Раскладная солнечная батарея
Полезная модель относится к гелиоэнергетике и может быть использована для электропитания радиоаппаратуры, зарядки аккумуляторов различных типов, в том числе, и в полевых условиях. Солнечная батарея выполнена из набора фотоэлектрических панелей наклеенных на тканевую основу с возможностью складывания их в книжку. Фотоэлектрические панели состоят из подложек - односторонне металлизированных диэлектрических пластин, на непроводящей стороне которых размещены кремниевые фотоэлементы между двумя слоями пластифицированного поливинилбутираля с лицевым покрытием из высокотемпературной ламинирующей пленки. Первая фотоэлектрическая панель закреплена на металлической опорной плате, боковой торец которой оканчивается полостью в форме прямого параллелепипеда с разъемом для подключения нагрузки и вырезом для автономного переноса солнечной батареи в сложенном положении. Раскладные солнечные батареи устойчивы к воздействию механических и климатических факторов внешней среды по группе 1.10 ГОСТ РВ 20.39.304. Диапазон рабочих температур от минус 70°С до плюс 50°С.
Полезная модель относится к гелиоэнергетике и может быть использована для электропитания радиоаппаратуры, зарядки аккумуляторов различных типов, в том числе, и в полевых условиях.
Известно устройство раскладной солнечной батареи, состоящей из нескольких фотоэлектрических панелей, которые электрически и механически соединены между собой токопроводящими рычагами (RU 1400399 С).
Недостатками упомянутого устройства является износ подвижных контактов между фотоэлектрическими панелями при многократном раскладывании солнечной батареи, а также низкая стойкость к коррозии при эксплуатации в условиях повышенной влажности, соляного тумана.
Известна также раскладная солнечная батарея (RU 2265456 С1, прототип), содержащая фотоэлектрические панели, закрепленные на тканевой основе посредством ленты «липучка» с возможностью складывания их в «книжку». Фотоэлектрические панели имеют обрамление из поперечных и продольных накладных элементов, пришитых машинной строчкой к основе и имеющих полости, в которых помещены перфорированные планки для крепления поперечных и продольных сторон панелей к основе. В отворотах длинной стороны основы проходят гибкие проводники электрических межсоединений.
Конструктивные особенности прототипа не позволяют использовать эти солнечные батареи в экстремальных условиях эксплуатации и хранения. Так предельные рабочая температура и температура хранения, приведенные в описании, составляют от минус 20°С до плюс 40°С.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое предложение заключается в создании раскладной солнечной батареи, отвечающей наиболее жестким требованиям отечественных и зарубежных стандартов в части эксплуатации и хранения.
Положительный результат достигается тем, что раскладная солнечная батарея, содержащая фотоэлектрические панели, приклеенные к тканевой основе с возможностью складывания их в «книжку», по данному предложению упомянутые панели представляют собой подложки из односторонне металлизированного диэлектрика, на непроводящей стороне которых размещены кремниевые фотоэлементы между двумя слоями пластифицированного поливинилбутираля с лицевым покрытием из высокотемпературной ламининирующей пленки, причем первая из фотоэлектрических панелей закреплена на металлической опорной плате, боковой торец которой оканчивается полостью в форме прямого параллелепипеда с разъемом для подключения нагрузки и вырезом для автономного переноса солнечной батареи в сложенном положении.
Целесообразно в полости бокового параллелепипеда установить блокирующий диод.
Целесообразно заполнить полость бокового параллелепипеда пластичным герметиком.
Предпочтительно электрические соединения между фотоэлектрическими панелями выполнять плоским ленточным кабелем.
Предпочтительно в качестве лицевого покрытия фотоэлектрических панелей использовать матовую ламинирующую пленку.
Целесообразно закрепить опорную плату к первой панели винтами.
Предпочтительно, чтобы высота бокового параллелепипеда была равна толщине солнечной батареи в сложенном положении.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется фигурами 1 и 2. На фиг 1 показана солнечная батарея в развернутом положении для случая, когда она состоит из пяти фотоэлектрических панелей. На фиг 2 изображен поперечный разрез фотоэлектрической панели, закрепленной на опорной плате.
Солнечная батарея 1 (фиг 1) состоит из фотоэлектрических панелей 2 и 3, приклеенных к тканевой основе 4. Опорная плата 5 соединена с фотоэлектрической панелью 3 винтами 14. Продолжением бокового торца опорной платы 5 является полый параллелепипед 6 с вырезом 13 и электрическим разъемом 12. Фотоэлектрические панели 2, 3 состоят из односторонне металлизированной диэлектрической подложки 7, на которой между слоями пластифицированного поливинилбутираля 8, 10 расположены кремниевые фотоэлементы 9, а на лицевую сторону фотоэлектрической панели нанесена матовая ламинирующая пленка 11.
Работает устройство следующим образом. Солнечная батарея раскладывается до плоского состояния и рабочей поверхностью ориентируется в сторону солнца. Потребитель электроэнергии подключается к электрическому разъему 12. Наличие блокирующего диода (на фигурах не показано) препятствует негативным последствиям при несоблюдении полярности подключения как для самой солнечной батареи, так и для внешней нагрузки. Расположение фотоэлементов 9 между слоями пластифицированного поливинилбутераля 8 и 10 обеспечивает сохранение работоспособности устройства при многократных циклических изменениях температуры в диапазоне от минус 70°С до плюс 50°С, а также устойчивую работу и хранение при крайних значениях этих температур. Благодаря пластичности поливинилбутираля сглаживаются эффекты различия коэффициентов теплового расширения компонентов фотоэлектрических панелей. Опорная плата 6 обеспечивает устойчивость солнечной батареи к к вибрационным нагрузкам до 4g, одиночным ударам до 100 g, многократным ударам до 15g. Применение пластичных герметизирующих материалов обеспечивает сохранение работоспособности устройства при погружении его в воду на глубину 2 м. Оптимальной высотой бокового параллелепипеда является толщина пакета фотоэлектрических панелей в сложенном положении, что связано с удобством автономного переноса солнечной батареи. Заполнение бокового параллелепипеда мягким герметиком обеспечивает защиту блокирующего диода и электрических контактов от воздействия влаги и механических нагрузок.
Использование плоского ленточного кабеля для электрических соединений между фотоэлектрическими панелями (на фигурах не показано) обеспечивает безотказное раскладывание солнечной батареи более 2000 раз. Матовая пленка лицевого защитного покрытия 11 исключает демаскирующие блики и снижает потери на отражение падающего светового излучения.
Была изготовлена опытная партия раскладных солнечных батарей по данному предложению в количестве 20 шт, которые подверглись испытаниям на устойчивость к воздействию механических и климатических факторов внешней среды по группе 1.10 ГОСТ РВ 20.39.304. Испытания окончились с положительным результатом.
1. Раскладная солнечная батарея, содержащая фотоэлектрические панели, приклеенные к тканевой основе с возможностью складывания их в «книжку», отличающаяся тем, что упомянутые панели представляют собой подложки из односторонне металлизированного диэлектрика, на непроводящей стороне которых размещены кремниевые фотоэлементы между двумя слоями пластифицированного поливинилбутираля с лицевым покрытием из высокотемпературной ламинирующей пленки, причем первая из фотоэлектрических панелей закреплена на металлической опорной плате, боковой торец которой оканчивается заполненной мягким герметиком полостью в форме прямого параллелепипеда с разъемом для подключения нагрузки и вырезом для автономного переноса солнечной батареи в сложенном положении.
2. Раскладная солнечная батарея по п.1, отличающаяся тем, что в полости бокового параллелепипеда установлен блокирующий диод.
3. Раскладная солнечная батарея по п.1, отличающаяся тем, что электрические соединения между фотоэлектрическими панелями выполнены плоским ленточным кабелем.
4. Раскладная солнечная батарея по п.1, отличающаяся тем, что в качестве лицевого покрытия фотоэлектрических панелей используется матовая ламинирующая пленка.
5. Раскладная солнечная батарея по п.1, отличающаяся тем, что опорная плата закреплена к первой фотоэлектрической панели винтами.
6. Раскладная солнечная батарея по п.1, отличающаяся тем, что высота бокового параллелепипеда равна толщине солнечной батареи в сложенном положении.
