300Vバス衛星実現に向けた宇宙用高電圧太陽電池の開発に関する研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13555268
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 趙 孟佑 九州工業大学, 工学部, 助教授 (60243333)
• 研究分担者: 藤井 治久 三菱電機株式会社, 先端技術総合研究所, 主席技師長 ; 國中 均 宇宙科学研究所, 助教授 (60234465) ; 大塚 信也 九州工業大学, 工学部, 助手 (60315158)
• キーワード: 高電圧 / 太陽電池 / 宇宙機 / 放電 / プラズマ / 帯電 / トリプルジャンクション / 低地球起動

研究概要

本研究の目的は、300Vの電圧で放電を起こさずに発電可能な宇宙用太陽電池を開発することを目的とする。太陽電池のインタコネクタ(導電体)、カバーガラスや接着剤などの絶縁体、真空という導電率の異なる3者が接するトリプルジャンクション(T.J)がプラズマに露出すると、絶縁体部が荷電粒子によって帯電してT.J.付近の導電体表面の電場が局所的に高められてトリガ放電に至り、高密度の放電プラズマが太陽電池と電離層プラズマを短絡する。最悪の場合、トリガ放電プラズマが異電位をもつセル間を短絡する持続放電に移行して太陽電池アレイ回路の破壊につながる。本研究の研究方針は 1.トリガ放電発生を抑える
2.万が一トリガ放電が発生しても、放電エネルギーを抑えて電磁干渉、表面劣化、セル損傷といった悪影響を抑える。
3.万が一トリガ放電が発生しても持続放電への移行を阻止する。
4.万が一持続放電が起きても太陽電池アレイ出力の損失を防ぐ。
である。太陽電池アレイメーカーである三菱電機株式会社と協力し、コスト面や製造技術といった実用的な観点も考慮にいれた上で、実際に太陽電池アレイを試作し、試作品を地上真空チャンバーに入れて耐放電性能に関する試験を行うこととしている。平成14年度は、以下の研究を行った。
・実際の太陽電池を用いた試作品を製作し、地上真空チャンバーでの耐放電性能評価試験を行った。
・単発の放電によって、太陽電池セルが劣化する放電電流のしきい値を決定した。
・単発の放電が、異電位をもつセル間を短絡する持続放電に以降する条件を調べた。

研究成果

• [文献書誌] M.Cho, R.Ramasamy, M.Hikita, K.Tanaka, S.Sasaki: "Plasma Response to Arcing in Ionospheric Plasma Environment : Laboratory Experiment"Journal of Spacecraft and Rockets. Vol.39,No.3. 392-399 (2002)
• [文献書誌] M.Cho, R.Ramasamy, M.Hikita, K.Tanaka, S.Sasaki: "Plasma Response to Jump of Insulator Surface Potential in Ionospheric Plasma Environment"Journal of Spacecraft and Rockets. Vol.39,No.3. 400-408 (2002)
• [文献書誌] 趙孟佑, 白石康, 豊田和弘, 匹田政幸: "低地球軌道用放電抑制型高電圧太陽電池アレイの基礎開発実験"日本航空宇宙学会論文誌. Vol.50,No.581 6月号. 215-222 (2002)
• [文献書誌] 豊田和弘, 趙孟佑, 匹田政幸: "動画処理による真空環境下での太陽電池アレイ放電発生位置特定システムの開発"航空宇宙学会論文誌. Vol.51,No.589. 82-84 (2003)