空间静电防护太阳电池阵互连封装结构及方法技术

本发明专利技术公开了空间静电防护太阳电池阵互连封装结构及方法，本发明专利技术公开的空间静电防护太阳电池阵互连封装结构包括：基板、太阳电池、抗辐照导电玻璃盖片；所述基板表面涂覆一层高阻导电胶，将太阳电池粘贴在基板表面，所述太阳电池一个缺角与旁路二极管并联，所述抗辐照导电玻璃盖片导电层远离太阳电池，覆盖于太阳电池表面；所述抗辐照导电玻璃盖片一个角的上、下表面及对应侧面镀有金属薄膜；所述金属薄膜通过高阻导电胶与旁路二级管串联。本发明专利技术方法不仅与传统太阳电池阵装配工艺兼容，且简单、可靠，可实现自动化装配等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航天领域电源技术，尤其涉及空间静电防护太阳电池阵互连封装结构及方法。
技术介绍
随着空间技术的发展，空间飞行器及分系统趋于轻质化、低能耗、多功能复杂载荷集成发展。而高压太阳电池阵具有能量损耗低和电缆用量少等优点，已成为空间电源系统发展的必然趋势，国外大量飞行器已大量使用。但由于空间环境效应影响，在太阳电池阵绝缘表面将产生静电积累和二次放电，从而导致电池阵破坏，飞行器无法继续正常运行。为克服这个缺点，国内外400~600V高压电池阵通常采用镀制TCO透明导电玻璃盖片封装太阳电池，使得静电透过盖片表面TCO导电膜进行疏导，从而解决高压静电放电及弧光放电破坏电池阵的问题，该方案的可行性已得到大量的飞行和地面模拟实验验证，但针对透明导电玻璃盖片及其与基板之间互联方式国内外报道不尽一致。透明导电玻璃盖片的制作有以下几种：一种是在玻璃盖片表面镀制ITO导电薄膜；一种是在玻璃盖片表面依次镀制ITO和AR增透薄膜，而AR增透薄膜大多为氟化镁（MgF2）薄膜，如国内专利201418001370.8和美国专利US6713670B2公开；一种是在玻璃表面镀制氧化硅薄膜，如国内专利201418001370.8公开。玻璃盖片与基板之间互接方式有几种方式，一种是通过点胶的方式在透明导电薄膜与互联金属片之间采用高阻导电胶连接，如公开的201410451763.8专利所述；一种是通过增大电池或电池串间距，降低一次放电几率，从而达到避免二次放电，如公开的201210177257.5专利所述；一种是在盖片侧边镀制金属薄膜，并在金属薄膜区焊接互接金属片，然后金属互连片再与电池焊接或者是直接在金属薄膜区与互联金属片之间采用高阻导电胶连接。显而易见，以上制作方式存在诸多不可靠因素，首先，仅镀制ITO薄膜的玻璃盖片，其表面ITO薄膜空间环境稳定性差，其次盖片侧边镀制金属薄膜与互连金属焊接方式存在金属薄膜可焊性差，焊接难度也较大，通过点胶的方式在TCO薄膜或金属薄膜区与互连金属片之间点或滴高阻导电胶的制作方法存在微区点胶难度大，胶暴露在空间中，对导电胶本身的空间环境稳定性提出挑战，空间可靠性差，同时其工艺可实现性、兼容性、自动化制程能力均较差，难以满足型号生产及空间应用要求，同时通过增大电池及电池串间距的方式，会导致布片率降低，且该方法仅限于较低电压的静电防护有效，相对高压的静电放电则难以有效防护，如300V、400V等以上的高压。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是现有的太阳电池阵在空间环境工作可靠性低；为解决所述问题，本专利技术提供空间静电防护太阳电池阵互连封装结构及方法。本专利技术提供的空间静电防护太阳电池阵互连封装结构包括：基板、太阳电池、抗辐照导电玻璃盖片；所述基板表面涂覆一层高阻导电胶，将太阳电池粘贴在基板表面，所述太阳电池一个缺角与旁路二极管并联，所述抗辐照导电玻璃盖片导电层远离太阳电池，覆盖于太阳电池表面；所述抗辐照导电玻璃盖片一个角的上、下表面及对应侧面镀有金属薄膜；所述金属薄膜与旁路二级管电连接。进一步，所述金属薄膜的材料为低膨胀金属或金属合金；厚度为0.8～2.2微米。进一步，所述金属薄膜与旁路二极管之间通过高阻导电胶粘接；所述高阻导电胶的电阻为105~108Ω；所述高阻导电胶的涂覆面积为旁路二极管对应表面面积的35%～65%。进一步，所述抗辐照导电玻璃盖片表面镀制的金属薄膜遮光面积为旁路二极管面积的50%~75%。进一步，所述抗辐照导电玻璃盖片包括：玻璃盖片、依次镀于所述玻璃盖片表面的ITO导电薄膜和增透膜；所述ITO导电薄膜的厚度为17～32nm，所述增透膜的材料为氟化镁或氧化硅，厚度为90～110nm。进一步，抗辐照导电玻璃盖片与太阳电池或旁路二极管背面之间的电阻为106~108Ω。本专利技术还提供所述的空间静电防护太阳电池阵互连封装结构的封装方法，包括：步骤一、制作抗辐照导电玻璃盖片，所述抗辐照导电玻璃盖片截面形状与太阳电池表面相匹配；抗辐照导电玻璃盖片与旁路二极管对应区域的上、下表面和侧面依次镀制金属薄膜；步骤二、将金属互连片分别与旁路二极管、太阳电池电极焊接，旁路二极管与太阳电池并联焊接；步骤三、将抗辐照导电玻璃盖片粘结于太阳电池受光表面，旁路二极管与所述金属薄膜电连接；步骤四、测试玻璃盖片与太阳电池或旁路二极管之间的电阻是否满足要求，将满足要求的太阳电池串联焊接，制成太阳电池组件。步骤五、在太阳电池阵基板表面涂覆高阻导电胶；将太阳电池组件按预定间隙布贴在基板表面，并加压固化；步骤六、在基板背面布置功率传输导线，进行电连接、测试，完成空间静电防护太阳电池阵封装。步骤七、测试太阳电池阵任意玻璃盖片表面与基板表面之间电阻为106~108Ω。本专利技术的优点包括：本专利技术将抗辐照导电玻璃盖片受光面、太阳电池、旁路二极管三者通过卷包金属薄膜、高阻导电胶连通，空间产生的静电依次通过抗辐照导电玻璃盖片表面的透明导电膜系、金属薄膜、旁路二极管正极面、旁路二极管金属互连片以及基板表面的高阻导电胶，最终流向接地电阻，从而实现静电防护。本专利技术制作的太阳电池阵具有静电疏导功能，且空间稳定，工艺继承性好，操作简单，易于实现、可自动化制程。附图说明图1是本专利技术实施例提供的空间静电防护太阳电池阵互连封装结构俯视图；图2是本专利技术实施例提供的空间静电防护太阳电池阵互连封装结构的抗辐照导电玻璃盖片的俯视图；图3是本专利技术实施例提供的空间静电防护太阳电池阵互连封装结构的剖视图；图4是本专利技术实施例提供的空间静电防护太阳电池阵互连封装结构的抗辐照导电玻璃盖片的剖视图；图5为本专利技术的实施例提供的空间静电防护太阳电池阵互连封装结构，透明导电玻璃盖片封装旁路二极管的示意图。具体实施方式下文中，结合附图和实施例对本专利技术的设计和实例作进一步阐述。如图1所示，本专利技术实施例提供的空间静电防护太阳电池阵互连封装结构包括：基板3、太阳电池2、抗辐照导电玻璃盖片1；所述基板3表面涂覆一层高阻导电胶4，将太阳电池2粘贴在基板3表面，所述太阳电池2一个缺角与旁路二极管7并联，所述抗辐照导电玻璃盖片1导电层远离太阳电池2，覆盖于太阳电池2表面；所述抗辐照导电玻璃盖片1一个角的上、下表面及对应侧面镀有金属薄膜12（见图2）；所述金属薄膜12与旁路二级管7电连接；太阳电池相互连接组成太阳电池阵。所述旁路二极管7与太阳电池2布贴在基板3表面，太阳电池阵在空间工作时，所述抗辐照导电玻璃盖片1表面产生的电荷依次通过透明导电膜系11、金属薄膜12传输到旁路二极管7，再由旁路二极管引出电极传输到基板表面高阻导电胶4进行放电，不会对太阳电池造成损坏。结合参考图2和图4，所述抗辐照导电玻璃盖片包括玻璃盖片13，所述玻璃盖片13的形状与太阳电池的形状相匹配，采用镀制透明导电膜系11的玻璃制作，所述玻璃盖片与旁路二极管所对应的区域上、下表面及对应侧面镀制金属薄膜12；在本实施例中，所述金属薄膜的材料为钛或者铁镍合金；厚度为0.8～2.2微米，比如1微米，金属薄膜的遮光面积为旁路二极管面积的50%~75%，比如60%。在镀制金属薄膜12之后，在玻璃盖片13的一个表面依次镀制ITO导电薄膜112和增透膜111；所述ITO导电薄膜112的厚度为17～32nm，比如25nm，ITO导电薄膜112的电阻为10本文档来自技高网...

【技术保护点】
空间静电防护太阳电池阵互连封装结构，其特征在于，包括：基板、太阳电池、抗辐照导电玻璃盖片；所述基板表面涂覆一层高阻导电胶，将太阳电池粘贴在基板表面，所述太阳电池一个缺角与旁路二极管并联，所述抗辐照导电玻璃盖片导电层远离太阳电池，覆盖于太阳电池表面；所述抗辐照导电玻璃盖片一个角的上、下表面及对应侧面镀有金属薄膜；所述金属薄膜与旁路二级管电连接。

【技术特征摘要】
1.空间静电防护太阳电池阵互连封装结构，其特征在于，包括：基板、太阳电池、抗辐照导电玻璃盖片；所述基板表面涂覆一层高阻导电胶，将太阳电池粘贴在基板表面，所述太阳电池一个缺角与旁路二极管并联，所述抗辐照导电玻璃盖片导电层远离太阳电池，覆盖于太阳电池表面；所述抗辐照导电玻璃盖片一个角的上、下表面及对应侧面镀有金属薄膜；所述金属薄膜与旁路二级管电连接。2.依据权利要求1所述的空间静电防护太阳电池阵互连封装结构，其特征在于，所述金属薄膜的材料为低膨胀金属或金属合金；厚度为0.8～2.2微米。3.依据权利要求1所述的空间静电防护太阳电池阵互连封装结构，其特征在于，所述金属薄膜与旁路二极管之间通过高阻导电胶粘接；所述高阻导电胶的电阻为105~108Ω；所述高阻导电胶的涂覆面积为旁路二极管对应表面面积的35%～65%。4.依据权利要求1所述的空间静电防护太阳电池阵互连封装结构，其特征在于，所述抗辐照导电玻璃盖片表面的金属薄膜遮光面积为旁路二极管面积的50%~75%。5.依据权利要求1所述的空间静电防护太阳电池阵互连封装结构，其特征在于，所述抗辐照导电玻璃盖片包括：玻璃盖片、依次镀于所述玻璃盖片表面的ITO导电薄膜和增透膜；所述ITO导电薄膜的厚度为17～32n...

【专利技术属性】
技术研发人员：范襄，于振海，雷刚，贺虎，石梦奇，沈斌，马聚沙，杨广，池卫英，
申请(专利权)人：上海空间电源研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31