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《MEO衛(wèi)星太陽電池在軌衰降特性分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、第23卷第1期航天器工程V01．23No．12014年2月SPACECRAFTENGINEERING75MEO衛(wèi)星太陽電池在軌衰降特性分析張曉峰左子瑾(北京空間飛行器總體設(shè)計部，北京100094)摘要通過MEO衛(wèi)星在軌遙測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，從太陽電池陣輸出總功率、輸出總電流，太陽電池的短路電流、開路電壓等方面，對我國發(fā)射入軌的第一顆MEO衛(wèi)星的硅太陽電池陣在軌衰降特性進行了分析，結(jié)果表明：輸出總功率、總電流與短路電流在第一個周期衰降率較大，開路電壓衰降呈線性趨勢。文章的分析結(jié)果可為后續(xù)MEO衛(wèi)星太陽電池陣設(shè)計提供參考。關(guān)鍵詞MEO衛(wèi)星；太陽電池；衰降特性中圖分類號：V422
2、文獻標志碼：ADOI：10．3969／j．issn．1673-8748．2014．01．013AnalysisonSolarCellDegradationCharacteristicofMEOSatelliteZHANGXiaofengZUOZijin(BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)Abstract：TheinterrelatedtelemetryparametersOffirstlunchedME0satelliteinChinaareob—tained，thede
3、gradecharacteristicofsolarcellsisanalyzedintermsoftotaloutputpower，totaloutputcurrent，shortcircuitcurrentandopencircuitvoltage；theresultssummarizedshowthatthetotaloutputpower，totaloutputcurrentandshortcircuitcurrenthaslargerdegradationrateinthefirstperiodofflight，whiletheopencircuitvolt
4、agehaslineardegradationrate．Theconclu—sioncouldbeareferenceforotherMEOsatellitesolararraydesign．Keywords：MEOsatellite；solarcells；degradationcharacteristic1引言太陽電池也稱光伏電池，是利用光伏效應將太陽能直接轉(zhuǎn)化成電能的半導體器件，而半導體材料特有的原子結(jié)構(gòu)會因空間輻射效應的積累而發(fā)生變化，太陽電池陣由于工作在衛(wèi)星外部，直接暴露在空間環(huán)境中，空間輻射會使太陽電池陣的功率輸出能力隨著衛(wèi)星在軌時間的推移而逐漸降低‘1一“
5、。中地球軌道(MEO)介于低地球軌道和地球同步軌道之間，目前世界上已發(fā)射的MEO衛(wèi)星主要運行于20000km左右的高度，這個高度正處于對衛(wèi)星輻射損害最嚴重的范·艾倫輻射帶周圍，空間輻照影響比其它軌道大。MEO衛(wèi)星相比于其它軌道衛(wèi)星更須關(guān)注輻射效應對太陽電池陣輸出功率的影響‘5—6
6、。我國已發(fā)射的MEO衛(wèi)星很少，其中發(fā)射的第一顆MEO衛(wèi)星在軌運行時間已超過6年，因此對其太陽電池陣功率輸出數(shù)據(jù)進行分析是非常有意義的。本文首先介紹了太陽電池衰降機理，然后用遙測數(shù)據(jù)統(tǒng)計與數(shù)學分析的方法，對我國第一顆MEO衛(wèi)星在軌工作過程中太陽電池陣的輸出功率進行統(tǒng)計，總結(jié)出太陽電池陣的輸出功
7、率隨季節(jié)及在軌工作時間的變化規(guī)律，此分析結(jié)果可為后續(xù)MEO衛(wèi)星太陽電池陣的設(shè)計提供參考。收稿日期：2013—10—08；修回日期：2013—11—18基金項目：國家重大科技專項工程作者簡介：張曉峰，男，工程師，從事航天器電源總體設(shè)計工作。Email：zhangxiaofengcast@163．COITI。航天器工程23卷2衰降機理太陽電池的衰降機理是其在空間帶電粒子的撞擊下，晶格結(jié)構(gòu)產(chǎn)生缺陷，降低了光伏電池電壓和電流輸出，各種粒子在穿透光伏電池表面時的速度不同，引起損傷的程度也不同。低能粒子造成的損傷接近表面，會降低光伏電池開路電壓；高能粒子深入基區(qū)，減少了電子空穴對
8、的壽命，會降低光伏電池短路電流。在輻射劑量逐年遞增的過程中最終導致太陽電池陣輸出功率的能力持續(xù)下降，當其輸出能力低于指標要求時，其壽命便宣告終結(jié)[5’7]。由于MEO衛(wèi)星處于范·艾倫輻射帶周圍，高能粒子總劑量和紫外輻射是對太陽電池陣性能影響的主要因素。造成太陽電池陣衰減的各種因素按照其重要性排列順序見表1。表1空間環(huán)境對太陽電池的影響Table1Effectsofspaceenvironmentonsolarcells環(huán)境影響電離粒子損害P—N結(jié)[3]紫外輻射降低玻璃蓋片的光學性能損害晶格活性區(qū)域、功率連接通微流星體和碎片路增加晶格分流阻力泄氣和推進
