揭神九太阳能光伏电池神秘面纱

6月16日18时49分，神舟九号飞船(下称“神九飞船”)发射12分钟后，在浩瀚太空中成功展开位于两侧的太阳能电池帆板，犹如神九飞船长出的一对美丽翅膀。事实上，这对太阳能电池帆板，正是神九飞船的“翅膀”，为其遨游太空并完成空间探测任务提供着不竭动力。

记者经过采访了解到，此次为神九飞船提供太阳能光伏电池阵的研发机构是位于天津的中国电子科技集团公司第十八研究所(下称“十八所”)。在接受《中国能源报》记者采访时，十八所相关技术负责人表示，该所此前已为神舟一号飞船至神舟八号飞船，以及天宫一号卫星研制生产了高质量且性能可靠的电源产品。

“神九飞船太阳能光伏电池阵集成了神舟八号载人飞船的技术状态，采用了三结砷化镓太阳能电池作为基本发电单元，其平均光电转换效率、发电能力均已达到国际先进水平，能够为飞船提供充足的电能，确保各系统正常工作。”前述负责人告诉本报记者。

据了解，从神一到神七，飞船“翅膀”上安装的都是晶硅太阳能光伏电池，但神九采用的三结砷化镓电池，其光电转化效率可达30%左右，较之以前的晶硅电池，其光电转化效率提高了50%以上;与之前同样面积的太阳能帆板相比，其使所发出的电能也增加了50%以上。

航天员在太空飞行的十几天里，生活用电都要靠电源系统。晶硅电池的供电能力有限，航天员舍不得加热饭菜，吃的都是冷饭。而这次神九飞船由于使用了三结砷化镓电池，发电量大大增加，可以确保航天员顿顿吃上热饭。

记者采访获悉，砷化镓是重要的半导体材料，被用来制作微波集成电路、红外线发光二极管、半导体激光器和太阳电池等，砷化镓电池在航天领域的应用更普遍，探测火星表面的精神号和机会号机器人，采用的都是这种电池。

据中国可再生能源学会副理事长孟宪淦介绍，晶体硅太阳能光伏电池或者单结砷化镓太阳能电池，只能吸收特定光谱范围的太阳光，其转换效率不高。“而多结砷化镓太阳能电池，可通过不同材料层的叠加，使其分别选择性地吸收和转换太阳光谱的不同子域，这样就可以大幅度提高太阳能电池的光电转换效率。”孟宪淦对《中国能源报》记者说。

十八所提供给本报的资料显示，为了提高神九飞船太阳能帆板有效布片面积的布片率，神九采用了大面积电池，其单体电池尺寸为39.8mm*60.4mm，是目前我国在轨应用单体面积最大的三结砷化镓太阳电池;该电池电路在对力学环境和热环境的适应性方面，均表现出良好的适应性。

据悉，目前某些国内企业正在从事将三结砷化镓太阳电池应用于地面的工作，通过减小电池的面积，用聚光材料把数百倍的太阳光聚焦到非常小的电池片上，以减少成本;此外还需要安装对日跟踪装置追随阳光踪迹，在聚光条件下其理论光电转换效率可达到40%。

“不过，目前三结砷化镓太阳电池工艺复杂、生产成本还非常高，还要解决很多问题，所以暂时难以进入大规模推广阶段。”据孟宪淦透露，目前三结砷化镓电池的成本高达数千元/瓦，远高于目前15元/瓦的普通多晶硅电池系统成本。然而，有业内人士预测，在未来几年，随着生产技术的持续进步，聚光型砷化镓太阳电池地面应用成本有望不断下降，并逐渐进入快速发展阶段。