Ⅲ-Ⅴ化合物半导体太阳电池的最新研究进展

介绍了晶格失配和反向生长等新技术及量子阱等新材料在Ⅲ-Ⅴ化合物半导体太阳电池方面的研究进展,探讨了相关的技术发展概况和技术难点,并就未来的发展趋势进行了展望.     

量子阱结构对GaInP/Ga(In)As/Ge电池的光谱响应改善

采用MOCVD工艺制备具有应变平衡量子阱结构GaInP/Ga(In)As/Ge三结太阳电池的方法,及量子阱结构对中间电池的光谱响应的改善,从而使GaInP/Ga(In)As/Ge三结太阳电池各子电池电流匹配设计更为合理,揭示了量子阱结构提高GaInP/Ga(In)As/Ge三结级联太阳电池光电转换效率的可能性。     

应用于太阳电池的InGaAs渐变缓冲层生长技术研究

采用低压金属有机化学气相沉积设备(LP-MOCVD)进行了最终组分为In0.17Ga0.83As的渐变缓冲层结构的生长实验,获得了可以应用于晶格失配太阳电池性能优良的渐变缓冲层材料,并采用透射电镜(TEM)和X射线双晶衍射(XRD)进行了结构的相关性质研究。TEM截面图像表明,穿透位错被很好地限制在渐变层的初始阶段,渐变层成功阻止了穿透位错向结构表层的传播;同时,在TEM的平面模式中,表面几乎观察不到穿透位错的存在,表明其表面穿透位错密度小于107 cm-2量级。XRD的倒空间衍射(RSM)测试表明,缓冲层和其上的有源层接近完全弛豫,弛豫度分别为93%和96%,有源层存在微弱的压应变,表面残留应变小于0.04%。后续采用渐变缓冲层的晶格失配太阳电池器件正在制作中。     

体装组合板式小卫星太阳电池阵的设计

通过介绍我国的空间环境探测与试验卫星太阳电池阵，着重阐述了体装组合板式小卫星太阳电池阵的设计。该方阵的设计针对体装式小卫星结构的具体特点和姿控方式，采用了组合板式的全方位布片模式，确保太阳阵在任何阳光入射角情况下均可稳定地为星上负载提供充足的功率和充电电流。为了解决由于天线、探头等突出物在太阳阵上产生局部阴影遮挡形成的“热斑效应”，采用了“整体二级管太阳电池”和“片型电流旁路器”，有效地消除了“热斑效应”。该太阳阵的设计思路和工艺方法为后继体装组合板式小卫星系列的发展提供了有益的经验。     

50-170 keV质子照射对GaAs/Ge太阳能电池光谱响应的影响

用固定能量(100 keV)不同注量(1×1011-3×1012 cm-2)或固定注量(3×1012 cm-2)不同能量(50-170 keV)的质子,照射GaAs/Ge太阳电池,获得材料的光谱响应特性随质子能量和注量的变化关系.结果表明,质子辐照对材料的光学性能有破坏性的影响.这种破坏性源于质子辐照引入的大量缺陷,使晶格空间的完整性受到破坏,导致少子的扩散长度降低、表面复合速度增加.在质子能量相同的条件下,电池光学性能衰降随照射注量增大;在注量相同的条件下,辐射能量越高,太阳电池光学性能衰降越大.     

空间站柔性太阳翼电池电路部分设计初探

针对空间站的任务需求,提出了空间站太阳翼应用柔性三结砷化镓太阳电池阵技术的设想,介绍了目前国外柔性太阳电池阵的应用情况,并进行了柔性三结砷化镓太阳电池阵电池电路部分关键环节的初步设计,初步证明了该项技术的可行性及合理性.     

质子辐射下GaAs/Ge太阳电池的性能退化

对GaAs/Ge太阳电池进行了质子辐射实验.质子辐射的能量为70～170 keV,辐射的剂量为1×109～3×1012 cm-2.研究结果表明,GaAs/Ge太阳电池具有一定的抗辐射性能;能量小于200 keV的质子辐射中,质子辐射能量相同条件下,随辐射剂量的增加,电池性能参数短路电流Isc、开路电压Uoc、最大功率Pm和填充因子FF衰降增大;质子辐射 剂量相同条件下,辐射能量越高,太阳电池性能衰降越大;在所有测试参数中,最大功率Pm的退化最为明显.     

太阳电池阵样品等效电容的确定方法

在实验室进行的等离子体环境下的静电充放电试验中,由于条件的限制,一般使用的太阳电池阵样品只有几十平方厘米大小,可以通过选用增加等效电容的方法来模拟实际的太阳电池阵。分析了太阳电池阵静电充放电的基本原理。通过现象分析,确定了影响太阳电池阵充放电的几个电容因素,并对各个电容进行了分析,给出了等效电容的计算方法。分析表明,影响太阳电池阵充放电的电容因素主要有两个方面,一是影响一次放电的电容,主要是玻璃盖片的电容;另一个是影响二次放电的电容,电池串间的电容起主要作用。     

热退火中应变量子阱的扩散激活能的研究

进行了可用于太阳电池的应变量子阱的退火性质研究,并对传统数据分析方法进行了改进,提出一种新的应变量子阱热退火扩散激活能的拟合方法,理论与实验结果吻合较好.     

高压大功率太阳电池阵防静电措施评价试验

高压大功率太阳电池阵在轨运行期间由于静电放电问题引发故障,会造成太阳电池阵功率的大幅度损失。因此进行了本次评价试验。试验采用在真空环境下通过电子枪模拟空间带电环境,诱使太阳电池阵产生一次放电乃至二次放电。在试验过程中未采取保护措施的参比样品发生二次放电被击穿,而采取保护措施的飞行样品未发生二次放电。通过试验,验证了该高压大功率卫星太阳电池阵的设计是可靠的,所采取的保护措施是有效的。试验取得了圆满的结果。