电子和质子综合辐照对不同结构InGaAs电池性能影响

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1、硕士学位论文电子和质子综合辐照对不同结构InGaAs电池性能影响EFFECTSOFELECTRONANDPROTONIRRADIATIONSONTHEPERFORMANCEOFINGAASSOLARCELLSWITHDIFFERENTSTRUCTURES刘秋月哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TB34学校代码：10213国际图书分类号：537密级：公开工程硕士学位论文电子和质子综合辐照对不同结构InGaAs电池性能影响硕士研究生：刘秋月导师：赵慧杰副教授申请学位：工程硕士学科：材料工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2018年6

2、月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TB34U.D.C:537DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringEFFECTSOFELECTRONANDPROTONIRRADIATIONSONTHEPERFORMANCEOFINGAASSOLARCELLSWITHDIFFERENTSTRUCTURESCandidate：LiuQiuyueSupervisor：Associate.Prof.ZhaoHuijieAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngin

3、eeringSpeciality：MaterialsEngineeringAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要本文利用空间环境综合辐照模拟设备，针对两种不同带隙的单结InGaAs电池，开展空间粒子辐照效应的研究。主要研究了150keV电子辐照、150keV质子辐照、以及150keV电子和质子

4、共同辐照作用下InGaAs电池电性能的变化。研究过程中主要涉及的测试有I-V性能，量子效率（EQE），暗特性测试，光致发光光谱（PL），X射线衍射（XRD）等。综合上述测试分析，总结了InGaAs电池电性能退化规律，揭示了InGaAs电池损伤机制。研究结果表明，150keV电子分别作用于带隙1.0eV和1.1eV的InGaAs电池时，大多数电子穿过两电池的结区和基区，在电池内部引入缺陷，缺陷作为载流子复合中心，引起电池电性能的衰降，其中两种带隙的InGaAs电池Isc衰减幅度相当，而带隙1.1eV的InGaAs电池Voc衰降幅度大于带隙1.0e

5、V的InGaAs衰降幅度。EQE随着辐照注量的增加不断衰降，且两带隙的电池EQE最大衰降幅度相当。暗特性曲线拟合结果表明经过电子辐照后两带隙的电池并联电阻Rsh降低，而串联电阻Rs，复合电流Is2，扩散电流Is1增加，且带隙1.1eV电池的Rsh和Is2变化幅度更大。150keV质子辐照没有对带隙1.0eV的InGaAs电池电性能产生明显影响，电性能不随注量的增加发生明显衰降。150keV质子辐照带隙1.1eV的InGaAs电池研究结果表明，I-V曲线随着辐照注量的增加衰降，Voc大幅度衰降，Isc小幅度衰降。SRIM模拟显示大多数质子运动轨迹

6、终止于结区附近，在发射区和结区附近引入大量缺陷，降低了载流子的寿命，导致EQE短波长部分衰降幅度更大。暗电流增大，通过对暗特性曲线数值模拟知随着辐照注量增加Rsh减小，Rs，Is1，Is2有一定程度的增加。PL测试表明特征峰峰强随着辐照注量的增加不断衰降。XRD测试表明质子辐照导致InGaAs衍射峰峰强发生一定降低，半峰宽有一定增加。电子和质子共同辐照后，带隙1.1eV的InGaAs电池各电性能参数均发生衰降。共同辐照导致EQE的降低，暗电流增加。位移损伤和大量缺陷的聚集破坏晶格的完整性，导致PL峰强的衰降，XRD衍射峰峰高的降低。共同辐照造成

7、的光电性能衰降幅度大于单粒子辐照造成的性能衰降幅度，但小于单电子、单质子单独辐照时造成的性能衰降幅度的两者加和。关键词：空间环境；综合辐照；InGaAs电池；电子和质子I哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractSpaceparticleirradiationeffectswerestudiedfortwodifferentbandgapsingle-junctionInGaAscellsusingthespaceenvironmentintegratedradiationsimulationequipmentinthispaper.The

8、changesoftheelectricalpropertiesofInGaAssolarcellundertheirradiationof150ke