本文選題：PTR響應　切入點：紅外鎖相光熱成像　出處：《哈爾濱工業(yè)大學》2016年碩士論文

【摘要】：近年來,隨著航空航天技術的發(fā)展,空間航天飛行器的發(fā)射任務急劇增加,空間太陽能電池作為其主要能源供給系統(tǒng)暴露在空間環(huán)境中,必然會受到帶電粒子輻照使其性能衰退、效率降低,影響航天飛行器在軌運行與服務的穩(wěn)定性、可靠性及服役壽命。因此,尋找準確、無損、高效的檢測方法評價輻照電池的性能至關重要。光熱輻射檢測(Photothermal radiometry,PTR)技術作為一種新型無損檢測技術,可用于太陽能電池光電性能的非接觸檢測與評價。本文主要研究了太陽能電池的少數(shù)載流子傳輸過程及調(diào)制激光激發(fā)的一維熱波數(shù)學模型、帶電粒子(電子和質(zhì)子)輻照太陽能電池的運動軌跡及能量損失、帶電粒子輻照單晶硅電池的PTR頻域響應與掃描成像檢測和電性能非均勻分布的非接觸光熱成像檢測。將太陽能電池結(jié)構(gòu)等效為pn突變結(jié)的兩層一維結(jié)構(gòu),建立了調(diào)制激光激發(fā)太陽能電池的少數(shù)載流子密度波模型,并基于光激發(fā)太陽能電池的熱損耗機制建立了耦合少數(shù)載流子密度波的一維熱波數(shù)學模型;利用建立的一維熱波數(shù)學模型仿真分析了少數(shù)載流子壽命、擴散系數(shù)及后表面復合速率對PTR幅頻特性的影響。采用蒙特卡洛法仿真分析了帶電粒子輻照太陽能電池的損傷原因,通過帶電粒子輻照c-Si電池的PTR檢測試驗研究了帶電粒子類型及注量對PTR幅頻特性的影響及規(guī)律;通過PTR掃描成像試驗研究了不同注量電子輻照c-Si電池的損傷非均勻特性。基于太陽能電池的能量熱損耗機制,建立了太陽能電池的少數(shù)載流子非輻射復合熱損耗數(shù)學模型;在此基礎上,采用紅外鎖相光熱成像實現(xiàn)了對帶電粒子輻照c-Si電池的電性能參數(shù)的非接觸檢測,利用統(tǒng)計方法分析了輻照損傷c-Si電池電性能參數(shù)的分布不均勻性。
[Abstract]:In recent years, with the development of aeronautics and space technology, the launch missions of space vehicles have increased dramatically. Space solar cells as its main energy supply system are exposed to the space environment. It is necessary to be irradiated by charged particles to degrade its performance and reduce its efficiency, which will affect the stability, reliability and service life of spacecraft in orbit. It is very important to evaluate the performance of irradiated battery by high efficient testing method. Photothermal radiation measurement (PTRR) is a new nondestructive testing technique. It can be used for the non-contact detection and evaluation of photovoltaic performance of solar cells. This paper mainly studies the minority carrier transmission process of solar cells and the one-dimensional thermal wave mathematical model excited by modulated laser. Trajectory and energy loss of solar cells irradiated by charged particles (electrons and protons), The PTR frequency domain response and scanning imaging of charged particle irradiated monocrystalline silicon cells and the noncontact photothermal imaging detection of non-uniform distribution of electrical properties are measured. The solar cell structure is equivalent to a two-layer one-dimensional structure with a pn abrupt junction. The minority carrier density wave model of modulated laser induced solar cell is established, and the one-dimensional thermal wave mathematical model of coupling minority carrier density wave is established based on the thermal loss mechanism of photoexcited solar cell. The effects of minority carrier life, diffusion coefficient and recombination rate on PTR amplitude-frequency characteristics are simulated by using the established one-dimensional thermal wave mathematical model. The damage causes of solar cells irradiated by charged particles are simulated by Monte Carlo method. The influence of charged particle type and flux on the amplitude and frequency characteristics of PTR was studied by PTR test of charged particle irradiated c-Si battery. The damage nonuniformity of c-Si cells irradiated by different flux electrons was studied by PTR scanning imaging test. Based on the mechanism of energy and heat loss of solar cells, a mathematical model of minority carrier non-radiation composite heat loss of solar cells was established. On this basis, infrared phase-locked photothermal imaging is used to realize the non-contact detection of the electrical performance parameters of c-Si cells irradiated by charged particles, and the non-uniformity of the electrical performance parameters of irradiated c-Si cells is analyzed by statistical method.
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V442

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本文編號：1656752