[發明專利]具有高封裝密度的可卷曲太陽能電源模塊

在審

• 申請號: 201910193327.8
• 申請日: 2019-03-14
• 公開（公告）號: CN110277960A
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: T·P·克羅克;P·赫伯特;R·S·巴德費爾德;W·G·懷斯;D·H·沃特曼;S·J·威爾曼;J·A·林德奎斯特
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: H02S40/36
• 分類號: H02S40/36;H02S30/20
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 黃綸偉;李輝

本公開涉及具有高封裝密度的可卷曲太陽能電源模塊，具體地公開了一種可卷曲太陽能電源模塊RSPM，該RSPM包括：柔性基板、光伏PV太陽能電池的多個相鄰串以及至少一個端突片跨接線。柔性基板具有柔性基板長度和限定的頂面。多個相鄰串附接在柔性基板的頂面上。各PV太陽能電池具有作為凸多邊形的周邊。多個相鄰串被構造為沿著柔性基板長度可卷曲，其中，各相鄰串具有沿著柔性基板長度的取向，并且一對相鄰串中的各兩個相鄰串具有沿相反方向的取向。該至少一個端突片跨接線在物理和電氣上連接到多個相鄰串，其中，至少一個端突片跨接線連接多個相鄰串，以形成串聯電路。

技術領域

本發明涉及太陽能面板組件，具體地涉及可從航天器展開的太陽能面板組件。

背景技術

光伏(“PV：photovoltaic”)太陽能電池技術的發展已經引起輕量、高效且高度可靠的太陽能面板的發展。就其本身而言，太陽能面板常用作諸如衛星這樣的航天器的主要電源；然而，它們專用、巨大，并且在衛星到達近地軌道(“LEO：low-earth orbit”)或地球靜止軌道(“GEO:geostationary orbit”)二者之一時必須展開。通常，這些太陽能面板初始為了裝運和發射而被堆裝為小體積，并且在太空中時展開，以將PV太陽能電池的大表面面積暴露在陽光下，以便收集太陽輻射并將所收集的太陽輻射轉換成運轉衛星所需的電力。

然而，用于太空應用的電力系統面臨大量設計約束，包括使重量最小化、使堆裝體積最小化、使壽命開始或壽命結束性能最大化、以及使成本最小化的準則。重量和體積約束通常是限制可以空運至軌道的物體的尺寸和重量的太空助推火箭技術的結果。

而且，在太空應用中使用太陽能面板組件的已知方法已經包括：使用通常包括平坦剛性蜂窩太陽能面板基板的太陽能面板組件結構，這些太陽能面板基板具有所安裝的PV太陽能電池。太陽能面板組件被構造為允許太陽能面板組件堆裝在使用鉸鏈(或其他類似機械裝置)的衛星中，這些鉸鏈允許太陽能面板組件折疊，以便在處于堆裝構造時使太陽能面板組件的尺寸最小化。該太陽能面板組件通常包括在電氣和機械上附接到彼此和衛星的一個或更多個太陽能面板。太陽能面板組件中的各太陽能面板包括大量單獨的PV太陽能電池，這些太陽能電池通常成行布置，并且在它們的相鄰邊緣處一起在電氣上連接，以形成PV太陽能電池的二維陣列。通常，這些大剛性太陽能面板組件及其用于衛星上的太陽能面板展開(當在軌道上時)的關聯機械部件的尺寸和重量高且期望最小化。

幫助使太陽能面板組件的尺寸和重量最小化的方法已經包括使用輕量柔性基板或覆蓋層，而不是使用大且沉重的剛性蜂窩面板。這些方法中的一些已經用于哈勃(Hubble)太空望遠鏡上，并且用于國際空間站(“ISS”)的主要太陽能面板組件。

在哈勃太空望遠鏡的情況下，太陽能面板以卷來封裝，并且用安裝在卷的任一側上的吊桿展開，這些吊桿隨著它們延伸而將卷拉出成片。ISS太陽能面板通過折疊并使長薄片的材料成褶來封裝成堆，該長薄片材料用安裝在陣列下方的單個吊桿展開，該吊桿隨著它延伸而將該堆推成片。

目前，對于ISS開發一種提出的新類型的太陽能面板組件。該方法被稱為卷出太陽能陣列(“ROSA：Roll-Out Solar Array”)，并且是像聚會小禮物一樣在太空中卷開且與當前剛性面板設計相比更緊湊的新類型太陽能面板。根據美國國家航空和航天局(“NASA”)所提出的ROSA設計，將顯著提高當前剛性面板陣列技術上的電力密度和堆裝效率以及可擴展性，并且看起來具有關于所有將來NASA、國防部(“DoD”)以及商業太空船的考慮的高前景。