1 solved.

Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 beschrieben.Embodiments of the solution according to the invention are in the subclaims 2 to 7 described.

Ein Vorteil der Erfindung ist in der technisch sehr einfachen Schutzeinrichtung gegen statische Aufladungen zu sehen, die zudem eine erhöhte Zuverlässigkeit gewährleistet.An advantage of the invention is the technically very simple protective device against static electricity, which also increases reliability guaranteed.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt die einzige Figur eine auf einer Struktur angeordnete Solarzelle eines Solargenerators.In the drawing, an embodiment according to the invention is shown, the single figure shows a solar cell arranged on a structure of a solar generator.

Die Solarzelle 1 ist mittels einer Klebeschicht 2 mechanisch auf einer Trägerstruktur 3 mechanisch befestigt, die zeichnerisch nicht näher dargestellt ist. Es kann sich hierbei beispielsweise um eine kohlefaserverstärkte Struktur handeln, welche gut elektrisch leitfähig ist. Auch ist es möglich, ein Honigwabensystem zu verwenden, bei dem ein Aluminiumkörper auf beiden Seiten mit einem Gewebe aus Fasern, vorzugsweise Kohlefasern, versehen ist. Auf der Oberseite des Honigwabensystems ist vorzugsweise eine sehr dünne Folie aus isolierendem Material aufgebracht, um Kurzschlüsse zu der Solarzelle 1 zu vermeiden.The solar cell 1 is mechanically fastened to a carrier structure 3 by means of an adhesive layer 2 , which is not shown in the drawing. This can be, for example, a carbon-fiber-reinforced structure that has good electrical conductivity. It is also possible to use a honeycomb system in which an aluminum body is provided on both sides with a fabric made of fibers, preferably carbon fibers. A very thin film of insulating material is preferably applied to the top of the honeycomb system in order to avoid short circuits to the solar cell 1 .

Auf die Oberseite der Solarzelle 1, deren Unter- und Oberseite jeweils mit einem elektrisch leitenden Verbinder 4 bzw. 5 verbunden ist, ist mittels einer elektrisch leitfähigen transparenten Klebeschicht 6 ein Deckglas 7 befestigt. Die Klebeschicht 6 kann zur Erzielung der elektrischen Leitfähigkeit unter Beibehaltung von optischen und mechanischen Eigenschaften, wie z. B. Transparenz, Weichheit, Ausgasungsverhalten und mechanische Stabilität, mit einem vorgegebenen Anteil von Kohlefaser-Stäbchen 8 gefüllt sein. Es ist zweckmäßig, diese Kohlefaser-Stäbchen 8 der noch nicht gehärteten Klebeschicht 6 beizumischen, so daß sich die Kohlefaser-Stäbchen 8 statistisch zwischen dem Deckglas 7 und der Solarzelle 1 verteilen. Es sind dabei eine Vielzahl von hochohmigen, aber leitfähigen Verbindungen zwischen der Unterseite des Deckglases 7 und der Oberseite der Solarzelle 1 vorhanden, über die die an der Unterseite des Deckglases 7 vorhandenen elektrischen Ladungen abgeführt werden können.A cover glass 7 is attached to the top of the solar cell 1 , the bottom and top of which are each connected to an electrically conductive connector 4 or 5 , by means of an electrically conductive transparent adhesive layer 6 . The adhesive layer 6 can be used to achieve the electrical conductivity while maintaining optical and mechanical properties, such as. B. transparency, softness, outgassing behavior and mechanical stability, can be filled with a predetermined proportion of carbon fiber rods 8 . It is expedient to add these carbon fiber rods 8 to the not yet hardened adhesive layer 6 , so that the carbon fiber rods 8 are statistically distributed between the cover glass 7 and the solar cell 1 . There are a large number of high-resistance but conductive connections between the underside of the cover glass 7 and the top of the solar cell 1 , via which the electrical charges present on the underside of the cover glass 7 can be dissipated.

Um die elektrischen Ladungen von der Außenseite des Deckglases 7 auf seine mit der Klebeschicht 6 in Verbindung stehende Innenseite zu transportieren, kann ein Deckglas 7 mit einer elektrischen Volumenleitfähigkeit Anwendung finden. Ein derartiges Deckglas 7 ermöglicht den Ladungstransport durch das Glas, wobei dieses Deckglas 7 an seiner Außenseite mit einer zeichnerisch nicht dargestellten Antireflexschicht versehen sein kann. Eine alternative Möglichkeit zu dem Deckglas 7 mit Volumenleitfähigkeit kann darin liegen, daß das Deckglas 7 von einer elektrisch leitfähigen transparenten Überzugsschicht 9 umgeben ist. Diese das Deckglas 7 allseitig umgebende Schicht 9, die die Lichtdurchlässigkeit des Deckglases 7 nicht beeinträchtigen darf, kann z. B. aus Indium-Zinn-Oxid bestehen. Durch die elektrische Leitfähigkeit des Deckglases 7 wird eine Ladungsübertragung von seiner Außenseite an seine mit der Klebeschicht 6 in Verbindung stehende Innenseite und über die Klebeschicht 6 und die Solarzelle 1 an die Trägerstruktur 3 ermöglicht.In order to transport the electrical charges from the outside of the cover slip 7 to its inside connected to the adhesive layer 6 , a cover slip 7 with an electrical volume conductivity can be used. Such a cover glass 7 enables the charge to be transported through the glass, it being possible for this cover glass 7 to be provided on the outside with an anti-reflective layer, not shown in the drawing. An alternative possibility to the cover glass 7 with volume conductivity can be that the cover glass 7 is surrounded by an electrically conductive transparent coating layer 9 . This layer 9 surrounding the cover glass 7 on all sides, which must not adversely affect the light transmission of the cover glass 7 , can e.g. B. consist of indium tin oxide. The electrical conductivity of the cover glass 7, a charge transfer is by its outer side to its enables the solar cell 1 to the support structure 3 with the adhesive layer 6 in Related inside and via the adhesive layer 6 and.

Die erfindungsgemäße Einrichtung läßt sich auch für in der Raumfahrt verwendete sogenannte SSM (Second Surface Mirror) anwenden. Bei diesem SSM wird ein Glasspiegel mit rückseitiger Reflexionsschicht direkt durch Klebung auf einer Tragstruktur aufgebracht. Es wird eine Temperaturverminderung der Tragstruktur durch Reflexion des auf die Tragstruktur auftreffenden Lichtes und durch Erhöhung der Abstrahlung erzielt. Der Glasspiegel mit rückseitiger Reflexionsschicht ist allseits mit einer transparenten elektrisch leitfähigen Schicht überzogen und mittels einer elektrisch leitfähigen Klebeschicht auf der Tragstruktur befestigt. Es wird z. B. der mit Kohlestäbchen gefüllte transparente Kleber verwendet, um die Spiegelplatte direkt auf die Tragstruktur zu kleben und damit deren Oberfläche leitfähig mit der Struktur zu verbinden. Gegebenenfalls kann das durch eine auf die Struktur isoliert aufgebrachte Metallfolie mit leitfähigem Überzug geschehen, welche dann satellitenseitig geerdet ist.The device according to the invention can also be used for space travel Use so-called SSM (Second Surface Mirror). With this SSM becomes a glass mirror with a reflective layer on the back directly by gluing applied to a support structure. There will be a decrease in temperature Support structure through reflection of the light striking the support structure and achieved by increasing the radiation. The glass mirror with back Reflection layer is on all sides with a transparent electrically conductive Layer covered and by means of an electrically conductive adhesive layer attached to the support structure. It is e.g. B. with charcoal sticks filled transparent glue used to put the mirror plate directly on to glue the support structure and thus its surface conductive with the Connect structure. If necessary, this can be due to the structure isolated metal foil with a conductive coating, which is then earthed on the satellite side.

Claims (7)

1. Einrichtung an Solargeneratoren zur Verhinderung statischer Aufladungen zwischen elektrisch leitfähigen Oberflächen und einer tragenden Struktur, wobei die auf den Solarzellen aufgeklebten Deckgläser mit den zugehörigen Solarzellen elektrisch leitend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Deckgläsern (7) und den Solarzellen (1) eine elektrisch leitfähige transparente Klebeschicht (6) vorgesehen ist, und daß die Deckgläser (7) derart ausgebildet sind, daß eine Ladungsübertragung von ihren Außenseiten an ihre mit der Klebeschicht (6) in Verbindung stehenden Innenseiten erfolgt.1. Device on solar generators to prevent static charges between electrically conductive surfaces and a supporting structure, the cover glasses glued to the solar cells being electrically conductively connected to the associated solar cells, characterized in that between the cover glasses ( 7 ) and the solar cells ( 1 ) an electrically conductive transparent adhesive layer ( 6 ) is provided, and the cover glasses ( 7 ) are designed in such a way that charge transfer takes place from their outer sides to their inner sides connected to the adhesive layer ( 6 ). 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebeschicht (6) zur Erzielung der elektrischen Leitfähigkeit unter Beibehaltung von optischen und mechanischen Eigenschaften mit einem vorgegebenen Anteil von Kohlefaser-Stäbchen (8) gefüllt ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the adhesive layer ( 6 ) to achieve the electrical conductivity while maintaining optical and mechanical properties is filled with a predetermined proportion of carbon fiber rods ( 8 ). 3. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Kohlefaser-Stäbchen, die der noch nicht gehärteten Klebeschicht (6) zugemischt werden und sich statistisch zwischen den Deckgläsern (7) und den Solarzellen (1) verteilen. 3. Device according to claim 2, characterized by carbon fiber rods, which are mixed with the not yet hardened adhesive layer ( 6 ) and are statistically distributed between the cover glasses ( 7 ) and the solar cells ( 1 ). 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Deckgläser (7) mit einer elektrischen Volumenleitfähigkeit Anwendung finden.4. Device according to claim 1, characterized in that cover glasses ( 7 ) with an electrical volume conductivity are used. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckgläser (7) auf ihren Außenseiten Antireflexschichten aufweisen.5. Device according to claim 4, characterized in that the cover glasses ( 7 ) have anti-reflective layers on their outer sides. 6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckgläser (7) von einer elektrisch leitfähigen transparenten Überzugsschicht (9) umgeben sind.6. Device according to claim 1, characterized in that the cover glasses ( 7 ) are surrounded by an electrically conductive transparent coating layer ( 9 ). 7. Einrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Überzugsschicht (9) aus Indium-Zinn-Oxid.7. Device according to claim 6, characterized by a coating layer ( 9 ) made of indium tin oxide.
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