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