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RF-PECVD和DBD-PECVD制备a-Si：H薄膜的性能研究及其比较

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RF-PECVD和DBD-PECVD制备a-Si：H薄膜的性能研究及其比较

作者：陈萌炯浙江大学

学位级别：硕士

本文介绍非晶硅在太阳能电池的应用和制备的方法,着重介绍了RF-PECVD和DBD-PECVD两种制备方法,并且讨论了两种方法中,参数对制备的非晶硅薄膜的性能影响,比较了两种方法在制备非晶硅上的优劣,探讨了新兴制备方法DBD-PECVD沉积非晶硅的... 详细信息

本文介绍非晶硅在太阳能电池的应用和制备的方法,着重介绍了RF-PECVD和DBD-PECVD两种制备方法,并且讨论了两种方法中,参数对制备的非晶硅薄膜的性能影响,比较了两种方法在制备非晶硅上的优劣,探讨了新兴制备方法DBD-PECVD沉积非晶硅的机理。影响非晶硅沉积的因素很多,通过研究发现,在RF-PECVD中:提高硅烷浓度、沉积功率和沉积温度都能提高a-Si:H的沉积速率,最高沉积速率可达0.39nm/s。硅烷浓度增加会导致a-Si:H薄膜中的SiH组态向SiH组态转变,同时增加薄膜光学带隙的宽度。沉积功率增加会使膜层容易脱落,并导致a-Si:H薄膜中的SiH组态向SiH组态转变,同时增加薄膜光学带隙的宽度。当沉积温度超过350℃后,沉积速率会有所下降。当沉积温度降到150℃下,a-Si:H薄膜中的SiH组态向SiH组态转变,200℃后,光学带隙随沉积温度的增加而变宽。高沉积功率和高硅烷浓度更容易导致气相成核。 RF-PECVD中,B的掺入会导致a-Si:H薄膜发生晶化,并且晶化后,晶粒尺寸随着掺硼量的增加而增大。薄膜的室温电导率随着沉积温度的增大而增加,并且在280℃时达到最高值。薄膜的室温电导率随着掺硼量的增加而增大,当掺杂比大于0.01时,有出现饱和趋势。最高电导率达到7.76×10Ω(-1)cm。掺杂分数的增加会导致光暗电导比的迅速下降,在掺杂比高于0.002后,光暗电导比趋于稳定,在20倍左右波动。本次DBD-PECVD法制备得到的非晶硅薄膜以SiH,SiH键合方式为主。沉积电压的升高和硅烷浓度的增加都有利于提高沉积速率,最高沉积速率为0.44nm/s,随着硅烷浓度的增加,a-Si:H薄膜的主要键合方式发生变化,从SiH键向SiH键移动,所以预测,如果进一步提高硅烷浓度,有可能沉积出SiH键为主的a-Si:H薄膜,硅烷浓度增加有利于沉积出高品位的a-Si:H薄膜也是符合普遍看法的。同样的在DBD-PECVD中沉积功率和硅烷浓度的增加也会使气相成核现象更严重。同时本次DBD-PECVD实验中,沉积功率、硅烷浓度的改变都没有导致任何晶化。

关键词：非晶硅 a-Si:H RF-PECVD DBD-PECVD SiHn B掺杂光学带隙气相成核

SiON/SiO_2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

同方学位论文库评论

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中国表面工程 2018年第6期31卷 55-62页

作者：曹章轶吴敏马聚沙陈萌炯王训春张宗波上海空间电源研究所空间电源技术国家重点实验室上海200245 中国科学院化学研究所高技术材料实验室北京100190

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SiO_2膜层。通过表征空间环境试验前后样品发... 详细信息

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SiO_2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SiO_2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SiO_2膜层表面光滑平整。经原子氧暴露试验,SiON/SiO_2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/SiO_2复合膜层仍然具备良好的结构特性与结合性能。

关键词：聚硅氧氮烷 SiO2 复合膜层表面改性板间电缆

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柔性薄膜太阳电池封装及环境耐受性研究

电源技术 2016年第3期40卷 600-603页

作者：曹娜娜陈萌炯叶晓军上海空间电源研究所上海200245

封装材料的选择和封装工艺的确定对柔性薄膜太阳电池在空间的应用非常重要。封装材料采用改性的硅氧烷系列胶水和高透过率含氟薄膜材料,封装工艺采用涂覆方式和覆膜方式相结合,并利用封装设备有效控制涂层厚度及其均匀性。对封装后的柔... 详细信息

封装材料的选择和封装工艺的确定对柔性薄膜太阳电池在空间的应用非常重要。封装材料采用改性的硅氧烷系列胶水和高透过率含氟薄膜材料,封装工艺采用涂覆方式和覆膜方式相结合,并利用封装设备有效控制涂层厚度及其均匀性。对封装后的柔性薄膜太阳电池进行一系列环境模拟实验,发现实验后太阳电池性能衰减较小,具有良好的环境耐受性。

关键词：封装材料封装工艺环境耐受性

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DBDCVD法制备a-Si:H的性能研究

材料科学与工程学报 2006年第4期24卷 555-557页

作者：陈萌炯张溪文郭玉王薇薇韩高荣浙江大学硅材料国家重点实验室浙江杭州310027

本文用介质阻挡放电化学气相沉积(DBDCVD)在室温下进行了非晶氢硅薄膜制备。通过硅烷氢气流量比、DBD放电电压等工艺条件的调整,在玻璃上沉积了系列样品。研究表明,DBDCVD法可以在室温下快速制备非晶氢硅薄膜,最大沉积速率可达0.34nm/s... 详细信息

本文用介质阻挡放电化学气相沉积(DBDCVD)在室温下进行了非晶氢硅薄膜制备。通过硅烷氢气流量比、DBD放电电压等工艺条件的调整,在玻璃上沉积了系列样品。研究表明,DBDCVD法可以在室温下快速制备非晶氢硅薄膜,最大沉积速率可达0.34nm/s,由于DBDCVD的高能量和室温沉积的特点,薄膜中硅-氢键以SiH2为主。随硅烷反应气体浓度的变化,薄膜的光学带隙可在1.92eV^2.18eV之间调整。

关键词：非晶硅硅氢键 DBDCVD

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深空探测发展趋势及太阳电池阵应用技术分析

深空探测发展趋势及太阳电池阵应用技术分析

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

中国宇航学会深空探测技术专业委员会第九届学术年会

作者：王志彬陈萌炯朱亚雄上海空间电源研究所

伴随我国探月工程不断的发展及对金星、火星、冥王星等更深领域的探测需求,对于高效能源的需求已经成为飞行器发展的主要方向之一。通过对传统电池阵技术分析并结合国际上深空探测太阳电池阵应用技术及发展趋势,分析了近日深空探测和远... 详细信息

伴随我国探月工程不断的发展及对金星、火星、冥王星等更深领域的探测需求,对于高效能源的需求已经成为飞行器发展的主要方向之一。通过对传统电池阵技术分析并结合国际上深空探测太阳电池阵应用技术及发展趋势,分析了近日深空探测和远日深空探测太阳电池阵技术的可行性和必要性,对我国未来深空探测快速发展起到了积极的意义。

关键词：深空探测近日深空探测远日深空探测高效聚光电池阵探月工程

来源： cnki会议评论

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电镀与涂饰 2019年第24期38卷 1357-1362页

作者：王凯陈萌炯符春娥徐晓炯王训春陆剑锋上海空间电源研究所

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... 详细信息

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。

关键词：太阳能电池聚酰亚胺有机硅涂层喷涂正交试验形貌厚度均匀性

LEO航天器高压太阳电池阵静电放电试验研究

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航天器工程 2021年第1期30卷 124-131页

作者：仇恒抗李淼刘文辉钟汉田杨帆张里晟陈萌炯上海空间电源研究所上海200245 上海宇航系统工程研究所上海200586

低地球轨道(LEO)航天器高压太阳电池阵存在与等离子体相互作用发生静电放电(ESD)导致其失效的风险,需要确定产生一次放电和二次放电的电压阈值并采取相应的防护措施。文章模拟LEO等离子体环境,采用刚性基板三结砷化镓太阳电池试验件,试... 详细信息

低地球轨道(LEO)航天器高压太阳电池阵存在与等离子体相互作用发生静电放电(ESD)导致其失效的风险,需要确定产生一次放电和二次放电的电压阈值并采取相应的防护措施。文章模拟LEO等离子体环境,采用刚性基板三结砷化镓太阳电池试验件,试验研究了LEO条件下高压太阳电池阵在无防护与涂胶防护状态下发生一次放电和二次放电的电压阈值。在太阳电池组件同样并联间隙情况下,试验结果表明:无防护试验件发生一次放电的电压阈值为110 V,涂胶防护试验件发生一次放电的电压阈值为120 V;太阳电池电路通0.83 A电流,无防护试验件发生二次放电的电压阈值为150 V,涂胶防护试验件发生二次放电的电压阈值为160 V。因此,在设计高压太阳电池阵时,建议合理控制相邻太阳电池串之间的电压差和并联间隙,以及采用在相邻太阳电池串之间涂敷硅橡胶等措施,以有效控制太阳电池阵静电放电的发生。

关键词：低地球轨道航天器太阳电池阵高压静电放电电压阈值

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柔性太阳电池阵力学特性分析与试验研究

电源技术 2015年第12期39卷 2662-2664页

作者：王志彬陈萌炯黄三玻王训春上海空间电源研究所上海200245

柔性太阳电池阵具有质量轻,刚度小,其受力特性与传统刚性太阳电池阵有很大区别。通过对柔性太阳电池电路发电单元的结构及力学特性分析,并借助于试验技术对柔性电池电路的力学特性进行研究,为柔性太阳电池阵的工程化应用起到积极的意义。

关键词：柔性太阳电池阵电池模块弯曲特性耐压特性

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柔性太阳翼叠层电池弯曲适应性仿真与设计

计算机辅助工程 2019年第4期28卷 9-14页

作者：许京荆韦祎陈萌炯马聚沙上海大学机电工程与自动化学院

航天器在轨进、出地影时,基于复合结构柔性基板的柔性太阳翼叠层电池在高、低温交变作用下会产生热弯曲变形。针对这一问题,采用有限元建模仿真,分析由太阳电池、盖片胶和抗辐照玻璃盖片组成的叠层电池的弯曲适应性,计算不同结构尺寸、... 详细信息

航天器在轨进、出地影时,基于复合结构柔性基板的柔性太阳翼叠层电池在高、低温交变作用下会产生热弯曲变形。针对这一问题,采用有限元建模仿真,分析由太阳电池、盖片胶和抗辐照玻璃盖片组成的叠层电池的弯曲适应性,计算不同结构尺寸、不同叠层材料参数的叠层电池在跨中弯曲载荷下的最大应力。借助响应面技术研究设计变量与复合结构性能之间的关系,采用目标驱动优化分析,获得理想的结构尺寸参数。结果表明:叠层电池的宏观力学性能取决于微观不同叠层材料的组合方式;等效弹性模量不是定值,而是与叠层材料的参数有关;弯曲工况的失效模式取决于电池单体的最大拉应力,而不是宏观表征的整体弯曲强度。

关键词：柔性太阳翼叠层电池弯曲应力有限元