光源与照明总第176期2023年1月光电材料与器件51六结GaAs光电池在不同冷却条件下的输出特性研究牛瑞君，杨火木，苟于单，王俊，邓国亮四川大学电子信息学院，四川成都610065摘要：文章研究了激光功率密度和温度对六结GaAs光电池输出特性的影响，研究结果表明，适度地增加激光功率密度可以提高光电池的光电转换效率，当达到临界功率密度时，光电池的效率达到最高，超过临界功率密度后，光电池的输出随着入射光功率密度的增加而下降。此外，根据光电池在空气自然对流冷却、空气强制对流冷却和水强制对流冷却三种情况下的输出特性，电池冷却能力越强，临界功率密度越高，根据不同的冷却方案，将激光功率密度调整到某一临界值，可获得最高的激光功率转换效率。关键词：六结GaAs光电池；光电转换效率；冷却条件；临界功率密度分类号：TM914.40引言光电池是激光无线能量传输系统的重要组成部分，光电转换效率是其核心参数[1]。激光功率密度对光电池的性能有显著影响[2]，实验证明，入射光功率越高，光电池的效率越高。但当入射光功率密度持续增大时，光电池的温度也会急剧升高，而光电转换效率并不会持续线性增加。温度也是影响光电转换性能的主要因素，研究结果表明，温度越高，光电池的光电转换效率越低。也就是说，随着入射光功率密度的增加，光电池的输出会呈现先增加后下降的趋势[3]。虽然有实验证明了这一现象，但很少有人从临界功率密度的角度出发研究光电池的特性。1入射光功率密度和温度对光电池的影响1.1实验平台为了得到六结GaAs光电池在不同入射光功率密度和不同温度下的输出，搭建实验平台，如图1所示。图1实验平台GaAs光电池在单色激光辐射下的输出性能优于在宽波段太阳光下的，且GaAs光电池的最佳匹配波长在800nm附近，因此选择波长为808nm的半导体激光器作为激光源。激光经过准直扩束系统后通过反射镜照射到光电池，要保证激光束能均匀地照射在六结GaAs光电池的整个表面。接收端由4.4×4.6cm2六结GaAs光电池、TEC水冷平台和温度控制器组成。在光电池背面均匀涂上硅脂，使光电池与水冷平台充分接触。实验过程中，在不改变入射光功率密度的情况下，通过调节TEC温度控制平台（温度范围为293～353K，温度间隔为10K）控制GaAs光电池温度，使用数字源表测试不同条件下六结GaAs光电池的输出特性，并将数据传输给计算机。然后不断改变入射光功率密度（入射光功率密度范围为50～600mW/cm2，光功率密度区间为50mW/cm2）。重复以上实验，得到六结GaAs...
