基于GaAs-Ge太陽電池輻照損傷模型的載流子輸運機制研究.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，研究GaAs/Ge太陽電池在質子和電子輻照下的電學性能演化規(guī)律及損傷機理。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太陽電池的電學性能退化規(guī)律進行非線性模擬分析，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)載流子擴散長度損傷系數(shù)隨入射質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在物理機制。
　　電學性能測試結果表明，在電子輻照注量一定時，電子輻照G

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

3、不同能量的質子輻照下，GaAs/Ge太陽電池的多數(shù)載流子去除率損傷系數(shù)隨質子能量增大而先增大后減??；在100 keV質子輻照下電池的多數(shù)載流子去除率損傷系數(shù)達到最大值。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，多數(shù)載流子去除效應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果表

4、明，不同能量的質子輻照下，GaAs/Ge太陽電池的少數(shù)載流子擴散長度損傷系數(shù)隨著質子能量的增加而減小；不同能量電子輻照下，GaAs/Ge太陽電池的少數(shù)載流子擴散長度損傷系數(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)載流子擴散長度損傷系數(shù)決定的。
　　等效相對損傷系數(shù)研究結果表明，質子輻照下GaAs/Ge太陽電池的多數(shù)載流子去除率損傷系數(shù)隨質子能量增加而先增大后減小，且與國內外GaAs/Ge

5、電池Voc的相對損傷系數(shù)的變化趨勢一致。質子輻照下GaAs/Ge電池的少數(shù)載流子擴散長度損傷系數(shù)隨質子能量增加而減小，也與國內外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驗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。
　　本文從實驗和理論分析兩方面，研究質子和電子輻照下GaAs/Ge太陽電池電學性