[发明专利]一种临近空间飞行器用柔性薄膜太阳电池组件及制备方法

说明书

本发明公开了一种临近空间飞行器用柔性薄膜太阳电池组件及制备方法，属于物理电源技术领域，所述临近空间飞行器用柔性薄膜太阳电池组件包括太阳电池；其特征在于，所述柔性薄膜太阳电池组件包括由上到下依次层叠设置的高透光率含氟聚合物薄膜、聚烯烃胶膜、太阳电池电路、聚烯烃胶膜和轻质聚合物薄膜。通过采用上述技术方案，采用这种能源转换效率高、面密度低、耐弯曲扭转度高、耐候性强的太阳电池组件作为临近空间超长航时飞行器的发电模块，可有效降低能源系统重量，提升此类飞行器的实用性。

技术领域

本发明属于物理电源技术领域，具体涉及一种临近空间飞行器用柔性薄膜太阳电池组件及制备方法。

背景技术

众所周知，临近空间超长航时飞行器主要以太阳能作为主要能量来源，主要类型包括太阳能无人机、太阳能飞艇和浮空器等。由于此类飞行器的任务多为超长航时驻空，但受目前电推进装置的推力功率比指标限制，承担发电功能的太阳电池组件需满足极高的能源转换效率要求。

此外，为增加飞行器的有效载荷，一般需要太阳电池组件具备极佳的柔性和抗拉强度，以作为飞行器的蒙皮使用来降低飞行器的总重量。但是，目前广泛应用于临近空间飞行器的太阳电池组件很难满足要求：一种是基于晶硅刚性电池的半柔性太阳电池组件，此类太阳电池组件能源转换效率较低，面密度高，虽能满足飞行器蒙皮要求，但无法实现超长航时驻空的发电需求；一种是基于柔性薄膜电池(如铜铟镓硒、非晶硅、薄膜砷化镓等)的全柔性太阳电池组件，耐弯曲能力强，面密度低，是目前临近空间飞行器太阳电池组件的首选，但目前的全柔性太阳电池组件的耐候性较差，仍无法保证在低纬度潮湿环境下长时间贮存，大幅降低此类飞行器的实际应用性。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种临近空间飞行器用柔性薄膜太阳电池组件及制备方法，可铺装于临近空间超长航时飞行器上的能源转换效率高、面密度低、耐弯曲扭转度高、耐候性强的全柔性薄膜太阳电池组件。

本发明的第一目的是提供一种临近空间飞行器用柔性薄膜太阳电池组件，包括太阳电池（5）；所述柔性薄膜太阳电池组件包括由上到下依次层叠设置的高透光率含氟聚合物薄膜（1）、聚烯烃胶膜（2）、太阳电池电路（3）、聚烯烃胶膜（2）和轻质聚合物薄膜（4）。

优选地，所述太阳电池为高效率多结柔性薄膜砷化镓太阳电池。

优选地，所述太阳电池的厚度为20-50微米。

优选地，所述高透光率含氟聚合物薄膜（1）位于太阳电池组的上表面，为10-30微米厚的ETFE薄膜，所述轻质聚合物薄膜（4）位于太阳电池组的下表面，为10-30微米厚的聚酰亚胺薄膜。

优选地，太阳电池通过含银导电胶进行叠瓦串联。

优选地，所述柔性薄膜太阳电池组件通过镀锡铜芯焊带和镀银铜芯编织扁软线进行并联汇流和引出。

优选地，所述聚烯烃胶膜（2）为25微米厚的POE胶膜。

本发明的第二目的是提供一种制备上述临近空间飞行器用柔性薄膜太阳电池组件的方法，包括如下步骤：

太阳电池绝缘处理：在太阳电池的上表面主栅外边缘和电池下表面粘贴绝缘胶带和连接胶带；

电池串联：在太阳电池正面主栅上涂覆含银导电胶，按照相邻太阳电池的主栅与背面电极粘接在一起的原则依次串联电池，形成太阳电池串；

组件拼接：待含银导电胶在120℃、5kPa环境下凝固30分钟后，将太阳电池串按照串间距1mm固定拼接；通过引出银箔和镀锡铜芯焊带将各个太阳电池串连接在一起；然后用镀银铜芯编织扁软线与镀锡铜芯焊带焊接固定引出，形成太阳电池电路；

叠层：由下到上依次叠放含氟聚合物薄膜、聚烯烃胶膜、太阳电池电路、聚烯烃胶膜和轻质聚合物薄膜；