三結(jié)GaAs太陽能電池非均勻輻照損傷效應(yīng)及電路仿真.pdf

1、航天器在軌運(yùn)行期間電能主要由太陽能電池提供，所以太陽能電池的工作狀態(tài)對航天器的正常運(yùn)行有著重要的影響，研究太陽能電池的退化規(guī)律對預(yù)測電池的壽命有重要的幫助作用。本文通過1MeV電子和低能質(zhì)子模擬太陽能電池可能受到的帶電粒子非均勻輻照，研究了不同輻照損傷比面積、異形以及電池邊緣損傷與心部損傷對電池光電性能退化行為的影響。通過量子效率測量、光熒光效應(yīng)分析和電路仿真分析揭示了電池非均勻損傷對其電性能輸出的影響機(jī)制。
　　通過對1MeV電

2、子和70keV質(zhì)子非均勻輻照后太陽能電池性能退化規(guī)律的研究，發(fā)現(xiàn)太陽能電池非均勻輻照后，短路電流隨輻照面積的增加呈線性下降趨勢，開路電壓隨輻照面積的增加呈現(xiàn)指數(shù)下降的趨勢。這些變化與損傷區(qū)的形狀、損傷區(qū)的位置無關(guān)。利用電路模擬分析，發(fā)現(xiàn)1MeV電子輻照后太陽電池的開路電壓的指數(shù)下降趨勢，主要是由于反向飽和電流的增加導(dǎo)致。而70keV質(zhì)子輻照電池后，開路電壓的指數(shù)退化趨勢是由于反向飽和電流，理想因子和并聯(lián)電阻的共同作用。
　　通過對

3、太陽能電池進(jìn)行小面積輻照后再進(jìn)行整體輻照后的最大輸出功率的研究，發(fā)現(xiàn)在太陽能電池在整體性能良好（服役初期）時，小區(qū)域的輻照損傷會使得太陽能電池最大輸出功率出現(xiàn)快速下降；在太陽能電池性能整體的電性能退化（服役后期）后，小區(qū)域非均勻的輻照損傷對太陽能電池最大輸出功率的影響大大減弱。
　　電路分析表明，三結(jié)太陽能電池頂結(jié)子電池和中結(jié)子電池存在熒光耦合效應(yīng)，中結(jié)電池的短波長量子效率與長波長量子效率之間存在負(fù)相關(guān)系，頂結(jié)電池?fù)p傷會導(dǎo)致熒光耦