Известно много покрытий, удовлетворяющих какому-либо одно­му из перечисленных выше требований [33, 50] или даже двум из них, например решающих одновременно задачи просветления и температурной стабилизации [55]. Однако в течение длительно­го времени были известны лишь два способа решения всех трех задач (просветления, температурной стабилизации и защиты от радиации) в комплексе [72, 74]. На поверхность фотоэлементов наносилось испарением в вакууме просветляющее покрытие из SiO. Над солнечными элементами с помощью платиновой обоймы с ке­рамическим основанием крепились пластины из прозрачного сап­фира, защищающие элементы от радиации. Был осуществлен хо­роший тепловой контакт между фотоэлементами и сапфировыми пластинами через серебряные гибкие ленты, теплопроводящее керамическое основание и платиновые стенки обойм. Однако вследствие того, что для сапфира е 0,6, избежать перегрева ба­тарей удалось только благодаря быстрому изменению условий освещенности. Применение аналогичной системы покрытий на панелях солнечных батарей, ориентированных перпендикулярно к Солнцу, привело бы к падению КПД более чем на 50% за счет перегрева.

Недостатками указанного решения являются также чрезвычай­но высокая стоимость и уменьшение коэффициента заполнения поверхности фотоэлементами из-за необходимости отводить место для специальной системы крепления защитных покрытий над элементами. В работе [74] описана другая система нанесения за­щитных покрытий, заключающаяся в приклейке пластин из плав­леного кварца к чистой поверхности каждого фотоэлемента. Чтобы оптический клеевой контакт не нарушался в результате резкою термоциклнровапия (например, с + 70 до —70° С или до —100° С), в качестве клея была выбрана эпоксидная смола, обладающая вы­сокой эластичностью при низких температурах. Однако прозрач­ные эпоксидные смолы сильно темнеют под воздействием ультра­фиолетового излучения Солнца [75] и облучения электронами и протонами [73]. Для того чтобы защитить эпоксидный клей хо­тя бы от воздействия ультрафиолетового излучения Солнца (а также для уменьшения интегрального коэффициента поглощения ас солнечного излучения поверхностью фотоэлементов без умень­шения пропускания в области их спектральной чувствительности), перед приклейкой на внутреннюю поверхность каждой из защит­ных пластин наносились полностью отражающие ультрафиоле­товую часть излучения солнечного спектра (и часть излучения от 1 до 2 мкм) интерференционные фильтры, состоящие из 1G, 41 и 58 слоев тонких оптических покрытий [74]. Однако и под та­кими фильтрами некоторое световое старение клеев все же проис­ходит [73], а под влиянием радиации темнеет клей и сам интерфе­ренционный фильтр [56], причем потеря прозрачности эпоксид­ного клея при облучении электронами с энергией 1 МэВ об­щей дозой 1 • 101в электронов на 1 см2 достигает 70% при X = 0,6 мкм [73].

Таким образом, эта система покрытий обладает невысоким сроком службы в поясах радиации при большей трудоемкости из­готовления.

Для создания универсального покрытия был использован принцип, положенный в основу разработки двухслойного, облада­ющего высокими просветляющими и теплорегулирующими свой­ствами [55]. Увеличение коэффициента излучения поверхности кремниевых фотоэлементов с 0,19—0,24 до 0,9 происходит в слу­чае двухслойного покрытия благодаря верхнему теплорегулирую­щему кремнийорганическому слою толщиной 40 —80 мкм (птп = = 1,51), обладающему селективными оптическими характеристи­ками: прозрачному в области 0,4—1,1 мкм и поглощающему в области теплового излучения поверхности при 30—60° С, т. е. в интервале спектра 3—30 мкм.

Высокая эффективность просветления при применении двух­слойного покрытия достигается благодаря правильному выбору пленки из ZnS(raZnS = 2,3, d = 0,15 мкм) в качестве оптималь­ного просветляющего слоя между теплорегулирующим покры­тием и кремнием, так как расчет показывает, что для оптималь­ного просветляющего подслоя

п = (птпи8|),/2 = (1,5-3,7)’/« = 2,3.

Чтобы такое двухслойное покрытие могло выполнять еще роль защиты от воздействия радиации, верхний теплорегулирую­щий слой при сохранении своих оптических свойств, высокого коэффициента излучения и стойкости к условиям эксплуатации в вакууме должен иметь толщину, достаточную для защиты фото­элементов. Несомненно, что наиболее простым решением явля­лось бы увеличение толщины кремнийорганического покрытия. Эксперимент показывает [71—73, 76], что значительное увеличе­ние стойкости фотоэлементов к воздействию радиации при относи­тельно небольшом увеличении общей массы батареи происходит при возрастании плотности защиты с 0,01 до 0,2—0,3 г/см2. Учи­тывая, что плотность большинства прозрачных кремнийорганичес­ких материалов составляет 1—1,2 г/см3, для получения эффектив­ной радиационной защиты толщину покрытий необходимо увели­чить с 40—80 мкм до 2—3 мм. Однако при этом механическая проч­ность и стабильность оптических характеристик покрытий, как это подтвердили испытания, резко ухудшились. Необходимую толщину покрытия можно уменьшить более чем в два раза при за­мене кремнийорганического покрытия пластинами из прозрачных неорганических материалов, так как плотность, например, стекла равна 2,4 г/см3. Однако, кроме высокой стойкости к радиации и ультрафиолетовому излучению Солнца, нужно, чтобы пластины и составы, используемые для приклейки пластин к поверхности кремниевых фотоэлементов, просветленных пленкой ZnS, имели показатели преломления в пределах 1,45—1,55, как следует из формулы (2.4). В этом случае эффективное просветление по­верхности будет сохраняться и при нанесении трехслойного пок­рытия. Аналогичная разработка была проведена и для фотоэле­ментов с р—n-переходом в GaAs. Этому предшествовало деталь­ное исследование отражения от сильнолегированного GaAs в ши­роком интервале спектра.