空间带电粒子辐照下GaAs/Ge太阳电池暗特性的数值模拟与分析

来源 :哈尔滨师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nowolfjin
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本文通过地面等效模拟试验建立质子和电子辐照下GaAs/Ge太阳电池电学参数退化的基本规律,使用PC1D程序拟合电池的光谱响应和I-V特性曲线,在此基础上通过模拟GaAs/Ge太阳电池的暗I-V特性曲线分析其串联电阻和并联电阻的变化规律,进而揭示GaAs/Ge太阳电池电学性能的退化机理。在一定的质子辐照注量下,随着质子能量的增高GaAs/Ge太阳电池的串联电阻逐渐减小,而并联电阻先减小后增大,在70 keV质子辐照下达到最小。串联电阻的变化主要取决于发射区的损伤程度,40keV质子主要停留在GaAs电池的发射区,70 keV质子只有部分粒子停留在发射区,主要辐照损伤区域为结区,100和170keV质子透过发射区和结区,主要停留在基区。此外,随着入射质子能量的增加,其在电池内部产生的辐照缺陷浓度逐渐降低也是串联电阻变化的一个主要原因。GaAs/Ge太阳电池并联电阻的变化主要取决于电池的结区损伤,因此70 keV质子辐照下并联电阻最小。在一定的电子辐照注量下,随着入射电子能量的增高,GaAs/Ge太阳电池的串联电阻逐渐增大,而并联电阻逐渐减小。由于高能电子具有较强的穿透能力,不同能量的电子在电池内部产生的辐照缺陷浓度分布都是均匀的。随入射电子能量的增高,其在电池内部产生的空位缺陷浓度逐渐增高是串联电阻和并联电阻发生变化的主要原因。此外,对GaAs/Ge太阳电池多数载流子浓度和少数载流子扩散长度进行数值分析表明,在一定的辐照注量下,随入射质子能量的增高,多子去除率和少子扩散长度损伤系数逐渐减小;随入射电子能量的增高,多子去除率和少子扩散长度损伤系数逐渐减小。不同能量的质子或电子辐照下多数载流子浓度的变化与串联电阻的变化规律一致,这说明多子去除效应是串联电阻变化的主要原因。最后,利用AFORS-het及wxAMPS程序拟合GaAs/Ge太阳电池的光谱响应和IV特性曲线,拟合结果与实验数据符合较好。
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