太空光伏多元化发展下的关键光电测试问题探讨

张鹤仙

陕西众森电能科技有限公司

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报告摘要

空间任务对成本、比功率和服役寿命的差异化要求，推动柔性砷化镓、薄片晶硅及钙钛矿叠层电池并行发展。随着测试对象由裸电池扩展至封装组件和太阳翼，仅统一辐照度和温度，仍难以区分器件性能差异与测量条件引入的偏差。本文围绕地面测试结果的可比性及其对在轨工况的适用性，分析产品特性、测试场景和环境模拟条件对光电性能评价的影响。

影响可比性的因素既来自器件，也来自评价目的。柔性电池的弯曲状态和散热边界会影响输出，钙钛矿叠层器件的迟滞则使功率测量依赖预处理与扫描时序。研发阶段需辨识材料及工艺变化对稳定输出的影响，制造阶段需在规定节拍内识别批次波动与异常，航天应用则关注封装互连后的任务功率与寿命裕量。为使测量结果能够跨场景传递，计量与第三方评价需明确参考条件、修正方法和测量不确定度。

基于上述分析，本文提出分层验证方案。首先以单项测量建立性能基线，通过单因素试验确定光谱、温度或偏置对输出的独立影响。继而在耦合试验中考察因素间的交互作用，并通过原位测量区分环境应力作用期间的衰减与应力撤除后的恢复。地面试验用于复现条件和辨识机理，在轨遥测用于检验实际热边界与累积辐照下的输出是否符合地面试验结果。

在工程实施中，电流–电压（I-V）测量以大气层外太阳光谱（AM0）下的量值传递为基础，针对样品形态控制光源、温度、接触状态与采集时序。多结器件辅以分结量子效率（QE）测量，判别光谱失配对输出电流的影响。紫外老化试验结合任务条件设定辐照波段、剂量率与样品温度，利用热真空平台原位跟踪电性能，为评估地面加速试验与在轨衰减过程的对应关系提供依据。