NIEL 剂量 分析 的 三重接点 和 单接点
InGaP/GaAs/Ge 太阳能 电池 辐照的 用电子 ，
质子 和 中子
抽象的
三结（InGaP/GaAs/Ge）和单结（SJ）太阳能电池受到电子、质子和中子的照射。其余因素的退化被分析为通过 SR-NIEL（屏蔽相对论非电离能量损失）方法计算出的诱发位移损伤剂量 (DDD) 的函数。特别是，这项工作的目的是分析由于中子辐照而导致的太阳能电池剩余因子相对于之前用电子和质子获得的因子的变化。当前的分析证实，Pmax 电参数的退化通过通常的半经验表达式与位移剂量相关，与进入粒子的类型无关。 Isc 和 Voc 参数也被测量为位移损伤剂量的函数。此外，还对受到中子照射的二极管（具有与中间子电池相同的外延结构）进行了 DLTS 分析。
1 介绍
预测 的 太阳能 电池 退化, 引起 由于 辐射 存在 中 太空 环境, 优关重要 对于 的 前往 准备 太空 任务 的 而 恶劣 辐射 。 轨道分析 辐射 进行 太阳能 电池 需要 对 来 预测 ( 终止性能 寿命 EOL) 太阳能 阵列的 电池 。退化 的 太阳能 电池 电 性能 取决于 、 能量 、 光通量 和 类型 、 的 粒子 入射 质子 （电子, ） , 中子, 等。
两种 方法 采用 目前 参与者 太空 来 进行 轨道-， 太阳能 性能 预测： 方法 等效 通量 JPL 开发 的 ） （喷气 推进 实验室- 电池 [2 。 即使 有 他们的石头 ， 它 也 被主要使用 传统 而 因其 需要, 一个 缺点 ， 即- 具有 测试。 大量的 粒子 进行 不同 能量 和 亮度 的. ， 很近 从而, 同意 的 DDD 方法 使用 从 太阳能 预测 行为 的 ，- 电池 EOL 不同 减少 相反 开始 辐照 进行 数量 测试 允许 对 新兴 分析 快速 辐照 电池 技术 。 关键 它 该 方法 在于， 基于 NIEL 。 ， 而计算 的 （ 能量 非电离 ） 损失 大小剂量 又 剂量, 取决于 NIEL, 设备 的 量 的 的 位移损伤 位移 损伤 的 永久 相互作用 引起 粒子 内部 由此 以及 产生的永久
下降 其 电气 性能。采用 方法 单一 ， 特征 退化 曲线 都 可以获得 的 无论 如何 颗粒， 类型 当 退化 仅 相关 时 与 值 实际 剂量 位移 损伤 这种 。 ，
在目前的工作中， 结果 电子、 质子 和的 中子 辐照 测试 进行的 在 三结 太阳能 电池 和 相关 iso型 子电池上 将 介绍 。 NIEL 剂量 取决于 是 位移 阈值能量 E d ，, 通过 ( SR ] 的 获得 -NIEL ) 工具 [4 。 曲线 降解函数 开始 的 每种 细胞 类型 是 获得 通过 绘制 因子 剩余 参数 （ 比率 的 EOL 寿命终止 值 与 寿命 BOL 将给 值 ） 的 定 电 来 为 计算 DDD 的。 得出的 的
2 辐照描述 的 样品
/InGaAs/Ge TJ 太阳能电池和 组件 电池 为， AM0 效率等级 30% (CTJ30)， 已 制造 相关 为 2 x 2 cm2 太阳能 电池 和 0.5 mm 直径 二极管 （仅 顶部 和 中间 子 ） 1. 电池 InGaP
图 1： 的示意图 三联结 (TJ) 和 单联结 (SJ) 同种型 亚细胞s （顶部、 中部 和 底部）。
太阳能 电池 组成 eV 由 锗 的 底 扩散 到 左右 中 锗 为GaAs P 、 中间 结 的 I n 左右 能 隙 为 的 1.38 InGaP 和 结 顶 ) ( 结 隙 能 。 eV 型 1.85 衬底 组件 电池 是 单结（ ） 电池 ，它是 和 光学 表示 子电池的电气 内部 TJ电池 SJ 。 因此 为了 制造 它们 特别 注意 需要 重现 厚度 光学 的 所有 上层 结构 中 TJ ， 。 ，和 中间 子 电池 也 用于使用 DLTS 分析的 制造 被 直径 0.5 mm 的二极管 台面 蚀刻 去除 顶部 与切割 ， 边缘 缺陷 为 相关 的 。
3 实验 辐照 程序
太阳能 电池 然后 在 在 BOL 条件下进行了测量， 退火 辐照后进行了测量，电子和质子的自 个 月 ， 个 中子 的 1 持续 时间 约为 自 约为 月 退火2 持续 时间 。
TJ 太阳能 电池 和 组件 电池 已 进行 辐照 用 质子 和 电子 的 不同 能量 和 光通量 （ 见表 [6， [8 ] 使用 实验 数据 的 活化 率 和 相应横 截面 的 的 各种 元素 10] 。 太阳能 电池 辐照 ， 一起 与 监测 样品， 以 获得 中子 优于 百分比 5 每个 度 能量 。 密度. 空间 表征 是 进行 通过 根据 Al -Co 监测 样品 [3， [12] 。 的 阻止 吸收 功率 层 的 ] 准确 7 。 在 这项 工作, TJ 太阳能 电池 近似 为 ， 电池 GaAs 电池 单结 中 因为 电池 中间 电池 是 影响 的 主要 整体 ， 性能 TJ EOL 时 的 。
对于 快中子 的 来自 核反应堆公式 ， 剂量 位移 损伤 以下 可以 计算 通过 （参见 [4 ]） ：
其中 D(E) 是 函数 损伤 ， （也 位移 称为 ） 比动函数，单位 为 MeV cm φ 而2 ( E) 中子 ， 能谱 能量 单位 为 n cm — 2 MeV — 1 . 损伤 是 函数
是 获得的 从] SR-NIEL 计算器 提供的 中 [13 。对于 计算 本 ， 光谱 参见 亮度 使用的 是 （ 亮度 光谱 TRIGA 的 反应器 第III 节 ）。
下面的半经验 用于将 剩余 因子 (RF par ) 的实验 每个 电 参数 作为 函数 方程 的 DDD：
是 A、 C 和 DDD x 它的 参数。应该 的 还 注意 是 ， A 仅 与 相关 电池 底部 。
能量 位移 值 , E d , 找到 使用 例程 点 全局 化 平方根 的 SRRD 相对差 的 ) 曲线 阈 对于 相 itted ( 很小 。
中子. 4. 值得 指出 的 ， 对于 ，, NIEL 出 的 无关 几乎 与 值 的 d 是 E 计算.
通过 检查 图 . 4 , 独立 于 类型 的 粒子 进入 。
图 2： 优选 it P max 降解 曲线的 的 TJ、 电池 、 顶部 电池中部 和 底部电池 。
5 DLTS 分析
DLTS 的 研究 深层 辐照引起 的 由中 子 样品进行了 使用] 有关 描述的 中 7 。在 这些 文章中 实验 还 程序 和 技术 了 讨论 。 特别 ， 二极管。 的 0.5 mm 为 直径来 制备 地 使用与 结构 相同 外延 中间 的 子 电池光谱 DLTS 的 - 获得 后 中间电池 二极管 受辐照
电子、质子和中子 - 如图所示 3 ，可以观察到
图 3： 比较 分别 DLTS 谱 和 的 中间 结 照射 质子 ( (3. 69 x 10 10 MeV g — 1 )、 电子 1. 07 x 1010 MeV g — 1 ) 的 中子 (9. 96 x 1010 MeV g — 1 ) 发射. 脉冲 速率 = 46 s — 1 , 500 宽度= μs， 反向 电压 V r = — 1.5 V， 脉冲 电压 V 1 = — 0.1 V。
电子 E1 / E2 质子辐照样品的峰值 振幅 如何 ， 比 辐照 辐照 样品 检测 大得多 此外 峰值c ) 辐照 比 样品 的 7] . 在 a E1 剂量 ， 到 到， 电子 ) 剂量 下 所有 的 样品 ， b 仅 在 质子 后续 很高 下 子 检测 的 。 没有 它 背景 从中 中 样品 辐照 ) 解开 能级E1 E 和 确定2 深 的 被 基 为 载 流 陷阱 多数 极 p-型体 中 子 7] .
图 4： 与 陷阱 浓度 的 E2 引起 电子、 质子 和 中子 照射 二极管中 中间 子 电池 函数 DDD ， 关系 其中 的 E d = 21.5 eV.
DLTS ， 峰值 高度 测量 可以确定 E 2 缺陷 浓度 - 引起 的 位移 损伤 - 如图 所示 ， 她 的. [6、 2 值得 进一步研究 。
6 结论
TJ GaAs 太阳能 电池 及 相关 组件电池 。 进行 辐照 电子 质子 和 中子 以及, 电池, ， 中用 反应堆 TRIGA 的 在 卡萨西亚. 太阳能 ( 电 性能 退化 进行 分析 与 关系 函数 的 剂量 诱导 位移损伤 DDD Ge / )InGaP 计算 根据 方法 SR -NIEL / .
因数 实验 获得的 剩余 功率 能级 可以 很好 表示 通过 单 一半 经验 。 表达式 作为 函数 的 E DDD . 此外 ， , 浓度 地 的 深 于2 被 发现 几乎 线性 依赖 DDD 其 斜率 ， 又 粒子取决于 。 类型 地 来
结果 目前 中 使得 使用 的 的 中子 粒子太空 候选 可能 者 成为 测试 太阳能 电池 退化 的 应用 在 环境 的.
