SiON/SiO2复合膜层对太阳能电池阵板间电缆的表面改性及其耐空间环境性能

在空间站工作的太阳电池阵板间电缆上下表面为聚酰亚胺薄膜,在低轨运行时会受到原子氧的强烈侵蚀,需要采取措施对其进行保护。采用射频磁控溅射法在电缆表面制备了颗粒尺寸均匀、排列致密的SiO₂膜层。通过表征空间环境试验前后样品发现由于电缆表面的凸起颗粒等缺陷无法完全被SiO₂膜层覆盖,导致原子氧会对缺陷位置产生侵蚀作用。采用全氢聚硅氮烷溶液对板间电缆基底进行表面改性处理,制备的聚硅氧氮烷涂层（SiON）可以有效地覆盖电缆基底表面的凸起颗粒等缺陷,使得其上溅射的SiO₂膜层表面光滑平整。经原子氧暴露试验,SiON/SiO₂层内部没有受到其侵蚀作用,可以防止原子氧对电缆基底的破坏。经多次冷热循环试验,SiON/SiO₂复合膜层仍然具备良好的结构特性与结合性能。     

有机硅原子氧防护涂层的喷涂工艺

以工件表面的涂层分布作为研究对象,对单点喷涂和平面喷涂过程进行微观分析,得出影响空气喷涂过程的工艺变量有喷涂距离、雾化压力、供胶压力、喷枪移动速率和搭接宽度,其中前3个参数决定了喷涂过程的微观基础单元──单点喷涂的质量,而后2个参数决定了涂层的厚度和连续性.试验表明,当喷涂距离为160～180 mm,雾化压力为400～500 kPa,供胶压力为240～400 kPa时,有机硅高聚物溶液的雾化效果较好,具有良好的单点喷涂效果.调整喷枪移动速率为120 mm/s和搭接率为1/2时,获得了厚度一致性较好的合格涂层.分析了喷涂过程中常见缺陷的产生原因,并提出了相应的控制措施,为原子氧防护涂层的喷涂提供参考.     

直接键合四结GaAs太阳电池研究

晶圆直接键合技术由于能将表面洁净的两个晶圆集成到一起,从而可以用来制备晶格失配 III-V族多结太阳电池。为了制备GaInP/GaAs/InGaAsP/InGaAs四结太阳电池,需采用具有低电阻率的GaAs/InP键合界面,从而实现GaInP/GaAs和InGaAsP/InGaA上下两个子电池的电学导通。我们设计并研究了具有不同掺杂元素和掺杂浓度的三种键合界面,并采用IV曲线对其电学性质进行表征。此外,对影响键合界面质量的关键工艺过程进行了研究,主要包括表面清洗技术和键合参数优化,例如键合温度、键合压力和键合时间等。最终制备出的键合四结GaInP/GaAs/InGaAsP/InGaAs太阳电池在AM0条件下效率最高达33.2%。     

空间级硅橡胶涂层抗原子氧性能及评价机制

文中针对硅橡胶与原子氧的反应机理尚未完全掌握,其防护效果未完全明确的现状,开展原子氧效应地面模拟试验,进行硅橡胶涂层的抗原子氧性能的评价分析。经对试验前后的样品进行外观、质量损失、表观形貌、表面成分及光学性能的测试,系统评价了空间级硅橡胶的原子氧防护效果。在分别接受累积通量为4.9×10~(18) cm~(-2)和1.2×10~(21) cm~(-2)的原子氧暴露试验后,空间级硅橡胶涂层的质量损失并未随原子氧暴露时间延长和累计通量的增加而变大,但涂层表面的外观和光学性能发生了显著变化,经扫描电镜检测,涂层表面出现不同程度的开裂,经X射线光电子能谱仪分析,涂层表面生成了一层类似SiO_2的薄膜,该薄膜层能阻止原子氧与硅橡胶涂层的反应从而对基底材料形成保护,但为了进一步提高其抗原子氧侵蚀能力,需对涂层进行补强改性,并且采用测量质量损失的手段来评判硅橡胶类材料受原子氧侵蚀程度的方法不甚科学。     

柔性倒置赝型三结太阳电池高能质子辐射效应研究

为考察柔性薄膜GaInP/GaAs/InGaAs倒赝型三结（IMM3J）太阳电池的抗辐照性能,本文对其进行了1、3、5 MeV高能质子辐照。SRIM模拟结果表明,1、3、5 MeV质子辐照在IMM3J电池中造成均匀的位移损伤。光特性(LIV)结果表明,开路电压(Voc)、短路电流(Isc)和最大输出功率(Pmax)与质子注量呈对数退化规律。通过非电离能量损失（NIEL）将不同能量质子的注量转化为位移损伤剂量（DDD）,结果显示,Voc和Pmax与DDD呈对数退化规律,而Isc遵循两种不同的退化规律。光谱响应测试证明,GaInP子电池具有优异的抗辐照性能,3个子电池中InGaAs(10 eV)子电池的抗辐照性能最差。     

空间太阳阵导线电阻对焊可行性研究的仿真技术应用

对空间太阳阵导线电阻对焊进行可行性分析,通过有限元建模仿真,开展焊接热场-温度场-应力场数值模拟。结果表明,空间太阳阵导线电阻对焊过程包含受弹塑性变形影响形成面接触的预压过程与电热温度场与焊接应力场间接耦合的焊接过程,通过提取焊接温度场分布的数值模拟计算结果可以快速直观的分析焊接温度场分布的合理性、焊接形成过程中焊接参数的变化趋势,为空间太阳阵导线电阻对焊的工程应用提供理论支撑。     

多晶酸制绒添加剂对硅片绒面的影响

在HNO3-HF制绒体系中加入添加剂,对硅片进行制绒,并对制绒后的硅片进行了表面形貌分析和光学性能表征。腐蚀深度结果显示,不同种类的添加剂对腐蚀速率作用不同;硅片表面反射率测试结果显示,所用添加剂对改善制绒后表面光学均匀性有积极作用。通过对添加剂组分配方的优化,在不改变制绒工艺条件的基础上制得腐蚀深度3.5~4.5μm、表面反射率20%~21%的多晶硅片,有望使现有产线制绒效果得到改善。     

正交试验法优化聚酰亚胺表面喷涂有机硅涂层的工艺参数

为了实现太阳能电池基板对原子氧的防护功能,以涂层表观形貌、最低厚度和厚度一致性作为质量评价指标,通过正交试验考察了几个主要的喷涂工艺参数对在聚酰亚胺表面制备有机硅涂层的影响。结果表明,喷嘴运行速率越快,涂层越薄;行间距越小,涂层厚度越均匀;空气压力越高,涂层表观形貌越好,但厚度一致性越差。经过第二次正交试验验证,得出优化的工艺参数为:喷嘴运行速率70～130 mm/s,雾化压力0.36～0.54 MPa,空气压力0.24～0.33 MPa,喷涂距离140～200 mm,行间距18～21 mm。在上述条件下可制得厚度为40～140μm的合格涂层。     

高效太阳电池及其阵列技术的空间应用研究进展

太阳电池阵可以将光能转换为电能,是航天器能源系统的重要组成,而利于光伏效应制成的太阳电池是能源获取的重要载体.通过从硅电池到砷化镓电池、从单结到多结技术的应用发展,结合晶格失配、多结生长、倒装结构及薄膜化等半导体相关制备技术分析了各种空间太阳电池的现状及应用前景.根据其基板结构及型式,对体装式、刚性、半刚性、柔性及聚光...