6月29日，神舟九號順利返回，裝載著無限的榮耀和自豪。神舟九號飛船(下稱“神九飛船”)發(fā)射升空，此次為神九飛船提供太陽能光伏電池陣的研發(fā)機構(gòu)是位于天津的中國電子科技集團公司第十八研究所(下稱“十八所”)。神九飛船太陽能光伏電池陣集成了神舟八號載人飛船的技術(shù)狀態(tài)，采用了三結(jié)砷化鎵太陽能電池作為基本發(fā)電單元，其平均光電轉(zhuǎn)換效率、發(fā)電能力均已達到國際先進水平，能夠為飛船提供充足的電能，確保各系統(tǒng)正常工作。

    砷化鎵是重要的半導體材料，被用來制作微波集成電路、紅外線發(fā)光二極管、半導體激光器和太陽電池等，砷化鎵電池在航天領(lǐng)域的應(yīng)用更普遍，探測火星表面的精神號和機會號機器人，采用的都是這種電池。

神舟九號順利著陸

    晶體硅太陽能光伏電池或者單結(jié)砷化鎵太陽能電池，只能吸收特定光譜范圍的太陽光，其轉(zhuǎn)換效率不高。“而多結(jié)砷化鎵太陽能電池，可通過不同材料層的疊加，使其分別選擇性地吸收和轉(zhuǎn)換太陽光譜的不同子域，這樣就可以大幅度提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。”

    揭開“砷化鎵”的神秘面紗

    砷化鎵(galliumarsenide)化學式GaAs，黑灰色固體，熔點1238℃。它在600℃以下，能在空氣中穩(wěn)定存在，并且不為非氧化性的酸侵蝕。因價格昂貴，砷化鎵素有“半導體貴族”之稱。

    砷化鎵到底有多貴?“在同樣的環(huán)境下，用砷化鎵制造的太陽能電池板發(fā)起電來每瓦需要數(shù)千元，而我們現(xiàn)在使用的多晶硅太陽能電池板每瓦的發(fā)電成本不會超過6元錢。”孟憲淦告訴記者。

    雖然這位“半導體貴族”沒有被普遍運用在發(fā)電領(lǐng)域，但可千萬別小看它曾經(jīng)爆發(fā)出的能量，早在20年前，它就已名震海內(nèi)外。1991年，海灣戰(zhàn)爭爆發(fā)，砷化鎵作為激光制導導彈的重要材料登上戰(zhàn)爭的舞臺，中國有句老話叫做“百發(fā)百中”，以砷化鎵為主要材料的光電轉(zhuǎn)化技術(shù)以一定的規(guī)律控制武器的飛行方向、姿態(tài)、高度和速度，不僅能夠“百發(fā)百中”，更在海灣戰(zhàn)爭中留下了“砷化鎵打敗鋼鐵”的美名。

    2001年7月31日，中國科學家宣布掌握了砷化鎵單晶生產(chǎn)技術(shù)，成為繼日本、德國之后又一掌握此項技術(shù)的國家。但盡管砷化鎵晶片的造價在不斷的技術(shù)革新中有所下降，目前仍遠遠高于普通硅片。
十八所提供給本報的資料顯示，為了提高神九飛船太陽能帆板有效布片面積的布片率，神九采用了大面積電池，其單體電池尺寸為39.8mm*60.4mm，是目前我國在軌應(yīng)用單體面積最大的三結(jié)砷化鎵太陽電池;該電池電路在對力學環(huán)境和熱環(huán)境的適應(yīng)性方面，均表現(xiàn)出良好的適應(yīng)性。

    據(jù)悉，目前某些國內(nèi)企業(yè)正在從事將三結(jié)砷化鎵太陽電池應(yīng)用于地面的工作，通過減小電池的面積，用聚光材料把數(shù)百倍的太陽光聚焦到非常小的電池片上，以減少成本;此外還需要安裝對日跟蹤裝置追隨陽光蹤跡，在聚光條件下其理論光電轉(zhuǎn)換效率可達到40%。

    “不過，目前三結(jié)砷化鎵太陽電池工藝復雜、生產(chǎn)成本還非常高，還要解決很多問題，所以暫時難以進入大規(guī)模推廣階段。”據(jù)孟憲淦透露，目前三結(jié)砷化鎵電池的成本高達數(shù)千元/瓦，遠高于目前15元/瓦的普通多晶硅電池系統(tǒng)成本。然而，有業(yè)內(nèi)人士預測，在未來幾年，隨著生產(chǎn)技術(shù)的持續(xù)進步，聚光型砷化鎵太陽電池地面應(yīng)用成本有望不斷下降，并逐漸進入快速發(fā)展階段。<