柔性太阳电池阵

关键字：光伏发电、别墅太阳能发电、柔性太阳电池阵

柔性太阳电池阵的太阳电池基板衬底一般为柔性薄膜材料，因此光伏发电行业称之为“柔 性”。该太阳电池阵根据展开方式的不同，可以分为折叠式柔性太阳电池阵和卷式柔性太阳电池阵两种，目前主要应用于空间领域的光伏设备中，有向别墅太阳能发电行业发展的趋势，其构型示意图如下图所示：

卷式柔性太阳电池阵构型示意图

 

西德的MBB公司研究开发的超轻板太阳电池阵技术，采用了刚性框架支撑预紧的薄膜基板，该太阳光伏发电电池阵由两个完全相同的太阳翼组成，每个翼有一个展开支架、一个空心的太阳电池板框架和2〜25块贴有电池的太阳电池板。每块太阳电池板均为碳纤维复合材料空心方形管子组成，太阳电池安装在张紧的柔性KAPTON 薄膜基板上，该类电池主要为空间应用领域而设计，并非适用于别墅太阳能发电领域。每次收拢时，太阳电池板折叠在一起，并压紧在星体侧壁上。每个太阳翼有 6个压紧点，每个压紧点上有一条薄的金属带，用来固定太阳翼。压紧点的金属带释放后，由螺旋形的铰链弹簧提供动力使太阳电池板展开，太阳板的展开角度由一套闭合的滑轮绳索系统控制。NASA在阿尔法国际空间站（ISSA)上使用了折叠式的柔性太阳电池阵，由6个约34mX12m的太阳电池阵组成，输出功率达75kWp，使用了平均效率为14. 2%的8 cmX8 cm卷包硅太阳电池，部分太阳光伏发电电池阵如下图所示。

阿尔法国际空间站上的柔性太阳电池阵

 

卷式柔性太阳光伏发电电池阵由一块或两块收藏在圆柱筒上的贴有太阳电池柔性衬底构成，采用能展开的支杆或支柱把柔性衬底从圆筒中拉出后展开，展开时用一个回缩力将其拉平。太阳电池的柔性衬底材料由玻璃纤维增强的KAPTON材料制成。1990年4月24日发射的哈勃空间望远镜上使用了卷式柔性太阳电池阵，设计寿命为5年，运行轨道614 km，贴有48 760片20 mm*40 mm的BSFR硅太阳电池，在轨运行4年后的太阳光伏发电电池阵输出功率不少于4kWp，太阳翼的展开尺寸为6. 45mX2. 4m， 如下图所示：

 

哈勃空间望远镜用太阳电池阵

 

半刚性太阳电池阵是介于刚性太阳电池阵和柔性太阳电池阵之间的一种太阳电池阵构型，主要特点是太阳光伏发电电池片粘贴的衬底采用“半刚性”结构，有网格状的玻璃纤维材料、拉膜式玻璃纤维增强的聚酰亚胺薄膜两种形式。太阳电池板的框架材料依然采用轻质量的碳纤维材料。大面积半刚性太阳电池阵的展开方式类同于折叠式的柔性太阳电池阵。这种类型太阳电池阵的空间应用以俄罗斯和前苏联发射的航天器为主，在高、中、低各种轨道上的应用卫星、飞船和空间站得到了广泛的应用，但在别墅太阳能发电运用得较少。