[發明專利]一種太陽能電池陣列結構及在太陽能飛艇中的應用

在審

• 申請號: 202211105799.1
• 申請日: 2022-09-09
• 公開（公告）號: CN115663051A
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 周妍;劉向東;熊征蓉;張航;盛德鯤;楊宇明
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: H01L31/052
• 分類號: H01L31/052;B32B27/30;B32B9/00;B32B9/04;B32B27/06;B32B27/40;B32B27/32;B32B7/12;B32B27/28;B64B1/58
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙春華

本發明提供一種太陽能電池陣列結構，包括依次接觸的囊體材料層，相變調溫層A、隔熱層、相變調溫層B和柔性太陽能電池陣列；所述相變調溫層A和相變調溫層B在相變過程中始終處于固態，并發揮層間粘合作用，所述相變調溫層A和相變調溫層B包括相變粘合材料；所述相變粘合材料包括高分子基體和通過化學鍵接于高分子基體上的相變功能段。本發明中的相變層可以作為粘合層提高各層之間的結合力，還可以有效降低太陽能電池產生的熱量對于飛艇內部溫度及氣壓的影響，提高飛艇的穩定性。本發明還提供了太陽能電池陣列結構在太陽能飛艇中的應用。

技術領域

本發明屬于飛艇用囊體材料技術領域，尤其涉及一種太陽能電池陣列結構及在太陽能飛艇中的應用。

背景技術

平流層飛艇在對地觀測、通訊導航、導彈預警、貨物運送等軍事和社會服務領域具有廣泛應用。

太陽能電池作為平流層高空航行的能源，由于其光-電轉換效率較低，大部分的光能依然轉化為熱能。這些熱量直接作用于飛艇囊體，使得艇內氣體溫度升高、體積增大，導致飛艇浮力和質心發生變化，嚴重時會致使囊體發生爆破，導致事故發生。因此，太陽能電池陣列的熱管理至關重要。

通常情況下，在太陽能電池陣列與囊體材料之間引入一層泡沫可以起到一定的隔熱作用。宋琳琳等在“平流層飛艇用輕質太陽電池組件隔熱技術研究”中提出了一種新型的輕質隔熱型太陽電池組件結構，包括太陽能電池下方的PI層/碳纖維/環氧樹脂/PMI泡沫，該結構可以實現輕質結構上不低于30℃的隔熱效果。然而，實際應用過程中，加裝有隔熱泡沫的太陽能飛艇依然在太陽能電池陣列部位出現過熱導致艇體在高空中破裂解體。

目前，飛艇中關于太陽能電池陣列處的熱處理技術并不成熟，只是將太陽能電池陣列的邊緣進行固定，與中間的隔熱泡沫并沒有連接，這使得泡沫與太陽能陣列之間的空氣溫度上升嚴重，泡沫隔熱效果不理想。同時，由于連接不牢靠，在受到不均勻外力作用時，易發生破損等問題。

發明內容

本發明提供了一種太陽能電池陣列結構及在太陽能飛艇中的應用，本發明中的太陽能電池陣列結構在不額外增加粘合層的情況下，實現各層之間的緊密連接的同時提供調溫作用，有效吸收電池陣列工作時產生的熱量。

本發明提供一種太陽能電池陣列結構，包括依次接觸的囊體材料層，相變調溫層A、隔熱層、相變調溫層B和柔性太陽能電池陣列；

所述相變調溫層A和相變調溫層B在相變過程中始終處于固態，并發揮層間粘合作用，所述相變調溫層A和相變調溫層B包括相變粘合材料；

所述相變粘合材料包括高分子基體和通過化學鍵接于高分子基體上的相變功能段；其中，相變功能段的質量分數為50～90wt％。

所述高分子基體包括低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚丙烯酸類化合物和聚氨酯中的一種或幾種；所述相變功能段包括石蠟和/或聚乙二醇。

優選的，所述相變調溫層A的厚度為0.1～1.0mm；所述相變調溫層B的厚度為0.1～1.0mm。

優選的，所述相變粘合材料的熔點為30～60℃。

優選的，所述相變粘合材料的焓值為60～200J/g。

優選的，所述囊體層的厚度為100～300μm。

優選的，所述隔熱層為氣凝膠氈和/或泡沫。

優選的，所述隔熱層為二氧化硅氣凝膠隔熱層、纖維素氣凝膠隔熱層、聚氨酯泡沫隔熱層、聚苯乙烯泡沫隔熱層和聚酰亞胺泡沫隔熱層中的一種或幾種。

優選的，所述隔熱層的厚度為0.1～2cm。

本發明提供如上文所述的太陽能電池陣列結構在太陽能飛艇中的應用。