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本工作用实验室加速器提供的质子束对国产空间GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池进行低能质子辐照效应研究。通过对辐照前后太阳电池样品的I-V特性、光谱响应和计算机SRIM2006程序模拟分析,以及与GaAs/Ge单结太阳电池低能质子辐照效应的对比。讨论了1×1010O~1×10,3cm-2注量范围的0.28、0.62和2.80MeV低能质子对国产GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池的影响。
研究结果表明:在相同注量情况下,随着辐照质子能量的增加,GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池性能参数Isc、Voc和Pmax的衰降幅度减小。质子能量相同时,随辐照注量的增加,该种电池的电性能参数衰降幅度增大,但Isc、Voc和Pmax的衰降幅度不同:Pmax衰降幅度最大,Isc次之,Voc最小。整个电池光谱响应随辐照质子能量、注量的变化规律与电性能参数一致,但在相同辐照条件下,GaInF顶电池的光谱响应衰降比GaAs中间电池小,说明GaInF电池的抗辐射性能强于GaAs电池。SRIM2006模拟计算表明,随着质子能量的增加,布拉格损伤峰与电池p-n结距离增大,质子在电池有源区中所造成的辐射损伤减少,对电池性能的影响也相应地减小,这进一步在微观上解释了电池性能变化所出现的规律。用GaAs/Ge单结太阳电池进行对比实验发现,GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池的抗辐射性能与GaAs/Ge单结太阳电池相近,说明GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池受辐照后性能的衰降主要由中间GaAs电池所引起。
这些研究结果,为国产GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池的空间应用提供了辐射实验数据和抗辐射评估依据。