本發(fā)明涉及配備聚光式太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)并且使用最優(yōu)化的太陽(yáng)能電池的布置來(lái)向飛行中的氣球供電的所述氣球。

特別地，本發(fā)明涉及一種高空氣球，其旨在于在平流層內(nèi)巡航，并且承受緊固在下方的吊艙，該吊艙在艙內(nèi)承載一個(gè)或多個(gè)負(fù)載。

背景技術(shù)：

一般來(lái)說(shuō)，氣球(balloon)有很大的潛在應(yīng)用范圍，這不僅因?yàn)樗鼈兿鄬?duì)于人造衛(wèi)星成本更低，還因?yàn)楦叨鹊脑?，特別是在12km至45km范圍延伸的平流層的那些高度，在這些高度所述氣球巡航并且可以得到有效利用。

鑒于人造衛(wèi)星是不能進(jìn)入平流層的，并且探空火箭穿過(guò)平流層太快，氣球(或使用科學(xué)術(shù)語(yǔ)來(lái)講，輕航空器(aerostat))可在大氣中的這個(gè)“中間”層巡航很長(zhǎng)一段時(shí)間，并且對(duì)于一定數(shù)量的應(yīng)用的需求來(lái)說(shuō)是非常有前途的，特別是在通訊領(lǐng)域。

常規(guī)上，高空氣球必須滿足兩個(gè)要求：

.-一方面，它們必須提供符合要求的升力(lift)，并因此氣球的氣囊必須有足夠的容積；以及

.-另一方面，必須提供推力，以便能夠駕駛氣球并能夠使氣球沿著所期望的路徑，這需要足夠的可利用能源。

一般且常規(guī)而言，為了使一個(gè)可操縱的高空氣球能夠自主地維持其位置數(shù)月，有必要使高空氣球使用光伏電池來(lái)產(chǎn)生其自己的動(dòng)力。在平流層的風(fēng)力條件下(通常具有高于10m/s的風(fēng)速)，以及為了固定和連續(xù)的任務(wù)，白天產(chǎn)生的電能存儲(chǔ)在艙內(nèi)以便在夜間使用。白天發(fā)電迅速地達(dá)到幾十千瓦，并且需要大面積的光伏電池，這顯著且不利地影響了氣球的重量預(yù)算。

為了降低為給定任務(wù)產(chǎn)生足夠電能所需的光伏電池的數(shù)量，并由此降低氣球的總重量，專利申請(qǐng)F(tuán)R 2 982 840描述了配備有聚光式太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)的氣球。該氣球使用具有旨在接收太陽(yáng)光線的有源面的光伏裝置，并且包括氣囊。該氣囊包括至少一個(gè)對(duì)太陽(yáng)光線透明的第一區(qū)域，反射所述太陽(yáng)光線的第二區(qū)域，和包括所述光伏裝置的第三區(qū)域。第二區(qū)域和第三區(qū)域被定位和相互作用，以便將太陽(yáng)光線重新定向?yàn)槌蛩龅谌齾^(qū)域。

這種配備有聚光式太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)的氣球至少局部地經(jīng)受溫度上升，這導(dǎo)致了對(duì)于氣囊和/或氣囊包含的提升氣體損壞的危險(xiǎn)，特別是當(dāng)提升氣體是可燃?xì)怏w時(shí)。

此外，使用聚光式太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)意味著必須持續(xù)對(duì)聚光器或反射裝置進(jìn)行控制以使之朝向太陽(yáng)對(duì)準(zhǔn)。在太陽(yáng)未對(duì)準(zhǔn)(misalignment)的情況下，例如由特定的任務(wù)需求(指向天線或傳感器)或氣象條件或太陽(yáng)本身的跟蹤的限制所決定，可取的是在太陽(yáng)輻射的入射角相對(duì)于氣球變化時(shí)減緩由聚光式太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)輸送的電能的快速下降。

此外，太陽(yáng)能或光伏電池的溫度增高(該增高是由太陽(yáng)輻射的聚集所誘導(dǎo)的)在將太陽(yáng)能向電能的轉(zhuǎn)化的方面降低了太陽(yáng)能電池的效率。

第一技術(shù)問(wèn)題是降低聚光系統(tǒng)的溫度，以減小關(guān)于氣囊和包含在該氣囊中的提升氣體的危險(xiǎn)。

第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題是進(jìn)一步減緩在太陽(yáng)未對(duì)準(zhǔn)的情況下，由太陽(yáng)能面板輸送的電能根據(jù)太陽(yáng)輻射的入射角的迅速下降。

第三個(gè)技術(shù)問(wèn)題進(jìn)一步是降低太陽(yáng)能電池的溫度，以使它們能以更好的效率工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了這個(gè)目的，本發(fā)明的主題是一種配備有聚光式太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)的氣球，該氣球包括含有提升氣體的氣囊和聚集太陽(yáng)輻射的太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)，該太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)包括：

.-太陽(yáng)光線的反射器，該反射器在氣囊中放置在該氣囊的第一區(qū)域；

.-氣囊的第二區(qū)域，其對(duì)太陽(yáng)光線是透明的，以便讓太陽(yáng)光線傳至所述反射器；以及

.-光伏電池的第一陣列，該陣列被放置在氣囊的第三區(qū)域，具有朝向所述反射器的第一有源面；

光伏電池的第一陣列和反射器配置成當(dāng)所述反射器被放置在太陽(yáng)對(duì)準(zhǔn)位置時(shí)使得所述反射器將太陽(yáng)光線聚集在光伏電池的第一陣列的第一有源面上；

所述氣球的特征在于

.-所述太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)還包括光伏電池的第二陣列，該陣列被放置在氣囊的第四區(qū)域或氣囊的第三區(qū)域，并具有朝向氣囊的外部的第二有源面；或

.-所述太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)包括單個(gè)第一陣列，該第一陣列的太陽(yáng)能電池是雙面太陽(yáng)能電池，且所述第一陣列包括朝向氣囊的外部的第二有源面；以及

.-反射器，雙面光伏電池的單個(gè)第一陣列或光伏電池的第一陣列和第二陣列配置成如果反射器的轉(zhuǎn)動(dòng)方向的太陽(yáng)失準(zhǔn)角絕對(duì)值小于或等于10度，則確保所述第一有源面和第二有源面都產(chǎn)生電能。

根據(jù)特定實(shí)施方案，配備有聚光式太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)的氣球包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)：

.-反射器，雙面光伏電池的單個(gè)第一陣列或光伏電池的第一和第二陣列配置成如果第二有源面的轉(zhuǎn)動(dòng)方向的太陽(yáng)失準(zhǔn)角小于或等于80度，則保持所述第二有源面受到照射；

.-光伏電池的第一和第二陣列是分開(kāi)的，并分別放置在不同的第三和第四區(qū)域；

.-光伏電池的第一和第二陣列是分開(kāi)的，且各自包括單面光伏電池；且所述第一和第二陣列在同一區(qū)域在氣囊的外側(cè)放置在氣囊上；并且所述第一和第二陣列彼此疊置，所述第二陣列被放置于氣囊的最外側(cè)，第一陣列和第二陣列的光伏電池的有源面定向在相反的方向；

.-第一陣列和第二陣列按照氣囊的變形而與所述氣囊機(jī)械隔離，和/或與所述氣囊和所述氣囊所包含的提升氣體熱隔離；

.-光伏電池的第一陣列是雙面光伏電池的陣列，該陣列位于氣囊的第三區(qū)域上方，每個(gè)雙面電池具有與第一電偏壓相關(guān)聯(lián)的第一面和與第二電偏壓相關(guān)聯(lián)的第二面；

.-用于制造雙面電池的技術(shù)選自PERT(發(fā)射結(jié)鈍化全背場(chǎng)擴(kuò)散)硅技術(shù)、硅異質(zhì)結(jié)(HTJ)技術(shù)和IBC(交指背接觸)硅技術(shù)；

.-用于制造和連接雙面電池的技術(shù)是與SmartWire或SWCT連接技術(shù)相結(jié)合的雙面異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池制造技術(shù)；

.-雙面電池是雙面異質(zhì)結(jié)光伏電池，其彼此相關(guān)地布置，以產(chǎn)生串聯(lián)電連接的一串或多串太陽(yáng)能電池，且從而使電池的對(duì)應(yīng)面經(jīng)由平面的互連而連接，而不需要使用從陣列的一個(gè)面到另一個(gè)面的穿過(guò)陣列的厚度的互連；

.-光伏電池的陣列包括多個(gè)保護(hù)電子開(kāi)關(guān)，所述多個(gè)保護(hù)電子開(kāi)關(guān)各自包括至少一個(gè)形成用于保護(hù)一個(gè)或多個(gè)光伏電池的二極管的結(jié)，以便保護(hù)一個(gè)或多個(gè)光伏電池免受反射器對(duì)第二有源面的照射均勻性的缺陷所導(dǎo)致的溫度連續(xù)上升的影響。

.-通過(guò)用于支撐電池的陣列和將電池的陣列與氣囊隔開(kāi)的結(jié)構(gòu)，雙面光伏電池的陣列與氣囊和氣囊所包含的提升氣體熱隔離，隔開(kāi)和支撐結(jié)構(gòu)在第三區(qū)域被緊固到所述氣囊，而雙面太陽(yáng)能電池的陣列被緊固至所述隔開(kāi)和支撐結(jié)構(gòu)，并且由所述氣囊、所述結(jié)構(gòu)和電池陣列界定的空間形成用于通過(guò)自然或強(qiáng)制對(duì)流來(lái)冷卻該雙面太陽(yáng)能電池的空氣流動(dòng)通道；

.-所述氣球進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇，其用于使空氣流動(dòng)通過(guò)所述通道并冷卻光伏電池的陣列；

.-隔開(kāi)和支撐結(jié)構(gòu)是可變形的，以便吸收氣囊的熱機(jī)械變形，和/或在氣囊和電池的陣列之間保持足夠大的間隔，以使所述電池能得到冷卻；

.-氣囊的第二區(qū)域(其對(duì)太陽(yáng)光線是透明的)部分地或完全地圍繞所述第三區(qū)域，旨在從所述反射器接收太陽(yáng)光線的光伏電池的第一陣列位于第三區(qū)域，并且所述第二區(qū)域的面積被調(diào)整以確保對(duì)第一陣列的光伏電池的足夠的照射，并防止太陽(yáng)能電池和/或氣囊和/或氣囊所包含的提升氣體過(guò)熱。

附圖說(shuō)明

在閱讀下面對(duì)多個(gè)實(shí)施方案的描述的基礎(chǔ)上，本發(fā)明將得到更好的理解，其中描述僅以示例的方式并參考附圖給出，附圖中：

-圖1是根據(jù)本發(fā)明的配備有聚光式太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)和單面太陽(yáng)能電池的兩個(gè)陣列的氣球的第一實(shí)施方案的視圖，該氣球被放置在第一工作配置，其中聚光器的反射器產(chǎn)生小于或等于10度的并不是很高的太陽(yáng)對(duì)準(zhǔn)角度；

-圖2是根據(jù)本發(fā)明的如圖1所示的氣球的視圖，該氣球被置于第二工作配置，其中單面太陽(yáng)能電池的第二陣列的有源面產(chǎn)生嚴(yán)格大于10度且小于或等于80度的高太陽(yáng)對(duì)準(zhǔn)角度；

-圖3是根據(jù)本發(fā)明的配備有聚光式太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)和具有雙面太陽(yáng)能電池的兩個(gè)相對(duì)面的單個(gè)陣列的氣球的第二實(shí)施方案的視圖，該氣球被放置在第一操作配置，其中聚光器的反射器產(chǎn)生小于或等于10度的并不是很高的太陽(yáng)能對(duì)準(zhǔn)角度；

-圖4是根據(jù)本發(fā)明的如圖3所示的氣球的視圖，該氣球被置于第二工作配置，其中雙面太陽(yáng)能電池的單個(gè)陣列的第二有源面產(chǎn)生嚴(yán)格大于10度且小于或等于80度的高太陽(yáng)對(duì)準(zhǔn)角度；

-圖5是使用異質(zhì)結(jié)硅技術(shù)的雙面光伏或太陽(yáng)能電池的示意圖；

-圖6是如圖5所示的使用與SmartWire或SWCT連接技術(shù)相結(jié)合的異質(zhì)結(jié)硅技術(shù)的雙面太陽(yáng)能電池的視圖；

-圖7是圖3和圖4的雙面太陽(yáng)能電池陣列的太陽(yáng)能電池的平面互連的示意視圖，所述互連形成串聯(lián)電連接的太陽(yáng)能電池串，在此所述陣列限于所述串；

-圖8是圖7中的太陽(yáng)能電池串的通過(guò)太陽(yáng)能電池的厚度的局部截面圖，該圖示出了電池的布置和它們的互連布局；

-圖9是互連在一起的圖7的太陽(yáng)能電池的陣列的比例視圖；以及

-圖10是用于保護(hù)太陽(yáng)能電池免受聚集光線的照射的突然變化的保護(hù)裝置的視圖。

具體實(shí)施方式

如圖1和2所示，根據(jù)第一實(shí)施方案，氣球2(在此是高空氣球)包括填充有提升氣體6(例如氦)的正加壓膨脹的氣囊4，且包括聚集太陽(yáng)輻射的太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)8。

太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)8包括：太陽(yáng)光線12的反射器10，該反射器在氣囊4內(nèi)部放置于該氣囊的第一區(qū)域14：和氣囊4的第二區(qū)域16，它對(duì)太陽(yáng)光線是透明的，以便讓太陽(yáng)光線12傳至反射器10。

氣囊4是例如由增強(qiáng)的聚氨酯復(fù)合物制成。氣囊4的第二區(qū)域16可以通過(guò)下述方式制造：使用對(duì)太陽(yáng)光線透明的用于氣囊的聚氨酯并且避免會(huì)阻擋太陽(yáng)輻射的通過(guò)的涂層覆蓋氣囊的第二區(qū)域16。

太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)8還包括單面光伏電池24的第一陣列22，該陣列放置在氣囊4的第三區(qū)域26中，該電池的有源面都被引導(dǎo)并定向?yàn)槌蚍瓷淦?0，并形成第一陣列22的第一有源面28。

反射器10的反射面的形狀為適合于將太陽(yáng)光線聚集在第一陣列22的單面光伏電池24上，并設(shè)置為這樣的角度，在該角度太陽(yáng)光線的反射光束的通量聚集在第一陣列22的單面光伏電池24的有源面上。

聚光反射器10可以由涂覆有反射涂層并在氣囊4的第一區(qū)域14層壓到所述聚氨酯氣囊的織物制成。因此太陽(yáng)光線在第一陣列22的光伏電池24上的幾何聚光可以顯著降低光伏電池24的第一陣列22的面積并且因此顯著降低相關(guān)的重量。聚集的太陽(yáng)能由此穿過(guò)氣囊的第二透明部分，該第二透明部分對(duì)應(yīng)于氣囊4的第三區(qū)域26的部分或全部。

太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)8還包括光伏電池34的第二陣列32，該陣列被放置在氣囊4的第三區(qū)域26中并在第一陣列22上方。第二陣列32的電池34的光伏有源面被引導(dǎo)和定向?yàn)槌驓饽?的外部，并形成第二陣列32的第二有源面36。

作為變形，單面光伏電池的第二陣列被放置在與氣囊的第三區(qū)域隔開(kāi)的第四區(qū)域，第二陣列的電池的光伏有源面被引導(dǎo)并定向?yàn)槌驓饽业耐獠俊?/p>

一般地，反射器10，氣囊的第二區(qū)域16，單面光伏電池24的第一陣列22和單面光伏電池34的第二陣列32被配置為確保如果聚光反射器10的轉(zhuǎn)動(dòng)方向的(rollwise)太陽(yáng)失準(zhǔn)角Δθ1的絕對(duì)值小于或等于10度，光伏電池的第一陣列22和第二陣列32兩者均產(chǎn)生電能，該照射結(jié)構(gòu)的示例示于圖1。

如圖1所示，聚光反射器10的轉(zhuǎn)動(dòng)方向的太陽(yáng)失準(zhǔn)角Δθ1是在反射器10的光軸37和太陽(yáng)的當(dāng)前方向38之間形成的角度。

如圖1和2所示，假設(shè)該氣球具有在縱向方向39的穿過(guò)氣球2的重心G的軸線39，該軸線以一端示出在圖1和2中，并在后面的附圖中朝前定向，并且該氣球2可以繞該軸線以滾轉(zhuǎn)角θ旋轉(zhuǎn)。

如圖1和2所示，假定氣球2的正向(headingwise)姿態(tài)已被設(shè)置為，使得反射器10的光軸37和氣球2朝向太陽(yáng)的當(dāng)前對(duì)準(zhǔn)方向形成以氣球2的縱向方向39為法線的平面。

此外，特別的是，聚光反射器10，氣囊的第二區(qū)域16，單面太陽(yáng)能電池的第一陣列22和第二陣列32被配置成如果第二陣列32的第二有源面36的轉(zhuǎn)動(dòng)方向(rollwise)太陽(yáng)失準(zhǔn)角Δθ2小于或等于80度，那么保持第二陣列32的光伏電池34受到照射，該照射結(jié)構(gòu)的示例示于圖2。

如圖2所示，第二陣列32的第二有源面36的轉(zhuǎn)動(dòng)方向太陽(yáng)失準(zhǔn)角Δθ2是第二陣列32的第二有源面36的對(duì)準(zhǔn)法線37′和太陽(yáng)光的當(dāng)前方向38′之間形成的角度。

第一和第二陣列22，32均在同一個(gè)第三區(qū)域26中設(shè)置在氣囊上方和外側(cè)。

第一和第二陣列22，32疊置，第二陣列32被置于在氣囊4的最外側(cè)，且第一和第二陣列22，32的第一和第二有源面28，36定向?yàn)樵谙喾吹姆较颉?/p>

由于光伏電池位于氣囊的外部且因此在氣囊的外部受到加熱，這種結(jié)構(gòu)促進(jìn)了第一和第二陣列22，32的光伏電池24，34的冷卻，并因此從自然或強(qiáng)制通風(fēng)中受益。

一方面光伏電池的第一和第二陣列22，32和另一方面氣囊4和氣囊4所包含的提升氣體6的熱隔離通過(guò)結(jié)構(gòu)40實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)40用于支撐太陽(yáng)能電池24，34的陣列22，32并將它們與氣囊4隔開(kāi)。

在這里，在圖1和2中，兩個(gè)柱42，44表示該隔開(kāi)和支撐結(jié)構(gòu)40的一部分。支撐結(jié)構(gòu)40在第三區(qū)域26中被緊固到氣囊4，并且單面光伏電池24，34的第一和第二陣列22，32被緊固到支撐結(jié)構(gòu)40。由氣囊4，結(jié)構(gòu)40和電池24，34的陣列界定的空間48形成了用于通過(guò)強(qiáng)制或自然對(duì)流來(lái)冷卻電池24，34的空氣流動(dòng)通道。

這里，在圖1和2中，通過(guò)四個(gè)風(fēng)扇52，54，56，58來(lái)強(qiáng)制和確保對(duì)流。

此外，隔開(kāi)和支撐結(jié)構(gòu)40是可變形的，以便吸收氣囊的熱機(jī)械變形和/或保持氣囊和電池陣列之間的間隔足夠大以使電池能夠得到冷卻。

如圖3和4所示，根據(jù)本發(fā)明的氣球的第二實(shí)施方案，配備有聚光式太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)的氣球202具有與圖1和2中的氣球2類似的架構(gòu)。如圖3和4所示，氣球202的姿態(tài)配置和太陽(yáng)對(duì)氣球的照射分別與圖1和2中所示相同。

氣球202與氣球2的不同之處在于，光伏電池的第一和第二陣列22，32形成雙面光伏電池206的同一個(gè)單個(gè)陣列204，該陣列位于氣囊的第三區(qū)域26上方。

雙面太陽(yáng)能電池206的陣列204具有：第一有源面208，其定向?yàn)槌蚓酃夥瓷淦?0；和第二有源面210，其定向?yàn)槌驓饽?的外部，并具有與第一面208相反的對(duì)準(zhǔn)方向。

通常，聚光反射器10，氣囊4的第二區(qū)域16，雙面光伏電池206的陣列204的第一有源面208和第二有源面210被配置成如果聚光反射器10的轉(zhuǎn)動(dòng)方向太陽(yáng)失準(zhǔn)角Δθ1的絕對(duì)值小于或等于10度，則確保雙面光伏電池的陣列204的第一和第二有源面208，210都產(chǎn)生電能，該照射結(jié)構(gòu)的示例示于圖3。

此外，特別的是，聚光反射器10，氣囊的第二區(qū)域16，雙面太陽(yáng)能電池的陣列204的第一有源面208和第二有源面210被配置成如果陣列204的第二有源面210的轉(zhuǎn)動(dòng)方向太陽(yáng)失準(zhǔn)角Δθ2小于或等于80度，則保持陣列204的第二有源面210受到照射，該照射結(jié)構(gòu)的示例示于圖4中。

類似于圖1和2中的氣球2，雙面太陽(yáng)能電池206的陣列204通過(guò)隔開(kāi)和支撐結(jié)構(gòu)40與氣囊4和包含在氣囊4中的提升氣體6熱隔離。太陽(yáng)能電池與氣球的氣囊的隔離使得能夠通過(guò)自然或強(qiáng)制對(duì)流對(duì)雙面太陽(yáng)能電池進(jìn)行冷卻，從而提高太陽(yáng)能電池的效率，這是因?yàn)樘?yáng)能電池在低溫下更有效率。

如圖3和4中所示，這里通過(guò)四個(gè)風(fēng)扇52，54，56和58來(lái)強(qiáng)制并確保對(duì)流。

此外，隔開(kāi)和支撐結(jié)構(gòu)40是可變形的，以便吸收氣囊4的熱機(jī)械變形和/或保持氣囊4和雙面太陽(yáng)能電池206的陣列204之間的間隔足夠大以使電池能夠得到冷卻。

用于制造雙面電池206的技術(shù)選自：PERT(發(fā)射結(jié)鈍化全背場(chǎng)擴(kuò)散)硅技術(shù)、硅異質(zhì)結(jié)(HTJ)技術(shù)和IBC(交指背接觸)硅技術(shù)。

如圖5所示，根據(jù)常規(guī)的使用異質(zhì)結(jié)硅技術(shù)的雙面太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，雙面光伏或太陽(yáng)能電池302包括一組疊置的層。

太陽(yáng)能電池302包括形成高品質(zhì)n型單晶硅襯底的中間層304，在該中間層304的第一面310和第二面312上沉積納米尺度厚度的非晶硅層306，308以形成結(jié)，并因此確保良好的表面鈍化。透明氧化物層314，316沉積在非晶硅層306，308上，其保證了電荷的橫向傳導(dǎo)，并使得光限制得到改善。分別形成第一組柵指狀電極324和第二組柵指狀電極326的金屬化合物322被沉積在面318，320上，以確保所產(chǎn)生的電荷的有效收集。

因此，太陽(yáng)能電池302的這種對(duì)稱結(jié)構(gòu)允許兩個(gè)面或側(cè)面都是在照射下電活性(electrically active)的。

優(yōu)選地，用于制造和連接雙面電池技的術(shù)是與SmartWire或SWCT連接技術(shù)相結(jié)合的雙面異質(zhì)結(jié)光伏電池制造技術(shù)。

在SWCT過(guò)程中，金屬線被嵌入在聚合物片層(sheet)中，該聚合物片層被直接施加到太陽(yáng)能電池的金屬化表面。接著，對(duì)由太陽(yáng)能電池和嵌入金屬線的聚合物片層構(gòu)成的組件進(jìn)行層壓。從而金屬線緊固到電池的金屬層上并形成電接觸。

增加穿過(guò)雙面太陽(yáng)能電池的面的每個(gè)的匯流條的數(shù)量和減小所述匯流條的厚度，使得能夠獲得在柵指狀電極的歐姆損耗的降低和太陽(yáng)能電池的表面遮蔽的減小之間的更好的折衷。

SmartWire或SWCT連接技術(shù)的使用是這種演變的最終結(jié)果，金屬化分布在太陽(yáng)能電池的整個(gè)表面上，如圖6中由典型的電池352所示。

有利的是，相對(duì)于使用匯流條的技術(shù)，SWCT技術(shù)的使用(其與硅異質(zhì)結(jié)HTJ技術(shù)兼容)降低了太陽(yáng)能電池的電阻和遮蔽，使機(jī)械應(yīng)力分散在電池的整個(gè)表面上，并且增加了連接對(duì)熱循環(huán)的抵抗性。

優(yōu)選的是，與太陽(yáng)能電池352相同類型的太陽(yáng)能電池通過(guò)組件的相應(yīng)的有源面互連在一起，從而避免了必須穿過(guò)第一電池的面(與陣列的第一面位于同一側(cè))和鄰接于第一電池的第二電池的面(與陣列的第二面位于同一側(cè))連接。

該工藝被稱為用于將雙面異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池互連的平面工藝，包括第一步驟和第二步驟。

在第一步驟中，旨在串聯(lián)電連接的給定的電池串的雙面異質(zhì)結(jié)電池彼此相關(guān)而布置，以在陣列的第一有源面上獲得第一和第二極性的第一交替分布，每個(gè)雙面電池具有與第一極性關(guān)聯(lián)的第一面和具有第二極性的第二面。在極性方面的互補(bǔ)，同一太陽(yáng)能電池串在陣列的第二有源面上具有第二極性和第一極性的第二交替分布。

接著，在第二步驟中，對(duì)于雙面電池陣列的每個(gè)面，根據(jù)旨在形成一個(gè)或多個(gè)串的電池的布置，電池的對(duì)應(yīng)面經(jīng)由平面互連連接在一起，而無(wú)需使用從陣列的一個(gè)有源面到另一個(gè)有源面的穿過(guò)陣列的厚度的互連。

平面互連減少了熱循環(huán)期間損壞的風(fēng)險(xiǎn)并簡(jiǎn)化了用于制造雙面太陽(yáng)能電池陣列的工藝。

有利的是，平面互連工藝以及用于實(shí)施SWCT技術(shù)的工藝可以通過(guò)在共享烘烤步驟中同時(shí)執(zhí)行SWCT技術(shù)的層疊工序和互連工藝的實(shí)際互連第二步驟而相結(jié)合。

如圖7所示，根據(jù)示例性的電池互連布局，雙面太陽(yáng)能電池的陣列402包括多個(gè)雙面太陽(yáng)能電池，在此是6個(gè)太陽(yáng)能電池404，406，408，410，412和414，它們通過(guò)金屬帶422，424，426，428，430，432和434連接在一起以形成光伏電池串，在此所述光伏電池在第一極性的(在此為正極)的第一電端子442和第二極性(在此為負(fù)極)的第二電端子444之間串聯(lián)電連接。

每個(gè)雙面太陽(yáng)能電池404，406，408，410，412和414分別包括第一極性的第一面454，456，458，460，462和464以及第二極性的第二面474，476，478，480，482和484。

帶422，424，426，428，430，432和434分別將第一電端子442，第二面474，第二面476，第二面478，第二面480，第二面482和第二面484連接到第一面454，第一面456，第一面458，第一面460，第一面462，第一面464和第二電端子444。

因此，通過(guò)將太陽(yáng)能電池串聯(lián)設(shè)置在第一電端子和第二電端子之間所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)等于太陽(yáng)能電池404，406，408，410，412和414的電動(dòng)勢(shì)的總和。

太陽(yáng)能電池陣列402形成具有顯然比一個(gè)太陽(yáng)能電池的尺寸大的曲率半徑的太陽(yáng)能電池面板或太陽(yáng)能電池模塊，該面板或模塊具有旨在定向?yàn)槌驓馇虻耐獠壳沂艿教?yáng)直接照射的第一面492和旨在定向?yàn)槌驓馇虻膬?nèi)部并受到聚光反射器照射的第二面494。

在圖8中通過(guò)陣列402的局部橫截面顯示和示出了形成圖7中的陣列402的單個(gè)串的一部分的太陽(yáng)能電池410，412和414的互連布局。

可以在圖8中清楚地看到，不存在從一個(gè)有源面到另一個(gè)有源面的穿過(guò)陣列的厚度的電池之間的互連。

圖9是從上方示出的根據(jù)在圖7和8中所示的互連布局而互連在一起的太陽(yáng)能電池404，406，408，410，412和414的陣列402的比例視圖。

應(yīng)當(dāng)指出的是，通常雙面太陽(yáng)能電池陣列并不限于太陽(yáng)能電池的單個(gè)串。

如圖10所示，根據(jù)雙面太陽(yáng)能電池陣列的一個(gè)示例，光伏電池陣列502包括多個(gè)504保護(hù)電子開(kāi)關(guān)506，508和510，每個(gè)保護(hù)電子開(kāi)關(guān)包括至少一個(gè)形成二極管的結(jié)。

多個(gè)504保護(hù)電子開(kāi)關(guān)506，508和510被配置為保護(hù)一個(gè)或多個(gè)光伏電池522，524和526免受由聚光反射器對(duì)陣列502的第一有源面的照射的均勻性的缺陷所導(dǎo)致的溫度上升的影響。

電子開(kāi)關(guān)例如是分立的二極管或晶體管，或二極管和/或晶體管的組合。

應(yīng)當(dāng)注意的是，使用單面太陽(yáng)能電池的第二陣列或雙面太陽(yáng)能電池的單個(gè)陣列的第二有源面除了通過(guò)其在標(biāo)稱的參考對(duì)準(zhǔn)對(duì)給定的電能的傳輸?shù)呢暙I(xiàn)而具有調(diào)節(jié)作用外，在陣列的發(fā)熱上，可以在如上所述的實(shí)施方案的變形中提出用于保護(hù)氣囊的第二外層，以使第二外層接收太陽(yáng)光線的聚集光束。特定聚氨酯膜可以用于此目的。

不管所使用的變形如何，氣囊的第二區(qū)域的反射區(qū)會(huì)具有氣囊的形狀：在這種情況下，氣囊的形狀被選擇為優(yōu)化氣球的上升和太陽(yáng)光線朝向光伏電池的光聚集兩者。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)變形，氣囊可以包括第一外層和包括反射器的反射區(qū)的第二外層，從而反射區(qū)能夠具有與氣囊不同的形狀。在這種情況下，氣囊的形狀和反射器的反射表面的形狀可獨(dú)立地選擇。氣囊的形狀可以適合于優(yōu)化上升，而反射表面的形狀則純粹基于光學(xué)的原因進(jìn)行選擇。在這種情況下有利的是，該反射區(qū)可以是可變形的，以便優(yōu)化其形狀且考慮到太陽(yáng)光線的入射角度。該角度會(huì)根據(jù)白天的時(shí)間、季節(jié)、海拔和氣球的地理位置而變化。

一般地，氣囊的形狀優(yōu)選是對(duì)稱的。橢圓體的氣囊形狀適于確保滿足需求的上升和光學(xué)性能，特別是如果反射表面與該氣囊的形狀相同。可替代地，氣囊可以是拋物面形狀的。

常規(guī)的氣囊形狀(如拋物面形狀那樣，其同樣可以是球形的)也可以使用，尤其是如果反射區(qū)的形狀獨(dú)立于氣囊的形狀的話。

反射區(qū)優(yōu)選是拋物面形狀的。

總而言之，氣囊的配置將大量在光伏電池的方向聚集的太陽(yáng)光線傳至形成氣囊的部分的反射區(qū)。聚光因子可以是可調(diào)節(jié)的，通?？梢允歉哂?且低于5，并且由于太陽(yáng)光線的角度θ隨白天的時(shí)間變化，聚光因子也隨白天的時(shí)間而變化。

總的來(lái)說(shuō)，在根據(jù)本發(fā)明的氣球的所有實(shí)施方案中，當(dāng)太陽(yáng)能電池處于標(biāo)稱對(duì)準(zhǔn)時(shí)，太陽(yáng)能電池受到來(lái)自氣球的內(nèi)部的聚光照射，并在氣球的外部受到太陽(yáng)的直接輻射，由此能夠在給定的產(chǎn)生電能，相對(duì)于單獨(dú)使用聚光器的方案而限制了聚光器的輻射功率(其是損壞氣球的風(fēng)險(xiǎn)的潛在來(lái)源，這是因?yàn)闅饽液?或包含在氣囊中的提升氣體可能受到加熱)。

在充分的轉(zhuǎn)動(dòng)方向失準(zhǔn)的情況下(即約10度)，如果氣球的轉(zhuǎn)動(dòng)方向失準(zhǔn)角保持為低于80度，配置成從聚光器接收輻射的太陽(yáng)能電池將不再?gòu)臍馇虻膬?nèi)部受到照射，但那些定向?yàn)槌驓馇虻耐獠康奶?yáng)能電池仍將受到太陽(yáng)直接照射，從而可以限制艙內(nèi)蓄電系統(tǒng)的使用(該艙內(nèi)蓄電系統(tǒng)例如為燃料電池堆)。此外，該系統(tǒng)對(duì)于任何偏航方向的失準(zhǔn)(即前進(jìn)方向的變化)更健壯(robust)。

該解決方案的優(yōu)點(diǎn)是，在失準(zhǔn)的情況下，即使在聚光不可工作，直接朝向太陽(yáng)定向的面仍可工作，特別是在氣球的平移(transition)和/或操縱(manoeuvre)期間。

為了獲得等同的結(jié)果和等效的性能，雙面電池可以由一對(duì)單面太陽(yáng)能電池替代，或?qū)嶋H上太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)的兩個(gè)功能(具有內(nèi)部聚光及沒(méi)有外部聚光)可以分離，并放置在不同的位置。

這些解決方案相對(duì)于使用雙面電池的方案是非理想的，因?yàn)樵谶@些情況下，形成兩個(gè)陣列的太陽(yáng)能電池的總數(shù)量實(shí)際上是加倍的，因此導(dǎo)致更大的重量和復(fù)雜性的增大。

一般地，如果本發(fā)明的特征保持不變，上述高空氣球可被由任何旨在于在大氣的其它層巡航的任何類型氣球替代。