远距离无线能量传输技术适用于更复杂多变的供电场景，满足不同层次设备的电力补给，目前主要有微波和激光两种途径。微波无线传能和激光无线传能都包括发射端电能到电磁波、接收端电磁波再到电能的双向转换，其中激光无线传能发射端通过激光器实现电光转换、接收端通过光电池实现光电转换。相较于微波而言，激光光束因其发散角小指向性更好，理论上可实现更高效的远距离无线传能。随着激光器、光电池的发展，激光无线传能有望成为无人机系统、太空电站、卫星和极端探测等领域能量供给的极具前景的潜在选项，吸引着密集的研究投入。

对于激光无线传能接收端光电转换环节而言，面临的难题主要在于该过程的能量转换效率及其伴随的稳定性的提升。激光辐照光电池的光电转换过程总是伴随着自发的光热耗散，光热耗散引起的材料升温和热应力又会通过若干机制（改变材料带隙、缩短载流子寿命等）降低光电效率，更多光能耗散成热能、温升/热应力进一步加剧，这种耦合行为甚至会导致光电池暂时或永久失效。前期研究发现，激光无线传能接受端光电转换的自发光热耗散行为，在很大程度上受制于光电池半导体材料激光辐照诱导的非平衡热力学状态；半导体材料载流子初始浓度、激发输运和复合特性，显著依赖于器件核心区初始温度和热边界，本文着重针对光电池对激光的能量转换能力极限，开展了这一典型的非平衡器件初边值优化设计原理和方法研究。本文主要研究进展包括：

1. 针对三结砷化镓光伏电池的激光光电转换，开展了不同混合度脉冲、连续复合激光辐照多结砷化镓光电池的能量转换与热力学状态关联、以及极限参数激光辐照光电池诱导材料损伤破坏行为的试验研究；结合光镜和电镜表面成像技术，分析表征了典型参数激光辐照多结砷化镓光电池的材料、器件失效模式。结果表明：三结砷化镓光伏电池对本文中参数范围的复合激光，脉冲激光混合度（脉冲激光功率密度百分比）越高，光伏电池的能量转换能力极限越高。

2. 针对光电池对激光的光电转化能力极限，基于载流子输运理论、结合典型参数试验，建立了脉冲、连续激光辐照光电池光热耗散率与平衡温度关联的数学模型、并获得了本文参数范围的温度相关的光热耗散率数值解；将该耗散率应用于激光辐照光电池的热扩散模型，求解了不同混合度条件下复合激光辐照光伏电池的热响应。结果初步阐明了复合激光混合度对激光光电转换能力极限的作用机制。

3. 采用有限单元法，分析了典型混合度复合激光辐照光电池引起的时变温度场和应力/应变场，初步阐明了光电池激光辐照损伤模式的热力机制，为光电池激光光电转换系统进一步优化设计和阈值预测提供依据。