本文關(guān)鍵詞： 空間環(huán)境 單晶硅 太陽電池 綜合輻照　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：本文使用單晶硅單結(jié)太陽電池，利用空間環(huán)境綜合模擬設(shè)備，針對空間實際環(huán)境中的低能帶電粒子輻照效應(yīng)展開研究。主要涉及的空間輻照條件為能量小于200keV的質(zhì)子及電子輻射、1MeV電子輻射和低能質(zhì)子電子綜合輻射作用。使用I-V性能測試，量子效率測試，少數(shù)載流子參數(shù)測試，二維倒易空間測試以及數(shù)值模擬等分析方法進行了損傷演化規(guī)律探討與損傷機理分析。 研究結(jié)果表明，能量為50keV、100keV以及170keV的低能質(zhì)子輻照主要引起單晶硅太陽電池開路電壓大幅下降以及短路電流小幅度下降，導(dǎo)致最大功率的大幅下降。測試分析結(jié)果表明：質(zhì)子輻照在前表面、發(fā)射區(qū)以及PN結(jié)處產(chǎn)生大量的缺陷，形成了復(fù)合中心，提高了間接復(fù)合率；降低了太陽電池對穿透能力較弱的短波光譜的吸收效率，導(dǎo)致量子效率在短波部分出現(xiàn)小幅度下降；由于大量復(fù)合中心的存在導(dǎo)致反向飽和電流增加，引起開路電壓下降；同時導(dǎo)致少子壽命、少子擴散長度降低，前表面復(fù)合率升高。 能量為50keV、100keV以及170keV的低能電子輻照主要引起單晶硅太陽電池短路電流下降以及開路電壓小幅度下降，導(dǎo)致最大功率產(chǎn)生衰降。測試分析結(jié)果表明：電子輻照穿過前表面、發(fā)射區(qū)及PN結(jié)進入基區(qū)；對于單晶硅太陽電池整體結(jié)構(gòu)發(fā)生作用，產(chǎn)生陷阱缺陷，從而導(dǎo)致量子效率整體有小幅度衰減；少子壽命、少子擴散長度出現(xiàn)小幅的下降，前表面復(fù)合率小幅度上升。 能量為1MeV電子輻照主要引起單晶硅太陽電池開路電壓以及短路電流大幅下降，，導(dǎo)致最大功率也出現(xiàn)大幅下降。測試分析結(jié)果表明：1MeV電子輻照穿過前表面、發(fā)射區(qū)、PN結(jié)以及基區(qū)，作用于單晶硅太陽電池所有結(jié)構(gòu)；粒子輻照在基區(qū)產(chǎn)生大量的缺陷，降低了太陽電池對穿透能力較強的長波光譜的吸收效率，導(dǎo)致單晶硅太陽電池量子效率長波部分出現(xiàn)明顯衰減；少子壽命、少子擴散長度明顯降低，前表面復(fù)合率大幅升高。 質(zhì)子、電子綜合輻照前后，單晶硅太陽電池開路電壓以及短路電流發(fā)生衰減，導(dǎo)致最大功率產(chǎn)生下降。量子效率短波段部分、少子壽命以及少子擴散長度出現(xiàn)一定程度的下降，前表面復(fù)合率升高。共同輻照條件下以上各參數(shù)的變化幅度大于順序輻照條件下各參數(shù)變化幅度，并且先電子后質(zhì)子條件時各參數(shù)變化幅度略大于先質(zhì)子后電子條件。
[Abstract]:In this paper, the monocrystalline silicon single junction solar cell is used, and the space environment comprehensive simulation equipment is used. The radiation effects of low energy charged particles in space environment are studied. The main conditions of space irradiation are protons and electron radiation with energy less than 200keV. 1MeV electron radiation and low-energy proton electron radiation. I-V performance test, quantum efficiency test, minority carrier parameter measurement. Two dimensional reciprocal space test and numerical simulation were used to analyze the law of damage evolution and damage mechanism. The results show that the low energy proton irradiation with energy of 50 Kev or 100 Kev and 170 Kev mainly results in a sharp decrease in the open circuit voltage and a small decrease in the short circuit current of the single crystal silicon solar cell. The test results show that proton irradiation produces a large number of defects in the front surface, emission region and PN junction, forming a composite center and increasing the indirect recombination rate. The absorption efficiency of the solar cell to the shortwave spectrum with weak penetration ability is reduced, which leads to the decrease of quantum efficiency in the shortwave part. Due to the existence of a large number of recombination centers, the reverse saturation current increases and the open circuit voltage decreases. At the same time, the minority carrier lifetime, minority carrier diffusion length decreased, and the front surface recombination rate increased. Low energy electron irradiation with energy of 50 Kev or 100 Kev and 170 Kev mainly results in the decrease of short circuit current and open circuit voltage of monocrystalline silicon solar cells. The results show that the electron irradiation passes through the front surface, the emission region and the PN junction enter the base region. For the monocrystalline silicon solar cell, the whole structure of the cell acts, resulting in trap defects, resulting in the quantum efficiency of the whole has a small attenuation; The minority carrier lifetime, the diffusion length of minority carriers decreased slightly, and the recombination rate of the front surface increased slightly. The open circuit voltage and short circuit current of monocrystalline silicon solar cell are greatly decreased by 1 MeV electron irradiation. The test results show that: 1 MeV electron irradiates through the front surface, the emission region is PN junction and the base region, acting on all the structure of the single crystal silicon solar cell. Particle irradiation produces a large number of defects in the base region, which reduces the absorption efficiency of the solar cell to the long wave spectrum, which has a strong penetrability, and results in the apparent attenuation of the long wave part of the quantum efficiency of the single crystal silicon solar cell. The minority carrier lifetime, minority carrier diffusion length, and the front surface recombination rate increased significantly. The open-circuit voltage and short-circuit current of monocrystalline silicon solar cells attenuate before and after combined proton and electron irradiation, resulting in the decrease of maximum power and the short band quantum efficiency. The lifetime of minority carriers and the diffusion length of minority carriers decreased to a certain extent, and the recombination rate of front surface increased. The range of the above parameters under co-irradiation was larger than that under sequential irradiation. The variation amplitude of the parameters is a little larger than that of the first proton and then the electron condition.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM914.41

【共引文獻】

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本文編號：1482924