7A 电流（约对应于 500 倍聚光下该电池产生的短路电流的 1.25 倍），太阳电池芯片实际温
度高于环测箱温度约

20

℃.

选项

最高芯片温度

循环总数

电流条件

TCA-1

 85°C

 1000

每个温度周期内，在温度

>25°C 时，周期性施加 1.25*Isc 的电

流

10 次

TCA-2

 110°C

 500 每个温度周期内，在温度>25°C 时，周期性施加 1.25*Isc 的电流 10

次
TCA-3

 65°C

 2000

每个温度周期内，在温度

>25°C 时，周期性施加 1.25*Isc 的电

流

10 次

表

1 聚光太阳电池热循环测试条件选项

   

图

1 热循环测试的温度和电流示意图（非等比例）

图

2 太阳电池接收器的冷热循环实验示意图

图

3 太阳电池接收器（芯片尺寸 10x10mm2）在通不同电流时，环测箱温度（oven）、散热

器温度（

heat sink）和电池芯片温度（cell）的差

聚光太阳电池的可靠性和失效模式与大功率

LED 芯片的可靠性和失效模式也很多的共同点

[3]，三结电池的顶电池是 GaInP 材料，其带隙约为 1.85eV，在通电情况下，发光波长约为
680nm，是可见光，对太阳电池接收器通电压（称为亮灯测试），即可以简单判断太阳电
池芯片有无异常。在太阳电池的外延、后续芯片工艺制程和接收器封装制程中，通常不可避
免的会引入对芯片的损伤，通过亮灯测试，可以观察芯片的损伤类型，经我们的实验观察
异常芯片类型在亮灯测试条件下体现为亮点、暗点、暗斑和暗条纹，亮点和暗点可能源于芯
片缺陷或是沾污，暗斑可能源于芯片漏电，电流在芯片上分布不均，而暗条纹可能源于栅
线电极脱落或人为的芯片划伤。图

4(a)~(d)分别给出亮点、暗条纹（栅线电极脱落）、暗斑和

划伤的太阳电池接收器亮灯测试图片。

选用

TCA-1 热循环条件，芯片温度最高-45

℃~85℃，分别在最高温度及最低温度处停留

10 分钟，一个循环大约需要 78 分钟；每个温度周期内，在温度>25

℃时，周期性施加

1.25*Isc（7A）的电流 10 次。表 2 为部分接收器在经过超过 1000 个热循环后的老化前后电
性对比，电性测试使用脉冲聚光太阳模拟器，由于实验时间跨度时间较长，考虑到不同时
间测试仪器本身的误差，本实验选取标准片作为监控，测试仪测量误差

±5%。试验表明，聚

光太阳电池芯片在经过

1000 个循环后电性总体衰减不明显，但划伤半导体及芯片大面积暗

区的样品，其电性衰减较大；实验过程中，接收器出现绝缘胶裂开、

DBC 从铝板脱落、导线

表皮收缩等，都是由于温度高于材料其本身所以承受的最高温度导致。

芯片编号

  老化前功率 W  老化后功率 W  衰减 热循环次数