RU2250536C1 - Солнечная батарея - Google Patents

Солнечная батарея Download PDF

Info

Publication number
RU2250536C1
RU2250536C1 RU2004100734/28A RU2004100734A RU2250536C1 RU 2250536 C1 RU2250536 C1 RU 2250536C1 RU 2004100734/28 A RU2004100734/28 A RU 2004100734/28A RU 2004100734 A RU2004100734 A RU 2004100734A RU 2250536 C1 RU2250536 C1 RU 2250536C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solar
solar cells
thermomechanical
frame
sealant
Prior art date
Application number
RU2004100734/28A
Other languages
English (en)
Inventor
Р.И. Беркаль (RU)
Р.И. Беркаль
А.И. Финтисов (RU)
А.И. Финтисов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Сатурн"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Сатурн" filed Critical Открытое акционерное общество "Сатурн"
Priority to RU2004100734/28A priority Critical patent/RU2250536C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2250536C1 publication Critical patent/RU2250536C1/ru

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к устройствам для генерирования электрической энергии путем преобразования светового излучения в электрическую энергию. Технический результат заключается в повышении стойкости солнечной батареи (СБ) к воздействию механических и термомеханических нагрузок, в уменьшении деградации электрических характеристик СБ в процессе ее эксплуатации, в повышении энергетических характеристик СБ, в упрощении коммутационной системы, в повышении надежности, снижении массы, в обеспечении равномерного распределения массы СБ по поверхности каркаса. Сущность: СБ содержит панели с приклеенными на них модулями, состоящими из последовательно или последовательно-параллельно соединенных с помощью коммутационных шин солнечных элементов (СЭ). Коммутационные шины снабжены термомеханическими компенсаторами, а к лицевой поверхности каждого СЭ приклеена защитная стеклянная пластина, которая снабжена дополнительно приклеенными к плоской или криволинейной поверхности каркаса имеющими заданную форму и размер эластичными элементами. Внутренний объем эластичных элементов заполнен герметиком с образованием выпуклого мениска. СЭ прижимаются к эластичным элементам и фиксируются неподвижно до полной полимеризации герметика. Коммутационные шины с термомеханическими компенсаторами и шунтирующие диоды приварены или припаяны к тыльным контактам солнечных элементов в зонах, свободных от герметика. Термомеханические компенсаторы расположены между тыльной стороной солнечных элементов и несущей поверхностью каркаса также в зонах, свободных от герметика. 3 ил.

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для генерирования электрической энергии путем светового излучения в электрическую, и предназначено для использования в конструкциях солнечных батарей (СБ).
Известна солнечная батарея (Gunter la Roche, Solargeratoren fur die Raumfahrt, Braunschweig, Wiesbaden Vieweg, Germany, 1997, JSBN 3-528-06945-7), предназначенная для обеспечения энергией космических аппаратов. СБ состоит из солнечных элементов (СЭ), соединенных друг с другом гибкими межэлементными соединителями, и из сотовых панелей, поверхность которых образована слоями углепластика и изоляционного материала, между которыми расположен сотовый наполнитель из алюминиевой фольги.
Электрогенерирующая часть СБ (модули), состоящая из СЭ с защитными покрытиями, приклеивается к плоской поверхности панели с помощью эластичных герметиков, при этом клеящий состав наносится сплошным слоем.
Признаки данной конструкции СБ, общие с признаками предлагаемой СБ, следующие:
- панели;
- СЭ, соединенные друг с другом гибкими межэлементными соединителями;
- СЭ снабжены защитными покрытиями и приклеены к поверхности панели.
Недостатком СБ - аналога является следующее:
- повышенная деградация характеристик СБ в процессе эксплуатации, обусловленная наличием клеящего состава в межэлементных промежутках, который подвергается распылению из-за воздействия факторов электризации и последующему осаждению на лицевую поверхность СБ.
- технологическая сложность обеспечения межэлементных зазоров при наклейке СЭ на поверхности панелей.
Наиболее близкой и принятой за прототип является СБ (GLOBASTAR. Solar Generator Desigh And Layout For Low Earth Orbit Application in Consideration Of Commercial Aspects And Quanlity Production. D-81663 Munich Germany), расположенная на углепластиковой сотовой панели. Несущая часть сотовой панели состоит из двух слоев углепластика, между которыми расположен сотовый наполнитель из алюминиевой фольги. На углепластиковую поверхность, предназначенную для наклейки СЭ, наклеивается электроизоляционная пленка. Электрогенерирующая часть СБ (модули) состоит из СЭ, соединенных друг с другом с помощью коммутационных элементов с термомеханическими компенсаторами. На лицевую поверхность каждого СЭ наклеивается стеклянная пластина.
Признаки прототипа, общие с признаками предлагаемой СБ, следующие:
- панели с приклеенными на них модулями;
- модули состоят из СЭ, последовательно или последовательно-параллельно соединенных друг с другом с помощью коммутационных шин с термомеханическим компенсаторами;
- к лицевой поверхности каждого СЭ приклеена защитная стеклянная пластина;
- модули приклеены к панелям с помощью эластичного клеящего состава (герметика).
Недостатками прототипа является следующее:
- высокая вероятность повреждения межэлементной коммутации, выступающей над лицевой поверхностью СБ, в процессе ее изготовления и проведения регламентных работ;
- технологическая сложность изготовления межэлементной коммутации, обусловленная необходимостью размещения термомеханических компенсаторов в узких межэлементных зазорах;
- технологическая сложность обеспечения заданных межэлементных зазоров;
- ограниченная стойкость СБ к воздействию термических и механических нагрузок, обусловленная тонким слоем эластичного клеящего состава (герметика);
- высокая вероятность наличия неконтролируемых дефектов в клеящем слое (так называемые “воздушные пузыри”), обусловленная его значительной площадью и ограниченной толщиной;
- ограниченная возможность наклейки модулей СБ на криволинейной поверхности.
Технические результаты, достигаемые в предлагаемой СБ, следующие;
- повышенная стойкость СБ к воздействию механических и термомеханических нагрузок за счет гарантированного слоя эластичного герметика заданной толщины и конфигурации;
- отсутствие клеящего состава в зазорах между СЭ и другим элементами конструкции, что существенно уменьшает деградацию электрических характеристик СБ в процессе ее эксплуатации и исключает необходимость проведения очистки межэлементных зазоров, при которой велика вероятность повреждения межэлементной коммутации;
- обеспечивается возможность применения крупногабаритных СЭ на криволинейных поверхностях, что способствует повышению энергетических характеристик СБ;
- обеспечивается возможность размещения шунтирующих (байпасных) диодов на тыльной стороне СЭ, чем существенно упрощается коммутационная система и снижается масса СБ;
- обеспечивается возможность размещения термомеханических компенсаторов коммутационных шин между тыльной стороной СЭ и каркасом, чем обеспечивается их надежная защита от механических повреждений в процессе изготовления и наземной эксплуатации;
- обеспечивается равномерное распределение массы СБ по поверхности каркаса;
- исключатся возможность образования воздушных полостей (“пузырей”) в герметике, в результате чего повышается качество приклеивания и исключатся возможность повреждения СЭ при эксплуатации СБ в условиях космического вакуума.
Достигается вышеупомянутый технический результат следующим образом: солнечная батарея, состоящая из последовательно или последовательно-параллельно соединенных СЭ и шунтирующих (байпасных) диодов, наклеивается на сплошную плоскую или криволинейную поверхность не всей площадью, а только в зоне, ограниченной эластичным элементом, который размещается под каждым СЭ, при этом в случае применения крупногабаритных СЭ для их крепления может быть использовано два и более эластичных элемента. Эластичный элемент изготавливается заранее из полимеризованного клеящего вещества, которым в последствии будет осуществляться приклеивание СЭ к каркасу. Эластичный элемент может быть изготовлен любой формы и размера применительно к конкретной конструкции путем заливки клеящего вещества (герметика) в специальные формы. Эластичные элементы наклеиваются на поверхность каркаса по предварительно проведенной разметке и их внутренний объем заполняется клеящим веществом (герметиком) до образования выпуклого мениска, СЭ прижимаются к эластичным элементам и фиксируются в заданном положении до полной полимеризации клеящего состава. Наличие выпуклого мениска гарантирует необходимую площадь приклеивания без образования замкнутых полостей (так называемых “пузырьков”) с воздухом. Имеющийся при этом незначительный избыток клеящего вещества равномерно выдавливается и остается в виде манжеты между тыльной стороной СЭ и эластичным элементом, не попадая в зазоры между СЭ. Для обеспечения механической прочности клеевого соединения обычно достаточно ограничить зону приклейки 20-40% от площади СЭ. Это позволяет увеличить толщину герметика без увеличения его общей массы и даже при некотором уменьшении массы герметика относительно традиционного варианта. Увеличение толщины герметика существенно повышает стойкость СБ к термическим и механическим нагрузкам. Кроме этого, наличие полостей между тыльной стороной СЭ и каркасом, свободных от герметика, позволяет разместить шунтирующие (байпасные) бескорпусные диоды и термомеханические компенсаторы коммутационных шин между тыльной стороной СЭ и каркасом, тем самым исключив возможность их повреждения при работах с СБ.
Отличительные признаки предлагаемой СБ, обуславливающие ее соответствие критерию “новизна”, следующие:
- СБ содержит приклеенные к плоской или криволинейной поверхности эластичные элементы, имеющие заданную форму и размер;
- внутренний объем эластичных элементов заполнен герметиком до образования выпуклого мениска;
- СЭ прижаты к эластичным элементам и зафиксированы на них;
- коммутационные шины с термомеханическими компенсаторами и шунтирующие (байпасные) диоды приварены или припаяны к тыльным контактам СЭ в зонах, свободных от герметика;
- термомеханические компенсаторы коммутационных шин расположены между тыльной стороной СЭ и несущей поверхностью каркаса также в зонах, свободных от герметика.
Для доказательства соответствия предлагаемой СБ критерию “изобретательский уровень” была проанализирована вся совокупность признаков и отдельно отличительные признаки. Установлено, что применение вышеуказанных отличительных признаков, дающих в совокупности с известными признаками технический результат, заключающийся в повышенной стойкости СБ к воздействию механических и термомеханических нагрузок, в уменьшении деградации электрических характеристик СБ в процессе ее эксплуатации, в возможности применения крупногабаритных СЭ на криволинейных поверхностях, в упрощении коммутационной системы и снижении массы СБ, в надежной ее защите от механических повреждений в процессе изготовления и наземной эксплуатации, в равномерном распределении массы СБ по поверхности каркаса, а также в повышении надежности эксплуатации СБ в условиях космического вакуума, в литературных источниках не обнаружено.
Таким образом, по мнению авторов, предлагаемая СБ соответствует критерию “изобретательский уровень”.
На фиг.1-3 схематично изображена конструкция предлагаемой СБ, расположенной на плоской поверхности каркаса и состоящей из каркаса 1, на поверхности которого по трафарету (шаблону) наклеены эластичные элементы 2, ограничивающие растекание клеящего состава (герметика) 3, с помощью которого приклеивается электрогенерирующая часть (модули) СБ к каркасу 1, и обеспечивающие заданный зазор между тыльной стороной СЭ 4 и каркасом 1. СЭ 4 соединены друг с другом с помощью коммутационных шин 5 с термомеханическими компенсаторами 6. На лицевую поверхность каждого СЭ 4 наклеена защитная стеклянная пластина 7. С тыльной стороны к СЭ 4 подпаян (приварен) шунтирующий (байпасный) диод 8.
Пример конкретного выполнения предлагаемой СБ.
Предлагаемая СБ состоит из цилиндрических верхнего и нижнего каркасов 1 диаметром 900 мм и длиной 605 и 710 мм, соответственно. Верхний каркас 1 закрыт одной крышкой, в которой имеется центральное отверстие диаметром 320 мм. На цилиндрическую поверхность каждого каркаса 1 устанавливается 16 модулей из СЭ 4. Кроме того, на плоскую крышку верхнего каркаса 1 устанавливается 3 модуля. В каждом модуле используются СЭ толщиной 200 мкм и размером 23×43,4 мм. СЭ 4 соединены последовательно друг с другом с помощью молибденовых коммутационных шин 5 толщиной 50 мкм, имеющих многослойное специальное покрытие, обеспечивающее низкое сопротивление прохождению тока. Молибденовые коммутационные шины 5 приварены или припаяны к контактам СЭ 4. Коммутационные шины 5 имеют термомеханические компенсаторы 6 S-образной формы, расположенные между тыльной поверхностью СЭ 4 и каркасом 1. К лицевой поверхности каждого СЭ 4 приклеена защитная стеклянная пластина 7. Цепочка последовательно соединенных СЭ 4 с наклеенной защитной стеклянной пластиной 7 укладывается в специальное приспособление, обеспечивающее заданные размеры модуля и зазоры между СЭ 4. На лицевую сторону защитной стеклянной пластины 7 наклеивают специальный материал (например, полотно клееное прокладочное, ГОСТ 25.441-82), не позволяющий изменять заданные размеры модулей - размеры СЭ 4.
На цилиндрическую поверхность каркасов 1 по трафарету (шаблону) наклеивают эластичные элементы 2 под каждым СЭ 4, и внутренняя полость их заполняется клеящим составом (герметиком) 3 до образования выпуклого мениска. Модули прижимаются к эластичным элементам 2 и фиксируются грузами в заданном положении до полной полимеризации клеящего состава 3. В качестве клеящего состава 3 используется герметик УФ 7-21.

Claims (1)

  1. Солнечная батарея, содержащая панели с приклеенными на них модулями, состоящими из последовательно или последовательно-параллельно соединенных с помощью коммутационных шин солнечных элементов, причем коммутационные шины снабжены термомеханическими компенсаторами, а к лицевой поверхности каждого солнечного элемента приклеена защитная стеклянная пластина, отличающаяся тем, что солнечная батарея содержит приклеенные к плоской или криволинейной поверхности каркаса, имеющие заданную форму и размер эластичные элементы, внутренний объем которых заполнен герметиком, образующим выпуклый мениск, причем солнечные элементы прижаты к эластичным элементам и зафиксированы на них, кроме того, коммутационные шины с термомеханическими компенсаторами и шунтирующие диоды приварены или припаяны к тыльным контактам солнечных элементов в зонах, свободных от герметика, при этом термомеханические компенсаторы расположены между тыльной стороной солнечных элементов и несущей поверхностью каркаса также в зонах, свободных от герметика.
RU2004100734/28A 2004-01-08 2004-01-08 Солнечная батарея RU2250536C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004100734/28A RU2250536C1 (ru) 2004-01-08 2004-01-08 Солнечная батарея

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004100734/28A RU2250536C1 (ru) 2004-01-08 2004-01-08 Солнечная батарея

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2250536C1 true RU2250536C1 (ru) 2005-04-20

Family

ID=35634942

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004100734/28A RU2250536C1 (ru) 2004-01-08 2004-01-08 Солнечная батарея

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2250536C1 (ru)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2476959C2 (ru) * 2008-01-23 2013-02-27 Солвей Флуор Гмбх Способ изготовления солнечных элементов
RU2518021C2 (ru) * 2008-09-26 2014-06-10 Таль Решетка фотогальванических ячеек с механическим разъединением ячеек относительно их опоры
RU2525633C1 (ru) * 2013-02-20 2014-08-20 Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") Солнечная батарея для малоразмерных космических аппаратов и способ ее изготовления
RU2642487C1 (ru) * 2016-07-25 2018-01-25 Публичное акционерное общество "Сатурн" (ПАО "Сатурн") Солнечная батарея
RU2717396C1 (ru) * 2015-10-06 2020-03-23 Соларват Лтд Усовершенствованное устройство модуля солнечной батареи для генерации электроэнергии
RU2758203C1 (ru) * 2021-03-05 2021-10-26 Акционерное общество "Сатурн" (АО "Сатурн") Способ изготовления модуля солнечных элементов
RU2814545C1 (ru) * 2023-05-12 2024-03-01 Публичное акционерное общество "Сатурн" (АО "Сатурн") Устройство для пайки токоведущих шин фотоэлемента на контактные площадки тыльной платы

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2476959C2 (ru) * 2008-01-23 2013-02-27 Солвей Флуор Гмбх Способ изготовления солнечных элементов
US10453986B2 (en) 2008-01-23 2019-10-22 Solvay Fluor Gmbh Process for the manufacture of solar cells
RU2518021C2 (ru) * 2008-09-26 2014-06-10 Таль Решетка фотогальванических ячеек с механическим разъединением ячеек относительно их опоры
RU2525633C1 (ru) * 2013-02-20 2014-08-20 Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") Солнечная батарея для малоразмерных космических аппаратов и способ ее изготовления
RU2717396C1 (ru) * 2015-10-06 2020-03-23 Соларват Лтд Усовершенствованное устройство модуля солнечной батареи для генерации электроэнергии
RU2642487C1 (ru) * 2016-07-25 2018-01-25 Публичное акционерное общество "Сатурн" (ПАО "Сатурн") Солнечная батарея
RU2758203C1 (ru) * 2021-03-05 2021-10-26 Акционерное общество "Сатурн" (АО "Сатурн") Способ изготовления модуля солнечных элементов
RU2814545C1 (ru) * 2023-05-12 2024-03-01 Публичное акционерное общество "Сатурн" (АО "Сатурн") Устройство для пайки токоведущих шин фотоэлемента на контактные площадки тыльной платы

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1944811A3 (en) Multilayered film-nanowire composite, bifacial, and tandem solar cells
SG140564A1 (en) Single conformal junction nanowire photovoltaic devices
WO2007130795A3 (en) Laminated solar concentrating photovoltaic device
CN101253643A (zh) 用于装配利用多个光电区的太阳能电池的方法及系统
WO2009042116A3 (en) An encapsulated photovoltaic device used with a reflector and a method of use for the same
JP2015537391A (ja) 補強pv積層体
RU2250536C1 (ru) Солнечная батарея
CN101245686A (zh) 真空绝热光伏窗
CN206472079U (zh) 水上漂浮的光伏系统
CN105515503B (zh) 一种绷弦式半刚性板的太阳电池模块固定结构和固定方法
CN104766907A (zh) 柔性cigs薄膜太阳能电池的连接方法
WO2009038091A1 (ja) 太陽電池の製造方法
JP2006260899A5 (ru)
CN111769174A (zh) 一种黑色光伏组件及其制备方法
CN108831940A (zh) 改进反光背板的光伏组件及其制作方法
RU2642487C1 (ru) Солнечная батарея
CN209981249U (zh) 一种黑色汇流条及全黑高效光伏组件
NL2012560B1 (en) Solar panel and method for manufacturing such a solar panel.
CN211743169U (zh) 一种太阳能电池背板以及太阳能电池组件
CN109216487B (zh) 基于网状fpc底板的拖拽式无人机太阳能电池封装方法
KR20140013147A (ko) 태양전지 모듈 및 이의 제조 방법
CN209880661U (zh) 一种有机太阳能电池的封装结构
CN207732713U (zh) 一种太阳能光伏发电用密封背板
CN206921836U (zh) 一种高反射焊带结构的光伏电池
CN101383357B (zh) 薄膜太阳电池模块及其加工方法