ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2257643
СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ
Имя изобретателя: Беркаль Р.И. (RU); Битков В.А.
Имя патентообладателя: Открытое акционерное общество "Сатурн"
Адрес для переписки: 350072, г.Краснодар, ул. Солнечная, 6, ОАО "Сатурн"
Дата начала действия патента: 2004.02.16
Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для
генерирования электрической энергии путем преобразования энергии светового
излучения в электрическую энергию, и предназначено для использования в конструкциях
солнечных батарей (СБ), содержащих плоские панели, каркасы которых выполнены из
углепластиковых труб или других конструкционных материалов определенного профиля.
Технический результат заключается в повышении технологичности изготовления и
эксплуатации СБ в сочетании с повышением ее надежности. Сущность: в СБ, состоящей из
каркаса в виде плоских панелей с равномерно расположенными ячейками и с
установленными в них модулями, модули состоят из последовательно или последовательно-параллельно
соединенных между собой коммутационными шинами с термокомпенсационным изгибом
солнечных элементов (СЭ). СЭ прикреплены к перфорированной пленочной подложке с
помощью тыльных стеклянных пластин. Подложка выполнена из армированной пленки и имеет
ленточные выступы для крепления модуля к каркасу. В ленточные выступы вмонтированы
закладные элементы в виде отрезков токопроводящих спиц. Крепление модулей к каркасу
осуществляется нитями, закрепленными на закладных элементах. Смежные СЭ соединены в
электрическую цепь по периметру модуля путем соединения эластичных коммутационных
шин с термокомпенсационным изгибом с закладными элементами.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для
генерирования электрической энергии путем преобразования энергии светового
излучения в электрическую энергию, и предназначено для использования в конструкциях
солнечных батарей (СБ), содержащих плоские панели, каркасы которых выполнены из
углепластиковых труб или других конструкционных материалов определенного профиля.
Известна СБ (1), предназначенная для обеспечения электрической энергией
космической станции и космической платформы. СБ состоит из панелей, которые при
транспортировании укладываются в контейнеры с демпфирующими прокладками.
Электрогенерирующая часть СБ состоит из солнечных элементов (СЭ) из кремния размером 80×80
мм, толщиной 200 мкм с обволакивающим фронтальным контактом, выведенным на тыльную
поверхность. СЭ приклеиваются к несущей подложке, состоящей из двух слоев полиимидной
пленки толщиной 25 мкм с расположенным между ними армирующим слоем стеклоткани.
Коммутация СЭ осуществляется методом контактной сварки с помощью медных
коммутационных шин, которые вклеены в подложку между двумя слоями полиимидной пленки.
Недостатками данной конструкции являются технологическая сложность изготовления
подложки, недостаточная надежность клеевых соединений СЭ и подложки, недостаточная
защищенность СЭ от возникновения трещин в процессе эксплуатации, а также низкая
ремонтопригодность СБ в целом.
Признаки, общие данной конструкции СБ с признаками предлагаемой СБ, следующие:
- панели;
- солнечные элементы;
- пленочная подложка, к которой приклеены СЭ;
- осуществление соединения СЭ с помощью коммутационных шин.
Наиболее близкой и принятой за прототип является СБ (2), состоящая из каркаса в виде
плоских панелей с равномерно расположенными ячейками и с установленными на них
модулями, состоящими из последовательно или последовательно-параллельно соединенных
СЭ, прикрепленных к перфорированной пленочной подложке с помощью тыльных стеклянных
пластин, причем перфорированная пленочная подложка имеет ленточные выступы,
предназначенные для крепления модуля к каркасу СБ, при этом ленточные выступы
расположены равномерно по периметру модуля и перфорированная пленочная подложка
выполнена из армированной полиимидной пленки, а СЭ соединены между собой
коммутационными шинами с компенсационными изгибами.
Недостатком прототипа является:
- низкая технологичность изготовления и эксплуатации, обусловленная невозможностью
ремонта СБ, так как при демонтаже модуля с каркаса необходимо произвести разрушение
клеевого соединения ленточных выступов, что приводит к их повреждению или разрыву. При
этом дальнейшее использование модулей невозможно. Кроме того, возникает трудность
конструктивного совмещения смежных модулей в составе панелей, так как ленточные
выступы для закрепления на трубах в средней части панелей встречно разведены в
пространстве и входят в зону соседних модулей;
- низкая надежность СБ, обусловленная необходимостью организации специальных
коммутирующих элементов, соединяющих периферийные СЭ в электрическую цепь с
организацией их крепления к элементам модуля, что создает предпосылки их отказа.
Признаки прототипа, общие с признаками предлагаемой СБ, следующие:
- СБ состоит из каркаса с равномерно расположенными ячейками и с установленными в них
модулями;
- модули состоят из последовательно или последовательно-параллельно соединенных
между собой с помощью коммутационных шин с компенсационными изгибами солнечных
элементов;
- СЭ приклеены к перфорированной пленочной подложке с помощью тыльных пластин;
- перфорированная пленочная подложка выполнена из армированной пленки и имеет
ленточные выступы для крепления модуля к каркасу.
Техническим результатом, достигаемым в предлагаемой СБ, является повышение
технологичности изготовления и эксплуатации СБ в сочетании с повышением ее надежности,
обусловленное следующим:
- упрощением конструктивного совмещения смежных модулей в составе панели СБ;
- отсутствием специальных коммутирующих элементов (шин), соединяющих периферийные СЭ
в электрическую цепь;
- обеспечением свободной поверхности каркаса СБ.
Достигается это тем, что в СБ, состоящей из каркаса в виде плоских панелей с
равномерно расположенными ячейками и с установленными в них модулями, состоящими из
последовательно или последовательно-параллельно соединенных между собой
коммутационными шинами с термокомпенсационным изгибом СЭ, прикрепленных к
перфорированной пленочной подложке с помощью тыльных стеклянных пластин, выполненной
из армированной пленки и имеющей ленточные выступы для крепления модуля к каркасу, в
эти ленточные выступы вмонтированы закладные элементы в виде отрезков токопроводящих
спиц. При этом крепление модулей к каркасу осуществляется нитями, закрепленными на
закладных элементах. Кроме того, смежные СЭ соединены в электрическую цепь по
периферии модуля путем соединения эластичных коммутационных шин с
термокомпенсационным изгибом с закладными элементами.
При необходимости можно легко демонтировать модуль с каркаса без его повреждения
путем срезания нитей крепления с последующим его повторным монтажом на место.
При монтаже смежных модулей в средней части каркаса нити легко разводятся в
пространстве.
Использование закладных элементов по двойному назначению позволяет обойтись без
дополнительных коммутационных элементов и связанной с этим вероятностью обрывов цепи
и коротких замыканий.
Отличительные признаки предлагаемой СБ, обеспечивающие ее соответствие критерию “новизна”,
следующие:
- вмонтированные в ленточные выступы перфорированной пленочной подложки закладные
элементы, выполненные из отрезков токопроводящих спиц;
- крепление модуля к каркасу осуществляется нитями, закрепленными к закладным
элементам;
- смежные СЭ соединены в электрическую цепь по периферии модуля путем соединения
эластичных коммутационных шин с термокомпенсационным изгибом с закладными элементами.
Для доказательства соответствия предлагаемой конструкции СБ критерию “изобретательский
уровень” были проанализированы вся совокупность признаков и отдельно отличительные
признаки. Установлено, что применение вышеуказанных отличительных признаков, дающих в
совокупности с известными признаками технический результат, заключающийся в
повышении технологичности и надежности СБ, в литературных источниках не обнаружено.
Таким образом, по мнению авторов, предлагаемая конструкция СБ соответствует критерию
“изобретательский уровень”.
|
|
|
|
|
Предлагаемая СБ схематично изображена на фиг.1 и 2.
На фиг.1 показана отдельная плоская панель, из которых состоит СБ. Панель содержит
несущий каркас 1, состоящий из ячеек 2, в каждой из которых установлен модуль 3 (фиг.1, а).
Модуль 3 состоит из СЭ 4 (фиг.1, в), лицевых 5 и тыльных 6 стеклянных пластин,
перфорированной пленочной подложки 7, имеющей ленточные выступы 8, расположенные
равномерно по периметру модуля 3 и в которые вмонтированы закладные элементы из
отрезков металлических токопроводящих спиц 9 (фиг.1, в), обеспечивающих
последовательную коммутационную цепь между соседними СЭ 4. СЭ 4 соединены между собой и
со спицами 9 эластичными коммутационными металлическими шинами 10, имеющими
термокомпенсационный изгиб 11 (фиг.1, в; е). СЭ 4 закреплены в модуле 3 на подложке 7,
расположенной между СЭ 4 и тыльной стеклянной пластиной 6 через перфорацию в подложке 7 (фиг.1,
в; д).
На фиг.2 показан внешний вид модуля, готового для установки на каркас.
|
Модуль 3 закрепляется на каркасе 1 нитями 12, концы, которых приклеиваются к каркасу 1 (фиг.1,
в; д). Стойки 13 из электроизоляционного материала (фиг.1, в) приклеиваются к каркасу 1 с
шагом, равным расстоянию между ленточными выступами 8 на модуле 3.
Пример конкретного выполнения конструкции предлагаемой СБ
Предлагаемая СБ состоит из плоских прямоугольных панелей размером 1600×3200 мм,
каркасы 1 которых выполнены из углепластиковых труб диаметром 25 мм. Каждая панель
разделена на 16 ячеек 2 размером 400×800 мм каждая. В каждую ячейку 2 устанавливается
модуль 3 с габаритными размерами 387.4×785.8 мм, содержащий 138 СЭ 4 размером 33×63,5 мм,
соединенных последовательно с помощью коммутационных серебряных шин 10 с
термокомпенсационным изгибом 11. В качестве подложки 7 используется армированная
стеклотканью полиимидная пленка толщиной 100 мкм, которая располагается между тыльной
стороной СЭ 4 и тыльной стеклянной пластиной 6. Крепление СЭ 4 осуществляется путем
приклеивания тыльной стеклянной пластины 6 к тыльной стороне СЭ 4 через перфорацию в
подложке 7 с помощью эластичного кремнийорганического каучука СКТНФ (ТУ 38-103-129-77). На
лицевую поверхность СЭ 4 наклеена стеклянная пластина 5. В ячейках 2 модули 3 закреплены
нитями 12, концы которых приклеиваются к каркасу 1 клеем ВК-9 (ОСТ 92-0949-74, ПИ 1.2А.526-99). При
закреплении модулей 3 на каркасе 1 обеспечивается условие равномерного натяжения нитей
по периметру модуля.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. “Проектирование, разработка солнечной батареи космической станции”, РЖ 22Ф, 2Ф282, с.41,
1989 г.
2. Патент РФ на изобретение №2187863, опубл. 20.08.02. БИ №23 (прототип).
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Солнечная батарея, состоящая из каркаса в виде плоских панелей с равномерно
расположенными ячейками и с установленными в них модулями, состоящими из
последовательно или последовательно-параллельно соединенных между собой
коммутационными шинами с термокомпенсационным изгибом солнечных элементов,
прикрепленных к перфорированной пленочной подложке с помощью тыльных стеклянных
пластин, выполненной из армированной пленки и имеющей ленточные выступы для
крепления модуля к каркасу, отличающаяся тем, что в ленточные выступы вмонтированы
закладные элементы в виде отрезков токопроводящих спиц, при этом крепление модулей к
каркасу осуществляется нитями, закрепленными на закладных элементах, кроме того,
смежные солнечные элементы соединены в электрическую цепь по периферии модуля путем
соединения эластичных коммутационных шин с термокомпенсационным изгибом с
закладными элементами.
Версия для печати
Дата публикации 03.02.2007гг
вверх
|
