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GaAs太阳电池是空间各类航天器的主要能量来源,工艺和结构的改进使其光电转换效率不断提高,在空间中的应用也越来越广泛。而在宇宙空间中,太阳电池不可避免会受到各类宇宙粒子的辐射,导致电池性能衰退,严重影响太阳电池的可靠性和长寿命。因此,研究空间中太阳电池的辐射损伤机理,建立太阳电池的性能衰减预估模型,对于提出合理的防护措施,保证航天任务顺利完成来说至关重要。本文以空间用高效三结Ga As太阳电池为研究对象,首先分析了太阳电池的辐射衰减机理,并通过地面加速器等效实验获得了在1MeV电子和10MeV质子辐射不同注量条件下的衰减数据和曲线,以此为基础进行建模分析,主要研究方法及结果有:(1)采用注量分析法,建立经验模型,分析了空间辐射环境等效的试验条件即1Me V电子和10MeV质子地面实验结果。结果表明:在电子和质子辐射条件下,最大功率和光电转换效率对辐射最为敏感;电池性能衰减的临界注量,电子辐射条件下为1013/cm~2量级;质子辐射条件下为1010/cm~2量级。(2)采用缺陷分析法,研究空间辐射环境等效实验条件下电池中产生的缺陷与电池性能衰减的关联模型。辐射在太阳电池内部产生的微观缺陷是导致其电性能衰减的根本原因,首先采用分子动力学方法研究了辐射产生的PKA在GaAs太阳电池中引发的微观缺陷特征。结果表明:GaAs材料的离位阈能为12.5eV;稳定状态和“离位峰”处的缺陷数目均与PKA能量之间存在线性关系,且符合K-P模型;PKA能量越高,则辐射损伤越严重,也越难回复;辐射产生的缺陷分布在半径为100?的球形区域内;入射方向对缺陷数目影响不大;以模拟温度750K为临界,随着温度的升高,缺陷数目先增加后降低;入射PKA为Ga产生的缺陷对数量大于As入射;GaAs中缺陷的存在以缺陷簇为主,产生的缺陷间隙原子数目大于空位数目。随后,采用蒙特卡罗方法和分子动力学方法相结合的手段,获得了1MeV电子和10MeV质子在Ga As太阳电池中产生的缺陷浓度,并以缺陷浓度为关键参数建立缺陷衰减经验模型。结果表明,电子和质子入射条件下,所研究的三结GaAs电池各个电性能参数衰减的临界缺陷浓度均约为1017/cm3,据此,不必依赖于大量的实验数据和辐射粒子种类,利用缺陷浓度便可预测太阳电池性能的衰减程度。此外,缺陷浓度相同时,质子辐射对太阳电池性能衰减的影响要大于电子,这主要是因为质子辐射和电子辐射产生的PKA能谱不同,二者所引发的缺陷随时间的动态变化不同所致。