等電位網(wǎng)絡(luò)三結(jié)砷化鎵太陽能電池陣結(jié)構(gòu)及制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航天電源技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種等電位網(wǎng)絡(luò)三結(jié)砷化鎵太陽能電池陣結(jié)構(gòu)及制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著社會的快速發(fā)展，人類對能源的需求量變的是越來越大，但是由于傳統(tǒng)資源(比如煤炭、石油等)的儲量有限，因此科學(xué)家門需要不斷地去探尋新能源，比如目前最為公知的風(fēng)能、太陽能、潮汐能等等。
[0003]眾所周知，由于太陽的壽命比較長，因此太陽能被認(rèn)為是取之不盡，用之不竭的新型能源，目前，三結(jié)砷化鎵太陽能電池是一種廣泛應(yīng)用于航天領(lǐng)域的電源；近年來，我國的航天事業(yè)迅猛發(fā)展，為衛(wèi)星提供能源的三結(jié)砷化鎵太陽電池陣已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航天領(lǐng)域。而進(jìn)行全球空間電磁場、電離層等離子體、高能粒子探測以獲取空間電磁和電離層信息的衛(wèi)星也在逐年增加。等離子體和電磁場原位探測的必要條件是衛(wèi)星對空間探測對象的干擾應(yīng)該降低到不可觀測的程度，也就是說衛(wèi)星相對于等離子體為“不可見”。這就需要把衛(wèi)星的電位控制在一定的范圍內(nèi)，通常為±2V，即本專利所涉及到的“等電位”。目前，我國對衛(wèi)星表面充/放電特性逐步有了較為深刻的認(rèn)識，但對于在衛(wèi)星表面占很大比例的太陽電池陣表面的充放電特性，特別是對于有等電位要求的衛(wèi)星，在電位控制技術(shù)方面研宄甚少，而在三結(jié)砷化鎵太陽電池陣上應(yīng)用等電位網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還屬于空白階段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:把等電位網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用在三結(jié)砷化鎵電池陣上，在充分滿足衛(wèi)星載荷用電需求的同時，達(dá)到控制太陽電池陣電位的目的。
[0005]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:
[0006]一種等電位網(wǎng)絡(luò)三結(jié)砷化鎵太陽能電池陣結(jié)構(gòu)，包括N個三結(jié)砷化鎵太陽能電池組件，其中:N為大于2的自然數(shù)；其特征在于:
[0007]每個三結(jié)砷化鎵太陽能電池的效率大于28% ;在每個三結(jié)砷化鎵太陽能電池上粘貼有抗福照玻璃蓋片；所述抗福照玻璃蓋片的厚度范圍是0.12mm?0.3mm ;在每個抗福照玻璃蓋片上蒸鍍有18&減反射膜，在所述MgF2減反射膜上蒸鍍有ITO透明導(dǎo)電膜；所述ITO透明導(dǎo)電膜的厚度不大于15nm ;在所述ITO透明導(dǎo)電膜上蒸鍍有一對ITO膜金屬電極?’每對ITO膜金屬電極之間的電阻值不大于1k Ω ；
[0008]每個三結(jié)砷化鎵太陽能電池組件由M個三結(jié)砷化鎵太陽能電池組成，其中，M為大于2的自然數(shù)；上述M個三結(jié)砷化鎵太陽能電池的ITO膜金屬電極之間通過ITO互連片依次串聯(lián)；N個三結(jié)砷化鎵太陽能電池組件之間通過ITO匯流條和導(dǎo)線相互并聯(lián)之后，再通過鉸鏈與衛(wèi)星結(jié)構(gòu)地連接。
[0009]進(jìn)一步:所述ITO透明導(dǎo)電膜為銦氧化物和錫氧化物的混合物。
[0010]所述銦氧化物為111203;所述錫氧化物為SnO 2。
[0011]所述In2O3和SnO2的質(zhì)量比是9:1。
[0012]所述ITO膜金屬電極為鈦-鈀-銀結(jié)構(gòu)，每個ITO膜金屬電極的厚度為5 μπι。
[0013]所述ITO互連片為局部鍍金的銀箔，所述ITO互連片的厚度為0.03mm。
[0014]一種等電位網(wǎng)絡(luò)三結(jié)砷化鎵太陽能電池陣結(jié)構(gòu)的制造方法，包括如下步驟:
[0015]步驟101、首先在抗輻照玻璃蓋片上蒸鍍1%&減反射膜，然后用真空蒸鍍的方法在MgF2減反射膜之上蒸鍍ITO透明導(dǎo)電膜，在每個蒸鍍ITO透明導(dǎo)電膜之上蒸鍍一對ITO膜金屬電極，在每個ITO膜金屬電極上焊接ITO互連片，最后把抗輻照玻璃蓋片用硅橡膠粘貼在三結(jié)砷化鎵太陽電池上；
[0016]步驟102、每個三結(jié)砷化鎵太陽能電池陣包括N個三結(jié)砷化鎵太陽能電池組件，每個太陽能電池組件包括M個粘貼有ITO抗輻照玻璃蓋片的三結(jié)砷化鎵太陽能電池，三結(jié)太陽能電池的正負(fù)極以串聯(lián)的方式焊接在一起；
[0017]步驟103、將每個三結(jié)砷化鎵太陽能電池組件的M個三結(jié)砷化鎵太陽能電池上的ITO膜金屬電極通過ITO互連片焊接在ITO匯流條上，每個三結(jié)砷化鎵太陽能電池組件的三結(jié)砷化鎵太陽能電池上的ITO玻璃蓋片之間串聯(lián)成一個導(dǎo)電通路；
[0018]步驟104、將N個三結(jié)砷化鎵太陽能電池組件之間通過ITO匯流條和導(dǎo)線并接之后形成一個導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，此導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)通過鉸鏈與衛(wèi)星結(jié)構(gòu)地連接。
[0019]進(jìn)一步:所述ITO透明導(dǎo)電膜為銦氧化物和錫氧化物的混合物；所述銦氧化物為1]1203;所述錫氧化物為SnO2JZf述In2O3和SnO2的質(zhì)量比是9:1。
[0020]進(jìn)一步:所述ITO膜金屬電極為鈦-鈕-銀結(jié)構(gòu)，每個ITO膜金屬電極的厚度為5 μ m ；
[0021]進(jìn)一步:所述ITO互連片為局部鍍金的銀箔，所述ITO互連片的厚度為0.03mm。
[0022]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:本發(fā)明的等電位網(wǎng)絡(luò)技術(shù)采用了導(dǎo)電性能和光學(xué)性能可以高度匹配的ITO導(dǎo)電涂層作為控制電位的應(yīng)用材料，可以在不影響三結(jié)砷化鎵太陽電池光譜特性的前提下，兼具良好的導(dǎo)電特性，從而使吸附在太陽電池陣上的空間帶電粒子得到泄放，以達(dá)到太陽電池陣及衛(wèi)星等電位的目的。
[0023]在整體等電位網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上，采用串并聯(lián)結(jié)構(gòu)，互為備份，減小接地電阻，提高了網(wǎng)絡(luò)連接的可靠性。串聯(lián)搭接采用防原子氧的ITO互連片，并聯(lián)搭接的導(dǎo)線也是能夠抵抗惡劣空間環(huán)境的抗輻射導(dǎo)線，滿足環(huán)境應(yīng)用的要求。
[0024]一、抗輻照玻璃蓋片:由于在抗輻照玻璃蓋片上蒸鍍透明導(dǎo)電膜，其主要成分是氧化銦錫，即銦氧化物(In2O3)和錫氧化物(SnO2)的混合物，通常的質(zhì)量比是9:1。這種膜層的技術(shù)特點(diǎn)是:氧化銦錫涂層具有良好的電學(xué)特性和光學(xué)透明特性，但二者的關(guān)系是相悖的，通過增加膜層厚度來提高電學(xué)特性，而光學(xué)透明特性往往因?yàn)槟雍穸鹊脑黾佣档?，因此，在玻璃蓋片上蒸鍍ITO膜層的時候，需要使兩者達(dá)到一個很好的平衡點(diǎn)，當(dāng)蒸鍍透明導(dǎo)電膜的厚度不大于15nm，特別是不大于10nm，既能夠保證其良好的導(dǎo)電性，又不影響其對光譜的吸收率
[0025]二、在本專利中，等電位網(wǎng)絡(luò)的連接采用串并聯(lián)結(jié)構(gòu)，ITO膜金屬電極通過ITO互連片串聯(lián)，串聯(lián)引出端再焊接到ITO匯流條上，匯流條通過導(dǎo)線并聯(lián)在一起，減小接地網(wǎng)絡(luò)電阻，ITO膜電極彼此并聯(lián)，互相備份，提高了整個等電位網(wǎng)絡(luò)的可靠性。
[0026]三、本專利使用的ITO互連片采用銀箔局部銀鍍金的形式，因此可以防止低軌道原子氧環(huán)境對銀箔的侵蝕。
[0027]四、電池電極匯流條和ITO匯流條采用一體化設(shè)計(jì)，使太陽電池陣結(jié)構(gòu)更加整體化，生產(chǎn)更便捷。
【附圖說明】
:
[0028]圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中單一三結(jié)砷化鎵太陽能電池組件的結(jié)構(gòu)；
[0029]圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中單一三結(jié)砷化鎵太陽能電池的結(jié)構(gòu)；
[0030]圖3是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中相鄰三結(jié)砷化鎵太陽能電池之間的連接結(jié)構(gòu)；
[0031]圖4是本發(fā)明兩個三結(jié)砷化鎵太陽能電池組件之間的連接關(guān)系；
[0032]圖5是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)圖；
[0033]圖6是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的局部結(jié)構(gòu)示意圖，主要用于顯示ITO互連片的結(jié)構(gòu)。
[0034]其中:1、三結(jié)砷化鎵太陽能電池；1-1、IT0膜金屬電極；2、ΙΤ0匯流條；3、ΙΤ0互連片；4、導(dǎo)線；5、鉸鏈；6、錫焊。
【具體實(shí)施方式】
[0035]為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下:
[0036]請參閱圖1至圖5，一種等電位網(wǎng)絡(luò)三結(jié)砷化鎵太陽能電池陣結(jié)構(gòu)，包括N個三結(jié)砷化鎵太陽能電池組件，其中:Ν為大于2的自然數(shù)；在本優(yōu)選實(shí)施例中，每個三結(jié)砷化鎵太陽能電池I的效率大于28% ;在每個三結(jié)砷化鎵太陽能電池I上粘貼有抗輻照玻璃蓋片；所述抗輻照玻璃蓋片的厚度范圍是0.12mm?0.3mm ;在每個抗輻照玻璃蓋片上蒸鍍有MgF2減反射膜，在所述MgF2減反射膜上蒸鍍有ITO透明導(dǎo)電膜；所述ITO透明導(dǎo)電膜的厚度不大于15nm;在所述ITO透明導(dǎo)電膜上蒸鍍有一對ITO膜金屬電極1_1 ;每對ITO膜金屬電極1-1之間的電阻值不大于1kQ ;每個三結(jié)砷化鎵太陽能電池組件由M個三結(jié)砷化鎵太陽能電池組成，其中，M為大于2的自然數(shù)；上述M個三結(jié)砷化鎵太陽能電池的ITO膜金屬電極之間通過ITO互連片3依次串聯(lián)；N個三結(jié)砷化鎵太陽能電池組件之間通過ITO匯流條2和導(dǎo)線4相互并聯(lián)之后，再通過鉸鏈5與衛(wèi)星結(jié)構(gòu)地連接。
[0037]本具體實(shí)施例是在每片三結(jié)砷化鎵太