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本文主要研究了单片硅太阳电池受3.8μm连续激光辐照的效应和破坏阈值,还研究了卫星太阳电池阵-蓄电池电源系统受功率密度为20个太阳常数(2.7W/cm~2)的3.8μm激光辐照时的效应。 本文考虑到不能确定盖片胶层对3.8μm激光的吸收系数,考虑了两种极端情况,建立了两种硅太阳电池吸收3.8μm激光的物理模型,用一维模型计算了实验室条件下大光斑3.8μm激光辐照单片电池的温升,由计算结果认为:在其他条件一定的情况下,影响硅太阳电池受激光辐照时温升的因素,主要是激光与太阳电池作用的热耦合系数,而激光能量在太阳电池内部沉积位置的不同对温升影响不大。电池受激光辐照产生的最大温升与激光功率密度成正比、与热耦合系数成正比。进行了小光斑3.8μm激光辐照单片电池的实验,测量记录了电池负载电阻两端电压和背面温度随时间的变化,由实验结果认为太阳电池对3.8μm激光只有热效应而没有光响应,其破坏阈值在10~4W/cm~2量级上,而功率密度为100W/cm~2的激光辐照过程中,太阳电池的输出为零,而太阳电池电极未剥落,电池未受到损伤。本文还通过尝试的方法,利用实验结果,得到了3.8μm激光与硅太阳电池作用的热耦合系数的近似值,为0.1。 本文计算了电池阵受功率密度为20个太阳常数的3.8μm激光辐照时的效应,认为辐照时间为1秒的情况下,激光辐照所引起的最大效应为:电池最大温升约22K,电池阵开路电压降低约12%,输出功率降低约9%;而这一结果受到热耦合系数和激光入射角的直接影响,与热耦合系数θ成正比,与入射角的余弦cosβ成正比。根据卫星电源系统工作原理和控制原理,综合各种因素后分析认为,在激光辐照时间不太长(t<10s)的情况下,卫星在受功率密度为20个太阳常数的3.8μm激光辐照时,其电源系统仍能继续为卫星的负载供电;电源系统受致命影响的可能性很小。