本發明涉及太陽電池領域，具體涉及一種空間太陽電池及其制備方法。

背景技術：

1、未來空間飛行器趨向于大型化和超小型化，這對空間太陽電池的面積、重量比功率等方面提出了更高的要求。目前，空間太陽電池主要以三結砷化鎵太陽電池為主，所述三結砷化鎵太陽電池由三個具有不同能帶間隙的子電池串聯組成，這三個子電池之間形成三個p-n結，分別負責吸收太陽光譜中的不同波段，以實現更高效的光電轉換。

2、然而，更高光電性能的空間太陽電池的研制和發展面臨瓶頸。為了適應未來空間航天器的高要求，研究者們嘗試采用晶格失配技術，以及四結、五結、六結電池技術等來制備更高效率的空間太陽電池。但是，這些方案的可行性較差、實驗過程復雜，限制了空間太陽電池技術的發展。

3、因此，開發低成本、簡易的方式制備更高光電性能的空間太陽電池是一個亟需解決的問題。

技術實現思路

1、本發明的目的是提供一種空間高效三結砷化鎵太陽電池及其制備方法，采用金納米球修飾的方式，有效利用金納米球優異的局域表面等離激元特性，提高空間太陽電池的光電轉換效率。

2、為了達到上述目的，本發明提供了一種空間太陽電池的制備方法，包括：

3、步驟1，提供一外延片；所述外延片正面形成有若干正面電極，所述外延片正面未被所述正面電極覆蓋的區域形成暴露區；所述外延片背面形成有背面電極；

4、步驟2，在所述暴露區噴涂金納米球膠體溶液，干燥后在所述暴露區表面形成金納米球修飾區；所述金納米球膠體溶液中金元素的含量為0.05mg/ml～0.1mg/ml；

5、步驟3，清洗所述外延片；

6、步驟4，在所述金納米球修飾區蒸鍍減反射膜。

7、進一步地，所述金納米球的尺寸為15nm～100nm。

8、進一步地，所述步驟2包含：n次重復所述步驟2，直至所述金納米球修飾區的金納米球的分布均勻性及分布密度均達到工藝目標；n取正整數。

9、進一步地，n的取值范圍為6～8。

10、進一步地，所述步驟3包含：采用去離子水和乙醇的混合溶液清洗所述外延片，所述乙醇的體積分數為10％～25％。

11、進一步地，所述正面電極的材料包含ag、au，所述ag、au的純度均不低于99.99％。

12、進一步地，所述背面電極的材料包含pt、ag及au，所述pt、ag、au的純度均不低于99.99％。

13、進一步地，所述正面電極的厚度為4μm～6μm；所述背面電極的厚度為4μm～6μm。

14、進一步地，所述步驟4中，所述減反射膜的材料至少包含tiox、alox，x代表氧的相對原子比例。

15、本發明還提供一種空間太陽電池，其特征在于，采用如權利要求1～9中任意一項所述的制備方法所形成。

16、與現有技術相比，本發明的有益效果至少包含：

17、(1)本發明的空間太陽電池的制備方法中，在外延片正面的暴露區表面形成了金納米球修飾區，所述金納米球在被輻照特定波段的光(共振波長)后，其表面的等離激元會被激發，從而在所述暴露區形成強局域場，并滲入到下方的半導體材料中，進而提高空間太陽電池的光電轉換效率。通過控制噴涂的金納米球的膠體溶液中金元素的濃度、選用合適尺寸的金納米球以及采用多次噴涂、干燥的方式，使得所述金納米球在所述暴露區分布均勻，且達到了合適的分布密度，避免了金納米球的團聚現象而導致的金納米球利用率下降的缺陷，從而進一步提高空間太陽電池的光電轉換效率。

18、(2)進一步地，本發明的空間太陽電池的制備方法中，通過精確調控清洗溶液中乙醇的濃度，確保金納米球膠體溶液中的表面活性劑及雜質能被有效去除，同時不會破壞前道工藝在外延片上形成的光刻電極圖案，從而保證了空間太陽電池的可靠性。

技術特征：

1.一種空間太陽電池的制備方法，其特征在于，包括：

2.如權利要求1所述的空間太陽電池的制備方法，其特征在于，所述金納米球的尺寸為15nm～100nm。

3.如權利要求1所述的空間太陽電池的制備方法，其特征在于，所述步驟2包含：n次重復所述步驟2，直至所述金納米球修飾區的金納米球的分布均勻性及分布密度均達到工藝目標；n取正整數。

4.如權利要求3所述的空間太陽電池的制備方法，其特征在于，n的取值范圍為6～8。

5.如權利要求1所述的空間太陽電池的制備方法，其特征在于，所述步驟3包含：采用去離子水和乙醇的混合溶液清洗所述外延片，所述乙醇的體積分數為10％～25％。

6.如權利要求1所述的空間太陽電池的制備方法，其特征在于，所述正面電極的材料包含ag、au，所述ag、au的純度均不低于99.99％。

7.如權利要求1所述的空間太陽電池的制備方法，其特征在于，所述背面電極的材料包含pt、ag及au，所述pt、ag、au的純度均不低于99.99％。

8.如權利要求1所述的空間太陽電池的制備方法，其特征在于，所述正面電極的厚度為4μm～6μm；所述背面電極的厚度為4μm～6μm。

9.如權利要求1所述的空間太陽電池的制備方法，其特征在于，所述步驟4中，所述減反射膜的材料至少包含tiox、alox，x代表氧的相對原子比例。

10.一種空間太陽電池，其特征在于，采用如權利要求1～9中任意一項所述的制備方法所形成。

技術總結
本發明公開了一種空間太陽電池及其制備方法，所述制備方法包括：步驟1，提供一外延片；所述外延片正面形成有若干正面電極，所述外延片正面未被所述正面電極覆蓋的區域形成暴露區；所述外延片背面形成有背面電極；步驟2，在所述暴露區噴涂金納米球膠體溶液，干燥后在所述暴露區表面形成金納米球修飾區；所述金納米球膠體溶液中金元素的含量為0.05mg/mL～0.1mg/mL；步驟3，清洗所述外延片；步驟4，在所述金納米球修飾區蒸鍍減反射膜。本發明實現了提高空間太陽電池的光電轉換效率，且制備方法簡單，滿足未來航天器的應用需求。

技術研發人員：劉洋,吳彥妮,張書杰,符春娥,王志超,韓文佳,趙文祺,耿嘯鏑,姜德鵬,王訓春
受保護的技術使用者：上海空間電源研究所
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28