抗放射太陽電池は、主に宇宙や原子力産業などの強力な放射線環境で使用されており、発電効率を維持するために抗放射性能を持つ必要があります。以下は、放射線耐性太陽電池のいくつかの一般的なタイプと特性です。
1、シリコンベースの太陽電池（改良バージョン）
1。単結晶シリコン太陽電池
特徴：完全な結晶構造と強い放射抵抗を備えた高純度の単結晶シリコン材料で作られています。放射線環境では、少数キャリアの寿命はゆっくりと減少し、パフォーマンスの劣化は比較的少ないです。
アプリケーション：American Explorerシリーズの衛星など、早期宇宙衛星の主要な電源。
改善方向：ドーピングプロセス（リンドーピングなど）または表面不動態化技術を最適化することにより、放射線耐性をさらに強化します。
2。シリコン薄膜太陽電池
特徴：薄さの厚さ（マイクロメーターレベル）、放射線浸透中の低エネルギー損失、薄膜構造の低い欠陥密度が低下し、放射線誘発トラップ状態が減少します。
アプリケーション：国際宇宙ステーションの一部の補助電源など、宇宙船に使用できる柔軟なソーラーパネル。
2、化合物半導体太陽電池
1。ガリウムアルセニド（GAAS）太陽電池
コアの利点：
バンドギャップの幅は中程度（1.42 eV）であり、放射線環境では、キャリアの再結合率が低く、シリコンセルよりもパフォーマンスの安定性が向上します。
放射線抵抗は、特に高エネルギー粒子放射（陽子や電子など）の下で、シリコン電池の3〜5倍であり、効率の減衰は遅くなります。
アプリケーション：MARSプローブの電力システムや通信衛星（GPS衛星など）などの主流の宇宙太陽電池。
デリバティブタイプ：
トリプルジャンクションGAASバッテリー：積み重ねられた構造（異なるバンドギャップ幅を持つ材料の組み合わせ）を使用することにより、放射下での高い変換効率を維持できます（実験室の効率は30％以上に達する可能性があります）。
2。テルライドカドミウム（CDTE）太陽電池
特徴：GAAS、良好な放射抵抗性、GAASよりも低コストに似た1.44 eVのバンドギャップ幅。
制限：CDTEの放射線損傷メカニズムは比較的複雑であり、長期的な強い放射線下でのパフォーマンス劣化はGAASのそれよりわずかに高いです。現在、それは主に低から中程度の放射線環境で使用されています。
3。リンディウムインディウム（INP）太陽電池
利点：1.35 eVのバンドギャップ幅、GAASに匹敵する放射線抵抗、高温環境でのより良い安定性。
アプリケーション：強力な放射線と深宇宙探査（木星プローブなど）などの高温シナリオに適しています。
3、新しいタイプの放射線耐性太陽電池
1。ペロブスカイト太陽電池（放射線抵抗の改善）
研究の方向：
放射線シールド層（金属酸化物ナノ粒子など）を追加するか、結晶構造を最適化することにより、ペロブスカイト格子への放射の損傷を減らすことができます。
現在、実験室のデータは、一部の修正されたペロブスカイト細胞がベータ放射下で効率の減衰率を50％以上低減できることを示しています。
課題：長期的な安定性を検証する必要があり、まだ広く適用されていません。
2。ダイヤモンドベースの太陽電池
特性：ダイヤモンドのバンドギャップ幅は5.5 eVであり、非常に強い放射線抵抗があります（放射線量はシリコンの100倍以上に達する可能性があります）。
進捗状況：理論的研究と実験段階では、主な困難は、ダイヤモンドフィルムの高準備コストと低光電気変換効率（現在約10％）にあります。
4.放射線保護設計のための重要なテクノロジー
材料の最適化
鉛やタングステンなどの高原子数材料をバッテリー基板またはカプセル化層として使用して、高エネルギー放射線を保護します。
バッテリーの表面に抗放射線コーティング（二酸化シリコンや窒化シリコンなど）の堆積物は、表面への粒子衝突損傷を減らします。
構造改善
'バックフィールド構造'の採用：バッテリーの背面に高度にドープされた領域を導入して、キャリアの収集能力を高め、放射線によって引き起こされる少数キャリアの寿命の減少を補償します。
Design 'Redundant Units '：複数のバッテリーユニットを接続する並列またはシリーズにより、個々のユニットダメージが全体的なパフォーマンスに与える影響を減らします。
防止試験基準
宇宙場で一般的に使用されるテストには、陽子放射（エネルギー1-100 MEV）と電子放射（エネルギー0.1-10 MEV）が含まれます。
5.典型的なアプリケーションシナリオ
宇宙探査：衛星、火星のローバー、ディープスペースプローブ（ボイジャーなど）の電力システムは、宇宙線と太陽風の放射に抵抗する必要があります。
原子力産業：原子力発電所周辺の監視機器の電源は、ガンマ線と中性子放射に耐える必要があります。
医療分野：放射線療法機器用の携帯電源には、X線抵抗が必要です。
要約します
現在、抗放射太陽電池の最も成熟した市販の適用は、特に宇宙シーンに適したアルセニドガリウム（GAAS）細胞です。シリコンベースのバッテリーは、改善されたプロセスを通じて、低から中程度の放射線環境でまだ使用されています。ただし、ペロブスカイトやダイヤモンドなどの新しいタイプのバッテリーはまだ研究開発段階にあり、将来的には高放射環境の代替ソリューションになる可能性があります。選択するときは、アプリケーションシナリオの放射タイプ（粒子放射、電磁放射）、用量、および電力要件を包括的に考慮する必要があります。
