Pandangan: 0 Pengarang: Editor Tapak Menerbitkan Masa: 2025-06-19 Asal: Tapak
Salah satu cabaran paling kritikal yang dihadapi Sel -sel solar ruang adalah persekitaran radiasi yang keras di ruang angkasa. Tidak seperti Bumi, yang mendapat manfaat daripada pelindung pelindung atmosfera dan medan magnet, ruang dipenuhi dengan zarah tenaga tinggi yang dapat merendahkan prestasi sel solar dari masa ke masa.
Dua jenis radiasi yang paling merosakkan yang ditemui di ruang angkasa adalah proton dan elektron tenaga tinggi. Zarah -zarah ini berasal dari matahari (sebagai zarah energik solar) dan tali pinggang radiasi van allen, terutamanya di orbit bumi rendah (LEO), orbit bumi sederhana (MEO), dan orbit geostasionary (GEO). Dari masa ke masa, radiasi ini dapat menembusi bahan sel solar, menyebabkan kerosakan anjakan dalam kisi kristal lapisan semikonduktor. Kerosakan struktur ini membawa kepada jangka hayat pembawa yang dikurangkan dan akhirnya merendahkan output kuasa sel solar.
Di dalam ruang yang mendalam atau orbit ketinggian, sinaran kosmik-zarah-zarah tenaga yang tinggi dari luar sistem suria kita-dengan lebih baik menguatkan pendedahan radiasi, menjadikan keperluan teknologi sel solar yang keras.
Memahami bagaimana radiasi memberi kesan kepada ruang solar ruang adalah penting untuk memilih bahan yang betul, seni bina sel, dan langkah perlindungan. Tanpa rintangan radiasi yang mencukupi, sistem kuasa mungkin gagal secara awal, membahayakan seluruh misi ruang angkasa. Oleh itu, mereka bentuk sel solar yang dapat menahan pendedahan jangka panjang kepada radiasi yang sengit adalah asas kejuruteraan kapal angkasa moden.
Sinaran di ruang angkasa mempunyai kesan langsung dan sering tidak dapat dipulihkan terhadap prestasi sel solar ruang. Mekanisme teras di sebalik degradasi ini melibatkan interaksi zarah-zarah tenaga tinggi seperti proton, elektron, dan sinaran kosmik-dengan bahan dan struktur dalaman sel solar, terutamanya persimpangan PN, yang bertanggungjawab untuk menjana elektrik dari cahaya matahari.
Apabila zarah bertenaga bertembung dengan bahan semikonduktor, mereka menggantikan atom dari kedudukan asal mereka, mewujudkan kekosongan dan interstitial -secara kolektif dikenali sebagai kecacatan kekisi kristal. Di dalam sel solar ruang berasaskan GAAS, kecacatan ini bertindak sebagai pusat rekombinasi yang menangkap pembawa caj percuma (elektron dan lubang) sebelum mereka dapat menyumbang kepada arus elektrik. Kerugian ini mengurangkan seumur hidup pembawa dan mengurangkan kecekapan sel secara keseluruhan.
Persimpangan PN, jantung sel solar di mana pasangan lubang elektron yang disebabkan oleh cahaya dipisahkan, sangat terdedah kepada radiasi pengion. Sinaran tenaga tinggi boleh memperkenalkan keadaan antara muka dan caj perangkap berhampiran persimpangan, mengubah medan elektrik yang memacu pemisahan pembawa. Ini membawa kepada:
Pengurangan voltan litar terbuka (VOC).
Menurunkan arus litar pintas (ISC).
Faktor pengisian yang lebih rendah (FF) dan kecekapan keseluruhan.
Dari masa ke masa, kerana lebih banyak kecacatan berkumpul, kecekapan penukaran sel solar dapat merendahkan 20% atau lebih, bergantung kepada dos radiasi dan tempoh pendedahan.
Sinaran juga boleh merosakkan lapisan permukaan, lapisan anti-reflektif, dan sambungan logam dalam perhimpunan panel modular. Ini boleh menyebabkan peningkatan rintangan siri, ketidakstabilan terma, dan juga penyingkiran komponen sel, terutamanya semasa misi jangka panjang.
Dalam konteks merancang sel solar ruang yang tahan lama dan cekap, salah satu keputusan yang paling penting ialah pilihan bahan sel. Walaupun kedua-dua teknologi berasaskan silikon (SI) dan Gallium arsenide (GAAS) telah digunakan dalam aplikasi ruang angkasa, sel-sel solar GaA triple-persatuan telah terbukti menawarkan rintangan radiasi yang lebih baik daripada rakan silikon mereka.
Sel-sel solar GaAs triple terdiri daripada tiga sub-sel yang disusun di atas satu sama lain: biasanya GainP (sel atas), GaAs (sel tengah), dan GE (sel bawah). Setiap lapisan ditala untuk menyerap bahagian spesifik spektrum solar, yang membolehkan penyerapan cahaya yang lebih cekap dan penukaran tenaga keseluruhan yang lebih tinggi -selalunya melebihi 30% kecekapan.
Sebaliknya, sel solar silikon tradisional beroperasi sebagai peranti tunggal, menangkap pelbagai panjang gelombang yang sempit dan secara amnya mencapai kecekapan yang lebih rendah (sekitar 15-20% dalam persekitaran ruang).
Apabila terdedah kepada radiasi ruang (seperti proton dan elektron tenaga tinggi), sel-sel GaA triple-persimpangan menunjukkan kadar degradasi yang lebih perlahan daripada sel silikon. Sebab utama termasuk:
Struktur bandgap langsung bahan GaAs membolehkan pengangkutan pembawa yang lebih cepat dan toleransi yang lebih baik terhadap kerosakan kristal.
Sel GaAs menghasilkan kecacatan yang disebabkan oleh radiasi yang lebih sedikit yang mempengaruhi parameter prestasi kritikal seperti jangka hayat pembawa dan panjang penyebaran pembawa minoriti.
Reka bentuk berlapis sel-sel triple-junction menyediakan redundansi yang wujud: walaupun satu sub-sel sedikit terdegradasi, yang lain dapat terus menghasilkan kuasa dengan berkesan.
Kajian telah menunjukkan bahawa di bawah pendedahan radiasi yang sama, sel -sel GaAs boleh mengekalkan lebih daripada 90% daripada prestasi awal mereka, manakala sel silikon mungkin turun di bawah 70%.
Di luar radiasi, persekitaran ruang juga mengenakan tekanan haba yang teruk. Sel -sel GaaS mempunyai kestabilan pekali suhu yang lebih tinggi, yang bermaksud prestasi mereka tetap lebih konsisten merentasi variasi suhu yang melampau -faktor penting bagi misi di Leo, Geo, atau ruang yang mendalam.
Ketika mereka merancang ruang solar ruang yang mampu beroperasi dengan pasti dalam orbit radiasi tinggi dan persekitaran ruang yang mendalam, beberapa pertimbangan reka bentuk utama dimainkan. Dari sains bahan ke kejuruteraan ketepatan, setiap detail mempengaruhi prestasi akhir dan ketahanan sel solar di ruang angkasa.
Inti sel solar ruang tahan radiasi terletak pada struktur pelbagai fungsi. Sel-sel kecekapan tinggi YIM dibina menggunakan konfigurasi GAINP2/GAAS/GE Triple-Junction, yang membolehkan setiap sub-sel menyerap bahagian tertentu spektrum solar. Struktur ini bukan sahaja meningkatkan kecekapan penukaran kuasa kepada 30-32%, tetapi juga menawarkan toleransi yang lebih baik kepada kerosakan anjakan yang disebabkan oleh proton dan elektron tenaga tinggi.
Setiap tiga lapisan mempunyai peranan yang berbeza:
GainP2 (sel atas): Cemerlang untuk penyerapan cahaya UV dan tenaga tinggi; Sangat radiasi-keras.
GaAs (sel tengah): Penyumbang kuasa utama dengan kecekapan yang baik dan kestabilan struktur yang kuat.
GE (sel bawah): Menangkap cahaya inframerah dan berfungsi sebagai substrat mekanikal dengan ketahanan tambahan.
Rintangan radiasi bukan hanya mengenai lapisan fotovoltaik -ia juga bergantung kepada strategi perlindungan pintar. YIM menggabungkan kaca penutup yang berkelayakan ruang untuk melindungi permukaan sel solar dari hakisan oksigen atom, kesan mikrometeoroid, dan degradasi yang disebabkan oleh UV. Lapisan kaca ini bersalut anti-reflektif dan termal dipadankan dengan sel, memastikan kedua-dua perlindungan dan prestasi.
Di samping itu, setiap pemasangan sel solar termasuk diod pintasan silikon diskret, yang menghalang kerosakan terbalik dan memastikan kesinambungan elektrik walaupun sebahagian panel dibayangi atau gagal. Diod ini adalah kritikal dalam aplikasi modular atau besar di mana keseragaman prestasi penting.
Shanghai Yim Machinery Equipment Co., Ltd. menggunakan teknologi kimpalan, enkapsulasi, dan interconnect yang maju dalam perhimpunan sel solar SC-3GA-1 dan SC-3GA-4. Model ini digunakan:
Interconnector Kovar/Perak yang dikimpal laser untuk sambungan selamat, rintangan rendah.
Bahan-bahan potting radiasi untuk mengekalkan integriti mekanikal dan elektrik di bawah bombardment berbasikal dan zarah haba.
Pembinaan modular untuk integrasi ke dalam tatasusunan dan sayap solar pelbagai konfigurasi.
SC-3GA-4, khususnya, mempunyai reka bentuk CIC (Cell Interconnected Circuit) dan direkayasa untuk kecekapan tinggi, operasi yang tinggi walaupun dalam misi GEO yang dilanjutkan atau probe antara planet.
Semua sel solar dan perhimpunan solar YIM memenuhi keperluan ketat ECSS E ST20-08C, kerjasama Eropah untuk garis panduan penyeragaman ruang yang mengawal prestasi dan daya tahan alam sekitar teknologi fotovoltaik yang digunakan di ruang angkasa. Pematuhan ini memastikan:
Kurva degradasi yang boleh diramalkan di bawah dos radiasi yang diketahui.
Kelayakan untuk misi Leo, Meo, Geo, dan antara planet.
Keserasian dengan piawaian sistem kuasa satelit di seluruh dunia.
Sel-sel suria ruang Yim bukan hanya terbukti makmal-mereka terbukti ruang. Perhimpunan sel solar mereka telah digunakan pada pelbagai misi berprofil tinggi, termasuk:
Beidou-3 (M12) dan Satelit Navigasi Beidou-42.
Chang'e-4, Misi Lunar Lander dan Rover China.
Gaofen-11, ZY-3 (03) Satelit Pemerhatian Bumi.
Moziji, Haiyang-2b, dan berpuluh-puluh satelit Leo dan Geo yang lain.
Dalam misi-misi ini, sel-sel GaaS tiga kali ganda YIM telah menunjukkan kerugian kecekapan yang minimum terhadap tempoh operasi yang dilanjutkan, kestabilan terma dan mekanikal yang sangat baik, dan tidak ada kemerosotan utama dari pendedahan radiasi-menghayati reka bentuk dan kejuruteraan mereka dalam persekitaran dunia nyata.
Dalam persekitaran ruang yang tidak dapat dilupakan, rintangan radiasi sama dengan kebolehpercayaan misi. Kecekapan tinggi, radiasi keras Sel -sel solar ruang seperti yang dihasilkan oleh Shanghai Yim Machinery Equipment Co., Ltd. menyampaikan keseimbangan kritikal:
Output kuasa tinggi
Kehidupan operasi yang panjang
Prestasi stabil di seluruh zon orbit
Memandangkan lebih banyak misi angkasa meneroka ke dalam orbit yang lebih lama, penerokaan yang lebih mendalam, dan zon radiasi tinggi, permintaan untuk teknologi solar yang teguh, ketepatan hanya akan meningkat.
Untuk memastikan satelit, rover, atau probe ruang anda dikuasakan oleh penyelesaian yang paling dipercayai dan terbukti ruang, meneroka garis lengkap pemasangan sel solar Yim di www.shyimspace.com , atau hubungi pasukan pakar mereka untuk perundingan teknikal dan sokongan produk.
