방사선 태양 전지는 주로 우주 및 원자력 산업과 같은 강력한 방사선 환경에서 사용되며 발전 효율을 유지하기 위해 방사선 성능이 필요합니다. 다음은 방사선 내성 태양 전지의 몇 가지 일반적인 유형과 특성입니다.
1 sol 실리콘 기반 태양 전지 (개선 된 버전)
1. 단결정 실리콘 태양 전지
특징 : 완전한 결정 구조와 강한 방사선 저항을 갖는 고급 단일 결정 실리콘 물질로 제작되었습니다. 방사선 환경에서 소수 항공 모함의 수명은 느리게 감소하고 성능 저하는 비교적 작습니다.
응용 프로그램 : American Explorer 시리즈 위성과 같은 초기 우주 위성의 주요 전원.
개선 방향 : 도핑 공정 (예 : 인 도핑) 또는 표면 패시베이션 기술을 최적화하여 방사선 저항을 더욱 향상시킵니다.
2. 실리콘 박막 태양 전지
특징 : 박막 구조에서 얇은 두께 (마이크로 미터 레벨), 방사선 침투 중 낮은 에너지 손실 및 낮은 결함 밀도, 방사선-유도 트랩 상태를 감소시킨다.
응용 프로그램 : 국제 우주 정거장의 일부 보조 전원과 같은 우주선에 사용할 수있는 유연한 태양 전지판.
2 uct 화합물 반도체 태양 전지
1. 갈륨 아르 세나이드 (GAAS) 태양 전지
핵심 장점 :
밴드 갭 폭은 중간 정도 (1.42 eV)이고, 방사선 환경에서, 캐리어 재조합 속도는 낮아서 실리콘 셀보다 성능 안정성이 향상됩니다.
방사선 저항은 실리콘 배터리의 3-5 배이며, 특히 고 에너지 입자 방사선 (예 : 양성자 및 전자)에서 효율 부패가 느립니다.
적용 : 화성 프로브 용 전력 시스템 및 통신 위성 (예 : GPS 위성)과 같은 주류 공간 태양 전지.
파생 유형 :
트리플 정션 GAAS 배터리 : 스택 구조 (밴드 갭 폭이 다른 재료 조합)를 사용하면 방사선에서 여전히 높은 전환 효율을 유지할 수 있습니다 (실험실 효율은 30%이상에 도달 할 수 있습니다).
2. 카드뮴 텔루 라이드 (CDTE) 태양 전지
특징 : GAA와 유사한 1.44 eV의 밴드 갭 너비, 방사선 저항성이 우수하며 GAA보다 저렴한 비용.
한계 : CDTE의 방사선 손상 메커니즘은 비교적 복잡하며 장기 강한 방사선 하에서의 성능 저하는 GAA보다 약간 높다. 현재는 주로 중간 내지 중간 방사선 환경에서 사용됩니다.
3. 인듐 인산 (INP) 태양 전지
장점 : 1.35 eV의 밴드 갭 너비, GAA와 비슷한 방사선 저항 및 고온 환경에서 더 나은 안정성.
응용 프로그램 : 강한 방사선 및 심층 탐사 (예 : 목성 프로브)와 같은 고온 시나리오에 적합합니다.
3 iation 새로운 유형의 방사선 저항성 태양 전지
1. 페 로브 스카이 트 태양 전지 (개선 된 방사선 저항)
연구 방향 :
방사선 차폐 층 (예 : 금속 산화물 나노 입자)을 첨가하거나 결정 구조를 최적화함으로써 페 로브 스카이 트 격자로의 방사선 손상을 감소시킬 수 있습니다.
현재 실험실 데이터에 따르면 일부 변형 된 페 로브 스카이 트 세포는 베타 방사선에서 효율 붕괴 속도를 50% 이상 줄일 수 있습니다.
도전 : 장기 안정성은 여전히 검증되어야하며 아직 널리 적용되지 않았습니다.
2. 다이아몬드 기반 태양 전지
특성 : 다이아몬드의 밴드 갭 너비는 5.5 eV 정도 높으며 방사선 저항이 매우 강합니다 (방사선 선량은 실리콘의 100 배 이상에 도달 할 수 있음).
진보 : 이론적 연구와 실험 단계에서, 주요 난이도는 높은 준비 비용과 낮은 광전자 변환 효율 (현재 약 10%)의 다이아몬드 필름에 있습니다.
4 for 방사선 보호 설계를위한 핵심 기술
재료 최적화
리드 및 텅스텐과 같은 높은 원자 수 재료를 배터리 기판 또는 캡슐화 층으로 사용하여 고 에너지 방사선을 보호합니다.
배터리 표면에 항 방사선 코팅 (예 : 이산화 실리콘 및 질화물)의 증착은 표면에 입자 충격 손상을 줄입니다.
구조적 개선
'백 필드 구조 '채택 : 배터리 뒷면에 고도로 도핑 된 영역을 도입하여 캐리어 수집 기능을 향상시키고 방사선으로 인한 소수 캐리어 수명의 감소를 보상합니다.
Design 'Redundant Units ': 여러 배터리 장치를 연결하는 병렬 또는 직렬로 개별 장치 손상이 전체 성능에 미치는 영향을 줄입니다.
방사선 테스트 표준
우주 필드에서 일반적으로 사용되는 테스트에는 양성자 방사선 (에너지 1-100 MEV) 및 전자 방사선 (에너지 0.1-10 MEV)이 포함되며, 이는 NASA의 '방사선 저항성 광전 장치 테스트 표준 '및 기타 사양을 충족해야합니다.
5 ar 일반적인 응용 프로그램 시나리오
우주 탐사 : 위성, 화성 로버 및 딥 스페이스 프로브 (예 : Voyager)의 전력 시스템은 우주 광선과 태양풍의 방사선에 저항해야합니다.
원자력 산업 : 원자력 발전소 주변의 장비를 모니터링하기위한 전원 공급 장치는 감마선과 중성자 방사선을 견딜 수 있어야합니다.
의료 분야 : 방사선 요법 장비의 휴대용 전원 공급 장치에는 X- 선 저항이 있어야합니다.
요약
방사선 태양 전지의 가장 성숙한 상업적 적용은 현재 갈륨 비 세나이드 (GAAS) 세포이며, 특히 우주 장면에 적합합니다. 실리콘 기반 배터리는 개선 된 프로세스를 통해 저 방사선 환경에서 여전히 사용되고 있습니다. 그러나 Perovskite 및 Diamond와 같은 새로운 유형의 배터리는 여전히 연구 개발 단계에 있으며 향후 높은 방사선 환경을위한 대체 솔루션이 될 수 있습니다. 선택할 때는 응용 시나리오의 방사선 유형 (입자 방사선, 전자기 방사선), 용량 및 전력 요구 사항을 종합적으로 고려해야합니다.
