在對空間太陽電池陣發(fā)展及應(yīng)用情況進(jìn)行回顧的基礎(chǔ)上,總結(jié)了剛性、半剛性、柔性太陽電池陣的技術(shù)特點(diǎn)及工程應(yīng)用情況。傳統(tǒng)剛性、半剛性太陽電池陣質(zhì)量比功率及體積比功率較低,無法滿足未來航天任務(wù)對太陽電池陣輕質(zhì)量、小收納體積的需求。采用柔性電池、柔性基板及柔性伸展機(jī)構(gòu)的全柔性太陽電池陣,質(zhì)量比功率預(yù)計(jì)可達(dá)200 W/kg以上,體積比功率可達(dá)40 kW/m³以上,較傳統(tǒng)太陽電池陣有大幅提升,是未來空間用太陽電池陣的重要發(fā)展方向�；谖磥響�(yīng)用需求及國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀,對全柔性太陽電池陣亟待解決的柔性電連接、柔性組件封裝、高性能伸展機(jī)構(gòu)等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析,提出了可行的技術(shù)攻關(guān)方案,為后續(xù)全柔性太陽電池陣的研制及應(yīng)用提供參考。 

【文章來源】：電源技術(shù). 2020,44(10)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

圖３?國際空間站太陽電池陣??２０２０．１０?Ｖｏｌ．４４?Ｎｏ．１０??

板類型，可分為剛性太陽電池陣、半??剛性太陽電池陣以及柔性太陽電池陣。??１．１剛性太陽電池陣??剛性太陽電池陣由剛性基板和剛性太陽電池組成，采用??鋁蜂窩夾層結(jié)構(gòu)基板作為承載結(jié)構(gòu)，基板厚度為２０￣３０?ｍｍ，??表面貼裝太陽電池，太陽翼質(zhì)量比功率約為７０－１００?Ｗ／ｋｇ，收??攏體積比功率約為４?ｋＷ／ｍ３。目前，國內(nèi)外通信、導(dǎo)航、遙感等??領(lǐng)域的大多數(shù)航天器均使用了這種技術(shù)成熟、可靠性高的太??陽電池陣技術(shù)。美國洛克希德－馬丁公荀的“獵戶座”飛船是??典型應(yīng)用案例之一，如圖１所示。??圖１?“獵戶座”飛船太陽電池陣??對于整個(gè)系統(tǒng)來說，剛性太陽電池陣的基板及展開機(jī)構(gòu)??等機(jī)械部分在太陽翼的質(zhì)量占比超過５０％，同時(shí)，由于鋁蜂窩??基板較厚并且在收攏狀態(tài)下太陽電池板之間需要留有２０?ｍｍ??左右的安全間距，收納體積較大。因此，剛性太陽電池陣的質(zhì)??量比功率和體積比功率相對較低。通常可以通過減少基板厚??度及間距、優(yōu)化收攏結(jié)構(gòu)等方式來實(shí)現(xiàn)減輕太陽翼質(zhì)量，減少??發(fā)射收攏體積的目標(biāo)，但指標(biāo)提升幅度較為有限。??１．２半剛性太陽電池陣??半剛性太陽電池陣?yán)酶邚?qiáng)度框架和纖維網(wǎng)格作為基??板，將太陽電池封裝成為電池模塊后與基板進(jìn)行安裝連接，安??裝固定方式主要包括兩種：一種是通過電池模塊背部安裝的??固定釘將其鉤掛在網(wǎng)格基板上［２］，如圖２所示；另一種方式是??通過安裝在電池模塊背部的帶有凹槽的固定扣將電池模塊與??基板的網(wǎng)格粘接在一■起。??俄羅斯的衛(wèi)星多采用半剛性太陽電池陣，例如“和平號”??空間站（Ｍｉｒ；）、天空實(shí)驗(yàn)室（Ｓｋｙｌａｂ）等，我國的天宮目標(biāo)飛行器??以及東五平臺衛(wèi)星采用的也是半剛性太陽電池

ｈａｒｐ）公司??研制的ＰＩ柔性襯底ＩＭＭ３Ｊ太陽電池的效率也可以達(dá)到??３１．５％（ＡＭ０）。利用柔性薄膜電池以及超薄玻璃（５０?ｆｊｍ）封裝的??太陽電池組件，于２０１３年進(jìn)行了飛行驗(yàn)證，如圖９所示。遙測??數(shù)據(jù)顯示，在２０１６年飛行驗(yàn)證的電池模塊，短路電流并沒有??下降，而開路電壓下降約２％，符合輻射衰降設(shè)計(jì)預(yù)期。??圖９?柔性太陽電池陣飛行驗(yàn)證??中國電科十八所已研制出效率大于３２％的柔性薄膜砷化??鎵太陽電池，并制作出了柔性太陽電池組件，可卷曲直徑小于??７?ｃｍ，如圖１０所示。??圖１０?中國電科十八所研制的卷曲式太陽電池組件??率，但指標(biāo)提升幅度較為有限。??２．２全柔性太陽電池陣??基于可實(shí)現(xiàn)無間隙收攏的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用柔性太陽電池、??（２）高性能伸展機(jī)構(gòu)??盤壓桿、鉸接桿、多級套筒桿等傳統(tǒng)的柔性太陽翼展開機(jī)??構(gòu)雖然具有較好的展開剛度？，但其質(zhì)量較大、展開過程復(fù)雜，??１５５５??２０２０．１０?Ｖｏｌ．４４?Ｎｏ．１０??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種新型玻璃蓋片的制備及性能研究[J]. 高劍鋒,郝曉麗,呂偉.  電源技術(shù). 2017(08)
[2]空間太陽電池陣的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J]. 劉志全,楊淑利,濮海玲.  航天器工程. 2012(06)
[3]半剛性太陽電池陣抗力學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)與分析[J]. 金海雯,于輝,趙穎,崔菲菲.  電源技術(shù). 2012(06)



本文編號：3525600