连续激光辐照三结GaAs太阳电池温度场仿真

孙 浩， 徐建明， 张宏超， 杨 欢， 陆 健*

(1.南京理工大学 理学院， 南京 210094; 2.上海空间电源研究所， 上海 200245)

引 言

随着工业和能源技术不断发展，太阳能逐渐被人类所利用。相较于传统Si太阳电池，GaAs太阳电池具有光电转换效率高、抗辐射性能强等优点，在航空航天方面有广阔的潜在价值和应用背景[1-5]。激光辐照下三结GaAs太阳电池由于材料热吸收引起电池热效应，从而影响其输出性能降低[6]，因此仿真计算出连续激光辐照三结GaAs太阳电池温度场极具科学意义，可以为激光辐照太阳电池致损伤现象提供理论依据。近些年，国内外学者对于连续激光辐照太阳电池研究极其关注，国外研究方向主要为激光无线传输。2002年，德国STEINSIEK[7]等人利用532nm激光成功驱动了小车。2005年，美国马歇尔空间飞行中心利用500W强激光辐照15m以外微型飞行器表面的GaInP2光伏电池，成功让飞行器飞行[8]。2006年，日本近畿大学采用激光辐照装备GaAs光伏电池的风筝和微型直升机，实现了激光供能试验[9]。而国内侧重于连续激光辐照太阳电池损伤机理。2013年，QIU[10]等人采用1064nm连续激光辐照单晶Si太阳电池，通过对比辐照前后输出特性变化，分析了连续激光损伤单晶Si太阳电池机理。2017年，YANG[11]等人采用波长为1070nm连续激光，在真空环境下实验测量了不同功率密度激光作用三结GaAs太阳电池温度和负载电压的实时变化，得到了其太阳电池损伤阈值为11.7W/cm2。但是目前对于连续激光辐照GaAs太阳电池只有相关实验，很少有在考虑材料热物性参量随温度变化情况下，通过同时构建光电转换和光热转换理论模型来求解太阳电池温度场。……