空間太陽能電池.ppt

1、空間太陽能電池調(diào)研,主要內(nèi)容,空間太陽能電池的應(yīng)用背景 對空間太陽能電池的具體要求 目前用于空間的太陽能電池的分類 當(dāng)前主要用于實際的電池舉例 空間太陽能電池的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢,空間太陽能電池的應(yīng)用背景,中國天宮一號對接圖,現(xiàn)在科學(xué)在對宇宙的探索過程中， 太陽能電池是衛(wèi)星和空間電站的 主要能量來源。太陽能電池作為 一種高效率、長壽命、高可靠性 的空間能源，在已發(fā)射的 3,000 多顆各類人造衛(wèi)星中，80以 上的衛(wèi)星能源都利用了太陽能電 池組件，空間太陽能電池需求量 增長迅速。,對于空間電池的具體要求,衛(wèi)星的發(fā)射成本高達(dá)80000$/Kg，因此要求太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率高和重量輕。 空間太陽能電池工

2、作時直接受到各種高能粒子以及高強(qiáng)度紫外線的輻照，所以還要求空間太陽能電池的抗輻照性能高。 最好是直接帶隙半導(dǎo)體，原料豐富，無毒無害；可重復(fù)的沉積技術(shù)以滿足大規(guī)模生產(chǎn)；光伏轉(zhuǎn)換效率高；抗輻照，長期的使用穩(wěn)定性；,空間太陽能電池的分類,Si太陽能電池 空間用直拉單晶硅太陽電池具有成本低、機(jī)械強(qiáng)度高和重量輕等特點，雖然目前其轉(zhuǎn)換效率稍低，大約為1 5% 1 7% (AM0)，但地面用太陽電池的轉(zhuǎn)換效率已達(dá)247%。 目前硅空間太陽電池常用的電池厚度為1 50200m，正向50-70m的超薄化方向發(fā)展。,Si空間太陽電池的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，為 N+PP+結(jié)構(gòu)，主體部分為P型摻雜區(qū)，也是主要的光譜吸收和非平衡載

3、流子產(chǎn)生區(qū)域。N+區(qū)域厚度逐步減小，可以提高少子收集效率，同時適應(yīng)對短波長光的吸收要求。PP+結(jié)構(gòu)形成的BSF(背散射場)能有效增強(qiáng)對少子的收集。,空間太陽能電池分類,GaAs太陽能電池 GaAs是直接能帶半導(dǎo)體，具有最佳的禁帶寬度和高的光吸收系數(shù)，具有良好的抗輻照性能。砷化鎵太陽能電池小批量生產(chǎn)效率已達(dá)20以上，研究者對電池進(jìn)行了系列嚴(yán)格的環(huán)境試驗和空間實際環(huán)境下的考核試驗，證明砷化鎵電池能完全符合空間應(yīng)用要求。 1986年前蘇聯(lián)發(fā)射的“和平號”空間站，裝備了IOKW的GaAs太陽電池，單位面積比功率達(dá)180Wm2。8年后，電池陣輸出功率總衰退不大于15 。 薄膜電池和聚光電池 薄膜電池（銅

4、銦硒(CulnSe2)、碲化鎘(CdTe3)和聚光太陽能電池（美國1998年發(fā)射的“深空1號”采用了GalnPGaAs高效雙結(jié)聚光電池，效率為19%。,應(yīng)用舉例,Emcore公司產(chǎn)品： （1）ZTJ 電池是三結(jié)電池，最小質(zhì)量為84mg/cm2。具有很好的抗輻射性能， P/P0=0.90，（1MeV，5E14e/cm2),下圖分別是：電池結(jié)構(gòu)形貌 圖，光照下的電流電壓關(guān)系圖 及電池的性能參數(shù)表。,應(yīng)用舉例,（1）ATJ 電池是三結(jié)電池 Emcore公司生產(chǎn)的ZTJ三結(jié)電池的結(jié)構(gòu)示意圖，由下右圖所示，電池由Ge 襯底，緩沖層，隧道結(jié)，AlGaAs/GaAs/GaAs/InGaP，隧道結(jié)，InGaA

5、lP/InGaP/InAlP 還有電極構(gòu)成。,應(yīng)用舉例,（2）BTJ太陽能電池,圖1 BTJ電池在光照下的I-V曲線 圖2 電池的性能參數(shù) 圖3 電池在不同環(huán)境下的測試結(jié)果,應(yīng)用舉例,（3）ATJM電池 圖分別為電極位置示意圖，ATJM電池結(jié)構(gòu)示意圖。,應(yīng)用舉例,（3）ATJM電池,應(yīng)用舉例,AZUR space solar power： （1）S by pass diode Si二極管做成三角形，裝在電池的裁切角處，起到保護(hù)電池的作用。,應(yīng)用舉例,（2）轉(zhuǎn)換效率為30%的三結(jié)GaAs電池,左圖和右圖分別是電池的結(jié)構(gòu)示意圖 和電池的結(jié)構(gòu)參數(shù)、性能參數(shù)。,應(yīng)用舉例,（3）S32 低重量的硅電池,

6、空間太陽能電池的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢,全球各國都將太陽能電池作為一種高效率、長壽命、高可靠性的空間能源，在已發(fā)射的 3,000 多顆各類人造衛(wèi)星中，80以上的衛(wèi)星能源都利用了太陽能電池組件，空間太陽能電池需求量增長迅速，空間太陽能電池主要廠家都接到了巨額訂單，甚至出現(xiàn)了供不應(yīng)求的情況。2007 年，僅美國EMCORE 公司得到了上百兆瓦的太陽能電池訂單，價值約為 14,200 萬美元，其中 5,300 萬美元的訂單為空間太陽能電池。目前全球在空間太陽能電池中超過80采用了鍺襯底化合物半導(dǎo)體疊層電池，未來將提高到95。,根據(jù)中國航天科技集團(tuán)公司的數(shù)據(jù)，“十一五”期間，中國將研制近 100 顆 空間飛行器 。年秋冬之交，中國