【摘 要】
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在低地球轨道（LEO,200～700 km）环境中大约含有80%的原子氧（Atomic Oxygen,AO）和20%的分子氮N2具较强的氧化性和较高的相对运动速度,对太阳能电池阵普遍使用的基板材料Mo和镀银Mo互连片或Ag互连片材料都有很强的剥蚀作用,使其之间的连接不可靠,这将严重影响飞行器的使用寿命。因此,研究在太阳能电池Mo背极和Mo互连片低成本高可靠的连接具有重要的应用价值和理论意义。本论文
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在低地球轨道（LEO,200～700 km）环境中大约含有80%的原子氧（Atomic Oxygen,AO）和20%的分子氮N2具较强的氧化性和较高的相对运动速度,对太阳能电池阵普遍使用的基板材料Mo和镀银Mo互连片或Ag互连片材料都有很强的剥蚀作用,使其之间的连接不可靠,这将严重影响飞行器的使用寿命。因此,研究在太阳能电池Mo背极和Mo互连片低成本高可靠的连接具有重要的应用价值和理论意义。本论文使用第一性原理计算的方法,通过建立Mo/Sn、Mo/Al、Mo/Ti模型从原子层面分析了异质界面键合方式和结合强度;通过在Mo/Sn界面中掺杂Al或Ti原子,分析了Al或Ti在界面的最佳扩散位置。研究结果表明:Mo/Sn界面处Mo-Sn键合主要为金属键合,同时存在有少量共价键合,键合较弱,由此导致界面分离功较低,仅1.8 J/m~2;Mo/Al界面处Mo-Al键合大部分为金属键合,存在一定的离子键,界面分离功达到5.84 J/m~2;Mo/Ti界面处Mo-Ti键合主要为金属键合,同时存在有少量离子键,界面分离功达到3.91 J/m~2,均远远大于Mo/Sn界面的界面分离功;Sn表面是Al、Ti原子最有利的扩散位置。在Sn基钎料中加入不同含量的Al元素（wt.%=0,2,10）,利用超声辅助钎焊的方法制备了Mo/Mo接头,研究了Al含量对Mo/Mo界面组织及力学性能的影响规律。试验结果表明:当钎料中不含Al元素时,界面结合强度低,接头断裂在界面处,随着钎料中Al含量的增加,界面处Al元素的聚集增多,界面化合物由Al5Mo转变为Al12Mo,接头剪切强度逐渐增加,当Al含量为10%时,接头的剪切强度达到33.36 MPa,接头断裂在钎缝中。在Sn基钎料中加入活性元素Ti,利用超声辅助钎焊的方法制备了Mo/Mo接头,经不同保温时间和不同保温温度处理后研究了活性元素Ti对Mo/Mo界面组织及力学性能的影响规律。试验结果表明:当保温时间为30 min时,随保温温度的升高界面处Sn3Ti2相增加,过渡层变厚,接头剪切强度提高;当保温温度为600℃时,随保温时间的增加界面处Sn3Ti2相明显增多,过渡层明显变厚,接头剪切强度明显提高。当钎焊温度600℃、保温时间60 min时,接头的剪切强度达到最大值24.83 MPa,接头完全断裂在钎缝中。
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