空间用砷化镓薄膜电池低成本制造技术及发展趋势

李华，冷若寒阳，王伟明

江苏宜兴德融科技有限公司

复旦大学

E-mail: wangwm@derongtech.com.cn

报告摘要

砷化镓（GaAs）基III-V族化合物太阳电池以其超高的光电转换效率、优异的抗辐照性能和良好的高温特性，在空间能源和聚光光伏等领域具有不可替代的优势。然而，其高昂的制造成本，特别是锗衬底等贵重原材料的消耗以及低效的制造模式，严重制约了其在地面大规模光伏发电及新兴商业航天等领域的广泛应用。本文围绕砷化镓太阳电池的低成本制造技术，系统阐述了实现成本数量级降低的核心技术路径与关键突破，世界各国发展状态。首先，分析了砷化镓电池的成本构成，指出衬底成本、制造规模与模式是成本居高不下的主要瓶颈。进而，重点介绍了研究团队历时十五年建立的薄膜化和衬底复用全套核心技术体系，并已经实现在银河航天灵犀03、06、07、09、10等商业卫星多种形式太阳翼的应用。基于薄膜砷化镓电池的太阳翼具有更低的成本、更高的质量比功率、更高的体积收纳比，为下一步大规模应用奠定基础。本研究表明，通过技术创新，薄膜砷化镓电池在百兆瓦级年产量规模下，制造成本有望降至1美元/瓦，将有力支撑中国太空光伏的大规模应用及未来能源战略。