[發明專利]一種平流層浮空器用柔性網狀太陽能電池陣

有效

• 申請號: 201310202509.X
• 申請日: 2013-05-28
• 公開（公告）號: CN103280472A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 孫康文;劉東旭;楊欽貞;李可;祝明;馬云鵬
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H01L31/042
• 分類號: H01L31/042;H01L31/048
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一、技術領域：

本發明提供一種平流層浮空器用柔性網狀太陽能電池陣的研制方案，屬于航空航天器能源系統技術領域。?

二、背景技術：

平流層作為現有航空與航天領域的結合部，已受到眾多航空航天大國的關注，成為目前技術開拓性研究的重點和熱點。而作為平流層浮空器突出代表的平流層飛艇，由于其具有飛行高度高、使用時間長、可區域駐留、對環境污染小等優點，更是受到了美國的高度關注。NASA研究中心早在2003年就對高空長航時飛艇進行了深入的可行性研究，確定了高效太陽能電池陣、先進能源存儲與管理系統、新型高空螺旋槳與電動推進系統以及輕質高強度囊體材料是實現高空長航時飛艇的幾項主要關鍵技術，并一直為攻克上述技術做著不懈的努力。?

針對高效太陽能電池陣的應用，目前首推剛性太陽能電池，可應用的主要有砷化鎵太陽能電池和單晶硅太陽能電池，但由于平流層飛艇自身圓弧曲率表面的限制，剛性電池陣平面與艇體曲面合理結合的問題至今仍未得到有效解決。近年來，由于柔性薄膜太陽能電池技術的發展，雖然可通過柔性薄膜電池來替代，但由于其自身轉換效率偏低，必然會導致飛艇設計尺寸的增加，進而給飛艇的加工、制造與釋放/回收帶來困難。?

為此，通過對剛性太陽能的電池高效性與柔性薄膜電池的柔順性的合理綜合，本發明提供一種綜合兩者應用優勢的、基于剛性太陽能電池陣的、具有輕質高效特點的平流層浮空器用柔性網狀太陽能電池陣。?

三、發明內容：

（1）目的：本發明的目的在于提供一種基于剛性太陽能電池的、具有輕質?高效特點的平流層浮空器用柔性網狀太陽能電池陣及其基本的研制流程，該太陽能電池陣可以在保持陣列電能轉換效率高效的前提下，滿足太陽能電池陣與平流層浮空器曲線表面有效接觸與合理分布的需要，以解決現有剛性電池技術無法有效應用到平流層浮空器，尤其是平流層飛艇上的問題。?

（2）技術方案：本發明一種平流層浮空器用柔性網狀太陽能電池陣，該太陽能電池陣以高效的剛性太陽能電池為基礎，通過“魚鱗化”的網狀設計方式，將單片的高效剛性電池進行輕質化硬式封裝以形成單片太陽能電池模塊，再將其安裝在利用柔性織物編織的貼合于浮空器表面的軟質網上，并將剛性電池間的串并聯線纜及最終的主輸電線纜內置于位于該軟質網上的各管道中。?

上述方案既達到了太陽能電池陣高效化使用的目的，又滿足了平流層浮空器流線型曲面外形的安裝需要，還可使用于剛性太陽能電池掛裝的軟質網兼具安裝基底、輸電線纜管道、艇體加強部件三者作用于一身，在滿足應用需求的同時，最大限度的降低了系統的組成和總重。?

所述單片太陽能電池模塊主要由單片太陽能電池板、表面隔熱涂層、隔熱保護套、固定搭扣組成。?

該單片太陽能電池板主要由表面封裝膜、透明膠膜、剛性太陽能電池片、電極線、輕質膠膜A、絕緣基板所組成；而絕緣基板又是由按自上而下依次疊放的絕緣薄膜、碳纖維板、輕質膠膜B、蜂窩芯、輕質膠膜B、碳纖維板所組成。?

該表面封裝膜位于本發明中單片太陽能電池板的外表面，在滿足足夠透光率的情況下起保護太陽能電池片的作用；該透明膠膜填充于表面封裝膜與剛性太陽能電池片上表面的間隙之中；該電極線主要用于輸出剛性太陽能電池片所產生的電能；該輕質膠膜A填充于剛性太陽能電池片下表面與絕緣基板的間隙之中；該絕緣基板位于本發明中單片太陽能電池板的底層，為單片太陽能電池板提供足夠的剛度支持。對于絕緣基板中的各層結構：絕緣薄膜起電氣絕緣的作用；碳纖維板由碳纖維預浸料經預壓實處理后獲得，起支撐面板的作用；輕質膠膜B用于連接碳纖維板與蜂窩芯。?

其中，該表面封裝膜可采用改性的PET膜或透明TPT膜；?

其中，該透明膠膜和輕質膠膜A、B可采用改性的EVA膠膜或環氧樹脂膠?膜，透明膠膜的透光率需達到90%以上；?

其中，該剛性太陽能電池片可采用高效的砷化鎵太陽能電池、高效的單晶硅太陽能電池或高效的多晶硅太陽能電池；?

其中，該電極線可采用鍍銀的退火無氧銅、退火的純銀箔或退火的鍍銀純鋁；?

其中，該絕緣膜可采用聚酰亞胺薄膜或PET薄膜；?

其中，該碳纖維預浸料可采用密織型正交雙向編織布或碳纖維單向布的疊層預浸而成；?

其中，該蜂窩芯可采用鋁蜂窩或NOMEX紙蜂窩。?

該表面隔熱涂層主要用于對太陽光中不被剛性太陽能電池有效吸收的紅外光進行有效阻隔，可采用ITO膜的鍍層方式形成，也可由納米ZAO透明隔熱涂層實現。?