复合材料超轻太阳能电池基板的制作方法与流程

本发明属于平流层飞行器技术领域，尤其涉及一种复合材料超轻太阳能电池基板的制作方法。

背景技术：

近年来,各国都在开展研究各类平流层飞行器。平流层飞艇是一种新型低成本、低能耗平流层飞行器,其太阳能电池阵在能源控制方面起到了关键性作用已成为关键技术，一般太阳能电池基板都采用碳纤维板或玻璃基板其强度与超轻太阳能电池基板相差近1倍之多，在同等强度时太阳能电池基板又比超轻太阳能电池基板重近3倍，存在三明治结构复合分层，粘接气泡等问题的出现，需要研究一种轻质、高效的复合材料超轻太阳能电池基板解决上述瓶颈问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是如何克服现有技术的不足，提出一种复合材料超轻太阳能电池基板的制作方法，制作复合材料超轻太阳能电池基板。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是：复合材料超轻太阳能电池基板的制作方法，包括以下价格步骤：

步骤一：根据太阳能电池基板的设计要求，制作边条加强筋，边条加强筋包括长边加强筋、短边加强筋和圆角加强筋；加强筋采用3k碳纤维预浸布模压得到；

步骤二：根据太阳能电池基板的铺层要求，准备碳纤维预浸布；

步骤三：根据太阳能电池基板要求在芳纶纸蜂窝相应位置预埋固定连接件，连接件为聚碳酸酯板通过机械加工得到；

步骤四：在预埋完成的芳纶纸蜂窝上下表面铺敷环氧树脂胶膜；

步骤五：按照太阳能电池基板铺层铺敷主承力层的1k碳纤维斜纹编织布；

步骤六：在复合完成的太阳能电池基板预制件表面固定玻璃模具；

步骤七：根据太阳能电池基板要求包覆真空袋并抽真空；

步骤八：根据太阳能电池基板的固化要求进行加温、加压固化；

步骤九：固化完成后，根据碳纤维预浸布固化要求进行降温处理；

步骤十：根据太阳能电池基板的脱模要求拆除真空装置，根据玻璃模具的安装顺序拆除模具，进行脱模处理；

步骤十一：根据太阳能电池基本的图纸要求裁切太阳能电池基板毛坯；

步骤十二：在制作完成的边条加强筋内测涂刷环氧树脂胶，粘接边条加强筋；

步骤十三：根据环氧树脂胶固化条件进行加温固化。

本发明的优点在于：

(1)本发明为平流层飞行器的太阳能电池基板制作提供了一种新的方法，本方法工艺相对简单，成品质量较好，成品强度较高、重量轻，制作效率较高。

(2)本发明采用三明治夹层技术，有效的提高了太阳能电池基板的承载能力；

(3)本发明采用三明治夹层技术，采用蜂窝为加强层大大减轻了太阳能电池基板的重量

(4)本发明采用预埋连接件局部加强，在外观一致的情况下保证了连接位置的强度；

(5)本发明采用了真空技术，通过真空排出制作时存在的气泡，有效的提高了成品率；

(6)本发明采用了筋梁结构，有效的提高了太阳能电池基板的抗弯曲强度；

(7)本发明采用了边条筋梁结构，保证了太阳能电池基板的剥离强度；

(8)本发明采用了热压技术，通过对模具整体进行加压，保证了太阳能电池基板固化时所受压力一致，避免了因受力不均导致的变形或有气泡的情况。

(9)本发明方法制作的复合材料超轻太阳能电池基板提高了平流层飞行器的能源性能，保证整体刚度和稳定性的同时降低了自身重量，提高了电池板的工作效率。

附图说明

图1是本发明的方法流程图；

图2是本发明实施例中的太阳能电池基板三明治结构示意图；

图3是本发明实施例中的模型示意图；

图4是本发明实施例中的预埋连接件布局示意图；

图5是本发明实施例中的成型示意图；

图6是本发明中预埋连接件示意图；

图中：1—1k碳纤维斜纹编织布、2—芳纶纸蜂窝、3—长边加强筋

4—短边加强筋、5—圆角加强筋、6—预埋连接件

7—玻璃模具、8—电池基板预制件、9—真空袋

10—真空嘴。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步详细说明：

本发明是按照太阳能电池基板结构的常规结构标准进行方法指定。

本发明涉及的相关技术有碳纤维铺敷技术，蜂窝结构夹层技术，三明治结构复合技术，真空包覆技术，加强筋梁结构技术，预埋连接技术，加温、加压固化方法。

本发明采用1k碳纤维斜纹编织布1为原料，采用有机玻璃板为模具，碳纤维预浸布制作边条加强筋，采用聚碳酸酯板制作预埋连接件6，在玻璃模具7内放置电池基板预制件8，当玻璃模具7整体抽真空时，空腔内空气随真空嘴10排出，随着树脂胶膜软化，热压釜通过玻璃模具7提供压力，提高了太阳能电池基板的质量，按树脂胶膜固化程序设定温度加热固化，固化完成后裁切电池基板预制件，通过环氧树脂胶粘接边条加强筋提高电池基板的剥离强度和抗弯曲强度。

复合材料超轻太阳能电池基板的加强筋如图3，图中包括由两组长边加强筋3、两组短边加强筋4和四组圆角加强筋5相互连接围成的矩形边框。

本发明的复合材料超轻太阳能电池基板预埋连接件6如图6所示，在矩形块状结构上对称开设有两个通孔，预埋连接件预埋连接件布局如图4所示，将预埋连接件6与芳纶纸蜂窝2采用树脂胶膜进行粘接预埋连接件。

图1中，示出了本发明设计的制作方法的框图，本发明关于复合材料超轻太阳能电池基板的制作方法的步骤如下：

步骤一：根据复合材料超轻太阳能电池基板的设计要求，制作边条加强筋；

根据图3所示的边条加强筋，设计太阳能电池基板的边条加强筋，边条加强筋采用3k碳纤维预浸布通过模压；

步骤二：根据复合材料超轻太阳能电池基板的铺层要求，准备1k碳纤维斜纹编织布1、芳纶纸蜂窝2、环氧树脂胶膜；

步骤三：如图4在芳纶纸蜂窝2相应位置预埋固定预埋连接件6，预埋连接件6为聚碳酸酯板通过机械加工得到；

步骤四：在预埋完成的芳纶纸蜂窝2上下表面铺敷环氧树脂胶膜，铺敷温度控制在23±3摄氏度，铺敷均匀避免缺胶现象，使其如图2中所示的三明治结构；

步骤五：按照太阳能电池基板铺层铺敷主承力层的1k碳纤维斜纹编织布1，铺敷过程碳纤维编织需大于铺敷胶膜尺寸10cm左右；

步骤六：在复合完成的太阳能电池基板预制件表面固定玻璃模具7，如图5根据太阳能电池基板要求包覆真空袋并抽真空；

步骤七：根据太阳能电池基板环氧树脂胶膜的固化要求进行加温、加压固化；

设置好高压釜加热、加压固化程序，固化程序为：真空度在1个标准大气压的整体，进入热压罐进行固化，①室温至80摄氏度0.5h，大气压0.5个标准大气压；②80℃至125摄氏度2h，大气压升至1个标准大气压；③125℃保温、保压1.5h；

步骤八：固化完成后，根据碳纤维预浸布固化要求进行降温处理；

步骤九：根据太阳能电池基板的脱模要求拆除真空装置，根据模具的安装顺序拆除玻璃模具，进行脱模处理；从高压釜取出固化完成的模具，冷却至室温，将真空袋打开，取下上模具，取出太阳能电池基板制件；

步骤十：根据太阳能电池基本的图纸要求裁切太阳能电池基板毛坯，裁切过程要保证电池基板尺寸和切口平整；

步骤十二：在制作完成的边条加强筋内测涂刷环氧树脂胶，粘接边条加强筋；

步骤十三：根据环氧树脂胶固化条件进行加温固化；

步骤十四：自然冷却至常温，取出太阳能电池基板；

最后，对复合材料超轻太阳能电池基板进行检验，完成制作后成品如图中3所示。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。