[发明专利]用于太阳电池防护涂层光学性能原位测试的光度计

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于太阳电池防护涂层光学性能原位测试的光度计，属 于航天光学涂层的空间辐照地面模拟测试领域。

背景技术

与传统的硅太阳电池和III-V化合物太阳电池相比，薄膜太阳电池具有 高功率质量比、可卷包性、高抗辐照性等优势。为了匹配薄膜太阳电池的特 点，新型的光学涂层取代了传统的玻璃盖片成为薄膜太阳电池的防护层。航 天器的薄膜太阳电池及光学防护涂层在轨服役过程中将经受原子氧、太阳电 磁辐射、电离层、地球辐射带、太阳宇宙线、等离子体等多种环境因素作用， 空间环境因素引起防护涂层光学性能的退化是造成航天器太阳电池帆板输 出功率下降的一个重要原因，因此研究防护涂层光学性能的退化规律对于确 保我国地球轨道卫星达到设计寿命具有重要的意义。

国内外开展的对模拟空间环境下涂层性能退化的测试的方法为：先将涂 层样品置于地面模拟空间环境中进行空间辐照，然后取出样品，使用标定过 后的分光光度计对涂层的光学透射率进行直接测量。然而，将在模拟空间环 境中接受过辐照的涂层样品取出来后，已经发生退化的涂层性能在空气中会 有部分恢复，因此测量的精度受到限制。本发明针对此提出了一种结构简单、 试验方便的用于测量太阳电池防护涂层光学透射率变化的光度计，既可用于 模拟空间环境中原位测试，又可以应用于轨道空间中防护涂层的在轨测试。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于太阳电池防护涂层光学性能原位测试 的光度计，以克服现有防护涂层光学性能测试系统结构庞大、成本高昂，且 不能进行原位测试等方面的不足，构建一种测量简单、精度高、无可移动器 件的涂层光学性能原位测试仪器。

本发明的技术解决方案是：用于太阳电池防护涂层光学性能原位测试的 光度计，由测量通道、参考通道、热探测器、外壳和数据采集底座组成，其 中外壳材料为外表面进行过阳极氧化的航空铝合金。该外壳固定在数据采集 底座上，以装载和保护所有的元器件；

测量通道由涂覆有防护涂层的防辐射玻璃盖片和磷铟化镓/砷化镓/锗 (GaInP/GaAs/Ge)三结点太阳电池组成，参考通道由未涂覆防护涂层的防 辐射玻璃盖片和三结点太阳电池组成，两个通道内的玻璃盖片和太阳电池型 号相同、对称放置，且两块玻璃盖片上都涂覆有紫外/红外线带通滤光膜； 玻璃盖片固定件由一个长方形的凹槽和覆盖片构成，将玻璃盖片固定在外壳 内；热探测器为薄膜热探测器，紧贴于参考通道的太阳电池侧边；数据采集 底座内置信号采集板卡。

模拟空间环境中测试防护涂层光学性能变化的方法为：在太阳电池的一 个确定的工作温度下，测量得到参考通道和测量通道输出功率的变化值，再 根据地面标定实验确定的太阳电池损伤特征曲线，得到测量通道内仅由太阳 电池退化引起的输出功率等效变化值，从而计算出防护涂层整体透射率的变 化。

本发明的原理是：测量通道与参考通道的对称设计以及防护涂层相对于 玻璃盖片可忽略不计的粒子防护能力，使入射到两个通道内光电池上表面的 粒子辐射注量相等，则任意时刻两个光电池的退化程度相同。阳极氧化的外 壳外表面减少了对太阳辐射的吸收，玻璃盖片上涂覆有的红外线带通滤光膜 减少了太阳电池对红外线的吸收，这两项将太阳电池的工作温度控制在室温 附近，使得太阳电池的热退火效应不会发生。玻璃盖片上涂覆有的紫外带通 滤光膜基本消除了紫外线对太阳电池的影响。所以当每次进行测量的太阳电 池工作温度(由薄膜热探测器测得)相同时，对太阳电池的退化起主要作用 的是粒子(电子与质子)辐射，并且太阳电池输出功率的退化与粒子注量的 关系可以通过地面实验标定。在对光度计进行模拟空间辐照时，利用参考通 道中太阳电池的退化情况，根据标定的实验数据推算得到测量通道中太阳电 池的退化情况，再从测量通道的输出变化中去除掉仅由太阳电池退化引起的 变化部分，得到仅由涂层退化引起的变化部分，从而计算出防护涂层整体透 射率的变化。

本发明与现有技术相比的优点在于：克服现有涂层光学性能测试系统不 能实现空间模拟环境中原位测量的不足，并具有以下优点：测量简单、易于 参数设置、优化和工程实现；无可移动的器件，因此体积小、重量轻、功耗 较低。

附图说明

图1为本发明的结构剖面图；

图2为本发明的玻璃盖片固定件的构件的辐射图及侧视图；

图3为本发明实现太阳电池防护涂层性能变化测试的原理流程图；