基于大失配体系的柔性四结砷化镓薄膜太阳电池的耐辐照性能研究

Flexible IMM four-junction GaAs solar cells should be most promising which have combined the high efficiency of multi-junction tandem structure and high power ratio of flexible solar cell. Therefor, based on results, which where obtained by surporting by 863 plan, irradiation experenments of InGaAs with heavy lattice mismatched will be developed,and the principle of radiation should be reviewed. Meanwhile, the propareing proceedings shoud be improved also.Then after above investigation, the performance of whole structure solar cell could be simulated, and prepared cells would be rediated by electron. So we could obtained the saples of IMM 4j GaAs with radiation loss ower than 23%.

倒置结构四结砷化镓太阳电池结合了多结叠层太阳电池的高效率特点以及柔性器件的高比功率优点，其应用领域有望从航天飞行器拓展的无人机等近空间。为此本课题拟在前期863计划研究基础上，首先开展InxGa1-xAs、InyGa1-yAs大应变晶格失配材料的辐照性能实验和损伤机制研究，探索缓冲层、位错抑制方法对其损伤的影响规律；同时，在前期柔性电池器件制备的基础上，解决现有问题，优化制备步骤；之后，采用先进的模拟软件对全结构四结电池进行设计与性能模拟，最终通过全结构电池的辐照性能研究，获得经受1MeV，1×1015e/cm2辐射后，电性能衰减小于23%的柔性薄膜砷化镓太阳电池样品。

空间太阳电池作为航天器件的电力来源，其抗辐照性能直接影响在轨航天器件的寿命。为了保证航天器长期稳定的工作，研发出更高效、更稳定以及抗辐射性能较好的空间太阳电池具有重要意义。目倒置四结(IMM4J)GaInP/GaAs/In0.3Ga0.7As/In0.58Ga0.42As是目前四结太阳电池的研究热点之一，它不仅解决了晶格失配问题，还拥有较高的光电转换效率，有望成为空间电池的主要研究方向。.首先，通过采用APSYS半导体器件仿真软件，设计并优化单结In1-xGaxAs单结电池结构，进而优化出完整GaInP/GaAs/In0.3Ga0.7As/In0.58Ga0.42As的IMM4J太阳电池的结构参数，并总结出一种适用于IMM4J电池的辐照缺陷大小分析预测方法；对所设计出的IMM4J电池进行辐照前后的缺陷拟合，通过固定In1-xGaxAs子电池的俘获截面改变陷阱密度来探讨IMM4J电池的电学性能变动趋势。结果得出In0.3Ga0.7As子电池是辐照前的电流限制结，辐照后其也是影响IMM4J电池性能的关键因素。.第二， 1MeV电子辐照实验得到IMM4J电池仿真与实验在开路电压、短路电流的误差分别在0.43%、1.8%，并且低注量（<1x1015e/cm2）的辐照能够产生离子注入效应提升电学性能，长波方向的EQE曲线退化则较为严重；同时从工艺的角度验证IMM4J电池的抗辐照性能，得到缓冲层的制备工艺很大程度直接影响器件的电学性能，并且超晶格结构能够有利于提升电池的抗辐照性能。.第三，在IMM4J电池的In0.3Ga0.7As子电池基区减薄为2μm，并添加15~16个周期的Al0.1Ga0.9As/Al0.9Ga0.1As高低膜系材料组成的DBR结构嵌入In0.3Ga0.7As子电池，能够提升电池的短路电流并提高抗辐照性能。.第四，引入低折射率的MgF2材料构成TiO2/Al2O3/MgF2三层减反膜系用于实现更宽光谱的有效减反，并采用电子束蒸发技术完成了制备工作。可使得第三结子电池短路电流密度从11.69提升至16.49 mA/cm2。.第五，设计并采用溶胶凝胶法制备了宽带减反射性能优异的双层减反射涂层，通过PTFE改性或PMPS改性，可分别获得135.37°和160.46°的水接触角。

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