质子辐射损伤对单结GaAs/Ge太阳电池暗特性参数的影响
发布时间：2022-01-21 12:50
基于p-n结暗特性双指数模型,对经质子辐射后的单结GaAs/Ge太阳电池的暗特性I-V曲线进行数值拟合,确定了单结GaAs/Ge太阳电池在辐射前后的四个暗特性特征参数,即串联电阻Rs、并联电阻Rsh、扩散电流Is1和复合电流Is2.研究结果表明,质子辐射后单结GaAs/Ge太阳电池的Rs,Rsh,Is1和Is2四个暗特性参数均发生显著变化.经低能质子辐射后,单结GaAs/Ge太阳电池的Rsh随位移损伤剂量的增加而减小,而Rs,Is1和Is2三个参数随位移损伤剂量的增加而增大,其中串联电阻随位移损伤剂量线性增加而与辐射质子能量无关.理论分析表明,上述参数的变化与质子辐射损伤区域分布有关.基区和发射区的损伤主要引起单结电池串联电阻和扩散电流的增加;结区的损伤导致并联电阻减小,复合电流增大.
【文章来源】：物理学报. 2014,63(18)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
单结GaAs太阳电池结构示意图
物理学报ActaPhys.Sin. Vol.63,No.18(2014)188101\I.Jc::PU~hRsl) 最大，比170keV质子辐射的情况大两个量级，而SV‘A^Ut) 经70keV质子辐射的太阳电池的扩散电流增加的-^D,(2) 程度次之，经100keV与170keV质子福射的太阳n 电池的扩散电流isl随位移损伤剂量的变化规律相其中义1=fc?‘为玻尔兹曼常数，T为 近，几乎重合成一条直线(见图3(b));绝对温度(本文中试验温度为观K),nd和nr分别 4)经70keV质子辐射的GaAs/Ge太阳电池为扩散结品质因子和复合结品质因子，其变化范围 的复合电流/^随剂量增加的程度最大，其次是经均在1和2之间.为了简化曲线拟合过程，减少拟 100keV和170keV辐射的GaAs/Ge太阳电池，经合参数，提高拟合精度，将nd和nr分别设定为1和 40keV质子辐射的太阳电池的复合电流增加程度2,这与文献[14]对两个品质因子的设定方法一致. 最小；基于上述模型，采用Kaminski等I11]提出的二 5)经70keV质子辐射的GaAs/Ge太阳电池的极管暗特性曲线拟合方法，并利用Matlab程序对 并联电阻下降程度最大，经100，170,40keV辐射质子辐射后的单结GaAs/Ge太阳电池的暗特性曲 的太阳电池的并联电阻下降程度依次减小.线进行了数值拟合.拟合出四个重要的参数，即串联电阻i?s、并联电阻iU、扩散电流/sl、复合电流 4讨论Is2.图3为四个参数随质子辐射位移损伤剂量的关系曲线由图可见. 4.1串联电阻变化与$虽射?贝伤的关系1)随质子辐射位移损伤剂量的增加，单结 太阳电池的串联电阻主要由太阳电池的体电GaAs/Ge太阳电池的串联电阻i?s，扩散电流/sl和 阻、表面电阻、电极导体电阻和电极与太阳电池表复合电流/s2增大，而并联电阻i?sh减小； 面接触电阻所组成.本试验采用的是同一批生产的2)质子辐射后单结Ga
1 1 I 1 1_10-6lO-5io~4 10~610~510~4位移损伤剂量/Gy 位移损伤剂量/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位移损伤剂量/Gy 位移损伤剂量/Gy图3经质子辐射的单结GaAs/Ge太阳电池暗特性拟合参数随位移损伤剂量变化（a)Rs；(b)/sl;(c)i^h;(d)/s2常小.由此推断，引起串联电阻变化差异的原因只 和170keV)在太阳电池中产生的位移损伤主要集有太阳电池的体电阻变化的差异.体电阻决定于载 中于基区.70keV质子辐射损伤主要发生在结区附流子浓度和迁移率.对单结GaAs/Ge太阳电池而 近，且其在基区和发射区也产生较大损伤.虽然在言，辐射损伤在太阳电池的基区和发射区引入深能 单结GaAs/Ge太阳电池中由于掺杂的差异而有发级缺陷，这些深能级缺陷可作为载流子的俘获和复 射区、基区和结区等不同功能区，但其组成材料仍合中心，从而增加注入载流子在向结区扩散的过程 然主要是GaAs,故而在不同功能区产生辐射位移中的俘获和复合几率，降低载流子的迁移率，当产 损伤缺陷的阈值能量基本相同.辐射缺陷对太阳电生较高的缺陷浓度时将会发生多数载流子的去除 池结构的体电阻的影响机理基本相同，不论质子能效应，这些结果会使体电阻增加.与此同时结区的 量的高低，只要产生的位移损伤剂量相同，对太阳位移损伤缺陷也会造成太阳电池体电阻增加. 电池串联电阻的影响基本相?
【参考文献】：
期刊论文
[1]位移损伤剂量法评估空间GaAs/Ge太阳电池辐照损伤过程[J]. 吴宜勇,岳龙,胡建民,蓝慕杰,肖景东,杨德庄,何世禹,张忠卫,王训春,钱勇,陈鸣波. 物理学报. 2011(09)
[2]Photovoltage analysis of a heterojunction solar cell[J]. 熊超,姚若河,耿魁伟. Chinese Physics B. 2011(05)
[3]Effects of electron radiation on shielded space triple-junction GaAs solar cells[J]. 高欣,杨生胜,薛玉雄,李凯,李丹明,王鹢,王云飞,冯展祖. Chinese Physics B. 2009(11)
本文编号：3600293
【文章来源】：物理学报. 2014,63(18)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
单结GaAs太阳电池结构示意图
物理学报ActaPhys.Sin. Vol.63,No.18(2014)188101\I.Jc::PU~hRsl) 最大，比170keV质子辐射的情况大两个量级，而SV‘A^Ut) 经70keV质子辐射的太阳电池的扩散电流增加的-^D,(2) 程度次之，经100keV与170keV质子福射的太阳n 电池的扩散电流isl随位移损伤剂量的变化规律相其中义1=fc?‘为玻尔兹曼常数，T为 近，几乎重合成一条直线(见图3(b));绝对温度(本文中试验温度为观K),nd和nr分别 4)经70keV质子辐射的GaAs/Ge太阳电池为扩散结品质因子和复合结品质因子，其变化范围 的复合电流/^随剂量增加的程度最大，其次是经均在1和2之间.为了简化曲线拟合过程，减少拟 100keV和170keV辐射的GaAs/Ge太阳电池，经合参数，提高拟合精度，将nd和nr分别设定为1和 40keV质子辐射的太阳电池的复合电流增加程度2,这与文献[14]对两个品质因子的设定方法一致. 最小；基于上述模型，采用Kaminski等I11]提出的二 5)经70keV质子辐射的GaAs/Ge太阳电池的极管暗特性曲线拟合方法，并利用Matlab程序对 并联电阻下降程度最大，经100，170,40keV辐射质子辐射后的单结GaAs/Ge太阳电池的暗特性曲 的太阳电池的并联电阻下降程度依次减小.线进行了数值拟合.拟合出四个重要的参数，即串联电阻i?s、并联电阻iU、扩散电流/sl、复合电流 4讨论Is2.图3为四个参数随质子辐射位移损伤剂量的关系曲线由图可见. 4.1串联电阻变化与$虽射?贝伤的关系1)随质子辐射位移损伤剂量的增加，单结 太阳电池的串联电阻主要由太阳电池的体电GaAs/Ge太阳电池的串联电阻i?s，扩散电流/sl和 阻、表面电阻、电极导体电阻和电极与太阳电池表复合电流/s2增大，而并联电阻i?sh减小； 面接触电阻所组成.本试验采用的是同一批生产的2)质子辐射后单结Ga
1 1 I 1 1_10-6lO-5io~4 10~610~510~4位移损伤剂量/Gy 位移损伤剂量/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位移损伤剂量/Gy 位移损伤剂量/Gy图3经质子辐射的单结GaAs/Ge太阳电池暗特性拟合参数随位移损伤剂量变化（a)Rs；(b)/sl;(c)i^h;(d)/s2常小.由此推断，引起串联电阻变化差异的原因只 和170keV)在太阳电池中产生的位移损伤主要集有太阳电池的体电阻变化的差异.体电阻决定于载 中于基区.70keV质子辐射损伤主要发生在结区附流子浓度和迁移率.对单结GaAs/Ge太阳电池而 近，且其在基区和发射区也产生较大损伤.虽然在言，辐射损伤在太阳电池的基区和发射区引入深能 单结GaAs/Ge太阳电池中由于掺杂的差异而有发级缺陷，这些深能级缺陷可作为载流子的俘获和复 射区、基区和结区等不同功能区，但其组成材料仍合中心，从而增加注入载流子在向结区扩散的过程 然主要是GaAs,故而在不同功能区产生辐射位移中的俘获和复合几率，降低载流子的迁移率，当产 损伤缺陷的阈值能量基本相同.辐射缺陷对太阳电生较高的缺陷浓度时将会发生多数载流子的去除 池结构的体电阻的影响机理基本相同，不论质子能效应，这些结果会使体电阻增加.与此同时结区的 量的高低，只要产生的位移损伤剂量相同，对太阳位移损伤缺陷也会造成太阳电池体电阻增加. 电池串联电阻的影响基本相?
【参考文献】：
期刊论文
[1]位移损伤剂量法评估空间GaAs/Ge太阳电池辐照损伤过程[J]. 吴宜勇,岳龙,胡建民,蓝慕杰,肖景东,杨德庄,何世禹,张忠卫,王训春,钱勇,陈鸣波. 物理学报. 2011(09)
[2]Photovoltage analysis of a heterojunction solar cell[J]. 熊超,姚若河,耿魁伟. Chinese Physics B. 2011(05)
[3]Effects of electron radiation on shielded space triple-junction GaAs solar cells[J]. 高欣,杨生胜,薛玉雄,李凯,李丹明,王鹢,王云飞,冯展祖. Chinese Physics B. 2009(11)
本文编号：3600293
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