如何实现更高的光电转换效率始终是光伏科学研究的焦点之一，是世界各国技术竞争的主阵地。在空间飞行领域，更高光电转换效率的太阳电池器件意味着能够支撑更多的科学载荷工作、更小的飞行器发射重量、更灵活的轨道机动能力等，这无疑将显著地促进空间任务的实施。目前90%以上的空间飞行器都以30%-32%效率的空间三结太阳电池做为主电源。

能够降低载流子能量热损耗的多结结构是提高光电转换效率的主要技术途径。然而随着结数的增加，实现多波段高质量光电材料及其兼容性集成的挑战极剧增加。

近日，上海空间电源研究所高效太阳电池技术课题组采用全新的技术路线，制备了面向空间应用的高效五结太阳电池。他们借助材料调控技术改善了Eg > 2.1 eV的AlGaInP子电池的性能；通过能带调节获得了低电压损耗>2.05 eV宽带隙隧穿结；结合表面工程消除了界面钝化引起的载流子输运势垒；采用薄膜光学方法优化了减反射膜系，最终实现了高性能五结电池的制备。单倍标准AM0模拟光谱下，面积为4 cm2的五结电池开路电压达到4.92 V，短路电流密度达到11.37 mA/cm2，填充因子0.855，转换效率35.39%，接近世界最高水平（美国光谱实验室，单体面积4 cm2，开路电压4.832 V，短路电流密度11.77 mA/cm2，填充因子0.845，AM0光谱下转换效率35.8%）。

>35%效率级空间五结太阳电池可有效地服务于我国后续空间科学任务，特别是满足探月工程、深空探测等大功率小体积飞行器对高效能源获取的迫切需求。

图1. 空间高效五结太阳电池的（a）AM0模拟光谱下的J-V测试曲线与（b）各子电池量子效率测试图。

>35% 5-junction space solar cells based on the direct bonding technique

Xinyi Li, Ge Li, Hongbo Lu, Wei Zhang

J. Semicond. 2021, 42(12): 122701

doi:?10.1088/1674-4926/42/12/122701

Full Text: http://www.jos.ac.cn/article/doi/10.1088/1674-4926/42/12/122701?pageType=en

来源：第12期半导体学报中文导读