[发明专利]一种功能集成轻质太阳电池模块及其制备方法

说明书

本发明公开了一种功能集成轻质太阳电池模块及其制备方法，包含：太阳电池、柔性电路基板、平面天线、连接层、轻质结构框架；太阳电池固定连接在柔性电路基板的上表面，柔性电路基板的下表面与轻质结构框架固定，轻质结构框架的下表面还设有天线固定孔；轻质结构框架内设有绷弦网面，该绷弦网面由若干弦线编织构成；连接层包含若干个固定盘、弯曲环，固定盘粘贴在柔性电路基板的下表面，每个弯曲环连接两个相邻的固定盘；弦线穿过弯曲环，连接轻质结构框架和柔性电路基板。本发明通过轻质结构框架，实现太阳电池与平面天线的一体化复合，在不降低单个功能模块性能的情况下，显著降低整个飞行器件的重量和体积。

技术领域

本发明涉及航天器能源系统领域，具体涉及一种功能集成轻质太阳电池模块及其制备方法。

背景技术

随着空间科学与工程的不断推进，对空间飞行器各系统的性能要求越来越高，同时要求尽量减少各系统的重量，从而提升总体任务的载荷比，降低飞行器的发射成本。太阳电池阵是飞行器的主能源，太阳电池阵的输出功率与受光照面积成正比。解决飞行器对能源的功率需求与体积、重量需求的矛盾，是空间飞行器太阳能发电系统设计关注的重点。太阳电池阵的轻量化技术、功能复用技术等可有效利用飞行器的空间，降低整个飞行器的体积和重量，是太阳电池阵技术发展的必然途径。

太阳电池阵、平面天线是飞行器上裸露在外的大面积功能模块，在太阳电池的背面复合大面积天线，将充分利用太阳电池阵面积，大幅降低飞行器功能模块的体积，显著降低整个飞行器的体积重量。目前采用将平面天线直接嵌入在太阳电池阵进行集成的方式，不仅工艺难度大，而且平面天线工作效率降低，同时平面天线及其馈线对太阳电池结构的破坏及遮挡，造成太阳电池发电效率降低。

发明内容

本发明的目的是不降低太阳电池阵转换效率，同时将太阳电池与平面天线模块进行集成复合，大幅降低飞行器的总重量并缩小飞行器的设计体积。

为了达到上述目的，本发明提供了一种功能集成轻质太阳电池模块，包含：太阳电池、柔性电路基板、平面天线、连接层、轻质结构框架；

所述的太阳电池固定连接在所述的柔性电路基板的上表面，所述的柔性电路基板的下表面与所述的轻质结构框架固定，所述的轻质结构框架的下表面还设有天线固定孔，用于固定所述的平面天线；

所述的轻质结构框架内设有绷弦网面，该绷弦网面由若干弦线编织构成；

所述的连接层包含若干个固定盘、弯曲环，固定盘粘贴在柔性电路基板的下表面，每个弯曲环连接两个相邻的固定盘；所述的弦线穿过弯曲环，连接所述的轻质结构框架和柔性电路基板。

较佳地，所述的轻质结构框架的四个侧壁均设有高度在同一水平面的绷弦孔，所述的绷弦网面中，每一根弦线的两端都固定在两侧的绷弦孔上。

较佳地，所述的柔性电路基板包含：上、下表面的基板材料层和设在内部的电路层；所述电路层与基板材料层均通过胶膜粘连。

较佳地，所述的基板材料层选取聚酰亚胺薄膜。

较佳地，所述的聚酰亚胺薄膜经织构化处理过，所述的织构化处理是指，通过等离子溅射或化学腐蚀，以改善聚酰亚胺薄膜的界面特性，提高聚酰亚胺薄膜对所述的固定盘的粘合力。

较佳地，所述的轻质结构框架选取碳纤维框架或轻质铝合金。

较佳地，所述的轻质结构框架还设有若干：机械接口，用于连接其他的轻质结构框架，实现模块间的机械连接；电气接口，用于实现模块间的电连接。

较佳地，所述的轻质结构框架内还设有热控层，以防止所述的太阳电池和平面天线产生的热量相互传递，影响太阳电池和平面天线的性能。

较佳地，所述的轻质结构框架侧面还设有若干个热控固定孔，用于固定所述的热控层。

本发明还公开了上述的功能集成轻质太阳电池模块的制备方法，包含：