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电子辐照下GaAs/Ge太阳电池载流子输运机理研究

齐佳红 胡建民 盛延辉 吴宜勇 徐建文 王月媛 杨晓明 张子锐 周扬

电子辐照下GaAs/Ge太阳电池载流子输运机理研究

齐佳红, 胡建民, 盛延辉, 吴宜勇, 徐建文, 王月媛, 杨晓明, 张子锐, 周扬
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  • 通过地面模拟辐照试验获得不同能量电子辐照下GaAs/Ge太阳电池电学参数退化的基本规律, 在此基础上使用PC1 D模拟程序分析太阳电池内部的载流子输运机理, 建立不同能量的电子辐照下GaAs/Ge太阳电池中多数载流子浓度和少数载流子扩散长度随辐照粒子注量变化的基本规律. 研究结果表明: 多数载流子浓度和少数载流子扩散长度均随入射电子注量的增大而减小, 多数载流子去除率和少数载流子扩散长度损伤系数均随电子能量的增高而增大, 多数载流子去除效应和少数载流子扩散长度缩短分别是电池开路电压和短路电流退化的主要原因.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11075043)、黑龙江省教育厅科学技术研究项目(批准号: 12541233)、哈尔滨师范大学硕士研究生创新科研基金(批准号: HSDSSCX2014-28)和哈尔滨师范大学科技创新能力提升计划(批准号: 10XYG-04, KJB201110)资助的课题.
    [1]

    Anspaugh B E 2010 Acta Energiae Sol. Sin. 31 1568 (in Chinese) [胡建民, 吴宜勇, 何松, 钱勇, 陈鸣波, 杨德庄 2010 太阳能学报 31 1568]

    [2]

    Wu Y Y, Yue L, Hu J M, Lan M J, Xiao J D, Yang D Z, He S Y, Zhang Z W, Wang X C, Qian Y, Chen M B 2011 Acta Phys. Sin. 60 098110 (in Chinese) [吴宜勇, 岳龙, 胡建民, 蓝慕杰, 肖景东, 杨德庄, 何世禹, 张忠卫, 王训春, 钱勇, 陈鸣波 2011 物理学报 60 098110]

    [3]

    Hu J M, Wu Y Y, Xiao J D, Yang D Z, He S Y 2008 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 92 1652

    [4]

    Hu J M, Wang Y Y 2013 Radiation Damage Effects of Space Charged Particles for GaAs Solar Cells (Beijing: Chinese Atomic Energy Press) p96 (in Chinese) [胡建民, 王月媛 2013 GaAs太阳电池空间带电粒子辐照损伤效应(北京: 中国原子能出版社)第96页]

    [5]

    Hu J M, Wu Y Y, Qian Y, Yang D Z, He S Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 5051 (in Chinese) [胡建民, 吴宜勇, 钱勇, 杨德庄, 何世禹 2009 物理学报 58 5051]

    [6]

    Yue L, Wu Y Y, Zhang Y Q, Hu J M, Sun C Y, Hao M M, Lan M J 2014 Acta Phys. Sin. 63 188101 (in Chinese) [岳龙, 吴宜勇, 张延清, 胡建民, 孙承月, 郝明明, 蓝慕杰 2014 物理学报 63 188101]

    [7]

    Hu J M, Wu Y Y, Yang D Z, He S Y 2008 Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B 266 3577

    [8]

    Hu J M, Wu Y Y, Zhang Z W, Yang D Z, He S Y 2008 Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B 266 267

    [9]

    Zuleeg R, Lehovec K 1980 IEEE Trans. Nucl. Sci. 27 1343

  • [1]

    Anspaugh B E 2010 Acta Energiae Sol. Sin. 31 1568 (in Chinese) [胡建民, 吴宜勇, 何松, 钱勇, 陈鸣波, 杨德庄 2010 太阳能学报 31 1568]

    [2]

    Wu Y Y, Yue L, Hu J M, Lan M J, Xiao J D, Yang D Z, He S Y, Zhang Z W, Wang X C, Qian Y, Chen M B 2011 Acta Phys. Sin. 60 098110 (in Chinese) [吴宜勇, 岳龙, 胡建民, 蓝慕杰, 肖景东, 杨德庄, 何世禹, 张忠卫, 王训春, 钱勇, 陈鸣波 2011 物理学报 60 098110]

    [3]

    Hu J M, Wu Y Y, Xiao J D, Yang D Z, He S Y 2008 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 92 1652

    [4]

    Hu J M, Wang Y Y 2013 Radiation Damage Effects of Space Charged Particles for GaAs Solar Cells (Beijing: Chinese Atomic Energy Press) p96 (in Chinese) [胡建民, 王月媛 2013 GaAs太阳电池空间带电粒子辐照损伤效应(北京: 中国原子能出版社)第96页]

    [5]

    Hu J M, Wu Y Y, Qian Y, Yang D Z, He S Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 5051 (in Chinese) [胡建民, 吴宜勇, 钱勇, 杨德庄, 何世禹 2009 物理学报 58 5051]

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    Yue L, Wu Y Y, Zhang Y Q, Hu J M, Sun C Y, Hao M M, Lan M J 2014 Acta Phys. Sin. 63 188101 (in Chinese) [岳龙, 吴宜勇, 张延清, 胡建民, 孙承月, 郝明明, 蓝慕杰 2014 物理学报 63 188101]

    [7]

    Hu J M, Wu Y Y, Yang D Z, He S Y 2008 Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B 266 3577

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    Hu J M, Wu Y Y, Zhang Z W, Yang D Z, He S Y 2008 Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B 266 267

    [9]

    Zuleeg R, Lehovec K 1980 IEEE Trans. Nucl. Sci. 27 1343

  • [1] G.Li, S.J.Chua, 李志锋, 陆 卫, 叶红娟, 袁先璋, 沈学础. GaN载流子浓度和迁移率的光谱研究. 物理学报, 2000, 49(8): 1614-1619. doi: 10.7498/aps.49.1614
    [2] 吴宜勇, 岳龙, 肖景东, 杨德庄, 何世禹, 蓝慕杰, 胡建民, 张忠卫, 王训春, 钱勇, 陈鸣波. 位移损伤剂量法评估空间GaAs/Ge太阳电池辐照损伤过程. 物理学报, 2011, 60(9): 098110. doi: 10.7498/aps.60.098110
    [3] 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. 物理学报, 2016, 65(10): 108801. doi: 10.7498/aps.65.108801
    [4] 王红培, 王广龙, 喻颖, 徐应强, 倪海桥, 牛智川, 高凤岐. 内嵌InAs量子点的δ掺杂GaAs/AlxGa1-xAs二维电子气特性分析. 物理学报, 2013, 62(20): 207303. doi: 10.7498/aps.62.207303
    [5] 冉琴, 王欢, 钟睿, 伍建春, 邹宇, 汪俊. 钨中不同构型的双自间隙原子扩散行为研究. 物理学报, 2019, 68(12): 126701. doi: 10.7498/aps.68.20190310
    [6] 高云亮, 朱芫江, 李进平. Al辐照损伤初期的第一性原理研究. 物理学报, 2017, 66(5): 057104. doi: 10.7498/aps.66.057104
    [7] 崔振国, 勾成俊, 侯氢, 毛莉, 周晓松. 低能中子在锆中产生的辐照损伤的计算机模拟研究. 物理学报, 2013, 62(15): 156105. doi: 10.7498/aps.62.156105
    [8] 贺新福, 杨文, 樊胜. 论FeCr合金辐照损伤的多尺度模拟. 物理学报, 2009, 58(12): 8657-8669. doi: 10.7498/aps.58.8657
    [9] 朱勇, 李宝华, 谢国锋. 质子对BaTiO3薄膜辐照损伤的计算机模拟. 物理学报, 2012, 61(4): 046103. doi: 10.7498/aps.61.046103
    [10] 姜少宁, 万发荣, 龙毅, 刘传歆, 詹倩, 大貫惣明. 氦、氘对纯铁辐照缺陷的影响. 物理学报, 2013, 62(16): 166801. doi: 10.7498/aps.62.166801
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-11-27
  • 修回日期:  2014-12-14
  • 刊出日期:  2015-05-20

电子辐照下GaAs/Ge太阳电池载流子输运机理研究

  • 1. 哈尔滨师范大学, 光电带隙材料教育部重点实验室, 物理与电子工程学院, 哈尔滨 150025;
  • 2. 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院, 哈尔滨 150001;
  • 3. 上海空间电源研究所, 上海 200233
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 11075043)、黑龙江省教育厅科学技术研究项目(批准号: 12541233)、哈尔滨师范大学硕士研究生创新科研基金(批准号: HSDSSCX2014-28)和哈尔滨师范大学科技创新能力提升计划(批准号: 10XYG-04, KJB201110)资助的课题.

摘要: 通过地面模拟辐照试验获得不同能量电子辐照下GaAs/Ge太阳电池电学参数退化的基本规律, 在此基础上使用PC1 D模拟程序分析太阳电池内部的载流子输运机理, 建立不同能量的电子辐照下GaAs/Ge太阳电池中多数载流子浓度和少数载流子扩散长度随辐照粒子注量变化的基本规律. 研究结果表明: 多数载流子浓度和少数载流子扩散长度均随入射电子注量的增大而减小, 多数载流子去除率和少数载流子扩散长度损伤系数均随电子能量的增高而增大, 多数载流子去除效应和少数载流子扩散长度缩短分别是电池开路电压和短路电流退化的主要原因.

English Abstract

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