太阳电池片间隙区域充电电场的数值计算

高压太阳电池阵在空间带电粒子环境中易发生静电放电,特别是太阳电池片间隙区域存在着诱发二次放电的风险。文章建立了太阳电池片间隙区域充电模型,基于静电理论研究了计算太阳电池片间隙区域充电电场的算法。数值计算结果表明:太阳电池片间隙区域两侧,充电电场呈对称分布;玻璃盖片与基底之间存在明显的电位差,且玻璃盖片的电位高于其他部位。

国外一种太阳电池片聚光器的设计

在太阳翼结构上增加聚光器,通过提高太阳电池片的入射光强提高光电池片的效率是一种行之有效的方法。美国AEC公司为三结砷化镓太阳电池片设计了一种独特的聚光器,该设计可以简单装配在现存的太阳翼结构上,并较大地提高了太阳电池片的输出功率。该项设计在2002年已进入到实际应用阶段。本文对其基本构成作一介绍,希望引起国内相应行业的重视并最终能在国内的航天器上得到应用。

基于机器视觉的太阳电池片计数研究

针对太阳电池片生产过程中电池片计数的效率低、误差大等问题,提出基于机器视觉的太阳电池片的自动计数系统。该系统基于机器视觉理论和数字图像处理技术,采用LED平行光源,对实时采集的微米级厚度的电池片的图像进行数据的提取、截取、滤波等一系列预处理,实现太阳电池片的关键区域的选择,降低噪声对计数的影响,并取得理想的实验结果。

太阳电池片烧结炉的设计及其关键性能探讨

网带式红外加热快速烧结炉是生产太阳电池片的关键设备,它的性能指标直接关系到电池片的转换率、成品率以及生产效率的高低。本文着重对几个关键性能进行了探讨,并介绍了实现这些性能的设备结构。

丝网印刷网版对太阳电池片细栅线高度及电池性能的影响研究

在印刷太阳电池生产过程中采用不同规格网版,印刷出的栅线成型和电性参数都会有所改变。为了解不同规格网版的印刷效果和对应电性参数变化情况,本文对印刷后栅线成型、电性参数进行了细微对比分析,得出网版贴膜厚度的改变可提高电池片光电转化效率的结论。在栅线宽度一定时,线高度提高,栅线电阻下降,短路电流提高,进而太阳电池光电转化效率变高。

太阳电池片分选机Ⅰ-Ⅴ测量仪校准方法研究

太阳电池片分选机中的Ⅰ-Ⅴ测量仪是测定太阳电池片最大发电功率和转换效率的电学设备,其校准和修正系数直接影响到电池片成品的最大功率测量和档次划分。太阳电池片制造企业对电池片分选机连续工作的要求很高,因此需要对分选机Ⅰ-Ⅴ测量仪进行快速校准。本文提出了一种比较法的校准方法,并评估了测量不确定度。校准时,不需要要更改Ⅰ-Ⅴ测量仪的接线和测量结构,只需要将本校准方法的电流和电压测量设备分别连接到现成的测量点上,利用产线上的一片太阳电池片,使用分选机的Ⅰ-Ⅴ测量仪以及校准装置同时测量太阳电池片的短路电流和开路电压,然后将两组数据进行比较,得到修正系数。由于被校准的Ⅰ-Ⅴ测量仪和校准装置是对太阳电池片同时测量,消除了校准过程中受光伏产线环境的影响。测量不确定度评估结果为短路电流校准结果的相对扩展不确定度为0.46%(k=2),开路电压校准结果的相对扩展不确定度为0.78%(k=2)。该方法在各大光伏制造企业以及本单位同类设备的校准中应用情况良好,能满足光伏行业对相关应用的需求。

用于太阳矢量确定的太阳电池片在轨性能分析

太阳电池片可用作粗太阳敏感器(粗太敏),多个等规格粗太敏相互配合可实现太阳矢量的全天域获取;粗太敏的在轨性能决定了其获得太阳矢量的精度。本文基于TZ-1(天智一号)卫星长时间跨度的大量在轨数据,以差分式太阳敏感器确定的太阳矢量为基准,分析粗太敏所确定太阳矢量的角度偏差;对粗太敏输出进行反演,分析其安装偏差及性能衰减情况;并综合多片粗太敏输出,对三结砷化镓太阳电池片对应的凯利余弦曲线进行拟合。分析结果表明,粗太敏安装偏差较小,其所确定的太阳矢量偏差小于5°,性能衰减速率约为0.0621 V/a,可实现一定精度范围内太阳矢量的全天域获取。

空间柔性太阳电池阵发展现状及趋势

从3个方面分析空间柔性太阳电池阵的发展现状,包括折叠式、卷绕式柔性太阳电池阵总体构型的发展历程;铰接桁架式、折纸式、充气式、形状记忆材料、薄壁管状及圆周展开机构6种伸展机构的特点及应用情况;硅电池片、砷化镓电池片、柔性薄膜电池片及聚光太阳电池片等常用电池片材料性能的发展现状。指出面对未来空间柔性太阳电池阵大尺寸、高功率、模块化的发展需求,采用薄壁管状伸展臂及多结砷化镓薄膜电池片的卷绕式柔性太阳电池阵在质量、功率、收拢体积及成本上达成了较好的平衡,是未来的发展趋势,在此基础上,对未来空间柔性太阳电池阵重点研究方向进行了展望。

空间太阳电池阵的发展现状及趋势

从四方面分析了空间太阳电池阵的发展现状,包括体装式、带桨展开式、单板展开式、多板展开式、柔性多模块多维展开式等总体构型的发展历程,常用太阳电池片如硅电池片、砷化镓电池片、柔性薄膜电池片的材料与性能的发展现状,刚性基板结构、半刚性基板结构、柔性基板结构的发展与应用及五种展开机构的特点与空间应用分析,论述了空间太阳电池阵发展的制约因素,指出了聚光型柔性太阳电池阵是未来空间太阳电池阵发展的趋势,旨在促进空间太阳电池阵向着大尺寸、大功率、模块化、低成本和轻质量的方向发展,以适应大功率航天器的发展需求。

太阳电池隐裂纹处电弧的初步研究

对隐裂的太阳电池片进行反向加压测试,电压在7 V左右即可在电池片裂纹附近金属栅线上产生电弧,电弧持续时间从几秒至几十秒不等,起火后可观测到正面栅线被熔融的同时背场被击穿。测试成品起火花隐裂片组件小样,裂纹附近产生电弧,密封材料EVA分层,背板鼓包。本文主要研究隐裂电池片在电池端电弧起火现象及组件小样端的情况。

收拢压紧柔性太阳翼电池片应力影响因素研究

在压紧机构压紧力以及发射阶段加速度工况载荷共同作用下,收拢压紧状态的柔性折叠式太阳翼的太阳电池板上电池片的应力应满足力学强度要求。文章采用有限元方法对电池片应力主要影响因素,包括聚酰亚胺泡沫布局和厚度、聚酰亚胺泡沫力学性能、盖板结构及埋件形状等进行计算分析;总结降低收拢压紧状态下柔性太阳翼压紧点附近电池片压应力的主要来源途径,为柔性折叠式太阳翼的工程研制提供设计分析思路。

空间碎片和微流星对卫星太阳翼的撞击损伤及防护研究

空间碎片和微流星撞击的累积效应,将导致太阳电池片性能衰降,甚至造成一定串数太阳电池片的损伤。高速撞击甚至会激发等离子体,扩散的等离子体会诱发放电,引起太阳电池片电路的电弧放电,导致太阳翼输出功率下降。文章分析了碰撞对太阳电池片造成的物理损伤,还分析了碰撞对电缆束、铝蜂窝板芯的影响。针对3种太阳同步轨道卫星特点分析了其太阳翼遭受空间碎片和微流星撞击的风险,给出了太阳翼的防护措施,可为太阳翼防空间碎片撞击设计的方案选取提供借鉴。

基于子模型方法柔性太阳能电池互连片优化设计

针对传统互连片应用于柔性太阳电池组件时,会在高温载荷条件下会产生较大的热应力和热形变的问题,本文采用有限元建模和仿真的方法对组件系统、互连片及其连接区域的应力分布进行了分析,利用响应面技术对设计变量与互连片结构性能的关系进行了研究。根据分析结果对互连片减应力环的结构进行了图形优化,并基于NSGA-II遗传算法进行了目标驱动优化分析,获得了更优的互连片结构尺寸参数,使互连片在最大应变量比优化前降低了41%,有效改善了互连片热力学性能。

不良电池片对组件衰减的影响

对不同类型不良电池片的组件(点漏电、面漏电、边漏电、断栅、效率混档)及正常电池片的参考组件进行长期暴晒测试,验证不良类型对组件衰减的影响。

基于STL的卫星可展开天线对太阳翼遮挡检测方法研究

卫星上天线尺寸越来越大,在轨展开后会对太阳翼产生遮挡。文章给出一种检测太阳翼电池片所受遮挡的方法。此方法首先分别提取天线和太阳翼电池片三维模型的STL(StereoLithographic)格式数据信息,STL数据包括三角形网格的法向矢量和三角形3个顶点的位置信息。然后根据需要对电池片的STL数据进行插值处理,并按照太阳翼转动角度和太阳光与太阳翼法向夹角的变化对天线的STL数据进行后续处理。之后,判断电池片的三角形网格与天线三角形网格的几何位置关系,建立太阳翼遮挡模型。该模型不须提供天线的参数信息,只需要三维模型即可完成遮挡分析。

质子辐照硼硅酸盐玻璃盖片的物理效应分析

作为航天器电源系统的重要组成部分,太阳电池需要更高的转换效率和可靠性以及更长的使用寿命。通过在太阳电池表面覆盖抗辐照玻璃盖片,可以增强太阳电池对粒子辐射的防护,延长太阳电池的服役寿命,使航天器获得可靠的能源供应。硼硅酸盐玻璃就是一种理想的太阳电池玻璃盖片材料。采用蒙特卡罗方法,结合SRIM软件模拟研究质子辐照硼硅酸盐玻璃的损伤物理机理。基于粒子与物质相互作用的理论以及基本公式,通过分析不同入射能量的质子在硼硅酸盐玻璃中的阻止本领、电离能损、位移能损、空位的产生情况,对辐照损伤的物理机制进行研究。结果表明:能量为30~120 keV的质子辐照损伤主要发生在硼硅酸盐玻璃表面;质子沉积、空位分布等均为Bragg峰型分布;电离能损是能量损失的主要部分,随入射能量的增加而增大,导致电子的电离和激发;位移能损在玻璃内部随能量降低而增大,导致硼、氧和硅等空位缺陷的产生;电离效应和缺陷的产生是硼硅酸盐玻璃色心形成的重要原因。

天宫一号目标飞行器电源分系统设计

介绍了天宫一号(TG-1)目标飞行器电源分系统的组成和主要技术指标。分析了国内在低轨飞行器上采用100 V高压母线、大批量使用国产氢镍电池、三结砷化镓太阳电池片和半刚性基板等关键技术。回顾了电源分系统研制过程中高电压元器件体系建立、半刚性帆板力学及空间环境设计与验证、氢镍电池在轨寿命和可靠性研究,以及高压电源系统可靠性及安全性研究等主要工作。给出了在轨运行情况。TG-1目标飞行器电源分系统的研制为我国后续空间技术的发展打下了基础。

耐辐照透明聚酰亚胺的制备与性能研究

近年来,聚酰亚胺材料得益于自身优异的力学性能、良好的热稳定性能、轻质柔性、易成型加工等技术优势,在空间用太阳电池柔性盖片等领域表现出广阔的应用前景,但是其光学透明度和耐辐照性能仍有待提高.将2,2'-二(三氟甲基)二氨基联苯、1,4-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯和4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐共聚,并掺杂离子液体1-乙基-3-甲基咪唑啉双(三氟甲基磺酰基)亚胺,制备得到了一种新型透明聚酰亚胺薄膜;进而利用电子束蒸镀技术,在聚酰亚胺薄膜表面依次蒸镀氟化镁和二氧化硅两层增透膜,获得了新型二氧化硅/氟化镁/透明聚酰亚胺(SiO_(2)/MgF_(2)/CPI)复合薄膜.通过对材料的热学、力学和光学性能的研究表明,这种新型SiO_(2)/MgF_(2)/CPI复合薄膜的初始热分解温度为394.8℃,拉伸强度达到65.81 MPa,在550 nm处透光率高达93.43%.经过能量为50 keV、注量分别为4×10^(14)、2×10^(15)、4×10^(15) e/cm^(2)的电子辐照后,SiO_(2)/MgF_(2)/CPI复合薄膜的热稳定性、透光率和力学性能均没有显著下降,表现出优异的耐辐照性能,在空间飞行器太阳电池柔性盖片等领域有良好的应用前景.