[发明专利]基于太阳电池低温低光强综合试验装置及试验方法

说明书

本发明公开了一种基于太阳电池低温低光强综合试验装置以及试验方法，该装置包括光源、低温恒温舱、无油分子泵、风冷压缩机、温度控制仪以及电学测试系统；其试验方法包括：根据电池服役环境，确定温度光照条件；整理装置，安装衰减片；样品放置，检查光路与测试线路；打开无油分子泵将低温恒温舱抽成真空环境；打开风冷压缩机对冷头降温至额定温度；校准太阳模拟器；测试样品光特性。该发明能在地面模拟出空间环境中低温低光强的试验装置的试验方法。

技术领域

本发明涉及空间太阳电池的低温环境、低光强环境及低温低光强耦合环境下适应性技术领域，更具体的说是涉及一种采用低温低光强原位测试的方式对空间太阳电池进行光电性能测试的方法。

背景技术

太阳电池是航天器重要的供能部分之一，有望应用于深空探测活动的电力系统。木星、土星与他们的卫星是深空探测的重要目标星体。

但是，这些星体处于低温、低光强的深空环境。温度会影响多结太阳电池各结子电池带隙，导致太阳电池开路电压变化。同时，温度还会影响少数载流子寿命和扩散长度。导致太阳电池短路电流密度发生变化。而且，由于低温引起的少数载流子势垒和电阻限制复合效应等会对电池最大输出功率造成明显影响。光照强度同样会影响太阳电池的短路电流与开路电压。在这些因素下太阳电池的性能与室温常光强下明显不同。

深空探测航天器载荷有限，正确评价极端环境下太阳电池的性能有助于减少供能单位的质量，对太阳电池的深空应用具有重要作用。

因此，如何克服现有仪器设备不能实现对太阳电池低温、低光强测试的问题，提供一种能在地面模拟出空间环境中低温低光强的试验装置的试验方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于太阳电池低温低光强综合试验装置及试验方法，克服了现有仪器设备不能实现对太阳电池低温、低光强测试的问题，提供了一种能在地面模拟出空间环境中低温低光强的试验装置的试验方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于太阳电池低温低光强综合试验装置，其特征在于，包括低温恒温舱、光源、无油分子泵、风冷压缩机、温度控制仪以及电学测试系统；

光源位于低温恒温舱上方；

温度控制仪上安装有热电偶；

无油分子泵、风冷压缩机、温度控制仪以及电学测试系统均通过波纹管与低温恒温舱连接。

采用上述方案，所产生的有益效果至少包括：通过分子泵抽真空来模拟太空真空环境；通过热电偶温度计测温，风冷压缩机制冷降温，使用电热丝制热升温来确保恒定低温，模拟太空低温恒温环境。

具体的，光源由太阳模拟器发出。

具体的，还包括衰减片，衰减片作为光学窗口安装在低温恒温舱上，且低温恒温舱纵向放置，光学窗口位于光源正下方；样品水平放置在低温恒温舱内部。

采用上述方案，所产生的有益效果至少包括：通过太阳模拟器与衰减片组合实现远日星体低光强环境。为深空太阳电池深空性能测试提供了试验条件。

具体的，低温恒温舱横向放置，且低温恒温舱顶部设置有玻璃窗口；

光源位于玻璃窗口的正上方，光源是波长可变的单色光源，且单色光源左右两侧分别设置有两个偏置光源；其样品水平放置在低温恒温舱内部。

采用上述方案，所产生的有益效果至少包括：能够对多结电池进行更好的测试。

具体的，低温恒温舱横向放置，且低温恒温舱设置有4个窗口，顶部窗口为钛窗，侧边及底边窗口为玻璃窗。

具体的，还包括电子加速器，电子加速器位于钛窗的正上方，太阳模拟器发出的光源经折射镜折射后正对低温恒温舱的侧边的玻璃窗。