为您的卫星选择合适的太空太阳能电池非常重要。您需要考虑效率、耐用性、重量和尺寸。每种细胞类型在恶劣的空间条件下的工作方式都不同。多结电池现在可以达到 32% 的效率。柔性太阳能电池的效率可达 22.7%。太阳能电池的新设计使用寿命更长，并且能更好地处理辐射。您的任务和您在太空中的目的地将帮助您做出决定。
| 制造商/开发商 | 太阳能电池类型 | BOL 效率 (%) | 耐用性和使用说明 |
|---|---|---|---|
| 美国光谱实验室 | XTJ系列 | 29.5 - 32.2 | 效率高，用于小型航天器 |
| Immα（AFRL 和 SolAero） | 变质多结 | 32.0 | 重量轻、灵活，自 2018 年起在低地轨道飞行 |
| 俄克拉荷马大学 | 柔性CIGS薄膜 | 高达22.7 | 深空潜力，轻量化 |
首先，计算出您的卫星需要多少功率。将所有系统的功率相加。这可以帮助您为太阳能电池板选择合适的尺寸。
挑选 太阳能电池的任务时间有多长。 通过观察想想卫星将去往何处以及需要多少电力。尝试平衡细胞的工作效果、重量以及持续时间。
请记住，功率会随着时间的推移而下降。这是由于辐射和温度变化而发生的。为此做好计划，以便您的卫星始终有足够的电力。
使用 太阳能电池重量轻 且工作良好。多结或薄膜类型是不错的选择。这些可以节省空间并有助于降低发射成本。
力保您的太阳能电池板安装在卫星内。检查它们的连接方式是否正确。这有助于解决发射期间和卫星工作期间出现的问题。
首先，您需要知道卫星使用了多少功率。每个部件，如计算机和传感器，都会增加所需的总功率。卫星可能需要一个 几百瓦甚优几千瓦。下表显示了不同任务使用的功率：
| 航天器/任务类型 | 典型功率要求 (W) | 注释 |
|---|---|---|
| 通用星际飞船 | 300 - 2500 | 为计算机、发射机、仪器、传感器等供电。 |
| 卡西尼号 | 〜1000 | 使用放射性同位素功率，但功率数据仅供参考 |
| 地球轨道飞行器（例如哈勃） | 数百优数千 | 广泛利用太阳能 |
| 火星轨道器（例如，火星全球勘测者、火星探路者） | 数百优数千 | 专为使用太阳能而设计 |
将所有系统的功率相加。这对你有帮助 为您的太阳能电池阵列选择合适的尺寸 。
您的卫星工作时间会改变您的电源计划。有些卫星持续了几个月，有些则持续了几年。您需要观察电力系统随着时间的推移如何工作。例如， BIRDS 小组的 CubeSats 检查其太阳能电池板和电池已有两年多的时间。他们测量了电压、电流和温度。这些数字显示了随着卫星老化，功率如何变化。您可以使用它来计划电池充电，并力保您的卫星有足够的电力来完成整个旅行。
提示：请务必检查卫星的电力需求是否会发生变化。随着某些部件老化或任务发生变化，它们可能会使用更多的电量。
太空可以使太阳能电池以不同的方式工作。您必须考虑温度、辐射和灰尘等因素。这些会使你的太阳能电池提供更少的电力。这是一个表格，显示了如何 太空中的不同事物可以改变太阳能电池的性能：
| 环境因素 | 对太阳能电池性能的量化影响 |
|---|---|
| 风速（2.8-10 m/s） | 将模块温度降低 3.5-10 °C，有助于冷却 |
| 降雪 | 可减少高达 90% 的能量输出 |
| 冰雹 | 导致效率损失 10% 优 30% |
| 沙尘暴 | 几分钟内光伏效率降低 20% |
| 太阳辐照度偏差 | 每偏差一度，产量减少0.08% |
| 综合环境因素 | 性能损失高达 60%-70% |
| 风致冷却 | 可提高功率输出14.25% |
| 积雪 | 导致每年高达 12% 的能源损失 |
您需要为这些变化做好计划。如果您这样做，即使太空条件恶劣，您的卫星也将继续工作。
您必须将所有部件安装到卫星内部。卫星的空间非常有限。 太阳能电池板、电池和电子设备必须连接良好。在建造之前计划好每个部分的去向。当您添加或移动东西时，这可以解决问题。许多立方体卫星太阳能电池板可以折叠或滑动以节省空间。您的电源系统必须与卫星的其他部分连接。良好的规划可以力保发射期间和太空中的一切安心。
提示：画一张卫星的简单图片。显示每个部分的位置。这可以帮助您查看所有零件是否合适。
重量对于卫星来说是一个大问题。发射成本取决于它的重量。大多数卫星使用铝合金等轻质材料。这些重量大约是卫星重量的 40%。选择保持卫星光线的零件和材料。有些 太阳能电池板s 使用稀有材料，如碲化锂或碲化镉。这些很难找到，并且可能会损害环境。当您设计立方体卫星太阳能电池板时，请记住这些限制。尽早计划以平衡功率、尺寸和重量。对于纳米卫星来说， 从一开始就规划电源并检查热量和电磁安心。仔细规划可帮助您的卫星在狭小的空间内良好工作。
卫星在太空中移动并改变形状。这改变了电力系统的工作方式。工程师研究车身和太阳能电池板如何一起移动。他们使用数学模型来猜测这些动作。以下是专家测试和改进动态行为的方法：
他们使用 时间积分器保持数学稳定.
他们检查卫星和太阳翼如何移动。
他们 将真实空间数据与其模型进行比较.
他们测试电力系统对问题和轨道变化的反应。
这些步骤有助于保持卫星的稳定和安心。良好的动态研究意味着您的电力系统即使在太空中发生新情况时也能正常运行。
多结电池 具有吸收更多阳光的层。这些电池被用于许多新卫星。它们提供很大的力量，但重量却不重。工程师用 AM0 光谱测试它们，就像太空中的阳光一样。在实验室中，这些电池在强光下的效率可以超过 46%。在实际任务中，它们的效率约为 30%。它们在辐射和极热或极冷的温度下也能很好地工作。下表包含一些重要事实：
| 指标/参数 | 值/描述 |
|---|---|
| 实验室效率（浓缩） | 超过46% |
| 空间效率（一个太阳） | 约30% |
| 耐辐射 | 高的 |
| 功率重量比 | 非常适合卫星 |
注：多结点 太空太阳能电池 在很小的面积内提供更大的电力。
砷化镓电池在太空中表现良好，因为它们具有抗辐射能力。非常薄的砷化镓电池可以发电 20 多年。即使在恶劣的轨道上它们也能工作。这些电池需要的保护较少，因此您的卫星更轻。一些特殊的砷化镓电池可以达到 效率 34.2% 。 空间您可以将它们用于需要大量功率和长寿命的任务。
硅电池被广泛使用并且非常可靠。您可以选择单晶或多晶类型。单晶硅电池的效率高达 26.8%，使用寿命长达 40 年。多晶电池成本较低，但性能较差。大多数任务不再使用它们。研究表明，硅电池每年仅损失少量电力。例如，有些人仅仅失去了 每年0.18%优0.29% 。如果您想要经过测试且值得信赖的产品，这种缓慢的损耗使硅成为长期任务的明智选择。
| 太阳能电池类型 | 效率 (%) | 寿命（年） | 主要优点 | 主要缺点 |
|---|---|---|---|---|
| 单晶硅 | 18 - 26.8 | 30 - 40 | 高效率 | 成本较高 |
| 多晶硅 | 15 - 21 日 | 25 - 30 | 成本更低 | 效率较低，已停产 |
薄膜太阳能电池重量轻且可以弯曲。您可以将它们放在弯曲或折叠的表面上。 CIGS薄膜电池可达 效率24.6% 。这些电池比其他类型的电池成本更低、重量更轻。测试表明，薄膜电池在多次冷热循环后效率损失不到 5%。工程师使用特殊测试来观察这些细胞在太空中如何工作。薄膜电池有助于减轻重量并适合小型卫星。
| 太阳能电池类型 | 效率 (%) | 主要特性 | 成本和用例 |
|---|---|---|---|
| CIGS 与 CuAlO2 BSF 层 | 24.61 | 轻量化、灵活、高QE | 成本低，用途灵活 |
| 薄膜（一般） | 10 - 23.6 | 灵活，效率较低 | 较便宜 |
提示：当您需要低重量和灵活性时，薄膜太空太阳能电池是较好的选择。
当你开始时 为卫星选择太阳能电池时 ，您需要关注效率和功率输出。效率告诉您电池可以将多少阳光转化为电能。高效电池可在相同面积内产生更多电力。这意味着您可以使用更小的面板并减轻重量。您应该始终在任务开始和结束时检查效率，因为随着时间的推移，电池会失去一些功率。
要确定太阳能电池阵列的尺寸，请按照以下步骤操作：
了解您的卫星在任务结束时需要多少电力。
选择您想要使用的太空太阳能电池类型并记下其效率。
计算您的卫星在其轨道上将获得多少阳光。
使用工具或公式计算出您需要的太阳能电池板的面积。例如，如果您的卫星在任务结束时需要 50 W，而您的电池效率为 30%，则可以使用以下公式：
所需面积 = 任务结束功率 /（太阳辐照度 × 效率 × 退化因子）
如果可能的话，用真实的任务数据检查你的计算。许多工程师使用模拟来比较不同的细胞类型并找到很合适的。
提示：多结砷化镓太阳能电池通常可为您提供太空中效率和可靠性的优选结果。
太空对于太阳能电池来说是很困难的。辐射、温度波动和长时间任务都会导致电池失去动力。当您选择太阳能电池时，您必须考虑它们的降解速度。有些细胞缓慢失去能量，而另一些细胞则缓慢失去能量 降解速度更快。您可以使用模型来跟踪面板随时间变化的电流量。这些模型可以帮助您了解在轨道上运行数月或数年后还剩下多少电量。
科学家使用真实数据和数学模型来预测细胞的寿命。例如，您可以使用如下公式：
Pm/Pm0 = 1 - C * ln(1 + φ/φ0)
这里，Pm 是某一时刻的功率，Pm0 是起始功率，C 和 φ0 是根据您的细胞类型和空间环境而定的常数。这有助于您为任务结束做好计划，并力保您的卫星始终有足够的电力。
注意：您可以通过以下方式监控轨道退化 检查面板上的电流。这为您提供有关细胞健康状况的实时反馈。
比功率是指每公斤太阳能电池板获得多少电力。当您有严格的质量限制时，这一点非常重要。一些新型太阳能电池（例如 2D MoS2 阵列）每公斤可提供超过 6,000 瓦的功率。标准硅面板的功率要低得多，约为每公斤 26 瓦。在做出选择之前，您应该始终比较不同选项的具体能力。
| 性能指标 | 2D MoS2 光伏阵列 | Si PERC 面板 |
|---|---|---|
| 比功率（瓦/千克） | 6697.74 | 26.02 |
| 每瓦成本（美元/瓦） | 12.64 | 104.83 |
| 每面积成本（$/m⊃2；） | 863.14 | 21,238.94 |
| 每面积重量 (kg/m⊃2;) | 0.0105 | 10.64 |
高功率重量比可让您节省发射成本，并将更多的质量预算用于其他系统。
在发射之前，您还需要考虑太阳能电池板在卫星内部的安装情况。收起包装效率告诉您，与折叠或存放时占用的空间相比，电池板展开后可以产生多少电力。为了获得优选结果，您应该：
检查每个装载体积的部署瓦数。
选择可紧紧折叠或卷起的面板。
力保您的部署系统在太空中顺利运行。
当您确定太阳能电池阵列的尺寸时，请记住考虑电池效率、阳光角度和随时间退化的影响。例如，如果您的卫星需要 2.5 W，而您的电池效率为 25%，则您可以利用地球距离处的阳光来调整面板尺寸。始终计划一些额外的区域来弥补辐射和温度变化造成的损失。
提示：优选的收纳包装效率来自于薄而灵活的面板，这些面板可以放入小空间，然后展开到大面积。
选择太阳能电池总是需要权衡。您必须平衡效率、耐用性、成本和质量。高效电池成本更高，但节省空间和重量。有些电池的使用寿命更长，但可能更重或更昂贵。您需要将您的选择与您的任务持续时间和太空环境相匹配。对于短期任务，您可能会选择寿命较短的更便宜的电池。对于长期任务，您需要能够承受辐射并持续工作多年的太空级太阳能电池。
请记住：始终将太阳能电池类型与您的任务需求和卫星将面临的环境相匹配。这力保了从发射到任务结束期间可靠的电力输出。
您需要力保您的太阳能电池板适合卫星的电力系统。检查各部分的电压和电流。使用符合您的系统需求的连接器。如果连接不匹配，您可能会断电或损坏东西。这是一个大问题 航天卫星应用。在启动之前务必测试您的系统。这可以帮助您在卫星进入太空之前解决问题。
安装面板在航空航天卫星应用中非常重要。您希望面板在发射期间和在太空中保持在原位。工程师使用7075铝合金和TC4钛合金等坚固金属。他们使用螺栓或 TIE 约束将零件固定在一起。他们使用计算机模型来观察面板如何应对压力。 下表显示了一些常见的面板安装方法：
| 机械安装策略 方面 | 说明 |
|---|---|
| 应用上下文 | 在轨撞击条件下太空中大型负载的对接机制 |
| 数值方法 | 使用梁、壳和实体单元进行有限元建模 |
| 连接类型 | 螺栓连接或 TIE 约束 |
| 机械校准 | 轴向和径向组合冲击载荷下的校准 |
| 负载条件 | 通过力和力矩分析进行轴向和径向对接 |
| 使用材料 | 7075铝合金、TC4钛合金 |
| 主要发现 | 径向对接产生较大的平均力和扭矩；轴向对接导致某些部件的平均扭矩更大 |
这些方法有助于力保您的面板在航空航天卫星应用中安心并排列整齐。
太空可能非常热，也可能非常冷。您需要控制卫星太阳能电池板的热量。使用导热涂层或热管将热量从重要部件上带走。如果不控制热量，您的面板可能会断电或损坏。这是航天卫星应用中的一个问题。始终通过热测试来测试您的设计。这有助于您的面板在太空中正常工作。
您可以使用可折叠的太阳能电池板以节省发射时的空间。这些面板在轨道上时打开或滑出。在航空航天卫星应用中，面板正确打开非常重要。工程师使用计算机视觉和机器学习来观察和预测面板是否打开良好。以下是一些结果：
计算机视觉模型发现太阳能电池板 超过65万张高精度卫星图片.
机器学习模型解释了面板打开正确或错误的大约 70% 的原因。
公共数据集和代码可帮助工程师测试并使这些系统变得更好。
问题包括图像质量和阴影，但查找面板仍然有效。
可展开的太阳能电池板 和立方体卫星太阳能电池板都使用这些新工具。您可以相信这些系统能够在航空航天卫星应用中良好运行。
在挑选太空级太阳能电池时，您必须检查很多事情。并非每个供应商都能提供相同的质量。您希望您的卫星运行良好，因此请仔细选择供应商。以下是一些需要注意的事项：
太空级太阳能电池提供多少功率和效率
细胞有多少个连接点，例如三连接点或多连接点
电池的尺寸和重量，这会改变卫星的设计
有助于提高强度和重量的基材类型
太阳能防护玻璃要多厚才能防辐射
遗产，或者太空级太阳能电池在其他任务中的工作情况
如果这些电池适合您的卫星系统
如果您可以获得样品或模型进行测试
获得细胞需要多长时间以及是否有库存
如果供应商在您购买电池后帮助您
厄瓜多尔航天局等一些供应商生产的太空级太阳能电池非常高效且轻便。他们的电池可以承受严酷的温度，并具有旁路二极管之类的东西，以便更好地使用系统。始终要求提供显示太空级太阳能电池随时间变化情况的数据。
您需要知道获得太空级太阳能电池需要多长时间。一些供应商需要很长时间，因为他们为特殊任务制造每个电池。如果您等待太久，您的项目可能会延迟。一定要询问供应商他们发送细胞的速度有多快。尝试在项目早期订购太空级太阳能电池。这让您有时间测试它们并解决任何问题。
提示：在购买大订单之前，请询问供应商是否可以为您提供太空级太阳能电池的工程样品。这可以帮助您避免出现问题。
您需要力保您的太空级太阳能电池符合太空规则。认证意味着电池通过了太空使用测试。查找来自受信任组的证书。这些测试检查诸如抗辐射性、功率输出以及电池的使用寿命等内容。如果您的太空级太阳能电池拥有正确的证书，您就可以在太空中信任它们。始终保留您的任务文件的证书。
首先设置任务的电源要求。想象一下，您有一颗立方体卫星，在其任务结束时需要 2.5 瓦的功率。您计划在近地轨道执行为期两年的任务。卫星将面临辐射和温度波动。您希望卫星保持轻且小。您还需要针对一段时间内的断电做好计划。由于辐射，大多数卫星每年都会损失 1% 到 10% 的效率。您应该调整太阳能电池阵列的大小，以提供优少 1.5 倍所需的连续功率。这有助于您的卫星在日食期间保持供电。
现在，看看适合您的任务的主要太阳能电池选择：
多结太阳能电池可为您提供超过 30% 的效率和高比功率。这些在恶劣的太空环境中运行良好。
薄膜太阳能电池轻便且灵活。它们的效率较低，但可以减轻重量和成本。
硅电池可靠且成本较低，但效率通常低于 20%。
使用效率、比功率（瓦特/千克）和降解率等关键指标来比较每个选项。例如，多结电池可为相同面积和质量提供更多功率。随着技术的进步，薄膜电池可能会变得更具竞争力。使用电子表格或计算器检查每种类型所需的面积和质量。
通过将您的任务需求与电池特性相匹配来选择较好的太阳能电池。对于这个立方体卫星， 多结太阳能电池脱颖而出。它们具有高效率、低质量和更好的抗辐射性。如果您需要节省金钱或减轻重量，薄膜电池可以使用，但您可能需要更大的面积。发射前务必检查寿命终止的功率输出，并力保您的面板适合卫星内部。通过将您的任务需求与每种电池类型的特性进行比较，您可以为您的卫星选择优选的太阳能电池。
您可以通过简单的步骤为您的卫星选择较好的太阳能电池。首先，弄清楚您的任务需要多少电力。接下来，选择正确的细胞类型、大小及其持续时间。这 谨慎的方式 可以帮助您使用新技术来获得强大的动力和更长的任务。如果您研究您的需求，您将使用更少的材料并获得更多的功能，如下表所示：
| 结果 | 描述 | 为什么它很重要 |
|---|---|---|
| 节省 219 g/kW 多晶硅 | 定制硅电池设计 | 使用更少的资源 |
| 效率可达 42.8% | 串联电池设计 | 提升功率输出 |
| 澳大利亚晶圆减薄 50% | 区域设计差异 | 符合当地需求 |
请供应商和专家检查您的选择是否适合您的使命。
你应该首先关注效率。高效电池可以在更小的面积内提供更多的电力。这有助于您节省卫星的重量和空间。
您可以使用以下公式：所需面积 = 任务结束功率 /（太阳辐照度 × 效率 × 退化系数）
代入您的数字即可找到您的电池板所需的面积。
辐射、温度变化和灰尘都会损坏太阳能电池。随着时间的推移，这些因素会使细胞的效率降低。在设计电源系统时，您需要针对这种损耗做好计划。
不。每个任务都有不同的需求。您必须将太阳能电池类型与任务的功率、重量和环境要求相匹配。始终检查什么很适合您的任务。
您可以使用导热涂层或热管。这些工具有助于将热量从面板上带走。这使您的太阳能电池在炎热和寒冷的空间条件下都能正常工作。
