一种嵌入式模块化空间太阳电池阵及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种嵌入式模块化空间太阳电池阵及其制作方法，所述的太阳电池阵包括若干正六边形的太阳电池单片、若干正六边形的基板和蜂窝式铰链支架；所述的太阳电池单片包括正六边形的单片本体、集成式旁路二极管和互联片；所述的基板包括正六边形的基板本体、若干绝缘带和若干基板导电带；所述的铰链支架能够伸展和压缩，构成蜂窝式结构；将所述的太阳电池单片贴附在所述的基板中心，组成太阳电池模块；将所述的太阳电池模块嵌入所述的支架单体后，形成若干串联回路。本发明专利技术的空间太阳电池阵提高了制作容错性及标准化程度；支架、电池模块单元可分开发射，实现太阳电池阵在轨组装；在轨运行期间，可以对发生损坏的模块单元进行替换。

【技术实现步骤摘要】
一种嵌入式模块化空间太阳电池阵及其制作方法
本专利技术属于光伏电池领域，具体涉及一种嵌入式模块化空间太阳电池阵及其制作方法。
技术介绍
空间太阳电池阵作为航天器主电源，其功能是在光照期将光能转换为电能为航天器供电，同时还可以为储能电源充电。按照基本构型可分为4大类，即：体装式、刚性平板式、半刚性和柔性太阳电池阵。刚性平板式结构简单可靠，刚度较大，对空间粒子有一定的屏蔽效应，应用最为普遍。传统的空间太阳电池阵设计是以航天器总体技术指标为依据，每一个电池阵都是定制产品，制作出来以后难于对其输出特性进行修改和调整。在太阳电池阵生产、组装、调试过程中，如果其中部分电池单片发生损坏，将难于进行修复，直接影响电池阵整体性能输出，甚至使整个电池阵报废。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决传统空间太阳电池阵不具备模块化结构，设计制作过程中灵活性及标准化程度低，且部分电池单片发生损坏后难于更换，不具备在轨维护功能的问题。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种嵌入式模块化空间太阳电池阵，包括若干正六边形的太阳电池单片、若干正六边形的基板和蜂窝式铰链支架；所述的太阳电池单片包括正六边形的单片本体、集成式旁路二极管和互联片；所述的集成式旁路二极管设于所述的单片本体上；所述的互联片包括与旁路二极管相连的旁路二极管互联片、与正极相连的正极互联片和与负极相连的负极互联片；所述的基板包括正六边形的基板本体、若干绝缘带和若干基板导电带，所述的基板本体的尺寸大于所述的单片本体，所述的绝缘带和基板导电带贴附在所述的基板本体的侧面；所述的铰链支架能够伸展和压缩，其由若干个正六边形的支架单体组成，所述的支架单体相互连接，构成蜂窝式结构；将所述的太阳电池单片贴附在所述的基板中心，所述的互联片能够连接在所述的基板导电带上，组成太阳电池模块；将所述的太阳电池模块嵌入所述的支架单体后，形成若干串联回路；所述的支架单体与所述的基板导电带相对应的位置为支架导电带；同一串联回路中，单个太阳电池模块的正极互联片，通过基板导电带和支架导电带，与相邻的单个太阳电池模块的负极互联片相连，使该串联回路导通；同一串联回路中，单个太阳电池的旁路二极管互联片，通过基板导电带和支架导电带，与相邻的单个太阳电池模块的正极互联片或负极互联片相连，以保护电路；属于不同串联回路中的两个相邻的太阳电池模块之间，通过所述的绝缘带电气隔离。优选地，所述的支架单体除支架导电带之外的部分采用绝缘材料。优选地，所述的支架单体内侧设有凸块，所述的凸块与所述的太阳电池模块侧面不贴附绝缘带和基板导电带的位置对应设置，使所述的太阳电池模块嵌入所述的铰链支架后，能够卡紧。优选地，相邻的两个所述的支架单体的连接顶点处设有转轴，所述的支架单体的边框为合页，所述的合页能够以转轴为中心转动，实现铰链支架的伸展和压缩。优选地，所述的互联片为银互联片。优选地，所述的基板导电带和支架导电带为铜导电带。优选地，所述基板的外表面贴有绝缘薄膜，所述的基板导电带和绝缘带贴附在所述的绝缘薄膜外。优选地，所述的基板为铝蜂窝碳纤维板。优选地，所述的基板的边缘填充发泡胶。本专利技术还提供了一种制作述的嵌入式模块化空间太阳电池阵的方法，包括：步骤1，采用MOCVD工艺在Ge衬底晶圆片外延电池结构生长，制备前电极金属栅线和金属背电极，沉积减反射膜，得到太阳电池裸片；步骤2，将步骤1得到的太阳电池裸片切割为正六边形单片，并腐蚀其边缘，在其顶边上制作集成式旁路二极管，焊接互联片，将抗辐照玻璃盖片粘贴固化，得到太阳电池单片；步骤3，将铝蜂窝碳纤维板切割为正六边形，其尺寸大于步骤2制得的太阳电池单片，先在其切割边缘填充发泡胶，其表面粘贴聚酰亚胺绝缘薄膜，再在其侧面粘贴聚酯绝缘带和基板导电带，得到基板；步骤4，将步骤2制得的太阳电池单片粘贴至步骤3制得的基板上，将所述的互联片焊接至所述的基板导电带上，得到太阳电池单元模块；步骤5，制作支架单体，将支架单体通过转轴相互连接，组成蜂窝式铰链支架；步骤6，将步骤4制得的太阳电池单元模块安装至步骤5制得的铰链支架内，组成所述的太阳电池阵。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的一种嵌入式模块化空间太阳电池阵制作方法，电池单片采用正六边形设计，提高了晶圆材料的利用率；太阳电池单片与基板结合组成模块化单元，提高了制作容错性及标准化程度；根据输出电性能指标对支架尺寸及嵌入单元数量进行调整，提高了电池阵设计的灵活性；太阳电池单元模块嵌入式组装方式，降低了太阳电池阵组装难度；蜂窝式铰链支架具有伸缩功能，支架、电池模块单元可分开发射，实现太阳电池阵在轨组装；在轨运行期间，可以对发生损坏的模块单元进行替换，提高了太阳电池阵在轨维护能力。附图说明图1为本专利技术的太阳电池单片结构示意图。图2为本专利技术的铝蜂窝碳纤维基板结构示意图。图3为本专利技术的太阳电池单元模块结构示意图。图4为本专利技术的蜂窝式铰链支架结构示意图。图5为本专利技术的蜂窝式铰链支架局部结构示意图。图6为本专利技术的太阳电池阵结构示意图。图中，1-太阳电池单片，11-集成式旁路二极管，12-互联片，121-旁路二极管互联片，122-正极互联片，123-负极互联片，2-基板，21-基板导电带，22-绝缘带，23-绝缘薄膜，3-太阳电池单元模块，4-铰链支架，41-支架单体，42-支架导电带，43-凸块，44-转轴，45-合页。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。现有的空间太阳电池都是将电池单片贴附在基板上。由于电池单片在基板上是不可拆卸的，当单个太阳电池单片发生损坏时，无法对单个太阳电池单片进行拆卸替换，只能整体替换该基板。由于替换基板的成本较高，因此，往往会等到损坏的太阳电池单片的数量达到一定程度，严重影响空间太阳电池阵功能时，才会对基板进行更换。由此带来的弊端是，太阳电池阵的性能会逐渐降低。随着空间应用技术的发展，为延长航天器使用寿命，提高有效载荷利用率，“可在轨维护”能力被提出并重视起来。为此需要对太阳电池阵进行模块化设计，提高电池阵在设计制作过程中的灵活性及标准化程度，同时在轨运行期间，可对太阳电池阵中损坏的电池单元进行更换，维持太阳电池阵长期处于良好运行状态。本专利技术提供了一种嵌入式模块化空间电池阵，包括正六边形的太阳电池单片、正六边形的基板和蜂窝式铰链支架。如图1所示，太阳电池单片1包括一个集成式旁路二极管11和六个互联片12；所述的集成式旁路二极管11设于所述的太阳电池单片1的顶边；所述的互联片12中，一个为旁路二极管互联片121，与所述的集成式旁路二极管11相连；三个为正极互联片122，与正极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种嵌入式模块化空间太阳电池阵，其特征在于，包括若干正六边形的太阳电池单片、若干正六边形的基板和蜂窝式铰链支架；/n所述的太阳电池单片包括正六边形的单片本体、集成式旁路二极管和互联片；所述的集成式旁路二极管设于所述的单片本体上；所述的互联片包括与旁路二极管相连的旁路二极管互联片、与正极相连的正极互联片和与负极相连的负极互联片；/n所述的基板包括正六边形的基板本体、若干绝缘带和若干基板导电带，所述的基板本体的尺寸大于所述的单片本体，所述的绝缘带和基板导电带贴附在所述的基板本体的侧面；/n所述的铰链支架能够伸展和压缩，其由若干个正六边形的支架单体组成，所述的支架单体相互连接，构成蜂窝式结构；/n将所述的太阳电池单片贴附在所述的基板中心，所述的互联片能够连接在所述的基板导电带上，组成太阳电池模块；将所述的太阳电池模块嵌入所述的支架单体后，形成若干串联回路；所述的支架单体与所述的基板导电带相对应的位置为支架导电带；/n同一串联回路中，单个太阳电池模块的正极互联片，通过基板导电带和支架导电带，与相邻的单个太阳电池模块的负极互联片相连，使该串联回路导通；/n同一串联回路中，单个太阳电池的旁路二极管互联片，通过基板导电带和支架导电带，与相邻的单个太阳电池模块的正极互联片或负极互联片相连，以保护电路；/n属于不同串联回路中的两个相邻的太阳电池模块之间，通过所述的绝缘带电气隔离。/n...

【技术特征摘要】
1.一种嵌入式模块化空间太阳电池阵，其特征在于，包括若干正六边形的太阳电池单片、若干正六边形的基板和蜂窝式铰链支架；
所述的太阳电池单片包括正六边形的单片本体、集成式旁路二极管和互联片；所述的集成式旁路二极管设于所述的单片本体上；所述的互联片包括与旁路二极管相连的旁路二极管互联片、与正极相连的正极互联片和与负极相连的负极互联片；
所述的基板包括正六边形的基板本体、若干绝缘带和若干基板导电带，所述的基板本体的尺寸大于所述的单片本体，所述的绝缘带和基板导电带贴附在所述的基板本体的侧面；
所述的铰链支架能够伸展和压缩，其由若干个正六边形的支架单体组成，所述的支架单体相互连接，构成蜂窝式结构；
将所述的太阳电池单片贴附在所述的基板中心，所述的互联片能够连接在所述的基板导电带上，组成太阳电池模块；将所述的太阳电池模块嵌入所述的支架单体后，形成若干串联回路；所述的支架单体与所述的基板导电带相对应的位置为支架导电带；
同一串联回路中，单个太阳电池模块的正极互联片，通过基板导电带和支架导电带，与相邻的单个太阳电池模块的负极互联片相连，使该串联回路导通；
同一串联回路中，单个太阳电池的旁路二极管互联片，通过基板导电带和支架导电带，与相邻的单个太阳电池模块的正极互联片或负极互联片相连，以保护电路；
属于不同串联回路中的两个相邻的太阳电池模块之间，通过所述的绝缘带电气隔离。


2.如权利要求1所述的空间太阳电池阵，其特征在于，所述的支架单体除支架导电带之外的部分采用绝缘材料。


3.如权利要求1所述的空间太阳电池阵，其特征在于，所述的支架单体内侧设有凸块，所述的凸块与所述的太阳电池模块侧面不贴附绝缘带和基板导电带的位置对应设置，使所述的太阳电池模块嵌入所述的铰链支架后，能够卡紧。


4.如权利要求1所述的空间太阳...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐道远，徐建明，马宁华，蒋帅，吴敏，刘文辉，
申请(专利权)人：上海空间电源研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31