質子輻射損傷對單結GaAs/Ge太陽電池暗特性參數的影響
發(fā)布時間：2022-01-21 12:50
基于p-n結暗特性雙指數模型,對經質子輻射后的單結GaAs/Ge太陽電池的暗特性I-V曲線進行數值擬合,確定了單結GaAs/Ge太陽電池在輻射前后的四個暗特性特征參數,即串聯(lián)電阻Rs、并聯(lián)電阻Rsh、擴散電流Is1和復合電流Is2.研究結果表明,質子輻射后單結GaAs/Ge太陽電池的Rs,Rsh,Is1和Is2四個暗特性參數均發(fā)生顯著變化.經低能質子輻射后,單結GaAs/Ge太陽電池的Rsh隨位移損傷劑量的增加而減小,而Rs,Is1和Is2三個參數隨位移損傷劑量的增加而增大,其中串聯(lián)電阻隨位移損傷劑量線性增加而與輻射質子能量無關.理論分析表明,上述參數的變化與質子輻射損傷區(qū)域分布有關.基區(qū)和發(fā)射區(qū)的損傷主要引起單結電池串聯(lián)電阻和擴散電流的增加;結區(qū)的損傷導致并聯(lián)電阻減小,復合電流增大.
【文章來源】：物理學報. 2014,63(18)北大核心EISCICSCD
【文章頁數】：7 頁
【部分圖文】：
單結GaAs太陽電池結構示意圖
物理學報ActaPhys.Sin. Vol.63,No.18(2014)188101\I.Jc::PU~hRsl) 最大，比170keV質子輻射的情況大兩個量級，而SV‘A^Ut) 經70keV質子輻射的太陽電池的擴散電流增加的-^D,(2) 程度次之，經100keV與170keV質子福射的太陽n 電池的擴散電流isl隨位移損傷劑量的變化規(guī)律相其中義1=fc?‘為玻爾茲曼常數，T為 近，幾乎重合成一條直線(見圖3(b));絕對溫度(本文中試驗溫度為觀K),nd和nr分別 4)經70keV質子輻射的GaAs/Ge太陽電池為擴散結品質因子和復合結品質因子，其變化范圍 的復合電流/^隨劑量增加的程度最大，其次是經均在1和2之間.為了簡化曲線擬合過程，減少擬 100keV和170keV輻射的GaAs/Ge太陽電池，經合參數，提高擬合精度，將nd和nr分別設定為1和 40keV質子輻射的太陽電池的復合電流增加程度2,這與文獻[14]對兩個品質因子的設定方法一致. 最�。换谏鲜瞿Ｐ�，采用Kaminski等I11]提出的二 5)經70keV質子輻射的GaAs/Ge太陽電池的極管暗特性曲線擬合方法，并利用Matlab程序對 并聯(lián)電阻下降程度最大，經100，170,40keV輻射質子輻射后的單結GaAs/Ge太陽電池的暗特性曲 的太陽電池的并聯(lián)電阻下降程度依次減小.線進行了數值擬合.擬合出四個重要的參數，即串聯(lián)電阻i?s、并聯(lián)電阻iU、擴散電流/sl、復合電流 4討論Is2.圖3為四個參數隨質子輻射位移損傷劑量的關系曲線由圖可見. 4.1串聯(lián)電阻變化與$雖射?貝傷的關系1)隨質子輻射位移損傷劑量的增加，單結 太陽電池的串聯(lián)電阻主要由太陽電池的體電GaAs/Ge太陽電池的串聯(lián)電阻i?s，擴散電流/sl和 阻、表面電阻、電極導體電阻和電極與太陽電池表復合電流/s2增大，而并聯(lián)電阻i?sh減�。� 面接觸電阻所組成.本試驗采用的是同一批生產的2)質子輻射后單結Ga
1 1 I 1 1_10-6lO-5io~4 10~610~510~4位移損傷劑量/Gy 位移損傷劑量/Gy9.20-(C) ；(d)\ 10"12「6.90-^ 40keVG .?ff+70keV&ss^ >//-e-100keVJ4,o- ?3rI—v40keV //-e-70keV //⑴-k-100keV 4^230_-(t-170keV 10-ur： i i i__ii1111 i i iii11iI 1—i— i i i_ i ‘■■■■■■■i ?■10-610-510~4 10-610-510-4位移損傷劑量/Gy 位移損傷劑量/Gy圖3經質子輻射的單結GaAs/Ge太陽電池暗特性擬合參數隨位移損傷劑量變化（a)Rs；(b)/sl;(c)i^h;(d)/s2常小.由此推斷，引起串聯(lián)電阻變化差異的原因只 和170keV)在太陽電池中產生的位移損傷主要集有太陽電池的體電阻變化的差異.體電阻決定于載 中于基區(qū).70keV質子輻射損傷主要發(fā)生在結區(qū)附流子濃度和遷移率.對單結GaAs/Ge太陽電池而 近，且其在基區(qū)和發(fā)射區(qū)也產生較大損傷.雖然在言，輻射損傷在太陽電池的基區(qū)和發(fā)射區(qū)引入深能 單結GaAs/Ge太陽電池中由于摻雜的差異而有發(fā)級缺陷，這些深能級缺陷可作為載流子的俘獲和復 射區(qū)、基區(qū)和結區(qū)等不同功能區(qū)，但其組成材料仍合中心，從而增加注入載流子在向結區(qū)擴散的過程 然主要是GaAs,故而在不同功能區(qū)產生輻射位移中的俘獲和復合幾率，降低載流子的遷移率，當產 損傷缺陷的閾值能量基本相同.輻射缺陷對太陽電生較高的缺陷濃度時將會發(fā)生多數載流子的去除 池結構的體電阻的影響機理基本相同，不論質子能效應，這些結果會使體電阻增加.與此同時結區(qū)的 量的高低，只要產生的位移損傷劑量相同，對太陽位移損傷缺陷也會造成太陽電池體電阻增加. 電池串聯(lián)電阻的影響基本相?
【參考文獻】：
期刊論文
[1]位移損傷劑量法評估空間GaAs/Ge太陽電池輻照損傷過程[J]. 吳宜勇,岳龍,胡建民,藍慕杰,肖景東,楊德莊,何世禹,張忠衛(wèi),王訓春,錢勇,陳鳴波. 物理學報. 2011(09)
[2]Photovoltage analysis of a heterojunction solar cell[J]. 熊超,姚若河,耿魁偉. Chinese Physics B. 2011(05)
[3]Effects of electron radiation on shielded space triple-junction GaAs solar cells[J]. 高欣,楊生勝,薛玉雄,李凱,李丹明,王鹢,王云飛,馮展祖. Chinese Physics B. 2009(11)
本文編號：3600293
【文章來源】：物理學報. 2014,63(18)北大核心EISCICSCD
【文章頁數】：7 頁
【部分圖文】：
單結GaAs太陽電池結構示意圖
物理學報ActaPhys.Sin. Vol.63,No.18(2014)188101\I.Jc::PU~hRsl) 最大，比170keV質子輻射的情況大兩個量級，而SV‘A^Ut) 經70keV質子輻射的太陽電池的擴散電流增加的-^D,(2) 程度次之，經100keV與170keV質子福射的太陽n 電池的擴散電流isl隨位移損傷劑量的變化規(guī)律相其中義1=fc?‘為玻爾茲曼常數，T為 近，幾乎重合成一條直線(見圖3(b));絕對溫度(本文中試驗溫度為觀K),nd和nr分別 4)經70keV質子輻射的GaAs/Ge太陽電池為擴散結品質因子和復合結品質因子，其變化范圍 的復合電流/^隨劑量增加的程度最大，其次是經均在1和2之間.為了簡化曲線擬合過程，減少擬 100keV和170keV輻射的GaAs/Ge太陽電池，經合參數，提高擬合精度，將nd和nr分別設定為1和 40keV質子輻射的太陽電池的復合電流增加程度2,這與文獻[14]對兩個品質因子的設定方法一致. 最�。换谏鲜瞿Ｐ�，采用Kaminski等I11]提出的二 5)經70keV質子輻射的GaAs/Ge太陽電池的極管暗特性曲線擬合方法，并利用Matlab程序對 并聯(lián)電阻下降程度最大，經100，170,40keV輻射質子輻射后的單結GaAs/Ge太陽電池的暗特性曲 的太陽電池的并聯(lián)電阻下降程度依次減小.線進行了數值擬合.擬合出四個重要的參數，即串聯(lián)電阻i?s、并聯(lián)電阻iU、擴散電流/sl、復合電流 4討論Is2.圖3為四個參數隨質子輻射位移損傷劑量的關系曲線由圖可見. 4.1串聯(lián)電阻變化與$雖射?貝傷的關系1)隨質子輻射位移損傷劑量的增加，單結 太陽電池的串聯(lián)電阻主要由太陽電池的體電GaAs/Ge太陽電池的串聯(lián)電阻i?s，擴散電流/sl和 阻、表面電阻、電極導體電阻和電極與太陽電池表復合電流/s2增大，而并聯(lián)電阻i?sh減�。� 面接觸電阻所組成.本試驗采用的是同一批生產的2)質子輻射后單結Ga
1 1 I 1 1_10-6lO-5io~4 10~610~510~4位移損傷劑量/Gy 位移損傷劑量/Gy9.20-(C) ；(d)\ 10"12「6.90-^ 40keVG .?ff+70keV&ss^ >//-e-100keVJ4,o- ?3rI—v40keV //-e-70keV //⑴-k-100keV 4^230_-(t-170keV 10-ur： i i i__ii1111 i i iii11iI 1—i— i i i_ i ‘■■■■■■■i ?■10-610-510~4 10-610-510-4位移損傷劑量/Gy 位移損傷劑量/Gy圖3經質子輻射的單結GaAs/Ge太陽電池暗特性擬合參數隨位移損傷劑量變化（a)Rs；(b)/sl;(c)i^h;(d)/s2常小.由此推斷，引起串聯(lián)電阻變化差異的原因只 和170keV)在太陽電池中產生的位移損傷主要集有太陽電池的體電阻變化的差異.體電阻決定于載 中于基區(qū).70keV質子輻射損傷主要發(fā)生在結區(qū)附流子濃度和遷移率.對單結GaAs/Ge太陽電池而 近，且其在基區(qū)和發(fā)射區(qū)也產生較大損傷.雖然在言，輻射損傷在太陽電池的基區(qū)和發(fā)射區(qū)引入深能 單結GaAs/Ge太陽電池中由于摻雜的差異而有發(fā)級缺陷，這些深能級缺陷可作為載流子的俘獲和復 射區(qū)、基區(qū)和結區(qū)等不同功能區(qū)，但其組成材料仍合中心，從而增加注入載流子在向結區(qū)擴散的過程 然主要是GaAs,故而在不同功能區(qū)產生輻射位移中的俘獲和復合幾率，降低載流子的遷移率，當產 損傷缺陷的閾值能量基本相同.輻射缺陷對太陽電生較高的缺陷濃度時將會發(fā)生多數載流子的去除 池結構的體電阻的影響機理基本相同，不論質子能效應，這些結果會使體電阻增加.與此同時結區(qū)的 量的高低，只要產生的位移損傷劑量相同，對太陽位移損傷缺陷也會造成太陽電池體電阻增加. 電池串聯(lián)電阻的影響基本相?
【參考文獻】：
期刊論文
[1]位移損傷劑量法評估空間GaAs/Ge太陽電池輻照損傷過程[J]. 吳宜勇,岳龍,胡建民,藍慕杰,肖景東,楊德莊,何世禹,張忠衛(wèi),王訓春,錢勇,陳鳴波. 物理學報. 2011(09)
[2]Photovoltage analysis of a heterojunction solar cell[J]. 熊超,姚若河,耿魁偉. Chinese Physics B. 2011(05)
[3]Effects of electron radiation on shielded space triple-junction GaAs solar cells[J]. 高欣,楊生勝,薛玉雄,李凱,李丹明,王鹢,王云飛,馮展祖. Chinese Physics B. 2009(11)
本文編號：3600293
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/dianlilw/3600293.html
