[发明专利]柔性太阳能板及其制备方法、飞艇

说明书

技术领域

发明属于高空太阳能板隔热技术领域，具体涉及一种柔性太阳能板及其制备方法、飞艇。

背景技术

随着世界各国对高空空间资源的开发和竞争，高空飞艇作为高空空间飞行器的代表，具有太空探测、通信中继、对地观察、地质勘探等诸多领域的应用优势，并以定点驻留、飞行效费比低等特点已成为世界各国研究的热点，美国、加拿大、日本等国正在积极开展相关研究。

高空飞艇飞行在海拔20千米到50千米空间范围，大气密度稀薄，飞艇通过艇囊的大气浮力平衡自身的重量，飞艇艇囊体积巨大，飞艇长航时昼夜驻留和低速飞行所需要的电能主要依靠太阳能电池板供给。目前国内外高空太阳能电池板的光电转换效率较低，因此高空飞艇艇囊背面需要铺设巨大面积的太阳能电池板以提供飞艇昼夜运行所需的电能。然而高空飞艇常用的单晶硅、多晶硅以及非晶硅电池在高空光能转换过程中，柔性或硬质太阳能电池板内部的温度容易升高导致太阳能电池板光电转换效率明显降低，使得飞艇系统供能不足，无法实现昼夜在稳定的高度可控与可靠飞行，如进一步增加太阳能电池板的铺设面积，会导致飞艇结构重量增加。

另一方面，铺设在飞艇艇囊背部的太阳能电池板在高强度光照工况下，电池片温度升高，导致飞艇艇囊内部的浮力气体的温度升高，艇囊内部在相同的气体容量情况下，其内部压力迅速增大，使得艇囊蒙皮承担的应力载荷增加容易导致飞艇艇囊爆破或撕裂损伤而引发飞行安全事故。因此，对柔性太阳能电池板隔热增强降温结构的改进成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决太阳能板整体温度过高而导致光电转换效率降低的问题，提供一种柔性太阳能板及其制备方法、飞艇。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种柔性太阳能板，包括光电能转化主体层，在光电能转化主体层下方设有隔热增强降温膜层，所述的隔热增强降温膜层包括依次叠加的芳酰胺纤维编织层、纤维胶粘层、导热层和散热隔热层；所述芳酰胺纤维编织层用于承载光电能转化主体层的重量载荷，所述纤维胶粘层用于粘合芳酰胺纤维编织层和导热层，所述导热层用于传递光电能转化主体层的热量至散热隔热层。

进一步的，光电能转化主体层包括依次叠加的表面封装透光膜、EVA热熔胶层和光伏功能膜层；所述光电能转化主体层通过轻质胶粘层与隔热增强降温膜层贴合。

进一步的，所述表面封装透光膜为透明的PET薄膜，透光率为92%，发射率为0.91，导热系数为0.24w/(m·k)。

进一步的，所述EVA热熔胶层为TPU热熔胶膜，透光率为92.5%，发射率为0.92，导热系数为0.32w/(m·k)。

进一步的，所述光伏功能膜层包括将光能转换为电能的单晶硅或多晶硅电池片，光伏功能膜层的厚度为1.7mm，导热系数为0.22w/(m·k)，光电转换效率为17.5%。

进一步的，所述的轻质胶粘层的柔性膜层厚度为0.45mm，导热系数为0.13w/(m·k)。

进一步的，所述芳酰胺纤维编织层的编织密度为100tex，每股纤维束交错编织时拉伸预应力为450N，导热系数为0.08w/(m·k)。

进一步的，所述导热层为聚酯/聚酰亚胺柔性抗拉伸导热薄膜，导热层内部嵌入金属导热片，金属导热片经纬向均匀分布，导热层的厚度为0.1mm～0.2mm，导热系数为0.32w/(m·k)。

进一步的，所述散热隔热层包括若干片状金属片，片状金属片之间设有等间距的间隙，片状金属片截面为正四方形，散热隔热层厚度为3.5mm，导热系数为0.23w/(m·k)。

进一步的，所述散热隔热层下方设有内表面耐磨层，所述内表面耐磨层为聚氟乙烯透明薄膜，导热系数为0.135w/(m·k)。

根据上述所述的柔性太阳能板的制备方法，包括以下步骤：

a、对表面封装透光膜的膜层内表面与相邻膜层进行无尘化处理，裁剪表面封装透光膜；

b、在60℃～70℃的温度条件下，将EVA热熔胶层均匀铺设在表面封装透光膜的内表面，并在250Pa～450Pa外压力垂直作用下，循环滚压多次，压合至整体，将光伏功能膜层一侧贴合在EVA热熔胶层的内表面，在200Pa～300Pa的外压力垂直作用下，挤压光伏功能膜层至压合成型；

c、将光伏功能膜层另一侧铺设轻质胶粘层，轻质胶粘层一侧粘合光伏功能膜层，另一侧粘合芳酰胺纤维编织层；