[发明专利]一种太阳能电池表面月尘防护涂层及其制备方法和防尘效率评价方法

说明书

本发明提供一种太阳能电池表面月尘防护涂层及其制备方法和防尘效率评价方法，涉及航天领域。该月尘防护涂层包括层叠设置的月尘防护层和粘附层，其中：月尘防护层的原料包括含氟硅溶胶和溶剂；粘附层的原料包括聚二甲基硅氧烷、固化剂和溶剂。该月尘防护涂层可实现太阳能电池在月面环境下的月尘防护，使得月尘不会长期沉积在太阳能电池表面引起太阳能电池过热、遮蔽太阳能电池的光吸收率，降低发电效率。该月尘防护涂层与太阳能电池基底的结合力强，且具有良好的月球表面环境适应能力，可以实现在轨长期使用，具有较长的使用寿命，极大节约了成本。

技术领域

本发明涉及航天技术领域，具体涉及一种太阳能电池表面月尘防护涂层及其制备方法和防尘效率评价方法。

背景技术

在月球探测任务中，利用太阳能电池阵发电是在轨主要的动力来源。在月面实际探测任务中，发动机羽流溅起的月尘是太阳能电池阵表面最大的污染来源。月尘沉积在太阳能电池表面后，会阻止太阳光进入太阳能电池，并会引起太阳能电池阵过热，导致发电效率严重降低。在Apollo任务的月球漫游车上和航天器上的太阳能电池，月尘沉积后，导致表面温度上升到82℃，远超过其安全工作温度范围。

对于太阳能电池表面的月尘防护，CN 111471995 A通过化学刻蚀的方法实现了铝基底表面的月尘防护涂层，但涂层不是透明的，且金属基底与太阳能电池表面基底的月尘防护有极大差异，除此之外，化学刻蚀方法无法应用于大面积的太阳能电池基底；CN113731772 A采用溶胶凝胶法制备了一种月尘防护的自清洁增透薄膜，通过二氧化硅溶胶与二氧化硅分散液混合后制备溶液，将其旋涂于太阳能电池表面，但并未进行防尘效率测试，月尘颗粒的粒径远小于水滴直径，单一的接触角并不能反应防尘性能，且空间环境适应性也并未说明；CN 203300671 U公开了一种太阳能电池月尘防护装置，但该装置需要在轨能源供给才能实现月尘防护，不属于被动防护技术；CN 112885504 A公开了一种具有规则倒金字塔结构的月尘防护薄膜，其基底为铝金属，该防护薄膜具有导电不透明特性，无法应用于太阳能电池。

因此需要为太阳能电池表面设计一种月尘防护涂层，在月球表面不消耗能量的情况下保证太阳能电池免受月尘沉积影响，保障月面活动能源供给正常。

此外，在以往的研究中，由于软着陆过程羽流溅起的月尘沉积速率和沉积质量无法定量计算，使得月尘防护效率实验也无法根据实际在轨数据进行测试。因此，提出一种新的太阳能电池表面月尘防护涂层的防尘效率评价方法也成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

因此，本发明的主要目的在于提供一种太阳能电池表面月尘防护涂层及其制备方法和防尘效率评价方法，能够在月面环境下无外界能源供给的条件下实现月尘的防护，使得太阳能电池能在轨正常工作，保障后续载人探月及月面长期驻留任务中的月面长期活动过程中的能源供给。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种太阳能电池表面月尘防护涂层，包括层叠设置的月尘防护层和粘附层，其中：

所述月尘防护层的原料包括含氟硅溶胶和溶剂，；

所述粘附层的原料包括聚二甲基硅氧烷、固化剂和溶剂。

进一步地，所述粘附层的原料中，所述聚二甲基硅氧烷和固化剂的质量比为1：10～12，所述聚二甲基硅氧烷和固化剂的质量之和占粘附层原料总质量的4％～6％，溶剂为乙烷。

优选地，所述粘附层的原料中，所述聚二甲基硅氧烷和固化剂的质量比为1：12，所述聚二甲基硅氧烷和固化剂的质量之和占粘附层原料总质量的5％，溶剂为乙烷。

进一步地，在所述月尘防护层的原料中，所述含氟硅溶胶的质量百分比为0.4～0.6％，溶剂为乙醇、乙酸乙酯和去离子水的混合物，质量比为96～98：0.1～0.5：2.0～3.0。