Базовый модуль солнечной батареи Российский патент 2020 года по МПК H01L31/05 

Изобретение относится к области электронной техники, а именно к полупроводниковым фотопреобразователям.

Известен способ изготовления солнечных батарей, в котором приведена информация о базовом модуле солнечной батареи, включающем прямоугольную подложку и расположенный на ней источник электроэнергии в виде одного или нескольких солнечных элементов с разнополярными выводами (см. напр. Патент РФ 2035091, МПК H01L 31/18, опубл. 10.05.1995).

Недостатком известного технического решения является высокая трудоемкость соединения между собой отдельных солнечных элементов, предусматривающая проведение многократной пайки и, соответственно, создания трудноразъемного блока солнечной батареи, получение в результате монтажа блока с фиксированным выходом по величине тока и напряжения, а периодический нагрев элементов при пайке и распайке, если потребуется сборка блока с другими вольтамперными характеристиками, ухудшает их параметры и может даже привести к выходу из работоспособного состояния отдельные солнечные элементы.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования конструкции базового модуля солнечной батареи, что обеспечит снижение трудоемкости при создании блока солнечной батареи, расширит диапазон тока и напряжения, подаваемый на подключаемые источники потребления, и сохранит работоспособность каждого солнечного элемента на весь срок его службы.

Поставленная задача решается тем, что в базовом модуле солнечной батареи, включающем прямоугольную подложку и расположенный на ней источник электроэнергии в виде одного или нескольких солнечных элементов с разнополярными выводами, каждая из четырех боковых сторон подложки, расположенная по периметру вокруг источника электроэнергии, снабжена парой контактов, при этом разнополярные выводы присоединены к контактам таким образом, что контакты расположенные друг против друга на одних из противоположных сторон подложки имеют одинаковую полярность, а два других контакта, расположенные на других противоположных сторонах друг против друга, имеют различные полярности, причем оставшаяся пара контактов соединена между собой дополнительной нейтральной шиной, причем каждая из четырех боковых сторон подложки, расположенных по периметру вокруг источника тока, может иметь фиксаторы для присоединения последующих модулей, фиксаторы могут быть выполнены в виде магнитов, а подложка в виде печатной платы.

Поскольку каждая из четырех боковых сторон подложки, расположенная по периметру вокруг источника электроэнергии, снабжена парой контактов, при этом разнополярные выводы солнечных элементов присоединены к контактам таким образом, что контакты распложенные друг против друга одних из противоположных сторон подложки имеют одинаковую полярность, а два других контакта, расположенные на других противоположных сторонах друг против друга, имеют различные полярности, причем оставшаяся пара контактов соединена между собой дополнительной нейтральной шиной, причем каждая из четырех боковых сторон подложки, расположенных по периметру вокруг источника тока, может иметь фиксаторы для присоединения последующих модулей, фиксаторы могут быть выполнены в виде магнитов, а подложка в виде печатной платы, обеспечивается снижение трудоемкости при создании блока солнечной батареи, расширение диапазона тока и напряжения подаваемых на подключаемые источники потребления и сохранение работоспособности каждого солнечного элемента на весь срок его службы.

На фиг. 1 изображен базовый модуль, состоящий из одного или нескольких солнечных элементов (батарея); на фиг. 2 показано параллельное соединение базовых модулей; на фиг. 3 - последовательное соединение модулей; на фиг. 4 - последовательное и параллельное соединение модулей.

Соединение модулей между собой и подключение потребителей производится следующим образом.

При использовании одного модуля 1 (фиг. 1) потребители могут быть подключены к двум парам свободных контактов 5(-) и 6(+), то есть будет присоединено от одного до двух потребителей. Для увеличения числа потребителей до трех необходимо установить перемычку 9 между дополнительной шиной 8 и расположенным рядом контактом 7(-), что позволит образовать дополнительное подключение потребителя на противоположной стороне подложки (печатной платы) 10 между контактом 6(+) и свободным контактом дополнительной шины 8, ставшим за счет наличия перемычки 9 минусовым. Если перемычку 9 установить так, чтобы соединить расположенные на противоположной стороне контакт 6(+) и свободный контакт дополнительной шины 8, то уже на противоположной стороне можно подключить потребителя к контакту 7(-) и свободному контакту дополнительной шины 8, который стал плюсовым.

При параллельном соединении модулей 1 (фиг. 2) происходит увеличение силы тока. При этом виде соединения модули 1 соединяются между собой однополярными контактами 4 с 4 и 5 с 5. Количество подключаемых модулей ограничивается сечением коммутирующих шин. Так же остается возможность использования перемычки 9 между контактами 6(+) или 7(-) и соответствующим контактом дополнительной шины 8.

Последовательное соединение модулей 1 (фиг. 3) позволяет увеличить выходное напряжение на потребителе. Для образования последовательного соединения модулей 1 между собой производят замыкание контакта 7(-) и дополнительной шины 8, контакт которой становится минусовым на одном из модулей 1 и соединяют между собой контакт 6(+), расположенный на противоположной стороне подложки 10 от перемычки 9, с контактом 7(-) второго присоединяемого модуля 1, а свободные контакты дополнительных шин 9 этих двух модулей 1 так же соединяют между собой. На выходе второго присоединенного модуля 1 будут контакты 6(+) и минусовой контакт дополнительной шины 8, к которым аналогично можно присоединить следующий модуль 1. Количество подключенных таким образом модулей 1 определяется величиной напряжения между контактом 6(+) и минусовым контактом дополнительной шины 8 необходимой для потребителя на конечном модуле 1. К контактам 4 и 5 каждого модуля 1 этой цепи имеется возможность подключения своих потребителей для использования напряжения и тока одного отдельно взятого модуля 1.

При последовательно-параллельном соединении модулей 1 (фиг. 4) происходит максимальное увеличение силы тока и напряжения на потребителе, который подключается к свободным контактам 6(+) и минус дополнительной шины 8 последних модулей 1 в цепи соединенных между собой модулей 1. Если подключать потребителя или потребителей к другим свободным контактам 4 и 5 на соответствующих модулях 1, используя определенную численную комбинацию модулей 1 в цепи их последовательно-параллельного соединения, можно получать различные напряжения и токи, подаваемые потребителям.

На графическом материале контакты 4, 5, 6, 7 и дополнительной шины 8 условно показаны как выводы в виде линий. В реальном исполнении они выполняются плоскими, могут иметь внешнюю криволинейную поверхность или любую другую. Главное чтобы при соприкосновении контактов двух соединяемых между собой модулей 1 контакты 4, 5, 6, 7 и дополнительной шины 8 соприкасались между собой по поверхности, обеспечивающей надежный контакт между соответствующими контактами. Криволинейная поверхность контактов 4, 5, 6, 7 позволяет располагать модули 1 при их соединении между собой под углом друг относительно друга с сохранением заданной поверхности контакта.

Изобретение относится к области электронной техники, а именно к полупроводниковым фотопреобразователям. Базовый модуль солнечной батареи включает прямоугольную подложку и расположенный на ней источник электроэнергии в виде одного или нескольких солнечных элементов с разнополярными выводами. Каждая из четырех боковых сторон подложки, расположенная по периметру вокруг источника электроэнергии, снабжена парой контактов. Разнополярные выводы присоединены к контактам таким образом, что контакты, расположенные друг против друга на одних из противоположных сторон подложки, имеют одинаковую полярность. Два других контакта, расположенные на других противоположных сторонах друг против друга, имеют различные полярности, причем оставшаяся пара контактов соединена между собой дополнительной нейтральной шиной. Каждая из четырех боковых сторон подложки, расположенных по периметру вокруг источника тока, может иметь фиксаторы для присоединения последующих модулей. Фиксаторы могут быть выполнены в виде магнитов, а подложка в виде печатной платы. Изобретение обеспечивает возможность снижения трудоемкости при создании блока солнечной батареи, расширения диапазона тока и напряжения, подаваемого на подключаемые источники потребления, и сохранить работоспособность каждого солнечного элемента на весь срок его службы. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Базовый модуль солнечной батареи, включающий прямоугольную подложку и расположенный на ней источник электроэнергии в виде одного или нескольких солнечных элементов с разнополярными выводами, отличающийся тем, что каждая из четырех боковых сторон подложки, расположенная по периметру вокруг источника электроэнергии, снабжена парой контактов, при этом разнополярные выводы присоединены к контактам таким образом, что контакты, расположенные друг против друга на одних из противоположных сторон подложки, имеют одинаковую полярность, а два других контакта, расположенные на других противоположных сторонах друг против друга, имеют различные полярности, причем оставшаяся пара контактов соединена между собой дополнительной нейтральной шиной.

2. Базовый модуль по п. 1, отличающийся тем, что каждая из четырех боковых сторон подложки, расположенных по периметру вокруг источника тока, имеет фиксаторы для присоединения последующих модулей.

3. Базовый модуль по п. 2, отличающийся тем, что фиксаторы выполнены в виде магнитов.

4. Базовый модуль по любому из пп. 1, 2 и 3, отличающийся тем, что подложка выполнена в виде печатной платы.