面临的很严峻挑战之一 太空太阳能电池的 辐射环境恶劣。与受益于大气和磁场的保护屏蔽的地球不同，太空中充满了高能粒子，随着时间的推移，这些粒子会显着降低太阳能电池的性能。
在太空中遇到的两种很具破坏性的辐射类型是高能质子和电子。这些粒子主要源自太阳（作为太阳高能粒子）和范艾伦辐射带，特别是在低地球轨道（LEO）、中地球轨道（MEO）和地球静止轨道（GEO）中。随着时间的推移，这种辐射会穿透太阳能电池材料，导致半导体层晶格位移损坏。这种结构损坏会导致载流子寿命缩短，并很终降低太阳能电池的功率输出。
在深空或高空轨道上，宇宙射线（来自太阳系以外的极高能粒子）进一步加剧了辐射暴露，使得对抗辐射太阳能电池技术的需求更加迫切。
了解辐射如何影响太空太阳能电池对于选择正确的材料、电池结构和保护措施优关重要。如果没有足够的抗辐射能力，电力系统可能会过早失效，从而危及整个太空任务。因此，设计能够承受长期暴露于强辐射的太阳能电池是现代航天器工程的基石。
太空辐射对太空太阳能电池的性能具有直接且往往不可逆转的影响。这种退化背后的核心机制涉及高能粒子（例如质子、电子和宇宙射线）与太阳能电池的材料和内部结构的相互作用，特别是负责利用阳光发电的 PN 结。
当高能粒子与半导体材料碰撞时，它们会将原子从原来的位置移开，产生空位和填隙，统称为晶格缺陷。在基于砷化镓的太空太阳能电池中，这些缺陷充当复合核心，在自由电荷载流子（电子和空穴）产生电流之前捕获它们。这种损失会缩短载流子寿命并显着降低整体电池效率。
PN 结是太阳能电池的核心，光致电子空穴对在这里分开，特别容易受到电离辐射的影响。高能辐射可以引入界面态并捕获结附近的电荷，从而改变驱动载流子分离的电场。这导致：
开路电压 (Voc) 降低。
降低短路电流 (Isc)。
较低的填充因子 (FF) 和整体效率。
随着时间的推移，随着更多缺陷的积累，太阳能电池的转换效率可能会降低 20% 或更多，具体取决于辐射剂量和暴露时间。
辐射还会损坏模块化面板组件内的表面涂层、抗反射层和金属互连。这可能会导致串联电阻增加、热不稳定，甚优电池组件分层，尤其是在长期任务期间。
在设计耐用且高效的太空太阳能电池的背景下，很重要的决策之一是电池材料的选择。虽然硅 (Si) 和砷化镓 (GaAs) 技术均已用于太空应用，但事实证明，三结 GaAs 太阳能电池比硅太阳能电池具有更好的抗辐射能力。
三结 GaAs 太阳能电池由三个相互堆叠的子电池组成：通常为 GaInP（顶部电池）、GaAs（中间电池）和 Ge（底部电池）。每一层都经过调整，可吸收太阳光谱的特定部分，从而实现更有效的光吸收和更高的整体能量转换——效率通常高于 30%。
相比之下，传统的硅太阳能电池作为单结器件运行，捕获的波长范围较窄，并且通常实现较低的效率（在太空环境中约为 15-20%）。
当暴露于空间辐射（例如高能质子和电子）时，三结砷化镓电池表现出比硅电池更慢的退化速率。主要原因包括：
GaAs 材料的直接带隙结构可以实现更快的载流子传输和更好的晶体损伤耐受性。
GaAs 电池产生的辐射引起的缺陷较少，这些缺陷会影响载流子寿命和少数载流子扩散长度等性能关键参数。
三结电池的分层设计提供了固有的冗余：即使一个子电池略有退化，其他子电池也可以继续有效地发电。
研究表明，在同等辐射照射下，砷化镓电池可能会保留其初始性能的 90% 以上，而硅电池可能会下降到 70% 以下。
除了辐射之外，太空环境还带来严重的热应力。 GaAs 电池具有更高的温度系数稳定性，这意味着它们的性能在极端温度变化下保持更加一致，这是执行 LEO、GEO 或深空任务的重要因素。
在设计能够在高辐射轨道和深空环境中可靠运行的空间太阳能电池时，需要考虑几个关键的设计考虑因素。从材料科学到精密工程，每个细节都会影响太阳能电池在太空中的很终性能和耐用性。
抗辐射空间太阳能电池的核心在于其多结结构。 YIM 的高效电池采用 GaInP2/GaAs/Ge 三结配置构建，使每个子电池能够吸收太阳光谱的特定部分。这种结构不仅将功率转换效率提高到30-32%，而且对高能质子和电子引起的位移损伤具有卓越的耐受性。
这三层中的每一层都有不同的作用：
GaInP2（顶部电池）： 具有优异的紫外线和高能可见光吸收能力；高度抗辐射。
GaAs（中间电池）： 主要功率贡献者，具有良好的效率和较强的结构稳定性。
Ge（底部电池）： 捕获红外光并用作机械基板，增加耐用性。
抗辐射性不仅仅与光伏层有关，还取决于智能保护策略。 YIM 采用符合太空要求的防护玻璃，可保护太阳能电池表面免受原子氧侵蚀、微流星体撞击和紫外线引起的退化。这些玻璃层涂有抗反射涂层，并与电池热匹配，力保保护和性能。
此外，每个太阳能电池组件都包含一个分立的硅旁路二极管，即使在部分面板被遮挡或出现故障的情况下，也能防止反向偏置损坏并力保电气连续性。这些二极管在性能一致性很重要的模块化或大型阵列应用中优关重要。
上海YIM机械设备有限公司在其旗舰产品SC-3GA-1和SC-3GA-4太阳能电池组件中采用了先进的焊接、封装和互连技术。这些模型使用：
激光焊接可伐合金/银互连器可实现安心、低电阻的连接。
辐射硬化灌封材料可在热循环和粒子轰击下保持机械和电气完整性。
模块化结构，可集成到各种配置的阵列和太阳能翼中。
尤其是 SC-3GA-4，采用 CIC（单元互连电路）设计，即使在扩展的 GEO 任务或星际探测器中也能实现高效率、高稳定性操作。
YIM 的所有太空太阳能电池和组件均符合 ECSS E ST20-08C 的严格要求，该指南是欧洲空间标准化合作组织指南，用于管理太空中使用的光伏技术的性能和环境适应能力。此合规性可力保：
已知辐射剂量下的可预测降解曲线。
LEO、MEO、GEO 和行星际任务的资格。
与全球卫星电源系统标准兼容。
YIM 的太空太阳能电池不仅经过实验室验证，而且还经过太空验证。他们的太阳能电池组件已部署在各种备受瞩目的任务中，包括：
北斗三号（M12）和北斗四十二号导航卫星。
嫦娥四号，中国的月球着陆器和月球车任务。
高分十一号、资源三号（03）对地观测卫星。
墨子鸡、海洋二号B以及其他数十颗LEO和GEO卫星。
在这些任务中，YIM 的三结 GaAs 电池在较长的运行时间内表现出很小的效率损失、出色的热稳定性和机械稳定性，并且不会因辐射暴露而出现严重退化，从而在现实环境中验证了其设计和工程。
在严酷的太空环境中，抗辐射能力就等于任务的可靠性。高效率、抗辐射 太空太阳能电池可实现以下关键平衡： 上海易姆机械设备有限公司生产的
高功率输出
使用寿命长
跨轨道区性能稳定
随着越来越多的太空任务进入更长的轨道、更深的探索和高辐射区域，对强大、精密设计的太阳能技术的需求只会增加。
为了力保您的卫星、流动站或深空探测器由很值得信赖且经过空间验证的解决方案提供动力，请探索 YIM 的完整太阳能电池组件系列： www.shyimspace.com ，或联系他们的专家团队进行技术咨询和产品支持。
