Estrés Térmico en Circuito de Célula Solar Flexible Multicapa con Diferentes Temperaturas

RESUMEN Bajo condiciones de temperatura amplia relevantes para el espacio, los ensamblajes de circuitos de células solares flexibles multicapa de película delgada de GaAs pueden desarrollar deformaciones y tensiones térmicas debido a la incompatibilidad termo-mecánica entre los materiales constituyentes. Este estudio combina la caracterización experimental dependiente de la temperatura con simulaciones por elementos finitos para investigar la respuesta termo-mecánica a nivel de ensamblaje. Se realizaron pruebas de tracción y experimentos de relajación de tensión a diferentes temperaturas para obtener las propiedades elásticas de materiales clave y la respuesta viscoelástica de las películas de poliamida (PI), y estos datos se utilizaron para construir un modelo por elementos finitos acoplado termo-mecánicamente de la estructura del circuito multicapa. Las simulaciones muestran un cambio dependiente de la temperatura en la dirección de la deformación. Las tensiones térmicas intra-capa se redistribuyen con la temperatura, donde la capa de cobre exhibe el nivel más alto de tensión a bajas temperaturas y la capa de células muestra el nivel más alto a altas temperaturas. Este cambio en la carga de tensión está asociado con la dependencia térmica de las propiedades de los materiales y la distribución de carga controlada por restricciones, y también está influenciado por la ruta de carga discontinua introducida por la geometría discreta del arreglo de células. Además, se extrajeron y compararon indicadores relacionados con el desprendimiento y cizalladura a lo largo de interfaces críticas como evaluación a nivel preliminar del daño interfacial bajo carga térmica. Los resultados proporcionan soporte teórico para el análisis de la evolución de la tensión dependiente de la temperatura y la evaluación de confiabilidad bajo cargas térmicas de amplia temperatura.