多結GaAs太陽電池技術參數和性能指標簡介

本刊特約記者 ■ 康健

校對 ■ 高慧 葛曉敏

韓國WEC 2013世界能源大會上，意大利CESI S.p.A公司CEO Matteo Codazzi向萬眾生能源科技董事長康健全面介紹了高效多結太陽電池技術性能和應用前景，希望到中國設立研發中心和投資建廠，為中國衛星和地面太陽能發電提供高效(39%～42%)太陽電池。

據Matteo Codazzi介紹，CESI是研發和生產GaAs(砷化鎵)太陽電池的全球前三大供應商之一，CESI目前生產的三結太陽電池地面應用效率最高可達40%，空間應用效率最高超過30%，且壽命可超過30年，能承受溫度-250～300 ℃。CESI正在研發四結太陽電池，據稱效率可達到42%。

下面以CESI成熟應用的三結太陽電池為例，介紹一下地面應用和空間應用的技術參數和性能指標，供國內研究機構和生產廠家對比和參考。

1 地面應用三結太陽電池技術指標和性能參數(產品型號:CCTJ-40)

1.1 特性參數

圖1 地面應用三結太陽電池及其結構圖

用于CPV系統的InGaP/GaAs/Ge太陽電池：

▲n型發射區p-n結

▲與入射光譜相匹配的多層減反射涂層

▲適用于地面應用，高倍聚光(超過1 000 suns)

▲鍍金，銀上下電極，可壓焊或熔焊或鍵合

▲尺寸為 1 mm2～2 cm2

▲可為客戶定制尺寸

▲厚度為170 ±30 μm

▲最小平均效率為39%

▲工作溫度＜100 ℃

▲最高承受溫度＜350 ℃

▲符合ESA ECSS標準中E20-08對熱循環和濕度的要求

▲外部旁路二極管為反向偏壓提供保護

1.2 性能參數/A·cm-2

表1 典型太陽電池電性能參數(AM1.5D，低AOD，T=25℃)

圖2 500 suns 25 ℃、活動面積1 cm2時的I-V曲線

圖3 光譜響應圖

圖4 效率分布圖

表2 500 suns下的溫度效應(20～70 ℃)

2 空間應用三結太陽電池技術指標和性能參數(產品型號:CTJ-30)

2.1 功能和特性

用于空間應用的InGaP/GaAs/Ge三結太陽電池：

▲n型發射區p-n結

▲太陽電池質量很小，為81～89 mg/cm2

▲厚度為160±20 μm

▲平均效率達29%

▲完全符合ESA標準中ECSS-E-ST-20-08C對LEO和 GEO軌道的要求

▲外接旁路二極管用于反向偏置保護

▲鍍金，銀上下電極，可壓焊或熔焊或鍵合

▲現有標準尺寸為8 cm2、26.5 cm2、27.5 cm2和30.15 cm2

▲可為客戶定制尺寸

▲良好的機械強度

2.2 性能數據

表3 太陽電池平均電性能參數(AM0,T=25℃)

圖5 典型的I-V曲線(電池面積26.5 cm2，效率29.5%）

圖6 壽命初始期平均光譜響應

表4 溫度系數

表5 電子輻照衰降表

表6 100 keV 質子輻照衰降表

表7 1 MeV 質子輻照衰降表

表8 10 MeV 質子輻照衰降表

2.3 技術條件

完全符合 ESA ECSS-E-ST-20-8C：“PV 設備和器件”的要求：

▲電極厚度5～10 μm

▲反向偏壓后的衰降率＜1%

▲焊點拉力強度＞500 gr (4.9 N)

▲溫濕度循環衰降 ＜1%

▲太陽吸收率0.902

3 衛星應用業績

衛星應用業績見表9。

表9 衛星應用業績

圖7