[發(fā)明專利]一種柔性薄膜太陽能電池隔熱與增強(qiáng)復(fù)合型襯底結(jié)構(gòu)及其研制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310394019.4
• 申請日: 2013-09-03
• 公開（公告）號: CN103426959A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫康文;呂明云;楊洋;王順;徐建明;劉強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué);上?？臻g電源研究所
• 主分類號: H01L31/048
• 分類號: H01L31/048;H01L31/18;B32B33/00
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一、技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明提供一種柔性薄膜太陽能電池隔熱與增強(qiáng)復(fù)合型襯底結(jié)構(gòu)及其研制方法，屬于太陽能電池隔熱技術(shù)領(lǐng)域。?

二、背景技術(shù)：

隨著空天技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)一步拓展，針對航空、航天結(jié)合部使用的平流層飛行器已成為各國研究的重點，在這類飛行器中尤以平流層飛艇最受關(guān)注。配置太陽能電池陣和可循環(huán)儲能系統(tǒng)后的平流層飛艇具有飛行高度高、使用時間長、可區(qū)域駐留、對環(huán)境污染小等優(yōu)點，可用于通信中繼、預(yù)警、偵查監(jiān)視、高空技術(shù)驗證等眾多領(lǐng)域。目前，應(yīng)用于平流層飛艇的太陽能電池組件主要是柔性薄膜太陽能電池模塊，這類模塊具有比功率高、結(jié)構(gòu)柔軟、對安裝基體要求低等優(yōu)點，但同樣存在轉(zhuǎn)換效率低、表面與背面溫差小（0.5-2℃）、表面溫度與囊體本體溫度相差大（40-50℃）等缺點，因而需通過有效的隔熱設(shè)計提高其在平流層飛艇上的應(yīng)用可行性。?

為此，本發(fā)明基于現(xiàn)有的柔性隔熱結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，通過對薄膜襯底材料、高強(qiáng)度纖維材料、低密度柔性隔熱材料的綜合應(yīng)用，開發(fā)出一種可滿足平流層飛艇鋪設(shè)柔性薄膜太陽能電池應(yīng)用需求的柔性薄膜太陽能電池隔熱與增強(qiáng)復(fù)合型襯底結(jié)構(gòu)。?

三、發(fā)明內(nèi)容：

（1）目的：本發(fā)明的目的在于提供一種柔性薄膜太陽能電池隔熱與增強(qiáng)復(fù)合型襯底結(jié)構(gòu)及其研制方法，該結(jié)構(gòu)具有柔軟、輕質(zhì)、高強(qiáng)、隔熱等優(yōu)點，可滿足柔性薄膜太陽能電池與平流層飛艇蒙皮間有效隔熱的應(yīng)用需求。?

（2）技術(shù)方案：本發(fā)明一種柔性薄膜太陽能電池隔熱與增強(qiáng)復(fù)合型襯底結(jié)?構(gòu)，該結(jié)構(gòu)以柔性薄膜作為襯底支撐層，主要用于隔熱層材料、強(qiáng)度增強(qiáng)層材料的貼敷；以高強(qiáng)纖維網(wǎng)格布作為強(qiáng)度增強(qiáng)層，主要用于復(fù)合型襯底結(jié)構(gòu)使用時的承力；以環(huán)氧樹脂作為膠粘劑，主要用于復(fù)合型襯底結(jié)構(gòu)中各層材料的有效粘結(jié)；以中空型柔性隔熱材料作為隔熱層，主要用于復(fù)合型襯底結(jié)構(gòu)上下表面溫差的有效控制。?

上述方案具有結(jié)構(gòu)分明，各層材料工藝可控制性強(qiáng)，制造流程相對簡單的優(yōu)點。既可滿足柔性薄膜電池有效隔熱的需要，又能滿足艇體表面曲面化安裝的要求，還可兼顧承力與輕質(zhì)化方面的應(yīng)用需求。?

所述襯底支撐層，位于該復(fù)合型襯底結(jié)構(gòu)的最頂層，主要由柔性薄膜構(gòu)成，可采用聚酯薄膜（PET）或聚酰亞胺薄膜（PI），其中，聚酯薄膜可用于低于420K的工作環(huán)境，聚酰亞胺薄膜可用于480K的工作環(huán)境；?

所述強(qiáng)度增強(qiáng)層，位于該復(fù)合型襯底結(jié)構(gòu)的第二層，主要由高強(qiáng)度織物構(gòu)成，可采用玻璃纖維網(wǎng)格布或PBO網(wǎng)格布或Vectran纖維網(wǎng)格布或芳綸纖維網(wǎng)格布；?

所述膠粘劑，位于該復(fù)合型襯底結(jié)構(gòu)的第三層，主要由環(huán)氧樹脂構(gòu)成，可采用環(huán)氧樹脂型膠膜或膏狀環(huán)氧樹脂膠粘劑；?

所述隔熱層，位于該復(fù)合型襯底結(jié)構(gòu)的最底層，主要由中空型柔性隔熱材料構(gòu)成，通過利用孔隙中靜止空氣的低導(dǎo)熱率進(jìn)行有效隔熱，可采用NOMEX紙蜂窩或孔隙型泡沫板。?

本發(fā)明一種柔性薄膜太陽能電池隔熱與增強(qiáng)復(fù)合型襯底結(jié)構(gòu)的研制方法，其基本步驟如下：?

1.原材料采購、檢驗：保證所選材料滿足使用要求和工藝成型要求，尤其是所選材料相應(yīng)的環(huán)境適應(yīng)性、力學(xué)性能、隔熱性能要求；?

2.裁剪工序：用專用裁剪機(jī)按柔性薄膜太陽能電池模塊的尺寸規(guī)格（四周留有5mm的加工余量）裁剪所需的襯底支撐層薄膜、強(qiáng)度增強(qiáng)層纖維網(wǎng)格布、環(huán)氧樹脂膠膜（如為膏狀膠粘劑，則不存在裁剪工序）；用專用裁剪機(jī)按柔性薄膜太陽能電池模塊內(nèi)部電池本體的尺寸規(guī)格和設(shè)計方案要求（厚度要求）裁剪所需的中空型柔性隔熱材料；針對上述裁剪后的各層材料進(jìn)行擦拭處理，保證材料上無雜質(zhì)；?

3.疊層工序：將襯底支撐層薄膜、強(qiáng)度增強(qiáng)層纖維網(wǎng)格布、環(huán)氧樹脂膠膜（如為膏狀膠粘劑，則在本步需進(jìn)行均勻化涂敷）、中空型柔性隔熱材料按照由下而上的順序進(jìn)行疊層；?

其中，在進(jìn)行疊層時，務(wù)必保證各層材料疊合平整，膏狀膠粘劑刮涂均勻。?

4.層壓工序：將疊層好的半成品放入層壓機(jī)中加熱、層壓，加熱溫度控制在120～150℃，升溫時間控制在30～60分鐘，壓力控制在0.98～1.5個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，加熱時間不少于2小時；?

其中，加熱、層壓前需在半成品四周墊上防壓潰工裝，以保證中空型柔性隔熱材料的結(jié)構(gòu)不會受到破壞。?

5.后處理：將層壓后的半成品進(jìn)行如下后處理工序，依次為：去除毛邊、表面清洗、外觀檢驗；?

6.在后處理各工序均合格的情況下投入使用。?