一般称晶体硅太阳能电池为第一代太阳能电池技术，而将薄膜太阳能电池归为第二代。

第一代太阳能电池制作工艺简单，转换效率一般在 15-25%之间。由于使用晶体硅材料，因
此其成本和重量的下降空间有限，而其转换效率也不可能进一步提高。第二代虽然具有很大
的成本潜力。但其转换效率更低，只有 6-10%

[3]

。

太阳能产业的持续发展，对转换效率和成本必将提出更高的要求。而这些要求只能通过

第三代太阳能技术来实现。主要包括多结太阳能电池、热载流子太阳能电池以及多能带太阳
能电池等发展方向。第三代太阳能电池转换效率最高可以接近 60%，而成本只在 10 美分/瓦
到 50 美分/瓦之间，相当于目前主流技术的 1/30 到 1/

6[4]

。

其中,多结太阳能电池是提高转化效率的一种最直接的方法。我们知道，任何单一半导

体材料的光电响应光谱范围相对于太阳光谱来说都太窄, 只能将太阳光谱中一定范围的光
能有效地转换成电能，从根本上制约了效率的提高。因此，为提高对太阳光的利用效率，将
具有不同禁带宽度的半导体材料组合起来，分别吸收利用不同波长范围的入射光, 顶层电池
的能带最高，往下依次减少，这样能量高的光子被上面能带高的电池吸收，而能量低的光子
则能透过上面的电池而被下面能带低的电池吸收，从而有效地提高了太阳能电池的效率，由
此产生了双结、三结等多结叠层太阳能电池。目前主要有：
GaInP/Ga(In)As/Ge,AlGaAs/GaAs,GaInP/GaAs 和 GaInP/GaInAs 等

[5，6]

。

多结太阳能电池测试

多结太阳能电池测试系统

系统

单片多结太阳能电池制造工艺特点是：采用半导体外延生长技术将不同的化合物半导体

层叠在一块基片上，通过隧道二极管将各个分立的太阳能电池串联在一起，相互串联的结之
间没有对外引线，只有多结太阳能电池整体有一对光电转换输出的正、负极。所以，对其测
试只能通过对多结太阳能电池整体进行测试。在整体测试过程中各个 P/N 结之间的光特性和
电特性互相影响，现有的太阳能电池光谱响应测量系统无法实现对多结太阳能电池光谱响应
的测量。因此，有必要对其独特的测量技术进行研究。

太阳能电池的电性能测试在其设计、生产和检验中必不可少。通过计算的方法来估计太

阳能电池的电源特性往往与实际情况差异较大,准确地测量太阳能电池的电性能对总体设计
工作意义非常重大。太阳能电池阵列或卫星用太阳能电池帆板由生产部门交给用户单位使用
之前, 需进行验收测试, 以检验是否达到设计指标。卫星用太阳能电池帆板在进行过振动实
验和热真空实验后, 再测试其电特性也是非常必要的。所以太阳能电池测试系统在产品验收
环节中将发挥着重要的作用。

本论文提出了一种全新的测试方法，测试系统整体方案图如图 1 所示：

图 1 多结太阳能电池光谱响应测试系统(不采用 SR830)

单
色
仪
光
源

单色仪

斩
波
器

偏置光源

样品室

（分时测量）

信号变换

信号检测

数
据
采
集

温度控制

频率探测器

计算机

电压偏置