《GaInP/GaAs/Ge三結太陽電池空間帶電粒子輻照損傷機理研究》是依託哈爾濱師範大學，由胡建民擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：GaInP/GaAs/Ge三結太陽電池空間帶電粒子輻照損傷機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：胡建民
- 依託單位：哈爾濱師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
空間太陽電池在軌服役期間要經歷複雜惡劣的空間輻射環境，電學性能將發生明顯退化甚至失效，這必然會影響太空飛行器在軌運行的可靠性和使用壽命．為此，進行太陽電池輻照損傷機理研究，提出有效的防護方案，對太陽電池的抗輻設計和選材具有重要意義． 本項目以國產GaInP/GaAs/Ge三結太陽電池為研究對象，開展多結太陽電池輻照損傷機理的套用基礎研究．主要內容包括：（1）分析三結太陽電池電學性能退化規律，揭示帶電粒子輻射對電池中載流子輸運參數的影響；（2）分析三結電池內部輻照損傷缺陷的類型、濃度分布和俘獲截面等信息，建立輻照損傷缺陷演化的動力學規律；（3）以半導體材料輻照損傷理論和單結太陽電池輻照損傷機理為基礎，建立三結太陽電池輻照損傷物理模型和電學參數退化的數學模型．本項目旨在揭示多結太陽電池輻照損傷的內在物理機制，為最佳化三結電池的設計參數、提高抗輻射能力和科學評價多結電池在軌行為提供試驗依據和理論指導．
結題摘要
太空飛行器在軌服役期間要經歷複雜惡劣的空間環境，而空間太陽電池作為太空飛行器的主要能量來源暴露於外太空環境下，其必然受到空間環境的影響。特別是空間帶電粒子進入太陽電池內部造成電池活性區損傷，引起太陽電池電學性能退化，從而影響太空飛行器在軌運行的可靠性和使用壽命。所以研究空間帶電粒子輻照下太陽電池的輻照損傷機理，提出有效的防護和抗輻加固方案，為最佳化空間太陽電池的抗輻設計和選材提供重要的實驗依據和理論指導。 隨著空間太陽電池技術的迅速發展，GaInP/GaAs/Ge三結太陽電池進入空間套用領域，以其優良的電學輸出參數和很好的抗輻照性能成為目前最具套用潛力的空間主電源。本項目以國產GaInP/GaAs/Ge三結太陽電池為研究對象，開展多結疊層太陽電池輻照損傷機理的套用基礎研究，完成以下幾個方面的研究工作。 (1) 通過不同能量的電子、質子輻照試驗獲得國產GaInP/GaAs/Ge三結太陽電池電學性能的退化規律，進而建立GaInP/GaAs/Ge三結電池電學性能退化的動力學方程。(2) 採用光學深能級瞬態譜方法檢測GaInP/GaAs/Ge三結太陽電池各子電池的深能級，結果表明：在≤ 170 keV的質子輻照下，GaInP頂電池中多子陷阱的濃度隨質子能量的增大而降低，而少子陷阱濃度隨質子能量的增大而增大，少子陷阱有Ec - 0.26 eV；在GaAs中電池中多子陷阱的濃度隨質子能量的增大而增大，少子陷阱有Ec - 0.15 eV和Ec - 0.015 eV。 (3) 在經典的p-n空間電場模型和載流子去除效應模型的基礎上，依據三結太陽電池各個子電池的電壓關係，建立國產GaInP/GaAs/Ge三結太陽電池開路電壓退化模型。 (4) 在p-n結光子吸收模型和載流子收集模型的基礎上，依據三結太陽電池各個子電池的電流關係，建立GaInP/GaAs/Ge三結太陽電池短路電流退化模型。GaInP/GaAs/Ge三結太陽電池的輻照損傷模型從本質上揭示了空間帶電粒子輻照損傷導致太陽電池電學參數退化的內在物理機制。
