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基于分布式布拉格反射器结构的空间三结砷化镓太阳能电池抗辐照研究

常晓阳 尧舜 张奇灵 张杨 吴波 占荣 杨翠柏 王智勇

基于分布式布拉格反射器结构的空间三结砷化镓太阳能电池抗辐照研究

常晓阳, 尧舜, 张奇灵, 张杨, 吴波, 占荣, 杨翠柏, 王智勇
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  • 根据电子辐照条件下的常规三结砷化镓太阳能电池光谱响应以及电池电流的损伤特征, 确定电池衰减的物理机理: 中电池在电子辐照后形成的辐照损伤缺陷, 使得基区少子扩散长度被大幅缩短, 影响了光生载流子的收集. 针对中电池衰减的物理机理, 设计不同的基区厚度, 验证辐照后扩散长度缩短至1.5 m左右. 为提升中电池抗辐照性能, 消除辐照后扩散长度缩减带来的影响, 对中电池外延结构进行设计, 将中电池基区减薄至1.5 m, 并在其下方嵌入分布式布拉格反射器, 对特定波段光反射进行二次吸收, 弥补中电池减薄的影响. 通过TFCalc光学模系设计软件模拟出的中心波长为850 nm, 15对Al0.9Ga0.1As/Al0.1Ga0.9As的分布式布拉格反射器, 实际测试最高反射率大于97%, 高反带宽94 nm, 能够满足设计要求. 此基础上进行了新结构电池的外延生长与辐照测试对比. 实验结果表明: 新结构太阳能电池辐照后短路电流衰减比原结构降低了50%, 效率的剩余因子提升2.3%.
      通信作者: 尧舜, yaoshun@bjut.edu.cn
    • 基金项目: 中山市科技强企支撑计划(批准号:2013A3FC0192)和中山市战略性新兴产业项目基金(批准号:ZSEI-2013468008)资助的课题.
    [1]

    Messenger S R, Jackson E M, Warner J H, Walters R J 2010 Proceedings of the 35th IEEE Photovoltaic Specialists Conference Honolulu, Hi, USA, June 20-25, 2010 p1106

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    Takamoto T, Agui T, Kamimura K, Kaneiwa M 2003 3rd World Conference on Phorovolfaic Energy Conversion Osaka, Japan, May 11-18, 2003 p581

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    Wu Y Y, Yue L, Hu J M, Xiao J D, Chen M B, Qian Y, Yang D Z, He S Y 2011 Spacecraft Environment Engineering 28 329 (in Chinese) [吴宜勇, 岳龙, 胡建民, 肖景东, 陈鸣波, 钱勇, 杨德庄, 何世禹 2011 航天器环境工程 28 329]

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    Lantratov V, Emelyanov V, Kalyuzhnyy N, Mintairov S, Shvarts M 2010 Adv. Sci.Technol. 74 225

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    Bahrami A, Mohammadnejad S, Abkena N J 2014 Chin. Phys. B 23 28803

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出版历程
  • 收稿日期:  2015-12-07
  • 修回日期:  2016-02-04
  • 刊出日期:  2016-05-05

基于分布式布拉格反射器结构的空间三结砷化镓太阳能电池抗辐照研究

  • 1. 北京工业大学, 激光工程研究院, 北京 100124;
  • 2. 瑞德兴阳新能源技术有限公司, 中山 528437
  • 通信作者: 尧舜, yaoshun@bjut.edu.cn
    基金项目: 

    中山市科技强企支撑计划(批准号:2013A3FC0192)和中山市战略性新兴产业项目基金(批准号:ZSEI-2013468008)资助的课题.

摘要: 根据电子辐照条件下的常规三结砷化镓太阳能电池光谱响应以及电池电流的损伤特征, 确定电池衰减的物理机理: 中电池在电子辐照后形成的辐照损伤缺陷, 使得基区少子扩散长度被大幅缩短, 影响了光生载流子的收集. 针对中电池衰减的物理机理, 设计不同的基区厚度, 验证辐照后扩散长度缩短至1.5 m左右. 为提升中电池抗辐照性能, 消除辐照后扩散长度缩减带来的影响, 对中电池外延结构进行设计, 将中电池基区减薄至1.5 m, 并在其下方嵌入分布式布拉格反射器, 对特定波段光反射进行二次吸收, 弥补中电池减薄的影响. 通过TFCalc光学模系设计软件模拟出的中心波长为850 nm, 15对Al0.9Ga0.1As/Al0.1Ga0.9As的分布式布拉格反射器, 实际测试最高反射率大于97%, 高反带宽94 nm, 能够满足设计要求. 此基础上进行了新结构电池的外延生长与辐照测试对比. 实验结果表明: 新结构太阳能电池辐照后短路电流衰减比原结构降低了50%, 效率的剩余因子提升2.3%.

English Abstract

参考文献 (15)

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