Оптические покрытия для электромагнитно-чистых солнечных батарей

о

Уменьшение собственного электромагнтного поля солнечной бата­реи, которое часто вносит искажения в результаты показаний мно­гих датчиков и приборов космических аппаратов, в частности из­меряющих распределение заряженных частиц в радиационных поя­сах Земли, представляет собой серьезную научную проблему [21] ► Если снижение магнитной составляющей поля достигается встреч­ным взаимным расположением токопроводящих соединений солнеч­ных элементов, то электрическая часть поля может быть уменьшена лишь при использовании прозрачных электропроводящих покрытий на внешней поверхности радиационно-защитных стекол, соединен­ных между собой и замкнутых на корпус аппарата [21]. Разрабо­таны разнообразные прозрачные электропроводящие покрытия, на­носимые различными методами на тонкие стеклянные пластины,, в том числе на защитные покрытия солнечных батарей, и состоящие из легированных широкозонных полупроводниковых окислов, такихг как двуокись олова, трехокись индия и их смеси [218], или выпол­ненные в виде трехслойных структур диэлектрик—полупрозрачный металл—диэлектрик [23]. На внешнюю поверхность защитных сте­кол, несомненно, целесообразнее наносить светостойкие и механиче­ски прочные покрытия из широкозонных полупроводниковых окис­лов. Наиболее сложный вопрос из возникающих при создании по­крытий для решения столь необычной научно-технической задачи — оптимизация их толщины и поверхностного слоевого сопротивления. Хорошо проводящие толстые пленки подобных окислов имеют высо­кое отражение в инфракрасной области спектра и низкий интеграль­ный коэффициент теплового излучения е, что резко увеличивает рабочую температуру солнечных батарей и приводит к падению КПД. В то же время рост поверхностного слоевого сопротивления ухудшает экранирующие свойства покрытий и затрудняет создание системы электромагнитной защиты.

Измерения интегральных оптических коэффициентов прозрачных проводящих покрытий, полученных разнообразными технологически­ми методами на внешней поверхности радиационно-защитных стеклопленок солнечных батарей, проводились при комнатной тем­пературе на фотометре ФМ-59 и термодиометре ФМ-63, а поверх­ностного слоевого сопротивления рсл — зондовым методом (табл. 3.2). При поверхностном слоевом сопротивлении электропроводящих по­крытий от 1,0 до 2,0 кОм/D коэффициент излучения е возрастает да значений, которые обеспечиваются кварцевыми защитными стек­лами [21].

Таблица 3.2

Характеристики прозрачных электропроводящих покрытий на радиационно-защитных стеклах батарей

Метод нанесения

р, kOm/d

8

ас

10%SnO2 + 90%1п2О3

Ионно-плазменное напыление в среде аргона

0,02

0,24

0,84

0,1

0,52

0,87

1,2

0,82

0,91

Электронно-лучевое испарение в вакууме с последующим термическим отжигом

0,05

0,31

0,85

Sn02

Химическая пульверизация

0,6

0,64

0,89

2,0

0,82

0,91

Ионно-плазменное напыление в среде аргона

0,7

0,78

0,9

1п203

Ионно-плазменное напыление в среде аргона

1,0

0,80

0,91

Примечание Измерения характеристик покрытий были проведены на защитных

стеклах, приклеенных к поверхности солнечных элементов прозрачным кремнийорганическим каучуком [5]

Результаты спектральных измерений коэффициента зеркального отражения (рис. 3.6) отчетливо показывают, что низкое значение коэффициента є при высокой электропроводности оксиднйх покры­тий обусловливается металлическим характером отражения. Экспе­римент показал, что при поверхностном слоевом сопротивлении по­крытий от 1,0 до 2,0 кмО/D удается создать надежную систему электростатического экранирования электрической части собствен­ного электромагнитного поля солнечных батарей [301]. При этом интегральный коэффициент теплового излучения поверхности сол­нечных элементов составляет 0,8—0,82, что позволяет поддерживать на достаточно низком уровне равновесную рабочую температуру электромагнитно-чистых батарей.