[发明专利]柔性太阳能发电机、包括该太阳能发电机的航天器和卫星

说明书

本发明涉及一种柔性太阳能发电机、包括该太阳能发电机的航天器和卫星。太阳能发电机包括柔性支撑部、太阳能电池阵列、电传输导体、阻断二极管，太阳能电池沿着不同的横向串形成，设置于相同串的太阳能电池串联电连接，每一串包括两个相对的端部，分别具有正极性和负极性。每一太阳能电池串的正极性端通过专用于所述串的电传输导体单独地连接到各自的阻断二极管，专用于不同串的电传输导体彼此之间相互独立，阻断二极管被设置在太阳能发电机的近端、在太阳能电池阵列的外部。

技术领域

本发明涉及一种柔性太阳能发电机，其针对来自天体的撞击对包括至少一个该太阳能发电机的航天器和卫星提供电气保护。其应用于任何包括柔性支撑部的太阳能发电机，更特别的是，应用到太阳能发电机被安装在轨道运行的卫星或者航天器的空间应用领域。

背景技术

安装在航天器(例如卫星)上的太阳能发电机，一般包括互相电连接并且电连接到卫星上的太阳能电池阵列，该太阳能电池覆盖支撑板的表面，适宜于将太阳能转换为电能，电能传输到卫星的电气设备元件上。太阳能电池能被形成在大量的刚性太阳能板上或者形成在柔性支撑部(例如，柔性膜)上，柔性支撑部的厚度远远薄于刚性太阳能板的厚度。实际上，柔性太阳能发电机通常包括柔性支撑部，柔性支撑部包括安装了太阳能电池的前面，电导体和至少一层绝缘材料(例如聚酰亚胺)形成在其上的后面，其中每一个太阳能电池具有玻璃保护窗(覆盖玻璃)，至少一层绝缘材料设置于太阳能电池和电导体之间。

正如图1的电路图所示的那样，形成在柔性支撑部10上并且设置在太阳能发电机的同一串上的太阳能电池通常串联电连接，每一串11包括分别具有正极性和负极性的两个端部12、13。数个串的分别具有正负极性的端部12、13然后彼此之间电连接以形成几个不同的部分15、16，每个部分包括一组并联电连接的几个串。图1中示出了两个部分，每个部分包括并联连接的三个串，但是，一般来说，每一部分的串的数量和部分的数量更多。然后每一部分15、16通过分别具有正极性和负极性的两个电功率导体15a、15b、16a、16b(也称为电传输导体，专门用于将由部分产生的电功率传输给卫星)连接到卫星20。专门用于部分15、16的电传输导体15a、15b、16a、16b一般形成在太阳能电池下方，在太阳能发电机柔性支撑部10的后面。因为不同的部分沿太阳能发电机的同一纵向彼此并排形成，所以专用于不同部分的电功率导体在连接到卫星20之前从相邻部分的太阳能电池下方路过并且从所有的太阳能发电机10的翼下方经过。例如，在图1中，部分15的电传输导体15a、15b从部分16的太阳能电池下方经过。

问题是，在柔性太阳能发电机的情况下，安装在柔性支撑部前面的太阳能电池和安装在柔性支撑部后面的电功率导体之间分离的距离是非常小的，也就是说小于毫米。这样小的距离使得太阳能发电机对于来自天体、特别是来自碎片和来自微小陨石的撞击是非常敏感的。实际上，例如来自碎片或者来自微小陨石的撞击能局部穿透一个或多个太阳能电池以及设置在太阳能电池下方的绝缘材料和电力导体。该撞击产生了等离子体泡，当受撞击的太阳能电池和电导体之间的电压足够大时，例如大于50伏特，该等离子体泡能在所述受撞击的太阳能电池和设置在该太阳能电池下方的电导体之间产生电弧14。如果在撞击点上有效的电流足够高，例如大于1.5安培，该电弧能够自保持，这就会具有在太阳能发电机的部分中产生永久短路的后果并且最后损失部分电功率。