Патент на изобретение №2297076

(54) СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для генерирования электрической энергии путем прямого преобразования светового излучения, и предназначено в основном для использования в конструкциях солнечных батарей. Технический результат изобретения: увеличение удельной мощности солнечной батареи; снижение массы солнечной батареи и снижение трудоемкости сборочных операций солнечной батареи. Сущность: солнечная батарея содержит каркас с равномерно расположенными ячейками и натянутым сетеполотном в виде ортогонально расположенных струн и пришитых к ним модулей. Модули состоят из скоммутированных между собой токопроводящими шинами в электрическую цепь солнечных элементов, которые, в свою очередь, объединены в блок-элементы. Солнечных элементов в блок-элементе может быть два или более и они защищены одной общей прозрачной пластиной, наклеенной на их тыльную и лицевую стороны соответственно. Солнечные элементы в модуле конструктивно объединены перфорированной пленочной подложкой, вклеенной между тыльными пластинами и солнечными элементами, и закреплены на каркасе путем пришивки в местах пересечения их и ортогонально расположенных струн, при этом струны на каркасе расположены с шагом, кратным геометрическим размерам блок-элементов. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для генерирования электрической энергии путем прямого преобразования светового излучения, и предназначено в основном для использования в конструкциях солнечных батарей.

Известна солнечная батарея (патент РФ на изобретение №2156522 от 29.03.1999 г.). содержащая раму и сетеполотно для крепления солнечных элементов, составляющих модули. В составе модулей на каждый солнечный элемент (фотопреобразователь) с лицевой и тыльной стороны наклеиваются по одной стеклянной защитной пластине; каждый солнечный элемент имеет угловые срезы для обеспечения места под крепление к сетеполотну.

Признаки вышеуказанного патента, общие с предлагаемой конструкцией солнечной батареи, следующие:

– панели;

– упруго натянутое сетеполотно, закрепленное на раме;

– крепление солнечных элементов и модулей осуществляется с помощью ниток.

Недостатками данной батареии является:

– значительная масса сетеполотна;

– потеря полезной площади за счет большого числа угловых срезов и больших зазоров между смежными солнечными элементами и, как следствие, недобор мощности;

– высокая трудоемкость монтажа из-за большого числа точек крепления.

Наиболее близкой, принятой за прототип, является солнечная батарея (патент РФ на изобретение №2220477 от 27.12.2003 г.), выполненная в виде трубчатой рамы с сетеполотном в виде струн, натянутых в ортогональных направлениях с шагом, равным шагу расположения солнечных элементов. На каждый солнечный элемент наклеены одна лицевая и одна тыльная защитные пластины. Каждый солнечный элемент имеет четыре угловых среза для мест под крепление модуля к сетеполотну.

Признаки прототипа, общие с предлагаемой конструкцией солнечной батареи, следующие:

– рама с упруго натянутым сетеполотном, выполненным из струн, пересекающихся в ортогональных направлениях, и пришитых к ним модулей, состоящих из скоммутированных между собой токопроводящими шинами в электрическую цепь солнечных элементов, защищенных прозрачными пластинами, наклеенными на солнечные элементы с лицевой и тыльной сторон, и конструктивно объединенных перфорированной пленочной подложкой, вклеенной между тыльными пластинами и солнечными элементами;

– подложка с наклеенными на нее солнечными элементами закреплена на струнах в местах их пересечения.

Технический результат, достигаемый в предлагаемой солнечной батарее, следующий:

– увеличение удельной мощности солнечной батареи;

– снижение массы солнечной батареи;

– снижение трудоемкости сборочных операций при изготовлении солнечной батареи.

Достигается вышеупомянутый технический результат тем, что в солнечной батарее, содержащей каркас с равномерно расположенными ячейками и натянутым сетеполотном в виде ортогонально расположенных струн и пришитых к ним модулей, состоящих из скоммутированных между собой токопроводящими шинами в электрическую цепь солнечных элементов, защищенных прозрачными пластинами, наклеенными на солнечные элементы с лицевой и тыльной сторон, и конструктивно объединенных перфорированной пленочной подложкой, вклеенной между тыльными пластинами и солнечными элементами, которые при этом закреплены на каркасе путем пришивки подложки в местах ортогонально расположенных струн сетеполотна, модули представлены в виде блок-элементов, каждый из которых состоит из двух или более скоммутированных солнечных элементов, защищенных одной общей прозрачной пластиной, наклеенной на лицевую сторону солнечных элементов и одной общей пластиной, наклеенной на тыльную сторону солнечных элементов, струны на каркасе расположены с шагом, кратным геометричеким размерам блок-элементов.

Объединение солнечных элементов в блок-элементы позволяет:

– уменьшить количество угловых срезов солнечных элементов до двух и менее;

– увеличить шаг расстановки струн на каркасе, уменьшив их массу и массу элементов крепления к ним модулей;

– уменьшить зазоры между солнечными элементами внутри блок-элементов до минимальных.

Отличительные признаки предлагаемой солнечной батареи, обуславливающие ее соответствие критерию »новизна» следующие:

– солнечные элементы каждого модуля объединены в блок-элементы;

– каждый блок-элемент состоит из двух или более скоммутированных солнечных элементов, защищенных одной общей прозрачной пластиной, наклеенной на лицевую сторону солнечных элементов и одной общей пластиной, наклеенной на тыльную сторону солнечных элементов;

– струны на каркасе расположены с шагом, кратным геометрическим размерам блок-элементов.

Для доказательства соответствия предлагаемой солнечной батареи критерию «изобретательский уровень» была проанализирована вся совокупность признаков и отдельно отличительные признаки. Установлено, что применение вышеуказанных отличительных признаков, дающих в совокупности с известными признаками вышеуказанный технический результат, в литературных источниках не обнаружено. Таким образом, по мнению авторов, предлагаемая солнечная батарея соответствует критерию «изобретательский уровень».

Предлагаемая солнечная батарея состоит из каркаса 1 с равномерно расположенными ячейками 2 и натянутым сетеполотном 3, состоящим из струн 4, пересекающихся в ортогональных направлениях.

В каждую ячейку 2 установлены модули 5, состоящие из блок-элементов 6, в которых солнечные элементы 7 соединены между собой последовательно с помощью коммутационных шин 8 и подложки 9. В каждом блок-элементе 6 с лицевой и тыльной стороны приклеено по одной общей прозрачной пластине 10 и 11 соответственно. Блок-элементы 6 соединены последовательно с помощью коммутационных шин 12. Блок-элементы 6 имеют по четыре угловых среза 13 для образования свободных зон, предназначенных для крепления к струнам 4, в которых размещены специальные неметаллические пуговицы 14, имеющие отверстия, через которые осуществляется пришивка модулей 5 к струнам 4 в местах их пересечения. Пришивка осуществляется нитью.

Пример конкретного выполнения предлагаемой солнечной батареи.

Для космического аппарата связи была изготовлена солнечная батарея, которая включает восемь панелей. Каркас 1 каждой панели выполнен из углепластиковых труб, а панель разделена на шестнадцать ячеек 2. Габаритные размеры панели составляют 1600×3200 мм, наружный диаметр внешних труб панели каркаса 1 равен 25 мм, а внутренних, образующих ячейки 2 – 22 мм. На каркасе 1 установлено сетеполотно 3, состоящее из струн 4, пересекающихся в ортогональных направлениях. В каждую ячейку 2 панели установлены модули 5, состоящие из шестидесяти шести блок-элементов 6, по два солнечных элемента 7 в каждый блок-элемент 6. Солнечные элементы 7 последовательно соединены между собой с помощью коммутационных серебрянных шин 12 и подложки 9. Шаг струн 4 равен габаритным размерам блок-элемента 6. В каждом блок-элементе 6 с лицевой и тыльной сторон приклеено по одной общей стеклянной пластине 10 и 11 соответственно. В качестве подложки 9 используется перфорированная полиимидная пленка толщиной 120 мкм, которая вклеивается между солнечными элементами 7 и тыльными пластинами. Зазор между солнечными элементами 7 в блок-элементе 6 равен 0,3+0,1 мм, что в 3,3 раза меньше, чем между соседними блок-элементами 6. Блок-элементы 6 выполнены прямоугольной формы, имеют четыре угловых среза 13, по два на каждом солнечном элементе 7, для образования свободных зон для крепления к струнам 4, в которых размещены специальные неметаллические пуговицы 14, имеющие отверстия, через которые осуществляется пришивка (привязка) модулей 5 к струнам 4 в местах их пересечения. Пришивка (привязка) осуществляется нитью.

Формула изобретения

Солнечная батарея, содержащая каркас с равномерно расположенными ячейками и натянутым сетеполотном в виде ортогонально расположенных струн и пришитых к ним модулей, состоящих из скоммутированных между собой токопроводящими шинами в электрическую цепь солнечных элементов, защищенных прозрачными пластинами, наклеенными на солнечные элементы с лицевой и тыльной сторон, и конструктивно объединенных перфорированной пленочной подложкой, вклеенной между тыльными пластинами и солнечными элементами, закрепленных на каркасе путем пришивки подложки в местах пересечения ортогонально расположенных струн, отличающаяся тем, что солнечные элементы каждого модуля объединены в блок-элементы, каждый из которых состоит из двух или более скоммутированных солнечных элементов, защищенных одной общей прозрачной пластиной, наклеенной на лицевую сторону солнечных элементов, и одной общей прозрачной пластиной, наклеенной на тыльную сторону солнечных элементов, при этом струны на каркасе расположены с шагом, кратным геометрическим размерам блок-элементов.

РИСУНКИ