[发明专利]一种用于火星车电池板表面的防尘薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于火星车电池板表面的防尘薄膜及其制备方法，所述防尘薄膜包括打底层、过渡层、工作层和低粘附层；打底层位于电池板表面，过渡层、工作层和低粘附层依次往上设置；打底层为Si层；过渡层为Si和C，且过渡层从下往上Si的含量梯度变化，C的含量逐渐增大；工作层为及Si‑DLC；低粘附层为氟碳或氢氟碳化合物；所述制备方法为，首先对电池板表面进行清洗及处理；然后采用真空镀膜工艺在基体表面制备Si打底层；再通过工艺控制制备致密、光滑的过渡层及Si‑DLC工作层；最后对表面进行氟有机物修饰，降低表面能。采用本发明中的方法制备的防尘薄膜，不但光学性能优良，而且提高了电池板表面除尘性能，节省能量、成本低、操作简单。

技术领域

本发明涉及表面防尘薄膜技术领域，尤其涉及一种用于火星车电池板表面的防尘薄膜及其制备方法。

背景技术

火星是太阳系由内往外数的第四颗行星，属于类地行星，表面基本上是沙漠行星，没有稳定的液态水体，以二氧化碳为主的大气既稀薄又寒冷，沙尘悬浮其中，每年常有尘暴发生。与地球相比，地质活动不活跃，地表地貌大部分有密布的陨石坑、火山与峡谷。地形特征是南北半球的明显差别：南方是古老充满陨石坑的高地，北方则是较年轻的平原，火星两极皆有主要以干冰组成的极冠，而且上面覆盖的干冰会随季节消长。

火星探测装备要在极其恶略的火星表面登陆及长时间作业，除了自带能量，太阳能量吸收和转化效率十分关键。然而火星近地表面覆盖有一层粒径90％以上都小于50μm的尘埃，在高速气流及风暴作用下，火星尘会弥漫在空气中，风速下降时会沉降并粘附在电池板及机构表面，不但降低电池板输出功率，同时影响电池的散热性能，导致其性能降低。动力不足影响“登火”装备完成既定任务，亟待解决。

太阳能电池板表面的污染物主要通过自然除尘、机械除尘、电帘除尘、纳米自清洁薄膜除尘。由于火星地表风速(大于30m/s时除尘效果较好)长时间无法达到除尘效果，导致自然除尘效果不理想；机械除尘因效率低、难维护，对电池板有损伤等难以推广；电帘除尘因额外耗电、成本高、技术成熟度低等未大面积推广；不论是机械除尘还是电帘除尘，都需要耗能。如果在太阳能电池板上覆盖一层纳米自清洁薄膜，则可以降低能耗，通过控制成膜粒径的大小，可以增加太阳光的透过率。纳米自清洁薄膜具有能耗少，甚至增透的优点，是未来解决“登火”装备表面除尘的有效途径之一。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种非金属Si、F掺杂的透明、自清洁的纳米类金刚石涂层，主要采用真空镀膜工艺，通过控制工艺参数，在电池板表面制备多层梯度薄膜，该薄膜不但不影响电池板光学性能，还可以有效地降低颗粒物的粘附，提高了光电转换效率，节约本体能源消耗，降低生产成本。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种用于火星车电池板表面的防尘薄膜，其特征在于：包括打底层、过渡层、工作层和低粘附层；所述打底层位于电池板组件表面，所述过渡层、工作层和低粘附层依次往上设置；

所述打底层为Si层；所述过渡层为Si和C，且所述过渡层从下往上Si的含量梯度变化，C的含量逐渐增大；所述工作层为Si-DLC；所述低粘附层为氟碳或氢氟碳化合物。

进一步的，所述打底层的厚度为10-50nm，所述过渡层的厚度为10-50nm，所述工作层的厚度为10-100nm，所述低粘附层的厚度为10～100nm。

优选的，所述打底层的厚度为20nm，所述过渡层的厚度为15nm，所述工作层的厚度为80nm，所述低粘附层的厚度为50nm。

进一步的，一种用于火星车电池板表面的防尘薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，

S1：电池板表面清洁处理；

S2：在清洁后的电池板组件表面制备Si打底层；

S3：在打底层表面制备Si和C的过渡层；