囊皮及浮空器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及航空航天設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及浮空器用囊皮及采用該囊皮的浮空器。
【背景技術(shù)】
[0002]由于技術(shù)和認(rèn)識(shí)上的原因，臨近空間的戰(zhàn)略價(jià)值直到最近幾年才引起世界各國的重視也因其顯著特點(diǎn)和潛在的軍民兩用價(jià)值而成為各國研究的熱點(diǎn)。很多國家目前正紛紛投入大量的經(jīng)費(fèi)，積極開展臨近空間飛行器的技術(shù)與應(yīng)用研究。目前的臨近空間飛行器主要為浮空器，該浮空器包括一個(gè)用于提供浮力的囊體及囊體下方懸掛的吊艙。浮空器的能量來源通常為太陽能電池，現(xiàn)有的用于浮空器的太陽能電池通常為設(shè)置于吊艙內(nèi)或懸掛于吊艙外的太陽能電池板，然而，在浮空器需要的能量較大時(shí)，通常需要增加太陽能電池板的面積，大大浮空器的總載荷，不利于浮空器在臨近空間的長期飛行，而對(duì)于目前的臨近空間的浮空器來說，在臨近空間的飛行時(shí)間是制約其應(yīng)用的瓶頸問題，是浮空器研究中急需解決的問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]為了克服上述缺陷，本實(shí)用新型旨在提供一種可以減少浮空器載荷的囊皮及采用該囊皮的浮空器。
[0004]根據(jù)本實(shí)用新型的一方面，提供一種浮空器用囊皮，包括依次層疊設(shè)置的防護(hù)層、第一膠層、阻氣層、第二膠層、該柔性太陽能電池薄膜層、載荷承力層、第三膠層、及熱封層，其中該阻氣層為透光阻氣材料。
[0005]在一實(shí)例中，該阻氣層為Tedlar薄膜或PET與石墨烯的復(fù)合材料。
[0006]在一實(shí)例中，該柔性太陽能電池薄膜層為銅銦砸、銅銦鎵砸電池薄膜、單晶硅薄膜太陽能電池或多晶硅薄膜太陽能電池。
[0007]在一實(shí)例中，該防護(hù)層的材料為乙烯-四氟乙烯共聚物。
[0008]在一實(shí)例中，該載荷承力層的材料為PBO纖維。
[0009]在一實(shí)例中，該柔性太陽能電池薄膜層包括依次層疊設(shè)置的柔性襯底層、底電極、CIS或CIGS光吸收層、緩沖層、窗口層、透明導(dǎo)電層、上電極及減反射膜。
[0010]在一實(shí)例中，該緩沖層的材料為CdS或ZnS，該窗口層的材料為本征ZnO薄膜，該透明導(dǎo)電層的材料氧化銦錫或碳納米管。
[0011]在一實(shí)例中，該柔性太陽能電池薄膜層的厚度范圍為30-150微米。
[0012]根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，提供一種浮空器，包括:囊體，由如上所述的囊皮制作而成；連接于囊體頂端的拉網(wǎng)，該拉網(wǎng)向該囊體的底端延伸；底部掛裝結(jié)構(gòu)，連接于拉網(wǎng)的一端；吊艙，連接于該底部掛裝結(jié)構(gòu)的下方。
[0013]在一實(shí)例中，該浮空器還包括設(shè)置于底部掛裝結(jié)構(gòu)與該吊艙之間的桁架，以及設(shè)置于桁架相對(duì)兩端的螺旋槳。
[0014]在本實(shí)施例中，囊皮的多層結(jié)構(gòu)整合了柔性太陽能電池薄膜層，即柔性太陽能電池與囊皮共形，由此囊皮制作而成的囊體則可以直接接受太陽光的照射并將光能轉(zhuǎn)化為電能，由于囊體表面積相對(duì)比較大，特別是進(jìn)入到臨近空間時(shí)，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的浮空器所攜帶的太陽能電池板的面積要大得多，因此可以大大提高浮空器的電能供給；而且，由于柔性太陽能電池與囊皮共形，太陽能電池的固定更加牢固，省去了太陽能電池從浮空器脫離或脫落等的后顧之憂；進(jìn)一步地，由于柔性太陽能電池為薄膜結(jié)構(gòu)，重量輕，大大減少浮空器的載荷。更進(jìn)一步地，由于阻氣層21為透光材料，柔性太陽能電池薄膜設(shè)置于阻氣層之后，經(jīng)過耐候保護(hù)，阻氣阻水保護(hù)以后的柔性太陽能電池薄膜可以有更長的使用時(shí)間，且又不影響囊皮本身的材料。
【附圖說明】
[0015]在結(jié)合以下附圖閱讀本實(shí)用新型公開的實(shí)施例的詳細(xì)描述之后，更能夠更好地理解本實(shí)用新型的上述特征和優(yōu)點(diǎn)。
[0016]圖1是本實(shí)用新型第一實(shí)施例提供的囊皮的制作方法流程圖。
[0017]圖2是圖1的囊皮中柔性太陽能電池薄膜層的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3是由圖1所示的方法制作形成的囊皮的示意圖。
[0019]圖4是包括了由如圖3所示的囊皮形成的囊體的浮空器的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)描述。注意，以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例描述的諸方面僅是示例性的，而不應(yīng)被理解為對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍進(jìn)行任何限制。
[0021]請參閱圖1，為本實(shí)用新型第一實(shí)施例提供一種浮空器囊體用囊皮100(如圖3所示的囊皮100)的制作方法，包括以下步驟:
[0022]步驟101:請參閱圖2，制作柔性太陽能電池薄膜層10。
[0023]在步驟101中，所述柔性太陽能電池薄膜層10為銅銦砸(CIS)或銅銦鎵砸(CIGS)電池薄膜。該CIS電池薄膜的制作方法如下:
[0024](I)提供柔性襯底層11，對(duì)柔性襯底層11表面進(jìn)行電暈處理。
[0025]在本步驟中，該柔性襯底層11可以為柔性金屬箔與絕緣阻擋層的復(fù)合材料層，或者為聚酰亞胺(PI)層。該柔性金屬箔的材料可以為鈦、鉬、不銹鋼、銅或鋁等。該絕緣阻擋層的材料可以為絕緣的氧化物Al2O3或S1x等。該絕緣阻擋層作為金屬襯底與底電極之間的電絕緣層，同時(shí)還是金屬襯底與電池之間的擴(kuò)散阻擋層。本實(shí)施例中，該柔性襯底層以柔性金屬箔與絕緣阻擋層的復(fù)合材料層為例進(jìn)行說明。
[0026](2)在柔性襯底層11表面鍍金屬層以形成底電極12，可采用電鍍、化學(xué)鍍或磁控濺鍍等方式進(jìn)行。優(yōu)選采用磁控濺鍍，可以使金屬層對(duì)柔性襯底層具有良好的附著性。形成該底電極12的材料可以為Cu、Mo等導(dǎo)電材料。
[0027](3)采用電沉積的方法在該底電極12上形成CIS前驅(qū)體，通過熱處理工藝將該CIS前驅(qū)體形成為光吸收層13。該電沉積法可以采用二電極系統(tǒng)，以鉑網(wǎng)為陽極，該底電極為陰極，以氯化銅(CuCl2)、三氯化銦(InCl3)、亞砸酸(H2SeO3)的水溶液為電沉積液，電鍍添加劑為檸檬酸鈉，在不攪拌的情況下恒電勢沉積，形成Cis前驅(qū)體。該熱處理工藝為將電沉積的CIS前驅(qū)體放入管式爐中，在惰性氣體如氬氣(Ar)保護(hù)氣氛下，以8-15°C/min的升溫速度升溫至430-500°C的溫度范圍并保溫25-40分鐘(min)的時(shí)間范圍，保溫結(jié)束后停止加熱，隨爐自然慢冷；冷卻到低于45-55°C的溫度范圍時(shí)，關(guān)閉氬氣，開爐取樣，得到形成于底電極上的CIS光吸收層。在其它實(shí)施例中，電沉積液也可以進(jìn)一步包括三氯化鎵(GaCl3)，此時(shí)，即可形成CIGS光吸收層。
[0028]當(dāng)然，光吸收層13也可以采用其它方法進(jìn)行制作，如物理氣相沉積法，所述的物理氣相沉積法為為共蒸發(fā)法或磁控濺射法。當(dāng)柔性襯底層11的材料為PI時(shí)，仍可采用電沉積法來形成光吸收層。
[0029](4)在光吸收層上依次制備緩沖層14、窗口層15、透明導(dǎo)電層16、上電極17及減反射膜18，從而形成柔性太陽能電池薄膜層10。該緩沖層14的材料可以為CdS或ZnS。該窗口層15的材料可以為本征ZnO薄膜。該透明導(dǎo)電層16的材料可以氧化銦錫或碳納米管。本實(shí)施例中，該柔性太陽能電池薄膜層10的厚度范圍為30-150微米。
[0030]如圖2所示，本實(shí)施例中，該柔性太陽能電池薄膜10為多層結(jié)構(gòu)，包括依次設(shè)置的柔性襯底層11、底電極12、光吸收層13、緩沖層14、窗口層15、透明導(dǎo)電層16、上電極17及減反射膜18。
[0031]可以理解的是，本實(shí)施例中，柔性太陽能電池薄膜10也可以為其它類型，如單晶硅或多晶硅薄膜太陽能電池，并不以本實(shí)施例為限。
[0032]步驟102:請參閱圖3，