Strahlungseffekt in Triple-Junction-Solarzellen für räumliche Anwendungen

    Mit dem Fortschritt der menschlichen Erforschung des Weltraums stellen die Menschen immer höhere Anforderungen an Raumfahrzeuge. Das Raumfahrzeug muss die Eigenschaften einer langen Lebensdauer und Multifunktionalität aufweisen. Aufgrund der Diversifizierung der Funktionen von Raumfahrzeugen ist es notwendig, mehr Energie für Satelliten bereitzustellen. Gegenwärtig wird die von Raumfahrzeugen benötigte Energie hauptsächlich in zwei Kategorien unterteilt: Die erste ist die Treibstoffenergie, um die Fluglage und Umlaufbahn des Raumfahrzeugs aufrechtzuerhalten; Die zweite Art ist die elektrische Energie, die das Raumfahrzeug zur Erfüllung seiner Funktionen benötigt. Die von Raumfahrzeugen benötigte elektrische Energie wird hauptsächlich durch Solarzellen und Batterien bereitgestellt. Da der Großteil der elektrischen Energie von Raumfahrzeugen durch Solarzellen bereitgestellt wird, ist eine hohe photoelektrische Umwandlungsrate der Solarzellen erforderlich, um ausreichend elektrische Energie bereitzustellen und das Gewicht der Solarzellenanordnung zu reduzieren. Gleichzeitig werden Raumfahrzeuge während des Betriebs im Orbit einer komplexen Weltraumumgebung ausgesetzt sein, darunter Hochvakuum, Mikrogravitation, thermischer Zyklus, Strahlung geladener Teilchen, atomare Sauerstofferosion, Weltraumstaub und -trümmer sowie Plasma und andere extreme Weltraumumgebungen, die schwerwiegende Auswirkungen auf Raumfahrzeuge haben werden.

    Diese Weltraumsolarzelle erfordert nicht nur eine hohe photoelektrische Umwandlungseffizienz, sondern auch die Fähigkeit, extremen Weltraumumgebungen standzuhalten. Als Halbleitermaterial mit direkter Bandlücke [1-2] weist GaAs eine Bandlücke von 1,42 ev auf, was nahe an der idealen Bandlücke von Solarzellenmaterialien liegt und ein ideales Material für Solarzellen ist. Um das Sonnenspektrum besser zu absorbieren, werden Materialien mit unterschiedlichen Bandlücken zu laminierten Mehrfachsolarzellen verarbeitet, und jede Materialschicht absorbiert das Spektrum einer bestimmten Wellenlänge. Die auf dieser Theorie basierenden Multi-Junction-GaAs-Solarzellen zeichnen sich durch photoelektrische Umwandlungseffizienz und Strahlungsbeständigkeit aus. Sie eignen sich sehr gut für Weltraumsolarzellen. Daher sind Weltraumsolarzellen derzeit überwiegend GaAs-Solarzellen mit mehreren Übergängen.