空間太陽能電池保護膜的制備與研究.pdf

1、太陽能的研究和應用是目前乃至今后人類能源利用的主要方向之一。在開發(fā)和利用太陽能的過程中，人們研制了太陽能電池，把太陽能轉換為電能或其他能量。但是，空間太陽能電池的力學強度較差，容易破損。因此，需要使用保護介質。目前，國內外空間太陽能電池的物理保護，多采用耐輻照玻璃蓋片來實現(xiàn)。為了減輕太陽能電池的質量，降低保護介質的破損率，本論文在廣泛閱讀相關文獻的基礎上，提出了利用溶膠-凝膠技術，在空間太陽能電池片上直接制備玻璃膜來替代耐輻照玻璃蓋片的

2、技術方案。
　　 本論文開展的主要工作有:
　　 1.溶膠-凝膠工藝的優(yōu)化
　　 以正硅酸乙酯為前軀體、乙醇為溶劑，通過酸催化，采用溶膠-凝膠法制備薄膜。通過正交實驗確定最佳工藝方案，并討論影響SiO2薄膜結構和性質的主要因素。研究發(fā)現(xiàn):TEOS的用量對薄膜透過率的影響最大;H2O的用量對薄膜反射率的影響最大;陳化時間對薄膜折射率的影響最大;EtOH的用量對薄膜顯微硬度的影響最大。并得出的最佳實驗方案，反應物體積

3、比TEOS∶H2O∶EtOH=6∶3∶20，陳化時間6小時，pH=3。
　　 2.溶膠-凝膠法制備SiO2薄膜
　　 用最佳配比制備溶膠液，采用勻膠機旋涂鍍膜。通過X射線衍射譜圖、DSC曲線和TEM照片分析表明，實驗中制得的是無序網(wǎng)絡結構的SiO2薄膜。TG-DTG曲線分析表明，二氧化硅凝膠的熱穩(wěn)定性較強。AFM觀察表明，經(jīng)過熱處理后的薄膜表面均勻、細致，沒有開裂現(xiàn)象。光學性能測試結果表明SiO2薄膜具有增透效果。機械性

4、能測試結果顯示鍍膜后試樣抗彎強度有所提高。
　　 3.溶膠-凝膠法制備Eu:SiO2薄膜
　　 在制備溶膠液時添加了EuCl3進行摻雜，摻雜量為0.25％、0.5％、0.75％和1％。DSC曲線分析表明，隨著摻雜量的增加，薄膜更加容易析晶。TG-DTG曲線分析表明，最后的產(chǎn)物除了二氧化硅，還有晶體析出。X射線衍射譜圖和TEM照片的分析支持了熱分析的結論，對比標準PDF卡可知晶體分別是Eu2Si2O7和α-EuSiO3。P

5、L光譜分析表明，高溫處理過程中，部分Eu3+還原成Eu2+。AFM觀察表明，經(jīng)過熱處理后的薄膜表面平整度有所提高。對其進行接觸角測試，結果表明摻雜能提高薄膜的親水性。機械性能測試結果說明鍍膜對試樣抗彎強度和表面硬度均有影響，摻雜量0.5％時有最大值，摻雜量過高產(chǎn)生不利影響。光學性能測試結果表明鍍膜能明顯提高試樣的透過率，摻雜量0.5％時提高量最大。
　　 4.溶膠-凝膠法制備多層膜
　　 分析SEM照片可知，多層鍍膜后薄