空间太阳能电池作为航天器等空间产品的主要能源部件,其在空间复杂环境中的服役寿命一直是衡量电池性能的重要技术指标。太阳能电池阵列目前主要采用平行间隙电阻焊工艺将互连片与电池单元进行连接组装。然而,受互连片材料及厚度、电极形貌和尺寸、焊接电压、焊接时间等多参数影响,平行间隙电阻焊过程中连接界面的接触状态和温度场分布规律变化复杂,连接接头质量一致性差,接头性能将影响太阳能电池的服役寿命。因此,需要开展电池互连片平行间隙电阻焊过程仿真与实验研究,确定互连片材料以及平行间隙电阻焊工艺参数的优选策略,以提高连接接头质量。针对电池互连片与太阳能电池单元的平行间隙电阻焊接质量问题,本文在综合国内外最新研究进展的基础上,首先制备了钼镀银复合互连片材料,分析了电池互连片导电性能与表面形貌状态及其对焊接过程的影响;建立太阳能电池互连片平行间隙电阻焊有限元仿真模型,获得了焊接过程中不同界面间的应力分布、电流密度分布、温度场分布等演变规律,并进行了实验验证。在此基础上,分析了焊接电压,焊接时间和电极间隙等工艺参数,以及互连片材料属性和厚度等变化对接头温度场的影响,为太阳能电池互连片平行间隙电阻焊的工艺参数选取及互连片材料设计提供参考。主要研究内容和结论有:(1)电池互连片材料制备及性能评价以双面钼镀银互连片为研究对象。通过电子束蒸镀法制备了互连片镀层材料,分析了制备试样的镀层厚度、表面形貌、本体电阻、接触电阻等性能及其对焊接过程的影响。结果表明:镀层厚度控制精确且表面平整,镀层与基底之间接触紧密,制备的试样质量满足焊接要求。(2)电池互连片平行间隙电阻焊过程仿真建模建立了太阳能电池互连片平行间隙电阻焊的有限元仿真模型。仿真结果表明:焊接过程中电池-互连片界面最大温度为890℃,小于焊件熔点,所以其连接机理为固态连接;焊接过程中电极端部温度大于焊件温度,热量从电极流向焊件,电极间隙大小会影响焊接过程中的电流密度分布以及生热传热状态,从而对焊接质量造成影响。通过建立红外在线测温实验系统,对仿真结果进行验证,实验结果与仿真结果偏差在6%以内,有较好的一致性。(3)工艺参数对焊接性能的影响规律研究基于有限元仿真结果,结合红外测温实验以及45°拉剪力学性能实验,探究焊接电压、焊接时间以及电极间隙等工艺参数对焊接质量的影响规律。结果表明:当焊接电压为0.8V,焊接时间为50ms,电极间隙为0.2mm时,接头强度最高,电极-互连片界面接触区临界最优温度为900.2℃,当温度高于或者低于该温度时接头强度都会降低。(4)互连片材料对焊接性能的影响规律研究通过有限元对比分析,结合金相实验、SEM/EDS等方法,探究了复合互连片基底材料以及厚度对焊接质量的影响规律。结果表明:在相同的焊接参数时,Kovar镀银互连片比Mo镀银互连片与电池界面间的温度更高,元素扩散更充分;基底厚度为15μm的Mo镀银互连片比基底厚度为25μm的Mo镀银互连片焊接界面温度更高,元素扩散更充分。从焊接性能角度考虑应优选电阻率大、厚度小的互连片基底材料。