飞行器、太阳能电池系统、机翼及其制造方法与流程

本公开涉及但不限于飞行器技术领域，具体而言，涉及一种飞行器、太阳能电池系统、机翼及机翼的制造方法。

背景技术

随着光伏技术的发展，太阳能获得了越来越广泛的应用，其中，利用太阳能作为动力源的飞行器是十分常见的应用领域。以固定翼飞行器为例，其机翼通常需要铺设大量的光伏电池芯片，以形成光伏电池芯片的阵列，通过各光伏电池芯片进行光电转化，并通过专门的电路和控制器为飞行器的部件提供能量。

然而，在机翼上铺设光伏电池芯片时，需要逐个将光伏电池芯片安装在机翼上，工作量较大，且操作较为繁琐，安装效率较低。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本公开的目的在于提供一种飞行器、太阳能电池系统、机翼及机翼的制造方法，能够使太阳能电池系统模块化，方便与机翼的翼段结合，可提高安装效率。

根据本公开的一个方面，提供一种太阳能电池系统，所述太阳能电池系统包括：

第一封装层；

第二封装层，与所述第一封装层正对设置；

一个或多个光伏电池模块，夹设于所述第一封装层和所述第二封装层之间，且各所述光伏电池模块电连接，且每个所述光伏电池模块包括多个电连接的光伏电池芯片。

在本公开的一种示例性实施例中，所述光伏电池芯片为砷化镓光伏电池。

在本公开的一种示例性实施例中，同一所述光伏电池模块中的各所述光伏电池芯片依次搭接，且相邻两所述光伏电池芯片通过导电材料连接。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一封装层和所述第二封装层中至少一层为高阻隔复合阻水膜。

在本公开的一种示例性实施例中，各所述光伏电池模块并联，同一所述光伏电池模块的各光伏电池芯片串联。

根据本公开的一个方面，提供一种机翼，包括至少一个翼段，每个所述翼段均安装有至少一个上述任意一项所述的太阳能电池系统。

在本公开的一种示例性实施例中，所述翼段包括：

蒙皮，所述太阳能电池系统通过粘接剂粘接于所述蒙皮的表面。

在本公开的一种示例性实施例中，所述翼段包括：

蒙皮，设有容置槽，所述太阳能电池系统配合设于所述容置槽内，并与所述容置槽的内壁卡接或者粘接。

在本公开的一种示例性实施例中，所述翼段的数量为多个且包括：

第一翼段；

第二翼段，可拆卸地连接于所述第一翼段的一端；

第三翼段，可拆卸地连接于所述第一翼段的另一端，且与所述第二翼段关于所述第一翼段对称设置。

根据本公开的一个方面，提供一种机翼的制造方法，包括：

提供太阳能电池系统和蒙皮，所述太阳能电池系统为上述任意一项所述的太阳能电池系统；

通过粘接剂将所述太阳能电池系统粘接于所述蒙皮的表面；

将粘接有所述太阳能电池系统的所述蒙皮置于一真空腔室内；

对真空腔室内部进行加热，使所述粘接剂固化。

根据本公开的一个方面，提供一种机翼的制造方法，包括：

提供一模具和太阳能电池系统，所述太阳能电池系统为上述任意一项所述的太阳能电池系统；

在所述模具内置入一填充件；

利用所述模具通过成型工艺形成蒙皮；

去除所述填充件，以形成容置槽；

通过粘接剂将所述太阳能电池系统粘接于所述容置槽内；

将粘接有所述太阳能电池系统的所述蒙皮置于一真空腔室内；

对真空腔室内部进行加热，使所述粘接剂固化。

根据本公开的一个方面，提供一种机翼的制造方法，包括：

提供一模具和太阳能电池系统，所述太阳能电池系统为上述任意一项所述的太阳能电池系统；

在所述模具内置入所述太阳能电池系统；

利用所述模具通过成型工艺形成蒙皮，且所述蒙皮露出所述太阳能电池系统。

根据本公开的一个方面，提供一种飞行器，包括上述任意一项所述机翼。

本公开的飞行器、太阳能电池系统、机翼及机翼的制造方法，可显著提高机载光伏电池芯片的装配效率，特别是对于复杂结构的机载光伏供能系统，可结合机翼的形状制造太阳能电池系统，提高安装效率。具体而言，由于第一封装层和第二封装层之间夹设了多个并联的光伏电池模块，从而将多个光伏电池模块集成为一个太阳能电池系统，在安装时，可将该太阳能电池系统作为一个整体与机翼结合，避免逐个安装光伏电池芯片，从而提高安装效率。同时，每个光伏电池模块包括多个电连接的光伏电池芯片，且各光伏电池模块也电连接，因而可同时接受光线，进行发电；光伏电池芯片采用轻薄的柔性太阳能转换芯片，易于贴合安装，不影响机翼的气动外形。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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的附图。

图1为本公开实施方式太阳能电池系统的俯视图。

图2为本公开实施方式太阳能电池系统未压制时的截面图。

图3为本公开实施方式太阳能电池系统压制后的截面图。

图4为本公开实施方式太阳能电池系统的光伏电池模块的俯视图。

图5为本公开实施方式太阳能电池系统的光伏电池模块的侧视图。

图6为本公开实施方式机翼的装配图。

图7为本公开实施方式机翼的爆炸图。

图8为本公开实施方式太阳能电池系统与机翼蒙皮的层叠结构示意图。

图9为本公开实施方式飞行器的示意图。

图10为本公开机翼的制造方法的流程图。

图11为本公开机翼的制造方法的流程图。

图12为本公开机翼的制造方法的流程图。

图中：100、太阳能电池系统；1、光伏电池模块；11、光伏电池芯片；12、导电材料；13、导电连接件；2、第一封装层；3、第二封装层；101、第一太阳能电池系统；102、第二太阳能电池系统；103、第三太阳能电池系统；4、第一粘接层；5、第二粘接层；6、背板；7、胶粘层；200、机翼；201、第一翼段；202、第二翼段；203、第三翼段；2001、蒙皮；300、机身。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”和“第三”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

本公开实施方式提供了一种太阳能电池系统，可用于一机翼，该机翼可具有至少一个翼段，该太阳能电池系统可安装于任一翼段。如图1-图3所示，本公开实施方式的太阳能电池系统100可以包括光伏电池模块1、第一封装层2和第二封装层3，其中：

第一封装层2和第二封装层3正对设置。光伏电池模块1的数量为多个，各光伏电池模块1夹设于第一封装层2和第二封装层3之间，且各光伏电池模块1电连接，每个光伏电池模块1均包括多个电连接的光伏电池芯片11。

本公开实施方式的太阳能电池系统100，可显著提高机载光伏电池芯片11的装配效率，特别是对于复杂结构的机载光伏供能系统，可结合机翼的形状制造太阳能电池系统，提高安装效率。具体而言，由于第一封装层2和第二封装层3之间夹设了多个电连接的光伏电池模块1，从而将多个光伏电池模块1集成为一个太阳能电池系统100，在安装时，可将该太阳能电池系统100作为一个整体与机翼的翼段结合，避免逐个安装光伏电池芯片11，从而提高安装效率。同时，每个光伏电池模块1包括多个电连接的光伏电池芯片11，且各光伏电池模块1也电连接，因而可同时接受光线，进行发电。

下面对本公开太阳能电池系统100的各部分进行详细说明：

如图1所示，光伏电池模块1的数量为多个，每个光伏电池模块1可以包括多个光伏电池芯片11，光伏电池芯片11可以是砷化镓光伏电池(gaas电池)，在同等面积的情况下，可提高光电转化效率，提高发电量。当然，光伏电池芯片11还可以是其它光伏电池或具备光伏发电功能的器件。

如图4和图5所示，每个光伏电池芯片11均具有正极和负极，同一光伏电池模块1中，各个光伏电池芯片11可依次搭接，即沿一直线排列，且相邻两光伏电池芯片11搭接，且相邻两光伏电池芯片11可通过导电材料12电性连接。同时，同一光伏电池模块1的各光伏电池芯片11串联，例如，一光伏电池芯片11的正极与相邻的光伏电池芯片11的负极连接。该导电材料12可以是银，在连接时，可在一光伏电池芯片11的正极或负极涂布银浆，再与另一光伏电池芯片11连接。银浆的涂布可通过自动化设备实现，以提高工作效率。

如图1所示，每个光伏电池模块1的光伏电池芯片11的数量相同，且多个光伏电池模块1可并排设置，相邻两光伏电池模块1可间隔1mm，当然也可以小于或大于1mm。多个光伏电池模块1可通过导电连接件13并联，以便分别独立发电，该导电连接件13可以是汇流条或其它连接件件。

如图2和图3所示，第一封装层2和第二封装层3中至少一个为高阻隔复合阻水膜，高阻隔复合阻水膜可为利用蒸镀设备在柔性聚合物基材上形成的无机物薄膜或氮化物薄膜，例如pvdc涂覆薄膜或evoh复合膜等，当然，也可以是其它薄膜，只要能够起到透光、阻水的作用即可。同时，第一封装层2和第二封装层3可以是单层或多层结构，且其中至少一个的厚度为0.05mm，当然，该厚度也可以小于0.05mm或者大于0.05mm。举例而言，第一封装层2和第二封装层3均为高阻隔复合阻水膜，且厚度均为0.05mm。

第一封装层2和第二封装层3可正对设置，各个光伏电池模块1可位于第一封装层2和第二封装层3之间，且第一封装层2和第二封装层3可经过层压工艺压制，从而将光伏电池模块1封装于第一封装层2和第二封装层3之间。如图3所示，图3为压制后的太阳能电池系统100，第一封装层2和第二封装层3贴合，光伏电池模块1位于封装于第一封装层2和第二封装层3之间。

如图2所示，本公开实施方式的太阳能电池系统100还可以包括第一粘接层4和第二粘接层5，当然还包括必要的胶膜，其中，第一粘接层4可设于第一封装层2和光伏电池模块1之间，第二粘接层5可设于第二封装层3和光伏电池模块1之间。第一粘接层4和第二粘接层5均可以是po胶膜，但不以此为限，还可以是poe胶膜或其它胶粘膜，以便将第一封装层2和第二封装层3与光伏电池模块1的粘合。

需要说明的是，由于第一粘接层4和第二粘接层5在层压工艺中会变薄，因此，图3中未示出第一粘接层4和第二粘接层5。

在一实施方式中，太阳能电池系统100可包括光伏电池模块1、第一封装层2、第二封装层3、第一粘接层4和第二粘接层5，第一粘接层4可设于第一封装层2和光伏电池模块1之间，第二粘接层5可设于第二封装层3和光伏电池模块1之间。光伏电池模块1包括多个gaas电池，第一封装层2和第二封装层3均为厚度为0.05mm高阻隔复合阻水膜，第一粘接层4和第二粘接层5均为0.1mmpo胶膜，经过层压加工后形成，可满足无人机指标，功重比小于每瓦2克。

如图8所示，本公开实施方式的太阳能电池系统100可具有受光侧和背光侧，受光侧可为各光伏电池芯片11用于接收阳光的一侧，背光侧可为光伏电池芯片11背向阳光的一侧。太阳能电池系统100还可以包括背板6，背板6可设于太阳能电池系统100的背光侧，且背板6可为绝缘薄膜或玻璃片等，从而将太阳能电池系统100的背光侧遮挡起来，在安装太阳能电池系统100时，可将背板6与翼段的蒙皮2001连接。

本公开实施方式提供一种机翼，如图6和图7所示，机翼200可包括多个翼段，每个翼段均可安装有至少一个上述的太阳能电池系统100，其中：

如图6和图7所示，翼段的数量可为多个，并拼装成机翼200，举例而言，机翼200包括三个翼段，包括第一翼段201、第二翼段202和第三翼段203，其中：

第一翼段201可固定于飞行器的机身，且在固定于机身后，向机身的两侧对称延伸。第二翼段202可拆卸地连接于第一翼段201的一端，第三翼段203可拆卸地连接于第一翼段201的另一端，且第二翼段202和第三翼段203关于第一翼段201对称设置。

当然，机翼200的翼段的数量还可以是一个、两个、四个或更多个，只要能组成机翼200即可，在此不做特殊限定。

如图6和图7所示，每个翼段上均可设有太阳能电池系统100，且每个翼段上太阳能电池系统100的数量和尺寸可视该翼段的形状和尺寸而定，且不同翼段上的太阳能电池系统100的数量和尺寸可以相同，也可以不同。

举例而言：如图6和图7所示，第一翼段201上设有第一太阳能电池系统101，第二翼段202上设有第二太阳能电池系统102，第三翼段203上设有第三太阳能电池系统103。第二太阳能电池系统102和第三太阳能电池系统103关于第一翼段201对称，第一太阳能电池系统101关于第一翼段201的中轴线对称设置。同时，第一太阳能电池系统101、第二翼段202和第三太阳能电池系统103的数量均可以是多个，但数量、形状和尺寸可以不同。各第一太阳能电池系统101可并联、串联或分离设置；各第二太阳能电池系统102也可以并联、串联或分离；各第三太阳能电池系统103可并联、串联或分离设置。

本公开实施方式的机翼，由于采用了上述的太阳能电池系统100，可预先制造与各个翼段相匹配的太阳能电池系统100，再将太阳能电池系统100安装在对应的翼段上，避免逐个安装光伏电池芯片，安装操作简单，使安装效率提高。

下面对太阳能电池系统100与翼段的连接方式进行说明：

如图8所示，每个翼段均可包括蒙皮2001，蒙皮2001的材料可以是纤维树脂复合材料，但不限于此，还可以是轻木、铝金属、碳纤维树脂复合材料、玻璃纤维树脂复合材料、凯夫拉纤维树脂复合材料、玄武岩纤维树脂复合材料等，在此不对蒙皮2001的材料做特殊限定。太阳能电池系统100可通过粘接、卡接等方式固定于蒙皮2001。举例而言：

在一实施方式中，可通过在太阳能电池系统100的背光侧涂布环氧胶，以形成胶粘层7，并将该胶粘层7与蒙皮2001的表面粘接，从而将太阳能电池系统100与翼段粘接。当然，也可以使用环氧胶以外的其它粘接剂形成该胶粘层7，只要能将太阳能电池系统100粘接在蒙皮2001表面即可。

在另一实施方式中，每个翼段的蒙皮2001可设有容置槽，容置槽在制造蒙皮2001时一体成型。太阳能电池系统100可配合设于容置槽内，每个容置槽内可设有多个太阳能电池系统100，各个太阳能电池系统100的背光侧可通过环氧胶等粘接剂与容置槽的内壁粘接，从而将太阳能电池系统100固定于容置槽内。同时，太阳能电池系统100的受光侧可与蒙皮2001表面平齐，当然，也可高于或低于蒙皮的表面。

在再一实施方式中，每个翼段的蒙皮2001可设有容置槽，太阳能电池系统100可配合设于容置槽内，并与容置槽的内壁卡合，通过容置槽的内壁限定太阳能电池系统100的位置。举例而言，在通过模具制造蒙皮2001时，可将太阳能电池系统100直接置于蒙皮2001的模具中，形成嵌设有太阳能电池系统100的蒙皮2001，免于使用粘接剂粘接。当然，也可以先形成具有容置槽的蒙皮，再将太阳能电池系统100卡合于容置槽内，只要能防止太阳能电池系统100松脱即可。

在本公开的其它实施方式中，还可以其它方式将太阳能电池系统固定于蒙2001皮上，例如，通过专门的支架将太阳能电池系统固定于蒙皮2001，在此不再一一列举。

此外，本公开实施方式的机翼200还可以包括骨架，骨架可置于蒙皮2001内，以对蒙皮2001进行支撑，当然，机翼200还可以包括其它部件，在此不再详述。

本公开实施方式还提供一种飞行器，该飞行器可以是固定翼飞行器，例如固定翼无人机等，当然，还可以是有人驾驶的固定翼飞行器。

如图9所示，该飞行器可以包括上述任一实施方式的机翼200，机翼200的具体结构可参考上述机翼200的实施方式，在此不再赘述。该飞行器的有益效果可参考上述的机翼200及太阳能电池系统100，在此不再详述。同时，该飞行器还可以包括机身300，机翼200可固定于机身300上，举例而言，第一翼段201可固定于机身300上，且关于机身300的中轴线对称设置。

本公开实施方式提供一种机翼的制造方法，如图10所示，该制造方法可以包括：

步骤s110、提供太阳能电池系统和蒙皮，所述太阳能电池系统为本公开任意实施方式中的太阳能电池系统；

步骤s120、通过粘接剂将所述太阳能电池系统粘接于所述蒙皮的表面；

步骤s130、将粘接有所述太阳能电池系统的所述蒙皮置于一真空腔室内；

步骤s140、对真空腔室内部进行加热，使所述粘接剂固化。

下面对各步骤进行详细说明：

在步骤s110中，蒙皮可采用专门的模具经挤压或注塑等工艺形成，在此不做特殊限定。太阳能电池系统可预先制得。

在步骤s120中，粘接剂可以是环氧胶或其它粘接剂，在粘接时，可先将粘接剂涂布于太阳能电池系统的背光侧，以形成胶粘,7，再将背光侧粘接于蒙皮上。举例而言，可在背板6远离太阳能电池系统光伏电池模块11的一侧涂布环氧胶，形成胶粘层7，再将背板6粘接于蒙皮的表面。

在步骤s130中，真空腔室可以是一真空袋内的空间，该真空袋具有能打开或封闭的开口。当然，也可以是一硬质外壳围成的密闭空间。举例而言，可将粘接有太阳能电池系统的蒙皮置于该真空袋内，并封口。

在步骤s140中，可采用加热装置对真空腔室内部进行加热，使粘接剂固化，从而使太阳能电池系统固定于蒙皮的表面。该加热装置的结构在此不做特殊限定，只要能用来加热即可。

本公开实施方式还提供一种机翼的制造方法，如图11所示，该制造方法可以包括：

步骤s110、提供一模具和太阳能电池系统，所述太阳能电池系统为本公开任意实施方式中的太阳能电池系统；

步骤s120、在所述模具内置入一填充件；

步骤s130、利用所述模具通过成型工艺形成蒙皮；

步骤s140、去除所述填充件，以形成容置槽；

步骤s150、通过粘接剂将所述太阳能电池系统粘接于所述容置槽内；

步骤s160、将粘接有所述太阳能电池系统的所述蒙皮置于一真空腔室内；

步骤s170、对真空腔室内部进行加热，使所述粘接剂固化。

下面对各步骤进行详细说明：

在步骤s110中，模具的结构可视蒙皮的形状和尺寸而定，可利用该模具经挤压或注塑等工艺形成蒙皮。太阳能电池系统可预先制得。

在步骤s120中，填充件的形状和尺寸可与要安装于蒙皮上的太阳能电池系统相匹配，且填充件的材质可以是pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜材，当然，也可以是其它材料。

在步骤s130中，在形成蒙皮时，可将该填充件置于模具中，使填充件可嵌设在制成的蒙皮上，填充件的位置可与要安装太阳能电池系统的位置相同。同时，在将填充件置入模具中时，可涂布脱模剂，以便从制成的蒙皮上去除填充件。

在步骤s140中，去除蒙皮内的填充件，可形成容置槽，该容置槽可置入或填充太阳能电池系统。

在步骤s150中，可将太阳能电池系统配合置入容置槽内，并可通过环氧胶的粘接剂将太阳能电池系统与容置槽的内壁粘接。在粘接时，可先将粘接剂涂布于太阳能电池系统的背光侧，以形成胶粘层，再将太阳能电池系统置入容置槽内，并与容置槽的底部粘接。举例而言，可在背板6远离太阳能电池系统光伏电池模块11的一侧涂布环氧胶，再将太阳能电池系统置入容置槽，使背板6粘接于容置槽的底部。

在步骤s160中，真空腔室可以是一真空袋内的空间，该真空袋具有能打开或封闭的开口。当然，也可以是一硬质外壳围成的密闭空间。举例而言，可将太阳能电池系统及蒙皮置于该真空袋内，并封口。

在步骤s170中，可采用加热装置对真空腔室内部进行加热，使粘接剂固化，从而使太阳能电池系统固定于蒙皮的表面。该加热装置的结构在此不做特殊限定，只要能用来加热即可。

本公开实施方式还提供一种机翼的制造方法，如图12所示，该制造方法可以包括：

步骤s110、提供一模具和太阳能电池系统，所述太阳能电池系统为本公开任意实施方式中的太阳能电池系统；

步骤s120、在所述模具内置入所述太阳能电池系统；

步骤s130、利用所述模具通过成型工艺形成蒙皮，且所述蒙皮露出所述太阳能电池系统。

下面对各步骤进行详细说明：

步骤s110可参考上述制造方法中的步骤s110，在此不再详述。

在步骤s120中，可将太阳能电池系统置于模具内，其具体位置可根据蒙皮上需要安装太阳能电池系统的位置而预先确定。

在步骤s130中，可利用内部设有太阳能电池系统的模具，采用挤压或注塑等工艺形成蒙皮，直接形成嵌设有太阳能电池系统的蒙皮，免于单独安装太阳能电池系统，提高工作效率。同时，蒙皮露出太阳能电池系统，保证太阳能电池系统的受光侧可正常接受阳光。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。