出品：科普中国
制作：中国科学院光电研究院（现为空天信息研究院） 徐国宁 黄宛宁 苗颖
监制：中国科学院计算机网络信息中心
近年来，高效多结太阳电池有了长足的发展，并广泛应用于空间和临近空间领域，是各种航天器和临近空间飞行器的理想一次能源 。 而太阳电池的应用，与太阳电池空间标定技术是密不可分的 。
图 1 空间卫星用太阳电池（图片来源：http://amuseum.cdstm.cn/AMuseum/aetherlife/space_station_tkz_2.html
图 2 临近空间飞艇用的太阳电池（图片来源：https://www.cc362.com/content/Lp720wkzaq.html
太阳电池空间标定为什么如此重要呢？
在设计空间用太阳电池能源系统时，需要获得太阳电池在标准阳光下的精确的性能参数 。 特别是对于探月和探火等深空探测的飞行器来说，所带能源系统的重量非常有限，计算需要非常精确，能源系统容量大了超重，影响和挤占载荷的重量，容量小了则无法满足飞行任务，而精确地计算则依赖太阳电池在光准光下精确地性能参数 。 目前在地面采用光模拟器对光电池进行标定的方法不能测量出太阳电池精确的性能参数 。 因此需要对太阳电池进行地球大气外层或在接近的环境进行标定和测量 。
目前由于没有成熟完善的多结太阳能电池标定手段，我国研制的新型砷化镓等多结电池的性能至今无法进行准确的评价，多结电池的研制和应用已经受到了影响，迫切需要建立合适的标定平台，拿到准确的电池标定数据 。
我们把作为参考的电池在一定的光源状态下，确定短路电流或测试其I-V曲线的过程叫做标定 。 而利用标准电池的数据，去获得其它电池的数据的对比过程简称为复现 。
那么对空间太阳电池的标定需要什么样的光源条件呢？
太阳光经过1.5亿公里传输到达地球大气圈表面的光谱辐射能量为太阳常数，大约其值为1367 W/m2，因此大气圈外的太阳光谱辐射条件定义为AM0条件 。
空间标定
卫星或飞船上用的太阳电池，是在不同轨道上接受阳光的辐射，为了确定一个共同的基础，引入了AM0标准状态的太阳辐照度（不存在大气衰减的平均日地距离上垂直于阳光的平面上的太阳光辐照度），即太阳常数的概念 。 空间标定就是确定在AM0状态下，太阳电池的短路电流或I-V曲线 。
目前最常用的空间标定法包括如下几种：卫星标定、火箭标定、气球标定、飞机标定和高山标定 。 卫星标定一般都是实地验证其它标定方法的一种手段，而不作为标定电池的方法，原因是太阳电池不能回收 。 火箭标定是飞行高度最高（250km）的一种标定方法，飞行高度比气球高五倍多，这种方法成本高 。 高山标定和飞机标定比较容易实现，但二者达不到标准太阳光谱的条件，所以不是真实的AM0环境，在这种情况下得到的太阳电池性能参数有误差，需要后续对测量值进行校准，这会导致其不确定度值增大 。
世界各国宇航部门都非常重视太阳电池的空间标定工作，例如美国航宇局的刘易斯航天中心、马歇尔航天中心、喷气推进实验室， 欧洲空间局的欧洲空间研究与技术中心和法国空间技术中心等, 都根据自己的技术特点开展了气球等在AM0条件下太阳电池标定以及地面实验标定工作 。
各种标定方法中高空科学气球高空标定比较常用 。 99.5%的大气在35km以下，在这个高度的上界，没有灰尘，没有水蒸气，没有主要的臭氧带，因此这里的太阳光（考虑到硅太阳电池的光谱响应波长为0.35~1.1μm）基本上就是外层空间的太阳光，因此35km及以上的高空是标定AM0太阳电池合适的空间 。 高空科学气球飞行高度可达20-40km，标定的光源状态已非常接近理想的AM0状态 。
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