柔性薄膜太阳电池的空间应用探讨
作者单位：北京空间飞行器总体设计部 上海空间电源研究所
会议名称：《第33届全国化学与物理电源学术年会》
会议日期：2019年
学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）]
关 键 词：柔性薄膜太阳电池 三结砷化镓 航天器电源 空间应用
摘 要：太阳电池是航天器电能的主要来源,随着航天器能源需求的持续增长,对更高能量密度、更高转化效率和更稳定的空间适应性的空间太阳电池提出了迫切的需求。柔性薄膜太阳电池以其轻质、柔性、易展收及超高重量比功率等特点已成为大功率、电推进、灵活机动航天器电源系统的最佳选择。目前空间应用的主要是三结砷化镓太阳电池,考虑到空间应用产品性能的延续性和高效率的需求,本文主要以三结砷化镓柔性薄膜太阳电池的研究现状和技术指标为代表,结合空间应用特点和航天器电源需求,探讨了柔性薄膜电池空间应用前景和存在的技术挑战。根据我国航天器电源系统的发展现状,柔性薄膜电池通过自身的高比功率,以及对应展开机构的高展收比和低重量可以实现航天器太阳翼展开面积、发电规模的飞越。因此,研究柔性薄膜太阳电池的空间应用,己经成为航天器电源的重要发展方向,由此带来了以下几项与空间应用相结合的关键问题亟待解决:(1)柔性薄膜太阳电池的空间环境适应性,由于空间环境具有空间辖射、温度交变等特性,太阳电池以及电池的封装材料都需要能够满足长期的离子辐照、紫外辐照和高低温变换下的光性能和机械性能稳定;(2)大规模高可靠自动展开机构,为了充分发挥柔性高展收比的优势,需要根据柔性材料的机械性能设计开发高收纳比展开机构,且能够满足空间应用的高可靠需求;(3)耐高压封装技术,大面积柔性薄膜太阳翼的输出功率更大,因此设计输出电压也会高于目前己有的航天器,空间真空或低气压环境的高压绝缘一直以来都是制约航天器电源技术发展的一大难题,柔性耐高压封装也是柔性薄膜电池空间应用需要解决的问题。