今年的工博會上，由上海空間電源研究所憑借砷化鎵太陽電池34%的高光電轉化效率，榮獲本屆工博會空間信息產業展產品金獎。砷化鎵太陽電池和我們常見的普通太陽電池有何區別？光電轉換效率34%是什么概念？其應用優勢又在哪里？

提起太陽電池，大多數人通常會與地面太陽能光伏發電聯系起來。常見的太陽電池，多為地面應用的硅基太陽電池，多晶硅太陽電池為藍色，單晶硅太陽電池為黑色，一般為標準大尺寸（一般125毫米×125毫米以上）；而空間用砷化鎵太陽電池一般為黑色，目前尺寸都在80毫米范圍內。除了肉眼可見的顏色和尺寸差異，兩者最根本的區別在于材料，不同的材料決定了這兩種太陽電池的不同性能。

首先是光譜的吸收范圍。晶體硅太陽電池的吸收光譜范圍小于1100納米，砷化鎵太陽電池的光譜吸收范圍則可達到1800納米，甚至更寬，這就意味著砷化鎵太陽電池可以對太陽光譜進行更廣泛的吸收。

其次是太陽電池的結構。晶體硅太陽電池多為單結電池，形象地說，單結相當于具有一個核心發電單元。而目前空間用太陽電池多為三結砷化鎵太陽電池，相當于具有三個核心發電單元。這樣的結構主要是不同材料高質量疊加在一起，完成了“各司其職”的功能，對空間各波段光能進行充分吸收和轉換，達到高效率發電的目的。

上海空間電源研究所相關負責人告所記者，太空中的電子輻照、紫外輻照、原子氧、等離子、高低溫循環等復雜的環境，對太陽電池耐受環境能力要求很高。三結砷化鎵太陽電池在軌服役多年后，其性能衰減明顯比晶體硅太陽電池小，可有效滿足航天器壽命末期的功率需求，更適用于空間環境使用。

眾所周知，光電轉換效率是衡量太陽電池將光能轉換為電能的能力。

目前，國內外空間應用的太陽電池陣上的主力太陽電池為光電轉換效率30%的三結砷化鎵太陽電池。2018年7月，巴基斯坦PakTES-1A星太陽電池陣整陣應用了上海空間電源研究所光電轉換效率32%的砷化鎵太陽電池，為當時世界上空間型號批量應用的最高效率太陽電池電路產品。

2020年5月，在我國新一代載人飛船試驗船上，以充電電路的形式搭載并應用了上海空間電源研究所研制的光電轉換效率34%的砷化鎵太陽電池，是國際空間頂尖太陽電池的首次在軌應用。

從30%到32%再到34%，看似2%轉換效率的提升，卻可以說是該技術體系“塔尖上的再騰躍”的變化。

為達到光電轉換效率34%太陽電池的批產技術水平，盡快實現型號太陽電池電路的應用，上海空間電源研究所研制人員開展了大量的技術攻關，如采用新型覆蓋短波、中波太陽光的不同帶隙半導體材料，進一步降低載流子熱損、提高太陽光譜的能量利用率，攻克和解決失配材料生長的技術難點，寬光譜低反射率調配技術等，擁有多項獨立自主知識產權，目前為國際領先水平。

專家表示，隨著航天的飛速發展，衛星、載人航天、深空探測等領域對能量獲取技術提出了“高效率、輕量化、高電壓、更高質量比功率”的要求。如建造空間站時，需要更大規模的供電能力，單翼太陽電池陣的面積將由目前的10平方米提高到100平方米以上。同時，為了保證飛行器姿態控制，又要求盡可能減少太陽電池陣面積，而提高太陽電池光電轉換效率就成為解決上述矛盾的有效途徑之一。