JPS63128772A - 太陽電池装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は太陽電池￥Ｃ置に閃し、さらに詳しくは宇宙空
間において人工衛星などに電力を供給する太陽電池装置
に関する。

背景技術 宇宙空間において、たとえば人工衛星や、将来的には宇
宙基地などに電力を供給するためには、光起電力効果を
有する、いわゆる太陽電池が用いられる。

第５図は従来における太陽電池装置１の断面図であり、
第６図は太陽電池装置１の電気回路図である。太陽電池
装置１は光起電力効果を有する複数の太陽電池素子２が
接続線３によって電気接続され、基台４にたとえば接着
剤などで固着されている。このような太陽電池装置１が
取付けられる人工衛星などの軌道は宇宙空間の中であり
、正イオンと電子とが電離した状態でそれぞれ同数存在
し、全体的には中和された、いわゆるプラズマ状態とな
っている。従来における太陽電池装置１においては、接
続端子５，６間に発生する総合的な発生電圧は数十ポル
ト程度であるので、このようなプラズマ雰囲気中であっ
ても何ら問題はなかった。

しかし人工衛星に必要とされる供給電力は、年々増加す
る傾向であり、将来的にはさらに大きな電力を発生させ
る太陽電池装置が必要であると予測されている。このよ
うに大電力の太陽電池装置は、電力損失を少なくするた
め、あるいは接続導体の重量を少なくするために高電圧
、たとえば数百ボルト〜敗千ボルトの発生電圧が必要と
なる。

またこのように発生電圧を高くすると、太陽電池装置１
は第５図に示すように、導電部分が露出ｊ−でいるため
に、太陽電池装置１と宇宙空間プラズマとの間に電気的
相互作用が発生し、太陽電池装置１で発生した電力が外
部に漏洩したり、また帯電のために雑音が発生したり、
さらに放電を起こし、太陽電池装置１を破壊してしまう
などの問題点があった。

発明が解決すべき問題点 本発明の口約は、上述したような技術的課運を解消し、
宇宙空間プラズマ中であっても前記プラズマとの相互作
用がなく、高電圧を発生させることができる太陽電池装
置を提供することである。

問題点を解決するための手段 本発明は、複数の光電変換素子が相互に電気接続され、
宇宙空間で人工衛星などに電力を供給するようにした太
陽電池装置において、 前記光電変換素子に絶縁層を介して宇宙空間プラズマの
デバイ長の２倍以下の間隔を有するように設けられた導
電体と、 前記導電体と前記光電変換素子の所定の位置との間に、
これらが放電しない程度に電位差を抑制する電位差抑制
手段とを備えたことを特徴とする太陽電池装置である。

作　　用 本発明に従えば、太陽電池素子と絶縁層を介して宇宙空
間プラズマのデバイ長の２倍以下の間隔を有するように
導電体が設けられるので、太陽電池装置内の高電位分布
が遮蔽されるため前記太陽電池素子と前記プラズマとの
電気的相互作用が防止でき、また前記導電体と太陽電池
素子の所定の位置との間に設けられた電位差抑制手段に
よって放電を防止することができる。

実施例 第１図は本発明の一実施例の太陽電池装置】０の一部斜
視図であり、第２図は第１図の切断面線■−■から見た
太陽電池装置１０の断面図であり、第３図は太陽電池装
置１０の電気回路図である。

太陽電池装置１０は、光が入射されると起電力を発生す
る、いわゆる光起電力効果を有する複数の太陽電池素子
１１が備えられ、各太陽電池素子１１は、接続線１２に
よって相互に電気接続されている。また太陽電池素子１
１は透光性を有する絶縁体１３によって外囲されており
、絶縁体１３のさらに外方には、所定の間隔りを有する
網状の導電体１４が装着されている。

各太陽電池素子１１は、前述したように相互に電気接続
され、その正負両極端部は端子１５，１６に接続される
。端子１５．１６からは前記各太陽電池素子１１によっ
て発生した光起電力の総合的な出力が、図示しない他の
装置に供給される。

また−１側の端子１５と前記導電体１４との間には、電
位差抑制手段である抵抗体１７が接続されている。以上
のような構成を有する太陽電池装置１０の動作について
以下に説明する。

太陽電池装置１０は、たとえば人工衛星などに搭載され
、人工衛星などに電力を供給するために用いられる。太
陽電池！！置１０には、第２図の上方側から太陽光線が
照射され、その太陽光線は透光性の絶縁体１３を透過し
て、太陽電池素子１１に入射する。太陽電池素子１１は
、光起電力効果によって正極１１ａと負極１１ｂとの間
に起電力を発生させる。その起電力は、接続線１２を介
して、端子１５．１６間に総合的電力として出力される
。

この出力は、たとえば人工衛星などに供給される。

このような人工衛星などは、地球の大気圏外において所
定の軌道上を移動する。したがって太陽電池ｙ！ｃ置１
０は宇宙空間において使用される。そしてこのような宇
宙空間はいわゆるプラズマ状態となっている。

このようなプラズマ状態の雰囲気中では、高電圧を発生
する太陽電池は、背景技術の項で説明したように、プラ
ズマとの相互作用によって電力の損失、放電を起こすな
どの問題点がある。

そこで本発明の太陽電池装置１０では、導電体１４が所
定の開隔りをあけて設けられいる。、前記所定の間隔り
は、宇宙空間プラズマのデバイ艮入ｄの２倍以下である
ように設けられている。

プラにマのデバイ長λｄとは、プラズマ中の電位が電子
雲の中和作用によって１／ｅ（ｅは自然対数の酸敗）に
弱められる距離であって、次のｔＡ１式で与えられる。

λａ＝ＩＴスゴτΣｊ”ｎｅ　　　　　・・・（１）こ
こで第１式におけるξ。は透磁率、Ｋはポルツマン定数
、Ｔｅは温度、ｊは電荷、ｎｅは密度をそれぞれ示す。

宇宙ＩＡ境でのデバイ長は、数ａｒｍ〜敗−程度の値と
なる。・ 上述したように導電体１４の間隔が前記デバイ長の２倍
よりも小さくなるように設けられているので、導電体１
４によるプラズマシースが連続的に連なる。このプラズ
マシースが太陽電池装置１１１０を外囲するので、太陽
電池装置１０が高電圧を発生する場合であっても、その
高電圧分布が外方の宇宙空間プラズマに伝わることがな
い、したがって太陽電池素子１１と宇宙空間プラズマと
の間に相互作用が発生することがなく、太陽電池装置！
！１０の光起電力による発生電力の損失を少なくするこ
とができる。＠２図の仮想線７１．　Ｊ！２は、等しい
電位の分布を表す等電位面を示す。

また導電体１４と太陽電池素子１１との間は抵抗体１７
によって電気的に接続されているので、導電体１４と太
陽！他素子ＩＩとの間において、高電圧が生じることが
な（、これらの間の放電を防止することができる。

第４図は、本発明の他の実施例の太陽電池装置２０の断
面図である０本実施例の構成は前述の実施例に類似し、
対応する部材には同一の参照符を付す、太陽電池ｙ＆置
２０は、太陽電池装置１０の網状の導電体１４に代えて
、針状の導電体２１を備えている。導電体２１は、所定
の間隔Ｌａを持って、絶縁体１３の外表面上に装着され
ている。前記所定の間隔Ｌｍは、前述の実施例と同様に
宇宙空間プラズマのデバイ長λｄの２倍以下となるよう
に設けられている。仮想線、／３．７４は等電位面を示
す。

また太陽電池装置２０には、前記導電体２１と太陽電池
素子１１との間に図示しない抵抗体が備えられており、
前述の実施例と同様の動作を行う。

したがって発生電力の損失を減少することかでミ、かつ
放電を防止することがで終る。

前述したような実施例では、導電体１４．２１と太陽電
池素子１１との間に透光性を有する絶縁体１３を用いた
けれども、絶縁体１３に代えて単に空間の＊まであって
もよい、また抵抗体１７に代えて、サーノ電流吸収回路
あるいはダイオードなどの電気回路素子を用いるように
してもよい。

効　　果 以上のように本発明による太陽電池装置は、高電圧を発
生させた場合であっても、宇宙空間プラズマとの相互作
用によりて電力が損失したり、放電によって破壊される
というようなことがなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の太陽電池装置１０の一部斜
視図、第２図は太陽電池装Ｗｉｉｏの断面図、第３図は
太陽電池装置［１０の電気回路図、第４図は本発明の他
の実施例の太陽電池装！！２０の断面図、第５図は従来
における太陽電池装ｒ１１１の断面図、第６図は太陽電
池装置ＩＩの電気回路図である。 １０・・・太陽電池装置、１１・・・太陽電池素子、１
２・・・＃ＣＣ縁線１３・・・絶縁体、１４．２１・・
・導電体代理人　　弁理士　西教　圭一部 第１図 第２図 第３図 第４　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　複数の光電変換素子が相互に電気接続され、宇宙空間
   で人工衛星などに電力を供給するようにした太陽電池装
   置において、 前記光電変換素子に絶縁層を介して宇宙空間プラズマの
   デバイ長の２倍以下の間隔を有するように設けられた導
   電体と、 前記導電体と前記光電変換素子の所定の位置との間に、
   これらが放電しない程度に電位差を抑制する電位差抑制
   手段とを備えたことを特徴とする太陽電池装置。