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质子和电子辐照下双结非晶硅薄膜太阳电池性能研究

作　者: 李彦朋
导　师: 赵慧杰
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料学
关键词: 双结非晶硅薄膜太阳电池质子辐照电子辐照共同辐照
分类号: TM914.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文利用空间环境地面模拟设备,对双结非晶硅太阳电池在低能质子、电子单独及共同辐照作用下电性能损伤效应进行研究。本文通过能量粒子与非晶材料的相互作用分析了质子、电子不同辐照类型对非晶硅太阳电池材料内部结构、性能的影响。在辐照试验中,我们先用80keV、170keV质子的和170keV的电子分别对双结非晶硅太阳电池进行辐照,最后采用能量均为170keV的质子和电子共同对太阳电池进行辐照。通过对I-V特性的测量,研究了单质子、单电子以及质子和电子共同辐照后电池电性能的衰退规律,并通过光学反射率、串联电阻、电容、电导率等参数的测量分析,研究了不同辐照类型、不同能量、不同剂量粒子对双结非晶硅叠层太阳电池造成衰退的规律和损伤机理。试验结果表明:与170keV质子辐照相比,80keV质子辐照对非晶硅太阳电池电性能造成的衰退幅度更大。电池的电性能衰退幅度主要取决于底结的损伤程度,电子能量一定条件下,双结非晶硅薄膜电池电性能衰退随电子注量的增加而增大。质子和电子共同辐照对双结非晶硅薄膜太阳电池造成的损伤并不是单独粒子辐照对电池损伤的简单加和。双结非晶硅薄膜电池光学反射率、串联电阻的改变会造成电池Isc、Pmax的衰减;电容和暗电导率的变化主要对Isc产生影响。质子和电子共同辐照对电池造成的损伤是位移效应与电离效应的综合效应作用结果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-22
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 空间环境简介  10-13
    1.2.1 行星际空间  10-11
    1.2.2 近地空间环境  11-12
    1.2.3 其他空间环境及特点  12-13
  1.3 空间粒子辐射效应简介  13-14
    1.3.1 电离效应  14
    1.3.2 位移效应  14
  1.4 太阳电池  14-19
    1.4.1 太阳电池工作的基本原理  14-15
    1.4.2 非晶硅薄膜太阳电池  15-17
    1.4.3 多(微)晶硅薄膜太阳电池  17-18
    1.4.4 铜铟硒薄膜和铜铟镓硒薄膜太阳电池  18-19
    1.4.5 碲化铬薄膜太阳电池  19
  1.5 非晶硅太阳电池空间粒子辐照研究进展  19-21
  1.6 本课题研究内容  21-22
第2章试验材料及试验方法  22-27
  2.1 试验材料  22
  2.2 试验设备与方法  22-27
    2.2.1 试验设备  22-24
    2.2.2 辐照试验方案  24-25
    2.2.3 双结非晶硅太阳电池的电学性能测试  25-26
    2.2.4 光学反射率测试  26
    2.2.5 串联电阻测试  26
    2.2.6 电容测试  26
    2.2.7 电导测试  26-27
第3章质子和电子辐照下双结薄膜电池性能演化  27-40
  3.1 质子辐照下双结非晶硅薄膜太阳电池电性能变化规律  27-32
    3.1.1 80keV 质子辐照电性能变化规律  27-29
    3.1.2 170keV 质子辐照双结非晶硅薄膜电池电性能变化规律  29-32
  3.2 170keV 电子辐照下双结非晶硅薄膜电池电性能变化规律  32-35
  3.3 质子和电子共同辐照双结非晶硅电池电性能变化规律  35-39
  3.4 本章小结  39-40
第4章质子和电子辐照电池衰退机理  40-60
  4.1 质子辐照后双结非晶硅薄膜电池性能衰退机理  40-49
    4.1.1 光学反射率的变化  40-41
    4.1.2 串联电阻的变化  41-42
    4.1.3 电容法测算非晶硅薄膜太阳电池空间电荷区宽度变化  42-44
    4.1.4 暗电导率的变化  44-46
    4.1.5 载流子浓度的变化  46-47
    4.1.6 质子辐照衰退损伤机理探讨  47-49
  4.2 电子辐照后双结非晶硅薄膜电池性能衰退机理  49-54
    4.2.1 光学反射率的变化  49-50
    4.2.2 串联电阻的变化  50-51
    4.2.3 电容法测算非晶硅薄膜太阳电池空间电荷区宽度变化  51
    4.2.4 暗电导率的变化  51-52
    4.2.5 载流子浓度的变化  52-53
    4.2.6 电子辐照损伤机理探讨  53-54
  4.3 质子和电子共同辐照双结非晶硅薄膜电池性能衰退机理  54-57
    4.3.1 光学反射率的变化  54-55
    4.3.2 串联电阻变化  55
    4.3.3 电容法测算非晶硅薄膜太阳电池空间电荷区宽度变化  55-56
    4.3.4 暗电导率的变化  56-57
    4.3.5 载流子浓度的变化的变化  57
  4.4 质子电子共同辐照损伤机理探讨  57-58
  4.5 本章小结  58-60
结论  60-61
参考文献  61-66
致谢  66

质子和电子辐照下双结非晶硅薄膜太阳电池性能研究

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