(57)【要約】【課題】絶縁層内に空気を閉そくすることなく絶縁を確保するソーラーアレイパネルを提供できるようにすることを目的とする。【解決手段】ソーラーアレイパネル１００のサンドイッチパネル１１０の表皮１１２に第一絶縁層１２０と第二絶縁層１３０との二層の絶縁層を設ける。第一絶縁層１２０はポリイミドフィルムで構成し、第二絶縁層１３０はアラミド繊維を使用した複合材料で構成し、サンドイッチパネル１１０の表皮１１２は炭素繊維を使用した複合材料で構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池パネルの基盤となる太陽電池パネル基盤と、
太陽電池を配置する第一の絶縁板と、
前記太陽電池パネル基板と前記第一絶縁板との間に設ける第二の絶縁板と
を備えることを特徴とする太陽電池パネル。
【請求項２】
前記第二の絶縁板は、前記第一の絶縁板以下の熱膨張率を有する
ことを特徴とする請求項１記載の太陽電池パネル。
【請求項３】
前記太陽電池パネル基盤は、前記太陽電池パネル基盤の心材と、前記心材を覆う表皮とを備え、
前記第二の絶縁板は、前記太陽電池パネル基盤の前記表皮と前記第一の絶縁板との間に配され、前記太陽電池パネル基盤の前記表皮の熱膨張率以上で且つ前記第一の絶縁板の熱膨張率以下の熱膨張率を有する
ことを特徴とする請求項２記載の太陽電池パネル。
【請求項４】
前記第一の絶縁板はポリイミドを用いて構成され、前記第二の絶縁板はアラミド繊維を用いて構成される
ことを特徴とする請求項１から請求項３いずれかに記載の太陽電池パネル。
【請求項５】
前記第一の絶縁板はポリイミドを用いて構成され、前記第二の絶縁板はガラス繊維を用いて構成される
ことを特徴とする請求項１から請求項３いずれかに記載の太陽電池パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、人工衛星や宇宙ステーションなどの宇宙構造体に電力を供給する太陽電池パネルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人工衛星や宇宙ステーションなどの宇宙構造体に電力を供給するために、太陽電池が多用されている。
宇宙構造体には多くの太陽電池セルが必要であり、これらの太陽電池セルを保持するために平板状のサンドイッチパネルが使用され、サンドイッチパネルの表面に太陽電池セルを配列させている。
このサンドイッチパネルの表皮材としては、比弾性率、比強度を高めるために炭素繊維強化複合材料が多用されている。
【０００３】
宇宙空間においてソーラーアレイを正常に機能させるには、発生する電位を周囲の導電体から絶縁し、太陽電池で発生する電力を宇宙構造体に伝送する必要がある。
【０００４】
特許文献１は、ソーラーアレイパネル（太陽電池パネルともいう）の太陽電池間の放電を防止する方法として、絶縁バリアにより放電を防止する方法を開示している。
特許文献２は、空隙をあけて絶縁を保持する方法として、太陽電池に近接する範囲に導電性の材料を設置しない方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２７４５４２号公報
【特許文献２】特許第３８４０９６３号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】ＮＡＳＡ  ＣＲ  ４６６１，  Ｓｐａｃｅ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｎ  Ｓｐａｃｅｃｒａｃｆｔ：  ＬＥＯ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ  Ｇｕｉｄｅ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１が開示するソーラーアレイパネルは、サンドイッチパネルの絶縁層に絶縁を向上させる対策を施していないため、太陽電池の電位がサンドイッチパネルに短絡する可能性がある。
【０００８】
特許文献２が開示するソーラーアレイパネルは、絶縁層内に空気が閉そくされた場合、宇宙空間において空気が膨張して破損してしまう可能性がある。絶縁層内の空気の排気路を確保するために微小な穴を形成してもよいが、穴を形成するのに多くの時間を要する。
【０００９】
また、宇宙構造体を静止軌道よりも低い軌道（以下、低軌道と称する）で運用する場合、宇宙空間に存在する原子状酸素の影響によってソーラーアレイパネルの材料は浸食する。原子状酸素の影響は高度が低いほど顕著である。
そのため、低軌道で運用する宇宙構造体では、ソーラーアレイパネルに多用されているポリイミドフィルムが浸食することにより絶縁層が喪失してしまう可能性がある。
【００１０】
本発明は、例えば、絶縁層内に空気を閉そくすることなく絶縁を確保するソーラーアレイパネルを提供できるようにすることを目的とする。
また、原子状酸素の影響を少なくしたソーラーアレイパネルを提供できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の太陽電池パネルは、
太陽電池パネルの基盤となる太陽電池パネル基盤と、
前記太陽電池パネル基板の表面を覆う第一の絶縁フィルムと、
前記第一の絶縁フィルムを覆う第二の絶縁フィルムとを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、例えば、ソーラーアレイパネル（太陽電池パネル）は第二の絶縁フィルムを備えることにより絶縁層（第一の絶縁フィルム、第二の絶縁フィルム）内に空気を閉そくすることなく絶縁を確保できる。
また、ソーラーアレイパネルは原子状酸素の影響を受けにくい材料を第二の絶縁フィルムに用いることにより原子状酸素の影響を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１におけるソーラーアレイパネル１００の断面図。
【図２】実施の形態１におけるソーラーアレイパネル１００の内部構造を示す斜視図。
【図３】第二絶縁層を備えないソーラーアレイパネル１０１の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
サンドイッチパネルの表皮を二層の絶縁層で覆ったソーラーアレイパネルの形態について説明する。
【００１５】
図１は、実施の形態１におけるソーラーアレイパネル１００の断面図である。
図２は、実施の形態１におけるソーラーアレイパネル１００の内部構造を示す斜視図である。図２において太陽電池セル１４０の図示を省略する。
実施の形態１におけるソーラーアレイパネル１００について、図１および図２に基づいて説明する。
【００１６】
ソーラーアレイパネル１００（太陽電池パネル）は、サンドイッチパネル１１０を備える。
【００１７】
サンドイッチパネル１１０（太陽電池パネル基盤）は、ソーラーアレイパネル１００の基盤であり、サンドイッチパネル１１０の心材であるコア１１１を表皮１１２で挟んだサンドイッチ構造を成す。
【００１８】
コア１１１は、軽量で強度が高いハニカム構造を有する（図２参照）。
【００１９】
表皮１１２は、炭素繊維を使用した複合材料のシート（以下、炭素繊維シートという）で構成される。
【００２０】
ソーラーアレイパネル１００の表側（太陽電池セル１４０が配置される側）の表皮１１２の上には、二層の絶縁層として第一絶縁層１２０（第一の絶縁板）と第二絶縁層１３０（第二の絶縁板）とを設ける。
絶縁層を二重にすることにより、第一絶縁層１２０と第二絶縁層１３０とのいずれか一方に欠陥（例えば、傷）があっても、第一絶縁層１２０の上に配置される太陽電池セル１４０とサンドイッチパネル１１０とを他方の絶縁層で絶縁することができる。もし、第一絶縁層１２０と第二絶縁層１３０との両方に欠陥があったとしても、互いの欠陥箇所が重なる可能性は極めて低いと考えられる。つまり、二層の絶縁層は、太陽電池セル１４０とサンドイッチパネル１１０とが短絡してソーラーアレイパネル１００が故障する可能性を低下させることができる。
【００２１】
第一絶縁層１２０はソーラーアレイパネル１００の外層の絶縁層であり、第一絶縁層上に太陽電池セル１４０を配置する。
例えば、第一絶縁層１２０には、宇宙環境での使用に耐えうるため耐熱性などに優れたポリイミドフィルムを用いる。ポリイミドフィルムの厚さは１２μｍから１２５μｍ程度である（μｍ：マイクロメートル）。ポリイミドフィルムは高い耐熱性を有するが原子状酸素に対する耐性が低いため、原子状酸素が多く存在する低軌道で使用すると原子状酸素の影響により浸食して消失する可能性がある。しかし、第一絶縁層１２０であるポリイミドフィルムが消失しても、第一絶縁層１２０の下には第二絶縁層１３０が存在するため太陽電池セル１４０とサンドイッチパネル１１０とは絶縁される。
【００２２】
第二絶縁層１３０はソーラーアレイパネル１００の中間層の絶縁層であり、第一絶縁層１２０とサンドイッチパネル１１０の表皮１１２との間に配される。
例えば、第二絶縁層１３０には、アラミド繊維を使用した複合材料のシート（以下、アラミド繊維シートという）またはポリイミドフィルムを用いる。
【００２３】
第一絶縁層１２０、第二絶縁層１３０及びサンドイッチパネル１１０の表皮１１２が熱膨張により破損しないように、「第一絶縁層１２０≧第二絶縁層１３０≧表皮１１２」という熱膨張率の関係を満たすとよい。
つまり、第二絶縁層１３０の熱膨張率をサンドイッチパネル１１０の表皮１１２の熱膨張率以上で且つ第一絶縁層１２０の熱膨張率以下にするとよい。
【００２４】
例えば、第一絶縁層１２０をポリイミドフィルム、第二絶縁層１３０をアラミド繊維シート、サンドイッチパネル１１０の表皮１１２を炭素繊維シートにすれば、上記の熱膨張率の関係を満たす。
ポリイミドフィルムの熱膨張率は約３０×１０−６／Ｋ（Ｋ：ケルビン）、アラミド繊維シートの熱膨張率は３〜５×１０−６／Ｋ、炭素繊維シートの熱膨張率は約１×１０−６／Ｋである。
【００２５】
太陽電池セル１４０は、太陽光を入力にして光起電力効果により太陽光エネルギーを電力に変換する部品（回路、機器）である。
【００２６】
実施の形態１において、例えば、以下のようなソーラーアレイパネル１００について説明した。
【００２７】
宇宙空間で使用されるソーラーアレイパネル１００において、第一絶縁層１２０とサンドイッチパネル１１０の表皮１１２との間に第二絶縁層１３０を設けている。
第二絶縁層１３０に要求される特性は、絶縁材料で構成されること、宇宙空間の環境に十分な耐熱温度を有すること、内部に空げきを有しないことである。
【００２８】
図３は、第二絶縁層を備えないソーラーアレイパネル１０１の断面図である。
第二絶縁層１３０を設けることにより、第二絶縁層が無いソーラーアレイパネル１０１（図３参照）に比べて太陽電池セル１４０とサンドイッチパネル１１０とを絶縁する絶縁性能を向上させることができる。
また、第二絶縁層１３０をフィルムで構成すれば第二絶縁層１３０の内部に空気が閉そくされることはなく、内部に閉そくした空気が宇宙空間で膨張して第二絶縁層１３０を損傷することもない。
【００２９】
ソーラーアレイパネル１００は、人工衛星等の宇宙構造体（例えば、低軌道の宇宙構造体である宇宙ステーション）に使用することができる。
【００３０】
但し、ソーラーアレイパネル１００は人工衛星以外の用途に用いても構わない。例えば、ソーラーアレイパネル１００は、建物の屋根や屋上に取り付けられる家庭用または業務用のものであっても構わない。
【００３１】
実施の形態２．
ソーラーアレイパネル１００（図１、図２参照）の第二絶縁層１３０としてガラス繊維を使用した複合材料のシート（以下、ガラス繊維シートという）を使用することにより、原子状酸素の影響に対する耐性を高めることができる。
【００３２】
ガラス繊維シートは、ポリイミドフィルムやアラミド繊維シートに比べて原子状酸素の影響による質量減少率が１０００分の１以下である（非特許文献１に記載されたＴａｂｌｅ２−２、Ｔａｂｌｅ２−５の比較結果）。
つまり、第一絶縁層１２０（例えば、ポリイミドフィルム）の一部が原子状酸素の影響により喪失しても、第二絶縁層１３０のガラス繊維シートにより絶縁性を維持することができる。
【００３３】
また、ガラス繊維シートの熱膨張率は５〜１０×１０−６／Ｋであるため、第一絶縁層１２０をポリイミドフィルム、第二絶縁層１３０をガラス繊維シート、サンドイッチパネル１１０の表皮１１２を炭素繊維シートにした場合、熱膨張率の条件「第一絶縁層１２０≧第二絶縁層１３０≧表皮１１２」を満たす。
【符号の説明】
【００３４】
１００，１０１  ソーラーアレイパネル、１１０  サンドイッチパネル、１１１  コア、１１２  表皮、１２０  第一絶縁層、１３０  第二絶縁層、１４０  太陽電池セル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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