【摘 要】
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高效的能源供应可以推动航天事业的快速发展,GaAs太阳电池为代表的多结太阳电池拥有较高的转换效率,成为空间飞行器件的主要能源供应。由于恶劣的空间环境,特别是空间带电粒子会对电池产生不同程度的损伤,影响空间任务的执行。因此,本文对三种类型太阳电池即晶格匹配的GaInP/（In）Ga As/Ge三结太阳电池、晶格失配的GaInP/Ga As/In0.3GaAs三结太阳电池和柔性晶格失配的GaInP/G
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高效的能源供应可以推动航天事业的快速发展,GaAs太阳电池为代表的多结太阳电池拥有较高的转换效率,成为空间飞行器件的主要能源供应。由于恶劣的空间环境,特别是空间带电粒子会对电池产生不同程度的损伤,影响空间任务的执行。因此,本文对三种类型太阳电池即晶格匹配的GaInP/（In）Ga As/Ge三结太阳电池、晶格失配的GaInP/Ga As/In0.3GaAs三结太阳电池和柔性晶格失配的GaInP/Ga As/In0.3Ga As三结太阳电池进行辐照仿真研究。主要研究成果如下:1.对晶格匹配的GaInP/（In）Ga As/Ge三结电池进行了1 MeV电子在1×1014e/cm~2,5×1014e/cm~2,1×1015e/cm~2不同注量下的电学和光学性能的实验表征和APSYS模拟仿真,建立了电池性能的损伤模型。（In）Ga As子电池在缺陷能级为Ec-0.96e V附近造成电池性能衰退更大。外量子效率（EQE）上,Ge底电池由于禁带宽度较低,可以吸收更长波范围的太阳光。辐照后顶电池最耐辐照,中间电池和底电池的EQE均有不同程度的衰减。2.对倒置晶格失配的GaInP/Ga As/In0.3Ga As三结电池进行1 MeV电子在1×1014e/cm~2,5×1014e/cm~2,1×1015e/cm~2不同注量下电学和光学性能的实验表征和模拟仿真,通过设置子结电池的SRH复合对应的少子寿命得到拟合的伏安特性曲线。辐照前,AM1.5D,AM1.5G和AM0太阳光谱对应的电池性能随光谱能量增加而提升。在外量子效率方面,AM0太阳光谱下,1 MeV电子辐照对In0.3Ga As子电池的长波段造成的衰退更为明显。3.对柔性倒置晶格失配的GaInP/Ga As/In0.3Ga As三结电池进行了14 MeV中子辐照在7.3×1011n/cm~2,3.7×1012n/cm~2,7.3×1012n/cm~2不同注量下的电学性能和光学性能进行实验测试表征和仿真模拟计算。辐照前,该柔性电池的转换效率可达到29%。随着辐照注量的增加,太阳电池的光学性能和电学性能发生不同程度的衰退,导致太阳电池的整体性能退化,影响其工作效率。
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