СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ Советский патент 1995 года по МПК H01L31/05 

Изобретение относится к устройствам предназначенным для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую с помощью полупроводниковых фотопреобразователей.

В известных конструкциях солнечных батарей модули фотопреобразователей устанавливаются на несущую поверхность, выполняемую из тонких металлических листов, сотовых панелей или пленок, которые частично или полностью непрозрачны для излучения Солнца, что снижает мощность солнечных батарей.

Известна также солнечная батарея, содержащая каркас, несущую поверхность из электроизолирующего материала и модули фотопреобразователей, скоммутированные с помощью шин.

В таких солнечных батареях несущая поверхность из электроизолирующего материала представляет собой натянутую на каркас сетку, а крепление фотопреобразователей и их модулей осуществляется, например, при помощи ниток.

Достоинством солнечных батарей с несущей поверхностью в виде сетки является то, что они обладают высокими удельными весовыми характеристиками, обеспечивают легкость замены фотопреобразователей, но недостатком их является затенение тыльной поверхности фотопреобразователей нитями сетки, которое в зависимости от частоты переплетения составляет от 20-80%
Это приводит к повышению равновесной температуры фотопреобразователей, так как непосредственному излучению тепла мешает материал сетки.

Кроме того, в случае использования фотопреобразователей с двухсторонней рабочей поверхностью материал сетки препятствует освещению тыльной поверхности фотопреобразователей отраженным, например от Земли, излучением Солнца и преобразованию этого отраженного излучения в дополнительную электрическую энергию.

Указанные недостатки уменьшают мощность солнечной батареи.

Целью изобретения является увеличение мощности солнечной батареи.

Цель достигается тем, что несущая поверхность образована отдельными струнами, установленными на каркасе параллельно друг другу и расположенными над коммутационными шинами.

На чертеже изображен общий вид солнечной батареи.

Солнечная батарея содержит модули фотопреобразователей 1, например, с лицевой и тыльной фоточувствительными поверхностями. Фотопреобразователи в модуле скоммутированы с помощью шин 2.

К коммутационным шинам присоединены проволочные шины 3 с ответвлениями в виде скоб-петель 4, располагающие под прямым углом к поверхности фотопреобразователей.

Струны 5, изготовленные из электроизоляционного материала (стекловолокна), натянуты с усилием 0,3 кгс, а концы струн закреплены в стенках каркаса 6.

Перегородки 7 выполняются также из электроизоляционного материала, например стеклопластика, и предохраняют модули фотопреобразователей от электрического замыкания между собой, а также ограничивают изгиб и перемещение струн.

При установке модулей 1 на несущую поверхность скобы петли 4 загибаются на струны 5, плотно прижимая фотопреобразователи и в целом модуль к струнам.

Предлагаемая конструкция позволяет наиболее эффективно использовать фотопреобразователи с лицевой и тыльной фоточувствительными поверхностями, за счет чего дополнительно преобразовывать в электрическую энергию отраженный, например от Земли, поток солнечного излучения. Кроме этого улучшается теплоизлучение тыльной поверхности фотопреобразователей.

Солнечная батарея с лицевой и тыльной фоточувствительными поверхностями и несущей поверхностью в виде струн может эффективно работать на искусственных спутниках Земли (ИЗС), обращающихся на орбитах высотой до 5000 км, причем наиболее эффективно на низких орбитах до ≈ 500 км.

Так, например, если солнечная батарея ориентируется в положении, перпендикулярном местной вертикали в каждый момент времени движения ИЗС, то средний отраженный от Земли поток солнечного излучения при высоте орбиты 200 км и максимальной тени на витке составит ≈ 33% а при высоте орбиты 1600 км ≈ 20%
Учитывая, что фоточувствительная тыльная поверхность фотопреобразователей может генерировать до 70% энергии, получаемой с лицевой поверхности, на орбитах с высотой ≈ 200 км можно дополнительно получить ≈ 23% электрической энергии.

СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ, содержащая каркас, несущую поверхность из электроизолирующего материала и модули фотопреобразователей, скоммутированные с помощью шин, отличающаяся тем, что, с целью увеличения ее мощности, несущая поверхность образована отдельными струнами, установленными на каркасе параллельно друг другу и расположенными над коммутационными шинами.