根据傅里叶热传导理论和热应力场理论,利用COMSOL仿真软件和Matlab软件构建了复合激光辐照下三结GaAs太阳能电池的复合损伤模型,计算了单毫秒激光和复合脉冲激光辐照下太阳能电池的温度和应力场分布。结果表明,相比单毫秒激光,复合激光辐照会产生更大范围的熔化损伤并且伴随出现明显的应力损伤,损伤面积和深度会随着纳秒脉冲激光能量密度和作用时间延时的增加而增加。能量密度增加到0.5 J/cm 2时,熔化损伤半径增大到2 mm,深度增大到1.5 μm;时间延时增加到0.5 ms时,熔化损伤半径增大到1.4 mm,深度增大到1 μm。

为了研究真空环境下波长为1070nm连续激光辐照对三结砷化镓太阳电池输出的影响, 采用实验研究的方法测量了不同功率密度激光作用下太阳电池背面温度和负载电压的实时变化。当激光功率密度为8.4W/cm2时, 温度升高显著, 负载电压下降趋近于零, 激光作用结束, 电压恢复至初始电压的53%; 继续增大激光功率密度至11.7W/cm2, 经2.3s后, 负载电压降为零且不能恢复, 电池已毁伤。结果表明, 连续激光作用会引起电池温升, 温度升高使负载电压下降; 作用激光功率密度较小时, 电池温升幅度较小, 负载电压下降幅度也较小, 激光停止后, 负载电压能逐渐恢复至初始状态; 作用激光功率密度较大时, 温升幅度也较大, 引起负载电压下降显著, 即使激光停止作用, 负载电压也不能恢复至初值, 此时说明电池已有损伤。该实验结果可以在一定程度上为激光损伤电池机理的研究提供参考依据。