|上海这项国际领先的电池技术亮相工博会，有望在未来空间站建设中立功

摘要：当前，卫星、载人航天、深空探测等领域都对能量获取技术提出“高效率、轻量化、高电压、更高质量比功率”要求。

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【|上海这项国际领先的电池技术亮相工博会，有望在未来空间站建设中立功】今年的工博会上，由上海空间电源研究所凭借砷化镓太阳电池34%的高光电转化效率，荣获本届工博会空间信息产业展产品金奖。砷化镓太阳电池和我们常见的普通太阳电池有何区别？光电转换效率34%是什么概念？其应用优势又在哪里？
提起太阳电池，大多数人通常会与地面太阳能光伏发电联系起来。常见的太阳电池，多为地面应用的硅基太阳电池，多晶硅太阳电池为蓝色，单晶硅太阳电池为黑色，一般为标准大尺寸（一般125毫米×125毫米以上）；而空间用砷化镓太阳电池一般为黑色，目前尺寸都在80毫米范围内。除了肉眼可见的颜色和尺寸差异，两者最根本的区别在于材料，不同的材料决定了这两种太阳电池的不同性能。
首先是光谱的吸收范围。晶体硅太阳电池的吸收光谱范围小于1100纳米，砷化镓太阳电池的光谱吸收范围则可达到1800纳米，甚至更宽，这就意味着砷化镓太阳电池可以对太阳光谱进行更广泛的吸收。
其次是太阳电池的结构。晶体硅太阳电池多为单结电池，形象地说，单结相当于具有一个核心发电单元。而目前空间用太阳电池多为三结砷化镓太阳电池，相当于具有三个核心发电单元。这样的结构主要是不同材料高质量叠加在一起，完成了“各司其职”的功能，对空间各波段光能进行充分吸收和转换，达到高效率发电的目的。
上海空间电源研究所相关负责人告所采访人员，太空中的电子辐照、紫外辐照、原子氧、等离子、高低温循环等复杂的环境，对太阳电池耐受环境能力要求很高。三结砷化镓太阳电池在轨服役多年后，其性能衰减明显比晶体硅太阳电池小，可有效满足航天器寿命末期的功率需求，更适用于空间环境使用。
众所周知，光电转换效率是衡量太阳电池将光能转换为电能的能力。
目前，国内外空间应用的太阳电池阵上的主力太阳电池为光电转换效率30%的三结砷化镓太阳电池。2018年7月，巴基斯坦PakTES-1A星太阳电池阵整阵应用了上海空间电源研究所光电转换效率32%的砷化镓太阳电池，为当时世界上空间型号批量应用的最高效率太阳电池电路产品。
2020年5月，在我国新一代载人飞船试验船上，以充电电路的形式搭载并应用了上海空间电源研究所研制的光电转换效率34%的砷化镓太阳电池，是国际空间顶尖太阳电池的首次在轨应用。
从30%到32%再到34% ，看似2%转换效率的提升，却可以说是该技术体系“塔尖上的再腾跃”的变化。
为达到光电转换效率34%太阳电池的批产技术水平，尽快实现型号太阳电池电路的应用，上海空间电源研究所研制人员开展了大量的技术攻关，如采用新型覆盖短波、中波太阳光的不同带隙半导体材料，进一步降低载流子热损、提高太阳光谱的能量利用率，攻克和解决失配材料生长的技术难点，宽光谱低反射率调配技术等，拥有多项独立自主知识产权，目前为国际领先水平。
专家表示，随着航天的飞速发展，卫星、载人航天、深空探测等领域对能量获取技术提出了“高效率、轻量化、高电压、更高质量比功率”的要求。如建造空间站时，需要更大规模的供电能力，单翼太阳电池阵的面积将由目前的10平方米提高到100平方米以上。同时，为了保证飞行器姿态控制，又要求尽可能减少太阳电池阵面积，而提高太阳电池光电转换效率就成为解决上述矛盾的有效途径之一。分页标题