基于GaAs-Ge太陽電池輻照損傷模型的載流子輸運(yùn)機(jī)制研究.pdf

1、本文通過空間帶電粒子輻射環(huán)境地面等效模擬試驗(yàn)，研究GaAs/Ge太陽電池在質(zhì)子和電子輻照下的電學(xué)性能演化規(guī)律及損傷機(jī)理。根據(jù)短路電流退化模型和開路電壓退化模型對輻照后GaAs/Ge太陽電池的電學(xué)性能退化規(guī)律進(jìn)行非線性模擬分析，建立空間太陽電池多數(shù)載流子去除率損傷系數(shù)和少數(shù)載流子擴(kuò)散長度損傷系數(shù)隨入射質(zhì)子和電子能量變化的基本規(guī)律，深入分析空間太陽電池輻照損傷的內(nèi)在物理機(jī)制。
　　電學(xué)性能測試結(jié)果表明，在電子輻照注量一定時，電子輻照G

2、aAs/Ge太陽電池電學(xué)性能退化幅度均隨電子能量增加而增大。＜200 keV質(zhì)子輻照GaAs/Ge太陽電池后，70 keV質(zhì)子輻照導(dǎo)致電池開路電壓和最大功率退化幅度最大，并且隨著質(zhì)子能量增加開路電壓退化幅度減??；40 keV質(zhì)子輻照導(dǎo)致電池的短路電流退化幅度最大，且隨著質(zhì)子能量增加短路電流退化幅度減小。4Me V和10 MeV質(zhì)子輻照下GaAs/Ge電池電學(xué)性能退化幅度均隨著高能質(zhì)子能量增加而增大。
　　開路電壓退化模擬結(jié)果表明，

3、不同能量的質(zhì)子輻照下，GaAs/Ge太陽電池的多數(shù)載流子去除率損傷系數(shù)隨質(zhì)子能量增大而先增大后減??；在100 keV質(zhì)子輻照下電池的多數(shù)載流子去除率損傷系數(shù)達(dá)到最大值。不同能量的電子輻照下GaAs/Ge太陽電池的多數(shù)載流子去除率損傷系數(shù)隨著電子能量增大而增大。此外，GaAs/Ge太陽電池的開路電壓（Voc）的退化與載流子去除率有關(guān)，多數(shù)載流子去除效應(yīng)是空間帶電粒子輻射下太陽電池的開路電壓退化的原因之一。
　　短路電流退化模擬結(jié)果表

4、明，不同能量的質(zhì)子輻照下，GaAs/Ge太陽電池的少數(shù)載流子擴(kuò)散長度損傷系數(shù)隨著質(zhì)子能量的增加而減??；不同能量電子輻照下，GaAs/Ge太陽電池的少數(shù)載流子擴(kuò)散長度損傷系數(shù)隨著電子能量增加而增大。此外，GaAs/Ge太陽電池的短路電流（Isc）退化是由少數(shù)載流子擴(kuò)散長度損傷系數(shù)決定的。
　　等效相對損傷系數(shù)研究結(jié)果表明，質(zhì)子輻照下GaAs/Ge太陽電池的多數(shù)載流子去除率損傷系數(shù)隨質(zhì)子能量增加而先增大后減小，且與國內(nèi)外GaAs/Ge

5、電池Voc的相對損傷系數(shù)的變化趨勢一致。質(zhì)子輻照下GaAs/Ge電池的少數(shù)載流子擴(kuò)散長度損傷系數(shù)隨質(zhì)子能量增加而減小，也與國內(nèi)外GaAs/Ge電池Isc相對損傷系數(shù)變化趨勢一樣。電子輻照下GaAs/Ge電池的多數(shù)載流子去除率損傷系數(shù)和少數(shù)載流子擴(kuò)散長度損傷系數(shù)均隨電子能量增加而增大，且與美國噴氣動力實(shí)驗(yàn)室的等效注量法定義的相對損傷系數(shù)的變化規(guī)律一致。
　　本文從實(shí)驗(yàn)和理論分析兩方面，研究質(zhì)子和電子輻照下GaAs/Ge太陽電池電學(xué)性