多結(jié)GaAs太陽電池技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)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(jié)太陽電池技術(shù)性能和應(yīng)用前景，希望到中國設(shè)立研發(fā)中心和投資建廠，為中國衛(wèi)星和地面太陽能發(fā)電提供高效(39%～42%)太陽電池。

據(jù)Matteo Codazzi介紹，CESI是研發(fā)和生產(chǎn)GaAs(砷化鎵)太陽電池的全球前三大供應(yīng)商之一，CESI目前生產(chǎn)的三結(jié)太陽電池地面應(yīng)用效率最高可達(dá)40%，空間應(yīng)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(fā)四結(jié)太陽電池，據(jù)稱效率可達(dá)到42%。

下面以CESI成熟應(yīng)用的三結(jié)太陽電池為例，介紹一下地面應(yīng)用和空間應(yīng)用的技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)，供國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)廠家對比和參考。

1 地面應(yīng)用三結(jié)太陽電池技術(shù)指標(biāo)和性能參數(shù)(產(chǎn)品型號:CCTJ-40)

1.1 特性參數(shù)

圖1 地面應(yīng)用三結(jié)太陽電池及其結(jié)構(gòu)圖

用于CPV系統(tǒng)的InGaP/GaAs/Ge太陽電池：

▲n型發(fā)射區(qū)p-n結(jié)

▲與入射光譜相匹配的多層減反射涂層

▲適用于地面應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)中E20-08對熱循環(huán)和濕度的要求

▲外部旁路二極管為反向偏壓提供保護(hù)

1.2 性能參數(shù)/A·cm-2

表1 典型太陽電池電性能參數(shù)(AM1.5D，低AOD，T=25℃)

圖2 500 suns 25 ℃、活動面積1 cm2時(shí)的I-V曲線

圖3 光譜響應(yīng)圖

圖4 效率分布圖

表2 500 suns下的溫度效應(yīng)(20～70 ℃)

2 空間應(yīng)用三結(jié)太陽電池技術(shù)指標(biāo)和性能參數(shù)(產(chǎn)品型號:CTJ-30)

2.1 功能和特性

用于空間應(yīng)用的InGaP/GaAs/Ge三結(jié)太陽電池：

▲n型發(fā)射區(qū)p-n結(jié)

▲太陽電池質(zhì)量很小，為81～89 mg/cm2

▲厚度為160±20 μm

▲平均效率達(dá)29%

▲完全符合ESA標(biāo)準(zhǔn)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(hù)

▲鍍金，銀上下電極，可壓焊或熔焊或鍵合

▲現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)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(jī)械強(qiáng)度

2.2 性能數(shù)據(jù)

表3 太陽電池平均電性能參數(shù)(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(yīng)

表4 溫度系數(shù)

表5 電子輻照衰降表

表6 100 keV 質(zhì)子輻照衰降表

表7 1 MeV 質(zhì)子輻照衰降表

表8 10 MeV 質(zhì)子輻照衰降表

2.3 技術(shù)條件

完全符合 ESA ECSS-E-ST-20-8C：“PV 設(shè)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(diǎn)拉力強(qiáng)度＞500 gr (4.9 N)

▲溫濕度循環(huán)衰降 ＜1%

▲太陽吸收率0.902

3 衛(wèi)星應(yīng)用業(yè)績

衛(wèi)星應(yīng)用業(yè)績見表9。

表9 衛(wèi)星應(yīng)用業(yè)績

圖7