ТЕМПЕРАТУРНАЯ СТАБИЛИЗАЦИЯ И ЗАЩИТА. КРЕМНИЕВЫХ ФОТОЭЛЕМЕНТОВ ОТ РАДИАЦИИ. С ПОМОЩЬЮ ОПТИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ

Интенсивные потоки частиц, в основном свободных электронов и протонов, образующих в околоземном пространстве так назы­ваемые радиационные пояса, приводят к ухудшению электри­ческих параметров полупроводниковых приборов, установленных на космических аппаратах. Особенно сильно это отрицательное
влияние сказывается на полупроводниковых солнечных батареях, которые с целью максимального использования солнечного излу­чения приходится монтировать на внешней поверхности аппара­тов или на специальных выносных панелях.

Хотя в настоящее время предложены интересные способы по­вышения радиационной стойкости самих полупроводниковых ма­териалов. такие, как введение ионов лития или высокотемпера­турный (до 400° С) отжиг [69], создание покрытий из прозрачных и радиационно-стойких материалов по-прежнему является наибо­лее эффективным способом защиты солнечных батарей [70, 711. Эффективность прозрачной защиты основана на том, что его сильно «срезаются» или вообще не пропускаются к полупроводнику час­тицы малых энергий, которых особенно много в спектре радиацион­ных поясов Земли (энергетический спектр протонов и электронов в поясах радиации носит спадающий характер — суточные дозы частиц резко уменьшаются с увеличением их энергии). К тому же именно частицы малых энергий наиболее разрушительпо дейст­вуют на фотоэлементы, уменьшая их КПД [69].

Насколько срок службы солнечных батарей возрастает при ис­пользовании покрытий разной толщины, легко представить из расчетных данных, приведенных в работах [72, 73]. Однако основ­ная трудность практического решения этой проблемы состоит в том, что, кроме защиты от повреждающего действия радиации, оптические покрытия должны обладать высокими просветляющи­ми и теплорегулирующими свойствами, т. е. уменьшать коэффи­циент отражения в рабочей области спектра и предохранять фото­элементы от перегрева путем увеличения интегрального коэффи­циента собственного теплового излучения поверхности е до значе­ний в пределах 0,8—0,9. Необходимость просветления рабочей поверхности вызвана высоким коэффициентом отражения (35—40%) чистой полированной поверхности фотоэлементов в области спект­ральной чувствительности (0,4—1,1 мкм); это означает, что без уменьшения потерь на отражение не могут быть получены фото­элементы с высоким КПД. Увеличение собственного теплового излучения поверхности фотоэлемента особенно важно в связи с тем, что для полированной высоколегированной (концентрация примесей (1-^2) • 1020 см’3) поверхности кремниевых фотоэлемен­тов без теплорегулирующего покрытия е составляет 0,19—- 0,24.

Использование фотоэлементов в условиях радиационного теп­лообмена без селективного теплорегулирующего покрытия, как легко показать расчетом по формулам теплового баланса, приве­денным в начале данной главы, привело бы к установлению равно­весной рабочей температуры на ориентированных фотогеперато — рах на уровне 160—180° С, что означало бы практически выход их из строя. Оптические покрытия для фотоэлементов должны

обладать также высокими эксплуатационными характеристиками: не терять прозрачности под действием ультрафиолетового излуче­ния Солнца и облучения электронами и протонами, сохранять ис­ходные оптические и механические параметры и сцепление с по­верхностью фотоэлемента при многократном резком термоциклиро — вании в вакууме в интервале от +100 до —100° С.