JP2013016726A - Solar cell panel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は宇宙空間を飛しょうする人工衛星等に搭載する太陽電池パネルに関するものである。特に、人工衛星の軌道上で生ずる放電対策として、太陽電池から電力を取出す導体線に二重被覆の電線を用いた太陽電池パネルに関するものである。 The present invention relates to a solar cell panel mounted on an artificial satellite or the like flying in outer space. In particular, the present invention relates to a solar cell panel using a double-coated electric wire as a conductor wire for taking out electric power from a solar cell as a countermeasure against electric discharge generated in an orbit of an artificial satellite.
人工衛星等に搭載される太陽電池パネルの表面(太陽光入射面)には複数の太陽電池が搭載されており、各々の太陽電池は電気的に接続されて太陽電池回路を構成する。太陽電池回路からの電力取出し口には金属性部品(以下、バスバーという)が使用される。このバスバーに導体線をはんだ付け等により接続し、導体線を経由して太陽電池パネルから電力の取出しを行う。
太陽電池パネルは太陽光の入射を得る為に外部暴露環境下で使用されるため、多量の放射線を受けて被曝する。このため、導体線にはETFE(エチレンテトラフルオロエチレン)等の耐放射線性の高い絶縁性の被覆を持つ電線が一般に使用される。
A plurality of solar cells are mounted on the surface (sunlight incident surface) of a solar cell panel mounted on an artificial satellite or the like, and each solar cell is electrically connected to constitute a solar cell circuit. Metal parts (hereinafter referred to as bus bars) are used at the power outlet from the solar cell circuit. A conductor wire is connected to the bus bar by soldering or the like, and electric power is taken out from the solar cell panel via the conductor wire.
Since solar cell panels are used in an external exposure environment to obtain sunlight, they are exposed to a large amount of radiation. For this reason, an electric wire having an insulating coating with high radiation resistance such as ETFE (ethylene tetrafluoroethylene) is generally used as the conductor wire.
ETFE等の絶縁性被覆は高い耐放射線性を有するものであるが、ETFE等であっても放射線を継続的に受け続けると絶縁性被覆が硬化する。硬化した状態で熱サイクルがかかると絶縁性被覆の一部にクラックが生じる。そして、クラックにより剥き出しになった導体線の導体箇所を起点として、放電が生じることが懸念されている。
または、ETFE等の絶縁性被覆の被覆自体が帯電し、被覆の帯電により放電が生じ導体線を覆う絶縁性被覆が破壊されることが懸念されている。
Insulating coatings such as ETFE have high radiation resistance, but even with ETFE and the like, the insulating coating is cured if radiation is continuously received. When a heat cycle is applied in the cured state, a crack is generated in a part of the insulating coating. There is a concern that electric discharge occurs starting from the conductor portion of the conductor wire exposed by the crack.
Alternatively, there is a concern that the coating itself of an insulating coating such as ETFE is charged, and the insulating coating covering the conductor wire is destroyed due to discharge due to the charging of the coating.
この放電対策として導体線を二重の層で被覆し、内側のETFE等の絶縁性被覆の外周に、弱い導電性を有する層を被覆した二重被覆電線を適用することが考えられている(例えば、非特許文献1参照)。 As a countermeasure against this discharge, it is considered to apply a double-coated electric wire in which a conductor wire is covered with a double layer and the outer periphery of an insulating coating such as ETFE is covered with a layer having weak conductivity ( For example, refer nonpatent literature 1).
外周にこの弱い導電性を有する層を被覆した二重被覆電線(以下、導電性二重被覆電線という)を適用した際には、次の2つの効果が期待される。
1つ目の効果として、導体線の被覆を二重にすることで、二重被覆のいずれか一方にクラックが入ったとしても他の被覆にクラックがなければ導体線は保護され、導体線が剥き出しになることを防止することができる。
2つ目の効果として、二重被覆のうち外側の弱い導電性をもつ被覆を衛星接地点に接続することにより外側被覆上に溜まった電荷を衛星接地点に移動可能となり、二重被覆電線の帯電を防止して放電の発生そのものを抑制できる。
The following two effects are expected when a double-coated electric wire (hereinafter referred to as a conductive double-coated electric wire) in which the outer periphery is coated with this weakly conductive layer is applied.
As a first effect, by making the conductor wire coating double, even if one of the double coatings has cracks, the conductor wires are protected if there are no cracks in the other coatings. It can be prevented from being exposed.
As a second effect, by connecting the outer sheath of the double coating with a weak electrical conductivity to the satellite grounding point, the charge accumulated on the outer coating can be moved to the satellite grounding point. Charging can be prevented and the occurrence of discharge itself can be suppressed.
このように、太陽電池パネルの電力取出し口に導電性二重被覆電線を用い、かつ、その外側被覆を衛星接地点に接続することで、導体が剥き出しになるリスクを減らし、被覆上に溜まった電荷を移動させることで、放電の発生を抑制することができる。
しかしながら、衛星接地点に接続された導電性二重被覆電線の外側の弱導電性被覆とバスバーとが接触すると、太陽電池パネルの電力取出し口であるバスバーが地絡してしまうという課題が生じる。
すなわち、太陽電池パネルの電力取出し口に導電性二重被覆電線を用いた場合に、導電性二重被覆電線の外側の弱導電性被覆とバスバーが接触した場合には、バスバーが地絡して太陽電池の+極と−極間の電位差が無くなり、結果として太陽電池で発電した電力を衛星構体の各機器に供給できないという不具合が生じる。
In this way, by using a conductive double-clad electric wire at the power outlet of the solar cell panel and connecting the outer sheath to the satellite grounding point, the risk of the conductor being exposed is reduced and accumulated on the sheath Generation of discharge can be suppressed by moving the electric charge.
However, when the weak conductive coating on the outside of the conductive double-covered electric wire connected to the satellite grounding point and the bus bar come into contact with each other, there arises a problem that the bus bar that is the power outlet of the solar cell panel is grounded.
That is, when a conductive double-coated wire is used at the power outlet of the solar cell panel, if the weak conductive coating on the outside of the conductive double-coated wire contacts the bus bar, the bus bar will be grounded. The potential difference between the positive electrode and the negative electrode of the solar cell disappears, and as a result, there is a problem that the electric power generated by the solar cell cannot be supplied to each device of the satellite structure.
本発明は係る課題を解決するためになされたものであり、太陽電池パネルの電力取出し用電線の表面帯電による放電を防止するとともに、太陽電池で発電した電力を確実に衛星搭載機器に供給できる太陽電池パネルを提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is capable of preventing discharge due to surface charging of a power extraction electric wire of a solar cell panel and capable of reliably supplying power generated by the solar cell to a satellite-mounted device. An object is to provide a battery panel.
この発明に係る太陽電池パネルは、太陽電池が表面上に配置される太陽電池パネルであって前記太陽電池の電極に接続される導電性のバスバーと、前記バスバーと電気的に接続され、前記太陽電池で発生した電流を流す電線を備え、前記電線は、電流が流れる導体線と、前記導体線を覆う絶縁性の第1の被覆と、前記第1の被覆を覆う弱導電性の第2の被覆からなり、前記電線は所定の位置において前記第2の被覆が外周全体に除去され前記第1の被覆が表面に露出した被覆除去部を有する。 The solar cell panel according to the present invention is a solar cell panel in which a solar cell is arranged on the surface, and is electrically connected to the bus bar, a conductive bus bar connected to the electrode of the solar cell, and the sun An electric wire for passing a current generated in a battery is provided, and the electric wire includes a conductor wire through which an electric current flows, an insulating first coating covering the conductor wire, and a weakly conductive second covering the first coating. The electric wire has a coating removal portion in which the second coating is removed from the entire outer periphery and the first coating is exposed on the surface at a predetermined position.
この発明によれば、太陽電池パネルで発生した電力を取出す電線の表面が帯電することにより放電が発生することを防止するとともに、バスバーが地絡することを防止して、太陽電池で発生した電力を確実に衛星搭載機器に供給することができる。 According to the present invention, the electric power generated in the solar cell panel is prevented from being discharged due to charging of the surface of the electric wire, and the bus bar is prevented from being grounded. Can be reliably supplied to satellite-equipped equipment.
実施の形態1.
以下、図を参照しながら実施の形態1に係る太陽電池パネル100の構成について説明する。
Hereinafter, the configuration of
図1(a)は、実施の形態1に係る太陽電池パネル100の概略構成を示す図である。図1(b)はA-A’の位置での断面図である。
太陽電池パネル100は太陽電池パネル基盤110を備え、太陽電池パネル基盤110の表面に複数の太陽電池セル1a、1b、・・・を設置する。ここで太陽電池セルは光起電力効果により太陽光エネルギーを電力に変換する太陽電池のことであり、単に太陽電池ともいう。
太陽電池セル1の表側(太陽光入射側)には集電電極として表側電極を有し、裏側には集電電極として裏側電極を有している。
隣接する太陽電池セル1(例えば、図1の太陽電池セル1aと1b)の間には、太陽電池セル1の表側電極(例えば太陽電池セル1aの表側電極)と隣の太陽電池セル1の裏側電極(例えば太陽電池セル1bの裏側電極)との間を直列に接続する接続金具であるインターコネクタ3が配置される。
同様にして複数の太陽電池セル1がインターコネクタ3により直列接続され、複数の太陽電池ストリングスが構成される。
また、太陽電池セル1の表側(太陽光入射側)にはカバーガラス等の太陽光を透過する保護材が接着剤によって接着されている(図示せず)。
FIG. 1A is a diagram showing a schematic configuration of the
The
The front side (solar light incident side) of the
Between adjacent solar cells 1 (for example,
Similarly, a plurality of
Moreover, the protective material which permeate | transmits sunlight, such as a cover glass, is adhere | attached on the front side (sunlight incident side) of the
インターコネクタ3により電気的に直列接続された太陽電池ストリングの両端にはバスバー2が配置される。
バスバー2には電力取出し用の導体線5がはんだ50等により接続される。
導体線5は、太陽電池パネル基盤110の裏面側にも引き回しされて所望の衛星機器に接続される。このように各々の太陽電池ストリングで生成された電力(電流)はバスバー2に集められ、導体線5を経由して衛星搭載の機器に供給される。
The
The
導体線5の外周は耐放射線性の高い絶縁性の被覆(第一の被覆)と、第一の被覆の外側にあって第一の被覆を覆う弱導電性の被覆(第二の被覆)の二重の層で覆われて、導電性二重被覆電線7の構成を成す。
太陽電池パネル100は宇宙空間において多量の放射線を受けて被曝する。そのため、導電性二重被覆電線7の被覆には耐放射線性の高い絶縁性の被覆が用いられる。耐放射線性の高い絶縁性の被覆としては、例えばETFE(エチレンテトラフルオロエチレン)などが使用される。また、その外側の弱導電性の被覆(第二の被覆)には、例えばポリイミドにカーボンを練り込んだブラックカプトン(カプトンは登録商標)等が使用される。
The outer periphery of the
The
本実施の形態の導電性二重被覆電線7では、第二の被覆4の一部に少なくとも一ヶ所、バスバー2と接触しない位置に弱導電性の被覆4(第二の被覆4)を除去した部分を設ける。ここでは、この第二の被覆4を除去した部分のことを被覆除去部30という。
被覆除去部30は、バスバーと導体線が電気的に接続された接続点のなるべく近傍にあって、バスバー2とは接触しない位置にあることが望ましい。
このように被覆除去部30を設けることにより、第二の被覆4は電気的に独立した2つの導体層4a、4bとなる。
In the conductive double-coated
It is desirable that the
By providing the
図3は、図2の被覆除去部30のB-B’の位置での断面を表わした図である。
図3のように、導体線5の外周は耐放射線性の高い絶縁性の被覆6(第一の被覆6)及びその外側の弱導電性を有する被覆(第二の被覆4)で覆われている。そして、被覆除去部30では外周全域に渡って第二の被覆4が除去されて、内側にある第一の被覆6が表面に露出するようになっている。
被覆除去部30では第二の被覆4は電気的に分断されて、2つの独立した導体層を構成する。
FIG. 3 is a view showing a cross section of the
As shown in FIG. 3, the outer circumference of the
In the
更に本実施の形態の導電性二重被覆電線7では、電気的に分離された第二の被覆4のうち被覆除去部30を間に挟んでバスバー2から離れた方の第二の被覆、すなわち、被覆除去部30により電気的に分離された前記第2の被覆4a、4bのうち、バスバー2と導体線が接続された接続点から離れた側にある第2の被覆4bは、衛星接地点に接続される(図示せず)。
Furthermore, in the conductive double-coated
次に、本実施の形態の太陽電池パネルにおいて、太陽電池パネルの電力取出し用電線(導電性二重被覆電線)の表面帯電による放電を防止するとともに、バスバーが地絡して太陽電池で発電した電力を衛星搭載機器に供給できなくなる状況を回避する動作原理について説明する。 Next, in the solar cell panel of the present embodiment, while preventing discharge due to surface charging of the electric power take-out electric wire (conductive double-clad electric wire) of the solar cell panel, the bus bar is grounded and power is generated by the solar cell. An operation principle for avoiding a situation where power cannot be supplied to the satellite-mounted device will be described.
まず従来の太陽電池パネルにおける放電抑制について説明する。図4は従来の太陽電池パネルの構成を示した図である。図4において太陽電池パネルのバスバー2には、本実施の形態の太陽電池パネル100と同じく、外側に弱い導電性の被覆(第二の被覆)を有する二重被覆電線の導体線5が接続されており、かつ、第二の被覆4は衛星接地面(図示せず)に接続されている。ただし、従来の太陽電池パネルにおいては、本実施の形態の被覆除去部30が設けられていない。
従来の太陽電池パネルでは、導電性二重被覆電線の第二の被覆4上の溜まった電荷は、第二の被覆4が衛星接地面に接続されているため衛星接地面に移動することができる。このため、以前の電力取出し用電線の被覆表面が帯電しこの表面帯電によって電位差が生じ放電が発生するという課題を防止することができる。
First, discharge suppression in a conventional solar cell panel will be described. FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a conventional solar cell panel. In FIG. 4, a
In the conventional solar cell panel, the electric charge accumulated on the
しかしながら従来の太陽電池では、導電性を有する第二の被覆4がバスバー2に接触してしまう恐れがある。第二の被覆4がバスバー2に接触した場合には、バスバー2が導電性を有する第二の被覆4を介して衛星接地面に短絡し、バスバー2の電位が衛星接地の電位と同電位となって、太陽電池回路の動作電圧が低下して電力を発生しなくなる。
However, in the conventional solar cell, there exists a possibility that the 2nd coating | cover 4 which has electroconductivity may contact the bus-
これに対して本実施の形態の太陽電池パネル100では、導電性を有する第二の被覆4の少なくとも1箇所において、第二の被覆が除去された被覆除去部30が設けられている。被覆除去部30が設けらていることによって、第二の被覆4とバスバー2が接触した場合であっても、バスバーと衛星接地面とは短絡せず、短絡を原因として太陽電池の動作電圧が低下し電力を発生しなくなるという現象を回避することができる。
On the other hand, in the
なお、被覆除去部30を設ける位置についてであるが、衛星打上げ時の振動やその後の経時変化により、その一端がバスバー2に固定された導電性二重被覆電線7自体が前後左右に動いた場合であっても、その動くことが可能な範囲内で、第二の被覆4b(図2参照)がバスバー2に接触しない位置であることが望ましい。すなわち、被覆除去部30により分離された第二の被覆4bとバスバー2とは離れており接触がないようにする。
一方で、第二の被覆4a(図2参照。被覆除去部30によって電気的に分離された第二の被覆4a、4bにおいて、バスバー2側にある第二の被覆4a)では、宇宙空間では放射線を浴びて第二の被覆4a上に電荷が溜まり従来のように被覆表面が帯電することとなるため、第二の被覆4aの長さはできるだけ短いほうが望ましい。
このように、被覆除去部30を設ける位置は、衛星接地面に接地された側の第二の被覆4bがバスバーに接することがない範囲内において、第二の被覆4aの長さができるだけ短くなる位置に設けることが望ましい。
In addition, it is about the position which provides the
On the other hand, in the
As described above, the position of the
以上のように本実施の形態の太陽電池パネル100では、導電性二重絶縁電線7の所定の位置、すなわち分離される第二の被覆4のうち、バスバー2から離れた方にある第二の被覆4bがバスバー2と接触しなくなる位置に被覆除去部30を設け、かつ、第二の被覆4bを衛星接地点に接地するようにした。
これにより、バスバー2が地絡することを回避すると共に、導電性二重絶縁電線7の表面が帯電することによる放電の発生を防止することができる。
As described above, in the
Thereby, while avoiding that the bus-
1 太陽電池セル、2 バスバー、3 インターコネクタ、4 第二の被覆、5 導体線、6 第一の被覆、7 導電性二重被覆電線、30 被複除去部、50 はんだ、100 太陽電池パネル、110 太陽電池パネル基盤。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記太陽電池の電極に接続される導電性のバスバーと、
前記バスバーと電気的に接続され、前記太陽電池で発生した電流を流す電線を備え、
前記電線は、電流が流れる導体線と、前記導体線を覆う絶縁性の第1の被覆と、前記第1の被覆を覆う導電性の第2の被覆からなり、前記電線は所定の位置において前記第2の被覆が外周全体で除去されて前記第1の被覆が表面に露出した被覆除去部を有することを特徴とする太陽電池パネル。 A solar cell panel on which a solar cell is disposed, and a conductive bus bar connected to an electrode of the solar cell;
An electric wire that is electrically connected to the bus bar and carries the current generated by the solar cell;
The electric wire includes a conductor wire through which an electric current flows, an insulating first coating that covers the conductor wire, and a conductive second coating that covers the first coating, and the electric wire is formed at a predetermined position. A solar cell panel comprising: a coating removal portion in which the second coating is removed on the entire outer periphery and the first coating is exposed on the surface.
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