СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ Российский патент 2004 года по МПК H01L31/42 

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к устройствам для генерирования энергии путем преобразования энергии светового излучения в электрическую энергию, и предназначено для использования в конструкциях солнечных батарей (СБ) космического применения.

Известна СБ [1], содержащая плоские панели с установленными на них модулями, состоящими из последовательно - параллельно соединенных с помощью коммутационных молибденовых шин с многослойным металлическим покрытием фотопреобразователей, прикрепленных к пленочной подложке и снабженных защитными стеклянными пластинами, причем каждая плоская панель выполнена в виде каркаса с натянутым на него сетеполотном, состоящего из ячеек, в каждой их которых установлен модуль, пленочная подложка которого расположена между тыльной стороной фотопреобразователя и тыльной защитной стеклянной пластиной, приклеенной к тыльной стороне фотопреобразователя через перфорацию в пленочной подложке, которая, в свою очередь, пришита к сетеполотну через силовые неметаллические элементы крепления, установленные в местах схождения фотопреобразователей, имеющих прямоугольную форму с четырьмя угловыми срезами, кроме того, коммутационные молибденовые шины с многослойным металлическим покрытием проходят по всей длине фотопреобразователя с лицевой и тыльной сторон и закреплены пайкой или сваркой в отдельных точках, причем точки пайки или сварки лицевых и тыльных поверхностей смещены относительно друг друга, а в зоне угловых срезов фотопреобразователей коммутационные молибденовые шинки с многослойным металлическим покрытием снабжены площадками и имеют термокомпенсационные изгибы как в последовательных, так и в параллельных цепях соединения фотопреобразователей.

Недостатком данной конструкции является невозможность выработки электроэнергии при ориентации к Солнцу тыльной стороной панелей.

Известна солнечная батарея [2], принятая за прототип и состоящая из каркаса в виде плоских панелей с равномерно расположенными ячейками и с установленными в них модулями, состоящими из последовательно-параллельно соединенных солнечных элементов, прикрепленных к перфорированной пленочной подложке с помощью тыльных стеклянных пластин, причем перфорированная пленочная подложка выполнена из армированной полиимидной пленки и имеет ленточные выступы, предназначенные для крепления модуля к каркасу солнечной батареи, расположенные равномерно по периметру модуля.

Недостатком конструкции прототипа являются невысокие средние значения мощности солнечной батареи при ее использовании на не ориентируемых космических аппаратах (КА), обусловленные невозможностью выработки электроэнергии при ориентации СБ тыльной стороной к Солнцу.

Технический результат, достигаемый в предлагаемой конструкции СБ, заключается в увеличении средних значений мощности СБ без наращивания площади плоских панелей на не ориентируемых КА, за счет способности эксплуатации СБ при освещении ее двух противоположных сторон.

Достигается вышеуказанный технический результат тем, что в солнечной батарее, состоящей из трубчатого каркаса в виде плоских панелей с регулярно расположенными ячейками и с установленными в них модулями в размер ячейки, каждый из которых состоит из солнечных элементов, соединенных между собой в электрическую цепь металлическими шинами и защищенные с лицевых сторон прозрачными пластинами, а, кроме того, содержащей пленочную перфорированную подложку, солнечные элементы склеены попарно между собой тыльными сторонами, а перфорированная пленочная подложка вклеена между ними, при этом крепление модулей осуществляется к натянутым на трубчатый каркас струнам с шагом, кратным размерам солнечных элементов.

Отличительные признаки, обуславливающие соответствие предлагаемой СБ критерию “новизна” следующие: попарно склеенные и обращенные друг к другу тыльными сторонами солнечные элементы в модуле с вклеенной между ними пленочной перфорированной подложкой; крепление модулей к трубчатому каркасу, осуществляемое посредством натянутых на каркас струн, расположенных с шагом, кратным размерам солнечных элементов.

Возможность связать солнечные элементы в модуле без затенения их лицевых поверхностей с обеих сторон плоских панелей и, следовательно, без потерь мощности, а также обеспечить функционирование СБ при освещенности с двух любых сторон панелей для не ориентируемых КА, дает прирост средних значений мощности в пересчете на ту же площадь СБ.

Крепление модулей к трубчатому каркасу к натянутым на него струнам, расположенным с шагом, кратным размерам солнечных элементов позволяет обеспечить установку модулей на панели с минимальными потерями мощности от затенении солнечных элементов в широком диапазоне углов падения света на СБ с любой стороны панелей.

Для доказательства соответствия предлагаемой СБ критерию “изобретательский уровень” была проанализирована вся совокупность признаков и отдельно отличительные признаки. Установлено, что применение вышеуказанных отличительных признаков в совокупности с известными признаками, дающих технический результат, заключающийся в увеличении средних значений мощности СБ на не ориентируемых КА без наращивания площадей плоских панелей, за счет возможности работы СБ при освещении с двух противоположных сторон, в литературных источниках не обнаружено.

Таким образом, предлагаемая СБ соответствует критерию “изобретательский уровень”.

На фиг.1, 2 схематично представлена предлагаемая СБ, состоящая из трубчатого каркаса 1 в виде плоских панелей с регулярно расположенными ячейками 2 и с установленными в них модулями 3 в размер ячейки, состоящих из электрически соединенных металлическими шинами 4 солнечных элементов 5, обращенных друг к другу тыльными сторонами и имеющих с лицевой стороны радиационные защитные прозрачные пластины 6. Между тыльными сторонами солнечных элементов 5 вклеена перфорированная пленочная подложка 7. Модули 3 крепятся к трубчатому каркасу 1 посредством натянутых на него струн 8 при помощи средств крепления 9.

Пример конкретного применения предлагаемой СБ.

Предлагаемая СБ состоит из трубчатого углепластикового каркаса 1, выполненного в виде плоских панелей с регулярно расположенными ячейками 2 с натянутыми на них струнами 8, выполненными из шнура ШТС-0,7. (ТУ 8153-229-0020669-95) и с установленными в них модулями 3 в размер ячейки. Модули 3 состоят из электрически соединенных серебряными шинами 4 кремниевых солнечных элементов 5, обращенных попарно друг к другу тыльными сторонами и склеенных между собой каучуком СКТНФ-А ТУ 38-103-129-77. Между тыльными сторонами солнечных элементов 5 вклеена перфорированная пленочная подложка 7 из пленки ПМ-А ТУ 6-19-121-85. Модули 3 крепятся к струнам 8 при помощи проволочных хомутов 9. Коммутация солнечных элементов 5 выполнена так, что с одной и другой стороны модуля 3 образованы два независимых генератора, скоммутированных с другими модулями в солнечную батарею. При падении света на любую из сторон происходит генерация электрического тока.

Источники информации

1. Патент РФ №2156522, МКИ H 01 L 31/42, 2000 г.

2. Патент РФ №2187863, МКИ Н 01/42, 2002 г. (прототип).

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к устройствам для генерирования энергии путем преобразования энергии светового излучения в электрическую энергию, и предназначено для использования в конструкциях солнечных батарей (СБ) космического применения. Технический результат заключается в увеличении средних значений мощности СБ без наращивания площади плоских панелей на не ориентируемых космических аппаратах. Сущность: СБ состоит из трубчатого каркаса в виде плоских панелей с регулярно расположенными ячейками и с установленными в них модулями в размер ячейки, каждый из которых состоит из солнечных элементов, соединенных между собой в электрическую цепь металлическими шинами и защищенных с лицевых сторон прозрачными пластинами. СБ содержит перфорированную пленочную подложку. Солнечные элементы склеены попарно между собой тыльными сторонами, а перфорированная пленочная подложка вклеена между ними, при этом крепление модулей осуществляется к натянутым на трубчатый каркас струнам с шагом, кратным размерам солнечных элементов. 2 ил.

Солнечная батарея, состоящая из трубчатого каркаса в виде плоских панелей с регулярно расположенными ячейками и с установленными в них модулями в размер ячейки, каждый из которых состоит из солнечных элементов, соединенных между собой в электрическую цепь металлическими шинами, и защищенных с лицевых сторон прозрачными пластинами, а также перфорированной пленочной подложки, отличающаяся тем, что солнечные элементы склеены попарно между собой тыльными сторонами, а перфорированная пленочная подложка вклеена между ними, при этом крепление модулей осуществляется к натянутым на трубчатом каркасе струнам с шагом, кратным размерам солнечных элементов.