[發(fā)明專利]一種功能集成輕質(zhì)太陽電池模塊及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110980107.7
• 申請(qǐng)日: 2021-08-25
• 公開（公告）號(hào): CN113691207A
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬寧華;徐建明;唐道遠(yuǎn);蔣帥;王凱;周麗華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號(hào): H02S30/10
• 分類號(hào): H02S30/10;H01L23/66;H01L31/048;H01L31/18;H01Q1/22
• 代理公司: 上海元好知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31323
• 代理人: 賈慧琴;包姝晴

本發(fā)明公開了一種功能集成輕質(zhì)太陽電池模塊及其制備方法，包含：太陽電池、柔性電路基板、平面天線、連接層、輕質(zhì)結(jié)構(gòu)框架；太陽電池固定連接在柔性電路基板的上表面，柔性電路基板的下表面與輕質(zhì)結(jié)構(gòu)框架固定，輕質(zhì)結(jié)構(gòu)框架的下表面還設(shè)有天線固定孔；輕質(zhì)結(jié)構(gòu)框架內(nèi)設(shè)有繃弦網(wǎng)面，該繃弦網(wǎng)面由若干弦線編織構(gòu)成；連接層包含若干個(gè)固定盤、彎曲環(huán)，固定盤粘貼在柔性電路基板的下表面，每個(gè)彎曲環(huán)連接兩個(gè)相鄰的固定盤；弦線穿過彎曲環(huán)，連接輕質(zhì)結(jié)構(gòu)框架和柔性電路基板。本發(fā)明通過輕質(zhì)結(jié)構(gòu)框架，實(shí)現(xiàn)太陽電池與平面天線的一體化復(fù)合，在不降低單個(gè)功能模塊性能的情況下，顯著降低整個(gè)飛行器件的重量和體積。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航天器能源系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種功能集成輕質(zhì)太陽電池模塊及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著空間科學(xué)與工程的不斷推進(jìn)，對(duì)空間飛行器各系統(tǒng)的性能要求越來越高，同時(shí)要求盡量減少各系統(tǒng)的重量，從而提升總體任務(wù)的載荷比，降低飛行器的發(fā)射成本。太陽電池陣是飛行器的主能源，太陽電池陣的輸出功率與受光照面積成正比。解決飛行器對(duì)能源的功率需求與體積、重量需求的矛盾，是空間飛行器太陽能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)注的重點(diǎn)。太陽電池陣的輕量化技術(shù)、功能復(fù)用技術(shù)等可有效利用飛行器的空間，降低整個(gè)飛行器的體積和重量，是太陽電池陣技術(shù)發(fā)展的必然途徑。

太陽電池陣、平面天線是飛行器上裸露在外的大面積功能模塊，在太陽電池的背面復(fù)合大面積天線，將充分利用太陽電池陣面積，大幅降低飛行器功能模塊的體積，顯著降低整個(gè)飛行器的體積重量。目前采用將平面天線直接嵌入在太陽電池陣進(jìn)行集成的方式，不僅工藝難度大，而且平面天線工作效率降低，同時(shí)平面天線及其饋線對(duì)太陽電池結(jié)構(gòu)的破壞及遮擋，造成太陽電池發(fā)電效率降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是不降低太陽電池陣轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)將太陽電池與平面天線模塊進(jìn)行集成復(fù)合，大幅降低飛行器的總重量并縮小飛行器的設(shè)計(jì)體積。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種功能集成輕質(zhì)太陽電池模塊，包含：太陽電池、柔性電路基板、平面天線、連接層、輕質(zhì)結(jié)構(gòu)框架；

所述的太陽電池固定連接在所述的柔性電路基板的上表面，所述的柔性電路基板的下表面與所述的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)框架固定，所述的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)框架的下表面還設(shè)有天線固定孔，用于固定所述的平面天線；

所述的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)框架內(nèi)設(shè)有繃弦網(wǎng)面，該繃弦網(wǎng)面由若干弦線編織構(gòu)成；

所述的連接層包含若干個(gè)固定盤、彎曲環(huán)，固定盤粘貼在柔性電路基板的下表面，每個(gè)彎曲環(huán)連接兩個(gè)相鄰的固定盤；所述的弦線穿過彎曲環(huán)，連接所述的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)框架和柔性電路基板。

較佳地，所述的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)框架的四個(gè)側(cè)壁均設(shè)有高度在同一水平面的繃弦孔，所述的繃弦網(wǎng)面中，每一根弦線的兩端都固定在兩側(cè)的繃弦孔上。

較佳地，所述的柔性電路基板包含：上、下表面的基板材料層和設(shè)在內(nèi)部的電路層；所述電路層與基板材料層均通過膠膜粘連。

較佳地，所述的基板材料層選取聚酰亞胺薄膜。

較佳地，所述的聚酰亞胺薄膜經(jīng)織構(gòu)化處理過，所述的織構(gòu)化處理是指，通過等離子濺射或化學(xué)腐蝕，以改善聚酰亞胺薄膜的界面特性，提高聚酰亞胺薄膜對(duì)所述的固定盤的粘合力。

較佳地，所述的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)框架選取碳纖維框架或輕質(zhì)鋁合金。

較佳地，所述的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)框架還設(shè)有若干：機(jī)械接口，用于連接其他的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)框架，實(shí)現(xiàn)模塊間的機(jī)械連接；電氣接口，用于實(shí)現(xiàn)模塊間的電連接。

較佳地，所述的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)框架內(nèi)還設(shè)有熱控層，以防止所述的太陽電池和平面天線產(chǎn)生的熱量相互傳遞，影響太陽電池和平面天線的性能。

較佳地，所述的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)框架側(cè)面還設(shè)有若干個(gè)熱控固定孔，用于固定所述的熱控層。

本發(fā)明還公開了上述的功能集成輕質(zhì)太陽電池模塊的制備方法，包含：