一种国产GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池的电子辐照特性

对一种国产GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池进行了1 MeV电子辐照损伤研究,分析和讨论了不同注量电池电参数和光谱响应的衰降规律.实验结果表明,这种电池不但有很高的初始效率,而且有好的抗辐射性,电子注量达到1×1015 cm-2时,最大输出功率为辐照前的80.4%.辐照后GaInP顶电池几乎不发生退化,而GaAs中间电池短路电流严重退化,致使GaInP顶电池与GaAs中间电池电流失配,是GaInP/GaAs/Ge电池性能退化的主要原因.     

GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池100MeV质子位移辐照损伤效应实验研究

GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池是当前航天器空间电源系统的核心元器件,其在空间辐射环境中遭受的辐照损伤会导致太阳电池性能参数衰降,甚至导致航天器供电系统功能失效。为获取GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池高能质子辐照损伤退化规律,以国产GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池为研究对象,通过开展100 MeV质子不同注量下的辐照实验,分析质子位移损伤诱发GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池的开路电压(V_oc)、短路电流(I_sc)、最大输出功率(P_m)、光电转换效率(E_ff)等辐射敏感参数的退化规律和损伤机理。结果表明：注量范围为1×10¹¹～2×10¹² cm^-2时,V_oc、I_sc、P_m、E_ff的退化程度随辐照注量的增加而增大,当注量为2×10¹² cm^-2时,P_m和E     

0.28-2.80 MeV质子辐射对空间实用GaInP/GaAs/Ge多结太阳电池性能的影响

用0.28、0.62和2.80 MeV质子束模拟空间辐射对国产MOCVD方法制备的GaInP/GaAs/Ge多结电池进行质子辐射效应研究.辐照注量为1×1012 cm-2.对电池的辐射效应用I-V特性和光谱响应测试进行分析.结果表明:随质子辐照能量的增加,太阳电池性能参数Isc,Voc,Pmax和光谱响应的衰降幅度均减小,0.28MeV质子辐照引起电池性能衰降最显著;低能质子辐照引起中间GaAs电池光谱响应衰降更明显.     

空间实用GaAs/Ge太阳电池高能质子辐射效应研究

用能量为5—20MeV,注量为1×109—7×1013 cm-2的高能质子对空间实用GaAs/Ge太阳电池进行辐照,得到了其性能随质子能量和注量的变化关系,并进行了微观机理的讨论。研究结果表明,注量低于1×109 cm-2的质子辐照不会引起太阳电池性能的变化; 注量高于1×109 cm-2辐照,会引起太阳电池性能的改变。当注量为3×1012 cm-2时,5、10、20 MeV质子辐照引起太阳电池性能参数Isc衰降变化分别是原值的80%、86%、90%;Voc衰降变化分别为原值的82%、85%、88%;Pmax衰降的变化分别为原值的60%、64%、67%。当辐照注量为5×1013 cm-2时,5、10、20 MeV质子辐照引起Pmax衰降的变化分别为原值的26%、30%、36%。即随着注量的增加,太阳电池性能衰降增大;且相同注量的辐照,质子能量愈高,太阳电池性能衰降愈小。这与质子在电池材料中的能量损失和辐照引入的深能级Ec-0.41eV有关。     

碳离子辐射对空间GaAs/Ge太阳电池性能影响的研究

利用2×1.7 MV串列静电加速器提供的碳(C)离子束模拟空间环境辐射,对空间GaAs/Ge太阳电池用注量为3.1×109-6.9×1012 cm-2的2 MeV C离子进行辐照.通过Ⅰ-Ⅴ特性和光谱响应测试,研究分析了GaAs/Ge太阳电池的C离子辐射效应.结果表明:随着C离子辐照注量的增加,GaAs/Ge太阳电池电性能参数Isc、Voc和Pmax衰降增大,其中Pmax衰降最大,Isc次之,Voc最小.该衰降规律和质子辐照的衰降规律相似.但使GaAs/Ge太阳电池的Pmax衰降到原值的50%,用C离子辐照所需注量要比相同射程的质子辐照小两个量级.在低注量辐照时,光谱响应衰降主要发生在长波范围;而注量大于3.1×1010 cm-2时,则发生明显的长、短波整个波段的光谱响应衰降;当注量增大到2.3×1011 cm-2以上,光谱响应基本消失.     

一种国产GaAs/Ge太阳电池的总剂量辐照特性

对一种国产金属有机物化学气相沉积(MOCVD)工艺制备的GaAs／Ge太阳电池进行了1Mev电子辐照损伤研究，讨论和分析了电池电参数和光谱响应的衰降规律和原因并与常规硅太阳电池作了比较。实验结果表明，GaAs/Ge电池与常规Si电池相比，不但转换效率高而且其抗辐射能力也比Si电池好。另外，带有AlxGa1-xAs窗口层的GaAs电池的辐射损伤机理与Si电池不同。     

电子辐照控制少子寿命及所形成缺陷的性质

本文介绍用1.3MeV电子束对p~ in~ 二极管进行辐照,得出了少子寿命随辐照剂量增加而减少的结果。辐照造成的缺陷主要为双空位。辐照器件工作稳定可靠。     

50-170 keV质子照射对GaAs/Ge太阳能电池光谱响应的影响

用固定能量(100 keV)不同注量(1×1011-3×1012 cm-2)或固定注量(3×1012 cm-2)不同能量(50-170 keV)的质子,照射GaAs/Ge太阳电池,获得材料的光谱响应特性随质子能量和注量的变化关系.结果表明,质子辐照对材料的光学性能有破坏性的影响.这种破坏性源于质子辐照引入的大量缺陷,使晶格空间的完整性受到破坏,导致少子的扩散长度降低、表面复合速度增加.在质子能量相同的条件下,电池光学性能衰降随照射注量增大;在注量相同的条件下,辐射能量越高,太阳电池光学性能衰降越大.     

GaAs太阳电池引入量子阱结构后抗辐射性能的变化

利用2×1.7 MV串列静电加速器提供的质子束模拟空间环境辐射,对引入量子阱GaAs太阳电池和无量子阱GaAs太阳电池进行2MeV质子注量为1×109-2×1013cm-2的辐照,通过电池Ⅰ-Ⅴ特性和光谱响应测试,研究分析了它们的辐射效应.结果表明这两种电池的Isc、Voc和Pmax的衰降幅度均随辐照注量增加而增大;而相同注量的辐照,引入量子阱GaAs太阳电池电性能衰降幅度要比无量子阱GaAs太阳电池的大.经2×1013cm-2质子辐照后,引入量子阱GaAs太阳电池光谱响应在400-1000nm整个波段有明显衰降,且长波区(900-1000 nm)的量子阱特性消失.量子阱结构的引入使GaAs太阳电池的抗辐射性能下降.     

硅功率器件生产中控制少子寿命的电子辐照工艺

硅功率器件包括功率整流管和晶闸管,它们在冶金、城建、交通、化工、国防等各个部门中都得到广泛应用,相应产品不仅技术先进,而且节能效果十分明显。因此器件本身有着广阔的市场,尤其是高压大电流晶闸管及高电压的中速、快速器件处于供不应求的状态。为适应这种形势,生产硅功率器件厂家及有关研究单位都在为促进产品质量的提高和稳定以及获得更高的劳动生产率而探索先进的工艺过程。     

Adjusted NIEL calculations for estimating proton-induced degradation of GaInP/GaAs/Ge space solar cells

The non-ionizing energy loss (NIEL) values for protons in solar cells should be modified by taking into account the distribution of the Bragg damage peak in the active region to calculate the corresponding displacement damage dose. In this paper, based upon a thin target approximation, a new approach is presented to modify NIEL values for protons on a GaAs sub-cell. Adjusted NIEL values can be used to estimate the degradation induced by protons on GaInP/GaAs/Ge triple-junction space solar cells.     

150 keV质子辐照对GaAs子电池性能的影响

低能质子辐射会使电池产生较大的非电离能量损失,导致少数载流子寿命降低从而破坏GaInP/GaAs/Ge电池的电性能,其中尤以中间的GaAs子电池的衰减最严重。本文以卫星用主流GaInP/GaAs/Ge三结电池为研究对象,制备与三结电池中GaAs子电池相同尺寸结构和工艺的单结GaAs电池,以150 keV质子辐照后对其性能进行测试。测试结果表明,150 keV质子辐照后电池的量子效率衰减,且基区衰减最严重。光致发光测试结果显示,在3×10¹⁰、1×10¹¹、5×10¹¹ cm^-2辐照注量下,非辐射复合少数载流子寿命分别为2.22、0.67、0.13 ns。基于上述结果,利用多物理场仿真软件COMSOL建立了GaAs的物理模型,对GaAs子电池衰减进行仿真,将实验结果与模拟结果进行对比,两者电学参数的最大相对偏差为7%。仿真结果表明：中国空间站中电池的辐射衰减主要源于内辐射带中的质子,空间站轨道太阳能电池运行5 a,在太阳活动极大时,最大功率衰减约为7.6%,太阳活动极小时,最大功率衰减约为13.7%。     

温度及功率变化研究电子辐射GaAs电池的热淬灭效应

为进一步探究电子辐射GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池GaAs中间电池的热淬灭效应,对该子电池进行了温度及功率变化光致发光谱测量,分析了发光峰强度及其峰位的变化。利用Arrhenius方程对发光强度随温度的变化进行拟合,得到辐射引入GaAs中间电池非辐射复合中心的热激活能（0.96 eV）。通过分析10~300 K温度范围内发光强度的热淬灭效应,发现发光强度与激发功率的关系从线性关系逐渐转变为二次方关系。利用此关系进一步验证了GaAs中间电池的主要缺陷是非辐射复合中心,探究了电子辐射GaAs中间电池热淬灭效应发生的机理。     

A study on the electric properties of single-junction GaAs solar cells under the combined radiation of low-energy protons and electrons

Displacement damage induced by charged particle radiation is the main cause of degradation of orbital-service solar cells, while the radiation-induced ionization shows no permanent damage effect on their electrical properties. It is reported that in single crystal silicon solar cells, low-energy electron radiation does not exert permanent degradation of their properties, but the fluence of electron radiation exerts an influence on the damage magnitude under the combined radiation of protons and electrons. The electrical properties of the single-junction GaAs/Ge solar cells were investigated after irradiation by sequential and synchronous electron and proton beams. Low-energy electron radiation showed no effects on the change of the solar cell properties during sequential or synchronous irradiation, implying ionization during particle radiation could not exert influence on the displacement damage process to the solar cells under the experimental conditions.