一种空间太阳电池阵表面用防护层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种空间太阳电池阵表面用防护层及其制备方法，制备方法中，首先将带有活性官能团的硅氧烷的极性溶液和带有含氟官能团的二胺二酐的极性溶液混合，获得无气泡无分层的透明聚酰胺酸溶液，然后将含铈纳米粉末和含钛纳米粉末分别掺杂于透明聚酰胺酸溶液中，得到含铈的透明胶体和含钛的透明胶体，最后根据低中高轨空间环境的不同寿命需求，在空间太阳电池阵表面交替喷涂，得到本发明专利技术空间太阳电池阵表面用防护层。本发明专利技术方法具备可大规模化生产、工艺流程简单的优势，本发明专利技术防护层能实现微米级空间防护厚度，兼顾胶体粘合和封装防护的双重功能，具有更好的空间防护能力，拓宽了多种轨道空间环境、不同寿命时长下柔性防护层的工程应用。防护层的工程应用。防护层的工程应用。

【技术实现步骤摘要】
一种空间太阳电池阵表面用防护层及其制备方法


[0001]本专利技术属于材料工程技术和航天
，特别涉及应用于空间太阳电池阵表面防护柔性透明防护层及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着航天技术的发展，对高性能太阳电池的要求日益迫切，特别是针对太阳电池阵包含太阳电池、基板、元器件及封装防护材料的整体重量比功率和体积比功率的需求越来越大。传统的空间太阳电池阵主要采用刚性或半刚性结构，太阳电池片也采用的刚性多结砷化镓太阳电池，其空间防护材料采用的是硬度较高玻璃盖片，不能弯曲，其质量比功率偏低，且提升空间较小。随着后续大功率通信卫星及卫星平台功率需求提高、航天器高压电推进技术引入、空间站电源超大功率、超高母线电压设计要求的提出对轻量化、柔性可收展的太阳电池阵以及柔性一体化封装防护材料的需求更加迫切。
[0003]复杂多变的空间环境对空间材料具有严重的损坏作用包括材料的形貌损伤、性能退化等，是航天器核心零部件发生故障的主要原因之一。柔性薄膜封装防护材料主要为透明的高分子聚合物，但常规的透明高分子聚合物材料无法适应空间辐照环境。柔性薄膜太阳电池若缺乏有效的空间防护就会受到电子质子辐照、原子氧、紫外辐射、冷热循环等影响造成材料侵蚀从而导致电池光电性能衰退，影响使用寿命。透明柔性薄膜材料的空间防护能力和大面积规模化生产能力是目前柔性太阳电池阵工程应用面临的瓶颈问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述缺陷，提供一种空间太阳电池阵表面用防护层及其制备方法，本专利技术制备方法中，首先利用极性分子相似相溶特性将带有活性官能团的硅氧烷的极性溶液和带有含氟官能团的二胺二酐的极性溶液混合，获得无气泡无分层的透明聚酰胺酸溶液，然后将含铈纳米粉末和含钛纳米粉末分别掺杂于透明聚酰胺酸溶液中，得到含铈的透明胶体和含钛的透明胶体，最后根据低中高轨空间环境的不同寿命需求，在空间太阳电池阵表面交替喷涂，得到本专利技术空间太阳电池阵表面用防护层。本专利技术方法可直接在太阳电池阵表面一次成形，具备可大规模化生产、工艺流程简单的优势，解决目前空间用柔性透明封装材料大面积工程化制备难、材料易老化变色等耐空间环境性能不足的问题，本专利技术所得防护层能够实现微米级空间防护厚度，兼顾胶体粘合和封装防护的双重功能，具有更强防原子氧、抗空间辐照/紫外等耐空间环境综合能力，拓宽了多种轨道空间环境、不同寿命时长下柔性防护层的工程应用，特别适用于材料工程技术、航天

[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种空间太阳电池阵表面用防护层的制备方法，包括如下步骤：
[0007](1)将带活性官能团的硅氧烷溶于极性溶剂中，得到硅氧烷溶液；将带含氟官能团的二胺二酐溶于极性溶剂中，得到二胺二酐溶液；
[0008](2)将硅氧烷溶液以3～6毫升/分钟的速度注入二胺二酐溶液并静置24～48小时，
得到无气泡、无分层的透明聚酰胺酸溶液；
[0009](3)以铈盐和碱水为原料制得含铈纳米粉末；以钛盐和碱水为原料制得含钛纳米粉末；
[0010](4)将含铈纳米粉末分散于极性溶剂中，得到含铈胶体；
[0011](5)将含铈胶体以3～6毫升/分钟的速度注入步骤(2)所得聚酰胺酸溶液，得到无气泡、无分层的透明胶体C；
[0012](6)将含钛纳米粉末分散于极性溶剂中，得到含钛胶体；
[0013](7)将含钛胶体以3～6毫升/分钟的速度注入步骤(2)所得聚酰胺酸溶液，得到无气泡、无分层的透明胶体D；
[0014](8)将透明胶体C和透明胶体D交替喷涂于空间太阳电池阵表面，得到防护层。
[0015]进一步的，所述步骤(1)中，带活性官能团的硅氧烷中的活性官能团为乙烯基，氨基，苯基、羟基或羧基中的一种，硅氧烷为笼聚型硅氧烷，活性官能团与笼聚型硅氧烷的八个顶角连接；
[0016]所述步骤(1)中，带含氟官能团的二胺二酐中的含氟官能团为三氟甲基或六氟乙基。
[0017]进一步的，所述步骤(1)中，硅氧烷溶液中带活性官能团的硅氧烷的质量百分比为2％～10％，二胺二酐溶液中带含氟官能团的二胺二酐的质量百分比为10％～20％；所述极性溶剂包括DMAc或NMP中的一种或一种以上组合。
[0018]进一步的，所述步骤(2)中，硅氧烷溶液中带活性官能团的硅氧烷与二胺二酐溶液中带含氟官能团的二胺二酐的质量比为1：5～1：10。
[0019]进一步的，所述步骤(3)中，铈盐包括草酸铈或硝酸铈中的一种或一种以上组合；钛盐为硝酸钛或硫酸钛中的一种或一种以上组合；碱水为氨水或氢氧化钠溶液中的一种或一种以上组合；
[0020]所述步骤(3)中，所得含铈纳米粉末和含钛纳米粉末的直径为100～500nm。
[0021]进一步的，所述步骤(3)中，以铈盐和碱水为原料制备含铈纳米粉末时，铈盐与碱水中溶质的摩尔比为1：3；以钛盐和碱水为原料制备含钛纳米粉末时，钛盐与碱水中溶质的摩尔比为1：4。
[0022]进一步的，所述步骤(4)中，含铈胶体中含铈纳米粉末的质量百分比为0.5％～2％，所述极性溶剂包括DMAc或NMP中的一种或一种以上组合；
[0023]所述步骤(6)中，含钛胶体中含钛纳米粉末的质量百分比为0.5％～2％，极性溶剂包括DMAc或NMP中的一种或一种以上组合。
[0024]进一步的，所述步骤(8)中，采用大面积喷涂工艺将透明胶体C和透明胶体D交替喷涂于空间太阳电池阵表面，喷涂顺序为：依次喷涂透明胶体C和透明胶体D，依次喷涂透明胶体C、透明胶体D和透明胶体C，或依次喷涂透明胶体C、透明胶体D、透明胶体C和透明胶体D；所述防护层的厚度为15～50微米。
[0025]进一步的，所述步骤(8)中，采用喷涂轨迹交叠的处理方法进行喷涂，喷涂轨迹间距为10～20mm，交叠3～4次；喷阀运动速度为100～300mm/s，供胶压力为0.2～0.3Mpa；
[0026]每次透明胶体C或透明胶体D喷涂完成后，进行≥1次烘干，将喷涂完成的胶体烘干至半固化状态，每次烘干条件为烘膜温度80～120℃，烘膜时间30～60min，透明胶体C和透
明胶体D交替喷涂完成后，使处于半固化状态的胶体完全固化，得到防护层。
[0027]一种空间太阳电池阵表面用防护层，采用所述空间太阳电池阵表面用防护层的制备方法得到，厚度为15～50微米。
[0028]本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：
[0029](1)本专利技术空间太阳电池阵表面用防护层的制备方法，利用极性分子相似相溶特性得到高均匀的溶液胶体，在太阳电池表面进行大面积喷涂并一次成型，所形成的防护层可直接替代刚性、易碎的玻璃盖片和盖片胶，极大简化的工艺制备流程；
[0030](2)本专利技术空间太阳电池阵表面用防护层的制备方法，利用硅氧烷和二胺二酐活性官能团的功能性设计和匹配性，提高了柔性透明防护层的透明度和原子氧防护能力，具有更强大的空间防护效果；
[0031](3)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空间太阳电池阵表面用防护层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将带活性官能团的硅氧烷溶于极性溶剂中，得到硅氧烷溶液；将带含氟官能团的二胺二酐溶于极性溶剂中，得到二胺二酐溶液；(2)将硅氧烷溶液以3～6毫升/分钟的速度注入二胺二酐溶液并静置24～48小时，得到无气泡、无分层的透明聚酰胺酸溶液；(3)以铈盐和碱水为原料制得含铈纳米粉末；以钛盐和碱水为原料制得含钛纳米粉末；(4)将含铈纳米粉末分散于极性溶剂中，得到含铈胶体；(5)将含铈胶体以3～6毫升/分钟的速度注入步骤(2)所得聚酰胺酸溶液，得到无气泡、无分层的透明胶体C；(6)将含钛纳米粉末分散于极性溶剂中，得到含钛胶体；(7)将含钛胶体以3～6毫升/分钟的速度注入步骤(2)所得聚酰胺酸溶液，得到无气泡、无分层的透明胶体D；(8)将透明胶体C和透明胶体D交替喷涂于空间太阳电池阵表面，得到防护层。2.根据权利要求1所述的一种空间太阳电池阵表面用防护层的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，带活性官能团的硅氧烷中的活性官能团为乙烯基，氨基，苯基、羟基或羧基中的一种，硅氧烷为笼聚型硅氧烷，活性官能团与笼聚型硅氧烷的八个顶角连接；所述步骤(1)中，带含氟官能团的二胺二酐中的含氟官能团为三氟甲基或六氟乙基。3.根据权利要求1所述的一种空间太阳电池阵表面用防护层的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，硅氧烷溶液中带活性官能团的硅氧烷的质量百分比为2％～10％，二胺二酐溶液中带含氟官能团的二胺二酐的质量百分比为10％～20％；所述极性溶剂包括DMAc或NMP中的一种或一种以上组合。4.根据权利要求1所述的一种空间太阳电池阵表面用防护层的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，硅氧烷溶液中带活性官能团的硅氧烷与二胺二酐溶液中带含氟官能团的二胺二酐的质量比为1：5～1：10。5.根据权利要求1所述的一种空间太阳电池阵表面用防护层的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，铈盐包括草酸铈或硝酸铈中的一种或一种以上组合；钛盐为硝酸钛或硫酸钛中的一种或一种以上...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴敏，钱敏，王凯，高阳，马宁华，玄晓阳，蒋帅，王顺，钱勇，王志彬，王训春，
申请(专利权)人：上海空间电源研究所，
类型：发明
国别省市：