[发明专利]空间用硅太阳电池的带通滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及空间电源，具体涉及一种空间用硅太阳电池的带通滤波器。

背景技术

世界上很多航天器均采用了各种类型的硅太阳电池作为主电源，为抵御空间环境下粒子辐照对电池造成损伤从而影响电池性能，一般在电池的上表面粘贴掺二氧化铈的抗辐照玻璃盖片制成叠层电池。

在空间环境下，硅太阳电池的工作状态与叠层电池的太阳吸收率有密切的关系，太阳吸收率每升高0.01，电池的工作温度将升高1℃，电池的输出功率将减少0.4％到0.5％。目前在空间广泛应用的玻璃盖片一般是在玻璃基体的上表面蒸镀一层MgF2减反射膜，主要目的是为了提高玻璃盖片的透射率，从而进一步提高电池对400nm～1100nm范围内的太阳光的吸收利用，提高电池的输出功率。这种盖片在400nm～2000nm的波长范围内其透射率均在90％以上，大部分红外光将直接入射到太阳电池上并被太阳电池吸收，因此采用这种盖片无法对叠层电池的太阳电池吸收率进行有效的调节，尤其是采用了陷光结构的高效薄硅太阳电池，由于对红外光具有强烈的吸收，其太阳吸收率高达0.86以上，工作温度比普通背场太阳电池要高出10℃以上，因此其输出功率将因温度的升高而大打折扣。

目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

为了解决现有技术的硅太阳电池对红外光强烈吸收，导致工作温度高、输出功率大打折扣的问题，本发明的目的在于提供一种空间用硅太阳电池的带通滤波器。本发明利用光学薄膜的干涉作用提高对紫外光和红外光的反射，从而降低硅太阳电池在轨工作温度，提高在轨输出功率。

为了达到上述发明目的，本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种空间用硅太阳电池的带通滤波器，该装置包括：

一层掺二氧化铈的抗辐照玻璃基体；在玻璃基体的上表面制备有紫外截止滤光片，在玻璃基体的下表面制备有红外截止滤光片。上述紫外截止滤光片由两种不同折射率的光学薄膜材料交替排列构成[HL]12，共24层结构，其中：低折射率材料L采用SiO2，高折射率材料H采用Ta2O5。上述红外截止滤光片由三种不同折射率的光学薄膜材料交替排列构成[MHML]10，共40层结构，其中低折射率材料L采用SiO2，中折射率材料M采用ZrO2，高折射率材料H采用TiO2。

本发明空间用硅太阳电池的带通滤波器，由于采取上述的技术方案，在玻璃盖片的上、下表面分别制备紫外截止滤光片和红外截止滤光片可以避免由于单面镀膜后因为膜层的应力作用导致玻璃基片产生变形。将紫外截止滤光片设计在玻璃基体的上表面，可以最大程度地减少玻璃材料对紫外光的吸收。本发明空间用硅太阳电池带通滤波器利用多层光学薄膜的干涉作用，在保证对硅电池可用光的高透过率的同时，尽可能地提高对紫外光和红外光的反射率，从而降低高效薄硅太阳电池的太阳吸收率。与采用MgF2减反射膜的普通玻璃盖片相比，该空间用硅太阳电池带通滤波器可在不影响电池转换效率的基础上有效降低太阳吸收率，提高高效薄硅太阳电池的在轨输出功率，使高效薄硅太阳电池真正具备空间实用价值。因此，本发明解决了现有技术的硅太阳电池对红外光强烈吸收，导致工作温度高、输出功率大打折扣的问题，取得了降低硅太阳电池的在轨工作温度，提高在轨输出功率的有益效果。

附图说明

图1为现有技术叠层太阳电池结构示意图；

图2为目前在空间广泛应用的普通玻璃盖片结构示意图；

图3为本发明空间用硅太阳电池带通滤波器的结构示意图；

图4为本发明紫外截止滤光片结构示意图；

图5为本发明红外截止滤光片结构示意图；

图6为本发明空间用硅太阳电池带通滤波器的透射光谱。

具体实施方式

为抵御空间环境下粒子辐照对电池造成损伤从而影响电池性能，一般在电池的上表面粘贴掺二氧化铈的抗辐照玻璃盖片制成叠层电池。图1为现有技术叠层太阳电池结构示意图。如图1所示，在太阳电池的上表面用黏合剂粘合一层抗辐照玻璃盖片。

图2为目前在空间广泛应用的普通玻璃盖片结构示意图，如图2所示，在玻璃基体的上表面蒸镀一层MgF2减反射膜，主要目的是为了提高玻璃盖片的透射率，从而进一步提高电池对400nm～1100nm范围内的太阳光的吸收利用，提高电池的输出功率。