一種散熱加強(qiáng)型柔性薄膜太陽能電池隔熱與增強(qiáng)復(fù)合結(jié)構(gòu)及其研制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種散熱加強(qiáng)型柔性薄膜太陽能電池隔熱與增強(qiáng)復(fù)合結(jié)構(gòu)及其研制方法。該結(jié)構(gòu)以多孔道型硅膠片作為散熱層，主要用于形成柔性的散熱風(fēng)道；以柔性薄膜作為襯底支撐層，主要用于隔熱層材料、強(qiáng)度增強(qiáng)層材料的貼敷；以高強(qiáng)纖維網(wǎng)格布作為強(qiáng)度增強(qiáng)層，主要用于復(fù)合型襯底結(jié)構(gòu)使用時的承力；以環(huán)氧樹脂作為膠粘劑，主要用于復(fù)合型襯底結(jié)構(gòu)中各層材料的有效粘結(jié)；以中空型柔性隔熱材料作為隔熱層，主要用于復(fù)合型襯底結(jié)構(gòu)上下表面溫差的有效控制。上述方案具有結(jié)構(gòu)分明，各層材料工藝可控制性強(qiáng)，制造流程相對簡單的優(yōu)點。既可滿足柔性薄膜電池有效隔熱與散熱的需要，又能滿足艇體表面曲面化安裝的要求，還可兼顧承力與輕質(zhì)化方面的應(yīng)用需求。
【專利說明】一種散熱加強(qiáng)型柔性薄膜太陽能電池隔熱與增強(qiáng)復(fù)合結(jié)構(gòu)及其研制方法
一、【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明一種散熱加強(qiáng)型柔性薄膜太陽能電池隔熱與增強(qiáng)復(fù)合結(jié)構(gòu)及其
[0002]研制方法，屬于太陽能電池隔熱與散熱【技術(shù)領(lǐng)域】。
二、【背景技術(shù)】:
[0003]隨著空天【技術(shù)領(lǐng)域】的進(jìn)一步拓展，針對航空、航天結(jié)合部使用的平流層飛行器已成為各國研究的重點，在這類飛行器中尤以平流層飛艇最受關(guān)注。配置太陽能電池陣和可循環(huán)儲能系統(tǒng)后的平流層飛艇具有飛行高度高、使用時間長、可區(qū)域駐留、對環(huán)境污染小等優(yōu)點，可用于通信中繼、預(yù)警、偵查監(jiān)視、高空技術(shù)驗證等眾多領(lǐng)域。目前，應(yīng)用于平流層飛艇的太陽能電池組件主要是柔性薄膜太陽能電池模塊，這類模塊具有比功率高、結(jié)構(gòu)柔軟、對安裝基體要求低等優(yōu)點，但同樣存在轉(zhuǎn)換效率低、表面與背面溫差小(0.5-2°C )、表面溫度與囊體本體溫度相差大(40-50°C )等缺點，因而需通過有效的隔熱設(shè)計與散熱設(shè)計來提高其在平流層飛艇上的應(yīng)用可行性。
[0004]為此，本發(fā)明基于現(xiàn)有的柔性散熱結(jié)構(gòu)、柔性隔熱結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，通過對柔性硅膠材料、薄膜襯底材料、高強(qiáng)度纖維材料、低密度柔性隔熱材料的綜合應(yīng)用，開發(fā)出一種可滿足平流層飛艇鋪設(shè)柔性薄膜太陽能電池應(yīng)用需求的柔性薄膜太陽能電池隔熱與散熱增強(qiáng)復(fù)合型襯底結(jié)構(gòu)。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0005](I)目的:本發(fā)明的目的在于提供一種散熱加強(qiáng)型柔性薄膜太陽能電池隔熱與增強(qiáng)復(fù)合結(jié)構(gòu)及其研制方法，該結(jié)構(gòu)具有柔軟、輕質(zhì)、高強(qiáng)、散熱、隔熱等優(yōu)點，可滿足柔性薄膜太陽能電池與平流層飛艇蒙皮間有效隔熱與散熱的應(yīng)用需求。
[0006](2)技術(shù)方案:本發(fā)明一種散熱加強(qiáng)型柔性薄膜太陽能電池隔熱與增強(qiáng)復(fù)合結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)以多孔道型硅膠片作為散熱層，主要用于形成柔性的散熱風(fēng)道；以柔性薄膜作為襯底支撐層，主要用于隔熱層材料、強(qiáng)度增強(qiáng)層材料的貼敷；以高強(qiáng)纖維網(wǎng)格布作為強(qiáng)度增強(qiáng)層，主要用于復(fù)合型襯底結(jié)構(gòu)使用時的承力；以環(huán)氧樹脂作為膠粘劑，主要用于復(fù)合型襯底結(jié)構(gòu)中各層材料的有效粘結(jié)；以中空型柔性隔熱材料作為隔熱層，主要用于復(fù)合型襯底結(jié)構(gòu)上下表面溫差的有效控制。
[0007]上述方案具有結(jié)構(gòu)分明，各層材料工藝可控制性強(qiáng)，制造流程相對簡單的優(yōu)點。既可滿足柔性薄膜電池有效隔熱與散熱的需要，又能滿足艇體表面曲面化安裝的要求，還可兼顧承力與輕質(zhì)化方面的應(yīng)用需求。
[0008]所述硅膠散熱層，位于該復(fù)合型襯底結(jié)構(gòu)的最頂層，主要由導(dǎo)熱多孔道型硅膠片構(gòu)成，可采用SY-10012導(dǎo)熱硅膠；
[0009]所述襯底支撐層，位于該復(fù)合型襯底結(jié)構(gòu)的第二層，主要由柔性薄膜構(gòu)成，可采用聚酯薄膜(PET)或聚酰亞胺薄膜(PI)，其中，聚酯薄膜可用于低于420K的工作環(huán)境，聚酰亞胺薄膜可用于480K的工作環(huán)境；
[0010]所述強(qiáng)度增強(qiáng)層，位于該復(fù)合型襯底結(jié)構(gòu)的第三層，主要由高強(qiáng)度織物構(gòu)成，可采用玻璃纖維網(wǎng)格布或PBO網(wǎng)格布或Vectran纖維網(wǎng)格布或芳綸纖維網(wǎng)格布；
[0011]所述膠粘劑，位于該復(fù)合型襯底結(jié)構(gòu)的第四層，主要由環(huán)氧樹脂構(gòu)成，可采用環(huán)氧樹脂型膠膜或膏狀環(huán)氧樹脂膠粘劑；
[0012]所述隔熱層，位于該復(fù)合型襯底結(jié)構(gòu)的最底層，主要由中空型柔性隔熱材料構(gòu)成，通過利用孔隙中靜止空氣的低導(dǎo)熱率進(jìn)行有效隔熱，可采用NOMEX紙蜂窩或孔隙型泡沫板。
[0013]本發(fā)明一種增強(qiáng)型柔性薄膜太陽能電池隔熱與增強(qiáng)復(fù)合結(jié)構(gòu)的研制方法，其基本步驟如下:
[0014]1.原材料采購、檢驗:保證所選材料滿足使用要求和工藝成型要求，尤其是所選材料相應(yīng)的環(huán)境適應(yīng)性、力學(xué)性能、隔熱性能要求；加工防壓潰的內(nèi)部支撐條和外部工裝，以保證中空型柔性隔熱材料的結(jié)構(gòu)不會受到破壞。
[0015]2.裁剪工序:用專用裁剪機(jī)按柔性薄膜太陽能電池模塊的尺寸規(guī)格(四周留有5mm的加工余量)裁剪所需的散熱層多孔道型硅膠片、襯底支撐層薄膜、強(qiáng)度增強(qiáng)層纖維網(wǎng)格布、環(huán)氧樹脂膠膜(如為膏狀膠粘劑，則不存在裁剪工序)；用專用裁剪機(jī)按柔性薄膜太陽能電池模塊內(nèi)部電池本體的尺寸規(guī)格和設(shè)計方案要求(厚度要求)裁剪所需的中空型柔性隔熱材料；針對上述裁剪后的各層材料進(jìn)行擦拭處理，保證材料上無雜質(zhì)；
[0016]3.疊層工序:將散熱層硅膠片(包含內(nèi)部支撐條)、襯底支撐層薄膜、強(qiáng)度增強(qiáng)層纖維網(wǎng)格布、環(huán)氧樹脂膠膜(如為膏狀膠粘劑，則在本步需進(jìn)行均勻化涂敷)、中空型柔性隔熱材料按照由下而上的順序進(jìn)行疊層；其中，在進(jìn)行疊層時，務(wù)必保證各層材料疊合平整，膏狀膠粘劑刮涂均勻。
[0017]4.層壓工序:將疊層好的半成品放入層壓機(jī)中加熱、層壓，加熱溫度控制在120?150°C，升溫時間控制在30?60分鐘，壓力控制在0.98?1.5個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，加熱時間不少于2小時；
[0018]5.后處理:將層壓后的半成品進(jìn)行如下后處理工序，依次為:清除支撐條、去除毛邊、表面清洗、外觀檢驗；
[0019]6.在后處理各工序均合格的情況下投入使用。
[0020](3)優(yōu)點及功效:本發(fā)明一種散熱加強(qiáng)型柔性薄膜太陽能電池隔熱與增強(qiáng)復(fù)合結(jié)構(gòu)及其研制方法，它兼顧了目前平流層飛艇研制過程中對柔性薄膜太陽能電池襯底層柔性、隔熱、散熱、承力、輕質(zhì)化五方面的綜合要求。通過多孔道型硅膠片、柔性薄膜、高強(qiáng)纖維和中空型柔性隔熱材料的選擇實現(xiàn)了整個復(fù)合型襯底結(jié)構(gòu)的柔性化和輕質(zhì)化需求；通過高強(qiáng)織物實現(xiàn)了整個復(fù)合型襯底結(jié)構(gòu)的承力需求；通過中空型柔性隔熱材料實現(xiàn)了整個復(fù)合型襯底結(jié)構(gòu)的隔熱需求?？稍跐M足應(yīng)用需求的同時，最大限度的降低了結(jié)構(gòu)總重和研制難度。
四、【專利附圖】
【附圖說明】:
[0021]圖1為本發(fā)明應(yīng)用到某具體平流層飛艇用柔性薄膜太陽能電池陣實施例中的復(fù)合型襯底結(jié)構(gòu)示意圖；[0022]圖2為散熱加強(qiáng)型柔性薄膜太陽能電池隔熱與增強(qiáng)復(fù)合結(jié)構(gòu)的基本研制流程圖。
[0023]圖中標(biāo)號說明如下:
[0024]1.多孔道型硅膠片，2.柔性薄膜，3.高強(qiáng)纖維網(wǎng)格布，
[0025]4.環(huán)氧樹脂，5.中空型柔性隔熱材料6.模塊間連接孔
五、【具體實施方式】:
[0026]下面結(jié)合圖1、2對本發(fā)明中的散熱加強(qiáng)型柔性薄膜太陽能電池隔熱與增強(qiáng)復(fù)合結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的說明:
[0027]本發(fā)明一種散熱加強(qiáng)型柔性薄膜太陽能電池隔熱與增強(qiáng)復(fù)合結(jié)構(gòu)，如圖1所示，它是由作為散熱層的硅膠片1、作為襯底支撐層的柔性薄膜2、作為強(qiáng)度增強(qiáng)層的高強(qiáng)纖維網(wǎng)格布3、作為膠粘劑的環(huán)氧樹脂4、作為中空型柔性隔熱材料5經(jīng)依次疊層后熱合而成。
[0028]該硅膠散熱層I位于本發(fā)明的最頂層，主要用于形成柔性的散熱風(fēng)道，本實施例采用SY-10012導(dǎo)熱硅膠；
[0029]該柔性薄膜2位于本發(fā)明的第二層，主要用于隔熱層材料、強(qiáng)度增強(qiáng)層材料的貼敷，本實施例采用PET薄膜；
[0030]該高強(qiáng)纖維網(wǎng)格布3位于本發(fā)明的第三層，主要用于復(fù)合型襯底結(jié)構(gòu)使用時的承力，本實施例采用玻璃纖維網(wǎng)格布；
[0031]該環(huán)氧樹脂4位于本發(fā)明的第四層，主要用于復(fù)合型襯底結(jié)構(gòu)中各層材料的有效粘結(jié)，本實施例采用環(huán)氧樹脂膠膜；
[0032]該中空型柔性隔熱材料5位于本發(fā)明的最低層，主要用于復(fù)合型襯底上下表面溫差的有效控制，本實施例采用NOMEX紙蜂窩。
[0033]本發(fā)明一種散熱加強(qiáng)型柔性薄膜太陽能電池隔熱與增強(qiáng)復(fù)合結(jié)構(gòu)的研制方法，其基本的研制流程如下:
[0034]整個研制流程如圖2所示:
[0035]1.原材料采購、檢驗:包括研制復(fù)合型襯底結(jié)構(gòu)所需的所有材料,保證所選材料相應(yīng)的環(huán)境適應(yīng)性、力學(xué)性能、隔熱性能要求；
[0036]2.裁剪工序:用專用裁剪機(jī)按柔性薄膜太陽能電池模塊的尺寸規(guī)格(四周留有5mm的加工余量)裁剪所需的散熱層硅膠片1、柔性薄膜2、高強(qiáng)纖維網(wǎng)格布3、環(huán)氧樹脂4 ；用專用裁剪機(jī)按柔性薄膜太陽能電池模塊內(nèi)部電池本體的尺寸規(guī)格和設(shè)計方案要求(厚度要求)裁剪所需的中空型柔性隔熱材料5 ;針對上述裁剪后的各層材料進(jìn)行擦拭處理，保證材料上無雜質(zhì)；
[0037]3.疊層工序:將散熱層硅膠片1、柔性薄膜2、高強(qiáng)纖維網(wǎng)格布3、環(huán)氧樹脂
[0038]4、中空型柔性隔熱材料5按照由下而上的順序進(jìn)行疊層；
[0039]其中，在進(jìn)行疊層時，務(wù)必保證各層材料疊合平整。
[0040]4.層壓工序:將疊層好的半成品放入層壓機(jī)中加熱、層壓，加熱溫度控制在135°C，升溫時間控制在45分鐘，壓力控制在1.1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，加熱時間為2小時；
[0041]其中，加熱、層壓前需在半成品四周墊上防壓潰工裝，以保證中空型柔性隔熱材料的結(jié)構(gòu)不會受到破壞。
[0042]5.連接孔制作:按設(shè)計要求在層壓后的半成品的指定位置標(biāo)記出連接孔中心位置，利用專用的打孔器在相應(yīng)的位置開出模塊間連接孔5 ；
[0043]6.去除支撐條:將多孔道型硅膠內(nèi)部支撐條去除。
[0044]7.去除毛邊:按設(shè)計尺寸切除毛邊。
[0045]8.表面清洗:用酒精清除柔性薄膜2表面的污潰；
[0046]9.外觀檢驗:外表無明顯缺陷和損傷的模塊可投入使用。
[0047]應(yīng)當(dāng)指出，本實例僅列示性說明本發(fā)明的應(yīng)用方法，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此種使用技術(shù)的人員，均可在不違背本發(fā)明的精神及范圍下，對上述實施例進(jìn)行修改。因此，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書所列。
【權(quán)利要求】
1.一種散熱加強(qiáng)型柔性薄膜太陽能電池隔熱與增強(qiáng)復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于: 該結(jié)構(gòu)按自上而下包括散熱層、襯底支撐層、強(qiáng)度增強(qiáng)層、膠粘劑和隔熱層。各層說明如下:以多孔道型硅膠片作為散熱層，主要用于形成柔性的散熱風(fēng)道；以柔性薄膜作為襯底支撐層，主要用于隔熱層材料、強(qiáng)度增強(qiáng)層材料的貼敷；以高強(qiáng)纖維網(wǎng)格布作為強(qiáng)度增強(qiáng)層，主要用于復(fù)合型襯底結(jié)構(gòu)使用時的承力；以環(huán)氧樹脂作為膠粘劑，主要用于復(fù)合型襯底結(jié)構(gòu)中各層材料的有效粘結(jié)；以中空型柔性隔熱材料作為隔熱層，主要用于復(fù)合型襯底結(jié)構(gòu)上下表面溫差的有效控制。
2.一種散熱加強(qiáng)型柔性薄膜太陽能電池隔熱與增強(qiáng)復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于: 具有結(jié)構(gòu)分明，各層材料工藝可控制性強(qiáng)，制造流程相對簡單的優(yōu)點。既可滿足柔性薄膜電池有效隔熱與散熱的需要，又能滿足艇體表面曲面化安裝的要求，還可兼顧承力與輕質(zhì)化方面的應(yīng)用需求。
3.一種散熱加強(qiáng)型柔性薄膜太陽能電池隔熱與增強(qiáng)復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特征在于: 其基本的研制流程如下: (1)原材料采購、檢驗:保證所選材料滿足使用要求和工藝成型要求，尤其是所選材料相應(yīng)的環(huán)境適應(yīng)性、力學(xué)性能、隔熱性能要求； (2)裁剪工序:用專用裁剪機(jī)按柔性薄膜太陽能電池模塊的尺寸規(guī)格(四周留有5_的加工余量)裁剪所需的散熱層多孔道型硅膠片、襯底支撐層薄膜、強(qiáng)度增強(qiáng)層纖維網(wǎng)格布、環(huán)氧樹脂膠膜(如為膏狀膠粘劑，則不存在裁剪工序)；用專用裁剪機(jī)按柔性薄膜太陽能電池模塊內(nèi)部電池本體的尺寸規(guī)格和設(shè)計方案要求(厚度要求)裁剪所需的中空型柔性隔熱材料；針對上述裁剪后的各層材料進(jìn)行擦拭處理，保證材料上無雜質(zhì)； (3)疊層工序:將散熱層多孔道型硅膠片(包含內(nèi)部支撐條)、環(huán)氧樹脂膠膜、襯底支撐層薄膜、強(qiáng)度增強(qiáng)層纖維網(wǎng)格布、環(huán)氧樹脂膠膜(如為膏狀膠粘劑，則在本步需進(jìn)行均勻化涂敷)、中空型柔性隔熱材料按照由下而上的順序進(jìn)行疊層； (4)層壓工序:將疊層好的半成品放入層壓機(jī)中加熱、層壓，加熱溫度控制在120?150°C，升溫時間控制在30?60分鐘，壓力控制在0.98?1.5個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，加熱時間不少于2小時； (5)后處理:將層壓后的半成品進(jìn)行如下后處理工序，依次為:清除支撐條、去除毛邊、表面清洗、外觀檢驗； (6)在后處理各工序均合格的情況下投入使用。
【文檔編號】B32B3/24GK103996729SQ201410251474
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月9日
【發(fā)明者】孫康文, 陳曉明, 孫謀, 呂明云 申請人:北京航空航天大學(xué)