关键字：轨道运行、太阳电池阵、光伏发电、别墅太阳能发电

 

在航天器光伏发电领域，太阳电池阵被视为航天器的心脏，也是航天器上工作寿命最长的单机。跟别墅太阳能发电行业的发电器相比，航天器太阳电池阵对工作环境的适应需求要苛刻得多，无论是地面制造、发射、在轨运行，各个阶段的环境因素都对太阳电池阵的性能提出了严峻的考验，因为一旦光伏电池失效或没法对日定向，航天器基本上就失效了。下面将详细介绍各种轨道环境中对太阳电池阵的要求。

太阳电池方阵

 

有别于别墅太阳能发电行业的发电设备，在航天器光伏发电领域：根据不同的轨道环境，对太阳电池阵的要求也略有差异：

 

低轨道LEO

 

1、该轨道高度在2 000 km以下，稀薄中性气体原子氧含量高，并与太阳电池阵高速撞击等离子密度高，能量低，空间碎片量大，在800km达到峰值1X108个/km，这就是该轨道的环境特征。

 

2、太阳光伏发电电池阵面临问题：对太阳阵造成阻力，影响航天器轨道对太阳电池阵表面材料剥蚀，严重造成静电放电效应，可能造成太阳电池阵局部短路与太阳电池阵撞击，导致太阳阵功率损失；温度较高，温度交变频繁。

 

3、解决手段：a、太阳电池阵面积不宜过大或者有强大的推进系统；b、做好原子氧防护；c、做好静电放电防护；d、注重空间碎片防护；e、注重温度交变防护。

 

中高轨道 MEO

 

1、该轨道高度为2000km〜20 000 km，环境特征为：位于范艾伦辐射带内。

 

2、太阳光伏发电电池阵面临问题：质子电子辐照通量大，对电池积累损伤明显，造成太阳电池阵功率衰退。

 

3、解决手段：对太阳电池阵进行抗辐加固。

 

地球同步轨道GEO

 

1、该轨道高度为36 000 km，环境特征为：a、等离子体密度低，能量高，易收到太阳亚暴影响；b、连续日照时间长，每年进出阴影约90次，最长地影期达72min；c、电子辐照剂量大。

 

2、太阳电池阵面临问题：a、短期内静电放电明显，造成太阳电池阵局部短路；b、光照期太阳电池工作温度高，地影期工作温度低，温度交变范围可达—160°~+120°；c、造成电池性能衰退。

3、解决手段：a、做好静电放电防护；b、做好高低温交变防护；c、做好电子辐照防护

 

深空环境

 

1、轨道高度：远离太阳，环境特征为：a、光照强度降低；b、临近各行星表面会有各种不同的磁热气场

 

2、太阳电池阵面临问题：a、太阳电池阵输出功率降低；b、工作温度降低；c、太阳电池阵 所需面积增加。

 

3、解决手段：a、降低电池的禁带宽度，来增加电池长波利用率。b、做好太阳电池阵低温防护工作；c、减少电池阵的剩磁，增加除尘等功能；d、运用聚光太阳电池阵。

 

近日探测

 

1、轨道高度：靠近太阳，环境特征为：a、光照强度增加；b、太阳活动的影响明显。

 

2、太阳电池阵面临问题：a、太阳电池阵工作温度升高；b、高能质子及宇宙射线等造成电池性能衰退。

 

3、解决手段：a、提高电池的禁带宽度来减少长波吸收，优化电池性能。b、做好太阳电池阵高温防护工作；c、对太阳电池做好高能质子辐照防护。

 

跟别墅太阳能发电行业有点区别，目前应用于空间太阳光伏发电电池主要有硅太阳电池、砷化镓太阳电池(单结及多结）以及少量的薄膜太阳电池，太阳电池阵形式主要有刚性阵、半刚性阵、柔性阵等。