激光光伏电池技术研究进展.docx

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1、激光光伏电池技术研究进展倪旺，刘兴江（中国电子科技集团公司第十八研究所化学与物理电源重点实验室，天津300384）随着科技的发展和人们生活水平的不断提升，多元化的消费电子产品和电驱动移动平台（无人车、无人机等）在生活中占据越来越重要的位置，人们对这些电子产品设备的消费体验要求越来越高Q在电子产品设备使用过程中，当其缺乏电能时，反复连线充电过程影响了便携式电子产品的消费体验，减少了电驱动移动平台的持续作业时间和作业半径。激光无线充电技术，作为一种新型充电技术，具有光束指向性好、充电目标尺寸匹配度高、灵活可移动、易实现大功率远距离充电等优点在消费电子产品充电、电驱动移动平台补电、航空航天器无线输能

2、等领域都有巨大应用前景。激光无线充电包括了激光发射和激光接收，其中激光发射技术因激光器的广泛使用发展成熟，而以激光光伏电池为代表的激光接收技术发展起步较晚、成熟度低3-4o伴随激光无线充电技术能够带来的无限可能，各国科研机构也越来越多地开展了激光光伏电池技术的探索研究。尽管国内外就激光光伏电池有了不少研究报道，但相关研究的总结评述鲜有涉及，不便于该领域科研工作者迅速了解相关领域最新研究动态。本文从激光光伏电池基本特性出发，对激光光伏电池的国内外研究进展情况进行阐述，并探讨了激光光伏电池技术的未来发展趋势。1激光光伏电池基本特性激光光伏电池的工作原理和传统的太阳光光伏电池基本一致，基于pn结的光

3、生伏特效应Q尽管二者工作原理基本相同，但是在激光光伏电池设计时，其与太阳光光伏电池仍有诸多不同。首先，激光光伏电池接收的是单色或准单色光辐照，选用合适禁带宽度（当禁带宽度略小于光子能量且量子效率高）的半导体材料，能够最大化利用光子能量，因此往往能够获得远高于太阳光光伏电池的光电转换效率（PCE）o其次，激光光伏电池接收的辐照强度远大于太阳光强度，其器件的结构设计（栅电极、掺杂浓度、隧穿结等）也与太阳光光伏电池有明显差异。最后，激光光伏电池接收的激光辐照均匀度相对较差，其组件结构难度远大于传统的太阳能光伏组件。激光光伏电池的材料体系和传统太阳光光伏电池相似，主要包括了Si材料、GaAs材料、In

4、GaAS材料、GaSb材料等。下面将按照不同材料体系分类，介绍各类激光光伏电池的研究进展。2激光光伏电池技术研究进展2.1Si基激光光伏电池技术研究进展MartinGreen等5以掺软专乙铝石榴石（Nd：YAG）激光器为光源，测试了面积为4cm2的单晶硅基电池的激光-电转换特性，在测试温度25、波长1064nm、平均辐照强度58.4mWcm2激光辐照下，Si基光伏电池的PCE接近40%,而同样的器件在AM1.5太阳光辐照条件下的效率值仅为23%oHiroakiSuzuki等6通过在单晶硅基激光光伏电池表面镀上减反射涂层并在背面引入背面反射器结构，并采用集中式细栅电极结构,从而提高激光吸收效率。在波长1.07m激光辐照下，随着激光平均辐照强度从0.1Wcm2提高到1.8Wcm2,面积为1.21cm2的硅基激光光伏电池的光电转换效率由19.3%提升至24.2沆李盛等7以光束质量M2