一种模块化的百瓦级空间同位素热光伏电源系统技术方案

本申请涉及深空探测电源技术领域，具体而言，涉及一种模块化的百瓦级空间同位素热光伏电源系统。模块化的百瓦级空间同位素热光伏电源系统包括光电转换模块、热控模块以及散热模块；光电转换模块包括热源部、辐射器、滤波器及光伏电池；由热源部的内部至热源部的外部的方向，辐射器、滤波器及光伏电池设置于热源部的四周；辐射器用于将热源部产生的热量转换为热辐射能，滤波器用于过滤光子，光伏电池阵列用于实现光电转换；热控模块与光电转换模块连接，热控模块用于控制热源部的温度；散热模块与光电转换模块连接，散热模块用于散发滤波器和光伏电池上的热量。其光电转化效率高，使用周期长，而且能够在高效运行的过程中，保持良好的使用稳定性。好的使用稳定性。好的使用稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化的百瓦级空间同位素热光伏电源系统


[0001]本申请涉及深空探测电源
，具体而言，涉及一种模块化的百瓦级空间同位素热光伏电源系统。

技术介绍

[0002]目前，我国实施的空间探测任务中，航天器的能量源主要为太阳能电源。随着航天器空间位置逐渐远离太阳，单位面积的太阳光强随距离呈平方衰减，太阳能供电的能力将急剧下降。未来五年到十年内，我国将启动木星、小行星等深空探测任务，木星探测器的电功率需求为300～600W，因此必须考虑空间核电源的使用。
[0003]空间核电源是一种通过热电转换技术将核热能转换为电能供航天器使用的装置，其不依赖于空间光照环境，是开展深空探测任务的理想能量源。但现有的实施方案存在输出不稳定，工作周期短，光电转化效率低等问题。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种模块化的百瓦级空间同位素热光伏电源系统，以改善上述问题。
[0005]本专利技术具体是这样的：
[0006]一种模块化的百瓦级空间同位素热光伏电源系统，包括光电转换模块、热控模块以及散热模块；
[0007]光电转换模块包括热源部、辐射器、滤波器及光伏电池；由热源部的内部至热源部的外部的方向，辐射器、滤波器及光伏电池设置于热源部的四周；辐射器用于将热源部产生的热量转换为热辐射能，滤波器用于过滤光子，光伏电池阵列用于实现光电转换；
[0008]热控模块与光电转换模块连接，热控模块用于控制热源部的温度；
[0009]散热模块与光电转换模块连接，散热模块用于散发滤波器和光伏电池上的热量。
[0010]在本专利技术的一种实施例中，热源部包括多个GPHS热源，多个GPHS热源沿预设方向依次层叠设置；
[0011]辐射器、滤波器及光伏电池设置于热源部绕预设方向的四周。
[0012]在本专利技术的一种实施例中，热控模块包括两个隔热层以及多个陶瓷连接件；
[0013]沿预设方向，两个隔热层分别设置于热源部的两端，多个GPHS热源均通过陶瓷连接件连接。
[0014]在本专利技术的一种实施例中，每个隔热层均包括多个层叠设置的隔热板，且任意两个相邻的隔热板之间均设置有隔热气凝胶层。
[0015]在本专利技术的一种实施例中，散热模块包括多个散热背板及多个散热翅片；
[0016]多个散热背板设置于光电转换模块的外周，且与光伏电池贴合；每个散热翅片均与散热背板连接。
[0017]在本专利技术的一种实施例中，散热模块包括四个散热背板及四个散热翅片；
[0018]四个散热背板分布于光电转换模块的四周，且每个散热背板均与光电转换模块的
一个侧面对应；
[0019]每个散热翅片均与一个散热背板对应连接。
[0020]在本专利技术的一种实施例中，每个散热翅片均与对应的散热背板平行。
[0021]在本专利技术的一种实施例中，每个散热翅片均包括铝蜂窝芯、两个铝板、两个高热导复合板以及多个热管；
[0022]沿铝蜂窝芯的厚度方向，两个铝板设置于铝蜂窝芯的两侧，两个高热导复合板设置于铝板的两侧；
[0023]多个热管嵌入铝蜂窝芯内。
[0024]在本专利技术的一种实施例中，滤波器为设置于光伏电池阵列的内侧面的一维光子晶体过滤器。
[0025]在本专利技术的一种实施例中，光伏电池包括多个单片晶元，多个单片晶元阵列式布置，且蛇形串联。
[0026]本专利技术的有益效果是：
[0027]该模块化的百瓦级空间同位素热光伏电源系统包括光电转换模块、热控模块以及散热模块；光电转换模块包括热源部、辐射器、滤波器及光伏电池；由热源部的内部至热源部的外部的方向，辐射器、滤波器及光伏电池设置于热源部的四周；辐射器用于将热源部产生的热量转换为热辐射能，滤波器用于过滤光子，光伏电池阵列用于实现光电转换；热控模块与光电转换模块连接，热控模块用于控制热源部的温度；散热模块与光电转换模块连接，散热模块用于散发滤波器和光伏电池上的热量。模块化的百瓦级空间同位素热光伏电源系统的光电转化效率高，使用周期长，而且能够在高效运行的过程中，保持良好的使用稳定性。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0029]图1为本申请提供的模块化的百瓦级空间同位素热光伏电源系统的结构示意图；
[0030]图2为本申请提供的光电转换模块的结构示意图；
[0031]图3为本申请提供的辐射器的结构示意图；
[0032]图4为本申请提供的光伏电池的结构示意图；
[0033]图5为本申请提供的散热翅片的结构示意图；
[0034]图6为微结构辐射器发射率曲线；
[0035]图7为热源温度为1500K时，辐射器调制后的光谱分布图；
[0036]图8为一维光子滤波器光谱透过率曲线；
[0037]图9为到达晶元表面的净辐射光谱；
[0038]图10为锑化镓、铟镓砷半导体晶元量子效率曲线；
[0039]图11为系统转换效率与晶元温度的关系。
[0040]图标：100
‑
模块化的百瓦级空间同位素热光伏电源系统；110
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光电转换模块；120
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热控模块；130
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散热模块；111
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热源部；112
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辐射器；113
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滤波器；114
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光伏电池；115
‑
GPHS热源；121
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隔热层；122
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陶瓷连接件；131
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散热背板；132
‑
散热翅片；133
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铝蜂窝芯；134
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铝板；135
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高热导复合板；116
‑
单片晶元。
具体实施方式
[0041]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0042]因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0043]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0044]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模块化的百瓦级空间同位素热光伏电源系统，其特征在于：所述模块化的百瓦级空间同位素热光伏电源系统包括光电转换模块、热控模块以及散热模块；所述光电转换模块包括热源部、辐射器、滤波器及光伏电池；由所述热源部的内部至所述热源部的外部的方向，所述辐射器、所述滤波器及所述光伏电池设置于所述热源部的四周；所述辐射器用于将所述热源部产生的热量转换为热辐射能，所述滤波器用于过滤光子，所述光伏电池阵列用于实现光电转换；所述热控模块与所述光电转换模块连接，所述热控模块用于控制所述热源部的温度；所述散热模块与所述光电转换模块连接，所述散热模块用于散发所述滤波器和所述光伏电池上的热量。2.根据权利要求1所述的模块化的百瓦级空间同位素热光伏电源系统，其特征在于：所述热源部包括多个GPHS热源，多个所述GPHS热源沿预设方向依次层叠设置；所述辐射器、所述滤波器及所述光伏电池设置于所述热源部绕所述预设方向的四周。3.根据权利要求2所述的模块化的百瓦级空间同位素热光伏电源系统，其特征在于：所述热控模块包括两个隔热层以及多个陶瓷连接件；沿所述预设方向，两个所述隔热层分别设置于所述热源部的两端，多个所述GPHS热源均通过所述陶瓷连接件连接。4.根据权利要求3所述的模块化的百瓦级空间同位素热光伏电源系统，其特征在于：每个所述隔热层均包括多个层叠设置的隔热板，且任意两个相邻的所述隔热板之间均设置有隔热气凝胶层。5.根据权利要求1所述的模块化的百...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵剑雄，杨爱香，田岱，韩承志，邵荣雨，邱玺玉，朱定军，马彬，苏生，张文佳，朱安文，邱家稳，陈熙萌，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：