Robust terrestrial photovoltaics in space: High-efficiency radiation-resistant CIGS sol ar cells

太空中强大的地面光伏发电：高效抗辐射 CIGS 太阳能电池

基本信息

批准号：
18F18358
负责人：
杉山睦
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tokyo University of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-11-09 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度までの知見を用いながら、電子線および陽子照射を照射したCs添加CIGS太陽電池の耐久特性・劣化メカニズムを明らかにした。電子線照射試験より、1E15 cm-2程度のフルエンス(加速電圧2MeV）照射したのCIGS太陽電池は、Csありなしに関係なく電子線照射によって特性が向上する「自己修復特性」を有することを明らかにした。また、電子線照射によって誘発される欠陥の形成は、CIGS薄膜へのCsなど重いアルカリ金属の添加とは無関係に生じることを示唆することができた。一方、陽子線照射試験では、1E12 cm-2程度のフルエンス(加速電圧380keV）照射したCIGS太陽電池特性への大きな影響が観察された。起電流の低下が主な劣化要因であり、はじめは長波長（900－1200nm）領域での減衰が顕著であった。照射フルエンスの増加に伴い、影響を受けた領域は他の短波長領域に拡張され、顕著なVocおよびFF損失も誘発された。これは、陽子線照射がCIGSバルク、その後太陽電池構成層の各界面を徐々に劣化させたことを反映していることを明らかにした。更に、太陽電池の陽子線照射による劣化メカニズムを明らかにするため、DC重畳電気化学インピーダンス分光法を用い、陽子線照射後に新しい複素数型の欠陥を誘発することを明らかにした。陽子線照射シミュレーション（SRIM）とインピーダンスモデル解析を併用することで、CIGS太陽電池の損傷した領域は、n-CdS / p-CIGS pn接合、n-ZnO / n-CdS、およびp-CIGS / Moであることを明確にした。

利用前一年获得的知识，我们阐明了电子束和质子辐照下添加 Cs 的 CIGS 太阳能电池的耐久性特性和劣化机制。电子束辐照测试表明，以约1E15 cm-2（加速电压2 MeV）的注量辐照的CIGS太阳能电池具有“自愈性能”，无论是否存在我制造的Cs，其性能都会随着电子束辐照而提高。它。此外，我们还发现电子束辐照引起的缺陷的形成与向 CIGS 薄膜中添加重碱金属（例如 Cs）无关。另一方面，在质子束照射试验中，观察到当以约1E12cm-2（加速电压380keV）的注量照射时，对CIGS太阳能电池的特性产生显着影响。主要劣化因素是电动电流的降低，首先在长波长区域（900-1200 nm）衰减明显。随着辐照注量的增加，受影响的区域扩展到其他短波长区域，并且还引起显着的Voc和FF损失。据透露，这反映出质子束照射逐渐降解CIGS块体，然后降解太阳能电池构成层的每个界面。此外，为了阐明质子束辐照引起的太阳能电池的退化机制，我们使用直流叠加电化学阻抗谱，揭示了质子束辐照后会诱发新的复合型缺陷。通过质子束辐照模拟（SRIM）结合阻抗模型分析，CIGS太阳能电池的损坏区域被识别为n-CdS/p-CIGS p-n结、n-ZnO/n-CdS和p-CIGS/Mo It明确表示