[发明专利]一种空间用太阳电池红外梯度衰减滤光片的制备方法

说明书

一种空间用太阳电池红外梯度衰减滤光片的制备方法，包括：计算出三结太阳电池的Ge结子电池在工作波段所需的梯度衰减系数；设计所述红外梯度衰减滤光片的层状结构；在所述玻璃盖片表面沉积薄膜。本申请的有益效果是：在不影响太阳电池的整体输出性能的前提下能够有效降低太阳电池的吸收系数，从而降低电池在轨温度，提高在轨工作效率；能够针对太阳电池各个子电池的短路电流的实际数值来调整红外波段的梯度衰减系数，具有较强的实用性和应用前景。

技术领域

本申请属于光学薄膜技术领域，具体地说，涉及一种空间用太阳电池红外梯度衰减滤光片的制备方法。

背景技术

目前人造卫星、飞船、空间站等航天器均利用太阳电池来获得持续运行的能量。为了保护太阳电池免受宇宙空间中的高能射线和带电粒子的辐射和轰击，延长太阳电池的使用寿命，常在太阳电池表面贴有抗辐照玻璃盖片。该玻璃盖片掺有二氧化铈，能够有效吸收紫外波段的射线及粒子，从而大大降低了辐照对太阳电池效率的影响。

太阳光谱的辐照强度主要分布在200nm-2500nm之间，空间用三结砷化镓太阳电池的有效工作波长为300nm-1800nm。其他波段的太阳光被电池组件吸收后对电池的输出功率没有贡献，只会转换成热量而使电池组件的整体温度升高。太阳电池的工作状态与其温度直接相关，温度每提高1℃，其输出功率将减少0.5%。因此为了尽可能的提高太阳电池组件的在轨功率，应尽量避免或减少对无贡献波段阳光的吸收，尤其是红外波段光线的吸收。

目前空间用主流的太阳电池是以砷化镓为主要材料的三结太阳电池，其在AM0光谱下的光电转换效率可达30%。太阳电池的主体结构是由GaInP结、GaAs结和Ge结共三个PN结串联而成的，其典型的外量子效率曲线如图1所示。三结太阳电池的开路电压受三个结的响应波段的影响，响应波段越宽开路电压越大；三结太阳电池的短路电流和电池对工作波段内阳光的吸收有关，吸收的阳光越多电流越大，而且太阳电池的短路电流是由三个PN结中短路电流最小的PN结所决定的。在实际使用过程中，Ge结所能提供的短路电流往往要比其他两个结大出许多，其有效吸收波段在800nm至1800nm之间，因此可以通过在玻璃盖片表面制备红外梯度衰减薄膜的方法适当降低Ge结光电流，在确保电池输出功率不变的情况下尽可能的降低电池整体的吸收系数。

中国专利（公告号为CN203659887U）一种用于空间三结砷化镓太阳电池的红外截止滤光片，所涉及的红外截止滤光片，是在玻璃盖片表面制备了多层的干涉膜后获得的。干涉膜的高低折射率材料交替沉积而成，共计14层，主要实现了1200nm-1600nm波段的透射截止。

但是这种红外截止滤光片在1200nm-1600nm波段的透射截止会影响到Ge结的开路电压和短路电流的输出，使得太阳电池整体开路电压和效率降低，因此上述的红外截止滤光片并不适用于响应波段在300nm-1800nm的高效三结砷化镓太阳电池。

对红外波段梯度衰减的滤光片便可以解决上述问题，在不改变太阳电池的整体响应波段的同时，适当降低太阳电池在红外波段的吸收率，使三个PN结的短路电流大致相同，从而降低太阳电池组件的吸收系数。

发明内容

有鉴于此，本申请所要解决的技术问题是提供一种空间用太阳电池红外梯度衰减滤光片及其制备方法，能够有效降低太阳电池的吸收系数，从而降低电池在轨温度，提高在轨工作效率。

为了解决上述技术问题，本申请公开了一种空间用玻璃盖片渐变折射率增透膜的制备方法，并采用以下技术方案来实现。

一种空间用太阳电池红外梯度衰减滤光片，包括玻璃盖片，所述玻璃盖片表面配设2n层薄膜，所述n为正整数；所述2n层薄膜由高折射率薄膜和低折射率薄膜交替构成。

进一步的，所述高折射率薄膜的材料包括TiO₂。

进一步的，所述低折射率薄膜的材料包括MgF₂。