Analisis Dos NIEL pada sel solar InGaP/GaAs/Ge simpang tiga dan tunggal yang disinari dengan elektron, proton dan neutron

NIEL Dos Analisis pada tiga kali ganda dan tunggal persimpangan

InGaP/GaAs/Ge suria Sel yang disinari dengan elektron,

proton dan neutron

Abstrak

Sel suria simpang tiga (InGaP/GaAs/Ge) dan simpang tunggal (SJ) telah disinari dengan elektron, proton dan neutron. Kemerosotan faktor yang tinggal dianalisis sebagai fungsi Dos Kerosakan Anjakan (DDD) teraruh yang dikira melalui pendekatan SR-NIEL (Screened Relativistic Non Ionizing Energy Loss). Khususnya, matlamat kerja ini adalah untuk menganalisis variasi faktor baki sel suria akibat penyinaran neutron berkenaan dengan yang diperoleh sebelum ini dengan elektron dan proton. Analisis semasa mengesahkan bahawa kemerosotan parameter elektrik Pmax dikaitkan melalui ungkapan separa empirik biasa kepada dos anjakan, secara bebas daripada jenis zarah yang masuk. Parameter Isc dan Voc juga diukur sebagai fungsi dos kerosakan anjakan. Tambahan pula, analisis DLTS telah dijalankan pada diod - dengan struktur epitaxial yang sama seperti sub-sel tengah - yang disinari dengan neutron.

1 pengenalan

Ramalan ​ kemerosotan suria sel ​, akibat ​ sinaran terdapat dalam angkasa persekitaran , adalah penting . yang dalam penyediaan misi angkasa ke keras arah yang sinaran orbit Analisis sinaran ( suria sel diperlukan untuk meramalkan prestasi En d Of Life EOL tatasusunan suria . ) Kemerosotan ​ suria sel elektrik prestasi bergantung kepada tenaga , luens ​ dan jenis ​ zarah kejadian . ( . elektron , proton , neutron , dll )

Dua metodologi diguna kini pakai oleh pelakon angkasa Jet untuk melaksanakan : -orbit suria prestasi sel ramalan kaedah Fluence yang dibangunkan Equivalent oleh JPL ( Propulsion Labo ratory ) - ] [2 . Walaupun , batu digunakan terutamanya sel ​ kerana warisannya ​ ​, ia mempunyai kelemahan suria - sebilangan ujian dengan berbeza zarah mempunyai pelbagai tenaga dan cahaya . Sebaliknya laku terkini , yang lebih ​ DDD pendekatan bersetuju untuk meramalkan tingkah EOL penyinaran - bilangan yang besar bermula daripada pengurangan . ujian yang pesat yang membolehkan analisis muncul sel mereka iaitu memerlukan penyinaran utama Aspek ini kaedah ialah ia berdasarkan pengiraan ​ ​​ dos NIEL ​ ( Non Ionizing Energy Loss ) ​ yang , seterusnya bergantung , kepada ​ jumlah ​ kerosakan kekal anjakan yang disebabkan oleh zarah interaksi dalam peranti dan mengakibatkan di

dalam kemerosotan ​ elektriknya prestasi ​ ​ .Berikutan ini satu tunggal ciri degradasi lengkung boleh diperoleh ​ tanpa mengira zarah jenis ​ apabila degradasi ​ berkaitan dengan , nilai sebenar dos anjakan kerosakan sahaja . pendekatan

Dalam kerja ini, keputusan ujian elektron, proton dan neutron iso penyinaran , yang dilakukan pada simpang tiga solar sel dan berkaitan yang jenis sub-sel akan dibentangkan . Dos NIEL , yang bergantung pada anjakan ambang E d , diperolehi ( melalui alat tenaga SR NIEL ] - [4 ). Keluk degr adisi ​ untuk setiap sel , diperoleh memplotkan dengan ​ yang selebihnya faktor ( nisbah nilai akhir hayat EOL kepada elektrik permulaan hayat BOL ) parameter diberikan yang nilai sebagai fungsi yang DDD dikira . jenis

2 Penerangan mengenai yang disinari sampel

InGaP/InGaAs/Ge TJ dan Sel suria komponen yang berkaitan sel kelas dengan AM0 kecekalan 30% ), telah dihasilkan CTJ30 sebagai 2 x 2 cm 2 suria sel dan 0.5 mm diameter diod (hanya atas dan tengah subsel ) 1. TJ (

Rajah 1: Skema subsel tiga (TJ) dan simpang tunggal (SJ) simpang isotaip s (Atas, Tengah dan Bawah).

suria sel terdiri daripada yang simpang germanium bawah diperoleh melalui resapan dalam substrat german simpang , jenis ium P tengah ( I yang n ) GaAs tenaganya jurang berada sekitar 1.38 eV dan simpang atas jurang InGaP eV dengan tenaga , ke . 1.85 di komponen Sel ialah tunggal simpang (SJ) yang hendaklah menjadi sel elektrik dan optik perwakilan bagi subsel di dalam sel TJ . , untuk mengeluarkannya , khusus perhatian diberikan ​ untuk menghasilkan semula ketebalan optik lapisan semua yang atas Oleh terdapat dalam itu struktur TJ .atas dan tengah Subsel dengan f atau DLTS analisis dihasilkan juga 0.5 mm menggunakan goresan mesa diod dengan untuk menghilangkan sebagai yang kecacatan tepi diameter berkaitan pemotongan .

3 Eksperimen Penyinaran Prosedur

suria Sel telah diukur dalam BOL dan keadaan kemudian selepas penyinaran, membenarkan penyepuhlindapan sendiri tempoh kira kira satu bulan untuk elektron dan proton dan kira-kira dua bulan - untuk neutron .

TJ suria Sel dan komponen sel telah disinari disinari dengan proton dan elektron pada berbeza tenaga dan luens ( Jadual [6, [8 ] menggunakan eksperimen data kadar pengaktifan - dan corre sponding rentas keratan pelbagai unsur yang 10] . suria Sel telah bersama sama dengan monitor sampel . untuk mendapatkan yang baik daripada 5 peratus ketepatan ke neutron luens . spatial Pencirian dilakukan . dengan cara penghentian -sampel sampel lebih [3, [12 ] bagi pencirian pencirian pencirian setiap lapisan pencirian atas 7 lihat Dalam ini kerja , TJ solar sel dianggarkan , oleh sel GaA s sel simpang ​ kerana sel tengah ​ adalah sel yang mempengaruhi ​ prestasi keseluruhan TJ EOL tunggal di .

Untuk pantas neutron daripada nuklear , telinga reaktor dos anjakan kerosakan ) boleh dikira daripada (lihat [4 ] :

dengan (E) ialah fungsi kerosakan — (juga sebagai fungsi E anjakan kerma ) dalam unit MeV cm dan 2 MeV ) ialah luens neutron spektrum ( dalam n cm D 2 φ — 1 . kerosakan Fungsi dirujuk

diperoleh daripada kalkulator SR-NIEL yang terdapat dalam [13 ]. Untuk sekarang , pengiraan luens spektrum III digunakan adalah untuk yang Bahagian reaktor TRIGA lihat ( . )

separa empirik berikut padanya baki faktor ( par RF ) setiap Persamaan elektrik parameter sebagai fungsi DDD : eksperimen digunakan

menjadi A, C dan DDD x ia parameter. Ia harus juga diperhatikan ​ bahawa A hanya sel relevan untuk bawah .

Tenaga ambang ambang ( , E d , didapati menggunakan yang rutin meminimumkan - global perbezaan punca dua kuasa relativ e secara ) bagi titik titik dengan berkenaan bergegar lengkung SRRD .

Rajah . 4. Perlu ​ diingat ​ ​ , untuk neutron , yang dikira NIEL tidak hampir bergantung pada nilai ​ E dbahawa .

Dengan pemeriksaan Rajah secara . 4 , bebas daripada jenis zarah yang masuk .

Rajah 2: Optimum keluk P max degradasi dan untuk TJ, sel pertengahan , atas sel l bawah sel .

5 DLTS Analisis

Penyiasatan DLTS mengenai ls disebabkan dalam aras , yang oleh penyinaran neutron, telah menggunakan dijalankan sampel yang diterangkan dalam 7 ]. Dalam tersebut artikel prosedur eksperimen ​ dan teknik dibincangkan juga . Khususnya , diod mm 0.5 yang dalam d iameter telah disediakan menggunakan sama bagi struktur epitaxial sub - tengah . sel Spektrum DLTS tengah - yang diperoleh daripada sel diod yang disinari

dengan elektron, proton dan neutron - ditunjukkan dalam Rajah. 3 , seseorang boleh perhatikan

Rajah 3: Perbandingan spektrum DLTS dan — bagi tengah simpang yang disinari oleh proton (3. 69 x 10 10 MeV g ) 1 , elektron (1. 07 x 1010 MeV g — 1 ) . neutron (9. 96 x 1010 MeV g — 1 ), masing-masing . pelepasan Kadar = 46 s — 1 , nadi lebar = 500 μs 1 terbalik V r = voltan V terbalik voltan — 1 = — 0.1 =

bagaimana nisbah b E2 amplitud puncak E1 /E1 adalah jauh lebih besar untuk sampel proton yang disinari hanya t han untuk elektron yang disinari Di 7] . puncak samping itu, telah dikesan pada ed a ) semua dos untuk sampel yang disinari dengan elektron , ) pada yang untuk dos tertinggi disinari , dengan proton dan c ) tidak bersuara, ia tidak disinar latar belakang dengan sinaran tanpa secara . Tahap E1 ​ dan E 2 dalam ​ telah pasti sebagai majoriti pembawa perangkap dalam pangkalan p-jenis pukal dikenal 7] .

Rajah 4: Kepekatan E2 perangkap disebabkan oleh penyinaran dengan h elektron, proton dan neutron dalam tengah sub sel diod sebagai fungsi = DDD yang dengan E d 21.5 eV.

DLTS ​ puncak Ketinggian diukur dibenarkan untuk menentukan kepekatan E 2 kecacatan ​ - diperkenalkan yang oleh anjakan kerosakan - yang ditunjukkan ​ dalam Rajah . [6, 2 patut disiasat . yang

6 Kesimpulan

TJ InGaP suria Sel dan berkaitan komponen yang sel telah disinari ( dengan elektron dan proton dan , secara , dengan neutron pada reaktor TRIGA / di Casaccia . solar sel elektrik prestasi Kemerosotan telah dianalisis sebagai fungsi NIEL Displ teraruh yang acement Ge Damage Dose inally DDD ) dikira mengikut SR pendekatan -/ GaAs .

yang eksperimen diperoleh secara selebihnya kuasa Faktor diwakili baik dengan oleh ungkapan tunggal separa empirik ​ sebagai fungsi ​ DDD ​ ​. Selain itu , kepekatan aras dalam E ​2 . pada didapati bergantung hampir linear dengan DDD yang cerun , seterusnya dep berakhir pada jenis zarah secara

Keputusan semasa ​ menjadikan penggunaan ​ zarah neutron .sebagai yang mungkin calon untuk menguji suria sel degradasi untuk aplikasi dalam angkasa persekitaran .