针对航天用三结砷化镓太阳电池的光电性能测量,介绍了太阳模拟器法和高空气球法两种方法。阐述了太阳模拟器法的测量原理和关键量值的溯源路径,基于双光源稳态太阳模拟器和光谱失配分析技术,对航天用三结砷化镓太阳电池的光电性能进行了测量,获得了短路电流、开路电压和最大发电功率等关键参数及相应的温度系数。介绍了高空气球法测量技术,高空氦气球将三结砷化镓太阳电池搭载至海拔35 km以上的高空中,在高空自然太阳光下进行光电性能测量,采集了伏安特性数据及实时温度数据。对高空自然太阳光条件下测得的数据执行温度修正后,与地面太阳模拟器法所得的数据进行对比。结果显示,两种测量方法在短路电流、开路电压和最大发电功率上的最大相对偏差分别为2.61%、2.13%和1.63%,结果具有较好的一致性。

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%。

为了提高砷化镓(GaAs)多结太阳电池的光电转换效率, 设计了宽光谱(300 nm～1 800 nm)ZnS/Al2O3/MgF2三层减反射膜, 分析了各层的厚度及折射率对三层膜系有效反射率的影响。结果表明: 对于整个波长, ZnS厚度对有效反射率的影响要大于Al2O3和MgF2, MgF2厚度对有效反射率的影响最小; 适当减小MgF2的折射率或增加ZnS的折射率可得到更低的有效反射率。同时, 当 ZnS, Al2O3和MgF2的最优物理厚度分别为52.77 nm, 82.61 nm, 125.17 nm时, 此时最小有效反射率为2.31％。