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第一部分 太阳电池阵1

第一章 太阳阵系统1

太阳阵的概念1

1-1.太阳阵和蓄电池1

1-2.太阳阵、太阳板和元器件1

1.3.太阳阵的类型2

1-4.作为能源系统一部分的太阳阵3

1-5.作为一个系统的太阳阵4

1-6.混合系统4

太阳阵的发展历史5

1-7.地面太阳阵的历史5

1-8.空间太阳阵发展史6

1-9.太阳电池阵的前景11

太阳阵的应用12

1-10.地面应用12

1-11.空间应用13

1-12.来自空间的能源13

太阳阵系统的性能13

1-13.太阳阵的几个额定值13

1-14.地面平板式太阳阵14

1-15.地面聚光式太阳阵16

1-16.空间平板式太阳阵16

1-17.自旋式空间太阳阵17

1-19.空间太阳阵的轨道性能18

1-18.空间聚光式太阳阵18

第二章 太阳电池阵分析22

电路分析22

2-1.电路模型22

2-2.电路简化22

2-3.电路响应24

2-4.电路方程25

2-5.工作点27

半导体和太阳电池模型28

2-6.量子力学28

2-8.半导体结30

2-7.半导体材料30

2-9.太阳电池的工作过程31

2-10.太阳电池方程31

2-11.太阳电池的直流模型34

2-12.太阳电池的分布参数模型35

2-13.用于计算机的解析模型36

2-14.计算机的非解析模型39

2-15.适当模型的选择39

2-16.太阳电池的交流模型40

太阳电池阵模型42

2-17.太阳电池的并联与串联42

2-18.受光照的太阳电池阵43

2-19.部分遮挡的并联电池45

2-20.部分遮挡的串联电池46

2-21.带有分路二极管的太阳电池串48

2-22.遮挡系数48

2-23.无光照的太阳电池阵模型50

2-24.阻塞二极管模型50

2-25.受反向偏压的太阳电池51

2-26.反向偏压太阳电池的功率耗散51

太阳电池阵性能预计53

2-27.太阳阵输出分析53

2-29.入射角的计算55

2-28.移动I-V曲线的顺序55

2-30.有效太阳光强的计算57

2-31.太阳电池和太阳阵I-V曲线的计算58

阴影分析60

2-32.阴影60

热分析63

2-33.热流与温度63

2-34.传导传热66

2-35.对流传热67

2-36.辐射传热68

2-37.传热的电学模拟71

2-38.地面太阳阵的工作温度72

2-39.可靠性与失效率73

可靠性分析73

2-40.失效模式与失效效应74

2-41.可靠性模型76

轨道分析77

2-42.航天器的轨道运行77

2-43.简化的轨道理论78

2-44.椭圆轨道的高度80

2-45.航天器在空间的位置81

2-46.轨道面的照度82

2-47.太阳角84

2-48.日食阴影区86

3-1.设计过程87

3-2.设计阶段87

设计概念87

第三章 太阳电池阵设计87

3-3.设计人员88

3-4.不定因素与风险性88

3-5.优化设计88

3-6.设计要求、设计准则和设计接口89

3-7.政策限制91

3-8.设计鉴定92

3-9.生产力与成本93

3-10.人事管理94

光电系统设计94

3-11.负载分布图的制定94

3-12.照度分布图的制定95

3-13.太阳阵尺寸初步估算——面积法96

3-14.太阳阵尺寸初步估算——电池效率法97

3-15.太阳阵尺寸初步估算——电池功率法97

太阳阵的详细设计97

3-16.太阳阵尺寸的详细估算97

3-17.空间太阳阵的外形选择100

3-18.太阳电池片的需要量100

3-19.太阳电池阵的布局102

3-20.太阳电池阵的布线102

3-21.热点设计考虑104

热设计105

3-24.在空间的温度控制105

3-22.可靠性设计105

3-23.高压设计105

3-25.地面太阳阵的温度控制107

3-26.降低吸收比107

3-27.增大辐射比108

3-28.增大对流109

3-29.改善几何形状109

3-30.尽量降低日食阴影区出口温度110

辐射屏蔽设计110

3-31.太阳电池的辐射屏蔽110

3-32.轨道上损害当量的通量值111

3-33.屏蔽厚度的确定114

3-34.1兆电子伏通量值分析的程序116

3-35.抗低能质子的屏蔽措施117

3-36.盖片和盖片胶粘剂的吸收剂量119

电磁设计119

3-37.静电屏蔽119

3-38.磁净度120

3-39.最大限度地减小磁矩122

3-40.静电充电控制123

4-2.直接能量转换125

4-1.太阳电池器件125

光电原理125

第四章 太阳电池125

第二部分 太阳电池阵构件125

4-3.光电效应的发现126

4.4.现代硅电池的发展史126

4-5.非硅电池的发展历史129

太阳电池类型131

4-6.太阳电池的分类131

4-7.按应用分类131

4-8.按材料和工艺分类132

4-9.按构造分类134

4-10.按光学特性分类135

4-12.现代地面硅太阳电池137

4-11.现代空间硅太阳电池137

电特性138

4-13.太阳电池的极性138

4-14.电流—电压特性138

4-15.串联电阻140

4-16.并联电阻140

4-17.能量转换效率141

4-18.曲线系数和占满系数141

4-19.太阳强度效应142

4-20.温度的可逆效应143

4*21.温度系数144

4-22.温度的不可逆效应146

4-23.高光强和高温工作条件147

4-24.低光强和低温工作条件148

4-25.反向特性148

光学特性150

4-26.光学特性对电池效率的影响150

4-27.光谱响应的定义151

4-28.太阳电池的光谱响应151

机械特性153

4-29.太阳电池的尺寸和外形153

4-30.电池厚度153

太阳电池的接触154

4-32.太阳电池接触的类型154

4-31.活性区面积154

4-33.接触的构造型式156

4-34.接触强度157

辐射效应158

4-35.太阳电池的辐射损害158

4-36.1兆电子伏通量密度的损害当量159

4-37.基阻效应160

4-38.低能质子损害160

4-39.辐射损害的退火和输出不稳定性161

4-41.参数分布162

4-42.操作规则162

4-40.装玻璃电池的输出162

实际的考虑162

4-43.贮存163

太阳电池的性能数据163

4-44.太阳电池的空间飞行数据163

4-45.空间电池的实验室试验数据176

第五章 光学元件178

光学元件的功能178

5-1.平板光学178

5-2.聚光光学178

5-3.发展历史179

光能转换182

5-4.光学系统182

5-5.空气(或真空空间)与盖片的界面184

5-6.盖片与电池的界面185

5-7.装玻璃系数186

5-8.入射角效应187

5-9.温控187

空间应用的盖片189

5-10.盖片和涂层的分类189

5-11.盖片材料190

5-12.涂层和滤光层191

5-13.机械特性192

5-14.导电涂层193

5-15.盖片胶粘剂194

5-17.窗口结构195

5-18.窗口的要求195

地面应用的窗口195

5-16.有机整体盖片195

5-19.窗口材料196

日光聚光器197

5-20.日光聚光原理197

5-21.聚光器类型197

第六章 电气元件200

太阳电池互连元件200

6-1.互连元件的术语200

6-2.互连元件的类型201

6-3.太阳电池互连元件的设计要求202

6-5.太阳电池互连元件的发展史203

6-4.太阳电池和互连元件的失效模式203

6-6.采用钎焊连接还是熔焊连接?206

互连元件的设计问题206

6-7.互连元件材料的选择206

6-8.互连元件的电设计207

6-9.尽量减小热机械应力209

6-10.刚性接点的热机械应力209

6-11.在接点中由于外力引起的应力214

6-12.电池间间隙宽度的变化216

6-13.伸缩环的变形217

6-14.互连条伸缩环的应力218

6-15.无应力的互连条伸缩环219

6-16.在预埋的互连元件和导线中的应力220

6-17.实用互连条的设计考虑220

6-18.柔性接合层中的应力223

互连元件的疲劳226

6-19.静态和动态的材料应力226

6-20.应力加载和应变加载227

6-21.材料的疲劳228

6-22.互连条的疲劳寿命230

二极管231

6-23.二极管的应用231

6-25.故障隔离用的阻塞二极管232

6-24.保存能量用的阻塞二极管232

6-26.阻塞二极管的特性234

6-27.分路二极管的应用235

6-28.分路二极管的特性235

6-29.齐纳二极管236

电线和电缆的布设237

6-30.导线和电缆237

6-31.布线方法237

6-32.地面太阳电池阵的布线方法239

6-33.空间太阳电池阵的布线方法239

6-34.导线绝缘特性239

6-35.载流能力240

接线头和接插件241

6-36.导线的接线241

6-37.空间太阳电池阵的接插件和接线头241

6-38.地面用的接插件和接线头242

6-39.接线设计原则242

第七章 机械元件244

太阻阵的机械特性244

7-1.太阳阵的设计方案244

7-2.太阳阵的机械元件245

7-3.平板组件247

7-4.敞开式框架支撑结构247

地面平板式太阳阵247

7-5.房顶支撑结构248

7-6.平板定向机构249

地面聚光器太阳阵250

7-7.线性聚光器太阳电池组件250

7-8.轴向聚光器的太阳电池组件251

7-9.镜场系统253

空间太阳阵254

7-10.空间太阳阵概述254

7-11.刚性蜂窝板256

7-12.加筋蜂窝板258

7-13.具有刚性框架的柔性基板261

7-14.柔性折迭式敷层263

7-15.柔性卷式敷层266

7-16.混合式太阳阵268

7-17.其它类型的太阳阵271

展开机构274

7-18.可展开支杆274

7-19.弹簧作动器展开方案275

定向驱动294

7-20.定向机构294

7-21.步进驱动示例295

7-22.连续驱动示例296

组装工艺299

8-1.钎焊299

第三部分 辅助资料299

第八章 制造和试验299

8-2.熔焊301

8-3.热压连接302

8-4.超声连接303

8-5.因连接而造成的电衰减303

8-6.胶接304

组装工艺控制304

8-7.金属连接控制304

8-8.无损检验305

8-11.工作质量标准307

8-9.胶接控制307

8-10.目测检查307

光电试验308

8-12.太阳电池试验的历史308

8-13.标准太阳电池311

8-14.太阳电池试验的光源312

8-15.太阳模拟器313

8-16.太阳电池输出测量315

8-17.太阳阵输出测量316

8-18.标准试验条件316

8-19.引线电阻和接触电阻的影响316

8-21.太阳电池串联电阻的测量318

8-20.太阳电池的三种I-V曲线318

8-22.无光照正向特性试验319

8-23.绝缘电阻和电压击穿319

热—光测量320

8-24.光谱分布和光谱响应的测量320

8-25.太阳吸收率的确定320

8-26.半球向放射率的确定320

8-27.光谱反射率的测量321

8-28.总反射率的测量322

环境试验322

8-29.粒子辐射试验322

8-31.远紫外试验323

8-30.紫外辐射试验323

8-32.联合环境试验324

8-33.温度交变试验325

试验数据的意义326

8-34.误差326

8-35.不确定性327

8-36.检查时的不确定性327

8-37.采样量的重要性329

第九章 环境及其影响331

9-1.太阳电池阵的环境331

太阳能331

9-2.太阳331

9-3.太阳常数332

9-5.太阳辐射压334

9-4.反照率334

9-6.地面日照335

9-7.紫外辐照336

地面环境336

9-8.地面温度337

9-9.湿度338

9-10.冷凝物338

9-11.风339

9-12.沙子、尘埃和污物340

9-13.地震340

9-14.重力341

9-15.大气341

9-17.腐蚀342

9-16.天电342

9-18.臭氧344

9-19.霉和细菌344

9-20.盐雾345

9-21.生态环境345

9-22.人为的破坏行为345

装卸和运输345

9-23.装卸和装配345

9-24.运输过程中的振动和噪声346

9-26.运输过程中的机械冲击346

9-26.太阳阵的储存346

9-29.加速度347

9-28.发射和飞行期间的动态力347

9-27.运输过程中的气压和高度347

空间太阳阵的发射和飞行347

9-30.机械冲击348

9-31.振动349

9-32.声场351

空间环境351

9-33.太阳系351

9-34.空间真空352

9-35.流星体354

9-36.沉积物355

9-37.空间引力355

9-38.空间寿命355

9-40.空间温度356

9-39.磁场356

9-41.轨道上的太阳电池阵357

9-42.日食阴影区358

空间辐射环境358

9-43.有关辐射的术语358

9-44.空间辐射及其影响359

9-45.行星际空间的辐射361

9-46.太阳耀斑361

9-47.近地辐射363

9-48.同步轨道高度上的辐射364

9-49.地磁亚暴365