揭神九太陽能光伏電池神秘面紗

6月16日18時49分，神舟九號飛船(下稱“神九飛船”)發(fā)射12分鐘后，在浩瀚太空中成功展開位于兩側的太陽能電池帆板，猶如神九飛船長出的一對美麗翅膀。事實上，這對太陽能電池帆板，正是神九飛船的“翅膀”，為其遨游太空并完成空間探測任務提供著不竭動力。

記者經過采訪了解到，此次為神九飛船提供太陽能光伏電池陣的研發(fā)機構是位于天津的中國電子科技集團公司第十八研究所(下稱“十八所”)。在接受《中國能源報》記者采訪時，十八所相關技術負責人表示，該所此前已為神舟一號飛船至神舟八號飛船，以及天宮一號衛(wèi)星研制生產了高質量且性能可靠的電源產品。

“神九飛船太陽能光伏電池陣集成了神舟八號載人飛船的技術狀態(tài)，采用了三結砷化鎵太陽能電池作為基本發(fā)電單元，其平均光電轉換效率、發(fā)電能力均已達到國際先進水平，能夠為飛船提供充足的電能，確保各系統(tǒng)正常工作。”前述負責人告訴本報記者。

據了解，從神一到神七，飛船“翅膀”上安裝的都是晶硅太陽能光伏電池，但神九采用的三結砷化鎵電池，其光電轉化效率可達30%左右，較之以前的晶硅電池，其光電轉化效率提高了50%以上;與之前同樣面積的太陽能帆板相比，其使所發(fā)出的電能也增加了50%以上。

航天員在太空飛行的十幾天里，生活用電都要靠電源系統(tǒng)。晶硅電池的供電能力有限，航天員舍不得加熱飯菜，吃的都是冷飯。而這次神九飛船由于使用了三結砷化鎵電池，發(fā)電量大大增加，可以確保航天員頓頓吃上熱飯。

記者采訪獲悉，砷化鎵是重要的半導體材料，被用來制作微波集成電路、紅外線發(fā)光二極管、半導體激光器和太陽電池等，砷化鎵電池在航天領域的應用更普遍，探測火星表面的精神號和機會號機器人，采用的都是這種電池。

據中國可再生能源學會副理事長孟憲淦介紹，晶體硅太陽能光伏電池或者單結砷化鎵太陽能電池，只能吸收特定光譜范圍的太陽光，其轉換效率不高?！岸嘟Y砷化鎵太陽能電池，可通過不同材料層的疊加，使其分別選擇性地吸收和轉換太陽光譜的不同子域，這樣就可以大幅度提高太陽能電池的光電轉換效率。”孟憲淦對《中國能源報》記者說。

十八所提供給本報的資料顯示，為了提高神九飛船太陽能帆板有效布片面積的布片率，神九采用了大面積電池，其單體電池尺寸為39.8mm*60.4mm，是目前我國在軌應用單體面積最大的三結砷化鎵太陽電池;該電池電路在對力學環(huán)境和熱環(huán)境的適應性方面，均表現出良好的適應性。

據悉，目前某些國內企業(yè)正在從事將三結砷化鎵太陽電池應用于地面的工作，通過減小電池的面積，用聚光材料把數百倍的太陽光聚焦到非常小的電池片上，以減少成本;此外還需要安裝對日跟蹤裝置追隨陽光蹤跡，在聚光條件下其理論光電轉換效率可達到40%。

“不過，目前三結砷化鎵太陽電池工藝復雜、生產成本還非常高，還要解決很多問題，所以暫時難以進入大規(guī)模推廣階段。”據孟憲淦透露，目前三結砷化鎵電池的成本高達數千元/瓦，遠高于目前15元/瓦的普通多晶硅電池系統(tǒng)成本。然而，有業(yè)內人士預測，在未來幾年，隨著生產技術的持續(xù)進步，聚光型砷化鎵太陽電池地面應用成本有望不斷下降，并逐漸進入快速發(fā)展階段。