[发明专利]一种散热加强型柔性薄膜太阳能电池隔热与增强复合结构及其研制方法

说明书

一、技术领域：

本发明一种散热加强型柔性薄膜太阳能电池隔热与增强复合结构及其

研制方法，属于太阳能电池隔热与散热技术领域。

二、背景技术：

随着空天技术领域的进一步拓展，针对航空、航天结合部使用的平流层飞行器已成为各国研究的重点，在这类飞行器中尤以平流层飞艇最受关注。配置太阳能电池阵和可循环储能系统后的平流层飞艇具有飞行高度高、使用时间长、可区域驻留、对环境污染小等优点，可用于通信中继、预警、侦查监视、高空技术验证等众多领域。目前，应用于平流层飞艇的太阳能电池组件主要是柔性薄膜太阳能电池模块，这类模块具有比功率高、结构柔软、对安装基体要求低等优点，但同样存在转换效率低、表面与背面温差小(0.5-2℃)、表面温度与囊体本体温度相差大(40-50℃)等缺点，因而需通过有效的隔热设计与散热设计来提高其在平流层飞艇上的应用可行性。

为此，本发明基于现有的柔性散热结构、柔性隔热结构和强度增强结构，通过对柔性硅胶材料、薄膜衬底材料、高强度纤维材料、低密度柔性隔热材料的综合应用，开发出一种可满足平流层飞艇铺设柔性薄膜太阳能电池应用需求的柔性薄膜太阳能电池隔热与散热增强复合型衬底结构。

三、发明内容：

(1)目的：本发明的目的在于提供一种散热加强型柔性薄膜太阳能电池隔热与增强复合结构及其研制方法，该结构具有柔软、轻质、高强、散热、隔热等优点，可满足柔性薄膜太阳能电池与平流层飞艇蒙皮间有效隔热与散热的应用需求。

(2)技术方案：本发明一种散热加强型柔性薄膜太阳能电池隔热与增强复合结构，该结构以多孔道型硅胶片作为散热层，主要用于形成柔性的散热风道；以柔性薄膜作为衬底支撑层，主要用于隔热层材料、强度增强层材料的贴敷；以高强纤维网格布作为强度增强层，主要用于复合型衬底结构使用时的承力；以环氧树脂作为胶粘剂，主要用于复合型衬底结构中各层材料的有效粘结；以中空型柔性隔热材料作为隔热层，主要用于复合型衬底结构上下表面温差的有效控制。

上述方案具有结构分明，各层材料工艺可控制性强，制造流程相对简单的优点。既可满足柔性薄膜电池有效隔热与散热的需要，又能满足艇体表面曲面化安装的要求，还可兼顾承力与轻质化方面的应用需求。

所述硅胶散热层，位于该复合型衬底结构的最顶层，主要由导热多孔道型硅胶片构成，可采用SY-10012导热硅胶；

所述衬底支撑层，位于该复合型衬底结构的第二层，主要由柔性薄膜构成，可采用聚酯薄膜(PET)或聚酰亚胺薄膜(PI)，其中，聚酯薄膜可用于低于420K的工作环境，聚酰亚胺薄膜可用于480K的工作环境；

所述强度增强层，位于该复合型衬底结构的第三层，主要由高强度织物构成，可采用玻璃纤维网格布或PBO网格布或Vectran纤维网格布或芳纶纤维网格布；

所述胶粘剂，位于该复合型衬底结构的第四层，主要由环氧树脂构成，可采用环氧树脂型胶膜或膏状环氧树脂胶粘剂；

所述隔热层，位于该复合型衬底结构的最底层，主要由中空型柔性隔热材料构成，通过利用孔隙中静止空气的低导热率进行有效隔热，可采用NOMEX纸蜂窝或孔隙型泡沫板。

本发明一种增强型柔性薄膜太阳能电池隔热与增强复合结构的研制方法，其基本步骤如下：

1.原材料采购、检验：保证所选材料满足使用要求和工艺成型要求，尤其是所选材料相应的环境适应性、力学性能、隔热性能要求；加工防压溃的内部支撑条和外部工装，以保证中空型柔性隔热材料的结构不会受到破坏。

2.裁剪工序：用专用裁剪机按柔性薄膜太阳能电池模块的尺寸规格(四周留有5mm的加工余量)裁剪所需的散热层多孔道型硅胶片、衬底支撑层薄膜、强度增强层纤维网格布、环氧树脂胶膜(如为膏状胶粘剂，则不存在裁剪工序)；用专用裁剪机按柔性薄膜太阳能电池模块内部电池本体的尺寸规格和设计方案要求(厚度要求)裁剪所需的中空型柔性隔热材料；针对上述裁剪后的各层材料进行擦拭处理，保证材料上无杂质；

3.叠层工序：将散热层硅胶片(包含内部支撑条)、衬底支撑层薄膜、强度增强层纤维网格布、环氧树脂胶膜(如为膏状胶粘剂，则在本步需进行均匀化涂敷)、中空型柔性隔热材料按照由下而上的顺序进行叠层；其中，在进行叠层时，务必保证各层材料叠合平整，膏状胶粘剂刮涂均匀。

4.层压工序：将叠层好的半成品放入层压机中加热、层压，加热温度控制在120～150℃，升温时间控制在30～60分钟，压力控制在0.98～1.5个标准大气压，加热时间不少于2小时；