专利名称：用于空间飞行器的易弯曲、可折叠太阳能电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及如权利要求1所述的易弯曲、可折叠太阳能电池。
这种太阳能电池被设计为大而轻的载体结构，它最好由易弯的，手风琴式折叠的薄片衬底构成，并且通过望远镜式的机构大面积地撑开在轨道上。
这些薄片的表面必须以仅约2mm的很小间距相互折叠以获得小的携带空间，太阳能电池的各个大面积模块化的薄片面载体节配备有一个电气的电流线路系统，它适用于以简单并适合于宇航的方式连结各个节。电气的电流线路系统必须完全满足宇航的高要求，例如太阳和地球阴影导致的高的热交换负荷以及整个工作持续期上的最高的可靠性。此外电气连结单元必须如此设计，使得无论何时都没有拉伸应力。为了更换和维修整个太阳能电池节，还应能够多次无损地拆开和再连结。
DE3210312C2公开了一种用于空间飞行器的太阳能电池，它由各个薄片面载体节合成得到。各个节借助于钢琴带方式的绞链相互连结。用于薄片面载体的输出材料是单面或双面敷铜的聚酰亚胺薄片。
太阳能电池的背面具有由照相-蚀刻方法构成的电气电流线路系统。用于传送太阳能电池获得的电流的各个电流线路从外部的薄片面载体节出发从内部经过太阳能电池全部长度如此远的距离引至卫星上的连接插座。下一个薄片面载体节的电流线路在输入到中间后，紧挨着外部薄片面载体节从中间开始延伸，如此等等，因而整个背面得到一个松树式的，向内增加的蚀刻线路密度。全部电流线路开始在太阳能电池模块的阳性或阴性接头上。这些线路通过具有折叠-线路通道的折叠线和经过绞链轴引到具有节-线路通道的节终端。这样的电流线路系统在材料和生产上是费钱的，并且明显增加太阳能电池的重量，从而增加了空间飞行器的发射成本。
本发明的任务在于给出一种廉价的，易变的可折叠的，用于空间飞行器的太阳能电池。
本发明的任务由权利要求1所述的特征完成。本发明的其它方案如其它权利要求所述。
本发明有优点地采用一种特殊的连结太阳能电池的设计，它使得在阵列面内部完全没有电流线路。
除了生产和材料费用的节省之外特殊的优点在于由于在阵列面中没有电流线路，又没有容易引起工作故障的通孔镀敷，所以重量轻。
下面借助
本发明的实施例。附图中，图1是一个阵列的简图，图2是阵列的太阳能电池排序连接原理图，图3是具有内部电流线路系统的一个阵列折板(blanket)，图4是具有外部电流线路系统的一个阵列折板，图5是阵列的一个太阳能电池-小模块，以及图6是相邻折板间铰链-和导线连接设计。
作为例子在图1中示出的阵列1由33块载有太阳能电池的折板2(出于可看性图1中只示其中的4块)，一个内部电流线路系统4，一个外部电流线路系统5，铰链6，焊接为小模块3的太阳能电池单元7，焊接在小模块间的终端触点14，一块基板11和一块压板12组成。
在所示实施例中，折板2由一具有玻璃纤维叠层的聚酰亚胺薄片构成，并且具有3352mm×285mm的大小。每个折板2在其表面配备有太阳能电池单元7，它们中每10个合成为一个小模块3。在每个折板2上，18个小模块3直接相邻地如此排列，太阳能电池单元排序连接的方向平行于折板2的较短尺寸边。在太阳能电池单元的其它连接方案中，折板上的其它排列是必要的。在折板的两个较长边沿上，安装着一个通过整个折板边沿延伸的钢琴形的铰链6的半边，并且半边绞链被如此设计，它与相邻折板的半边绞链对应。
折板2的各个小模块3间的距离除了两个例外之外为1mm。例外是1.5mm宽的间距15，它用于降低具有高电位差的小模块间的火花击穿场强。
电流线路系统同样构成在易弯的折板上，其尺寸对应于载有太阳能电池单元的折板2。与空间飞行器直接邻接、内部安装的内部电流线路系统4在一个长边上与基板11机械连结，在相对的长边上通过绞链6与内部的载有太阳能电池单元的折板机械连结。电流线路系统4和内部的折板的小模块3之间的电气线路连接以通常的方式借助于电流线路系统和小模块的焊接在一起的终端触点完成。位于阵列1中离空间飞行器最远、外部位置上的外部电流线路系统5对应地与外部的载有太阳能电池单元的折板机械和电气连接。电流线路系统5的外部长边与压板12机械连结。
图2示出的原理图是阵列1上太阳能电池单元的电气平行排序连接8的结构和排列的实施例。排序连接8原理上包含一个接一个连结的太阳能电池单元的一个支路a1(b1,…,h1,i1)(在图2中一个支路仅简单地表示成一条线)，一个接一个连结的太阳能电池单元的第二个支路a2(b2,…,h2,i2)，它与第一个支路相比具有相反的太阳能电池极性排列，在外部电流线路系统5上的电导线10，它将两个支路电气上一个接一个地连接起来，以及内部电流线路系统4上的两导线9，它们连接排序连接8到空间飞行器的能量供给系统。
具有一个接一个连结的太阳能电池单元的支路直线地沿着整个载有太阳能电池单元的折板2在阵列1展开的方向上延伸。排序连接8各个支路中太阳能电池单元的极性方向在图2中用支路上的箭头表示，它表示支路中电位增加的方向。在图2中阵列1的安装太阳能电池单元的面简单地没有示出各个折板2，并且用标号F表示。如上所述得到由两个用电导线10一个接一个连接起来的支路构成的排序连接8，它具有U形。
在实施例中阵列1上排列了9个排序连接8，但在图2中为清楚起见只示出了其中的4个排序连接8。实施例的排序连接8的支路a1,…,i2由二个电气上平行连接的具有一个接一个连结的165个太阳能电池单元7的序列组成，因而一个排序连接8包含660个太阳能电池7。太阳能电池单元的其它连接方式是可能的，它依赖于对太阳能电池的功率要求。
图3示出具有折板上的电导线9的内部电流线路系统4。
排序连接8的支路在此说明的实施例中以一个确定的排列安排在阵列1上。此排序是如此选择的只在阵列1的两个位置上出现相邻支路的太阳能电池单元间的最大电位差。图3用标号a1,…,i2示出至图中未示出的支路的电导线9的接口排列。支路以如下顺序排列在阵列1上a1-b1-c1-d1-e2-f2-g2-h2-i2-a2-b2-c2-d2-e1-f1-g1-h1-i1。用此顺序，仅在支路对d1和e2以及支路对d2和e1之间安装太阳能电池单元的面F的“内部”边沿上出现最大电位差。这些支路对的小模块3在折板2上相互间隔为间距15，它有1.5mm宽。
排序的另一特征在于，支路a2,…,i2相互挨着排列，因而由于电位相等，这9个支路的电导线9合成到二个收集线16上馈送给空间飞行器的能量供给系统。然而这不是强制性必需的。
图4示出外部电流线路系统5，除了电导线的结构外其结构相同于内部电流线路系统4。电导线10中的每一个连接支路a1,…,i2的两个，它们一起构成U形排序连接8。为此以下支路对被合成a1和a2,b1和b2,…,h1和h2,i1和i2。对阵列1的支路a1,…,i2的电导线10的排列在图4中用标号示出，而没有示出支路。
图5示出小模块3的结构。在实施例中，每10个太阳能电池单元7通过太阳能电池单元连接器13焊接为一个小模块并且贴上一块公共的覆盖玻璃。太阳能电池单元7在小模块3中每5个一个接一个连结的太阳能电池单元排列成相邻的两行。两行的终端连接终端触点14。终端触点14设计成使得在小模块3中存在两行平行连接。在其它的太阳能电池的电设计情况下终端触点也可以串联。
利用终端触点14，相邻折板2的相邻小模块3以熟悉的方法如图6所示一个接一个地连接起来。小模块3的长度与折板2的短边长度一致，因而终端触点14与阵列1的折叠线的连接在绞链6的范围内实现。终端触点14高出于折叠线之上，使得在焊接两个终端触点14时出现在图6中可见的焊在一起的终端触点14的向上卷起的弯曲。这个弯曲的优点是，在折叠阵列时在终端触点14上没有机械负载的作用。
权利要求
1．用于空间飞行器的太阳能电池，它由至少一个可折叠的、具有在阵列中的电流线路系统的阵列组成，并且阵列具有多个载有太阳能电池单元的易弯的折板，各个折板在垂直于阵列展开的方向的方向上用绞链相互连接，并且太阳能电池单元在阵列上排列成多个电气上的并联连接和串联连接，其特征在于，电流线路系统由一个内部电流线路系统(4)和一个外部电流线路系统(5)构成，电流线路系统(4,5)被安排在载有太阳能电池单元的折板(2)之外，太阳能电池单元(7)的并联连接被设计成弯弯曲曲形(meander shaped)，而其串联连接(8)被设计成U-形，在此连接中两个在整个阵列(1)展开方向上延伸的、电气上相互连接的太阳能电池单元(7)的支路(a1,…,i2)的端点在阵列的外部的、远离空间飞行器的一边沿上经过外部电流线路系统(5)的电导线(10)一个接一个地连接起来，并且串联连接(8)的终端在阵列(1)的内部边沿上通过内部电流线路系统(4)的电导线(9)连接到空间飞行器的能量供给系统。
2．如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，内部和外部电流线路系统(4,5)通过在易弯的折板上集成电气的扁平导线构成。
3．如权利要求1或2所述的太阳能电池，其特征在于，用于串联连接(8)的支路(a1,…,i2)被如此选择，使得在阵列1上只在两个相邻的支路对(d1和e2及d2和e1)间出现最大的电位差。
4．如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，安装有太阳能电池单元(7)的折板(2)不具有由集成电气的扁平导线构成的电流线路系统。
5．如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，多个阵列如权利要求1所述那样连结组合成为一个太阳能电池板。
全文摘要
本发明的目的在于给出一个廉价的,易弯的,可折叠的,用于空间飞行器的太阳能电池。这个任务在本发明中是如此完成的:电流线路系统由一个内部电流线路系统(4)和一个外部电流线路系统(5)构成,电流线路系统(4,5)被安排在载有太阳能电池的折板(2)之外,并且太阳能电池(7)的平行连接被设计成弯弯曲曲形,而其排序连接(8)被设计成U－形。本发明可用作空间飞行器的太阳能电池,它由至少一个可折叠的,具有集成的电流线路系统的阵列组成,并且阵列具有多个安装有太阳能电池的,易弯的折板,各个折板垂直于阵列展开的方向用铰链相互连接,并且太阳能电池在阵列上排列成多个电气上的平行连接和排序连接。
文档编号B64G1/42GK1311901SQ99809330
公开日2001年9月5日 申请日期1999年7月24日 优先权日1998年8月11日
发明者雷尼·缪尔, 冈特·库彻勒 申请人:阿斯特里姆有限公司