[实用新型]一种用于空间三结砷化镓太阳电池的红外截止滤光片

说明书

技术领域

本实用新型涉及空间电源，具体涉及一种用于空间三结砷化镓太阳电池的红外截止滤光片。

背景技术

为拓展太阳电池的工作频带，国际上很多航天器开始逐步淘汰老的硅太阳能电池，而采用各种类型的三结砷化镓太阳电池作为主电源。作为其中之一，三结砷化镓太阳电池具有很多优异的特性并有望在下一代航天器中得到广泛应用。目前空间用三结砷化镓太阳电池采用叠成结构。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，一般在电池砷化镓吸收层的上表面通过黏合剂粘贴一层掺二氧化铈的抗辐照玻璃盖片。而为了提高砷化镓吸收层对可用光400nm~1200nm的光子利用率，一般在抗辐照玻璃盖片上表面蒸镀抗反射膜来提高可用光透射率，与此同时在电池砷化镓吸收层的下表面增加一层背反射器来实现对可用光的重复利用。然而抗反射膜在 400nm~2000nm 的波长范围内其透射率均在90%以上。此外，采用了背反射器的电池能多次利用光子，因此波长在1200nm~2000nm范围内的绝大部分红外光将被电池吸收转化成热能，导致电池温度上升，从而降低电池的输出功率。特别是采用了“陷光”结构的背反射器，上述影响尤为明显。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，工作温度比采用普通背反射器的太阳电池要高出10°C 以上，因此，其输出功率将因温度的升高而大打折扣。目前没有发现同本实用新型类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于空间三结砷化镓太阳电池的红外截止滤光片，来解决现有技术的三结砷化镓太阳电池因对红外光强烈吸收，出现工作温度高、输出功率大打折扣的问题。本实用新型利用一维光子晶体的禁带效应和异质结拼接技术设计得到了一种新型的红外截止滤光片，可黏合在三结砷化镓太阳电池表面来有效抑制红外光的入射，进而降低太阳电池在轨工作温度，提高在轨输出功率。

本实用新型提供的用于空间三结砷化镓太阳电池的红外截止滤光片由一维光子晶体[H₁L₁]⁷和一维光子晶体[H₂L₂]⁷拼接组成；所述一维光子晶体[H₁L₁]⁷由交替布置的H₁层和L₁层构成，共十四层，L₁层的折射率小于H₁层的折射率；所述一维光子晶体[H₂L₂]⁷由交替布置的H₂层和L₂层构成，共十四层，L₂层的折射率小于H₂层的折射率。

进一步，所述红外截止滤光片蒸镀在玻璃盖片与三结砷化镓太阳电池粘合的表面。

进一步，所述H₁层和H₂层的材料为TiO₂，所述L₁层和L₂层的材料为SiO₂。

进一步，每层H₁层的厚度为58.3nm，每层L₁层的厚度为205.9nm；H₂层的厚度为H₁层的厚度的1.1倍，L₂层的厚度为L₁层的厚度的1.1倍。

进一步，所述L₂层位于玻璃盖片表面。

本实用新型的优点包括：由于一维光子晶体具有禁带效应，可以使入射光在禁带内发生全反射效应，而采用频域叠加法将多个一维光子晶体拼接构成异质结构可以有效的拓展禁带的带宽。只要设计得到的禁带正好能够覆盖到需要截止的红外波长，同时又能保证在截止波长以外的可用入射光高透射，就能够在不影响太阳能电池的有效工作带宽的情况下最大程度的降低红外热辐射导致的电池热损耗，进而提高电池的实际输出功率。与现有的仅采用氟化镁抗反射膜技术的普通玻璃盖片相比，采用上述红外截止滤光片后的玻璃盖片的三结砷化镓太阳电池有望获得更优良的在轨工作特性，使其真正具备空间实用价值。

附图说明

图 1 为现有空间用三结砷化镓太阳电池的结构示意图；

图 2 为采用本实用新型红外截止滤光片的空间用抗辐照玻璃盖片结构示意图；