太空光伏电池的粒子辐射地面模拟试验

太空光伏电池是航天器能源系统的核心组件，其在轨运行期间长期暴露于复杂的粒子辐射环境中，主要包括电子、质子及少量中子。这些高能粒子会导致电池材料性能衰退，进而降低光电转换效率与输出功率。为确保太空光伏电池的可靠性，必须在地面模拟太空辐射环境，开展系统的粒子辐射试验。下文，紫创测控luminbox将重点阐述电子、质子及中子辐射试验的方法与设备，并详解太阳光模拟器在试验中的作用。

电子辐射试验

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1.辐射束源参数配置

电子是太空环境中最普遍的辐射粒子，其辐射试验通常依托静电加速器开展。典型试验设备中，一台动态加速器可在0.6~2.3 兆电子伏能量区间输出稳定电子束，当电流达2 毫安时，电子束通量率可在1×10⁶~1×10¹² 电子・厘米⁻²/ 秒间精准调节，满足大样品辐照需求。

2.核心试验区设计

电子束通过射束转移系统可导向两个独立试验区，其中半永久性真空室是评估太阳电池辐射效应的核心场景。该真空室的关键设计在于引入标准太阳光模拟器，并通过熔融硅石窗口实现真空环境与太空光照的耦合，为原位性能测试奠定基础。

3.原位性能测试

AM0太阳光模拟器在12×12 厘米的试验平面上生成符合太空光谱特征的平行光束，配合温控元件将目标平面温度稳定在- 150℃~+150℃，精准模拟航天器在轨的温度环境。试验中最多可同时辐照14 块太阳电池样品，辐照后无需移动电池，直接通过太阳光模拟器在原位依次测量开路电压、短路电流等电气参数，确保数据的连续性与准确性。

4.试验辅助系统配置

为实现电子束均匀散射、精准监测剂量及维持真空环境稳定性，试验采用铝或铜制散射薄箔；以小型法拉第杯实时监测电子剂量，避免剂量偏差影响试验结果；真空系统配套水冷却、液氮收集器与液氮罩，有效抑制油蒸气扩散并维持低温真空环境，排除额外干扰因素。

质子与中子辐射试验

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空间辐射环境分类

除电子试验外，质子与中子辐射试验可进一步完善太空光伏电池的耐辐射验证体系。

低能质子由专用质子源产生，高能质子则依赖不同类型的加速器：串联静电加速器可输出2~10 兆电子伏质子，回旋加速器覆盖10~50 兆电子伏能量区间，同步回旋加速器则能生成50~155 兆电子伏的高能质子，全面模拟太空质子辐射的能量分布。

中子作为核反应堆的副产品，其试验通常依托核设施开展。速爆反应堆是典型的中子源，可提供符合太空环境特征的中子辐射场，用于验证电池在中子轰击下的性能稳定性。

太空光伏电池的粒子辐射试验是评估其空间适应性的必要手段。通过电子、质子和中子辐射试验，可以全面评估电池在不同空间辐射环境下的性能衰减特性。在试验系统中，太阳光模拟器作为连接辐射损伤与电性能测试的关键环节，可确保试验数据的准确性与科学性，为太空光伏电池的可靠性设计与性能评估提供技术支撑。

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