우주를 위한 전력 보호: 차세대 태양 전지를 위한 첨단 커버 유리
차세대 위성 동력 공급
위성이 글로벌 통신, 항법 및 지구 관측의 중추가 됨에 따라 궤도에서 내구성이 뛰어난 고효율 태양광 발전에 대한 수요가 계속 증가하고 있습니다. 자외선, 원자 산소, 하전 입자 및 극한의 온도 순환을 포함한 가혹한 조건은 가장 진보된 광전지의 성능도 위협합니다.
이러한 과제를 해결하기 위해 SCHOTT는 AZUR SPACE Solar Power GmbH와 긴밀히 협력하고 유럽우주국(ESA)의 자금 지원을 받아 저궤도, 중궤도 및 정지궤도 지구 궤도 임무에 사용되는 III–V-다중 접합 태양 전지를 위해 특별히 설계된 차세대 커버 유리인 SCHOTT ® Solar Glass exos 를 개발했습니다 .
이 협력은 특수 유리 및 광학 재료에 대한 SCHOTT의 전문 지식과 5N Plus 회사이자 다중 접합 태양 전지 기술 분야의 유럽 리더이자 글로벌 기업인 AZUR SPACE의 경험을 결합합니다. 우주 응용 분야를 위한 고효율 태양 전지 분야에서 60년 이상의 경험을 보유한 AZUR SPACE는 SCHOTT ® Solar Glass exos가 차세대 위성 전력 시스템의 엄격한 요구 사항을 충족할 수 있도록 개발을 지원하고 테스트 및 검증에 기여했습니다.
® SCHOTT Solar Glass exos는 광학 안정성, 열 호환성 및 확장성이 뛰어난 생산을 결합하여 차세대 우주 임무의 요구 사항을 충족합니다. 최신 위성 전력 시스템을 지배하는 GaAs 기반 태양 전지에 적합한 CTE로 특별히 맞춤화된 exos는 더 짧은 LEO 별자리부터 장기간 GEO 통신 위성에 이르기까지 다양한 임무 프로필에서 장기적인 효율성과 신뢰성을 보장합니다.
주요 사실
궤도에서 조명 켜기
거의 모든 우주 임무는 위성과 우주선에 전력을 공급하기 위해 태양 전지에 의존합니다. 그러나 우주는 가혹한 환경입니다: 강렬한 방사선, LEO의 급격한 온도 변화, 끊김 없는 성능에 대한 요구로 인해 기존의 태양 전지와 커버 유리는 한계에 부딪히게 됩니다. 극한 조건과 장기간의 임무에서 태양 전지의 효율성을 유지하려면 상상할 수 있는 가장 열악한 환경에서도 성능과 안정성을 모두 유지할 수 있는 혁신적인 보호 솔루션이 필요합니다.중궤도(MEO) 또는 정지궤도(GEO)에서 작동하는 차세대 위성은 임무 목표를 달성하기 위해 높은 수준의 방사선, 강렬한 자외선 및 극한의 열 주기에 지속적으로 노출됨에도 불구하고 10년에서 15년 이상 일관된 전력을 생산해야 합니다.
이러한 전력 시스템의 핵심에는 우수한 효율성과 컴팩트한 설계로 선택된 III-V-다중 접합 태양 전지가 있습니다. 그러나 이러한 고급 전지는 에너지 변환에 탁월하지만 표면층은 환경 스트레스에 매우 민감합니다. 시간이 지남에 따라 UV 방사선, 하전 입자 충격 및 열 팽창 불일치는 접착제를 저하시키고 계면을 약화시키며 전력 출력을 감소시켜 전체 태양 전지판의 장기적인 안정성을 위협할 수 있습니다.
문제는 방사선, 자외선 및 기계적 스트레스로부터 태양 전지를 보호하는 동시에 최대 광 투과율을 허용하고 기본 소재와의 열 호환성을 유지하는 커버 유리를 만드는 것이었습니다. 대부분의 기존 솔루션은 내구성과 효율성 사이에서 절충을 강요합니다. SCHOTT는 우주에서 장기적인 성능을 발휘할 수 있도록 지속적인 광학적 선명도와 기계적 안정성을 모두 제공하는 신소재를 개발했습니다.
우주 동력을 가능하게 하는 유리
유럽우주국(ESA)의 지원으로 SCHOTT와 AZUR SPACE는 힘을 합쳐 까다로운 궤도 환경에서 사용되는 AZUR SPACE의 GaAs 기반 III–V-다중 접합 태양 전지를 위해 특별히 맞춤화된 우주에 적합한 고급 커버 유리인 SCHOTT® Solar Glass exos를 개발했습니다.이러한 혁신의 중심에는 광학 성능과 열 안정성을 위해 정밀하게 조정된 조성이 있습니다. UV 흡수 및 광학 안정성은 장기간 노출에 최적화되어 장시간 임무를 수행하는 동안 접착제와 상단 접합부를 보호합니다. 약 308나노미터의 세심하게 정의된 UV 차단 장치는 유해한 파장을 걸러내는 동시에 91% 이상의 발광 투과율을 유지하여 태양광 효율을 극대화합니다.
6.9 × 10⁻⁶ K⁻¹에서 설계된 열팽창 계수는 GaAs 태양 전지에 맞게 조정되어 궤도에서 경험하는 강렬한 온도 변화 동안 기계적 스트레스를 크게 줄입니다. 유리는 세륨 도핑되어 UV 안정성을 향상시키고 높은 방사선량에서 반전 현상을 방지합니다.
SCHOTT® Solar Glass exos의 또 다른 주요 장점은 광범위한 확장성으로, 다양한 두께와 형식의 포트폴리오로 제공되어 다양한 위성 설계 및 통합 요구 사항을 지원합니다. 이러한 유연성은 LEO, MEO 및 GEO 임무 프로파일 전반에 걸쳐 호환성을 보장하며, 경량의 질량 최적화 어레이부터 방사선 집약적 궤도를 위한 높은 차폐 구성에 이르기까지 다양합니다.
Exos는 시뮬레이션된 궤도 조건에서 내구성을 평가하기 위해 ECSS-E-ST-20-08C 표준에 따라 엄격한 테스트를 받고 있습니다. SCHOTT의 독점적인 다운 드로잉 공정을 통해 제조된 이 제품은 표면이 자연적으로 연마되어 완벽한 광학 품질과 안정적인 접착을 보장합니다.
UV 안정성, 열 호환성 및 확장성과 같은 이러한 특징이 결합되어 SCHOTT Solar Glass exos는 효율성, 내구성 및 정밀도를 결합한 우주 지원 솔루션이 되었습니다. 이를 통해 ESA 지원 및 상업용 위성 프로그램 모두 연장된 임무 수명 동안 안정적인 전력 생산을 달성하는 동시에 중요한 우주 전력 부품에 대한 유럽 공급망을 강화할 수 있습니다.
올리버 테우슬
영업 개발 관리자