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