Фотоэлектрические преобразователи

Солнечный элемент производства ПАО «Сатурн»

Типы и характеристики фотоэлектрических преобразователей (ФЭП):

В зависимости от конкретных условий эксплуатации выпускаются различные конструктивно-технологические модификации ФЭП:

с полированной поверхностью;
с алюминиевым зеркалом на тыльной стороне;
со встроенными шунтирующими диодами.

Характеристики ФЭП в условиях АМ0

Характеристики ФЭП в условиях АМ0 (1360 Вт/м2) и Т = 28 °С

Материал	Si	GaInP2 / GaAs / Ge
Толщина ФЭП, мкм	190 ± 30	150 ± 20, 100 ± 20
Интегральный шунтирующий диод	есть	есть

На сегодняшний день ПАО «Сатурн» имеет положительный опыт продажи арсенид-галлиевых солнечных элементов организациям-заказчикам для изготовления малых космических аппаратов формата CubeSat.

Энергетические характеристики ФЭП

Тип ФЭП	Si	GaInP2 / GaAs / Ge серия 28	GaInP2 / GaAs / Ge серия 30
Плотность тока короткого замыкания, Jsc, мА/см2	41–46	16,8	17,44
Напряжение холостого хода, Uoc, В	0,61–0,63	2,667	2,685
Ток в точке макс. мощности, Jmp, мА/см2	44,0	16,1	16,82
Напряжение в точке макс. мощности, Ump, В	0,52	2,371	2,394
Ср. КПД, η, %	15,5	28,0	29,5

Температурные коэффициенты ФЭП

d Iкз / dT	мкА / см2 / °С	19,8	10,6
d Iмм / dT	мкА / см2 / °С	—	9,3
d Uхх / dT	мВ / °С	–1,92	–6,0
d Uмм / dT	мВ / °С	–2,0	–6,1
d Pмм / dT	мВт / см2 / °С	–0,068	–0,090

Радиационная стойкость ФЭП

При эксплуатации в космическом пространстве солнечные батареи и, соответственно, фотопреобразователи подвергаются воздействию радиации (радиационные пояса Земли, солнечное и космическое излучение), в результате чего происходит постепенное ухудшение их электрических характеристик. Стойкость фотоэлектрических преобразователей к воздействию радиации в наземных условиях исследуется с помощью воздействия моноэнергетического пучка электронов с энергией 1 МэВ (эквивалентный поток электронов).

Коэффициенты деградации электрических характеристик ФЭП в зависимости от воздействующей дозы (флюенса) радиации

Флюенс, эл/см2	1Е14	2,5Е14	5Е14	1Е15		3Е15		1Е16
Типы ФЭП	Si	GIP GaAs Ge	GIP GaAs Ge	Si	GIP GaAs Ge	Si	GIP GaAs Ge	Si
Jsc	0,915	0,99	0,99	0,794	0,96	0,737	0,87	0,674
Uoc	0,845	0,96	0,95	0,777	0,93	0,744	0,90	0,693
Jmp	0,931	0,97	0,95	0,797	0,94	0,738	0,84	0,642
Ump	0,839	0,96	0,94	0,763	0,93	0,725	0,90	0,664
Pmp	0,781	0,95	0,92	0,608	0,88	0,535	0,76	0,426

Для защиты ФЭП от агрессивного воздействия космического пространства применяется стекло марки К-208, легированное церием, толщиной (100 + 20) мкм. Размер стекла на 0,2 мм больше размера ФЭП.

В зависимости от требований конкретного проекта на стеклянные пластины наносятся специальные покрытия:

просветляющие;
УФ и ИК фильтры;
Аl – зеркало.