ПАНЕЛЬ СОЛНЕЧНОЙ БАТАРЕИ Российский патент 1997 года по МПК B64G1/44 

Изобретение относится к космической технике, а именно к устройствам, предназначенным для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую энергию с помощью полупроводниковых фотопреобразователей.

Преимущественной областью использования изобретения является космическая фотоэнергетика на основе солнечных батарей, осуществляющих электропитание космических аппаратов.

Известна солнечная батарея, содержащая каркас, несущую поверхность из гибкого электроизоляционного материала в виде сетки, натянутой на каркас, и модули фотопреобразователей, закрепленные на сетке, например при помощи ниток [1]
Данная солнечная батарея с несущей поверхностью в виде сетки обладает высокими удельными массовыми характеристиками, обеспечивают легкость замены преобразователей, но недостатком ее является затенение тыльной стороны преобразователей нитями сетки, составляющее от 20 до 80% в зависимости от частоты переплетения нитей. Это приводит к повышению равновесной температуры преобразователей и, соответственно, к снижению мощности батареи, а также препятствует освещению тыльной стороны преобразователей отраженным, например, от Земли излучением Солнца и преобразования этого излучения в электрическую энергию.

Наиболее близкой из известных является панель солнечной батареи, содержащая каркас, профили, скоммутированные при помощи шин модули фотопреобразователей со слоем диэлектрика на тыльной стороне и несущую поверхность из упругих элементов, включающих размещенные параллельно друг другу струны, связанные с каркасом (2).

Недостатками указанной конструкции являются:
а) струнная подложка обладает низкой жесткостью в направлении из плоскости модулей преобразователей (собственная частота колебаний 10-14 Гц), что сопряжено с увеличением амплитуды колебаний подложки с модулями ФП (при воздействии на батарею вибрационных механических нагрузок) и соответственно с необходимостью увеличения высоты панели СБ, т.е. габаритных размеров батареи в сложенном (транспортном) положении;
б) топология расположения струн взаимосвязана со схемой электрической коммутации преобразователей из-за установки струн над коммутационными шинами, что ограничивает или вообще исключает возможности оптимизации и унификации конструкции батареи коммутации преобразователей;
в) крепление струн к коммутационным шинам преобразователей (пайка, механический зажим) отрицательно влияет на ресурс работоспособности и надежности батареи, так как знакопеременные напряжения, возникающие в месте крепления (из-за различия коэффициентов термического расширения материалов преобразователей, струн, шин в условиях циклических изменений температуры батареи от +60 до -120^oC), разрушают коммутацию преобразователей и снижают мощность батареи.

Целью изобретения является уменьшение габаритов сложенной солнечной батареи и повышение надежности ее функционирования путем увеличения жесткости батареи, а также упрощение ее конструкции.

Цель достигается за счет того, что панель солнечной батареи, содержащая каркас, профили, скоммутированные при помощи шин модули фотопреобразователей со слоем диэлектрика на тыльной стороне и несущую поверхность из упругих элементов, включающих параллельно установленные струны, связанные с каркасом, снабжены межмодульными перегородками, соединенными с несущей поверхностью и каркасом с образованием ячеек, при этом струны пропущены через межмодульные перегородки, а участки струн в каждой образованной ячейке соединены с тыльной стороны модулем фотопреобразователей.

Кроме того, межмодульные перегородки выполнены в виде профилей Т-образного сечения.

На фиг.1 изображен фрагмент панели батареи в аксонометрической проекции; на фиг. 2 сечение А-А по месту крепления струн в стенках перегородок и к модулям ФП.

Продольные и поперечные профили, например, в виде швеллера из композиционного материала углепластика, образуют каркас 1. Места крепления 2 концов струн 3 выполнены в поперечных профилях, а межмодульные перегородки 4 из стеклопластика, например, в виде тавра, соединены с продольными профилями каркаса. Дополнительные крепления 5 струны в стенке каждой межмодульной перегородки 4 преобразуют цельную струну двумя смежными межмодульными перегородками образуют ячейку для модулей преобразователей 6. Каждый участок струны по крайней мере в двух местах 7 соединен с тыльной стеклянной пластиной 8 модуля преобразователя, например, с помощью держателя из клеящего состава или припоя, обладающих высокой адгезией к стеклянной пластине и струне.

Модуль преобразователей состоит из фотопреобразователей 9 в виде пластины полупроводникового материала со светопринимающим слоем и нижним, другой проводимости, слоем, шин 10 для электрической коммутации ФП между собой и шин II для электрической коммутации преобразователей с конечными цепями 12. На каждом преобразователе устанавливаются лицевая стеклянная пластина 13 и тыльная стеклянная пластина 8 с помощью клеящего состава 14. Преобразование солнечной энергии в электрическую энергию осуществляется при освещении слоя 9 преобразователей. Несущая поверхность в виде системы несущих ячеек обеспечивает модулям фотопреобразователей неизменное по отношению к Солнцу положение в условиях воздействия на солнечную батарею эксплуатационных механических нагрузок (вибрационных, ударных, линейных и др.).

Изобретение относится к космической технике, а именно к устройствам - солнечным батареям, осуществляющим непосредственное преобразование солнечной энергии в электрическую энергию при помощи полупроводниковых фотопреобразователей и используемых преимущественно для электроснабжения космических аппаратов. Изобретение позволяет уменьшить габаритные размеры солнечной батареи в сложенном положении, повысить надежность, упростить и унифицировать конструкцию панели солнечной батареи. Эта задача решается за счет того, что несущая поверхность состоит из ячеек 6, образованных межмодульными перегородками 4, соединенными по концам с каркасом 1, а в промежутке - со струнами 3, пропущенными через межмодульную перегородку 4, и каждый участок струны между перегородками соединен со слоем диэлектрика на тыльной стороне модулей фотопреобразователей. Кроме того, межмодульные перегородки выполнены в виде профилей Т-образного сечения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Панель солнечной батареи, содержащая каркас, профили, скоммутированные при помощи шин модули фотопреобразователей со слоем диэлектрика на тыльной стороне и несущую поверхность из упругих элементов, включающих параллельно установленные струны, связанные с каркасом, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения габаритов сложенной солнечной батареи и повышения надежности ее функционирования путем увеличения жесткости батареи, а также упрощения ее конструкций, она снабжена межмодульными перегородками, соединенными с несущей поверхностью и каркасом с образованием ячеек, при этом струны пропущены через межмодульные перегородки, а участки струн в каждой образованной ячейке соединены с тыльной стороной модулей фотопреобразователей. 2. Панель по п.1, отличающаяся тем, что межмодульные перегородки выполнены в виде профилей Т-образного сечения.