空间太阳电池抗辐照研究

复杂恶劣的空间环境会导致太阳电池产生辐照损伤效应,影响航天器在轨运行的可靠性和寿命。虽然高效三结太阳电池已实现空间应用,但是随着空间科学技术的发展,航天器的功率和寿命要求越来越高,对太阳电池的转换效率和抗辐照能力也提出了更高的要求。介绍了太阳电池在辐照效应和损伤机理方面的研究工作,及太阳电池在轨性能退化评估方法,着重分析了多结叠层太阳电池提升光电转换效率和抗辐照性能的主要技术途径和现状,并对未来空间太阳电池抗辐照研究发展趋势进行了展望。     

一种新型玻璃盖片的制备及性能研究

传统的太阳电池阵表面覆盖有玻璃盖片,可以使太阳电池免受空间环境中紫外线、原子氧以及质子和电子粒子等空间高能射线和高能粒子的辐射和轰击。一种新型盖片——赝形玻璃盖片的研制,可以提高盖片的柔性,同时降低成本。此种盖片由空间材料制备而成,可以完全涂覆在整个太阳电池阵的表面。介绍了赝形玻璃盖片的制作方法以及性能测试,分析了影响此盖片性能的相关因素,以便于优化盖片的制作状态。     

离子源在太阳电池减反射膜沉积中的应用研究

在无烘烤条件下,使用离子源辅助沉积技术进行空间用三结砷化镓太阳电池(GaInP/GaInAs/Ge)的减反射膜沉积。对比不同离子源参数下的减反射膜薄膜折射率、太阳电池表面反射率、短路电流及转换效率增益,分析出当阳极电压为150～180 V、束流为5～6 A时可获得较好的增益效果。通过太阳电池外量子效率测试发现,由辅助沉积粒子所引起的电池结构损伤主要表现为顶结电池的光谱响应下降。     

空间太阳电池阵用ITO玻璃盖片工艺探索

ITO薄膜即铟锡氧化物(Indium Tin Oxides)半导体透明导电膜,有良好的导电性,高的透过率,并且具有很高的可靠性,可应用于航天领域电磁监测卫星的太阳电池板上以控制其表面电位。针对航天器太阳电池阵用ITO薄膜的真空蒸镀法制备进行工艺优化,通过选用合适的蒸镀速率和退火条件得到具有较低电阻率、较高透过率并且与空间用三结砷化镓太阳电池相匹配的ITO盖片产品。     

低轨三结砷化镓太阳电池阵遥测数据分析

针对采用三结砷化镓太阳电池阵作为主电源的低轨道卫星进行梳理,介绍了典型平台产品的技术状态。收集、整理了在轨运行时间最长的三结砷化镓太阳电池阵的在轨遥测数据,给出了其在轨温度变化曲线,分析了电性能输出及演化情况,为后续三结砷化镓太阳电池阵的应用提供了数据支持。     

32％效率三结砷化镓太阳电池设计与在轨应用

采用晶格小失配的GaInP/GaInAs/Ge三结砷化镓太阳电池结构,通过增加顶电池与中电池中In组分,选取带隙组合为1.87 eV/1.35 eV/0.67 eV的结构体系,使顶、中电池光吸收下限分别红移15和40 nm左右,提高了三结砷化镓太阳电池的电流密度,提升了太阳电池光电转换效率,研制出平均光电转换效率为32%(AM0,25℃)的三结砷化镓太阳电池。该太阳电池已成功应用于PakTES-1A卫星太阳电池阵,入轨初期由其SG1与SG5子阵在轨电流数据计算对比地面同工况测试结果,差异仅为-0.2%和0.5%。产品可用于后续航天器高效率太阳电池阵。     

三结砷化镓太阳电池在中高轨道性能表现研究

对三颗在轨运行的中高轨道卫星的太阳电池阵发电电流数据进行了统计和处理,结合日地因子的变化评估了三结砷化镓太阳电池性能衰降情况,并通过曲线拟合的方法对后续直到寿命末期的性能衰降趋势进行了外推预测,表明太阳电池阵发电能力足够满足寿命末期功率需求。分析结果可作为后续三结砷化镓太阳电池阵设计参考,相关分析方法也可用于后续在轨卫星太阳电池阵性能评估。     

空间用三结砷化镓太阳电池的生产管理

介绍了三结砷化镓太阳电池的生产管理。通过以合理安排生产计划,做好生产线质量计划;分析不合格原因,提出改进措施;优化三结砷化镓太阳电池结构;采用SPC技术对生产过程进行分析和控制等途径,将三结砷化镓太阳电池成品率从72.6%提高为85%以上,三结砷化镓批产效率从平均光电转换效率为26.8%提高到28%以上,缩短工程型号所需的生产周期,提高了空间型号用太阳电池阵输出功率。     

空间太阳电池赝形玻璃盖片的透射率优化

空间太阳电池表面需覆盖玻璃盖片，使太阳电池免受空间辐照的危害，延长电池寿命。玻璃微珠和盖片胶混合制备的新型赝形玻璃盖片兼具柔软可变形和抵御辐照的优点，是一种有潜力的空间封装材料。该材料在应用过程中发现光学透射率与工艺制程强相关。针对赝形玻璃盖片，基于时域有限差分法仿真研究其光透过性，探究了实际生产过程中的多种工艺因素，如玻璃微珠的尺寸、间距、层数、与盖片胶间的结合强度及盖片胶厚度等因素对玻璃盖片光透射率的影响，通过综合分析相关工艺组合，为空间太阳电池赝形玻璃盖片的工艺制程提供理论依据，加快其开发应用过程。     

太阳电池阵表面等电位工艺技术研究

空间太阳电池阵通常采用玻璃盖片表面蒸镀ITO导电膜并互相连接实现表面的等电位设计。针对等电位设计需求,通过优化盖片表面蒸镀ITO导电膜工艺,在满足电导率的同时将导电膜对透过率的影响控制在2%以内。通过退火处理使得金属电极和ITO导电膜之间的抗拉力大于100 g。太阳电池阵组合中设计了间隙控制、盖片ITO导电膜电极互连并接入航天器结构地。产品研制结果表明该工艺合理可行。