超强激光科学卓越创新简报

(第五百九十三期)

2025年1月9日

上海光机所在三结砷化镓太阳能电池热稳定性研究方面取得进展

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光元件技术与工程部王胭脂研究员团队在三结砷化镓太阳能电池研究方面取得进展，相关成果以“Thermal stability of triple-junction Gallium Arsenide cells”为题发表于Optics Express。

激光无线电力传输（LWPT）系统在无线能量传输领域具有重要应用，包括航天器传感器网络、卫星间通信和远程电力供应。然而，持续的激光照射会增加LWPT系统中光伏（PV）电池的温度，从而降低其电输出性能。

研究人员提出了一种优化函数，设计了一种负滤光片，该负滤光片能够保证太阳能电池在1064 nm连续激光辐射下，不会由于电池过热而影响其电性能的输出，并研究了激光辐射下装有负滤光片光伏电池的热稳定性。研究揭示了不同温度下电池开路电压（Voc）与电池温度的关系，即电池温度越高，其输出电压越低。此外，还观察到了电池热损伤的发展过程，该过程始于封装胶粘剂的蒸发，随后电输出性能开始下降，接着电池背板电极出现熔融损伤，最终导致电池整体断裂完全损坏。实验结果显示，装有负滤光片的光伏电池热稳定性比没有薄膜的电池提高了十倍。此外，团队还研究建立了装有不同性能负滤光片电池最小Voc与其最大温度之间的模型。这些研究为进一步优化LWPT系统提供了参考，相关研究在绿色能源，远程卫星电力供应等领域有重要意义。

该工作得到了国家重点研发计划等项目支持。

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图1 Notch film光谱图

图2 太阳能电池激光损伤示意图