关键字：光伏发电、别墅太阳能发电、砷化镓、GaAs

以砷化镓(GaAs)为代表的III-V化合物光伏发电电池，具有较高的光电转换效率，受 到光伏发电领域科研人员高度重视。GaAs是典型的III-V族化合物半导体材料，其带隙接近最高效率对应值，与太阳光谱的匹配较适合，且能耐高温，在250°C的条件下，光电转换性能仍良好，特别适合做高倍率聚光太阳电池，该电池在空件科学领域，比如航天器方面使用得比较频繁，但在别墅太阳能发电行业中却甚少使用。

 

砷化镓生产方式跟传统的硅晶圆片生产方式大不相同，砷化镓需要采用磊晶技术制造。这种磊晶圆片的直径通常为4〜6 in，比通常硅晶圆片的12 in要小得多。磊晶圆片需要特殊的机台，同时砷化镓原材料成本高出硅很多，最终导致砷化镓成品IC成本比较高。GaAs(砷化镓)太阳光伏发电电池大多采用液相外延（LPE)、分子束外延 (MBE)或金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术制备。

 

随着空间科学和技术的发展，对空间电源提出了更高的要求。早在20世纪80年代初期，前苏联、美国、英国、意大利等国家就开始研究GaAs基系太阳光伏发电电池。80年代中期，GaAs太阳电池被用于空间系统，如1986年前苏联发射的“和平号”空间站，装备 了10 kWp的GaAs太阳电池，单位面积比功率达到180 Wp • m-2。8年后，电池阵输出功率总衰退低于15%。

航天领域GaAs太阳电池的使用

已研究的砷化镓(GaAs)系列太阳光伏发电电池有单晶砷化镓、多晶砷化镓、镓铝砷一砷化镓异质结、金属一半导体砷化镓、金属一绝缘体一半导体砷化镓太阳电池等。 GaAs基系太阳电池经历了从LPE到MOCVD、MBE，从同质外延到异质外延，从单结到多结叠层结构发展变化，其效率在不断提高：从最初16%增加到34%以上 (AM0，135. 3 mW • cm-2，25°C)，工业生产规模年产达到数百千瓦以上，并在空间系统得到广泛的应用。更高的效率减小了太阳电池阵的面积和质量，增加了火箭的装载量，减少火箭燃料消耗，虽然太阳电池阵的成本上升了，但整个航天器电源系统的费用却较之前低了不少。目前，该类电池主要用在航空领域，在别墅太阳能发电行业中的家用光伏发电装置中却显得凤毛麟角。

 

随着MBE、MOCVD技术的应用，大大扩展了III-V材料的选择范围，生长出各种复杂的器件结构，使多结叠层电池的规模化生产成为可能，这也为该电池在别墅太阳能发电行业的推广创造的机会。III-V族化合物太阳光伏发电电池有许多种类，按材料分类，主要有两大系列：一类为GaAs基系太阳电池， 另一类为InP基系太阳电池。在单结电池研究领域，这两类电池是分开研究的；然而在多结叠层电池领域，这两个系列电池的研究又是结合在一起的。三结叠层 GaInP2/GaAS/Ge太阳电池的研制成功便是这两类电池相结合的最好范例。