СКЛАДНАЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ

Полезная модель относится к гелиоэнергетике, к системам с несколькими панелями, содержащими электрически взаимосвязанные фотоэлектрические преобразователи для производства электрического тока, может быть использована для питания радиоэлектронной аппаратуры и подзарядки различных аккумуляторных батарей, и решает задачу создания гибкой, удобной, надежной, прочной, солнечной батареи произвольного размера и произвольной конфигурации в пространстве с оптимальным весом. При этом одновременно обеспечивается упрощение сборки-разборки, быстрота ремонта, сокращение времени приведения солнечной батареи в рабочее состояние, снижение стоимости изготовления. Сложная пространственная геометрия солнечной батареи необходима, например, при изготовлении источников питания для уличной рекламы.
Известна солнечная батарея раскладная (RU №2265256, аналог), содержащая электрически взаимосвязанные между собой фотоэлектрические панели с множеством фотоэлектрических преобразователей, закрепленные с промежутком на основе из гибкого материала с возможностью неоднократного складывания, элементы крепления, отличающаяся тем, что фотоэлектрические панели имеют обрамление из продольных и поперечных накладных элементов, закрепленных на основе вдоль сторон фотоэлектрических панелей с возможностью их отворота при смене фотоэлектрических панелей, причем каждая из них соединена с основой и обрамлением соответственно разъемными средствами фиксации и элементами крепления. К недостаткам этой батареи следует отнести наличие основы, утяжеляющей конструкцию и жесткое соединение солнечных элементов внутри фотоэлектрических панелей.
Известна солнечная батарея (RU №2358208, аналог) из скоммутированных модулей фотопреобразователей, у которых металлические держатели выполнены в виде пластин с четырьмя отгибаемыми при монтаже лепестками и содержащая каркас, несущую поверхность, образованную ортогональными нитями. К недостаткам конструкции фотопреобразователей следует отнести необходимость каркаса и несущей поверхности из ортогональных нитей для крепления модулей, что утяжеляет конструкцию и ограничивает потребителя размерами рамы в выборе формы и размера солнечной батареи.
Известна солнечная батарея из гибких фотоэлектрических модулей (RU №2234166, прототип), размещаемых на несущей (опорной) поверхности в виде гибкой сетчатой мембраны, закрепленной на раме, состоящих из солнечных элементов, скоммутированных между собой с помощью металлических шин и покрытых с лицевой и тыльной сторон защитными стеклянными пластинами, у которых на тыльной стороне модуля на краях стеклянных пластин, покрывающих смежные, последовательно-соединенные солнечные элементы, установлены платы, из пленочного фольгированного диэлектрика, с несколькими отверстиями, через которые пропущены свободные концы шин контактов смежных солнечных элементов и эти концы шин скоммутированы с металлизированным слоем платы, а диэлектрический слой платы соединен со стеклянными пластинами. К недостаткам этой конструкции следует отнести необходимость опорной поверхности и рамы для размещения солнечных элементов, что утяжеляет конструкцию и ограничивает потребителя размерами рамы в выборе формы солнечной батареи. Также конструкция соединения элементов в модуле с помощью плат из пленочного фольгированного диэлектрика является недостаточно гибкой для складывания фотоэлектрических модулей в продольно-поперечных направлениях при транспортировке.
Задачами, решаемыми данной полезной моделью являются облегчение веса конструкции солнечной батареи, повышение ее ремонтопригодности на всех стадиях сборки и эксплуатации, снятие ограничений на размеры и форму солнечной батареи в пространстве. Обеспечивается этот результат за счет отличительных признаков складной фотоэлектрической солнечной батареи.
Технический результат достигается тем, что солнечная батарея выполнена из легкозаменяемых фотоэлектрических модулей, каждый из которых состоит из одного или нескольких фотоэлектрических преобразователей произвольного размера, закрепленных на подложке, герметизированных светопрозрачной защитной пленкой и токопроводящих гибких металлических шин, соединяющихся друг с другом электрически и механически при помощи гибких элементов крепления, позволяющих создавать солнечные батареи произвольной геометрии с возможностью неоднократного складывания в продольном и поперечном направлении М раз до размеров по площади равному одному солнечному модулю.
Конструкция фотоэлектрического модуля показана на Фиг.1., здесь 1 - изолирующая подложка, 2 - фотоэлектрические преобразователи, 3 - токопроводящие металлические шины, 4 - стыковочные отверстия. На Фиг.2 представлена солнечная батарея на его основе, 1 - фотоэлектрический модуль, 2 - гибкие соединения. На Фиг.3 показана последовательность сборки складной солнечной батареи. Электрические контакты между фотоэлектрическими модулями выполнены гибкими соединительными проводниками и заканчиваются электрическим разъемом, позволяя легко объединять модули в батарею. На фиг.4 приведен пример схемы соединения модулей в батарее. Мощность батареи при таком соединении модулей составила 20 Вт при плотности потока солнечного света 1000 Вт/м2 (напряжение на нагрузке 1,5 В, ток на нагрузке 13,5 А). На фиг.5. приведены возможные варианты солнечных батарей, собранных из складных фотоэлектрических модулей.
По указанной технологии была изготовлена солнечная батарея для энергопитания колон уличной зонд-рекламы пиковой мощностью до 50 Вт, напряжением 8В. Параметры солнечной батареи были измерены при интенсивности солнечной радиации 1000 Вт/м2, температуре окружающего воздуха 25°С и установке поверхности батареи перпендикулярно солнечным лучам в полдень.
Работоспособность складных солнечных батарей подтверждена на опытных образцах, которые прошли испытания в условиях воздействия на них механических нагрузок (ударных, вибрационных и др.) и погодных факторов.
Таким образом, предлагаемая складная солнечная батарея является надежной, простой в изготовлении и сборке, а также удобным в эксплуатации, долговечным изделием.