MEO卫星太阳电池在轨衰降特性分析

《MEO卫星太阳电池在轨衰降特性分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第23卷第1期航天器工程V01．23No．12014年2月SPACECRAFTENGINEERING75MEO卫星太阳电池在轨衰降特性分析张晓峰左子瑾(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要通过MEO卫星在轨遥测数据的统计，从太阳电池阵输出总功率、输出总电流，太阳电池的短路电流、开路电压等方面，对我国发射入轨的第一颗MEO卫星的硅太阳电池阵在轨衰降特性进行了分析，结果表明：输出总功率、总电流与短路电流在第一个周期衰降率较大，开路电压衰降呈线性趋势。文章的分析结果可为后续MEO卫星太阳电池阵设计提供参考。关键词MEO卫星；太阳电池；衰降特性中图分类号：V422

2、文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673-8748．2014．01．013AnalysisonSolarCellDegradationCharacteristicofMEOSatelliteZHANGXiaofengZUOZijin(BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)Abstract：TheinterrelatedtelemetryparametersOffirstlunchedME0satelliteinChinaareob—tained，thede

3、gradecharacteristicofsolarcellsisanalyzedintermsoftotaloutputpower，totaloutputcurrent，shortcircuitcurrentandopencircuitvoltage；theresultssummarizedshowthatthetotaloutputpower，totaloutputcurrentandshortcircuitcurrenthaslargerdegradationrateinthefirstperiodofflight，whiletheopencircuitvolt

4、agehaslineardegradationrate．Theconclu—sioncouldbeareferenceforotherMEOsatellitesolararraydesign．Keywords：MEOsatellite；solarcells；degradationcharacteristic1引言太阳电池也称光伏电池，是利用光伏效应将太阳能直接转化成电能的半导体器件，而半导体材料特有的原子结构会因空间辐射效应的积累而发生变化，太阳电池阵由于工作在卫星外部，直接暴露在空间环境中，空间辐射会使太阳电池阵的功率输出能力随着卫星在轨时间的推移而逐渐降低‘1一“

5、。中地球轨道(MEO)介于低地球轨道和地球同步轨道之间，目前世界上已发射的MEO卫星主要运行于20000km左右的高度，这个高度正处于对卫星辐射损害最严重的范·艾伦辐射带周围，空间辐照影响比其它轨道大。MEO卫星相比于其它轨道卫星更须关注辐射效应对太阳电池阵输出功率的影响‘5—6

6、。我国已发射的MEO卫星很少，其中发射的第一颗MEO卫星在轨运行时间已超过6年，因此对其太阳电池阵功率输出数据进行分析是非常有意义的。本文首先介绍了太阳电池衰降机理，然后用遥测数据统计与数学分析的方法，对我国第一颗MEO卫星在轨工作过程中太阳电池阵的输出功率进行统计，总结出太阳电池阵的输出功

7、率随季节及在轨工作时间的变化规律，此分析结果可为后续MEO卫星太阳电池阵的设计提供参考。收稿日期：2013—10—08；修回日期：2013—11—18基金项目：国家重大科技专项工程作者简介：张晓峰，男，工程师，从事航天器电源总体设计工作。Email：zhangxiaofengcast@163．COITI。航天器工程23卷2衰降机理太阳电池的衰降机理是其在空间带电粒子的撞击下，晶格结构产生缺陷，降低了光伏电池电压和电流输出，各种粒子在穿透光伏电池表面时的速度不同，引起损伤的程度也不同。低能粒子造成的损伤接近表面，会降低光伏电池开路电压；高能粒子深入基区，减少了电子空穴对

8、的寿命，会降低光伏电池短路电流。在辐射剂量逐年递增的过程中最终导致太阳电池阵输出功率的能力持续下降，当其输出能力低于指标要求时，其寿命便宣告终结[5’7]。由于MEO卫星处于范·艾伦辐射带周围，高能粒子总剂量和紫外辐射是对太阳电池阵性能影响的主要因素。造成太阳电池阵衰减的各种因素按照其重要性排列顺序见表1。表1空间环境对太阳电池的影响Table1Effectsofspaceenvironmentonsolarcells环境影响电离粒子损害P—N结[3]紫外辐射降低玻璃盖片的光学性能损害晶格活性区域、功率连接通微流星体和碎片路增加晶格分流阻力泄气和推进