RU199356U1 - Солнечный фотоэлектрический субмодуль для космического аппарата - Google Patents
Солнечный фотоэлектрический субмодуль для космического аппарата Download PDFInfo
- Publication number
- RU199356U1 RU199356U1 RU2020117739U RU2020117739U RU199356U1 RU 199356 U1 RU199356 U1 RU 199356U1 RU 2020117739 U RU2020117739 U RU 2020117739U RU 2020117739 U RU2020117739 U RU 2020117739U RU 199356 U1 RU199356 U1 RU 199356U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solar photovoltaic
- submodule
- heat sink
- solar
- sink base
- Prior art date
Links
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims abstract description 13
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000004918 carbon fiber reinforced polymer Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 10
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 10
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 4
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 claims 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 6
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 4
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010047289 Ventricular extrasystoles Diseases 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000005382 thermal cycling Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/052—Cooling means directly associated or integrated with the PV cell, e.g. integrated Peltier elements for active cooling or heat sinks directly associated with the PV cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Солнечный фотоэлектрический субмодуль для космического летательного аппарата содержит фронтальную панель () по меньшей мере с одной линейной силиконовой линзой () Френеля на ее внутренней стороне, по меньшей мере одну линейку первых солнечных фотоэлектрических преобразователей (), последовательно соединенных первой шиной, расположенных в фокальной области линейной линзы Френеля и установленных на прямоугольном теплоотводящем основании из пластины кремния, по углам которого установлены стойки с верхними поперечными элементами для закрепления фронтальной панели и с нижними поперечными элементами, прикрепленными к прямоугольному теплоотводящему основанию. Теплоотводящее основание выполнено из монокристаллического кремния р-типа проводимости, на поверхности которого вне линейки первых солнечных фотопреобразователей нанесена пленка аморфного кремния, образующая с монокристаллическим кремнием р-типа проводимости вторые солнечные фотоэлектрические преобразователи. По боковым сторонам каждой линейки первых солнечных фотоэлектрических преобразователей установлены отражатели в виде наклоненных наружу пластин из углепластика с алюминиевой фольгой на обращенных друг к другу поверхностях пластин. Фотоэлектрический субмодуль имеет повышенную выходную удельную электрическую мощность при сохранении прочности конструкции и небольших массовых и габаритных характеристик. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Полезная модель относится к устройствам энергопитания, предназначенным для преобразования солнечной энергии в электрическую, и может быть применена при изготовлении панели солнечной батареи для обеспечения электроэнергией космического летательного аппарата.
Известен солнечный фотоэлектрический субмодуль (см. патент RU 2411422, МПК F24J 2/08, опубл. 10.02.2011), содержащий концентратор солнечного излучения в виде линзы Френеля с концентрическим рабочим профилем, в фокальной плоскости линзы установлен фотоэлектрический преобразователь (ФЭП), перед которым по ходу солнечных лучей расположен вторичный отражатель. ФЭП установлен на плоскости охлаждающего устройства. Линза Френеля состоит из четырех зон рабочего профиля, каждая из которых имеет свой точечный оптический фокус в плоскости высоковольтного квадратного ФЭП, причем фокусы расположены на диагоналях ФЭП между центральной точкой и вершинами его квадрата. Выходное отверстие вторичного отражателя имеет квадратную форму, по площади равную или большую площади ФЭП.
Известный солнечный фотоэлектрический субмодуль имеет повышенный КПД преобразования, но значительные массогабаритные параметры и высокий уровень концентрации солнечного излучения, требующий принудительного охлаждения фотоэлемента.
Известен солнечный фотоэлектрический субмодуль (см. Международная конференция "Conference record of the twenteighth IEEE photovoltaic specialists Conference-2000", Anhorage, Alaska, USA, 2000, p. 1169-1172), содержащий боковые стенки из силикатного стекла, на верхних кромках которых закреплена фронтальная панель из силикатного стекла с линзами Френеля, а на нижних кромках закреплена тыльная панель из силикатного стекла с солнечными ФЭП и теплоотводящими основаниями. Линзы Френеля выполнены из силикона, имеют квадратную форму, расположены вплотную друг к другу и прочно соединены с внутренней поверхностью стекла, выполняющего защитную и несущую функции. Каждой линзе Френеля соответствует свой солнечный ФЭП, закрепленный на металлическом теплоотводящем основании. Теплоотводящие основания располагаются на фронтальной стороне стекла тыльной панели таким образом, чтобы светоприемная поверхность ФЭП находилась в фокусном пятне соответствующей линзы Френеля. Металлическое теплоотводящее основание также является и одним из электрических контактов солнечного ФЭП. Вторым контактом является верхнее металлическое покрытие фольгированного стеклотекстолита, закрепленного на теплоотводящем основании, к которому подведен проволочный контакт, присоединенный другим концом к контактной сетке ФЭП. Коммутацию солнечных ФЭП осуществляют через контакты, прикрепленные к металлическому основанию и верхнему металлическому покрытию стеклотекстолита. С помощью стеклянных боковых стенок модуля обеспечивается параллельность фронтальной и тыльной панелей, а также расположение их относительно друг друга с учетом обеспечения точной фокусировки. Крепление стенок между собой и к панелям осуществляют клеем-герметиком, что обеспечивает герметизацию внутреннего пространства модуля от внешней атмосферы и обеспечивает защиту всех элементов фотоэлектрического модуля от внешних факторов.
Недостатком известного солнечного фотоэлектрического субмодуля является высокие массовые-габаритные характеристики, связанные с использованием длиннофокусных концентраторов и металлических теплоотводящих оснований, а также использование силикатного стекла в качестве боковых стенок каркаса, увеличивающих вес модуля.
Известен солнечный фотоэлектрический субмодуль (см. заявка WO 2010027018, МПК H01L 31/042, опубл. 02.02.2012), включающий линзовый блок, собирающий солнечное излучение, ФЭП, которые осуществляют преобразование солнечного излучения, приемную подложку, на которой расположены ФЭП, теплоотводящие основания, на которых расположены приемные подложки; корпус субмодуля и прикрепленные к нему линзовый блок и теплоотводящие основания, с расположенными на них ФЭП.
Недостатками известного солнечного фотоэлектрического субмодуля являются его значительные весовые характеристики, что является ключевым фактором для использования субмодуля в условиях космоса.
Известен солнечный фотоэлектрический субмодуль (см заявка TW 201338186, МПК H01L 31/052, опубл. 16.09.2013), содержащий оболочку, набор линз Френеля, сконфигурированных сверху оболочки, первый солнечный ФЭП, выполненный в нижней части корпуса в фокусе линз Френеля и, по меньшей мере, один второй солнечный ФЭП, сконфигурированный на периферийной стенке оболочки и/или на дне оболочки. Таким образом, настоящее изобретение может дать возможность области, не способной генерировать энергию, генерировать энергию, чтобы увеличить общую электрическую мощность на единицу площади солнечного фотоэлектрического субмодуля.
Недостатками солнечного фотоэлектрического субмодуля является то, что он предназначен для наземного использования и имеет значительные весовые характеристики, что является ключевым фактором для использования субмодуля в условиях космоса.
Известен солнечный фотоэлектрический субмодуль для космического аппарата (см. заявка US 2015022909, МПК G02B 07/02, G02B 19/00, опубл. 22.01.2015), содержащий фронтальную панель, по меньшей мере, с одной гибкой линейной силиконовой линзой Френеля на ее внутренней стороне, по меньшей мере одну линейку солнечных ФЭП, последовательно соединенных первой шиной, расположенных в фокальной области линейной линзы Френеля и установленных на прямоугольном теплоотводящем основании, по углам которого установлены стойки с верхними поперечными элементами в виде арок для закрепления фронтальной панели и с нижними поперечными элементами в виде балок, прикрепленными к прямоугольному теплоотводящему основанию. Субмодуль также включает механизм натяжения линзы в виде пластмассовых или металлических гибких тяжей, соединяющих противолежащие арки.
Недостатками солнечного фотоэлектрического субмодуля является то обстоятельство, что несущий каркас, выполненный в виде арочных держателей, не обеспечивает максимальную поддержку линейных линз Френеля, что, в свою очередь, влечет к усилению передачи механических воздействий к линзовому блоку и теплоотводящему основанию при термоциклировании и механических нагрузках в космосе. Для силиконовых линз Френеля на арочных держателях необходимы специальные устройства для раскрытия, натяжения гибких силиконовых линз Френеля, закрепленных на арочных держателях, и фиксации арочных держателей линз. Процессы монтажа арочных держателей на поверхности панелей и закрепление краев гибких силиконовых линз Френеля на арочных держателях требуют применения прецизионной технологической оснастки и существенно усложняют процесс сборки концентраторных солнечных батареи, а также увеличивают погрешность установки компонентов солнечных ФЭП в фокус линз Френеля.
Известен солнечный фотоэлектрический субмодуль (см заявка CN 102903704, H01L 25/04; H02S 40/42, опубликованный 30.01.2013), содержащий линзы Френеля, блок интегрированных солнечных ФЭП и подложку. Блок интегрированных солнечных ФЭП состоит из блока гибридных высокоэффективных полупроводниковых солнечных ФЭП и блока монокристаллических или поликристаллических, или аморфных солнечных ФЭП.
Известный солнечный фотоэлектрический субмодуль имеет высокую эффективность преобразования солнечного излучения в электроэнергию, но предназначен, прежде всего, для наземного использования, так как имеет значительные весовые характеристики, что является ключевым фактором для использования субмодуля в условиях космоса.
Известен солнечный фотоэлектрический субмодуль для космического аппарата (см. патент RU 184511, МПК H01L 31/042, опубликованный 29.10.2018), совпадающий с настоящим решением по наибольшему числу существенных признаков и принятый за прототип. Солнечный фотоэлектрический субмодуль-прототип содержит фронтальную панель по меньшей мере с одной линейной силиконовой линзой Френеля на ее внутренней стороне, по меньшей мере одну линейку солнечных ФЭП, последовательно соединенных первой шиной, расположенных в фокальной области линейной линзы Френеля и установленных на прямоугольном теплоотводящем основании. По углам прямоугольного теплоотводящего основания установлены стойки с верхними поперечными элементами для закрепления фронтальной панели и с нижними поперечными элементами, прикрепленными к прямоугольному теплоотводящему основанию. Верхние поперечные элементы выполнены в виде первой прямоугольной рамки, углами опирающейся на стойки. Нижние поперечные элементы выполнены в виде второй прямоугольной рамки. Стойки дополнительно закреплены подкосами. Первая и вторая прямоугольные рамки, стойки и подкосы выполнены из углепластика. Теплоотводящее основание может быть выполнено из пластины кремния n-типа проводимости толщиной (0,15-0,25) мм. Солнечные ФЭП могут быть выполнены на основе полупроводниковой структуры GaInP/GaAs/Ge толщиной (85-150) мкм.
Солнечный фотоэлектрический субмодуль-прототип имеет прочную конструкцию при сохранении его небольших массовых и габаритных характеристик, однако имеет относительно низкую выходную удельную электрическую мощность, величина которой имеет важное значение для космических летательных аппаратов.
Задачей настоящей полезной модели является разработка солнечного фотоэлектрического субмодуля для космического летательного аппарата, который бы имел большую, по сравнению с субмодулем-прототипом выходную удельную электрическую мощность при сохранении прочности конструкции и небольших массовых и габаритных характеристик субмодуля.
Поставленная задача достигается тем, что солнечный фотоэлектрический субмодуль для космического летательного аппарата содержит фронтальную панель по меньшей мере с одной линейной силиконовой линзой Френеля на ее внутренней стороне, по меньшей мере одну линейку первых солнечных ФЭП, последовательно соединенных первой шиной, расположенных в фокальной области линейной линзы Френеля и установленных на прямоугольном теплоотводящем основании из пластины кремния. По углам прямоугольного теплоотводящего основания установлены стойки с верхними поперечными элементами для закрепления фронтальной панели и с нижними поперечными элементами, прикрепленными к прямоугольному теплоотводящему основанию. Верхние поперечные элементы выполнены в виде первой прямоугольной рамки, углами опирающейся на стойки. Нижние поперечные элементы выполнены в виде второй прямоугольной рамки. Стойки дополнительно закреплены подкосами. Первая и вторая прямоугольные рамки, стойки и подкосы выполнены из углепластика. Новым в солнечном фотоэлектрическом субмодуле для космического летательного аппарата является то, что теплоотводящее основание выполнено из монокристаллического кремния р-типа проводимости, на поверхности которого вне линейки первых ФЭП нанесена пленка аморфного кремния, образующая с монокристаллическим кремнием р-типа проводимости вторые солнечные ФЭП (α-H:Si/c-Si) на основе гетероперехода аморфный кремний/монокристаллический кремний, а по боковым сторонам каждой линейки первых солнечных ФЭП установлены отражатели в виде наклоненных наружу пластин из углепластика с алюминиевой фольгой на обращенных друг к другу поверхностях пластин.
Прямоугольное теплоотводящее основание (ТО) может быть выполнено толщиной (0,25-0,30) мм.
Первые солнечные ФЭП могут быть выполнены на основе полупроводниковой структуры GaInP/Ga(In)As/Ge толщиной (50-90) мкм.
Фокусное расстояние используемых линейных силиконовых линз Френеля обеспечивает минимальную архитектурную высоту солнечного фотоэлектрического субмодуля не более 40 мм. ТО и ФЭП создают с максимальным утонением для снижения массогабаритных параметров субмодуля.
Настоящий солнечный фотоэлектрический субмодуль для космического аппарата поясняется чертежом, где:
на фиг. 1 схематически изображен вид сбоку в разрезе на солнечный фотоэлектрический модуль для космического аппарата;
на фиг. 2 показан вид сверху на солнечный фотоэлектрический модуль для космического аппарата в разрезе по А-А;
На фиг. 1 - фиг. 2 указаны: 1 - линзовый блок (ЛБ) линейных концентраторов (линз Френеля), 2 - ТО на основе кремниевой подложки р-типа проводимости, 4 - первые токоведущие шины, 5 - электрогенерирующая линейка первых солнечных ФЭП из GaInP/Ga(In)As/Ge, 6 - первая прямоугольная углепластиковая рамка, 7 - углепластиковые стойки, 8 - силиконовая линза Френеля, 9 - защитная стеклянная фронтальная панель, 10 - соединительный проводник, 11 - диэлектрический слой на основе оксида кремния SiO2, 12 - вторые токоведущие шины, 13 - подкосы, 14 - вторая прямоугольная углепластиковая рамка, 15 - сформированные с лицевой стороны ТО вторые солнечные ФЭП (α-H:Si/c-Si) на основе гетероперехода аморфный кремний/монокристаллический кремний, 16 - сформированные с тыльной стороны ТО вторые солнечные ФЭП (α-H:Si/c-Si) на основе гетероперехода аморфный кремний/монокристаллический кремний, 17 - отражатели в виде наклоненных наружу пластин из углепластика с алюминиевой фольгой на обращенных друг к другу поверхностях пластин.
Настоящий солнечный фотоэлектрический субмодуль для космического аппарата (см. фиг. 1 фиг. 2) содержит ЛБ 1 линейных концентраторов (линз Френеля), ТО 2, например, на основе прямоугольной кремниевой пластины р-типа толщиной (0,25-0,30) мм с нанесенным на ее поверхность диэлектрическим слоем 11 из SiO2, сформированные с лицевой стороны ТО 2 вторые солнечные ФЭП 15 (α-H:Si/c-Si) на основе гетероперехода аморфный кремний/монокристаллический кремний, сформированные с тыльной стороны ТО 2 вторые солнечные ФЭП 16 (α-H:Si/c-Si) на основе гетероперехода аморфный кремний/монокристаллический кремний, электрогенерирующие линейки первых солнечных ФЭП 5 из GaInP/Ga(In)As/Ge, расположенные на первых токоведущих шинах 4. Вторые контакты первых солнечных ФЭП 5 соединены золотыми проводниками 10 с использованием вакуумной пайки и ультразвуковой сварки с вторыми токоведущими шинами 12. К прямоугольному ТО 2 прикреплена вторая прямоугольная углепластиковая рамка 14, по углам ТО 2 установлены углепластиковые стойки 7, соединенные первой прямоугольной углепластиковой рамкой 6 для закрепления на ней защитной стеклянной фронтальной панели 9 с ЛБ 1, содержащим на тыльной стороне две силиконовые линзы 8 Френеля. Стойки 7 дополнительно закреплены подкосами 13. Первая и вторая прямоугольные углепластиковые рамки 6, 14 и стойки 7 с подкосами 13 образуют прочную каркасную конструкцию, обеспечивающую взаиморасположение ЛБ 1 и ТО 2 с монтированными электрогенерирующими линейками первых солнечных ФЭП 5 на оптимальном фокусном расстоянии, например, 32 мм. К прямоугольной рамке 14, на которой закреплено, закреплены боковые отражатели 17 на основе углепластика с приклеенной алюминиевой отражающей пленкой.
Был изготовлен образец солнечного фотоэлектрического модуля для космического аппарата. В субмодуле теплоотводящее основание было выполнено из утоненной (0,25 мм) кремниевой пластины размером 104×54 мм2 с сформированными на ней с лицевой и тыльной стороны высокоэффективными HIT вторыми солнечными ФЭП (α-H:Si/c-Si) на основе гетероперехода аморфный кремний/монокристаллический кремний и двух электрогенерирующих линеек субмодуля состоящих из 18 GaInP/Ga(In)As/Ge первых солнечных ФЭП, каждый размером 5×6 мм2 и толщиной 50 мкм. Схему электрической коммутации ФЭП обеспечивали методом фотолитографии с последующим формированием золотых проводников. Электрогенерирующие линейки расположены на расстоянии 25 мм друг от друга, что соответствует положению фокальных линий линзового блока. Линзовый блок из сдвоенных линейных концентраторов субмодуля был изготовлен из силикона методом полимеризации на негативной матрице с профилем Френеля и нанесен на защитную стеклянную фронтальную панель типа К-208 толщиной 100 мкм. ЛБ имел ширину 50 мм и длину 100 мм.
Как показали результаты испытаний, настоящий солнечный фотоэлектрический субмодуль имеет большую по сравнению с прототипом выходную удельную мощность с сохранением прочности конструкции и небольших массовых и габаритных характеристик.
Claims (3)
1. Солнечный фотоэлектрический субмодуль для космического летательного аппарата, содержащий фронтальную панель по меньшей мере с одной линейной силиконовой линзой Френеля на ее внутренней стороне, по меньшей мере одну линейку первых солнечных фотоэлектрических преобразователей, последовательно соединенных первой шиной, расположенных в фокальной области линейной линзы Френеля и установленных на прямоугольном теплоотводящем основании из пластины кремния, по углам которого установлены стойки с верхними поперечными элементами для закрепления фронтальной панели и с нижними поперечными элементами, прикрепленными к прямоугольному теплоотводящему основанию, верхние поперечные элементы выполнены в виде первой прямоугольной рамки, углами опирающейся на стойки, нижние поперечные элементы выполнены в виде второй прямоугольной рамки, стойки дополнительно закреплены подкосами, при этом первая и вторая прямоугольные рамки, стойки и подкосы выполнены из углепластика, отличающийся тем, что теплоотводящее основание выполнено из монокристаллического кремния р-типа проводимости, на поверхности которого вне линейки первых солнечных фотопреобразователей нанесена пленка аморфного кремния, образующая с монокристаллическим кремнием р-типа проводимости вторые солнечные фотоэлектрические преобразователи, по боковым сторонам каждой линейки первых солнечных фотоэлектрических преобразователей установлены отражатели в виде наклоненных наружу пластин из углепластика с алюминиевой фольгой на обращенных друг к другу поверхностях пластин.
2. Субмодуль по п. 1, отличающийся тем, что теплоотводящее основание выполнено толщиной (0,25-0,30) мм.
3. Субмодуль по п. 1, отличающийся тем, что первые солнечные фотоэлектрические преобразователи выполнены на основе полупроводниковой структуры GaInP/Ga(In)As/Ge толщиной (50-90) мкм.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020117739U RU199356U1 (ru) | 2020-05-19 | 2020-05-19 | Солнечный фотоэлектрический субмодуль для космического аппарата |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020117739U RU199356U1 (ru) | 2020-05-19 | 2020-05-19 | Солнечный фотоэлектрический субмодуль для космического аппарата |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU199356U1 true RU199356U1 (ru) | 2020-08-28 |
Family
ID=72421191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020117739U RU199356U1 (ru) | 2020-05-19 | 2020-05-19 | Солнечный фотоэлектрический субмодуль для космического аппарата |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU199356U1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110162714A1 (en) * | 2008-09-08 | 2011-07-07 | Motonari Futawatari | Concentrator photovoltaic module, and method for manufacturing concentrator photovoltaic module |
| RU2492124C1 (ru) * | 2012-04-17 | 2013-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина" | Солнечная космическая электростанция и автономная фотоизлучающая панель |
| US9660123B2 (en) * | 2012-09-02 | 2017-05-23 | Mark Joseph O'Neill | Fresnel lens solar concentrator configured to focus sunlight at large longitudinal incidence angles onto an articulating energy receiver |
| RU184511U1 (ru) * | 2017-06-28 | 2018-10-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Солнечный фотоэлектрический субмодуль |
| US10353187B2 (en) * | 2013-07-21 | 2019-07-16 | Mark Joseph O'Neill | Stretched fresnel lens solar concentrator for space power, with cords, fibers, or wires strengthening the stretched lens |
-
2020
- 2020-05-19 RU RU2020117739U patent/RU199356U1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110162714A1 (en) * | 2008-09-08 | 2011-07-07 | Motonari Futawatari | Concentrator photovoltaic module, and method for manufacturing concentrator photovoltaic module |
| RU2492124C1 (ru) * | 2012-04-17 | 2013-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина" | Солнечная космическая электростанция и автономная фотоизлучающая панель |
| US9660123B2 (en) * | 2012-09-02 | 2017-05-23 | Mark Joseph O'Neill | Fresnel lens solar concentrator configured to focus sunlight at large longitudinal incidence angles onto an articulating energy receiver |
| US10353187B2 (en) * | 2013-07-21 | 2019-07-16 | Mark Joseph O'Neill | Stretched fresnel lens solar concentrator for space power, with cords, fibers, or wires strengthening the stretched lens |
| RU184511U1 (ru) * | 2017-06-28 | 2018-10-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Солнечный фотоэлектрический субмодуль |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7208674B2 (en) | Solar cell having photovoltaic cells inclined at acute angle to each other | |
| US20070256725A1 (en) | Solar Concentrating Photovoltaic Device With Resilient Cell Package Assembly | |
| US20100012171A1 (en) | High efficiency concentrating photovoltaic module with reflective optics | |
| US20090223555A1 (en) | High Efficiency Concentrating Photovoltaic Module Method and Apparatus | |
| US20090314330A1 (en) | Photovoltaic module | |
| BRMU9100797U2 (pt) | um receptor de cÉlulas solares para uso em um sistema fotovoltÁico concentrado usando cÉlulas solares de semicondutor iii-v | |
| US20140352759A1 (en) | Reflector for a photovoltaic power module | |
| JPS63254772A (ja) | 太陽光・熱ハイブリツド発電装置 | |
| US20140150865A1 (en) | Concentrating solar cell | |
| Hayashi et al. | Nonuniformity sunlight-irradiation effect on photovoltaic performance of concentrating photovoltaic using microsolar cells without secondary optics | |
| KR20070104300A (ko) | 태양전지 집속모듈 구조 | |
| JP5117839B2 (ja) | 集光型太陽光発電装置 | |
| TW201124685A (en) | Improved frame structure of light-condensing type solar power module. | |
| Rumyantsev et al. | Progress in development of all-glass terrestrial concentrator modules based on composite Fresnel lenses and III-V solar cells | |
| RU199356U1 (ru) | Солнечный фотоэлектрический субмодуль для космического аппарата | |
| RU2395136C1 (ru) | Фотоэлектрический модуль | |
| CN201733250U (zh) | 一种线聚焦的聚光光伏组件 | |
| JP2013207079A (ja) | 集光型太陽光発電パネル及び集光型太陽光発電装置 | |
| JP6292266B2 (ja) | 集光型太陽光発電パネル及び集光型太陽光発電装置 | |
| RU2354005C1 (ru) | Фотоэлектрический модуль | |
| RU184511U1 (ru) | Солнечный фотоэлектрический субмодуль | |
| RU44002U1 (ru) | Фотоэлектрический модуль (варианты) | |
| CN201278350Y (zh) | 高功率聚光型太阳能光伏组件 | |
| RU82066U1 (ru) | Фотоэлектрический модуль солнечной батареи | |
| KR101629603B1 (ko) | 태양에너지를 이용한 발전장치 |