[发明专利]具有高封装密度的可卷曲太阳能电源模块

说明书

本公开涉及具有高封装密度的可卷曲太阳能电源模块，具体地公开了一种可卷曲太阳能电源模块RSPM，该RSPM包括：柔性基板、光伏PV太阳能电池的多个相邻串以及至少一个端突片跨接线。柔性基板具有柔性基板长度和限定的顶面。多个相邻串附接在柔性基板的顶面上。各PV太阳能电池具有作为凸多边形的周边。多个相邻串被构造为沿着柔性基板长度可卷曲，其中，各相邻串具有沿着柔性基板长度的取向，并且一对相邻串中的各两个相邻串具有沿相反方向的取向。该至少一个端突片跨接线在物理和电气上连接到多个相邻串，其中，至少一个端突片跨接线连接多个相邻串，以形成串联电路。

技术领域

本发明涉及太阳能面板组件，具体地涉及可从航天器展开的太阳能面板组件。

背景技术

光伏(“PV：photovoltaic”)太阳能电池技术的发展已经引起轻量、高效且高度可靠的太阳能面板的发展。就其本身而言，太阳能面板常用作诸如卫星这样的航天器的主要电源；然而，它们专用、巨大，并且在卫星到达近地轨道(“LEO：low-earth orbit”)或地球静止轨道(“GEO:geostationary orbit”)二者之一时必须展开。通常，这些太阳能面板初始为了装运和发射而被堆装为小体积，并且在太空中时展开，以将PV太阳能电池的大表面面积暴露在阳光下，以便收集太阳辐射并将所收集的太阳辐射转换成运转卫星所需的电力。

然而，用于太空应用的电力系统面临大量设计约束，包括使重量最小化、使堆装体积最小化、使寿命开始或寿命结束性能最大化、以及使成本最小化的准则。重量和体积约束通常是限制可以空运至轨道的物体的尺寸和重量的太空助推火箭技术的结果。

而且，在太空应用中使用太阳能面板组件的已知方法已经包括：使用通常包括平坦刚性蜂窝太阳能面板基板的太阳能面板组件结构，这些太阳能面板基板具有所安装的PV太阳能电池。太阳能面板组件被构造为允许太阳能面板组件堆装在使用铰链(或其他类似机械装置)的卫星中，这些铰链允许太阳能面板组件折叠，以便在处于堆装构造时使太阳能面板组件的尺寸最小化。该太阳能面板组件通常包括在电气和机械上附接到彼此和卫星的一个或更多个太阳能面板。太阳能面板组件中的各太阳能面板包括大量单独的PV太阳能电池，这些太阳能电池通常成行布置，并且在它们的相邻边缘处一起在电气上连接，以形成PV太阳能电池的二维阵列。通常，这些大刚性太阳能面板组件及其用于卫星上的太阳能面板展开(当在轨道上时)的关联机械部件的尺寸和重量高且期望最小化。

帮助使太阳能面板组件的尺寸和重量最小化的方法已经包括使用轻量柔性基板或覆盖层，而不是使用大且沉重的刚性蜂窝面板。这些方法中的一些已经用于哈勃(Hubble)太空望远镜上，并且用于国际空间站(“ISS”)的主要太阳能面板组件。

在哈勃太空望远镜的情况下，太阳能面板以卷来封装，并且用安装在卷的任一侧上的吊杆展开，这些吊杆随着它们延伸而将卷拉出成片。ISS太阳能面板通过折叠并使长薄片的材料成褶来封装成堆，该长薄片材料用安装在阵列下方的单个吊杆展开，该吊杆随着它延伸而将该堆推成片。

目前，对于ISS开发一种提出的新类型的太阳能面板组件。该方法被称为卷出太阳能阵列(“ROSA：Roll-Out Solar Array”)，并且是像聚会小礼物一样在太空中卷开且与当前刚性面板设计相比更紧凑的新类型太阳能面板。根据美国国家航空和航天局(“NASA”)所提出的ROSA设计，将显著提高当前刚性面板阵列技术上的电力密度和堆装效率以及可扩展性，并且看起来具有关于所有将来NASA、国防部(“DoD”)以及商业太空船的考虑的高前景。