空间太阳能电池

空间太阳能电池调研主要内容空间太阳能电池的应用背景对空间太阳能电池的具体要求目前用于空间的太阳能电池的分类当前主要用于实际的电池举例空间太阳能电池的发展现状和趋势空间太阳能电池的应用背景中国天宫一号对接图现在科学在对宇宙的探索过程中，太阳能电池是卫星和空间电站的主要能量来源。太阳能电池作为一种高效率、长寿命、高可靠性的空间能源，在已发射的3,000多颗各类人造卫星中，80％以上的卫星能源都利用了太阳能电池组件，空间太阳能电池需求量增长迅速。对于空间电池的具体要求①卫星的发射成本高达80000$/Kg，因此要求太阳能电池的转换效率高和重量轻。②空间太阳能电池工作时直接受到各种高能粒子以及高强度紫外线的辐照，所以还要求空间太阳能电池的抗辐照性能高。③最好是直接带隙半导体，原料丰富，无毒无害；可重复的沉积技术以满足大规模生产；光伏转换效率高；抗辐照，长期的使用稳定性；空间太阳能电池的分类Si太阳能电池空间用直拉单晶硅太阳电池具有成本低、机械强度高和重量轻等特点，虽然目前其转换效率稍低，大约为15%～17%(AM0)，但地面用太阳电池的转换效率已达24．7%。目前硅空间太阳电池常用的电池厚度为150～200μm，正向50-70μm的超薄化方向发展。Si空间太阳电池的标准结构，为N+／P／P+结构，主体部分为P型掺杂区，也是主要的光谱吸收和非平衡载流子产生区域。N+区域厚度逐步减小，可以提高少子收集效率，同时适应对短波长光的吸收要求。P／P+结构形成的BSF(背散射场)能有效增强对少子的收集。空间太阳能电池分类GaAs太阳能电池GaAs是直接能带半导体，具有最佳的禁带宽度和高的光吸收系数，具有良好的抗辐照性能。砷化镓太阳能电池小批量生产效率已达20％以上，研究者对电池进行了系列严格的环境试验和空间实际环境下的考核试验，证明砷化镓电池能完全符合空间应用要求。1986年前苏联发射的“和平号”空间站，装备了IOKW的GaAs太阳电池，单位面积比功率达180W／m2。8年后，电池阵输出功率总衰退不大于15％。薄膜电池和聚光电池薄膜电池（铜铟硒(CulnSe2)、碲化镉(CdTe3)和聚光太阳能电池（美国1998年发射的“深空1号”采用了GalnP／GaAs高效双结聚光电池，效率为19%。应用举例Emcore公司产品：（1）ZTJ电池是三结电池，最小质量为84mg/cm2。具有很好的抗辐射性能，P/P0=0.90，（1MeV，5E14e/cm2)下图分别是：电池结构形貌图，光照下的电流电压关系图及电池的性能参数表。应用举例（1）ATJ电池是三结电池Emcore公司生产的ZTJ三结电池的结构示意图，由下右图所示，电池由Ge衬底，缓冲层，隧道结，AlGaAs/GaAs/GaAs/InGaP，隧道结，InGaAlP/InGaP/InAlP还有电极构成。应用举例（2）BTJ太阳能电池图1BTJ电池在光照下的I-V曲线图2电池的性能参数图3电池在不同环境下的测试结果应用举例（3）ATJM电池图分别为电极位置示意图，ATJM电池结构示意图。应用举例（3）ATJM电池应用举例AZURspacesolarpower：（1）SbypassdiodeSi二极管做成三角形，装在电池的裁切角处，起到保护电池的作用。应用举例（2）转换效率为30%的三结GaAs电池左图和右图分别是电池的结构示意图和电池的结构参数、性能参数。应用举例（3）S32低重量的硅电池空间太阳能电池的发展现状与趋势全球各国都将太阳能电池作为一种高效率、长寿命、高可靠性的空间能源，在已发射的3,000多颗各类人造卫星中，80％以上的卫星能源都利用了太阳能电池组件，空间太阳能电池需求量增长迅速，空间太阳能电池主要厂家都接到了巨额订单，甚至出现了供不应求的情况。2007年，仅美国EMCORE公司得到了上百兆瓦的太阳能电池订单，价值约为14,200万美元，其中5,300万美元的订单为空间太阳能电池。目前全球在空间太阳能电池中超过80％采用了锗衬底化合物半导体叠层电池，未来将提高到95％。根据中国航天科技集团公司的数据，“十一五”期间，中国将研制近100颗空间飞行器。２０１１年秋冬之交，中国发射“天宫一号”与“神舟八号”成为举世瞩目的两颗“明星”。这些空间站和卫星的主要能量来源是负载在其上的太阳能电池，因此在以后几年的发展中，空间太阳能电池将成为一个的研究热点。