低能質(zhì)子和電子輻照GaAs-Ge太陽電池性能演化及損傷機(jī)理.pdf

1、本文通過空間輻射環(huán)境地面模擬試驗(yàn)，對(duì)航天器應(yīng)用的GaAs/Ge太陽電池在質(zhì)子、電子及其綜合輻照作用下電性能的演化規(guī)律及損傷機(jī)理進(jìn)行了研究。采用了單因素質(zhì)子、單因素電子、先質(zhì)子后電子、先電子后質(zhì)子以及質(zhì)子和電子同時(shí)輻照五種輻照方式。質(zhì)子與電子的能量選為50～170keV，電子注量達(dá)到1×1016e/cm2，質(zhì)子照注量達(dá)到3×1012p/cm2。通過伏安特性、光譜響應(yīng)、光致發(fā)光光譜、深能級(jí)瞬態(tài)譜、光學(xué)反射光譜及霍爾效應(yīng)等測(cè)試手段揭示了質(zhì)子、

2、電子單因素和綜合因素輻照條件下GaAs/Ge太陽電池的性能演化規(guī)律，分析了輻照導(dǎo)致GaAs/Ge太陽電池短路電流(Isc)、開路電壓(Voc)、最大功率(Pm)和填充因子(FF)等特性參數(shù)退化的機(jī)理。
　　質(zhì)子輻照后I-V測(cè)試分析結(jié)果表明，小于200keV質(zhì)子輻照能量相同時(shí)，隨輻照注量的增加，GaAs/Ge太陽電池的Isc、Voc、Pm和FF等特性參數(shù)降低。輻照注量相同時(shí)，質(zhì)子能量越高，電池性能衰降程度越大。質(zhì)子輻照后GaAs/G

3、e太陽電池的量子效率隨輻照能量和注量增大而降低；能量較低時(shí)呈現(xiàn)短波效應(yīng)，而隨著能量增高，引起短波效應(yīng)的同時(shí)出現(xiàn)長波效應(yīng)。隨著輻照能量和注量的增加，GaAs/Ge太陽電池光致發(fā)光峰的峰高降低，半峰寬變寬，峰位右移。質(zhì)子輻照在GaAs/Ge太陽電池的p區(qū)、結(jié)區(qū)和n區(qū)分別引入了高密度的深能級(jí)缺陷，缺陷的能級(jí)位置隨輻照能量和注量的不同而變化。在所試驗(yàn)的GaAs/Ge太陽電池中主要產(chǎn)生了Ec-0.24eV、Ec-0.33eV、Ec-0.38eV、

4、Ec-0.52eV、Ec-0.72eV和Ec-0.75eV六個(gè)深能級(jí)。
　　原位I-V測(cè)試分析結(jié)果表明，小于200keV的電子輻照能使GaAs/Ge太陽電池的性能參數(shù)降低。電子輻照能量相同時(shí)，電池的Isc、Voc、Pm和FF等性能參數(shù)均隨輻照注量的增加而降低。輻照注量相同時(shí)，電池性能隨輻照能量增高而下降。能量小于200keV的電子輻照對(duì)GaAs/Ge太陽電池引起的性能衰降，可以在室溫放置過程中逐步得到恢復(fù)。不同能量與注量低能電子輻

5、照后，GaAs/Ge太陽電池的量子效率有所減小，光學(xué)反射率有所升高，但尚未發(fā)現(xiàn)深能級(jí)缺陷形成。
　　低能質(zhì)子與電子順序輻照和同時(shí)輻照試驗(yàn)結(jié)果表明，同時(shí)輻照比順序輻照更能使GaAs/Ge太陽電池的電性能降低。順序輻照時(shí)，低能質(zhì)子對(duì)電池性能退化起主要作用。質(zhì)子與電子同時(shí)輻照時(shí)，GaAs/Ge太陽電池量子效率衰降最嚴(yán)重，其次是電子和質(zhì)子的順序輻照。質(zhì)子與電子綜合輻照對(duì)GaAs/Ge太陽電池性能的影響具有協(xié)合效應(yīng)。GaAs/Ge太陽電池綜