[发明专利]一种与火星光谱匹配的三结砷化镓太阳电池

说明书

本发明公开了一种与火星光谱匹配的三结砷化镓太阳电池，该太阳电池包括依次串联的GaInP顶电池、GaInAs中电池以及Ge底电池；所述GaInP顶电池的工作波长为300nm～670nm；所述GaInAs中电池的工作波长为500nm～900nm；所述Ge底电池的工作波长为900nm～1800nm；所述GaInP顶电池的带隙为1.85eV；所述GaInAs中电池的带隙为1.37eV；Ge底电池为0.67eV。上述太阳电池针对火星表面光谱，通过降低顶电池带隙、增加布拉格反射器和多层减反射膜三项技术优化，使电池结构与火星光谱相匹配其达到平衡，进而实现顶、中电池对300‑950nm波段光能的均等利用，提升太阳电池在火星光谱下的能量输出效率。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种与火星光谱匹配的三结砷化镓太阳电池。

背景技术

太阳电池阵利用光电转换原理，将太阳能转化为电能，在光照期为卫星供电，并对蓄电池组进行充电。目前太阳电池阵主要采用三结砷化镓太阳电池，但现有电池设计均是基于地球外层空间AM0(大气圈外太阳)光谱条件，确保电池在全寿命周期内整体上有着最佳的性能表现。但是火星表面的太阳光谱，由于在穿越火星大气的过程中，受到灰尘等微粒较高的散射作用，相对于地球轨道的AM0光谱，如图1所示，削弱了蓝光段，增强了红光和红外光段，导致顶电池电流更低、中电池电流更高，火星上的光谱与空间AM0光谱相匹配的常规三结砷化镓太阳电池结构不匹配，需要重新设计优化。

美国“MER”巡视器采用Spectrolab公司的ITJ三结砷化镓太阳电池，ITJ太阳电池在火星表面30°条件下的光电效率相比地球轨道的AM0条件降低了11.94％。而“凤凰号”着陆器采用的Spectrolab公司的UTJ太阳电池在火星表面60°条件下的光电效率相比地球轨道的AM0条件降低了16.25％。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种与火星光谱匹配的三结砷化镓太阳电池，针对火星表面光谱，通过降低顶电池带隙、增加布拉格反射器和多层减反射膜三项技术优化，使电池结构与火星光谱相匹配，进而实现顶、中电池对300-950nm波段光能的均等利用，提升太阳电池在火星光谱下的能量输出效率。

本发明采用以下具体技术方案：

一种与火星光谱匹配的三结砷化镓太阳电池，该太阳电池包括依次串联的GaInP顶电池、GaInAs中电池以及Ge底电池；

所述GaInP顶电池的工作波长为300nm～670nm；

所述GaInAs中电池的工作波长为500nm～900nm；

所述Ge底电池的工作波长为900nm～1800nm；

所述顶电池的带隙为1.85eV；

所述中电池的带隙为1.37eV；

所述底电池的带隙为0.67eV；

更进一步地，所述GaInP顶电池的材料为Ga_0.45In_0.55P，所述GaInAs中电池的材料为Ga_0.92In_0.08As。

更进一步地，在所述GaInAs中电池与所述Ge底电池之间设置有布拉格反射器，所述布拉格反射器用于将透射的太阳光谱再次反射回所述GaInAs中电池进行二次吸收。

更进一步地，还包括位于所述电池表面的多层减反射膜；