双结电池制做工艺和特性测量的介绍

　　高效率、抗辐照、高稳定性和重量轻是对空间用太阳电池的基本要求，因此提高电池的功率／重量比是当前空间能源太阳电池的发展趋势，提高太阳电池的效率和减轻其重量。小卫星技术对太阳电池重量要求尤为苛刻。太阳电池一般采用表面贴装方式而不采用展开式太阳电池帆板，而小卫星的外表面积十分有限，还要考虑安装其他有效载荷（如天线等），星上负载要求的相对电源容量也大，这就要求太阳电池有更高的转换效率。自上世纪90年代，人们根据太阳光谱的特点研制出比GaAs单结太阳电池更为优越的InGaP／ GaAs双结串接太阳电池¨q J，使太阳电池的效率有了明显提高。与GaAs单结太阳电池相比，In— GaP／GaAs双结太阳电池将转换效率提高了3— 5％，最高地面效率可超过30％（1AMl．5）口。。此外美、日等国已开始进行三结乃至四结太阳电池的研制。1999年已有三结（GaInP／GaAs／Ge）电池空间效率达到26．7％（1AM0）的报导H o，2000年7 月又报导了空间效率达到29％（1AM0）的记录。采用Ge衬底具有成本更低，机械性能更佳等特点，该种电池近年已投人生产，并开始在卫星上推广应用”柚J。在高应变等材料体系上也已开展了研究¨J。美、日等国期望2005年至2010年研制出实用化的新型三结或四结太阳电池，效率达到30％ （AMO）以上，设想的三结电池的结构可为InGaP ／GaAs／Ge，而四结电池的结构可为InGaP／GaAs／收稿日期：2003_014-23 InGaNAs／Ge等。本文报道我们设计和研制的In— GaP／GaAs双结电池的初步结果。 1双结电池结构设计优化串接双结电池中采用禁带宽度较大且与GaAs 晶格匹配的三元InGaP材料作为顶电池，GaAs材料作为底电池。太阳辐射的光谱分布如图1所示。 InGaP的禁带宽度约为1．9eV，可以吸收太阳光中波长小于650nm部分的能量，GaAs的禁带宽度为 1．43eV，吸收太阳光的长波限约为870nm。