利用光学膜系设计软件(TFCalc),设计出空间用GaInP/(In)GaAs/Ge 三结太阳电池的分布式布拉格反射器(DBR)。实验结果表明由15对Al_0.2Ga_0.8As/Al_0.9Ga_0.1As组成的DBR在中心波长850 nm处的反射率高达96%,使800~900 nm波段内红外光被有效反射后又被二次吸收,提高了GaInAs中间电池的抗辐照能力。基于细致平衡原理,结合p-n结形成机理,对原电池结构和包含DBR的新电池结构进行厚度优化。通过对比中电池厚度为2.93 μm的原电池结构和中电池厚度为1.2,1.6,2.0 μm的新电池结构的辐照前外量子效率(EQE),发现新电池结构基本弥补了基区减薄对短路电流的影响。通过分析两种结构电池辐照前后的电学性能,发现DBR结构的存在明显改善了辐照后电池电流的衰减,并且中电池厚度为1.6 μm的新电池结构辐照后效率高达24.87%,较原电池结构提升了近2%,基本接近中电池厚度为2.0 μm的新电池结构,且明显高于1.2 μm中电池厚度的新电池结构。

设计了一种适用于GaInP/GaInAs/Ge多结太阳电池, 可在300~1800 nm宽光谱范围内实现均匀聚光的菲涅耳透镜。通过实际测试, 得到GaInP/GaInAs/Ge多结太阳电池的量子效率图谱和透镜主体材料硅胶的折射率色散曲线, 在此基础之上采用多焦点与多设计波长相结合的方法, 对菲涅耳透镜进行优化设计。基于该方法建立了几何聚光比为625倍, 环距为0.3 mm的透镜模型以及聚光效率、均匀性等聚光性能参数的计算模型, 并利用蒙特卡罗光线追迹及实验测试的方法对其聚光性能进行分析。研究结果表明, 所设计的透镜在300~1800 nm宽光谱范围内以及三个子电池的光谱响应波段内都能较好地实现均匀会聚, 同时具有较高的聚光效率, 聚光分布均匀度高于75%, 聚光效率超过80%。