本文利用AM0光谱辐照下的GaAs/Ge单结太阳电池和GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池的电学参数为依据,使用silvaco TCAD构建二者的物理模型,探究更改工作区厚度、掺杂浓度对太阳电池性能参数的影响机理。并对GaAs/Ge单结太阳电池进行电子地面等效辐照实验,探究1 Me V和2 Me V电子辐照下太阳电池电学性能退化规律。以辐照实验数据为基础使用silvaco TCAD再现辐照后的太阳电池状态,确定电子辐照后少数载流子扩散长度损伤系数和多数载流子去除率,揭示GaAs/Ge单结太阳电池的内部损伤机理。首先,分析GaAs/Ge单结太阳电池的结构参数对电学性能的影响机理,发射区厚度增加致使对其对光谱的利用增大,使短路电流增大,但当发射区厚度过大时,会影响基区对光谱的利用,短路电流减小。开路电压随短路电流的减小而降低。基区厚度的增大导致短路电流先增大后不变。开路电压不受基区厚度的影响。最大功率同样随着短路电流的变化。工作区掺杂浓度的增大,都会使少数载流子的散射能力增强,致使少数载流子扩散长度缩短,短路电流减小。但掺杂浓度的增大会使太阳电池内建电场增大,即开路电压增大。最大功率同样随短路电流的变化。其次,GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池进行结构参数影响机理研究结果表明,短路电流随GaInP顶电池发射区厚度先增大再减小,但随基区厚度的增大持续减小。GaInP顶电池为三结太阳电池的限流原因。工作区厚度的增加导致开路电压增大。最大功率随短路电流的变化。短路电流随GaAs电池工作区厚度的增大而减小,开路电压些许增大。但当GaAs电池的发射区和基区厚度增加后,GaAs电池限制整体电流。GaInP顶电池工作区掺杂浓度变化时,对电学参数几乎无影响。短路电流随GaAs电池工作区掺杂浓度的增大而减小,但开路电压有些许增大。最大功率随短路电流的变化。当掺杂浓度增大时,GaAs电池受载流子散射影响更大,成为三结太阳电池的限流原因。最后,GaAs/Ge太阳电池辐照效应研究表明,当GaAs/Ge太阳电池受到1 Me V和2Me V电子辐照后,整个吸收波段都有衰降,随着注量的增大,衰降越严重。短路电流的退化幅度大于开路电压。并且2 Me V电子辐照后的外量子效率与电学参数的衰降高于1 Me V电子。GaAs/Ge太阳电池辐照损伤机理研究结果表明,利用silvaco TCAD对1Me V和2 Me V电子辐照后的太阳电池进行物理建模。受同一能量电子辐照,电子注量越大,少子寿命越短,即少子扩散长度越短。在同样电子注量下,电子能量越大,少子扩散长度缩短越明显。利用仿真所得的少子扩散长度进行拟合计算得到1Me V电子辐照后发射区和基区少子扩散长度损伤系数分别为1.72×10-7和2.76×10-7;2Me V电子辐照后发射区和基区少子扩散长度损伤系数分别为3.61×10-7和5.63×10-7。电子能量越大,少子扩散长度损伤系数越大,太阳电池损伤越严重。少子扩散长度的衰减是太阳电池短路电流减小的主要原因。受同一能量电子辐照,电子注量越大,多子浓度越小,即开路电压越小。在同样电子注量下,电子能量越大,多子浓度减小越明显。利用silvaco TCAD仿真所得多子浓度进行拟合计算得到1 Me V与2 Me V电子辐照后基区多子浓度去除率分别为221.2 cm-1和240.1 cm-1。多数载流子去除效应是影响开路电压退化的主要原因。