采用太阳能电池作为旁路二极管热沉制造技术

一种太阳能电池板包括多个太阳能电池、旁路二极管单元和散热器。旁路二极管单元包括旁路二极管，该旁路二极管以电分流配置跨过多个太阳能电池的至少第一太阳能电池连接，以在第一太阳能电池失效的情况下围绕至少第一太阳能电池旁路电流。散热器设置在一个或多个太阳能电池的一部分之上。旁路二极管单元设置在散热器的第一侧上，旁路二极管与散热器热接触。散热器的第二侧安装为与一个或多个太阳能电池热接触，以将旁路二极管中产生的热散发到该一个或多个太阳能电池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】采用太阳能电池作为旁路二极管热沉
本公开总体上涉及太阳能电池，特别是但不完全涉及与太阳能电池系统相关的散热。
技术介绍
在太阳能供电的高空无人驾驶飞行器(UAV)的电气部件中需要散热的可行性解决方案。高度大于60,000英尺的自由气流在散热上变得无效，因为空气的密度远低于地球表面上的密度。低速、高空的UAVs在自由气流和翼表面之间具有很厚的边界层，有效地用作绝缘。此外，太阳能阵列自身在运行中从太阳吸收大量的热，将其分散在附近的环境中且有效地升高附近部件的环境温度。这样条件的结果可能引起设置在太阳能电池阵列附近的电子部件加热显著超出它们的规定工作温度，并且在某些情况下，最终进入热失控。传统的热沉典型地很重而不能适合于轻重量的应用，例如飞行器，其中它们在外表面上时可能在暴露引起高阻力损失。附图说明本专利技术的非限定和非穷尽实施例参考下面的附图描述，其中类似的附图标记在全部不同的附图上表示类似的部分，除非另有规定。附图不必按比例，而是重点放在说明所描述的原理。图1示出了根据本公开实施例在太阳能电池失效时旁路二极管的操作。图2是根据本公开实施例的旁路二极管单元的平面图，该旁路二极管单元安装在散热器上以将热散发到相邻的太阳能电池。图3是根据本公开实施例的散热器和旁路二极管单元的分解透视图。图4是根据本公开实施例的安装在太阳能电池之上的旁路二极管单元和散热器的分解侧视图。图5A和5B示出了根据本公开实施例的旁路二极管单元的俯视和仰视平面图。图6示出了根据本公开实施例的具有太阳能电池板的飞行器，旁路二极管安装在嵌入翼蒙皮中的散热器上。具体实施方式这里描述将旁路二极管产生的热散发到太阳能电池中的设备、系统和方法的实施例。在下面的描述中，阐述了很多具体的细节以提供对实施例的透彻理解。然而，相关
的技术人员应理解，这里描述的技术可在没有一个或多个具体细节的情况下实施，或者以其它的方法、部件、材料等实施。在其它情况下，已知的结构、材料或操作没有详细示出或描述以避免模糊某些方面。在整个说明书中，“一个实施例”或“实施例”是指结合实施例描述的特殊特征、结构或特点包括在本专利技术的至少一个实施例中。因此，遍及本说明书的不同位置出现的词语“在一个实施例中”或“在实施例中”不必是指相同的实施例。此外，特殊的特征、结构或特点可在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合。图1示出了根据本公开实施例在太阳能电池失效时旁路二极管的操作。图1示出了太阳能电池板100，其包括太阳能电池110的两个组105和106。在所示的实施例中，组105和106串联连接，从而增加了它们的输出电压。在各种其它配置中，组105和106也可并联连接，从而增加了输出电流。尽管图1仅示出了太阳能电池的两个组，每一个组包括五个太阳能电池110，但是应理解实际上太阳能电池板100可包括任何数量的太阳能电池组，其每一个组包括仅一个太阳能电池至大量的太阳能电池。旁路二极管115以电分流构型跨接组105，而旁路二极管120以电分流构型跨接组106。在正常运行期间，旁路二极管115和120反偏压且基本上开路分流通道。然而，如果太阳能电池的一个组内的一个或多个太阳能电池110失效，则对应的旁路二极管变为正偏压，因此闭路分流通道且允许电流围绕失效的太阳能电池流动。例如，如果太阳能电池110A失效，则它可通过组105开路电流通道，引起旁路二极管115变为正偏压。于是，电流通过正偏压的旁路二极管115流动，允许太阳能电池板100内的太阳能电池的其余组继续运行。太阳能电池板100内的太阳能电池110的任何一个因各种原因可能失效。热收缩/膨胀力、振动、机械应力、钝伤或其它情况可能导致太阳能电池的破碎或断裂。断裂的太阳能电池不再有效运行，从而通过失效太阳能电池的电流通道基本上开路。失效这里广义地定义为也包括临时失效的情况，其中太阳能电池110A比组105中的其它太阳能电池110更多地遮蔽太阳能，从而它临时变为开路。在这样的临时失效情形中，来自组106的电流也通过旁路二极管115围绕组105旁路。旁路二极管115和120操作为失效安全机构，能使太阳能电池板100内其它串联的组继续操作且产生电，与一个或多个失效的太阳能电池110A无关。当旁路二极管115由于太阳能电池110A的失效变为正偏压时，它使组105分流。来自其它活动组(例如，组106)的电流通过二极管115在围绕组105旁路。该电流可为大量的。在没有足够热散失的情况下，旁路二极管115将加热显著地超过其规定的工作温度且甚至最终失效。在重量限制的高空应用中，例如高空飞行器，热耗散因下面的因素而变得复杂，有效载荷约束排除了重热沉的使用，效率约束排除了大阻力热沉的使用，以及稀薄的大气不提供高效对流的热耗散。因此，本应用的实施例将正偏压旁路二极管中产生的热传导到一个或多个周围太阳能电池110中，将其操作为用于旁路二极管的热沉。太阳能电池110通过黑体热辐射和对流耗散到环境中至周围环境可接受的程度而不产生过大的阻力。在一个实施例中，旁路二极管热连接到其自己周围组内的一个或多个太阳能电池110。这样，仅不再起作用的太阳能电池改变用途作为热沉。在其它实施例中，旁路二极管可热连接到来自多个不同的组的一个或多个太阳能电池110。图2、3和4示出了根据本公开实施例的太阳能电池板200的一部分的不同视图，太阳能电池板200包括安装在散热器上的旁路二极管单元，散热器将热耗散到相邻的太阳能电池中。。图2是平面图，图3是分解透视图，而图4分解侧视图，全部是太阳能电池板200的相同部分。太阳能电池板200表示图1所示太阳能电池板100的一种可能的实施方案。太阳能电池板200的所示部分包括太阳能电池205、胶带210、散热器215、粘合标签220和旁路二极管单元225(仅元件的某些例子加了标签以不使附图杂乱)。散热器215的所示实施例包括柔性膜层305、310和315(见图3和4)。旁路二极管单元225的所示实施例包括基板405、旁路二极管410和电引线415(见图4)。所示的实施例还包括具有孔425的电绝缘条420和导热膏430，该导电膏420设置在旁路二极管单元225和散热器215之间(见图4)。散热器215操作为将旁路二极管410内产生的热通过热传导散发到太阳能电池205。在所示的实施例中，散热器215由堆叠的柔性膜层305、310和315形成。尽管示出了三层，但是应理解可预期或多或少的层。在一个实施例中，柔性膜层305、310和315同心堆叠，且最小表面面积层305(接近于太阳能电池205)在底部上和最大表面面积层315(接近于旁路二极管410)在顶部上。在该实施例中，柔性膜层在表面面积上从底部到朝着旁路二极管410单调增加。该技术用于在最接近旁路二极管410处减小热阻以改善传导散热。在一个实施例中，柔性膜层305具有16mm的直径，柔性膜层310具有32mm的直径，并且柔性膜层315具有48mm的直径。当然，可预期各层的其它尺寸和数量。散热器215很好地适合于在轮廓表面中将热远离旁路二极管410传导，其中太阳能电池板200已经嵌入物体的外皮中(例如，飞行器的翼蒙皮)中。这样，散热器215的各层由柔性导热片形成。在一个实施例中，柔性膜层305、31本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，包括：多个太阳能电池；旁路二极管单元，所述旁路二极管单元包括以电分流构型跨过所述多个太阳能电池的至少第一太阳能电池连接的旁路二极管，以在该第一太阳能电池失效的情况下围绕该至少第一太阳能电池旁路电流；以及散热器，所述散热器设置在一个或多个太阳能电池的一部分之上，其中该旁路二极管单元设置在该散热器的第一侧上，旁路二极管与散热器热接触，且该散热器的第二侧与所述一个或多个太阳能电池热接触，以将该旁路二极管中产生的热散发到该一个或多个太阳能电池。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.02 US 14/505,3571.一种设备，包括：多个太阳能电池；旁路二极管单元，所述旁路二极管单元包括以电分流构型跨过所述多个太阳能电池的至少第一太阳能电池连接的旁路二极管，以在该第一太阳能电池失效的情况下围绕该至少第一太阳能电池旁路电流；以及散热器，所述散热器设置在一个或多个太阳能电池的一部分之上，其中该旁路二极管单元设置在该散热器的第一侧上，旁路二极管与散热器热接触，且该散热器的第二侧与所述一个或多个太阳能电池热接触，以将该旁路二极管中产生的热散发到该一个或多个太阳能电池。2.如权利要求1所述的设备，其中该散热器包括柔性散热器，该柔性散热器包括至少一层柔性膜，其将从该旁路二极管产生的热传导到该一个或多个太阳能电池。3.如权利要求2所述的设备，其中该柔性膜包括热解石墨片(“PGS”)。4.如权利要求2所述的设备，其中该散热器包括彼此上下堆叠的两层或更多层柔性膜，其中该柔性膜的各层在表面面积上单调增加，其最大面积层接近于该旁路二极管且其最小面积层接近于该一个或多个太阳能电池。5.如权利要求4所述的设备，其中该两层或更多层柔性膜同心堆叠且排列在该旁路二极管之下。6.如权利要求5所述的设备，其中该两层或更多层柔性膜包括三层热解石墨片。7.如权利要求1所述的设备，其中该旁路二极管单元包括：柔性基板，所述柔性基板具有第一侧和第二侧；该旁路二极管，所述旁路二极管设置在该第一侧上；电引线，所述电引线从该第二侧延伸；以及触头，所述触头延伸通过该柔性基板以将该第一侧上的该旁路二极管连接到该第二侧上的该电引线。8.如权利要求7所述的设备，还包括：电绝缘条，所述电绝缘条设置在该散热器和该旁路二极管单元之间以将该电引线与该散热器电绝缘，其中该电绝缘条包括在该旁路二极管之下的孔；以及导热膏，所述导热膏设置在该孔中以将该旁路二极管热连接到该散热器。9.如权利要求1所述的设备，还包括：单面胶带，所述单面胶带设置在该散热器和该一个或多个太阳能电池之间，其中该单面胶带的粘合剂侧面对该散热器以粘合到该散热器，其中该单面胶带将该散热器与该一个或多个太阳能电池电绝缘。10.如权利要求9所述的设备，还包括：单面粘合标签，该单面粘合标签桥接该散热器和该一个或多个太阳能电池以将该散热器固定到该一个或多个太阳能电池。11.一种飞行器，包括：翼，所述翼...

【专利技术属性】
技术研发人员：CL惠特塞尔，MA努布，
申请(专利权)人：X开发有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US