空间用太阳电池阵地面长期贮存研究_崔鹏.pdf
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1、2023.3Vol.47No.3研 究 与 设 计收稿日期:2022-08-22作者简介:崔鹏(1978),男,河北省人,高级工程师,主要研究方向为空间太阳电池阵技术。空间用太阳电池阵地面长期贮存研究崔鹏1,崔新宇2,寻薇3,吴致丞2(1.天津恒电空间电源有限公司,天津 300384;2.中国电子科技集团公司 第十八研究所,天津 300384;3.中国空间技术研究院,北京 100094)摘要:因太阳电池阵地面贮存设计寿命为年,针对某型号推迟发射后面临的太阳电池阵地面长期贮存的问题,对其地面长期贮存技术进行了研究。分析了太阳电池阵地面贮存中环境对电池电路、封装材料、以及胶粘剂与其它材料等主要因素
2、的影响。太阳电池阵采用在充有高纯度氮气的贮存箱中贮存、贮存箱置于温湿度控制的环境中、缩短太阳电池阵在贮存箱外装配与测试时间,以及对太阳电池进行100%裂片检查等措施,确定了地面长期贮存可靠性增长实验项目,并进行了实验验证。结果表明:因各种原因经过长期的地面贮存,太阳电池阵在采取了各项措施后,发射前测试结果满足指标,发射后在轨运行正常。关键词:太阳电池阵;地面长期贮存;可靠性增长中图分类号:TM 914文献标识码:A文章编号:1002-087 X(2023)03-0382-03DOI:10.3969/j.issn.1002-087X.2023.03.025Research on long-ter
3、m ground storage of space solar arrayCUI Peng1,CUI Xinyu2,XUN Wei3,WU Zhicheng2(1.Tianjin Hengdian Space Power Co.,Ltd.,Tianjin 300384,China;2.Tianjin Institute of Power Sources,Tianjin 300384,China;3.China Academy of Space Technology,Beijing 100094,China)Abstract:As the design life of ground storag
4、e of solar array is 3-5 years,the technology of long-term groundstorage of solar array is studied aiming to the long-term ground storage problem of solar array coming fromthe delayed launch of a certain satellite.The influence of the ground storage environment on the cell circuit,packaging materials
5、,adhesives and other materials in the solar array is analyzed.With the methods includingthat the solar array is stored in a storage tank filled with high-purity nitrogen,the storage tank is placed in atemperature and humidity controlled environment,the assembly and testing time of the solar array ou
6、tside thestorage tank is shortened,and the fragmentation of the solar array is 100%checked,the reliability growth testitems of the long-term ground storage are determined and verified by experiments.The results show that afterlong-term ground storage for various reasons,after taking various measures
7、,the pre-launch test results meetthe targets,and the solar array performs normal on orbit after launch.Key words:solar array;long-term ground storage;reliability growth某型号通信卫星采用太阳电池阵,该太阳电池阵具备高压、大功率和长寿命等优势,因某些技术原因,该型号比原计划 推 迟 发 射。装 机 的 带 盖 片、互 联 片 的 电 池(coverglassinterconnected cells,简称 CIC)产品为 2014年
8、 5月生产。发射时间为 2019年上半年,其 CIC电池从生产至发射经历5年多的时间。由于太阳电池阵地面贮存设计寿命为年,推迟发射导致发射时间超出了太阳电池阵贮存寿命的时间要求,而且太阳电池阵实际地面贮存时间基本都在两年之内。因此,该太阳电池阵经长期贮存后,性能和可靠性还能不能满足在轨长寿命运行,成为了迫切需要验证的问题。国内已有的卫星产品,很少有地面长期贮存的情况发生,大部分均在太阳电池阵交付后两年内甚至更短的时间内发射1。因此对太阳电池阵的地面长期贮存还缺少研究,国外关于太阳电池阵的地面长期贮存资料也非常少。为此,我们通过分析地面贮存影响因素,针对性地采取对应措施,开展了长期贮存工作,并且
9、确定了地面长期贮存可靠性增长实验工作项目,开展太阳电池阵的可靠性增长实验,为卫星经历地面长期贮存后,如何确保发射后在轨可靠运行提供技术支撑。太阳电池阵通常由太阳电池电路和结构机构两部分组成,长期地面贮存对结构机构部分影响较小,本文主要分析研究长期地面贮存对太阳电池电路部分的影响。1 太阳电池阵基本结构太阳电池阵由基板和太阳电池电路组成,铝蜂窝芯两面粘贴网格碳纤维面板,并在正面粘贴聚酰亚胺薄膜绝缘层,形成基板,电池焊接成组件后通过粘接剂与基板粘合再与基板背面铺装的电缆通过锡焊组合成太阳电池电路。图1为太阳电池阵材料组成图。图2为太阳电池阵电路引出示意图。2 各部分地面贮存寿命影响分析根据GJB
10、2602A-2017中存储寿命的规定,空间用太阳电3822023.3Vol.47No.3研 究 与 设 计池阵在温度 1035、相对湿度 25%65%、洁净度 IOS8 级条件下存储,存储期为年。在实际应用中基本都在两年内发射,鉴于该太阳电池阵将经历5年多(我国GEO轨道航天器太阳电池阵有史以来最长的一次)的地面长期贮存。因此,对太阳电池阵进行地面长期存储是确保产品可靠性的重要环节,通过长期地面贮存后,检测太阳电池阵电路中电池效率、电连接特性等关键指标是否满足空间使用要求,从而确保产品可靠性。本文根据太阳电池阵的电池单体、二极管、太阳电池封装和胶粘的相关性能参数受地面贮存环境影响因素,分析了电
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